JP3753568B2 - 動力舵取り装置のパワーシリンダ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車の動力舵取り装置において操舵補助力の発生源として用いられるパワーシリンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばラックアンドピニオン式の舵取装置において、パワーシリンダに導いた油圧により操舵補助力を得るもがある。この種の動力舵取装置では、ラック軸が、互いに連結されたギヤハウジング及びシリンダチューブ内に、その軸線方向に往復移動可能に配設されている。ラック軸は、ギヤハウジング内において、ピニオンと噛み合っており、ラック軸の両端は、ギヤハウジングおよびシリンダチューブの外部に突き出されて、タイロッドを介して操向輪に連結されている。
【０００３】
また、シリンダチューブの内周面とラック軸の外周面との間を互いに所定距離離れた一対の封止部材により封止し、両封止部材間にパワーシリンダを区画している。パワーシリンダ内には、ラック軸と一体に軸方向に移動してシリンダチューブ内を摺動するピストンが収容されており、ピストンを挟んだ左右の油室は、コントロールバルブを介して油圧源及びオイルタンクに択一的に連通される給排ポートをそれぞれ有している。そして、一方の油室に油圧源から作動油が供給されると他方の油室からオイルタンクに作動油が排出され、両油室の差圧に応じて所望の方向への操舵補助力が発生されるようになっている。
【０００４】
このような装置に作動油を封入する際には、パワーシリンダ内のピストンをストローク端まで移動させて、パワーシリンダ内に残存するエアをポートを介して排出するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、装置を車両に搭載した状態で、ポートからの配管の取り回し等のレイアウト上の制約で、上記のポートがシリンダチューブの真上を向いていない場合があり、この場合、ストローク端まで移動したピストンと封止部材の間において、ポート位置よりも上方に位置するエアは、ポートから出て行かない。結果としてパワーシリンダ内にエアが残留すると、操舵補助力の発生においてヒステリシスが増大し、ハンドル振動等の原因となる。
【０００６】
そこで、上記の振動を吸収するため、油圧系にアキュームレータを装備することも考えられるが、この場合、製造コストが大幅に高くなってしまう。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ポートのレイアウト上の制約をあまり受けることなく、確実なエア抜きを達成することができる安価なパワーシリンダを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するための課題解決手段として、請求項１記載の発明は、シリンダチューブ内を一対の端部材により区画して構成されるシリンダ室と、一対の端部材を挿通する摺動軸に固定されてシリンダ室内を摺動するピストンと、各端部材の近傍においてそれぞれシリンダ室に開口し、制御部から油圧の給排を受ける一対のポートとを備える動力舵取装置のパワーシリンダにおいて、上記ピストンは少なくとも一方の端部材側に延びる延設部を含み、上記ピストンが延設部に対向する端部材に最も近接するときに、延設部の外周面の全領域とシリンダチューブの内周面との間に第１の環状の隙間が形成され、この第１の環状の隙間が対応するポートに連通するようにしてあり、上記延設部の内周面と上記摺動軸の外周面との間に、第２の環状の隙間が設けられたことを特徴とする。
【０００８】
本発明では、エア抜き時にストローク端まで移動したピストンと延設部側の端部材との間に形成される油室の容積が延設部の分だけ少なくなる。これによりフルストローク時に残存する油量そのものを少なくすることを通じて、これに含まれる残存エアの量を格段に少なくでき、ハンドル振動を問題ないレベルにまで下げることができる。
また、フルストローク時に、ポートが延設部とシリンダチューブとの間の環状の隙間に開口するので、ポートからのエア排出はスムーズである。このようにピストンに延設部を設けるという簡単な構成にてコスト安価に確実なエア抜きを達成することができる。
【０００９】
さらに、ポートをシリンダチューブの最上部から少し下げた位置にレイアウトした場合にも、残留エアの量を許容レベル内に抑えることができるので、本パワーシリンダを車両に搭載する際に、ポートのレイアウトの自由度が実質的に増すことになる。
仮に、延設部をフルストローク時の衝撃を抑えるためのオイルロックを達成するために用いるとすると、延設部の外周面の一部又は全部を、シリンダチューブ内に設けたオイルロックピースの環状凹部に嵌め入れて、この環状凹部内に作動油を密封することになるが、この場合、密封による高圧のため一旦エアの容積が減じられるものの再び通常の容積を取り戻すので、残留エアの排除が十分でなくなる。これに対して、本発明では、上記のフルストローク状態において、延設部の全領域に対応して上記環状の隙間が確保されるので、上記のようなオイルロックによる高圧発生もなく、残留エアを許容レベルまで排除することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係るパワーシリンダを含む油圧式の動力舵取装置の全体構成を示す模式図である。図１を参照して、本動力舵取装置１はラック軸２とピニオン（図示せず）を含む油圧式パワーアシスト付きのラックアンドピニオン式の舵取機構３を備えている。
【００１１】
摺動軸としてのラック軸２は車体の左右方向に延設されたラックハウジング４の内部に軸長方向への摺動自在に支持されている。ラック軸２の両端はラックハウジング４の両側に突出し、それぞれ操行車輪５，５のナックルアーム６，６に連結されている。ラックハウジング４の長手方向の中間部には、これと交差する態様にてギヤハウジング７が固定されている。
また、舵輪（ステアリングホイール）８の下側に延設された舵輪軸（ステアリングコラム）９の下端に固設した図示しないピニオンが、上記のギヤハウジング７の内部においてラック軸２と噛み合い、舵輪８の回転がラック軸２の軸長方向の摺動に変換されて舵取りを行わせる構成となっている。
【００１２】
動力舵取装置１は、ラックハウジング４の長手方向の中間部に設けられた操舵補助力を発生するためのパワーシリンダ１０と、エンジン等の車両の駆動源１１により駆動されてパワーシリンダ１０の作動油圧を発生する油圧ポンプ１２と、舵輪軸９の軸長方向の中間部に設けられ、パワーシリンダ１０への作動油圧を制御する油圧制御弁１３とを備えている。
この油圧制御弁１３は、舵輪８に加わる操舵トルクにより生じる捩じれを利用して油圧の給排動作をなす油圧制御弁であり、給油路１４を介して油圧ポンプ１２の吐出側に接続され、またリターン油路１５を介して油タンク１６に接続されていると共に、各別の送油路１７，１８を介してパワーシリンダ１０の左右の油室にそれぞれ接続されている。
【００１３】
油圧ポンプ１２は、油タンク１６の内部の作動油を吸込油路１９を介して吸い込み、この作動油を昇圧して給油路１４を経て油圧制御弁１３に供給する動作をなし、油圧制御弁１３に供給された作動油は、油圧制御弁１３の動作により送油路１７又は送油路１８に分配されて、パワーシリンダ１０の前記油室の何れかに供給される。供給油圧は、ラック軸２の軸長方向の中間部に固定されたピストンの一面に作用し、このピストンを介してラック軸２の軸長方向の油圧力（操舵補助力）が加えられ、ラック軸２の摺動により舵取りが補助されることになる。
【００１４】
油圧制御弁１３における作動油の送油路１７，１８への分配の割合は、舵輪軸９に生じている捩じれの大きさに応じて決定され、送油路１７，１８のいずれに分配されるかは前記捩じれの方向に応じて決定される。従って、パワーシリンダ１０は舵輪８に加わる操舵トルクの方向に、この操舵トルクの大きさに対応する操舵補助力を発生することになる。
次いで、図２はそのピストンがストローク端まで移動した状態を示すパワーシリンダ１０の縦断面図である。図２を参照して、パワーシリンダ１０は、ラック軸２を挿通させるラックハウジング４の一部により構成されるシリンダチューブ２０と、このシリンダチューブ２０内をラック軸２の軸長方向に適長離隔する一対の環状の端部材２１，２２により区画して構成されるシリンダ室２３と、ラック軸２の軸長方向の中間部に固定されてシリンダ室２３内を摺動するピストン２４とを備えている。
【００１５】
各端部材２１，２２は、シリンダューブ２０の内周面に固定され、ラック軸２の外周を液密的に封止するシール部材２５を含むオイルシール等の封止部材２５により構成されている。４２はギヤハウジング７に設けられる筒状部であり、４３はラックストッパであり、何れもラックハウジング４の内周に挿通されて固定されている。
ピストン２４はシリンダ室２３を左右の油室２６，２７に仕切っており、各油室２６，２７には、作動油を給排するための送油路１７，１８に連なるポート２８，２９が開口している。各ポート２８，２９は対応する端部材２１，２２の近傍位置に配置されている。
【００１６】
ピストン２４は、シリンダ室２３の内径と略等しい外径を有する厚肉円板形の本体部３０と、この本体部３０から一方の端部材２２側に突出する筒状をなす延設部３１とを備えている。本体部３０の外周に形成される周溝には、シリンダ室２３の内周面に摺接するシールリング３２が収容されており、このシールリング３２によって左右の油室２６，２７を互いに仕切っている。本体部３０の一端部３３の内周縁部に延設されたスカート部４４がラック軸２の外周面３４にかしめられると共に、本体部３０の他端部３５の内周縁部がラック軸２の周溝に嵌め入れられた止め輪３６により受けられることにより、ピストン２４がラック軸２に止定されている。
【００１７】
図２及び図２のIII −III 線に沿う断面図である図３を参照して、延設部３１の外周面３７とシリンダチューブ２０の内周面３８との間には第１の環状隙間３９が設けられ、延設部３１の内周面４０とラック軸２の外周面３４との間には第２の環状隙間４１が設けられている。
本実施の形態によれば、図２に示すように、パワーシリンダ１０のエア抜き時に、ピストン２４を端部材２２に最も近づくストローク端まで移動させたフルストローク状態で、延設部３１とシリンダチューブ２０との間の第１の環状隙間３９にポート２９が開口するので、ポート２９からのエア排出をスムーズに行うことができる。
【００１８】
また、上記のフルストローク状態において、ピストン２４と端部材２２との間に形成される油室２７の容積が延設部３１の容積分だけ少なくなる。これによりフルストローク時に油室２７に残存する油量そのものを少なくすることができるので、これに含まれる残存エアの量を格段に少なくすることができ、その結果、残留エアに起因して発生するハンドル振動を問題ないレベルにまで下げることができる。しかも、これをピストン２４に延設部３１を設けるという簡単な構成にてコスト安価に達成することができる。
【００１９】
また、上記のように残留エアを少なくできることから、本パワーシリンダ１０を車両に搭載する際のポート２９のレイアウトの自由度が増す。すなわち、図３に示すシリンダチューブ２０の断面において、シリンダチューブ２０の最上位にポートを設けなくても、シリンダチューブ２０の中心軸線Ｃを中心として上記の最上位から左右Ａ（Ａ＝４５度）の角度範囲内のレイアウトであれば、ハンドル振動を許容範囲に収めることが可能となる。
【００２０】
仮に、上記の延設部３１をフルストローク時の衝撃を抑えるためのオイルロックを達成するために用いるとすると、延設部３１の外周面３７の一部又は全部を、シリンダチューブ内に設けたオイルロックピースの環状凹部に嵌め入れて、この環状凹部内に作動油を密封することになるが、この場合、密封による高圧で一旦エアの容積が減じられるものの再び通常の容積を取り戻すので、残留エアの排除が十分でなくなる。
【００２１】
これに対して、本実施の形態では、上記のフルストローク状態において、延設部３１の全領域に対応して上記第１の環状の隙間３９が確保されるので、上記のようなオイルロックによる高圧発生もなく、残留エアを許容レベルまで排除することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、ピストン２４の両側に延設部を設けるようにしても良い。さらにピストン２４の端部材２１側のみに延設部を設けるようにしても良い。また延設部をすり割りを有する筒状とすることもできる。
【００２２】
また、本発明を、ラックアンドピニオン機構以外の舵取機構、例えばボールねじ機構を用いた動力舵取り装置にも適用することが可能である。その他、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のパワーシリンダを含む動力舵取装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】パワーシリンダの縦断面図である。
【図３】図２のIII −III 線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１ 動力舵取装置
２ ラック軸（摺動軸）
４ ラックハウジング
１０ パワーシリンダ
１３ 油圧制御弁
１７，１８ 送油路
２０ シリンダチューブ
２１，２２ 端部材
２３ シリンダ室
２６，２７ 油室
２８，２９ ポート
３０ 本体部
３１ 延設部
３７ 外周面
３８ 内周面
３９ 第１の環状の隙間

Claims (1)

1. シリンダチューブ内を一対の端部材により区画して構成されるシリンダ室と、一対の端部材を挿通する摺動軸に固定されてシリンダ室内を摺動するピストンと、各端部材の近傍においてそれぞれシリンダ室に開口し、制御部から油圧の給排を受ける一対のポートとを備える動力舵取装置のパワーシリンダにおいて、
   上記ピストンは少なくとも一方の端部材側に延びる延設部を含み、
   上記ピストンが延設部に対向する端部材に最も近接するときに、延設部の外周面の全領域とシリンダチューブの内周面との間に第１の環状の隙間が形成され、この第１の環状の隙間が対応するポートに連通するようにしてあり、
   上記延設部の内周面と上記摺動軸の外周面との間に、第２の環状の隙間が設けられたことを特徴とする動力舵取り装置のパワーシリンダ。

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