JPS6310031B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両におけるパワーステアリング装置
に関する。

自動車などのステアリング操作に伴う疲労を軽
減するために、油圧力を利用してステアリング操
作をパワーアシストするパワーステアリング装置
が知られている。

このパワーステアリング装置は、一般に構造が
複雑で生産性も悪く高価であるという問題があつ
た。

本発明はかかる問題を解消するために提案され
たもので、円錐型のロータリバルブを備えた生産
性のすぐれたパワーステアリング装置を得ること
を目的とする。

このため本発明では、入力回転が伝達されるス
タブシヤフトと、これに対してトーシヨンバーを
介して連結したピストンに螺合するウオームシヤ
フトと、両シヤフトの回転位相にもとづいて切換
わり、ピストンの左右のシリンダ室に選択的に圧
油を供給するコントロールバルブとを備えたパワ
ーステアリング装置において、コントロールバル
ブをスタブシヤフトとウオームシヤフトとのいず
れかに結合されるバルブロータとバルブスリーブ
とから構成し、両者の回転摺接面を回転軸を中心
とする円錐面を形成し、かつこれらの円錐面に形
成するグルーブ部の溝底を回転軸と略平行とする
一方、バルブロータまたはスリーブのいずれか一
方に結合するウオームシヤフトの基端とバルブハ
ウジングとの間にスラストベアリングを介在させ
た。

以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明
する。

第１図、第２図に示すように、ハウジング１は
シリンダハウジング１Ａとバルブハウジング１Ｂ
とからなる。

バルブハウジング１Ｂにはベアリング２によ
り、ステアリングホイールと連結するスタブシヤ
フト３が回転自由に支持されている。

スタブシヤフト３の先端にはピン４で結合した
トーシヨンバー５が同軸的に配設される。このト
ーシヨンバー５は中空状のウオームシヤフト６に
挿入され、かつその先端がピン７でウオームシヤ
フト６と連結する。

したがつて、スタブシヤフト３に回転入力が与
えられれば、トーシヨンバー５を介してウオーム
シヤフト６が同一方向へと回転する。

ウオームシヤフト６の外周にはねじ溝８が形成
され、これに対して、シリンダハウジング１Ａに
摺動自由に収装したピストン１０の中心を貫通す
る貫通孔１１にも、同ピツチのねじ溝１２が形成
される。

ウオームシヤフト６はこの貫通孔１１に挿入さ
れ、そのときねじ溝８と１２との間に、連続的に
多数のボール１３を配列する。

これにより、ボールスクリユアツセンブリ１４
が構成され、ウオームシヤフト６の回転によりピ
ストン１０は左右へと移動する。

ピストン１０の左右にはシリンダ室１５Ａと１
５Ｂが区画形成され、このシリンダ室１５Ａと１
５Ｂに選択的に供給される圧力油により、ピスト
ン１０の移動をアシストする。

ピストン１０の側面にはラツク１６が刻設して
あり、これにセクターシヤフト１７のピニオン１
７Ａが噛み合つている。

セクターシヤフト１７は図示しないステアリン
グリンクに連結し、車両の操向輪の方向を制御す
る。

したがつて、ステアリングホイールを操作し
て、スタブシヤフト３によりトーシヨンバー５を
捩りつつウオームシヤフト６を回転すると、ピス
トン１０がその回転方向に対応して軸方向に移動
し、ラツク１６と噛み合うピニオン１７Ａを駆動
して車両の操向輪の向きを変えることができる。

このステアリング操作力を軽減するためにシリ
ンダ室１５Ａまたは１５Ｂに圧油を送り込み、ピ
ストン１０の動きをパワーアシストする。

この圧油の供給をコントロールするロータリ型
のコントロールバルブ１８を、バルブハウジング
１Ｂの内部に配設する。

ピストン１０の移動時にスラスト反力が作用す
るウオームシヤフト６の基端に、スラストベアリ
ング２０のインナーレース２１が形成され、スチ
ールボール２２を挾み込むようにしてその外側に
リング状のアウターレース２４が嵌められる。

なお、リテーナ２５はスチールボール２２の離
脱を防止する。

このようにしてウオームシヤフト６の基端に一
体的に構成したスラストベアリング２０が、バル
ブハウジング１Ｂのボス孔２７に対して、レース
押えリング２６を介して取付けられる。

次に、このウオームシヤフト６の基端のフラン
ジ２８に前記コントロールバルブ１８の、バルブ
スリーブ３０が嵌められ、ピン３１で回り止めさ
れている。

したがつて、バルブスリーブ３０はウオームシ
ヤフト６と同一回転する。

他方、このバルブスリーブ３０の内面に配置さ
れたバルブロータ３２は、スタブシヤフト３とト
ーシヨンバー５を結合するピン４により共通的に
連結する。

つまり、バルブロータ３２の内周に形成した軸
方向に延びる溝３３に、上記ピン４の一端が挿し
込まれ、バルブロータ３２をスタブシヤフト３と
同一回転させるようになつている。

ところで、本発明の大きな特徴の一つなのであ
るが、このコントロールバルブ１８のバルブスリ
ーブ３０とバルブロータ３２との回転摺接面は、
スタブシヤフト３の軸心を回転中心とする円錐面
に形成される。

そして、バルブロータ３２の外周円錐斜面に
は、軸方向に延びるグルーブ部３４が、その円周
上等間隔で複数個形成され、各グルーブ部３４の
間をランド部３５としている。

グルーブ部３４の溝底は回転中心線と略平行に
形成され、したがつて溝の深さとしてはロータ３
２の円錐径が小さくなるほど浅くなるようになつ
ており、しかも溝底面は円錐斜面とそのまま交差
するようになつている。

このように形成することにより、バルブロータ
３２の生産にあたり、精密鋳造、鍛造あるいは焼
結合金などで割型を用いずに軸方向への抜型を用
いての一体成型が可能となるのである。同じよう
にして、バルブスリーブ３０の内周円錐斜面にグ
ルーブ部３６を形成する。

勿論、このグルーブ部３６は溝の深さが軸方向
に連続的に変化し、また円周方向には前記ロータ
３２のランド部３５に対応して等間隔に配設され
るのである。

このように、バルブスリーブ３０とバルブロー
タ３２を構成すると、これらを精密鋳造、鍛造あ
るいは焼結合金による一体成型が可能で、とくに
軸方向への型抜きにより割型特有の合せ面からの
バリなどが生じないため、その後の機械加工が一
切不要となるメリツトがある。

次に、第２図に明らかなように、バルブロータ
３２のグルーブ部３４Ａと３４Ｂのうち、一つお
きの３４Ｂに対して中央貫通孔３７と連通する通
路３８が形成され、ロータ３２の内面とスタブシ
ヤフト３の外面との空間３９と連通する。

この空間３９は低圧のタンク側と連通してい
る。

なお、中央貫通孔３７の段付部３７Ａには、ス
タブシヤフト３の途中に形成したフランジ部４０
が当接し、バルブロータ３２に作用する図中右方
向へのスラスト力を受ける。

バルブスリーブ３０のグルーブ部３６は、この
実施例では６つのグルーブ部３６Ａと３６Ｂとが
あり、一つおきにそれぞれシリンダ室１５Ａと１
５Ｂに連通するための通路４２と４３が、バルブ
スリーブ３０を貫通して形成される。

スリーブ３０の外周に位置してバルブハウジン
グ１Ｂには２つの環状溝４４と４５が形成され、
一方の環状溝４４にはポンプポート４６と接続し
てポンプ吐出油が導かれるし、他方の環状溝４５
はハウジング１Ｂと１Ａに形成した通路４７によ
つて、シリンダ室１５Ａと連通する。

そして、この環状溝４５に対しては、上記した
グルーブ部３６Ａの通路４２が常時連通し、ま
た、環状溝４４に対してはバルブスリーブ３０の
グルーブ３６の間のランド部４１に開口する通路
４７が常時連通している。

なお、グルーブ部３６Ｂの通路４３は、バルブ
スリーブ３０の端面とバルブハウジング１Ｂとの
間に形成した環状空間４８と連通し、この空間４
８はさらに図中左方のシリンダ室１５Ｂと、スラ
ストベアリング２０の隙間を通して連通してい
る。

したがつて、環状溝４４に供給された圧油は、
コントロールバルブ１８の中立状態では、通路４
７からバルブロータ３２のグルーブ部３４Ａを通
り、これと共通的に連通するバルブスリーブ３０
の２つのグルーブ部３６Ａと３６Ｂへと分流し、
さらにタンク側と連通するロータグルーブ部３４
Ｂから通路３８へと流出する。

このときは、ピストン１０の左右のシリンダ室
１５Ａと１５Ｂに連通するグルーブ部３６Ａと３
６Ｂが同圧に保たれるので、ピストン１０に対す
る油圧力はバランス状態を維持する。

これに対して、例えばバルブロータ３２がバル
ブスリーブ３０に対し第２図の時計方向へと相対
回転したとすると、高圧側のロータグルーブ部３
４Ａがスリーブグルーブ部３６Ａと連通し、これ
に対して低圧側のロータグルーブ部３４Ｂがスリ
ーブグルーブ部３６Ｂと連通するため、第１図の
左方のシリンダ室１５Ａに圧油が送られると同時
に右方のシリンダ室１５Ｂがタンク側へと解放さ
れ、これによりピストン１０に関する油圧バラン
スが崩れ、ピストン１０は右方へと移動する。

また、バルブロータ３２が反対の反時計方向へ
相対回転すれば、これとは逆にスリーブグルーブ
部３６Ａが低圧で、３６Ｂが高圧となるため、ピ
ストン１０は図中左方へと移動を始めるのであ
る。

そしてこのようなピストン１０に対しての油圧
差動力は、ステアリング操作と関連して発生す
る。

つまり、前述のごとくステアリング操作に伴つ
てスタブシヤフト３に入力回転が加わると、これ
がウオームシヤフト６に伝達されるのだが、この
ときウオームシヤフト６側にはピストン１０、セ
クターシヤフト１７を介して操舵負荷（操向輪の
換向抵抗に比例）がかかつているため、スタブシ
ヤフト３の回転によりまずトーシヨンバー５が、
その負荷に応じて捩じられる。

その時点でウオームシヤフト６はまだ動かない
ため、このウオームシヤフト６と結合したバルブ
スリーブ３０に対し、スタブシヤフト３に結合し
たバルブロータ３２は回転変位を生じるのであ
り、これに伴つて上記のような手順でピストン１
０の左右に油圧差が生じ、ピストン１０が動き出
す。

これによりウオームシヤフト６はスタブシヤフ
ト３と同一方向に、初期の回転位相差をもつたま
ま回転することが可能となり、このようにして入
力回転が継続する限り、コントロールバルブ１８
が切換状態に保持され、油圧アシストを受けつつ
軽快なステアリング操作が得られるのである。

そして、スタブシヤフト３の入力回転が止まれ
ば、トーシヨンバー５の捩れ位相分だけさらにウ
オームシヤフト６が同方向へ回転した時点で、コ
ントロールバルブ１８は中立状態へ復帰し、ピス
トン１０をその位置に保持する。

このようにして、ステアリング操作と関連して
油圧力を働かせるので、非常に軽快なステアリン
グ操作を行うことができるのである。

ところで、本発明では、コントロールバルブ１
８が円錐形の摺接面をもつていることから、バル
ブスリーブ３０には第１図の左方へのスラスト力
が、またバルブロータ３２には右方のスラスト力
がそれぞれ働くが、これらはスラストベアリング
２０とスタブシヤフト３のフランジ部４０で受け
ることができ、また回転摺接面にオイルシール５
０を設けることにより、作動油の洩れは防止でき
る。

スラストベアリング２０はウオームシヤフト６
の一部をインナーレース２１として利用しこれと
一体的に形成しているので、構造の簡略化がはか
れる。

なお、コントロールバルブ１８の位置決めは、
例えばスタブシヤフト３のフランジ部４０のみで
行うことができ、通常のロータリバルブのように
両端を位置決めする必要はない。

なお、このフランジ部４０はスナツプリング方
式としたり、あるいはスタブシヤフト３とは別体
のリング部材を螺合することも可能で、とくに後
者の場合は、ロータリバルブ１８のバルブクリア
ランス（バルブスリーブ３０とロータ３２の間
隙）の調整も容易に行えるとともに生産時の組立
性を良好にすることができる。

バルブロータ３２とバルブスリーブ３０とはス
テアリング操作により相対的な回転位相を生じれ
ばよいわけであるから、スタブシヤフト３とウオ
ームシヤフト６に対する取付けを互に逆にしても
よい。

また、本発明は、パワーステアリング装置とし
ての全体的なコストを、コントロールバルブ１８
やスラストベアリング２０の生産性の良さから安
価にすることが可能で、さらに組立能率も向上す
るというメリツトもある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の縦断面図、第２図は第１図の
−線断面図である。 １……ハウジング、３……スタブシヤフト、５
……トーシヨンバー、６……ウオームシヤフト、
１０……ピストン、１５Ａ，１５Ｂ……シリンダ
室、１７……セクターシヤフト、１８……コント
ロールバルブ、２０……スラストベアリング、３
０……バルブスリーブ、３２……バルブロータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力回転が伝達されるスタブシヤフトと、こ
   れに対してトーシヨンバーを介して連結したピス
   トンに螺合するウオームシヤフトと、両シヤフト
   の回転位相にもとづいて切換わり、ピストンの左
   右のシリンダ室に選択的に圧油を供給するコント
   ロールバルブとを備えたパワーステアリング装置
   において、コントロールバルブが、スタブシヤフ
   トとウオームシヤフトとのいずれかに結合された
   バルブロータとバルブスリーブとからなり、両者
   の回転摺接面が回転軸を中心とする円錐面を形成
   し、かつこれらの円錐面に形成されるグルーブ部
   は溝底が回転軸と略平行となる一方、バルブロー
   タまたはスリーブのいずれか一方に結合されるウ
   オームシヤフトの基端とバルブハウジングとの間
   にスラストベアリングを介在させたことを特徴と
   するパワーステアリング装置。