JP2005225370A - 油圧式パワーステアリング用コントロールバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】 バルブハウジング内での入力軸に作用する径方向の撓みを防止して振動や異音の発生を防止することのできるコントロールバルブを提供する。
【解決手段】 バルブハウジング１内に収容され、ステアリングホイールに連繋した入力軸６と操舵輪に連繋した出力軸２との相対回転によってトーションバー８の捻れ量に応じて、外部の油圧源から供給される作動油を操舵用の油圧パワーシリンダの両油圧室に油圧を選択的に供給する油圧式パワーステアリング用コントロールバルブである。バルブハウジングの入力軸側の開口端を閉塞するカバー部材１７を設けると共に、該カバー部材１７の内周側に入力軸を回転自在に支持するボールベアリング１８を設けた。また、前記入力軸挿通孔の内周面とボールベアリングのアウターレースとの間に弾性部材２２を介装した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両の操舵用の油圧パワーシリンダに供給される油圧を制御する油圧式パワーステアリング用コントロールバルブに関する。

従来から入力軸と出力軸との間に連結されたトーションバーの捻れを利用して操舵用油圧パワーシリンダへの供給油圧を制御する、以下の特許文献１に記載されたラック・ピニオン式操舵装置に適用された油圧パワーシリンダ装置のコントロールバルブが知られている。

前記コントロールバルブは、一端開口がプラグ部材やダストカバーを介して閉塞されたハウジングと、一端部がステアリングホイールに連繋され、他端部が前記ハウジングのプラグ部材などを介して内部に挿通配置された前記入力軸と、有底円筒状に形成された一端部が前記入力軸の外周に被嵌状態に配置され、他端部が転舵輪とタイロッドを介して連結されたラックバーに噛合した出力軸と、前記入力軸の他端部と出力軸の一端部とを軸方向から連結したトーションバーとを備え、前記入力軸の他端部と出力軸の一端部とによってロータとバルブボディが構成されている。

前記出力軸の有底円筒状の一端部は、開口端付近で軸受を介してハウジングに回転自在に支持されていると共に、油圧ポンプに接続された通路と油圧パワーシリンダの両油圧室にそれぞれ接続された通路が形成されている。一方、入力軸の他端部には、リザーバタンクに連通する通路が形成されている。

前記トーションバーは、一端部が入力軸の他端部内でピンによって連結されていると共に、他端部が出力軸のギア部にセレーション結合されている。

そして、ステアリングホイールの回転操作に伴い入力軸が回転されると、出力軸側のギア部の負荷などによってトーションバーが捻られ、この捻れによって入力軸の他端部と出力軸の一端部が相対回転すると、前記各通路がその相対回転に応じて適宜切り換えられ、あるいはその絞り量が調整されるようになっている。
これにより、前記各油圧室に対して所定量の油圧が選択的に供給されて、操舵アシスト力を付与するようになっている。
特開２００３−１８２６１１号公報（図２参照） 特開平７−２５７３９５号公報

しかしながら、前記従来のコントロールバルブにあっては、前述のようにハウジング内に挿通された入力軸の他端部は、プラグ部材の内周側に設けられたアッパーオイルシールなどによって液密的に支持されているものの、軸受によってハウジングに直接的に支持されていないことから、該入力軸に径方向へ撓み荷重が掛かると、これら撓み荷重によって振動や異音が発生するといった問題がある。

特に、例えば特許文献２に記載されたような、いわゆるトラックなどのキャブオーバータイプの車両にあっては、ステアリングホイールと連結された第１ステアリングシャフトに対して第２ステアリングシャフトがユニバーサルジョイントによってほぼ鋭角に折曲され、この第２ステアリングシャフトの先端側に前記コントロールバルブが取り付けられており、第２ステアリングシャフトである入力軸がほぼ水平に設けられている。

したがって、この入力軸には、走行中における車両の上下振動によって径方向への大きな荷重が入力され易くなり、前記振動や異音の発生がさらに顕著になる。

また、前記径方向の荷重によって入力軸が撓むことにより、出力軸との間のフリクションが大きくなって、前記各通路の切り換えや絞り制御に悪影響を与え、油圧パワーシリンダへの供給油圧特性の悪化を招くおそれがある。

本発明は、前記従来のコントロールバルブの技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１に記載の発明は、とりわけ、ハウジングの入力軸側の開口端を閉塞するカバー部材を設けると共に、該カバー部材の内周側に、前記入力軸を回転自在に支持する軸受を設けたことを特徴としている。

この発明によれば、入力軸が、軸受とカバー部材を介してハウジングに回転自在に支持されることから、例えば車両の振動によって入力軸に径方向の荷重が掛かっても、該入力軸が径方向に撓むことなく安定かつ適切に支持される。

したがって、入力軸の撓みによる異音の発生や、コントロールバルブの油圧制御に対する悪影響を回避することが可能になる。

請求項２に記載の発明は、特に、前記カバー部材の入力軸挿通孔の内周面と前記軸受の外周面との間、あるいはカバー部材の内周面と前記入力軸の外周面との間に、弾性部材を介装したことを特徴としている。

この発明によれば、入力軸を安定支持する軸受の他に、カバー部材と軸受との間、あるいはカバー部材と入力軸との間に、弾性部材を設けたことから、前記弾性部材によって前記入力軸に作用する径方向の高周波の微振動を吸収することができる。これによっって、軸受による安定化支持と相俟って入力軸の振動の発生を効果的に抑制することが可能になる。

しかも、各構成部品の組付時において、入力軸に対してカバー部材を組み付けた際に弾性部材が径方向に撓み変形して、入力軸とカバー部材の入力軸挿通孔との軸心のずれを吸収することから組付精度が向上すると共に、組付作業性も良好になる。

請求項３に記載の発明は、カバー部材を前記ハウジングに対してボルトによって固定すると共に、前記カバー部材のボルト挿通孔の内周面と前記ボルトの外周面との間に、カバー部材を径方向へ移動可能な隙間部を形成したことを特徴としている。

この発明によれば、ハウジングに対してカバー部材をボルトによって取り付ける際に、カバー部材は隙間部を介して径方向へ所定量だけ自由に移動させることができることから、カバー部材の入力軸挿通孔の中心と入力軸の軸心とを位置合わせが容易になる。この結果、これらの組付精度が向上すると共に、組付作業能率の向上が図れる。

以下、本発明に係る油圧式パワーステアリング用コントロールバルブを、ラック・ピニオン式ステアリング装置に適用した各実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、ラック・ピニオン式ステアリング装置は、図１に示すように、バルブハウジング１の内部に設けられて、図外のステアリングホイールの回転が伝達される出力軸２の一端部に有するピニオンギア３と、該ピニオンギア３に噛合するとともにタイロッドを介して転舵輪に連繋されるラックバー４と、前記バルブハウジング１に一体に設けられた図外の油圧パワーシリンダとから構成されている。

この油圧パワーシリンダは、筒状シリンダ内に前記ラックバー４と同軸状に連結されたピストンロッドが挿通配置されていると共に、該ピストンロッドに固定されたピストンによって筒状シリンダ内が左右の油圧室に隔成されている。

また、前記バルブハウジング１内に、前記油圧パワーシリンダの各油圧室内にポンプからの油圧を選択的に供給制御するコントロールバルブが設けられている。

このコントロールバルブは、前記出力軸２がピニオンギア３と反対側の端部に有底円筒部５を一体に有していると共に、一端部が前記ステアリングホイールに連結され、他端部がバルブハウジング１内で前記有底円筒部５の内部に相対回転自在に挿入された内部中空状の入力軸６と、該入力軸６の内部に挿通されて、一端部が入力軸６の他端部にピン７を介して連結され、他端部が前記有底円筒部５の底部にセレーション結合されたトーションバー８とを備えている。

前記有底円筒部５には、図外の油圧ポンプに接続された通路１１と、前記各油圧室にそれぞれ接続された通路９，１０が形成されていると共に、入力軸６にはリザーバタンクに連通する通路１２が形成されており、これら通路９〜１２などは周知のロータリバルブと同様な構造になっている。

したがって、前記トーションバー８の捻れによって入力軸６と有底円筒部５が相対回転すると、該相対回転に応じて前記各通路９、１０が適宜切り換えられると共に、その絞り量が調整されて、ポンプ油圧を前記各油圧室に相対的に供給するようになっている。

また、前記出力軸２のピニオンギア３の端部とバルブハウジング１の底部との間にニードルベアリング１３ａが設けられていると共に、有底円筒部５と入力軸６との間にもニードルベアリング１３ｂが設けられている。また、バルブハウジング１と有底円筒部５との間及びバルブハウジング１の開口端側に設けられたプラグ部材１４と入力軸６との間にそれぞれシール部材１５，１６が設けられている。

そして、前記バルブハウジング１の開口端は、図２にも示すように、カバー部材１７によって閉塞されていると共に、該カバー部材１７の内周面と入力軸６の外周面との間に、該入力軸６を回転自在に支持する軸受であるボールベアリング１８が設けられている。

前記カバー部材１７は、金属材によってほぼ平板状に形成され、ほぼ中央位置に入力軸６が挿通する入力軸挿通孔１７ａが貫通形成されていると共に、外周部の円周方向のほぼ１２０°位置に各ボルト１９が挿通する３つのボルト挿通孔２０がそれぞれ穿設されており、前記ボルト１９の先端部の雄ねじ部は、前記各ボルト挿通孔２０を挿通してバルブハウジング１の開口孔縁部に形成された雌ねじ部１ａに螺着するようになっている。

さらに、前記入力軸挿通孔１７ａは、その孔縁に前記ボールベアリング１８を保持する円環状の保持溝２１が形成されている一方、前記各ボルト挿通孔２０は、その内径がボルト１９の軸部の外径よりも若干大径に形成されて、その内周面とボルト軸部の外周面との間に隙間部２１が形成されている。

前記ボールベアリング１８は、アウターレース１８ａが前記保持溝２１の内周面に所定の隙間をもって保持されていると共に、インナーレース１８ａが入力軸６の外周面に圧入固定されている。また、このボールベアリング１８は、シール機構を有し、カバー部材１７の入力軸挿通孔１７ａと入力軸６との間を液密的にシールするようになっている。

また、前記保持溝２１の内周面に、円環状の嵌着溝が形成され、この嵌着溝内には、ゴム材によって円環状に形成された弾性部材２２が嵌着固定されている。この弾性部材２２は、その外周側約半分が嵌着溝内に収容されている一方、内周縁が前記アウターレース１８ａの外周面に弾接している。

なお、前記ほぼ中央のニードルベアリング１３ｂが位置する有底円筒部５の先端部とバルブハウジング１の内周面との間には、第２ボールベアリング２５が設けられている。

したがって、前記コントロールバルブの構成部品を組み付けるには、まず、バルブハウジング１内に、第２ボールベアリング２５などを組み付けると共に、出力軸２と入力軸６がトーションバー８によって連結された状態で収容配置され、この状態で入力軸２の一端部側からボールベアリング１８を、インナーレース１８ｂを介して所定の段差径部まで圧入固定する。

次に、入力軸６に入力軸挿通孔１７ａ内を挿通させてカバー部材１７をバルブハウジング１の開口端に配置すると共に、円周方向の位置決めを行ってボルト挿通孔２０と雌ねじ部１ａとを合致させ、これらに各ボルト１９を挿通しつつ仮止め状態に締め付ける。

このとき、弾性部材２２は、この弾性変形を得てカバー部材１７を径方向へ僅かに移動させることができ、しかも、前記各ボルト挿通孔２０とボルト１９との間の隙間部２１によってもカバー部材１７を径方向へ移動させることができるので、カバー部材１７の入力軸挿通孔１７ａと入力軸の両軸心の位置合わせがさらに容易になる。この結果、これらの組付精度が向上すると共に、組付作業能率の向上が図れる。

その後、各ボルト１９を所定トルクで締め付ければ、各構成部品の組付作業が完了する。

したがって、実施形態によれば、入力軸６が、ボールベアリング１８とカバー部材１７を介してハウジングに回転自在に支持されることから、例えば車両の振動によって入力軸６に径方向の荷重が掛かっても、該入力軸６が径方向に撓むことなく安定かつ適切に支持される。

この結果、入力軸６の撓みによる異音の発生を防止することができと共に、コントロールバルブの油圧制御に対する悪影響を回避することが可能になる。

つまり、入力軸６が撓み変形して有底円筒部５との間に隙間等が発生すると、コントロールバルブとしての機能が害されて各油圧室に対する油路の切り換え特性が変化してしまうおそれがあるが、この実施形態によれば、ボールベアリング１８による撓み変形を抑制できることから、油路の切り換え特性の変化の発生を防止できる。

また、前記弾性部材２２によって前記入力軸６に作用する特に径方向の微振動、つまり高周波振動が吸収されることから、ボールベアリング１８による安定化支持と相俟って入力軸６の振動の発生を効果的に抑制することが可能になる。

さらに、弾性部材２２をボールベアリング１８のアウターレース１８ａの外周側に設けたことから、該弾性部材２２が入力軸６と摺接することがなく、常にほぼ静止状態になっているため、弾性部材２２が入力軸６の回転操作時における摩擦抵抗とならず、操舵負荷の発生がない。

さらに、前記ボールベアリング１８をシール機能を具備した構造としたため、入力軸挿通孔１７ａからバルブハウジング１内への水やゴミなどの侵入を防止することができる。

図３は第２の実施形態を示し、バルブハウジング１の入力軸６側の開口端を閉塞するカバー部材１７や入力軸６のバルブハウジング１の開口端側に軸受を設ける構成は、第１の実施形態と同様であるが、このカバー部材１７や軸受構造及び弾性部材の配置構成が相違している。

すなわち、前記カバー部材１７は、内部中央に入力軸挿通孔１７ａが貫通形成された本体１７ｂが軸方向に沿って延設されていると共に、該本体１７ｂの外周縁に、バルブハウジング１の端部に有する取付フランジ１ｂにボルト１９によって固定されるフランジ部１７ｃが突設されている。

また、前記軸受がプレーンベアリング２３によって形成され、このプレーンベアリング２３は、外周面が入力軸挿通孔１７ａの大径部内周面に固定されていると共に、内周面が入力軸６の外周面に微小隙間を介して入力軸６を回転自在に支持している。

さらに、前記入力軸挿通孔１７ａの外端側に形成された環状の嵌着溝内に弾性部材２４が嵌着保持されている。したがって、この弾性部材２４は、合成ゴム材により円環状に形成されて、外周部が嵌着溝内に保持されている一方、内周縁が入力軸６の外周に摺接自在になっている。

したがって、この実施形態によれば、バルブハウジング１の開口端側に位置する入力軸６をプレーンベアリング２３によって支持することから、第１の実施形態と同様に、車両からの径方向の荷重に対する入力軸６の撓みや振動を効果的に防止できると共に、弾性部材２４によって入力軸６のとりわけ高周波振動を効果的に吸収することが可能になる。

また、弾性部材２４によって各構成部品の組付時における入力軸６とカバー部材１７の軸心のずれを吸収することができるので、組付精度の向上と組付作業能率の向上が図れる。

しかも、弾性部材２４をカバー部材１７の入力軸挿通孔１７ａの内周面と入力軸６の外周面との間に設けて、プレーンベアリング２３とは直接関係ない位置に配置したことから、種々の軸受を設けることができると共に、弾性部材２４の配置の自由度も向上する。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。

請求項（１） 前記カバー部材の内周側に設けられた前記軸受をボールベアリングによって形成すると共に、該ボールベアリングのアウターレースと前記カバー部材の内周面との間に、前記弾性部材を介装したことを特徴とする請求項１に記載の油圧式パワーステアリング用コントロールバルブ。

この発明によれば、入力軸に伝達された振動を弾性部材によって効果的に吸収することができることから、コントロールバルブの油路切り換え特性に悪影響を与えることがない。

また、カバー部材を入力軸側に組み付ける際に、弾性部材により入力軸に対するカバー部材の軸心のずれを吸収させることができる。

さらに、弾性部材をボールベアリングのアウターレースの外周側に設けたことから、該弾性部材が入力軸と摺接することがなく、常にほぼ静止状態になっているため、弾性部材が入力軸の回転操作時における摩擦抵抗とならず、操舵負荷の発生がない。

請求項（２） 前記カバー部材の内周面に設けられた前記軸受をプレーンベアリングによって形成すると共に、該プレーンベアリングと前記入力軸との間に所定隙間を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の油圧式パワーステアリング用コントロールバルブ。

この発明によれば、所定隙間を形成することによって、組付時におけるプレーンベアリングと入力軸との軸心のずれを吸収できるので、組付誤差の発生を防止できる。

請求項（３） 前記軸受を、シール機能付きのボールベアリングによって形成したことを特徴とする請求項２または（１）に記載の油圧式パワーステアリング用コントロールバルブ。

この発明によれば、ボールベアリングのシール機能によってハウジング内への水などの侵入を防止することができる。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えばカバー部材１７の構造を適宜変更することも可能であり、また、軸受や弾性部材の構造もコントロールバルブの仕様などに応じて変更することが可能である。

本発明の第１の実施形態に供されるコントロールバルブの縦断面図である。 同実施形態のコントロールバルブの要部拡大断面図である。 第２の実施形態に供されるコントロールバルブの縦断面図である。

符号の説明

１…バルブハウジング
２…出力軸
３…ピニオンギア
４…ラックバー
５…有底円筒部
６…入力軸
８…トーションバー
１７…カバー部材
１７ａ…入力軸挿通孔
１８…ボールベアリング（軸受）
２０…ボルト挿通孔
２１…隙間部
２２…弾性部材
２３…プレーンベアリング（軸受）
２４…弾性部材

Claims (3)

1. ステアリングホイールに連繋された入力軸と、
   ハウジング内においてトーションバーを介して前記入力軸に連結され、操舵輪と連繋される出力軸とを備え、
   前記ハウジング内に収容され、前記入力軸と出力軸との相対回転による前記トーションバーの捻れ量に応じて、外部の油圧源から供給される作動油を操舵用の油圧パワーシリンダの両油圧室に油圧を選択的に供給する油圧式パワーステアリング用コントロールバルブであって、
   前記ハウジングの入力軸側の開口端を閉塞するカバー部材を設けると共に、該カバー部材の入力軸挿通孔の内周に、前記入力軸を回転自在に支持する軸受を設けたことを特徴とする油圧式パワーステアリング用コントロールバルブ。
2. 前記カバー部材の入力軸挿通孔の内周面と前記軸受の外周面との間、あるいは前記カバー部材の入力軸挿通孔の内周面と前記入力軸の外周面との間に、弾性部材を介装したことを特徴とする請求項１に記載の油圧式パワーステアリング用コントロールバルブ。
3. 前記カバー部材を前記ハウジングに対してボルトによって固定すると共に、前記カバー部材のボルト挿通孔の内周面と前記ボルトの外周面との間に、カバー部材を径方向へ移動可能な隙間部を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の油圧式パワーステアリング用コントロールバルブ。
   

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