JP3819617B2 - 油圧式動力舵取装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、舵輪から舵取機構への伝動手段としてボールねじ機構を用いた油圧式動力舵取装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ボールねじ式舵取装置では、舵輪(ステアリングホイール)に連なるボールねじ軸と舵取機構に連なるクロスシャフトとを、ギヤハウジングの内部に、互いに交叉させて支持している。舵輪の操作に応じてボールねじ軸が回動されると、このボールねじ軸に螺合するボールナットが軸長方向に移動され、このボールナットの外周に形成されたラック歯と噛み合うセクタ歯車が揺動される。これにより、クロスシャフトが移動されて、ギアハウジングの外側へ突出しているクロスシャフトの端部に連結されたピットマンアームを介して舵取機構が駆動されるようになっている。
【0003】
この種のボールねじ式舵取装置に油圧式の操舵補助力発生機構を組み込む場合、パワーシリンダをギヤハウジング内に一体に組み込む、いわゆるインテグラル型とされるのが一般的である。すなわち、ギヤハウジング内にボールナットを軸長方向に挟んで一対の油室が区画され、ボールナット自体がパワーシリンダのピストンとして構成されている。
【0004】
そして、同じくハウジング内に配置されたコントロールバルブを介して、一対の油室の一方に油圧源からの圧油が択一的に供給され、ボールナットに油圧による操舵補助力が与えられるようになっている。また、コントロールバルブと上記一対の油室とをそれぞれ連通する一対の油路は、ギヤハウジングの内部に設けられている。上記一対の油室のうちボールナットを挟んでコントロールバルブの反対側に配置される油室と、コントロールバルブとを連通する油路は、ボールナットをバイパスするため、パス孔(或いはバイパス孔)と呼ばれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の動力舵取装置では、自動車に搭載した後に、何れか一方の油室から油を入れ、内部の油路を介してコントロールバルブや他方の油室に油を充填している。このとき、装置内に残るエアの大部分は、装置の駆動による油の循環に伴って、油タンク内の上部の空気溜まりまで到達する。
【0006】
ところが、抜け切れないで装置の内部に残留するエアが存在し、この残留エアが原因で、操舵時に操舵補助力の立ち上がりが遅れるおそれがある。
そこで、従来、ギヤハウジングの上部にエア抜き用の孔を設けてこの孔から油がこぼれる状態で孔をブリーザプラグで閉じるようにしたり、また、油を充填する前に装置内部を真空引きで負圧にしたりすることが行われているが、エア抜きが不十分となるおそれがあった。
【0007】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、車両搭載状態でオイルを充填するときに確実なエア抜きが行え、残留エアに起因する応答遅れが生ずることのない油圧式動力舵取装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
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記載の発明の態様は、ボールナットの外周に形成されるピストンを摺動自在に収容するギヤハウジングの内部に、ピストンにより区画される第1及び第2の油室と、第1及び第2の油室に油圧源からの圧油を一方の油室に択一的に供給すると共に他方の油室の油を油タンクに戻すコントロールバルブとを備え、コントロールバルブと第2の油室との間に上記ピストンが介在する油圧式動力舵取装置において、上記ギヤハウジングは、舵取機構としてのボールねじ機構を収容する筒状の第1のハウジングと、コントロールバルブを収容し第1のハウジングの一側に同軸的に連結された筒状の第2のハウジングとを組み合わせてなり、上記コントロールバルブと第2の油室とを連通する油路は、コントロールバルブ側に開口する第1のポートと、第2の油室の最上位に開口する第2のポートとを含む油路を含み、上記油路は、第1のハウジングに形成される第1の油路と、第2のハウジングに形成されて上記第1の油路をコントロールバルブに連通させる第2の油路とを含み、車両搭載姿勢で第1のポートは第2のポートよりも上位に配置され、第1および第2の油路同士の接続部分を密封するためのOリングが、第1の油路の端部において拡径して形成された環状溝に収容され、第2の油路の端部には上記Oリングの中心孔に向けて拡径し第1の油路の第1のポートに連通する円錐状の空間が、第1および第2の油路を含む上記油路の最上位に位置するように形成されていることを特徴とするものである。
【0009】
本願発明者は、実車に搭載した状態で、何れか一方の油室から油を充填していく際に、ボールナットを挟んでコントロールバルブの反対側に位置する第2の油室にエアが残留する傾向にあることに着目した。本態様では、第2の油室内にあるエアが、第2の油室の最上位に開口する第2のポートからこれより上位にある第1のポートを通じてコントロールバルブ側へ逃がされ、さらに、装置内の油の循環に伴ってコントロールバルブから油タンク内の上部のエア溜まりに逃がされる。
【0010】
また、請求項2記載の発明の態様は、請求項1において、上記コントロールバルブと第2の油室とを連通する油路はハウジングの内部に設けられることを特徴とするものである。本態様では、従来よりあるいわゆるパス孔のレイアウトを小変更するだけで、エア抜き性を向上することができる
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい態様を添付図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態としてのボールねじ機構を用いた油圧式動力舵取装置1(以下では、単に動力舵取装置という)の要部を示す縦断面図であり、図2は図1の要部の拡大図であり、図3は図1のIII −III 線に沿う横断面図である。
【0012】
これら図1〜図3を参照して、2はギアハウジングであり、このギアハウジング2内には、出力軸としてのボールねじ軸3とクロスシャフト4とが相互に所定間隔を隔てて交叉する状態で配置されている。これらボールねじ軸3とクロスシャフト4はそれぞれの軸心回りに回動自在に支持されている。
ボールねじ軸3は、軸長方向への摺動自在にギアハウジング2の内部に保持されたボールナット5に挿入されている。ボールねじ軸3とボールナット5とは、両者3,5間に介在する多数のボール6,6…を介して互いに螺合し、ボールねじ機構を構成している。
【0013】
ボールナット5の外面には、軸長方向の適宜の長さ範囲にわたってラック歯7が形成されており、このラック歯7は上記クロスシャフト4の中途に設けられたセクタ歯8に噛合されている。
ボールねじ軸3は、入力軸9を介してギアハウジング2の外側に延設されて、図示しない舵輪に連結されている。また、ギアハウジング2の外側へ突出するクロスシャフト4の端部は、図示しない舵取機構に連結されている。
【0014】
そして舵取りのために舵輪の回動操作が行われた場合、これに伴ってボールねじ軸3が回動し、この回動がギアハウジング2の内部でのボールナット5の軸長方向の移動に変換され、この移動が、ラック歯7とセクタ歯車8との噛合部を介してクロスシャフト4の回動に変換され、舵取機構に伝達されて舵取りが行われるようになっている。
【0015】
なお、図示の動力舵取装置1は、前述の如き舵取り動作をパワーシリンダ10の油圧発生力により補助するものである。上記パワーシリンダ10は、ボールナット5に形成されたピストン11の外周溝に嵌め入れられたシール部材12によりギアハウジング2の内部を軸長方向に2分割し、ボールナット5の両側に液密に封止された第1及び第2の圧油室13,14を形成してなる油圧シリンダである。両油室13,14間に生ずる圧力差によってボールナット5を押圧して、このボールナット5の移動に応じて前述の如く行われる舵取りを補助する構成となっている。
【0016】
ギヤハウジング2は、主に舵取機構としてのボールねじ機構を収容する第1のハウジング15と、第1のハウジング15の一側に同軸的に連結された筒形の第2のハウジング16とを組み合わせてなる。第2のハウジング16は、トーションバー19にて連結された入出力軸と、及び上記油室13,14への送給油圧を制御するコントロールバルブ17を収容している。
【0017】
図3に示す如くボールねじ軸3は、第2のハウジング16の連設側端部に嵌着された転がり軸受18により支持されている。ボールねじ軸3の端部には、第2のハウジング16の他側から挿入された中空の入力軸9の先端部が適長嵌入され、これらは、入力軸9の中空部に内挿されたトーションバー19を介して同軸的に連結されている。コントロールバルブ17は、第2のハウジング16の内部に支承されてボールねじ軸3の端部に連結された筒形のバルブボディ20の内側に、入力軸9の外周に一体的に形成されたバルブスプール21を遊嵌して構成される。
【0018】
第2のハウジング16の外側に突出する入力軸9の他端は、前述の如く舵輪に連結されており、舵輪操作がなされた場合、入力軸9に加わる操舵トルクに応じてトーションバー19に捩じれが生じ、これに伴って、ボールねじ軸3及びバルブボディ20と、入力軸9及びバルブスプール21との間に相対角変位が生じる。
【0019】
コントロールバルブ17は、この相対角変位を利用して油圧の給排動作をなす公知のものであり、具体的には、油圧源Pからポンプポート22を介して送給される圧油を、ピストン11両側の油室13,14の一方に、上記相対角変位に応じて、すなわち、舵輪に加わる操舵トルクに応じて選択的に振り分け、これに伴って、他方の油室13又は14から還流する油をタンクポート23を経て油タンクTに排出する動作をなす。
【0020】
第2の油室14はピストン11を挟んでコントロールバルブ17の反対側に配置されているため、図1および図2に示す、上記コントロールバルブ17と第2の油室14とを連通する油路24は、パス孔と呼ばれている。この油路24は、第1のハウジング15に形成される第1の油路25と、第2のハウジング16に形成されて第1の油路25をコントロールバルブ17に連通させる第2の油路26とを含んでいる。図において、第1の油路25は右肩上がりであり、第2の油路26は左肩上がりである。第1の油路25は、コントロールバルブ17側(すなわち第2の油路26側)に開口する第1のポート27と、第2の油室14の最上位に開口する第2のポート28とを含んでおり、図1に示す車両搭載姿勢において、第1のポート27は第2のポート28よりも上位に配置されている。
【0021】
図2において37は第1および第2の油路25,26同士の接続部分を密封するOリングであり、第1のハウジング15に形成される環状溝38に収容される。39は第1の油路25の第1のポート27に連通する円錐状の空間であり、第2の油路26を穴あけ加工する前段階の座ぐりにより形成される。
本実施の形態では、動力舵取装置1を実車に搭載した状態で、例えば一方の油室13又は14から油を充填していく際に、ピストン11を挟んでコントロールバルブ17の反対側に位置する第2の油室14にエアが残留することを防止することができる。すなわち、例えば第2の油室14から油を充填していくときに、第2の油室14内にあるエアが、第2の油室14の最上位に開口する第1の油路25の第2のポート28からこれより上位にある第1のポート27を通じてコントロールバルブ17側へ逃がされ、さらに、装置内の油の循環に伴ってコントロールバルブ17から油タンクT内の上部のエア溜まりに逃がされる。これにより、確実なエア抜きが達成でき、残留エアに起因する操舵の応答遅れの発生を防止することができる。
【0022】
特に、油路24を構成する第1及び第2の油路25,26はギヤハウジング2を構成する第1及び第2のハウジング15,16の内部に一体に設けられるので、従来よりあるいわゆるパス孔のレイアウトを小変更するだけで、エア抜き性を向上することができる。
なお、油路24において最上位に位置する空間39は円錐状をしていてエアが残留し難いうえに、空間39の容積も僅かであるので、仮にこの部分にエアが残ったとしても、性能上ほとんど影響がない。また、Oリング37が収容される環状溝38はOリング37が塞ぐので、エアは残らない。ただし万全を期するために空間39の残留エアを逃がすためのブリーザプラグを設けることは可能である。
【0023】
次いで、図4は本発明の実施の形態ではなく、参考例を示している。図4を参照して、本参考例が図1〜図3の実施の形態と異なるは、コントロールバルブ17と第2の油圧14とを連通する油路29を、ギヤハウジング2と別体に設けた外部配管30により構成した点である。配管30の上端31は、第2のハウジング16の上部の接続口32に接続され、配管30の下端33は第1のハウジング15の下部の接続口34に接続されている。本参考例においても、動力舵取装置1の車両搭載姿勢において、油路29がコントロールバルブ17側に連通する第1のポート35が、第2の油室14側に連通する第2のポート37よりも高位に配置されるので、確実なエア抜きが達成でき、残留エアに起因する操舵の応答遅れの発生を防止することができる。
【0024】
また、実車への搭載状態に応じて、最もエア抜きしやすい位置に外部配管をレイアウトすることが可能である。また、手間のかかるパス孔を加工することが不要となり、その分、製造コストを安くすることができる。
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、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【0025】
【発明の効果】
請求項1記載の発明では、実車に搭載した状態で、第2の油室内にあるエアが、第2の油室の最上位に開口する第2のポートからこれより上位にある第1のポートを通じてコントロールバルブ側へ逃がされ、さらに、装置内の油の循環に伴ってコントロールバルブから油タンク内の上部のエア溜まりに逃がされる。これにより、確実なエア抜きが達成でき、残留エアに起因する操舵の応答遅れの発生を防止することができる。
【0026】
請求項2記載の発明では、従来よりあるいわゆるパス孔のレイアウトを小変更するだけで、エア抜き性を向上することができる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のボールねじ式の動力舵取装置の一部破断側面図である。
【図2】図1の要部の拡大図である。
【図3】図1のIII −III 線に沿う断面図である。
【図4】 参考例の動力舵取り装置の断面図である。
【符号の説明】
1 動力舵取装置
2 ギアハウジング
3 ボールねじ軸(出力軸)
5 ボールナット
7 ラック歯
8 セクタ歯
9 入力軸
10 パワーシリンダ
11 ピストン
13 第1の油室
14 第2の油室
17 コントロールバルブ
19 トーションバー
20 バルブボディ
21 バルブスプール
24 油路
25 第1の油路
26 第2の油路
27 第1のポート
28 第2のポート
29 油路
30 配管
35 第1のポート
36 第2のポート
P 油圧源
T 油タンク

Claims (2)

  1. ボールナットの外周に形成されるピストンを摺動自在に収容するギヤハウジングの内部に、ピストンにより区画される第1及び第2の油室と、第1及び第2の油室に油圧源からの圧油を一方の油室に択一的に供給すると共に他方の油室の油を油タンクに戻すコントロールバルブとを備え、コントロールバルブと第2の油室との間に上記ピストンが介在する油圧式動力舵取装置において、
    上記ギヤハウジングは、舵取機構としてのボールねじ機構を収容する筒状の第1のハウジングと、コントロールバルブを収容し第1のハウジングの一側に同軸的に連結された筒状の第2のハウジングとを組み合わせてなり、
    上記コントロールバルブと第2の油室とを連通する油路は、コントロールバルブ側に開口する第1のポートと、第2の油室の最上位に開口する第2のポートとを含む油路を含み、
    上記油路は、第1のハウジングに形成される第1の油路と、第2のハウジングに形成されて上記第1の油路をコントロールバルブに連通させる第2の油路とを含み、
    車両搭載姿勢で第1のポートは第2のポートよりも上位に配置され、
    第1および第2の油路同士の接続部分を密封するためのOリングが、第1の油路の端部において拡径して形成された環状溝に収容され、
    第2の油路の端部には上記Oリングの中心孔に向けて拡径し第1の油路の第1のポートに連通する円錐状の空間が、第1および第2の油路を含む上記油路の最上位に位置するように形成されていることを特徴とする油圧式動力舵取装置。
  2. 上記コントロールバルブと第2の油室とを連通する油路はハウジングの内部に設けられることを特徴とする請求項1記載の油圧式動力舵取装置。
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