JPH11512991A - ステアリングギヤ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明はステアリングギヤ(１)内のサーボ圧の調節装置であって、ラック（４；４’）に取り付けられたインプットシャフト（２）と、ラック（４；４’）に動力を供給し、サーボ媒体をそれぞれ供給しおよび戻す第１チャネル（１８、２０、２１）と第２チャネル（１９）とを備えるボックス（８；８’）を備えたサーボ機構（９〜１７）と、第１および第２チャネル（１８、２０、２１、１９）の間のコネクションチャネル（２２；２９、３０）とを備える装置に関する。本発明はさらにラック（４；４’）が所定の位置にあるかどうかを検出する手段（２８；３６）、および該位置が検出されたときコネクションチャネル（２２；２９、３０）を開けるバルブ部材（２３；３１）を備える。本発明は、バルブ部材（２３；３１）がラック（４；４’）と相互作用すると共に、コネクションチャネル（２２、２９、３０）に通って延びること、および前記手段（２８；３６）が、前記位置を検出するとき、バルブ部材（２３；３１）と相互作用するラック（４；４’）内の変形部で構成され、それによりバルブ部材（２３；３１）はコネクションチャネル（２２；２９、３０）をそれぞれ開閉するよう動かされることを特徴とする。本発明により、ステアリングホイールが所定の位置まで回転するとき、サーボ装置からの負荷を低減する改良された装置が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】 ステアリングギヤ装置技術分野 本発明は請求項１の前提部に示される、ステアリングギヤ内のサーボ圧を低下 させる装置に関する。従来の技術 自動車のステアリング機構に関連して、車のステアリングホイールを回転させ るとき、ステアリング機構に動力を供給するために、サーボ機構が利用されるこ とが多い。一般によく見られるステアリングギヤはインプットシャフトを備えて いる。インプットシャフトの上にステアリングホイールが配置され、これにより、 シャフトはステアリングホイールの動きをピニオンに伝達する。ピニオンは次に ラックに接続されている。ラックの動きは次に車輪に伝達される。このような周 知のステアリングギヤは、ラックの上に位置するピストンを備えた流体シリンダ ーを有するサーボ機構によって補完され得る。サーボ機構はサーボポンプおよび バルブアセンブリもまた備えている。車のステアリングホイールを回転させると、 作動オイルがバルブアセンブリによりシリンダーに送り込まれる。それによりピ ストンおよび結果的にラックも、ステアリングホイールの回転方向に対応する方 向に動かされる。このようにして、ステアリングホイールを回転させると、ラッ クに動力が供給される。 既知の装置においては、サーボポンプからステアリングギヤへの作動オイルの 流れは常に一定である。サーボ機能が作動を開始すると、ステアリングギヤを通 る流れが上記バルブアセンブリにより減速するため、サーボ圧が上昇する。これ はステアリングギヤが一方の端位置に達するとき、たとえばステアリングホイー ルを左もしくは右の端位置まで回転させるとき不利であり、騒音や振動の形で問 題が生じる。さらに、サーボポンプにより車のエンジンに大きな負荷がかかり、 このため、車のアイドリング速度を常に一定に保つことができない。最終的には 作動オイルが異常な速度で加熱され、サーボポンプに損傷を与え得る。 このような問題の解決を目指した既知の装置は、米国特許第４３５４４２２号 により公知である。この装置は、車のステアリングホイールに連結したインプッ トシャフトに関連して回転され得るピボットケージを備える。ケージは、インプ ットシャフトが回転するときのラックの移動に対してオイルが供給されるように 調節可能なバルブに連結している。ラックが一方の端位置に達すると、ケージは カム部材によって動かされ、インプットシャフトにかかる力とは無関係にニュー トラル位置に戻される。その結果、バルブがニュートラル位置に戻り、オイル供 給ラインとオイルタンクとの間の接続が短絡する。このようにして、サーボポン プからの動力が低減される。 しかしこの既知の装置の構造はかなり複雑なため、製造コストも高くなり問題 も生じかねない。さらに、すべてのタイプの従来のステアリングギアに関連して 利用できるわけではない。発明の要旨 本発明の主な目的は上記の問題を解決すると共に、ステアリングホイールが所 定の位置まで回転したときにステアリングギヤのサーボ機構により生じる負荷を 低減し、また従来のステアリングギヤに関連して利用できる、改良された装置を 提供することにある。本目的は導入部で言及されたタイプの装置により達成され、 その特徴は請求項１の特徴部から明らかである。 従って本発明はラックに直接当接し、サーボオイルの通る供給ラインおよびリ ターンラインの間のコネクションチャネルを通って延びる特別なバルブ部材を備 え、ラックにはバルブ部材と相互作用する変形部が備えられている。それにより バルブ部材が効果的に移動して、ラックが所定の位置にあるとき、供給ラインと リターンラインとが短絡され得る。このようにして、簡単ではあるが効果的なバ ルブ構造を得ることができ、さらには従来のサーボシステムにも組み込むことが できる。 好適な実施形態によると、バルブ部材はラックに対して底表面がスライドする、 本質的に円筒状のロッドまたはピンで構成される。 好適には、本発明はラックが一方向に動かされるときのサーボ媒体の供給チャ ネルと、ラックが逆方向に移動するときのサーボ媒体の別の供給チャネルとを備 えている。ある特定の実施形態によると、ラックの前記所定の位置を検出すると、 上記のバルブ部材は、前記供給チャネルの一つをコネクションチャネルを介して サーボオイルのリターンラインに連結するように配置される。図面の説明 以下に、本発明を添付の図面を参照して説明する。 図１は本発明によるステアリングギヤの概略図である。 図２は第１の位置にある本発明による装置を模式的に示した一部切欠拡大図で ある。 図３は第２の位置にある図２による装置を示す。 図４は本発明によるステアリングギヤ装置の第２の実施形態の一部切欠図であ る。 図５は第１の作動状態にある図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図６は第２の作動状態にある図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。好ましい実施形態 本発明による装置を模式的にいくぶん簡略した形で図１に示す。好ましい実施 形態によると、装置は、自動車で使用されるための本質的に従来型のステアリン グギヤ１に関連して使用されるように意図されている。 ステアリングギヤ１はラック型であり、車のステアリングホイール(図示せず) に連結されたインプットシャフト２を備える。インプットシャフト２はピニオン ３に堅固に取り付けられており、ピニオンはラック４上の対応する歯と相互作用 する歯を備えている。２つのステアリングドラッグロッド５および６が、ラック ４の各端に配置されている。ステアリングドラッグロッド５および６は、従来の 方法でボールジョイントなどを介してラック４にはめ込まれており、ホイールの 方向を制御するためのものである。このように、ステアリングホイールのねじれ 移動は、インプットシャフト２、ピニオン３、ラック４、およびステアリングド ラッグロッド５と６を介して車輪に伝達される。車輪の偏り、すなわちステアリ ングホイールおよびインプットシャフト２の端位置はステアリングギヤ１内の止 め具（図示せず）により範囲が限定される。 ラック４はステアリングボックス７に組み込まれ、該ステアリングボックスは、 次にバルブボックス８と一体化される。バルブボックスの構造および機能は後で 詳細に述べる。サーボポンプ１０からサーボ媒体、好適にはオイルを供給する供 給ライン９がバルブボックス８に接続されている。さらにリターンライン１１が 備えられており、バルブボックス８とサーボポンプ１０との間に接続され、サー ボオイルをステアリングギヤ１からサーボポンプ１０に戻すようにされている。 サーボポンプ１０は、好ましくは、車のエンジンからの機械的なトランスミッシ ョン（図示せず）、例えばＶベルトによって駆動される。 さらに、装置はラック４とステアリングボックス７との間に形成される流体シ リンダー１２を備える。シリンダー１２はピストン１５によって第１シリンダー チャンバー１３と第２シリンダーチャンバー１４とに分割される。ピストンはラ ック４に堅固に取り付けられ、シリンダー１２（すなわちステアリングボックス ７）の内壁に対して密封状態となる。さらに、バルブボックス８は第３ライン１ ６および第４ライン１７によってシリンダーチャンバー１３および１４に接続さ れる。 装置を操作する際、サーボポンプ１０は車のエンジンによって駆動される。こ れによりサーボオイルが供給ライン９を介して、サーボポンプ１０からステアリ ングボックス１に送り込まれる。バルブボックス８の内部にはインプットシャフ ト２に関連して、既知型のバルブバッフルが配置されている。バルブバッフルに ついては詳しくは記載しない。これにより高圧のサーボオイルが、それぞれ第３ ライン１６または第４ライン１７を介して、シリンダーチャンバー１３および１ ４の一方に送られる。これはインプットシャフト２が所定のトルクにより、どち らの方向に動かされるかに依存する。インプットシャフト２のねじれ位置に依存 して、バルブバッフルは供給ライン９、リターンライン１１、第３ライン１６お よび第４ライン１７を互いに接続できるようにされている。このため、下記の機 能が達成され得る： ｉ） インプットシャフト２がニュートラル位置に位置する場合（すなわち、 どの方向にも回転していない場合）、供給ライン９はリターンライン１１と短絡 する。 ｉｉ） インプットシャフト２が左回り（上から見て）に回転した場合、供給 ライン９は第３ライン１６に接続される。これにより高圧下のサーボオイルが第 １チャンバー１３に送り込まれる。これに伴い、ラック４は図１における左側に 動かされる。さらに第４ライン１７はリターンライン１１に接続し、このため、 低圧のサーボオイルが第２チャンバー１４からサーボポンプ１０に戻される。 ｉｉｉ） インプットシャフト２が右回りに回転した場合、供給ライン９は第 ４ライン１７に接続される。これにより高圧下のサーボオイルが第２チャンバー １４に送り込まれ、ラック４は図１における右側に動かされる。さらに第３ライ ン１６はリターンライン１１に接続し、このため、低圧のサーボオイルが第１チ ャンバー１３からサーボポンプ１０に戻される。 上記一連のプロセスはインプットシャフト２が既知型のねじれバー（図示せず ）を好適に備えていることにより促進される。ねじれバーは周知の方法でインプ ットシャフト２とピニオン３とに取り付けられ、ねじれバーにより、トルクが２ 方向のうちの一方の方向にインプットシャフト２に加えられると直ちに、サーボ 効果（上記機能ｉ）、ｉｉ）およびｉｉｉ）による）を得ることができる。この ようにねじれバーを用いると、インプットシャフト２が回転しなくてもサーボ効 果が得られ得る。 バルブボックス８の一部切欠原理図を図２に示す。図面はインプットシャフト ２とラック４の一部も示しており、ステアリングホイールを左回りに回転させる 場合、すなわち車を左に向ける場合に対応する状態で本発明を再現している。 これにより、サーボオイルは供給ライン９を介してバルブボックス８内の供給 チャネル１８に送り込まれる。サーボオイルはバルブボックス８からリターンチ ャネル１９を介してリターンライン１１を通って戻される。 当操作例において、サーボオイルは上記バルブバッフルの助けをかりてバルブ ボックス８内の第３チャネル２０を介して第３ライン１６に送り込まれる。サー ボオイルはシリンダー１２（図１参照）から第４ライン１７とバルブボックス８ 内の第４チャネル２１とを介して戻され、その後リターンチャネル１９に戻され る。このようにして動力の付加が得られ、ラック４に作用する。図２では、高圧 下のサーボオイルは平行ハッチングで示されている。 供給チャネル１８はコネクションチャネル２２によりリターンチャネル１９に 接続される。さらに、形状が本質的に円筒状ロッドのバルブ部材２３がバルブボ ックス８内のコネクションチャネル２２および別のチャネル部２４の内部に配置 される。チャネル部２４はコネクションチャネル２２の延長部分を構成するため、 バルブ部材２３は２つのチャネル２２および２４を通って移動し得る。 バルブ部材２３は好ましくは本質的に垂直に配置され、このため、底表面がラ ック４の上面に当接する。さらに、バルブ部材２３はコネクションチャネル２２ の寸法よりわずかに小さい寸法の上部２５を有する。このため上部２５は密封機 能を有し、当操作状態においてはサーボオイルのリターンチャネル１１への漏出 を防ぐ。さらにバルブ部材２３の中央部２６は細くなっているため、サーボオイ ルのリターンチャネル１９内の通過が可能になる。バルブ部材２４は好ましくは 鋼鉄製であり、ラック４の上表面に対してスライドする丸みを帯びた底表面を有 する。ラック４のバルブ部材２３に対する摩擦を低減するため、後者は好ましく はグリースで滑らかにされる。さらに、バルブ部材２３はシール２７を備え、こ れによりチャネル部２４が密封される。 本発明によると、ラック４は例えばキャビティまたは窪み２８などの変形部を 有する。この窪み２８の位置は、インプットシャフト２が所定の位置、好適には ステアリングホイールの偏りの端位置まで回転したときバルブ部材２３の底表面 の真正面にある位置に対応するように決められる。ラック４はインプットシャフ ト２が第２の端位置まで回転した場合に対応する位置に配置される、別の窪み(図 示せず)も備える。 インプットシャフト２が端位置まで回転すると、バルブ部材２３は窪み２８の 真正面になる。供給チャネル１８における高いサーボ圧により、およびバルブ部 材２３の自重により、バルブ部材２３が窪み２８内に押しつけられる、すなわち コネクションチャネル２２およびチャネル部２４を下方に移動する。この状態を 図３に示す。バルブ部材２３が窪み２８内へと下がるため、上部２５はコネクシ ョンチャネル２２を通ってある距離だけ押し下げられる。図３に示されている状 態によると、これにより、供給チャネル１８とリターンチャネル１９との間の接 続部が開放される。これは供給ライン９とリターンライン１１が短絡することを 意味する。これはサーボ圧が低下することを意味する。このようにして、サーボ 機構がステアリングギヤ１に作用するときの圧力が低下する。 インプットシャフト２が再びラック２の端位置から離れる方向に回転すると、 バルブ部材２３は窪み２８から押し上げられる。これは、窪み２８がバルブ部材 ２３の底表面がスライドし得る傾斜縁を備えていることにより促進される。 図４は、本発明の別の実施形態によるバルブボックス８’の一部切欠原理図で ある。図面はインプットシャフト２とラック４’の一部も示し、ステアリングホ イールが右回りに回転するように、すなわち車を右方向に向けるように動かされ る場合に対応する状態で本発明を表す。このようにして、サーボオイルは供給ラ イン９を通ってバルブボックス８’内の供給チャネル１８に送り込まれる。 バルブボックス８’内の上記バルブバッフルの助けをかりて、オイルはバルブ ボックス８’内の第４チャネル２１を介して第４ライン１７に送り込まれる。こ のようにして、サーボオイルはさらにシリンダー１２内の第２チャンバー１４(図 １参照)に送り込まれる。図４では、高圧下のサーボオイルは平行ハッチングで示 される。 さらに、シリンダー１２（図１参照）からのサーボオイルは第３ライン１６と バルブボックス８’内の第３チャネル２０とを介して戻され、その後リターンチ ャネル１９に戻される。このようにして、ラック４を所望の方向に動かす動力の 付加が得られる。 図４のＡ−Ａ線に沿った断面図を図５に示す。この図面から、第３チャネル２ ０と第４チャネル２１とが、別のチャネル２９と連絡するように配置されている ことは明らかである。さらに図４および図５を参照して、前記の別のチャネル２ ９は、次にバルブボックス８’内に配置される特別なコネクションチャネル３０ を介してリターンチャネル１９と接続されることは明らかである。コネクション チャネル３０の目的は、ラックが端位置の一方にあるとき、第３チャネル２０ま たは第４チャネル２１のどちらかを（リターンチャネル１９を介して）リターン ライン１１に接続することにある。このようにして、サーボ効果は、ステアリン グコラムが当端位置の方向に向けて連続して回転する場合は遮断され得るが、一 方ラックが当端位置から離れる方向に向きを変えるとサーボ効果は依然として得 られ得る。 さらに、形状が本質的に円筒状ロッドのバルブ部材３１がバルブボックス８’ の内部に配置される。上記の実施形態の通り、バルブ部材３１はバルブボックス ８’の内部でラック４’に対して概して直角に移動し得る。そのためには、バル ブボックス８’は別のチャネル部３２、３３および３４を有するように設計され、 これらに沿ってバルブ部材３１が移動し得る。さらにバルブ部材３１には下突出 部３５が備えられ、これはラック４’内の対応する溝３６と相互作用する。溝３ ２は端部でそれぞれ上方向と下方向に曲がっており、これにより、バルブ部材３ １はラック４’がステアリングホイールの一方の端位置に対応する位置まで動く と上方向、または下方向に動かされ得る。 バルブ部材３１はシーリング（図示せず）も備えており、これによりチャネル 部３２、３３および３４に沿ったサーボオイルの漏出を防ぐ。さらに、図４およ び図５に示す状態にあるときは、バルブ部材３１は、第３チャネル２０および第 ４チャネル２１のそれぞれからサーボオイルがリターンチャネル１９に接続され た前記の別のチャネル２９へ漏れ出るのを防ぐような大きさとされる。 実施形態による装置が端位置にある状態を図６に示す。より具体的には、図面 はラック４’ができる限り右側に移動したときの状態を示す（図４参照）。これ は溝３６の形状が上方向に曲がっているため、バルブ部材３１がある距離だけ上 方向に持ち上げられたことを意味する。さらに、図６から明らかなように、バル ブ部材３１の中央部３７は細く設計されているため、この状態では、サーボオイ ルは第４チャネル２１からチャネル２９、さらにはリターンチャネル１９へと流 れることができる。ラック４’が端位置にあるとき、送り込まれるサーボオイル はリターンライン１１に接続される。これはシリンダー１２（図１参照）への供 給が中止され、この方向へのサーボ効果がもはや得られないことを意味する。そ こでこの場合も、第３チャネル２０とチャネル２９との間には対応する接続はな く、これにより、ラック４’が反対側の端位置に向かう方向に移動するようにシ ャフト２が代わりにトルクによって動かされるならば、依然としてサーボ効果を 実現することができる。 本発明は上記記載の実施形態に限定されるものではなく、後続の請求項の範囲 内で変更され得る。例えば、バルブ部材２３（図２および図３参照）はばね負荷 され得、これにより、端位置に達したとき窪み２８内により容易に押し下げられ るようにしてもよい。 バルブ部材２３は、ラック４が端位置に達すると、サーボ圧が完全にもしくは 部分的に（すなわち、所定のレベルまで）低下するように設計され得る。 ラックの端位置に対応する位置に、および低いサーボ圧が所望されるラック４ に沿った別の位置に変形部を配置してもよい。さらにラック４の変形部はさまざ まな異なる方法で設計され得る。例えばラック４を先細形状にすることによって 構成され得る。またバルブ部材２３をラック４から離れた方向に、すなわちバル ブ部材２３を上に押し上げるように動かす突出部も構成されてもよい。 さらに、バルブ部材２３の上部２５は、図２に示す機能状態でコネクションチ ャネル２２を塞ぐために分離シールを備え得る。上部２５はさらに様々な異なる 方法で、例えば円筒状または円錐状に設計され得る。 ラック４に当接するバルブ部材２３の表面に著しく低摩擦のコーティングを施 すか、あるいはローラーなどを配備して、ラック４が移動するときバルブ部材２ ３が容易にスライドするようにしてもよい。 さらに、バルブ部材３１（図４〜図６参照）の突出部と相互作用する溝３６に より構成される変形部を、図２および図３による実施形態に関連して利用しても よい。形状が窪みおよび隆起である変形部（図２および図３参照）を、図４〜図 ６に示す実施形態で利用してもよい。 さらに別の実施形態によれば、両端位置で作動する単一のバルブの代わりに、 一つの端位置につき一つのバルブを用いてもよい。この場合、バルブは例えばラ ック内の（各端位置に対応する）それぞれの溝、または類似の変形部と相互作用 し得る。 最後に、記載のバルブはバルブボックス８、８’内に、またはバルブボックス ８、８’に関連して組み込まれていない個別の分離ライン、またはボックス内に 配置され得る。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 ャネル（２２；２９、３０）をそれぞれ開閉するよう動 かされることを特徴とする。本発明により、ステアリン グホイールが所定の位置まで回転するとき、サーボ装置 からの負荷を低減する改良された装置が提供される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ステアリングギヤ(１)内のサーボ圧の調節装置であって、ラック(４；４’) に取り付けられたインプットシャフト（２）と、該ラック（４；４’）に動力を 供給し、サーボ媒体をそれぞれ供給しおよび戻す第１チャネル（１８、２０、２ １）と第２チャネル（１９）とを備えたボックス（８；８’）を備えたサーボ機 構（９〜１７）、該第１および該第２チャネル（１８、２０、２１、１９）の間 のコネクションチャネル（２２；２９、３０）と、該ラック（４；４’）が所定 の位置にあるかどうかを検出する手段（２８；３６）と、該位置が検出されたと き該コネクションチャネル（２２；２９、２０）を開く少なくとも一つのバルブ 部材（２３；３１）とを備え、 該バルブ部材（２３；３１）が該ラック（４；４’）と相互作用すると共に、 該コネクションチャネル（２２、２９、３０）に通って延び、さらに該手段（２ ８；３６）が、該位置を検出するとき該バルブ部材（２３；３１）と相互作用す る該ラック(４；４’)内の変形部で構成され、それにより該バルブ部材（２３、 ３１）は該コネクションチャネル（２２；２９、３０）をそれぞれ開閉するよう 動かされる装置。 ２．前記バルブ部材(２３；３１)が本質的に円筒状のロッドにより構成される、 請求項１に記載の装置。 ３．前記バルブ部材（２３）が、前記位置が検出されていないとき前記コネクシ ョンチャネル（２２）を塞ぐ上部（２５）と、前記位置が検出されていないとき 前記リターンチャネル（１９）を横切る狭部（２６）とを有する、請求項１また は２に記載の装置。 ４．前記上部（２５）がシールを備える、請求項３に記載の装置。 ５．前記位置が前記インプットシャフト（２）の端位置により構成される、請求 項１〜４のいずれか一つに記載の装置。 ６．前記変形部がラック（４）内の窪み（２８）により構成される、請求項１〜 ５のいずれか一つに記載の装置。 ７．前記ラック(４)に当接する前記バルブ部材（２３）の表面が低摩擦である、 請求項１〜６のいずれか一つに記載の装置。 ８．前記バルブ部材（２３）が前記コネクションチャネル（２２）と同一線上に ある、別のチャネル部（２４）を通って延びる、請求項１〜７のいずれか一つに 記載の装置。 ９．前記第１チャネル（１８、２０、２１）が、サーボ媒体の注入チャネル（１ ８）と、前記ラック（４’）を一方向に移動させるときのサーボ媒体の第１供給 チャネル（２０）と、該ラック（４’）を逆方向に移動させるサーボ媒体の第２ 供給チャネル（２１）とを備え、 前記所定の位置が検出されると、前記バルブ部材（３１）が該第１および該第 ２供給チャネル（２０、２１）の一方を前記コネクションチャネル(２９、３０) に接続させるよう配置されている、請求項１または２のいずれかに記載の装置。 １０．前記変形部が前記ラック（４’）内の長手方向の溝（３６）で構成され、 また、前記バルブ部材（３１）が該溝（３６）と相互に作用する突出部（３５） を備えている、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。 １１．前記溝（３６）が前記ラック（４’）の側面に沿って配置され、前記所定 の位置の範囲を限定する上方向または下方向に曲げられた部分を備えている、請 求項１０に記載の装置。 １２．請求項１〜１１のいずれか一つに記載のバルブアセンブリを備えた、自動 車用のステアリングギヤ（１）。