JPH1170883A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組み付けが簡単で、入力軸に作用する弾性力
がばらつくことのない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】 板バネは、第１、２板バネ１３、１４か
らなる。そして、第１板バネ１３は、ＶあるいはＵ溝か
らなるバネ側支持部１７と、このバネ側支持部１７の両
側に連続する一対の転動面１８と、これら転動面１８に
連続する一対の支脚部１９と、これら支脚部１９の先端
に連続する一対の掛け止め部２０とを有し、その掛け止
め部２０をバネ設置部９の圧接面１１に圧接させて掛け
止める構成としている。また、第２板バネ１４は、第１
板バネ１３の外面から、ボールあるいはローラ２３を入
力軸４側に押し付ける弾性力を付与する構成にしてい
る。

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、入力軸と出力軸
とをトーションバーを介して連結してなるパワーステア
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、トーションバーのねじれ抵抗がある。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
ステアリング装置として、例えば、特表平６−５０７３
６２号公報や、特表平６−５０７３６３号公報に記載さ
れたものが開示されている。

【０００３】図１３に示すように、図面では現れていな
い出力軸に連係する支持体１０１を、入力軸１０２の周
囲に配置している。この支持体１０１には、その円周方
向に等間隔に配置した摺動孔１０３を形成し、これら摺
動溝１０３には、プランジャ１０４を摺動自在にはめ込
んでいる。さらに、これらプランジャ１０４には、支持
体１０１の周囲に設けたＣ字状ばね１０５の弾性力を付
与している。したがって、これらプランジャ１０４は、
それぞれ入力軸１０２の中心方向に押し付けられること
になる。上記プランジャ１０４の先端には、切欠き１０
６を形成している。一方、入力軸１０２の外周面にも、
入出力軸が中立状態にあるとき、上記切欠き１０６に対
向する切欠き１０７を形成している。そして、これら切
欠き１０６、１０７間に、ローラ１０８を介在させてい
る。

【０００４】このようにし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中立時に、Ｃ字状ばね１０
５の弾性力が、プリセット力としてプランジャ１０４及
びローラ１０８を介して入力軸１０２に作用する。そし
て、ステアリングホイールを切って、所定のトルクを入
力すると、入出力軸がトーションバー１０９を捩じりな
がら相対回転する。したがって、ローラ１０８が切欠き
１０６、１０７から外れて、入力軸１０２の外周面とプ
ランジャ１０の先端の転動面との間を転動することにな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例のパワース
テアリング装置では、プリセット力を付与するＣ字状ば
ね１０５の弾性力を、プランジャ１０４を介して入力軸
１０２に作用させている。しかし、これらプランジャ１
０４は、支持体１０１に形成した摺動溝１０３に摺動自
在にはめ込まなければならず、その組み付けが面倒とな
ってしまう。また、いかにその寸法精度が高くとも、プ
ランジャ１０４には多少のガタが必ずる。そして、プラ
ンジャ１０４ががたつくと、その間はプリセット力が作
用しないことになり、本来の効果を発揮できなくなる。
また、ローラ１０８が転動しているときにも、入力軸１
０２に作用する弾性力にばらつきが生じてしまう。この
発明の目的は、組み付けが簡単で、入力軸に作用する弾
性力がばらつくことのないパワーステアリング装置を提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、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捩じりながら両軸が相
対回転したとき、その回転量に応じてアシスト力を発生
させる構成にし、しかも、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設置部と、入力軸を挟
むようにバネ設置部に設置した一対の板バネと、これら
板バネに設けたバネ側支持部と、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バネ側支持部に対向
させた軸側支持部と、これら対向する支持部間に介在さ
せたボールあるいはローラとを備え、入力軸と出力軸と
が相対回転すると、上記ボールあるいはローラが、板バ
ネをたわませ、両支持部間を転動しながら外れるととも
に、両支持部を外れてからは、板バネと入力軸との間を
転動する構成にしたパワーステアリング装置を前提とす
る。

【０００７】そして、第１の発明は、上記板バネは、第
１板バネ及び第２板バネからなり、しかも、第１板バネ
は、ＶあるいはＵ溝からなるバネ側支持部と、このバネ
側支持部の両側に連続する一対の転動面と、これら転動
面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し、その掛け止め部をバ
ネ設置部の圧接面に圧接させて掛け止める構成とし、ま
た、第２板バネは、第１板バネの背面から、ボールある
いはローラを入力軸側に押し付ける弾性力を付与する構
成にした点に特徴を有する。第２の発明は、第１の発明
において、第１板バネには、転動面と支脚部との間に一
対のストッパを設け、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がストッパに当
接する構成にした点に特徴を有する。第３の発明は、第
１、２の発明において、第１板バネの一対の支脚部を、
入力軸側に向けて傾斜する形状とするとともに、これら
支脚部に連続する一対の掛け止め部を、入力軸側から離
れる方向に湾曲させた点に特徴を有する。

【０００８】第４の発明は、第１〜３の発明において、
掛け止め部をバネ設置部の圧接面に圧接させたとき、そ
の圧接する部分を、中立状態でバネ側支持部がボールあ
るいはローラに接触する二点を結ぶほぼ延長線上に位置
させた点に特徴を有する。第５の発明は、第１〜４の発
明において、入力軸には、その軸側支持部の両側に連続
する転がり面を形成し、この転がり面を入力軸の軸中心
を中心とする円弧面と一致しない面として、入力軸と出
力軸とが相対回転したとき、両支持部を外れたボールあ
るいはローラが第１板バネの転動面と入力軸の転がり面
との間を転動するとともに、ボールあるいはローラと上
記転がり面との接点における力が、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にした点
に特徴を有する。

【０００９】第６の発明は、第１〜５の発明において、
バネ設置部を設けた部材に挿入孔を形成し、この挿入孔
に固定部材を挿入して、上記部材を出力軸に直接的ある
いは間接的に連結する構成とし、しかも、上記挿入孔と
固定部材との間に、上記部材の出力軸側に対する連結位
置を微調整することのできる遊びを持たせる構成にした
点に特徴を有する。第７の発明は、第１〜６の発明にお
いて、第２板バネを複数枚重ね合わせて構成した点に特
徴を有する。第８の発明は、第７の発明において、複数
枚からなる第２板バネを、予め２枚または３枚重ね合わ
せて固定した点に特徴を有する。第９の発明は、第１〜
８の発明において、第２板バネの両端を、入力軸側に湾
曲させた点に特徴を有する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１〜４に、この発明のパワース
テアリング装置の第１実施例を示す。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
連係させている。また、このピストンには、図示しない
セクタギヤをかみ合わせ、ピストンの移動によってセク
タギヤが回転するようにしている。そして、セクタギヤ
が回転すると、それに連係した車輪を転舵する構成とし
ている。

【００１１】上記パワーシリンダ１には、その端部を閉
塞するようにバルブケース３を固定している。そして、
このバルブケース３内で、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、その内部を中空と
するとともに、その基端側に、入力軸４の先端を回転自
在に挿入している。そして、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
の挿入部分をピン６で固定する一方、トーションバー５
の他端を出力軸２側に固定している。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を捩じりなが
ら相対回転することになる。

【００１２】入力軸２の外周面には、ロータリスプール
７を一体に形成している。また、このロータリスプール
７に対向する出力軸２の内周面には、スリーブ８を一体
的に形成している。そして、これらロータリスプール７
とスリーブ８とを相対回転自在に嵌合して、ロータリバ
ルブｖを構成している。いま、図示しないステアリング
ホイールを切り、入力軸４と出力軸２とが相対回転する
と、ロータリバルブｖが切換わる。そして、ロータリー
バルブｖが切換わると、パワーシリンダ１内に区画され
たいずれか一方の圧力室に作動油を供給し、かつ、他方
の圧力室の作動油を排出するので、その圧力差によって
ピストンが移動し、セクタギヤを回転させて、アシスト
力を付与することになる。

【００１３】このようにしたパワーステアリング装置で
は、出力軸２の基端に、バネ設置部としてバネ収納室９
を形成している。そして、このバネ収納室９をシール部
材１０によって上記ロータリバルブｖから遮断してい
る。バネ収納室９は、図２に示すように、出力軸２の基
端面をほぼ正方形にくり貫いた形状で、壁面１１、１２
を形成している。このバネ収納室９には、一対の第１板
バネ１３と、一対の第２板バネ１４とを組み付けてい
る。

【００１４】第１板バネ１３は、図３に示すように、Ｖ
あるいはＵ溝からなるバネ側支持部１７と、このバネ側
支持部１７の両側に連続する一対の転動面１８と、これ
ら転動面１８に連続する一対の支脚部１９と、これら支
脚部１９に連続する湾曲形状の一対の掛け止め部２０と
からなる。そして、この第１板バネ１３は、ノーマル状
態で、その掛け止め部２０がＸ方向に広がった形状とな
っている。なお、転動面１８と支脚部１９との間には、
ストッパとして一対の凸部２１を形成している。一方、
第２板バネ１４は、図４に示すように、湾曲部１５と、
その両端に形成したフラット部１６とからなる。

【００１５】上記第２板バネ１４のフラット部１６を、
バネ収納室９の壁面１２に接触させるとともに、上記第
１板バネ１３をこの第２板バネ１４に重ねる。このと
き、第１板バネ１３は、広がった状態にある掛け止め部
２０を、壁面１１に圧接して固定する。このようにして
第１、２板バネ１３、１４を設置したとき、第２板バネ
１４の湾曲部１５の頂点が、ちょうど第１板バネ１３の
バネ側支持部１７の裏側に位置するようにしている。そ
して、第１板バネ１３の掛け止め部２０の下端と壁面１
２とによってフラット部１６を挟み込んで、第２板バネ
１４も固定するようにしている。

【００１６】一方、図２に示すように、バネ収納室９に
挿入された入力軸４の外周面には、その径方向に対向さ
せたＶあるいはＵ溝からなる一対の軸側支持部２２を形
成している。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、バネ側支持部１７と軸側支持部
２２とを対向させ、その間にボールあるいはローラ２３
を介在させている。このとき、支持部１７、２２がボー
ルあるいはローラ２３に対してそれぞれ二点接触するこ
とで、このボールあるいはローラ２３が支えられること
になる。

【００１７】このようにしてボールあるいはローラ２３
を支持部１７、２２間に介在させると、図２のＹ方向と
は逆方向に第２板バネ１４が押し付けられて変形する。
したがって、この第２板バネ１４にＹ方向へのイニシャ
ル荷重が発生し、そのイニシャル荷重がボールあるいは
ローラ２３を介して入力軸４にプリセット力として作用
する。このとき、第１板バネ１３には、Ｙ方向のイニシ
ャル荷重と、その掛け止め部２０を壁面に圧接させるだ
けのＸ方向のイニシャル荷重とが発生している状態にし
ている。

【００１８】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。この中立状態では、第２板
バネ１４のＹ方向へのイニシャル荷重が、プリセット力
として入力軸４に作用する。したがって、そのプリセッ
ト力により中立剛性を高めて、車両の直進走行時の安定
性を確保することができる。

【００１９】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を出力軸２に対して、図２の矢
印ａ方向に回転させようとしたとする。このとき、所定
のトルクが入力されると、ボールあるいはローラ２３
は、プリセット力に抗して第１、２板バネ１３、１４を
たわませ、図２の矢印ｂ方向に転動しながら支持部１
７、２２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２３は、
入力軸４の外周面と第１板バネ１３の転動面１８との間
を転動することになる。

【００２０】この状態では、ボールあるいはローラ２３
の転動により、第１板バネ１３には、方向Ｘのうち左右
いずれか一方に力が作用する。そのため、壁面１１に掛
け止め部２０を圧接する第１板バネ１３の弾性力が、一
方では大きくなり、他方では小さくなる。そこで、第１
板バネ１３の掛け止め部２０を壁面１１に圧接させると
き、その掛け止め部２０で弾性力が不均一になってもず
れることのないよう、予め大きなイニシャル荷重で圧接
させるようにしている。したがって、掛け止め部２０で
弾性力が不均一になっても、第１板バネ１３がＸ方向に
ずれるのを防止することができる。

【００２１】そして、第１板バネ１３の弾性力が掛け止
め部２０で不均一になったとしても、方向Ｙに作用する
第２板バネ１４の弾性力には無関係なので、この方向Ｙ
ヘの弾性力がばらつくことがない。なお、ボールあるい
はローラ２３が支持部１７、２２から外れるとき、第１
板バネ１３もたわむので、この第１板バネ１３にもＹ方
向の弾性力が発生する。したがって、Ｙ方向の弾性力
は、第１板バネ１３と第２板バネ１４との合成によって
決められるが、このＹ方向の弾性力は、第２板バネ１４
の依存度が大きくなるように設定している。そして、第
１板バネ１３のＸ方向の弾性力が掛け止め部２０で不均
一になったとしても、この第１板バネのＹ方向への弾性
力はほとんど変化することがない。また、第１板バネ１
３は、その掛け止め部２０を壁面１１に圧接させるだけ
の弾性力をＸ方向に発揮するように設計してもよい。そ
して、第１板バネ１３には、Ｙ方向にたわんでもわずか
な弾性力しか発生させないようにして、このＹ方向ヘの
弾性力のほぼ全てを、上記第２板バネ１４によって決め
てもよい。

【００２２】なお、入力軸４と出力軸２とが最大量だけ
相対回転すると、ボールあるいはローラ２３は、第１板
バネ１３の凸部２１に当接する。したがって、この凸部
２１がストッパとして機能し、ボールあるいはローラ２
３の動きをそこで規制するので、このボールあるいはロ
ーラ２３が第１板バネ１３の転動面１８と入力軸４の外
周面との間から脱落してしまうことがない。以上述べた
ようにして入力軸４と出力軸２とが相対回転すると、前
述したとおりロータリバルブｖが切換わり、パワーシリ
ンダ１内の作動油を制御してアシスト力を発生させる。
そして、このアシスト力により車輪が目標値まで転舵さ
れると、両軸２、４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２３も転動しながら支持部１
７、２２の位置に戻り、図２に示す中立状態に復帰する
ことになる。

【００２３】以上述べた第１実施例のパワーステアリン
グ装置によれば、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確保することができ
る。しかも、第２板バネ１４に第１板バネ１３を重ねる
とともに、第１板バネ１３の掛け止め部２０を壁面１１
に圧接させるだけでよいので、その組み付けが非常に簡
単である。また、Ｙ方向に弾性力を付与するとともに、
Ｘ方向にも弾性力を付与し、その方向にずれるのを防止
する第１板バネ１３と、Ｙ方向に弾性力を付与する第２
板バネ１４とを別々にしたので、その両方の機能を一枚
の板バネに持たせるのに比べて、Ｙ方向への弾性力にば
らつきが生じにくくなる。つまり、入力軸４と出力軸２
とが中立状態にあるときのプリセット力は、第２板バネ
１３に大きく依存して決められるので、ばらつきが生じ
ることはない。しかも、ボールあるいはローラ２３が転
動しているとき、第１板バネ１３の掛け止め部２０で弾
性力が不均一になっても、Ｙ方向への弾性力は第２板バ
ネ１４に大きく依存しているので、ほとんどばらつきは
生じない。

【００２４】さらに、第１、２板バネ１３、１４を別々
にすることで、それぞれを薄く成形でき、加工性を向上
させることができる。さらにまた、第１、２板バネ１
３、１４に別々にすることで、その機能を一枚の板バネ
に持たせるのに比べて、耐久性を向上させることができ
る。例えば、第１板バネ１３は、ほとんど方向Ｘの弾性
力を発揮するので、その分応力を緩和させ、耐久性を向
上させることができる。また、第２板バネ１４も、方向
Ｙヘの弾性力を発揮するだけでよいので、簡単な形状に
することができ、応力集中を避けて、耐久性を向上させ
ることができる。

【００２５】図５に示す第２実施例は、第１板バネ１３
の形状を変更しただけであり、以下ではその相違点を中
心に説明するとともに、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。第１板バネ
１３は、上記第１実施例と同じく、ＶあるいはＵ溝から
なるバネ側支持部１７と、このバネ側支持部１７の両側
に連続する一対の転動面１８と、これら転動面１８に連
続する一対の凸部２１とを備えている。ただし、これら
凸部２１に連続する一対の支脚部１９は、凸部２１に対
して段差を形成するのではなく、第１実施例とは逆に、
その凸部２１方向、すなわち、入力軸４側に向けて傾斜
する形状となっている。

【００２６】さらに、これら支脚部１９に連続する一対
の掛け止め部２０も、第１実施例とは逆に、入力軸４側
から離れる方向に湾曲している。そして、第１実施例と
同じように、この第１板バネ１３を第２板バネ１４に重
ねて、第２板バネ１４の湾曲部１５の頂点が、ちょうど
第１板バネ１３のバネ側支持部１７の裏側に位置するよ
うにしている。このようにした第１板バネ１３も、その
掛け止め部２０を壁面１１に圧接して固定している。

【００２７】以上述べた第２実施例のパワーステアリン
グ装置によれば、第１実施例に比べて、第１板バネ１３
の寿命を長くすることができる。つまり、ボールあるい
はローラ２３が支持部１７、２２から外れるとき、第
１、２板バネ１３、１４をたわませるが、このとき、上
記第１実施例では、第１板バネ１３の掛け止め部２０
が、壁面１１に圧接する方向（図２の矢印ｘ方向）に押
し付けられる。したがって、第１板バネ１３に作用する
力がそれだけ大きくなり、大きな応力が発生して、その
寿命が短くなってしまう。

【００２８】それに対して、この第２実施例の場合、第
１、２板バネ１３、１４がたわむとき、第１板バネ１３
の掛け止め部２０が、壁面１１から離れる方向（図５の
矢印ｘ方向）に引っ張られる。したがって、第１板バネ
１３に作用する力がそれだけ小さくなり、応力を緩和し
て、その寿命を長くすることができる。もちろん、第１
板バネ１３の掛け止め部２０が壁面１１から離れる方向
（図５の矢印ｘ方向）に引っ張られたときにも、掛け止
め部２０には、第１板バネ１３がずれないだけの弾性力
をＸ方向に残すようにしておく。

【００２９】図６〜８に示す第３実施例では、上記第
１、２実施例のように出力軸２に直接ではなく、出力軸
２と一体に回転する部材にバネ設置部を設けている。つ
まり、図６、７に示すように、第１実施例と同じような
インテグラルタイプのパワーステアリング装置を構成す
るが、ロータリバルブｖを構成するスリーブ８を、出力
軸２に一体に形成するのはなく、別部材として出力軸２
にピン２４を介して連結させている。そして、バルブケ
ース３の拡径部分にドーナツ状の円板部材２５を収納し
て、この円板部材２５を、上記スリーブ８の端部にボル
ト２６によって連結している。このように、バネ設置部
を設けた円板部材２５を、別部材としたスリーブ８を介
して出力軸２に連結させているので、この円板部材２５
は、出力軸２と一体に回転することになる

【００３０】図７に示すように、上記円板部材２５に
は、バネ設置部として４つの台部２７を設け、これら台
部２７に、第１板バネ１３を設けるための第１段部２８
と、第２板バネ１４を設けるための第２段部２９とを形
成している。そして、第１段部２８の対向する側面３０
に、第２実施例と同じタイプの第１板バネ１３の掛け止
め部２０を圧接している。ここで、第１板バネ１３の掛
け止め部２０を側面３０に圧接させるとき、この図７に
示すように、その圧接する部分を、中立状態でバネ側支
持部１７がボールあるいはローラ２３に接触する二点を
結ぶ延長線ｃ上にほぼ位置させるのが望ましい。

【００３１】もし、掛け止め部２０を圧接する部分が、
延長線ｃから大きくずれた位置にあると、ボールあるい
はローラ２３が転動して、第１板バネ１３にＸ方向の力
が作用したとき、そのＸ方向への力と、側面３０から第
１板バネ１３に作用する反力とがずれて発生してしま
う。そのため、第１板バネ１３がずれやすくなってしま
う。それに対して、掛け止め部２０を圧接する部分が、
延長線ｃ上に位置していれば、ボールあるいはローラ２
３が転動して、第１板バネ１３にＸ方向の力が作用した
ときに、そのＸ方向への力と、側面３０から第１板バネ
１３に作用する反力とをほぼ対向させることができる。
したがって、第１板バネ１３をずれにくくすることがで
きる。

【００３２】また、台部２７の第２段部２９には、第２
板バネ１４の端部を乗せている。ここでは、この第２板
バネ１４にフラット部を形成していないが、その機能
は、第１、２実施例の第２板バネ１４と全く同じであ
る。さらに、ここでは第２板バネ１４を３枚重ねて使用
しているが、その枚数は、必要プリセット力に応じて適
宜変更すればよい。そして、図８に示すように、複数枚
の第２板バネ１４を、スポット溶接等によって予め固定
しておいてもよい。なお、符号３８は、スポット溶接部
を示す。

【００３３】以上述べた第３実施例のパワーステアリン
グ装置によれば、円板部材２５に第１、２板バネ１３、
１４を設置するので、ロータリバルブｖのセンタリング
調整をしてから、この円板部材２５の連結位置を決める
ことができる。つまり、具体的には図示しないが、円板
部材２５に形成した挿入孔としてのボルト孔と、固定部
材としてのボルト２６との間に遊びを持たせ、この円板
部材２５を回転方向及びラジアル方向に動かせるように
しておけば、円板部材２５の連結位置を微調整すること
ができる。したがって、ロータリバルブｖのセンタリン
グ調整をしてから、第１、２板バネ１３、１４を組み付
けてプリセット力を調整することが可能となり、そのア
シスト力特性を管理しやすくなる。

【００３４】また、第２板バネ１４の枚数を変更するこ
とによって、プリセット力をより簡単に変えることがで
きる。さらに、複数枚の第２板バネ１４を、スポット溶
接等によって予め固定しておけば、組み付け時に第２板
バネ１４がバラバラになったりせず、組み付け易い。特
に、２枚または３枚重ね合わせた第２板バネ１４を１組
として固定しておけば、第２板バネ１４の重ね合わせ枚
数が多くなったとしても対応できる。例えば、第２板バ
ネ１４を４枚必要とする場合には２枚組のものを２組使
用し、第２板バネ１４を５枚必要とする場合には２枚組
のものと３枚組のものを重ね合わせればよい。このよう
にすれば、第２板バネ１４の必要枚数が多くなったとし
ても組み付け易く、また、その枚数を確認し易い。この
ようなことから、第２板バネ１４を組み付けるときの作
業性が向上する。

【００３５】なお、この第３実施例のロータリバルブで
は、図６に示すように、入力軸４内のトーションバー５
を組み込んだ中空部分を、ロータリーバルブｖのタンク
通路３１として利用している。そして、このタンク通路
３１を、円板部材２５を収納したバルブケース３の拡径
部分→バルブケース３に形成した通路３２を介して、図
示しないタンクに接続している。したがって、第１、２
板バネ１３、１４を設置した部分に油が流れることにな
り、それが潤滑油として機能して、ボールあるいはロー
ラ２３の転動を滑らかにすることができる。

【００３６】図９、１０に示す第４実施例は、上記第３
実施例の第２板バネ１４の形状を変えた例である。図示
するように、第２板バネ１４の両端を入力軸４側に湾曲
して、この部分を湾曲部１４ｂ、１４ｂとする。そし
て、この湾曲部１４ｂ、１４ｂを、第２段部２９に押し
付けている。このようにすると、以下に説明する上記第
３実施例の問題点を解決することができる。

【００３７】すなわち、入力軸４と円盤部材２５とが相
対回転して、ボールあるいはローラ２３が支持部１７、
２２から外れると、第１、２板バネ１３、１４が外方向
に押される。そのため、第２板バネ１４の両端は、第２
段部２９に押しつけられる。このとき、上記第３実施例
では、図７に示すように第２板バネ１４の両端部１４
ａ、１４ａが第２段部２９上を摺動することになる。し
かし、第２板バネ１４の端部１４ａは、切断したままの
鋭いエッジになっているので、両者間の摩擦力は非常に
大きい。そのため、これら第２板バネ１４の両端部１４
ａ、１４ａと第２段部２９との接触面の摩耗が激しく、
このように接触面が摩耗してしまうと、第２板バネ１４
によるプリセット力が変わり、アシスト力特性も変わっ
てしまうという問題が生じる。

【００３８】これに対して第４実施例の場合、第２板バ
ネ１４の両端に形成した湾曲部１４ｂ、１４ｂを、第２
段部２９に当接することで滑り易くしている。このよう
にすれば、第２板バネ１４と第２段部２９との摩擦力が
小さくなり、その分摩耗も少なくなる。したがって、よ
り長期間安定したアシスト力特性を維持することができ
る。なお、この第４実施例の第２板バネ１４の形状は、
第１、２実施例にも適用できる。そして、この場合に
も、上記と同様の効果を得ることができる。

【００３９】図１１に示す第５実施例では、入力軸４の
外周面に軸側支持部２２の両側に連続する転がり面３３
を形成している。そして、入力軸４と出力軸２とが相対
回転したとき、両支持部１７、２２から外れたボールあ
るいはローラ２３が、この転がり面３３と第１板バネ１
３の転動面１８との間を転動するようにしている。上記
第１実施例では、両支持部１７、２２から外れたボール
あるいはローラ２３が、円筒形状の入力軸４の外周面と
第１板バネ１３の転動面１８との間を転動する構成とな
っている。このとき、ボールあるいはローラ２３が入力
軸４の外周面に一点接触しながら転動するが、第１、２
板バネ１３、１４の弾性力は、この接触点において入力
軸４の中心に向かって作用する。

【００４０】したがって、入力軸４の回転方向には、操
舵反力となる分力が発生しないことになる。つまり、上
記第１実施例では、ステアリングホイールを切って、ボ
ールあるいはローラ２３が転動しているときの操舵反力
は、トーションバー５のねじれ抵抗のみからなることに
なる。それに対して、この第５実施例では、軸側支持部
２２の両側に連続する転がり面３３を形成し、これら転
がり面３３を、入力軸４の軸中心Ｏを中心とする円弧
面、すなわち、入力軸４の外周面と一致しない面として
いる。

【００４１】図１１では、中立状態を実線で示し、ボー
ルあるいはローラ２３が、転がり面３３と転動面１８と
の間を転動するときの状態を二点鎖線で示している。中
立状態での両支持部１７、２２の中心と入力軸４の軸中
心Ｏとを通る基準線をｓとする。そして、入力軸４が、
この基準線ｓに対して角度βだけ回転したとき、ボール
あるいはローラ２３と転がり面３３との接点Ｐにおける
力Ｗは、線分ＯＰに対してθの角度を持つ。したがっ
て、入力軸４の回転方向、すなわち、線分ＯＰに直交す
る方向には、Ｆ＝Ｗ・ｓｉｎθとなる分力が発生するこ
とになる。そして、この分力Ｆは、入力軸４を回転させ
ようとするトルクに抗して作用するので、操舵反力とな
ることになる。つまり、この第５実施例では、ステアリ
ングホイールを切って、ボールあるいはローラ２３が転
動しているときの操舵反力は、トーションバー５のねじ
れ抵抗と上記分力Ｆとを合成したものとなる。

【００４２】ただし、転がり面３３の形状としては、こ
の実施例のものに限るものではない。つまり、転がり面
３３は、入力軸４の軸中心を中心とする円弧面と一致さ
せなければ、どのような形状であってもθ≠０となり、
分力を発生させることができる。例えば、図１１では、
常にｓｉｎθ＞０なので、分力Ｆが入力軸４の回転方向
と反対に発生し、操舵反力を増加させるように作用す
る。ただし、基準線ｓに直交する線ｔに対する転がり面
３３の角度αによっては、この分力Ｆの向きを入力軸４
の回転方向と同じにして、操舵反力を減少させることも
できる。例えば、図１１において、線分ＯＰと基準線ｓ
との角度をγとすると、θ＝α＋β−γであることか
ら、角度αを変えてやれば、ｓｉｎθ＜０とすることも
でき、分力Ｆの向きを入力軸４の回転方向と同じにする
ことができる。なお、これら角度θ、α、β、γは、図
中矢印ｋの方向を正としているものとする。

【００４３】また、図１１において、符号ｈはボールあ
るいはローラ２３が転動することによって生じる第１、
２板バネ１３、１４のたわみ量であり、このたわみ量ｈ
によってＹ方向への弾性力が決められ、接点における力
Ｗが発生する。そして、このたわみ量ｈは、転がり面３
３の形状、第１板バネ１３の形状や第２板バネ１４のバ
ネ定数等によって変化させることができる。このよう
に、転がり面３３の形状、第１板バネ１３の形状や第２
板バネ１４のバネ定数等を適宜決めてやり、適当な分力
Ｆを発生させるようにすれば、この分力Ｆとトーション
バー５のねじれ抵抗とを合成させて、操舵反力を増加・
低減させたり、一定に保ったりすることが可能となる。
したがって、車種やユーザーからの要望に応じて、適切
な操舵フィーリングを決めてやることができる。なお、
ここでは転がり面３３を平面に形成しているが、曲面と
してもかまわない。

【００４４】以上述べた第１〜５実施例では、インテグ
ラルタイプの油圧パワーステアリング装置について説明
したが、それ以外のタイプでもかまわない。また、入力
軸４と出力軸２とがトーションバー５を捩じりながら相
対回転し、アシスト力を発生させる構成にしたものであ
れば、油圧パワーステアリング装置だけでなく、電動パ
ワーステアリング装置であってもよい。例えば、図１２
に示す第５実施例では、入力軸４と出力軸２との外周に
設けたスライダ３４を、出力軸２にはネジ部３５で結合
し、かつ、入力軸４にはスプライン部３６で結合してい
る。したがって、入力軸４と出力軸２とが相対回転する
と、スライダ３４は、その回転が規制されて、軸方向に
移動することになる。

【００４５】そして、このスライダ３４の移動量によっ
てトルクセンサ３７が入力トルクを検出し、そのトルク
に応じて図示しない電動モータを駆動して、アシスト力
を発生させるようにしている。このようにした電動パワ
ーステアリング装置においても、出力軸２の端部に形成
したバネ収納室９内に第１、２板バネ１３、１４を設置
すれば、プリセット力を付与して中立剛性を高めること
ができる。ただし、その詳細な構成及び効果については
油圧パワーステアリング装置の場合と同じなので、ここ
ではその詳細な説明を省略する。

【００４６】

【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確
保することができる。しかも、第１板バネの掛け止め部
を圧接面に圧接させるだけでよいので、その組み付けが
非常に簡単である。また、第１、２板バネを別々にした
ので、その両方の機能を一枚の板バネに持たせるのに比
べて、ボールあるいはローラを入力軸側に押し付ける弾
性力にばらつきが生じにくくなる。さらに、第１、２板
バネを別々にすることで、それぞれを薄く成形でき、加
工性を向上させることができる。さらにまた、第１、２
板バネに別々にすることで、その機能を一枚の板バネに
持たせるのに比べて、耐久性を向上させることができ
る。

【００４７】第２の発明によれば、第１の発明におい
て、ストッパを設けたので、例えば、入力軸と出力軸と
が最大量だけ相対回転したとき、ボールあるいはローラ
の転動をそこで規制することができる。したがって、ボ
ールあるいはローラが入力軸と第１板バネとの間から脱
落するのを防止することができる。第３の発明によれ
ば、第１、２の発明において、第１、２板バネがたわむ
とき、第１板バネの掛け止め部が圧接面から離れる方向
に引っ張られる。したがって、第１板バネに作用する力
がそれだけ小さくなり、応力を緩和して、その寿命を長
くすることができる。

【００４８】第４の発明によれば、第１〜３の発明にお
いて、第１板バネに、その掛け止め部の圧接方向の力が
作用したときに、その方向への力と、圧接面から第１板
バネに作用する反力とをほぼ対向させることができ、第
１板バネをずれにくくすることができる。第５の発明に
よれば、第１〜４の発明において、ボールあるいはロー
ラが、第１、２板バネをたわませながら、第１板バネの
転動面と入力軸の転がり面との間を転動するとき、その
回転方向に分力を発生させることができる。したがっ
て、操舵反力は、その分力とトーションバーのねじれ抵
抗とを合成させたものとなる。そして、この分力の大き
さを適当に変えてやれば、操舵反力を増加・低減させた
り、一定に保ったりすることが可能となり、車種やユー
ザーからの要望に応じて、適切な操舵フィーリングを決
めることができる。

【００４９】第６の発明によれば、第１〜５の発明にお
いて、バネ設置部を設けた部材の連結位置を微調整する
ことができるので、入力軸と出力軸とのセンタリング調
整をしてから、第１、２板バネ組み付けてプリセット力
を調整することが可能となり、そのアシスト力特性を管
理しやすくなる。第７の発明によれば、第１〜６の発明
において、第２板バネの枚数を変えることによって、プ
リセット力を調節できるので、アシスト力特性を管理し
やすくなる。

【００５０】第８の発明によれば、２枚または３枚の第
２板バネを重ね合わせて、それを予め固定しているの
で、組み付け時に第２板バネがバラバラになったりしな
い。また、第２板バネを、２枚または３枚で１組にして
いるので、重ね合わせ枚数が多い場合でも、その枚数を
簡単に確認することができる。このようなことから第２
板バネの組み付け作業性が向上する。第９の発明によれ
ば、第２板バネの両端を入力軸側に湾曲して、その滑り
をよくしている。このようにすれば、第２板バネに作用
する摩擦力が小さくなり、摩耗も少なくなる。したがっ
て、より長期間安定したアシスト力特性を維持すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の油圧パワーステアリング装置の断
面図である。

【図２】第１実施例の油圧パワーステアリング装置のバ
ネ収納室９部分を示す断面図である。

【図３】第１板バネ１３を示す斜視図である。

【図４】第２板バネ１４を示す斜視図である。

【図５】第２実施例の油圧パワーステアリング装置のバ
ネ収納室９部分を示す断面図である。

【図６】第３実施例の油圧パワーステアリング装置の断
面図である。

【図７】第３実施例の油圧パワーステアリング装置のバ
ネ収納室９部分を示す断面図である。

【図８】第３実施例の第２板バネ１４を２枚スポット溶
接した図である。

【図９】第４実施例の第２板バネ１４を示す図である。

【図１０】第４実施例の油圧パワーステアリング装置の
バネ収納室９部分を示す断面図である。

【図１１】第５実施例において転がり面３３付近を示す
拡大図である。

【図１２】電動パワーステアリング装置を示す断面図で
ある。

【図１３】従来例のパワーステアリング装置のうちプリ
セット力付与機構を示した図である。

【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 壁面 １３ 第１板バネ １４ 第２板バネ １４ｂ 湾曲部 １７ バネ側支持部 １８ 転動面 １９ 支脚部 ２０ 掛け止め部 ２１ 凸部 ２２ 軸側支持部 ２３ ボールあるいはローラ ２５ 円板部材 ２６ ボルト ２７ 台部 ２８ 第１段部 ２９ 第２段部 ３０ 側面 ３３ 転がり面

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

【手続補正書】

【提出日】平成９年１２月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例のパワース
テアリング装置では、プリセット力を付与するＣ字状ば
ね１０５の弾性力を、プランジャ１０４を介して入力軸
１０２に作用させている。しかし、これらプランジャ１
０４は、支持体１０１に形成した摺動溝１０３に摺動自
在にはめ込まなければならず、その組み付けが面倒とな
ってしまう。また、いかにその寸法精度が高くとも、プ
ランジャ１０４には多少のガタが必ず生じる。そして、
プランジャ１０４ががたつくと、その間はプリセット力
が作用しないことになり、本来の効果を発揮できなくな
る。また、ローラ１０８が転動しているときにも、入力
軸１０２に作用する弾性力にばらつきが生じてしまう。
この発明の目的は、組み付けが簡単で、入力軸に作用す
る弾性力がばらつくことのないパワーステアリング装置
を提供することである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 長谷川 忠夫 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 (9)

【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
   ーを捩じりながら両軸が相対回転したとき、その回転量
   に応じてアシスト力を発生させる構成にし、しかも、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
   バネ設置部と、入力軸を挟むようにバネ設置部に設置し
   た一対の板バネと、これら板バネに設けたバネ側支持部
   と、入力軸の外周面に形成し、入力軸と出力軸との中立
   状態でバネ側支持部に対向させた軸側支持部と、これら
   対向する支持部間に介在させたボールあるいはローラと
   を備え、入力軸と出力軸とが相対回転すると、上記ボー
   ルあるいはローラが、板バネをたわませ、両支持部間を
   転動しながら外れるとともに、両支持部を外れてから
   は、板バネと入力軸との間を転動する構成にしたパワー
   ステアリング装置において、上記板バネは、第１板バネ
   及び第２板バネからなり、しかも、第１板バネは、Ｖあ
   るいはＵ溝からなるバネ側支持部と、このバネ側支持部
   の両側に連続する一対の転動面と、これら転動面に連続
   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し、その掛け止め部をバネ設置部
   の圧接面に圧接させて掛け止める構成とし、また、第２
   板バネは、第１板バネの背面から、ボールあるいはロー
   ラを入力軸側に押し付ける弾性力を付与する構成にした
   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板バネには、転動面と支脚部との間
   に一対のストッパを設け、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１記載の
   パワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 第１板バネの一対の支脚部を、入力軸側
   に向けて傾斜する形状とするとともに、これら支脚部に
   連続する一対の掛け止め部を、入力軸側から離れる方向
   に湾曲させたことを特徴とする請求項１又は２記載のパ
   ワーステアリング装置。
4. 【請求項４】 掛け止め部をバネ設置部の圧接面に圧接
   させたとき、その圧接する部分を、中立状態でバネ側支
   持部がボールあるいはローラに接触する二点を結ぶほぼ
   延長線上に位置させたことを特徴とする請求項１〜３の
   いずれか一に記載のパワーステアリング装置。
5. 【請求項５】 入力軸には、その軸側支持部の両側に連
   続する転がり面を形成し、この転がり面を入力軸の軸中
   心を中心とする円弧面と一致しない面として、入力軸と
   出力軸とが相対回転したとき、両支持部を外れたボール
   あるいはローラが第１板バネの転動面と入力軸の転がり
   面との間を転動するとともに、ボールあるいはローラと
   上記転がり面との接点における力が、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にした
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載のパ
   ワーステアリング装置。
6. 【請求項６】 バネ設置部を設けた部材に挿入孔を形成
   し、この挿入孔に固定部材を挿入して、上記部材を出力
   軸に直接的あるいは間接的に連結する構成とし、しか
   も、上記挿入孔と固定部材との間に、上記部材の出力軸
   側に対する連結位置を微調整することのできる遊びを持
   たせる構成にしたことを特徴とする請求項１〜５のいず
   れか一に記載のパワーステアリング装置。
7. 【請求項７】 第２板バネは、複数枚を重ね合わせてな
   ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一に記載の
   パワーステアリング装置。
8. 【請求項８】 第２板バネは、複数枚からなり、これら
   第２板バネを予め２枚または３枚重ね合わせて固定した
   ことを特徴とする請求項７記載のパワーステアリング装
   置。
9. 【請求項９】 第２板バネの両端を、入力軸側に湾曲さ
   せたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一に記載
   のパワーステアリング装置。