JPH11105725A - ラックピニオン式油圧パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】配置に必要なスペースを小さくでき、バルブハ
ウジングとピニオンハウジングとを強固に連結でき、両
ハウジング間のシール性を向上し、組み立て工数、部品
点数、コストを低減できるラックピニオン式油圧パワー
ステアリング装置を提供する。 【解決手段】入出力シャフトの相対回転に応じて操舵補
助力発生用油圧アクチュエータへの供給圧油の油圧を制
御する制御弁を覆うバルブハウジング10ａと、出力シャ
フトと同行回転するピニオンを覆うピニオンハウジング
10ｂとを備える。連結部材55の内周の第１の雌ねじ55ａ
がバルブハウジング10ａの外周の第１の雄ねじ51にねじ
合わされ、第２の雌ねじ55ｂがピニオンハウジング10ｂ
の外周の第２の雄ねじ52にねじ合わされ、両ハウジング
10ａ、10ｂが互いに押し付けられる。両雄ねじ51、52は
一方が右ねじ他方が左ねじとされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧制御弁を覆う
バルブハウジングとピニオンを覆うピニオンハウジング
とを備えるラックピニオン式油圧パワーステアリング装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７に示す従来のラックピニオン式油圧
パワーステアリング装置１０１においては、操舵により
回転する入力シャフト１０２に、出力シャフト１０３が
操舵トルクに応じて弾性的に相対回転可能に連結され
る。その出力シャフト１０３に同行回転するように一体
的に設けられているヘリカルピニオン１０４に噛み合う
ヘリカルラック１０５が、そのピニオン１０４の回転に
よって移動することで車輪の舵角が変化する。ポンプ１
１５から油圧シリンダ１０６に供給される圧油の油圧
を、その入力シャフト１０２と出力シャフト１０３の相
対回転量に応じて油圧制御弁１０７により制御すること
で、その相対回転量に応じた操舵補助力を発生する。そ
の油圧制御弁１０７を覆うと共に外周に圧油ポート１０
８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄが形成されている
バルブハウジング１０８と、そのピニオン１０４を覆う
ピニオンハウジング１０９とを備え、そのピニオンハウ
ジング１０９が車体に固定される。

【０００３】そのバルブハウジング１０８の一端部の外
周に形成されたフランジ１０８′と、そのピニオンハウ
ジング１０９の一端部の外周に形成されたフランジ１０
９′とが、複数のボルト１１０により連結されること
で、そのバルブハウジング１０８とピニオンハウジング
１０９とはパッキン等のシール部材１１１を介して互い
に押し付けられる。また、出力シャフト１０３を支持す
るボールベアリング１１２の外輪１１２ａを、両ハウジ
ング１０８、１０９によって挟み込むことで、そのピニ
オン１０４の軸方向のがたつきを防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、
ハウジング１０８、１０９からフランジ１０８′、１０
９′が突出するため、スペースの制限された空間におけ
る装置１０１の配置が困難になるという問題がある。

【０００５】また、バルブハウジングに形成される圧油
ポート１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄのピニ
オンハウジング１０９に対する相対配置は車両によって
異なるため、その相対配置の相違に応じて複数種類のバ
ルブハウジングを製造する必要があり、部品の共通化が
阻害されていた。

【０００６】また、ヘリカルピニオン１０４からヘリカ
ルラック１０５に操舵トルクを伝達する際に、噛み合い
反力の軸方向成分がボールベアリング１１２を介してバ
ルブハウジング１０８に作用する。また、そのバルブハ
ウジング１０８とピニオンハウジング１０９はボルト１
１０の締め付け力によりシール部材１１１を介して互い
に押し付けられるが、その締め付け力はボルト１１０の
配置箇所においてのみ作用する。そのため、そのボルト
１１０の配置箇所以外において、その噛み合い反力の軸
方向成分によりバルブハウジング１０８とピニオンハウ
ジング１０９とが互いから離反しようとする。さらに、
そのボルト１１１の締め付け力によりボールベアリング
１１２の外輪１１２ａを両ハウジング１０８、１０９に
より挟み込む場合、そのボルト１１０の配置箇所以外に
おいて、その挟み込み反力の作用によりバルブハウジン
グ１０８とピニオンハウジング１０９とが互いから離反
しようとする。そのため、その外輪１１２ａとバルブハ
ウジング１０８との間にスプリングワッシャ１１３を介
在させ、そのスプリングワッシャ１１３の軸方向変位に
よりバルブハウジング１０８とピニオンハウジング１０
９とが互いから離反するのを防止している。しかし、そ
のようなスプリングワッシャ１１３は、組み立て工数、
部品点数、コストを増大させる。また、両ハウジング１
０８、１０９間のシール部材１１１は、両ハウジング１
０８、１０９が互いから多少離反してもシール効果を奏
する必要があることから、液体パッキンのような変形能
の小さなものの使用が制限される。

【０００７】本発明は、上記問題を解決することのでき
るラックピニオン式油圧パワーステアリング装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるラックピニ
オン式油圧パワーステアリング装置は、操舵により回転
する入力シャフトと、その入力シャフトに操舵トルクに
応じて弾性的に相対回転可能に連結される出力シャフト
と、その出力シャフトと同行回転するピニオンと、その
ピニオンの回転によって移動することで車輪の舵角を変
化させるラックと、供給される圧油の油圧に応じた操舵
補助力を発生可能な油圧アクチュエータと、その油圧ア
クチュエータに供給される圧油の油圧を、その入力シャ
フトと出力シャフトの相対回転量に応じて制御する油圧
制御弁と、その油圧制御弁を覆うと共に外周に圧油ポー
トが形成されているバルブハウジングと、そのピニオン
を覆うと共に車体に固定されるピニオンハウジングとを
備える。そのバルブハウジングの外周に第１の雄ねじが
形成され、そのピニオンハウジングの外周に第２の雄ね
じが形成される。その第１の雄ねじと第２の雄ねじは、
一方が右ねじ他方が左ねじとされる。その第１の雄ねじ
にねじ合わされる第１の雌ねじと、その第２の雄ねじに
ねじ合わされる第２の雌ねじとが内周に形成されている
筒状連結部材が設けられる。その連結部材の両ハウジン
グへのねじ込みにより、両ハウジングが互いに押し付け
られる。

【０００９】本発明の構成によれば、筒状連結部材を、
バルブハウジングの外周に形成された第１の雄ねじとピ
ニオンハウジングの外周に形成された第２の雄ねじと
に、第１の雌ねじと第２の雌ねじとを介してねじ込むこ
とで、両ハウジングを互いに押し付けることができる。
これにより、両ハウジングを外周から突出するフランジ
を設けることなく連結できる。また、バルブハウジング
に形成される圧油ポートのピニオンハウジングに対する
相対配置に応じて、バルブハウジングとピニオンハウジ
ングとの周方向相対位置を任意の位置に設定し、両ハウ
ジングを連結できる。これにより、バルブハウジングの
種類を低減し、部品の共通化を図ることができる。

【００１０】本発明において、両ハウジングはシール部
材を介して互いに押し付けられ、そのピニオンとラック
はヘリカルとされ、出力シャフトを支持する転がり軸受
の外輪が、両ハウジングによって直接に挟み込まれるの
が好ましい。この構成によれば、ヘリカルピニオンから
ヘリカルラックに操舵トルクを伝達する際に、噛み合い
反力の軸方向成分が転がり軸受を介してバルブハウジン
グに作用する。両ハウジングは連結部材のねじ込みによ
りシール部材を介して互いに押し付けられる。その押し
付け力は両ハウジングの周方向全域において作用するの
で、その噛み合い反力の軸方向成分により両ハウジング
が互いから離反するのを防止でき、両ハウジングを強固
に連結できる。さらに、その連結部材のねじ込みによ
り、出力シャフトを支持する転がり軸受の外輪が両ハウ
ジングにより挟み込まれる。両ハウジングを互いに押し
付ける力は両ハウジングの周方向全域において作用する
ので、その挟み込み反力の作用により両ハウジングが互
いから離反するのを防止でき、両ハウジングを強固に連
結できる。これにより、その外輪とバルブハウジングと
の間にスプリングワッシャのような軸方向に弾性変形す
る部材を介在させる必要がなく、また、両ハウジング間
のシール部材として、液体パッキンのような変形能の小
さなものの使用が可能になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００１２】図１に示すラックピニオン式パワーステア
リング装置１は、ステアリングホイール（図示省略）に
連結される入力シャフト２と、この入力シャフト２にト
ーションバー３を介して連結される出力シャフト４とを
備えている。そのトーションバー３はピン５を介して入
力シャフト２に連結され、また、セレーション６を介し
て出力シャフト４に連結されている。その出力シャフト
４にヘリカルピニオン７が同行回転するように一体的に
形成され、このピニオン７に噛み合うヘリカルラック８
が車輪（図示省略）に連結されている。その入力シャフ
ト２はベアリング９を介してバルブハウジング１０ａに
より支持され、また、ブッシュ１１を介し出力シャフト
４に支持されている。その出力シャフト４はボールベア
リング１２とブッシュ１３を介して、そのピニオン７を
覆うと共に車体に固定されるピニオンハウジング１０ｂ
により支持されている。これにより、操舵による入力シ
ャフト２の回転がトーションバー３を介してピニオン７
に伝達されることでラック８が車両幅方向に移動する。
このラック８の移動により車輪の舵角が変化する。な
お、その入出力シャフト２、４とバルブハウジング１０
ａとの間にオイルシール１４、１５が設けられている。
また、そのラック８を支持するサポートヨーク１６がピ
ニオンハウジング１０ｂ内に設けられ、このサポートヨ
ーク１６はバネ１７の弾力によりラック８に押し付けら
れている。

【００１３】供給される圧油の油圧に応じた操舵補助力
を発生可能な油圧アクチュエータとして油圧シリンダ１
８が設けられている。その油圧シリンダ１８は、ピニオ
ンハウジング１０ｂにより構成されるシリンダチューブ
と、ラック８に一体に形成されたピストン２０と、その
ピストン２０により仕切られる一対の油室２１、２２を
備える。

【００１４】その油圧シリンダ１８に供給される圧油の
油圧を、入力シャフト２と出力シャフト４の相対回転量
に応じて制御するロータリー式油圧制御弁２３が、各油
室２１、２２に接続されている。その制御弁２３は、上
記バルブハウジング１０ａにより覆われ、筒状の第１バ
ルブ部材２４と、この第１バルブ部材２４に相対回転可
能に挿入される第２バルブ部材２５とを備えている。そ
の第１バルブ部材２４は出力シャフト４にピン２６を介
して同行回転可能に取り付けられている。その第２バル
ブ部材２５は入力シャフト２の外周に一体的に形成され
ている。これにより、操舵トルクに応じて上記トーショ
ンバー３が弾性的に捩じれることで、入力シャフト２と
出力シャフト４は弾性的に相対回転し、両バルブ部材２
４、２５も弾性的に相対回転する。

【００１５】図２に示すように、第１バルブ部材２４の
内周と第２バルブ部材２５の外周とに軸方向に沿う複数
の凹部が周方向等間隔に形成されている。その第１バル
ブ部材側凹部は、互いに周方向等間隔に位置する４つの
右操舵用凹部２７と、互いに周方向等間隔に位置する４
つの左操舵用凹部２８とで構成される。その第２バルブ
部材側凹部は、互いに周方向等間隔に位置する４つの圧
油供給用凹部２９と、互いに周方向等間隔に位置する４
つの圧油排出用凹部３０とで構成される。各右操舵用凹
部２７と各左操舵用凹部２８とは周方向に交互に配置さ
れ、各圧油供給用凹部２９と各圧油排出用凹部３０とは
周方向に交互に配置される。各右操舵用凹部２７は、第
１バルブ部材２４に形成された第１流路３１およびバル
ブハウジング１０ａの外周に形成された第１ポート３２
を介して、図１に示すように油圧シリンダ１８の一方の
油室２１に通じ、各左操舵用凹部２８は、第１バルブ部
材２４に形成された第２流路３３およびバルブハウジン
グ１０ａの外周に形成された第２ポート３４を介して油
圧シリンダ１８の他方の油室２２に通じる。各圧油供給
用凹部２９は、第１バルブ部材２４に形成された第３流
路３５およびバルブハウジング１０ａの外周に形成され
た入口ポート３６を介して、図１に示すようにポンプ３
７に通じる。各圧油排出用凹部３０は第２バルブ部材２
５に形成された第１排出路３８、入力シャフト２とトー
ションバー３の内外周間の通路４７、入力シャフト２に
形成された第２排出路３９、及びバルブハウジング１０
ａの外周に形成された排出ポート４０を介しタンク４１
に通じる。これにより、そのポンプ３７、タンク４１、
及び油圧シリンダ１８の各油室２１、２２が第１バルブ
部材２４と第２バルブ部材２５の内外周間の弁間流路４
２を介して通じる。

【００１６】その第１バルブ部材２４の内周と第２バル
ブ部材２５の外周との間の弁間流路４２において、第１
バルブ部材側凹部と第２バルブ部材側凹部の間は、両バ
ルブ部材２４、２５の相対回転により開度が変化する絞
り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとされている。各絞り部Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄは、そのポンプ３７、タンク４１、及び油圧シリ
ンダ１８の各油室２１、２２に通じ、各絞り部Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄの開度変化により油圧シリンダ１８に作用する油
圧が制御される。

【００１７】図２は、直進運転状態での両バルブ部材２
４、２５の相対位置を示しており、この状態においては
各圧油供給用凹部２９と各圧油排出用凹部３０とが全絞
り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを介して通じるため、ポンプ３７か
ら供給された圧油は直接タンク４１へ還流し操舵補助力
は発生しない。直進運転状態から右方へ操舵すると、操
舵トルクに応じてトーションバー３は捩じれ、両バルブ
部材２４、２５は相対回転する。その結果、各右操舵用
凹部２７と各圧油供給用凹部２９との間の絞り部Ａの開
度および各左操舵用凹部２８と各圧油排出用凹部３０と
の間の絞り部Ｂの開度が大きくなり、各左操舵用凹部２
８と各圧油供給用凹部２９との間の絞り部Ｃの開度およ
び各右操舵用凹部２７と各圧油排出用凹部３０との間の
絞り部Ｄの開度が小さくなる。これにより、ポンプ３７
から油圧シリンダ１８の一方の油室２１へ圧油が供給さ
れ、油圧シリンダ１８の他方の油室２２よりタンク４１
へ圧油が還流され、車両の右方への操舵補助力がラック
８に作用する。直進運転状態から左方へ操舵すると、各
絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度は右方へ操舵した場合と逆
に変化するので、車両の左方への操舵補助力がラック８
に作用する。

【００１８】そのバルブハウジング１０ａは、その一端
面から図１において下方に延びる第１周壁部１０ａ′を
有する。そのピニオンハウジング１０ｂは、その一端面
から図１において上方に延びる第２周壁部１０ｂ′を有
する。その第１周壁部１０ａ′の外周面と第２周壁部１
０ｂ′の内周面とを介して、バルブハウジング１０ａは
ピニオンハウジング１０ｂに嵌合されている。

【００１９】図３、図４に示すように、そのバルブハウ
ジング１０ａとピニオンハウジング１０ｂの周方向相対
位置の位置決めのため、その第１周壁部１０ａ′にピン
５３外方に突出するように圧入され、そのピン５３は第
２周壁部１０ｂ′に形成された切欠５４に嵌め合わされ
ている。

【００２０】そのバルブハウジング１０ａの一端側の外
周に第１の雄ねじ５１が形成され、そのピニオンハウジ
ング１０ｂの一端側の第２周壁部１０ｂ′の外周に第２
の雄ねじ５２が形成されている。その第１の雄ねじ５１
と第２の雄ねじ５２は、一方が右ねじ他方が左ねじとさ
れている。

【００２１】そのバルブハウジング１０ａとピニオンハ
ウジング１０ｂは、図５に示す筒状の連結部材５５によ
り連結される。すなわち、図３に示すように、その連結
部材５５の内周に、その第１の雄ねじ５１にねじ合わさ
れる第１の雌ねじ５５ａと、その第２の雄ねじ５２にね
じ合わされる第２の雌ねじ５５ｂとが形成されている。
その連結部材５５の両ハウジング１０ａ、１０ｂへのね
じ込みにより、両ハウジング１０ａ、１０ｂは互いに押
し付けられ、本実施形態では、バルブハウジング１０ａ
の一端面とピニオンハウジング１０ｂの第２周壁部１０
ｂ′の端面とが、シール部材５６を介して互いに押し付
けられる。なお、その連結部材５５の外周には工具挿入
用凹部５５′が形成され、図６に示すように、その凹部
５５′に先端を挿入した工具５７により連結部材５５を
回転させることで、連結部材５５を両ハウジング１０
ａ、１０ｂにねじ込むことができる。

【００２２】図３に示すように、両ハウジング１０ａ、
１０ｂが互いに押し付けられることで、上記出力シャフ
ト４を支持するボールベアリング１２の外輪１２ａが、
両ハウジング１０ａ、１０ｂによって直接に挟み込ま
れ、本実施形態では、バルブハウジング１０ａの第１周
壁部１０ａ′の端面とピニオンハウジング１０ｂの内周
に形成された段差面１０ｂ″とで直接に挟み込まれる。
なお、図１に示すように、そのボールベアリング１２の
内輪１２ｂは、出力シャフト４の外周の段差４′と出力
シャフト４に嵌め合わされた止め輪６０とで挟まれるこ
とで出力シャフト４に固定されている。

【００２３】上記構成によれば、筒状連結部材５５を、
バルブハウジング１０ａの外周に形成された第１の雄ね
じ５１とピニオンハウジング１０ｂの外周に形成された
第２の雄ねじ５２とに、第１の雌ねじ５５ａと第２の雌
ねじ５５ｂとを介してねじ込むことで、両ハウジング１
０ａ、１０ｂを互いに押し付けることができる。これに
より、両ハウジング１０ａ、１０ｂを外周から突出する
フランジを設けることなく連結できる。また、ハウジン
グ１０ａ、１０ｂに形成される圧油ポート３２、３４、
３６、４０のピニオンハウジング１０ｂに対する相対配
置に応じて、バルブハウジング１０ａとピニオンハウジ
ング１０ｂとの周方向相対位置を任意の位置に設定し、
両ハウジング１０ａ、１０ｂを連結できる。これによ
り、バルブハウジング１０ａの種類を低減し、部品の共
通化を図ることができる。

【００２４】また、上記構成によれば、ヘリカルピニオ
ン７からヘリカルラック８に操舵トルクを伝達する際
に、噛み合い反力の軸方向成分がボールベアリング１２
を介してバルブハウジング１０ａに作用する。両ハウジ
ング１０ａ、１０ｂは連結部材５５のねじ込みによりシ
ール部材５６を介して互いに押し付けられる。その押し
付け力は両ハウジング１０ａ、１０ｂの周方向全域にお
いて作用するので、その噛み合い反力の軸方向成分によ
り両ハウジング１０ａ、１０ｂが互いから離反するのを
防止でき、両ハウジング１０ａ、１０ｂを強固に連結で
きる。さらに、その連結部材５５のねじ込みにより、出
力シャフト４を支持するボールベアリング１２の外輪１
２ａが両ハウジング１０ａ、１０ｂにより挟み込まれ
る。両ハウジング１０ａ、１０ｂを互いに押し付ける力
は両ハウジング１０ａ、１０ｂの周方向全域において作
用するので、その挟み込み反力の作用により両ハウジン
グ１０ａ、１０ｂが互いから離反するのを防止でき、両
ハウジング１０ａ、１０ｂを強固に連結できる。これに
より、その外輪１２ａとバルブハウジング１０ａとの間
にスプリングワッシャのような軸方向に弾性変形する部
材を介在させる必要がなく、また、両ハウジング１０
ａ、１０ｂ間のシール部材５６として、液体パッキンの
ような変形能の小さなものの使用が可能になる。

【００２５】なお、本発明は上記実施形態に限定されな
い。例えば、出力シャフトを支持する転がり軸受はロー
ラーベアリングであってもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、スペースの制限された
車体内に配置するのに適し、バルブハウジングとピニオ
ンハウジングとを強固に連結でき、両ハウジング間のシ
ール性を向上し、組み立て工数、部品点数、コストを低
減できるラックピニオン式油圧パワーステアリング装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装
置の断面図

【図２】図１のＩＩ‐ＩＩ線断面図

【図３】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装
置の要部の断面図

【図４】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装
置の要部の側面図

【図５】本発明の実施形態の連結部材の斜視図

【図６】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装
置の平面図

【図７】従来の油圧パワーステアリング装置の断面図

【符号の説明】

２ 入力シャフト ４ 出力シャフト ７ ピニオン ８ ラック １０ａ バルブハウジング １０ｂ ピニオンハウジング １２ ボールベアリング １８ 油圧シリンダ ２３ 油圧制御弁 ５１ 第１の雄ねじ ５２ 第２の雄ねじ ５５ 連結部材 ５５ａ 第１の雌ねじ ５５ｂ 第２の雌ねじ ５６ シール部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵により回転する入力シャフトと、 その入力シャフトに操舵トルクに応じて弾性的に相対回
   転可能に連結される出力シャフトと、 その出力シャフトと同行回転するピニオンと、 そのピニオンの回転によって移動することで車輪の舵角
   を変化させるラックと、 供給される圧油の油圧に応じた操舵補助力を発生可能な
   油圧アクチュエータと、 その油圧アクチュエータに供給される圧油の油圧を、そ
   の入力シャフトと出力シャフトの相対回転量に応じて制
   御する油圧制御弁と、 その油圧制御弁を覆うと共に外周に圧油ポートが形成さ
   れているバルブハウジングと、 そのピニオンを覆うと共に車体に固定されるピニオンハ
   ウジングとを備え、 そのバルブハウジングの外周に第１の雄ねじが形成さ
   れ、 そのピニオンハウジングの外周に第２の雄ねじが形成さ
   れ、 その第１の雄ねじと第２の雄ねじは、一方が右ねじ他方
   が左ねじとされ、 その第１の雄ねじにねじ合わされる第１の雌ねじと、そ
   の第２の雄ねじにねじ合わされる第２の雌ねじとが内周
   に形成されている筒状連結部材が設けられ、 その連結部材の両ハウジングへのねじ込みにより、両ハ
   ウジングが互いに押し付けられる油圧パワーステアリン
   グ装置。
2. 【請求項２】 両ハウジングはシール部材を介して互い
   に押し付けられ、 そのピニオンとラックはヘリカルとされ、 出力シャフトを支持する転がり軸受の外輪が、両ハウジ
   ングによって直接に挟み込まれる請求項１に記載の油圧
   パワーステアリング装置。