JPH1016807A - ボールナット型パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造を簡素化することができて、操舵フィー
リングをも向上させ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。 【解決手段】 ウォームシャフト１３の先端部をピスト
ン１５内に収納するとともに、このウォームシャフト１
３内にトーションバー１４の先端を固定的に連結し、こ
のウォームシャフト１３とは別体に形成されてケーシン
グ１０に対して摺動自在に組付けた作動ロッド２０の内
端を、ピストン１５の端部に連結するとともに、この作
動ロッド２０の外端をケ−シング１０から外方に突出さ
せて、これに車輪４０側のナックルアーム４１をリンク
機構３０を介して連結して、この作動ロッド２０のケー
シング１０に対する出没により、車輪４０の操舵を行う
ようにしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パワーステアリン
グ装置に関し、特ににその基本機構がボールナットを採
用したものであるパワーステアリング装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】車両のステアリングホイールを回動する
ことにより操舵を行う装置として、オイルポンプからの
圧油の力によって操舵力を増大させるようにした、所謂
パワーステアリング装置が種々開発されてきている。こ
のパワーステアリング装置は、ギアボックス内にコント
ロールバルブとパワーシリンダとを一体化したインテグ
ラル型と、パワーシリンダをステアリングリンケージの
途中に設けたリンケージ型と、これらの中間型であるセ
ミ・インテグラル型とに大別されている。

【０００３】インテグラル型のパワーステアリング装置
は、その全体をコンパクト化できることから、略全ての
種類の車両に適用されつつあるものであり、その基本構
成にボールナットを使用するボールナット型と、同じく
ラックアンドピニオンを使用するラックアンドピニオン
型とに大別することができる。ラックアンドピニオン型
のパワーステアリング装置は、ラックがリンクのロッド
を兼ねることができるため、構造が簡単ではあるが、ラ
ックアンドピニオンを使用していることから、圧油の力
を十分受けることができないものとなっている。これに
対して、ボールナット型のパワーステアリング装置は、
ボールナット上のシリンダによって油圧を十分受け取る
構造とすることができるため、操舵力の増強を十分行え
るものである。

【０００４】このようなボールナット型のパワーステア
リング装置２００としては、従来より、図４及び図５に
示した構造のものが一般的に採用されている。このパワ
ーステアリング装置２００は、図４に示すように、ステ
アリングホイール５０の回動操作によって制御されて、
ピットマンアームを油圧の力を借りて揺動するようにし
たものであり、このピットマンアームの先端に連結した
ドラッグリンクを介してナックルアームを傾動させて、
操舵を行うようにしたものである。

【０００５】従来一般に採用されているパワーステアリ
ング装置２００は、図５に示すように、主として、ステ
アリングホイール５０に連結されてケーシング１０に対
して回動するスタブシャフト１１ａと、このスタブシャ
フト１１ａと一体回動するロータリスプール１１ｂと、
このロータリスプール１１ｂと相対回動して流路を切換
えるロータリスリーブ１２と、このロータリスリーブ１
２と一体回動するウォームシャフト１３とスタブシャフ
ト１１ａとを相対回動可能に連結するトーションバー１
４と、ウォームシャフト１３の外周にボール１６を介し
てケーシング１０内にて移動可能に組付けられて、両側
に圧力室１８・１８をそれぞれ構成するピストン１５と
により構成されている。そして、上記ロータリスプール
１１ｂとロータリスリーブ１２とを相対回動可能とする
ことによって、ロータリバルブ機構を構成している。

【０００６】この図５に示したパワーステアリング装置
２００では、ステアリングホイール５０の左右いずれか
への回動によってロータリバルブ機構を作動させ、図５
に示したピストン１５のいずれかの圧力室１８内に、図
示しないオイルポンプからの圧油を選択的に供給するよ
うにしており、これにより、ピストン１５を図示左右の
いずれかへの移動を油圧の力を借りて行うものである。

【０００７】左右へ押動されるピストン１５にはラック
６０が形成してあり、このラック６０にはセクタギア６
１が噛合している。このセクタギア６１には、図４にて
示したピットマンアーム６２が連結してあり、このピッ
トマンアーム６２のセクタギア６１による傾動により、
前述した操舵がなされるのである。

【０００８】ところで、この図４及び図５に示した従来
のパワーステアリング装置２００では、圧油の選択的供
給によってピストン１５のケーシング１０内での移動を
積極的に行い、このピストン１５の動きをセクタギア６
１を介してピットマンアーム６２に伝えるようにしてい
るため、僅かではあるが作動に遅れを生ずる。この作動
の遅れは、ステアリングホイール５０を操作する運転者
にとって、車両の方向変換に自分の意志とは微妙なズレ
があると感じる原因となり、所謂操舵フィーリングが悪
いという感じを与えることになる。

【０００９】また、この従来のパワーステアリング装置
２００のように、ピストン１５の動きをセクタギア６１
を介してピットマンアーム６２に伝達する方式では、油
圧の力を打ち消す摩擦力を生じさせるだけでなく、ピス
トン１５をセクタギア６１との噛合及びその間の調整を
正確に行わなければならないため、その部分のメンテナ
ンスも手間の掛かるものである。しかも、長期間使用す
れば、ピストン１５とセクタギア６１との間に所謂「ガ
タ」が生ずるようになり、前述した操舵フィーリングを
一層悪化させることにもなるのである。

【００１０】しかも、この従来のパワーステアリング装
置２００では、ピストン１５の一部にセクタギア６１を
噛合させなければならないから、ピストン１５自体の構
造が非対称のものとなり、操舵時にこのピストン１５が
セクタギア６１から遍荷重を受けることになる。従っ
て、ピストン１５とセクタギア６１との間に作動のスム
ーズ化を阻害する摩擦力が生ずるだけでなく、ピストン
１５のケーシング１０内での摺動にも摩擦力が生じて、
両側の圧力室１８間の圧力差に十分感応しなくなること
にもなるのである。勿論、セクタギア６１が必要である
ということは、パワーステアリング装置２００がセクタ
シャフト、セクタシャフト用ベアリングやシールを必要
としていることであり、その分このパワーステアリング
装置２００は構成要素が多くなって、精度の良い複雑な
加工を必要とするものとなっているのである。

【００１１】そこで、本発明者は、この種のボールナッ
ト型パワーステアリング装置において、油圧の力を効率
良く伝達することができて、操舵フィーリングをも向上
させるにはどうしたらよいかについて種々検討を重ねて
きた結果、本発明を完成したのである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な経緯に基づいてなされたもので、その解決しようとす
る課題は、ボールナット型パワーステアリング装置の構
造を簡素化して、操舵フィーリングをより一層向上させ
ることである。

【００１３】すなわち、本発明の目的とするところは、
構造を簡素化することができて、操舵性フィーリングを
も向上させ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。

【００１４】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明の採った手段は、以下の実施形態の説明中
において使用する符号を付して説明すると、「ステアリ
ングホイール５０に連結されてケーシング１０に対して
回動するスタブシャフト１１ａと、このスタブシャフト
１１ａと一体回動するロータリスプール１１ｂと、この
ロータリスプール１１ｂと相対回動して流路を切換える
ロータリスリーブ１２と、このロータリスリーブ１２と
一体回動するウォームシャフト１３とスタブシャフト１
１ａとを相対回動可能に連結するトーションバー１４
と、ウォームシャフト１３の外周にボール１６を介して
ケーシング１０内にて移動可能に組付けられて、両側に
圧力室１８・１８をそれぞれ構成するピストン１５とを
備えたボールナット型パワーステアリング装置１００に
おいて、ウォームシャフト１３の先端部をピストン１５
内に収納するとともに、このウォームシャフト１３内に
トーションバー１４の先端を固定的に連結し、このウォ
ームシャフト１３とは別体に形成されてケーシング１０
に対して摺動自在に組付けた作動ロッド２０の内端を、
ピストン１５の端部に連結するとともに、この作動ロッ
ド２０の外端をケ−シング１０から外方に突出させて、
これに車輪４０側のナックルアーム４１をリンク機構３
０を介して連結して、この作動ロッド２０のケーシング
１０に対する出没により、車輪４０の操舵を行うように
したことを特徴とするボールナット型パワーステアリン
グ装置１００」である。

【００１５】すなわち、本発明に係るパワーステアリン
グ装置１００は、ボールナット型であることをその基本
構成としているものであるが、従来ピストン１５に噛合
していたセクタギア６１を無くして、ピストン１５に作
動ロッド２０を直接的に連結し、この作動ロッド２０を
ケーシング１０に対して出没自在としたものである。そ
して、このパワーステアリング装置１００は、作動ロッ
ド２０の外端側に、リンク機構３０を介して車輪４０側
のナックルアーム４１を機械的に連結するようにしたも
のである。

【００１６】以上のように構成した本発明に係るパワー
ステアリング装置１００では、図３に示すように、ケー
シング１０内に収納されるピストン１５を、その軸心を
中心とする対称型のものとすることができる。すなわ
ち、このピストン１５は、その両側の各圧力室１８の圧
力差に十分感応し得るものとなっており、操舵時に余分
な摩擦力が掛からないものとなっている。勿論、対称型
のピストン１５であるから、その加工も容易であり、何
よりも、このピストン１５を収納するケーシング１０の
形状もコンパクトなものとすることができるのである。
従って、このパワーステアリング装置１００の外形は従
来のものに比較すれば十分小型化されるのであり、対称
型となっていることもあって、車両への取付に制限を受
けることもないものとなっているのである。

【００１７】また、実施形態のパワーステアリング装置
１００では、ピストン１５に対して作動ロッド２０を、
その各軸心が一致する状態で連結しているため、ピスト
ン１５の動きを作動ロッド２０を介して外部に直接引き
出すことができることは当然として、車輪４０側からの
力をピストン１５に均等に伝達することができるものと
なっている。従って、このパワーステアリング装置１０
０では、ステアリングホイール５０の操作時において、
摩擦力の発生原因となる「こじれ」を生ずることがない
のであり、作動が円滑であるだけでなく、耐久性も向上
したものとなっているのである。

【００１８】さて、以上のパワーステアリング装置１０
０の作動について簡単に説明してみると、ステアリング
ホイール５０によりスタブシャフト１１ａが回動される
と、これと一体的なロータリスプール１１ｂも回動す
る。一方、ロータリスリーブ１２は、ボール１６を介し
てピストン１５に連結されていて、このピストン１５は
これと一体的な作動ロッド２０、この作動ロッド２０に
連結したリンク機構３０、及びリンク機構３０の先端側
のナックルアーム４１を介して車輪４０からの力を受け
ている。すなわち、ウォームシャフト１３は、車輪４０
からの力によってステアリングホイール５０の回動とは
無関係にその位置に停止したままとなっているから、ウ
ォームシャフト１３とスタブシャフト１１ａとは相対的
に回動する。このとき、スタブシャフト１１ａとウォー
ムシャフト１３との間を連結しているトーションバー１
４は、ウォームシャフト１３と一体的なロータリスリー
ブ１２とスタブシャフト１１ａとの相対回動によってね
じられた状態になる。

【００１９】ロータリスリーブ１２とスタブシャフト１
１ａとが相対回動すれば、ロータリスプール１１ｂの作
動によって、図示しないオイルポンプからの圧油が、ケ
ーシング１０内のピストン１５の両側にある圧力室１８
のいずれかに供給されることになる。例えば、図３の図
示左側の圧力室１８内に圧油が供給されると、ピストン
１５は図示右方に押動されることになる。この間、ステ
アリングホイール５０が回動されているのであれば、ピ
ストン１５の右動に応じてウォームシャフト１３はボー
ル１６を介してピストン１５上を回動され、ピストン１
５の右動を円滑にしている。これにより、ピストン１５
の動きが作動ロッド２０に伝達され、作動ロッド２０は
リンク機構３０を介して車輪４０の操舵を行うことにな
るのである。

【００２０】必要な操舵がなされてステアリングホイー
ル５０の回動を停止すると、トーションバー１４のねじ
れがなくなり、ロータリスプール１１ｂは元位置に復帰
する。これにより、ピストン１５の両側にある両圧力室
１８内の圧力差がなくなって、作動ロッド２０のそれ以
上の突出がなくなり、車輪４０はその操舵角度を維持す
る。その後にステアリングホイール５０を元に戻せば、
前述したのと逆の作動を行い、例えば車両の直進走行を
可能にするのである。

【００２１】以上のようなパワーステアリング装置１０
０によれば、ピストン１５の動きを作動ロッド２０を介
してリンク機構３０またはトーションバー１４に伝達す
るのであるから、少なくとも図５に示した従来のパワー
ステアリング装置２００に比較してピストン１５の動き
を直接的に伝達することができ、操舵フィーリングが向
上しているのである。特に、このパワーステアリング装
置１００では、従来では必要であったセクタギア６１を
不要にできるため、ピストン１５を対称型のものとする
ことができて、これに両圧力室１８の圧力差による力を
確実に伝達し得るのであり、逆に、車輪４０側からの力
をロータリスリーブ１２側に確実に伝えることができ
て、操舵フィーリングを向上させることができるのであ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明を、図面に示した実
施の形態であるパワーステアリング装置１００について
説明すると、図１には、車両の運転者によって操作され
るステアリングホイール５０と、車輪４０側のナックル
アーム４１との間に、当該パワーステアリング装置１０
０を介装した斜視図が示してある。なお、このパワース
テアリング装置１００に対しては、例えば車両のエンジ
ンによって駆動されるオイルポンプからの圧油が供給さ
れるものであるが、このオイルポンプやその油路につい
ては、従来一般的に採用されているパワーステアリング
装置と同様であるので、以下では、その説明を省略する
ことができる。

【００２３】本発明のパワーステアリング装置１００
は、図２に示したように、車体のメンバ４３に取付けら
れるものであり、そのケーシング１０から突出している
作動ロッド２０の先端を、リンク機構３０を介して車輪
４０のナックルアーム４１側に連結して使用されるもの
である。このパワーステアリング装置１００の作動ロッ
ド２０は、図２に示したように、略対称型のものとなっ
たコンパクトなものであり、車体側のどの部分に対して
も、それ程の制限を受けることなく、取付けることがで
きるものである。

【００２４】図３は、このパワーステアリング装置１０
０のケーシング１０内の状態と、その作動ロッド２０と
車輪４０とをリンク機構３０によって連結した状態とを
同時に示したものである。このパワーステアリング装置
１００は、所謂ボールナット型のものであり、主とし
て、ステアリングホイール５０に連結されてケーシング
１０に対して回動するスタブシャフト１１ａと、このス
タブシャフト１１ａと一体回動するロータリスプール１
１ｂと、このロータリスプール１１ｂと相対回動して流
路を切換えるロータリスリーブ１２と、このロータリス
リーブ１２と一体回動するウォームシャフト１３とスタ
ブシャフト１１ａとを相対回動可能に連結するトーショ
ンバー１４と、ウォームシャフト１３の外周にボール１
６を介してケーシング１０内にて移動可能に組付けられ
て、両側に圧力室１８・１８をそれぞれ構成するピスト
ン１５とを備えているものである。

【００２５】このパワーステアリング装置１００では、
ロータリスリーブ１２と一体的なウォームシャフト１３
の内端側を、ピストン１５の軸心に形成した挿通孔１５
ｂ内に挿通して、後述する作動ロッド２０とは別体のも
のとなるようにしてある。勿論、このウォームシャフト
１３は、ピストン１５に対して螺進・螺退されるもので
あり、その外周面に形成したボール溝１３ａと、ピスト
ン１５の挿通孔１５ｂ内に形成したボール溝１５ａとの
間に多数のボール１６を介在させた状態で、ピストン１
５に対して組付けられるものである。また、ステアリン
グホイール５０と一体的に回動するスタブシャフト１１
ａに一端を連結したトーションバー１４の他端は、ウォ
ームシャフト１３内に挿入してあり、このウォームシャ
フト１３に対して一体的となるように連結してある。

【００２６】一方、両側に圧力室１８を形成した状態で
ケーシング１０内に収納されているピストン１５は、図
３に示したように、対称型のものであり、その中心に前
述した挿通孔１５ｂが形成してある。なお、実施形態の
ピストン１５では、その挿通孔１５ｂを両側に貫通した
ものとして形成してあるが、この挿通孔１５ｂ内にウォ
ームシャフト１３の他端が螺合されるのであれば、挿通
孔１５ｂの図３の図示右端側を封じたものとして実施し
てもよいことは、言うまでもない。

【００２７】このピストン１５のウォームシャフト１３
が螺合されるのとは反対側には、作動ロッド２０の内端
が、これらのピストン１５及び作動ロッド２０の軸心が
一致するようにして一体的に連結してある。この作動ロ
ッド２０は、ケーシング１０に形成した貫通孔１７内に
シール部材を介して液密的に嵌挿したものであり、その
外端をケーシング１０外に突出させてある。なお、図３
に示した実施形態では、ピストン１５側の挿通孔１５ｂ
を貫通したものとして形成しておいて、この挿通孔１５
ｂの右端部内に作動ロッド２０の内端を挿入するととも
に、この作動ロッド２０と挿通孔１５ｂとを取付ナット
２１を介して液密的に連結してある。挿通孔１５ｂを通
して、ピストン１５の両側の圧力室１８内の圧油が他方
へ流れ込むようなことがあってはならないからである。

【００２８】以上のケーシング１０から突出している作
動ロッド２０の外端側にはリンク機構３０が連結してあ
る。このリンク機構３０は、互いに回動自在に連結され
る第一リンク３１、第二リンク３２及び第三リンク３２
からなるものであり、第一リンク３１は作動ロッド２０
の外端に固着されるものである。第二リンク３２は、例
えば車体側のメンバ４３に対して回動自在に取付けられ
るものであり、その一端には、作動ロッド２０側の第一
リンク３１が回動可能に連結され、その他端には、ナッ
クルアーム４１側に固定的に取付けた第三リンク３２が
回動可能に連結される。勿論、車輪４０が取付けられる
ナックルアーム４１は、操舵軸４２を介して車体側に対
して回動可能に連結したものであるため、第三リンク３
２から力を受けることにより回動して、車輪４０の方向
が変換される、つまり操舵されることになるのである。

【００２９】なお、言うまでもないことではあるが、ピ
ストン１５の移動力を車輪４０の操舵力とするためのリ
ンク機構３０において、その各部材の長さあるいは回動
中心に対する腕の長さを調整することにより、操舵力の
変更を自由に行えるものである。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明においては、
上記実施形態において例示した如く、「ステアリングホ
イール５０に連結されてケーシング１０に対して回動す
るスタブシャフト１１ａと、このスタブシャフト１１ａ
と一体回動するロータリスプール１１ｂと、このロータ
リスプール１１ｂと相対回動して流路を切換えるロータ
リスリーブ１２と、このロータリスリーブ１２と一体回
動するウォームシャフト１３とスタブシャフト１１ａと
を相対回動可能に連結するトーションバー１４と、ウォ
ームシャフト１３の外周にボール１６を介してケーシン
グ１０内にて移動可能に組付けられて、両側に圧力室１
８・１８をそれぞれ構成するピストン１５とを備えたボ
ールナット型パワーステアリング装置１００において、
ウォームシャフト１３の先端部をピストン１５内に収納
するとともに、このウォームシャフト１３内にトーショ
ンバー１４の先端を固定的に連結し、このウォームシャ
フト１３とは別体に形成されてケーシング１０に対して
摺動自在に組付けた作動ロッド２０の内端を、ピストン
１５の端部に連結するとともに、この作動ロッド２０の
外端をケ−シング１０から外方に突出させて、これに車
輪４０側のナックルアーム４１をリンク機構３０を介し
て連結して、この作動ロッド２０のケーシング１０に対
する出没により、車輪４０の操舵を行うようにしたこ
と」にその構成上の特徴があり、これにより、構造を簡
素化することができて、操舵フィーリングをも向上させ
ることのできるボールナット型パワーステアリング装置
１００を提供することができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るパワーステアリング装置を取付け
たときの車体の一部を示す斜視図である。

【図２】図１中の１失視を示すパワーステアリング装置
の部分拡大正面図である。

【図３】本発明に係るパワーステアリング装置の拡大断
面図である。

【図４】従来のパワーステアリング装置を取付けた車体
の一部を示す斜視図である。

【図５】図４の従来のパワーステアリング装置の部分拡
大断面図である。

【符号の説明】

１０ ケーシング １１ａ スタブシャフト １１ｂ ロータリスプール １２ ロータリスリーブ １３ ウォームシャフト １３ａ ボール溝 １４ トーションバー １５ ピストン １５ａ ボール溝 １５ｂ 挿通孔 １６ ボール １８ 圧力室 ２０ 作動ロッド ２１ 取付ナット ３０ リンク機構 ３１ 第一リンク ３２ 第二リンク ３３ 第三リンク ４０ 車輪 ４１ ナックルアーム ４２ 操舵軸 ４３ メンバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールに連結されてケー
   シングに対して回動するスタブシャフトと、このスタブ
   シャフトと一体回動するロータリスプールと、このロー
   タリスプールと相対回動して流路を切換えるロータリス
   リーブと、このロータリスリーブと一体回動するウォー
   ムシャフトと前記スタブシャフトとを相対回動可能に連
   結するトーションバーと、前記ウォームシャフトの外周
   にボールを介して前記ケーシング内にて移動可能に組付
   けられて、両側に圧力室をそれぞれ構成するピストンと
   を備えたボールナット型パワーステアリング装置におい
   て、 前記ウォームシャフトの先端部を前記ピストン内
   に収納するとともに、このウォームシャフト内に前記ト
   ーションバーの先端を固定的に連結し、 このウォームシャフトとは別体に形成されて前記ケーシ
   ングに対して摺動自在に組付けた作動ロッドの内端を、
   前記ピストンの端部に連結するとともに、この作動ロッ
   ドの外端を前記ケ−シングから外方に突出させて、これ
   に車輪側のナックルアームをリンク機構を介して連結し
   て、 この作動ロッドの前記ケーシングに対する出没により、
   前記車輪の操舵を行うようにしたことを特徴とするボー
   ルナット型パワーステアリング装置。