JPH07117696A - ラックアンドピニオン形動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ピストンのストロークエンド付近において圧抜
きを行えるようにしたラックアンドピニオン形動力舵取
装置において、圧抜き時に高圧のシリンダ室から連通溝
に作動油が流入する際に発生するシュー音を低減するこ
とを目的とする。 【構成】パワーシリンダ６の内周面に摺接する剛性リン
グ体２０の外周面両端にテーパ部２９を設け、連通溝１
５を円スリット形状にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ピストンのストローク
エンド付近において圧抜きを行えるようにしたラックア
ンドピニオン形動力舵取装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ピストンのストロークエンド付近におい
て圧抜きを行えるようにしたラックアンドピニオン形動
力舵取装置には、例えば図７に示すようなものがある。
このものは、パワーシリンダ５０内に挿通されたラック
軸５１の外周にピストン本体５２が嵌着され、このピス
トン本体５２の外周面中央部に形成された凹溝５３内に
Ｏリング５４、テフロンリング５５を介して剛性リング
体５６が嵌装され、この剛性リング体５６の外周面がパ
ワーシリンダ５０の内周面に摺接するようになってい
る。

【０００３】また、ピストン本体５２がストロークエン
ド付近に位置した際に、ピストン本体５２により区画さ
れた左右シリンダ室５０ａ、５０ｂを連通させる連通溝
５７がパワーシリンダ５０の内周面の周方向に複数形成
されている。この連通溝５７の断面形状は、図８に示す
ようなＶ溝形状である。上記の構成で、シリンダ左室５
０ａに高圧の作動油が供給され、ピストン本体５２が図
７に示すストロークエンド付近に移動されると、連通溝
５７を介して高圧のシリンダ左室５０ａと低圧のシリン
ダ右室５０ｂとが連通し、高圧側の作動油が低圧側に流
出し、シリンダ左室５０ａの内圧の過度の上昇が防止さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構造では、剛性リング体５６が連通溝５７を通過す
る際に、図９の矢印に示すようにシリンダ左室５０ａか
ら連通溝５７に流入する作動油の流れ方向が均一でない
ため、シュー音が発生する。また、圧抜き開始時、剛性
リング体５６の移動により作動油が流入する流入開口面
積が急激に増加するため、剛性リング体５６が連通溝５
７を通過直後に急激に圧力が下がり、ストロークエンド
手前でハンドル操作が急に重くなり、ハンドルフィーリ
ングが悪くなる。

【０００５】さらに、上記Ｖ溝形状の連通溝５７を形成
するためのＶ溝加工は、パワーシリンダ５０の内周面に
おいて切削工具を上下方向および軸方向に動かして加工
するため、加工が難しく、加工のサイクルタイムが長
く、また、加工によるバリの発生が大である。また、Ｖ
溝形状の連通溝５７と剛性リング体５６の外周とで形成
される作動油の流出開口面積のぬれ縁長さが短いため、
剛性リング体５６が連通溝を通過する際に、さらにシュ
ー音が発生する要因となっている。

【０００６】以上のような問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のラックアンドピ
ニオン形動力舵取装置は、上述した問題を解決するため
になされたもので、ハンドル操舵により回転されるピニ
オン軸と、このピニオン軸に噛合するラック軸と、この
ラック軸を挿通するパワーシリンダと、前記ラック軸上
に固着され、前記パワーシリンダ内を２つのシリンダ室
に区画するピストン本体と、このピストン本体の外周に
弾性シール部材を介して軸方向移動を規制されるととも
に前記パワーシリンダの内周面に摺接する剛性リング体
と、前記パワーシリンダの内周面に複数形成され、前記
ピストンのストロークエンド付近で前記２つのシリンダ
室を連通する連通溝とを備えたラックアンドピニオン形
動力舵取装置において、前記剛性リング体の外周面両端
にテーパ部を設け、前記連通溝を円スリット形状にした
ことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】上記の構成において、ピストン本体の移動に伴
い、剛性リング体がパワーシリンダの内周面に接して摺
動する。ピストン本体がストロークエンド付近に達する
と、円スリット形状の連通溝と剛性リング体の外周とで
形成される作動油の流出開口面積が徐々に大きくなり、
高圧側シリンダ室から低圧側シリンダ室に作動油が流出
することによりピストン背圧の上昇が防止される。この
時、連通溝を円スリット形状としたために、円スリット
形状の連通溝と剛性リング体の外周面とで形成される作
動油の流出開口面積のぬれ縁長さが大となり、また、剛
性リング体の外周面両端にテーパ部を設けたために、圧
抜き開始時からストロークエンド時までの作動油の流れ
方向が均一となることにより、シュー音が低減される。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１において、１はギヤハウジングで、このギヤハウジ
ング１にはラック軸２が摺動可能に貫通され、このラッ
ク軸２の両端は図略のボール継手等を介して操向車輪に
連結されている。ラック軸２の一端外周にはラック歯２
ａが形成され、このラック歯２ａはギヤハウジング１に
回転可能に軸承されたピニオン軸３に噛合されている。
ピニオン軸３はサーボ弁４を介して図略の操向ハンドル
に連結されている。

【００１０】ラック軸２上にはピストン５が設けられ、
このピストン５はパワーシリンダ６に摺動可能に嵌装さ
れている。パワーシリンダ６の一端はギヤハウジング１
の一端に嵌着され、他端には図略のシリンダエンドが固
定されている。このようにして、ピストン５によりパワ
ーシリンダ６内をシリンダ左室６ａとシリンダ右室６ｂ
とに区画している。

【００１１】前記各シリンダ室６ａ、６ｂの端部付近に
は、圧油の導入または排出を行うためのポート７、８が
設けられ、このポート７、８は各々管継手９、１０、配
管１１、１２を介してサーボ弁４に接続されており、こ
のサーボ弁４は図略の入力軸と出力軸の相対回転により
作動され、ポンプ１３から供給される作動油をパワーシ
リンダ６のシリンダ室６ａ、６ｂの一方へ分配し、他方
から作動油をタンク１４へ還流させるものである。

【００１２】また、ピストン５のストロークエンド付近
のパワーシリンダ６の内周面には、各々軸方向に、図３
に示すように、後述する剛性リング体２０の軸方向幅よ
り長く延びる円スリット形状の連通溝１５が円周方向９
０°間隔位置に形成されている。ここで、円スリット形
状の連通溝１５は、図４に示すように、パワーシリンダ
６の内周面直径Ｒに対して、Ｒ＞ｒとなる直径ｒの砥石
１６を用い、砥石偏心加工によってパワーシリンダ６の
内周面に形成している。これにより、従来のＶ溝加工に
比較して、連通溝１５の加工精度が向上し、さらに、加
工サイクルタイムが短縮できる。

【００１３】前記ピストン５は、図２に示すように、ピ
ストン本体１７と、弾性シール部材に相当するＯリング
１８およびテフロンリング１９と、鋳物等からなる剛性
リング体２０とで構成されている。さらに、ピストン本
体１７は、第１ピストン本体２１と、第２ピストン本体
２２とから構成されている。第１ピストン本体２１には
剛性リング体２０の軸方向移動の一方向を規制するため
の第１係止壁２３が形成され、第２ピストン本体２２に
は剛性リング体２０の軸方向移動の他方向を規制するた
めの第２係止壁２４が形成され、また、第１ピストン本
体２１には第１係止壁２３に連なる小径部２５が形成さ
れ、この小径部２５と第１係止壁２３と第２係止壁２４
とによって、ピストン本体１７の外周に第１環状凹溝２
６が形成されている。また、前記小径部２５の中央には
前記第１環状凹溝２６の軸方向幅より小となる第２環状
凹溝２７が形成されている。

【００１４】この第２環状凹溝２７にＯリング１８、テ
フロンリング１９が嵌装されており、前記第１環状凹溝
２６に剛性リング体２０が嵌装されている。剛性リング
体２０の外周面には、図６に示すように、パワーシリン
ダ６の内周面に摺接する摺接部２８と、この摺接部２８
から軸方向両端に向かってゆるやかに傾斜するテーパ部
２９とが形成されている。ここで、剛性リング体２０の
内周面と前記小径部２５の外周面との間はＯリング１
８、テフロンリング１９によりシールされ、このＯリン
グ１８、テフロンリング１９によって、ラック軸２に生
じる振れを吸収し、剛性リング体２０を常に適正にパワ
ーシリンダ６の内周面に摺接させている。

【００１５】次に、上述した構成に基づき本実施例の動
作を説明する。図略の操向ハンドルが操舵されることに
より、ピニオン軸３が回転し、ラック歯２ａすなわちラ
ック軸２が例えば図１の右方向に移動されると同時に、
サーボ弁４の作動によりポンプ１３からの作動油がポー
ト７からパワーシリンダ６のシリンダ左室６ａに供給さ
れ、ピストン５が図１の右方向に移動される。このよう
にして、ピストン５がストロークエンド付近以外の位置
では、シリンダ左室６ａに供給される全ての作動油によ
って、ハンドル操舵にパワーアシストが付加され、ラッ
ク軸２の両端の図略の操向車輪は所望の向きに偏向され
る。

【００１６】ピストン５がストロークエンド付近に達す
ると、図６の点線に示す位置から実線に示す位置まで剛
性リング体２０が移動する間において、剛性リング体２
０の外周面に形成されたテーパ部２９により、円スリッ
ト形状の連通溝１５と剛性リング体２０の摺接部２８と
で形成される作動油の流出開口面積は徐々に大きくな
り、左右シリンダ室６ａ、６ｂが連通し、シリンダ左室
６ａに供給された高圧の作動油が連通溝１５を介してス
ムーズにシリンダ右室６ｂに供給され、シリンダ右室６
ｂのポート８からタンク１４に作動油が還流されること
によって、高圧側であるシリンダ左室６ａの圧抜きがな
され、ピストン５がストロークエンドに達した状態にお
いてポンプ１３の圧力がリリーフ圧まで上昇しない。

【００１７】ここで、連通溝１５を円スリット形状とし
たので、図５に示すように、円スリット形状の連通溝１
５と剛性リング体５の摺接部２８とで形成される作動油
の流出開口面積のぬれ縁長さが大となり、シュー音が低
減される。また、剛性リング体２０の外周面両端にテー
パ部２９を設けたので、図６の矢印に示すように、作動
油の流れ方向が均一となり、シュー音が低減される。さ
らに、テーパ部２９により圧抜き時に作動油の流出開口
面積が徐々に大きくなるため、圧抜き開始時の急激な圧
力降下を防止できる。

【００１８】

【発明の効果】本発明のラックアンドピニオン形動力舵
取装置は、パワーシリンダの内周と摺接する剛性リング
体の外周面両端にテーパ部を設けたので、圧抜き開始時
からストロークエンド時までの作動油の流れ方向が均一
となり、また、連通溝を円スリット形状としたので、円
スリット形状の連通溝と剛性リング体の外周面とで形成
される作動油の流出開口面積のぬれ縁長さが大となり、
シュー音が低減される。

【００１９】また、圧抜き開始時においては、剛性リン
グ体の外周面に形成されたテーパ部により、円スリット
形状の連通溝と剛性リング体の外周とで形成される作動
油の流出開口面積が徐々に大きくなるため、圧抜き開始
時の急激な圧力降下を防止でき、ハンドルフィーリング
を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すラックアンドピニオン形
動力舵取装置の全体構成を示す断面図である。

【図２】図１におけるＡ部の拡大断面図である。

【図３】パワーシリンダの要部拡大断面図である。

【図４】図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】図４におけるＣ部の拡大断面図である。

【図６】ストロークエンド付近での剛性リング体と連通
溝の作動状態図である。

【図７】従来のラックアンドピニオン形動力舵取装置に
おけるピストン部の拡大断面図である。

【図８】図７におけるＤ−Ｄ線断面での連通溝の拡大断
面図である。

【図９】従来におけるストロークエンド付近での剛性リ
ング体と連通溝の作動状態図である。

【符号の説明】

２ ラック軸 ３ ピニオン軸 ５ ピストン ６ パワーシリンダ ６ａ、６ｂ シリンダ室 １５ 連通溝 １７ ピストン本体 １８ Ｏリング １９ テフロンリング ２０ 剛性リング体 ２８ 摺動部 ２９ テーパ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大上 尚志 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 椎名 克己 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドル操舵により回転されるピニオン
   軸と、このピニオン軸に噛合するラック軸と、このラッ
   ク軸を挿通するパワーシリンダと、前記ラック軸上に固
   着され、前記パワーシリンダ内を２つのシリンダ室に区
   画するピストン本体と、このピストン本体の外周に弾性
   シール部材を介して軸方向移動を規制されるとともに前
   記パワーシリンダの内周面に摺接する剛性リング体と、
   前記パワーシリンダの内周面に複数形成され、前記ピス
   トンのストロークエンド付近で前記２つのシリンダ室を
   連通する連通溝とを備えたラックアンドピニオン形動力
   舵取装置において、前記剛性リング体の外周面両端にテ
   ーパ部を設け、前記連通溝を円スリット形状にしたこと
   を特徴とするラックアンドピニオン形動力舵取装置。