(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、ステアリングホイールに接続される入力軸と、
前記入力軸と接続されるトーションバーと、
前記トーションバーと接続されるとともに、転舵軸と連係する出力軸と、
前記入力軸の外周面に設けられ、周方向に複数個形成された第１バルブ溝を有するインナーバルブと、
前記出力軸の内周面であって前記インナーバルブの外周側で相対回転可能に設けられ、周方向に複数個形成された第２バルブ溝を有するアウターバルブと、
前記アウターバルブの外周面に開口する凹形状のボール溝を有し、前記アウターバルブと一体に形成されたインナーレース部と、前記ハウジングに設けられたアウターレース部と、前記インナーレース部と前記アウターレース部の間に設けられた複数のボールと、から構成されるボールベアリングと、
前記ハウジングに収容され、このハウジング内部を第１圧力室および第２圧力室に隔成するピストンと、
前記出力軸の回転を、前記ピストンの軸方向移動に変換するボールナットと、
前記ピストンの軸方向運動を操舵輪に伝達する伝達機構と、
前記アウターバルブの前記ステアリングホイール側端部に設けられた突出部と
を有するパワーステアリング装置において、
前記第１バルブ溝および前記第２バルブ溝は、前記入力軸と前記出力軸の相対回転により、外部の油圧源から供給される作動油を選択的に前記第１圧力室と前記第２圧力室とに供給し、
前記突出部は、前記ボールの中心を通り、前記ステアリングホイール側に向かう前記出力軸の軸方向に対し内周側に４５°の傾きを有する仮想線よりも、前記ステアリングホイール側に突出するように設けられ、
前記第１バルブ溝および前記第２バルブ溝の前記ステアリングホイール側端部は、前記ボールの中心よりも前記ステアリングホイール側まで延びるように形成されると共に、
前記第２バルブ溝の前記ステアリングホイール側端部は、前記仮想線よりも前記ステアリングホイール側に位置しないように形成され、
前記入力軸と前記アウターバルブの前記突出部との間であって前記第１バルブ溝および前記第２バルブ溝よりも前記ステアリングホイール側に設けられた転がり軸受を有すること
を特徴とする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、運転者の操舵力を油圧によりアシストするパワーステアリング装置に関し、特に大型車両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】
従来、特許文献１に開示されるパワーステアリング装置にあっては、入力軸の外周に設けられたインナーバルブと、出力軸の外周に設けられたアウターバルブによりコントロールバルブを形成し、このコントロールバルブを介して作動油を分配することで、左右の操舵アシスト力を得る構成をとっている。出力軸の外周にはボールベアリングが設けられ、ラジアル方向とスラスト方向の両方向の荷重を受け持って出力軸を保持する。
【特許文献１】特開２００７−１６８６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来技術にあっては、コントロールバルブのステアリングホイール側端部にボールベアリングが設けられているため、出力軸に対し軸方向に力が作用し、ボールベアリングにスラスト方向の力がかかった場合、ボールベアリングのボールと出力軸内周のステアリングホイール側端部との間が強度的な最弱部となり、肉厚が不足して強度確保ができない、という問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、コントロールバルブにおける必要な強度を確保したパワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、ハウジングと、前記ハウジングに設けられ、ステアリングホイールに接続される入力軸と、前記入力軸と接続されるトーションバーと、前記トーションバーと接続されるとともに、転舵軸と連係する出力軸と、前記入力軸の外周面に設けられ、周方向に複数個形成された第１バルブ溝を有するインナーバルブと、前記出力軸の内周面であって前記インナーバルブの外周側で相対回転可能に設けられ、周方向に複数個形成された第２バルブ溝を有するアウターバルブと、前記アウターバルブの外周面に開口する凹形状のボール溝を有し、前記アウターバルブと一体に形成されたインナーレース部と、前記ハウジングに設けられたアウターレース部と、前記インナーレース部と前記アウターレース部の間に設けられた複数のボールと、から構成されるボールベアリングと、前記ハウジングに収容され、このハウジング内部を第１圧力室および第２圧力室に隔成するピストンと、前記出力軸の回転を、前記ピストンの軸方向移動に変換するボールナットと、前記ピストンの軸方向運動を操舵輪に伝達する伝達機構と、前記アウターバルブの前記ステアリングホイール側端部に設けられた突出部とを有するパワーステアリング装置において、
前記第１バルブ溝および前記第２バルブ溝は、前記入力軸と前記出力軸の相対回転により、外部の油圧源から供給される作動油を選択的に前記第１圧力室と前記第２圧力室とに供給し、前記アウターバルブの前記突出部は、前記ボールの中心を通り、前記ステアリングホイール側に向かう前記出力軸の軸方向に対し内周側に４５°の傾きを有する仮想線よりも、前記ステアリングホイール側に突出するように設けられ、前記第１バルブ溝および前記第２バルブ溝の前記ステアリングホイール側端部は、前記ボールの中心よりも前記ステアリングホイール側まで延びるように形成されると共に、前記第２バルブ溝の前記ステアリングホイール側端部は、前記仮想線よりも前記ステアリングホイール側に位置しないように形成され、前記入力軸と前記アウターバルブの前記突出部との間であって前記第１バルブ溝および前記第２バルブ溝よりも前記ステアリングホイール側に設けられた転がり軸受を有することとした。
【０００６】
よって、コントロールバルブにおける必要な強度を確保したパワーステアリング装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のパワーステアリング装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
［パワーステアリング装置の全体構成］
実施例１につき説明する。図１はパワーステアリング装置１の軸方向断面図である。図２は第１ハウジング１０のｘ軸正方向側正面図、図３はｙ軸正方向側正面図、図４はＩ−Ｉ断面図である。なお、入出力軸４０，６０の軸方向をｙ軸と定義し、入力軸４０側を正とする。また、ピストン７０側からみてセクターシャフト３０（転舵軸）側をｘ軸正方向とする。
【０００９】
パワーステアリング装置１は、アシスト方向を切り替えるコントロールバルブ６００を収装する第１ハウジング１０と、油圧によりアシスト力を発生するピストン７０を収装する第２ハウジング２０と、ピストン７０に噛合い、ピストン７０の往復運動により回転して転舵輪を転舵するセクターシャフト３０とを有する。
【００１０】
第１ハウジング１０及び第２ハウジング２０はともに略カップ状部材であり、互いの軸方向開口部において接続される。第１ハウジング１０の軸方向底部にはステアリングホイールと接続された入力軸４０が挿入され、この入力軸４０の回転に応じて第２ハウジング２０内のピストン７０を油圧により軸方向に摺動させる。第１ハウジング１０には作動油の給排を行うＩＮポート３００及びＯＵＴポート４００（図２参照）が設けられている。
【００１１】
また、第２ハウジング２０とセクターシャフト３０は互いに軸方向直角に設けられ、第２ハウジング２０内のピストン７０に設けられた歯とセクターシャフト３０に設けられた歯が噛合い、ピストンの摺動によりセクターシャフト３０を回転させて操舵アシストを行う。
【００１２】
第２ハウジング２０にはピストン７０が軸方向移動可能に収装され、このピストン７０によって、第２ハウジング２０は入力軸側の第１油室２１と、カップ形状底部側の第２油室２２に液密を保って隔成される。
【００１３】
入力軸４０はトーションバー５０によって出力軸６０と接続する。トーションバー５０と出力軸６０とはピン部材８０によって接続される。このピン部材８０は、第２バルブ溝６２１のうち、アウターバルブ６２０の排出油路４２０が開口する第２バルブ溝６２１に対向する位置に設けられる。径方向孔４１には通常リザーバタンク圧が作用し、ポンプ吐出圧は作用しない。そのため径方向孔４１を設けてピン部材８０を圧入したとしても、径方向孔４１からの油漏れは回避される。
【００１４】
出力軸６０はピストン７０へ軸方向に挿入され、ボールねじ機構（ボールナット）６０ａによりピストン７０と嵌合する。また、ピストン７０の外周には周方向に刻まれたピストン歯部７１が設けられ、このピストン歯部７１においてピストン７０はセクターシャフト３０と噛合う。
【００１５】
第２ハウジング２０はセクターシャフト３０と互いの軸が直交するよう設けられ、第２ハウジング２０の径方向一部にはセクターシャフト３０の一部を格納するセクターシャフト格納部２３が設けられている。このセクターシャフト格納部２３は、作動油が導入されて第１油室２１と連通してセクターシャフト３０とピストン歯部７１の噛合いにおける潤滑を行う。
【００１６】
第２ハウジング２０内の第１油室２１は第１ハウジング１０に設けられた第１油室連通路１５によりコントロールバルブ６００と連通し、第２油室２２は第２ハウジング２０及び第１ハウジング１０にまたがって設けられた第２油室連通路１６によりコントロールバルブ６００と連通する。
【００１７】
コントロールバルブ６００は、入力軸４０の外周に形成されたインナーバルブ６１０と、出力軸６０の内周に形成されたアウターバルブ６２０から構成される。インナーバルブ６１０は入力軸４０の外周を内周方向に凹ませて形成され、アウターバルブ６２０は出力軸６０の内周を外周側に凹ませることで形成される。
【００１８】
インナーバルブ６１０は内径方向に凹む第１バルブ溝６１１を有し、アウターバルブ６２０は外径方向に凹む第２バルブ溝６２１を有する。第１、第２バルブ溝６１１，６２１は周方向複数設けられ、各溝６１１，６２１の間にはシール材９０が設けられる。
【００１９】
第２バルブ溝６２１は油路３１０，３２０を介して吸入ポート３００と接続し、排出油路４１０，４２０、および第１ハウジング１０内周に設けられた溝４３０を介して吐出ポート４００と接続する。圧力損失を低減するため、排出油路４１０，４２０は同一直線Ｉ−Ｉ上に設けられる。
【００２０】
このコントロールバルブ６００は、入力軸４０の回転に応じて吸入ポート３００及び吐出ポート４００から第１、第２油室２１，２２へのオイルの導入または排出を行うコントロールバルブ機構として機能し、出力軸６０に対し入力軸４０が右側に相対回転すると、図外のポンプと第１油室２１を連通する。左側に相対回転すると、図外のポンプと第２油室２２を連通する。
【００２１】
アウターバルブ６２０の外周側（出力軸６０の外周側）にはボールベアリング１００が設けられている。このボールベアリング１００は出力軸６０を回転可能に支持するとともに出力軸６０に対しｙ軸方向の力が作用した場合に反力を受け持つスラストベアリングでもある。出力軸６０の外周をインナーレース部１２０とし、出力軸６０とは別体のアウターレース部１３０とともにボール１１０を挟むことで形成される。
【００２２】
なお、入力軸４０とアウターバルブ６２０との間であって第１バルブ溝６１１および第２バルブ溝６２１のｙ軸方向両側には、転がり軸受２００が設けられる。この転がり軸受２００によって、入力軸４０（インナーバルブ６１０）とアウターバルブ６２０の相対回転を円滑に行う。また、転がり軸受２００をボールベアリング１００よりもｙ軸正方向側に設けてアウターバルブ６２０の変形を抑制する。
【００２３】
また、ピン部材８０は入力軸４０および出力軸６０に設けられた径方向孔４１，５１に圧入され、入力軸４０の径方向孔４１は、後述の第１バルブ溝６１１内に形成される。このように径方向孔４１を形成することで、ピン部材８０を設けるスペースを別途形成する必要がなく、装置の軸方向寸法の小型化が達成される。
【００２４】
［コントロールバルブ付近の詳細］
図５はコントロールバルブ６００付近のｙ軸方向断面図である。このボールベアリング１００は出力軸６０のｙ軸正方向側端部６１よりもｙ軸負方向側に位置に設けられ、出力軸６０（アウターバルブ６２０）のｙ軸正方向端部６１は、ボールベアリング１００よりもｙ軸正方向側（ステアリングホイール側）に突出する突出部６２を形成する。
【００２５】
また、ボールベアリング１００のｙ軸方向中心位置（ｘ軸に平行な直線Ｌ２）は、出力軸６０内周に設けられる第２バルブ溝６２１の軸方向中心位置（ｘ軸に平行な直線Ｌ１）よりもｙ軸正方向側にオフセットされている。このオフセットにより、インナーレース部１２０のボール溝１２１と第２バルブ溝６２１とがｙ軸方向にオフセットし、両溝１２１と６２１との最短距離を大きくとり、第２バルブ溝６２１をより深く形成するものである。
【００２６】
また、ボールベアリング１００のボール１１０の中心ＯＢを通り、内周側で直線Ｌ２に対してｙ軸正方向側に４５°傾斜した仮想線Ｋを定義すると、突出部６２は、この直線Ｋよりもｙ軸正方向側に突出するよう設けられる。したがって直線Ｋよりもｙ軸正方向側に肉が存在することとなる。
【００２７】
出力軸６０に対しｙ軸方向の力Ｆが作用した場合、力Ｆはボールベアリング１００のボール１１０によってｘ、ｙ軸に対し４５°方向の力に分解され、ボールベアリング１００のインナーレース部１２０に作用する。分解された力のうちｙ軸正方向側の力は仮想線Ｋに沿って作用し、ｙ軸負方向側の力は仮想線Ｋと直交する直線に沿って作用する。
【００２８】
ここで、突出部６２を設けない場合は出力軸６０（アウターバルブ６２０）のｙ軸正方向端部６１'は破線で示される部分となり、仮想線Ｋと交差する。この場合、突出部６２を設けた場合に比べて仮想線Ｋ上におけるボール１１０とｙ軸正方向端部６１'との距離が短くなり、この仮想線Ｋがインナーレース部１２０（アウターバルブ６２０）の最弱部となって破断しやすい状態となる。
【００２９】
本願実施例では突出部６２を設けているため、仮想線Ｋとｙ軸正方向端部６１は交差しない。そのためアウターバルブ６２０の最弱部は、このアウターバルブ６２０の内周側であって、ｙ軸正方向側端部６１と第２バルブ溝６２１との間の領域と、ボールベアリング１００の内周面であってインナーレース部１２０側との間に設けられることとなる。
【００３０】
したがって仮想線Ｋ上におけるボール１１０とｙ軸正方向端部６１との距離は突出部６２を設けない場合に比べ長くなり、最弱部の距離が長くなって強度が向上し、破断のおそれを低減する。
【００３１】
また、第２バルブ溝６２１の油路断面積は、ｙ軸方向略中心であるＬ１において最も大きく、その両側においてｙ軸方向端部に向かうに従って小さくなるように形成される。さらにアウターバルブ６２０の排出油路４２０は、第２バルブ溝６２１の軸方向略中心位置Ｌ１に開口するように形成される。このため排出油路４２０は第２バルブ溝６２１の最も油路断面積の大きい領域に開口し、背圧の圧力損失を小さくするものである。
【００３２】
さらに、第１バルブ溝６１１の油路断面積は、軸方向中心であるＬ１線において最も大きく、その両側（ｙ軸方向両側）に向かうに従って小さくなるように形成され、入力軸径方向孔４１は、第１バルブ溝６１１の軸方向略中心であるＬ１線上に形成される。このため径方向孔４１の長さを短縮されるとともに、径方向孔４１が第１バルブ溝６１１底部に形成されるため、径方向孔４１の孔加工が容易となる。
【００３３】
［実施例１の効果］
（１）第１ハウジング１０と、第１ハウジング１０に設けられ、ステアリングホイールに接続される入力軸４０と、入力軸４０と接続されるトーションバー５０と、トーションバー５０と接続されるとともに、セクターシャフト３０と連係する出力軸６０と、入力軸４０の外周面に設けられ、周方向に複数個形成された第１バルブ溝６１１を有するインナーバルブ６１０と、出力軸６０の内周面であってインナーバルブ６１０の外周側で相対回転可能に設けられ、周方向に複数個形成された第２バルブ溝６２１を有するアウターバルブ６２０と、アウターバルブ６２０の外周面に開口する凹形状のボール溝１２１を有し、アウターバルブ６２０と一体に形成されたインナーレース部１２０と、第１ハウジング１０に設けられたアウターレース部１３０と、インナーレース部１２０とアウターレース部１３０の間に設けられた複数のボール１１０と、から構成されるボールベアリング１００とを有するパワーステアリング装置において、
アウターバルブ６２０の最弱部は、アウターバルブ６２０の内周側であって、ステアリングホイール側端部（ｙ軸正方向側端部６１）と第２バルブ溝６２１との間の領域と、ボールベアリング１００の内周面であってインナーレース部１２０との間に設けられることとした。
【００３４】
これにより、最弱部がアウターバルブ６２０のステアリングホイール側（ｙ軸正方向側）端部６１や第２バルブ溝６２１とならないように肉が設けられ、最弱部の距離が長くなって強度が向上し、破断のおそれを低減することができる。
【００３５】
（２）（１１）インナーレース部１２０であってボールベアリング１００の軸方向中心線Ｌ２は、第２バルブ溝６２１の軸方向中心線Ｌ１とオフセットするように設けられていることとした。
【００３６】
これにより、インナーレース部１２０のボール溝１２１と第２バルブ溝６２１とがｙ軸方向にオフセットし、両溝１２１と６２１との最短距離を大きくとることが可能となる。よって、第２バルブ溝６２１をより深く形成することができる。
【００３７】
（３）（１２）第２バルブ溝６２１の油路断面積は、ｙ軸方向略中心であるＬ１において最も大きく、その両側においてｙ軸方向端部に向かうに従って小さくなるように形成され、アウターバルブ６２０に形成され、第２バルブ溝６２１側から第１ハウジング１０外部へ作動油を排出するアウターバルブ６２０の排出油路４２０は、第２バルブ溝６２１の軸方向略中心位置Ｌ１に開口するように形成されることとした。
【００３８】
アウターバルブ６２０の排出油路４２０は第２バルブ溝６２１の最も油路断面積の大きい領域に開口するため、背圧の圧力損失を小さくすることができる。
【００３９】
（４）（１３）入力軸４０とトーションバー５０とを接続するピン部材８０は、これら入力軸４０とトーションバー５０に形成された径方向孔４１，５１に圧入され、入力軸４０の径方向孔４１は、第１バルブ溝６１１内に形成されることとした。
【００４０】
ピン部材８０を設けるスペースを別途形成する必要がないため、装置の軸方向寸法小型化を図ることができる。
【００４１】
（５）（１４）第１バルブ溝６１１の油路断面積は、軸方向中心であるＬ１線において最も大きく、その両側（ｙ軸方向両側）に向かうに従って小さくなるように形成され、入力軸径方向孔４１は、第１バルブ溝６１１の軸方向略中心であるＬ１線上に形成されることとした。
【００４２】
これにより、径方向孔４１の長さを短縮できる。また、径方向孔４１が第１バルブ溝６１１底部に形成されるため、径方向孔４１の孔加工が容易となる。
【００４３】
（６）（１５）ピン部材８０は、第２バルブ溝６２１のうち、アウターバルブ６２０の排出油路４２０が開口する第２バルブ溝６２１に対向する位置に設けられることとした。
【００４４】
ピン部材８０が設けられる径方向孔４１には、通常リザーバタンク圧が作用し、ポンプ吐出圧は作用しない。そのため径方向孔４１からの油漏れを回避することができる。
【００４５】
（７）第１ハウジング１０に形成され、アウターバルブ６２０の排出油路４２０と接続される第１ハウジング１０の排出油路４１０は、アウターバルブ６２０の排出油路４２０とほぼ同一直線上に設けられることとした。
【００４６】
これにより、排出油路４１０，４２０における圧力損失を低減することができる。
【００４７】
（８）（１６）（１９）入力軸４０とアウターバルブ６２０との間であって第１バルブ溝６１１および第２バルブ溝６２１のｙ軸方向両側に設けられた転がり軸受２００をさらに有することとした。
【００４８】
これにより、入力軸４０（インナーバルブ６１０）とアウターバルブ６２０の相対回転を円滑に行うことができる。
【００４９】
（９）（１７）（２０）転がり軸受２００は、ボールベアリング１００よりもステアリングホイール側（ｙ軸正方向側）に設けられることとした。
【００５０】
これにより、アウターバルブ６２０の変形を抑制することができる。
【００５１】
（１０）アウターバルブ６２０のステアリングホイール側端部６１に設けられた突出部６２を有し、突出部６２は、ボール１１０の中心を通り、軸方向に対し内周側に４５°の傾きを有する仮想線Ｋよりも、ステアリングホイール側に突出するように設けられることとした。
【００５２】
アウターバルブ６２０において仮想線Ｋは最も亀裂の発生しやすい最弱部であるが、突出部６２をこの仮想線Ｋよりもｙ軸正方向側に突出させたため、仮想線Ｋによって規定されるアウターバルブ６２０断面（亀裂断面）の肉厚を充分確保することができる。
【００５３】
［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例１に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本願パワーステアリング装置１のシステム構成図である。
【図２】第１ハウジング１０のｘ軸正方向側正面図である。
【図３】第１ハウジング１０のｙ軸正方向側正面図である。
【図４】第１ハウジング１０のＩ−Ｉ断面図である。
【図５】コントロールバルブ６００付近のｙ軸方向断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１    パワーステアリング装置
１０，２０    第１、第２ハウジング
１５，１６    第１、第２油室連通路
２１，２２    第１、第２油室
２３    セクターシャフト格納部
３０    セクターシャフト
４０    入力軸
４１    径方向孔
５０    トーションバー
５１    径方向孔
６０    出力軸
６１    ｙ軸正方向側端部
６２    突出部
７０    ピストン
７１    ピストン歯部
８０    ピン部材
１００    ボールベアリング
１１０    ボール
１２０    インナーレース部
１２１    ボール溝
１３０    アウターレース部
２００    転がり軸受
３００    吸入ポート
３１０，３２０    油路
４００    吐出ポート
４１０，４２０    排出油路
４３０    溝
６００    コントロールバルブ
６１０    インナーバルブ
６１１    バルブ溝
６２０    アウターバルブ
６２１    バルブ溝
【図１】
0005001102.tif 000002
【図２】
0005001102.tif 000003
【図３】
0005001102.tif 000004
【図４】
0005001102.tif 000005
【図５】
0005001102.tif 000006