JPH04266572A - パワーステアリングギヤ及びピニオンヘッド - Google Patents

パワーステアリングギヤ及びピニオンヘッド

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JPH04266572A
JPH04266572A JP3304855A JP30485591A JPH04266572A JP H04266572 A JPH04266572 A JP H04266572A JP 3304855 A JP3304855 A JP 3304855A JP 30485591 A JP30485591 A JP 30485591A JP H04266572 A JPH04266572 A JP H04266572A
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detent
pinion head
insert
groove
annular
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Ronald L Harkrader
ロナルド・リー・ハークレイダー
Stephen J Reider
スティーヴン・ジョン・レイダー
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Motors Liquidation Co
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
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    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/02Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to vehicle speed
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    • Y10T137/8593Systems
    • Y10T137/86493Multi-way valve unit
    • Y10T137/86574Supply and exhaust
    • Y10T137/86638Rotary valve
    • Y10T137/86646Plug type
    • Y10T137/86662Axial and radial flow

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車のための可変ステ
アリング力 (steering  efforts)
を有するパワーステアリングギヤに関する。
【0002】
【従来の技術】米国特許第4,759,240号明細書
には、入力スタブシャフトと、ピニオンヘッドの形をし
た出力シャフトと、これらシャフト間に位置し一方のシ
ャフトに関する他方のシャフトのオープンセンター位置
を定めるトーションバーとを有する自動車のためのデテ
ント反応式の可変ステアリング力を有するパワーステア
リングギヤが開示されている。ピニオンヘッドに設けた
複数個の半径方向ソケットは偏心ボアを有するねじ込み
式のインサート(挿入体)を収容する。球状のデテント
素子は偏心ボア内に摺動収納されていてスタブシャフト
内のデテント溝(グルーブ)と共働し、これらデテント
素子の上方で偏心ボア内に流体を導入したときに付加的
なトーションバーの復元力を生じる。デテント溝内でデ
テント素子をピニオンヘッド及びスタブシャフトのオー
プンセンター位置へセンタリングするため、インサート
がピニオンヘッドに関して回転せしめられ、デテント溝
に関してデテント素子の球状端部を移動させる。デテン
ト素子を正確にセンタリングしたとき、インサートは恒
久的な保持のために束縛される。
【0003】
【発明の目的】本発明の目的は、上述の如きパワーステ
アリングギヤにおいてインサートの調整及び保持につい
て改良を加えた装置を提供することである。
【0004】
【発明の構成】本発明は新規で改善した自動車のための
デテント反応式の可変ステアリング力パワーステアリン
グギヤを提供し、このパワーステアリングギヤは、管状
延長部を有する出力シャフトピニオンヘッドと、ピニオ
ンヘッドの管状延長部内でこれと同心的に位置したステ
ムを有する入力スタブシャフトとを有する。ピニオンヘ
ッドに設けた一対の環状肩部はその間に幅広い環状溝を
画定する。ピニオンヘッドの管状延長部内に位置した複
数個の半径方向ソケットは幅広い環状溝内へ開口し、こ
の環状溝の底部に設けた狭い環状の中央溝により相互連
結されている。ステム内に形成した複数個の長手方向の
デテント溝は半径方向ソケットと整合する。各半径方向
ソケットは内部に偏心ボアを有するインサートを回転支
持する。各偏心ボアはデテント溝の1つに着座した球状
端部を有するデテント素子を摺動支持する。インサート
はデテント溝内でデテント素子をセンタリングするため
にソケット内で回転せしめられる。デテント素子をセン
タリングした後、プラスチックリテーナを幅広い環状溝
内でピニオンヘッド上の適所に射出成形即ちモールド成
形する。プラスチックリテーナは、ピニオンヘッド上の
環状肩部に対面しこれら肩部と共働してピニオンヘッド
上に一対の長手方向に離間したシールリング溝を画定す
る一対の環状端壁を有する。リテーナの外表面はシール
リング溝間にデテント圧力室を形成するための浅い溝を
有する。各インサートはその角度位置を恒久的に固定す
るためにプラスチックリテーナにより機械的に相互連結
される。ピニオンヘッドの環状中央溝内のプラスチック
リテーナの一体的な半径方向フランジはピニオンヘッド
上の環状肩部間でリテーナをそのセンタリング位置に維
持する。
【0005】
【実施例】図1を参照すると、本発明に係る自動車のた
めのデテント反応式の可変ステアリング力パワーステア
リングギヤ10は、円筒状弁ハウジング14とラック及
びピニオンハウジング16とを備えた複合ハウジング1
2を有する。ステアリングギヤ10は更に、自動車の操
舵ハンドルに接続するようになった管状の入力スタブシ
ャフト18と、出力シャフトピニオンヘッド20とを有
する。ピニオンヘッド20及びスタブシャフト18はハ
ウジング12の中心線22上で整合している。スタブシ
ャフト18内の普通のトーションバー24はその一端で
ピニオンヘッド20に連結され、他端でスタブシャフト
18に連結されて、ピニオンヘッド20に関するスタブ
シャフト18のオープンセンター位置、またはスタブシ
ャフトに関するピニオンヘッドのオープンセンター位置
を規定している。
【0006】スタブシャフト18は、ニードル軸受26
及びスタブシャフト18とトーションバー24との間に
位置したスリーブ軸受28により、中心線22のまわり
で回転できるように弁ハウジング14に支持されている
。ピニオンヘッド20は、スリーブ軸受30及びピニオ
ンヘッド20の端部での玉軸受32により、中心線22
のまわりで回転できるようにラック及びピニオンハウジ
ング16に支持されている。ピニオンヘッド20上のピ
ニオンギヤ34は、ラック及びピニオンハウジング16
に摺動支持され車両の操舵車輪に接続するようになった
ステアリングラック36のラック歯と噛合している。 中心線22のまわりでのピニオンヘッド20の回転は普
通の態様でステアリングラック36を運動させる。
【0007】ピニオンヘッド20は中心線22に整合す
る管状延長部38をピニオンギヤ34の右側(図1)に
有する。管状延長部38の減径部分42上に設けたピン
40は半径方向外方に突出してステアリングギヤ10の
オープンセンター回転制御弁46の弁スリーブ44の孔
内へ侵入し、弁スリーブ44をピニオンヘッド20と一
緒にユニットとして回転させる。この回転制御弁はほぼ
米国特許第3,022,772号明細書に開示されたも
のと同じであり、弁スリーブ44の内側でスタブシャフ
ト18の一部により構成される弁スプール48を有する
。弁スリーブ44の内面に形成した複数個の溝(グルー
ブ)50は弁スプール48に設けた複数個のスロット5
2と共働し、弁スプール48と弁スリーブ44との間に
相対回転が生じたときにスリーブ44の中央溝54から
スリーブ44の一対の側溝56A、56Bのうちの一方
へ加圧油を供給する。中央溝54はポンプ(図示せず)
に接続し、側溝56A、56Bはステアリングアシスト
流体モータ(図示せず)の両側に接続している。
【0008】ピニオンヘッド20に関するスタブシャフ
ト18のオープンセンター位置においては、普通の方法
で、回転制御弁46はオープンセンターに位置決めせし
められ、液圧流体はポンプからリザーバ(図示せず)へ
低圧で循環する。運転手がスタブシャフト18に連結し
た操舵ハンドルを回転させると、スタブシャフト18及
び弁スプール48は、運転手が路面感覚として感じるト
ーションバー24による復元力に抗して、ピニオンヘッ
ド20及び弁スリーブ44に関して回転する。弁スリー
ブ44と弁スプール48との間の相対回転により、上述
のステアリングアシスト流体モータへ加圧油を供給する
。デテント反応装置58はスタブシャフト18とピニオ
ンヘッド20との間に位置し、付加的な復元力を生じさ
せ、付加的な路面感覚を運転手に感じさせる。
【0009】デテント反応装置58は、中心線22に垂
直な平面(複数)内でピニオンヘッド20上に位置した
一対の環状肩部60A、60B(図4、5)を有し、こ
れらの肩部60A、60Bはピニオンヘッドの環状延長
部38の外周辺部64上に幅広い環状溝62を画定する
。円筒状の半径方向ソケット66は、中心線22に垂直
な共通平面内で環状肩部60A、60B間のほぼ中間に
おいて、管状延長部38内に形成されている。各ソケッ
トは一端で幅広い溝62内へ開口したカウンタボア68
(図3ー5)を有する。更に、幅広い溝62の中間にお
いてピニオンヘッド20内に形成した環状の中央溝70
は各カウンタボア68と交差する。中央溝70は環状肩
部60A、60Bの平面に平行な平面内に位置する。
【0010】ピニオンヘッドの管状延長部38内のスタ
ブシャフト18の内端は、複数個の角度的に離間した長
手方向のデテント溝74(図1、3、4)を有するステ
ム72を形成する。デテント溝74はV字状を呈し、対
応する半径方向ソケット66に実質上整合している。管
状延長部38とステム72とに設けた複数個の緩く係合
したスプライン歯及びスプライン溝(図示せず)は、ス
タブシャフト18とピニオンヘッド20との間の相対回
転の所定の最大角度間隔(インターバル)でスタブシャ
フト18とピニオンヘッド20との間の確実な駆動連結
を画定する。
【0011】プラスチックインサート76は各半径方向
ソケット66内で回転支持される。各インサート76は
、対応するカウンタボア68の底部に着座する環状肩部
と、幅広い溝62の方に開口したキャビティ80の形を
した相互係止手段とを備えたヘッド78を有する。各イ
ンサート76は円筒状ボア82(図3、4)をも有し、
その中心線は対応する半径方向ソケット66の中心線に
対して偏心し、即ち片寄っている。各偏心ボア82はス
チール製スリーブ84と整合しており、一端でステム7
2の方へ開口し、他端では、ヘッド78のほぼ中心に位
置したデテント圧力ポート88の部分を除いて、このヘ
ッド78により閉じてある。デテント圧力ポート88は
正方形を呈し(図3、5)、各半径方向ソケット66内
でインサート76を回転させるための適当な工具を受入
れることができる。代わりに、ポート88は、正方形で
なくとも、円形以外の形状を呈していればよく、また、
ポートが円形の場合は、インサート76を回転させるた
めの工具によりインサートを把持できるようにインサー
ト76のヘッド78を非円形形状とすればよい。
【0012】ビュレット形のデテント素子90は対応す
るスチール製スリーブ84内で摺動支持されている。デ
テント素子90とスリーブ84とは堅く嵌合し、これに
より、デテント素子とスリーブとの間の摺動面に流体シ
ールが形成される。各デテント素子90の球状端部の直
径はV字状デテント溝74の寸法と関連していて、球状
端部がデテント溝74の底部に係合する前に同デテント
溝の収れん側部と点接触にて係合するようにしている。
【0013】スタブシャフト18がピニオンヘッド20
に関してそのオープンセンター位置にあるとき、デテン
ト素子90はデテント溝74内で同様にセンタリングさ
れねばならない。しかし、製造公差のため、トーション
バー24がピニオンヘッド20に関するスタブシャフト
18のオープンセンター位置を確立した後に、インサー
ト76の調整が必要となる。デテント素子90がスリー
ブ84内で半径方向最内方位置に達するまで半径方向ソ
ケット66内でインサート76を回転させることにより
、デテント素子90をセンタリングする。例えば、深さ
感知及び回転装置(図示せず)をインサート76のデテ
ント圧力ポート88内に挿入してポート88の方形側部
を把持し、インサート76を回転させ、それと同時に、
各デテント素子90に対して最下方位置が得られるまで
、デテント素子90の半径方向位置を監視する。半径方
向ソケット66とインサート76との間の滑り嵌合は後
述するような恒久的な保持がなされるまでインサート7
6をその位置に保持しておくのに十分なほど大きい。
【0014】デテント素子90をデテント溝74内でセ
ンタリングした後、ピニオンヘッド20をプラスチック
射出成形装置(図示せず)のモールド内に配置し、プラ
スチックリテーナ92を適所に射出成形し、このリテー
ナにより、インサート76の調整済み位置を固定すると
共に、ピニオンヘッド20からのインサート76の変位
を阻止する。製造費を考慮して、上述の深さ感知及び回
転装置をプラスチック射出成形装置内に組み込んでもよ
い。
【0015】図2ー5に明示するように、プラスチック
リテーナ92は外表面94と、内表面96と、ピニオン
ヘッド20上の対応する環状肩部60A、60Bにそれ
ぞれ対面する一対の環状端壁98A、98Bとを有する
円筒状のプラスチックリングである。端壁98A、98
Bは環状肩部60A、60Bと共働し、これらの間に、
ピニオンヘッド20上の一対の長手方向に離間したシー
ルリング溝100A、100Bを画定する。リテーナ9
2の外表面94の周辺部はピニオンヘッドの周辺部64
と実質上同じであり、外表面94には環状の浅い溝10
2を形成し、デテント圧力室として使用する。
【0016】プラスチックリテーナ92は各カウンタボ
ア68内にモールド成形され、デテント圧力ポート88
の外側を除いてインサート76のヘッド78のまわりを
完全に満たす。モールド成形期間中、例えば、カウンタ
ボア68内へ半径方向に延びるマンドレルを使用してデ
テント圧力ポート88を覆い、インサート76内へのプ
ラスチック材料の侵入を阻止するとよい。プラスチック
材料が硬化した後にマンドレルを引き抜いたときに、イ
ンサート76の対応するデテント圧力ポート88の外側
でリテーナ92内に穴104が形成される。
【0017】適所へのモールド成形後にプラスチック材
料が硬化したとき、インサート76は、リテーナ92と
一体で対応するキャビティ80内へ突出した複数個のプ
ラスチックキー106(図3)により、リテーナ92に
機械的に相互連結される。キー106はリテーナ92に
関するインサート76の角度調整済みの位置を恒久的に
固定する。更に、リテーナ92がピニオンヘッド20を
完全に囲んでいるので、リテーナ92はピニオンヘッド
20からのインサート76の半径方向の変位を阻止する
。更に、モールド成形後にリテーナ92が自然に収縮す
るので、リテーナの内表面96は環状溝62の底部に密
着し、これにより、デテント圧力ポート88のまわりで
リテーナ92の円筒状内表面96と環状溝62の底部と
の間に流体シールが形成される。
【0018】適所へのリテーナ92のモールド成形期間
中、プラスチック材料はピニオンヘッドの環状中央溝7
0内への進入する。プラスチック材料が硬化した後、内
表面96上の一体の内側の半径方向フランジ107(図
3、5)は環状の中央溝70内に緊密に収容される。半
径方向フランジ107は中央溝70と共働し、ピニオン
ヘッド上の環状肩部60A、60B間でセンタリングさ
れた状態にリテーナ92を維持する。
【0019】図1に明示するように、スタブシャフト1
8及びピニオンヘッド20をハウジング12内に組立て
たとき、一対のシールリング110A、110Bは対応
する環状シールリング溝100A、100B内にそれぞ
れ位置する。シールリング110A、110Bは弁ハウ
ジング14の内側に当接し、弁ハウジング及びリテーナ
92の外表面94上の浅い溝102と共働して、ピニオ
ンヘッドのまわりに環状デテント圧力室112を画定す
る。デテント圧力室112内の流体圧力はリテーナの穴
104及びインサート76のデテント圧力ポート88を
介してデテント素子90の平坦な端部へ供給される。デ
テント圧力が増大すると、デテント素子の球状端部がデ
テント溝74内へ一層強制的に押圧される。デテント圧
力が車速の増大につれて増大する場合、デテント素子9
0により発生せしめられる力は、スタブシャフト18に
連結した操舵ハンドルを握っている運転手が高車速での
付加的な路面感覚として感じるトーションバーの付加的
な復元力を与える。
【0020】シールリング溝100A、100Bを画定
するための環状肩部98A、98Bと端壁60A、60
Bとの共働は、本発明の重要な特徴である。すなわち、
シールリング溝100A、100Bの内側を画定するた
めにプラスチックリテーナ92の部分を使用することに
より、ピニオンヘッドの材料により通常占領されるシー
ルリング溝100A、100Bの内側における空間を必
要としない。例えば、リテーナ92の端壁98A、98
Bの代わりに、現存の環状肩部60A、60Bに対向し
てピニオンヘッド20に環状肩部を機械加工した場合は
、デテント圧力室112からシールリング溝を分離する
ピニオンヘッド材料のためのスペースを確保するために
デテント圧力室を長手方向に切頭する必要がある。逆に
、デテント圧力室112の長手方向寸法を確保する場合
は、ピニオンヘッド20の全長を長くしてデテント圧力
室112からシールリング溝を分離するピニオンヘッド
材料のためのスペースを確保しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る可変ステアリング力を有する自動
車のパワーステアリングギヤの縦断面図である。
【図2】図1の一部の斜視図である。
【図3】図2の3ー3における部分拡大断面図である。
【図4】図3の4ー4における断面図である。
【図5】図2と同様の図であるが、本発明に係るステア
リングギヤのデテント反応装置を示す分解部品斜視図で
ある。
【符号の説明】
10  パワーステアリングギヤ 18  スタブシャフト(入力部材) 20  ピニオンヘッド(出力部材) 22  中心線 38  管状延長部(円筒壁) 60A、60B  環状肩部 62  幅広い環状溝 64  周辺部 66  半径方向ソケット 70  中央溝 72  ステム 74  デテント溝 76  インサート 80  キャビティ(相互係止手段) 82  偏心ボア 90  デテント素子 92  プラスチックリテーナ 94  外表面 98A、98B  環状端壁 100A、100B  シールリング溝102  環状
溝 107  フランジ 112  デテント圧力室

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  可変ステアリング力パワーステアリン
    グギヤであって、内部に半径方向ソケットを備える円筒
    壁を有する出力部材;前記円筒壁と同心のステムと、こ
    のステム内に位置し前記半径方向ソケットに整合したデ
    テント溝とを有する入力部材;前記半径方向ソケット内
    に回転可能に装着され、同半径方向ソケットの中心線か
    ら片寄った中心線を有する円筒状の偏心ボアを備えたイ
    ンサート;及び前記偏心ボア内に摺動装着され、前記デ
    テント溝内に着座係合するようになったデテント素子;
    を備えたパワーステアリングギヤにおいて、前記出力部
    材(20)が、その外周面の軸線方向両端に一対の環状
    肩部(60A、60B)が設けられてそれらの間に形成
    された幅広い環状溝(62)を有し;前記半径方向ソケ
    ット(66)内に回転装着された前記インサート(76
    )がその上に相互係止手段(80)を備え;前記出力部
    材(20)に関する前記インサート(80)の角度位置
    を恒久的に固定するために前記相互係止手段(84)に
    係合するプラスチックリテーナ(92)であって、前記
    環状肩部(60A、60B)間で同出力部材(20)上
    の適所に射出成形されたプラスチックリテーナ(92)
    を有し;該プラスチックリテーナ(92)が、前記各環
    状肩部(60A、60B)に対して離間して対面しこれ
    らの環状肩部(60A、60B)と共働して前記出力部
    材(20)上に一対の環状シールリング溝(100A、
    100B)を画定する一対の環状端壁(98A、98B
    )と、同一対の環状端壁(98A、98B)間でプラス
    チックリテーナ(92)の外表面(94)に形成されデ
    テント圧力室として使用される環状溝(102)とを有
    することを特徴とするパワーステアリングギヤ。
  2. 【請求項2】  前記インサート(76)上の前記相互
    係止手段が、前記プラスチックリテーナ(92)を前記
    出力部材(20)上の適所に射出成形したときにその射
    出成形プラスチック材料を受入れるための露出キャビテ
    ィ(80)を有することを特徴とする請求項1のパワー
    ステアリングギヤ。
  3. 【請求項3】  前記インサート(76)上の前記相互
    係止手段が、前記プラスチックリテーナ(92)を前記
    出力部材(20)上の適所に射出成形したときに、周り
    に射出成形プラスチック材料を受入れる非円形形状の露
    出ヘッドを備えたことを特徴とする請求項1のパワース
    テアリングギヤ。
  4. 【請求項4】  前記出力部材(20)の前記環状肩部
    (60A、60B)の平面に平行な平面内で前記幅広い
    環状溝(62)の底部に溝(70)を形成し;前記プラ
    スチックリテーナ(92)が、前記幅広い環状溝(62
    )の底部の前記溝(70)内に保持されこの溝(70)
    と共働して前記出力部材(20)に関する同プラスチッ
    クリテーナ(92)の長手方向の全体的な運動を阻止す
    る一体のフランジ(107)を有することを特徴とする
    請求項1のパワーステアリングギヤ。
  5. 【請求項5】  請求項1の可変ステアリング力パワー
    ステアリングギヤの出力部材を構成するためのピニオン
    ヘッドであって、ピニオンヘッドの中心線に整合したピ
    ニオンギヤと;このピニオンギヤに隣接し前記中心線に
    整合した円筒壁と;この円筒壁内に位置した複数個の角
    度的に離間した半径方向ソケットと;対応する前記半径
    方向ソケットにそれぞれ整合しピニオンヘッドに形成さ
    れた複数個の長手方向のデテント溝と;円筒状の偏心ボ
    アをそれぞれ有し、同偏心ボアの中心線を対応する前記
    半径方向ソケットの中心線から片寄らせた状態で、該ソ
    ケット内で回転装着されたインサートと;前記各インサ
    ートの対応する前記偏心ボア内にそれぞれ摺動装着され
    たデテント素子と;を備えたピニオンヘッドにおいて、
    前記円筒壁(38)内に形成した前記半径方向ソケット
    (66)が上記環状肩部(60A、60B)間に位置し
    、上記幅広い環状溝(62)の底部に形成した環状中央
    溝(70)と交差しており;前記各インサート(76)
    がその上に相互係止手段(80)を有し;ピニオンヘッ
    ド(20)に関する前記各インサート(76)の角度位
    置を恒久的に固定するためピニオンヘッド上の適所に円
    筒状のプラスチックリテーナ(92)を射出成形し、同
    プラスチックリテーナが、前記環状中央溝(70)内に
    保持されこの環状中央溝と共働してピニオンヘッド(2
    0)に関するプラスチックリテーナ(92)の長手方向
    の全体的な運動を阻止する一体の内側の半径方向フラン
    ジ(107)を有する;ことを特徴とするピニオンヘッ
    ド。
  6. 【請求項6】  前記各インサート(76)上の前記相
    互係止手段が、前記プラスチックリテーナ(92)をピ
    ニオンヘッド(20)上の適所に射出成形したときにそ
    の射出成形プラスチック材料を受入れるための露出キャ
    ビティ(80)を有することを特徴とする請求項5のピ
    ニオンヘッド。
  7. 【請求項7】  前記各インサート(76)上の前記相
    互係止手段が、前記プラスチックリテーナ(92)をピ
    ニオンヘッド(20)上の適所に射出成形したときに、
    周りに射出成形プラスチック材料を受入れる非円形形状
    の露出ヘッドを備えたことを特徴とする請求項5のピニ
    オンヘッド。
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