(57)【要約】【課題】様々な走行状態に適合したねじれ反力を付与することができるパワーステアリング装置を提供する。【解決手段】操舵部材に連結された入力軸２と、入力軸２と連結され、舵取機構と連結された出力軸３とを相対回転させてパワーアシスト用のアクチュエータを動作させる。入力軸２に嵌着された第１部材５１と、第１部材５１と連結されており、第１部材５１の動作に応じて入力軸２周りに回転可能としてある第２部材５３と、第２部材５３と対向しており、出力軸２側に嵌着された第３部材３１とを備えており、第２部材５３には、磁気を遮蔽する筐体の内部の周縁部に一又は複数の磁石が、第３部材３１には周縁部に一又は複数の磁石が、異なる極性で対向するよう各々固定されている。第２部材５３及び第３部材３１の対向する面に、磁束が通過可能な磁気作用部を設け、車速に応じて第２部材５３の第３部材３１に対する回転位置を変更する。【選択図】図１
2007186062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材に連結された入力軸と、該入力軸と連結され、舵取機構と連結された出力軸とをケーシング内に備え、入力軸と出力軸とを相対回転させてパワーアシスト用のアクチュエータを動作させるパワーステアリング装置において、
入力軸に嵌着された第１部材と、
該第１部材と連結されており、該第１部材の動作に応じて入力軸周りに回転可能としてある前記入力軸に嵌合された第２部材と、
該第２部材と対向しており、前記出力軸側に嵌着された第３部材とを備えており、
前記第２部材には、磁気を遮蔽する筐体の内部の周縁部に一又は複数の磁石が、前記第３部材には周縁部に一又は複数の磁石が、異なる極性で対向するようそれぞれ固定されており、前記第２部材及び第３部材の対向する面に、前記一又は複数の磁石による磁束が通過可能な磁気作用部を設けてあり、
車速に応じて前記第１部材が動作し、連結されている前記第２部材の前記第３部材に対する回転位置を変更する手段を備えることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
前記磁気作用部は、前記第２部材及び／又は前記第３部材の互いに対向する面に設けた孔であることを特徴とする請求項１記載のパワーステアリング装置。
【請求項３】
車速に応じて前記第１部材を前記入力軸の軸長方向に伸縮可能としてあり、
前記回転位置を変更する手段は、前記第１部材の伸縮に対応して前記第２部材が回転するカム機構であることを特徴とする請求項１又は２記載の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、車両の操舵装置に用いられるパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵力をアシストするパワーステアリング装置は、高級車だけでなくあらゆる車種へ普及している。操舵力をアシストする駆動源は、モータによる電動式、作動油による油圧式の２つに大別される。例えば油圧式パワーステアリング装置は、油圧アクチュエータに作用する油圧を制御弁により制御することで操舵補助力を発生している。
【０００３】
制御弁は、例えば筒状の第１バルブ部材と、第１バルブ部材に操舵抵抗に応じて相対回転可能に挿入される第２バルブ部材とを有するロータリータイプの弁が用いられることが多い。ロータリータイプの制御弁は、制御弁を介してアクチュエータがポンプとタンクに接続されており、各絞り部の開度変化に応じて操舵補助力を付与している。
【０００４】
しかし、従来のパワーステアリング装置は、入力軸と出力軸とをトーションバーを介して連結しており、これら両軸を相対回転させたときのトーションバーのねじれ力を擬似反力としていることから、トーションバーの剛性によって反力が一義的に定まる。例えば、据え切り時の反力を小さくすると、高速走行時にはハンドルが軽過ぎる状態となり、走行安定性が損なわれる。逆に、高速時の走行安定性を維持しようとした場合、据え切り時の反力が過大となるという、相反する問題を抱えていた。特に油圧式パワーステアリング装置では、反力の制御が困難であった。
【０００５】
斯かる問題を解決すべく例えば特許文献１には、油圧式であっても操舵反力を自由に調整することができるパワーステアリング装置が開示されている。特許文献１では、入力軸に対して相対移動可能にしたヨークと出力軸側に固定したサイドブッシュとを対向させ、ヨークをサイドブッシュ側に押圧する弾性体を設け、ケーシングには電磁石を固定し、ヨークには永久磁石を固定してある。両磁石を対向させ、永久磁石は、電磁石との対向面側に一方の極性を現し、その対向面とは反対側に他方の極性を現してなり、電磁石を励磁することによって、ヨークを弾性体に抗して移動させている。
【０００６】
これにより特許文献１では、ヨークが弾性体に抗して移動することにより、サイドブッシュとヨークとの間に介在させたボールに対する押圧力が弱くなり、その分、入力軸と出力軸とを相対回転させる力は小さくてすみ、結局操舵反力を小さくすることができる。
【特許文献１】特開平６−２５５５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１では、磁力による弾性体に対する抗力がヨークの移動方向に対して略直交していることから、励磁電流の大小に応じて弾性体に対する抗力を精細に制御することが困難であり、様々な走行状態に適合したねじれ反力を付与することが困難であるという問題点があった。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、様々な走行状態に適合したねじれ反力を付与することができる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】
【０００９】
上記目的を達成するために第１発明に係るパワーステアリング装置は、操舵部材に連結された入力軸と、該入力軸と連結され、舵取機構と連結された出力軸とをケーシング内に備え、入力軸と出力軸とを相対回転させてパワーアシスト用のアクチュエータを動作させるパワーステアリング装置において、入力軸に嵌着された第１部材と、該第１部材と連結されており、該第１部材の動作に応じて入力軸周りに回転可能としてある前記入力軸に嵌合された第２部材と、該第２部材と対向しており、前記出力軸側に嵌着された第３部材とを備えており、前記第２部材には、磁気を遮蔽する筐体の内部の周縁部に一又は複数の磁石が、前記第３部材には周縁部に一又は複数の磁石が、異なる極性で対向するようそれぞれ固定されており、前記第２部材及び第３部材の対向する面に、前記一又は複数の磁石による磁束が通過可能な磁気作用部を設けてあり、車速に応じて前記第１部材が動作し、連結されている前記第２部材の前記第３部材に対する回転位置を変更する手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係るパワーステアリング装置は、第１発明において、前記磁気作用部は、前記第２部材及び／又は前記第３部材の互いに対向する面に設けた孔であることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係るパワーステアリング装置は、第１又は第２発明において、車速に応じて前記第１部材を前記入力軸の軸長方向に伸縮可能としてあり、前記回転位置を変更する手段は、前記第１部材の伸縮に対応して前記第２部材が回転するカム機構であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１発明では、入力軸に嵌着された第１部材と連結されており、該第１部材の動作に応じて入力軸周りに回転可能としてある入力軸に嵌合された第２部材とを備えており、前記出力軸側に嵌着された第３部材が第２部材と対向するように配置されている。第２部材には、磁気を遮蔽する筐体の内部の周縁部に一又は複数の磁石が固着されており、第３部材には周縁部に一又は複数の磁石が、第２部材に配置されている一又は複数の磁石と異なる極性で対向するように固着されている。第２部材及び第３部材の対向する面に、一又は複数の磁石による磁束が通過可能な磁気作用部を設けてあり、車速に応じた第１部材の動作により、連結されている第２部材の第３部材に対する回転位置を変更する。これにより、車速に応じて第２部材と第３部材との間に作用する磁気的な引力を変更することができ、第２部材の回転に対する磁気的抵抗力を精細に制御することが可能となる。例えば低速時には磁気を遮蔽した状態で磁気的な引力を働かせることなく操舵することができ、高速時には磁気的な引力により入力軸と出力軸とを引き付け合う。したがって、車速に応じて変動する磁気的な引力により入力軸と出力軸との間に生じる予圧を調整することができ、ねじれ剛性を増加することが可能となる。
【００１３】
第２発明では、磁気作用部は、第２部材及び／又は第３部材の互いに対向する面に設けた孔である。周縁部に設けた孔に磁石部分が重なる領域の大小に応じて、第２部材と第３部材とに作用する磁気的な引力の大小を精緻に調整することができ、車速に応じてねじれ剛性を増加することが可能となる。
【００１４】
第３発明では、車速に応じて第１部材を入力軸の軸長方向に伸縮可能としてあり、第１部材の伸縮に対応して第２部材が回転するカム機構を備えている。これにより、車速に応じて第２部材と第３部材とに作用する磁気的な引力の大小を調整することができ、車速に応じてねじれ剛性を増加することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明の実施の形態に係るパワーステアリング装置の全体構成を示す要部断面を含む正面図である。図１に示す本発明の実施の形態に係るパワーステアリング装置は、ラックピニオン式油圧パワーステアリング装置１であり、車両のハンドル等の操舵部材（図示省略）に連結される入力軸２と、入力軸２にトーションバー６を介し連結された出力軸３とを備えている。
【００１６】
トーションバー６は、ピン４により入力軸２に連結され、セレーション５により出力軸３に連結されている。入力軸２は、ベアリング８を介しバルブハウジング７により支持され、ブッシュ１２を介し出力軸３により支持されている。出力軸３は、ベアリング１０、１１を介しラックハウジング９により支持されている。出力軸３にピニオン１５が形成され、ピニオン１５に噛み合うラック１６に操舵用車輪（図示省略）が連結される。
【００１７】
斯かる構成により、操舵による入力軸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、伝達されたピニオン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操舵がなされる。なお、入出力軸２、３とハウジング７との間にはオイルシール４２、４３が介在する。また、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。
【００１８】
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、ラックハウジング９により構成される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とを備えている。ピストン２１により仕切られる油室２２、２３に操舵抵抗に応じて圧油を供給するため、ロータリー式油圧制御弁３０が設けられている。
【００１９】
制御弁３０は、バルブハウジング７に相対回転可能に挿入される筒状のバルブボディー３１と、バルブボディー３１に同軸中心に相対回転可能に挿入されるバルブスプール３２とを備える。バルブボディー３１は、出力軸３にピン２９により同行回転するよう連結されている。バルブスプール３２は、入力軸２と一体的に成形され、入力軸２の外周部によりバルブスプール３２が構成され、バルブスプール３２は入力軸２と同行回転する。よって、バルブボディー３１及びバルブスプール３２は、操舵抵抗に応じてトーションバー６がねじれることにより同軸中心に相対回転する。
【００２０】
バルブハウジング７に、ポンプ７０に接続される入口ポート３４と、油圧シリンダ２０の一方の油室２２に接続される第１ポート３７と、他方の油室２３に接続される第２ポート３８と、直接にタンク７１に接続される第１出口ポート３６と、後述の可変絞り弁６０を介しタンク７１に接続される第２出口ポート６１とが設けられている。各ポート３４、３６、３７、３８、６１は、バルブボディー３１とバルブスプール３２との内外周間の流路を介し互いに接続されている。
【００２１】
バルブボディー３１に形成された流路が、第１ポート３７を介して油圧シリンダ２０の右操舵補助力発生用油室２２に接続され、バルブボディー３１に形成された流路が、第２ポート３８を介して油圧シリンダ２０の左操舵補助力発生用油室２３に接続されている。また、バルブボディー３１に形成された圧油供給路が、入口ポート３４を介してポンプ７０に接続され、入力軸２に形成された流路が、第１出口ポート３６を介してタンク７１に接続されている。
【００２２】
入力軸２と出力軸３とは、路面から操舵用車輪を介し伝達される操舵抵抗によるトーションバー６のねじれによって相対回転する。その相対回転によりバルブボディー３１とバルブスプール３２とが相対回転することで、流路面積すなわち開度が変化し、油圧シリンダ２０が操舵抵抗に応じた操舵補助力を発生する。
【００２３】
実施の形態に係るパワーステアリング装置は、入力軸２の外周に第１部材５１が嵌着されており、内蔵するステップモータ（図示せず）により軸長方向に伸縮可能な突出部５２が設けられている。ステップモータの回転は、外部に備えた通電回路６３により制御され、車両の速度を検出する車速センサ６４の検出値に応じて通電回路６３から出力される電流値により、ステップモータが回転し、突出部５２が伸縮する。
【００２４】
突出部５２と係合するように、第２部材５３を備えている。第２部材５３は、入力軸２に嵌合されており、入力軸２周りに回転可能となっている。第２部材５３と第３部材として機能するバルブボディー３１との間には、回転方向と反対方向に付勢する（例えば右回りの場合には左回りに付勢する）付勢手段（図示せず）を備えており、突出部５２が縮小した場合には移動前の位置へ復元する。
【００２５】
図２は、第１部材５１と第２部材５３とが対向する部分の拡大正面図である。第２部材５３は、第１部材５１の突出部５２と係合する溝部５５を備えている。溝部５５の底面は本実施の形態では右回り方向に傾斜しており、突出部５２の端部が溝部５５の底面に圧接するようになっている。第１部材５１の突出部５２が、ステップモータの動作に応じて入力軸２の軸長方向に伸長した場合、溝部５５の底面の傾斜に沿って突出部５２の端部が移動することにより、相対的に第２部材５３が左回りに回転する。逆に突出部５２が入力軸２の軸長方向に縮小した場合、付勢手段による付勢力により溝部５５が突出部５２の端部に接するように、相対的に第２部材５３が右回りに回転する。これにより、第２部材５３と第３部材３１との相対的な回転位置を、車両の速度に応じて変更することができる。もちろん溝部５５の底面の傾斜は左回り方向であっても良い。
【００２６】
また、第２部材５３は、筐体が磁束を通過させない素材、例えば、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）等で形成されており、入力軸２と一体回転可能に固着した一又は複数の永久磁石６１、６１、・・・を筐体が囲繞する。一方、第３部材３１は、第２部材５３と対向する面の周縁部に一又は複数の永久磁石６２、６２、・・・を固着してある。第２部材５３内部の永久磁石６１、６１、・・・と第３部材３１の永久磁石６２、６２、・・・とは、互いに異なる極性で対向するように固定されている。
【００２７】
第２部材５３の筐体の第３部材３１と対向する面の周縁部には、永久磁石６１、６１、・・・と永久磁石６２、６２、・・・との間に生じる磁束が通過可能であり、磁気的な引力が作用する磁気作用部を設けてある。本実施の形態では、第２部材５３の筐体の第３部材３１と対向する面の周縁部に、一又は複数の孔部５４、５４、・・・を、永久磁石の配置関係と同様に設けてある。図３は第２部材５３の永久磁石６１、６１、・・・を囲繞する筐体５３１の一例を示す斜視図である。
【００２８】
筐体５３１は、２つの円筒状の筐体を組み合わせてなり、上部には第１部材５１の突出部５２と係合する溝部５５を備えている。また、第３部材３１と対向する面には、４カ所の孔部５４、５４、・・を設けている。筐体５３１の孔部５４、５４、・・・は、永久磁石６１、６１、・・・に合わせて、４カ所配置する。図４は、永久磁石６１、６１、・・・及び６２、６２、・・・の配置状態を示す斜視図である。
【００２９】
永久磁石６１、６１、・・・と永久磁石６２、６２、・・・とは、互いに異なる極性となるよう対向している。すなわちＮ極である永久磁石６１、６１、・・・と対向する位置には、Ｓ極である永久磁石６２、６２、・・・が配置されている。図５は、低速走行時の第２部材５３の永久磁石６１、６１、・・・と筐体５３１との位置関係を示す図である。
【００３０】
車両が低速で走行している場合、通電回路６３はステップモータへ電流を送出しない。したがって、第２部材５３の永久磁石６１、６１、・・・の第３部材３１側には孔部５４、５４、・・・が存在せず、第２部材５３の筐体５３１により両者間で生じる磁束が遮蔽されていることから、第２部材５３と第３部材３１との間には磁気的な引力が作用しない。
【００３１】
図６は、高速走行時の第２部材５３の永久磁石６１、６１、・・・と筐体５３１との位置関係を示す図である。車速センサ６４で検出された車両の速度が所定の速度を超えた場合、通電回路６４は速度に応じた電流をステップモータへ送出する。したがって、ステップモータが電流に応じて回転し、第１部材５１の突出部５２が伸長し、第２部材５３が回転することにより、第２部材５３と第３部材３１との相対位相が変動する。そして、第２部材５３の永久磁石６１、６１、・・・と孔部５４、５４、・・・とが重なり、孔部の大きさに応じた磁束が、永久磁石６１、６１、・・・と永久磁石６２、６２、・・・と生じる。よって、第２部材５３と第３部材３１との間に磁気的な引力が作用する。
【００３２】
以上のように本実施の形態によれば、車速に応じて第２部材５３と第３部材３１との間に作用する磁気的な引力の大きさを変更することができ、第２部材５３の回転に対する磁気的抵抗力を精細に制御することが可能となる。例えば車両の低速走行時には磁気を遮蔽した状態で磁気的な引力を作用させることなく操舵することができ、高速走行時には磁気を遮蔽せずに磁気的な引力により入力軸２と出力軸３とを引き付け合う。したがって、車速に応じて変動する磁気的な引力により入力軸２と出力軸３との間に生じる予圧を調整することができ、ねじれ剛性を増加することが可能となる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、第２部材５３及び第３部材３１にそれぞれ永久磁石６１、６１、・・・及び６２、６２、・・・を備えているが、永久磁石に限定されるものではなく、磁気的な引力の大きさを調整可能にすべく、電磁石を備えていても良い。また磁気的な引力を作用させるために設ける磁気作用部は孔部５４、５４、・・・に限定されるものではなく、磁束が通過できるもの、例えばスリットを形成するものであっても良い。さらに、本実施の形態では孔部５４、５４、・・・を第２部材５３の筐体５３１に設けているが、第３部材３１側に設けても良いし、両者に設けていても良い。
【００３４】
また、第２部材５３及び第３部材３１に備える永久磁石６１及び６２は、周縁部に少なくとも１つずつ備えていれば足りるが、本実施の形態のように複数備える場合には、回転中心軸を中心として点対称の位置に配置されていることが好ましい。回転軸に略均等に磁気的な引力により生じた予圧を付与することができ、回転バランスを維持しつつねじれ剛性を高めることができるからである。
【００３５】
さらに、本実施の形態では油圧パワーステアリング装置について説明しているが、本願発明は既存のパワーステアリング装置に後付けすることも可能な簡素な構造である点にも特徴を有しており、操舵補助力付与の駆動源を選ばない。したがって、油圧パワーステアリング装置に限定されるものではなく、例えば電動パワーステアリング装置であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係るパワーステアリング装置の全体構成を示す要部断面を含む正面図である。
【図２】第１部材と第２部材とが対向する部分の拡大正面図である。
【図３】第２部材の永久磁石を囲繞する筐体の一例を示す斜視図である。
【図４】永久磁石の配置状態を示す斜視図である。
【図５】低速走行時の第２部材の永久磁石と筐体との位置関係を示す図である。
【図６】高速走行時の第２部材の永久磁石と筐体との位置関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  パワーステアリング装置、２  入力軸、３  出力軸、３１  第３部材（バルブボディー）、５１  第１部材、５２  突出部（回転位置を変更する手段、カム機構）、５３  第２部材、５４  孔部（時期作用部）、５５  溝部（回転位置を変更する手段、カム機構）、６１，６２  永久磁石、６３  通電回路、６４  車速センサ
【図１】
2007186062.tif 000003
【図２】
2007186062.tif 000004
【図３】
2007186062.tif 000005
【図４】
2007186062.tif 000006
【図５】
2007186062.tif 000007
【図６】
2007186062.tif 000008