JPH0672343A - 操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧式動力舵取装置のハウジングを分離した
際に、サーボ弁の作動油がギアハウジング内に漏れて、
連動機構等の潤滑油と混ざらないようにする。 【構成】 動力舵取装置のサーボ弁２０が設けられた入
力軸１１と出力軸１３の間に中間回転部材３８を偏心し
て設け、入力軸１１の回転は入力ピニオン４１と内歯ギ
ア４２よりなる減速機構４０により減速して中間回転部
材３８に伝達される。入力軸１１を支持する軸受１７ｂ
を弁ハウジング１０ａに押圧固定する筒状の軸受押え１
９の内周面と入力ピニオン４１のボス部材１２の間にオ
イルシール４９を設けて、弁ハウジング１０ａとギアハ
ウジング１０ｂを分離した場合にもサーボ弁２０の作動
油がギアハウジング１０ｂ内に漏れないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車などの車輪を操
向する操舵装置、特にステアリングギア比（ハンドル回
転角／タイヤ切れ角）がハンドル回転角の増大に応じて
減少するようにした油圧式動力舵取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】出願人等は先に、ステアリングギア比が
ハンドル回転角の増大に応じて減少し、しかもその特性
の設計の自由度が高い操舵装置として、特願平３−２４
０３９８号に係る舵取装置を提案した。この技術は図４
にその主要部を示すように、互いに所定量偏心して配置
した入力軸１と中間回転部材２の間に入力ピニオン５ａ
と内歯ギア５ｂからなる減速機構５を設け、また中間回
転部材２と出力軸３の間に回転角の増大に応じてステア
リングギア比を次第に減少させながら前者から後者に回
転を伝達する操舵特性付与機構４を設けたものである。
またこのものは、入力軸１に加わるトルクに応じて作動
するサーボ弁によりパワーシリンダを作動させて、出力
作動部材（ラックバー）にアシスト力を与える油圧式動
力舵取装置である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の油圧式動力舵
取装置では、弁ハウジング１０ａ内に設けたサーボ弁や
油圧反力機構を作動させる作動油はＯリング８によりシ
ールされているので減速機構５側に多量に漏れることは
ないが微量の漏れは避けられず、図４に示す従来技術で
はこれが減速機構５のある室Ｒ内に次第に蓄積される。
この作動油は通常は中間回転部材２と弁ハウジング１０
ａの間に設けたオイルシール７により阻止されて、操舵
特性付与機構４やラック・ピニオン機構を設けたギアハ
ウジング１０ｂ内に漏れることはない。しかし保守点検
の際などに弁ハウジング１０ａとギアハウジング１０ｂ
を分離すると、オイルシール７は弁ハウジング１０ａ側
に、中間回転部材２はギアハウジング１０ｂ側に付いて
分かれるので、室Ｒ内に蓄積されていた作動油がギアハ
ウジング１０ｂ内に漏れて異なる特性の潤滑油と混ざ
り、そのまま再組立をするとギアハウジング１０ｂ内の
各部材の潤滑に悪影響を及ぼすおそれがある。本発明
は、この種の操舵装置においてオイルシールの取付構造
に工夫して、このような問題を解決することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このために、本発明によ
る操舵装置は、図１〜図３に例示するように、操舵ハン
ドルに連結されて共に回転する入力軸１１と、出力軸１
３及び連動機構１５を介して前記入力軸１１に連結され
操舵リンクを介して車輪を操舵する出力作動部材１４
と、この出力作動部材にアシスト力を与えるパワーシリ
ンダ３０と、前記入力軸１１に設けられこれに加わるト
ルクに応じて作動して前記パワーシリンダ３０が前記出
力作動部材１４に与えるアシスト力を変化させるサーボ
弁２０と、このサーボ弁２０を支持する弁ハウジング１
０ａと前記連動機構１５及び出力軸１３を支持するギア
ハウジング１０ｂからなるハウジング１０を備えてなる
操舵装置において、前記入力軸１１と出力軸１３の間に
おいて同入力軸に対し偏心して前記ハウジング１０に支
持された中間回転部材３８と、前記入力軸１１の前記中
間回転部材３８側端部に一体的に設けられた入力ピニオ
ン４１及び同中間回転部材に一体的に設けられて前記入
力ピニオン４１と噛合する内歯ギア４２よりなり、同入
力軸の回転を減速して同中間回転部材に伝達する減速機
構４０と、前記弁ハウジング１０ａの内周面に前記入力
ピニオン４１側から液密に挿入され、前記入力軸１１を
支持する軸受１７ｂを同弁ハウジングに押圧固定する筒
状の軸受押え１９と、この軸受押えの内周面と前記入力
ピニオン４１の外周面の間に設けられたオイルシール４
９を備えたことを特徴とするものである。

【０００５】

【作用】操舵ハンドルと共に回転する入力軸１１の回転
は入力ピニオン４１及び内歯ギア４２よりなる減速機構
４０により減速されて中間回転部材３８に伝達され、出
力軸１３、連動機構１５及び出力作動部材１４を介して
車輪を操舵する。

【０００６】保守点検などのためにハウジング１０を分
解した場合、軸受押え１９と入力ピニオン４１は何れも
弁ハウジング１０ａ側に組み付けられた状態で分解され
るのでオイルシール４９によるシールは保持され、サー
ボ弁２０から漏れて弁ハウジング１０ａ内に蓄積されて
いた作動油はオイルシール４９により阻止されてギアハ
ウジング１０ｂ側に漏れることはない。

【０００７】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、ハウジ
ングを分解した際に弁ハウジング内の動力舵取装置の作
動油がギアハウジング側に漏れることがないので、ギア
ハウジング内の潤滑油に異質の作動油が混入して、再組
立後のギアハウジング内の各部材の潤滑に悪影響を及ぼ
すおそれがない。

【０００８】

【実施例】以下に図１〜図３に示す実施例により本発明
の説明をする。図１に示すように、本実施例の操舵装置
のハウジング１０は、互いにねじ止め固定された弁ハウ
ジング１０ａ及びギアハウジング１０ｂにより構成され
ている。互いに同軸的に配置された入力軸１１及びその
後半部１１ａは、軸受１７ａ，１７ｂを介して弁ハウジ
ング１０ａ内に支持され、トーションバー１６により弾
性的に相対回動可能に連結されている。

【０００９】後半部１１ａを支持する軸受１７ｂの外輪
は、弁ハウジング１０ａの内周面に入力ピニオン４１側
からＯリングを介して液密にねじ込まれた筒状の軸受押
え１９により押圧されて、弁ハウジング１０ａに固定さ
れる。また入力軸１１の後半部１１ａの後部には、先端
部に入力ピニオン４１が形成されたボス部材１２がキー
１１ｃにより回り止めされ、軸受１７ｂの内輪と共にナ
ット１１ｂにより後半部１１ａに締め付け固定されてい
る。

【００１０】ボス部材１２は入力ピニオン４１に隣接す
る中間部が軸受１７ｃを介して軸受押え１９により支持
され、２つの軸受１７ｂ，１７ｃの間には軸受押え１９
の内周面により液密に嵌合支持され内周のリップ部がボ
ス部材１２の外周面に液密かつ相対回転可能に当接され
るオイルシール４９が設けられている。後半部１１ａと
ボス部材１２の嵌合面はＯリング１１ｄにより液密にシ
ールされている。

【００１１】入力軸１１の後側にはこれと平行に偏心し
て中間回転部材３８が、２個の軸受１８ｃを介してギア
ハウジング１０ｂ内に支持され、この両者１１，３８の
回転軸線Ｏ１，Ｏ２の間の偏心量はｅである。この中間
回転部材３８の前半部に同軸的に形成された内歯ギア４
２はボス部材１２に形成した入力ピニオン４１と互いに
噛合して、入力軸１１の回転を減速して中間回転部材３
８に伝達する減速機構４０を構成している。

【００１２】後述する操舵特性付与機構４５の出力フラ
ンジ３９がキー３９ａを介して同軸的に前端に固定され
る出力軸１３は、軸受１８ａ，１８ｂを介して入力軸１
１後方のギアハウジング１０ｂに支持されている。ギア
ハウジング１０ｂには出力軸１３と立体的に交差して軸
動可能にラックバー（出力作動部材）１４が支持され、
この両者１３，１４は連動機構１５により連動されてい
る。本実施例においては、連動機構１５は、出力軸１３
に形成されたピニオン１５ａと、ラックバー１４の一部
に形成されてピニオン１５ａと噛合するラック１５ｂに
より構成され、ラックバー１４の両端はそれぞれ操舵リ
ンクを介して左右の前輪（何れも図示省略）に連結され
ている。

【００１３】次に図１及び図２により、操舵中立位置か
らの回転角の増大に応じて減速比を次第に減少させなが
ら中間回転部材３８の回転を出力軸１３に伝達する操舵
特性付与機構４５の説明をする。中間回転部材３８の後
端面には、直径方向に延びるカム溝４７が形成され、ま
たこれと対向する出力フランジ３９の前端面には、突起
４８が出力軸１３の回転軸線Ｏ３から距離Ｒだけ偏心し
て軸方向に突出して設けられている。この距離Ｒは両部
材３８，１３の回転軸線Ｏ２，Ｏ３の間の偏心量ｅより
も大である。突起４８は、回転軸線Ｏ３と平行に出力フ
ランジ３９に植設固定されたピン４８ａと、ニードルロ
ーラ４８ｃを介してピン４８ａに回転自在に設けられた
ローラ４８ｂにより構成され、ローラ４８ｂの外周面は
カム溝４１内に実質的に隙間なく転動可能に係合されて
いる。

【００１４】ギアハウジング１０ｂ内に位置する減速機
構４０、操舵特性付与機構４５及び連動機構１５は潤滑
油により潤滑される。なお本実施例では、操舵特性付与
機構４５のカム溝４７を中間回転部材３８側に、突起４
８を出力軸１３側に設けたが、これと逆に突起４８を中
間回転部材３８側に、カム溝４７を出力軸１３側に設け
てもよい。

【００１５】図１に示すように、本実施例の前輪操舵装
置は、サーボ弁２０とパワーシリンダ３０よりなる油圧
式の動力舵取り装置を備えている。サーボ弁２０のロー
タ弁部材２１は入力軸１１の入力側部分の後部に一体的
に形成され、スリーブ弁部材２２は内外周面がそれぞれ
ロータ弁部材２１の外周面と弁ハウジング１０ａの内周
面にそれぞれ回転可能に嵌合され、係合ピン２３により
入力軸１１の後半部１１ａに連結されている。弁ハウジ
ング１０ａにはサーボ弁２０の４つのポート、すなわち
入力ポート２５、排出ポート２６及び１対の分配ポート
２７ａ，２７ｂが形成されている。

【００１６】一方パワーシリンダ３０はラックバー１４
の途中に設けられており、ギアハウジング１０ｂと一体
的に形成されラックバー１４を同軸的かつ液密に貫通さ
せるシリンダ３１と、ラックバー１４に固定されシリン
ダ３１の内周に液密に嵌合してその内部を左右の作動室
に分離するピストン３２により構成されている。この左
右の作動室はそれぞれ連通路によりサーボ弁２０の各分
配ポート２７ａ，２７ｂに連通され、また入力ポート２
５及び排出ポート２６はそれぞれ連通路により供給ポン
プ３５及びリザーバ３６に連通されている。

【００１７】このサーボ弁２０は入力軸１１とその後半
部１１ａの間に作用するトルクによるトーションバー１
６の僅かの捩れに応じて作動し、供給ポンプ３５からパ
ワーシリンダ３０の各作動室への作動流体の供給及び各
作動室からリザーバ３６への作動流体の排出を、各分配
ポート２５，２６，２７ａ，２７ｂを介して制御するも
のである。これにより前記トルクに応じた操舵アシスト
力がラックバー１４を介して前輪に与えられる。なお、
入力軸１１とその後半部１１ａの間には、この両者１
１，１１ａの間の捩りばね特性を変化させて動力操舵特
性を変化させる反力機構２９が設けられているが、詳細
な構造は省略する。

【００１８】次に上記実施例の作動の説明をする。

【００１９】入力軸１１がハンドル軸を介して操舵ハン
ドル（何れも図示省略）と一緒に回転すれば、トーショ
ンバー１６を介して後半部１１ａも共に回転され、中間
回転部材３８は入力ピニオン４１及び内歯ギア４２より
なる減速機構４０により減速して回転される。図２に示
す前輪操舵中立位置から中間回転部材３８が左右何れか
に回転するにつれて、突起４８のローラ４８ｂはカム溝
４７内に沿って半径方向外向きに転動して出力軸１３は
回転され、この回転は連動機構１５を介してラックバー
１４の軸動に変換され、図略のリンクを介して前輪を操
舵する。中間回転部材３８の回転角α及び操舵ハンドル
に連結された入力軸１１の回転角βに対する出力軸１３
の回転角θは、それぞれ次の通りとなる。

【００２０】

【数１】 α＝tan^-1（sinθ／（cosθ−ｒ）） β＝tan^-1（sinθ／（cosθ−ｒ））／ｇ 但し ｒ＝ｅ／Ｒ ｇ：減速機構４０の減速比 中間回転部材３８と出力軸１３の間の減速比は前式の微
分値dθ／dαであり、中間回転部材回転角αが中立位置
から離れて１８０度に近付くにつれて次第に減少し、そ
れを過ぎれば増大する。また操舵ハンドル回転角βに対
するステアリングギア比の特性は後式の微分値dθ／dβ
に比例し、減速機構４０の減速比ｇに応じて図３に示す
ようになる。すなわち、操舵中立位置ではステアリング
ギア比は大きく、操舵ハンドル回転角の増大に応じて次
第に減少し、減速比ｇに応じた所定の操舵ハンドル回転
角位置で最小値となり、それ以上の操舵ハンドル回転角
では増大傾向、すなわち逆の特性となる。このステアリ
ングギア比が最小となる操舵ハンドル回転角位置は、図
示のように、減速機構４０の減速比ｇが１の場合は１８
０度であり、減速比ｇの増大に応じて増大する。図３は
ｒ＝０.４の場合に減速比ｇを変化させた一例を示す。
本実施例では減速機構４０の減速比ｇは１．４であり、
そのときの特性を実線で示す。この場合のステアリング
ギア比が最小となる操舵ハンドル回転角位置は２５２度
であるが、ストッパにより２４０度以上は操舵されな
い。

【００２１】この操舵の際に、サーボ弁２０、反力機構
２９、パワーシリンダ３０及び供給ポンプ３５などより
なる動力舵取装置が作動してラックバー１４に操舵アシ
スト力を与える。供給ポンプ３５からサーボ弁２０及び
反力機構２９に供給される作動油は、微量ながらＯリン
グ２８から漏れてオイルシール４９の手前の軸受１７ｂ
を設けた空間内に少しづつ蓄積されるが、オイルシール
４９及びＯリング１１ｄにより阻止されて、減速機構４
０、操舵特性付与機構４５及び連動機構１５等が設けら
れたギアハウジング１０ｂ内に漏れることはない。

【００２２】保守点検などのために弁ハウジング１０ａ
とギアハウジング１０ｂを互いに分解した場合でも、オ
イルシール４９が取り付けられる軸受押え１９と、オイ
ルシール４９の内周のリップが当接される入力ピニオン
４１のボス部材１２は、何れも弁ハウジング１０ａ側に
組み付けられた状態で分解される。従ってサーボ弁２０
及び反力機構２９から漏れて弁ハウジング１０ａ内の軸
受１７ｂが位置する空間に蓄積された作動油は、オイル
シール４９により阻止されてギアハウジング１０ｂ側に
漏れることはない。これにより、ギアハウジング内の潤
滑油に異質の作動油が混入して、ギアハウジング内の各
部材の潤滑に悪影響を及ぼすおそれがない。

【００２３】なお本発明は、連動機構１５としてボール
スクリュー式、ウオームピン式などラックピニオン式以
外のものを使用した前輪操舵装置に実施することもでき
る。また前輪操舵装置に限らず、後輪操舵装置にも適用
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による操舵装置の一実施例の全体縦断
面図である。

【図２】 図１の２−２断面図である。

【図３】 本発明による操舵装置のステアリングギア比
特性の一例を示す図である。

【図４】 従来技術による操舵装置の要部を破断した側
面図である。

【符号の説明】

１０…ハウジング、１０ａ…弁ハウジング、１０ｂ…ギ
アハウジング、１１…入力軸、１２…ボス部材、１３…
出力軸、１４…出力作動部材（ラックバー）、１５…連
動機構、１９…軸受押え、２０…サーボ弁、３０…パワ
ーシリンダ、３８…中間回転部材、４０…減速機構、４
１…入力ピニオン、４２…内歯ギア、４５…操舵特性付
与機構、４９…オイルシール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹羽 悟 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 河上 清治 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 久代 育生 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵ハンドルに連結されて共に回転する
   入力軸と、 出力軸及び連動機構を介して前記入力軸に連結され操舵
   リンクを介して車輪を操舵する出力作動部材と、 この出力作動部材にアシスト力を与えるパワーシリンダ
   と、 前記入力軸に設けられこれに加わるトルクに応じて作動
   して前記パワーシリンダが前記出力作動部材に与えるア
   シスト力を変化させるサーボ弁と、 このサーボ弁を支持する弁ハウジングと前記連動機構及
   び出力軸を支持するギアハウジングからなるハウジング
   を備えてなる操舵装置において、 前記入力軸と出力軸の間において同入力軸に対し偏心し
   て前記ハウジングに支持された中間回転部材と、 前記入力軸の前記中間回転部材側端部に一体的に設けら
   れた入力ピニオン及び同中間回転部材に一体的に設けら
   れて前記入力ピニオンと噛合する内歯ギアよりなり、同
   入力軸の回転を減速して同中間回転部材に伝達する減速
   機構と、 前記弁ハウジングの内周面に前記入力ピニオン側から液
   密に挿入され、前記入力軸を支持する軸受を同弁ハウジ
   ングに押圧固定する筒状の軸受押えと、 この軸受押えの内周面と前記入力ピニオンの外周面の間
   に設けられたオイルシールを備えたことを特徴とする操
   舵装置。