JPH0966850A - 油圧式パワーステアリング装置のロータリサーボバルブボディユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒステリシスが小さくて使用頻度の高いスプ
リングワッシャを提供することにある。 【解決手段】 さらにまたバルブハウジング10とギヤ
ハウジング11との当接部内方に周方向へ指向した段差部
38, 39がそれぞれ形成され、該段差部38, 39にころがり
軸受40の外輪41が嵌合されるとともに、ころがり軸受40
の内輪42はピニオン15の外周に嵌合され、ピニオン15に
嵌着されたストッパリング43によってころがり軸受40の
内輪42は軸方向に移動しないように固定され、バルブハ
ウジング10の段差部38とギヤハウジング11の段差部39と
には、図４にて周方向に沿う時計方向に進むにつれて一
方の平面部45と、他方へ傾斜した傾斜面部47と、他方の
平面部46と、一方へ傾斜した傾斜面部48とからなる連続
梯形折返し形状スプリングワッシャ44が介装されてお
り、バルブハウジング10とギヤハウジング11とを結合し
た場合の両段差部38,39 の両端面間の寸法およびころが
り軸受40の外輪41の軸方向巾の寸法の誤差が前記連続梯
形折返し形状スプリングワッシャ44の弾性変形で吸収で
きるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の操舵力を
軽減するための油圧式パワーステアリング装置のロータ
リサーボバルブボディユニットにおいて、入力軸および
該入力軸の外周に嵌合されたスリーブを密閉するバルブ
ハウジングと、前記入力軸とトーションバーを介して同
一軸線上に配置された出力軸および該出力軸と一体のピ
ニオンに噛合うラックを密閉するギヤハウジングとの両
端面を突合せ結合し、該突合せ結合部内方に位置して、
前記出力軸を枢支したころがり軸受の外輪を軸方向に移
動不能に固定するロータリサーボバルブボディユニット
に関するものである。

【０００２】

【従来技術】本出願人が出願した実願平５−７５９３２
号のものは、図８ないし図９に図示されるように構成さ
れている。

【０００３】すなわちロータリサーボバルブボディユニ
ット01は、図８に図示されるように構成され、該ロータ
リサーボバルブボディユニット01では、バルブハウジン
グ02とギヤハウジング03とが同一軸線上に位置するよう
に相互に一体に結合され、該バルブハウジング02にスタ
ブシャフト04が回転自在に嵌装されるとともに、該バル
ブハウジング02とスタブシャフト04との間に、スタブシ
ャフトスリーブ05が同心状に回転自在に嵌装され、該ス
タブシャフト04の内端外周に軸受06を介して出力軸たる
ピニオン07の内端が回転自在に嵌合されるとともに、ピ
ニオン07の外端はころがり軸受08を介してギヤハウジン
グ03に回転自在に嵌合されている。

【０００４】またスタブシャフト04に中空の中心孔09が
形成され、該中心孔09にトーションバー010 が嵌合さ
れ、該トーションバー010 の外端はスタブシャフト04に
一体に結合されるとともに、該トーションバー010 の内
端はピニオン07に一体に結合され、スタブシャフト04と
ピニオン07とはトーションバー010 の捩り変形によって
相対的に回転可能に連結されている。

【０００５】さらにバルブハウジング02には給油ポート
011 および排油ポート012 が形成されるとともに、図示
されないパワーシリンダの左右シリンダ室に連通する左
方シリンダポート013 、右方シリンダポート014 が形成
されている。

【０００６】さらにまたバルブハウジング02とギヤハウ
ジング03との当接部内方に周方向へ指向した段差部015,
016 がそれぞれ形成され、該段差部015,016 にころがり
軸受017 の外輪018 が嵌合されるとともに、ころがり軸
受017 の内輪019 はピニオン07の外周に嵌合され、ピニ
オン07に嵌着されたストッパリング020 によってころが
り軸受017 の内輪019 は軸方向に移動しないように固定
されるようになっている。

【０００７】しかもバルブハウジング02の段差部015 と
ころがり軸受017 の外輪018 とには、円錐台状スプリン
グワッシャ021 の外周縁部023 が外輪018 のバルブハウ
ジング側端面027 に向って弯曲した円錐台状スプリング
ワッシャ021 が介装されており、バルブハウジング02と
ギヤハウジング03とを結合した場合に、ころがり軸受01
7 の軸方向ガタが除去されて、ピニオン07およびころが
り軸受017 の軸方向公差と、ギヤハウジング03に対する
バルブハウジング02の組付け公差の累積公差が、円錐台
状スプリングワッシャ021 の弾性変形で吸収されるよう
になっている。

【０００８】

【解決しようとする課題】図８ないし図９に図示の円錐
台状スプリングワッシャ021 においては、バルブハウジ
ング02の内周面024 と段差部015 の端面025 とが交叉す
る内周縁部026 に円錐台状スプリングワッシャ021 の外
側弯曲面022 が局所的に当接して、該外側弯曲面022 の
当接部に局所的に大きな応力が発生して、その部分で永
久歪を生じ易いため、図10に図示されるように、荷重を
０からＡ₁ に増大して変位がＢ₁ となった後、荷重を０
に戻した場合に、変位は０に戻らずに、変位はＣ₂ とな
り、比較的大きなヒステリシスＸ₂ が残り、１回使用し
た後の円錐台状スプリングワッシャ021 の変形可能量は
Ｂ₁ −Ｘ₂ ＝Ｙ₂ となり、この変形可能量Ｙ₂ がピニオ
ン07およびころがり軸受017 の軸方向公差とギヤハウジ
ング03に対するバルブハウジング02の組付け公差の累積
公差Δ以下の値になると、円錐台状スプリングワッシャ
021 の再使用は不可能となって、円錐台状スプリングワ
ッシャ021 の交換頻度が低下して保守、整備コストが高
くなる。

【０００９】また図８ないし図９に図示のロータリサー
ボバルブボディユニット01においては、円錐台状スプリ
ングワッシャ021 の弯曲面の向きを逆にした場合に、円
錐台状スプリングワッシャ021 の弾性変形による前記累
積公差の吸収が不可能となり、円錐台状スプリングワッ
シャ021 の組付けには細心の注意が必要であった。

【００１０】さらに前記出願のものにおいては、他の実
施例として、円錐台状スプリングワッシャ021 の代り
に、図11ないし図12に図示の波状弯曲スプリングワッシ
ャ028が用いられていた。

【００１１】この波状弯曲スプリングワッシャ028 は、
周方向に進むにつれて波状に弯曲した形状に形成され、
該波状弯曲スプリングワッシャ028 の両頂面部029 はバ
ルブハウジング02における段差部015 の端面025 ところ
がり軸受017 における外輪018 のバルブハウジング側端
面027 とに放射方向に指向した初期接触線030 にて当接
しており、スタブシャフト04の軸方向挟圧力に対して、
波状弯曲スプリングワッシャ028 は図13に図示されるよ
うに変形し易く、すなわち、弾性係数が小さい(変位一
荷重曲線の傾斜角度が小さく）ので、所要の保持反力を
得るのに大きな変形を与える必要上、段差部015 の端面
025 および外輪018 のバルブハウジング側端面027 に対
する初期接触線030 の摺動量が著しく増大し、その結
果、波状弯曲スプリングワッシャ028 は円錐台状スプリ
ングワッシャ021 と同様に大きなヒステリシスＸ₂ が生
ずる。

【００１２】

【課題を解決するための手段および効果】本発明はこの
ような難点を克服したロータリサーボバルブボディユニ
ットの改良に係り、同一軸線上に配置された入力軸と出
力軸とをトーションバーを介して相対的に捩り可能に連
結し、前記入力軸の外周に相対的に回転自在にスリーブ
を嵌装し、前記入力軸とスリーブとを密閉するバルブハ
ウジングを形成し、前記出力軸と該出力軸と一体のピニ
オンに噛合うラックとを密閉するギヤハウジングを形成
し、前記バルブハウジング端部とギヤハウジング端部と
を突合せて結合してなる油圧式パワーステアリング装置
のロータリサーボバルブボディユニットにおいて、前記
バルブハウジング端部とギヤハウジング端部との内方に
位置して、前記出力軸を枢支するころがり軸受を配設
し、該ころがり軸受の外輪の一端面を前記ギヤハウジン
グの円筒状段差部の内端面に当接させ、前記外輪の他端
面と前記バルブハウジングの円筒状段差部の内端面とに
周方向に進むにつれて一方の平面部と他方へ傾斜した傾
斜面部と他方の平面部と一方へ傾斜した傾斜面部とから
なる連続梯形折返し形状のスプリングワッシャを介装し
たことを特徴とするものである。

【００１３】本発明は前記したように構成されるので、
バルブハウジングおよびギヤハウジングの各円筒状段差
部の軸方向深さと、ころがり軸受の外輪の軸方向寸法と
に誤差があっても、連続梯形折返し形状のスプリングワ
ッシャの弾性変形によってころがり軸受の外輪の軸方向
ガタが除去されるため、前記円筒状段差部の軸方向深さ
誤差およびころがり軸受外輪の軸方向寸法誤差が確実に
吸収される。

【００１４】またすべり軸受の外輪を係止する前記連続
梯形折返し形状のスプリングワッシャの両外表面が平坦
であるため、該スプリングワッシャの変形による該平坦
外表面の摩擦力が軽減して滑り易くなり、該スプリング
ワッシャの変形の際の吸収エネルギが低下して、ヒステ
リシス (該スプリングワッシャをロータリサーボバルブ
ボディユニットに装着し、その後これを取外した場合の
元の形状に復帰することができない残存変形量) が小さ
くなり、保守、整備の目的で、ロータリサーボバルブボ
ディユニットをバルブハウジングとギヤハウジングとに
分解して、前記スプリングワッシャを再使用する回数を
増大させることができる。この結果、前記スプリングワ
ッシャの交換頻度を低下させて、保守、整備コストを低
減できる。

【００１５】さらに前記連続梯形折返し形状のスプリン
グワッシャは、その厚さ中心面を中心に両側対称に形成
されているので、該スプリングワッシャに表裏がなく、
該スプリングワッシャの表裏に注意を払わずに、能率良
く容易にロータリサーボバルブボディユニットに該スプ
リングワッシャを装着することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図６に図示され
た本発明の一実施例について説明する。図１に図示され
るように、油圧式パワーステアリング装置１は車体前方
に配設され、該油圧式パワーステアリング装置１に敷設
されたロータリサーボバルブボディユニット２の後記ス
タブシャフト12の外端は、ステアリングホイール３と一
体のステアリングコラムシャフト４にステアリングジョ
イント５を介して連結され、ロータリサーボバルブボデ
ィユニット２に一体に結合されているパワーシリンダ６
内には、図示されないピストンが摺動自在に嵌合され、
該ピストンに連結されているタイロッド７の先端は、フ
ロントホイール８に付設されているナックルアームに枢
着され、ロータリサーボバルブボディユニット２内のバ
ルブハウジング10に圧油を供給する油圧ポンプ９が該パ
ワーシリンダ６の近くに設けられており、ステアリング
ホイール３をいずれかの方向へ回転操作すると、スタブ
シャフト12はこれに対応して回転駆動され、ロータリサ
ーボバルブボディユニット２の動作でもって、パワーシ
リンダ６内のピストンが左右に摺動し、フロントホイー
ル８が左右に操舵されるようになっている。

【００１７】また図１に図示された油圧式パワーステア
リング装置１に付設されたロータリサーボバルブボディ
ユニット２においては、図２に図示されるように、バル
ブハウジング10とギヤハウジング11とが同一軸線上に位
置するように相互に一体に結合され、該バルブハウジン
グ10に入力軸たるスタブシャフト12が回転自在に嵌装さ
れるとともに、該バルブハウジング10とスタブシャフト
12との間にスタブシャフトスリーブ13が同心状に回転自
在に嵌装され、該スタブシャフト12の内端外周に軸受14
を介して出力軸たるピニオン15の内端が回転自在に嵌合
されるとともに、ピニオン15の外端がころがり軸受16を
介してギヤハウジング11に回転自在に嵌合されている。

【００１８】またスタブシャフト12に中空の中心孔17が
形成されて、該中心孔17にトーションバー18が嵌合さ
れ、該トーションバー18の外端はスタブシャフト12に一
体に結合されるとともに該トーションバー18の内端はピ
ニオン15に一体に結合されており、従って、スタブシャ
フト12とピニオン15とはトーションバー18の捩り変形に
よって相対的に回転可能に連結されている。

【００１９】さらに図２に図示されるように、車巾方向
に指向したラック19がギヤハウジング11内に摺動自在に
嵌装され、該ラック19は前記したようにパワーシリンダ
６のピストン（図示されず）およびタイロッド７を介し
てフロントホイール８に連結されており、ピニオン15が
回転すると、ラック19が左右に摺動されて、フロントホ
イール８が左右に旋回されるようになっている。

【００２０】またバルブハウジング10には油圧ポンプ９
の吐出口と吸入口とにそれぞれ連通する給油ポート20お
よび排油ポート21が形成されるとともに、パワーシリン
ダ６の図示されない左右シリンダ室に連通する左方シリ
ンダポート22、右方シリンダポート23が形成されてい
る。

【００２１】さらにスタブシャフト12の外周面には、給
油ポート20に連通する周方向給油溝24が形成されるとと
もに、左方シリンダポート22、右方シリンダポート23に
それぞれ連通する周方向左方シリンダ溝25、周方向右方
シリンダ溝26が周方向給油溝24の軸方向両側に位置して
形成されている。

【００２２】さらにまた図３に図示されるように、スタ
ブシャフトスリーブ13には、その中心軸に指向するとと
もに外端が周方向給油溝24に開口した４本の給油通路27
が周方向に亘り等間隔に形成され、この給油通路27の各
周方向両側にそれぞれスタブシャフトスリーブ13の中心
線に指向した左方シリンダ通路28と右方シリンダ通路29
とがそれぞれ形成され、これら左方シリンダ通路28、右
方シリンダ通路29の外端は周方向左方シリンダ溝25、周
方向右方シリンダ溝26にそれぞれ開口している。

【００２３】しかもスタブシャフトスリーブ13の内周面
には、左方シリンダ通路28、右方シリンダ通路29の中心
と溝中心が一致するとともにスタブシャフトスリーブ13
の軸方向と平行な軸方向溝30，31が交互に４条ずつ計８
条形成されており、左方シリンダ通路28、右方シリンダ
通路29の内端は各軸方向溝30，31にそれぞれ開口してい
る。

【００２４】またスタブシャフト12の外周面には、スタ
ブシャフトスリーブ13の軸方向溝30，31で挟まれた部分
の巾と等しい巾の軸方向溝32, 33が周方向に亘り交互に
等間隔に形成され、スタブシャフト12の中心孔17と軸方
向溝33とを連通する排油通路34が形成され、中心孔17は
別の排油通路35を介して排油ポート21に連通されてい
る。

【００２５】さらに図２に図示されるようにスタブシャ
フトスリーブ13のピニオン15側に係止ピン36が中心方向
に向って突設され、ピニオン15のスタブシャフトスリー
ブ13側に軸方向係合溝37が形成され、該係合溝37に係止
ピン36が係合されており、ピニオン15の回転がスタブシ
ャフトスリーブ13に伝達されるようになっている。

【００２６】さらにまたバルブハウジング10とギヤハウ
ジング11との当接部内方に周方向へ指向した段差部38,
39がそれぞれ形成され、該段差部38, 39にころがり軸受
40の外輪41が嵌合されるとともに、ころがり軸受40の内
輪42はピニオン15の外周に嵌合され、ピニオン15に嵌着
されたストッパリング43によってころがり軸受40の内輪
42は軸方向に移動しないように固定されるようになって
いる。

【００２７】しかもバルブハウジング10の段差部38とギ
ヤハウジング11の段差部39とには、図４にて周方向に沿
う時計方向に進むにつれて一方の平面部45と、他方へ傾
斜した傾斜面部47と、他方の平面部46と、一方へ傾斜し
た傾斜面部48とからなる連続梯形折返し形状スプリング
ワッシャ44が介装されており、バルブハウジング10とギ
ヤハウジング11とを結合した場合の両段差部38,39 の両
端面間の寸法およびころがり軸受40の外輪41の軸方向巾
の寸法の誤差が前記連続梯形折返し形状スプリングワッ
シャ44の弾性変形で吸収できるようになっている。

【００２８】またバルブハウジング10内においてスタブ
シャフトスリーブ13の軸方向両側に位置してオイルシー
ル49, 50が介装されており、バルブハウジング10内の圧
油が外部へ漏出しないように油密に形成されるようにな
っている。

【００２９】図１ないし図６に図示の一実施形態は前記
したように構成されているので、ステアリングホイール
３が左方（運転席から見て反時計方向）へ回転すると、
スタブシャフト12がトーションバー18の捩れ反力に打勝
ってスタブシャフトスリーブ13に対しステアリングホイ
ール３と同じ方向に回転し、スタブシャフト12の軸方向
溝32がスタブシャフトスリーブ13の軸方向溝30に連通
し、給油ポート20から周方向給油溝24、給油通路27を介
して軸方向溝32に流入した圧油は、軸方向溝30から左方
シリンダ通路28、周方向左方シリンダ溝25、左方シリン
ダポート22を経由し、パワーシリンダ６の左方シリンダ
室に流入し、図示されないピストンが右方に移動し、操
舵輪８は左方へ向く。なお右方シリンダ室内の油の排出
状態は省略する。

【００３０】そして、図示されないピストンおよびラッ
ク19の右方移動に対応してピニオン15およびスタブシャ
フトスリーブ13がスタブシャフト12の反時計回転方向と
同じ反時計方向に回転し、スタブシャフト12の回転角度
と等しい回転角度にスタブシャフトスリーブ13が回転し
た時に、軸方向溝32と軸方向溝30との連通が遮断され、
パワーシリンダ６への作動油の供給は停止する。

【００３１】またころがり軸受40の内輪42はピニオン15
の段部とストッパリング43とで軸方向へ移動できないよ
うに固定され、ころがり軸受40の外輪41の軸方向のガタ
は、バルブハウジング10の段差部38の端面51と外輪41の
端面52とに介装された連続梯形折返し形状スプリングワ
ッシャ44の弾性変形により除去されるので、段差部38,
39の軸方向の深さの公差およびころがり軸受40の外輪41
の軸方向寸法の公差を合せた軸方向累積公差が吸収され
る。

【００３２】さらに連続梯形折返し形状スプリングワッ
シャ44の両側には、表面が、滑らかな平面部45、平面部
46が形成されているので、段差部38の端面51と外輪41の
端面52とに、連続梯形折返し形状スプリングワッシャ44
の平面部45と平面部46とがそれぞれ当接した際に、この
両当接面の摩擦力が小さく、しかも連続梯形折返し形状
スプリングワッシャ44の弾性係数が大きいので、図８な
いし図９の円錐台状スプリングワッシャ021 と同様に所
要保持反力を得るのに小さな変形で足りて、段差部38の
端面51と外輪41の端面52とに対する連続梯形折返し形状
スプリングワッシャ44の平面部45と平面部46の摺動力が
小さく、その結果、連続梯形折返し形状スプリングワッ
シャ44は図７に図示されるように、ヒステリシスＸ₁ は
小さい。

【００３３】従って連続梯形折返し形状スプリングワッ
シャ44を１回使用した後の連続梯形折返し形状スプリン
グワッシャ44の変形可能量は、図７に図示されるよう
に、Ｂ₁ −Ｘ₁ ＝Ｙ₁ となって比較的大きいため、連続
梯形折返し形状スプリングワッシャ44の再使用回数が増
大して、連続梯形折返し形状スプリングワッシャ44の交
換頻度が減少し、保守、整備コストが低下する。

【００３４】さらにまた連続梯形折返し形状スプリング
ワッシャ44に表裏の差がないので、連続梯形折返し形状
スプリングワッシャ44の表裏に気を奪われることなく、
ロータリサーボバルブボディユニット２に連続梯形折返
し形状スプリングワッシャ44を簡単に装着することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るロータリサーボバルブボディユニ
ットを備えた油圧パワーステアリング装置全体を図示し
た斜視図である。

【図２】図１に図示された本発明のロータリサーボバル
ブボディユニットの一実施形態を図示した縦断側面図で
ある。

【図３】図２のIII −III 線に沿って切断した横断面図
である。

【図４】連続梯形折返し形状スプリングワッシャの平面
図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ矢視図である。

【図６】図２の要部拡大縦断側面図である。

【図７】本発明の前記一実施形態における連続梯形折返
し形状スプリングワッシャの弾性変形およびヒステリシ
スの状態を図示した特性図である。

【図８】従来のロータリサーボバルブボディユニットの
縦断側面図である。

【図９】図８の要部拡大縦断側面図である。

【図１０】図８ないし図９に図示の端面の弾性変形およ
びヒステリシスの状態を図示した特性図である。

【図１１】従来の他のロータリサーボバルブボディユニ
ットにおける波状弯曲スプリングワッシャの斜視図であ
る。

【図１２】図11に図示のものをロータリサーボバルブボ
ディユニットに適用した状態において、周方向に波状弯
曲スプリングワッシャを截断した断面図である。

【図１３】図11に図示の左方シリンダ通路の弾性変形お
よびヒステリシスの状態を図示した特性図である。

【符号の説明】

１…油圧式パワーステアリング装置、２…ロータリサー
ボバルブボディユニット、３…ステアリングホイール、
４…ステアリングコラムシャフト、５…ステアリングジ
ョイント、６…パワーシリンダ、７…タイロッド、８…
フロントホイール、９…油圧ポンプ、10…バルブハウジ
ング、11…ギヤハウジング、12…スタブシャフト、13…
スタブシャフトスリーブ、14…軸受、15…ピニオン、16
…ころがり軸受、17…中心孔、18…トーションバー、19
…ラック、20…給油ポート、21…排油ポート、22…左方
シリンダポート、23…右方シリンダポート、24…周方向
給油溝、25…周方向左方シリンダ溝、26…周方向右方シ
リンダ溝、27…給油通路、28…左方シリンダ通路、29…
右方シリンダ通路、30, 31, 32, 33…軸方向溝、34, 35
…排油通路、36…係止ピン、37…係合溝、38, 39…段差
部、40…ころがり軸受、41…外輪、42…内輪、43…スト
ッパリング、44…連続梯形折返し形状スプリングワッシ
ャ、45, 46…平面部、47, 48…傾斜面部、49, 50…オイ
ルシール、51, 52…端面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一軸線上に配置された入力軸と出力軸
   とをトーションバーを介して相対的に捩り可能に連結
   し、前記入力軸の外周に相対的に回転自在にスリーブを
   嵌装し、前記入力軸とスリーブとを密閉するバルブハウ
   ジングを形成し、前記出力軸と該出力軸と一体のピニオ
   ンに噛合うラックとを密閉するギヤハウジングを形成
   し、前記バルブハウジング端部とギヤハウジング端部と
   を突合せて結合してなる油圧式パワーステアリング装置
   のロータリサーボバルブボディユニットにおいて、前記
   バルブハウジング端部とギヤハウジング端部との内方に
   位置して、前記出力軸を枢支するころがり軸受を配設
   し、該ころがり軸受の外輪の一端面を前記ギヤハウジン
   グの円筒状段差部の内端面に当接させ、前記外輪の他端
   面と前記バルブハウジングの円筒状段差部の内端面とに
   周方向に進むにつれて一方の平面部と他方へ傾斜した傾
   斜面部と他方の平面部と一方へ傾斜した傾斜面部とから
   なる連続梯形折返し形状のスプリングワッシャを介装し
   たことを特徴とする油圧式パワーステアリング装置のロ
   ータリサーボバルブボディユニット。