(57)【要約】【課題】車速等の運転状態に応じて操舵補助力を変化させる油圧パワーステアリング装置において、確実に良好な操舵フィーリングを得る。【解決手段】油圧制御バルブ３０は操舵補助力発生用油圧アクチュエータ２０に供給される圧油の油圧を、操舵トルクに応じた入出力シャフト２、３の弾性的な相対回転量に応じて制御する。入出力シャフト２、３の中の一方側と同行回転する被押し付け部５１を他方側と同行回転する押し付け部５２により押し付ける力を、車両の運転状態に応じて制御する。被押し付け部５１は溝の相対向する内側面により構成され、その両内側面は溝中央に向かうに従い互いに近接する。押し付け部５２は、転がり軸受５３と、転がり軸受５３を支持する支持部材とを有する。転がり軸受５３の外輪の外周が溝の両内側面に押し付けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力シャフトと、
前記入力シャフトに、操舵トルクに応じて弾性的に相対回転するよう弾性部材を介して同軸心に連結される出力シャフトと、
操舵補助力発生用油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに供給される圧油の油圧を、前記入出力シャフトの相対回転量に応じて制御する制御バルブと、
前記入出力シャフトの相対回転を車両の運転状態に応じて規制する規制手段とを備え、
前記規制手段は、前記入出力シャフトの中の一方側と同行回転する被押し付け部と、前記入出力シャフトの中の他方側と同行回転すると共に前記被押し付け部に対して近接する方向と離隔する方向とに往復移動可能な押し付け部と、前記被押し付け部を押し付ける力を前記押し付け部に作用させる出力機構と、前記出力機構の発生力を車両の運転状態に応じて制御する制御装置とを有し、
前記被押し付け部は溝の相対向する内側面により構成され、その両内側面は溝中央に向かうに従い互いに近接する油圧パワーステアリング装置において、
前記押し付け部は、転がり軸受と、この転がり軸受を支持する支持部材とを有し、
前記転がり軸受の外輪の外周が前記溝の両内側面に押し付けられることを特徴とする油圧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、車速等の運転状態に応じて操舵補助特性を変更可能な油圧パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵補助力発生用油圧アクチュエータに供給される圧油の油圧を、操舵トルクに応じた入力シャフトと出力シャフトのトーションバーを介する弾性的な相対回転量に応じて制御する制御バルブを備える油圧パワーステアリング装置においては、操舵トルクに応じて操舵補助特性を変化させることができる。そのような油圧パワーステアリング装置において入出力シャフトの相対回転を車両の運転状態に応じて規制する規制手段を備えるものが知られている。その規制手段は、入出力シャフトの中の一方側と同行回転する被押し付け部と、入出力シャフトの中の他方側と同行回転すると共に被押し付け部に対して近接する方向と離隔する方向とに往復移動可能な押し付け部と、被押し付け部を押し付ける力を押し付け部に作用させる出力機構と、出力機構の発生力を車両の運転状態に応じて制御する制御装置とを有する（特許文献１参照）。これにより、入出力シャフトの相対回転量を車速等の運転状態に応じて規制することで操舵補助力を変化させ、高車速での走行安定性や低車速での操舵に対する応答性を向上することができる。
【特許文献１】特開平６−３２１１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の油圧パワーステアリング装置における押し付け部はボールにより構成され、被押し付け部は溝の相対向する内側面により構成され、その両内側面は溝中央に向かうに従い互いに近接するものとされている。そのため、入出力シャフトの相対回転時にボールの転動が溝の内側面との摩擦により阻害され、操舵フィーリングが低下するという問題がある。本発明は、そのような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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、入力シャフトと、前記入力シャフトに、操舵トルクに応じて弾性的に相対回転するよう弾性部材を介して同軸心に連結される出力シャフトと、操舵補助力発生用油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに供給される圧油の油圧を、前記入出力シャフトの相対回転量に応じて制御する制御バルブと、前記入出力シャフトの相対回転を車両の運転状態に応じて規制する規制手段とを備え、前記規制手段は、前記入出力シャフトの中の一方側と同行回転する被押し付け部と、前記入出力シャフトの中の他方側と同行回転すると共に前記被押し付け部に対して近接する方向と離隔する方向とに往復移動可能な押し付け部と、前記被押し付け部を押し付ける力を前記押し付け部に作用させる出力機構と、前記出力機構の発生力を車両の運転状態に応じて制御する制御装置とを有し、前記被押し付け部は溝の相対向する内側面により構成され、その両内側面は溝中央に向かうに従い互いに近接する油圧パワーステアリング装置において、前記押し付け部は、転がり軸受と、この転がり軸受を支持する支持部材とを有し、前記転がり軸受の外輪の外周が前記溝の両内側面に押し付けられることを特徴とする。
本発明によれば、被押し付け部を構成する溝の内側面に押し付け部を構成する転がり軸受の外輪の外周が押し付けられるので、その外輪の転動により押し付け部と被押し付け部との接触を確実に転がり接触として摩擦を低減できる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、車速等の運転状態に応じて操舵補助力を変化させる油圧パワーステアリング装置において、確実に良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１に示す第１実施形態のラックピニオン式油圧パワーステアリング装置１は、車両のステアリングホイール（図示省略）に連結される入力シャフト２と、入力シャフト２に操舵トルクに応じて弾性的に同軸中心に相対回転するようトーションバー（弾性部材）６を介して同軸心に連結される出力シャフト３を備えている。トーションバー６は入力シャフト２を貫通し、ピン４を介して入力シャフト２に連結され、セレーション５を介して出力シャフト３に連結されている。入力シャフト２の一端側はベアリング８を介してハウジング７により支持される。入力シャフト２の他端側は、出力シャフト３の一端側の端部に形成された凹部に挿入されると共に、その凹部の内周によりブッシュ１２を介して支持されている。出力シャフト３は、ベアリング１０、１１を介してハウジング７により回転可能に支持されている。出力シャフト３の他端側外周にピニオン１５が一体的に形成され、ピニオン１５に噛み合うラック１６に車輪（図示省略）が連結される。これにより、操舵による入力シャフト２の回転は、トーションバー６を介してピニオン１５に伝達され、ピニオン１５の回転によりラック１６は車両幅方向に移動し、ラック１６の移動により車両の舵角が変化する。入力シャフト２とハウジング７との間および出力シャフト３とハウジング７との間にオイルシール１７、１８が設けられている。なお、ラック１６を支持するサポートヨーク４０がバネ４１の弾力によりラック１６に押し付けられている。
【０００７】
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２０が設けられている。油圧シリンダ２０は、ハウジング７と一体のシリンダチューブと、ラック１６に一体化されるピストン２１を備え、シリンダチューブ内にピストン２１により仕切られる油室２２、２３が形成されている。
【０００８】
油圧シリンダ２０に供給される圧油の油圧を、入力シャフト２と出力シャフト３の相対回転量に応じて制御するロータリー式油圧制御バルブ３０が設けられている。制御バルブ３０は、ハウジング７に回転可能に挿入されている筒状の第１バルブ部材３１と、第１バルブ部材３１に同軸中心に相対回転可能に挿入されている第２バルブ部材３２を備えている。第１バルブ部材３１は出力シャフト３にピン３３を介して同軸中心に同行回転するよう連結されている。第２バルブ部材３２は入力シャフト２の外周に一体的に成形され、これにより第２バルブ部材３２は入力シャフト２と同軸中心に同行回転する。ハウジング７に、圧油吐出用ポンプ４２に接続されるポートと、タンク４３に接続されるポートと、油圧シリンダ２０の一方の油室２２に接続されるポートと、他方の油室２３に接続されるポートが設けられ、各ポートは第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２の間における弁間流路２７を介して互いに連通する。弁間流路２７における絞り部の開度が入出力シャフト２、３の相対回転量に応じて変化する。例えば図２に示すように、第１バルブ部材３１の内周における複数の第１溝４８の軸方向縁と、第２バルブ部材３２の外周における複数の第２溝４９の軸方向縁との間が絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとされる。一方の油室２２に通じる第１溝４８と、他方の油室２３に通じる第１溝４８とが周方向において交互に配置される。ポンプ４２に通じる第２溝４９と、入力シャフト２に形成された通孔２ａおよびトーションバー６と入力シャフト２との間を介してタンク４３に通じる第２溝４９とが周方向において交互に配置される。これにより、図３に示す油圧回路が構成される。操舵が行なわれていない時は、各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが開き油圧は上昇しないので操舵補助力は発生しない。右操舵時は、入力シャフト２と出力シャフト３の相対回転量に応じて絞り部Ａ、Ｄの開度が大きくなり、絞り部Ｂ、Ｃの開度が小さくなり、一方の油室２２に圧油が供給され、他方の油室２３からタンク４３に油が還流し、その相対回転量に応じた右方向への操舵補助力を油圧シリンダ２０は発生する。左操舵時は、絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度が右操舵時と逆になり、その相対回転量に応じた左方向への操舵補助力を油圧シリンダ２０は発生する。
【０００９】
入力シャフト２と出力シャフト３の相対回転を車両の運転状態に応じて規制する規制手段５０が設けられている。図４〜図８に示すように、規制手段５０は、被押し付け部５１、押し付け部５２、出力機構６０、制御装置６７を有する。
【００１０】
被押し付け部５１は、第１バルブ部材３１の上部に圧入等により固定されるリング部材５１ａの上面における周方向等間隔をおいた４位置に形成される溝３１′の相対向する内側面により構成される。これにより被押し付け部５１は出力シャフト３と同行回転する。溝３１′の長手方向は入出力シャフト２、３の径方向に沿い、入出力シャフト２、３の径方向視でＶ字状とされている。これにより、溝３１′の両内側面は溝３１′の中央に向かうに従い互いに近接する。
【００１１】
押し付け部５２は、入力シャフト２と同行回転すると共に被押し付け部５１に対して近接する方向と離隔する方向とに往復移動可能である。すなわち、押し付け部５２は溝３１′と同数のボールベアリングにより構成される転がり軸受５３と、これら転がり軸受５３を支持する支持部材５４を有する。支持部材５４は、小径部５４ａと大径部５４ｂを有する段付き円筒状とされ、その中心孔に入力シャフト２が挿入されている。小径部５４ａの外周における周方向等間隔をおいた４位置に径方向に沿う支持シャフト５４ｃが固定され、各支持シャフト５４ｃに転がり軸受５３の内輪５３ａが嵌め合わされている。なお、支持シャフト５４ｃの先端は転がり軸受５３の抜け止めのために基端よりも径が大きくされている。これにより、各転がり軸受５３の外輪５３ｂは入出力シャフト２、３の径方向に沿う軸中心に回転する。入力シャフト２の外周に周方向間隔をおいて設けられた複数の軸方向溝２″と、支持部材５４の内周に周方向間隔をおいて設けられた複数の軸方向溝５４″との間にリテーナに保持されたボール５５が挟み込まれることで、支持部材５４は入力シャフト２と同行回転すると共に入力シャフト２に対して軸方向移動可能とされている。支持部材５４の上端とハウジング７の上部内面との間において、支持部材５４のがたつき防止用の圧縮コイルバネ５６が入力シャフト２に嵌め合わされている。支持部材５４の外周とハウジング７の内周との間、および、支持部材５４の内周と入力シャフト２の外周との間は、それぞれシール部材５８ａ、５８ｂを介して油密状にシールされる。これにより、支持部材５４とハウジング７の上部との間に油室５９が形成され、支持部材５４はピストンとして機能するものとされる。
【００１２】
出力機構６０は被押し付け部５１を押し付ける力を押し付け部５２に作用させる。その力により転がり軸受５３の外輪５３ｂの外周が溝３１′の両内側面に押し付けられる。出力機構６０の発生力は制御装置６７により車両の運転状態に応じて制御される。図７に示すように、本実施形態の出力機構６０は、ハウジング７に形成された保持孔６１に相対回転しないように挿入された筒状スリーブ６２と、スリーブ６２に自身の軸中心に相対回転可能に挿入されたスプール６３を備えている。スリーブ６２に、制御バルブ３０を介してポンプ４２に通じる圧油導入ポート６２ａと、油室５９に通じる圧油送り出しポート６２ｂが形成されている。スプール６３に、圧油導入ポート６２ａに通じる外周溝６３ａと、圧油送り出しポート６２ｂと重なる位置に配置される通孔６３ｂと、外周溝６３ａと通孔６３ｂを接続する圧油通路６３ｃと、通孔６３ｂを保持孔６１に接続する絞り通路６３ｄが形成される。保持孔６１内はドレン流路６３ｅを介してタンク４３に通じる。図８に示すように、スリーブ６２の圧油送り出しポート６２ｂとスプール６３の通孔６３ｂとの重なり部分（図においてハッチングで示す）は可変絞り６０ａを構成し、可変絞り６０ａの開度はスプール６３の回転量に応じて変化する。スプール６３は減速機構６５を介してモータ６６に接続され、モータ６６の回転量は制御装置６７により制御される。モータ６６として例えばステッピングモータを用いることができる。制御装置６７は、車両の運転状態を検知するセンサからの信号に応じてモータ６６を制御する。本実施形態の制御装置６７は、車両の運転状態として車速を検出するセンサからの車速信号に基づき、車速が高速になる程に可変絞り６０ａの開度が大きくなるようにモータ６６を制御する。すなわち、高速走行時には可変絞り６０ａの開度を大きくすることで支持部材５４に作用させる油圧を大きくし、入出力シャフト２、３の相対回転の規制力を増加させる。車速が低下する程に可変絞り６０ａの開度を小さくして支持部材５４に作用させる油圧を小さくし、入出力シャフト２、３の相対回転の規制を緩和する。これにより、高車速時は入力シャフト２と出力シャフト３の相対回転量に応じた操舵補助力発生用油圧の増加が規制されて走行安定性が図られ、低車速時は操舵補助力発生用油圧の増加規制が緩和されて操舵の高応答性が図られる。
【００１３】
上記実施形態によれば、被押し付け部５１を構成する溝３１′の内側面に押し付け部５２を構成する転がり軸受５３の外輪５３ｂの外周が押し付けられるので、その外輪５３ｂの転動により押し付け部５２と被押し付け部５１との接触を確実に転がり接触として摩擦を低減できる。
【００１４】
図９〜図１２は本発明の第２実施形態を示し、第１実施形態の規制手段５０と相違する規制手段１５０を有する。以下、第２実施形態における第１実施形態と同様部分は同一符号で示して説明を省略し、相違点を説明する。
【００１５】
第２実施形態における規制手段１５０の被押し付け部１５１は、第１バルブ部材３１の下方において、入力シャフト２における周方向等間隔をおいた４位置に形成される溝２′の相対向する内側面により構成される。これにより被押し付け部１５１は入力シャフト２と同行回転する。溝２′の長手方向は入力シャフト２の軸方向に沿い、入出力シャフト２、３′の軸方向視でＶ字状とされている。これにより、溝２′の両内側面は溝２′の中央に向かうに従い互いに近接する。
【００１６】
押し付け部１５２は、出力シャフト３′と同行回転すると共に被押し付け部１５１に対して近接する方向と離隔する方向とに往復移動可能である。すなわち押し付け部１５２は、溝２′と同数のボールベアリングにより構成される転がり軸受１５３と、各転がり軸受１５３を支持する支持部材１５４を有する。各支持部材１５４は、外周が円柱面に沿い、一端において開口する凹部１５４ａ内で両端支持状とされる支持シャフト１５４ｂを有する。
【００１７】
第２実施形態における出力シャフト３′は、本体３ａと、本体３ａの外周に同心に嵌め合わされた環状部材３ｂを有する。本体３ａは、第１実施形態の出力シャフト３と同様に、トーションバー６を介して入力シャフト２に連結され、ピン３３を介して第１バルブ部材３１に連結されている。環状部材３ｂに支持部材１５４と同数のガイド孔１５５が形成されている。各ガイド孔１５５の内周は円柱面に沿うものとされ、その軸心は入出力シャフト２、３′の径方向に沿う。各ガイド孔１５５の一端は、本体３ａに形成された通孔３ａ′を介して溝２′の両内側面に対向するように開口し、他端はハウジング７の内周面に対向するように開口する。本体３ａの通孔３ａ′はガイド孔１５５よりも大径とされている。
【００１８】
各支持部材１５４は、ガイド孔１５５と通孔３ａ′に入出力シャフト２、３′の径方向に移動可能に挿入されている。これにより、押し付け部１５２は被押し付け部１５１に対して近接する方向と離隔する方向とに往復移動可能とされている。各支持シャフト１５４ｂに転がり軸受１５３の内輪１５３ａが嵌め合わされている。これにより、各転がり軸受１５３の外輪１５３ｂは入出力シャフト２、３′の軸方向にオフセットした軸中心に回転する。
【００１９】
各ガイド孔１５５に、支持部材１５４とハウジング７との間においてプランジャ１５６が挿入されている。各プランジャ１５６は入出力シャフト２、３′の径方向に沿って往復移動可能とされている。各プランジャ１５６の外周は円柱面に沿うものとされている。ガイド孔１５５の内周とプランジャ１５６の外周との間に、リテーナにより保持された鋼球１５８が摩擦低減部材として介在されている。ガイド孔１５５の内周とプランジャ１５６の外周との間にオイルシールを介在させてもよい。出力シャフト３′の外周とハウジング７の内周との間を油密状にシールする一対のシール部材１５９、１６０が軸方向間隔をおいて設けられ、両シール部材１５９、１６０の間に各プランジャ１５６が配置される。これにより、各プランジャ１５６の他端とハウジング７の内周との間は油室１６１とされ、各油室１６１は出力シャフト３′の外周に形成された周溝３ａ″を介して連通する。図９に示すように、油室１６１が上記実施形態と同様の出力機構６０を介してポンプ４２に接続される。これにより、制御装置６７が高速走行時には可変絞り６０ａの開度を大きくすることで支持部材１５４にプランジャ１５６を介して作用させる油圧を大きくし、入出力シャフト２、３′の相対回転の規制力を増加させる。車速が低下する程に可変絞り６０ａの開度を小さくして支持部材１５４にプランジャ１５６を介して作用させる油圧を小さくし、入出力シャフト２、３′の相対回転の規制を緩和する。これにより、高車速時は入力シャフト２と出力シャフト３′の相対回転量に応じた操舵補助力発生用油圧の増加が規制されて走行安定性が図られ、低車速時は操舵補助力発生用油圧の増加規制が緩和されて操舵の高応答性が図られる。
【００２０】
操舵トルクが作用していない時、押し付け部１５２を構成する転がり軸受１５３の中心軸と、被押し付け部１５１を構成する溝２′の中央位置とが入出力シャフト２、３′の径方向において相対向するように、図１０に示すように本体３ａに対する環状部材３ｂの軸中心の相対回転を阻止する部材としてネジ３ｃが設けられている。ネジ３ｃによる本体３ａに対する環状部材３ｂの相対回転の阻止は、入力シャフト２をトーションバー６を介して本体３ａに連結した後に行われる。入力シャフト２と本体３ａのトーションバー６を介する連結は、制御バルブ３０により所望の油圧制御特性が得られるように入出力シャフト２、３′の相対回転方向における相対位置の位置決めをした後に行われる。すなわち、各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度が、操舵トルクが作用していない状態から左操舵した時と右操舵した時とで上記のように互いに逆対称に変化するように、入出力シャフト２、３′の相対回転方向における相対位置の位置決めがなされ、しかる後に、本体３ａにセレーション５を介して連結されたトーションバー６がピン４を介して入力シャフト２に連結される。
【００２１】
転がり軸受１５３の中心軸と溝２′の中央位置とが入出力シャフト２、３′の径方向において相対向する時、転がり軸受１５３の外輪１５３ｂは溝２′の両内側面に接する。よって、例えばプランジャ１５６に油圧を作用させる等して外輪１５３ｂを溝２′の両内側面に押し付けることで、本体３ａに対して環状部材３ｂを軸中心に相対回転させ、転がり軸受１５３の中心軸と溝２′の中央位置との相対位置決めを行うことができる。その位置決め後に、ネジ３ｃは環状部材３ｂの通孔３ｂ′を介して本体３ａのネジ孔３ｄにねじ合わされる。図１２に示すように、通孔３ｂ′は、本体３ａに対する環状部材３ｂの軸中心の相対回転を許容できるように周方向が長手方向の長孔であって、ネジ３ｃの頭部を受ける段差３ｂ″を有する。これにより、操舵トルクが作用していない時、転がり軸受１５３の中心軸と溝２′の中央位置とが入出力シャフト２、３′の径方向において相対向し、舵角を変化させる油圧が発生することはない。他は第２実施形態と同様とされている。なお、本体３ａに対する環状部材３ｂの軸中心の相対回転を阻止する手段として、図１３に示すように、環状部材３ｂの下端側に割り部３ｅを設け、その割り部３ｅの相対向する端面において開口するネジ孔にねじ合わされるネジ３ｆにより、割り部３ｅの間隔を狭めて本体３ａの締め付け力を作用させてもよい。
【００２２】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、押し付け部を構成する転がり軸受はボールベアリングに限定されず、ローラーベアリングやニードルベアリングであってもよい。出力機構は油圧により力を作用させるものに限定されず、車両の運転状態に応じて移動する電動アクチュエータにより被押し付け部を押し付ける力を押し付け部に作用させてもよい。また、車両の運転状態として車速以外の例えば舵角に応じて油圧調節機構により油圧を調節するようにしてもよい。本発明はラックピニオン式以外の油圧パワーステアリング装置にも適用でき、例えば出力シャフトがボールスクリューシャフトに一体化され、ボールスクリューシャフトにねじ合わされるボールナットが操舵補助力発生用油圧シリンダのピストンに一体化されているボールスクリュー式油圧パワーステアリング装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１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】本発明の第１実施形態の油圧パワーステアリング装置における制御バルブの横断面図
【図３】本発明の第１実施形態の油圧パワーステアリング装置における油圧回路
【図４】本発明の第１実施形態の油圧パワーステアリング装置における要部の縦断面図
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図
【図６】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置における部分拡大側断面図
【図７】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置における出力機構の断面図
【図８】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置における出力機構の作用説明図
【図９】本発明の第２実施形態の油圧パワーステアリング装置の縦断面図
【図１０】本発明の第２実施形態の油圧パワーステアリング装置における要部の縦断面図
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図
【図１２】本発明の第２実施形態の油圧パワーステアリング装置における部分側面図
【図１３】本発明の変形例に係る油圧パワーステアリング装置における部分横断面図
【符号の説明】
【００２４】
２  入力シャフト
２′  溝
３、３′  出力シャフト
６  トーションバー（弾性部材）
２０  油圧シリンダ（操舵補助力発生用油圧アクチュエータ）
３０  制御バルブ
３１′  溝
５０、１５０  規制手段
５１、１５１  被押し付け部
５２、１５２  押し付け部
５３、１５３  転がり軸受
５３ｂ、１５３ｂ  外輪
５４、１５４  支持部材
６０  出力機構
６７  制御装置
【図１】
2005238947.tif 000003
【図２】
2005238947.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005238947.tif 000006
【図５】
2005238947.tif 000007
【図６】
2005238947.tif 000008
【図７】
2005238947.tif 000009
【図８】
2005238947.tif 000010
【図９】
2005238947.tif 000011
【図１０】
2005238947.tif 000012
【図１１】
2005238947.tif 000013
【図１２】
2005238947.tif 000014
【図１３】
2005238947.tif 000015