JPH0277359A - 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、パワーステアリング装置に関し、特にステア
リング機構から別設したパワーアシスト用アクチュエー
タとステアリングシャフトとの連結構造に関するもので
ある。

［従来の技術］ 本出願人は特願昭６：ｌ−４２４６８号において、ステ
アリングシャフトに連動するパワーアシスト用アクチュ
エータをステアリング機構から別設して備えた車両のパ
ワーステアリング装置を提案した。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来は前記アクチュエータとステアリングシ
ャフトとの連結部をアームによるリンク機構で構成して
おり、ステアリングシャフト廻りのアームの揺動軌跡に
よりアクチュエータの中心線が揺動変化するため、アク
チュエータが発生する中心線方向のパワーアシスト力は
アームの揺動軌跡の接線方向の分力となる。従って操舵
角が大きくなるにつれパワーアシスト力が減少すること
になり、パワーアシスト力の有効利用が図れず、また逆
にその減少分を見込んだ余分なパワーアシスト力を発生
し得るようアクチュエータを設計する必要がある。

そこで本発明の目的は、ステアリング機構から別設した
パワーアシスト用アクチュエータとステアリングシャフ
トとの連結構造に工夫を施すことにより、アクチュエー
タ中心線の揺動変化を防止してパワーアシスト力の有効
利用か図れ、操作性を向上す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と連動するパワーアシスト用アクチュエータ３０
をステアリング機構から別設して備える車両において、
前記アクチュエータ３０とステアリングシャフト２０と
の連結部を、アクチュエータ３０に設けたラック部８２
とステアリングシャフト２０に設けたピニオン部７７と
を互いに噛み合わせてなるラックピニオン機構で構成し
たことを特徴とする。

［作用］ ステアリング機構から別設したパワーアシスト用アクチ
ュエータ３０とステアリングシャフト２０とが、アクチ
ュエータ３０に設けたラック部８２とステアリングシャ
フト２０に設けたとニオン部７７とを互いに噛み合わせ
てなるラックピニオン機構で連結されているので、操舵
により回転するステアリンクシャフト２０のピニオン部
７７に噛み合うラック部８２の直線運動によってアクチ
ュエータ３０が中心線方向に沿って移動することとなる
。従ってアクチュエータ中心線の揺動変化がなくなるた
め、パワーアシスト力を有効に利用でき、操作性か更に
向上するものとなる。

［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ｌ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及び後輪３か第２図の
ように懸架され、エンジン動力は前輪２及び後輪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
フェンダてあり、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、ステアリングシャット２０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か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１０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の曲部空間内にパワーアシスト用アクチュエータ３
０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ｔｉ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トパイプ１５から
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Ｖ及びパワーアシスト
シリンダ部Ｓ、オイルのりザーバータンクＴ、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のシリンダへラドｌ
ａ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るトロコイド型のもので
ある。このオイルポンプＰとリザーバータンクＴはサク
ションホース旧て接続され、オイルポンプＰとアクチュ
エータ３０はフィートホースＨ２で接続され、アクチュ
エータ３０とリザーバータンクＴは戻りホースＨ３て接
続される。

ところで、ステアリングシャフト２０は第５図のように
アウターシャフト２１及びトーションバーであるインナ
ーシャフト２２とシャフトエンド２５から成り、ともに
パイプ製のアウターシャフト２１とインナーシャフト２
２は上端てパイプコネクター２４の割り締めによりバー
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。そしてインナーシャフト２２下端内にシャフト
エンド２５上端が挿入されて溶接結合部２６により固着
され、アウタ−シャフト２１下部内周とシャフトエンド
２５上部外周とは第６図の如く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２７により結
合されている。このスプライン嵌合部２７の上方及び下
方間に軸受２８か介装され、またシャフトエンド２５下
端にステアリングアーム２９が固設されている。

そしてパワーアシスト用アクチュエータ３０は第７図以
降にも拡大して示すように構成されている。即ちアクチ
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かボールジヨイント３５て
枢着連結されており、またシリンダ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前部のロッド穴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の上面には前
記ホース８２．１１３を接続するジヨイント３８．３９
か起設されている。ピストンロット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か設けられる
。

また第９図の如くステアリングシャフト２０のアウタ−
シャフト２１下部外周に溶接で固設したステイバイブ７
１にスプールレバー７２がボルト結合され、このスプー
ルレバー７２は右側に突出してその右端にボールジヨイ
ント７３を介しスプールロット３４か枢着連結されてい
る。実施、例では車両直進時において、ボールジヨイン
ト７３は側面視にてステアリングシャフト２０の中心線
に一致する。

更にステアリングシャフト２０下部のシャフトエンド２
５中間部外周にはセンターパイプ７５が下部のセレーシ
ョン嵌合部７６て固定され、このセンタ−パイプ７５上
端外周にはとニオン部７７が形成されている。７８はピ
ニオン部７７が位置するアウタ−シャフト２１下端外周
とセンタ−パイプ７５上端内周との間に介装した滑りブ
ツシュである。

そしてこのピニオン部７７と噛み合うラック部８２を形
成したラックパイプ８１がアクチュエータ３０のシリン
ダボデイ４１前部に嵌合固定されている。このラックパ
イプ８１のラウク部８２とは背面側にベアリングガイド
溝８３か形成され、このガイド溝８３内に嵌合するボー
ルベアリング８５かロット８６に支持されおり、ロッド
８６は例えば車体右側のステアリングアンダーホールド
パイプ１５等に起設されている（以上、第１０図及び第
１１図参照）。

ここて、第９図はバーハンドル７を切らない直進状態て
の通常作動時を示しており、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か、スプールバル
ブ３３のラント６１からバルブ穴３２に設けた油路５２
，５３を介してランド６２．６３に振り分けられ、直接
及び油路６４を介して戻り油路５９よりリザーバータン
クＴに戻される。またスプールバルブ３３内に設置され
て戻り油路５９側から入り油路５１側への流れのみを許
容するチエツクバルブ３７によりポンプ停止時にアクチ
ュエータ３０内でオイルの循環か行われる。

バーハンドル７を右へ切ると、操舵力に応じてインナー
シャフト２２が捩れ、ステアリングシャフトエント２５
に第６図の如く隙間Ｃを設けたスプライン嵌合部２７に
より結合したアウターシャフト２１か先ずその捩れ分だ
け第７図の矢印Ｒの如く時計回りに回転し、このアウタ
ーシャフト２１と一体のスプールレバー７２に枢着した
スプールロツド３４がｉ１２図のように後方へ移動する
。シャフトエンド２５と一体のトーションバーであるイ
ンナーシャフト２２には前記隙間０分に応じた捩れが生
じ、即ちインナーシャフト２２はアウターシャフト２１
の回転に遅れる位相差を持つこととなる。このため、シ
ャフトエンド２５にはインナーシャフト２２の捩れ分の
操舵力が伝わり、このシャフトエンド２５と一体のセン
ターパイプ７５に設けたピニオン部７７からシリンダボ
ディ４１と二律のラックパイプ８１に設けたラウク部８
２との噛み合いを介してアクチュエータ３０へもインナ
ーシャフト捩れ分の操舵力かアクチュエータセンターに
一致した直線運動で伝わる。

このように操舵の初期に入力側のスプールレバー７２は
出力側のセンターパイプ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。

そしてステアリングアウターシャフト２１と同インナー
シャフト２２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１２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、ランド６１、油路５２，５
６．５５を介してシリンダ４２の後部室に送り込まれる
６また前部室内のオイルは油路５４，５３からランド６
３に流れ込むとともに、ロッド穴４５内のオイルも油路
５７，５８から同じくランド６３に流れ込み、油路６４
から戻り油路５９へと流れる。

このようにしてシリンダ４２の後部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
へ移動するか、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が後
方へ移動することとなる。アクチュエータ３０の後方移
動によりシリンダボデイ４１前部のラック部８２からピ
ニオン部７７の噛み合いを介してステアリングシャフト
エンド２５に力が伝達され、このようにしてステアリン
、グシャフトエント２５を油圧で回転することで操舵力
か軽減される。

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２７から操舵力がダイレクトに
ステアリングシャフトエンド２５へ伝達される。

バーハンドル７を左へ切ると、先ず操舵力に応じたイン
ナーシャフト２２の捩れ分だけ第７図の矢印りの如く反
時計回りに回転するアウターシャフト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か第１３図のように前方へ移動する。アウターシ
ャフト２１の回転に遅れる位相差を持ったトーションバ
ーとして機能するインナーシャフト２２の捩れ分の操舵
力かシャフトエンド２５からピニオン部７７及びラック
部８２を介しアクチュエータ３０へと伝わり、操舵初期
に入力側スプールレバー７２か出力側センターパイプ７
５とある位相差を持ってステアリングシャフトセンター
を中心に回転する。

スプールバルブ３３の後方移動によってオイルは矢印の
ように入り油路５１、ラント６１、油路５３．５４から
シリンダ４２前部室に送り込まれる。またシリンダ４２
後部室内のオイルは油路５５．５６，５２、ランド６２
から戻り油路５９に流れ込み、更に油路６４、ラント６
３及び油路５８．５７からロッド穴４５内に流れ込む。

シリンダ４２前部室に送り込まれたオイルの圧力てピス
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か前方へ移動してシリンダボデイ４１前
部のラック部８２からピニオン部７７の噛み合いを介し
てステアリングシャフトエンド２５に力が伝達される。

以上の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か進退す
るロウド穴４５を設けているので、シリンダ４２前壁で
のシール対策か不要となり、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ット穴４５
内のオイルの給排が行え、ピストンロット４４の前後移
動か抵抗なくスムーズに行える。

以上において、ステアリングシャフトエント２５に固定
したセンターパイプ７５のビニオン部７７と、アクチュ
エータ３０のシリンダボディ４１に固定したラックパイ
プ８１のラック部８２との噛み合いに関して、ビニオン
部７７に対しラック部８２が噛み合い歯の圧力角による
分圧でステアリングシャフトセンターより外方向に逃げ
ようとする。ところが、ラックパイプ８１のラック部８
２と背面側に形成したベアリングガイド溝８３内にはフ
レームｌＯ側に固定のロッド８６に位置決め支持したボ
ールベアリング８５か嵌合しているので、常にラック部
８２はビニオン部７７に正常に噛み合うようになってい
る。

次に本発明か適用されるステアリング機構から別設した
パワーアシスト用アクチュエータ３０とステアリングシ
ャフト２０との連結部の構成に関し、従来構造と本発明
構造との比較を・行う。

先ず従来構造に係る特願昭６３−４２４６８号ではアク
チュエータ３０に対しステアリングシャフト２０に固定
したセンターアームを枢着したリンク機構式のもののた
め、第１７図の如くセンターアームとアクチュエータと
の枢着連結点が操舵中立位置Ｎから操舵角によって左右
最大操舵位置ａ、ｂへと円弧状に移動する軌跡を描く。

このため、アクチュエータの中心線が支点Ｐ廻りに揺動
して方向か変化する（Ｃ−、Ｃｂ参照）。従ってアクチ
ュエータのパワーアシスト力Ｆ１は操舵力のモーメント
に対しその分力Ｆ１の分しかステアリングシャフトに作
用せず、パワーアシスト力はＦ、・Ｒとなって操舵中立
位置Ｎ付近の力Ｆ８・Ｒよりも減少する。即ち直進付近
からの操舵角の増加に応じてパワーアシスト力か減少す
るものである。ここでステアリングシャフトセンターが
０点である。

これに対し本発明においては、アクチュエータ３０（シ
リンダボディ４１）とステアリングシャフト２０（シャ
フトエンド２５）との連結部が、シリンダボディ４１に
設けたラック部８２とシャフトエンド２５に設けたビニ
オン部７７とを互いに噛み合わせてなるラックピニオン
機構となっているため、第１７図のようにとニオン部７
７に噛み合うラック部８２か操舵中立位置Ｎから操舵に
応じ左右最大操舵位置ａ　ｌ　＋　ｂ　ｌへ直線移動す
る軌跡を描く。つまりアクチュエータ３０は中心線（シ
リンダセンター）ＣＩに沿った直線運動のみを行うため
、パワーアシスト力は操舵角によって変化せず、常にＦ
　ａ−Ｒとなる。このように変化のないパワーアシスト
力Ｆ　、−Ｒを得ることがてきるため、運転者の必要操
舵力か車両の旋回半径により変化（操舵角に応じ増加）
しなくなり、従って操作性を更に向上てきるものとなる
。

この場合において、スプールレバー７２とスプールバル
ブ３３とはスプールロッド３４及び両端のボールジヨイ
ント７３．３５を介して連結されているため、アクチュ
エータ３０の中心線Ｃ１に沿った直線運動に伴なうスプ
ールレバー７２及びスプールロット３４の揺動は各ボー
ルジヨイント７３．３５によって吸収される。

ところで、第１４図のようにステアリングアウターシャ
フト２１とスプールバルブ３３との連結構造にもラック
ピニオン機構を採用しても良い。

即ち第１５図及び第１６図にも示す如くアウターシャフ
ト２１にビニオン部９２が形成されたインプットパイプ
９１を溶接等で固設する一方、スプールバルブ３３にラ
ックパー９３を一体に溶接等て固設し、そのラック部９
４をビニオン部９２に噛み合わせたものである。この場
合、アクチュエータ３０のボディ内のバルブ孔３２及び
シリンダ４２が平行なため、上方のラック部９４が下方
のラック部８２と平行であり、アウターシャフト２１か
らスプールバルブ３３への操舵方向の検知もアクチュエ
ータ３０の中心線に平行な直線運動で行われる。但し、
このラック部９４とビニオン部９２におけるバックラッ
シュは操舵方向を敏感にスプールバルブ３３に伝えるた
めには極力小さくしなければならない。

尚、実施例て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］ 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
、ステアリング機構から別設したアクチュエータとステ
アリングシャフトとを、アクチュエータに設けたう・ン
ク部とステアリングシャフトに設けたとニオン部とを互
いに噛み合わせてなるラックピニオン機構て連結した構
造のため、操舵により回転するステアリングシャフトの
ピニオン部に噛み合うラック部の直線運動によってアク
チュエータを中心線方向に沿って移動することかできる
。従ってアクチュエータ中心線の揺動変化を防止してパ
ワーアシスト力を有効に利用することかできるのて、操
作性を更に向上することかてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を、装備し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装
置を示す概略斜視図、第３図はノ（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■方向からの正面図、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図は第５図の矢印■−■線に沿った断面
図、第７図は第５図の矢印■方向からの平面図、第８図
は第７図の矢印■−■線に沿った断面図、第９図は直進
時におけるステアリングシャフトとの連結部を含むアク
チュエータ内の拡大縦断側面図、第１Ｏ図はラックピニ
オン機構部分の要部破断平面図、第１１図は第１０図の
矢印Ｘ［−ＸＩ線に沿った要部破断正面図、第１２図と
第１３図は夫々ハンドルを右と左に切った場合の第９図
と同様の各縦断側面図、第１４図はステアリングシャフ
トからアクチュエータのスプールバルブへの入力連結部
にもラックピニオン機構を採用した場合を示す第９図と
同様の縦断側面図、第１５図はそのラックピニオン機構
部分の要部破断平面図、゛第１６図は第１５図の矢印潤
−膓線に沿った要部破断正面図、第１７図はステアリン
グシャフトとアクチュエータとの連結点の軌跡を説明す
る線図である。 尚、図面中、２０はステアリングシャフト。 ３０はパワーアシスト用アクチュエータ、７７はピニオ
ン部、８２はラック部である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ステアリングシャフトと連動するパワーアシスト用アク
   チュエータをステアリング機構から別設して備える車両
   において、 前記アクチュエータとステアリングシャフトとの連結部
   を、アクチュエータに設けたラック部とステアリングシ
   ャフトに設けたピニオン部とを互いに噛み合わせてなる
   ラックピニオン機構で構成したことを特徴とするパワー
   ステアリング装置。