JPS598586B2 - パワ−ステアリング装置のラツク・ピニオン機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はステアリング装置のラック・ビニオン機構に係
り、特に油圧による増力機構を備えたパワーステアリン
グ装置のラック・ピニオン機構に於てラツクとピニオン
の係合部にてラックをビニオンに対し押付ける予圧装置
に係る。

油圧による増力機構を備えたパワーステアリング装置に
於では、一般にステアリングホイールに連結されこれに
よって回転駆動されるステアリングメインシャフトの下
端部に設けられたビニオンによって油圧ピストン式の油
圧による増力機構を組込んだラックへ操舵変位を伝達す
るようになっており、かかるラック・ピニオン機構を経
て運転者がステアリングホイールに与えた回転変位をラ
ックの軸線方向変位に確実に変換すると同時に、ステア
リングメインシャフトに組込まれそれに作用する回転ト
ルクを感知して開閉する油圧制御弁を介して油圧ポンプ
の如き油圧源からの油圧を前記増力機構へ導き、ステア
リングメインシャフトの回転駆動に対応した油圧による
動力をランクに与え、ステアリングホイールに加えられ
る操舵力を増幅した態様による操舵力をラックに生せし
めるようになっている。

かかるパワーステアリング装置のラック・ビニオン機構
には、通常ラックとビニオンの係合部にてラックをビニ
オンに対し押付ける予圧装置が設けられており、ラック
はかかる予圧装置に組込まれたばね要素によってピニオ
ンとの間に好ましいバックラッシュを形成する押圧力に
てビニオンに対し押対けられている。

かかる従来の予圧装置に於ては、ラックをピニオンに対
し押付ける力は前記ばね要素によって与えられる常時一
定の押圧力であり、これはステアリングホイールの静止
時にもその操舵回転時にも一定の大きさで作用する力で
ある。

前記予圧装置がラックをビニオンに対し押付ける力が大
きいほどラックは左右の何れの操舵方向にも移動し難い
。

従って自動車の運転に於ける操舵の安定性及びその快適
性の観点から考察すれば、車輌が直進状態にありステア
リングホイールに対し左右何れの操舵力も作用されてい
ないときには、ラックは左右何れの操舵方向にも移動し
難いよう、前記予圧装置によるラックをビニオンに対し
押対ける力は比較的大きいのが好ましく、これに対しス
テアリングホイールが左右何れかの方向に回転駆動され
車輌が旋回走行するときには、前記予圧装置がラックを
ピニオンに対し押付ける力は比較的小さいのが好ましい
。

尚車輌が一定の回転半径による旋回道路を走行している
ときの如くステアリングホイールが或る角度回転された
状態にてその回転位置に一時保持された状態にあるとき
には、舵輪（通常前輪）にはこれを中立位置即ち直線走
行位置へ押戻そうとする力が路面より作用しているので
、ステアリング機構はこの押戻し力に抗して舵輪を旋回
位置に保持しなげればならず、ステアリングホイールも
所定の旋回走行状態を維持するために緊張状態に保持さ
れているので、かかる一定旋回走行の状態に於ける操舵
の安定性は、直進走行時に於ける如くラックをその位置
により強く保持するのではなく、旋回操舵の過程に於け
ると同様にラックがそれより何れの方向にも軽く動き得
る状態にしておくことによって得られるものであり、一
定旋回走行時の安定性は、直線走行時の安定性と異なり
、ラックがかろやかに動き得る状態にあることである。

本発明は、上述の如き観点から、ステアリング機構が中
立状態にあるときにそのラックに作用する左右への移動
に対する抵抗力を、ステアリング機構が左右何れかへの
旋回操舵状態にあるときにそのラックに作用する移動抵
抗力よりも太きくし、これによって操舵の安定性と快適
性に於てより改善されたパワーステアリング装置のラッ
ク・ピニオン機構を提供することを目的としている。

かかる目的は、本発明によれば、予圧装置が、ラックを
常時ビニオンへ向けて押圧するはね要素と、増力機構へ
供給される油圧によって作動され油圧の上昇に伴って前
記ばね要素がランクに与えるばね力を低減するよう作用
する油圧作動要素とを含むよう構成されることによって
達成される。

かかる構成によれば、ステアリングホイールが中立位置
即ち直線走行位置に静止されている時には増力機構に作
用する油圧はレリーフされた状態にあるので、前記油圧
作動要素は作動せず、ラックには前記ばね要素によって
予め定められた比較的高い押圧力が作用され、これによ
ってラックはその中立位置に左右方向への移動に対しよ
り高い抵抗力を示す状態に保持され、ステアリング機構
はその中立状態により安定して維持される。

これに対し、ステアリングホイールが操舵回転されてい
る時には、増力機構に作用する油圧は上昇しており、か
かる油圧によって前記油圧作動要素は前記ばね要素のば
ね力を低減する作用をなし、ランクには比較的低い押圧
力のみが作用する。

かかる状態に於ては、ピニオン即ちステアリングメイン
シャフトに作用する回転抵抗力は低減され、ステアリン
グホイールはより軽く回転される。

油圧による増力機構を備えたパワーステアリング装置に
於ては、車速の大小に伴って増力機構に作用する油圧を
調整し、即ち高速走行時には低速走行時に比して増力機
構に作用する油圧を低減し、パワーステアリングの増力
度を低減してステアリングホイールの操舵に要する操舵
力を増大させ、操舵安定性を図ることが提案されている
。

かかる車速に対する操舵安定機構が組込まれている場合
には、増力機構の作動油圧によって作動される前記油圧
作動要素の作動も又車速によって制御され、車速の増大
に応じて前記ばね要素のばね力を低減する度合が低減さ
れ、即ち高速走行時には低速走行時に比してステアリン
グホイールの回転に用する操舵力を増大させ、高速走行
時の操舵安定性を増大させる作用を行なうものである。

以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。

添付の第１図は本発明によるラック・ピニオン機構を備
えたパワーステアリング装置の全体的構成を示す概略図
であり、第２図は第１図の線ｎ一■による断面図であり
、本発明の要部をなす予圧装置の一つの実施例を示す断
面図である。

図に於で、１はステアリングホイールであり、図には示
されていないステアリングメインシャフトを経てピニオ
ン２を駆動するようになっている。

ピニオン２は第２図に示す如くそのウオーム部３にてラ
ツク４と噛合っており、該ピニオンの回転に伴ってラッ
ク４はその軸線に沿って第１図で左右方向に駆動される
ようになっている。

ビニオン２の下方部には油圧制御弁５が組込まれている
。

油圧制御弁５はそれ自身公知の装置であり、ビニオン２
が一方向又は他方向へ回転駆動される時、そのウオーム
部３を経てこれに作用する軸線方向反力によるビニオン
２の僅かの軸線方向変位を検出して作動する弁構造を含
むものであり、ビニオン２が何れの方向にも回転駆動さ
れずその軸線方向中立位置にある時には、油圧供給ポー
ト６に供給された油圧をレリーフポート７へ導き、これ
に対しピニオン２が一方向或は他方向へ回転駆動される
時には、ポート６をレリーフポート７より遮断し、ビニ
オンの回転方向に応じてポート６をポート８又は９の何
れかへ連通し、他方のポー１９又は８をレリーフポート
７へ連通するように構成されている。

ポート６にはオイルタンク１０内の油をオイルポンプ１
１にて汲上げ且つ加圧することにより発生された油圧が
油路１２を経て供給されている。

レリーフポート７は油路１３を経てオイルタンク１０に
接続されている。

ポート８及び９はそれぞれ導管１４及び１５を経て増力
機構１６に接続されており、ビニオン２が一方向又は他
方向へ駆動されることによりポート８又は９へ油圧が供
給されると、該油圧の供給に応じて増力機構１６はラツ
ク４をその軸線に沿って第一の方向又はこれと反対に第
二の方向へ駆動するようになっている。

ラック４はそれがピニオン２即ちそのウォーム部３と係
合する部分にて１７にて全体的に示された予圧装置によ
ってピニオンに対し押付けられている。

予圧装置１７はボア１８に沿って摺動するピストン要素
１９を有しており、該ピストン要素が圧縮コイルばね２
０によって第２図にて右方へ押圧されることによりラッ
ク４はピニオン２のウオーム部３に対し押付けられるよ
うになっている。

一端にてピストン要素１９に当接する圧縮コイルばね２
０はその他端にて筒状のピストン要素２１のフランジ部
２２に受けられている。

ピストン要素２１はハウジング２３の端部に装着された
キャップ要素２４内にて該キャップ要素に固定されたノ
ズル要素２５に案内された態様に装着されており、その
フランジ部２２とキャップ要素２４の底壁との間には他
の一つの圧縮コイルばね２６が装着されている。

ノズル要素２５は孔２７を有し、該孔はユニオン２８及
び油路２９（第１図）を経て油路１２に接続されている
。

尚、第２図に於て、筒状のピストン要素２１は、その上
半分に関しては、ノズル要素の孔２７に実質的な油圧が
供給されておらず、圧縮コイルばね２６の作用により図
にて右方へ駆動された状態にて示されており、又その下
半分に関してはノズル要素の孔２７に実質的な油圧が作
用し、圧縮コイルばね２６の作用に抗して図にて左方へ
駆動された状態にて示されている。

又このことからも明らかな如く、圧縮コイルばね２０と
２６とはノズル要素の孔２７に実質的な油圧が供給され
ていない時にはその上半分に示す如き状態にて互いに釣
合い、かかる釣合い状態に於るばね力がピストン要素１
９に作用するようになっている。

かかる構成に於で、今ステアリングホイール１が静止し
た状態にある時には、前述の如くピニオン２はその軸線
方向の位置に関し中立位置にあり、オイルポンプ１１よ
り油路１２を経て油圧制御装置５のポート６に供給され
た油圧はレリーフポート７を経て逃がされており、従っ
て油路１２中には実質的な油圧が生じておらず、予圧装
置１１のノズル要素２５に於る孔２７には実質的な油圧
が供給されていない。

かかる状態に於ては、ピストン要素２１は前述の如く圧
縮コイルばね２６によって第２図の上半分に示す位置へ
駆動されており、圧縮コイルばね２０は第２図の十半分
に示す如き圧縮状態にあり、それに伴って比較的高いば
ね力をピストン要素１９に作用し、かかる比較的高い圧
縮力にてラック４はピニオン２に対し押付けられている
。

これに対しステアリングホイール１が何れかの方向に回
転駆動されている時には、その回転駆動の方向に応じて
油圧制御装置５に於るポート６はレリーフポート７から
遮断されると同時にボート８又は９の何れかに連通され
、油路１２を経て送られてくる油圧を油路１４又は１５
を経て増力機構１６へ供給する。

従ってこの時には油路１２内には実質的な油圧の上昇が
生ずる。

かがる上昇した油圧は油路２９を経て同時に予圧装置１
７のノズル要素２５に於る孔２７に供給され、ピストン
要素２８を第２図の下半分に示す如く圧縮コイルばね２
６に抗して図にて左方へ駆動する。

従ってこの時には圧縮コイルばね２０はより緩やかに圧
縮された状態となり、それがピストン要素１９に作用す
るばね力が低減され、ラック４をピニオン２に対し押付
ける押庄力は実質的に低減される。

尚、第２図に於ては、ノズル要素２５の孔２７に油圧が
供給された状態を示す図の下半分に於て、ピストン要素
２１はキャップ要素２４の底壁に当接するまで左方へ駆
動されているが、かかる油圧によるピストン要素２１の
左方への変位量は孔２７に加えられる油圧の高低に応じ
てその中間位置を含む任意の変位位置に設定されるよう
に設計されていてよく、これによって車速の高低に応じ
て油路１２に発生される増力機構作動用油圧のレベルが
変化されることに応じてピストン要素２１の変位位置を
変え、ステアリング操作時に於る圧縮コイルばね２０の
ばね力の低減度を車速の高低に応じて変化させるように
してよい。

以上に於ては本発明を一つの実施例について詳細に説明
したが、かかる実施例について本発明の範囲内にて種々
の修正が可能であることは当業者にとって明らかであろ
う。

，

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるラック・ピニオン機構を組込んだ
パワーステアリング装置の全体的構成を示す概略図、第
２図は第１図は線■−■による予圧装置の一つの実施例
を示す断面図である。 １〜ステアリングホイール、２〜ピニオン、３〜ビニオ
ンのウオーム部、４〜ラック、５〜油圧制御装置、６，
７，８．９〜ポート、１０〜オイルタンク、１１〜オイ
ルポンプ、１２，１３，１４．１５〜油路、１６〜増力
機構、１７〜予圧装置、１８〜ボア、１９〜ピストン要
素、２０〜圧縮コイルばね、２１〜ピストン要素、２２
〜フランジ部、２３〜ハウジング、２４〜キャップ要素
、２５〜ノズル要素、２６〜圧縮コイルばね、２７〜孔
、２８〜ユニオン、２９〜油路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 油圧による増力機構を備えたパワーステアリング装
   置のクラツク・ピニオン機構に於て、ラックとピニオン
   の係合部にてラックをビニオンに対し押付ける予圧装置
   を有し、前記予圧装置は前記ラックを常時前記ビニオン
   へ向けて押圧するばね要素と、前記増力機構へ供給され
   る油圧によって作動され該油圧の上昇に伴なって前記ば
   ね要素が前記ラックに与えるばね力を低減するよう作用
   する油圧作動要素とを含んでいることを特徴とするラッ
   ク・ピニオン機構。