(57)【要約】【課題】  低コスト化を図ることができるパワーシリンダ、及びこれを用いた油圧式パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】  本発明のパワーシリンダ１０は、ピストン１２の外周側に形成された周溝１５に配置され、シリンダチューブ１１の内壁１１ａと、ピストン１２との間をシールするピストンリング１６を備えている。周溝１５の底面１７には、当該周溝１５の側壁面１８の径方向内側端１８ａから周溝１５の軸方向中央に向かって径方向内側に傾斜し、ピストンリング１６がシリンダチューブ１１の内壁１１ａに接触した状態で当該ピストンリング１６の径方向内側の角部１６ｄが当接可能な傾斜面１７ａが形成されている。【選択図】      図２
2010203497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダチューブと、
前記シリンダチューブ内を軸方向に移動可能なピストンロッドと、
前記ピストンロッドに固定され前記シリンダチューブ内をそれぞれに油圧が供給される二つの油室に分け、これら二つの油室の油圧差により前記シリンダチューブ内を軸方向に移動するピストンと、
前記ピストンの外周側に形成された周溝に配置され、前記シリンダチューブの内壁と、ピストンとの間をシールするピストンリングと、を備えたパワーシリンダにおいて、
前記周溝の底面には、当該周溝の側壁面の径方向内側端から前記周溝の軸方向中央に向かって径方向内側に傾斜し、前記ピストンリングが前記シリンダチューブの内壁に接触した状態で当該ピストンリングの径方向内側の角部が当接可能な傾斜面が形成されていることを特徴とするパワーシリンダ。
【請求項２】
前記二つの油室の油圧差がない状態において、前記傾斜面が、前記ピストンリングの径方向内側の角部に当接している請求項１に記載のパワーシリンダ。
【請求項３】
前記ピストンリングの径方向内側の角部が、前記傾斜面の傾斜に対応した傾斜面に形成されている請求項１又は２に記載のパワーシリンダ。
【請求項４】
油圧の供給によって操舵補助力を発生するパワーシリンダを備えた油圧式パワーステアリング装置において、
前記パワーシリンダが、請求項１〜３のいずれか一項に記載のパワーシリンダであることを特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラック軸をアシストするためのパワーシリンダ及びこれを用いた油圧式パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に用いられるラックアンドピニオン式の油圧式パワーステアリング装置は、油圧の供給によって操舵補助力を発生させるパワーシリンダを備えている。このパワーシリンダは、シリンダチューブと、前記シリンダチューブ内を軸方向に移動するピストンロッドとしての機能を有するラック軸と、前記ラック軸に固定され前記シリンダチューブ内を二つの油室に分けるピストンとを備えている。ピストンとシリンダチューブとの間には、両者の間を密封するためのピストンリングが介在している。
【０００３】
図５は、従来のパワーシリンダのピストン周辺の部分断面図である。図に示すように、ピストン１０１は、ラック軸１０２に固定されシリンダチューブ１０３内を第一及び第二油室１０４，１０５に分けている。ピストン１０１の外周面には、径方向内側に凹む周溝１０６が形成されており、この周溝１０６の内部にピストンリング１０７及びＯリング１０８が配置されている。
ピストンリング１０７は、シリンダチューブ１０３の内周面に接した状態で周溝１０６内に配置されている。また、Ｏリング１０８は、ピストンリング１０７の内周面と周溝１０６の底面とに当接した状態で両者の間に介在している。
【０００４】
図５では、第一油室１０４の油圧が第二油室１０５の油圧よりも高い状態にある場合を示している。第一油室１０４の油圧が第二油室１０５の油圧よりも高い場合、その油圧差によって、ピストンリング１０７及びＯリング１０８は、周溝１０６の第二油室１０５側の側壁に移動し、さらにＯリング１０８が油圧によって押圧されることで、ピストンリング１０７をシリンダチューブ１０３の内周面に向けて押圧するように変形する。これによって、ピストンリング１０７をシリンダチューブ１０３に押圧し、両者の間の密封性を確保するように構成されていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２５２７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来のパワーシリンダでは、ピストン１０１とピストンリング１０７との間にＯリング１０８を介在させてピストンリング１０７とシリンダチューブ１０３との間の密封性を確保するといった比較的簡易な構造で構成されている一方、近年、自動車部品においては、低コスト化の要請が強く、パワーシリンダにおいても、さらなる低コスト化を図るための方策が嘱望されていた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、より簡易な構成とすることで、低コスト化を図ることができるパワーシリンダ、及びこれを用いた油圧式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、シリンダチューブと、前記シリンダチューブ内を軸方向に移動可能なピストンロッドと、前記ピストンロッドに固定され前記シリンダチューブ内をそれぞれに油圧が供給される二つの油室に分け、これら二つの油室の油圧差により前記シリンダチューブ内を軸方向に移動するピストンと、前記ピストンの外周側に形成された周溝に配置され、前記シリンダチューブの内壁と、ピストンとの間をシールするピストンリングと、を備えたパワーシリンダにおいて、前記周溝の底面には、当該周溝の側壁面の径方向内側端から前記周溝の軸方向中央に向かって径方向内側に傾斜し、前記ピストンリングが前記シリンダチューブの内壁に接触した状態で当該ピストンリングの径方向内側の角部が当接可能な傾斜面が形成されていることを特徴としている。
【０００８】
上記のように構成されたパワーシリンダによれば、前記周溝の底面に、ピストンリングがシリンダチューブの内壁に接触した状態で当該ピストンリングの径方向内側の角部が当接可能な傾斜面が形成されているので、一方の油室の油圧が高まり、その油圧によってピストンリングが周溝の側壁面に向けて軸方向に押圧されると、当該ピストンリングは側壁面に接触する前に径方向内側の角部が傾斜面に当接する。さらに油圧によって側壁面側へ押圧されると、ピストンリングの径方向内側の角部は、傾斜面に沿って径方向外側に押し上げられ、当該ピストンリング全体に対して、径方向外側へ押し上げられる力が作用する。これにより、ピストンリングはシリンダチューブの壁面に押圧され、この結果、ピストンリングとシリンダチューブとの間の密封性を確保することができる。
このように、本発明によれば、上記従来例のようにＯリングを用いずともピストンリングとシリンダチューブとの間の密封性を確保することができるので、部品点数を削減でき、かつより簡易な構成とすることで、低コスト化を図ることができる。
【０００９】
上記パワーシリンダにおいて、前記二つの油室の油圧差がない状態において、前記傾斜面が、前記ピストンリングの径方向内側の角部に当接していることが好ましい。
この場合、二つの油室に油圧差が生じると、すでに傾斜面に当接しているピストンリングの径方向内側の角部は、傾斜面によって径方向外側へ押し上げられ、ピストンリングとシリンダチューブとの間が密封される。つまり、上記構成の場合、油圧差が生じた後、傾斜面に角部を当接させるべくピストンリングを軸方向へ移動させる必要がないため、当該パワーシリンダの応答性を高めることができる。
【００１０】
また、前記ピストンリングの径方向内側の角部が、前記傾斜面の傾斜に対応した傾斜面に形成されているものであってもよく、この場合、周溝の傾斜面によるピストンリングの角部の押し上げをスムーズにでき、より確実にピストンリングをシリンダチューブの壁面に押圧することができる。
【００１１】
また、本発明は、油圧の供給によって操舵補助力を発生するパワーシリンダを備えた油圧式パワーステアリング装置において、前記パワーシリンダが、上述のパワーシリンダであることを特徴としている。
上記構成の油圧式パワーステアリング装置によれば、上述のように、低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のパワーシリンダ及び油圧式パワーステアリング装置によれば、より簡易な構成とすることで、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るパワーシリンダを備えたラックアンドピニオン式の油圧式パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。
【図２】パワーシリンダのピストン周辺の部分断面図であり、（ａ）は両油室間の油圧差が生じていない状態、（ｂ）は油圧差が生じている状態を示している。
【図３】本発明の第二の実施形態に係るパワーシリンダのピストン周辺の部分断面図である。
【図４】（ａ）は変形例を示すピストン周辺の部分断面図であり、（ｂ）はさらに異なる変形例を示す部分断面図である。
【図５】従来のパワーシリンダのピストン周辺の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係るパワーシリンダを備えたラックアンドピニオン式の油圧式パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。
図１中、油圧式パワーステアリング装置ＰＳは、ステアリングホイールＳが取り付けられた入力軸１と、入力軸１の端部に設けられたピニオン２とラックピニオンを構成するラック軸３と、ラック軸３をピストンロッドとして構成されるパワーシリンダ１０と、図示しない油圧ポンプに接続され入力軸１の回転（操舵）に応じてパワーシリンダ１０に油圧を供給する油圧制御バルブ４とを備えている。ラック軸３の両端には、それぞれタイロッド等（図示せず）を介して操舵輪Ｗが接続されている。
【００１５】
パワーシリンダ１０は、ラック軸３を覆うハウジング等により構成されるシリンダチューブ１１と、ピストンロッドとしてのラック軸３に固定されシリンダチューブ１１内を軸方向に移動するピストン１２とを備えている。
【００１６】
ピストン１２は、シリンダチューブ１１内を二つの油室（第一油室１３及び第二油室１４）に分けている。第一油室１３及び第二油室１４には、それぞれ油圧制御バルブ４から延びる油圧配管１３ａ，１４ａが接続されており、両油室１３，１４内に油圧が供給される。
油圧制御バルブ４は、入力軸１の回転に応じて、両油室１３，１４に供給する油圧を調整し、両油室１３，１４に油圧差を生じさせる。この両油室１３，１４の油圧差によって、ピストン１２は、シリンダチューブ１１内で軸方向に移動し、ラック軸３を軸方向に移動させる操舵補助力を発生させる。
【００１７】
図２（ａ）は、パワーシリンダのピストン周辺の部分断面図であり、両油圧室１３，１４間の油圧差が生じていない状態を示している。
図に示すように、ピストン１２は、ラック軸３に固定され、シリンダチューブ１１内を第一油室１３及び第二油室１４に分けている。
ピストン１２の外周面１２ａには、径方向内方に凹む周溝１５が全周に亘って形成されている。周溝１５内には、シリンダチューブ１１の内壁１１ａとピストン１２との間をシールするためのピストンリング１６が配置されている。
【００１８】
ピストンリング１６は、合成樹脂等により形成された環状の部材であり、その断面は、軸方向に沿う辺が径方向に沿う辺より長いほぼ矩形形状とされている。また、各角部は、Ｒ面取されており、所定のＲ面とされている。ピストンリング１６は、その外周面１６ａがシリンダチューブ１１の内壁１１ａに摺接可能に当接している。
【００１９】
ピストン１２は、ラック軸３の外周面に固定された環状の部材であり、外周面１２ａと、シリンダチューブ１１の内壁１１ａとの間には、僅かな隙間が設けられている。
ピストン１２の外周面１２ａに形成された周溝１５は、底面１７と、軸方向両側の側壁面１８とによって構成されている。また、周溝１５の深さ寸法及び軸方向幅寸法は、それぞれ、ピストンリング１６の内周面１６ｂ及び両端面１６ｃに対して、僅かな隙間が形成可能な寸法に設定されている。
【００２０】
周溝１５の側壁面１８は、軸方向に対して直交するように形成されている。
周溝１５の底面１７は、軸方向両側の側壁面１８それぞれの径方向内側端１８ａから周溝１５の軸方向中央に向かって傾斜する一対の傾斜面１７ａと、これら一対の傾斜面１７ａを繋ぐ円筒面１７ｂとによって構成されている。
傾斜面１７ａは、軸方向に対して一様の角度で傾斜する円すい面状に形成されており、ピストンリング１６がシリンダチューブ１１の内壁１１ａに接触した状態で、当該ピストンリング１６の径方向内側の角部１６ｄが当接可能に形成されている。
【００２１】
図２（ｂ）は、両油圧室１３，１４間の油圧差が生じている状態のピストン周辺を示している。図２（ｂ）においては、第一油室１３の油圧が第二油室１４よりも高く、ピストン１２が紙面右側に移動しようとする場合を示している。
【００２２】
図において、ピストンリング１６は、第一油室１３からの油圧によって、周溝１５内において第二油室１４側に軸方向に押圧され、第二油室１４側の側壁面１８に向けて外周面１６ａを内壁１１ａに摺接させつつ移動する。
【００２３】
本実施形態のパワーシリンダ１０において、周溝１５の底面１７には、ピストンリング１６がシリンダチューブ１１の内壁１１ａに接触した状態で、当該ピストンリング１６の径方向内側の角部１６ｄが当接可能な傾斜面１７ａが形成されているので、油圧によってピストンリング１６が第二油室１４側の側壁面１８に向けて軸方向に押圧され移動すると、当該ピストンリング１６は側壁面１８に接触する前に径方向内側の角部１６ｄが傾斜面１７ａに当接する（図２（ｂ）中、破線Ｈの位置）。
【００２４】
さらに油圧によって第二油室１４側の側壁面１８に向けて押圧されると、ピストンリング１６の径方向内側の角部１６ｄは、傾斜面１７ａに沿って径方向外側に押し上げられ、当該ピストンリング１６全体に対して、径方向外側へ押し上げられる力が作用する。これにより、ピストンリング１６は、図２（ｂ）に示すように、シリンダチューブ１１の壁面１１ａに押圧され、この結果、ピストンリング１６とシリンダチューブ１１との間の密封性を確保することができる。
このように、本実施形態のパワーシリンダ１０では、上記従来例のようにＯリングを用いずともピストンリング１６とシリンダチューブ１１との間の密封性を確保することができるので、部品点数を削減でき、かつより簡易な構成とすることで、低コスト化を図ることができる。さらに、Ｏリングの配置スペースを確保するために周溝１５を径方向に深く形成する必要がなくなるので、周溝１５を形成するための加工が容易となり、この点においても、低コスト化を図ることができる。
【００２５】
本実施形態において、傾斜面１７ａの軸方向に対する角度は、２０〜６０度の範囲に設定されていることが好ましい。前記角度が２０度よりも小さいと、ピストンリング１６が傾斜面１７ａに沿って移動しようとする際の径方向外側への移動量が十分に確保できないおそれがあり、また、前記角度が６０度よりも大きいと、ピストンリング１６が、スムーズに傾斜面１７ａに沿って移動するのが困難となり、ピストンリング１６を径方向外側へ押し上げる力が十分得られないおそれがあるからである。
【００２６】
図３は、本発明の第二の実施形態に係るパワーシリンダのピストン周辺の部分断面図であり、両油室間の油圧差が生じていない状態を示している。本実施形態と上記第一の実施形態との相違点は、両油室１３，１４の油圧差がない状態において、周溝１５の傾斜面１７ａが、ピストンリング１６の径方向内側の角部１６ｄに当接している点である。
【００２７】
図に示すように、本実施形態では、両油室１３，１４の油圧差がない状態において、径方向内側の軸方向両側の角部１６ｄそれぞれが、周溝１５における底面１７の軸方向両端に設けられた傾斜面１７ａに当接するように構成されている。
【００２８】
この場合、両油室１３，１４に油圧差が生じると、すでに傾斜面１７ａに当接しているピストンリング１６の径方向内側の角部１６ｄは、傾斜面１７ａによって径方向外側へ押し上げられ、ピストンリング１６とシリンダチューブ１１との間が密封される。つまり、上記構成の場合、油圧差が生じた後、傾斜面１７ａに角部１６ｄを当接させるべくピストンリング１６を軸方向へ移動させる必要がないため、当該パワーシリンダ１０の応答性を高めることができる。
【００２９】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態では、ピストンリング１６の径方向内側の角部１６ｄをＲ面取することによってＲ面としており、周溝１５の傾斜面１７ａによる角部１６ｄの押し上げがスムーズに行われるようにしているが、例えば、図４（ａ）に示すように、周溝１５の傾斜面１７ａに対応した傾斜面とすることもできる。
この場合、周溝１５の傾斜面１７ａによるピストンリング１６の角部１６ｄの押し上げをよりスムーズにでき、かつ、角部１６ｄが押し上げられる方向を確実に径方向外側に向けることができる。このため、より確実にピストンリング１６をシリンダチューブ１１の壁面１１ａに押圧することができる。
【００３０】
また、上記各実施形態では、周溝１５の傾斜面１７ａを、軸方向に対して一様の角度で傾斜する円すい面状に形成した場合を例示したが、例えば、図４（ｂ）に示すように、断面凹湾曲状の曲面に形成することもできる。
【符号の説明】
【００３１】
３      ラック軸（ピストンロッド）
１０    パワーシリンダ
１１    シリンダチューブ
１１ａ  内壁
１２    ピストン
１３    第一油室
１４    第二油室
１５    周溝
１６    ピストンリング
１６ｄ  角部
１７    底面
１７ａ  傾斜面
１８    側壁面
１８ａ  径方向内側端
ＰＳ      油圧式パワーステアリング装置
【図１】
2010203497.tif 000003
【図２】
2010203497.tif 000004
【図３】
2010203497.tif 000005
【図４】
2010203497.tif 000006
【図５】
2010203497.tif 000007