JP2965054B2 - ラック＆ピニオン式油圧パワーステアリングのアンロード機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロータリーバルブを用
いて油圧を制御する構造のラック＆ピニオン式油圧パワ
ーステアリングに適用されるアンロード機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、油圧制御部を内蔵したラック＆
ピニオン式のステアリング＆リンケージを示すもので、
１は油圧制御部、２はパワーシリンダ、３はラック、４
はタイロッドインナボールジョイント、５はタイロッド
である。

【０００３】油圧制御部１は、コンパクトで信頼性の高
いロータリーバルブが採用されており、図示省略のステ
アリングホイールと連結された入力軸１ａに連動して、
パワーシリンダ２の左右のシリンダ室２ａ，２ｂへ、パ
イプ６，７を介して適切な油圧を供給する。油圧制御部
１から油圧を受けるパワーシリンダ２は、ラック３と一
体に結合されたピストン８がシリンダ室を左右に分割
し、該ピストン８は、両シリンダ室２ａ，２ｂの油圧差
を受けて、高圧側から低圧側へ移動する。すなわち、油
圧制御部１から供給される油圧は操舵方向に応じた変化
をするので、たとえば右切りの場合には、右シリンダ室
２ｂの油圧が上昇してピストン８をラック３と共に矢印
９の方向へ押すアシスト力が発生し、ステアリングホイ
ールを操作するドライバーの操舵力は軽減される。

【０００４】さて、上述したような構成のパワーステア
リング装置においては、操舵限界時にタイロッドインナ
ボールジョイント４のハウジングが舵角を制限するスト
ッパに当たり、この時に発生する大きな打音が問題とな
る。この問題を解決する従来技術としては、図５に示す
ようなものがあり、すなわち、ストッパ１０とタイロッ
ドインナボールジョイント４のハウジングとが当接する
面のいずれか一方に、ゴム等の緩衝部材１１を取付けて
打音の軽減を図っている。

【０００５】なお、油圧制御の手段としてロータリーバ
ルブのかわりにスプールバルブを用いた油圧パワーステ
アリングにおいては、操舵限界に到達すると油圧による
アシスト力が低減されるアンロード機構を備えたものが
あり、このアンロード機構によって打音を低減する等の
作用・効果が得られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術の構造では、少なくとも緩衝部材の肉厚分だ
け軸方向に寸法をかせぐ必要が生じたり、あるいは当り
面を広くとれない等、スペース上の制約を受けて十分な
緩衝部材を取付けできない場合が多く、打音を所望のレ
ベルまで軽減するのは困難であった。また、上述したア
ンロード機構とは異なるため、バルブの急激な開閉等に
よって生じる油撃に対しては、これを低減する効果が全
く期待できないという問題もあった。なお、スプールバ
ルブを用いた油圧パワーステアリングのアンロード機構
は、入力軸と一体に回転するロータリーバルブを採用し
たものでは構造上成立しない。

【０００７】そこで、本発明の目的は、ロータリーバル
ブを用いたパワーステアリング装置に適用でき、スペー
ス上の制約を受けにくく、かつ、打音の軽減効果も高い
ラック＆ピニオン式油圧パワーステアリングのアンロー
ド機構を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決するもので、油圧制御にロータリーバルブを用いた
ラック＆ピニオン式油圧パワーステアリングのアンロー
ド機構において、パワーシリンダ内に生じる左右の油圧
差を受けてラックを操舵方向へ移動させるピストンに、
開時に左右のシリンダ室を連通させる常時閉の少なくと
も一対の弁機構を設け、これらの各弁機構を、ピストン
に形成された油圧流路に挿通される弁軸と、同弁軸の一
端に形成されて上記油圧流路を閉塞可能な弁体と、上記
弁軸の他端に形成された拡径部と、同拡径部と上記ピス
トンとの間に配設されて上記弁体を閉塞位置に付勢する
付勢手段とで構成すると共に、ピストン往復動方向にお
ける一側と他側に互いに向きを変えて配設し、該弁機構
を操舵限界の直前に開弁して高圧側のシリンダ室から低
圧側のシリンダ室へ圧油が流出するように構成したこと
を特徴とする。

【０００９】

【作用】前述の手段によれば、ピストンに設けた弁機構
が操舵限界の直前に開弁して高圧側のシリンダ室から低
圧側のシリンダ室へ圧油を流出させるので、油圧による
アシスト力が低減されてドライバーの負担となる操舵力
は急増する。このため、通常の操舵力では舵角を制限す
るストッパの位置までステアリングホイールを操作でき
なくなり、従って打音の発生を防止できる。

【００１０】また、操舵限界時の圧油流出により、油撃
を低減できるだけでなく、油圧ポンプの締切り運転によ
ってリリーフ機構が作動するのを防止することもでき
る。

【００１１】

【実施例】本発明によるラック＆ピニオン式パワーステ
アリングのアンロード機構の一実施例を図１ないし図３
に基づいて説明する。なお、従来構造と同一の部分には
同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００１２】図１はパワーシリンダの内部構造概要を示
す断面図で、パワーシリンダ２のシリンダ室は、ピスト
ン８によって左シリンダ室２ａ及び右シリンダ室２ｂに
分割されている。このピストン８には、開時に左右のシ
リンダ室２ａ，２ｂを連通させる一対の弁機構１２，１
３を設けてあり、各々の開弁によって両シリンダ室を連
通させる油圧流路１４，１５が形成される。弁機構１２
の構成は、図２に詳細に示す如く、ピストン８を貫通さ
せた油圧流路１４に弁軸１６を通し、該弁軸１６の一端
（右シリンダ室２ｂ側）に弁体１７を設けると共に、他
端側（左シリンダ室２ａ側）には拡径部としてのＥリン
グ１８を取付けてピストン８との間に付勢手段としての
コイルばね１９を縮設する。また、もう一方の弁機構１
３は、弁体１７とＥリング１８及びコイルばね１９との
位置が、弁機構１２に対して左右逆のシリンダ室側とな
るように取付ける。すなわち、これらの弁機構１２,１
３はピストン往復動における一側と他側に互いに向きを
変えて配設されている。

【００１３】さて、一対の弁機構１２，１３は、左右の
シリンダ室２ａ，２ｂへ供給される油圧に圧力差がある
と、ピストン８及びラック３と共に高圧側から低圧側へ
移動し、操舵限界の直前に弁軸１６の先端面１６ａがパ
ワーシリンダ２の端面内側へ当接する。この固定された
当接面は、たとえば従来よりあるラックブッシュ２０の
端面を利用したものであってもよいし、あるいはシール
２１の内側へ追加して設けたリング２２の端面であって
もよい。すなわち、図１の実施例においては、左シリン
ダ室２ａが高圧側の時には弁機構１３の先端面１６ａが
リング２２に当接し、右シリンダ室２ｂが高圧側の時に
は弁機構１２の先端面１６ａがラックブッシュ２０に当
接するように構成されている。そして、コイルばね１９
の付勢を受けて常時閉状態の両弁機構１２，１３は、い
ずれか一方の先端面１６ａが当接すると、コイルばね１
９の付勢とは逆方向の力をピストン８の押圧力の反力と
して当接面から受けて開弁し、左右のシリンダ室２ａ，
２ｂを連通させる。この結果、高圧側のシリンダ室から
低圧側のシリンダ室へ圧油が流出し、両シリンダ室間の
油圧差は急激に低下してアンロード機構としての作用を
する。なお、開状態の弁機構１２，１３は、先端面１６
ａが当接位置から後退するのと略同時に、コイルばね１
９の付勢によって通常の閉状態へ復帰させられる。

【００１４】このような弁機構１２，１３の開閉作動を
図３（ａ），（ｂ）に基づいて具体的に説明する。図３
（ａ）はラック３を右側へ移動させるアシスト力が作用
している状態を示した図で、左シリンダ室２ａにロータ
リーバルブからの油圧が供給されて高圧側となってい
る。すなわち、ピストン８には左右のシリンダ室間に生
じた圧力差が作用するので、弁機構１３を閉じたままの
状態で、ラック３をリング２２の方向（矢印２３の方
向）へ移動させるアシスト力が発生している。そして、
さらに操舵が進むにつれてピストン８はリング２２に接
近するので、操舵限界の直前で先端面１６ａがリング２
２に当接する。この当接直後も両シリンダ室間には油圧
差が存在しており、従ってピストン８をリング２２の方
向へ押すアシスト力が作用する。このため、ドライバー
はさらにステアリングを切り込むことができ、これによ
るピストン８の移動に伴って、該ピストン８は、リング
２２に当接してこれ以上の移動を阻止された弁機構１３
のコイルばね１９を圧縮する。この結果、弁体１７はピ
ストン８に対して白抜矢印２４の方向へ相対移動するの
で、弁体１７が油圧流路１５の入口にコイルばね１９の
付勢を受けて密着した閉状態から、左右のシリンダ室２
ａ，２ｂが連通する開弁状態に切換えられ、高圧側の左
シリンダ室２ａから低圧側の右シリンダ室２ｂへ矢印２
５の如く圧油が流出する。

【００１５】従って、両シリンダ室２ａ，２ｂ間に存在
した油圧の圧力差は急激に低下するので、ピストン８か
らラック３へ作用していた操舵のアシスト力も急激に減
少し、ステアリングホイールを操作するドライバーは操
舵に要する力が急増してあたかも操舵限界位置まで切り
込んだように感じてしまう。しかし、実際にはタイロッ
ドインナボールジョイント４のハウジングがストッパ１
０に当たる直前の位置にあり、また、アシスト力が作用
しない状況となっては通常のドライバーが発生しうる操
舵力ではこれ以上の切り込みは困難になるため、操舵限
界時にハウジングがストッパ１０に当たって発生する打
音を防止できる。

【００１６】また、上述したように操舵限界の直前で左
右のシリンダ室間の油圧差が低下するアンロード機構を
備えたことにより、パワーステアリングの油圧系で問題
となっていた油撃に対しては、少なくとも操舵限界位置
の前後での油撃を低減できるようになる。このため、油
撃による異音の発生やサージ圧による接続部のトラブル
（たとえばリターンホースの抜け等）を防止できる。

【００１７】さらに、ステアリングを操舵限界位置まで
切り込んで保持し、ロータリーバルブを閉じた状態が続
いた場合であっても、左右のシリンダ室間を圧油が流れ
ているので、図示省略の油圧ポンプが締切り運転になる
のを防止できる。すなわち、締切り運転になると油圧ポ
ンプ内又はその近傍に設けたリリーフ機構が作動するの
で、圧油は油圧ポンプ内を循環して油温が上昇すること
になるが、本発明のアンロード機構を採用すればこのよ
うな油温上昇を防止することもできる。

【００１８】本実施例においては、逆方向へ開閉する弁
機構１２，１３を各々１つずつ設けてあるが、各々２つ
ずつ、あるいはそれ以上設けてもよい。また、弁体１７
の形状はエンジンの吸・排気弁に似た円錐台状で図示し
てあるが、これに限定されないのは言うまでもなく、た
とえば円板状のものであってもよい。さらに、たとえば
図２に破線２６で示す如く、ピストン８側に形成される
弁座を弁体１７の形状に合わせて加工する等、バルブに
関する公知技術を必要に応じて種々適用することが可能
である。

【００１９】

【発明の効果】前述した本発明によれば、ロータリーバ
ルブを用いたパワーステアリング装置にアンロード機構
を組込むことが可能となり、しかも、従来のパワーシリ
ンダ内に弁機構を設けた構造としたため設置スペースが
増すこともない。この結果、操舵限界時に発生していた
打音を防止できるようになり、また、油撃による異音の
発生も防止でき、質感の高い油圧式パワーステアリング
装置の提供に大きな効果を奏する。

【００２０】さらに、サージ圧を原因とするトラブルや
油温上昇に伴うトラブルを未然に防止できるようになる
ため、油圧式パワーステアリング装置の信頼性を向上さ
せる効果もある。その上、弁軸の一端には弁体が形成さ
れるものの、他端はコイルばね等の付勢手段を取り付け
るための拡径部であり、高い加工精度が要求されるのは
弁体側のみであり、かつ、弁軸の他端側は、Ｅリング等
で構成することが可能であり、組み付けも容易である効
果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるアンロード機構の一実施例として
パワーシリンダの内部構造を示す要部断面図である。

【図２】図１における弁機構の構造例を示す図である。

【図３】弁機構の開閉作動を説明するための図で、
（ａ）は閉状態、（ｂ）は開状態を各々示している。

【図４】油圧制御部を内蔵したラック＆ピニオン式のス
テアリング＆リンケージを示す図である。

【図５】従来の打音軽減構造を示す図である。

【符号の説明】

１ 油圧制御部 ２ パワーシリンダ ２ａ 左シリンダ室 ２ｂ 右シリンダ室 ３ ラック ８ ピストン １２，１３ 弁機構 １４，１５ 油圧流路１６ 弁軸 １７ 弁体 １８ Ｅリング（拡径部） １９ コイルばね（付勢手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧制御にロータリーバルブを用いたラッ
   ク＆ピニオン式油圧パワーステアリングのアンロード機
   構において、パワーシリンダ内に生じる左右の油圧差を
   受けてラックを操舵方向へ移動させるピストンに、開時
   に左右のシリンダ室を連通させる常時閉の少なくとも一
   対の弁機構を設け、これらの各弁機構を、ピストンに形
   成された油圧流路に挿通される弁軸と、同弁軸の一端に
   形成されて上記油圧流路を閉塞可能な弁体と、上記弁軸
   の他端に形成された拡径部と、同拡径部と上記ピストン
   との間に配設されて上記弁体を閉塞位置に付勢する付勢
   手段とで構成すると共に、ピストン往復動方向における
   一側と他側に互いに向きを変えて配設し、該弁機構を操
   舵限界の直前に開弁して高圧側のシリンダ室から低圧側
   のシリンダ室へ圧油が流出するように構成したことを特
   徴とするラック＆ピニオン式油圧パワーステアリングの
   アンロード機構。