(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトの一部を構成する入力シャフトを覆うハウジングを備え、そのハウジングの内部空間により、操舵補助力発生用油圧アクチュエータとポンプとの間の圧油流路の一部が構成される油圧パワーステアリング装置において、
その圧油流路の一部とされているハウジングの内部空間に、その入力シャフトを支持する軸受組立体が配置され、
その軸受組立体は、環状のスペーサと、このスペーサの外周側と内周側の何れか一方側に一体化される軸受とを有し、
その軸受組立体は、その入力シャフトの外周とハウジングの内周とに、径方向の隙間を介して嵌め合わされ、
その軸受組立体の軸方向一方への変位を規制できるように、そのスペーサの外周側と内周側の何れか他方側に、そのハウジングと入力シャフトの何れか一方側に形成された受け部に軸方向から接触可能な接合部が形成され、
その内部空間における油圧により軸受組立体を軸方向一方に押すことができるように、その軸受組立体の軸方向一方側の受圧面積は軸方向他方側の受圧面積よりも小さくされている油圧パワーステアリング装置。
【請求項２】
その入力シャフトの一端側はハウジングの一端側の開口からハウジング外に突出し、
その入力シャフトの他端側に出力シャフトが弾性的に相対回転可能に連結され、
その出力シャフトにラックに噛み合うピニオンが、前記ハウジング内において設けられ、
そのラックとピニオンを介して伝達される操舵抵抗による両シャフトの相対回転に応じて、そのアクチュエータに供給される圧油の油圧を制御するバルブが、そのハウジング内において両シャフトに設けられ、
そのハウジングは、そのピニオンを覆う部分と油圧制御バルブを覆う部分とが一体的に成形され、
その軸受組立体は、その油圧制御バルブよりも入力シャフトの一端側に配置され、接合部を介して受け部に押し付けられることにより入力シャフトの他端側への変位が規制される請求項１に記載の油圧パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングシャフトの一部を構成する入力シャフトを、ハウジングの内部において軸受手段により支持する油圧パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に示す従来の油圧パワーステアリング装置１００は、ステアリングシャフトの一部を構成する入力シャフト１０１と、この入力シャフト１０１の一端側外周を支持する総コロ型軸受１０２と、この入力シャフト１０１の他端に弾性的に相対回転可能に連結される出力シャフト１０３と、この出力シャフト１０３に設けられるピニオン１０４と、このピニオン１０４に噛み合うラック１０５と、そのラック１０５とピニオン１０４を介して伝達される操舵抵抗による両シャフト１０１、１０３の相対回転に応じて、操舵補助力発生用油圧アクチュエータ１１０にポンプ１１１から供給される圧油の油圧を制御するバルブ１０６と、そのピニオン１０４を覆うピニオンハウジング１０７と、その油圧制御バルブ１０６を覆うバルブハウジング１０９とを備える。
【０００３】
上記油圧パワーステアリング装置１００の組み立てに際しては、入力シャフト１０１を支持する軸受１０２の外周を、バルブハウジング１０９の内周に図中下方から圧入した後に、入力シャフト１０１と油圧制御バルブ１０６との組立体を、バルブハウジング１０９に図中下方から挿入し、軸受１０２の内周に入力シャフト１０１を挿入する。次に、その入力シャフト１０１に出力シャフト１０３を連結し、その出力シャフト１０３をピニオンハウジング１０７に図中上方から挿入する。しかる後に、そのバルブハウジング１０９とピニオンハウジング１０７とをボルト１１５により連結する。
【０００４】
上記油圧パワーステアリング装置１００では、ピニオンハウジング１０７とバルブハウジング１０９とは別個に成形されているため、部品点数や組み立て工数が多く、製造コストを増大させる。
【０００５】
そこで、そのピニオンハウジング１０７とバルブハウジング１０９とに代えて、図５に示すように、そのピニオン１０４を覆う部分と油圧制御バルブ１０６を覆う部分とが一体的に成形されたハウジング１２１を用いた油圧パワーステアリング装置１００′も用いられている。
【０００６】
図５に示す油圧パワーステアリング装置１００′においては、入力シャフト１０１の一端側を支持する軸受１０２′は玉軸受とされ、その内周に入力シャフト１０１が圧入されている。その組み立てに際しては、その入力シャフト１０１に軸受１０２′の内周を圧入すると共に油圧制御バルブ１０６を組み込み、次に入力シャフト１０１に出力シャフト１０３を連結し、しかる後に、その入力シャフト１０１、軸受１０２′、油圧制御バルブ１０６、出力シャフト１０３の組立体を、ハウジング１２１に図中上方から挿入する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の油圧パワーステアリング装置１００、１００′においては、入力シャフト１０１の一端を支持する軸受１０２、１０２′を、バルブハウジング１０９や入力シャフト１０１に圧入する工程があるため、組み立て工程が煩雑なものであった。
そこで、その軸受を入力シャフトやバルブハウジングに径方向隙間を介して圧入することなく挿入することが考えられる。しかし、単に径方向隙間を介して挿入するだけでは、軸受がハウジングと入力シャフトの双方に対して固定されず動いてしまい、軸心の傾きが大きくなり、入力シャフトの円滑な回転が阻害される。
【０００８】
また、軸受は通常はＪＩＳ等の規格に合致した寸法のものが使用され、設計の自由度が制限されている。そのため、上記の総コロ型軸受１０２と玉軸受１０２′のように種類が異なると、規格に合致した同一内径のものが存在しない場合がある。そうすると、入力シャフト１０１の共通化を図れないため、原価低減が阻害されてしまう。
【０００９】
また、総コロ型軸受１０２や玉軸受１０２′は比較的に高価なものである。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決することのできる油圧パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ステアリングシャフトの一部を構成する入力シャフトを覆うハウジングを備え、そのハウジングの内部空間により、操舵補助力発生用油圧アクチュエータとポンプとの間の圧油流路の一部が構成される油圧パワーステアリング装置において、その圧油流路の一部とされているハウジングの内部空間に、その入力シャフトを支持する軸受組立体が配置され、その軸受組立体は、環状のスペーサと、このスペーサの外周側と内周側の何れか一方側に一体化される軸受とを有し、その軸受組立体は、その入力シャフトの外周とハウジングの内周とに、径方向の隙間を介して嵌め合わされ、その軸受組立体の軸方向一方への変位を規制できるように、そのスペーサの外周側と内周側の何れか他方側に、そのハウジングと入力シャフトの何れか一方側に形成された受け部に軸方向から接触可能な接合部が形成され、その内部空間における油圧により軸受組立体を軸方向一方に押すことができるように、その軸受組立体の軸方向一方側の受圧面積は軸方向他方側の受圧面積よりも小さくされていることを特徴とする。
【００１２】
本発明における軸受組立体は、入力シャフトの外周とハウジングの内周とに径方向の隙間を介して嵌め合わされるので、入力シャフトにもハウジングにも圧入する必要がない。
【００１３】
しかも、軸受組立体は圧油流路の一部とされているハウジングの内部空間に配置され、油圧により軸方向一方に押され、ハウジングと入力シャフトの何れか一方側に形成された受け部に接合部を介して押し付けられる。よって、軸受組立体をハウジングと入力シャフトの何れか一方側に対して固定できるので、軸心の傾きが大きくなることはない。
【００１４】
また、軸受組立体は環状のスペーサと、このスペーサの外周側と内周側の何れか一方側に一体化される軸受とを有するので、そのスペーサの寸法は規格の制限を受けない。これにより、設計の自由度が大きくなり、部品の共通化を図ることができる。また、スペーサの寸法を自由に設定できることで、軸受組立体を構成する軸受も寸法や種類の選択の自由度が大きくなり、比較的に廉価な軸受を選定できる。
【００１５】
本発明の油圧パワーステアリング装置において、その入力シャフトの一端側はハウジングの一端側の開口からハウジング外に突出し、その入力シャフトの他端側に出力シャフトが弾性的に相対回転可能に連結され、その出力シャフトにラックに噛み合うピニオンが、前記ハウジング内において設けられ、そのラックとピニオンを介して伝達される操舵抵抗による両シャフトの相対回転に応じて、そのアクチュエータに供給される圧油の油圧を制御するバルブが、そのハウジング内において両シャフトに設けられ、そのハウジングは、そのピニオンを覆う部分と油圧制御バルブを覆う部分とが一体的に成形され、その軸受組立体は、その油圧制御バルブよりも入力シャフトの一端側に配置され、接合部を介して受け部に押し付けられることにより入力シャフトの他端側への変位が規制されるのが好ましい。
【００１６】
そのハウジングにおけるピニオンを覆う部分と油圧制御バルブを覆う部分とが一体的に成形されることで、個別に成形したものに比べ部品点数や組み立て工数を少なくし、製造コストの低減を図れる。この際、その軸受組立体が油圧制御バルブよりも入力シャフトの一端側に配置され、接合部を介して受け部に押し付けられることにより入力シャフトの他端側への変位が規制されることで、入力シャフトと出力シャフトと油圧制御バルブとの組立体をハウジングに一端側の開口からに挿入した後に、その開口から軸受組立体を入力シャフトとハウジングとに嵌め合わせることができ、組み付けを容易に行なえる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１８】
図１に示すラックピニオン式パワーステアリング装置１は、ステアリングシャフトの一部として、入力シャフト２と出力シャフト４とを備え、また、両シャフト２、４を覆うハウジング１０を備える。
【００１９】
その入力シャフト２にトーションバー３が挿入される。そのトーションバー３の一端側は入力シャフト２の一端側にピン５により取り付けられる。その入力シャフト２の他端側は出力シャフト４の一端側に挿入され、そのトーションバー３の他端側は出力シャフト４の一端側にセレーション６により取り付けられる。これにより、入力シャフト２の他端側に出力シャフト４が弾性的に同軸中心に相対回転可能に連結される。
【００２０】
その出力シャフト４の両端間に、上記ハウジング１０内においてピニオン７が形成され、このピニオン７に噛み合うラック８の各端に操舵用車輪（図示省略）が連結される。そのラック８を支持するサポートヨーク１６がハウジング１０内に設けられ、このサポートヨーク１６はバネ１７の弾力によりラック８に押し付けられている。
【００２１】
その入力シャフト２の両端間の外周は、そのハウジング１０内において軸受組立体９により支持される。その入力シャフト２の一端側は、そのハウジング１０の一端開口１０ａの外部に突出し、ジョイント等を介してステアリングホイール（図示省略）に連結される。その入力シャフト２の他端側外周は、出力シャフト４の一端内周に嵌め合わされたブッシュ１１により支持される。
【００２２】
その出力シャフト４の両端間の外周は、そのハウジング１０内においてニードル軸受１２により支持される。その出力シャフト４の他端側の外周は、そのハウジング１０内において玉軸受１３により支持され、その玉軸受１３の抜け止めナット１４が、ハウジング１０の他端開口１０ｂ側から出力シャフト４の他端側にねじ合わされ、その開口１０ｂはキャップ１５がねじ合わされることで閉鎖される。
【００２３】
これにより、ステアリングホイールの操舵による入力シャフト２の回転は、トーションバー３、出力シャフト４を介してピニオン７に伝達され、そのピニオン７の回転によりラック８は軸方向に移動し、このラック８の移動により車輪が転舵される。
【００２４】
操舵補助力発生用油圧アクチュエータとして油圧シリンダ１８が設けられている。その油圧シリンダ１８は、上記ラック８を覆うようにハウジング１０に連結されるシリンダチューブ１８ａと、そのラック８に一体化されるピストン２０とを有し、そのピストン２０により仕切られる右操舵補助力発生用油室２１と左操舵補助力発生用油室２２とを有する。
【００２５】
その油圧シリンダ１８の各油室２１、２２は、ハウジング１０内において入出力シャフト２、４に設けられたロータリー式油圧制御バルブ２３に接続されている。そのハウジング１０は、その制御バルブ２３を覆う部分と上記ピニオンを覆う部分とが一体的に成形され、その制御バルブ２３の外径の方がピニオン７の外径よりも大きいことから、一端開口１０ａは他端開口１０ｂよりも大きくされている。
【００２６】
その制御バルブ２３は、筒状の第１バルブ部材２４と、この第１バルブ部材２４に相対回転可能に挿入される第２バルブ部材２５とを備えている。その第１バルブ部材２４は出力シャフト４にピン２６を介し同行回転可能に取り付けられている。その第２バルブ部材２５は入力シャフト２の外周に一体に形成されている。
【００２７】
図２に示すように、その第１バルブ部材２４の内周と第２バルブ部材２５の外周とに軸方向に沿う複数の凹部が周方向等間隔に形成されている。その第１バルブ部材側凹部は、互いに周方向等間隔に位置する４つの右操舵用凹部２７と４つの左操舵用凹部２８とで構成される。その第２バルブ部材側凹部は、互いに周方向等間隔に位置する４つの圧油供給用凹部２９と４つの圧油排出用凹部３０とで構成される。各右操舵用凹部２７と各左操舵用凹部２８とは周方向に交互に配置され、各圧油供給用凹部２９と各圧油排出用凹部３０とは周方向に交互に配置される。
【００２８】
各右操舵用凹部２７は、第１バルブ部材２４に形成された第１流路３１およびハウジング１０に形成された第１ポート３２から、油圧シリンダ１８の右操舵補助力発生用油室２１に通じる。各左操舵用凹部２８は、第１バルブ部材２４に形成された第２流路３３およびハウジング１０に形成された第２ポート３４から、油圧シリンダ１８の左操舵補助力発生用油室２２に通じる。各圧油供給用凹部２９は、第１バルブ部材２４に形成された第３流路３５およびハウジング１０に形成された入口ポート３６から、ポンプ３７に通じる。各圧油排出用凹部３０は、第２バルブ部材２５に形成された第１排出路３８、入力シャフト２とトーションバー３の内外周間の通路４７、図１に示す入力シャフト２に形成された第２排出路３９、第１バルブ部材２４の図中上方におけるハウジング１０の内部空間Ｓ、及びハウジング１０に形成された排出ポート４０を介しタンク４１に通じる。なお、その内部空間Ｓの図中上方において、入力シャフト２とハウジング１０との間にオイルシール４８が設けられ、その第１バルブ部材２４の図中下方において、出力シャフト４とハウジング１０との間にオイルシール４９が設けられている。
【００２９】
そのポンプ３７、タンク４１、及び油圧シリンダ１８の各油室２１、２２は、第１バルブ部材２４と第２バルブ部材２５の内外周間の弁間流路４２を通じ連通する。その弁間流路４２における第１バルブ部材側凹部と第２バルブ部材側凹部の間は、両バルブ部材２４、２５の相対回転により開度が変化する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとされ、その絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度変化により油圧シリンダ１８に作用する油圧が制御される。
【００３０】
図２は、操舵が行なわれていない舵角中点での両バルブ部材２４、２５の相対位置を示しており、この状態においては各圧油供給用凹部２９と各圧油排出用凹部３０とが全絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを介し連通するため、ポンプ３７から供給された圧油は直接タンク４１へ還流し操舵補助力は発生しない。
【００３１】
舵角中点から右方へ操舵すると、ラック８とピニオン７を介して伝達される操舵抵抗に応じてトーションバー３は捩じれ、入力シャフト２と出力シャフト４とが相対回転することで両バルブ部材２４、２５は相対回転し、油圧シリンダ１８に供給される圧油の油圧が制御バルブ２３により制御される。すなわち、両バルブ部材２４、２５の相対回転により、各右操舵用凹部２７と各圧油供給用凹部２９との間の絞り部Ａの開度および各左操舵用凹部２８と各圧油排出用凹部３０との間の絞り部Ｂの開度が大きくなり、各左操舵用凹部２８と各圧油供給用凹部２９との間の絞り部Ｃの開度および各右操舵用凹部２７と各圧油排出用凹部３０との間の絞り部Ｄの開度が小さくなる。これにより、ポンプ３７から油圧シリンダ１８の一方の油室２１へ操舵抵抗に応じた圧力の高圧油が供給され、油圧シリンダ１８の他方の油室２２からタンク４１へ低圧油が還流され、車両の右方への操舵補助力がラック８に作用する。
【００３２】
舵角中点から左方へ操舵すると、各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度は右方へ操舵した場合と逆に変化するので、車両の左方への操舵補助力がラック８に作用する。
【００３３】
これにより、制御バルブ２３よりも入力シャフト２の一端側に形成されたハウジング１０の内部空間Ｓは、油圧シリンダ１８とポンプ３７との間の圧油流路の一部を構成し、タンク４１へ還流する低圧油により満たされる。その内部空間Ｓに、上記軸受組立体９が配置される。
【００３４】
図３にも示すように、その軸受組立体９は、環状のスペーサ５１と、このスペーサ５１の内周側に圧入によって一体化されるニードル軸受５２とを有する。そのスペーサ５１は、例えば粉末金属を焼結成形したり、金属や合成樹脂を型成形することで得られる。そのニードル軸受５２に代えて、テフロンコーティングブッシュ等からなる滑り軸受を用いてもよい。
【００３５】
その軸受組立体９は、入力シャフト２の外周とハウジング１０の内周とに径方向の隙間を介して嵌め合わされている。
すなわち、その入力シャフト２の外周径は、ニードル軸受５２との対向位置およびこの対向位置よりも一端側において、ニードル軸受５２の内周径よりも小さくされる。その入力シャフト２と軸受組立体９との間は、第１径方向隙間δ１とされる。
また、そのスペーサ５１の外周径は、ハウジング１０の一端開口１０ａ側の一端側において他端側よりも大きくされる。そのハウジング１０の内周径は、そのスペーサ５１の一端側との対向位置およびこの対向位置よりも一端側において、スペーサ５１の一端側の外周径よりも大きくされる。そのハウジング１０と軸受組立体９の一端側との間は、第２径方向隙間δ２とされる。
さらに、そのハウジング１０の内周径は、スペーサ５１の他端側との対向位置において、スペーサ５１の他端側の外周径よりも大きくされる。そのハウジング１０と軸受組立体９の他端側との間は、第３径方向隙間δ３とされる。
各隙間δ１、δ２、δ３は、例えば数十μｍ程度とされる。これにより、入力シャフト２は軸受組立体９により浮動支持され、軸受組立体９はハウジング１０により浮動支持される。
【００３６】
そのスペーサ５１の外周の両端間に、円錐面に沿う段差状の接合部５３が形成される。そのハウジング１０の内周のスペーサ５１との対向部の両端間に、円錐面に沿う段差状の受け部５４が形成される。その受け部５４に接合部５３が軸方向から面接触することで、軸受組立体９が入力シャフト２の他端側へ向けて軸方向変位するのが規制可能とされている。
【００３７】
その接合部５３と受け部５４とは互いに平行な面により構成されて面接触可能とされている。これにより、その軸受組立体９の入力シャフト２の他端側での受圧面積は、入力シャフト２の一端側での受圧面積よりも小さくされ、その内部空間Ｓの油圧により軸受組立体９を入力シャフト２の他端側へ向けて押すことができる。
なお、上記第３径方向隙間δ３が圧油の流動を阻止できる程に小さい場合は、図４の変形例に示すように、その接合部５３と受け部５４とが線接触することで軸受組立体９の変位を規制可能とするものであっても、その軸受組立体９の入力シャフト２の他端側での受圧面積を、入力シャフト２の一端側での受圧面積よりも小さくできる。なお、図４において図３と同様部分は同一符号で示す。
【００３８】
上記構成の軸受組立体９は、入力シャフト２の外周とハウジング１０の内周とに径方向の隙間を介して嵌め合わされるので、入力シャフト２にもハウジング１０にも圧入する必要がない。また、軸受組立体９は、操舵補助力発生用の圧油の油圧により、接合部５３、受け部５４を介してハウジング１０に押し付けられることで位置固定されるので、軸心の傾きが大きくなることはない。よって、入力シャフトの円滑な回転を確保できる。さらに、軸受組立体９を構成するスペーサ５１の寸法は規格の制限を受けないので、設計の自由度が大きく、入力シャフト２を外径寸法の如何によらず支持でき、入力シャフト２の共通化を図ることができる。また、スペーサ５１の寸法を自由に設定できることで、軸受組立体９を構成する軸受５２も寸法や種類の選択の自由度が大きくなり、比較的に廉価な軸受を選定できる。これにより、部品点数や組み立て工数を少なくし、製造コストの低減を図れる。
【００３９】
また、そのハウジング１０はピニオン７を覆う部分と制御バルブ２３を覆う部分とが一体的に成形されているので、個別に成形したものに比べ部品点数や組み立て工数を少なくし、製造コストの低減を図れる。この際、入力シャフト２と出力シャフト４と制御バルブ２３との組立体をハウジング１０に一端開口１０ａから挿入した後に、その開口１０ａから軸受組立体９を入力シャフト２とハウジング１０とに嵌め合わせることができ、組み付けを容易に行なえる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、軸受組立体の軸受をスペーサの外周に嵌め合わせ、そのスペーサの内周に接合部を形成し、入力シャフトの外周に受け部を形成してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の油圧パワーステアリング装置によれば、設計の自由度が高く、圧入作業を要することなく油圧を利用して位置固定される軸受組立体により、入力シャフトを支持することで、その入力シャフトの円滑な回転を確保しつつ、組立工程を簡単化し、原価低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置の縦断面図
【図２】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置の制御バルブの横断面図
【図３】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置の要部の断面図
【図４】本発明の変形例の油圧パワーステアリング装置の要部の断面図
【図５】従来の油圧パワーステアリング装置の縦断面図
【図６】従来の油圧パワーステアリング装置の縦断面図
【符号の説明】
１  油圧パワーステアリング装置
２  入力シャフト
９  軸受組立体
１０  ハウジング
１８  油圧シリンダ（アクチュエータ）
２３  油圧制御弁
３７  ポンプ
５１  スペーサ
５２  軸受
５３  接合部
５４  受け部
Ｓ  内部空間
【図１】
0003543043.tif 000002
【図２】
0003543043.tif 000003
【図３】
0003543043.tif 000004
【図４】
0003543043.tif 000005
【図５】
0003543043.tif 000006
【図６】
0003543043.tif 000007