JP2005247290A - 油圧パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な構造を要することなく、操舵フィーリングを低下させることなく、車両の運転状態に応じて操舵補助特性を変化させる。
【解決手段】油圧制御バルブ３０は操舵補助力発生用油圧アクチュエータ２０に供給される圧油の油圧を、操舵トルクに応じた入出力シャフト２、３の弾性的な相対回転量に応じて制御する。移動機構５０は車両の運転状態に応じた量だけ移動する移動体５１を有する。弾性部材７０は、入出力シャフト２、３の相対回転を規制する弾力を、その相対回転量に応じて発生する。剛性調節機構８０は移動体５１の移動量に応じて弾性部材７０の発生弾力が変化するように弾性部材７０の剛性を調節する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車速等の運転状態に応じて操舵補助特性を変更可能な油圧パワーステアリング装置に関する。

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、操舵トルクに応じた入力シャフトと出力シャフトの弾性的な相対回転量に応じて制御する油圧制御バルブを備える油圧パワーステアリング装置においては、操舵トルクに応じて操舵補助特性を変化させることができる。そのような油圧パワーステアリング装置において、車速等の運転状態に応じて操舵補助力を変化させることで、高車速での走行安定性や低車速での操舵に対する応答性を向上することが図られている。

例えば、トーションバーの捩れによるアウタ側のバルブ構成要素とインナ側のバルブ構成要素の相対回転量に応じて油圧を制御するロータリー型油圧制御バルブを備える油圧パワーステアリング装置において、そのトーションバーの捩れ角度を両バルブ構成要素の相対回転角度に変換する際に、その変換率を車速に応じて変化させる変換機構を設けることや（特許文献１参照）、アウタ側のバルブ構成要素の回転を車速に応じて規制する負荷をシャフト軸方向から転がり軸受を介して付与する負荷付与装置を設けること（特許文献２参照）が提案されている。
特開平７−１１７６９４号公報 特開平１０−１６８０５号公報

トーションバーの捩れ角度と両バルブ構成要素の相対回転角度との間の変換率を変化させる変換機構は、その相対回転を伝達するピンを支持する複数の球面軸受けと、その支持位置を変化させる機構を備え、その支持位置の変化により変換率を変化させるものであるため構造が極めて複雑になり、重量、コストが増大する。バルブ構成要素の回転を規制する負荷を転がり軸受を介して付与する場合、軸受構成部材間の摩擦やがたにより操舵フィーリングが低下する。本発明は、そのような従来技術の問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。

本発明の油圧パワーステアリング装置は、入力シャフトと、前記入力シャフトに操舵トルクに応じて弾性的に相対回転可能に連結される出力シャフトと、操舵補助力発生用油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに供給される圧油の油圧を、前記入出力シャフトの相対回転量に応じて制御する油圧制御バルブと、車両の運転状態に応じた量だけ移動する移動体を有する移動機構と、前記入出力シャフトの相対回転を規制する弾力を、その相対回転量に応じて発生する弾性部材と、前記移動体の移動量に応じて前記弾力が変化するように前記弾性部材の剛性を調節する剛性調節機構とを備える。
本発明によれば、操舵トルクの作用により入出力シャフトは相対回転し、その入出力シャフトの相対回転は弾性部材の発生弾力により規制され、その弾性部材の剛性は車両の運転状態に応じた量の移動体の移動により調節される。よって、車両の運転状態に応じて入出力シャフトの相対回転量が変化し、油圧制御バルブにより制御される操舵補助力発生用の油圧が変化する。その移動機構は車両の運転状態に応じて油圧の大きさを調節する油圧調節機構を有し、油圧調節機構による調節油圧の大きさに応じて移動体を移動させるのが好ましい。

前記移動体は、前記入出力シャフトに対して軸方向移動すると共に前記入出力シャフトの中の一方に同行回転するように連結され、前記弾性部材は、前記入出力シャフトの軸心から偏心した位置で前記入出力シャフトの中の他方と同行回転する固定端と、固定端から入出力シャフトの軸方向に離れた自由端を有し、前記剛性調節機構は、前記移動体と同行回転すると共に軸方向に同行移動する押し付け部を有し、前記押し付け部は、前記入出力シャフトの相対回転により前記弾性部材を押し付ける位置に配置され、前記押し付け部の押し付けによる前記弾性部材の弾性的な曲げ変形により前記弾力が発生され、前記入出力シャフトの軸方向における前記押し付け部による押し付け位置の変化に応じて、前記弾性部材の曲げ剛性が変化するのが好ましい。これにより、弾性部材として入出力シャフトの相対回転方向の曲げ変形により弾力を発生するものを用いることができる。

前記移動体は、前記入出力シャフトに対して軸方向移動すると共に前記入出力シャフトの軸方向の間隔をおいて相対配置される第１移動体片と第２移動体片とを有し、前記第１移動体片と前記第２移動体片は、車両の運転状態に応じた量だけ互いに逆方向に移動し、前記剛性調節機構は、前記両移動体片の間において、前記入力シャフトと出力シャフトの中の一方にねじ合わされると共に、他方に同行回転かつ軸方向相対移動可能に連結される変位部材を有し、前記弾性部材は、前記第１移動体片と前記変位部材との間に配置される第１バネ片と、前記第２移動体片と前記変位部材との間に配置される第２バネ片とを有し、前記変位部材は、前記入出力シャフトの相対回転により前記入出力シャフトに対して軸方向変位され、前記変位部材の変位による前記各バネ片の前記入出力シャフトの軸方向に沿った弾性変形により前記弾力が発生され、前記各バネ片は、前記入出力シャフトの軸方向に沿った弾性変形量に応じて縦弾性係数が変化する非線形バネとされているのが好ましい。これにより、弾性部材として入出力シャフトの軸方向の変形により弾力を発生するものを用いることができる。また、移動体を油圧調節機構による調節油圧の大きさに応じて移動させる場合、移動体を変位させる油圧と弾性部材の弾力とがバランスする位置に移動体を変位させることができる。

前記移動体は、前記入出力シャフトに対して軸方向移動すると共に前記入出力シャフトの中の一方に同行回転するように連結され、前記剛性調節機構は、前記入出力シャフトの中の他方と同行回転すると共に、前記移動体から前記入出力シャフトの軸方向の間隔をおいて配置される受け部を有し、前記弾性部材は、前記移動体に同行回転するように連結される一端部と前記受け部に同行回転するように連結される他端部とを有し、且つ、前記移動体と前記受け部との間で圧縮され、前記入出力シャフトの相対回転による前記弾性部材の弾性的な捩れ変形により前記弾力が発生され、前記移動体と前記受け部との間での前記入出力シャフトの軸方向における圧縮量の変化に応じて、前記弾性部材の捩れ剛性が変化するのが好ましい。これにより、弾性部材として入出力シャフトの相対回転方向の捩れ変形により弾力を発生するものを用いることができる。しかも、入出力シャフトの相対回転を直接に弾性部材の捩れ変形に変換できるので、構造を簡単化できる。この場合、前記入出力シャフトの径方向における前記弾性部材の変形を阻止する阻止部を備えるのが好ましい。これにより、弾性部材の軸方向圧縮量の変化に応じた捩れ剛性の変化が径方向変形により抑制されるのを防止でき、弾性部材の材料選択範囲を拡げて設計の自由度を増し、また、高速直進走行時における剛性を大きくして走行安定性を向上できる。また、移動体を油圧調節機構による調節油圧の大きさに応じて移動させる場合、移動体を変位させる油圧と弾性部材の弾力とがバランスする位置に移動体を変位させることができる。

本発明の油圧パワーステアリング装置によれば、複雑な構造を要することなく、また、操舵フィーリングを低下させることなく、車両の運転状態に応じて操舵補助特性を変化させることで、重量、コストを低減し、さらに走行安定性を向上できる。

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）に連結される入力シャフト２と、入力シャフト２に操舵トルクに応じて弾性的に相対回転するようトーションバー６を介して同軸心に連結される出力シャフト３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、ピン４により入力シャフト２に連結され、セレーション５を介して出力シャフト３に連結される。入力シャフト２の一端側はベアリング８を介してハウジング７により支持される。入力シャフト２の他端側は、出力シャフト３の一端側の端部に形成された凹部に挿入されると共に、そ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、ベアリング１０、１１を介してハウジング７により回転可能に支持されている。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、ピニオン１５に噛み合うラック１６に車輪（図示省略）が連結される。これにより、操舵による入力シャフト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、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舵角が変化する。入力シャフト２とハウジング７との間および出力シャフト３とハウジング７との間にオイルシール１７、１８が設けられている。なお、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。

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、ハウジング７と一体の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を備え、シリンダチューブ内にピストン２１により仕切られる油室２２、２３が形成されている。

油圧シリンダ２０に供給される圧油の油圧を、入力シャフト２と出力シャフト３の相対回転量に応じて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、ハウジング７に回転可能に挿入されている筒状の第１バルブ部材３１と、第１バルブ部材３１に同軸中心に相対回転可能に挿入されている第２バルブ部材３２を備えている。第１バルブ部材３１は出力シャフト３にピン３３を介して同軸中心に同行回転するよう連結されている。第２バルブ部材３２は入力シャフト２の外周に一体的に成形され、これにより第２バルブ部材３２は入力シャフト２と同軸中心に同行回転する。ハウジング７に、圧油吐出用ポンプ４２に接続されるポート４２ａと、タンク４３に接続されるポート４３ａと、油圧シリンダ２０の一方の油室２２に接続されるポート２２ａと、他方の油室２３に接続されるポート２２ｂが設けられ、各ポートは第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２の間における弁間流路２７を介して互いに連通する。弁間流路２７における絞り部の開度が入出力シャフト２、３の相対回転量に応じて変化する。例えば図２に示すように、制御バルブ３０は、第１バルブ部材３１の内周における複数の第１溝４８の軸方向縁と、第２バルブ部材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。一方の油室２２に通じる第１溝４８と、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。ポンプ４２に通じる第２溝４９と、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。なお、タンク４３に通じる第２溝４９は、入力シャフト２に形成された油通路２ａと、トーションバー６の外周と入力シャフト２の内周との間を介してタンク４３に接続されるポート４３ａに通じる。これにより、図３に示す油圧回路が構成される。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、入力シャフト２と出力シャフト３の相対回転量に応じて絞り部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、その相対回転量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、絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度が右操舵時と逆になり、その相対回転量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。

車両の運転状態に応じた量だけ移動する移動体５１を有する移動機構５０が設けられている。本実施形態の移動体５１は、入出力シャフト２、３に対して軸方向移動すると共に入力シャフト２に同行回転するように連結され、出力シャフト３に対して相対回転し、車両の運転状態に応じて油圧の大きさを調節する油圧調節機構６０による調節油圧の大きさに応じて移動する。すなわち、図４、図５に示すように、移動体５１は円筒形状を有し、制御バルブ３０の上方においてハウジング７に軸方向相対移動可能に挿入され、その中心孔に入力シャフト２が同心に軸方向相対移動可能に挿入されている。移動体５１の外周とハウジング７の内周との間、および、移動体５１の内周と入力シャフト２の外周との間は、それぞれシール部材５５、５６を介して油密状にシールされる。これにより、移動体５１とハウジング７の上端との間に油室５２が形成されている。また、入力シャフト２の外周に周方向間隔をおいて設けられた複数の軸方向溝と、移動体５１の内周に周方向間隔をおいて設けられた複数の軸方向溝との間にボール５３が挟み込まれることで、移動体５１は入力シャフト２と同行回転する。移動体５１と第１バルブ部材３１との間において圧縮復帰バネ５４が入力シャフト２に嵌め合わされている。

油室５２はポンプ４２に油圧調節機構６０を介して接続される。油圧調節機構６０は、移動体５１に作用させる油圧を車両の運転状態に応じて調節する。図６に示すように、油圧調節機構６０は、ハウジング７に形成された保持孔６１に相対回転しないように挿入された筒状スリーブ６２と、スリーブ６２に自身の軸中心に相対回転可能に挿入されたスプール６３を備えている。スリーブ６２に、制御バルブ３０を介してポンプ４２に通じる圧油導入ポート６２ａと、油室５２に通じる圧油送り出しポート６２ｂが形成されている。スプール６３に、圧油導入ポート６２ａに通じる外周溝６３ａと、圧油送り出しポート６２ｂと重なる位置に配置される通孔６３ｂと、外周溝６３ａと通孔６３ｂを接続する圧油通路６３ｃと、通孔６３ｂを保持孔６１に接続する絞り通路６３ｄが形成される。保持孔６１内はドレン流路６３ｅを介してタンク４３に通じる。図７に示すように、スリーブ６２の圧油送り出しポート６２ｂとスプール６３の通孔６３ｂとの重なり部分（図においてハッチングで示す）は可変絞り６０ａを構成し、可変絞り６０ａの開度はスプール６３の回転量に応じて変化する。スプール６３は減速機構６５を介してモータ６６に接続され、モータ６６の回転量は制御装置６７により制御される。モータ６６として例えばステッピングモータを用いることができる。制御装置６７は、車両の運転状態を検知するセンサからの信号に応じてモータ６６を制御する。本実施形態の制御装置６７は、車両の運転状態として車速を検出するセンサからの車速信号に基づき、車速が高速になる程に可変絞り６０ａの開度が大きくなるようにモータ６６を制御する。すなわち、高速走行時には可変絞り６０ａの開度を大きくすることで移動体５１に作用させる油圧を大きくし、これにより移動体５１は復帰バネ５４の弾力に抗して図中下方への移動量が増加する。車速が低下する程に可変絞り６０ａの開度を小さくすることで移動体５１に作用させる油圧を小さくし、これにより移動体５１は復帰バネ５４の弾力により図中上方への移動量が増加する。

図１、図４、図５に示すように、入出力シャフト２、３の相対回転を規制する弾力を、その相対回転量に応じて発生する弾性部材７０が設けられている。本実施形態の弾性部材７０は、ハウジング７内において第１バルブ部材３１と移動体５１の間に配置され、入出力シャフト２、３の軸心に平行な軸心を有する円柱形状を有する。弾性部材７０の一端は、第１バルブ部材３１に圧入等により固定される固定端とされ、その固定端は入出力シャフト２、３の軸心から偏心した位置で出力シャフト３と同行回転する。弾性部材７０の他端は固定端から入出力シャフト２、３の軸方向に離れた自由端とされている。なお、移動体５１の一部は弾性部材７０と干渉しないように切欠き部５１ａを有する。

移動体５１の移動量に応じて弾性部材７０の発生弾力が変化するように弾性部材７０の剛性を調節する剛性調節機構８０が設けられている。本実施形態の剛性調節機構８０は、入出力シャフト２、３の軸心から偏心した位置で移動体５１と同行回転すると共に軸方向に同行移動する押し付け部８２′を有する。すなわち、移動体５１の下端に取り付けられたリング状プレート８２に設けられる開口８２ａの内周により押し付け部８２′が構成されている。その開口８２ａに弾性部材７０が挿入されることで、押し付け部８２′は入出力シャフト２、３の相対回転により弾性部材７０をその相対回転方向に沿って押し付ける位置に配置されている。押し付け部８２′の押し付けによる弾性部材７０の弾性的な曲げ変形により、入出力シャフト２、３の相対回転を規制する弾力が発生される。そして、運転状態に応じて移動体５１が移動することで入出力シャフト２、３の軸方向における押し付け部８２′による弾性部材７０の押し付け位置が変化する。その押し付け位置の変化に応じて弾性部材７０の曲げ剛性が変化する。すなわち、車速の増加により移動体５１は下方に移動するので、弾性部材７０の固定端から押し付け部８２′による押し付け位置までの距離が短くなり、弾性部材７０の曲げ剛性が大きくなる。車速の低下により移動体５１は上方に移動するので、弾性部材７０の固定端から押し付け部８２′による押し付け位置までの距離が長くなり、弾性部材７０の曲げ剛性が小さくなる。

上記第１実施形態によれば、操舵トルクの作用により入出力シャフト２、３は相対回転し、その入出力シャフト２、３の相対回転はトーションバー６と弾性部材７０の発生弾力により規制される。弾性部材７０の曲げ剛性は、車両の運転状態に応じた量の移動体５１の移動により、押し付け部８２′による弾性部材７０の押し付け位置が変化することで調節される。よって、操舵トルクに応じた入出力シャフト２、３の相対回転量は車両の運転状態に応じて変化し、油圧制御バルブ３０により制御される操舵補助力発生用の油圧が変化する。すなわち、車速の増加により弾性部材７０の曲げ剛性が大きくなるので、入出力シャフト２、３の相対回転量が少なくなり操舵補助力が減少する。車速の減少により弾性部材７０の曲げ剛性が小さくなるので、入出力シャフト２、３の相対回転量が多くなり操舵補助力が増加する。

図８、図９は本発明の第２実施形態を示し、第１実施形態と同様部分は同一符号で示して説明を省略し、相違点を説明する。

第２実施形態における移動機構１５０の移動体１５１は、入出力シャフト２、３に対して軸方向移動すると共に入出力シャフト２、３の軸方向の間隔をおいて相対配置される第１移動体片１５１ａと第２移動体片１５１ｂとを有する。また、第１バルブ部材３１の上部に同軸心に固定される筒部材１４１がハウジング７に相対回転可能に挿入され、これにより筒部材１４１は出力シャフト３と同行回転し、入力シャフト２に対して相対回転する。各移動体片１５１ａ、１５１ｂは円筒形状を有し、制御バルブ３０の上方において筒部材１４１に軸方向相対移動可能に挿入され、その中心孔に入力シャフト２が同心に軸方向相対移動可能に挿入されている。各移動体片１５１ａ、１５１ｂの外周と筒部材１４１の内周との間、および、各移動体片１５１ａ、１５１ｂの内周と入力シャフト２の外周との間は、それぞれ油密状にシールされる。これにより、第１移動体片１５１ａとハウジング７の上端との間に第１油室１５２ａが形成され、第２移動体片１５１ｂと制御バルブ３０との間に第２油室１５２ｂが形成されている。

第２実施形態における剛性調節機構１８０は、両移動体片１５１ａ、１５１ｂの間において、入力シャフト２にねじ合わされると共に出力シャフト３に同行回転かつ軸方向相対移動可能に連結される変位部材１８１を有する。変位部材１８１の内周と入力シャフト２の外周に形成されたスクリュー溝内を循環するボール１８２を有するボールスクリューを介して変位部材１８１は入力シャフト２にねじ合わされている。変位部材１８１の外周に周方向間隔をおいて設けられた複数の軸方向溝と、筒部材１４１の内周に周方向間隔をおいて設けられた複数の軸方向溝との間にボール１５３が挟み込まれることで、変位部材１８１は出力シャフト３と同行回転する。これにより、入出力シャフト２、３の相対回転により変位部材１８１は入出力シャフト２、３に対して軸方向変位する。

第２実施形態における弾性部材１７０は、第１移動体片１５１ａと変位部材１８１との間に配置される圧縮コイルバネである第１バネ片１７０ａと、第２移動体片１５１ｂと変位部材１８１との間に配置される圧縮コイルバネである第２バネ片１７０ｂとを有し、各バネ片１７０ａ、１７０ｂは入力シャフト２に嵌め合わされている。これにより、入出力シャフト２、３の相対回転による変位部材１８１の変位により、各バネ片１７０ａ、１７０ｂは入出力シャフト２、３の軸方向に沿って弾性変形する。この弾性変形により入出力シャフト２、３の相対回転を規制する弾力が、入出力シャフト２、３の相対回転量に応じて発生する。

第２実施形態においては、油圧調節機構６０の圧油送り出しポート６２ｂは第１油室１５２ａと第２油室１５２ｂとに通じる。高速走行時には両移動体片１５１ａ、１５１ｂに作用する油圧が大きくなり、これにより、両移動体片１５１ａ、１５１ｂは両バネ片１７０ａ、１７０ｂの弾力に抗して互いに近接する方向への移動量が増加する。車速が低下する程に両移動体片１５１ａ、１５１ｂに作用する油圧は小さくなり、これにより両移動体片１５１ａ、１５１ｂは両バネ片１７０ａ、１７０ｂの弾力により互いに離隔する方向への移動量が増加する。すなわち、第１移動体片１５１ａと第２移動体片１５１ｂは、車両の運転状態に応じた量だけ互いに逆方向に移動する。第２実施形態においては第１実施形態の復帰バネ５４は不要である。

各バネ片１７０ａ、１７０ｂは、入出力シャフト２、３の軸方向に沿った弾性変形量に応じて縦弾性係数が変化する非線形バネとされている。これにより、運転状態に応じて両移動体片１５１ａ、１５１ｂが移動すると、各バネ片１７０ａ、１７０ｂは軸方向に沿って弾性変形するので縦弾性係数が変化する。すなわち、車速の増加により両移動体片１５１ａ、１５１ｂが互いに近接すると、各バネ片１７０ａ、１７０ｂの縦弾性係数は大きくなる。車速の低下により両移動体片１５１ａ、１５１ｂは互いに離隔すると、各バネ片１７０ａ、１７０ｂの縦弾性係数は小さくなる。他は第１実施形態と同様とされている。

上記第２実施形態によれば、操舵トルクの作用により入出力シャフト２、３は相対回転し、その入出力シャフト２、３の相対回転はトーションバー６と両バネ片１７０ａ、１７０ｂの発生弾力により規制される。両バネ片１７０ａ、１７０ｂの縦弾性係数は、車両の運転状態に応じた量の両移動体片１５１ａ、１５１ｂの移動により、両バネ片１７０ａ、１７０ｂの弾性変形量が変化することで調節される。よって、操舵トルクに応じた入出力シャフト２、３の相対回転量は車両の運転状態に応じて変化し、油圧制御バルブ３０により制御される操舵補助力発生用の油圧が変化する。すなわち、車速の増加により両バネ片１７０ａ、１７０ｂの剛性が大きくなるので、入出力シャフト２、３の相対回転量が少なくなり操舵補助力が減少する。車速の減少により両バネ片１７０ａ、１７０ｂの剛性が小さくなるので、入出力シャフト２、３の相対回転量が多くなり操舵補助力が増加する。

図１０、図１１は本発明の第３実施形態を示し、第１実施形態と同様部分は同一符号で示して説明を省略し、相違点を説明する。

第３実施形態における移動機構２５０の移動体２５１は、入出力シャフト２、３に対して軸方向移動すると共に入力シャフト２に同行回転するように連結され、出力シャフト３に対して相対回転する。すなわち、移動体２５１は 円筒形状を有し、制御バルブ３０の上方においてハウジング７に軸方向相対移動可能に挿入され、その中心孔に入力シャフト２が同心に軸方向相対移動可能に挿入されている。移動体２５１の外周とハウジング７の内周との間、および、移動体２５１の内周と入力シャフト２の外周との間は、シール部材５５、５６によりそれぞれ油密状にシールされる。これにより、移動体２５１とハウジング７の上端との間に油室２５２が形成されている。また、第１実施形態と同様に、入力シャフト２の外周に周方向間隔をおいて設けられた複数の軸方向溝と、移動体２５１の内周に周方向間隔をおいて設けられた複数の軸方向溝との間にボール５３が挟み込まれることで、移動体２５１は入力シャフト２と同行回転する。

第３実施形態の剛性調節機構２８０は、出力シャフト３と同行回転すると共に、移動体２５１から入力シャフト２の軸方向の間隔をおいて配置される受け部２８１を有する。本実施形態の受け部２８１は第１バルブ部材３１の上端部により構成される。

第３実施形態の弾性部材２７０は、移動体２５１に同行回転するように連結される一端部２７０ａと受け部２８１に同行回転するように連結される他端部２７０ｂとを有し、且つ、移動体２５１と受け部２８１との間で圧縮されている。本実施形態の弾性部材２７０は、中心孔が形成された円錐台形状を有し、入出力シャフト２、３の軸方向における圧縮量に応じて捩れ剛性が変化するゴムとされている。弾性部材２７０の一端部２７０ａは移動体２５１の下面に、他端部２７０ｂは受け部２８１に、例えば凹凸嵌合部や接着剤を介して同行回転するように連結される。これにより、入出力シャフト２、３の相対回転による弾性部材２７０の弾性的な捩れ変形により、入出力シャフト２、３の相対回転を規制する弾力が、入出力シャフト２、３の相対回転量に応じて発生する。

油圧調節機構６０の圧油送り出しポート６２ｂは油室２５２に通じる。高速走行時には移動体２５１に作用する油圧が大きくなる。これにより移動体２５１は弾性部材２７０の弾力に抗して図中下方への移動量が増加する。車速が低下する程に移動体２５１に作用する油圧が小さくなる。これにより移動体２５１は弾性部材２７０の弾力により図中上方への移動量が増加する。第３実施形態においては第１実施形態の復帰バネ５４は不要である。

運転状態に応じて移動体２５１が移動すると、移動体２５１と受け部２８１との間での入出力シャフト２、３の軸方向における弾性部材２７０の圧縮量が変化し、その変化に応じて弾性部材２７０の捩れ剛性が変化する。すなわち、車速の増加により移動体２５１は下方に移動するので、弾性部材２７０は圧縮量が増加して捩れ剛性が大きくなる。車速の低下により移動体２５１は上方に移動するので、弾性部材２７０は圧縮量が減少して捩れ剛性が小さくなる。他は第１実施形態と同様とされている。

なお、弾性部材２７０を入力シャフト２に嵌め合わされる捩れコイルバネであって、入出力シャフト２、３の軸方向における圧縮量の変化に応じて捩れ剛性が変化するものにより構成してもよい。

上記第３実施形態によれば、操舵トルクの作用により入出力シャフト２、３は相対回転し、その入出力シャフト２、３の相対回転はトーションバー６と弾性部材２７０の発生弾力により規制される。弾性部材２７０の捩れ剛性は、車両の運転状態に応じた量の移動体２５１の移動により、弾性部材２７０の圧縮量が変化することで調節される。よって、操舵トルクに応じた入出力シャフト２、３の相対回転量は車両の運転状態に応じて変化し、油圧制御バルブ３０により制御される操舵補助力発生用の油圧が変化する。すなわち、車速の増加により弾性部材２７０の捩れ剛性が大きくなるので、入出力シャフト２、３の相対回転量が少なくなり操舵補助力が減少する。車速の減少により弾性部材２７０の捩れ剛性が小さくなるので、入出力シャフト２、３の相対回転量が多くなり操舵補助力が増加する。しかも、入出力シャフト２、３の相対回転を直接に弾性部材２７０の捩れ変形に変換できるので、構造を簡単化できる。

図１２は本発明の第４実施形態を示し、第３実施形態と同様部分は同一符号で示して説明を省略し、相違点を説明する。
第４実施形態においては、入出力シャフト２、３の径方向における弾性部材２７０の変形を阻止する阻止部３９０が設けられている。本実施形態の阻止部３９０は、弾性部材２７０の外周上部を囲むもので横断面円環形状を有し、その外周面は円柱面に沿い、その内周面は弾性部材２７０の外周円錐面に沿い、その上端は移動体２５１の下端面に一体化されている。これにより、弾性部材２７０の軸方向圧縮量の変化に応じた捩れ剛性の変化が径方向変形により抑制されるのを防止でき、弾性部材２７０の材料選択範囲を拡げて設計の自由度を増し、また、高速直進走行時における剛性を大きくして走行安定性を向上できる。他は第３実施形態と同様とされている。

図１３、図１４は本発明の第５実施形態を示し、第３実施形態と同様部分は同一符号で示して説明を省略し、相違点を説明する。
第５実施形態においては、入出力シャフト２、３の径方向における弾性部材２７０の変形を阻止する阻止部４９０が設けられている。本実施形態の阻止部４９０は、弾性部材２７０の外周上部を囲むように配置された複数（図示例では４つ）の阻止片４９０ａにより構成され、各阻止片４９０ａは弾性部材２７０の周方向における間隔をおいて配置され、その配置状態において外周面は円柱面に沿い、内周面は弾性部材２７０の外周円錐面に沿う。また、各阻止片４９０ａの外周に周溝４９０ａ′が形成され、それら周溝４９０ａ′にバンド４９１が嵌め合わされることで組み立て時に各阻止片４９０ａが分散するのが防止される。また、移動体２５１の外周とハウジング７の内周との間のシールに代えて、阻止部４９０の外周とハウジング７の内周との間がシール部材５５により油密状にシールされている。これにより、油室２５２の圧油が移動体２５１の外周とハウジング７の内周との間の隙間を通り、各阻止片４９０ａの外周とハウジング７の内周との間に至る。よって、油圧により各阻止片４９０ａにより弾性部材２７０を径方向に沿い押し付け、入出力シャフト２、３の径方向における弾性部材２７０の変形を効果的に阻止することができる。他は第４実施形態と同様とされている。

本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、入力シャフトと出力シャフトをトーションバーを用いることなく弾性部材のみを介して連結してもよい。車両の運転状態は車速に限定されず、例えば舵角に応じて油圧調節機構により油圧を調節するようにしてもよい。また、油圧調節機構を用いることなく、車両の運転状態に応じて移動する電動アクチュエータにより移動部材を移動させるようにしてもよい。第１実施形態において、移動体が出力シャフトと同行回転するようにし、弾性部材が入力シャフトと同行回転するようにしてもよい。第２実施形態において変位部材は出力シャフトにねじ合わされ、入力シャフトに同行回転すると共に軸方向相対移動するように連結されてもよい。第３〜第５実施形態において、移動体が出力シャフトと同行回転するようにし、受け部が入力シャフトと同行回転するようにしてもよい。本発明はラックピニオン式以外の油圧パワーステアリング装置にも適用でき、例えば出力シャフトがボールスクリューシャフトに一体化されているボールスクリュー式油圧パワーステアリング装置に適用してもよい。

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 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制御バルブの横断面図 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油圧回路 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４のＶ−Ｖ線断面図 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調節機構の断面図 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調節機構の作用説明図 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８のＩＸ−ＩＸ線断面図 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１０のＸＩ−ＸＩ線断面図 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 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１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図

符号の説明

２ 入力シャフト
３ 出力シャフト
２０ 油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）
３０ 油圧制御バルブ
５０、１５０、２５０ 移動機構
５１、１５１、２５１ 移動体
７０、１７０、２７０ 弾性部材
８０、１８０、２８０ 剛性調節機構
８２′ 押し付け部
１５１ａ 第１移動体片
１５１ｂ 第２移動体片
１７０ａ 第１バネ片
１７０ｂ 第２バネ片
１８１ 変位部材
２７０ａ 一端部
２７０ｂ 他端部
２８１ 受け部
３９０ 阻止部

Claims (5)

1. 入力シャフトと、
   前記入力シャフトに操舵トルクに応じて弾性的に相対回転可能に連結される出力シャフトと、
   操舵補助力発生用油圧アクチュエータと、
   前記油圧アクチュエータに供給される圧油の油圧を、前記入出力シャフトの相対回転量に応じて制御する油圧制御バルブと、
   車両の運転状態に応じた量だけ移動する移動体を有する移動機構と、
   前記入出力シャフトの相対回転を規制する弾力を、その相対回転量に応じて発生する弾性部材と、
   前記移動体の移動量に応じて前記弾力が変化するように前記弾性部材の剛性を調節する剛性調節機構とを備える油圧パワーステアリング装置。
2. 前記移動体は、前記入出力シャフトに対して軸方向移動すると共に前記入出力シャフトの中の一方に同行回転するように連結され、
   前記弾性部材は、前記入出力シャフトの軸心から偏心した位置で前記入出力シャフトの中の他方と同行回転する固定端と、固定端から入出力シャフトの軸方向に離れた自由端を有し、
   前記剛性調節機構は、前記移動体と同行回転すると共に軸方向に同行移動する押し付け部を有し、
   前記押し付け部は、前記入出力シャフトの相対回転により前記弾性部材を押し付ける位置に配置され、
   前記押し付け部の押し付けによる前記弾性部材の弾性的な曲げ変形により前記弾力が発生され、
   前記入出力シャフトの軸方向における前記押し付け部による押し付け位置の変化に応じて、前記弾性部材の曲げ剛性が変化する請求項１に記載の油圧パワーステアリング装置。
3. 前記移動体は、前記入出力シャフトに対して軸方向移動すると共に前記入出力シャフトの軸方向の間隔をおいて相対配置される第１移動体片と第２移動体片とを有し、
   前記第１移動体片と前記第２移動体片は、車両の運転状態に応じた量だけ互いに逆方向に移動し、
   前記剛性調節機構は、前記両移動体片の間において、前記入力シャフトと前記出力シャフトの中の一方にねじ合わされると共に、他方に同行回転かつ軸方向相対移動可能に連結される変位部材を有し、
   前記弾性部材は、前記第１移動体片と前記変位部材との間に配置される第１バネ片と、前記第２移動体片と前記変位部材との間に配置される第２バネ片とを有し、
   前記変位部材は、前記入出力シャフトの相対回転により前記入出力シャフトに対して軸方向変位され、
   前記変位部材の変位による前記各バネ片の前記入出力シャフトの軸方向に沿った弾性変形により前記弾力が発生され、
   前記各バネ片は、前記入出力シャフトの軸方向に沿った弾性変形量に応じて縦弾性係数が変化する非線形バネ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。
4. 前記移動体は、前記入出力シャフトに対して軸方向移動すると共に前記入出力シャフトの中の一方に同行回転するように連結され、
   前記剛性調節機構は、前記入出力シャフトの中の他方と同行回転すると共に、前記移動体から前記入出力シャフトの軸方向の間隔をおいて配置される受け部を有し、
   前記弾性部材は、前記移動体に同行回転するように連結される一端部と前記受け部に同行回転するように連結される他端部とを有し、且つ、前記移動体と前記受け部との間で圧縮され、
   前記入出力シャフトの相対回転による前記弾性部材の弾性的な捩れ変形により前記弾力が発生され、
   前記移動体と前記受け部との間での前記入出力シャフトの軸方向における圧縮量の変化に応じて、前記弾性部材の捩れ剛性が変化する請求項１に記載の油圧パワーステアリング装置。
5. 前記入出力シャフトの径方向における前記弾性部材の変形を阻止する阻止部を備える請求項４に記載の油圧パワーステアリング装置。

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