JPS5992259A - パワ−ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はパワーステアリング装置に関する。

一般に、高級乗用車や大型車においては前輪荷重が重く
、操舵力も大きくなるが、このような場合に油圧による
アシスト力を作用させることによりギヤレーショを小さ
くしたまま操舵力を軽くできるようにするために用いら
れるのがパワーステアリング装置である。この発明は、
このようなパワーステアリング装置のうち、バルブシャ
フトとトーションバーとが固定されて、トーションバー
の捩れに応してアシストする油圧の大きさを決めるパワ
ーステアリング装置に関する。

従来のトーションバーを用いるパワーステアリング装置
としては、たとえば第１図に示すようなものがある。第
１図において、■はステアリングギヤハウジング、２は
１端部が図外のステアリングホイールに連結されたハル
ブシャフト、３はＩ端部がピニオンギヤ４に連結された
トーションバー、５はバルブシャフト２の１端部とトー
ションバー３の他端部とを係合しているピン、６はバル
ブシャフト２の他端部トドもにコントロールバルブを構
成するバルブボデー、７はピニオンギヤ４とともにステ
アリングギヤを構成するラックギヤである。

このような従来のパワーステアリング装置にあっては、
ピン５が圧入嵌合されることによりバルブシャフト２の
１端部とトーションバー３の他端部とが１体的に係合さ
れていたため、１度ピン５を圧入嵌合してしまうとトー
ションバー３の有効長さが定まってしまうことにより後
でトーションバー３の捩り剛性を増減変更することがで
きない。このため、後で、ステアリングホイールに加え
られる同じ操舵力におけるコントロールバルブの開口量
、すなわちパワーステアリング装置に発生ずるアシスト
力を増減変更出来ないという問題点があった。

この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、前記バルブシャフトの１端部と前記トーション
バーの他端部とを中間部材を介して非回転に係合し、か
つ、この中間部材をバルブシャフトに対して固定手段で
位置決めして中間部材を寸法の異なる他のそれと交換す
ることによりトーションバーの有効長さを変更してトー
ションバーの捩り剛性を増減変更できるようにすること
により上記問題点を解決することを目的としている。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第２〜４図は、この発明の実施例を示す図である。まず
構成を説明すると、１０は内部に空間が形成されたステ
アリングギヤハウジングである。ステアリングギヤハウ
ジングｌＯの図中左方の第１空間１０ａにはコントロー
ルハルブヲｆＩ成するバルブボデー１１が収納されてい
る。バルブボデー１１の軸線部には１端部が図外のステ
アリングホイールに連結されたバルブシャフト１２が円
周方向に回転自在に嵌入され、その他端部はバルブボデ
ー１１とともにコントロールバルブを構成している。バ
ルブシャフト１２は軸線に沿って貫通孔を有し、該貫通
孔内にはその軸線に沿ってトーションバー１３が延在し
ている。ステアリングギヤハウジング１０の図中右方の
第２空間１０ｂには、ステアリングギヤを構成するピニ
オンギヤ１５がトーションバー１３と同一軸線上に収納
されている。ピニオンギヤ１５はともにステアリングギ
ヤを構成するラックギート１６と噛合しており、このラ
ックギヤ１６は図外のパワーシリンダに連結されている
。ピニオンギヤ１５の１端部はステアリングギヤハウジ
ング１０の第１空間１０ａと第２空間］Ｏｂとの連通孔
１０Ｃに回転自在に嵌入され、さらに、ピニオンギヤ１
５の１端部は１・−ジョンバー１３の１端部と連結され
、固定ピン１７により固定されている。バルブシャフト
１２の１端部の内周にはテーパ１２ａが形成されており
、テーパ１２ａの開口端側にはネジ１２ｂが形成されて
いる。トーションバー１３の他端部にはスプライン１３
ａが形成されている。パルブシャフ１−１２の一端部の
テーパ１２ａとトーションバー１３の他端部のスプライ
ン１３ａとの間には、外周にテーパ１８ａが形成される
とともに内周にスプライン１８ｂが形成された中間部材
１８が介装され、テーパ１２ａとテーパ１８ａおよびス
プライン１３ａとスプライン１８ｂのそれぞれが係合し
ている。

中間部材１８の大径端面には、外周にネジ１９ａが形成
された押圧部材１９の１端が当接しており、バルブシャ
フト１２のネジ１２ｂに押圧部材１９のネジ１９ａが螺
合することにより押圧部材１９の１端が中間部材１８を
押圧している。ここで、押圧部材１９とバルブシャフト
１２のネジ１２ａとは中間部材１８の固定手段を構成す
る。バルブシャフト１２の１端の開口端から突出した押
圧部材１９の他端部のネジ１９ａにはロックナツト２０
が螺合してネジ１２ｂとネジ１９ａとの螺合が緩まない
ようにしている。トーションバー１３の有効長さｌは中
間部材１８の小径端面の停止位置により定まり、長さ寸
法が種々光なる中間部材１８を揃えて用意し、第４図に
示すように、中間部材１８を長さの異なる他のそれと交
換することによりトーションバ−１３の有効長さｌを変
更できるようにしである。

パワーステアリング装置の油圧系統としては、第５図に
示すように、コントロールバルブ２１、パワーシリンダ
２２、オイルポンプ２３、およびオイルタンク２４を有
している。コントロールバルブ２１としては、１０はス
テアリングギヤハウジング、ＩＩはバルブボデー、１２
はバルブシャフト、１３は１・−ジョンバーである。パ
ワーシリンダ２２内には、ラックギヤ１６に連結された
ピストン２５が摺動自在に収納されており、その両側に
第１室２２ａと第２室２２ｂとを有している。コントロ
ールバルブ２１はインレットボート２１ａとアウトレッ
トボート２１ｂとを有し、さらに、パワーシリンダ２２
の第１室２２ａと連通ずる第１ボー１−２ＩＣとパワ−
シリンダ２２の第２室２２ｂと連通ずる第２ボート２１
ｄとを有している。コントロールバルブ２１のインレッ
トポート２＋ａは流量調整弁２５を介してオイルポンプ
２３の吐出口と連通し、コントロールバルブ２１のアウ
トレットポート２１ｂはオイルタンク２４と連通してい
る。パワーシリンダ２２の第１室２２ａはコントロール
バルブ２１の第１ボート２１ｃと連通し、第２室２２ｂ
はコントロールバルブ２Ｉの第２ボー１−２１ｄと連通
している。オイルポンプ２３の吸込口とオイルタンク２
４とはやはり連通している。

次に作用を説明する。

ステアリングホイールを操作することにより、それに連
結されたバルブシャフト１２に操舵力を加えると、車輪
の負荷すなわち接地抵抗のためにトーションバー１３が
捩られる。このとき、第５図に示すように、コントロー
ルバルブ２１におけるバルブボデー１１とバルブシャフ
ト１２との間に、トーションバー１３が捩られた分だけ
回転変位が生しる。この回転変位により、第５図に示す
ように、インレットボート２１　ａと第１ポート２１ｃ
との間で油が流れやすくなるようバルブボデー１１とバ
ルブシャフト１２との間に大きな隙間ができる。また、
前記回転変位により、アウトレットボート２１　ｂと第
２ボート２１ｄとの間で油が流れやすくなるようバルブ
ボデー１１とバルブシャフト１２との間に大きな隙間が
できる。このため、メイルポンプ２３から送られてきた
油はコントロールバルブ２１を通ってパワーシリンダ２
２の第１室２２ａ内に流入し、パワーシリンダ２２の第
２室２２ｂ内の油はコントロールバルブ２１を通ってオ
イルタンク２４に流出するため、パワーシリンダ２２の
ピストン２５を第２室２２ｂ側に摺動させる。このこと
により、パワーステアリングを軽く操作するだけで大き
なアシスト力が得られ、パワーステアリングに加えられ
た操舵力より大きな出力を車輪に加えることが可能とな
る。

また、ステアリングホイールを逆方向に操作すると、上
記同様にパワーシリンダ２２のピストン２５は逆方向に
ＩＩ動して逆方向にアシスト力を発生させることになる
。この場合、バルブシャフト１２の回転は操舵力、車輪
の負荷に応じて変位し、それに応じた油圧が生じてアシ
スト力を発生させる。このとき、同時に、トーションバ
ー１３のねじれ角に応じた反力が運転者に伝えられるた
め、運転者はその反力に応じた車輪の負荷を感じること
ができる。

第６図は、トーションバー１３に加えられる入力トルク
　（操舵トルク）とパワーシリンダ２２内に発生ずる油
圧（アシスト力に関係する）との関係を示したグラフで
あり、曲線ＡはトーションバーＩ３のねじり剛性が小さ
い場合、破線Ｂはトーションバー１３のねじり剛性が大
きい場合を示している。この図かられかるように、同じ
油圧すなわちアシスト力を発生させる場合、トーション
バー１３に加えられる入力トルクはトーションバー１３
のねじり剛性が小さい場合の方がねしり剛性が大きい場
合よりも小さくて済む。

捩り剛性には、トーションバー１３の直径をｄ、有効長
さをｌ（第１〜４図に図示）、横押性係数をＧとすると
、Ｋ−”＝、ガで表される。した３２−、ｅ。

かって、異なる種灯の中間部材１８を選択的に用いて有
効長さｌを変化させることにより上記捩り剛性、従って
アシスト力を増減変更することができる。すなわち、第
３図に示す中間部材１８の長さは第４図に示す中間部材
１８の長さよりも短い。このため、第３図に示ｔ　ｔ−
−ジョンバー１３の有効長さｌは第４図に示すトーショ
ンバー１３の有効長さｌよりも長い。このことは、前述
の式から、捩り剛性には第３図に示すトーションバー■
３の方が第４図に示すトーションバー１３よりも小さい
ことになり、ステアリングホイールに同じ操舵力を加え
た場合には、第３図に示す中間部＋、４１８を用いたパ
ワーステアリング装置の方が第４図に示す中間部材１８
を用いたパワーステアリング装置よりも大きなアシスト
力をｉｑることができることになる。したがって、１度
パワーステアリング装置を組め立てた後でも、中間部材
１８を別の寸法のそれと交換することにより、トーショ
ンバ＝１３の捩り剛性ずなわちパワーステアリング装置
に発生させるアシスト力を自由に増減変更することがで
きる。

なお、前記実施例は、トーションバー１３にスプライン
を形成しバルブシャフト１２にテーパを形成したものに
ついて説明したが、これとは逆に、トーションバー１３
にテーパを設はバルブシャツ目２にスプラインを形成し
たものであってもよい。

以上説明してきたようにこの発明によれば、その構成を
、１端部がステアリングホイールに連結されるとともに
他端部がコントロールバルブを構成し軸線に沿って貫通
孔を有するバルブシャフトと、該ハルブシャフＩ・の貫
通孔の軸線に沿って延在し１端部がステアリングギヤに
連結されるとともに他端部がバルブシャフトの１端部に
係合するトーションバーと、を備えたパワーステアリン
グ装置において、前記バルブシャフトの１端部と前記ト
ーションバーの他端部とを中間部材を介して非回転に係
合し、かつ、中間部材をバルブシャフトに対して固定手
段で位置決めして、中間部材を」法の異なる他のそれと
交換することにより前記１・−ジョンバーの有９Ｊノ長
さを変更して前記トーションバーの捩り剛性を増減変更
できるようにしたため、１度パワーステアリング装置を
組み立てた後でも、トーションバーの捩り剛性すなわち
パワーステアリング装置に発生させるアシスト力を自由
に増減変更することができるという効果が得られる。

さらに、」１記効果に加えて以下のような効果がある。

ずなわら、従来はバルブ回転角の中立点とトーションバ
ー回転角の中立点が一致しない中立点設定不良品は、ト
ーションバーをバルブシャフトに圧入していたため修正
が不可能であったが、この発明に係るパワーステアリン
グ装置では何度でも修正可能であり、製品の不良率を低
減することができる。また、ハルブシャフ（−のｌ端部
とトーションバーの他端部との係合方法として従来のよ
うにピンを用いないため、ビン嵌入用の孔をあける工程
が不要となるため、その工程において生ずる切わ）によ
りシール部分のシールの不良や小さな油孔および油路等
の目づまり等を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパワーステアリング装置の断面側面図、
第２図はこの発明に係るパワーステアリング装置の断面
側面図、第３図は第２図に示すパワーステアリング装置
のバルブシャフトの１端部とトーションバーの他端部と
の係合部の拡大断面図、第４図は第３図よ示した中間部
材と寸法の異なる中間部材を用いたパワーステアリング
装置の第３図と同様部分の拡大図、第５図はこの発明に
係るパワーステアリング装置のコントロールバルブ゛の
軸線に垂直な断面図および油圧系統図、第６図はトーシ
ョンバーに加えられる入力トルクとパワーシリンダ内に
発生する油圧との関係を示すグラフである。 ＋２−−−バルブシャフト、 １３−−−−−トーションバー、 １８−−一中間部材、 １９−押圧部材。 特許出願人　　　　　日産自動車株式会社代理人弁理士
有我軍一部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）１６ｆ＋Ｍ部がステアリングホイールに連結され
   るとともに他端部がコントじ１−ルバルブの一部を構成
   し軸線に沿っ°ζ貫通孔を有するバルブシャツ］・と、
   該バルブシャフトの貫通孔の軸線に沿って延在し１端部
   がステアリングギヤに連結されるとともに他端部がバル
   ブシャフトの１端邪に係合するトーションバーと、を備
   えたパワーステアリング装置において、前記バルブシャ
   フトの１端部と前記トーションバーの他端部とを中間部
   材を介して非回転に係合し、かつ、中間部材をバルブシ
   ャフトに対して位置決めする固定手段を設りて、中間部
   材を寸法の異なる他のそれと交換することにより前記ト
   ーションバーの有効長さを変更して前記トーションバー
   の捩り剛性を増減変更できるようにしたことを特徴とす
   るパワーステアリング装置。