JPH01309874A - パワーステアリング装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ステアリングシャフトにプリセットスプリン
グを設けたパワーステアリング装置に関するものである
。

［従来の技術］ ギヤ機纏を用いないパワーステアリング装置の一つとし
て、ステアリングシャフトをインプットシャフトとアウ
トプットシャフトに分割し、インプットシャフトとアウ
トプットシャフトとをトーションバーで接続して回転に
位相差を生じさせ、両シャフト間にコントロールバルブ
を介設し、更にパワーアシストシリンダとピストンと斜
・板機構をアウトプットシャフトの周囲に設けたものが
、特公昭４９−２３１７２号公報にて公知となっている
。

このパワーステアリング装置は外観的に簡易型であるも
のの、ステアリングシャフト途中にコントロールバルブ
を介設して更に下方のシャフト周囲にパワーアシストシ
リンダ、ピストン及び斜板機構をも組み込む複雑な構造
となっていた。

そして本出願人は、ステアリングシャフト内にコントロ
ールバルブ部やパワーアシストシリンダ部を組み込むこ
となく、簡単な入出力機構を用いてパワーアシスト用ア
クチュエータのコンパクト化が図れるようにするため、
先に特願昭８３−４２４６８号を提案した。

これは、ステアリングシャフトをインナーシャフトとア
ウターシャフトに分割し、インナーシャフトをトーショ
ンバーとし、このインナーシャフトに固着したシャフト
エンドとアウターシャフトとを互いに回転方向へ所定の
隙間を設けてスプライン嵌合し、パワーアシスト用アク
チュエータのコントロールバルブ部をアウターシャフト
に備えたレバーに連結してパワーアシストシリンダ部を
シャフトエンドに備えたアームに連結したものである。

これにより、インナーシャフトであるトーションバーが
捩れてアウターシャフトの回転に遅れる位相差を発生さ
せる。その位相差発生部並びにレバー及びアームにより
簡単な入出力機構が構成でき、更にステアリングシャフ
トと別設してパワーアシスト用アクチュエータをコンパ
クトに構成できる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、アウターシャフト内の略々全長にわたっ
て長尺のトーションバーを通した二重構造によりステア
リングシャフトの構造が複雑なものとなっている。

またトーションバー捩り方式によると、軽い操舵力でも
パワーアシスト用アクチュエータが常に作動し、例えば
油圧式のものではオイルポンプの駆動が行われるので、
そのような軽操舵力時もエンジンによるオイルポンプの
駆動馬力を必要とし、エンジンの燃料消費が多くなる。

そこで本発明の目的は、前記の如き長尺のトーションバ
ーを廃してステアリングシャフトの構造を簡略化すると
ともに、軽い操舵力ではパワーアシスト用アクチュエー
タを作動しない不感領域が設けられるようにしたパワー
ステアリング装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 以上の課題を達成すべく本発明は、ステアリングシャフ
ト２０にインプツトシャフト２１側部材とアウトプツト
シャフト２７側部材を設け、インプツトシャフト２１側
部材とアウトプツトシャフト２７側部材とを互いに回転
方向へ所定の隙間Ｃを設けてスプライン嵌合し、インプ
ツトシャフト２１側部材からの回転を入力してアウトプ
ツトシャフト２７側部材へ補助動力を出力するパワーア
シスト用アクチュエータ３０を設けるとともに、インプ
ツトシャフト２１側部材とアウトプツトシャフト２７側
部材との間には、予荷重が付与されたプリセットスプリ
ング８１をインプツトシャフト２１側部材とアウトプツ
トシャフト２７側部材の夫々に係止して設けたこと、を
特徴とする。

［作用］ ステアリングシャフト２０に操舵荷重が入力されると、
アウトプツトシャフト２７側部材に回転方向へ所定の隙
間Ｃを設けてスプライン嵌合したインプツトシャフト２
１側部材が先行して回転しようとする。この時、インプ
ツトシャフト２１側部材とアウトプツトシャフト２７側
部材の夫々に係止して両部材間に設けたプリセットスプ
リング８１の予荷重を上回る操舵荷重であれば、プリセ
ットスプリング８１の予荷重に抗して前記隙間０分だけ
インプツトシャフト２１側部材が先に回転し、即ちイン
プツトシャフト２１側部材とアウトプツトシャフト２７
側部材との間に回転の位相差が発生する。このインプツ
トシャフト２１側部材の回転を入力したパワーアシスト
用アクチュエータ３０がアウトプツトシャフト２７側部
材へ補助動力を出力することとなり、これにより操舵力
が軽減される。

このように長尺のトーションバーを廃止し、ステアリン
グシャフト２０のインプットシャフト２１側部材とアウ
トプツトシャフト２７側部材との間であって、且つ両部
材の夫々に係止して設けるプリセットスプリング８１を
採用したので、ステアリングシャフトの構造が簡略化さ
れる。

そしてプリセットスプリング８１の予荷重以下の軽い操
舵荷重の場合には、このプリセットスプリング８１を介
してインプツトシャフト２１側部討とアウトプツトシャ
フト２７側部材とが一体に回転し、即ち両部材間には回
転の位相差が発生しないので、アクチュエータが作動し
なくなる。

つまり例えば直進時の僅かな操舵のような軽い操舵力で
はプリセットスプリング８１の予荷重以下となり、アク
チュエータ３０が作動しなくなるので、例えば油圧式ア
クチュエータの場合にオイルポンプが最低油圧状態とな
り、エンジンによるオイルポンプの駆動馬力が少なくて
済む。

従って軽操舵時における燃費が改善される。

［実施例］ 以下に添付図面を基に実施例を説明する。

本発明を適用した鞍乗型四輪車の外観側面を示す第１図
において、エンジン１を中央に搭載した車体の前後に低
圧タイヤを装着した左右の前輪２と後輪３が第２図の如
く懸架され、エンジン動力は前輪２と後輪３に伝達され
、４はフロントフェンダ、５はシート、６はリヤフェン
ダであり、運転者はシート５に跨がって車体前部を覆う
フロントフェンダ４上方に配設したバーハンドル７を操
作する。バーハンドル７はステアリングシャフト２０の
上端に図示の如く固設され、ステアリングシャフト２０
下部にパワーアシスト用アクチュエータ３０が連結され
、ステアリングシャフト２゜下端に固設したステアリン
グアーム２９と前輪２を支持するナックルアーム８間に
タイロッド９が夫々架設されている。このようにバーハ
ンドル７を備える鞍乗型四輪車であってステアリングシ
ャフト２０からタイロッド９への伝達がステアリングア
ーム２９であり、大径タイヤあるいはワイドタイヤにな
る程に大きな操舵力を要するため、実施例では油圧式の
パワーステアリング装置が装備されている。

第３図及び第４図に示す如く車体フレーム１１前部はメ
インパイプ１１、アンダーパイプ１２、フロントパイプ
１３、フロントクツションパイプ１４、ステアリングア
ンダーホールドパイプ１５から構成され、このフレーム
１１の前部空間内にアクチュエータ３０が配置される。

ステアリングシャフト２０は上部をメインパイプ１１前
端のホルダ１８に支持されるとともに下部をステアリン
グアンダーホールドパイプ１５間に架設したブラケット
１９に支持され、アクチュエータ３０は後部でステアリ
ングアンダーホールドパイプ１５カ）ら延長した右側の
パイプエンド１６上に縦軸１７を介して枢支されている
。

そして油圧式パワーステアリング装置はアクチュエータ
３０に内蔵されたコントロールバルブ部■及びパワーア
シストシリンダ部３１オイルのりザーバータンクＴ１オ
イルポンプＰ等から構成される。リザーバータンクＴは
フロントパイプ１３上部間に固定され、オイルポンプＰ
はエンジン１のシリンダヘッド１ａに固設されてカムシ
ャフト１ｂと一体または図示しないジヨイントを介して
駆動され、このオイルポンプＰとリザーバータンクＴは
サクションホースＨ１で接続され、オイルポンプＰとア
クチュエータ３０はフィードホースＨ２接続され、アク
チュエータ３ｏとリザーバータンクＴは戻りホースＨ３
で接続される。

ところで、ステアリングシャフト２０は第５図及びその
要部を拡大して示す第６図のように長尺のインプットシ
ャフト２１とその下端の短いインナーシャフト２４及び
アウトプットシャフト２７から成り、バイブ製のインプ
ットシャフト２１は上端でバーハンドル７を固設するス
テアリングブリッジ２３に結合される。このインプツト
シャフト２１下部内に上端を閉塞して下端を開放したイ
ンナーシャフト２４の上部が挿入されて溶接結合により
固着され、更にこのインナーシャフト２４内にはアウト
プットシャフト２７の上部が上方及び下方間の軸受２８
を介装して組み込まれており、このアウトプットシャフ
ト２７下端にステアリングアーム２９が固設されている
。

そしてインプツトシャフト２１下部外周に溶接結合によ
り固着したステイア１にスプールレバー７２がボルト結
合されており、またアウトプツトシャフト２７中間部外
周にはセンターアーム７５がセレーション嵌合部Ｓｅに
より固定されている。

このセンターアーム７５は内部がハウジング状をなし、
このセンタ−アーム７５上部の円形内周部にインナ−シ
ャフト２４中間部の円形フランジ部２５を挿入して両者
は第７図（Ｃ）のように互いに回転方向両側へ所定の隙
間ｃ、ｃを設けたスプライン嵌合部Ｓｐにより結合され
ている。

更にインナーシャフト２４のフランジ部２５とセンター
アーム７５の底部にはともに軸線と平行するビン穴２６
．７６が夫々形成され、両ビン穴２６．７６はスプライ
ン嵌合部５ｐによるインナーシャフト２４とセンターア
ーム７５との結合状態において略一致する。またインナ
ーシャフト２４のフランジ部２５下方の下部外周を覆う
円形収納部７７がセンターアーム７５に形成されており
、この収納部７７内に第７図（ｄ）の如く平面視Ｃ型の
プリセットスプリング８１が収納されている。

この平面視Ｃ型で断面角形のプリセットスプリング８１
の欠内部をなす両端部８２．８２間に挟まれて上下のイ
ンプットビン８３とアウトプットビン８４が夫々設けら
れ、インプットビン８３はインナーシャフト２４のピン
穴２６内に挿入保持され、アウトプットピン８４はセン
ターアーム７５のピン穴７６内に挿入保持されている。

以上のプリセットスプリング８１は両端部８２．８２間
に挟んだインプットビン８３及びアウトプットビン８４
を互いに予め設定された荷重にて圧縮状態に付勢してお
り、その設定予荷重の範囲においてインプットピン８３
とアウトプットビン８４は一致した状態にある。

そしてパワーアシスト用アクチュエータ３０は第７図　
（ａ）及び（ｂ）と第８図以降にも拡大して示す如く構
成されている。このアクチュエータ３０はバルブボディ
３１をシリンダボディ４１、上にボルト結合して成り、
バルブボディ３１に設けた前面開口するバルブ穴３２と
シリンダボディ４１に設けた後面開口するシリンダ４２
とは上下並列となっている。

バルブ穴３２内に組み込んだスプールバルブ３３の前方
突出部にスプールロッド３４が縦ピン３５で枢着連結さ
れて、シリンダ４２内にシールを介して組み込んだピス
トン４３のロッド４４前部は前方に突出したシリンダボ
デイ４１前部のロンド穴４５内に臨んでいる。バルブボ
ディ３１とスプールロッド３４間にブーツ３６が設けら
れ、バルブボディ３１の上部内にチエツクバルブ３７が
組み込まれて上面には前記ホースＨ１，Ｈ２を接続する
ジヨイント３８．３９が起設されている。ピストンロッ
ド４４後部はシリンダ４２にロッドガイド４６等でシー
ルされて後方突出部に設けたロッドエンド４７がカラー
付ラバーブツシュ４８を介して前記縦軸１７に枢支され
ており、シリンダボディ４１とロッドエンド４７間にブ
ーツ４９が設けられる。

そして前記スプールレバー７２はインプツトシャフト２
１下部外周から右側に突出してその右端にスプールロッ
ド３４の前端が縦ピン７３を介しボールジヨイント７４
にて枢着連結されている。

また前記センターアーム７５もアウトプツトシャフト２
７中間部外周から右側に突出してその右端にシリンダボ
ディ４１の前端が縦ボルト７８及び軸受７９を介し枢着
連結されている。実施例では車両直進時において、縦ピ
ン７３及びボールジヨイント７４と縦ボルト７８は同一
軸線に一致している。

次に作動を説明する。

オイルポンプＰから吐出されたオイルはフィードホース
Ｈ２を通ってアクチュエータ３０内のスプールバルブ３
３等を通過して戻りホースＨ３からリザーバータンクＴ
へ戻され、フィルターにより濾過されてからサクション
ホース）１１を通ってオイルポンプＰへ循環される。ア
クチュエータ３０に設けた入り油路５１及び戻り油路５
９間のバイパス油路５８に設置されて戻り油路５９から
入り油路５１への流れのみを許容するチエツクバルブ３
７によりポンプ停止時にアクチュエータ３０内でオイル
の循環が行われる。

バーハンドル７を切らない直進時においては、第８図の
矢印のように入り油路５１からバルブ穴３２内に流入し
たオイルが、スプールバルブ３３の中央ランド６１から
バルブ穴３２中夫の左右に設けた前後の油路５５，５２
を介して前後のランド６２．６４に振り分けられ、各油
孔６３，６５からスプール中央油路６６を通って戻り油
路５９よりリザーバータンクＴに戻される。

バーハンドル７を右へ切ると、ステアリングシャフト２
０は、アウトプットシャフト２７に対し第７図（Ｃ）の
如く隙間Ｃを設けたスプライン嵌合部Ｓｐにより結合し
たインナーシャフト２４と一体のインプットシャフト２
１が先ずその隙間Ｃの分だけ同図（ａ）の矢印Ｒの如く
時計回りに回転しようとする。この時、プリセットスプ
リング８１の予荷重を上回る操舵荷重であれば、プリセ
ットスプリング８１の予荷重に抗して前記隙間０分だけ
インプットシャフト２１が先に回転し、即ちインプット
シャフト２１とアウトプットシャフト２７との間に回転
の位相差が発生する。

これによりインプットシャフト２１と一体のスプールレ
バー７２に枢着したスプールロッド３４が第９図のよう
に後方へ移動する。

このようにしてプリセットスプリング８１の予荷重を上
回る操舵の初期には、入力側のスプールレバー７２が出
力側のセンターアーム７５とある位相差を持ってステア
リングシャフトセンターを中心として回転する。

そしてインプットシャフト２１とアウターシャフト２７
の位相差はスプールレバー７２の揺動半径により増幅さ
れてスプールロッド３４からスプールバルブ３３に伝達
される。このスプールバルブ３３の作動によりオイルの
流れは第９図の如く変化する。

即ちスプールバルブ３３が後方へ移動すると、オイルは
矢印のように入り油路５１、中央ランド６１、油路５２
からシリンダボディ４１内の油路５３．５４を介してシ
リンダ４２の後方油圧室に送り込まれる。またシリンダ
４２の前方油圧室内のオイルはシリンダボディ４１内の
油路５６から油路５５を介して前方ランド６２に流れ込
むとともに、ロッド穴４５内のオイルもシリンダボディ
４１内の油路５７から同じく前方ランド６２に流れ込み
、油孔６３、油路６６、戻り油路５９へと流れる。

このようにしてシリンダ４２の後方油圧室に送り込まれ
たオイルの圧力によりピストン４３がシリンダ４２内を
前方へ移動するが、ピストンロッド４４はロッドエンド
４７で車体に支持されているため、アクチュエータ３０
のボディ側が後方へ移動することとなる。このアクチュ
エータ３０のボディ側の後方８勅によりそのシリンダボ
デイ４１前部に枢着連結したセンターアーム７５を介し
て一体のアウトプットシャフト２７に力が伝達され、こ
のアウトプットシャフト２７を油圧で回転することで操
舵力が軽減される。

この場合において、ピストンロッドエンド４７はラバー
ブツシュ４８を介して車体フレーム１０（右側のステア
リングアンダーホールドパイプエンド１６）に対し縦軸
１７廻り揺動可能に枢支されているため、スプールレバ
ー７２とセンターアーム７５の回転に伴うアクチュエー
タ３０の左右揺動が吸収される。

またバーハンドル７からの入力が前記隙間Ｃを越える場
合は、スプライン嵌合部Ｓｐから操舵力がダイレクトに
アウトプットシャフト２７へ伝達される。

バーハンドル７を左へ切ると、プリセットスプリング８
工の予荷重を上回る操舵荷重であれば、先ず前記隙間０
分だけ第７図（ａ）の矢印りの如く反時計回りに回転す
るインプットシャフト２１からスプールレバー７２、ス
プールロッド３４を介してスプールバルブ３３が第１０
図のように前方へ移動する。このスプールバルブ３３の
前方８勤によってオイルは矢印のように入り油路５１、
中央ランド６１、油路５５，５６からシリンダ４２前方
油圧室に送り込まれる。またシリンダ４２後方油圧室内
のオイルは油路５４，５３，５２、後方ランド６４、油
孔６５から油路６６に流れ込み、ここで前後に振り分け
られて油孔６３、前方ランド６２及び油路５７からロッ
ド穴４５内に流れ込むとともに、油路６６から戻り油路
５９へと流れる。シリンダ４２前方油圧室に送り込まれ
たオイルの圧力でピストン４３がシリンダ４２内を後方
へ移動し、つまりアクチュエータ３０のボディ側が前方
へ移動してセンターアーム７５からアウトプットシャフ
ト２７に力が伝達される。

以上の簡易型油圧式パワーステアリング装置は市販車に
おいてもステアリング系を交換するだけで簡単に装備で
きるものである。

そしてシリンダ４２前方にピストンロッド４４が進退す
るロンド穴４５を設けているので、シリンダ４２前壁で
のシール対策が不要となり、且つ油路５７を設けたこと
で、ピストンロッド４４の移動時におけるロンド穴４５
内のオイルの給排が行え、ピストンロッド４４の前後移
動が抵抗なくスムーズに行える。

以上において、操舵力がプリセットスプリング８１の予
荷重以下の軽い操舵荷重の場合は、このプリセットスプ
リング８１の両端部８２．８２間に挟んだインプットビ
ン８３とアウトプットピン８４及びプリセットスプリン
グ８１自体を介してインプットシャフト２１　（インナ
ーシャフト２４を含む）とアウトプットシャフト２７と
が一体に回転する。即ちインプットシャフト２１とアウ
トプットシャフト２７との間に回転の位相差が発生しな
いので、アクチュエータが作動しない。

つまり例えば直進時の僅かな操舵のような軽い操舵力で
は、プリセットスプリング８１の予荷重以下となり、第
１１図の実線特性（イ）のようにアクチュエータ３０が
作動しない領域（ロ）を設けることができるので、実施
例の油圧式アクチュエータ３０の場合にはオイルポンプ
Ｐが最低油圧状態となり、エンジン１によるオイルポン
プＰの駆動馬力が少なくて済む。従って軽操舵力時での
燃費を改善できる。

この点、アウターシャフトの略々全長にわたり長尺のト
ーションバーを通した二重構造のステアリングシャフト
によるトーションバー捩り方式では、鎖線特性（ハ）の
如く軽操舵力時もアクチュエータが作動してオイルポン
プの駆動馬力が大きなものとなっていた。

以上のプリセットスプリング８１の予荷重設定は機種や
企図する特性に応じて任意に設定されるものである。

尚、実施例では鞍乗型四輪車に装備したが、本発明のパ
ワーステアリング装置は一般車両に適用することも可能
である。

［発明の効果コ 以上のように本発明のパワーステアリング装置によれば
、特にステアリングシャフトのインプットシャフト側部
材とアウトプットシャフト側部材との間にプリセットス
プリングを両部材の夫々に係止して設けたため、トーシ
ョンバーを廃してステアリングシャフト構造を簡略化で
きるとともに、軽操舵力でパワーアシスト用アクチュエ
ータが作動しない不惑領域を設けることができる。

従って例えば油圧式アクチュエータの場合には軽操舵力
時におけるエンジンによるオイルポンプの駆動馬力を少
なくして燃費を改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパワーステアリング装置を備えた鞍乗
型四輪車の外観側面図、第２図はステアリング系と動力
伝達系及び懸架系を示す概略斜視図、第３図はパワーア
シスト用アクチュエータ等の配置を示す車体フレーム前
部の概略側面図、第４図は第３図の矢印ｒｖ力方向らの
正面図、第５図はステアリングシャフトを含むアクチュ
エータ部分の縦断側面図、第６図はプリセットスプリン
グ部分の拡大縦断面図、第７図（ａ）及び（ｂ）は第５
図の矢印Ａ−Ａ線に沿った部分平面図と同矢印Ｂ方向か
らの部分正面図、同第７図　（ｃ）及び（ｄ）は第６図
の矢印Ｃ−Ｃ線に沿った断面図と矢印Ｄ−Ｄ線に沿った
断面図、第８図は直進時のアクチュエータ内の拡大縦断
側面図、第９図と第１０図はハンドルを右と左に夫々切
った場合の同様の各拡大縦断側面図、第１１図は操舵カ
ー位相差・の関係を示す特性図である。 尚、図面中、７はハンドル、２０はステアリンプリセッ
ト、２１はインプットシャフト、２７はアウトプットシ
ャフト、２９はステアリングアーム、３０はパワーアシ
スト用アクチュエータ、■はコントロールバルブ部、Ｓ
はパワーアシストシリンダ部、７２はスプールレバー、
７５はセンターアーム、８１はプリセットスプリング、
８３はインプットピン、８４はアウトプットピン、Ｓｐ
はスプライン嵌合部、Ｃは隙間である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステアリングシャフトにインプットシャフト側部
   材とアウトプットシャフト側部材を設け、インプットシ
   ャフト側部材とアウトプットシャフト側部材とを互いに
   回転方向へ所定の隙間を設けてスプライン嵌合し、 インプットシャフト側部材からの回転を入力してアウト
   プットシャフト側部材へ補助動力を出力するパワーアシ
   スト用アクチュエータを設けるとともに、 インプットシャフト側部材とアウトプットシャフト側部
   材との間には、予荷重が付与されたプリセットスプリン
   グをインプットシャフト側部材とアウトプットシャフト
   側部材の夫々に係止して設けたこと、 を特徴とするパワーステアリング装置。
2. （２）前記アクチュエータはコントロールバルブ部とパ
   ワーアシストシリンダ部とが一体構造で、コントロール
   バルブ部が前記インプットシャフト側部材に連結されて
   パワーアシストシリンダ部が前記アウトプットシャフト
   側部材に連結されている請求項１記載のパワーステアリ
   ング装置。