(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、このハウジング内に一端を挿入するとともに、上記ハウジングに対して回転および軸方向の移動を可能にした入力軸と、入力軸の上記一端に貫通して設けるとともに、入力軸と同期して移動するスライディングバルブとを備え、上記スライディングバルブと径方向で対向配置したハウジングとで制御バルブを構成し、上記制御バルブの両端がタンク側に連通するようにしたパワーステアリング装置において、上記スライディングバルブのいずれか一方の側面に、このスライディングバルブに対して軸方向の弾性力を付与する弾性体を設け、上記ハウジング内の制御バルブに導かれた圧力によって常時入力軸に対して一方向に作用している軸方向の推力を、上記弾性体のイニシャルセット荷重によってキャンセルする構成にしたことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
ハウジング側に当接する弾性体の一端の外周を、ハウジングに嵌合することによって、ハウジングに対する弾性体の径方向のがたつきを防止す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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スライディングバルブを備えたパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示す従来例は、ハウジング１にセクターギヤ２を組み込むとともに、このセクターギヤ２を図示していないピットマンアームなどを介して車輪に連係している。また、図示していないハンドルに連係する入力軸３を、ハウジング１に挿入するとともに、この入力軸３には、所定のリード角を有するボールスクリュー４を形成している。
上記入力軸３と同軸上には、ボールナット５を設け、このボールナット５と上記ボールスクリュー４との間に、ボールチューブ６により循環自在とした複数のボール７を介在させている。そして、ボールナット５に形成したラック８を、上記セクターギヤ２の歯２ａにかみ合わせることで、図示していないハンドルを車輪側に機械的に連係している。
【０００３】
上記ハウジング１の一端には、プラグ９を固定するとともに、このプラグ９内に軸受１０を設けている。そして、この軸受１０によって、入力軸３を回転自在で、しかも、軸方向にも摺動可能に支持している。
また、上記プラグ９内にはシール部材１４を設けるとともに、このシール部材１４によってハウジング１内の流体の漏れを防止している。
一方、上記入力軸３は、ハウジング１との間に設けた軸受１６によっても支持されている。そして、この軸受１６によっても、入力軸３を回転自在に支持するとともに、軸方向にも摺動できるようにしている。
なお、入力軸３の外周とプラグ９との間にグリース１５を充填し、このグリース１５によって入力軸３が軸方向に滑らかに動くようにしている。
【０００４】
上記入力軸３には、スラストワッシャ１７を設け、このスラストワッシャ１７をハウジング１の他端面と同一面上となるように配置している。そして、入力軸３のハウジング１の他端面から突出する外周面にスプール１８を設け、その一端を上記スラストワッシャ１７に当接させている。
ハウジング１の他端には筒状のバルブボディ１９を固定するが、このバルブボディ１９は、スプール１８と同じ長さのアウター部２０と、スプール１８の長さよりも短いインナー部２１とから構成されている。そして、このインナー部２１内に上記スプール１８を摺動自在に組み込んでいる。また、このようにスプール１８を組み込むと、スラストワッシャ１７とインナー部２１との間に隙間２２が形成される。
【０００５】
さらに、入力軸３には、別のスラストワッシャ２３を設け、このスラストワッシャ２３にスプール１８の他端を当接させている。したがって、スプール１８は、スラストワッシャ１７，２３に挟まれる格好となり、このスラストワッシャ２３とインナー部２１との間にも隙間２４が形成される。
なお、バルブボディ１９の端部には、カバー２５を固定する。このとき、スラストワッシャ２３は、カバー２５のバルブボディ１９固定面と同一面上に配置されることになる。
また、このカバー２５内を、図示していない配管等を介してタンクに接続している。そして、このカバー２５内を、低圧室１１としている。
さらに、ハウジング１とプラグ９と入力軸３とで囲まれた空間や、この空間と軸受１６を構成しているインナーレースとアウターレース間の隙間を通して連通しているセクターギヤ２を配置した空間にも、カバー２５内と同様に、図示していない配管を介してタンクに接続しており、これら両空間を低圧室４０としている。
【０００６】
上記バルブボディ１９には、アウター部２０とインナー部２１とにまたがるような格好で、スプリング孔２６を形成している。そして、このスプリング孔２６にセンタリングスプリング２７を設けるとともに、その一端をハウジング１の端部及びスラストワッシャ１７に当接し、また、その他端をカバー２５の端部およびスラストワッシャ２３に当接させている。したがって、このセンタリングスプリング２７の弾性力により、スプール１８が図３に示す中立位置を保つ。そして、入力軸３が軸方向に移動すれば、スプール１８がセンタリングスプリング２７に抗してインナー部２１内をストロークする。ただし、このストローク量は、上記隙間２２，２４の範囲で規制されることになる。このように、バルブボディ１９のインナー部２１と、このインナー部２１に摺動自在に組み込んだスプール１８とが相まって、制御バルブとしてスライディングバルブＶを構成している。
なお、前記したスラストワッシャ１７とスラストワッシャ２３は、同じ外径寸法を有しているのが一般的である。
【０００７】
また、上記スライディングバルブＶには、図示していないパワーシリンダを接続している。そして、このパワーシリンダの作動を、スライディングバルブＶを切り換えることによって制御するようにしている。これにより、セクターギヤ２の回転動作を補助して車輪が転舵される。
【０００８】
次に、この従来の装置の作用を説明する。
ハンドルを回転させない場合には、スライディングバルブＶが図示する中立位置を保つ。このようにスライディングバルブＶが中立位置にあれば、パワーシリンダに圧油は供給されない。
一方、ハンドルを回転させると、入力軸３が回転し、その回転力がボールスクリュー４からボール７を介してボールナット５に伝えられる。ボールナット５は、セクターギヤ２にかみ合っている。そのため、車輪側の接地抵抗などにより、通常はこのセクターギヤ２の回転方向の動きを抑制しているため、ボールナット５の移動が規制されて、上記回転力がボールナット５を介して反力となってボールスクリュー４すなわち入力軸３に作用する。そして、この反力により入力軸３がボールスクリュー４のリード角に沿って回転しながら軸方向に移動することになる。
【０００９】
このようにして入力軸３が軸方向に移動すると、スプール１８がインナー部２１内を摺動し、スライディングバルブＶが切り換わる。そして、図示していないパワーシリンダが作動することになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置では、カバー２５内の低圧室１１を、配管等を介してタンクに連通させているが、この配管等で生じる配管抵抗の分だけ、低圧室１１内の圧力が僅かながら上昇する。そして、この僅かながら上昇した低圧室１１内の圧力が、入力軸３およびスラストワッシャ２３の端面に作用する。一方、この低圧室１１とスライディングバルブＶを挟んで反対側の低圧室４０にも、低圧室１１と同じ圧力が導かれているが、この低圧室４０側では、入力軸３が端面を有していないことにより、低圧室４０内の圧力はスラストワッシャ１７にのみ作用する。したがって、この入力軸３には、前記した圧力が作用する面積差の違いにより、図中右方向の推力が作用することになる。このような推力が入力軸に作用していると、スライディングバルブＶを右方向に切り換える場合と、左方向に切り換える場合とでは、加える力の大きさが違ってくる。すなわち、入力軸３を右方向に動かしてスライディングバルブＶを切り換える場合には、低圧室１１側からの推力が入力軸３のシール部材１４部分の断面積に相当する分だけ、入力軸３に加える力は小さくて足りる。これに対して左方向に入力軸３を動かしてスライディングバルブＶを切り換える場合には、低圧室４０側で発生する入力軸３のシール部材１４部分の断面積に相当する推力を増やす必要があり、その分、加える力を大きくしなければならない。
【００１１】
このようにスライディングバルブＶの切り換え方向に応じて生じる力の差は、それほど大きくないが、入力軸３に連係したハンドルの直径が小さくなったり、背圧が上昇したりすると、この力の差が増幅される。そのため、右に操舵した場合と左に操舵した場合の操舵力の差がアンバランスとなり、ドライバーに違和感を与えるという問題があった。
この発明は、操舵する方向によって操舵力の差が生じないパワーステアリング装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ハウジングと、このハウジング内に一端を挿入するとともに、上記ハウジングに対して回転および軸方向の移動を可能にした入力軸と、入力軸の上記一端に貫通して設けるとともに、入力軸と同期して移動するスライディングバルブとを備え、上記スライディングバルブと径方向で対向配置したハウジングとで制御バルブを構成し、上記制御バルブの両端がタンク側に連通するようにしたパワーステアリング装置において、上記スライディングバルブのいずれか一方の側面に、このスライディングバルブに対して軸方向の弾性力を付与する弾性体を設け、上記ハウジング内の制御バルブに導かれた圧力によって常時入力軸に対して一方向に作用している軸方向の推力を、上記弾性体のイニシャルセット荷重によってキャンセルする構成にしたことを特徴とする。
【００１３】
第２の発明は、上記第１の発明において、ハウジング側に当接する弾性体の一端の外周を、ハウジングに嵌合することによって、ハウジングに対する弾性体の径方向のがたつきを防止することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に示す第１実施形態は、スラストワッシャ１７とハウジング１との間にこの発明の弾性体に相当する円錐コイルスプリングＳを介在させた点を特徴とし、それ以外の構成については前記従来例と全く同じである。したがって、前記従来例と同じ構成に要素については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００１５】
上記円錐コイルスプリングＳは、その直径の広い一端側をハウジング１に形成した凹部１ａの角に押し付け、その直径の狭い他端側をスラストワッシャ１７に押し付けている。このようにハウジング１の凹部１ａ内にがたつくことなく円錐コイルスプリングＳを配置することで、この円錐コイルスプリングＳのイニシャルセット荷重を、スラストワッシャ１７にばらつくことなく作用させるようにしている。
また、スラストワッシャ１７側においては、円錐コイルスプリングＲがこのスラストワッシャ１７にのみ当接し、ハウジング１側には接触しないようにしている。このようにすることで、円錐コイルスプリングＳのイニシャルセット荷重のヒステリシスをなくし、このイニシャルセット荷重がスラストワッシャ１７に対して有効に作用するようにしている。
【００１６】
このようにした円錐コイルスプリングＳは、そのイニシャル荷重を次のようにして決めている。上記したように、入力軸３には、配管の圧力損失などが原因で生じる低圧室１１，４０の圧力作用で、図面右方向の推力が常時作用している。この入力軸３に対して右方向に常時作用する推力の大きさは、低圧室１１内の圧力に、シール部材１４によって外部との連通が遮断された入力軸３の断面積を掛け合わせたものである。そこで、この実施形態では、低圧室１１に生じる圧力を測定して、入力軸３に作用する推力を事前に求める。そして、この求めた推力に等しい大きさに、円錐コイルスプリングのイニシャルセット荷重を設定するようにしている。
【００１７】
上記のように円錐コイルスプリングＳのイニシャルセット荷重を設定すれば、低圧室１１、４０内の圧力によって入力軸３に作用する推力がキャンセルされる。そのため、スライディングバルブＶを右方向に切り換える場合と、左方向に切り換える場合とで、加える力の大きさが等しくなる。したがって、右方向にハンドルを操作する場合の操舵トルクと、左方向にハンドルを操作する場合の操舵トルクとが等しくなり、ドライバーに違和感を与えることを防止できる。
【００１８】
図２に示した第２実施形態は、ハウジング１内にパワーシリンダを組み込んだものである。その他の構成については前記第１実施例と同じなので、同じ構成要素については同じ符号を付し、第１実施例と相違する点を中心に説明する。
ハウジング１内には、ボールナット３０を摺動自在に組み込んでいる。このボールナット３０にもラック８を形成し、このラック８をセクターギヤ２の歯２ａにかみ合わせている。また、このボールナット３０に、ボール７を介して入力軸３の回転力が伝達されるようにしている。
【００１９】
このようにしたボールナット３０は、その外周にシール部材３１を設けることで、ハウジング１との間のシール性を確保するとともに、その内周にシール部材３５を設けることで、入力軸３との間のシール性を確保している。一方、ハウジング１にはシール部材３６を設け、入力軸３との間のシール性を確保している。そして、これらシール部材３１，３５，３６と、シール部材１４とによって、ハウジング１内に第１圧力室３２と第２圧力室３３とを区画形成し、パワーシリンダＰＳを構成している。
【００２０】
上記パワーシリンダの第１、第２圧力室３２，３３には、図示していない油路を介してスライディングバルブＶを接続している。そして、このスライディングバルブＶの切り換え方向に応じて、パワーシリンダの動きを制御するようにしている。また、このようにしてピストン機能を有するボールナット３０が作動すると、これにかみ合うセクターギヤ２が回転して車輪が転舵することになる。
【００２１】
このようにした第２実施形態でも、上記第１実施形態と同様に、円錐コイルスプリングＳをスラストワッシャ１７とハウジング１との間に介在させている。そして、この弾性体のイニシャルセット荷重を入力軸３に作用させることによって、低圧室１１，４０内の圧力で入力軸３に生じる図面右方向の推力をキャンセルするようにしている。
したがって、スライディングバルブＶを右方向に切り換える場合と、左方向に切り換える場合とで、加える力の大きさが等しくなり、ドライバーに違和感を与えることがない。
【００２２】
なお、上記第１，第２実施形態では、円錐コイルスプリングＳを用いているが、円錐コイルスプリングＳの代わり通常のコイルスプリングでもいいし、板バネなどを用いてもよい。つまり、この発明の弾性体としては、入力軸３にイニシャル荷重を作用させるものであればどのようなものでもよい。
また、上記第１，第２実施形態では、スラストワッシャ１７とハウジング１との間に円錐コイルスプリングＳからなる弾性体を設けているが、低圧室１１側から作用する推力をキャンセルする力を入力軸３に作用することができれば、弾性体をどこの位置に設けてもよい。例えば、ハウジング１の外部の入力軸３に弾性体を設けてもよい。
【００２３】
さらに、上記第１、第２実施形態では、ボールナットを利用したパワーステアリング装置について説明したが、ボールナットに代えて、アクメネジを利用したタイプのパワーステアリング装置にもこの発明を用いることができる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明によれば、ハウジング内の制御バルブ両端に導かれた圧力によって、常時入力軸に対して一方向に作用する軸方向の推力を、弾性体のイニシャルセット荷重によってキャンセルしたので、右方向に操舵した場合と左方向に操舵した場合の操舵力が等しくなる。
したがって、操舵時にドライバーに違和感を与えることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の断面図である。
【図２】第２実施形態の断面図である。
【図３】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１  ハウジング
３  入力軸
１４  シール部材
Ｖ  スライディングバルブ
Ｓ  この発明の弾性体に相当する円錐コイルスプリング
【図１】
0003837347.tif 000002
【図２】
0003837347.tif 000003
【図３】
0003837347.tif 000004