JPH111172A - 動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ラックアンドピニオン式の動力舵取装置におい
て、発生する操舵補助力のヒステリシスが小さく、弁の
中立位置の調整が容易である動力舵取装置を提供するこ
と。 【解決手段】入力軸６とスプライン結合させた出力軸４
を、軸方向にスライド自在にハウジング９に保持した。
操舵時にラック３からピニオン５に働く軸方向推力を、
出力軸６を介して弾性部材６３で受ける。バルブスリー
ブ１９内のスプール２０は、軸方向推力と弾性部材６３
の反発力がバランスする軸方向位置に変位し、バルブス
リーブ１９とスプール２０との間の流路が切り換わる。
セット荷重調整部材５９は、弾性部材６３及び出力軸４
を介してスプール２０を中立位置に調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】スプール弁を用いた動力舵取
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】油圧式の
動力舵取装置では、ほとんどの場合、ロータリーバルブ
またはスプールバルブを採用している。何れのバルブ方
式においても、入力トルクに対して油圧のアシスト量を
決定するときに、トーションバーの捩じれに対する反力
を利用して、バルブのサーボ機能を達成している。

【０００３】前者のロータリーバルブでは、回転方向に
関して高い精度が要求されるので、加工が困難である。
また、加工精度のばらつきによってバルブ性能が大きな
影響を受ける。後者のスプールバルブでは、回転方向の
変位差を円弧上で確保するため、スプールの軸方向の直
線運動に変換し難く、バルブスリーブとスプールが摺接
し、両者間の摩擦により操舵補助力のヒステリシスが大
きくなる。

【０００４】また、従来、バルブの中立状態の達成（い
わゆるバルブのセンター出し）の作業性が非常に悪かっ
た。すなわち、バルブを中立位置に調整するとき、バル
ブボディと、インプットシャフトおよびトーションバー
をセットしたものとの位相差を見つけ出し、中立位置が
見つかったところで固定し、ピン打ちを行っていたが、
この作業の効率が非常に悪かった。

【０００５】しかも、ピンを打った後に不良になると、
バルブボディ以外は全て廃却品となってしまい、ロスが
大きい。そこで、本発明の課題は発生する操舵補助力の
ヒステリシスが小さく、弁の中立状態の達成が容易であ
る動力舵取装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明の動力舵取装置は、操舵補助力
を発生するパワーシリンダのロッドピストンに形成され
たはすばのラックを、これと噛み合うはずばのピニオン
によって駆動する動力舵取装置において、ハウジング
と、このハウジングに回転自在に保持された入力軸と、
ハウジングに回転自在で且つ軸方向にスライド自在に保
持されると共に、入力軸と一体回転可能で且つ軸方向に
相対移動自在に結合され、さらに上記ピニオンを形成し
た出力軸と、この出力軸の軸方向変位に応じてバルブス
リーブとスプールを軸方向に相対変位させて流路を切り
換えるスプール弁機構と、操舵時にラックからピニオン
を介して出力軸に働く軸方向推力を受ける弾性部材とを
備えたことを特徴とするものである。

【０００７】上記構成では、バルブスリーブとスプール
を軸方向に相対変位させて流路を切り換えるので、操舵
角に応じて発生する操舵補助力のヒステリシスが少な
い。また、スプール弁機構の中立状態の達成は、バルブ
スリーブとスプールの軸方向の相対位置を調整すれば良
いので、作業が容易である。請求項２記載の発明の動力
舵取装置は、請求項１において、上記弾性部材のセット
荷重を外部から調整するセット荷重調整手段をさらに備
えたことを特徴とするものである。

【０００８】この構成では、本動力舵取装置を組み立て
た後、外部からセット荷重を調整できるので、スプール
弁機構の中立状態の達成を含めた動力舵取装置の組立作
業が容易である。また、弾性部材のセット荷重の調整に
よって、スプール弁機構の中立状態の保持力を高めるこ
とができ、結果として中立時（非操舵時、直進走行時）
のステアリング剛性を高めることができる。

【０００９】請求項３記載の発明の動力舵取装置は、請
求項１又は２において、上記出力軸の軸方向一方側への
変位に応じて弾性部材の一端を押圧して弾性部材を圧縮
する第１の駆動部材と、出力軸の軸方向他方側への変位
に応じて弾性部材の他端を押圧して弾性部材を圧縮する
第２の駆動部材とをさらに備えたことを特徴とするもの
である。

【００１０】この構成では、出力軸の軸方向双方向の推
力を単一の弾性部材によって受けることができるので、
構造を簡素化できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面に基づいて説明する。図１〜図６は本発明の一実
施形態を示している。本実施形態は自動車の動力舵取装
置としての適用例であり、図１は動力舵取装置の概略構
成を示す模式的断面図、図２および図４はそれぞれ図１
の要部の拡大断面図である。

【００１２】図１を参照して、パワーシリンダ１のピス
トンロッド２は、車体の幅方向に延在しており、このピ
ストンロッド２の両端には図示しないタイロッドが連結
されている。ピストンロッド２にはラック３が設けら
れ、このラック３に、出力軸４に設けられたピニオン５
が噛み合っている。出力軸４と入力軸６とはスプライン
機構７によって互いに一体回転自在で且つ軸方向に相対
移動可能に連結されている。入力軸６に加えられるステ
アリングホイールからの操作力が出力軸４のピニオン５
に伝達され、そのピニオン５の回転により、ピストンロ
ッド２を介してタイロッドが図示しない操舵輪の向きを
変えるようになっている。

【００１３】出力軸４と入力軸６は、上部ハウジング１
４と下部ハウジング１５の結合体からなるハウジング９
の内部に、転がり軸受１０，１１，１２，１３を介して
回転可能に保持されている。入力軸６は転がり軸受１０
を介して上部ハウジング１４に支持されており、出力軸
４は転がり軸受１１，１２，１３を介して下部ハウジン
グ１５に支持されている。また、各転がり軸受１１，１
２，１３はスライドブッシュ４７を介して出力軸４を支
持している。

【００１４】入力軸６と出力軸４とは、互いに一体回転
自在で且つ軸方向に相対移動可能に連結されている。具
体的には、図２を参照して、入力軸６は上部ハウジング
１４の内部において、筒状のバルブボディ１６を形成し
ており、このバルブボディ１６の下端を出力軸４の上端
にスプライン嵌合させてある。１７，１８は入力軸６お
よび出力軸４にそれぞれ形成されたスプライン部であ
る。

【００１５】図２を参照して、バルブボディ１６の内部
にはバルブスリーブ１９が嵌め入れられて固定されてお
り、このバルブスリーブ１９の内部には、スプール２０
が上下にスライド自在に嵌め入れられている。バルブス
リーブ１９とスプール２０とでスプール弁機構Ｓを構成
している。スプール２０は、バルブボディ１６内に挿入
された出力軸４の連結突起２１に、連結アーム２２を介
して連結され、これにより、スプール２０と出力軸４と
は軸方向に一体移動可能となっている。

【００１６】ハルブボディ１６の外周部には、第１の環
状溝２３、第２の環状溝２４および第３の環状溝２５が
設けられていると共に、それらの環状溝２３，２４およ
び２５を上部ハウジング１４の内周面との間において独
立的にシールするための４つのＯリング等からなるシー
ル材２６が嵌め付けられている。バルブボディ１６の内
部には、バルブスリーブ１９およびスプール２０の上方
において第１還流油室２７が区画され、バルブスリーブ
１９およびスプール２０の下方においてこれらと出力軸
４の連結突起２１との間に第２還流油室２８が区画され
ている。スプール２０は上下に貫通する連通孔２９を有
しており、この連通孔２９を通して、上記の第１および
第２還流油室２７，２８が互いに連通されている。ま
た、バルブボディ１６は、上部ハウジング１４に形成さ
れた油圧ポンプへの還流ポート３０と上記の第１還流油
室２７とを連通する連通孔３６が形成されている。

【００１７】バルブスリーブ１９の内周には、周溝状の
第１，第２，第３，第４および第５凹部３１，３２，３
３，３４，３５が上方から順次に形成されている。第１
凹部３１はバルブスリーブ１９に形成した油路３７を介
して第１還流油室２７に連通しており、第２凹部３２
は、バルブボディ１６に形成された油路３８を介してパ
ワーシリンダ１の第１油室１ａへの第１出口ポート３９
に連通しており、第４凹部３４は、バルブボディ１６に
形成された油路４０を介してパワーシリンダ１の第２油
室１ｂへの第２出口ポート４１に連通している。

【００１８】第３凹部３３は、バルブボディ１９に形成
された油路４２を介して、上部ハウジング１４に形成さ
れた入口ポート４３に連通している。この入口ポート４
３へは油圧ポンプ８からの吐出油が流入される。第５凹
部３５は、バルブスリーブ１９に形成された油路４４、
およびスプール２０を軸方向に貫通する連通孔２９を介
して第２還流油室２８に連通している。

【００１９】スプール２０はくし歯状をしており、第２
凹部３２および第３凹部３３を互いに連通させるための
第１環状溝４５と、第３凹部３３および第４凹部３４を
互いに連通させるための第２環状溝４６とを形成してい
る。そして、バルブスリーブ１９の内周とスプール２０
の外周との間の流路を介することによって、非操舵時に
は入口ポート３０が還流ポート３０に連通され、また、
操舵時には入口ポート３０が第１出口ポート３９および
第２出口ポート４１の何れか一方に択一的に連通される
ようになっている。

【００２０】具体的には、図２に示す非操舵時（すなわ
ちスプール２０が中立位置にあるとき）には、入口ポー
ト４３から流入した作動油は２つのルートに分岐して還
流ポート３０に至るようになっている。すなわち、入口
ポート４３からバルブスリーブ１９の外周の第２環状溝
２４および油路４２を介してバルブスリーブ１９内の第
３凹部３３に流入した作動油は、スプール２０の外周の
第１環状溝４５、第１凹部３１、連通孔３７および第１
還流油室２７を介して還流ポート３０に至る第１のルー
トと、スプール２０の外周の第２環状溝２４、第５凹部
３５、油路４４および連通孔２９を介して還流ポート３
０に至る第２のルートとに分岐して流される。

【００２１】一方、操舵時においてステアリングホイー
ルが何れかの操舵方向に操舵されると、これに応じて入
力軸６および出力軸４が一体に回転され、ピニオン５に
よってラック３が駆動されるが、このとき、ピニオン５
はラック３から操舵方向に応じて上方又は下方への軸方
向推力を受け、ピニオン５、出力軸４およびスプール２
０はこの軸方向推力を、後述する弾性部材６３に与えな
がら軸方向に変位する。これにより、第３凹部３３が一
方の環状溝４５又は４６のみに連通する状態となるが、
このとき、第３凹部３３とこれに連通している上記一方
の環状溝４５又は４６との間の流路が上記の変位に応じ
て絞られる。すなわち、ピニオン５およびスプール２０
の軸方向移動量に応じて操舵補助力が制御される。

【００２２】例えば図３に示すように、スプール２０が
軸方向下方への推力を受けて下降したとすると、第３凹
部３３が第１環状溝４５のみに連通し、第１の出口ポー
ト３９を介してパワシリンダ１の一方の油室１ａに作動
油が供給されて供給量に応じた操舵補助力が発生される
わけである。また、パワーシリンダ１の他方の油室１ｂ
から、第２シリンダ側ポート４１、第４凹部３４、第２
環状溝４６、第５凹部３５、油路４４、第２還流油室２
８、連通孔２９、第１環状油室２７および連通孔３６を
介して還流ポート３０側へ戻される。

【００２３】次いで、図４を参照して、出力軸４の軸端
には大径部４８と小径部４９とねじ部５０を有する端部
材５１が固定され、この端部材５１の大径部４８は、上
述したスライドブッシュ４７および転がり軸受１２を介
して下部ハウジング１５に回転自在に支持されている。
この端部材５１のねじ部５０には主ナット５２とロック
ナット５３がねじ込まれている。主ナット５２は円筒部
５４と断面六角部５５を有し、円筒部５４はスライドブ
ッシュ４７および転がり軸受１３を介して支持されてい
る。

【００２４】下部ハウジング１５の下端の口部５６の内
周面には、ねじ５７が形成され、このねじ５７に、スリ
ーブ状のセット荷重調整部材５９の外周面に形成された
ねじ５８がねじ込まれている。セット荷重調整部材５９
の内周面は、上記転がり軸受１３の外輪を嵌め入れる円
筒面６０と、例えば六角レンチ等の工具を係合させる断
面六角形形状の工具係合面６１とを含んでいる。円筒面
６０と工具係合面６１との間の形成される段部６２が転
がり軸受１３の外輪の端面に当接している。

【００２５】このようにして、セット荷重調整部材５９
は、上記転がり軸受１３を軸方向および径方向に受けて
おり、転がり軸受１３の軸方向位置を調整することを通
じて、弾性部材６３のセット荷重を調整する。６４はセ
ット荷重調整部材５９を下部ハウジング１５に固定する
ための袋状のロックナットである。上記弾性部材６３
は、互いに嵌め合わされた一対の有底円筒からなるリテ
ーナスプリング６５，６６内に収容されている。両リテ
ーナスプリング６５，６６は何れも端部材５１に対して
軸方向にスライド自在に嵌められている。上方のリテー
ナスプリング６５は、弾性部材６３の反発力によって、
転がり軸受１２の内輪の下端面、スライドブッシュ４７
の下端面、および端部材５１の大径部４８と小径部４９
との間の段部６７に押し当てられている。また、下方の
リテーナスプリング６６は、弾性部材６３の反発力によ
って、転がり軸受１２の内輪、スライドブッシュ４７お
よび主ナット５２のそれぞれの上端面に押し当てられて
いる。

【００２６】弾性部材６３のセット荷重を調整するに
は、セット荷重調整部材５９の下部ハウジング１５の口
部５６へのねじ込み位置を調整することにより、転がり
軸受１３を介して下方のリテーナスプリング６６を軸方
向に変位させ、これにより一対の転がり軸受１２，１３
間の距離を調整すると、一対のリテーナスプリング６
５，６６間の距離が調整され、結果として弾性部材６３
のセット荷重が調整される。と同時に、この弾性部材６
３を介して出力軸４およびスプール２０の高さが調整さ
れ、スプール２０を中立位置に調整することができる。
また、非操舵時にはこの中立位置に保持されている。

【００２７】一方、ステアリングホイールが何れかの操
舵方向に操舵されて、ピニオン５がラック３から操舵方
向に応じて上方又は下方への軸方向推力を受けると、ピ
ニオン５、出力軸４およびスプール２０が、軸方向推力
と弾性部材６３の反発力がバランスする位置まで変位す
る。すなわち、出力軸４が下方への軸方向推力を受ける
と、図５に示すように、上方のリテーナスプリング６５
が転がり軸受１２から離れるようにして押し下げられ、
これにより圧縮された弾性部材６３の反発力が軸方向推
力とバランスする。

【００２８】一方、出力軸４が上方への軸方向推力を受
けると、図６に示すように、下方のリテーナスプリング
６６が転がり軸受１３から離れるようにして持ち上が
り、これにより圧縮された弾性部材６３の反発力が軸方
向推力とバランスする。以上のように本実施形態では、
スプール２０を軸方向に変位させて流路を切り換えるの
で、操舵角に応じて発生する操舵補助力のヒステリシス
が少ない。また、スプール２０の中立位置を確保するに
は、スプール２０の軸方向位置を調整すれば良いので、
作業が容易である。

【００２９】また、本動力舵取装置を組み立てた後、セ
ット荷重調整部材５９によって外部からセット荷重を調
整しつつ、弾性部材６３を介してスプール２０の中立位
置を確保できるので、中立位置調整を含めた動力舵取装
置の組立作業が非常に容易になる。特に、セット荷重の
調整によって、スプール２０を中立位置に保持する力を
個体間によるばらつきなく確実且つ容易に高めることが
でき、結果として中立時（非操舵時、直進走行時）のス
テアリング剛性を高めることができる。

【００３０】さらに、出力軸４に働く軸方向双方向の推
力を、単一の圧縮コイルばねからなる弾性部材６３によ
って受けることができるので、構造を簡素化できる。な
お、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、
例えば、スプールを入力軸に固定し、バルブスリーブを
出力軸と共に軸方向に一体移動させても良い。その他、
本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、バルブスリー
ブとスプールを軸方向に相対変位させて流路を切り換え
るので、操舵角に応じて発生する操舵補助力のヒステリ
シスが少ない。また、スプール弁機構の中立状態の達成
は、バルブスリーブとスプールの軸方向の相対位置を調
整すれば良いので、作業が容易である。

【００３２】請求項２記載の発明では、本動力舵取装置
を組み立てた後、外部からセット荷重を調整できるの
で、スプール弁機構の中立状態の達成を含めた動力舵取
装置の組立作業が容易である。また、弾性部材のセット
荷重の調整によって、スプール弁機構の中立状態の保持
力を、個体によるばらつきなく高めることができ、結果
として中立時（非操舵時、直進走行時）のステアリング
剛性を高めることができる。

【００３３】請求項３記載の発明では、出力軸の軸方向
双方向の推力を単一の弾性部材によって受けることがで
きるので、構造を簡素化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の動力舵取装置の概略構成
を示す模式的断面図である。

【図２】図１の要部の拡大断面図であり、特にスプール
弁機構を示している。

【図３】スプールが中立位置から軸方向に変位した状態
を示す動力舵取装置の要部の断面図である。

【図４】図１の要部の拡大断面図であり、特に弾性部材
とそのセット荷重の調整機構を示している。

【図５】出力軸が軸方向下方に変位したときの動力舵取
装置の要部の断面図である。

【図６】出力軸が軸方向上方に変位したときの動力舵取
装置の要部の断面図である。

【符号の説明】

１ パワーシリンダ ２ ロッドピストン ３ ラック ４ 出力軸 ５ ピニオン ６ 入力軸 ９ ハウジング １４ 上部ハウジング １５ 下部ハウジング Ｓ スプール弁機構 １６ バルブボディ １９ バルブスリーブ ２０ スプール ５９ セット荷重調整部材 ６３ 弾性部材 ６５ リテーナスプリング（第１の駆動部材） ６６ リテーナスプリング（第２の駆動部材）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操舵補助力を発生するパワーシリンダのロ
   ッドピストンに形成されたはすばのラックを、これと噛
   み合うはずばのピニオンによって駆動する動力舵取装置
   において、 ハウジングと、 このハウジングに回転自在に保持された入力軸と、 ハウジングに回転自在で且つ軸方向にスライド自在に保
   持されると共に、入力軸と一体回転可能で且つ軸方向に
   相対移動自在に結合され、さらに上記ピニオンを形成し
   た出力軸と、 この出力軸の軸方向変位に応じてバルブスリーブとスプ
   ールを軸方向に相対変位させて流路を切り換えるスプー
   ル弁機構と、 非操舵時にスプール弁機構を中立状態に保持すると共
   に、操舵時にラックからピニオンを介して出力軸に働く
   軸方向推力を受ける弾性部材とを備えたことを特徴とす
   る動力舵取装置。
2. 【請求項２】上記弾性部材のセット荷重を外部から調整
   するセット荷重調整手段をさらに備えたことを特徴とす
   る請求項１記載の動力舵取装置。
3. 【請求項３】上記出力軸の軸方向一方側への変位に応じ
   て弾性部材の一端を押圧して弾性部材を圧縮する第１の
   駆動部材と、 出力軸の軸方向他方側への変位に応じて弾性部材の他端
   を押圧して弾性部材を圧縮する第２の駆動部材とをさら
   に備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の動力舵
   取装置。