JPH0634208Y2 - 動力舵取装置の油圧反力装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は動力舵取装置において車輌の走行速度や操舵角
度等といった車輌の各種の走行条件に応じた適切な操舵
力を得るための油圧反力装置に関し、特にその油圧反力
室をシールするシール構造の改良に関する。

〔従来の技術〕

自動車のハンドル操作力（操舵力）を軽減するための動
力舵取装置において、運転者の操舵操作に応じた操舵力
や操舵角度、さらには車速などを始めとする車輌の各種
走行条件により装置動作を適切に制御することが必要と
されている。すなわち、車輌停車中の据切り時や低速走
行中の操舵時には、大きな操舵補助力を出力し、きわめ
て軽い操舵操作を可能とする一方、車輌の高速走行中に
大きな操舵補助力を生じさせると操舵力が軽くなりす
ぎ、運転者に不安感を与える等の問題を招き、運転感覚
の適正化を図るうえで好ましくなく、充分な手応え感の
ある操舵操作を行なえるように操舵補助力を小さくして
操舵力を増大させ、舵取ハンドルにある程度の重さをも
たせ、直進時の安定性等を確保することが必要とされ
る。そして、このような操舵力制御は、操舵角度が大き
くなるにしたがっても同様に必要とされている。

このような要請に応えるものとして、車輌の各種走行条
件に応じて制御される反力油圧により舵取ハンドルに適
当な剛性（操舵反力）を与えることで、車輌の高、低速
走行中等における操舵力を制御し得るようにしてなる油
圧反力装置が知られており、従来から種々の構成を有す
るものが多数提案されている。すなわち、この種の油圧
反力装置は、たとえば特開昭49-102092号公報、特公昭5
4-9368号公報、特開昭59-230863号公報等に示されるよ
うに、流路切換用の回転弁を構成する入、出力軸のいず
れか一方に反力ピストンやボール等の係合子を設けると
ともに、これに対向して他方軸側に反力アームやくぼみ
等による反力受部を設け、かつ上述した係合子の外方端
側に油圧反力室を形成してなる構成とされている。そし
て、上述した油圧反力室に対し車速や操舵角度等に応じ
た反力油圧を供給することでその圧力に応じた圧接力を
もって前記係合子を反力受部に対し押付け、入、出力軸
間に所要の拘束力を生じさせることで、適切な操舵反力
を得て車輌の走行条件に適合する操舵操作が可能となる
ものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、上述した油圧反力装置を構成するうえで問題
とされることの一つに、油圧反力室をシールするための
シール構造がある。すなわち、このような油圧反力室
は、ステアリングボディ内で前記係合子を設けてなる
入、出力軸の一方（多くは出力軸）の軸外周部との間に
形成されており、この油圧反力室を油密状態で確保する
には、その室両端側または一端側を仕切るように、前記
一方軸外周部とボディ内壁部との間をシールすることが
必要とされる。そして、このようなシール構造として最
も一般には、テフロンリング等によるシールリングを一
方軸外周に形成した環状溝内に介装し、これをボディ内
壁部に直接摺接させるといった構造が考えられる。しか
しながら、このような構造では、回転側である入、出力
軸が回転することで、前記シールリングが固定側のボデ
ィ内壁部に直接摺接し、またシールリングに常時作用す
る油圧反力室内の反力油圧によって、このシールリング
が軸外周部の環状溝を形成する溝側面部やボディ内壁部
に大きな圧接力で押付けられるもので、その結果として
生じる摺動抵抗により、これが回転側の円滑な回転動作
を妨げるといった問題を生じるものであった。

特に、上述した油圧反力室内には、高速時や操舵角度が
大きい程、高圧状態の反力油圧が供給されるものであ
り、このような高圧な反力油圧が供給された場合には、
上述したシールリングが前記環状溝側面部やボディ内壁
部に対しより一層大きな圧接力で押付けられることか
ら、上述した摺動抵抗が増大してしまうものであった。
そして、このように摺動抵抗が増加すると、操舵感覚に
対して違和感を与え、操舵フィーリングが低下するばか
りでなく、ハンドル戻り時において戻り不良を生じる等
といった問題を招いてしまうもので、このような問題点
を一掃し得る、何らかの対策を講じることが必要とされ
ている。

また、上述した油圧反力装置を動力舵取装置に組込んで
配設する場合に望まれることに、装置全体を可能な限り
コンパクトな構造とし、特にステアリングボディの径方
向での大型化を必要最小限とし、その小型化を図り、し
かも動作上での信頼性を確保することがあり、このよう
な点をも配慮しなければならない。

〔問題点を解決するための手段〕

上述した要請に応えるために本考案に係る動力舵取装置
の油圧反力装置は、ステアリングボディ内でそのボディ
内壁部と入、出力軸の一方の軸外周部との間の環状空間
部に形成される油圧反力室と、この油圧反力室の軸線方
向の一端側を仕切ってシールするように前記入、出力軸
のいずれか一方の軸に形成した小径部の外周部に嵌装さ
れることによりボディ内壁部との間に介在して配設され
る環状シール部材とを備え、この環状シール部材の内、
外周部に環状溝を形成するとともに、これら各環状溝内
部に内周部側の方が外周部側よりも摺動抵抗が小さくな
るように設定された内、外側シールリングを介装し、か
つこれら内、外側シールリングのうち少なくとも内側シ
ールリングを、樹脂リングとその内側に配置されるＯリ
ングとで構成したものである。

〔作用〕

本考案によれば、回転側である一方軸における小径部の
外周部が、内、外周部にシールリングを有する環状シー
ル部材を介して固定側であるボディ内壁部に接してお
り、操舵時において入、出力軸側に作用する摺動抵抗は
上述した軸小径部外周部と内側シールリングとの間で得
られ、しかもこの環状シール部材内周部の内側シールリ
ングを介しての軸小径部の外周部への摺接部分はその摺
接長さや回転変位量が小さいため、この摺動抵抗を従来
構造に比べて大幅に低減し、これにより装置全体の小型
化を図った状態で、油圧反力装置での所要の摺動抵抗を
得て操舵感覚の違和感をなくし、快適な操舵フィーリン
グを得ることが可能となる。

〔実施例〕

以下、本考案を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図は本考案に係る動力舵取装置の油圧反力装置の一
実施例を示すものであり、図において、まず、動力舵取
装置におけるパワーステアリング本体部の概略構成を簡
単に説明すると、図中符号10は図示しない舵取ハンドル
側に連結される入力軸（スタブシャフト）、11はこの入
力軸10の左端側にトーションバー12を介して連結される
とともに図示しない舵取リンク機構を構成するラック13
と噛合するピニオン11aを有する出力軸（ピニオン軸）
で、これら両軸10,11はその操舵方向に適宜回転操作さ
れる。ここで、これら入力軸10と出力軸11との間には、
所定角度以上回動されて当接することで、これら両軸1
0,11間を連結するフェールセーフ機構（図示せず）が設
けられているものである。

また、パワーステアリング本体部を構成するボディ14内
で上述した両軸10,11には、回転式流路切換弁15を構成
するロータ16およびスリーブ17がそれぞれ一体的に設け
られ、その相対的な回転変位で図示しないオイルポンプ
Ｐ、オイルタンクＴとパワーシリンダの左、右シリンダ
室（C1,C2）との間の流路切換えを行なうように構成さ
れている。なお、このような回転式流路切換弁15の構成
およびその動作は従来から周知の通りで、その詳細な説
明は省略する。

20は流路切換弁15を構成するロータ16およびスリーブ17
と一体的な入、出力軸10,11間に設けられた油圧反力装
置で、この油圧反力装置20は、出力軸11内で放射方向に
等配して形成されたガイド孔21（本実施例では四個所）
内に摺動自在に保持されかつ外方端側から反力油圧が与
えられることにより求心方向に移動される反力プランジ
ャ22と、これらプランジャ22の移動方向と直交して入力
軸10外周に形成されプランジャ22内方端が接することで
拘束力を受ける創成形状による当り面を回転方向両側に
有する圧力受部23を備えている。

なお、図中24は上述したプランジャ22の外方端部でボデ
ィ14の内壁部との間の環状空間部に形成された油圧反力
室、25は前記各ガイド孔21からのプランジャ22の脱落を
防止する脱落防止部材として例示した脱落防止リング
で、また26a,26b,26cは前記入、出力軸10,11をボディ14
内で支持するベアリング、27a,27bはオイルシール、28,
28aは前記弁スリーブ17外周部に各油圧通路を仕切るよ
うに配置されているシールリング、29は弁ロータ16と弁
スリーブ17との間に介装されたシールリング、さらに11
bは前記出力軸11と弁スリーブ17とを回転方向において
連結する連結ピンである。

そして、上述した構成による油圧反力室24に対して車速
等といった車輌の各種走行条件に応じて適宜供給される
反力油圧に応じて、操舵操作時において、各プランジャ
22が反力受部23側に圧接し、必要かつ充分な大きさをも
つ反力トルクを有効に作用させることにより、入、出力
軸10,11間に所要の拘束力を生じさせ、これにより必要
とされる操舵反力を得て適切な操舵力制御を行なうこと
が可能となるものである。

さて、本考案によれば、上述した構成による油圧反力装
置20において、出力軸11の外周部とボディ14の内壁部と
の間の環状空間部に形成される油圧反力室24を軸線方向
の一端部（左端側）において仕切ってシールするシール
部を、ボディ14内で出力軸11に形成した小径部11cの外
周部に嵌装されることによりボディ14の内壁部との間に
介在して配設される環状シール部材30と、その内、外周
部に形成した環状溝30a,30b内部にそれぞれ介装されか
つ内周部側が外周部側よりも摺動抵抗が小さくなるよう
に設定されている内、外側シールリング31,32とで構成
したところに特徴を有している。

ここで、本実施例では、これら内、外側シールリング3
1,32のうち、内側シールリング31を、テフロンリング等
による樹脂リング31aとその環状溝30a内側に介装された
Ｏリング31bとからなる積層体として構成しており、ま
た外側シールリング32としてはＯリングを用いた場合を
示している。

このような構成によれば、回転側である出力軸11の小径
部11c外周部が、内、外周にシールリング31,32を有する
環状シール部材30を介して固定側であるボディ14の内壁
部に接しており、しかもその内、外側シールリング31,3
2による摺動抵抗が上述した関係をもって設定されてお
り、これによりボディ14の径方向での小型化を図りつ
つ、操舵時において入、出力軸10,11側に作用する摺動
抵抗を、上述した出力軸小径部11cの外周部と内側シー
ルリング31との間で得ることが可能である。さらに、こ
の摺動部分は、ボディ14内壁部に比べ軸心からの半径が
小さいことから、その摺接長さや回転変位量が小さいも
ので、これによりその部分での摺動抵抗を、従来のよう
にボディ14内壁部と出力軸11外周部との間にシールリン
グを直接介在させてシールする場合に比べ大幅に低減す
ることが可能となる。

その結果、このような本考案による構成では、操舵時に
おける操舵感覚に違和感を生じることなく、快適な操舵
フィーリングが得られるものである。勿論、油圧反力室
24内が高圧状態となると、その圧力が作用して上述した
内側シールリング31部分での摺動抵抗も増加するが、従
来構造のような過度の摺動抵抗の増大化は少なく、その
対比において本考案の利点は明らかであろう。

また、本実施例では、外側シールリング32としてのＯリ
ングの弾性力で環状シール部材30を偏心可能に浮動支持
しており、これにより従来シール性の面で問題とされて
いた出力軸11側での横揺れ等を吸収し得るとともに、内
側シールリング31の樹脂リング31aの締め代を低下さ
せ、出力軸11側にガイドさせる構造とすることができ、
低フリクションによるシールが可能となるものである。

一方、本実施例によれば、上述した油圧反力室24の他端
側（右端側）でのシール部を次のような構成としてい
る。すなわち、出力軸11とこれに一体的に組合わされる
弁スリーブ17との連結部分において、弁スリーブ17側か
ら円筒状部33を一体に延設し、その外周部をボディ14の
内壁面に対し所定のクリアランスを介して対設させると
ともに、回転側である出力軸11と弁スリーブ17との間を
弾性体リング34でシールするように構成している。そし
て、上述した円筒状部33とボディ14内壁部との間から流
路切換弁15側に洩れ出す反力油圧は、弁スリーブ17外周
部で油圧反力室24側のシールリング28aによりシールす
るようにしている。このような構成によれば、従来上述
した円筒状部33とボディ14内壁部との間に油圧反力室24
シール用として別個に設けられていたシールリングによ
る摺動抵抗の大きな直接的なシール部をなくし、流路切
換弁15や舵取ハンドルの円滑かつ適切な回転動作を得る
ことが可能となるものである。

なお、本考案は上述した実施例構造に限定されず、動力
舵取装置各部の形状、構造等を、適宜変形、変更するこ
とは自由である。たとえば上述した実施例では、四個の
反力プランジャ22を用いた場合を示したが、これに限定
されず、その数等は適宜変形し得るものである。また、
上述した実施例では、反力プランジャ22を出力軸11側
に、反力受部23を入力軸10側に設けた場合を説明した
が、これらを逆に設けてもよいことも容易に理解されよ
う。

さらに、上述したボディ14内壁部にクリアランスを介し
て設けられる円筒状部33としては、たとえば第２図に示
すように、別体構成による金属筒体35を、出力軸11と弁
スリーブとに嵌装して一体化されるものであってもよい
ことは容易に理解されよう。

また、前記環状シール部材30の左端を、第２図に示すよ
うに、出力軸11側に設けたスナップリング36で係止する
ことで、油圧反力室24内での油圧が出力軸11側に作用す
る力を、左、右方向においてバランスさせ、操舵性能の
安定化をより一層増大させる等といった配慮を施すよう
な構成としてもよいものである。すなわち、出力軸11の
右方向への力は、出力軸11の小径部11aと大径部との段
差部および前記金属筒体35（円筒状部33）の左端部など
に作用する圧力で弁スリーブ17の右端部を係止するスナ
ップリング37を介して入力軸10と出力軸11とに与えられ
る。一方、出力軸11の左方向への力は、前記環状シール
部材30の右端面に作用する圧力がスナップリング36を介
して伝達される。そして、これら左、右方向での力は出
力軸11上でバランスするもので、特にラック13側とヘリ
カルギヤ結合されているピニオン11aを有する出力軸11
では、軸線方向への動きが生じるために、性能の安定化
のためにその利点は大きい。しかし、実用上では第１図
に示すような構造でも何ら支障ないものである。

また、上述した実施例では、反力プランジャ22を求心方
向に移動可能に支持することで他方軸側の反力受部23に
圧接させてなる構成による油圧反力装置20に、本考案を
適用した場合を説明したが、たとえば第３図ないし第５
図（ａ），（ｂ）に示されるような構成による油圧反力
装置40に適用してもその効果を発揮し得るものである。

すなわち、この実施例における油圧反力装置40は、出力
軸11に設けられたフランジ部41に軸線方向に貫通して形
成されたガイド孔42と、このガイド孔42内で軸線方向に
のみ摺動自在に保持されたボール43と、このボール43が
係合する回転方向両側が傾斜面44a,44aとされている係
合凹部44を有し入力軸10に前記フランジ部41の一側面と
対向して設けられた反力受部45と、前記フランジ部41の
他側面側に形成された油圧反力室46と、この油圧反力室
46内に前記入、出力軸10,11と同軸上で摺動自在に保持
され前記ボール43を反力受部45の係合凹部44内に押圧し
反力油圧に応じた拘束力を入、出力軸10,11間に作用せ
しめるリング状の反力ピストン47とによって構成されて
いる。ここで、この実施例では、出力軸11側のフランジ
部41に対し四個のガイド孔42を貫通して形成し、これに
ボール43を保持させてなる場合を示し、勿論これに対応
して係合凹部44も同数だけ入力軸10側に形成している。
なお、第４図（ａ），（ｂ）から明らかなように、ガイ
ド孔42のフランジ部41外周側部分は切欠き形成されてい
るが、これはフランジ部41の径寸法を最小限に小さく形
成するためである。また、この実施例において反力ピス
トン47は、前記出力軸11外周部にわずかな油密クリアラ
ンスをもって軸線方向に摺動動作可能に案内支持される
とともに、その外周部にボディ14の内壁部との間をシー
ルするシールリング47aを設けた場合を例示したが、こ
れに限定されず、内、外周のシール構造を逆にしても、
あるいは両側に設けてもよいし、さらに内、外周共シー
ル材を用いず、上述した油密クリアランスによる金属面
シールでシールするようにしてもよいものである。要
は、反力ピストン47を適切なシール状態を確保したうえ
で摺動抵抗が必要最小限となるようにして支持し、各部
の回転動作等を円滑かつ適切に行なえるようにするとよ
いものである。また、上述した油圧反力ピストン47を常
時ボール43側に付勢しこのボール43の無用な移動を阻止
するセットスプリング等を必要に応じて油圧反力室46内
に付設するようにしてもよいことも明らかであろう。

このような構成による油圧反力装置40において、油圧反
力室46の反力ピストン47と軸線方向の反対側の端部（左
端部）をシールするために、前述した本考案を特徴づけ
る環状シール部材30が用いられており、その作用効果は
前述した実施例と同等で、容易に理解されよう。ここ
で、この実施例では、外側シールリング48を、内側シー
ルリング31と同様に、樹脂リングとＯリングとの組合せ
による積層体で構成し、しかもその摺動抵抗を内側シー
ルリング31側よりは大きく設定した場合を示している。
そして、このような構成とすれば、環状シール部材30と
ボディ14内壁部との間でも摺動状態が生じ、これにより
環状シール部材30と出力軸小径部11c外周部との間で生
じる摺動抵抗を、前述した実施例のような固定的な環状
シール部材30の場合に比べて小さくし得るという利点が
ある。

このような構成による油圧反力装置40によれば、ボディ
14内で軸線方向に移動されるリング状の反力ピストン47
の左端部が油圧反力室46内に臨み油圧反力を受ける受圧
面とされているため、径方向において必要最小限のスペ
ース内で受圧面積を従来に比べて増大させることがで
き、これによりこの油圧反力装置40付設部分での小型か
つコンパクト化を達成し得るとともに、相対的に所要の
油圧反力を得るための油圧発生源を小さくし得る等の利
点がある。また、この実施例構造によれば、車速等とい
った車輌の各種走行条件に応じて適宜供給される反力油
圧により軸線方向右側に移動される反力ピストン47の右
端部で出力軸11側のガイド孔42内に保持されているボー
ル43を押圧することで、このボール43を入力軸10側の反
力受部45の係合凹部44内に係入するように軸線方向に押
圧し得るものであり、これにより油圧反力による所要の
拘束力が得られ、入、出力軸10,11間での相対的な回転
状態を適宜拘束し、必要とされる操舵反力を得て適切な
操舵力制御を行なえることは、前述した実施例と同等で
ある。すなわち、上述した操舵時において入力軸10側が
回転されると、ボール43は係合凹部44のいずれか一方の
傾斜面44aに乗上げ、この傾斜量だけ軸線方向に移動
し、このときに反力ピストン47を押圧することによる反
力が操舵反力として入力軸10側に伝達されるものであ
る。そして、この場合において、ボール43は、ガイド孔
42や係合凹部44の傾斜面44a、さらにはピストン47端面
にころがり接触で接触することから、摺動抵抗等が小さ
く摩擦力の発生が少なく、これによりシールリングを付
設することで問題とされる回転方向での摺動抵抗の増加
等を相殺し、流路切換弁15や舵取ハンドルの円滑かつ適
切な回転動作を得ることが可能である等の利点がある。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案に係る動力舵取装置の油圧反
力装置によれば、ステアリングボディ内でボディ内壁部
と入、出力軸の一方の軸外周部との間の環状空間部に形
成される油圧反力室と、この油圧反力室の軸線方向の一
端側を仕切ってシールするように入、出力軸の一方軸に
形成した小径部の外周部に嵌装されることによりボディ
内壁部との間に介在して配設される環状シール部材とを
備え、この環状シール部材の内、外周部に環状溝を形成
するとともに、これら各環状溝内部に内周部側の方が外
周部側よりも摺動抵抗が小さくなるように設定された
内、外側シールリングを介装し、かつこれら内、外側シ
ールリングのうち少なくとも内側シールリングを、樹脂
リングとその内側に配置されるＯリングとで構成したの
で、簡単かつ安価な構成にもかかわらず、装置の小型化
を図りつつ、操舵時において入、出力軸側に作用する摺
動抵抗を、摺接長さや回転変位量が小さい軸外周部と内
側シールリングとの間で得ることにより、従来に比べ大
幅に低減することができ、その結果操舵感覚の違和感を
なくし、快適な操舵フィーリング等を得ることが可能と
なる等の実用上種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る動力舵取装置の油圧反力装置の一
実施例を示す動力舵取装置全体の側断面図、第２図は本
考案の別の実施例を示す要部拡大断面図、第３図は本考
案の他の実施例を示す動力舵取装置全体の側断面図、第
４図（ａ），（ｂ）はその出力フランジ部へのボールの
保持状態を示す概略側面図およびその端面図、第５図
（ａ），（ｂ）は同じく入力軸側の反力受部に対するボ
ールの係合状態を説明するための端面図および側面図で
ある。 10……入力軸、11……出力軸、12……トーションバー、
14……ステアリングボディ、15……回転式流路切換弁、
16……ロータ、17……スリーブ、20,40……油圧反力装
置、21……ガイド孔、22……反力プランジャ、23……反
力受部、24,46……油圧反力室、30……環状シール部
材、30a,30b……内、外周部側環状溝、31,32……内、外
側シールリング、31a……樹脂リング、31b……Ｏリン
グ、41……スランジ部、42……ガイド孔、43……ボー
ル、44……係合凹部、45……反力受部、47……反力ピス
トン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリングボディ内でそのボディ内壁部
   と入、出力軸のいずれか一方の軸外周部との間の環状空
   間部に形成される油圧反力室と、この油圧反力室の軸線
   方向の一端側を仕切ってシールするように前記入、出力
   軸のいずれか一方の軸に形成した小径部の外周部に嵌装
   されることによりボディ内壁部との間に介在した配設さ
   れる環状シール部材とを備え、この環状シール部材の
   内、外周部に環状溝を形成するとともに、これら各環状
   溝内部に内周部側の方が外周部側よりも摺動抵抗が小さ
   くなるように設定された内、外側シールリングを介装
   し、かつこれら内、外側シールリングのうち少なくとも
   内側シールリングを、樹脂リングとその内側に配置され
   るＯリングとで構成したことを特徴とする動力舵取装置
   の油圧反力装置。