(57)【要約】【課題】パワーシリンダ内の各圧力室間を連通する連通溝による所望のリリーフ量を常時確保し得るパワーステアリング装置を提供する。【解決手段】このパワーステアリング装置は、円筒状のシリンダチューブ１１と、該シリンダチューブ内に貫装されたラック軸１０と、該ラック軸の外周に固定されたピストン１２と、該ピストンの外周に嵌着され、シリンダチューブ内を第１圧力室１４と第２圧力室１５に隔成するピストンシール１３と、シリンダチューブの内周面に軸方向に沿ってそれぞれ設けられ、ピストンが軸方向一端側及び他端側の所定位置にそれぞれ摺動した際に第１圧力室と第２圧力室とを連通させる第１連通溝２１及び第２連通溝２２と、を備えている。この第１連通溝と第２連通溝とを周方向に位相をずらして形成したことによって、該各連通溝において生じるピストンシールの変形を相互に打ち消すことができる。【選択図】図７
2008030501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に作動油が供給されるシリンダチューブと、
該シリンダチューブ内に貫装されたピストンロッドと、
該ピストンロッドに固定され、ピストンロッドと共にシリンダチューブ内を軸方向へ移動するピストンと、
該ピストンの外周側に配設され、前記シリンダチューブ内を第１圧力室と第２圧力室に隔成するピストンシールと、
前記シリンダチューブの内周面に軸方向に沿ってそれぞれ設けられ、前記ピストンが軸方向一端側及び他端側の所定位置にそれぞれ摺動した際に前記第１圧力室と第２圧力室とを連通させる第１連通溝及び第２連通溝と、を備え、
前記第１連通溝と前記第２連通溝とを周方向に位相をずらして形成したことを特徴とするシリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両のラックピニオン式のパワーステアリング装置に適用され、シリンダチューブに各圧力室内の油圧が過大となるのを防止する圧抜き用の連通溝を備えたパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両のラックピニオン式のパワーステアリング装置としては、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
このパワーステアリング装置は、円筒状のシリンダチューブと、該シリンダチューブ内に貫装されたラック軸と、該ラック軸の外周に固定されてラック軸と共にシリンダチューブ内を軸方向に移動するピストンと、該ピストンの外周側に配設されてシリンダチューブ内を第１圧力室及び第２圧力室に隔成する円環状のピストンシールと、を備えている。
【０００４】
そして、シリンダチューブの両端側の内周面には、ピストンが軸方向一端側又は他端側にそれぞれフルストロークする直前で第１圧力室と第２圧力室とを連通させて高圧側の圧力室から低圧側の圧力室へ油圧をリリーフする第１連通溝及び第２連通溝がそれぞれ設けられている。これによって、前記各圧力室内の油圧が過大となることによる装置の故障及び破損が防止されている。
【特許文献１】実開昭６１−２０１９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のパワーステアリング装置にあっては、ステアリングを左右のストロークエンドまで繰り返し回転させた場合など、ピストンが前記各連通溝を短時間に連続して通過する場合には、ピストンシールが各連通溝内に入り込むように変形してしまい、該各連通溝におけるリリーフ量が変化してしまうおそれがある。
【０００６】
すなわち、前記ピストンシールの外形が前記各連通溝の凹形状にならって繰り返し変形することによって、その変形した形が残ってしまい、やがてピストンシールの外周部が各連通溝を漸次閉塞するような形になることから、高圧側から低圧側の圧力室への油圧をリリーフする際のリリーフ量の減少が危惧される。特に、この傾向は、第１連通溝と第２連通溝の形成位置が周方向において互いに一致している場合に顕著となる。これによって、前記各連通溝において所望とするリリーフ量が得られないという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような技術的課題に着目して案出されたものであって、パワーシリンダ内の各圧力室間を連通する連通溝による所望のリリーフ量を常時確保し得るパワーステアリング装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、内部に作動油が供給されるシリンダチューブと、該シリンダチューブ内に貫装されたピストンロッドと、該ピストンロッドに固定され、ピストンロッドと共にシリンダチューブ内を軸方向へ移動するピストンと、該ピストンの外周側に配設され、前記シリンダチューブ内を第１圧力室と第２圧力室に隔成するピストンシールと、前記シリンダチューブの内周面に軸方向に沿ってそれぞれ設けられ、前記ピストンが軸方向一端側及び他端側の所定位置にそれぞれ摺動した際に前記第１圧力室と第２圧力室とを連通させる第１連通溝及び第２連通溝と、を備え、前記第１連通溝と前記第２連通溝とを周方向に位相をずらして形成したことを特徴としている。
【０００９】
この発明によれば、前記第１連通溝と第２連通溝を周方向に位相をずらして形成したことによって、該各連通溝においてピストンシールが変形する位置が異なることから、その変形が相互に打ち消し合って変形を抑制するように作用する。この結果、前記各連通溝におけるリリーフ量の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態を図面に基づいて詳述する。なお、本実施の形態は、前記従来技術と同様に車両のラックピニオン式のパワーステアリング装置に適用したものを示している。
【００１１】
このパワーステアリング装置は、図７に示すように、一端側が図外のステアリングホイールに連結され、このステアリングホイールが操舵されることによって回転する操舵軸１と、該操舵軸１の他端側が収容され、車体の幅方向一端側に偏倚して設けられたギヤボックス２と、該ギヤボックス２の下端部に設けられ、車体の幅方向に延設されたラックハウジング３と、該ラックハウジング３の軸方向他端側に同軸上に接合されたパワーシリンダ４と、該パワーシリンダ４内を循環する作動油を貯留するリザーバタンク５と、該リザーバタンク５から作動油を吸い上げ、油圧を発生させて作動油を流動させるオイルポンプ６と、を備えている。
【００１２】
前記ギヤボックス２内には、一端側が前記操舵軸１と連結する棒状のトーションバー７と、該トーションバー７を囲繞するように設けられたロータリバルブ８と、一端側が前記トーションバー７を介して操舵軸１と連結するピニオン軸９と、が収容されている。そして、操舵軸１とピニオン軸９との相対回転に基づいて前記トーションバー７が捩れることによって前記ロータリバルブ８が開閉し、その捩れ量に応じて前記パワーシリンダ４に供給する作動油の油量を制御している。
【００１３】
前記ラックハウジング３には、前記ピニオン軸９の他端部と、該ピニオン軸９の他端部に噛合して前記ステアリングホイールの回転に応じて軸方向に進退自在に移動するほぼ円筒状のラック軸１０と、が収容され、このラック軸１０は該ラックハウジング３と前記パワーシリンダ４とに跨って設けられている。そして、前記ラック軸１０は、図外のナックルを介して左右の各車輪に連係されていて、前記ステアリングホイールの回転角に応じて軸方向に移動しつつ前記ナックルを左右に引くことよって両車輪の向きを変更している。
【００１４】
前記パワーシリンダ４は、ほぼ円筒状に形成されたシリンダチューブ１１と、該シリンダチューブ１１内に軸方向へ移動可能に設けられたピストン１２と、該ピストン１２の外周に嵌着されたピストンシール１３と、を備え、前記ピストンシール１３によって、シリンダチューブ１１内が図７中右側の第１圧力室１４及び左側の第２圧力室１５にそれぞれ隔成されている。
【００１５】
そして、前記パワーシリンダ４の軸方向両端側の外周部には、前記第１圧力室１４及び第２圧力室１５と前記ロータリバルブ８とを連通させる第１油圧配管１６及び第２油圧配管１７がそれぞれ接続されていて、前記各圧力室１４，１５の一方の圧力室に作動油を選択的に供給すると共に、他方の圧力室の作動油をリザーバタンク５に還流させるようになっている。
【００１６】
前記シリンダチューブ１１は、内部に前記ラック軸１０が貫通状態に収容されていて、一端側が前記ラックハウジング３の端部に嵌合状態に結合される一方、他端側がほぼ円筒状のエンドキャップ１８によって閉塞されている。
【００１７】
前記ピストン１２は、図１に示すように、ほぼ円環状に形成され、ピストンロッドである前記ラック軸１０の外周に固定されている。また、ピストン１２の外周面には周方向に沿って円環状の凹溝１２ａが形成されている。そして、この凹溝１２ａ内には前記ピストンシール１３が嵌着されていて、該ピストンシール１３によってピストン１２の外周面と前記シリンダチューブ１１の内周面との間が液密的にシールされている。
【００１８】
前記ピストンシール１３は、円環状に形成された合成樹脂からなるシール本体１３ａと、該シール本体１３ａの内周側に嵌着配置されたゴム製のＯリング１３ｂと、を備え、該Ｏリング１３ｂがラック軸１０の振動を吸収しつつシール本体１３ａをシリンダチューブ１１の内周面に弾性的に押圧することによって、シール本体１３ａが常時適正な弾性力に基づいてシリンダチューブ１１の内周面に摺接するようになっている。
【００１９】
また、前記ピストン１２によって隔成されたシリンダチューブ１１内の軸方向両端側には、図７に示すように、円環状の第１シール部材１９及び第２シール部材２０が、ラックハウジング３の一端面及びエンドキャップ１８の一端面にそれぞれ突き当て状態に圧入固定されている。これらの各シール部材１９，２０は、ラック軸１０の外周面とシリンダチューブ１１の内周面との間をそれぞれシールし、前記各圧力室１４，１５内の液密性を確保している。
【００２０】
また、前記ピストン１２のストロークエンド直前となる前記シリンダチューブ１１の軸方向両端側の内周面には、第１圧力室１４と第２圧力室１５とを連通する第１連通溝２１及び第２連通溝２２が軸方向に沿って形成されている。
【００２１】
前記第１連通溝２１は、プレス成形されてなり、図１に示すように、軸方向の所定範囲に少なくとも前記シール本体１３ａの軸方向長さよりも長く延設されると共に、図３に示すように、周方向の位置に等間隔に複数形成されている。また、この第１連通溝２１は、図２に示すように、縦断面ほぼ台形状に形成されて、溝深さが均一に形成された基本溝部２１ａと、該基本溝部２１ａから内端側及び外端側へ向かってそれぞれ溝深さが漸次浅くなるテーパ状の内側案内部２１ｂ及び外側案内部２１ｃと、を有している。さらに、第１連通溝２１は、図３に示すように、横断面もほぼ台形状に形成されていて、細溝条が多数集合されてなり、溝深さが比較的浅く形成されている。
【００２２】
前記内側案内部２１ｂは、図２に示すように、比較的緩やかなテーパ角度に形成されていると共に、軸方向両端の溝底面が共に円弧状に形成されて、作動油が円滑に通流可能な構造となっている。
【００２３】
前記第２連通溝２２は、基本的な構成は前記第１連通溝２１とほぼ同じであるが、図３及び図４に示すように、第１連通溝２１に対して周方向へ位相をずらして設けられている。すなわち、前記各第２連通溝２２は、周方向に隣接する各第１連通溝２１間のほぼ中間位置に形成され、第１連通溝２１とはちょうど山と谷が逆転するように設けられている。
【００２４】
次に、本実施の形態に係るパワーステアリング装置の作用について説明すると、前述のように、前記ステアリングホイールを回転させると、トーションバー７の捩れの反力によってピニオン軸９が追従して回転し、ラック軸が例えば図７中の右方向に移動したとすると、前記トーションバー７の捩れ量に応じたロータリバルブ８の作動によって第２油圧配管１７を介して図７中左側の第２圧力室１５内に作動油が供給される一方、右側の第１圧力室１４内から第１油圧配管１６を介して作動油が排出されて、ピストン１２がシリンダチューブ１１の右端側へ第２圧力室２２内の油圧によってアシストされながら移動していく。こうして、パワーシリンダ４のストロークエンド直前までのピストン１２の移動は、図１に示すように、第２圧力室１５内に供給された全ての作動油の油圧によってアシスト力が付与される。
【００２５】
そして、図２に示すように、ピストン１２がストロークエンド直前、すなわち前記第１連通溝２１に到達して、第２圧力室１５に第１連通溝２１の内側案内部２１ｂが開口すると、高圧状態にある第２圧力室１５内の油圧が低圧状態の第１圧力室１４内へと流動を開始する。
【００２６】
このとき、前記内側案内部２１ｂはピストン１２が第１連通溝２１上を軸方向外側へ摺動していくにつれて溝深さが漸次深くなるように形成されていることから、第２圧力室１５に対する第１連通溝２１の開口断面積も漸次拡大されることとなり、第２圧力室１５内の高圧の作動油を、第１連通溝２１を介して第１圧力室１４内に円滑に導入することができる。これによって、前記両圧力室１４，１５の連通開始時における第２圧力室１５の急激な圧力降下が抑制されるため、前記圧力降下に起因する騒音（流動音）の発生を防止することができると共に操舵フィーリングの向上が図れる。
【００２７】
また、内側案内部２１ｂは軸方向両端の溝底面が円弧状に形成されていることから、第２圧力室１５から流出した作動油をより円滑に第１圧力室１４を導くことができるため、前記騒音の発生防止及び操舵フィーリングの向上にさらに寄与することができる。
【００２８】
さらに、前記第１連通溝２１は、細溝条を多数集合させて各溝条あたりの溝深さが比較的浅く形成されていることから、第２圧力室１５内の作動油を第１油圧室１４内へと円滑かつ迅速に効率よく導入することが可能となり、前記騒音の発生をより効果的に防止することができる。
【００２９】
しかも、第１連通溝２１は、周方向に等間隔に形成されていることから、第２圧力室１５から第１圧力室１４内に導入される油圧をピストン１２の外周面に対して軸心方向にほぼ均一に作用させることができ、該ピストン１２に対する偏心作用を防止することができる。
【００３０】
このようにして、パワーシリンダ４のストロークエンド直前において第２圧力室１５の油圧が第１圧力室１４へとリリーフされ、該第１圧力室１４内にリリーフされた作動油は、第１圧力室１４内の既存の作動油と共に前記第１油圧配管１６を介してリザーバタンク５へと還流される。これによって、第２圧力室１５の油圧が過大となることによる装置の故障及び破損などが防止される。
【００３１】
次に、本実施の形態に係るパワーステアリング装置の特徴的な作用について、図５〜図７に基づいて説明する。
【００３２】
前述のように、ピストン１２が第１連通溝２１上を摺動する際に、ピストンシール１３はＯリング１３ｂによってシール本体１３ａがシリンダチューブ１１の内周面に弾性的に押圧されていることから、図５に示すように、シール本体１３ａが第１連通溝２１の凹部内に入り込むように変形する。
【００３３】
そして、引き続き前記操舵方向とは反対方向へ前記ステアリングホイールを回転させてピストン１２を図７中左側の第２連通溝２２まで摺動させると、ピストンシール１３のシール本体１３ａが、図６に示すように、前述の第１連通溝２１上を摺動する場合と同様の作用によって、第２連通溝２２の凹部内に入り込むように変形する。
【００３４】
しかしながら、このとき、図５及び図６に示すように、前記各第２連通溝２２は各第１連通溝２１に対して周方向に位相をずらして形成されており、しかも各第２連通溝２２は隣接する各第１連通溝２１間のほぼ中間に位置するように形成されていることから、第２連通溝２２の形成範囲では、第１連通溝２１内に入り込んで凸状に変形した部位がちょうど第２連通溝２２間の平坦部に位置する一方、第１連通溝２１間の平坦部に位置してほとんど変形を生じていない部位が第２連通溝２２内に入り込んで凸状に変形する。
【００３５】
すなわち、第１連通溝２１によってシール本体１３ａに生じた変形が第２連通溝２２において抑制されるように作用することから、第１連通溝２１におけるシール本体１３ａの変形と第２連通溝２２におけるシール本体１３ａの変形とが相互に打ち消し合うこととなる。これによって、第１連通溝２１によってシール本体１３ａに生じた変形が第２連通溝２２によって助長されることがなく、このシール本体１３ａの変形形状が残ることがないため、ピストン１２が第１連通溝２１と第２連通溝２２とを連続して行き来しても、シール本体１３ａの変形によって各連通溝２１，２２が塞がれてしまうことがない。
【００３６】
したがって、前記ステアリングホイールを左右に繰り返し連続して回転させた場合であっても、変形したシール本体１３ａによる各連通溝２１，２２のリリーフ量の低下、つまり該各連通溝２１，２２における作動油の流量低下を防止することができる。この結果、前記各連通溝２１，２２において所望とするリリーフ量を常時確保することができる。
【００３７】
また、前記各連通溝２１，２２は細溝条が多数集合されて各溝条あたりの溝深さが浅く設定されていることから、ピストンシール１３が各連通溝２１，２２上を摺動する際のシール本体１３ａの変形量を小さく抑えることが可能となり、各連通溝２１，２２のリリーフ量の確保に寄与することができる。
【００３８】
しかも、前記各連通溝２１，２２はそれぞれ周方向に等間隔に形成されていることから、前記シール本外１３ａの局部的な変形量の増大も防止されて、リリーフ量の低下をさらに効果的に抑制することができる。
【００３９】
さらに、前記各連通溝２１，２２はプレス成形によって形成されていることから、該各連通溝２１，２２を容易かつ良好な精度に形成することができるため、製造コストの低廉化及び各連通溝２１，２２の適正なリリーフ量の確保に寄与することができる。
【００４０】
前記実施の形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。
【００４１】
請求項（１）  前記第１連通溝及び第２連通溝をそれぞれ周方向へ等間隔に複数形成し、該第１連通溝及び第２連通溝を互いに周方向へ位相をずらして形成したことを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
【００４２】
この発明によれば、第１連通溝及び第２連通溝をそれぞれ周方向へ等間隔に複数形成したことによって、ピストンシールの局部的な変形量の増大が防止されて、前記各連通溝のリリーフ量の低下を効果的に抑制することができる。
【００４３】
請求項（２）  前記各第１連通溝を、周方向に隣接する前記各第２連通溝間のほぼ中間位置に形成したことを特徴とする請求項（１）に記載のパワーステアリング装置。
【００４４】
この発明によれば、前記第１連通溝によるピストンシールの変形量が最も小さい位置に第２連通溝が配置されるため、ピストンシールの変形を相互に打ち消すように作用し、前記各連通溝のリリーフ量の低下をより効果的に防止することができる。
【００４５】
請求項（３）  前記第１連通溝及び第２連通溝はプレス加工により形成されることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
【００４６】
この発明によれば、前記第１連通溝及び第２連通溝を容易にかつ良好な精度に形成することができる。
【００４７】
本発明は、前記実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記シリンダチューブ１１や前記各連通溝２１，２２の形状及び大きさを、パワーステアリング装置の仕様や大きさなどによってそれぞれ自由に変更することができる。特に、前記各連通溝２１，２２は、その溝の長さ、深さ、断面形状及び数量は、高圧室側の作動油が各連通溝２１，２２内を通流する際の騒音（流動音）の発生防止のために自由に変更することができる。
【００４８】
また、前記外側案内部２１ｃは、テーパ形状に限定されるものではなく、段差状や円弧状に設けることも可能であり、この場合でも、前記実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態を示し、本発明の主要部分を説明するパワーシリンダの一端部を拡大した部分断面図である。
【図２】同実施の形態を示し、第１連通溝の作用を説明するパワーシリンダの要部拡大図である。
【図３】同実施の形態を示す図６のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】同実施の形態を示す図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】同実施の形態を示し、本発明の作用を説明する第１連通溝の要部拡大図である。
【図６】同実施の形態を示し、本発明の作用を説明する第２連通溝の要部拡大図である。
【図７】同実施の形態を示すパワーステアリング装置の全体図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…ラック軸（ピストンロッド）
１１…シリンダチューブ
１２…ピストン
１３…ピストンシール
１４…第１圧力室
１５…第２圧力室
２１…第１連通溝
２２…第２連通溝
【図１】
2008030501.tif 000003
【図２】
2008030501.tif 000004
【図３】
2008030501.tif 000005
【図４】
2008030501.tif 000006
【図５】
2008030501.tif 000007
【図６】
2008030501.tif 000008
【図７】
2008030501.tif 000009