JPH07232658A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シール部材の使用を不要とし耐久性の向上を
図る。 【構成】 入力軸１０と出力軸のピニオンシャフト１４
とをトーションバー１２で連結し、この両軸の相対回転
量に応じてスプール弁式の弁作動機構４０が作動され
る。弁作動機構４０は固定部材のハウジング３０内に入
力軸１０の軸線と平行に配置され、相対回転を軸線方向
の運動に変換する部材として傾斜長孔７０Ａと軸方向溝
７０Ｂを有するスリーブ部材７０、入力軸に突設され長
孔７０Ａに係合する駆動ピン７２と出力軸に突設され溝
７０Ｂに係合するガイドピン７４が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスプール弁式の弁作動機
構を有するパワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、かかる型式のパワーステアリング
装置としては、特開昭６０−１９９７６５号公報に記載
のものが知られている。

【０００３】このものはアシスト力を発生するシリンダ
への油圧の給排を制御する弁作動機構であるスプール弁
を、ラックに噛合するピニオンを備えたピニオンシャフ
トと一体的にハウジング内で回動するバルブボディ内に
収容配置するようにしている。そして、このバルブボデ
ィの外周に作動油通路としての複数の環状溝を形成し弁
作動機構の所定部位と連通するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のものにあっては、ピニオンシャフトと一体的にハ
ウジング内で回動するバルブボディに弁作動機構を配置
するようにしているので、小型化という観点からは評価
できるが、作動油通路としての環状溝からの作動油の洩
れを防止するために、バルブボディ外周とハウジング内
周との間にシール部材を装着せざるを得ないものであっ
た。

【０００５】ピニオンシャフトと一体的に回動するバル
ブボディは、操舵中常に回転するものであるから、回動
に伴う摩耗によって劣化しやすく耐久性の観点から好ま
しいものではない。

【０００６】本発明の目的は、かかるシール部材の使用
を不要とし耐久性の向上を図ることのできるパワーステ
アリング装置を提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、さらに後の実施例の
説明から明らかとなろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一形態は、操舵力が入力される入力軸と操
舵部材を駆動する出力軸とをトーションバーで連結し、
該入力軸と出力軸との相対回転量に応じて作動されるス
プール弁式の弁作動機構を有するパワーステアリング装
置において、前記スプール弁式の弁作動機構を前記入力
軸および出力軸を回転自在に支持する固定部材に配置
し、前記入力軸と出力軸との相対回転を該両軸の軸線方
向の運動に変換する運動方向変換手段を設け、該運動方
向変換手段により前記弁作動機構を作動するようにした
ことを特徴とする。

【０００９】また、同じく、本発明の他の形態は、前記
スプール弁式の弁作動機構は前記入力軸と平行に配置さ
れ、前記運動方向変換手段は、前記入力軸に軸線方向に
摺動自在に嵌装され、軸線に対し傾いた傾斜案内部と、
軸線方向の案内部と、前記弁作動機構駆動用のフランジ
とが形成されたスリーブ部材と、前記入力軸に突設され
前記傾斜案内部に係合する駆動ピンと、前記出力軸に固
設され前記軸線方向案内部に係合するガイドピンとを備
えていることを特徴とする。

【００１０】また、本発明のさらなる他の形態は、前記
スプール弁式の弁作動機構は前記入力軸と平行に配置さ
れ、前記運動方向変換手段は、前記入力軸に軸線方向に
一体的に摺動自在に嵌装されたスリーブ部材およびリン
グ部材であって、軸線に対し傾いた傾斜案内部と軸線方
向の案内部とが形成されたスリーブ部材と、前記弁作動
機構駆動用レバーを備え前記スリーブ部材に対し回動自
在なリング部材と、前記入力軸に突設され前記傾斜案内
部に係合する駆動ピンと、前記出力軸に固設され前記軸
線方向案内部に係合するガイドピンとを備えていること
を特徴とする。

【００１１】さらに、本発明のさらなる他の形態は、前
記スプール弁式の弁作動機構は前記入力軸と直角方向に
配置され、前記運動方向変換手段は、前記入力軸に軸線
方向に一体的に摺動自在に嵌装された第１および第２の
スリーブ部材であって、軸線に対し傾いた第１傾斜案内
部と軸線方向の案内部とが形成された第１スリーブ部材
と、軸線に対し傾いた第２傾斜案内部が形成され、前記
弁作動機構駆動用レバーと前記第２傾斜案内部に係合す
るピンとを備えたリング部材が嵌装された第２スリーブ
部材と、前記入力軸に突設され前記第１傾斜案内部に係
合する駆動ピンと、前記出力軸に固設され前記軸線方向
案内部に係合するガイドピンとを備えていることを特徴
とする。

【００１２】本発明の好ましい実施の形態では、前記固
設部材は操舵部材を摺動自在に支持するシリンダに固設
されたハウジングであることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明によれば、操舵力が入力軸に入力される
とトーションバーで連結された出力軸が回転し操舵部材
が駆動される。このとき操舵部材の負荷が大きいとトー
ションバーの捩れのために入力軸と出力軸との間に相対
回転が生ずる。この相対回転は運動方向変換手段によっ
て入力軸の軸線方向運動に変換され、固定部材に配置さ
れたスプール弁式の弁作動機構が作動される。

【００１４】従って、スプール弁式の弁作動機構が固定
部材に配置されているので、従来の如きシール部材を必
要としない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づき説
明する。

【００１６】図１において、１０は不図示のコラムシャ
フトに連結される入力軸であり、その中空内部にトーシ
ョンバー１２を有している。トーションバー１２の一端
は入力軸に固設されその他端部のセレーションが出力軸
としてのピニオンシャフト１４の同じくセレーションに
相対回転不能に係合されている。ピニオンシャフト１４
のピニオンは操舵部材としてのピストンロッド１６に一
体的に形成されたラック１８に噛合している。ピストン
ロッド１６にはピストン２０が固設されシリンダ２２を
それぞれ左右の作動油圧室２２Ｌ，２２Ｒに画成してい
る。

【００１７】本実施例においては、シリンダ２２とギア
ハウジングとが一体に形成されており、ラック１８が一
体的に形成されたピストンロッド１６が所定のリンケー
ジを介してナックルアームを駆動し、操舵が行われる。
従って、本明細書ではシリンダ２２はギアハウジングと
同じ意味でも用いられる。

【００１８】しかして、前述のピニオンシャフト１４は
シリンダ２２にベアリング２４，２６によって回転自在
に支承されている。

【００１９】３０はシリンダ（ギアハウジング）２２に
固設された固定部材としてのハウジングであり、本実施
例では３つの部分、すなわち、底部３０Ａ、中間部３０
Ｂ、上部３０Ｃにより構成されている。ハウジング上部
３０Ｃにはベアリング３２が配設され、入力軸１０を回
転自在に支承している。またハウジング中間部３０Ｂに
はスプール弁式の弁作動機構４０が配置されている。

【００２０】この弁作動機構４０は前述の左右の作動油
圧室２２Ｌ，２２Ｒの油圧を制御すべく左右対称の関係
で配列されている。従って、片側のみを説明することと
するが、左右を区別する必要があるときは符号の後に左
の場合「Ｌ」を、右の場合「Ｒ」を付す。

【００２１】弁作動機構４０は、ハウジング中間部３０
Ｂに形成された、入力軸１０および出力軸１４の軸線と
平行な空孔内に摺動自在に配設されたスプール弁４２と
ドレンポペット４４とスプール弁４２を閉鎖方向に付勢
するインレットスプリング４６とスプール弁４２および
ドレンポペット４４の間に設けられたドレンスプリング
４８とを主に備えている。インレットスプリング４６の
ばね定数がドレンスプリング４８のそれよりも大きく設
定されている。

【００２２】スプール弁４２はその中心にドレン用の貫
通孔４２Ａが穿設され、その外周にシール４２Ｂが装着
された第１ランド４２Ｃとテーパ面が形成された第２ラ
ンド４２Ｄとが形成されている。

【００２３】また、ドレンポペット４４はその先端にス
プール弁４２の貫通孔４２Ａを閉鎖すべく円錐頭４４Ａ
を、中間部にドレンスプリング４８のシートを兼ねるフ
ランジ４４Ｂを備え、該フランジ４４Ｂにはドレン孔４
４Ｃが穿設されている。

【００２４】さらに、上述したハウジング中間部３０Ｂ
の空孔は、その両端において拡径され作用室５０が形成
されている。また、その拡径により生じたエッジ部が上
述のスプール弁４２のテーパ面と当接するように寸法設
定が行われている。

【００２５】ハウジング中間部３０Ｂには上記作用室５
０に連通するシリンダポート５１Ｌ，５１Ｒ、および上
記スプール弁４２の第１ランド４２Ｃと第２ランド４２
Ｄとの間に画成される空間に連通するポンプポート５２
Ｌ，５２Ｒが形成されている。

【００２６】しかして、ポンプポート５２Ｌ，５２Ｒに
はモータ６０によって駆動されるポンプ６２の吐出側が
チェックバルブ６４を介して連通される。なお、本実施
例ではこの連通路にアキュムレータ６６が配設され、圧
力作動スイッチ６８は蓄圧力が所定圧力以下に低下した
とき作動しモータ６０を回転させるようにされている。

【００２７】上に説明した構成は本発明の第１および第
２の実施例（図１および図２）に共通する。

【００２８】次に、運動方向変換手段の構成につき説明
するに、本発明の第１の実施例では、スリーブ部材７０
を備えている。

【００２９】スリーブ部材７０は入力軸１０に軸線方向
に摺動自在に嵌装されており、その中腹部に軸線に対し
て傾いた傾斜案内部としての所定幅を有する長孔７０Ａ
が形成されている。なお、長孔に限らずその内周面に長
溝を形成するようにしてもよい。また、スリーブ部材７
０はその下側部に軸線方向の案内部として案内溝ないし
は案内スロット７０Ｂが形成されると共にその上部に弁
作動機構駆動用の円板状のフランジ７０Ｃが形成されて
いる。

【００３０】そして、スリーブ部材７０の長孔７０Ａに
は入力軸１０に穿設した駆動ピン７２が係合され、案内
溝７０Ｂには出力軸としてのピニオンシャフト１４に固
設されたガイドピン７４が係合されている。

【００３１】しかして、上述の円板状のフランジ７０Ｃ
は前述の線対称に配置された弁作動機構４０の左右のド
レンポペット４４の後端部４４ＤＬおよび４４ＤＲに挾
持される形態で配置されている。

【００３２】かかる構成になる本発明の第１実施例にあ
っては、操舵力が付与されていない、すなわち、中立の
直進走行時には図１に示す状態にあり、アキュムレータ
６６に蓄圧された圧力がチェックバルブ６４および閉鎖
位置にあるスプール弁４２により保持されている。この
ときポンプ６２は停止している。スプール弁４２はイン
レットスプリング４６の方がドレンスプリング４８より
もばね定数が大きく、またランド４２Ｃ，４２Ｄの圧力
作用面の受圧面積が等しく設定されているので移動しな
い。

【００３３】ステアリングホイールが操舵され操舵力が
入力軸１０に入力されると、トーションバー１２を介し
てピニオンシャフト１４が回転しラック１８が形成され
たピストンロッド１６が左右のいずれかの方向に動き車
輪の転舵が行われる。

【００３４】このとき、ラック１８の負荷に対応してト
ーションバー１２が捩られ、この捩り量に応じて入力軸
１０とピニオンシャフト１４との間に相対回転変位が生
ずる。従って、ガイドピン７４と案内溝７０Ｂとの係合
によりピニオンシャフト１４との相対回転が阻止されて
いるスリーブ部材７０は、入力軸１０の駆動ピン７２と
傾斜長孔７０Ａとの係合により、入力軸１０の相対回転
に伴って軸線方向のいずれかに移動する。例えば、スリ
ーブ部材７０が軸線方向上方に移動されると、フランジ
７０Ｃが左ドレンポペット４４Ｌをドレンスプリング４
８のセット荷重に抗って押圧し、その円錐頭４４Ａでも
ってスプール弁のドレン用貫通孔４２Ａが閉鎖される。

【００３５】そして、さらに相対回転が増大していく
と、インレットスプリング４６のセット荷重に抗ってス
プール弁４２を移動させる。この移動に伴いランド４２
Ｄのテーパ面がエッジ部から離れるので、アキュムレー
タに蓄圧されていた圧力が作用室５０を通ってシリンダ
２２の左側作動油圧室２２Ｌに導入されアシスト力を付
与する。

【００３６】このとき右側作動油圧室２２Ｒ内の作動油
は作用室５０Ｒ、スプール弁の貫通孔４２ＡＲ、ドレン
ポペットの貫通孔４４Ｃからハウジング３０内に抜け、
ドレン孔３０Ｄを介してドレンタンクＤにドレンされ
る。

【００３７】次に、本発明の第２の実施例につき説明す
る。この実施例が前実施例と異なるのは、前述のように
その運動方向変換手段の部分であり、スリーブ部材７０
に一体に形成されたフランジ７０Ｃに対応する部位の構
成が異なっている。

【００３８】すなわち、第２の実施例におけるスリーブ
部材１７０は、フランジ１７０Ｃが前実施例のフランジ
７０Ｃに比べ小径である以外スリーブ部材７０と同様の
構成であり傾斜長孔１７０Ａ、軸方向の案内溝１７０Ｂ
を備えている。

【００３９】そして、スリーブ部材１７０のフランジ１
７０Ｃ上のスラストベアリング１７２を介してリング部
材１７４が相対回転自在に設けられ、リング部材１７４
はカラー１７６によりスリーブ部材１７０と軸方向に一
体に動くよう保持されている。

【００４０】さらに、リング部材１７４には弁作動機構
４０駆動用のレバー１７４Ａが突設されており、該レバ
ー１７４Ａは前実施例と同様に中立位置での左右のドレ
ンポペット４４Ｌ，４４Ｒの間に当接して位置されてい
る。傾斜長孔１７０Ａには入力軸１０に突設した駆動ピ
ン７２が、案内溝１７０Ｂにはガイドピン７４がそれぞ
れ係合するのは前実施例と同じである。

【００４１】しかして、入力軸１０と出力軸であるピニ
オンシャフト１４との間に相対変位があると、前実施例
と同様にスリーブ部材１７０はリング部材１７４と共に
軸線方向に移動し、弁作動機構４０の駆動を行う。しか
しながら、リング部材１７４はスリーブ部材１７０がピ
ニオンシャフト１４と共に回転するのに対しスラストベ
アリング１７２の作用でそのままの回転位置に止まって
いる。

【００４２】従って、本実施例においては入力軸１０に
対し回転自在なリング部材１７４を設けたことにより、
弁作動機構駆動用のレバー１７４Ａを一定位置に止めて
おくことができるので、ハウジング３０を小さくするこ
とができる。

【００４３】次に、本発明の第３の実施例につき、図３
ないし図５を参照しつつ説明する。

【００４４】本実施例が前実施例と大きく異なる点は、
対称に配列された弁作動機構４０を入力軸１０の軸線に
対し直角方向に配置したことであり、この配置の変更に
伴い運動方向変換手段に変更が加えられている。

【００４５】すなわち、本実施例にかかる弁作動機構１
４０は基本的作用は前実施例のものと同様であるが、構
成上若干の変更が加えられている。

【００４６】まず、図４において、本例の弁作動機構１
４０は左右のバルブボディ１４１を備えており、該バル
ブボディ１４１がハウジング１３０に入力軸１０の軸線
に対し直角方向に向けて固設されている。そして、バル
ブボディ１４１に形成された空孔内に摺動自在にスプー
ル弁１４２およびドレンポペット１４４が配設されてい
る。スプール弁１４２はバルブボディ１４１に螺着され
たプラグ１４７に保持されたインレットスプリング１４
６により付勢され、そのテーパ面がエッジ部に当接する
閉鎖位置に保持されること前実施例と同じである。

【００４７】なお、本実施例では前実施例におけるドレ
ンポペット４４のドレン孔４４Ｃに換え、バルブボディ
１４１にドレンポート１４９が形成されている。その他
については前実施例と同じであるから同一機能部位には
前実施例に用いた符号に１００を加えた符号を用いて示
し、重複説明を避ける。

【００４８】次に、ハウジング１３０はほぼ円筒状に形
成されシリンダ（ギアハウジング）２２に固設されてい
る。

【００４９】本実施例における運動方向変換手段は、入
力軸１０に軸線方向に一体的に摺動自在に嵌装された第
１および第２のスリーブ部材２７０および３７０を含ん
でいる。第１スリーブ部材２７０は前実施例のスリーブ
部材７０，１７０と同様な第１傾斜長孔２７０Ａと軸線
方向の案内溝２７０Ｂと小径のフランジ２７０とを有し
ている。第２スリーブ部材３７０は第１傾斜長孔２７０
Ａと同一方向に傾斜した第２傾斜長孔３７０Ａおよびフ
ランジ３７０Ｃを有している。そして、第１および第２
のスリーブ部材２７０および３７０は、図５に示すよう
にフランジ同士が対向され、その間にスラストベアリン
グ２７２に介在されて連結リング２７４によって連結さ
れている。連結リング２７４は断面Ｌ字状に形成され、
その短片部と第２のスリーブ部材３７０のフランジ３７
０Ｃとの間にスラストベアリング２７６を介在させた
後、その長片部を第１スリーブ部材２７０のフランジ２
７０Ｃにねじ止めすることにより、両スリーブ部材の相
対回転を許しつつ両者を軸線方向に連結している。

【００５０】さらに、第２スリーブ部材３７０の外周に
はリング部材３７２が嵌装され、該リング部材３７２は
その外方に突設されたレバー３７２Ａおよび内方に突設
されたピン３７２Ｂを有している。ピン３７２Ｂは第２
スリーブ部材３７０に形成された第２の傾斜長孔３７０
Ａに係合し、レバー３７２Ａはハウジング１３０の通孔
１３０Ａ内を延在し前述の弁作動機構１４０の対向配置
されたドレンポペット１４４Ｌおよび１４４Ｒの間にア
ダプタ３７４Ｌおよび３７４Ｒが介在されて当接状態で
配置されている。なお通孔１３０Ａはレバー３７２Ａの
回転運動のみ許容し、軸線方向の運動は規制する。

【００５１】上記構成になる本発明の第３の実施例にお
いて、入力軸１０と出力軸としてのピニオンシャフト１
４との間に回転方向に相対変位があると、入力軸１０に
突設された駆動ピン７２と第１傾斜長孔２７０Ａとの係
合により、第１スライド部材２７０および第２スライド
部材３７０が共に軸線方向に移動する。第２スライド部
材３７０が軸線方向に移動すると、ピン３７２Ｂが第２
の傾斜長孔３７０Ａに係合されているリング部材３７２
がカム作用により回転し、そのレバー３７２Ａはアダプ
タ３７４を介してドレンポペット１４４を移動させるこ
とになる。

【００５２】しかして、前実施例で説明したのと同様
に、ドレンポペット１４４ひいてはスプール弁１４２が
移動されて圧油が所定の作動油圧室に供給され、アシス
ト力が生ずる。

【００５３】上述した実施例では弁作動機構の方向（対
称的に配置されているスプール弁の軸線方向）を入力軸
に対し平行に配置するか、直角方向に配置するかで相違
する。この相違は、車両においてレイアウト上有利な方
を選択できるのでそれぞれ効果的である。

【００５４】さらに、上述した実施例では、車両のバウ
ンド時等にラック（本例ではピストンロッド１６と同
じ）の偏心が生じたとしても、出力軸と入力軸との相対
角変位が生じない限り弁作動機構が作動することがない
ので、いたずらにアシスト力が生ずることなくステアリ
ング剛性を高め車両の直進走行性が向上するという効果
もある。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、スプール弁式の弁作動機構を固定部材に配置
したので、耐久性の問題を生ずるようなシール部材を不
要とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す断面図である。

【図３】本発明の第３の実施例を示す断面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１０ 入力軸 １２ トーションバー １４ ピニオンシャフト（出力軸） ３０ ハウジング ４０，１４０ 弁作動機構 ４２，１４２ スプール弁 ４４，１４４ ドレンポペット ７０，１７０，２７０，３７０ スリーブ部材 ７０Ａ，１７０Ａ，２７０Ａ，３７０Ａ 傾斜長孔 ７０Ｂ，１７０Ｂ，２７０Ｂ 案内溝 ７０Ｃ，１７０Ｃ フランジ ７２ 駆動ピン ７４ ガイドピン １７４，３７２ リング部材 １７４Ａ，３７２Ａ レバー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵力が入力される入力軸と操舵部材を
   駆動する出力軸とをトーションバーで連結し、該入力軸
   と出力軸との相対回転量に応じて作動されるスプール弁
   式の弁作動機構を有するパワーステアリング装置におい
   て、 前記スプール弁式の弁作動機構を前記入力軸および出力
   軸を回転自在に支持する固定部材に配置し、 前記入力軸と出力軸との相対回転を該両軸の軸線方向の
   運動に変換する運動方向変換手段を設け、 該運動方向変換手段により前記弁作動機構を作動するよ
   うにしたことを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 前記スプール弁式の弁作動機構は前記入
   力軸と平行に配置され、 前記運動方向変換手段は、 前記入力軸に軸線方向に摺動自在に嵌装され、軸線に対
   し傾いた傾斜案内部と、軸線方向の案内部と、前記弁作
   動機構駆動用のフランジとが形成されたスリーブ部材
   と、 前記入力軸に突設され前記傾斜案内部に係合する駆動ピ
   ンと、 前記出力軸に固設され前記軸線方向案内部に係合するガ
   イドピンとを備えていることを特徴とする請求項１に記
   載のパワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 前記スプール弁式の弁作動機構は前記入
   力軸と平行に配置され、 前記運動方向変換手段は、 前記入力軸に軸線方向に一体的に摺動自在に嵌装された
   スリーブ部材およびリング部材であって、軸線に対し傾
   いた傾斜案内部と軸線方向の案内部とが形成されたスリ
   ーブ部材と、 前記弁作動機構駆動用レバーを備え前記スリーブ部材に
   対し回動自在なリング部材と、 前記入力軸に突設され前記傾斜案内部に係合する駆動ピ
   ンと、 前記出力軸に固設され前記軸線方向案内部に係合するガ
   イドピンとを備えていることを特徴とする請求項１に記
   載のパワーステアリング装置。
4. 【請求項４】 前記スプール弁式の弁作動機構は前記入
   力軸と直角方向に配置され、 前記運動方向変換手段は、 前記入力軸に軸線方向に一体的に摺動自在に嵌装された
   第１および第２のスリーブ部材であって、軸線に対し傾
   いた第１傾斜案内部と軸線方向の案内部とが形成された
   第１スリーブ部材と、 軸線に対し傾いた第２傾斜案内部が形成され、前記弁作
   動機構駆動用レバーと前記第２傾斜案内部に係合するピ
   ンとを備えたリング部材が嵌装された第２スリーブ部材
   と、 前記入力軸に突設され前記第１傾斜案内部に係合する駆
   動ピンと、 前記出力軸に固設され前記軸線方向案内部に係合するガ
   イドピンとを備えていることを特徴とする請求項１に記
   載のパワーステアリング装置。
5. 【請求項５】 前記固設部材は操舵部材を摺動自在に支
   持するシリンダに固設されたハウジングであることを特
   徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のパワース
   テアリング装置。