JP2006290291A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリング剛性を状況に応じて変化させることが可能で、しかも、がたつきの発生を防止することが可能なパワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】本パワーステアリング装置１では、同軸上に配置された入力軸３および出力軸４の相対回動変位に応じて操舵補助力を発生する。入力軸３および出力軸４を相対回動可能且つトルク伝達可能に連結する第１および第２の連結部材２４，２５が備えられる。第１の連結部材２４は操舵トルクに応じて弾性的に曲げ変形し、入力軸３と出力軸４が相対回動する。油圧アクチュエータ２６により第２の連結部材２５の支持孔３３ｂを軸方向Ｓについて変位させて、曲げの支点を変位調節し、所定量の操舵トルクに対する第１の連結部材２４の曲げ変形量を調整でき、ステアリング剛性を変化させることができる。トーションバーだけを用いる従来の場合に比べて耐久性が向上する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、自動車等に用いられるパワーステアリング装置に関する。

パワーステアリング装置には、例えばステアリングホイールと一体回動する入力軸と、入力軸に連結されたトーションバーと、トーションバーに連結されて操舵装置に回動を伝達する出力軸とを有するものがある。ステアリングホイールが回動操作されると、トーションバーが捩れながら、回動が出力軸に伝達されるとともに、入力軸と出力軸との間の相対回動変位量（トーションバーの捩れ量に相当する。）に応じて操舵補助力が得られるようになっている。上述のトーションバーの捩じり剛性は、通例、一定とされている。

ところで、高速での直進安定性を確保するためには、ステアリング剛性が高いことが好ましく、そのためには、トーションバーの捩じり剛性を高くする必要がある。
しかし、トーションバーの捩じり剛性を高くすると、据え切り時等でトーションバーの捩れ量が不足する結果、所望の大きさの操舵補助力が得られなくなる。このため、運転者にとってステアリングホイールの操作力が重くなるという問題がある。

そこで、トーションバーの捩じりの有効長を変化させることにより、捩じり剛性を変化させるようにしているパワーステアリング装置もある（例えば、特許文献１参照。）。
具体的には、特許文献１では、入力軸と出力軸との間に、互いに連結されたトーションバーおよび筒部材を介在させている。トーションバーの一端が出力軸に固定され、トーションバーの他端側部分が筒部材の内周にセレーション嵌合され、筒部材の外周が入力軸の嵌合孔にセレーション嵌合されている。筒部材は、トーションバーに対して、捩じり方向の相対移動を規制し、且つ軸方向に相対移動可能とされ、これとともに、筒部材は、入力軸に対して、捩じり方向の相対移動を規制し、且つ軸方向に相対移動可能とされている。筒部材を軸方向に移動させることにより、トーションバーの有効長を変化させ、ひいては捩じり剛性を変化させるようにしている。
実開平５−４９５６８号公報

しかし、トーションバーを用いる場合、耐久性に限界があるので、パワーステアリング装置の耐久性も制限を受けている。
また、特許文献１のように筒部材を用いてトーションバーの捩じり剛性を変化させる場合、筒部材は、トーションバーおよび入力軸にそれぞれ軸方向に相対移動可能なようにセレーション嵌合されているので、各セレーション嵌合部分に所定量の回動方向の遊びが必要であり、その結果、ステアリング装置の切り返し時等にがたつきが生じる。

そこで、この発明の目的は、耐久性を高くでき、容易にステアリング剛性を変化可能なパワーステアリング装置を提供することである。

本発明のパワーステアリング装置は、所定の回動軸線の同軸上に配置された入力軸および出力軸の相対回動変位に応じて操舵補助力を発生するパワーステアリング装置において、上記入力軸および出力軸をトルク伝達可能に連結する連結部材を備え、上記連結部材は、入力軸と出力軸の相対回動に伴って弾性的に曲げられる部分を含むことを特徴とする。本発明によれば、操舵トルクがかかると、連結部材が弾性的に曲げられることにより、入力軸と出力軸との間に相対回動変位量が生じて、操舵補助力が発生する。また、入力軸と出力軸との間に相対回動変位量を生じさせるために、連結部材が弾性的に曲げられる部分を含むようにしているので、耐久性に限界がある従来のトーションバーを廃止することや、トーションバーを用いる場合であってもトーションバーに負荷されるトルクを軽減することが可能となる。その結果、耐久性を高めることができる。また、上記弾性的に曲げられる部分の曲げの支点を変化させることにより、ステアリング剛性を容易に変化させることができる。

具体的には、本発明において、上記弾性的に曲げられる部分の曲げの支点は、上記所定の回動軸線と平行な方向に離隔する第１および第２の曲げの支点を含み、少なくとも一方の曲げの支点は、上記所定の回動軸線と平行な方向に変位調整可能である場合がある。この場合、例えば、弾性的に曲げられる部分において、操舵トルクを受けたときに弾性曲げ変形している部分の長さ（所定の回動軸線に沿った長さ）を変化させることができるので、所定量の操舵トルクに対する弾性的に曲げられる部分の曲げ変形量を調整することができる。その結果、ステアリング剛性を変化させることも可能となる。

本発明において、上記少なくとも一方の曲げの支点を上記所定の回動軸線と平行な方向に変位調整する調整手段を備える場合がある。この場合、所定量の操舵トルクに対する弾性的に曲げられる部分の曲げ変形量、ひいてはステアリング剛性を容易に調整できる。
本発明において、上記調整手段は、油圧アクチュエータを含む場合がある。この場合、所定量の操舵トルクに対する弾性的に曲げられる部分の曲げ変形量、ひいてはステアリング剛性を、軽い力で容易に調整することができる。

また、本発明において、上記弾性的に曲げられる部分は、上記所定の回動軸線と平行な方向に延びる断面円形の棒を含み、上記第１の曲げの支点は、入力軸および出力軸の何れか一方に一体回動可能で且つ軸方向移動不能な固定支点からなり、上記第２の曲げの支点は、入力軸および出力軸の何れか他方に一体回動可能で且つ軸方向相対移動可能な可動部材に形成された支持孔からなり、上記支持孔は、上記棒を上記所定の回動軸線から離れた位置で相対回動可能で且つ軸方向相対移動可能に支持する場合がある。この場合、支持孔に対して棒を軸方向に移動することにより、第２の曲げの支点の位置を上記所定の回動軸線と平行な方向に調整でき、弾性的に曲げられる部分における曲げ変形量を調整することができる。棒を支持孔で支持することにより、棒と支持孔との間をトルク伝達でき且つ棒と支持孔とを軸方向に互いに相対変位できるので、セレーション嵌合を利用せずに済み、その結果、セレーション嵌合に起因したがたつきの発生を防止することができる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、パワーステアリング装置が、操舵補助用に油圧アクチュエータを用いる油圧式パワーステアリング装置である場合に則して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態のパワーステアリング装置の一部断面図である。図１を参照する。

パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２に一体回動可能に連結される入力軸３と、この入力軸３と相対回動可能に連結される出力軸４と、入力軸３と出力軸４とを相対回動可能に且つトルク伝達可能に連結する連結機構５と、入力軸３および出力軸４を軸受６，７，８を介して回動自在に支持するハウジング９と、出力軸４に連結されるラックアンドピニオン機構等の操舵機構１０とを有している。

操舵機構１０は、出力軸４に一体回動するピニオン１１と、このピニオン１１と噛み合うラック１２ａが設けられて車両の左右方向に延びるラック軸１２とを有している。ラック軸１２の端部に操向用車輪（図示せず）が連結されている。
ハウジング９は、入力軸３および出力軸４を、所定の回動軸線１３の周りに回動自在に支持し、両軸３，４を所定の回動軸線１３の同軸上に配置している。所定の回動軸線１３に沿う方向（軸方向Ｓともいう。）について、ハウジング９の一方の端部から入力軸３が突出し、ハウジング９の他方の端部に操舵機構１０が配置されている。なお、以下では、軸方向Ｓについて、ハウジング９の一方の端部から入力軸３が突出する方向を、軸方向一方といい、この向きとは逆向きを軸方向他方という。

入力軸３は、筒状の外軸１４と、外軸１４内に嵌め合わされた内軸１５とを有している。外軸１４と内軸１５とは同心に配置されていて、一体回動できるように互いに連結されている。内軸１５は、外軸１４よりも軸方向他方へ延びている。
出力軸４は、有底円筒形状をなす筒部分１６を有している。この筒部分１６は、断面形状が円形の内周を有し、軸方向一方に開放されている。また、出力軸４はピニオン１１と一体に形成されている。出力軸４の筒部分１６は、軸受１７を介して入力軸３の内軸１５の先端を回動自在に受けるとともに、連結機構５を収容している。

本実施形態では、連結機構５により、後述するように、操舵トルクに応じて入力軸３と出力軸４とが互いに相対回動できるようにされている。入力軸３および出力軸４の相対回動変位量に応じて操舵補助力が発生するように、パワーステアリング装置１は、作動油を供給されて操舵補助力を発生させるためのアクチュエータとしての油圧アクチュエータ１８と、入力軸３と出力軸４との相対角度変位に応じて油圧アクチュエータ１８への作動油の給排を制御する制御部としてのコントロールバルブ１９とを備えている。

コントロールバルブ１９は、ロータリー型のバルブ機構であり、油圧アクチュエータ１８と、油圧ポンプ２０および油タンク２１との間に介装されている。コントロールバルブ１９は、ハウジング９内に相対回動自在に保持されている筒状のバルブスリーブ２２と、このバルブスリーブ２２の内側に同心に相対回動可能に嵌め合わされているバルブロータ２３とを含んでいる。バルブスリーブ２２は出力軸４に一体回動するように連結されている。バルブロータ２３は、入力軸３に一体回動するように連結されていて、具体的には、入力軸３の外軸１４の外周に形成されている。

油圧アクチュエータ１８は、パワーシリンダからなる。このパワーシリンダは、ラック軸１２を取り囲む筒形状のラックハウジング（図示せず）の一部により構成されるシリンダチューブ１８ａと、シリンダチューブ１８ａ内に摺動自在に嵌合されてラック軸１２に一体的に移動できるように設けられたピストン１８ｂとを有している。シリンダチューブ１８ａには、ピストン１８ｂを挟んだ両側に液密的に封止された一対の油室１８ｃ，１８ｄが区画されている。

具体的には、ステアリングホイール２の操作がなされると、入力軸３が回動し、この回動が連結機構５、出力軸４を介してピニオン１１に伝達される。ピニオン１１が回動すると、ラック軸１２が車両幅方向に移動し、操舵用車輪が操舵される。
操舵トルクを受けると、入力軸３および出力軸４は相対回動し、その相対変位量（回動角度量）に応じてコントロールバルブ１９のバルブスリーブ２２とバルブロータ２３とが相対角変位を生じ、コントロールバルブ１９内の流路が制御されて、油圧ポンプ２０からの圧油が油圧アクチュエータ１８の所要の一方の油室１８ｃまたは油室１８ｄに供給されるようになっている。両軸３，４の相対変位量に応じて、操舵補助力が発生する。

本実施形態では、連結機構５は、所定量の操舵トルクを受けたときに入力軸３と出力軸４との間に生じる相対変位量を調節でき、これにより、ステアリング剛性を状況に応じて変化させることができるようにされている。
連結機構５は、入力軸３の内軸１５に固定状態で連結された第１の連結部材２４と、第１の連結部材２４に対して軸方向Ｓに変位可能に且つトルク伝達できるように連結される第２の連結部材２５とを有している。第２の連結部材２５は、可動部材として機能し、出力軸４に一体回動できるように、且つ軸方向Ｓについて出力軸４に相対移動できるように連結されている。

操舵トルクが負荷されるときに、入力軸３と出力軸４との間に相対回動変位が生じることができるように、第１の連結部材２４が弾性曲げ変形できるようにされている。その一方で、第２の連結部材２５はほとんど弾性変形しないようにされ、入力軸３と出力軸４との間の相対回動変位には寄与しない。
また、パワーステアリング装置１は、所要のタイミングで連結機構５を調整してパワーステアリング装置１に所要の剛性感を付与するために、作動油を供給されて第１および第２の連結部材２４，２５を軸方向Ｓに相対移動させるアクチュエータとしての油圧アクチュエータ２６と、油圧アクチュエータ２６に圧油を供給するための油圧源としての調整用の油圧ポンプ（図示せず）とを有している。調整用の油圧ポンプは、本実施形態では操舵補助用の油圧ポンプ２０が兼用されているが、専用の油圧ポンプであってもよい。

また、パワーステアリング装置１は、油圧アクチュエータ２６の動作を制御するための制御手段として、車両の速度を検出する車速センサ２７と、調整用の油圧ポンプと油圧アクチュエータ２６との間に介装されて油圧アクチュエータ２６に対しての圧油の給排を制御する制御弁２８と、車速センサ２７に接続されて所要時に制御弁２８の動作を制御する制御回路２９とを有している。

図２は、連結機構５の一部断面斜視図である。図２を参照する。
第１の連結部材２４は、入力軸３の内軸１５の軸方向Ｓの中間部に固定される環状の固定部４５と、固定部４５から所定の回動軸線１３と直角に交差する方向（径方向ともいう。）に径方向外方へ延びる断面円形の棒からなる一対の第１の部分３０と、一対の第１の部分３０の径方向外方側の端部から所定の回動軸線１３と平行な方向としての軸方向Ｓに沿って軸方向他方へ向けてそれぞれ延びる断面円形の棒からなる一対の第２の部分３１とを有している。

互いに連結された第１および第２の部分３０，３１がなす屈曲状の部分は、複数が設けられていて、これら複数の屈曲状の部分は、所定の回動軸線１３の周りに周方向に均等になるように、本実施形態では、互いに反対側に配置されている。一対の屈曲状の部分は、互いに同様に形成されている。以下では、一方の屈曲状の部分を中心に説明する。
第２の連結部材２５は、所定の回動軸線１３と垂直に交差する円板状の第１の部分３２と、第１の部分３２の外周縁部から軸方向Ｓに沿って真直に延びてその延設端で第１の連結部材２４の第２の部分３１を受ける逆Ｌ字形形状をなす第２の部分３３とを有する。

第２の部分３３は、第１の部分３２に固定されていて、第１の連結部材２４の一対の第２の部分３１に対応して一対で周方向に所定間隔を開けて設けられている。第２の部分３３は、第１の部分３２から軸方向Ｓに沿って軸方向一方へ延びる部分と、この部分の延設端から径方向内方に延びる部分とを有している。径方向内方に延びる部分の先端部に、第１の連結部材２４の第２の部分３１を支持する支持孔３３ｂが形成されている。

支持孔３３ｂは、所定の回動軸線１３から所定距離を離れた位置に形成され、第１の連結部材２４の第２の部分３１が延びる方向である軸方向Ｓに沿って延びていて、第２の部分３３における径方向内方に延びる部分を貫通している。支持孔３３ｂは、第１の連結部材２４の第２の部分３１を隙間のない嵌合状態でがたつきなく挿通させていて、第２の部分３１を支持孔３３ｂの軸線３３ｃの周りに相対回動自在に支持し、且つ第２の部分３１を軸方向Ｓに相対移動できるように支持し、且つ第２の部分３１と所定の回動軸線１３の周りの方向（周方向ともいう。）について一体的に変位できるように連結し、且つ径方向についての第２の部分３１の相対移動を規制している。

第１および第２の連結部材２４，２５は、入力軸３と出力軸４との間を以下のようにトルク伝達可能に連結している。
入力軸３の内軸１５の中間部に、第１の連結部材２４の固定部４５を介して、第１の連結部材２４の第１の部分３０の所定の回動軸線１３寄りの基端が一体回動できるように固定状態で連結されている。第１の連結部材２４の第２の部分３１は、第２の連結部材２５の第２の部分３３の支持孔３３ｂに挿通してトルク伝達できるように連結されている。

第２の連結部材２５と出力軸４とは、第１および第２の連結手段により周方向について一体的に変位できて且つ軸方向Ｓについて相対移動できるように連結されている。
第１の連結手段は、第２の部分３３に設けられた係合部としての突起３３ｄと、出力軸４の筒部分１６の内周に設けられた係合部としての凹条１６ｂ（図５参照）とを有し、第２の連結部材２５の第２の部分３３と出力軸４とを連結している。突起３３ｄは、径方向外方に突出している。突起３３ｄに対向する位置に、凹条１６ｂ（図５参照）が軸方向Ｓに沿って延びて形成されている。一対の係合部としての突起３３ｄと凹条１６ｂとが互いに当接して係合することにより、第２の部分３３と、筒部分１６とが、相対回動変位を阻止しつつ、軸方向Ｓについての相対変位を許容する。なお、上述の係合部としては、図示しないが、第２の部分３３に設けられた凹部と、筒部分１６の内周に設けられた軸方向Ｓに延びる凸条としてもよく、互いに係合する一対の係合部であればよい。

第２の連結手段は、第２の連結部材２５の第１の部分３２と出力軸４とを連結し、一対の継手部材３４Ａ，３４Ｂを有している。一方の継手部材３４Ａが、第２の連結部材２５の第１の部分３２に固定され、他方の継手部材３４Ｂが、出力軸４に固定される。一対の継手部材３４Ａ，３４Ｂは、互いに当接してトルク伝達可能な動力伝達面（図示せず）をそれぞれ有している。

本実施形態では、操舵トルクが負荷されるときに、第１の連結部材２４の一対の第１および第２の部分３０，３１はともに弾性曲げ変形できるようにされている。具体的には、第１の連結部材２４の第１および第２の部分３０，３１は、曲げの支点としての固定部４５の受け部４５ａと、曲げの支点としての挿通孔３３ｂの内面とにより受けられている。操舵トルクが負荷されるときに、上述の曲げの支点間において、第１の連結部材２４の一対の第１および第２の部分３０，３１はともに弾性曲げ変形できるようにされている。

曲げの支点は、所定の回動軸線１３と平行な方向に離隔する第１および第２の曲げの支点を含んでいる。第１の曲げの支点としての上述の受け部４５ａは、支点形成部材としての固定部４５に形成され、第１の部分３０の基端を固定状態で受けていて、入力軸３の内軸１５に一体回動可能で且つ軸方向移動不能な固定支点からなる。第２の曲げの支点としての挿通孔３３ｂの内面は、支点形成部材としての第２の連結部材２５の第２の部分３３に形成され、第１の連結部材２４の第２の部分３１を受けている。

図３Ａおよび図３Ｂは、第１の連結部材２４の第１の部分３０の変形を説明するための軸方向Ｓからみた説明図である。
図３Ａに示すように、操舵トルクが負荷されていない無負荷状態では、第１の連結部材２４の第１の部分３０は、径方向に沿って真直に延びている。また、図３Ｂに示すように、操舵トルクが負荷されたときには、第１の部分３０は、軸方向Ｓからみて湾曲するように周方向に弾性曲げ変形し、これとともに、第１の部分３０の軸線３０ｂの周りに弾性捩じり変形する。例えば入力軸３が時計周りに回動するようにして所定量の操舵トルクＴが負荷されたときには、第１の部分３０の径方向外方部分は、周方向の撓み量Ｘ１で弾性変形する。

図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃは、第１の連結部材２４の第２の部分３１の変形の説明図である。先ず、図２と図４Ａを参照する。
第１の連結部材２４の第２の部分３１は、所定の回動軸線１３から径方向に所定距離オフセットした位置に配置され、軸方向Ｓに沿って延びている。第２の部分３１は、第１の連結部材２４の第１の部分３０の径方向外方部分に固定された一端３５と、一端３５から軸方向他方に所定長さで延びる他端３６と、一端３５および他端３６の間の中間部３７とを有している。

また、本実施形態では、所定量の操舵トルクＴを受けたときの、入力軸３と出力軸４との相対回動角度を調節できるようにされていて、そのために、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、第２の連結部材２５、ひいては第２の曲げ支点としての支持孔３３ｂが、軸方向Ｓに変位調整可能とされている。
第２の連結部材２５の支持孔３３ｂは、図４Ａと図４Ｂに示す第１の位置および図４Ｃに示す第２の位置に変位できるようにされている。第１の位置では、第１の連結部材２４の第２の部分３１の他端３６が支持孔３３ｂの内部に位置する。第２の位置では、第１の連結部材２４の第２の部分３１の中間部３７における軸方向Ｓの中央部が支持孔３３ｂの内部に位置する。なお、第２の位置は、軸方向Ｓについて第１の位置よりも第１の曲げの支点に近接した位置であればよい。

図４Ａに示すように、第２の部分３１は、無負荷状態で所定の回動軸線１３と平行に真直に延びている。なお、図４Ａには、第２の連結部材２５が第１の位置に位置する場合を示しているが、軸方向Ｓのどこに位置していても同様である。
一方で、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、操舵トルクがかかるときに、第２の部分３１は、入力軸３と出力軸４の相対回動に伴って、径方向から見て湾曲し、周方向に弾性曲げ変形するようにされている。

図４Ｂに示すように、第２の連結部材２５が第１の位置に位置する場合には、操舵トルクを受けると、第１の連結部材２４の第２の部分３１の全体が、弾性的に曲げられる。このときの曲げのスパンＹ２は長く、曲げによる周方向の撓み量Ｘ２は大きくなる。
図４Ｃに示すように、第２の連結部材２５が第２の位置に位置する場合には、操舵トルクを受けると、第１の連結部材２４の第２の部分３１の一部の領域のみが弾性的に曲げられる。この領域は、一端３５から、軸方向中央にあり支持孔３３ｂにより受けられた被支持部までの領域である。一方、被支持部から他端３６までの領域は曲げられない。このときの曲げのスパンＹ３は短く（Ｙ３＜Ｙ２）、曲げによる周方向の撓み量Ｘ３は小さくなる（Ｘ３＜Ｘ２）。

また、支持孔３３ｂは、第１の連結部材２４の第２の部分３１を軸線３３ｃ（図２参照）の周りに相対回動自在に受けているので、操舵トルクを受けたときに、第２の部分３１が捩じり変形することを防止できる。
図５および図６は、連結機構５の模式的な断面図であり、ハッチングは省略されている。図５に、第２の連結部材２５が第１の位置に位置する場合を示す。図６に、第２の連結部材２５が第２の位置に位置する場合を示す。

本実施形態では、曲げの支点としての第２の連結部材２５の支持孔３３ｂを所定の回動軸線１３と平行な方向に変位調整する調整手段として、上述の油圧アクチュエータ２６が設けられている。
油圧アクチュエータ２６は、パワーシリンダからなる。このパワーシリンダは、出力軸４の筒部分１６の一部により構成されたシリンダチューブ２６ａと、このシリンダチューブ２６ａ内に配置された軸方向Ｓに所定距離を摺動自在に第２の連結部材２５の第１の部分３２により構成されたピストンと、このピストンを挟んだ軸方向両側に配置されてシリンダチューブ２６ａ内に区画された第１および第２の区画室３９，４０と、第２の連結部材２５の第１の部分３２を軸方向一方に付勢する付勢部材としてのばね部材４１とを有している。ばね部材４１は、例えば少なくとも一つの圧縮コイルばねからなる。

入力軸３の内軸１５は、出力軸４の筒部分１６の内部において第２の連結部材２５の第１の部分３２を貫通している。内軸１５の外周と、出力軸４の筒部分１６の内周との間には、この間を液密的に封止するためのシール部材４２が介在している。また、内軸１５の外周と、第２の連結部材２５の第１の部分３２に形成された孔の内周との間にも、この間を液密的に封止するシール部材４３が介在している。出力軸４の筒部分１６の内周と、第２の連結部材２５の第１の部分３２の外周との間にも、この間を液密的に封止するシール部材４４が介在している。

第１の区画室３９は、シール部材４２と第２の連結部材２５の第１の部分３２との間に区画されている。第１の区画室３９には、第１の連結部材２４が収容されるとともに、第１の区画室３９の内部に作動油を給排するための油路（図示せず）が形成されている。油路は、出力軸４の筒部分１６に形成された孔と、出力軸４とハウジング９との間の隙間と、ハウジング９に形成された孔とを有している。

第２の区画室４０は、第２の連結部材２５の第１の部分３２と、出力軸４の筒部分１６の端壁１６ａとの間に区画されている。第２の区画室４０には、ばね部材４１が配置され、ばね部材４１は、第１の部分３２と端壁１６ａとの間に、軸方向Ｓについて弾性圧縮変形可能に介在している。
作動油が第１の区画室３９の内部に導入されると、作動油の圧力が、ばね部材４１の弾力に抗して、第２の連結部材２５の第１の部分３２を軸方向他方に変位させる。その結果、図５に示すように、第２の連結部材２５の挿通孔３３ｂが変位可能な範囲の一端にある第１の位置に位置する。このとき、所定量の操舵トルクＴがかかると、図４Ｂに示すように、第１の連結部材２４の第２の部分３１は、弾性曲げ変形して周方向の撓み量Ｘ２を生じ、これとともに、図３Ｂに示すように、第１の部分３０も、弾性変形して周方向の撓み量Ｘ１を生じる。その結果、入力軸３と出力軸４とは、第１および第２の部分３０，３１の周方向の撓み量の和（Ｘ１＋Ｘ２）に見合う角度変位量で相対回動する。

図５に示す状態は、例えば所定速度よりも低速時および停車時に達成される。これにより、ステアリングホイール２の操作力が小さくても、相対的に大きな操舵補助力を得られるので、運転者にとってステアリングホイール２の操作力を軽減することができる。
一方で、作動油が第１の区画室３９の内部から排出されると、ばね部材４１の弾力により、第２の連結部材２５の第１の部分３２を軸方向一方へ変位させる。その結果、図６に示すように、第２の連結部材２５の挿通孔３３ｂが変位可能な範囲の他端にある第２の位置に位置する。このとき、図４Ｃに示すように、所定量の操舵トルクＴがかかると、第１の連結部材２４の第２の部分３１は、弾性曲げ変形して周方向の撓み量Ｘ３を生じ、これとともに、図３Ｂに示すように、第１の部分３０も、弾性変形して周方向の撓み量Ｘ１を生じる。その結果、入力軸３と出力軸４とは、第１および第２の部分３０，３１の周方向の撓み量の和（Ｘ１＋Ｘ３）に見合う角度変位量で相対回動する。この図６に示す場合の角度変位量は、図５に示す場合の角度変位量よりも小さくなる。

図６に示す状態は、例えば、所定速度よりも高速での走行時に達成される。これにより、ステアリング剛性を高くできて、高速での直進安定性を確保することができる。
このように本発明の実施形態によれば、操舵トルクがかかると、第１の連結部材２４の第１および第２の部分３０，３１が弾性的に曲げられることにより、また、第１の連結部材２４の第１の部分３０が弾性的に捩じられることにより、入力軸３と出力軸４との間に相対回動変位量が生じて、操舵補助力が発生する。

入力軸３と出力軸４との間に相対回動変位量を生じさせるために、第１の連結部材２４が弾性的に曲げられる部分としての第１および第２の部分３０，３１を含むようにしているので、耐久性に限界がある従来のトーションバーを廃止することや、トーションバー等の弾性的に捩じられる部材を用いる場合であってもこれらの部材に負荷されるトルクを軽減することが可能となる結果、耐久性を高めることができる。なお、このためには、連結部材としての第１および第２の連結部材２４，２５の少なくとも一部が、両軸３，４が相対回動するときに弾性的に曲げられる部分であればよい。

また、第２の曲げの支点としての支持孔３３ｂを所定の回動軸線１３と平行な方向に変位調整できるようにしている。この場合、第１および第２の部分３０，３１において、操舵トルクを受けたときに弾性曲げ変形している部分の長さ（上述の曲げのスパンに相当する所定の回動軸線に沿った長さ）を変化させることができるので、所定量の操舵トルクに対する弾性的に曲げられる部分としての第２の部分３１の曲げ変形量を調整できる。その結果、ステアリング剛性を変化させることができている。また、このためには、第１および第２の曲げの支点のうちの少なくとも一方、例えば両方の曲げの支点または第１の曲げの支点を、所定の回動軸線１３と平行な方向に変位調整できるようにしてもよい。

また、上述の調整手段により、弾性的に曲げられる部分の曲げ変形量、ひいてはステアリング剛性を容易に調節することができる。この場合の調整手段としては、油圧アクチュエータ２６の他、電動モータ等の電動アクチュエータを用いることも考えられる。
さらに、調整手段が油圧アクチュエータ２６を含むことにより、弾性的に曲げられる部分の曲げ変形量、ひいてはステアリング剛性を軽い力で容易に且つすみやかに調整することができる。また、調整用の油圧ポンプ等を、油圧式パワーステアリング装置の操舵補助用の油圧ポンプ等と兼用できるので、構造を簡素化できる。この場合の調整手段としての油圧アクチュエータ２６は、例えば、複動タイプのパワーシリンダであってもよい。

また、第１の曲げの支点としての受け部４５ａが固定支点からなり、第２の曲げの支点が支持孔３３ｂであり、支持孔３３ｂが第２の部分３１を所定の回動軸線１３から離れた位置で相対回動可能で且つ軸方向相対移動可能に支持するようにしている。これにより、支持孔３３ｂに対して第２の部分３１を軸方向Ｓに移動することにより、第２の曲げの支点の位置を所定の回動軸線１３と平行な方向に調整することができ、第２の部分３１における曲げ変形量を調整することができる。また、第１の連結部材２４の第２の部分３１を支持孔３３ｂで支持することにより、第１および第２の連結部材２４，２５の間を互いにトルク伝達でき且つ第１および第２の連結部材２４，２５を軸方向Ｓに互いに相対変位できるので、セレーション嵌合を利用せずに済む。また、第１および第２の連結手段にも、セレーション嵌合を採用していない。その結果、セレーション嵌合に起因したがたつきの発生を防止することができる。

また、弾性的に曲げられる部分としての第１および第２の部分３０，３１が複数個で設けられることにより、負荷を分散することができ、単一のトーションバーのみで負荷を受ける場合に比べて、高い耐久性の実現に寄与する。
第１の連結部材２４の第１および第２の部分３０，３１等の弾性的に曲げられる部分を断面円形とする場合には、捩れに対する耐久性を容易に高めることができる。

また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
図７は、第２の実施形態の第１の連結部材２４Ａの一部断面斜視図である。第２の実施形態では、第１の連結部材２４Ａの第１の部分３０Ａは、ほとんど弾性曲げ変形しないように剛的に形成されている。第１の連結部材２４Ａの第２の部分３１Ａは、薄板からなる板ばね形状をなしている。薄板は、軸方向Ｓに長く延びている。軸方向Ｓを切る断面における薄板の断面形状は、径方向に長く、周方向に短くされている。入力軸３の内軸１５の端部は、出力軸４により受けられずに、第１の連結部材２４Ａの第１の部分３０Ａと接続されている。第２の連結部材２５には、入力軸３を貫通させる孔が廃止されている。

第１の実施形態において、入力軸３が出力軸４により受けられることを廃止すること、第１の部分３０Ａを採用すること、および板ばね形状の第２の部分３１Ａを採用することのうちの１つまたは２つを採用することも考えられる。
また、第１の実施形態において、第２の部分３１を剛的に形成することにより、操舵トルクを受けたときに第１の部分３０のみが弾性曲げ捩じり変形するようにしてもよい。また、第１の部分３０の基端を、軸線３０ｂの周りに回動自在に入力軸３に連結して、操舵トルクを受けるときに第１の部分３０が捩じられずに弾性曲げ変形するようにしてもよい。また、第１の連結部材２４の第１の部分３０の基端が入力軸３に一体に形成されたり、一体回動可能に入力軸３に直接に連結されてもよい。また、第１の連結部材２４の第１の部分３０が、径方向に対して斜めに延びることや、軸方向に対して斜めに延びることも考えられる。これと同様に、第２の部分３１が斜めに延びることも考えられる。

また、出力軸４と同行回動する第２の連結部材２５のみが弾性的に曲げられる連結部材として機能し、入力軸３と同行回動する第１の連結部材２４が可動部材として機能するようにしてもよい。具体的には、第１および第２の連結部材２４，２５を互いに逆に構成すればよい。
また、第１の連結部材２４，２４Ａの第２の部分３１，３１Ａが単一で設けられることも考えられる。第１の連結部材２４の第１の部分３０が単一で設けられることも考えられる。弾性的に曲げられる部分は、少なくとも一つが設けられていればよい。

また、第１および第２の連結手段の何れか一方を廃止することも考えられる。
また、第２の連結部材２５等の上述の可動部材を３つ以上の位置に変位できるようにすることや、可動部材を必要に応じて手動操作にて位置調節可能に構成することも考えられる。逆に、第２の連結部材２５を出力軸４に固定する構成も考えられ、この場合であっても、トーションバーのみを用いる場合よりも耐久性を高めることができる。

また、パワーステアリング装置としては、油圧式の他、例えば、操舵補助用に電動アクチュエータを用いる電動式パワーステアリング装置であってもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の第１実施形態のパワーステアリング装置の一部断面図であり、一部が模式的に図示されている。 連結機構の一部断面斜視図である。 第１の連結部材の第１の部分の変形を説明するための軸方向からみた説明図であり、図３Ａに無負荷状態を示し、図３Ｂに操舵トルクがかかった状態を示す。 第１の連結部材の第２の部分の変形の説明図であり、図４Ａに無負荷状態を示し、図４Ｂに操舵トルクがかかった状態であって曲げの支点が第１の位置にある場合を示し、図４Ｃに操舵トルクがかかった状態であって曲げの支点が第２の位置にある場合を示す。 連結機構の模式的な断面図であり、曲げの支点が第１の位置に位置する場合を示す。 連結機構の模式的な断面図であり、曲げの支点が第２の位置に位置する場合を示す。 第２の実施形態の第１の連結部材の一部断面斜視図である。

符号の説明

１…パワーステアリング装置、３…入力軸、４…出力軸、１３…所定の回動軸線、２４，２４Ａ…第１の連結部材（連結部材）、２５…第２の連結部材（可動部材）、２６…油圧アクチュエータ（調整手段）、３０…第１の部分（弾性的に曲げられる部分）、３１，３１Ａ…第２の部分（弾性的に曲げられる部分）、３３ｂ…支持孔（第２の曲げの支点、曲げ支点）、４５ａ…受け部（第１の曲げの支点、曲げの支点）、Ｓ…軸方向（平行な方向）

Claims (5)

1. 所定の回動軸線の同軸上に配置された入力軸および出力軸の相対回動変位に応じて操舵補助力を発生するパワーステアリング装置において、
   上記入力軸および出力軸をトルク伝達可能に連結する連結部材を備え、
   上記連結部材は、入力軸と出力軸の相対回動に伴って弾性的に曲げられる部分を含むことを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、上記弾性的に曲げられる部分の曲げの支点は、上記所定の回動軸線と平行な方向に離隔する第１および第２の曲げの支点を含み、少なくとも一方の曲げの支点は、上記所定の回動軸線と平行な方向に変位調整可能であることを特徴とするパワーステアリング装置。
3. 請求項２に記載のパワーステアリング装置において、上記少なくとも一方の曲げの支点を上記所定の回動軸線と平行な方向に変位調整する調整手段を備えることを特徴とするパワーステアリング装置。
4. 請求項３に記載のパワーステアリング装置において、上記調整手段は、油圧アクチュエータを含むことを特徴とするパワーステアリング装置。
5. 請求項２から４の何れかに記載のパワーステアリング装置において、
   上記弾性的に曲げられる部分は、上記所定の回動軸線と平行な方向に延びる断面円形の棒を含み、
   上記第１の曲げの支点は、入力軸および出力軸の何れか一方に一体回動可能で且つ軸方向移動不能な固定支点からなり、
   上記第２の曲げの支点は、入力軸および出力軸の何れか他方に一体回動可能で且つ軸方向相対移動可能な可動部材に形成された支持孔からなり、
   上記支持孔は、上記棒を上記所定の回動軸線から離れた位置で相対回動可能で且つ軸方向相対移動可能に支持することを特徴とするパワーステアリング装置。

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