JP3924421B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両に搭載されるパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用の舵取装置としては、油圧により操舵力を補助する油圧式のパワーステアリング装置が多用されている。このようなパワーステアリング装置では、周知のように、ラックピニオン式またはボールスクリュー式の動力伝達機構を介在して、ドライバーからステアリングホイールに付与された回転力を操舵輪に伝達している。また、この種のパワーステアリング装置では、例えば油圧シリンダ内に設けられた左右いずれか一方の油室に、前記の動力伝達機構に応動して作動油を供給し操舵補助力を発生するための油圧ポンプや油圧コントロールバルブなどを含んだ油圧系統が設けられている。
【０００３】
具体的にいえば、例えばラックピニオン式の従来のパワーステアリング装置では、ステアリングホイールに連結される入力軸と、トーションバーを介して入力軸に連結された従動軸としてのピニオン軸と、ピニオン軸のピニオンに噛み合うラックを有し、操舵輪に連結される出力軸としてのラック軸とを備えている。このラック軸は、シリンダチューブの内部に軸方向（車幅方向）に移動可能に配置されることにより、ピストンロッドを構成している。また、前記のシリンダチューブの内部には、ラック軸に一体化されたピストンによって仕切られて、左右の油室が構成されている。
【０００４】
上記入力軸は、ハウジングに回転可能に取り付けられている。このハウジングと入力軸との間には、ロータリバルブによって構成された油圧コントロールバルブの弁部材が、上記ピニオン軸に一体回転可能に連結され、かつ入力軸と相対回転可能に設けられている。上記油圧コントロールバルブは、操舵方向と操舵抵抗とに応じて油圧ポンプからの作動油を左右いずれかの油室に供給する公知のものであり、複数のポートを介して油圧ポンプ及び左右の各油室にそれぞれ接続されている。これらの複数のポートは入力軸と弁部材との間の油路を介在して互いに連通されたものであり、この油路の開度は弁部材と入力軸との相対回転により調整される。この開度の調整を行うことにより、操舵補助力を発生するよう作動油が油圧ポンプからいずれか一方の油室に供給される。
【０００５】
上記トーションバーは、入力軸の回転動作、つまりステアリングホイールの回転操作に応じてねじれを発生して上記弁部材と入力軸とを相対回転させるものであり、その上端部がピンを介して入力軸に連結されている。また、下端部はセレーションを介してピニオン軸に一体回転可能に取り付けられている。詳細には、図５（ａ）に示すように、トーションバー５１の下端部は、セレーション５２がピニオン軸５０の軸穴５０ａの内奥部に形成されたセレーション穴５３に圧入されて、そのピニオン軸５０に連結されている。さらに、例えば図５（ｂ）に示すカシメ位置で軸穴５０ａの部分をポンチによりカシメることにより、トーションバー５１側に突出変形させた突出部５０ｂ（図５（ａ））を軸穴５０ａ内に形成している。上記セレーション５２の圧入締代と前記の突出部５０ｂを形成するカシメ構造とにより、従来のパワーステアリング装置では、トーションバー５１が軸方向上方に移動するのを防止しようとしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パワーステアリング装置は、ベベルギヤやジョイント部材等の部品を介在して自動車などの車体に取り付けられている。
ところが、従来のパワーステアリング装置では、実車側のレイアウトに起因して、トーションバー５１が軸方向上方に移動することがあった。具体的には、当該ステアリング装置や前記の部品を車体に取り付けた時に、例えば前記入力軸が所定位置よりも上方の位置で車体に取り付けられた場合、過大な荷重がトーションバー５１に対してその軸方向上側に作用して、トーションバー５１が前記の突出部５０ｂを変形しさらに上側に移動することがあった。
【０００７】
さらに、トーションバー５１が上記のように上側に移動した場合、油圧コントロールバルブの弁部材も上側に移動するので、入力軸の回転動作に対する油圧コントロールバルブの応答性が変化して、操舵フィーリングが低下するという問題点を生じることがあった。 尚、セレーション５２によるトーションバー５１とピニオン軸５０との連結状態をより強固なものとする方法として、セレーション５２の圧入締代を大きくすることが考えられる。しかしながら、このセレーション５２の圧入締代を大きくする方法では、セレーション５２を圧入する時の圧入荷重が大きくなるので、トーションバー５１に軸座屈が生じるという別の問題点を生じる恐れがあった。
【０００８】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、トーションバーの軸方向上方への移動を規制することができ、よって操舵フィーリングが低下するのを防ぐことができるパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のパワーステアリング装置は、ステアリングホイールに連結される入力軸と、この入力軸にトーションバーを介して連結された従動軸と、操舵輪に連結され、前記従動軸の回転に連動する出力軸とを備え、
前記トーションバーの下端部が前記従動軸に設けられた軸穴の内奥部に周方向に設けた凹凸部を介して一体回転可能に圧入されたパワーステアリング装置であって、
前記トーションバーに設けられた係合部と、前記トーションバーを挿通した状態で前記軸穴側に固定され、前記係合部と係合して前記トーションバーが軸方向上方へ移動するのを阻止する固定部材とを備え、
前記係合部が、前記凹凸部の上端部近傍において前記トーションバーに一体形成された環状段部により構成され、前記固定部材が、前記内奥部よりも大径でかつ浅い部分に形成された前記軸穴の大径部に圧入されて前記環状段部の上面に当接可能とされ、前記大径部の内部において軸方向全長に亘って同一の肉厚に形成されたリング状のカラーにより構成されていることを特徴としている（請求項１）。
【００１０】
上記のように構成されたパワーステアリング装置では、係合部がトーションバーに設けられ、固定部材が上記係合部と係合するように、前記の軸穴側に固定されているので、パワーステアリング装置の組付け誤差によって上記トーションバーがその軸方向上方へ移動するのを規制することができる。さらに、当該固定部材に係合する環状段部がトーションバーに一体形成されているので、構造を簡単にすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のパワーステアリング装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、この発明をラックピニオン式のパワーステアリング装置に適用した場合を例示して説明する。
【００１２】
図１は、本発明のパワーステアリング装置の参考例を示す要部断面図である。図において、本実施形態のパワーステアリング装置は、車両のステアリングホイールに連結される入力軸１と、この入力軸１にトーションバー２を介して連結される従動軸としてのピニオン軸３と、ピニオン軸３のピニオン３ａに噛み合うラック４ａを側面に形成しているとともに、操舵輪に連結され、かつ前記ピニオン軸（従動軸）３の回転に連動する出力軸としてのラック軸４とを備えている。
前記の入力軸１はオイルシール７を挿通した状態でバルブハウジング９に導入され、ローラーベアリング８を介してバルブハウジング９に回転可能に嵌合されている。
【００１３】
上記トーションバー２は、その上端部がピン５を介して入力軸１に連結されており、下端部が周方向に設けた凹凸部としてのセレーション６を介してピニオン軸３に一体回転可能に連結されている。上記セレーション６は、ピニオン軸３の軸穴３ｂの内奥部に設けられたセレーション穴６１に圧入されている。
また、トーションバー２には、周溝２ａがセレーション６の近傍の上側で当該トーションバー２の外周に沿って形成されている。この周溝２ａには、係合部としてのサークリップ２０が巻回されて、トーションバー２に取り付けられている。
【００１４】
ピニオン軸３は、ころ軸受１３及びボールベアリング１４を介してピニオンハウジング１２に回転可能に支持されている。このピニオンハウジング１２の下端部は、エンドプラグ１５を螺着することによって封止されている。また、ピニオンハウジング１２とバルブハウジング９とは、ボルト２２によって互いに連結されている。
また、このピニオン軸３の軸穴３ｂの内部には、樹脂コーティングが施された巻ブッシュ１１が圧入されている。この巻ブッシュ１１を介して、上記入力軸１はピニオン軸３に相対回転可能に嵌合されている。
さらに、軸穴３ｂの内部には、固定部材としてのリング状のカラー１９が圧入されている。このカラー１９は、そのセレーション６側の端面が上記サークリップ２０の上面に近接又は接触した状態でピニオン軸３に固定されている。
【００１５】
ラック軸４は、図示を省略したシリンダチューブ内でピニオン軸５に直交する方向に移動可能に支持されたものであり、ピストン（図示せず）が一体的に取り付けられて、上記シリンダチューブの内部でピストンロッドとして機能する。また、そのラック軸４の背面にはサポートヨーク１６が設けられている。このサポートヨーク１６を、ばね１７を介して押さえ込む役割をしているのがピニオンハウジング１２の右端部に螺着されたヨークプラグ１８である。尚、上記シリンダチューブはピニオンハウジング１２に固定されたものであり、前記のピストンによって仕切られた左右の油室が形成されている（公知につき図示せず）。
【００１６】
前記の構成において、ステアリングホイールの回転操作に伴って入力軸１が回転すると、この入力軸１の回転がトーションバー２を介してピニオン軸３に伝達され、このピニオン軸３の回転によりラック軸４が軸方向（車幅方向）に移動する。これにより、操舵輪がステアリングホイールの回転操作に応じて操舵される。
【００１７】
また、本実施形態のパワーステアリング装置には、前記操舵輪の操舵力を補助するために、ロータリバルブによって構成された油圧コントロールバルブを含む公知の油圧回路が設けられている。図１においては、上記油圧コントロールバルブに含まれた弁部材１０が上記入力軸１とバルブハウジング９との間でピニオン軸３に一体回転可能に連結されている。また、上記油圧回路では、油圧コントロールバルブが４つのポートを介して前記左右の油室、油圧ポンプ、及びリザーブタンクにそれぞれ接続されている。これらの各ポートは、入力軸１と弁部材１０との間の油路を介して互いに連通しており、この油路はトーションバー２のねじれに伴う入力軸１と弁部材１０との相対回転により開度が調整される。
【００１８】
具体的にいえば、直進状態では操舵抵抗がないので、トーションバー２のねじれ角は零であり、油圧ポンプから弁部材１０に供給された作動油はリザーブタンクにそのまま還流される。このため、ラック軸４には油圧が作用しない。また、操舵に伴って操舵抵抗が大きくなると、この操舵抵抗に応じてトーションバー２がねじれ、ピニオン軸３と一体の弁部材１０が入力軸１に対して相対回転する。これにより、上記油路の開度が調整されて、油圧ポンプからいずれか一方の油室に操舵方向と操舵抵抗とに応じて作動油が供給され、他方の油室の作動油がリザーブタンクに還流される。これにより、操舵方向と操舵抵抗に応じた操舵補助力がラック軸４に作用する。
【００１９】
上記のように構成されたパワーステアリング装置では、サークリップ２０がトーションバー２に取り付けられ、カラー１９がサークリップ２０と係合するように、前記の軸穴３ｂ側に固定されているので、たとえ実車側のレイアウトに起因してトーションバー２がその上端部側（軸方向上方）へ移動しようとしても、トーションバー２の移動を規制することができ、油圧コントロールバルブの特性が変化するのを防止することができる。したがって、操舵フィーリングが低下するのを防ぐことができる。
【００２０】
また、上記の説明では、係合部としてサークリップ２０を用いた構成について説明したが、この係合部はトーションバー２に一体的に構成されるものであればよい。例えば図２に示すパワーステアリング装置は、図３（ｂ）に示すＥ形止め輪２１を上記係合部として用いたものであり、このＥ形止め輪２１を図３（ａ）に示す周溝２ａに嵌合してトーションバー２に一体的に取り付けたものである。この構成により、カラー１９（図２）がＥ形止め輪２１と係合するように軸穴３ｂ（図２）内に配置されて、トーションバー２の移動を規制するとともに、操舵フィーリングが低下するのを防ぐことができる。
【００２１】
さらに、上記の説明では、トーションバー２と別個に設けたサークリップ２０またはＥ形止め輪２１を係合部として用いた構成について説明したが、上記カラー（固定部材）１９に係合するものであればよく、例えばトーションバー２に一体形成された環状段部でもよい。具体的には、前記の溝２ａを設ける代わりに、例えば図４に示すように、セレーション６の上端部に隣設した環状段部２３でもよい。
【００２２】
すなわち、図４に示すように、本発明の実施形態では、トーションバー２の係合部が、セレーション６の上端部近傍において当該トーションバー２に一体形成された環状段部２３によって構成されている。
また、図４に示すように、本発明の実施形態では、トーションバー２の下端部のセレーション６が、ピニオン軸３の軸穴３ｂの内奥部に形成されたセレーション穴６１に圧入されている。上記軸穴３ｂにおける内奥部（セレーション穴６１）よりも浅い部分には、その内奥部よりも大径の大径部が形成され、この軸穴３ｂの大径部に、係合部（環状段部２３）と係合してトーションバー２が軸方向上方へ移動するのを阻止する固定部材としてのカラー１９が圧入されている。このカラー１９は、大径部の内部において軸方向全長に亘って同一の肉厚のリング状に形成されている。
【００２３】
尚、上記の説明では、この発明をラックピニオン式のパワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、この発明は従動軸としてのボールスクリューとこれに多数のボールを介在して嵌合されたボールナットとを上記ピニオン軸３に代えて設け、出力軸としてのセクター軸を上記ラック軸４に代えて設けたボールスクリュー式のパワーステアリング装置にも適用して実施することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１のパワーステアリング装置によれば、たとえ実車側のレイアウトに起因して上記トーションバーがその軸方向上方へ移動しようとしても、係合部が固定部材に係合してトーションバーの移動を規制することができ、よって操舵フィーリングが低下するのを防ぐことができる。さらに、上記固定部材に係合する環状段部がトーションバーに一体形成されているので、構造を簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 パワーステアリング装置の参考例を示す要部断面図である。
【図２】 パワーステアリング装置の参考例を示す要部断面図である。
【図３】 （ａ）は図２に示したトーションバー及びその周溝を示す拡大側面図であり、（ｂ）は図２に示したＥ形止め輪を示す拡大平面図である。
【図４】 本発明のパワーステアリング装置の一実施形態を示す要部断面図である。
【図５】 （ａ）は従来のパワーステアリング装置でのトーションバーとピニオン軸との連結部分を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）に示した突出部を形成するためのカシメ位置を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 入力軸
２ トーションバー
２ａ 周溝
３ ピニオン軸（従動軸）
３ｂ 軸穴
４ ラック軸（出力軸）
６ セレーション（凹凸部）
１９ カラー（固定部材）
２０ サークリップ（係合部）
２１ Ｅ形止め輪（係合部）
２３ 環状段部

Claims (1)

1. ステアリングホイールに連結される入力軸と、この入力軸にトーションバーを介して連結された従動軸と、操舵輪に連結され、前記従動軸の回転に連動する出力軸とを備え、
   前記トーションバーの下端部が前記従動軸に設けられた軸穴の内奥部に周方向に設けた凹凸部を介して一体回転可能に圧入されたパワーステアリング装置であって、
   前記トーションバーに設けられた係合部と、
   前記トーションバーを挿通した状態で前記軸穴側に固定され、前記係合部と係合して前記トーションバーが軸方向上方へ移動するのを阻止する固定部材とを備え、
   前記係合部が、前記凹凸部の上端部近傍において前記トーションバーに一体形成された環状段部により構成され、
   前記固定部材が、前記内奥部よりも大径でかつ浅い部分に形成された前記軸穴の大径部に圧入されることで前記環状段部の上面に当接可能とされ、前記大径部の内部において軸方向全長に亘って同一の肉厚に形成されたリング状のカラーにより構成されていることを特徴とするパワーステアリング装置。

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