JP2006281848A - パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 この発明は、ピストンロッド3とラック軸9とを分離させることによって、それら両者の設計の自由度を向上させることを目的にする。
【解決手段】 パワーシリンダCと、操舵トルクを検出するラックアンドピニオン機構Rとを備え、ステアリングホィールを操作したとき、上記ラックアンドピニオン機構Rで検出した操舵トルクに応じて、パワーシリンダの推力を制御する構成にしたパワーステアリング装置を前提にする。そして、パワーシリンダCのピストンロッド3と、ラックアンドピニオン機構Rのラック軸9とを平行に設けるとともに、このラック軸9の両端部を、ピストンロッド3の両端部に固定している。
【選択図】 図1
【解決手段】 パワーシリンダCと、操舵トルクを検出するラックアンドピニオン機構Rとを備え、ステアリングホィールを操作したとき、上記ラックアンドピニオン機構Rで検出した操舵トルクに応じて、パワーシリンダの推力を制御する構成にしたパワーステアリング装置を前提にする。そして、パワーシリンダCのピストンロッド3と、ラックアンドピニオン機構Rのラック軸9とを平行に設けるとともに、このラック軸9の両端部を、ピストンロッド3の両端部に固定している。
【選択図】 図1
Description
この発明は、特に、大型車向けに最適なパワーステアリング装置に関する。
この種の装置として特許文献1に記載されたものが従来から知られている。この従来の装置は、パワーシリンダのピストンロッドと、ラックアンドピニオン機構のラック軸とを一体的にし、それらを同一軸線上に設けるようにしていた。
特開平11−321682号公報
上記のようにした従来の装置では、いろいろな問題があったが、第1の問題は、ラック軸の太さを太くしなければならないが、それにともなって装置全体も大型化してしまうと言うことであるが、その理由は次の通りである。すなわち、ラック軸にはラックを形成するため、そのラック分だけラック軸の太さを確保しなければならない。特に、大型車向けの場合には、ラック軸にラックを形成しても、ピニオンとのかみ合い強度を十分い維持するために、ラック軸をかなり太くしなければならない。しかしながら、上記したようにラック軸とピストンロッドとを一体化しているので、ラック軸を太くすれば、それにともなってピストンロッドも太くしなければならない。
ところが、ピストン径を変えずに、ピストンロッドだけを太くするとことはできない。なぜなら、ピストン径を変えずに、ピストンロッドだけを相対的に太くすると、そのピストンの受圧面積が小さくなって、所期の出力が得られなくなるからである。そのために、ラック軸を太くすれば、パワーシリンダの直径も大きくしなければならないことになり、装置全体の大型化につながるという問題があった。
第2の問題は、パワーシリンダの推力を大きくするために、当該パワーシリンダを大型化すると、それにともなってラック軸も太くしなければならない。なぜなら、パワーシリンダの推力を大きくするためには、その強度等の関係から、ピストンロッドも太くしなければならない。ピストンロッドを太くすれば、それと一体化したラック軸も太くしなければならない。特に、大型車の場合には、そのパワーシリンダの推力をかなり大きくしなければならないが、それにともなってピストンロッドやラック軸も太くせざるを得ない。ところが、ラックアンドピニオン機構のラック軸に必要とされる強度以上に、ピストンロッドの太さが必要とされる場合には、ラック軸の太さは、オーバースペックになり、コスト的に不利になると言う問題があった。
第3の問題は、パワーシリンダとラックアンドピニオン機構とは、上記したようにピストンロッドとラック軸との関係から、常に、同一諸元にしなけれならないと言うことである。このように両者を常に同一の諸元にしなければならないので、例えば、車両に応じて、ラック軸は変えずに、パワーシリンダの推力だけを大きくしたいと言う要望に応えられないと言う問題があった。
第4の問題は、ピストンロッドとラック軸との間で、力の作用する方向が異なると言うことである。すなわち、ピストンロッドには、その軸方向の推力が作用するが、ラック軸には、ラックにピニオンをがたつきがなくかみ合わせるために、ラックにピニオンを押しつける。そのために、ラック軸にはその軸方向に直交する力が作用する。しかし、ピストンロッドに、軸方向に直交する力が作用すると、例えばピストン、ピストンロッドあるいはシール部材などが偏摩耗するという問題があった。
この発明の目的は、ピストンロッドとラック軸とを分離して、上記従来の問題を解決した装置を提供することである。
この発明は、パワーシリンダと、操舵トルクを検出するラックアンドピニオン機構とを備え、ステアリングホィールを操作したとき、上記ラックアンドピニオン機構で検出した操舵トルクに応じて、パワーシリンダの推力を制御する構成にしたパワーステアリング装置において、パワーシリンダのピストンロッドと、ラックアンドピニオン機構のラック軸とを平行に設けるとともに、このラック軸の両端部を、ピストンロッドの両端部に固定した点に特徴を有する。
第1の発明によれば、パワーシリンダのピストンロッドと、ラックアンドピニオン機構のラック軸とを別々に構成したので、例えば、車両に応じてピストンロッドと、ラック軸とを別々な諸元にすることができる。このように両者を別々の諸元にできるので、設計の自由度が飛躍的に向上する。
特に、第2,3の発明によれば、ラック軸の軸線方向に直交する力が発生したとしても、その力がピストンロッドに作用することはない。したがって、ラック軸に作用する力が、ピストンロッドに作用して、ピストン、ラック軸あるいはシール部材などが偏摩耗したりしない。
図示の実施形態は、パワーシリンダCのシリンダチューブ1にピストン2を摺動自在に組み込むとともに、このピストン2に固定したピストンロッド3を上記シリンダチューブ1の外方に突出させている。また、上記のようにシリンダチューブ1にピストン2を組み込むことによって、シリンダチューブ1内をシリンダ室1aと1bとに区画している。なお、図中符号4,5は、シリンダチューブ1の両端に組み込んだベアリングで、ピストンロッド3を支持するものである。なお、上記シリンダチューブ1は、車体側に固定されているものである。
上記のようにシリンダチューブ1から突出させたピストンロッド3の両端は、連結片6,7を介してラックアンドピニオン機構Rに連結しているが、このラックアンドピニオン機構Rの具体的な構成は次の通りである。すなわち、このラックアンドピニオン機構Rは、図示していない車体側に固定されるとともに、支持部材8にラック軸9が、ピストンロッド3と平行に支持され、このラック軸9の両端に上記連結片6,7を固定している。また、このようにしたラック軸9には、ラック10を形成している。なお、このラック10には、図示していないピニオンをかみ合わせているが、このピニオンに回転力を付与させるのが入力軸11である。
上記入力軸11は、図示していないステアリングホィールに連係し、ステアリングホィールを操作したとき、入力軸11を介してピニオンに回転力を付与するものである。そして、この入力軸11には、操舵トルク検出機構Tと、そのトルク検出機構Tで検出した操舵トルクに応じて、パワーシリンダCへの供給流量を制御するバルブ機構Vとを設けている。上記のようにした入力軸11は、その軸線を、ピストンロッド3とラック軸9との軸線を含んだ面に対して平行に設けている。
したがって、上記ステアリングホィールを操作すれば、その操作方向に応じた回転力がピニオンに付与されるとともに、このときの回転力によって、操舵トルク機構Tが操舵トルクを検出する。そして、その検出した操舵トルクおよび回転力の回転方向に応じて、バルブ機構Vを切り換える。バルブ機構Vが切り換われば、その切り換え方向に応じてシリンダチューブ1のシリンダ室1a,1bのいずれか一方の室をポンプに連通し、他方の室をタンクに連通させる。
一方、上記ラックアンドピニオン機構Rのラック軸9は、その両端を、タイロッド14,15を介して図示していないタイヤに連結している。このようにラック軸9の両端をタイロッド14,15に連結しているので、上記した支持部材8と相まって、車体側に支持されることになる。
次に、この実施形態の作用を説明する。
図示していないステアリングホィールを操作すると、それにともなって入力軸11が回転するとともに、図示していないピニオンには、入力軸11の回転方向に応じて回転力が付与される。このようにピニオンに回転力が付与されると、操舵トルク検出機構Tは、ピニオンに付与された回転力に応じた操舵トルクを検出する。操舵トルク検出機構Tによって操舵トルクが検出されれば、バルブ機構Vが、上記検出トルクに見合う供給流量をパワーシリンダCに供給する。
図示していないステアリングホィールを操作すると、それにともなって入力軸11が回転するとともに、図示していないピニオンには、入力軸11の回転方向に応じて回転力が付与される。このようにピニオンに回転力が付与されると、操舵トルク検出機構Tは、ピニオンに付与された回転力に応じた操舵トルクを検出する。操舵トルク検出機構Tによって操舵トルクが検出されれば、バルブ機構Vが、上記検出トルクに見合う供給流量をパワーシリンダCに供給する。
つまり、パワーシリンダCのシリンダ室1a,1bのうち、いずれか一方の室をポンプに連通し、いずれか他方の室をタンクに連通する。したがって、パワーシリンダCのピストンロッド3は、その軸方向に移動することになる。
ピストンロッド3が上記のように軸方向に移動すれば、連結片6,7を介してピストンロッド3に連結したラック軸9も軸方向に移動する。このようにラック軸9が軸方向に移動すると、その移動にともなって前記ピニオンが回転するとともに、タイロッド14,15を軸方向に移動させる。タイロッド14,15が移動すれば、このタイロッド14,15の両端に設けた図示していないタイヤが転舵されることになる。
なお、実施形態を示した図において、バルブ機構Vにパイプ16,17を設けるとともに、このパイプ16,17によって、バルブ機構Vとシリンダ室1a,1bとを連通させるようにしている。
上記のようにした実施形態によれば、ピストンロッド3とラック軸9とが分離されているので、それらピストンロッド3とラック軸9との諸元を、別々に設定することができ、それだけ設計の自由度が大幅に向上することになる。
また、ピストンロッド3を太くしても、それにともなってラック軸9まで太くしなくてもよいので、ラック軸9を細くできる分、全体を小型化することができるし、コスト的にも有利になる。
さらに、上記ラック軸9を支持部材8で支持するとともに、このラック軸9の両端をタイロッド14,15に連結しているので、入力軸11とラック10間での力の伝達によって発生するラック軸9の逃げ方向がピストンロッド3とラック軸9との軸心を含んだ面に対して直角方向に作用する。したがって、ラック軸9に作用する力が、ピストンロッド3に伝わることがない。したがって、パワーシリンダのピストン、ピストンロッドあるいはシール部材等を偏摩耗させるような問題もなくなる。
C パワーシリンダ
3 ピストンロッド
R ラックアンドピニオン機構
9 ラック軸
14,15 タイロッド
3 ピストンロッド
R ラックアンドピニオン機構
9 ラック軸
14,15 タイロッド
Claims (3)
- パワーシリンダと、操舵トルクを検出するラックアンドピニオン機構とを備え、ステアリングホィールを操作したとき、上記ラックアンドピニオン機構で検出した操舵トルクに応じて、パワーシリンダの推力を制御する構成にしたパワーステアリング装置において、パワーシリンダのピストンロッドと、ラックアンドピニオン機構のラック軸とを平行に設けるとともに、このラック軸の両端部を、ピストンロッドの両端部に固定してなるパワーステアリング装置。
- 入力軸の軸線は、ピストンロッドとラック軸との軸線を含んだ面に対して平行に設けた請求項1記載のパワーステアリング装置。
- ラックアンドピニオン機構あるいはパワーシリンダ側のいずれか一方のみを車体に固定するとともに、ラック軸の両端をタイロッドに連接した請求項1または2記載のパワーステアリング装置。
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