JP2607460Y2 - ボールスクリュー型油圧パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、操舵限界近傍において
操舵補助を解除することのできるボールスクリュー型油
圧パワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９に示すボールスクリュー型油圧パワ
ーステアリング装置１０１は、操舵により回転する入力
軸１０２と、この入力軸１０２にトーションバー１０３
を介し連結されるボールスクリューシャフト１０４と、
このボールスクリューシャフト１０４に噛み合うボール
ナット１０５と、このボールナット１０５と一体のピス
トン１０６と、このピストン１０６により仕切られる一
対の油室１０７、１０８を構成するシリンダ１０９と、
そのボールナット１０５の外周に形成されたラック１１
０に噛み合うセクターギヤ１１１に一体化された出力軸
１１２と、その入力軸１０２とボールスクリューシャフ
ト１０４の操舵抵抗に基づく相対回転に応じポンプ１１
３から油室１０７、１０８の一方に操舵補助力発生用の
圧油を供給すると共に油室１０７、１０８の他方をタン
ク１１５に連通する油圧制御バルブ１１６とを備える。

【０００３】その入力軸１０２は、シリンダ１０９に嵌
合されたベアリング１３０とボールスクリューシャフト
１０４の内周孔１０４ａに挿入されたブッシュ１３１と
により支持されている。そのブッシュ１３１の配置部は
油路１３２を介し前記制御バルブ１１６からタンク１１
５への油還流路に連通する。そのトーションバー１０３
は、ボールスクリューシャフト１０４の内周孔１０４ａ
に挿入されている。その出力軸１１２にピットマンアー
ムが取り付けられ、そのピットマンアームにリンクロッ
ドを介して操舵用車輪が連結される。

【０００４】上記のようなボールスクリュー型油圧パワ
ーステアリング装置１０１にあっては、操舵角度を一定
範囲に制限するため、ピットマンアームと操舵用車輪と
を連結するリンクロッドの動きを、車体側部材に取り付
けたストッパーにより操舵限界において阻止している。
しかし、そのリンクロッドがストッパーに当接する際に
操舵補助力が作用していると、リンクロッドが曲がって
しまったり、ストッパーが損傷したり、衝撃や衝突音が
生じるという問題がある。そこで、そのピストン１０６
が一方の移動端近傍に達すると両油室１０７、１０８を
連通する油通路１２０と、他方の移動端近傍に達すると
両油室１０７、１０８を連通する油通路１２１とを設
け、操舵限界において操舵補助を解除することが提案さ
れている（実開平４‐３５０７０号公報参照）。

【０００５】その一方の油通路１２０は、トーションバ
ー１０３の外周とボールスクリューシャフト１０４の内
周との間の空間１２２と、この空間を移動端近傍のピス
トン１０６により仕切られる一方の油室１０７と他方の
油室１０８に連通するようボールスクリューシャフト１
０４に形成される油路とから構成されている。その他方
の油通路１２１は、トーションバー１０３の外周とボー
ルスクリューシャフト１０４の内周に形成された周溝１
２５との間の空間と、この空間を移動端近傍のピストン
１０６により仕切られる一方の油室１０７と他方の油室
１０８に連通するようボールスクリューシャフト１０４
に形成される油路とから構成されている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】上記構成では、一方の
油室１０７に圧油が供給された場合、その圧油は油通路
１２０を構成するトーションバー１０３の外周とボール
スクリューシャフト１０４の内周との間の空間１２２に
至り、この空間１２２からブッシュ１３１の配置部に至
る。そのブッシュ１３１は一般に内面に樹脂を含浸した
巻ブッシュであり、ボールスクリューシャフト１０４に
圧入した後は機械加工を行わないため圧入後の内径精度
が低く、入力軸１０２およびボールスクリューシャフト
１０４との間には比較的大きな隙間があり、例えば５０
μｍ程度の隙間が生じる。そうすると、そのブッシュ１
３１の配置部は油路１３２を介しタンク１１５に連通す
ることから、圧油が漏れてポンプ効率が低下するという
問題がある。また、その漏れを防ぐため入力軸１０２と
ボールスクリューシャフト１０４との間にオイルシール
を介在させると、装置全体が大型化してしまう。

【０００７】また、操舵限界において操舵補助を解除す
るために形成された他方の油通路１２１の一部は、トー
ションバー１０３の外周とボールスクリューシャフト１
０４の内周に形成された周溝１２５との間の空間により
構成されているので、ボールスクリューシャフト１０４
の内周に周溝１２５を形成するための機械加工が必要で
あった。しかし、ボールスクリューシャフト１０４のよ
うな小径の筒部材の内周にそのような周溝１２５を設け
るには、ボールスクリューシャフト１０４の内周だけで
なく周溝１２５も精度良く機械加工する必要があり、加
工コストが増大する。

【０００８】本考案は、上記従来技術の問題を解決する
ことのできるボールスクリュー型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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本考案のボールスクリュ
ー型油圧パワーステアリング装置は、操舵により回転す
る入力軸にトーションバーを介し連結されるボールスク
リューシャフトと、このボールスクリューシャフトに噛
み合うボールナットと一体のピストンと、このピストン
により仕切られる一対の油室を構成するシリンダと、そ
の入力軸とボールスクリューシャフトの相対回転に応じ
ポンプから油室の一方に操舵補助力発生用の圧油を供給
すると共に油室の他方をタンクに連通する油圧制御バル
ブとを備え、その入力軸はボールスクリューシャフトの
内周孔に挿入されたブッシュを介し支持され、そのブッ
シュの配置部は前記制御バルブからタンクへの油還流路
に連通され、そのトーションバーはボールスクリューシ
ャフトの内周孔に挿入され、そのピストンが移動端近傍
に達すると両油室を連通する油通路が設けられ、その油
通路は、トーションバーの外周に形成された周溝とボー
ルスクリューシャフトの内周との間の空間と、この空間
を移動端近傍のピストンにより仕切られる一方の油室と
他方の油室とに連通するようボールスクリューシャフト
に形成される通路とから構成され、その空間と前記ブッ
シュ配置部との間におけるトーションバーの外周とボー
ルスクリューシャフトの内周との間の隙間寸法は、その
空間からブッシュ配置部への圧油の漏れを規制可能に設
定され、その周溝内に、そのピストンが移動端近傍に達
した時に両油室を連通する油通路を通過する圧油を絞る
ように凸部が形成されている。

【００１０】

【作用】本件考案の構成によれば、ピストンが移動端近
傍に達すると両油室を連通する油通路の一部は、トーシ
ョンバーの外周に形成された周溝とボールスクリューシ
ャフトの内周との間の空間により構成されるので、ボー
ルスクリューシャフトの内周に周溝を形成するための機
械加工は不要になる。また、トーションバーの外周とボ
ールスクリューシャフトの内周とを機械加工すること
で、内面に樹脂を含浸した巻ブッシュに比べ、その径方
向の寸法精度を向上できる。よって、その油通路の一部
を構成する空間と入力軸を支持するブッシュの配置部と
の間におけるトーションバーの外周とボールスクリュー
シャフトの内周との間の隙間寸法を、操舵抵抗に応じた
トーションバーの捩れを阻害することがないように、且
つ、その空間からの圧油の漏れを規制可能に設定でき
る。これにより、そのブッシュの配置部がタンクに連通
されていても、圧油のタンク側への漏れを規制できる。
さらに、その周溝内に凸部を形成し、そのピストンが移
動端近傍に達した時に両油室を連通する油通路を通過す
る圧油を絞ることで、その圧油の急激な圧力変化を防止
し、その圧油の流速を低減し、大きな流動音が発生する
のを防止できる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本考案の実施例を説明
する。

【００１２】図１、図２に示すボールスクリュー型油圧
パワーステアリング装置１は、操舵用ハンドルに連結さ
れることで操舵により回転する入力軸１８と、この入力
軸１８にトーションバー１７を介し連結されるボールス
クリューシャフト３と、このボールスクリューシャフト
３にボール４を介し噛み合うボールナット５ａと、この
ボールナット５ａと一体のピストン５と、このピストン
５により仕切られる一対の油室１５、１６を構成するシ
リンダ２ａとを備える。

【００１３】その入力軸１８は、シリンダ２ａの一端開
口を閉塞するバルブカバー１１に挿入されたベアリング
４０と、ボールスクリューシャフト３の内周孔３ａに挿
入されたブッシュ４１とにより回転可能に支持され、そ
のバルブカバー１１との間にオイルシール４４が介在さ
れている。そのボールスクリューシャフト３は、そのバ
ルブカバー１１とシリンダ２ａの他端開口を閉塞する蓋
部材１２にベアリング１３、１４を介し回転可能に支持
されている。そのトーションバー１７はボールスクリュ
ーシャフト３の内周孔３ａと入力軸１８の内周孔１８ａ
とに挿入され、一端はピン４２を介し入力軸１８に連結
され、他端はピン４３を介しボールスクリューシャフト
３に連結されている。

【００１４】そのボールナット５ａの外周にラック６が
形成され、このラック６に噛み合うセクターギヤ７が出
力軸８に一体化されている。その出力軸８は、前記シリ
ンダ２ａと一体化された出力軸カバー２ｂにベアリング
１０を介し回転可能に支持され、その出力軸カバー２ｂ
との間にオイルシール４５が介在されている。その出力
軸８にピットマンアーム９がセレーションを介し嵌合さ
れ、そのピットマンアーム９にリンクロッドおよびナッ
クルアームを介し操舵用車輪が連結される。

【００１５】これにより、操舵によって入力軸１８が回
転すると、その回転がトーションバー１７を介してボー
ルスクリューシャフト３に伝達され、このボールスクリ
ューシャフト３の回転によりボールナット５ａがピスト
ン５と共に軸方向移動する。このボールナット５ａの移
動がラック６とセクターギヤ７を介して出力軸８に伝達
されて出力軸８が回転する。この出力軸８の回転により
ピットマンアーム９が揺動し、このピットマンアーム９
の揺動がリンクロッドとナックルアームを介して操舵用
車輪に伝達されて車両の操舵がなされる。

【００１６】そのピストン５の外周とシリンダ２ａの内
周との間にＯリング３１が介在されている。そのピスト
ン５の内周とボールスクリューシャフト３の外周との間
のシールのため、ピストン５の内周にシール装置３３が
設けられている。図７に示すように、そのシール装置３
３は筒状の第１部材３４と筒状の第２部材３５とを備え
ている。その第１部材３４はピストン５の内周にＯリン
グ３６を介して挿入され、止め輪３７により固定されて
いる。その第２部材３５は第１部材３４とピストン５の
段部５ｂとに挟まれて固定されている。その第１部材３
４と第２部材３５とによりボールスクリューシャフト３
の外周に対向する周溝３２が形成され、その周溝３２に
金属製のシールリング３８が嵌合されている。そのシー
ルリング３８は周方向に連続するものでなく一か所で不
連続とされることで径方向に弾性変形可能とされ、ボー
ルスクリューシャフト３の外周面に押し付けられてい
る。また、その金属製のシールリング３８と周溝３２と
の間の隙間をシールするため、その周溝３２にＯリング
３９が嵌合されている。

【００１７】操舵方向と操舵抵抗に基づく入力軸１８と
ボールスクリューシャフト３の相対回転に応じ、そのピ
ストン５により仕切られる油室１５、１６の一方にポン
プ６２から操舵補助力発生用の圧油を供給すると共に油
室１５、１６の他方をタンク６３に連通するロータリー
式油圧制御バルブ１９が設けられている。その制御バル
ブ１９は、図３、図４に示すように、バルブカバー１１
に回転可能に挿入されている筒状の第１バルブ部材５１
と、この第１バルブ部材５１に相対回転可能に挿入され
ている第２バルブ部材５２とを備えている。その第１バ
ルブ部材５１はボールスクリューシャフト３に同行回転
するよう連結されている。その第２バルブ部材５２は入
力軸１８と一体的に成形され、入力軸１８の外周部が第
２バルブ部材５２とされ、これにより第２バルブ部材５
２は入力軸１８と同行回転する。そのバルブカバー１１
に、ポンプ６２に接続されるポンプポート５４と、タン
ク６３に接続されるタンクポート５６と、前記一方の油
室１５にバルブカバー１１に形成された油路を介し連通
する第１ポート５７と、他方の油室１６にバルブカバー
１１とシリンダ２ａとに形成された油路（図示省略）を
介し連通する第２ポート５８とが設けられている。各ポ
ート５４、５６、５７、５８は、その第１バルブ部材５
１と第２バルブ部材５２との間に形成された弁間流路４
７を介し互いに連通する。その弁間流路４７の絞り度
は、操舵抵抗によるトーションバー１７のねじれに基づ
く入力軸１８とボールスクリューシャフト３との相対回
転により変化する。

【００１８】すなわち、図４に示すように、第１バルブ
部材５１の内周に複数の第１バルブ側凹部７０が周方向
に関し互いに等間隔に形成され、第２バルブ部材５２の
外周に複数の第２バルブ側凹部７１が周方向に関し互い
に等間隔に形成されている。その第１バルブ側凹部７０
は、前記第１ポート５７に連通するものと第２ポート５
８に連通するものとが周方向に沿って交互に並列し、そ
の第２バルブ側凹部７１は、前記ポンプポート５４に連
通するものと入力軸１８に形成された油路７３を介し前
記タンクポート５６に連通するものとが周方向に沿って
交互に並列する。その第１バルブ側凹部７０の軸方向に
沿う縁と第２バルブ側凹部７１の軸方向に沿う縁との周
方向間が絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとされている。図４は操
舵が行なわれていない状態を示し、ポンプポート５４と
タンクポート５６とが弁間流路４７を介し連通し、ポン
プ６２から制御バルブ１９に流入する油はタンク６３に
還流し、操舵補助力は発生しない。この状態から左右一
方へ操舵することによって生じる操舵抵抗により入力軸
１８とボールスクリューシャフト３と共に両バルブ部材
５１、５２が相対回転すると、ポンプポート５４と第１
ポート５７との間の絞り部Ａの開度が大きくなり、第１
ポート５７とタンクポート５６との間の絞り部Ｂの開度
が小さくなり、ポンプポート５４と第２ポート５８との
間の絞り部Ｃの開度が小さくなり、第２ポート５８とタ
ンクポート５６との間の絞り部Ｄの開度が大きくなる。
これによって、一方の油室１５に操舵方向と操舵抵抗に
応じた圧力の圧油が供給され、また、他方の油室１６か
らタンク６３に油が還流し、車両の左右一方への操舵補
助力がピストン５を介し作用する。また、左右他方へ操
舵すると両バルブ部材５１、５２が左右一方へ操舵した
場合と逆方向に相対回転するので、各絞り部Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄの開度も左右一方へ操舵した場合と逆になり、車
両の左右他方への操舵補助力がピストン５を介し作用す
る。

【００１９】その第２バルブ側凹部７１はタンクポート
５６に、入力軸１８に形成された油路７３、入力軸１８
の内周孔１８ａ内および入力軸１８に形成された油路７
５を介し連通する。その入力軸１８の内周孔１８ａ内
は、入力軸１８に形成された油路７７を介し前記ブッシ
ュ４１の配置部に連通し、これにより、そのブッシュ４
１の配置部は制御バルブ１９からタンク６３への油還流
路に連通する。

【００２０】前記ピストン５が移動端近傍に達すると両
油室１５、１６を連通する油通路２５、２６が設けられ
ている。すなわち、図５に示すようにピストン５が図中
右方の移動端近傍に達した場合に両油室１５、１６を連
通する油通路２５は、トーションバー１７の外周に形成
される周溝１７ａとボールスクリューシャフト３の内周
との間の空間８０ａと、この空間８０ａと他方の油室１
６とを連通する第１通路２５ｂと、その空間８０ａと一
方の油室１５とを連通する第２通路２５ｃとで構成され
ている。また、図６に示すようにピストン５が図中左方
の移動端近傍に達した場合に両油室１５、１６を連通す
る油通路２６は、トーションバー１７の外周に形成され
る周溝１７ｂとボールスクリューシャフト３の内周との
間の空間８０ｂと、この空間８０ｂと一方の油室１５と
を連通する第１通路２６ｂと、その空間８０ｂと他方の
油室１６とを連通する第２通路２６ｃとで構成されてい
る。各第１通路２５ｂ、２６ｂと第２通路２５ｃ、２６
ｃはそれぞれ周方向等間隔に４か所形成されている。こ
れにより、ピストン５が移動端近傍に達し、ピストン５
の内周のシールリング３８が、油通路２５、２６の高圧
油導入側である第１通路２５ｂ、２６ｂを通過すると、
両油室１５、１６が油通路２５、２６を介し連通するの
で操舵補助は解除される。その両油室１５、１６を連通
する油通路２５、２６は、ボールナット５ａの内周に周
溝を形成することなく設けられるので、ボールスクリュ
ーシャフト３の内周に周溝を形成するための機械加工は
不要になる。

【００２１】そのトーションバー１７の外周に形成され
る周溝１７ａ、１７ｂとボールスクリューシャフト３の
内周との間の空間８０ａ、８０ｂから、入力軸１８とボ
ールスクリューシャフト３との間のブッシュ４１の配置
部に圧油が漏れることがないように、その空間８０ａ、
８０ｂとブッシュ４１との間（図１においてＬ１、Ｌ２
で示す間）におけるトーションバー１７の外周とボール
スクリューシャフト３の内周との間の隙間寸法は、操舵
抵抗に応じたトーションバー１７の捩れを阻害すること
がないように、且つ、その空間８０ａ、８０ｂからの圧
油の漏れを規制可能に設定され、例えば１０μｍ程度の
隙間とされる。そのため、そのトーションバー１７の外
周とボールスクリューシャフト３の内周とは機械加工さ
れ、その径方向の寸法精度が高くされている。これによ
り、そのブッシュ４１の配置部がタンク６３に連通され
ていても、圧油のタンク４１側への漏れを規制できる。

【００２２】また、上記実施例においては、ピストン５
が図中左方の移動端に達した場合は、そのピストン５の
端面５′がシリンダ２ａの端面２ａ′に当接することで
操舵限界が規定され、ピストン５が図中右方の移動端に
達した場合は、そのピストン５と一体のボールナット５
ａの端面５ａ′がバルブカバー１１の端面１１′に当接
することで操舵限界が規定される。このようにシリンダ
２ａやバルブカバー１１を操舵限界を規定するストッパ
ーとしても、操舵限界においては操舵補助は解除されて
いるので、ステアリング装置１が破損することはない。
これにより、従来のようなピットマンアームと操舵用車
輪とを連結するリンクロッド等の動きを操舵限界におい
て阻止するストッパーが不要とされている。

【００２３】また、上記実施例においては、トーション
バー１７の外周に形成される周溝１７ａ、１７ｂとボー
ルスクリューシャフト３の内周との間の空間８０ａ、８
０ｂ内において、トーションバー１７の外周にリング状
の凸部８１が形成されている。これにより、図７におい
て矢印で示すように、ピストン５が移動端近傍に達して
両油室１５、１６が連通されると、圧油はボールスクリ
ューシャフト３に形成された通路２５ｂ、２６ｂ、２５
ｃ、２６ｃだけでなく、その凸部８１とボールスクリュ
ーシャフト３との間でも絞られる。これにより、両油室
１５、１６を連通する油通路２５、２６を圧油が通過す
る際の急激な圧力変化が防止され、その油通路２５、２
６を通過する圧油の流速が低減されるので、大きな流動
音の発生が防止される。

【００２４】なお、本考案は上記実施例に限定されるも
のでない。例えば、上記実施例のような凸部８１と共
に、図８に示すように、第１通路２５ｂ、２６ｂの入口
部に連通する凹部８２をボールスクリューシャフト３の
外周に形成することで、移動端近傍に達したピストン５
の内周のシールリング３８が第１通路２５ｂ、２６ｂを
通過する際、その第１通路２５ｂ、２６ｂが急激に開く
のを防止し、その油通路２５、２６を通過する圧油の流
速を低減して大きな流動音が発生するのを防止してもよ
い。

【００２５】

【考案の効果】本考案のボールスクリュー型油圧パワー
ステアリング装置によれば、装置を大型化することなく
圧油の漏れを防止して操舵限界近傍において操舵補助を
解除することができ、さらに、加工コストを低減し、圧
油の流動音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例のパワーステアリング装置の平
断面図

【図２】本考案の実施例のパワーステアリング装置の縦
断面図

【図３】本考案の実施例のパワーステアリング装置の要
部の平断面図

【図４】本考案の実施例のパワーステアリング装置の油
圧制御バルブの断面図

【図５】本考案の実施例のパワーステアリング装置の作
用説明用断面図

【図６】本考案の実施例のパワーステアリング装置の作
用説明用断面図

【図７】本考案の実施例のパワーステアリング装置の要
部の拡大断面図

【図８】本考案の変形例のパワーステアリング装置にお
けるボールスクリューシャフトの（１）は部分断面図、
（２）は部分平面図

【図９】従来例のパワーステアリング装置の平断面図

【符号の説明】

２ａ シリンダ ３ ボールスクリューシャフト ５ ピストン ５ａ ボールナット ８ 出力軸 １５、１６ 油室 １７ トーションバー １７ａ、１７ｂ 周溝 １８ 入力軸 １９ 制御バルブ ２５、２６ 油通路 ２５ｂ、２５ｃ、２６ｂ、２６ｃ 通路 ４１ ブッシュ ６２ ポンプ ６３ タンク ８０ａ、８０ｂ 空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 中井 春治 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８ 号光洋精工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−182569（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−3073（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−130978（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−191576（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵により回転する入力軸にトーション
   バーを介し連結されるボールスクリューシャフトと、こ
   のボールスクリューシャフトに噛み合うボールナットと
   一体のピストンと、このピストンにより仕切られる一対
   の油室を構成するシリンダと、その入力軸とボールスク
   リューシャフトの相対回転に応じポンプから油室の一方
   に操舵補助力発生用の圧油を供給すると共に油室の他方
   をタンクに連通する油圧制御バルブとを備え、その入力
   軸はボールスクリューシャフトの内周孔に挿入されたブ
   ッシュを介し支持され、そのブッシュの配置部は前記制
   御バルブからタンクへの油還流路に連通され、そのトー
   ションバーはボールスクリューシャフトの内周孔に挿入
   され、そのピストンが移動端近傍に達すると両油室を連
   通する油通路が設けられ、その油通路は、トーションバ
   ーの外周に形成された周溝とボールスクリューシャフト
   の内周との間の空間と、この空間を移動端近傍のピスト
   ンにより仕切られる一方の油室と他方の油室とに連通す
   るようボールスクリューシャフトに形成される通路とか
   ら構成され、その空間と前記ブッシュ配置部との間にお
   けるトーションバーの外周とボールスクリューシャフト
   の内周との間の隙間寸法は、その空間からブッシュ配置
   部への圧油の漏れを規制可能に設定され、その周溝内
   に、そのピストンが移動端近傍に達した時に両油室を連
   通する油通路を通過する圧油を絞るように凸部が形成さ
   れているボールスクリュー型油圧パワーステアリング装
   置。