JPH032709B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はパワーステアリング装置に関する。

一般に、高級乗用車や大型車においては前輪荷
重が重く、操舵力も大きくなるが、このような場
合に油圧によるアシスト力を作用させることによ
りギヤレーシヨを小さくしたまま操舵力を軽くで
きるようにするために用いられるのがパワーステ
アリング装置である。この発明は、このようなパ
ワーステアリング装置のうち、バルブシヤフトと
トーシヨンバーとが固定されて、トーシヨンバー
の捩れに応じてアシストする油圧の大きさを決め
るパワーステアリング装置に関する。

従来のトーシヨンバーを用いるパワーステアリ
ング装置としては、たとえば第１図に示すような
ものがある。第１図において、１はステアリング
ギヤハウジング、２は１端部が図外のステアリン
グホイールに連結されたバルブシヤフト、３は１
端部がピニオンギヤ４に連結されたトーシヨンバ
ー、５はバルブシヤフト２の１端部とトーシヨン
バー３の他端部とを係合しているピン、６はバル
ブシヤフト２の他端部とともにコントロールバル
ブを構成するバルブボデー、７はピニオンギヤ４
とともにステアリングギヤを構成するラツクギヤ
である。

このような従来のパワーステアリング装置にあ
つては、ピン５が圧入嵌合されることによりバル
ブシヤフト２の１端部とトーシヨンバー３の他端
部とが１体的に係合されていたため、１度ピン５
を圧入嵌合してしまうとトーシヨンバー３の有効
長さが定まつてしまうことにより後でトーシヨン
バー３の捩り剛性を増減変更することができな
い。このため、後で、ステアリングホイールに加
えられる同じ操舵力におけるコントロールバルブ
の開口量、すなわちパワーステアリング装置に発
生するアシスト力を増減変更出来ないという問題
点があつた。

この発明はこのような従来の問題点に着目して
なされたもので、前記バルブシヤフトの１端部と
前記トーシヨンバーの他端部とを中間部材を介し
て非回転に係合し、かつ、この中間部材をバルブ
シヤフトに対して固定手段で位置決めして中間部
材を寸法の異なる他のそれと交換することにより
トーシヨンバーの有効長さを変更してトーシヨン
バーの捩り剛性を増減変更できるようにすること
により上記問題点を解決することを目的としてい
る。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第２〜４図は、この発明の実施例を示す図であ
る。まず構成を説明すると、１０は内部に空間が
形成されたステアリングギヤハウジングである。
ステアリングギヤハウジング１０の図中左方の第
１空間１０ａにはコントロールバルブを構成する
バルブボデー１１が収納されている。バルブボデ
ー１１の軸線部には１端部が図外のステアリング
ホイールに連結されたバルブシヤフト１２が円周
方向に回転自在に嵌入され、その他端部はバルブ
ボデー１１とともにコントロールバルブを構成し
ている。バルブシヤフト１２は軸線に沿つて貫通
孔を有し、該貫通孔内にはその軸線に沿つてトー
シヨンバー１３が延在している。ステアリングギ
ヤハウジング１０の図中右方の第２空間１０ｂに
は、ステアリングギヤを構成するピニオンギヤ１
５がトーシヨンバー１３と同一軸線上に収納され
ている。ピニオンギヤ１５はともにステアリング
ギヤを構成するラツクギヤ１６と噛合しており、
このラツクギヤ１６は図外のパワーシリンダに連
結されている。ピニオンギヤ１５の１端部はステ
アリングギヤハウジング１０の第１空間１０ａと
第２空間１０ｂとの連通孔１０ｃに回転自在に嵌
入され、さらに、ピニオンギヤ１５の１端部はト
ーシヨンバー１３の１端部と連結され、固定ピン
１７により固定されている。バルブシヤフト１２
の１端部の内周にはテーパ１２ａが形成されてお
り、テーパ１２ａの開口端側にはネジ１２ｂが形
成されている。トーシヨンバー１３の他端部には
スプライン１３ａが形成されている。バルブシヤ
フト１２の一端部のテーパ１２ａとトーシヨンバ
ー１３の他端部のスプライン１３ａとの間には、
外周にテーパ１８ａが形成されるとともに内周に
スプライン１８ｂが形成された中間部材１８が介
装され、テーパ１２ａとテーパ１８ａおよびスプ
ライン１３ａとスプライン１８ｂのそれぞれが係
合している。中間部材１８の大径端面には、外周
にネジ１９ａが形成された押圧部材１９の１端が
当接しており、バルブシヤフト１２のネジ１２ｂ
に押圧部材１９のネジ１９ａが螺合することによ
り押圧部材１９の１端が中間部材１８を押圧して
いる。ここで、押圧部材１９とバルブシヤフト１
２のネジ１２ａとは中間部材１８の固定手段を構
成する。バルブシヤフト１２の１端の開口端から
突出した押圧部材１９の他端部のネジ１９ａには
ロツクナツト２０が螺合してネジ１２ｂとネジ１
９ａとの螺合が緩まないようにしている。トーシ
ヨンバー１３の有効長さｌは中間部材１８の小径
端面の停止位置により定まり、長さ寸法が種々異
なる中間部材１８を揃えて用意し、第４図に示す
ように、中間部材１８を長さの異なる他のそれと
交換することによりトーシヨンバー１３の有効長
さｌを変更できるようにしてある。パワーステア
リング装置の油圧系統としては、第５図に示すよ
うに、コントロールバルブ２１、パワーシリンダ
２２、オイルポンプ２３、およびオイルタンク２
４を有している。コントロールバルブ２１として
は、１０はステアリングギヤハウジング、１１は
バルブボデー、１２はバルブシヤフト、１３はト
ーシヨンバーである。パワーシリンダ２２内に
は、ラツクギヤ１６に連結されたピストン２５が
摺動自在に収納されており、その両側に第１室２
２ａと第２室２２ｂとを有している。コントロー
ルバルブ２１はインレツトポート２１ａとアウト
レツトポート２１ｂとを有し、さらに、パワーシ
リンダ２２の第１室２２ａと連通する第１ポート
２１ｃとパワーシリンダ２２の第２室２２ｂと連
通する第２ポート２１ｄとを有している。コント
ロールバルブ２１のインレツトポート２１ａは流
量調整弁２５を介してイオルポンプ２３の吐出口
と連通し、コントロールバルブ２１のアウトレツ
トポート２１ｂはオイルタンク２４と連通してい
る。パワーシリンダ２２の第１室２２ａはコント
ロールバルブ２１の第１ポート２１ｃと連通し、
第２室２２ｂはコントロールバルブ２１の第２ポ
ート２１ｄと連通している。オイルポンプ２３の
吸込口とオイルタンク２４とはやはり連通してい
る。

次に作用を説明する。

ステアリングホイールを操作することにより、
それに連結されたバルブシヤフト１２に操舵力を
加えると、車輪の負荷すなわち接地抵抗のために
トーシヨンバー１３が捩られる。このとき、第５
図に示すように、コントロールバルブ２１におけ
るバルブボデー１１とバルブシヤフト１２との間
に、トーシヨンバー１３が捩られた分だけ回転変
位が生じる。この回転変位により、第５図に示す
ように、インレツトポート２１ａと第１ポート２
１ｃとの間で油が流れやすくなるようバルブボデ
ー１１とバルブシヤフト１２との間に大きな隙間
ができる。また、前記回転変位により、アウトレ
ツトポート２１ｂと第２ポート２１ｄとの間で油
が流れやすくなるようバルブボデー１１とバルブ
シヤフト１２との間に大きな隙間ができる。この
ため、オイルポンプ２３から送られてきた油はコ
ントロールバルブ２１を通つてパワーシリンダ２
２の第１室２２ａ内に流入し、パワーシリンダ２
２の第２室２２ｂ内の油はコントロールバルブ２
１を通つてオイルタンク２４に流出するため、パ
ワーシリンダ２２のピストン２５を第２室２２ｂ
側に摺動させる。このことにより、パワーステア
リングを軽く操作するだけで大きなアシスト力が
得られ、パワーステアリングに加えられた操舵力
より大きな出力を車輪に加えることが可能とな
る。また、ステアリングホイールを逆方向に操作
すると、上記同様にパワーシリンダ２２のピスト
ン２５は逆方向に摺動して逆方向にアシスト力を
発生させることになる。この場合、バルブシヤフ
ト１２の回転は操舵力、車輪の負荷に応じて変位
し、それに応じた油圧が生じてアシスト力を発生
させる。このとき、同時に、トーシヨンバー１３
のねじれ角に応じた反力が運転者に伝えられるた
め、運転者はその反力に応じた車輪の負荷を感じ
ることができる。

第６図は、トーシヨンバー１３に加えられる入
力トルク（操舵トルク）とパワーシリンダ２２内
に発生する油圧（アシスト力に関係する）との関
係を示したグラフであり、曲線Ａはトーシヨンバ
ー１３のねじり剛性が小さい場合、破線Ｂはトー
シヨンバー１３のねじり剛性が大きい場合を示し
ている。この図からわかるように、同じ油圧すな
わちアシスト力を発生させる場合、トーシヨンバ
ー１３に加えられる入力トルクはトーシヨンバー
１３のねじり剛性が小さい場合の方がねじり剛性
が大きい場合よりも小さくて済む。捩り剛性Ｋ
は、トーシヨンバー１３の直径をｄ、有効長さを
ｌ（第１〜４図に図示）、横弾性係数をＧとする
と、Ｋ＝πG／32×d⁴／ｌで表される。したがつて、異 なる種類の中間部材１８を選択的に用いて有効長
さｌを変化させることにより上記捩り剛性、従つ
てアシスト力を増減変更することができる。すな
わち、第３図に示す中間部材１８の長さは第４図
に示す中間部材１８の長さよりも短い。このた
め、第３図に示すトーシヨンバー１３の有効長さ
ｌは第４図に示すトーシヨンバー１３の有効長さ
ｌよりも長い。このことは、前述の式から、捩り
剛性Ｋは第３図に示すトーシヨンバー１３の方が
第４図に示すトーシヨンバー１３よりも小さいこ
とになり、ステアリングホイールに同じ操舵力を
加えた場合には、第３図に示す中間部材１８を用
いたパワーステアリング装置の方が第４図に示す
中間部材１８を用いたパワーステアリング装置よ
りも大きなアシスト力を得ることができることに
なる。したがつて、１度パワーステアリング装置
を組み立てた後でも、中間部材１８を別の寸法の
それと交換することにより、トーシヨンバー１３
の捩り剛性すなわちパワーステアリング装置に発
生させるアシスト力を自由に増減変更することが
できる。

なお、前記実施例は、トーシヨンバー１３にス
プラインを形成しバルブシヤフト１２にテーパを
形成したものについて説明したが、これとは逆
に、トーシヨンバー１３にテーパを設けバルブシ
ヤフト１２にスプラインを形成したものであつて
もよい。

以上説明してきたようにこの発明によれば、そ
の構成を、１端部がステアリングホイールに連結
されるとともに他端部がコントロールバルブを構
成し軸線に沿つて貫通孔を有するバルブシヤフト
と、該バルブシヤフトの貫通孔の軸線に沿つて延
在し１端部がステアリングギヤに連結されるとと
もに他端部がバルブシヤフトの１端部に係合する
トーシヨンバーと、を備えたパワーステアリング
装置において、前記バルブシヤフトの１端部と前
記トーシヨンバーの他端部とを中間部材を介して
非回転に係合し、かつ、中間部材をバルブシヤフ
トに対して固定手段で位置決めして、中間部材を
寸法の異なる他のそれと交換することにより前記
トーシヨンバーの有効長さを変更して前記トーシ
ヨンバーの捩り剛性を増減変更できるようにした
ため、１度パワーステアリング装置を組み立てた
後でも、トーシヨンバーの捩り剛性すなわちパワ
ーステアリング装置に発生させるアシスト力を自
由に増減変更することができるという効果が得ら
れる。さらに、上記効果に加えて以下のような効
果がある。すなわち、従来はバルブ回転角の中立
点とトーシヨンバー回転角の中立点が一致しない
中立点設定不良品は、トーシヨンバーをバルブシ
ヤフトに圧入していたため修正が不可能であつた
が、この発明に係るパワーステアリング装置では
何度でも修正可能であり、製品の不良率を低減す
ることができる。また、バルブシヤフトの１端部
とトーシヨンバーの他端部との係合方法として従
来のようにピンを用いないため、ピン嵌入用の孔
をあける工程が不要となるため、その工程におい
て生ずる切粉によりシール部分のシールの不良や
小さな油孔および油路等の目づまり等を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパワーステアリング装置の断面
側面図、第２図はこの発明に係るパワーステアリ
ング装置の断面側面図、第３図は第２図に示すパ
ワーステアリング装置のバルブシヤフトの１端部
とトーシヨンバーの他端部との係合部の拡大断面
図、第４図は第３図よ示した中間部材と寸法の異
なる中間部材を用いたパワーステアリング装置の
第３図と同様部分の拡大図、第５図はこの発明に
係るパワーステアリング装置のコントロールバル
ブの軸線に垂直な断面図および油圧系統図、第６
図はトーシヨンバーに加えられる入力トルクとパ
ワーシリンダ内に発生する油圧との関係を示すグ
ラフである。 １２……バルブシヤフト、１３……トーシヨン
バー、１８……中間部材、１９……押圧部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ １端部がステアリングホイールに連結される
   とともに他端部がコントロールバルブの一部を構
   成し軸線に沿つて貫通孔を有するバルブシヤフト
   と、該バルブシヤフトの貫通孔の軸線に沿つて延
   在し１端部がステアリングギヤに連結されるとと
   もに他端部がバルブシヤフトの１端部に係合する
   トーシヨンバーと、を備えたパワーステアリング
   装置において、前記バルブシヤフトの１端部と前
   記トーシヨンバーの他端部とを中間部材を介して
   非回転に係合し、かつ、中間部材をバルブシヤフ
   トに対して位置決めする固定手段を設けて、中間
   部材を寸法の異なる他のそれと交換することによ
   り前記トーシヨンバーの有効長さを変更して前記
   トーシヨンバーの捩り剛性を増減変更できるよう
   にしたことを特徴とするパワーステアリング装
   置。