JPH10297511A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリセット力を付与して中立剛性を高めるこ
とができ、しかも、その組付け性及び生産性に優れたパ
ワーステアリング装置を提供することである。 【解決手段】 トーションバー５をねじりながら入力軸
４と出力軸２とを相対回転させ、この相対回転量に応じ
たアシスト力を付与する構成にしたパワーステアリング
装置において、出力軸２あるいは出力軸２と一体に回転
する部材に設けたバネ収納室９と、バネ収納室９に位置
する入力軸４を挟むように配置した一対のバネ部材13
と、バネ部材13に形成した第１支持部17と、入力軸の外
周面に形成し、中立状態で第１支持部に対向させた第２
支持部20と、これら対向する第１、第２支持部17、20間
に介在させたボールあるいはローラー21とを備え、両軸
２、４が相対回転して、ボールあるいはローラー21が第
１、第２支持部から外れようとするとき、ボールあるい
はローラー21が、バネ部材13をたわませながら、転動す
る構成にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、トーションバー
を用いたパワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トーションバーを用いたパワーステアリ
ング装置では、ステアリングホイールの手応えの一要因
として、このトーションバーのねじれ抵抗をあげること
ができる。ところが、ステアリングホイールの中立時に
は、トーションバーのねじれ抵抗がほとんどないため、
その中立剛性が弱くなり、車両の直進走行時の安定性が
悪くなってしまう。そこで、プリセット力を付与して中
立剛性を高めるパワーステアリング装置がいろいろ提案
され、例えば、特開平６−１７１５２０号公報や特開平
３−１３９４７０号公報等に記載されたものが従来から
知られている。

【０００３】特開平６−１７１５２０号公報に記載され
たパワーステアリング装置は、入力軸を出力軸内に挿入
するとともに、これら両軸間に空間を形成し、そこにリ
ング状のバネ部材を組み込んでいる。このバネ部材は、
一箇所を切断し、その切断箇所から左右に開く構成にし
ている。そして、入力軸側及び出力軸側の両方のピンを
突出させ、これらピンをそれぞれ上記バネ部材の切断箇
所に挿入している。この状態で入力軸と出力軸とが相対
回転すると、リング状のバネ部材が、その切断箇所から
開くので、そのバネ反力がプリセット力として作用し、
中立剛性を高めることになる。

【０００４】また、特開平３−１３９４７０号公報に記
載されたパワーステアリング装置は、出力軸の中に入力
軸を挿入するとともに、これら両軸の対向部分に、それ
ぞれ突起を形成している。そして、これら突起を挟むよ
うにして板バネを設置している。この状態で入力軸と出
力軸とが相対回転すると、その突起同士の位相も食い違
うので、板バネのバネ力がプリセット力として作用し、
中立剛性を高めることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平６
−１７１５２０号公報に記載されたパワーステアリング
装置では、そのプリセット力を特定することが難しくな
ってしまう。例えば、プリセット力を大きくしようとす
れば、初期設定時におけるリング状のバネ部材のたわみ
量を大きくしなければならない。しかし、リング状のバ
ネ部材を大きくたわませた状態では、その組付け性が悪
くなってしまう。そして、組付け性を向上させるため、
初期設定時におけるリング状のバネ部材のたわみ量を小
さくするには、それだけバネ定数を大きくしなければな
らない。しかし、バネ定数を大きくすれば、それだけバ
ネの応力が大きくなるため、通常の使用領域でも、それ
が破損したりすることがあった。

【０００６】特開平３−１３９４７０号公報に記載され
たパワーステアリング装置では、両軸の突起がぴったり
と対称になっていないと、プリセット力にばらつきが生
じ、がたついてしまうことがある。そして、それを防止
するため、これら突起をぴったりと対称にしようとする
と、かなりの精度が必要となり、そのぶん生産性が悪く
なってしまう。この発明は、プリセット力を付与して中
立剛性を高めることができ、しかも、その組付け性及び
生産性に優れたパワーステアリング装置を提供すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、ステアリ
ングホイールに連係する入力軸と、車輪に連係する出力
軸と、これら入力軸と出力軸とを連結するトーションバ
ーとを備え、このトーションバーをねじりながら入力軸
と出力軸とを相対回転させ、この相対回転量に応じたア
シスト力を付与する構成にしたパワーステアリング装置
を前提とする。そして、第１の発明は、上記出力軸ある
いは出力軸と一体に回転する部材に設けたバネ収納室
と、このバネ収納室に収納し、バネ収納室に位置する入
力軸を挟むように配置した一対のバネ部材と、これらバ
ネ部材に形成した第１支持部と、入力軸の外周面に形成
し、入力軸と出力軸との中立状態で第１支持部に対向さ
せた第２支持部と、これら対向する第１、第２支持部間
に介在させたボールあるいはローラーとを備え、入力軸
と出力軸とが相対回転して、上記ボールあるいはローラ
ーが第１、第２支持部から外れようとするとき、これら
ボールあるいはローラーが、バネ部材をたわませなが
ら、第１、第２支持部間を転動する構成にした点に特徴
を有する。

【０００８】第２の発明は、第１の発明において、第
１、第２支持部から外れたボールあるいはローラーが、
バネ部材をたわませながら、バネ部材と入力軸の外周面
との間を転動する構成にした点に特徴を有する。第３の
発明は、第２の発明において、バネ収納室に位置する入
力軸の外周面に形成した第２支持部の両側に、第２支持
部に連続する転がり面を形成し、この転がり面を入力軸
の軸心を中心とする円弧面と一致しない面とし、入力軸
と出力軸とが相対回転したとき、第１、第２支持部から
外れたボールあるいはローラーが上記バネ部材をたわま
せながら転がり面を転動するとともに、ボールあるいは
ローラーと上記転がり面との接点におけるバネ力が、入
力軸の回転方向と同方向あるいは反対方向の分力を発生
する構成とした点に特徴を有する。第４の発明は、第３
の発明を前提とし、転がり面を平坦面とした点に特徴を
有する。

【０００９】第５の発明は、第２〜４の発明において、
バネ部材のそれぞれに一対のストッパを形成し、入力軸
と出力軸とが所定量だけ相対回転したとき、ボールある
いはローラーがストッパに当接する構成にした点に特徴
を有する。第６の発明は、第１〜５のバネ部材は、Ｖ溝
あるいはＵ溝からなる第１支持部と、この第１支持部の
両側に連続する一対の平坦部あるいは傾斜部と、これら
平坦部あるいは傾斜部の端部に連続する一対の凸部と、
これら凸部に連続する一対の支脚部と、これら支脚部の
先端に連続する一対の掛け止め部とを有する板バネから
なり、第１、第２支持部から外れたボールあるいはロー
ラーが、この板バネをたわませながら、平坦部あるいは
傾斜部と入力軸の外周面との間を転動する構成にしたこ
とを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載のパワ
ーステアリング装置。

【００１０】第７の発明は、第１〜６の発明において、
バネ部材は、谷部を形成しながら連続する一対の傾斜部
と、これら傾斜部の端部に連続する一対の凸部と、これ
ら凸部に連続する一対の支脚部と、これら支脚部の先端
に連続する一対の掛け止め部とを有する板バネからな
り、上記谷部を第１支持部とし、第１、第２支持部から
外れたボールあるいはローラーが、この板バネをたわま
せながら、傾斜部と入力軸の外周面との間を転動する構
成にした点に特徴を有する。第８の発明は、第６または
７の発明において、板バネをバネ収納室に収納すると
き、その掛け止め部を壁面に圧接させて掛け止めた点に
特徴を有する。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１〜図５に、この発明の第１実
施例のパワーステアリング装置を示す。図１に示すイン
テグラルタイプのパワーステアリング装置では、パワー
シリンダ１内に図示しないピストンを組み込み、このピ
ストンに出力軸２を貫通させている。そして、これらピ
ストンと出力軸２とを、図示しないボールナットを介し
て連係している。このピストンには、図示しないセクタ
ギヤにかみ合わせ、ピストンの移動にともなってこのセ
クタギヤが回動するようにしている。

【００１２】上記パワーシリンダ１には、バルブケース
３を固定している。そして、このバルブケース３で、上
記出力軸２の基端を回転自在に支持している。この出力
軸２は、その内部を中空にするとともに、上記基端側に
は、入力軸４の先端を回転自在に挿入している。これら
入力軸４と出力軸２とは、トーションバー５を介して連
結している。つまり、トーションバー５の一端を入力軸
４内に挿入し、その挿入部分を貫通するピン６で固定し
ている。また、トーションバー５の他端を、図示しない
ピンによって出力軸２に固定している。このようにした
入力軸４と出力軸２とは、トーションバー５をねじりな
がら相対回転することになる。

【００１３】出力軸２内に挿入した入力軸４の外周面に
は、ロータリースプール７を一体に形成している。ま
た、このロータリースプール７に対向する出力軸２の内
周面を、ロータリースリーブ８としている。そして、こ
れらロータリースプール７とロータリースリーブ８とを
相対回転自在に嵌合して、ステアリングバルブｖを構成
している。いま、入力軸４と出力軸２とが相対回転する
と、その回転方向に応じてステアリングバルブｖが切換
わり、パワーシリンダ１内に区画された一方の圧力室に
作動油を供給し、また、他方の圧力室の作動油をタンク
に排出することになる。したがって、ピストンが移動し
て、セクタギヤを回動させることになり、それに連係す
る車輪にアシスト力を付与する。

【００１４】このようにしたパワーステアリング装置で
は、出力軸２の端部にバネ収納室９を形成するととも
に、このバネ収納室９をシール部材１０によってステア
リングバルブｖから遮断している。上記バネ収納室９
は、図２に示すように、出力軸２の端部をほぼ正方形に
くり貫いたものである。そして、このバネ収納室９の中
には、入力軸４を挿入し、この入力軸４を挟むように一
対のバネ部材１３を設け、バネ部材１３と入力軸４との
間には、ボールあるいはローラー２１を介在させてい
る。上記入力軸４の外周面には、一対の平坦面１１を平
行に形成している。そして、これら平坦面１１を、バネ
収納室９の壁面１２にそれぞれ対向させ、入力軸４と出
力軸２とが相対回転していない中立状態で、平坦面１１
と壁面１２とを平行に保っている。また、この平坦面１
１には、Ｖ溝あるいはＵ溝等からなる第２支持部２０を
形成し、この第２支持部２０で、上記ボールあるいはロ
ーラー２１を支持するようにしている。

【００１５】上記バネ部材１３は、図３に示すように、
板バネからなり、Ｖ溝あるいはＵ溝からなる第１支持部
１７と、この第１支持部１７の両側に連続する一対の平
坦部１４と、これら平坦部１４の端部に連続する一対の
凸部１５と、これら凸部１５に連続する一対の支脚部１
６と、これら支脚部１６の先端に連続する一対の掛け止
め部１８とを形成している。なお、上記凸部１５は、第
１、第２支持部１７、２０から外れたボールあるいはロ
ーラー２１が、バネ部材１３と入力軸４との間から脱落
しないようにストッパの役割を果たす。

【００１６】上記バネ部材１３がフリーの状態の時に
は、両側の掛け止め部１８、１８間の距離が、バネ収納
室９の壁面１２の幅よりも長くなっている。そのため、
図２に示すように、バネ収納室９に収納すると、バネ部
材１３は圧縮され、その掛け止め部１８が、バネ収納室
９のコーナー部分で、壁面１２とこれら壁面１２に直角
な壁面１９に圧接して掛け止められる。そして、入力軸
４と出力軸２とが相対回転していない中立状態で、上記
第２支持部２０を、上記バネ部材１３の第１支持部１７
に対向させるが、このように、バネ部材１３を掛け止め
た状態では、第１支持部１７と第２支持部２０との距離
が、ボールあるいはローラー２１を介在させた時より
も、小さくなるようになっている。そこで、この第１、
第２支持部間にボールあるいはローラー２１を介在させ
ると、入力軸４の中心に向かうバネ力が発生し、このバ
ネ力がイニシャル荷重として発生するようにしている。
また、ボールあるいはローラー２１が上記第１、第２支
持部１７、２０を外れると、第２支持部２０の両側に連
続する平坦面１１を転動するが、この実施例では、上記
平坦面１１が、転がり面を構成している。

【００１７】次に、この第１実施例のパワーステアリン
グ装置の作用を説明する。いま、ステアリングホイール
を中立位置に保っていれば、入力軸４と出力軸２とは、
図２に示す中立状態にある。そして、入力軸４には、上
記バネ部材１３のイニシャル荷重が、ボールあるいはロ
ーラー２１を介してプリセット力として作用している。
したがって、中立剛性を高めることができ、直進走行時
の安定性を得ることができる。ただし、中立位置におい
て、上記イニシャル荷重を発生させなくても、第１支持
部１７と第２支持部２０間の距離が、ボールあるいはロ
ーラー２１を保持できる大きさであれば良い。このよう
な場合ににも、入力軸４が出力軸２に対して相対回転し
ようとしてボールあるいはローラー２１が移動しようと
すると、バネ部材１３のバネ力によって、中立剛性を高
めることができる。このときのバネ力がプリセット力と
なる。

【００１８】上記中立状態からステアリングホイールを
切り、例えば、入力軸４が出力軸２に対して矢印ｋ方向
に回転したとする。このとき、図４に示すように、ボー
ルあるいはローラー２１が、バネ部材１３をたわませな
がら転動して、第１、第２支持部１７、２０から外れ
る。そして、入力軸４と出力軸２とがさらに相対回転す
ると、ボールあるいはローラー２１は、バネ部材１３を
たわませながら、バネ部材１３の平坦部１４と入力軸４
の平坦面１１との間を、矢印ｍ方向に転動することにな
る。図５は、この時の、ボールあるいはローラ２１が転
動する転がり面付近の拡大図である。この図５から、ボ
ールあるいはローラ２１と転がり面である平坦面１１と
の接点Ｐ₁には、平坦面１１に垂直な方向にバネ力Ｗ₁が
作用する。このバネ力Ｗ₁の方向は、入力軸４の中心Ｏ
に向かう方向からずれている。転がり面が、入力軸４の
軸芯を中心とする円弧面ではなく、平坦面１１だからで
ある。したがって、このバネ力Ｗ₁は、回転方向の分力
Ｆ₁＝Ｗ₁・ｓｉｎθ₁を持つことがわかる。この分力Ｆ₁
は、入力軸４の回転方向ｋと反対方向、つまり、操舵反
力と同方向の力である。なお、ここでは、回転方向の分
力、つまり操舵反力に合成される方向の分力をバネ分力
ということにする。

【００１９】したがって、このときの操舵反力は、トー
ションバー５のねじれ抵抗と、バネ部材１３のバネ分力
Ｆ₁とを合成したものとなる。つまり、このバネ分力Ｆ₁
を発生させることによって、入力軸４と出力軸２との相
対回転時の操舵反力を変化させることができる。このよ
うな操舵反力を発生させながら、入力軸４と出力軸２と
が相対回転し、その相対回転量が最大になったとき、ボ
ールあるいはローラー２１はバネ部材１３の凸部１５に
当接する。したがって、この凸部１５がストッパとして
機能し、ボールあるいはローラー２１が、バネ部材１３
の平坦部１４と入力軸４の平坦面１１との間から脱落し
てしまうことはない。なお、入力軸４と出力軸２とが相
対回転すると、前述したように、ステアリングバルブｖ
が切換わり、パワーシリンダ１の作動油を制御して、ア
シスト力を付与することになる。そして、アシスト力の
付与により、車輪が目標値まで転舵されると、入力軸４
と出力軸２とが中立状態に復帰するが、このとき、ボー
ルあるいはローラー２１も逆方向に転動しながら第１、
第２支持部１７、２０の位置に復帰し、図２の中立状態
に戻ることになる。

【００２０】この第１実施例のパワーステアリング装置
では、プリセット力を付与して中立剛性を高め、車両の
直進走行時の安定性を得ることができる。そして、この
プリセット力を付与するため、入力軸４の両側にバネ部
材１３を配置したので、プリセット力のバランスを保つ
ことができる。したがって、中立剛性がステアリングホ
イールの切った方向によって異なることがない。また、
上記バネ部材１３は、従来例のように入力軸の突起にバ
ネ部材を合わせたりする必要がなく、入力軸４と別にバ
ネ収納室９に組み込むことができるので、組付け性を向
上させることができる。

【００２１】さらに、プリセット力は、バネ部材１３の
バネ力はもちろんのこと、入力軸４の平坦面１１の長さ
や、ボールあるいはローラ２１の径等によっても簡単に
調整できる。しかも、入力軸４と出力軸２とが相対回転
するとき、ボールあるいはローラー２１が、バネ部材１
３の平坦部１４と入力軸４の平坦面１１との間を転動し
ながら移動するので、そのときのフリクションを小さく
することができる。したがって、ステアリングホイール
の入力トルクと、両軸２、４の相対回転量との特性を滑
らかにすることができる。さらに、バネ分力Ｆ₁によ
り、操舵反力を調整することもできる。このバネ分力Ｆ
₁は、図５に示すように、Ｆ₁＝ｓｉｎθ₁・Ｗ₁なので、
θ₁やバネ力Ｗ₁を変化させれば、バネ分力Ｆ₁を調整で
きる。なお、θ₁およびＷ₁は、入力軸４の相対回転量、
転がり面の形状、バネ部材のバネ定数や形状などによっ
て変化するものである。

【００２２】なお、バネ部材１３の形状は上記第１実施
例のものに限らない。例えば、図６に示す第２実施例で
は、バネ部材１３を構成する板バネのうち、その支脚部
１６を湾曲させた形状にしている。ただし、それ以外の
構成および特性については第１実施例と全く同じなの
で、同一の構成要素については同一の符号を付し、その
詳細な説明を省略する。図７に示す第３実施例では、バ
ネ部材１３を構成する板バネのうち、その平坦部１４を
傾斜部２２に変更している。ただし、それ以外の構成お
よび特性については上記第１実施例と全く同じなので、
同一の構成要素については同一の符号を付し、その詳細
な説明を省略する。この第３実施例のように、ボールあ
るいはローラ２１が転動する面を傾斜部２２とした場
合、この傾斜部２２が、第１支持部１７あるいは凸部１
５に、連続する部分が形成する角度が、第１実施例のよ
うに平坦部１４を形成した時にその両端に形成される角
度と比べて、大きくなる。このように、連続部分の角度
を大きくすると、その部分に応力集中が発生しにくくな
り、バネ部材１３の耐久性を高めて、パワーステアリン
グ装置としての信頼性を向上させることができる。

【００２３】図８、図９に示す第４実施例では、入力軸
４に平坦面１１を形成せず、円筒形の入力軸４の外周面
をそのまま残した状態で転がり面とし、Ｖ溝あるいはＵ
溝等からなる第２支持部２０を形成している。ただし、
それ以外の構成については上記第１実施例と全く同じな
ので、同一の構成要素については同一の符号を付し、そ
の詳細な説明を省略する。この第４実施例のパワーステ
アリング装置でも、入力軸４と出力軸２とが相対回転し
たとき、ボールあるいはローラー２１が、バネ部材１３
をたわませながら転動して、第１、第２支持部１７、２
０から外れる。そして、入力軸４と出力軸２とがさらに
相対回転すると、これらボールあるいはローラー２１
が、バネ部材１３をたわませながら、バネ部材１３の平
坦部１４と入力軸４の外周面との間を転動することにな
る。

【００２４】この時、図９示すように、転がり面とボー
ルあるいはローラー２１との接点Ｐ₂におけるバネ力Ｗ₂
は、入力軸４の中心Ｏに向かう力なので、図５のθ₁に
対応する角度が０である。つまり、バネ力Ｗ₂は、入力
軸４の回転方向に作用する成分を持たない。したがっ
て、第１実施例とは違って、ボールあるいはローラー２
１が入力軸の外周面を転動している間、操舵反力にバネ
力の成分が含まれない。そして、これら第１、４実施例
のいずれを選択するかは、車両の特性に応じて決めれば
よい。例えば、ステアリングホイールを切ったとき、バ
ネ力によって操舵反力を変化させたい場合には、第１実
施例の平坦面１１のように、入力軸４の軸芯を中心とす
る円弧面に一致しない転がり面を形成すればよい。逆
に、ステアリングホイールを切ったときの操舵反力を、
トーションバー５のねじれ抵抗だけで構成したい場合
は、第４実施例のように円筒の入力軸４の外周面をその
まま残しておけばよい。ただし、バネ部材１３のたわみ
量は、転がり面の形状だけでなく、バネ部材１３の形状
によっても、変化する。これら転がり面やバネ部材の形
状によって、バネ力Ｗの大きさや向きを変化させ、操舵
反力を変化させることができる。

【００２５】図１０、図１１に示す第５実施例では、バ
ネ部材１３を構成する板バネの形状を第１実施例のバネ
部材から変更している。ただし、それ以外の構成につい
ては上記第１実施例と全く同じなので、同一の構成要素
については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。図１０、図１１に示すように、板バネは、谷部２５
を形成しながら連続する一対の傾斜部２６と、これら傾
斜部２６の端部に連続する一対の凸部２７と、これら凸
部２７に連続する一対の支脚部２８と、これら支脚部２
８の先端に連続する一対の掛け止め部２９とが形成され
ている。

【００２６】この板バネは、第１実施例と同様、その掛
け止め部２９を、バネ収納室９のコーナー部分に圧接さ
せて掛け止めるようにしている。そして、入力軸４と出
力軸２とが相対回転していない中立状態で、一対の傾斜
部２６が形成する谷部２５を、入力軸４に形成した第２
支持部２０に対向させ、その間にボールあるいはローラ
ー２１を介在させている。つまり、この第５実施例で
は、谷部２５が、ボールあるいはローラ２１を支持する
第１支持部を構成することになる。入力軸４と出力軸２
とが相対回転したとき、ボールあるいはローラー２１
が、バネ部材１３をたわませながら転動して、谷部２５
及び第２支持部２０から外れる。そして、入力軸４と出
力軸２とがさらに相対回転すると、これらボールあるい
はローラー２１が、バネ部材１３をたわませながら、バ
ネ部材１３の傾斜部２６と入力軸４の外周面との間を転
動することになる。なお、凸部２７がストッパとして機
能することは第１実施例と同じである。

【００２７】このようにした第５実施例のパワーステア
リング装置では、第１支持部として、わざわざＶ溝ある
いはＵ溝を形成するのではなく、一対の傾斜部２６が形
成する谷部２５を利用している。したがって、板部材を
多く曲げてＶ溝あるいはＵ溝を形成する場合と比べて、
板バネの成形加工を容易にすることができる。しかも、
Ｖ溝あるいはＵ溝には、大きな応力集中が発生するが、
そのＶ溝あるいはＵ溝を形成しなければ、その応力集中
を避けて、板バネの耐久性を高めることができる。特
に、この谷部２５の谷底の角度を大きく形成しておけ
ば、さらに応力集中を避けることができる。なお、図１
０、図１１に示すように凸部２７の作る角度も大きく形
成しておけば、その部分での応力集中を避けて、さらに
バネ部材１３の耐久性を高めることができる。

【００２８】以上述べた第１〜５実施例では、出力軸２
の端部に直接にバネ収納室９を形成しているが、このバ
ネ収納室９を、出力軸２と一体に回転する部材に形成し
てもかまわない。例えば、図１２に示す第６実施例は、
ラックアンドピニオンタイプのパワーステアリング装置
で、操舵ロッド２４に連係する出力軸２に、ピン２３を
介してロータリースリーブ８を連結している。そして、
出力軸２ではなく、それと一体に回転するロータリース
リーブ８にバネ収納室９を形成している。ただし、そこ
に入力軸４を位置させ、バネ部材１３によってプリセッ
ト力を付与することは同じである。なお、バネ収納室９
は、出力軸２に直接形成しても、あるいは、出力軸２と
一体に回転する部材形成してもよいことは、前述したイ
ンテグラルタイプの場合も同様である。

【００２９】また、上記第１〜６実施例では、バネ収納
室９を正方形としているが、もちろん円形等その他の形
状であってもよい。そして、バネ部材１３の掛け止め部
１８も、バネ収納室９の形状等に合わせて変更すればよ
く、例えば、バネ収納室９の壁面にスリットを形成し、
そこにバネ部材１３の端部を差し込んで、バネ部材１３
を掛け止めるようにしてもよい。

【００３０】上記では、油圧式のパワーステアリング装
置を用いた実施例を説明したが、電動パワーステアリン
グ装置にも、同様なプリセット力付与機構を設けること
ができる。図１３に示す第７実施例は、出力軸２と入力
軸４との相対回転量に応じて、図示しない電動モータに
よって、アシスト力を発生させる電動パワーステアリン
グ装置である。そして、上記相対回転量を、入力トルク
の大きさや向きとして検出して、電動モーターに信号を
送るようにしている。この第７実施例では、入力軸４と
出力軸２とが相対回転すると、出力軸２および入力軸４
の外周に設けたスライダ３４が軸方向に移動し、この移
動量によってトルクセンサ３５が入力トルクを検出する
機構になっている。上記スライダ３４は、出力軸２にネ
ジ部３２で結合され、入力軸４にスプライン３３で結合
されていて、回転方向の移動が規制され、軸方向への移
動のみが許容される構成にしている。そのため、入力軸
４が出力軸２に対して相対回転すると、スライダ３４が
軸方向に移動するようになっている。

【００３１】そして、出力軸２の端部に形成したバネ収
納室９内で、入力軸４を挟むように設置したバネ部材１
３によって、プリセット力を付与する構成は、第１実施
例と同様である。ただし、第１実施例だけでなく、上記
第１〜第６実施例の全てのプリセット力付与機構を、電
動パワーステアリング装置に設けることができる。ま
た、入力トルクを検出する方法は、上記方法に限らな
い。例えば、トーションバー５に歪み計を設けて、その
検出値を入力トルクに換算する方法もある。

【００３２】図１４に示す第８実施例は、他の実施例と
転がり面３０の形状を変化させ、操舵反力を変化させる
例である。そして、図１４は、ボールあるいはローラー
２１が転動する転がり面３０付近の拡大図である。この
転がり面３０は、バネ収納室の壁面に平行な平坦な線１
１’に対して角度αを持った平坦面で構成されている
が、転がり面の形状以外は、第１実施例と同様の構成で
ある。そこで、同じ構成要素には、同じ符号をつける。
また、プリセット力を付与する機構は、第１実施例と同
じなので、ここではその説明は省略し、ボールあるいは
ローラー２１が転動しているときの操舵反力について説
明する。

【００３３】この図１４では、中立位置を実線で示し、
入力軸４が回転角βだけ矢印ｋ方向に回転した状態を、
２点鎖線で示している。また、中立位置での第２支持部
２０の中心と入力軸の中心Ｏを通る直線を基準線ｓとす
る。入力軸４とｋ方向に角β回転させる時、接点Ｐ₃に
おけるバネ力Ｗ₃は、線分ＯＰ₃に対してθ₃の角度を持
ち、Ｆ₃＝Ｗ・ｓｉｎθ₃となるバネ分力Ｆ₃を発生す
る。そして、このバネ分力Ｆ₃は、操舵反力と同方向
で、操舵反力を増加させるように作用する。また、図１
４においてｘは、ボールあるいはローラー２１が転動す
ることによって生じるバネ部材１３のたわみ量である。
このたわみ量ｘは、ボールあるいはローラー２１の位置
によって変化する値であるが、このたわみ量ｘによっ
て、その時のバネ力Ｗ₃が決まる。ただし、バネ部材１
３のボールあるいはローラー２１の位置によるたわみ量
ｘは、転がり面の形状だけでなく、バネ部材１３の形状
によっても、変化する。

【００３４】なお、入力軸４の回転方向と同方向あるい
は反対方向のバネ分力を発生させる転がり面の形状は、
第１〜第３、第８実施例の形状に限らない。入力軸の中
心Ｏを中心とする円弧面でなければ、どんな形状でもθ
≠０となり、バネ分力Ｆ≠０となる。そして、この転が
り面は、平坦面でなく、曲面で構成されていてもかまわ
ない。そして、上記第１〜第３、第８実施例では、常に
ｓｉｎθ＞０なので、バネ分力Ｆが入力軸４の回転方向
ｋと反対になり、操舵反力を増加させるように作用する
が、角度αによっては、バネ分力Ｆの向きを、入力軸４
の回転方向ｋと同じにして、操舵反力を減少させること
もできる。図１４において、Ｐ₃Ｏと基準線ｓとの角度
をγとすると、θ₃＝α＋β−γであることから、角度
αを選べば、ｓｉｎθ₃＜０となり、バネ分力Ｆの向き
が変わることが解る。ただし、各角度は、図１４中で矢
印の方向を正とする。このように、転がり面やバネ部材
の形状によって、バネ力Ｗの大きさや向きを変化させる
とともに、バネ分力Ｆを変化させ、これによって、操舵
反力を変化させることができる。

【００３５】

【発明の効果】第１の発明によれば、プリセット力を付
与して中立剛性を高め、車両の直進走行時の安定性を得
ることができる。そして、このプリセット力を付与する
ため、入力軸の両側にバネ部材を配置したので、プリセ
ット力のバランスを保つことができる。したがって、中
立剛性がステアリングホイールの切った方向によって異
なることがない。また、従来例のように入力軸の突起に
バネ部材を合わせたりする必要がなく、バネ部材は入力
軸と別にバネ収納室に組み込むことができるので、組付
け性を向上させることができる。また、プリセット力
は、バネ部材のバネ力はもちろん、ボールあるいはロー
ラの径等によっても簡単に調整することができる。しか
も、入力軸と出力軸とが相対回転したとき、ボールある
いはローラーが、バネ部材をたわませながら転動して、
第１、第２支持部から外れるので、フリクションを小さ
くすることができる。

【００３６】第２の発明によれば、第１の発明におい
て、入力軸と出力軸とが相対回転するとき、ボールある
いはローラーが、バネ部材と入力軸の外周面との間を転
動しながら移動するので、フリクションを小さくするこ
とができる。したがって、ステアリングホイールの入力
トルクと、入出力軸の相対回転量との特性を滑らかにで
きる。

【００３７】第３の発明によれば、第２の発明におい
て、第１、第２支持部を外れたボールあるいはローラー
が、入力軸に形成した転がり面を転動するとき、操舵反
力に合成されるバネ力の分力を発生し、操舵反力を変化
させることができる。したがって、この転がり面の形状
を決めることによって、ステアリングホイールを切った
とき、それに応じて操舵反力を変化させることができ
る。第４の発明によれば、第３の発明において、転がり
面を平坦面としたので、円弧面などにする場合と比べ
て、形成が簡単である。第５の発明によれば、第２〜４
の発明において、入力軸と出力軸との相対回転が大きく
なって、ボールあるいはローラーが大きく動いても、そ
れがストッパに当接するので、脱落したりするの防止す
ることができる。

【００３８】第６、７の発明によれば、第１〜５の発明
において、バネ部材として安価な板バネを用いたので、
コストダウンが可能となる。特に、第７の発明によれ
ば、第１支持部として、一対の傾斜部が形成する谷部を
利用しているので、板バネの成形加工を容易にすること
ができる。しかも、板バネを大きく曲げて形成されるＶ
溝あるいはＵ溝には、大きな応力集中が発生するが、そ
のＶ溝あるいはＵ溝を形成しなければ、応力集中を避け
ることができ、板バネの耐久性を高めることができる。
第８の発明によれば、第６、７の発明において、バネ部
材を、そのバネ力を利用して掛け止めることができるの
で、しっかりとその位置を保持できる。また、バネ収納
室側を加工したり、別の部材を設けたりする必要がな
く、組付け性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のパワーステアリング装置の断面図
である。

【図２】第１実施例のパワーステアリング装置のバネ収
納室９の断面図である。

【図３】第１実施例のバネ部材１３を構成する板バネの
斜視図である。

【図４】図２で、入力軸４と出力軸２とが相対回転した
ときの状態を示した断面図である。

【図５】図４の部分拡大図である。

【図６】第２実施例のパワーステアリング装置のバネ収
納室９の断面図である。

【図７】第３実施例のパワーステアリング装置で用いた
板バネの斜視図である。

【図８】第４実施例のパワーステアリング装置のバネ収
納室９の断面図である。

【図９】図８で、入力軸４と出力軸２とが相対回転した
ときの状態を示した断面図である。

【図１０】第５実施例のパワーステアリング装置のバネ
収納室９の拡大断面図である。

【図１１】第５実施例のバネ部材１３を構成する板バネ
の拡大図である。

【図１２】第６実施例のラックアンドピニオンタイプの
パワーステアリング装置を示す断面図で、バネ収納室９
をロータリースリーブ８に設けた例を示している。

【図１３】第７実施例の電動式パワーステアリング装置
の断面図である。

【図１４】第８実施例の転がり面付近の拡大図である。

【符号の説明】

２ 出力軸 ４ 入力軸 ５ トーションバー ９ バネ収納室 １１ 平坦面 １３ バネ部材 １４ 平坦部 １５ 凸部 １６ 支脚部 １７ 第１支持部 １８ 掛け止め部 ２０ 第２支持部 ２１ ボールあるいはローラー ２２ 傾斜部 ２５ 谷部 ２６ 傾斜部 ２７ 凸部 ２８ 支脚部 ２９ 掛け止め部 ３０ 転がり面 Ｗ₁、Ｗ₂、Ｗ₃ バネ力 Ｆ₁、Ｆ₃ 分力 ｋ 回転方向 Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃ 接点

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年６月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塚田 欣行 東京都港区浜松町２−４−１ 世界貿易セ ンタービル カヤバ工業株式会社内 (72)発明者 高井 正史 東京都港区浜松町２−４−１ 世界貿易セ ンタービル カヤバ工業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールに連係する入力軸
   と、車輪に連係する出力軸と、これら入力軸と出力軸と
   を連結するトーションバーとを備え、このトーションバ
   ーをねじりながら入力軸と出力軸とを相対回転させ、こ
   の相対回転量に応じたアシスト力を付与する構成にした
   パワーステアリング装置において、上記出力軸あるいは
   出力軸と一体に回転する部材に設けたバネ収納室と、こ
   のバネ収納室に収納し、バネ収納室に位置する入力軸を
   挟むように配置した一対のバネ部材と、これらバネ部材
   に形成した第１支持部と、入力軸の外周面に形成し、入
   力軸と出力軸との中立状態で第１支持部に対向させた第
   ２支持部と、これら対向する第１、第２支持部間に介在
   させたボールあるいはローラーとを備え、入力軸と出力
   軸とが相対回転して、上記ボールあるいはローラーが第
   １、第２支持部から外れようとするとき、これらボール
   あるいはローラーが、バネ部材をたわませながら、第
   １、第２支持部間を転動する構成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】 第１、第２支持部から外れたボールある
   いはローラーが、バネ部材をたわませながら、バネ部材
   と入力軸の外周面との間を転動する構成にしたことを特
   徴とする請求項１記載のパワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 バネ収納室に位置する入力軸の外周面に
   形成した第２支持部の両側に、第２支持部に連続する転
   がり面を形成し、この転がり面を入力軸の軸心を中心と
   する円弧面と一致しない面とし、入力軸と出力軸とが相
   対回転したとき、第１、第２支持部から外れたボールあ
   るいはローラーが上記バネ部材をたわませながら転がり
   面を転動するとともに、ボールあるいはローラーと上記
   転がり面との接点におけるバネ力が、入力軸の回転方向
   と同方向あるいは反対方向の分力を発生する構成とした
   ことを特徴とする請求項２記載のパワーステアリング装
   置。
4. 【請求項４】 転がり面を平坦面としたことを特徴とす
   る請求項３記載のパワーステアリング装置。
5. 【請求項５】 バネ部材のそれぞれに一対のストッパを
   形成し、入力軸と出力軸とが所定量だけ相対回転したと
   き、ボールあるいはローラーがストッパに当接する構成
   にしたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１に記
   載のパワーステアリング装置。
6. 【請求項６】 バネ部材は、Ｖ溝あるいはＵ溝からなる
   第１支持部と、この第１支持部の両側に連続する一対の
   平坦部あるいは傾斜部と、これら平坦部あるいは傾斜部
   の端部に連続する一対の凸部と、これら凸部に連続する
   一対の支脚部と、これら支脚部の先端に連続する一対の
   掛け止め部とを有する板バネからなり、第１、第２支持
   部から外れたボールあるいはローラーが、この板バネを
   たわませながら、平坦部あるいは傾斜部と入力軸の外周
   面との間を転動する構成にしたことを特徴とする請求項
   １〜５のいずれか１に記載のパワーステアリング装置。
7. 【請求項７】 バネ部材は、谷部を形成しながら連続す
   る一対の傾斜部と、これら傾斜部の端部に連続する一対
   の凸部と、これら凸部に連続する一対の支脚部と、これ
   ら支脚部の先端に連続する一対の掛け止め部とを有する
   板バネからなり、上記谷部を第１支持部とし、第１、第
   ２支持部から外れたボールあるいはローラーが、この板
   バネをたわませながら、傾斜部と入力軸の外周面との間
   を転動する構成にしたことを特徴とする請求項１〜６の
   いずれか１に記載のパワーステアリング装置。
8. 【請求項８】 板バネをバネ収納室に収納するとき、そ
   の掛け止め部を壁面に圧接させて掛け止めたことを特徴
   とする請求項６または７記載のパワーステアリング装
   置。