JPH0556750U - 動力舵取装置のパワーシリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロック状態の継続中における高圧の発生を回
避でき、これに伴う信頼性の低下を防ぐことができると
共に、舵取機構の形式の如何に拘わらず適用が可能な動
力舵取装置のパワーシリンダを提供する。 【構成】 軸長方向への摺動自在にシリンダ室20に嵌挿
されたピストン21に、これの両側を連通する連通孔７を
形成する。またピストン21の一側に開口を有するスプー
ル孔60を設け、このスプール孔60内に、軸長方向への摺
動自在に開閉スプール６を嵌挿する。開閉スプール６の
突出杆6aを、ピストン21の一側に突出させておき、ピス
トン21が摺動ストロークの端部近傍に達したとき、突出
杆6aの先端がシリンダ室の端壁等に当接して開閉スプー
ル６が摺動し、連通孔７を開放する構成とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動車用の動力舵取装置（パワーステアリング装置）において操舵 補助力の発生源として用いられるパワーシリンダに関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年の自動車においては、舵取りのための舵輪（ステアリングホィール）操作 に要する労力負担を軽減して快適な操舵感覚を得るべく、動力舵取装置（パワー ステアリング装置）が広く普及している。この動力舵取装置は、操舵補助力の発 生源として、油圧アクチュエータ、主として油圧により動作するパワーシリンダ を用いる油圧式と、電動モータを用いる電動式とに大別される。

【０００３】 図１は、ラック・ピニオン式の舵取機構を備えた車両における油圧式の動力舵 取装置の一般的な構成を示す模式図である。図示の如くこの動力舵取装置は、エ ンジンＥにより駆動されて油圧を発生する油圧ポンプ１と、操舵補助力を発生す るパワーシリンダ２と、両者の間に介装された油圧制御弁３とを備えてなる。

【０００４】 ラック・ピニオン式の舵取機構４は、車体の左右方向に延設されたラックハウ ジング40に軸長方向への摺動自在にラック軸41を支承し、ラックハウジング40の 両側に突出するラック軸41の両端を、左右一対の操向車輪５，５のナックルアー ム5a，5aに夫々連結する一方、舵輪（ステアリングホィール）43の下側に延設さ れた舵輪軸（ステアリングコラム）44の下端に固設した図示しないピニオンを、 ラックハウジング40の中途にこれに交叉する態様にて連設したギヤハウジング42 の内部においてラック軸41の中途に噛合せしめ、舵輪43の回転をラック軸40の軸 長方向の摺動に変換して舵取りを行わせる構成となっている。

【０００５】 操舵補助力を発生するパワーシリンダ２は、ラックハウジング40の中途に両側 を液密に封止したシリンダ室を設け、このシリンダ室中にラック軸41に固設した ピストンを嵌挿してなり、該ピストンの両側の油室間に生じる圧力差に応じた油 圧力（操舵補助力）を発生してラック軸41を押圧し、舵取りを補助する構成とな っている。

【０００６】 また油圧制御弁３は、舵輪43に加わる操舵トルクにより舵輪軸44に生じる捩れ を利用して油圧の給排動作をなすべく、前記舵輪軸44の中途に構成されており、 給油路11を介して油圧ポンプ１の吐出側に接続され、またリターン油路12を介し て油タンクＴに接続されていると共に、各別の送油路13，14を介してパワーシリ ンダ２の左右の油室に夫々接続されている。

【０００７】 油圧ポンプ１は、油タンクＴに収納された作動油を吸込油路10を経て吸込み、 この作動油を昇圧して給油路11を経て油圧制御弁３に供給する動作をなし、この 供給油は、油圧制御弁３の動作により、パワーシリンダ２の両油室に夫々接続さ れた送油路13又は送油路14と、油タンクＴに接続されたリターン油路12とに分配 され、このときパワーシリンダ２は、送油路13又は送油路14を経て送給される油 圧に対応する操舵補助力を発生する。

【０００８】 油圧制御弁３における前記分配の割合は舵輪軸44に生じている捩れの大きさに 応じて決定され、送油路13，14のいずれに分配されるかは前記捩れの方向に応じ て決定される。従って、パワーシリンダ２は、舵輪43に加わる操舵トルクの方向 に、この操舵トルクの大きさに対応する操舵補助力を発生することになり、舵取 りに要する労力負担が軽減される。

【０００９】 なお、以上の動作に応じてパワーシリンダ２の他方の油室内の作動油は、送油 路14又は送油路13内に押し出されて油圧制御弁３に戻り、該油圧制御弁３の内部 において前述の如く生じる還流油に合流して、リターン油路12を経て油タンクＴ に還流するようになっており、これらの還流油は、吸込油路10を経て再度油圧ポ ンプ１に吸込まれて循環使用される。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

さて自動車の舵取りに際しては、例えば、車庫入れ又は幅寄せ等、限られたス ペース内での位置変えのため、停止又は低速状態において左右の操向車輪５，５ に可及的に大なる操向角を得るべく舵取り操作が行なわれることがある。この場 合前述した油圧制御弁３の動作により、パワーシリンダ２の対応する油室に十分 な量の圧油が送給されて大なる操舵補助力が得られるが、これにより舵取機構４ が動作端（ロック位置）に達した後においては、パワーシリンダ２のシリンダ室 への圧油の受け入れができなくなるため、油圧ポンプ１から油圧制御弁３に供給 される圧油は、その全量が油圧ポンプ１に付設されたリリーフバルブの動作によ り油タンクＴに還流することになる。

【００１１】 このとき、油圧ポンプ１の内部においては、前記リリーフバルブを経て油タン クＴに還流し、吸込油路10から再度油圧ポンプ１に吸込まれる循環が生じ、舵取 機構４がロック位置にて保持されたロック状態が継続した場合、前記循環油の温 度上昇により、油圧ポンプ１の焼付き、配管系各部での油漏れ等、信頼性の低下 を招く種々の不都合が生じる上、この間、油圧ポンプ１を駆動するエンジンＥに 無為な動力負担を強いることになり、燃費の低下を招来する難点があった。

【００１２】 特に近年においては、操舵補助力の発生源となるパワーシリンダ２の小型化を 図るべく、定常動作時における油圧ポンプ１の発生圧力は高めに設定される傾向 にあり、前述した難点が発生する虞は増している。

【００１３】 実開昭58-73073号公報には、パワーシリンダのシリンダ室の周壁にピストンの 両側の油室を連通する連通路を形成し、該連通路の一方の開口端を、通常時はピ ストンの外周により閉塞され、ピストンがストロークエンドに達したときにのみ 開放されるように位置させて、ロック状態の継続時に、ピストン両側の油室が前 記連通路を介して相互に連通されるようになし、前述した難点の解消を図った動 力舵取装置が提案されている。

【００１４】 ところがこの構成は、前記連通路の開閉がピストンの外周により行われること から、ボールねじ式の動力舵取装置等、パワーシリンダにおけるピストンの移動 ストロークが小さい動力舵取装置には適用できるが、前述した如く、パワーシリ ンダのピストンがラック軸の摺動長さに相当する長大な移動ストロークを有する ラック・ピニオン式の動力舵取装置への適用は不可能であり、適用範囲が限られ るという難点がある。

【００１５】 また実開昭60-122277 号公報には、ラック・ピニオン式の動力舵取装置を対象 として、シリンダ室の端部近傍の内周にピストンよりも広幅の凹部を設け、ピス トンがストロークエンドに達して前記凹部に一致したとき、この凹部の内面とピ ストンの外周との間に生じる隙間によりピストン両側の油室が連通されるように なした動力舵取装置が提案されている。

【００１６】 ところがこの構成は、ラック・ピニオン式の動力舵取装置等、移動ストローク に比して十分に小さい幅のピストンを備えた動力舵取装置には適用できるが、ボ ールねじ式の動力舵取装置等、移動ストロークが小さく、広幅のピストンを必要 とする動力舵取装置への適用は不可能であり、前記実開昭58-73073号公報の場合 と同様に、舵取機構の形式により適用範囲が限られるという難点がある。

【００１７】 本考案は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ロック状態の継続中におけ る高圧の発生を回避でき、これに伴う信頼性の低下を防ぐことができると共に、 舵取機構の形式の如何に拘わらず適用が可能な動力舵取装置のパワーシリンダを 提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

本考案に係る動力舵取装置は、舵取機構中に構成されたシリンダ室に軸長方向 への摺動自在にピストンを嵌挿してなり、舵輪操作に応じて前記シリンダ室に送 給される油圧により前記ピストンを摺動させて舵取りを補助する動力舵取装置の パワーシリンダにおいて、前記ピストンに貫通形成され、該ピストンの両側を相 互に連通する連通孔と、その先端を一側に突出させて前記ピストンに嵌挿してあ り、該ピストンが摺動ストロークの端部近傍に達したとき、前記シリンダ室の一 部に前記先端を当接せしめて動作し、前記連通孔を開放する開閉スプールを具備 することを特徴とする。

【００１９】

【作用】

本考案においては、舵取機構がその動作端（ロック位置）に近付き、パワーシ リンダのピストンがその摺動ストロークの端部近傍に達した場合、シリンダ室の 端壁、シリンダ室内に形成された段部、又はシリンダ室の内周に嵌着したリング 等、シリンダ室の一部にピストンの一側に突出する開閉スプールの先端が当接し て該開閉スプールが動作し、ピストンに形成された連通孔が開放されてピストン 両側の油室が相互に連通される。そしてこのとき、前記油室の連通がピストンに 形成された連通孔を介して行われ、該ピストンの移動ストロークの大小及び幅の 大小の如何に拘わらず確実な連通が可能である。

【００２０】

【実施例】

以下本考案をその実施例を示す図面に基づいて詳述する。図２は、本考案に係 るパワーシリンダの縦断面図である。図示のパワーシリンダ２は、前記図１に示 すラック・ピニオン式の動力舵取装置に適用されるものであり、車体の左右方向 に延設されたラックハウジング40と、これの内部に支承されたラック軸41とを備 え、該ラック軸41の軸長方向への摺動に応じて行われる舵取りを補助すべく、ラ ックハウジング40の中途にシリンダ室20を設け、このシリンダ室20の内部にラッ ク軸41の中途に固設したピストン21を嵌挿してなる。

【００２１】 シリンダ室20は、ラックハウジング40内部の適長離隔した２か所に、夫々の内 周にオイルシール等の封止部材45，45を備えた端壁46，46を構成し、これらの軸 心部を貫通するラック軸41の外周を前記封止部材45，45により液密に封止して、 前記ピストン21の両側に相互に隔絶された油室を構成してなる。

【００２２】 これらの油室の端部には、図１に示す油圧制御弁３から延設された送油路13， 14が接続してあり、該油圧制御弁３の前述した動作により送油路13又は送油路14 を経ていずれか一方の油室に油圧が導入された場合、この油圧に相当する圧力差 がピストン21の両側に生じ、該ピストン21を介してラック軸41が軸長方向に押圧 され、該ラック軸41の摺動に応じて行われる舵取りが補助される。

【００２３】 図３は、本考案の特徴部分であるピストン21の拡大断面図である。図示の如く ピストン21は、中央の大径部 21aの両側に、これよりもやや小さい直径を有する 小径部 21bを同軸的に連設してなる円筒状の部材であり、前記ラック軸41に外嵌 された後、図示の如く、一側の小径部 21bの端面をラック軸41の外周に係着され たスナップリング23に係合させ、更に、他側の小径部 21bの端面の内周に沿って 周設された突起24を、ラック軸41の周面に形成された凹部にかしめて固定されて いる。またピストン21は、大径部 21aの中央に巻装されたシールリング25を介し てラックハウジング40の内周に摺接し、小径部 21bの外周とラックハウジング40 の内周との間には、図示の如く適宜の環状隙間が確保されている。

【００２４】 さて、ピストン21には、両側の小径部 21b,21b端面の半径方向略中央に開口を 有して、適宜の深さのスプール孔60，60が夫々形成してあり、これらのスプール 孔60，60には、短寸円柱状をなす開閉スプール６，６が、軸長方向への摺動自在 に夫々嵌挿されている。開閉スプール６は、各別のスプール孔60の底面との間に 介装されたコイルばね61により開口側に向けて付勢され、これらの開口端に圧入 固定されたストッパ環62に押し付けられている。また、開閉スプール６の一側に は、小径丸棒状をなす突出杆6aが連設され、この突出杆6aの先端は、前記ストッ パ環62の中心部を経て、小径部 21bの端面から所定長突出させてある。

【００２５】 各スプール孔60の中途部には、同側の小径部 21bの外周面に開口を有し、半径 方向内向きに穿設されたキリ孔7aが交叉しており、このキリ孔7aの先端は、他側 の小径部 21bの端面に開口を有して軸長方向に穿設されたキリ孔7bに交叉させて ある。図４は、キリ孔7a，7bの形成態様を示すピストン21の正面図である。

【００２６】 即ち、キリ孔7a，7bは、ピストン21両側の油室を連通する連通孔７を構成して おり、通常時この連通孔７は、スプール孔60中にてストッパ環62に押し付けられ た位置にある開閉スプール６により図示の如く閉塞されているが、コイルばね61 のばね力に抗して開閉スプール６が所定長摺動した場合に開放され、前記両油室 を相互に連通する作用をなす。

【００２７】 なお、スプール孔60の底部は、導圧孔63を介して小径部 21bの外側の環状隙間 に連通されており、前記コイルばね61のばね室内には、スプール孔60が開口する 側と同側の油室の内圧が導入されるようになしてある。これにより、開閉スプー ル６の両側の圧力は常に平衡した状態となり、開閉スプール６の摺動、及びこれ による連通孔７の開放は、小径部 21bの端面から突出する突出杆6aの先端に作用 する外力によってのみ生じる。

【００２８】 以上の如く構成された本考案に係るパワーシリンダ２は、前述した如く、送油 路13，14を経てシリンダ室20に導入される油圧により動作し、ピストン21の両側 に生じる圧力差に応じた操舵補助力を発生する。このときピストン21は、ラック 軸41の摺動に伴ってシリンダ室20内を摺動し、そのストロークエンド、即ち、シ リンダ室20の一方の端壁46に近付くが、これにより、まずピストン21の一側に突 出する開閉スプール６の先端、具体的には突出杆6aの先端が前記端壁46に当接し 、この後開閉スプール６は、ピストン21に作用する移動力によりコイルばね61の ばね力に抗して押圧され、スプール孔60の内奥側に向けて摺動し、この摺動位置 が所定位置に達した段階で連通孔７が開放される。

【００２９】 図５は、連通孔７が開放された状態を示す要部拡大断面図であり、このような 状態が生じた場合、ピストン21の両側の油室が連通孔７を介して連通され、ピス トン21両側の圧力差が殆どなくなる結果、パワーシリンダ２の上流側の油圧は低 下し、配管系における油漏れの発生等の不都合が解消される。

【００３０】 また、ピストン21の両側の油室が開放された連通孔７を介して連通され、図中 に矢符にて示す如く、高圧側の油室内に面する開口端からキリ孔7bの内部を通り 、キリ孔7a及びこれの中途のスプール孔60の内部を通って低圧側の油室に向かう 流れが生じ、油圧制御弁３とパワーシリンダ２との間での油の流れが確保される から、前述の状態、即ち、ロック状態が長時間継続された場合においても作動油 の昇温はわずかであり、油圧ポンプ１に焼付きが生じる虞がなく、また油圧ポン プ１を駆動するエンジンＥに無為な動力負担を強いることがなくなり、燃費の低 下を防ぐことができる。

【００３１】 そして本考案に係るパワーシリンダ２は、ピストン21に形成した連通孔７を該 ピストン21のストロークエンドにおける開閉スプール６の動作により開放する構 成としたから、本実施例に示すラック・ピニオン式の動力舵取装置におけると同 様に、短いストロークにて移動する広幅のピストンを備えたボールねじ式の動力 舵取装置にも適用でき、ピストンの幅とストロークとの関係の如何に拘わらずあ らゆる形式の動力舵取装置への適用が可能である。

【００３２】 なお、図５に示す開閉スプール６の摺動位置においては、突出杆6aとストッパ 環62との間の環状隙間もまた連通孔７の一部として機能する。従って、キリ孔7a の穿設後これの開口端を閉塞して、前記環状隙間のみにより連通状態を得るよう にしてもよい。この場合、前記環状隙間がピストン21両側の油流に対する絞り通 路として機能し、ロック状態からの復帰に対しての応答性を高めることが可能と なる。

【００３３】 また、前記図３及び図４に示すキリ孔7a，7bの形成態様は、ピストン21の半径 方向の幅がスプール孔60の所要直径に比して十分に大きい場合にのみ実現可能で あり、小型のピストン21においてはこのような形成は困難である。図６は、小型 のピストン21におけるキリ孔7a，7bの望ましい形成態様を示す平面図である。こ れは、小径部 21bに正面視にて直角三角形をなす切欠き部 21cを設け、これの一 辺の中央に開口を有し他辺に沿う向きにキリ孔7aを穿設し、スプール孔60を通過 したキリ孔7aの先端にキリ孔7bを交叉させた態様となっており、この場合図示の 如く、ピストン21の半径方向の幅は、スプール孔60の直径よりもやや大きい程度 で十分である。

【００３４】 更に本実施例においては、開閉スプール６を閉止動作せしめるための手段とし て、シリンダ室２の端壁46を利用したが、端壁46近傍のシリンダ室２内周に段部 を設け、また端壁46近傍のシリンダ室２内周にリング状をなすストッパ環を嵌着 して、これらの段部又はストッパ環との当接により開閉スプール６の閉止動作が 生じるようになしてもよい。

【００３５】

【考案の効果】

以上詳述した如く本考案に係るパワーシリンダにおいては、ピストンに形成さ れた連通孔が、該ピストンのストロークエンドにおける開閉スプールの動作によ り開放されてピストン両側の油室が連通されるから、ロック状態が継続した場合 に生じる油漏れの発生、作動油の温度上昇、油圧ポンプの焼き付等の不都合が有 効に解消され、また、ピストンの幅とストロークとの関係に影響されることがな く、舵取機構の形式の如何に拘わらず適用可能である等、本考案は優れた効果を 奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ラック・ピニオン式の動力舵取装置の全体構成
を示す模式図である。

【図２】本考案に係るパワーシリンダの縦断面図であ
る。

【図３】本考案に係るパワーシリンダの要部拡大断面図
である。

【図４】ピストンにおける連通孔の形成態様の一例を示
す正面図である。

【図５】連通路の開放状態を示す要部拡大断面図であ
る。

【図６】ピストンにおける連通孔の他の形成態様を示す
正面図である。

【符号の説明】

１ 油圧ポンプ ２ パワーシリンダ ３ 油圧制御弁 ４ 舵取機構 ６ 開閉スプール 6a 突出杆 ７ 連通孔 7a キリ孔 7b キリ孔 20 シリンダ室 21 ピストン 40 ラックハウジング 41 ラック軸 46 端壁 60 スプール孔 61 コイルばね 62 ストッパ環

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 舵取機構中に構成されたシリンダ室に軸
   長方向への摺動自在にピストンを嵌挿してなり、舵輪操
   作に応じて前記シリンダ室に送給される油圧により前記
   ピストンを摺動させて舵取りを補助する動力舵取装置の
   パワーシリンダにおいて、前記ピストンに貫通形成さ
   れ、該ピストンの両側を相互に連通する連通孔と、その
   先端を一側に突出させて前記ピストンに嵌挿してあり、
   該ピストンが摺動ストロークの端部近傍に達したとき、
   前記シリンダ室の一部に前記先端を当接せしめて動作
   し、前記連通孔を開放する開閉スプールを具備すること
   を特徴とする動力舵取装置のパワーシリンダ。