JP4045958B2

JP4045958B2 - 油圧式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP4045958B2
Application number: JP2003008604A
Authority: JP
Inventors: 晃久梅谷
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2023-01-16
Also published as: JP2004217128A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧式パワーステアリング装置においては、操舵輪側から伝達される振動（逆入力）を減衰させるとともに、操舵角速度に応じて作動油の流動を制御するダンパーバルブが用いられている。このようなダンパーバルブは、ラック軸等を油圧でアシストするパワーシリンダへの油圧給排経路上に設けられる（例えば特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１２７９２４号公報（第４頁、図４）
【特許文献２】
特開２００２−６７９９６号公報（第４頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の油圧式パワーステアリング装置では、パワーシリンダへの油圧給排経路上に設けられているダンパーバルブが、外形的には突出した形態となる。従って、周辺部材と干渉し易く、車両への搭載に不便が多い。
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、ダンパー機能を有しつつ周辺部材との干渉を排除した油圧式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、パワーシリンダに油圧を供給して操舵補助力を発生させる油圧式パワーステアリング装置であって、前記パワーシリンダが、シリンダチューブと、前記シリンダチューブ内を移動するラック軸と、前記ラック軸に固定され、前記シリンダチューブ内を２つの油室に分けるピストンと、前記シリンダチューブの一端と前記ピストンとの間、及び、前記シリンダチューブの他端と前記ピストンとの間にそれぞれ配置されて前記ラック軸に固定され、閉弁付勢された弁機構を通して双方向に油を流動させる減衰用ピストンとを備えたものである。
また、前記油圧式パワーステアリング装置において、減衰用ピストンは、各油室をさらに２つの油室に分け、当該２つの油室間を連通させる孔を有するピストン状部と、前記孔を閉塞し、油圧を受けて弾性変形することによって開く弁体とを備えたものであってもよい。
上記のように構成された油圧式パワーステアリング装置においては、弁機構が操舵角速度の大小によって開閉し、閉弁状態であるときは油の流動が抑制され、これによってラック軸に付与される駆動力が減衰する。すなわち、ダンパー機能がパワーシリンダ内の減衰用ピストンによって達成される。従って、ダンパー機能要素を内蔵したパワーシリンダとなり、パワーシリンダ外にはダンパー機能要素が存在しないので、周辺部材との干渉を排除することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態による油圧式パワーステアリング装置の構成を示す正面図（一部内部の状態を示す。）である。図において、当該油圧式パワーステアリング装置は、図示しない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の端部に設けられたピニオン（図示せず。）とラック・ピニオンを構成するラック軸２と、ラック軸２を覆うハウジング３と、図示しない油圧ポンプから油圧の供給を受け、入力軸１の回転（操舵）に応じて作動油の給排を制御する油圧コントロールバルブ４と、ハウジング３の一部をシリンダチューブ３Ａとして構成されるパワーシリンダ５と、このパワーシリンダ５と油圧コントロールバルブ４とを接続する油圧配管６，７とを備えている。ラック軸２の両端にはボールジョイント８を介してタイロッド９が接続され、このタイロッド９の先端側に車輪（図示せず。）が接続される。
【０００７】
上記パワーシリンダ５内は、ラック軸２に固定されたピストン１０によって２つの油室Ｃ１及びＣ２に分けられている。油室Ｃ１及びＣ２はそれぞれ、ラック軸２を図の右方及び左方へアシストするための圧力室である。また、油室Ｃ１は、ピストン１０とシリンダチューブ３Ａの一端との間に存在する減衰用ピストン１１によって油室Ｃ１１とＣ１２とに分けられ、同様に、油室Ｃ２は、ピストン１０とシリンダチューブ３Ａの他端との間に存在する減衰用ピストン１１によって油室Ｃ２１とＣ２２とに分けられている。
【０００８】
図２は、減衰用ピストン１１の拡大断面図である。図示しているのは油室Ｃ１１とＣ１２との間の減衰用ピストン１１であり、油室Ｃ２１とＣ２２との間の減衰用ピストン１１はこれと同一部材を左右対称に取り付けたものとなる。また、図３は、シリンダチューブ３Ａの軸方向から減衰用ピストン１１を見た図である。なお、図２の減衰ピストン１１の断面は、図３におけるII-II線断面に相当する。図２及び図３において、減衰用ピストン１１は、全体として環状体を構成するピストン状部１１１と、このピストン状部１１１の軸方向両端面に対向して設けられた薄板製で円環状の弁体であるシム１１２，１１３と、これらのシム１１２，１１３をピストン状部１１１に固定するリベット１１４と、ピストン状部１１１の外周の溝に装着されたオイルシール１１５とを有している。
【０００９】
上記ピストン状部１１１には、これを軸方向に貫通する孔１１１ａが周方向に複数個（本例では８個）等配で形成されている。各孔１１１ａの軸方向両端は、一方が座ぐり部１１１ｂとなっており、他方はＵ字状に外周側へ抜けた溝１１１ｃとなっている。また、周方向には、座ぐり部１１１ｂと溝１１１ｃとが交互に配置されている。孔１１１ａは、座ぐり部１１１ｂのある側でシム１１２，１１３により閉塞されるが、溝１１１ｃのある側では閉塞されず、シム１１２，１１３との間に軸方向への一定の隙間Ｇが確保されている。油は、このように隙間Ｇを形成する溝１１１ｃを自在に流通する。
【００１０】
また、シム１１２，１１３は弾性体であり、リベット１１４により固定された内周側を支点として、外周側がピストン状部１１１から離反するように弾性変形可能である。自由な状態のシム１１２，１１３は図示のような平板状であり、孔１１１ａを周方向に１つおきに、かつ、ピストン状部１１１の両側で互い違いに閉塞することによって、全ての孔１１１ａをいずれか片側で閉塞している。このようにして、孔１１１ａを有するピストン状部１１１とシム１１２，１１３とは、閉弁付勢された弁機構を構成している。また、閉弁付勢に抗して開弁することで、双方向に油を流動させることができる。
なお、ピストン状部１１１は、軸方向に突出した端部１１１ｄがラック軸２に食い込むように装着されることにより図２の右方向への移動が規制されるとともに、止め輪１２によって左方向への移動も規制され、ラック軸２に固定されている。
【００１１】
上記のように構成された油圧式パワーステアリング装置においては、操舵によって図１に示す入力軸１が回転すると、ラック軸２が移動し、ボールジョイント８及びタイロッド９を介して、車輪が転舵される。また、油圧コントロールバルブ４から操舵角速度に応じた油圧がパワーシリンダ５に供給され、ピストン１０からラック軸２に付与される駆動力により、操舵をアシストする。
【００１２】
上記パワーシリンダ５の動作について、図４及び図５の概略図を参照して説明する。なお、減衰用ピストンは、油室Ｃ１１とＣ１２との間のものを減衰用ピストン１１Ａ、油室Ｃ２１とＣ２２との間のものを減衰用ピストン１１Ｂと称する。
【００１３】
まず、図４の（ｂ）に示す方向への転舵に関して、ステアリングホイールＳの操舵角速度が小さい場合すなわちラック軸２の移動速度が遅い場合、（ａ）において、ラック軸２は左方向へ移動しようとし、油室Ｃ２１に油圧が供給される。この油圧により、減衰用ピストン１１Ｂの前記シム１１２が弾性変形して開弁し、油が油室Ｃ２１からＣ２２へ流れ込む。油室Ｃ２１とＣ２２とで油圧の平衡が保たれると、ピストン１０が左方向へのアシストを開始する。
また、減衰用ピストン１１Ａにおいては、油室Ｃ１２から油室Ｃ１１へ油が抜け始めるが、ラック軸２の移動速度が遅いため、前記シム１１３が十分に弾性変形するに至らず（すなわち十分に開弁せず）、油が抜けにくい状態となる。これが抵抗となって、ラック軸２に付与される駆動力が減衰する。従って、操舵補助力は小さく、その結果、ステアリングホイールＳに適度な「重さ」を与えることになる。すなわち、高速走行時のように操舵角速度が小さい場合には操舵安定性が得られる。また、車輪側から伝達される振動も、上記抵抗によって減衰させることができる。
【００１４】
次に、ステアリングホイールＳの操舵角速度が所定値以上である場合すなわちラック軸２の移動速度が所定値以上である場合、（ｂ）において、ラック軸２は左方向へ移動しようとし、油室Ｃ２１に油圧が供給される。この油圧により、減衰用ピストン１１Ｂのシム１１２が弾性変形して開弁し、油が油室Ｃ２１からＣ２２へ流れ込む。油室Ｃ２１とＣ２２とで油圧の平衡が保たれると、ピストン１０が左方向へのアシストを開始する。
また、減衰用ピストン１１Ａにおいては、急速に容積が減少する油室Ｃ１２から油室Ｃ１１へ油が抜けようとする。このとき、ラック軸２の移動速度が速いため、相対的に油圧を受けるシム１１３が十分に弾性変形して開弁し、油が抜け易くなる。従って、ラック軸２に付与される駆動力に対する減衰の程度は小さく、大きな操舵補助力が生じる。すなわち、低速走行時や据え切りの際には、軽快な操舵感が得られる。
【００１５】
図５は、逆方向への転舵を示す図である。この場合も同様に、（ａ）において、油が油室Ｃ１１からＣ１２へ流れ込み、油室Ｃ１１とＣ１２とで油圧の平衡が保たれると、ピストン１０が右方向へのアシストを開始する。ここで、ラック軸２の移動速度が遅い場合には、減衰用ピストン１１Ｂにおいて油が抜けにくい状態となり、ラック軸２に付与される駆動力は減衰する。一方、ラック軸２の移動速度が所定値以上である場合には、（ｂ）に示す減衰用ピストン１１Ｂにおいてシム１１３が大きく弾性変形して油が抜け易くなるので、ラック軸２に付与される駆動力の減衰の程度は小さく、大きな操舵補助力が生じる。
【００１６】
上述のように、当該パワーシリンダ５では、弁機構が操舵角速度の大小によって開閉し、閉弁状態であるときは油の流動が抑制され、これによってラック軸２に付与される駆動力が減衰する。すなわち、ダンパー機能がパワーシリンダ５内の減衰用ピストン１１Ａ，１１Ｂによって達成される。従って、ダンパー機能要素を内蔵したパワーシリンダ５となり、パワーシリンダ５外にはダンパー機能要素が存在しないので、周辺部材との干渉を排除することができる。
【００１７】
なお、上記実施形態では、８個の孔１１１ａを設けたが、必要により増減することができる。
また、上記実施形態ではピストン状部１１１に溝１１１ｃを設けて、これにシム１１２，１１３を対向させているが、図６に示すように、溝を無くしてシム１１２，１１３にＵ字状の切欠部１１２ａ，１１３ａを設けてもよい。この場合には、前述の隙間Ｇは不要となる。
また、孔１１１ａを、どちらか片側からシム１１２，１１３で塞ぐ弁機構以外に、孔１１１ａの軸方向中央に１枚のシムを配置して双方向に弾性変形させるような弁機構を構成することも可能である。
また、上記のパワーシリンダ５は、ラック・ピニオン以外の油圧式パワーステアリング装置にも適用することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は、ダンパー機能がパワーシリンダ内の減衰用ピストンによって達成されるので、ダンパー機能要素を内蔵したパワーシリンダとなり、パワーシリンダ外にはダンパー機能要素が存在しない。従って、周辺部材との干渉を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による油圧式パワーステアリング装置の構成を示す正面図（一部内部の状態を示す。）である。
【図２】図１に示す油圧式パワーステアリング装置における減衰用ピストンの拡大断面図である。
【図３】上記減衰用ピストンを、シリンダチューブの軸方向から見た図である。
【図４】上記油圧式パワーステアリング装置の動作を示す概略図である。
【図５】上記油圧式パワーステアリング装置の動作を示す概略図である。
【図６】図３とは異なる他の形態のシムを示す図である。
【符号の説明】
２ラック軸
３Ａシリンダチューブ
５パワーシリンダ
１０ピストン
１１（１１Ａ，１１Ｂ）減衰用ピストン
１１１ピストン状部
１１１ａ孔
１１２，１１３シム（弁体）
Ｃ１（Ｃ１１，Ｃ１２），Ｃ２（Ｃ２１，Ｃ２２）油室

Claims

パワーシリンダに油圧を供給して操舵補助力を発生させる油圧式パワーステアリング装置であって、前記パワーシリンダは、
シリンダチューブと、
前記シリンダチューブ内を移動するラック軸と、
前記ラック軸に固定され、前記シリンダチューブ内を２つの油室に分けるピストンと、
前記シリンダチューブの一端と前記ピストンとの間、及び、前記シリンダチューブの他端と前記ピストンとの間にそれぞれ配置されて前記ラック軸に固定され、閉弁付勢された弁機構を通して双方向に油を流動させる減衰用ピストンと
を備えたことを特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
前記減衰用ピストンは、
前記各油室をさらに２つの油室に分け、当該２つの油室間を連通させる孔を有するピストン状部と、
前記孔を閉塞し、油圧を受けて弾性変形することによって開く弁体と
を備えた請求項１記載の油圧式パワーステアリング装置。