(57)【要約】【課題】油圧パワーステアリング装置において、部品点数を削減し、加工コストを低減し、円滑な動作を確保する。【解決手段】トーションバー６により連結された入出力シャフト２、３の相対回転を、アウターバルブエレメント31とインナーバルブエレメント32の相対回転に変換する際、前者の相対回転角に対する後者の相対回転角の比率を、車両の運転条件に応じて変化させる。操舵補助力発生用油圧が両バルブエレメント31、32の相対回転角に応じて制御される。アウターバルブエレメント31は入出力シャフト２、３に対し同軸心に相対回転可能とされ、インナーバルブエレメント32は入力シャフト２と一体的に成形される。入出力シャフト２、３、アウターバルブエレメント31それぞれと同行回転する第１、第２、第３支持部51、52、53により揺動部材54が支持される。第１、第２、第３支持部51、52、53の中の何れか一つが車両の運転条件に応じた距離だけ軸方向変位される。【選択図】図４
2007045386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力シャフトと、
出力シャフトと、
前記入力シャフトと前記出力シャフトを操舵トルクに応じて弾性的に相対回転するよう同軸心に連結するトーションバーと、
操舵補助力発生用油圧アクチュエータと、
筒状のアウターバルブエレメントと、前記アウターバルブエレメントに同軸心に相対回転可能に嵌め合わされるインナーバルブエレメントとを有する油圧制御バルブと、
前記入出力シャフトの相対回転を前記両バルブエレメントの相対回転に変換する回転変換機構と、
前記入出力シャフトの相対回転角に対する前記両バルブエレメントの相対回転角の比率を、車両の運転条件に応じて変化させる回転比変更機構とを備え、
前記油圧アクチュエータに供給される圧油の油圧が前記両バルブエレメントの相対回転角に応じて制御される油圧パワーステアリング装置において、
前記アウターバルブエレメントは前記入力シャフトと前記出力シャフトとに対して同軸心に相対回転可能とされ、
前記インナーバルブエレメントは前記入力シャフトと一体的に成形され、
前記回転変換機構は、前記入力シャフトと同行回転する第１支持部と、前記出力シャフトと同行回転する第２支持部と、前記アウターバルブエレメントと同行回転する第３支持部と、揺動部材とを有し、
各支持部は前記入出力シャフトの軸方向において相互に離隔され、
前記揺動部材は、前記入出力シャフトの相対回転に応じて揺動するよう前記第１支持部と前記第２支持部とにより支持されると共に、その揺動により前記アウターバルブエレメントを前記インナーバルブエレメントに対して相対回転させるよう前記第３支持部により支持され、
前記第１、第２、第３支持部の中の何れか一つが、車両の運転条件に応じた距離だけ、前記回転比変更機構により前記入出力シャフトに対して軸方向変位されることを特徴とする油圧パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記入出力シャフトに対して前記第１支持部と前記第２支持部の中の一方は軸方向相対変位が規制され、他方が前記回転比変更機構により前記入出力シャフトに対して軸方向に変位され、
前記アウターバルブエレメントに対して前記第３支持部は軸方向相対変位が規制され、
入出力シャフトの軸方向において、前記第１支持部と前記第２支持部の中の一方と前記第３支持部は前記揺動部材に対する相対変位が規制され、
前記第１支持部と前記第２支持部の中の一方と前記第３支持部との間の前記揺動部材の揺動による前記入出力シャフトの軸方向における距離変化を許容するように、前記アウターバルブエレメントは前記インナーバルブエレメントに対して軸方向に相対変位可能とされている請求項１に記載の油圧パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記入出力シャフトに対して前記第１支持部と前記第２支持部の中の一方は軸方向相対変位が規制され、他方が前記回転比変更機構により前記入出力シャフトに対して軸方向に変位され、
前記アウターバルブエレメントに対して前記第３支持部は軸方向相対変位が規制され、
前記第１支持部と前記第２支持部の中の一方と前記第３支持部との間の前記入出力シャフトの軸方向における距離変化が規制され、
前記揺動部材は前記第３支持部に対して入出力シャフトの軸方向に相対変位可能とされ、前記第３支持部と前記揺動部材との間に弾性部材が介在され、
前記揺動部材の揺動による前記第３支持部と前記揺動部材との間の入出力シャフトの軸方向における相対変位に応じて、前記弾性部材が弾性変形される請求項１に記載の油圧パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記回転比変更機構により軸方向変位される支持部は、前記入出力シャフトに対して軸方向相対移動可能な移動体と、前記入出力シャフトの軸心に対して直交する軸中心に回転可能に前記移動体により保持される受け部とを有し、
前記揺動部材は、前記受け部を介して、前記回転比変更機構により軸方向変位される支持部により支持される請求項１〜３の中の何れか１項に記載の油圧パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記回転比変更機構により軸方向変位される支持部は、前記入出力シャフトに対して軸方向相対移動可能な移動体と、前記入出力シャフトの軸心に対して直交する軸心を有すると共に前記移動体に一体化される受け部とを有し、前記揺動部材は長孔を有し、前記受け部は前記長孔に隙間を介して挿入され、前記長孔の内周と前記受け部の外周を介して前記揺動部材は前記回転比変更機構により軸方向変位される支持部により支持される請求項１〜３の中の何れか１項に記載の油圧パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記回転比変更機構により軸方向変位される支持部は、前記入出力シャフトに対して軸方向相対移動可能な移動体を有し、
前記移動体の外周に前記入出力シャフトと同心の周溝が形成され、
前記回転比変更機構は、前記入出力シャフトに対して車両の運転条件に応じて軸方向相対移動する連結部材を有し、
前記連結部材は前記周溝に、前記入出力シャフトの軸心に対して直交する軸を有する転がり軸受を介し挿入される請求項１〜３の中の何れか１項に記載の油圧パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記移動体の外周に前記入出力シャフトと同心に周溝が形成され、
前記回転比変更機構は、前記入出力シャフトに対して車両の運転条件に応じて軸方向相対移動する連結部材を有し、
前記連結部材は前記周溝に、前記入出力シャフトの軸心に対して直交する軸を有する転がり軸受を介し挿入される請求項４または５に記載の油圧パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記回転比変更機構により軸方向変位される支持部と、前記入力シャフト、前記出力シャフト、前記アウターバルブエレメントの中で前記回転比変更機構により軸方向変位される支持部と同行回転するものとが、前記入出力シャフトの軸方向に沿う溝と、前記溝に転動可能に挿入されるボールを介して、前記入出力シャフトの軸方向に相対移動可能に連結されている請求項１〜７の中の何れか１項に記載の油圧パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記入出力シャフトの軸方向において、前記第２支持部が前記第１支持部と前記第３支持部との間に配置されている請求項１〜８の中の何れか１項に記載の油圧パワーステアリング装置。
【請求項１０】
ハウジングと、
前記ハウジングに挿入される円筒状のシールボディとを備え、
前記シールボディに前記アウターバルブエレメントが同軸心に相対回転可能に挿入され、前記ハウジング、前記シールボディ、および前記アウターバルブエレメントに圧油流路が形成され、
前記ハウジングの内周と前記シールボディの外周との間に、複数の弾性材製シールリングが軸方向の間隔をおいて介在され、
複数の前記シールリングの軸方向間に、前記ハウジングの内周における前記圧油流路の開口と、前記シールボディの外周における前記圧油流路の開口とが配置され、
前記シールボディの内周面と前記アウターバルブエレメントの外周面との間に微小な径方向隙間が設けられ、
前記径方向隙間は、前記シールボディの前記圧油流路と前記アウターバルブエレメントの前記圧油流路との間から圧油が漏れないように設定されている請求項１〜９の中の何れか１項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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵トルクに応じたトーションバーの捩れに応じて操舵補助特性を変化させる油圧パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイールに接続される入力シャフトと、操舵用車輪にラックピニオン式ステアリングギヤ等を介して接続される出力シャフトを、トーションバーにより操舵トルクに応じて弾性的に相対回転するよう同軸心に連結し、筒状のアウターバルブエレメントに対して同軸心に嵌め合わされたインナーバルブエレメントを、その入出力シャフトの相対回転角度に応じてアウターバルブエレメントに対して相対回転させることで、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制御する油圧パワーステアリング装置が従来から用いられている。
【０００３】
上記のような油圧パワーステアリング装置における操舵特性を向上するため、トーションバーの捩れ角に対する両バルブエレメントの相対回転角の比率を可変とすることが提案されている（特許文献１参照）。この従来例においては、入力シャフトの外周に筒状のインナーバルブエレメントを相対回転可能に嵌め合わせ、インナーバルブエレメントの外周に筒状のアウターバルブエレメントを相対回転可能に嵌め合わせ、アウターバルブエレメントを出力シャフトに固着し、入出力シャフトの相対回転を両バルブエレメントの相対回転に変換する際の変換比率を、車速等の運転条件に応じて変化させている。
【特許文献１】特開平７−１１７６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来例の油圧パワーステアリング装置においては、入力シャフトに対してアウターバルブエレメントとインナーバルブエレメントの双方を同軸心に相対回転させる必要があるため、部品点数が増大する。また、入力シャフト、アウターバルブエレメント、インナーバルブエレメントという３つの部品を円滑に同軸中心に相対回転させるためには高い同心加工精度が要求され、加工コストが増大するという問題がある。
さらに上記従来例においては、それら３部品に設けた球面軸受により伝達ピンを支持し、その支持点間の距離を変化させることで入出力シャフトの相対回転角と両バルブエレメントの相対回転角の比率を変化させている。この際、入出力シャフトの軸方向において、入力シャフトと同行回転する球面軸受を、アウターバルブエレメントと同行回転する球面軸受と、インナーバルブエレメントと同行回転する球面軸受との間に配置している。トーションバーの捩れは、タイヤの接地抵抗に対するドライバーの操舵力に起因することから、その入力シャフトと同行回転する球面軸受は伝達ピンの力点、アウターバルブエレメントと同行回転する球面軸受は支点、インナーバルブエレメントと同行回転する球面軸受は作用点となる。すなわち、入出力シャフトの軸方向において伝達ピンの支点が力点と作用点の間にないことから伝達ピンの支持バランスが悪く、伝達ピンの一端側の支点に対する他端側の作用点の相対変位が大きくなる。そのため、伝達ピンの支持部や両バルブエレメント間のこじれにより両バルブエレメントの円滑な相対回転が阻害され、操舵補助を迅速に行えず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、上記従来技術の課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】
【０００５】
本発明は、入力シャフトと、出力シャフトと、前記入力シャフトと前記出力シャフトを操舵トルクに応じて弾性的に相対回転するよう同軸心に連結するトーションバーと、操舵補助力発生用油圧アクチュエータと、筒状のアウターバルブエレメントと、前記アウターバルブエレメントに同軸心に相対回転可能に嵌め合わされるインナーバルブエレメントとを有する油圧制御バルブと、前記入出力シャフトの相対回転を前記両バルブエレメントの相対回転に変換する回転変換機構と、前記入出力シャフトの相対回転角に対する前記両バルブエレメントの相対回転角の比率を、車両の運転条件に応じて変化させる回転比変更機構とを備え、前記油圧アクチュエータに供給される圧油の油圧が前記両バルブエレメントの相対回転角に応じて制御される油圧パワーステアリング装置において、前記アウターバルブエレメントは前記入力シャフトと前記出力シャフトとに対して同軸心に相対回転可能とされ、前記インナーバルブエレメントは前記入力シャフトと一体的に成形され、前記回転変換機構は、前記入力シャフトと同行回転する第１支持部と、前記出力シャフトと同行回転する第２支持部と、前記アウターバルブエレメントと同行回転する第３支持部と、揺動部材とを有し、各支持部は前記入出力シャフトの軸方向において相互に離隔され、前記揺動部材は、前記入出力シャフトの相対回転に応じて揺動するよう前記第１支持部と前記第２支持部とにより支持されると共に、その揺動により前記アウターバルブエレメントを前記インナーバルブエレメントに対して相対回転させるよう前記第３支持部により支持され、前記第１、第２、第３支持部の中の何れか一つが、車両の運転条件に応じた距離だけ、前記回転比変更機構により前記入出力シャフトに対して軸方向変位されることを特徴とする。
本発明によれば、入出力シャフトの相対回転により、入力シャフトと同行回転する第１支持部に対して出力シャフトと同行回転する第２支持部が周方向に相対変位し、第１支持部と第２支持部により支持される揺動部材が揺動する。この揺動部材の揺動により、揺動部材を支持する第３支持部と同行回転するアウターバルブエレメントが、入力シャフトと同行回転するインナーバルブエレメントに対して相対回転する。第１、第２、第３支持部の中の何れか一つが車両の運転条件に応じた距離だけ入出力シャフトに対して軸方向変位することで、各支持部相互間の距離が変化する。各支持部相互間の距離変化に応じて第３支持部での揺動部材の揺動量が変化する。第３支持部での揺動部材の揺動量は両バルブエレメントの相対回転角に対応するので、入出力シャフトの相対回転角に対する両バルブエレメントの相対回転角の比率が車両の運転条件に応じて変化する。これにより、トーションバーとして剛性の大きなものを用いることで直進安定性を向上し、且つ、運転条件に応じて操舵補助力を変化させることで操舵性能を向上させることができる。この場合において、アウターバルブエレメントとインナーバルブエレメントと入力シャフトの三者を相互に同軸中心に相対回転させる必要はなく、一体化された入力シャフトとインナーバルブエレメントとに対してアウターバルブエレメントを相対回転させれば足りる。これにより、部品点数が増大することはなく、さらに、３部品を同軸中心に相対回転させる従来例に比べて高い同心加工精度を要求されない。
【０００６】
前記入出力シャフトに対して前記第１支持部と前記第２支持部の中の一方は軸方向相対変位が規制され、他方が前記回転比変更機構により前記入出力シャフトに対して軸方向に変位され、前記アウターバルブエレメントに対して前記第３支持部は軸方向相対変位が規制され、入出力シャフトの軸方向において、前記第１支持部と前記第２支持部の中の一方と前記第３支持部は前記揺動部材に対する相対変位が規制され、前記第１支持部と前記第２支持部の中の一方と前記第３支持部との間の前記揺動部材の揺動による前記入出力シャフトの軸方向における距離変化を許容するように、前記アウターバルブエレメントは前記インナーバルブエレメントに対して軸方向に相対変位可能とされているのが好ましい。これにより、第１支持部と第２支持部の中の一方と第３支持部との間の入出力シャフトの軸方向における距離が、揺動部材の揺動により変化しても、その変化はアウターバルブエレメントのインナーバルブエレメントに対する軸方向相対変位により吸収される。よって、各支持部においてこじれを生じさせることなく揺動部材を円滑に揺動させることができる。
【０００７】
前記入出力シャフトに対して前記第１支持部と前記第２支持部の中の一方は軸方向相対変位が規制され、他方が前記回転比変更機構により前記入出力シャフトに対して軸方向に変位され、前記アウターバルブエレメントに対して前記第３支持部は軸方向相対変位が規制され、前記第１支持部と前記第２支持部の中の一方と前記第３支持部との間の前記入出力シャフトの軸方向における距離変化が規制され、前記揺動部材は前記第３支持部に対して入出力シャフトの軸方向に相対変位可能とされ、前記第３支持部と前記揺動部材との間に弾性部材が介在され、前記揺動部材の揺動による前記第３支持部と前記揺動部材との間の入出力シャフトの軸方向における相対変位に応じて、前記弾性部材が弾性変形されるのが好ましい。これにより、揺動部材の揺動により第３支持部と揺動部材とが入出力シャフトの軸方向において相対変位しても、その相対変位は弾性部材の弾性変形により吸収される。よって、アウターバルブエレメントのがたつきを防止し、各支持部においてこじれを生じさせることなく揺動部材を円滑に揺動させることができる。
【０００８】
前記回転比変更機構により軸方向変位される支持部は、前記入出力シャフトに対して軸方向相対移動可能な移動体と、前記入出力シャフトの軸心に対して直交する軸中心に回転可能に前記移動体により保持される受け部とを有し、前記揺動部材は、前記受け部を介して、前記回転比変更機構により軸方向変位される支持部により支持されるのが好ましい。これにより、揺動部材の揺動により受け部が入出力シャフトの軸心に対して直交する軸中心に回転することで、揺動部材は円滑に揺動できる。
【０００９】
前記回転比変更機構により軸方向変位される支持部は、前記入出力シャフトに対して軸方向相対移動可能な移動体と、前記入出力シャフトの軸心に対して直交する軸心を有すると共に前記移動体に一体化される受け部とを有し、前記揺動部材は長孔を有し、前記受け部は前記長孔に隙間を介して挿入され、前記長孔の内周と前記受け部の外周を介して前記揺動部材は前記回転比変更機構により軸方向変位される支持部により支持されるのが好ましい。これにより、受け部は移動体に一体化されているので、移動体に対する変位を生じることはない。よって、揺動部材の長孔の幅と受け部の直径との差を可及的に小さくすることで、揺動部材の支持部に対するぐらつきを抑制できる。これにより、揺動部材の揺動による両バルブエレメントの相対回転に応じて生じる操舵補助力の変動を小さくし、操舵トルクの変動を抑制できる。
【００１０】
前記回転比変更機構により軸方向変位される支持部は、前記入出力シャフトに対して軸方向相対移動可能な移動体を有し、前記移動体の外周に前記入出力シャフトと同心の周溝が形成され、前記回転比変更機構は、前記入出力シャフトに対して車両の運転条件に応じて軸方向相対移動する連結部材を有し、前記連結部材は前記周溝に、前記入出力シャフトの軸心に対して直交する軸を有する転がり軸受を介し挿入されるのが好ましい。これにより、連結部材と周溝との間の摩擦を低減し、入出力シャフトを円滑に回転させることができる。さらに、連結部材と周溝との間の遊びを小さくでき、移動体を入出力シャフトの軸方向に移動させる際に大きな打撃音が発生するのを防止できる。
【００１１】
前記回転比変更機構により軸方向変位される支持部と、前記入力シャフト、前記出力シャフト、前記アウターバルブエレメントの中で前記回転比変更機構により軸方向変位される支持部と同行回転するものとが、前記入出力シャフトの軸方向に沿う溝と、前記溝に転動可能に挿入されるボールを介して、前記入出力シャフトの軸方向に相対移動可能に連結されているのが好ましい。これにより、入出力シャフトの相対回転角に対する両バルブエレメントの相対回転角の比率を変化させる際に、移動体を入出力シャフトの軸方向に円滑に移動させることができる。
【００１２】
前記入出力シャフトの軸方向において、前記第２支持部が前記第１支持部と前記第３支持部との間に配置されているのが好ましい。入力シャフトと同行回転する第１支持部は揺動部材の力点、出力シャフトと同行回転する第２支持部は揺動部材の支点、アウターバルブエレメントと同行回転する第３支持部は揺動部材の作用点となる。これにより、入出力シャフトの軸方向において揺動部材の支点が力点と作用点の間に配置されることから揺動部材の支持バランスが良く、その支点を揺動部材の一端側に配置するのに比べ、支点に対する作用点の相対変位が小さくなる。よって、揺動部材の各支持部や両バルブエレメント間のこじれを防止し、両バルブエレメントの円滑な相対回転を図ることで操舵補助を迅速に行い、操舵フィーリングを向上できる。
【００１３】
本発明の油圧パワーステアリング装置においては、ハウジングと、前記ハウジングに挿入される円筒状のシールボディとを備え、前記シールボディに前記アウターバルブエレメントが同軸心に相対回転可能に挿入され、前記ハウジング、前記シールボディ、および前記アウターバルブエレメントに圧油流路が形成され、前記ハウジングの内周と前記シールボディの外周との間に、複数の弾性材製シールリングが軸方向の間隔をおいて介在され、複数の前記シールリングの軸方向間に、前記ハウジングの内周における前記圧油流路の開口と、前記シールボディの外周における前記圧油流路の開口とが配置され、前記シールボディの内周面と前記アウターバルブエレメントの外周面との間に微小な径方向隙間が設けられ、前記径方向隙間は、前記シールボディの前記圧油流路と前記アウターバルブエレメントの前記圧油流路との間から圧油が漏れないように設定されているのが好ましい。
アウターバルブエレメントをハウジングに直接に挿入する場合、アウターバルブエレメントとハウジングとの間にシールリングが介在すると、アウターバルブエレメントの回転を阻止する摩擦がシールリングとハウジングあるいはアウターバルブエレメントとの間に生じる。そうすると、操舵方向を切り換える際に揺動部材の円滑な揺動が阻害されるため、操舵角の変化に対する操舵補助力のヒステリシスが増大したり、摩擦界面でのスティックスリップ運動による操舵補助力の変動が生じる。また、アウターバルブエレメントの外周とハウジングの内周との間の径方向隙間を微小にすることでシールリングをなくしたとしても、組立て公差や加工公差があるため、アウターバルブエレメントと入出力シャフトを支持する軸受等との同心度を組立て時に確保するのが困難であり、実質的に組立てができなくなる。
これに対し、ハウジングとアウターバルブエレメントとの間にシールボディを介在させ、そのシールボディの内周とアウターバルブエレメントの外周との間に微小な径方向隙間を設けることで、アウターバルブエレメントの回転が摩擦により阻害されるのを防止できる。また、ハウジングの内周とシールボディの外周との間に弾性材製シールリングを介在させることで、アウターバルブエレメントと入出力シャフトを支持する軸受等との同心度をシールリングの弾性変形により確保できる。よって、操舵角の変化に対する操舵補助力のヒステリシスの増大や操舵補助力の変動を防止でき、操舵フィーリングを向上できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、トーションバーの捩れ角に対するバルブエレメントの相対回転角の比率が可変とされた油圧パワーステアリング装置において、部品点数を削減し、加工コストを低減し、円滑な動作を確保でき、操舵フィーリングを向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に示す本発明の第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）に連結される筒状入力シャフト２と、出力シャフト３と、入力シャフト２と出力シャフト３を操舵トルクに応じて弾性的に相対回転するよう同軸心に連結するトーションバー６とを備えている。トーションバー６は入力シャフト２を貫通し、一端側はピン４を介して入力シャフト２に同軸中心に同行回転するよう連結され、他端側は出力シャフト３の一端に形成された凹部に挿入されると共にセレーション５を介して出力シャフト３に同軸中心に同行回転するよう圧入連結され、これにより入力シャフト２と出力シャフト３は軸方向相対移動が規制されている。
【００１６】
入力シャフト２の一端側はハウジング７によりベアリング８を介して支持され、他端側は出力シャフト３の凹部の内周によりブッシュ１２を介して支持される。出力シャフト３は図外ラックピニオン式ステアリングギヤのハウジングにより回転可能に支持される。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る。ステアリングギヤはピニオン１５に噛み合うラック１６を有し、ラック１６の各端にタイロッド、ナックルアーム等を介し車輪が接続される。これにより、操舵による入力シャフト２の回転がトーションバー６を介して出力シャフト３に伝達されることでピニオン１５が回転し、ラック１６が車両幅方向に移動することで舵角が変化する。
【００１７】
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、シリンダチューブ２０ａ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２０ａ内にピストン２１により仕切られる油室２２、２３が形成される。
【００１８】
油圧シリンダ２０に供給される圧油の油圧を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、筒状のアウターバルブエレメント３１と、アウターバルブエレメント３１に同軸心に相対回転可能に嵌め合わされるインナーバルブエレメント３２を有する。アウターバルブエレメント３１は、入力シャフト２と出力シャフト３とに対して同軸心に相対回転可能にハウジング７に挿入される。インナーバルブエレメント３２は、入力シャフト２と一体的に成形されることで入力シャフト２と同軸中心に同行回転する。
【００１９】
油圧シリンダ２０に供給される圧油の油圧は両バルブエレメント３１、３２の相対回転角に応じて制御される。
すなわち、ハウジング７に、圧油吐出用ポンプ４２に接続される接続ポート７Ａと、タンク４３に接続される接続ポート７Ｂと、油圧シリンダ２０の一方の油室２２に接続される接続ポート７Ｃと、他方の油室２３に接続される接続ポート７Ｄが設けられ、各ポートはアウターバルブエレメント３１とインナーバルブエレメント３２の間の流路を介して互いに連通する。
両バルブエレメント３１、３２間の流路における絞り部の開度が両バルブエレメント３１、３２の相対回転角に応じて変化する。例えば図２に示すように、アウターバルブエレメント３１の内周における複数の第１溝４８の軸方向縁と、インナーバルブエレメント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。アウターバルブエレメント３１に形成された圧油流路３１Ａとハウジング７に形成されたポート７Ｃを介して一方の油室２２に通じる第１溝４８と、アウターバルブエレメント３１に形成された圧油流路３１Ｂとハウジング７に形成されたポート７Ｄを介して他方の油室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。アウターバルブエレメント３１に形成された圧油流路３１Ｃとハウジング７に形成されたポート７Ａを介してポンプ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からトーションバー６と入力シャフト２との間の空間と入力シャフト２の通孔２Ａ（図１参照）を通りハウジング７に形成されたポート７Ｂ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。なお、ハウジング７の内周とアウターバルブエレメント３１の外周との間に、複数（本実施形態では４つ）の弾性材製シールリング１１が軸方向の間隔をおいて介在し、圧油の漏れを防止している。
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、両バルブエレメント３１、３２の相対回転角に応じて絞り部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、その相対回転角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、両バルブエレメント３１、３２の相対回転方向が右操舵時と逆になり、これにより絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度が右操舵時と逆になり、その相対回転角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。
【００２０】
入出力シャフト２、３の相対回転を両バルブエレメント３１、３２の相対回転に変換する回転変換機構５０と、入出力シャフト２、３の相対回転角に対する両バルブエレメント３１、３２の相対回転角の比率を、車両の運転条件に応じて変化させる回転比変更機構７０が設けられている。
【００２１】
図４に示すように、回転変換機構５０は、入力シャフト２と同行回転する第１支持部５１と、出力シャフト３と同行回転する第２支持部５２と、アウターバルブエレメント３１と同行回転する第３支持部５３と、揺動部材５４とを有する。各支持部５１、５２、５３は入出力シャフト２、３の軸方向において相互に離隔される。
【００２２】
本実施形態の第１支持部５１は、入力シャフト２の外周から突出するアーム２′の一端に設けられた凹部により構成され、その凹部の内面は円錐面に沿い、アウターバルブエレメント３１の一端に対向する。すなわち、第１支持部５１は入力シャフト２と一体であり、入出力シャフト２、３に対する軸方向相対変位が規制されている。
【００２３】
本実施形態の第２支持部５２は移動体５５と受け部５６を有する。
移動体５５は、入出力シャフト２、３と同心の環状部５５ａと、環状部５５ａの周縁から入出力シャフト２、３の軸方向に延びる筒状部５５ｂを有し、環状部５５ａの中央孔に入力シャフト２が相対回転可能に挿入され、筒状部５５ｂの内周は入出力シャフト２、３の外周に対向する。出力シャフト３の外周と筒状部５５ｂの内周とに、入出力シャフト２、３の軸方向に沿う溝３′、溝５５ｂ′が互いに対向するように設けられる。両溝３′、溝５５ｂ′に複数の鋼球等のボール５７が入出力シャフト２、３の軸方向に転動すると共に入出力シャフト２、３の周方向への変位が規制されるように挿入されている。これにより、移動体５５は出力シャフト３にボール５７を介して同行回転すると共に入出力シャフト２、３の軸方向に相対移動可能に連結されている。なお、ボール５７を保持するリテーナ５８が設けられている。
受け部５６は円柱形状を有し、移動体５５に形成された保持孔５５ｃに、自身の軸中心に回転可能に挿入されている。受け部５６の軸心は入出力シャフト２、３の軸心に対して直交する。これにより、受け部５６は、入出力シャフト２、３の軸心に対して直交する軸中心に回転可能に移動体５５により保持されている。第２支持部５２は移動体５５の移動により入出力シャフト２、３に対して軸方向相対移動することになる。
【００２４】
本実施形態の第３支持部５３は、アウターバルブエレメント３１の一端に設けられた凹部により構成され、その凹部の内面は円錐面に沿い、入力シャフト２のアーム２′の一端に対向する。すなわち、第３支持部５３はアウターバルブエレメント３１と一体であり、アウターバルブエレメント３１に対する軸方向相対変位が規制されている。
【００２５】
揺動部材５４は、入出力シャフト２、３の相対回転に応じて揺動するよう第１支持部５１と第２支持部５２とにより支持されると共に、その揺動によりアウターバルブエレメント３１をインナーバルブエレメント３２に対して相対回転させるよう第３支持部５３により支持される。すなわち、揺動部材５４の外周部は円柱面とされ、各端部は球面とされる。揺動部材５４の一端部は、第１支持部５１を構成する凹部に嵌め合わされ、その凹部の内面に接することで第１支持部５１と同行回転する。揺動部材５４の他端部は、第３支持部５３を構成する凹部に嵌め合わされ、その凹部の内面に接することで第３支持部５３と同行回転する。揺動部材５４の両端部間の外周部は受け部５６を介して第２支持部５２により支持される。図５、図６に示すように、移動体５５に形成された通孔５５ｄと、受け部５６に形成された通孔５６ｃに、揺動部材５４が軸方向移動可能に挿通される。通孔５６ｃの内周面は、揺動部材５４の外周に相対揺動可能に接する曲面５６ｃ′とされ、揺動部材５４の両端部間の外周部は曲面５６ｃ′に接することで第２支持部５２と同行回転する。例えば、入出力シャフト２、３の相対回転により、図５、図６において実線で示す揺動部材５４が２点鎖線で示すように揺動する。この揺動部材５４の揺動により、受け部５６は自身の軸５６ａ中心に回転する。入出力シャフト２、３の軸方向において、第１支持部５１と第３支持部５３は揺動部材５４に対する相対変位が規制されるので、入出力シャフト２、３の軸方向における第１支持部５１と第３支持部５３の間の距離は、揺動部材５４の揺動により変化しようとする。その揺動部材５４の揺動による第１支持部５１と第３支持部５３との間の入出力シャフト２、３の軸方向における距離変化を許容するように、アウターバルブエレメント３１はインナーバルブエレメント３２に対して軸方向相対移動可能に嵌め合わされている。これにより、その距離変化だけ第３支持部５３は入出力シャフト２、３に対して軸方向相対変位する。なお、アウターバルブエレメント３１が軸方向にがたつくのを防止するため、図１に示すように、第３支持部５３を構成する凹部の内面を揺動部材５４の他端部に押し付ける弾力を付与する圧縮バネ５９が、アウターバルブエレメント３１の他端部と入力シャフト２に取り付けられたバネ受け７ａとで保持されている。
【００２６】
本実施形態の回転比変更機構７０は、第２支持部５２を車両の運転条件に応じた距離だけ入出力シャフト２、３に対して軸方向変位させる。図４に示すように、本実施形態の回転比変更機構７０においては、ハウジング７に取り付けられたケーシング７１により保持されるステッピングモータ７２の回転シャフトに、入出力シャフト２、３の軸心と平行な軸心を有するネジシャフト７３が取り付けられ、ネジシャフト７３にねじ合わされる作動部材７４がケーシング７１に入出力シャフト２、３の軸方向と平行に移動可能に嵌め合わされている。なお、ケーシング７１にプラグ７５がねじ合わされ、プラグ７５と作動部材７４とにより圧縮バネ７６が保持され、ネジシャフト７３の軸方向に沿う弾力を付与することで、作動部材７４を常にネジシャフト７３のネジ面の一方に押圧することにより作動部材７４の位置ずれをなくすように構成される。作動部材７４と移動体５５は連結部材７７により入出力シャフト２、３の軸方向に同行移動可能に連結されている。連結部材７７は、ハウジング７に形成された通孔７ｂを貫通し、軸心が入出力シャフト２、３の軸心に対して直交する円柱状とされている。連結部材７７の一端側は、作動部材７４に圧入等により固定され、ネジシャフト７３の通過孔７７ａを有する。なお、作動部材７４はネジシャフト７３の回転に連れ回りしないように、通孔７ｂはネジシャフト７３の軸方向が長径方向とされた長孔とされ、その通孔７ｂにネジシャフト７３の軸方向に移動可能かつ自身の軸中心に回転しないように挿入されている。移動体５５の外周に入出力シャフト２、３と同心の周溝５５ｅが形成されている。図７に示すように、連結部材７７の他端側は周溝５５ｅに、入出力シャフト２、３の軸心に対して直交する軸を有する転がり軸受７８を介して挿入される。図１に示すように、ステッピングモータ７２は制御装置８０に接続され、制御装置８０は運転条件として本実施形態では車速を検出するセンサ８１に接続され、車速に応じてステッピングモータ７２の回転シャフトの回転角度を変化させる。これにより、作動部材７４がネジシャフト７３に対して車速に応じて軸方向相対移動し、第２支持部５２が作動部材７４と同行変位する。本実施形態では、車速が増大する程に第２支持部５２は図１において上方に変位するものとされている。
【００２７】
上記実施形態によれば、入出力シャフト２、３の相対回転により、入力シャフト２と同行回転する第１支持部５１に対して出力シャフト３と同行回転する第２支持部５２が周方向に相対変位し、第１支持部５１と第２支持部５２により支持される揺動部材５４が揺動する。この揺動部材５４の揺動により、揺動部材５４を支持する第３支持部５３と同行回転するアウターバルブエレメント３１が、入力シャフト２と同行回転するインナーバルブエレメント３２に対して相対回転する。第２支持部５２が車速に応じた距離だけ入出力シャフト２、３に対して軸方向変位することで、各支持部５１、５２、５３相互間の距離が変化する。各支持部５１、５２、５３相互間の距離変化に応じて第３支持部５３での揺動部材５４の揺動量が変化する。例えば図５に示すように、第１支持部５１と第２支持部５２との距離をＬ１、第２支持部５２と第３支持部５３との距離をＬ２とする。入出力シャフト２、３が相対回転すると、入力シャフト２と一体のインナーバルブエレメント３２は出力シャフト３に対して、入力シャフト２と同一方向に同一角度だけ相対回転する。一方、アウターバルブエレメント３１は、その入出力シャフト２、３の相対回転が揺動部材５４を介して伝達されることで、出力シャフト３に対して、入力シャフト２と逆方向に比率Ｌ２／Ｌ１に応じた角度だけ相対回転する。Ｌ２／Ｌ１＝１であれば、両バルブエレメント３１、３２の相対回転角は、アウターバルブエレメント３１が出力シャフト３と同行回転するのに比べて２倍となる。第２支持部５２の車速に応じた軸方向移動によりＬ２／Ｌ１が変化することで両バルブエレメント３１、３２の相対回転角が変化し、車速に応じた適度な操舵トルクを得ることができる。すなわち、低車速でＬ２／Ｌ１を大きくして操作性を向上し、高車速でＬ２／Ｌ１を小さくして安定性を向上できる。また、アウターバルブエレメント３１が出力シャフト３と同行回転するのに比べ、入出力シャフト２、３の相対回転角を大きくすることなく両バルブエレメント３１、３２の相対回転角を大きくできるので、トーションバー６の剛性を大きくして車両の直進安定性を向上することができる。この場合において、アウターバルブエレメント３１とインナーバルブエレメント３２と入力シャフト２の三者を相互に同軸中心に相対回転させる必要はなく、インナーバルブエレメント３２を入力シャフト２と一体的に成形でき、一体化された入力シャフト２とインナーバルブエレメント３２とに対してアウターバルブエレメント３１を相対回転させれば足りる。これにより、部品点数が増大することはなく、さらに、３部品を同軸中心に相対回転させる従来例に比べて高い同心加工精度を要求されない。
【００２８】
また、上記実施形態によれば、第１支持部５１と第３支持部５３との間の入出力シャフト２、３の軸方向における距離が、揺動部材５４の揺動により変化しても、その変化はアウターバルブエレメント３１のインナーバルブエレメント３２に対する軸方向相対変位により吸収される。よって、各支持部５１、５２、５３においてこじれを生じさせることなく揺動部材５４を円滑に揺動させることができる。さらに第２支持部５２において、揺動部材５４の揺動により受け部５６が入出力シャフト２、３の軸心に対して直交する軸中心に回転することで、揺動中心の変位に応じることができ、揺動部材５４は円滑に揺動できる。また、第２支持部５２の移動体５５の周溝５５ｅに連結部材７７を転がり軸受７８を介して挿入することで、連結部材７７と周溝５５ｅとの間の摩擦を低減し、入出力シャフト２、３を円滑に回転させることができる。さらに、連結部材７７と周溝５５ｅとの間の遊びを小さくでき、移動体５５を入出力シャフト２、３の軸方向に移動させる際に大きな打撃音が発生するのを防止できる。また、第２支持部５２の移動体５５は、出力シャフト３に対して溝３′、溝５５ｂ′に挿入されたボール５７を介して軸方向相対移動するので、入出力シャフト２、３の相対回転角に対する両バルブエレメント３１、３２の相対回転角の比率を変化させる際に、入出力シャフト２、３の軸方向に円滑に移動することができる。
【００２９】
さらに、入出力シャフト２、３の軸方向において、第２支持部５２が第１支持部５１と第３支持部５３との間に配置され、入力シャフト２と同行回転する第１支持部５１は揺動部材５４の力点、出力シャフト３と同行回転する第２支持部５２は揺動部材５４の支点、アウターバルブエレメント３１と同行回転する第３支持部５３は揺動部材５４の作用点となる。これにより、入出力シャフト２、３の軸方向において揺動部材５４の支点が力点と作用点の間に配置されることから揺動部材５４の支持バランスが良く、その支点を揺動部材５４の一端側に配置するのに比べ、支点に対する作用点の相対変位が小さくなる。よって、揺動部材５４の各支持部５１、５２、５３や両バルブエレメント３１、３２間のこじれを防止し、両バルブエレメント３１、３２の円滑な相対回転を図ることで操舵補助を迅速に行い、操舵フィーリングを向上できる。
【００３０】
図８〜図１０に示す本発明の第２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１０１は、第１実施形態とは異なる回転変換機構１５０と回転比変更機構１７０を備える。以下、第１実施形態と同様部分は同一符号で示して相違点を説明する。
【００３１】
回転変換機構１５０における第１支持部１５１は、入力シャフト２の外周に一体化された環状部材２″の一端に設けられた凹部により構成され、その凹部の内面は球面に沿うものとされている。
【００３２】
第２実施形態の第２支持部１５２は、入出力シャフト２、３に対する軸方向相対変位が規制され、出力シャフト３に同行回転するよう嵌め合わされた筒状部材１５２ａと、筒状部材１５２ａに取り付けられた支持シャフト１５２ｂを有する。支持シャフト１５２ｂは筒状部材１５２ａに、入出力シャフト２、３の軸心に対して直交する自身の軸中心に回転可能に取付けられ、ピン１５２ｂ′により抜け止めされている。
【００３３】
第２実施形態の第３支持部１５３は、移動体１５５と受け部１５６と保持部１６０を有する。
移動体１５５は、内輪部１５５ａと外輪部１５５ｂが入出力シャフト２、３と同心に相対回転可能に複数のボール等の転動体１５５ｃを介して嵌め合わせることで構成され、内輪部１５５ａにアウターバルブエレメント３１が挿入される。アウターバルブエレメント３１の外周に入出力シャフト２、３の軸方向に沿う複数の溝３１′が周方向間隔をおいて設けられ、各溝３１′に転動可能に挿入される鋼球等のボール１５７が内輪部１５５ａにより転動可能に保持される。
受け部１５６は、アウターバルブエレメント３１の一端部と対向する位置で内輪部１５５ａに一体化された円環状部材により構成されている。受け部１５６は凹部１５６ａと、凹部１５６ａ内に配置される受け部材１５６ｂを有する。受け部材１５６ｂの外周一部は凹部１５６ａの内面に相対回転可能に接する球面とされている。揺動部材１５４は受け部材１５６ｂを貫通する保持孔１５６ｂ′に微小な隙間を介して挿入されている。
保持部１６０は、入出力シャフト２、３と同心のリング形状を有し、ハウジング７に固定される。外輪部１５５ｂの外周に入出力シャフト２、３の軸方向に沿う複数の溝１５５ｂ′が周方向間隔をおいて設けられ、各溝１５５ｂ′に転動可能に挿入される鋼球等のボール１６１が保持部１６０により転動可能に保持される。
これにより、第３支持部１５３は、アウターバルブエレメント３１と同行回転可能かつ入出力シャフト２、３に対して軸方向に相対移動可能とされている。
【００３４】
第２実施形態の揺動部材１５４の外周部は円柱面とされ、一端部は球面とされ、他端部は平坦面とされる。揺動部材１５４の一端部は、第１支持部１５１を構成する凹部に嵌め合わされ、その凹部の内面に接することで第１支持部１５１と同行回転する。揺動部材１５４の他端部は、第３支持部１５３を構成する受け部材１５６ｂを貫通する保持孔１５６ｂ′に挿入され、受け部材１５６ｂの外周球面が凹部１５６ａの内面に接することで、第３支持部１５３と同行回転する。揺動部材１５４の両端部間は、第２支持部１５２の支持シャフト１５２ｂに一体化されている。入出力シャフト２、３の相対回転により揺動部材１５４が円滑に揺動するように、揺動部材１５４の外周と保持孔１５６ｂ′との間に微小な隙間が設けられ、支持シャフト１５２ｂは筒状部材１５２ａにより微小な隙間を介して回転可能に支持されている。
【００３５】
第２実施形態の回転比変更機構１７０においては、ハウジング７に取り付けられたステッピングモータ７２の回転シャフトにネジ歯車１７３が取り付けられ、そのネジ歯車１７３に噛み合うネジ歯車１５５ｂ″が移動体１５５の外輪部１５５ｂの外周に形成されている。車速に応じてステッピングモータ７２の回転シャフトの回転角度が変化することで、第３支持部１５３の移動体１５５が入出力シャフト２、３に対して車速に応じて軸方向相対移動する。本実施形態では、車速が増大する程に第３支持部１５３は図８において下方に移動するものとされている。他は第１実施形態と同様の構成とされている。
【００３６】
上記第２実施形態によれば、入出力シャフト２、３の相対回転により、入力シャフト２と同行回転する第１支持部１５１に対して出力シャフト３と同行回転する第２支持部１５２が周方向に相対変位し、第１支持部１５１と第２支持部１５２により支持される揺動部材１５４が揺動する。この揺動部材１５４の揺動により、揺動部材１５４を支持する第３支持部１５３と同行回転するアウターバルブエレメント３１が、入力シャフト２と同行回転するインナーバルブエレメント３２に対して相対回転する。第３支持部１５３が車速に応じた距離だけ入出力シャフト２、３に対して軸方向変位することで、各支持部１５１、１５２、１５３相互間の距離が変化する。各支持部１５１、１５２、１５３相互間の距離変化に応じて第３支持部１５３での揺動部材１５４の揺動量が変化する。例えば図１０において、入出力シャフト２、３の軸方向における第１支持部１５１と第２支持部１５２との距離をＬ１、第２支持部１５２と第３支持部１５３との距離をＬ２とすれば、第３支持部１５３での揺動部材１５４の揺動量はＬ２／Ｌ１に比例し、距離Ｌ１、Ｌ２は第３支持部１５３の軸方向変位に応じて変化する。第３支持部１５３での揺動部材１５４の揺動量は両バルブエレメント３１、３２の相対回転角に対応するので、入出力シャフト２、３の相対回転角に対する両バルブエレメント３１、３２の相対回転角の比率が車速に応じて変化する。これにより、トーションバー６として剛性の大きなものを用いることで高車速での直進安定性を向上し、且つ、低車速ではＬ２／Ｌ１を大きくすることで操舵補助力を大きくして操舵性能を向上させることができるのは第１実施形態と同様である。この場合において、アウターバルブエレメント３１とインナーバルブエレメント３２と入力シャフト２の三者を相互に同軸中心に相対回転させる必要はないので、インナーバルブエレメント３２を入力シャフト２と一体的に成形でき、一体化された入力シャフト２とインナーバルブエレメント３２とに対してアウターバルブエレメント３１を相対回転させれば足りる。これにより、３部品を同軸中心に相対回転させる従来例に比べて高い同心加工精度を要求されない。また、第３支持部１５３の移動体１５５はアウターバルブエレメント３１に対して溝３１′とボール１５７を介して入出力シャフト２、３の軸方向に相対移動可能に連結されているので、入出力シャフト２、３の相対回転角に対する両バルブエレメント３１、３２の相対回転角の比率を変化させる際に、移動体１５５を入出力シャフト２、３の軸方向に円滑に移動させることができる。さらに、入出力シャフト２、３の軸方向において、第２支持部１５２が第１支持部１５１と第３支持部１５３との間に配置されているので、第１実施形態と同様に揺動部材１５４の支持バランスが良く、揺動部材１５４の各支持部１５１、１５２、１５３や両バルブエレメント３１、３２間のこじれを防止し、両バルブエレメント３１、３２の円滑な相対回転を図ることで操舵補助を迅速に行い、操舵フィーリングを向上できる。
【００３７】
図１１、図１２に示す本発明の第３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２０１は、第１実施形態とは異なる回転変換機構２５０と回転比変更機構２７０を備える。以下、第１実施形態と同様部分は同一符号で示して相違点を説明する。
【００３８】
回転変換機構２５０における第１支持部２５１は、入力シャフト２の外周に圧入等により一体化された環状部材２″の一端に設けられた凹部２５１ａ′により構成され、その凹部２５１ａ′の内面が揺動部材２５４の一端部に接する。
【００３９】
第３実施形態の第２支持部２５２は移動体２５５を有する。移動体２５５は、入出力シャフト２、３と同心の環形状を有し、その中央孔に入力シャフト２が相対回転可能かつ軸方向相対移動可能に挿入されている。移動体２５５は割り部を有し、その割り部における相対向する端面は、揺動部材２５４の外周面に相対揺動可能に接する曲面２５５′とされ、例えば鼓形に沿う面とされる。出力シャフト３は、その一端外周から軸方向に向かい延びる円筒形周壁３ｂを有し、周壁３ｂに複数の連結溝３ｂ′が形成されている。移動体２５５は、入力シャフト２の外周と周壁３ｂの内周に案内されることで、入出力シャフト２、３に対して軸方向相対移動可能とされている。連結溝３ｂ′は入出力シャフト２、３に沿って長径方向とされた長孔状とされている。各連結溝３ｂ′に挿通される連結ピン２５７が移動体２５５に圧入等により固定される。連結ピン２５７は、軸心が入出力シャフト２、３の軸心に対して直交し、連結溝３ｂ′に入出力シャフト２、３の軸方向に移動可能かつ周方向同行移動可能に挿通される。これにより、移動体２５５は出力シャフト３に、連結ピン２５７を介して同行回転すると共に入出力シャフト２、３の軸方向に相対移動可能に連結されている。
【００４０】
第３実施形態の第３支持部２５３は、アウターバルブエレメント３１の一端に設けられた凹部２５３ａ′により構成され、その凹部２５３ａ′の内面は揺動部材２５４の他端部に相対揺動可能に接する。
【００４１】
第３実施形態の揺動部材２５４の外周部は円柱面とされ、両端部は球面とされる。揺動部材２５４の一端部は、第１支持部２５１を構成する凹部に嵌め合わされ、その凹部の内面に接することで第１支持部２５１と同行回転する。揺動部材２５４の他端部は、第３支持部２５３を構成する凹部に挿入され、その凹部の内面に接することで第３支持部２５３と同行回転する。揺動部材２５４の両端部間は、移動体２５５の割り部における相対向する両端面を構成する両曲面２５５′間に挿通され、その外周が両曲面２５５′に接することで第２支持部２５２と同行回転する。入出力シャフト２、３の相対回転により揺動部材２５４が円滑に揺動するように、揺動部材２５４の外周と第２支持部２５２の両曲面２５５′との間に微小な隙間が設けられる。
【００４２】
第３実施形態の回転比変更機構２７０においては、ハウジング７に取り付けられるステッピングモータ７２の回転シャフト７２ａがクランク機構２７１を介して移動体２５５に接続されている。クランク機構２７１は、回転シャフト７２ａに一体化された偏心シャフト２７２と、円筒状作動部材２７３を有する。偏心シャフト２７２の軸心は回転シャフト７２ａの軸心に対して図１２においてεだけ偏心した軸心を有する。作動部材２７３は周壁３ｂの外周に入出力シャフト２、３と同軸心に相対回転可能かつ軸方向相対移動可能に嵌め合わされる。作動部材２７３の外周に形成される第１周溝２７３ａに偏心シャフト２７２が周方向相対移動可能に挿入され、作動部材２７３の内周に形成される第２周溝２７３ｂに連結ピン２５７が周方向相対移動可能かつ軸方向同行移動可能に挿入される。これにより、車速に応じてステッピングモータ７２の回転シャフト７２ａの回転角度が変化することで、第２支持部２５２の移動体２５５が作動部材２７３と共に入出力シャフト２、３に対して車速に応じて軸方向相対移動する。本実施形態では、車速が増大する程に第２支持部２５２は図１２において上方に移動するものとされている。なお、作動部材２７３は組立てが容易なように３つの環状部品２７３ａ、２７３ｂ、２７３ｃから構成されている。他は第１実施形態と同様の構成とされている。
【００４３】
上記第３実施形態によれば、入出力シャフト２、３の相対回転により、入力シャフト２と同行回転する第１支持部２５１に対して出力シャフト３と同行回転する第２支持部２５２が周方向に相対変位し、第１支持部２５１と第２支持部２５２により支持される揺動部材２５４が揺動する。この揺動部材２５４の揺動により、揺動部材２５４を支持する第３支持部２５３と同行回転するアウターバルブエレメント３１が、入力シャフト２と同行回転するインナーバルブエレメント３２に対して相対回転する。第２支持部２５２が車速に応じた距離だけ入出力シャフト２、３に対して軸方向変位することで、各支持部２５１、２５２、２５３相互間の距離が変化する。各支持部２５１、２５２、２５３相互間の距離変化に応じて第３支持部２５３での揺動部材２５４の揺動量が変化する。例えば図１２に示すように、第１支持部２５１と第２支持部２５２との距離をＬ１、第２支持部２５２と第３支持部２５３との距離をＬ２とすれば、第３支持部２５３での揺動部材２５４の揺動量はＬ２／Ｌ１に比例し、距離Ｌ１、Ｌ２は第２支持部２５２の軸方向変位に応じて変化する。第３支持部２５３での揺動部材２５４の揺動量は両バルブエレメント３１、３２の相対回転角に対応するので、入出力シャフト２、３の相対回転角に対する両バルブエレメント３１、３２の相対回転角の比率が車速に応じて変化する。これにより、トーションバー６として剛性の大きなものを用いることで高車速での直進安定性を向上し、且つ、低車速ではＬ２／Ｌ１を大きくすることで操舵補助力を大きくして操舵性能を向上させることができるのは第１実施形態と同様である。この場合において、アウターバルブエレメント３１とインナーバルブエレメント３２と入力シャフト２の三者を相互に同軸中心に相対回転させる必要はなく、インナーバルブエレメント３２を入力シャフト２と一体的に成形でき、一体化された入力シャフト２とインナーバルブエレメント３２とに対してアウターバルブエレメント３１を相対回転させれば足りる。これにより、部品点数が増大することはなく、さらに、３部品を同軸中心に相対回転させる従来例に比べて高い同心加工精度を要求されない。また、入出力シャフト２、３の軸方向において、第２支持部２５２が第１支持部２５１と第３支持部２５３との間に配置されているので、第１実施形態と同様に揺動部材２５４の支持バランスが良く、揺動部材２５４の各支持部２５１、２５２、２５３や両バルブエレメント３１、３２間のこじれを防止し、両バルブエレメント３１、３２の円滑な相対回転を図ることで操舵補助を迅速に行い、操舵フィーリングを向上できる。
【００４４】
図１３は本発明の第４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３０１を示し、以下、第１実施形態と同様部分は同一符号で示して相違点を説明する。なお、図１３においては回転比変更機構７０の図示は省略している。
【００４５】
第４実施形態の油圧パワーステアリング装置３０１はハウジング７に挿入される円筒状のシールボディ３１０を備えている。シールボディ３１０にアウターバルブエレメント３１が同軸心に相対回転可能に挿入されている。
【００４６】
ハウジング７、シールボディ３１０、アウターバルブエレメント３１に、油圧シリンダ２０への圧油供給のための圧油流路が形成されている。その圧油流路は、ハウジング７およびアウターバルブエレメント３１においては第１実施形態と同様に形成される。
すなわち、ハウジング７の圧油流路は、圧油吐出用ポンプ４２との接続ポート７Ａ、油圧シリンダ２０の一方の油室２２との接続ポート７Ｃ、および他方の油室２３との接続ポート７Ｄにより構成され、ハウジング７の内外周において開口する。また、タンク４３との接続ポート７Ｂもハウジング７に併せて形成されている。
シールボディ３１０の圧油流路は、接続ポート７Ａに通じる圧油流路３１０Ａ、接続ポート７Ｃに通じる圧油流路３１０Ｃ、および接続ポート７Ｄに通じる圧油流路３１０Ｄにより構成され、シールボディ３１０の内外周において開口する。また、接続ポート７Ｂに通じる流路３１０Ｂもシールボディ３１０に併せて形成されている。
アウターバルブエレメント３１の圧油流路は、第１溝４８を一方の油室２２に接続するため流路３１０Ｃに通じる圧油流路３１Ａ、第１溝４８を他方の油室２３に接続するため流路３１０Ｄに通じる圧油流路３１Ｂ、および第２溝４９をポンプ４２に接続するため流路３１０Ａに通じる圧油流路３１Ｃにより構成され、アウターバルブエレメント３１の内外周において開口する。
【００４７】
ハウジング７の内周とシールボディ３１０の外周との間に、複数（本実施形態では４つ）の弾性材製シールリング３１１が軸方向の間隔をおいて介在する。これらシールリング３１１の軸方向間に、ハウジング７の内周における接続ポート７Ａ、７Ｃ、７Ｄの開口と、シールボディ３１０の外周における圧油流路３１０Ａ、３１０Ｃ、３１０Ｄの開口とが配置されている。各シールリング３１１はシールボディ３１０の外周に形成された周溝に嵌め合わされ、ハウジング７の円筒に沿う内周面に接する。
【００４８】
シールボディ３１０の円筒に沿う内周面とアウターバルブエレメント３１の円筒に沿う外周面との間に微小な径方向隙間が設けられる。その径方向隙間は、シールボディ３１０の圧油流路３１０Ａ、３１０Ｃ、３１０Ｄとアウターバルブエレメント３１の圧油流路３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃとの間から圧油が漏れないように設定されればよく、例えば、使用される圧力や作動油の種類に応じて５μｍ〜２５μｍ程度に設定される。他は第１実施形態と同様の構成とされている。
【００４９】
上記第４実施形態によれば、シールボディ３１０の内周とアウターバルブエレメント３１の外周との間に微小な径方向隙間を設けることで、アウターバルブエレメント３１の回転が摩擦により阻害されるのを防止できる。また、ハウジング７の内周とシールボディ３１０の外周との間に弾性材製シールリング３１１を介在させることで、アウターバルブエレメント３１と入出力シャフト２、３を支持する軸受８等との同心度をシールリング３１１の弾性変形により確保できる。よって、組立てに支障をきたすことなく、操舵角の変化に対する操舵補助力のヒステリシスの増大や操舵補助力の変動を防止でき、操舵フィーリングを向上できる。他は第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５０】
図１４〜図１７Ｃは本発明の第５実施形態を示す。第５実施形態においては、第１実施形態と異なる第１〜第３支持部４５１、４５２、４５３および揺動部材４５４が設けられている。以下、第１実施形態と同様部分は同一符号で示して相違点を説明する。
【００５１】
第５実施形態の第１支持部４５１は、入力シャフト２の外周から突出するアーム２′に設けられた凹部により構成される。その凹部の内周面は、入力シャフト２の軸心に平行な軸心を有する円筒面に沿う。その凹部の底面は、アウターバルブエレメント３１の一端に対向する。第１支持部４５１を構成する凹部は、アーム２′に形成された貫通穴の一端をプラグ２ｂにより閉鎖することで形成される。これにより第１支持部４５１は、入力シャフト２と一体であり、入出力シャフト２、３に対する軸方向相対変位が規制される。
【００５２】
第５実施形態の第２支持部４５２は、受け部４５６と、第１実施形態と同様の移動体５５を有する。受け部４５６は円柱形状を有し、受け部４５６の軸心は入出力シャフト２、３の軸心に対して直交する。受け部４５６は、移動体５５に形成された保持孔５５ｃに圧入されることで、移動体５５に一体化されている。これにより第２支持部４５２は、移動体５５の移動により入出力シャフト２、３に対して軸方向相対移動する。
【００５３】
第５実施形態の第３支持部４５３は、アウターバルブエレメント３１の一端に設けられた凹部により構成される。その凹部の内周面は、入力シャフト２の軸心に平行な軸心を有する円筒面に沿う。その凹部の底面は、入力シャフト２のアーム２′に対向する。これにより第３支持部４５３は、アウターバルブエレメント３１と一体であり、アウターバルブエレメント３１に対する軸方向相対変位が規制される。
【００５４】
第５実施形態の揺動部材４５４は、図17Ａ〜図１７Ｃに示すように略直方体形状のボディ４５４ａと、ボディ４５４ａの一端に一体化された一端部４５４ｂと、ボディ４５４ａの他端に一体化された他端部４５４ｃとを有する。ボディ４５４ａには長孔４５４ａ′が形成されている。一端部４５４ｂと他端部４５４ｃは球面に沿う外面を有する。揺動部材４５４の中心線４５４Ａは、一端部４５４ｂの外面が沿う球面の中心４５４ｂ′と、他端部４５４ｃの外面が沿う球面の中心４５４ｃ′とを通り、また、長孔４５４ａ′の長手方向に沿う。他端部４５４ｃは、揺動部材４５４の中心線４５４Ａに沿う中心穴４５４ｄと、その外周に形成される段差４５４ｃ″を有する。
【００５５】
揺動部材４５４は、入出力シャフト２、３の相対回転に応じて揺動するよう第１支持部４５１と第２支持部４５２とにより支持されると共に、その揺動によりアウターバルブエレメント３１をインナーバルブエレメント３２に対して相対回転させるよう第３支持部４５３により支持される。揺動部材４５４の一端部４５４ｂは、第１支持部４５１を構成する凹部に揺動可能に嵌め合わされ、その凹部の内周面に接することで第１支持部４５１と同行回転する。揺動部材４５４の他端部は、第３支持部４５３を構成する凹部に揺動可能に嵌め合わされ、その凹部の内周面に接することで第３支持部４５３と同行回転する。揺動部材４５４の長孔４５４ａ′に受け部４５６が挿入される。これにより揺動部材４５４は、長孔４５４ａ′の内周と受け部４５６の外周を介して第２支持部４５２により支持される。揺動部材４５４の中心線４５４Ａは受け部４５６の軸心４５６ａと交差する。長孔４５４ａ′の幅Ｗが受け部４５６の直径Ｄよりも僅かな寸法だけ大きくされることで、受け部４５６は長孔４５４ａ′に隙間を介して挿入され、その隙間は例えば０．００３ｍｍとされる。これにより、揺動部材４５４は受け部４５６に対して長孔４５４ａ′の長手方向に移動可能、且つ、揺動可能である。入出力シャフト２、３の相対回転により、例えば図１５において実線で示す揺動部材４５４が２点鎖線で示すように揺動する。この揺動部材４５４の揺動により、揺動部材４５４の中心線４５４Ａは受け部４５６の軸心４５６ａとがなす角は変化する。
【００５６】
揺動部材４５４の他端部は、第３支持部４５３を構成する凹部に入出力シャフト２、３の軸方向に移動可能に嵌め合わされている。これにより、揺動部材４５４は第３支持部４５３に対して入出力シャフト２、３の軸方向に相対変位可能である。第３支持部４５３と前記揺動部材４５４との間に弾性部材として圧縮バネ４５９が介在されている。圧縮バネ４５９の弾力により、アウターバルブエレメント３１は入力シャフト２の外周に固定された止め輪４６０に押し付けられる。これにより、第１支持部４５１と第３支持部４５３との間の入出力シャフト２、３の軸方向における距離変化が規制される。また、アウターバルブエレメント３１の軸方向におけるがたつきが防止されるので、第１実施形態におけるような圧縮バネ５９による弾力の付与は不要である。揺動部材４５４の揺動による第３支持部４５３と揺動部材４５４との間の入出力シャフト２、３の軸方向における相対変位に応じて、圧縮バネ４５９が弾性変形される。他は第１実施形態と同様の構成とされている。
【００５７】
上記第５実施形態によれば、受け部４５６は保持孔５５ｃに圧入されることで移動体５５に一体化されているので、移動体５５に対する変位を生じることはない。よって、揺動部材４５４の長孔４５４ａ′の幅Ｗと受け部４５６の直径Ｄとの差を可及的に小さくすることで、揺動部材４５４の第２支持部４５２に対するぐらつきを抑制できる。これにより、揺動部材４５４の揺動による両バルブエレメント３１、３２の相対回転に応じて生じる操舵補助力の変動を小さくし、操舵トルクの変動を抑制できる。また、第１支持部４５１と第３支持部４５３を構成する凹部の内周面は円筒面に沿い、その円筒面により揺動部材４５４の一端部４５４ｂと他端部４５４ｃが球面に沿う外面を介して支持されるので、支持剛性を向上できる。さらに、第１支持部４５１を構成する凹部は、アーム２′に形成された貫通穴の一端をプラグ２ｂにより閉鎖することで形成されるので、加工が容易になり第１支持部４５１の寸法精度を向上できる。しかも、揺動部材４５４の揺動により第３支持部４５３と揺動部材４５４とが入出力シャフト２、３の軸方向において相対変位しても、その相対変位は圧縮バネ４５９の弾性変形により吸収される。よって、アウターバルブエレメント３１のがたつきを防止し、各支持部４５１、４５２、４５３においてこじれを生じさせることなく揺動部材４５４を円滑に揺動させることができる。他は第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５８】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、車両の運転条件は車速に限定されず、他の舵角のような運転条件に応じて入出力シャフトの相対回転角に対する両バルブエレメントの相対回転角の比率を変化させてもよい。また、第１、５実施形態において、入出力シャフトに対して第２支持部の軸方向相対変位が規制され、第１支持部が回転比変更機構により入出力シャフトに対して軸方向に変位されてもよい。また、第１〜第４実施形態において、第５実施形態と同様に、入出力シャフトに対して第１支持部と前記第２支持部の中の一方は軸方向相対変位が規制され、他方が回転比変更機構により入出力シャフトに対して軸方向に変位され、アウターバルブエレメントに対して第３支持部は軸方向相対変位が規制され、第１支持部と第２支持部の中の一方と第３支持部との間の入出力シャフトの軸方向における距離変化が規制され、第３支持部は揺動部材に対して入出力シャフトの軸方向に相対変位可能とされ、第３支持部と揺動部材との間に弾性部材が介在され、揺動部材の揺動による第３支持部と揺動部材との間の入出力シャフトの軸方向における距離変化に応じて、その弾性部材が弾性変形されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【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を示す図
【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】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移動体と受け部と揺動部材の部分拡大縦断面図
【図６】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移動体と受け部と揺動部材の部分拡大横断面図
【図７】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移動体と連結部材の部分拡大断面図
【図８】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における要部の横断面図
【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】本発明の第３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斜視図
【図１２】本発明の第３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１３】本発明の第４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１４】本発明の第５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１５】本発明の第５実施形態の油圧パワーステアリング装置における移動体と受け部と揺動部材の部分拡大縦断面図
【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図
【図１７Ａ】本発明の第５実施形態の油圧パワーステアリング装置における揺動部材の正断面図
【図１７Ｂ】本発明の第５実施形態の油圧パワーステアリング装置における揺動部材の側面図
【図１７Ｃ】本発明の第５実施形態の油圧パワーステアリング装置における揺動部材の平面図
【符号の説明】
【００６０】
２  入力シャフト
３  出力シャフト
３′、３１′、５５ｂ′  溝
６  トーションバー
７  ハウジング
７Ａ、７Ｃ、７Ｄ、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１０Ａ、３１０Ｃ、３１０Ｄ  圧油流路
２０  油圧アクチュエータ
３０  油圧制御バルブ
３１  アウターバルブエレメント
３２  インナーバルブエレメント
５０、１５０、２５０  回転変換機構
５１、１５１、２５１、４５１  第１支持部
５２、１５２、２５２、４５２  第２支持部
５３、１５３、２５３、４５３  第３支持部
５４、１５４、２５４、４５４  揺動部材
５５、１５５、２５５  移動体
５５ｅ  周溝
５６、４５６  受け部
５７、１５７  ボール
７０、１７０、２７０  回転比変更機構
７７  連結部材
７８  転がり軸受
３１０  シールボディ
３１１  シールリング
４５４ａ′  長孔
４５９  弾性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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