JP4185854B2 - 油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造 - Google Patents

Description

本発明は、ロータリーバルブを介してシリンダチューブ内の一対の油圧室に選択的に油が供給されることにより、操舵補助力が発生する油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造に関する。

従来、油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造は、シリンダチューブ内に軸方向に進退可能に設けられるラック軸が設けられ、ロータリーバルブを介してシリンダチューブ内の一対の油圧室に選択的に油が供給されることにより、前記ラック軸の軸方向の移動に補助力を与え、換言するとステアリングホイールの操舵力に操舵補助力が与えられるようになっている（特許文献１参照）。

また、ステアリングホイールのフル転蛇時、換言するとラック軸が突き当て状態となる際には、ラック軸のロックプレートがシリンダチューブのエンドキャップの段部に突き当たる状態となる（特許文献２参照）。
特開２００２−２７４４００号公報 実開Ｓ６２−３３６８号公報

しかしながら、特許文献１、２の発明にあっては、ステアリングホイールのフル転蛇によってラック軸が突き当て状態になった際、ロータリーバルブの油圧が供給されない側の油路が極端に絞られてしまうため、油圧が供給される側の油圧が最高油圧に上昇する。
そして、この状態からステアリングホイールが中立方向に転蛇されてラック軸が中立状態に戻り始めるとき、前記上昇したシリンダチューブ内の油はロータリーバルブを介して低圧側へ急激に戻るため、油圧回路内で急激な油圧変化が生じて異音が発生するという問題点があった。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、ラック軸が突き当て状態から中立状態に戻り始める際における該ラック軸とシリンダチューブとの急激な相対移動を抑制することにより、油圧回路内の異音の発生を防止できる油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造を提供することである。

本発明の請求項１記載の発明では、ロータリーバルブを介してシリンダチューブ内の一対の油圧室に選択的に油が供給されることによって操舵補助力を発生する油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造において、前記シリンダチューブ内を軸方向に進退可能なラック軸が設けられ、前記シリンダチューブまたはラック軸には、該ラック軸が突き当て状態から中立状態になり始める際に互いの相対移動に対して抵抗となるような抵抗部材が設けられることとした。

従って、請求項１記載の発明にあっては、ラック軸が突き当て状態から中立状態に戻り始めるとき、抵抗部材でラック軸とシリンダチューブとの間に抵抗を発生させて急激な相対移動を抑制でき、これによりロータリーバルブの油路の切替えが徐々に行われて油圧変化を緩やかにでき、油圧回路内の異音の発生を防止できる。

以下、本発明の油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造の実施例を説明する。

以下、本発明の実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１の油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造を示す全体図、図２は実施例１のロータリーバルブを説明する断面図、図３は実施例１のシリンダチューブの端部付近を示す断面図である。
図４は実施例１の弾性部材を示す平面図、図５は図４のＳ５−Ｓ５線における側断面図、図６はラック軸が突き当て状態になる時の作用を説明する図、図７はラック軸が突き当て状態から中立状態に戻り始める時の作用を説明する図である。

図１に示すように、本実施例の油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造は、後述するロータリーバルブ１と、シリンダチューブ２と、該シリンダチューブ２内に軸方向に進退可能なラック軸３と、該ラック軸３の両端部に連結され、図外の車輪に連結されるタイロッド4,4を主要な構成としている。
なお、前記シリンダチューブ２の両端部付近にはダストブーツD,Dが外嵌されている。

また、図２に示すように、前記ロータリーバルブ１は図外のステアリングホイールから操舵力が入力される入力シャフト１ａと、ラック軸３に嵌合されるピニオン歯１ｂを有する出力シャフト１ｃと、前記入力シャフト１ａと出力シャフト１ｃを連結するトーションバー１ｄと、車体側に固定されるバルブハウジング１ｅと、トーションバー１ｄを囲繞するように入力シャフト１ａに一体的に形成された円筒状のロータ１ｆと、前記出力シャフト１ｃに一体的に形成され、その内部に前記ロータ１ｆが相対回転可能に嵌挿されるスリーブ１ｇとで構成されている。

前記バルブハウジング１ｅには油圧ポンプＰに接続される供給ポート１ｈと、リザーバタンクＲに接続されるドレンポート１ｉと、油路Ｙ２を介してシリンダチューブ２内の一方の油圧室２ａに接続される第１給排ポート１ｊと、油路Ｙ１を介してシリンダチューブ２内の他方の油圧室２ｂに接続される第２給排ポート１ｋが設けられている。
前記ロータ１ｆとスリーブ１ｇとの間には前記各ポート１ｈ〜１ｋに接続される複数の油路1m,1nが形成されており、両者1f,1gの相対回転位置に応じて該油路1m,1nの接続状態が適宜調整操作されるようになっている。
具体的には、ステアリングホイールの操舵力が小さくトーションバー１ｄが捩じれていない場合には、両給排ポート1j,1kがドレンポート１ｉに連通し、この状態から操舵トルクが大きくなってトーションバー１ｄが一方に捩じれると、ロータ１ｆとスリーブ１ｇの相対回転位置に応じた油圧が一方の給排ポート１ｊ（１ｋ）に供給されると共に、他方の給排ポート１ｋ（１ｊ）がドレンポート１ｉに連通するようになっている。
このように構成されたロータリーバルブ１は、ステアリングホイールの操舵力を入力シャフト１ａ、出力シャフト１ｃを介してラック軸３に伝達することにより、該ラック軸３を軸方向に適宜移動させてタイロッド4,4を介して車輪に蛇角を与えるようになっている。
その一方でロータリーバルブ１は、シリンダチューブ２内の油圧室2a,2bに選択的に油を供給してピストン２ｃを軸方向に押圧・移動させることにより、前記ステアリングホイールの操舵力に対する操舵補助力を発生させるようになっている。

以下、図３を用いてシリンダチューブ２の端部付近について説明する。
なお、図１に示すシリンダチューブ２の端部3a,3b付近は同様の構成であるため、本実施例ではシリンダチューブ２の端部３ａ付近についてのみ説明する。
図３に示すように、シリンダチューブ２の端部にはラック軸３を軸方向に進退可能な状態で支持する環状のエンドキャップ５が設けられている。
また、前記エンドキャップ５の軸方向外側端面には車幅方向内側に凹設した環状の凹部６が形成されている。
また、ラック軸３の端部にはボールジョイントＢが固定され、該ボールジョイントＢにはタイロッド４の一端が回動自在に連結されている。
さらに、前記ラック軸３の端部には前記ボールジョイントＢに当接した状態で後述する弾性部材８（抵抗部材）が外嵌されている（請求項１に対応）。

図４、５に示すように、前記弾性部材８は、ゴム等の弾性部材を用いて環状に形成され、その内周部の２箇所から中心に向かって突出し、且つ、前記ラック軸３の端部の係止溝３ｃ（図３参照）に嵌合する環状の固定部８ａが形成されている。
また、弾性部材８の外周部には半円形断面形状に軸方向に突出した突起部８ｂが設けられている。

このように構成された油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造にあっては、ステアリングホイールが中立状態からフル転蛇されたとき、ラック軸３が突き当て状態となるが、この際、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、突起部８ｂが凹部６の側面６ａに所定の抵抗を伴って摺動した後、図６（ｃ）に示すように、前記突起部８ｂが凹部６の側面６ａと底面６ｂに圧接した状態となるため、該ラック軸３が突き当て状態になる際の衝突音を緩和できる（後述の（イ）に対応）。
また、この際、ロータリーバルブ１の油圧が供給されない側の油路Ｙ１が極端に絞られて油圧が供給される側の油路Ｙ２が最高油圧に上昇した状態となっている。

そして、この状態からステアリングホイールが中立方向に転蛇されると、ラック軸２が中立状態に戻り始めることにより、前記高圧となったシリンダチューブ２内の油圧室２ｂの油がロータリーバルブ１を介してリザーバタンクＲ側へ急激に戻るように作用する。

しかし、この際、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、弾性部材８の突起部８ｂが再び凹部６の側面６ａに所定の抵抗を伴って摺動しながら解放されるため、ラック軸３の急激な移動を抑制できる（請求項１及び後述の（イ）に対応）。
従って、ロータリーバルブ１の油路の切替えが徐々に行われて油圧変化を緩やかにでき、ロータリーバルブ１内の異音の発生を防止できる。

以下、本発明の実施例２を説明する。
本実施例の油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造は、前記実施例１で説明した凹部６の形状を変更したこと以外は前記実施例１と同様であるため、同一の構成部材については同一の符号を付してその説明は省略する。

図８は本発明の実施例１の油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造におけるシリンダチューブの端部を示す断面図、図９は実施例２の油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造の作用を説明する図である。

図８に示すように、本実施例の凹部２０にはその開口端側から底面２１側へ行くほど外径が大きくなるように形成された第１テーパ部２２と、該第１テーパ部２２よりも軸方向外側に、凹部２０の底面２１側から開口端側へ行くほど外径が大きくなるように形成された第２テーパ部２３が形成されている（後述の（ロ）、（ハ）に対応）。

このように構成された油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造にあっては、ステアリングホイールが中立状態からフル転蛇されたとき、ラック軸３が突き当て状態となるが、この際、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、弾性部材８の突起部８ｂが凹部２０の第２テーパ部２３によって凹部２０の底面２１側に導かれた後、凹部２０の第１テーパ部２２に嵌合する。
従って、突起部８ｂが凹部２０にスムーズに入り込むように嵌合するため、ラック軸３が突き当て状態になる際の抵抗を小さくできる（後述の（ハ）に対応）。

そして、この状態からステアリングホイールが再び中立方向に転蛇されると、ラック軸３が中立状態に戻り始めるが、この際、前述したように、第１テーパ部２２と突起部８ｂとが嵌合しているため、突起部８ｂが凹部２０から解放される際により強い抵抗力となって、ラック軸３の戻りを緩やかにすることができる（後述の（ロ）に対応）。
従って、ロータリーバルブの油路の切替えが徐々に行われて油圧変化を緩やかにでき、ロータリーバルブ１内の異音の発生を防止できる。

以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明の具体的構成は本実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、図１０に示すように、実施例２で説明した第２テーパ部２３を軸方向に平行な側面４０に形成しても良い。
また、凹部６及び突起部８は環状に形成されていることが好ましいが周方向の一部に設けられていても良い。
また、本実施例では抵抗部材（弾性部材８）をラック軸３に設けたが、該抵抗部材をシリンダチューブ２に設けても良いし、この他、例えば、油圧室2a,2b内やタイロッド４などに設けても良い。
また、ラック軸３がエンドキャップ５に設けられるブッシュ等の摺動面において、その一部の摺動抵抗が大きくなるように表面処理することによって、シリンダチューブ２とラック軸３との間に抵抗を発生させるようにしても良い。

更に、上記実施例及び実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。

（イ）請求項１記載の油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造において、
前記シリンダチューブの端部には環状のエンドキャップが設けられ、
前記エンドキャップの軸方向外側端面には凹部が形成され、
前記ラック軸の端部には、ラック軸が突き当て状態になった際に前記凹部の底面及び側面に圧接する弾性部材が設けられることを特徴とする油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造。

即ち、弾性部材が凹部の底面に圧接することによって、ラック軸の突き当て時の衝突音を緩和することができる。
また、弾性部材が凹部の側面に圧接することによって、ラック軸が突き当て状態から中立状態に戻り始める際に抵抗力を発生させ、これによりラック軸の戻りが緩やかになり、急激な油圧変化による異音の発生を抑制できる。

（ロ）上記（イ）記載の油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造において、
前記凹部は、該凹部の開口端から底面へ行くほど外径が大きくなるように形成された第１テーパ部が設けられ、
前記弾性部材は前記第１テーパ部の形状に対応するようにその外径が軸方向内側へ行くほど大きくなるように形成された突起部が設けられることを特徴とする油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造。

即ち、ラック軸の突き当て時において突起部が凹部の第１テーパ部に嵌合することによって、突起部が凹部から解放される際により強い抵抗力が作用し、ラック軸の戻りを緩やかにすることができる。

（ハ）上記（イ）または（ロ）に記載の油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造において、
前記凹部は前記第１テーパ部よりも軸方向外側に、凹部の底面から開口端側へ行くほど外径が大きくなるように形成された第２テーパ部が設けられることを特徴とする油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造。

即ち、弾性部材の突起部が凹部へスムーズに入り込むように嵌合するため、ラック軸が突き当て状態となる際の抵抗は小さく、該突き当て状態から中立方向へ戻り始める際の抵抗は大きくすることができ、操舵フィーリングを向上できる。

本発明の実施例１の油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造を示す全体図である。 実施例１のロータリーバルブを説明する断面図である。 実施例１のシリンダチューブの端部を示す断面図である。 実施例１の弾性部材を示す平面図である。 図４のＳ５−Ｓ５線における側断面図である。 ラック軸が突き当て状態になる時の作用を説明する図である。 ラック軸が突き当て状態から中立状態に戻り始める時の作用を説明する図である。 本発明の実施例２のシリンダチューブの端部を示す断面図である。 実施例２の油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造の作用を説明する図である。 その他のシリンダチューブの端部を示す断面図である。

符号の説明

Ｂ ボールジョイント
Ｐ 油圧ポンプ
Ｒ リザーバタンク
１ ロータリーバルブ
１ａ 入力シャフト
１ｂ ピニオン歯
１ｃ 出力シャフト
１ｄ トーションバー
１ｅ バルブハウジング
１ｆ ロータ
１ｇ スリーブ
１ｈ 供給ポート
１ｉ ドレンポート
１ｊ 第１給排ポート
１ｋ 第２給排ポート
１ｍ、１ｎ 油路
２ シリンダチューブ
２ａ、２ｂ 油圧室
２ｃ ピストン
３ ラック軸
３ａ、３ｂ 端部
３ｃ 係止溝
４ タイロッド
５ エンドキャップ
６ 凹部
６ａ 側面
６ｂ 底面
７ 弾性部材
７ａ 固定部
７ｂ 突起部
８ 弾性部材
８ａ 固定部
８ｂ 突起部
２０ 凹部
２１ 底面
２２ 第１テーパ部
２３ 第２テーパ部
４０ 側面

Claims (1)

1. ロータリーバルブを介してシリンダチューブ内の一対の油圧室に選択的に油が供給されることによって操舵補助力を発生する油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造において、
   前記シリンダチューブ内を軸方向に進退可能なラック軸が設けられ、
   前記シリンダチューブまたはラック軸には、該ラック軸が突き当て状態から中立状態になり始める際に互いの相対移動に対して抵抗となるような抵抗部材が設けられることを特徴とする油圧パワーステアリング装置のシリンダ構造。

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