JPH10236327A

JPH10236327A - パワーステアリング装置のハウジング構造

Info

Publication number: JPH10236327A
Application number: JP6213997A
Authority: JP
Inventors: Yamato Arai; 大和新井; Koji Kitahata; 浩二北畑
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】樹脂製ハウジングを用いても、クラックを生
じず、内径の真円度の高いパワーステアリング装置のハ
ウジング構造を提供する。【解決手段】パワーステアリング装置を構成するバル
ブ装置１Ａのバルブハウジング６を、筒状の金属部材６
ｂと、射出成形可能な熱硬化性樹脂からなり金属部材６
ａを内包した樹脂部材６ａとによって構成するととも
に、油圧シリンダ装置１Ｃのシリンダチューブ１９につ
いても同様に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧によって操舵
補助力を発生させるパワーステアリング装置におけるハ
ウジング構造に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】パワー
ステアリング装置のハウジングは、従前は金属製であっ
たが、車両の重量軽減やコストダウンの要請から、樹脂
化が検討されてきた。例えば国際公開番号ＷＯ９５／２
１０８７号パンフレットには、パワーステアリング装置
のバルブ装置及び油圧シリンダ装置に、補強材を樹脂モ
ールドしてなるハウジングを用いたハウジング構造が開
示されている。図８はそのハウジングの壁面の一部のみ
を拡大して示す断面図であり、補強材（金属）１０１は
樹脂部材１０２により覆われて３層構造をなし、圧油の
出入を行うためのポート１０３が形成されている。しか
しながら、かかるハウジング構造においては成型時の収
縮により樹脂部材１０２の内部に残留応力が存在しやす
く、また、特にポート１０３を形成する通孔の存在によ
り、この部分を成形する際に、いわゆるウェルド部（成
形のために２方向から充填された樹脂の当接境界部）が
生じやすい。かかる要因により、熱的衝撃によるクラッ
クが発生しやすく、特にポート１０３の近傍でクラック
を生じると油漏れを生じるという問題点があった。ま
た、成形時の射出・保圧力のばらつきや成型時の収縮に
より、ハウジングの内径の真円度が不良になることが多
く、ハウジング内径部の仕上げ旋削が必要であるため製
造に手間がかかるという問題点もあった。

【０００３】上記のような従来の問題点に鑑み、本発明
は、樹脂製ハウジングを用いても、クラックを生じず、
内径の真円度の高いパワーステアリング装置のハウジン
グ構造を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のパワーステアリ
ング装置のハウジング構造は、バルブ装置及び油圧シリ
ンダ装置を含むパワーステアリング装置のハウジング構
造において、前記バルブ装置及び前記油圧シリンダ装置
の少なくとも一方のハウジングが、筒状の金属部材と、
射出成形可能な熱硬化性樹脂からなり、前記金属部材を
内包した樹脂部材とを備えたものである。このように構
成されたハウジング構造においては、成型時に熱硬化性
樹脂が境界部において重合反応を起こすことにより、境
界強度が向上し、ウェルドも生じない。また、熱硬化性
樹脂は成型時の冷却過程において均一に収縮するので、
成形された熱硬化性樹脂の内径の真円度が向上する。

【０００５】上記ハウジング構造において、熱硬化性樹
脂はフェノール樹脂であることが好ましい。所定の物性
を有するフェノール樹脂においては残留応力が小さく、
耐熱衝撃性に優れるため、クラックが発生しない。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら説明する。図１〜図３は、
本発明の一実施形態によるハウジング構造を含むパワー
ステアリング装置を示す図面であり、図１はバルブハウ
ジングの断面図、図２は図１におけるII−II線断面図
（但し、一部省略あり。）、図３はパワーステアリング
装置全体の断面図である。

【０００７】まず、パワーステアリング装置の全体構成
について、図３を参照して説明する。当該パワーステア
リング装置１は、バルブ装置１Ａ、ラックピニオン装置
１Ｂ及び油圧シリンダ装置１Ｃを相互に接続してなるラ
ックピニオン式油圧パワーステアリング装置であり、出
力軸４からラック８に与えられる操舵力に、油圧による
補助操舵力をステアリング操作に応じて付加するように
構成されている。バルブ装置１Ａの筐体であるバルブハ
ウジング６と、ラックピニオン装置１Ｂの筐体であるラ
ックハウジング１１と、油圧シリンダ装置１Ｃの筐体で
あるシリンダチューブ１９とは、それぞれ個別に成型さ
れた後に連結されている。

【０００８】バルブ装置１Ａ内には、後述する所定の弁
機構が備えられ、その中心部に、ステアリングホイール
（図示せず）に連結された入力軸２と、この入力軸２と
軸方向一端（図示しない上方端）でのみ相互に固定され
たトーションバー３とが挿通されている。トーションバ
ー３の下端部には出力軸４が接続され、入力軸２に与え
られた操舵力（回転トルク）はトーションバー３を介し
て出力軸４に伝達される。従って、回転部材である入力
軸２は、同様に回転部材である出力軸４に対して、操舵
抵抗に応じたトーションバー３の捻れの分だけ相対回転
可能である。

【０００９】バルブ装置１Ａは外周面に入口ポート３
６、排出ポート４０、配管接続用の第１ポート３２及び
第２ポート３４を備えている。入口ポート３６は配管７
３を介してポンプ３７と接続され、このポンプ３７によ
りタンク４１から吸い上げた油が所定の圧力でバルブ装
置１Ａに供給される。また、排出ポート４０は配管７４
を介してタンク４１に連通しており、バルブ装置１Ａか
ら排出された油はタンク４１に戻される。

【００１０】上記出力軸４は下端部にピニオン７が形成
され、このピニオン７が、ラックピニオン装置１Ｂ内に
支持されたラック８と噛み合っている。出力軸４はボー
ルベアリング１２とニードルベアリング１３とを介して
ラックハウジング１１に支持されている。ラック８の左
右両端部には操舵用車輪（図示せず）が連結されてお
り、ラック８の左右方向の移動に応じて車輪が操舵され
る。ラックピニオン装置１Ｂに連設された油圧シリンダ
装置１Ｃは、ラック８の左右方向への移動をピストン運
動としたシリンダを構成しており、操舵補助力を付与す
るアクチュエータとして設けられている。

【００１１】油圧シリンダ装置１Ｃは、シリンダチュー
ブ１９と、ラック８に一体に形成されたピストン２０と
により主として構成され、このピストン２０により、シ
リンダチューブ１９内が仕切られ、一対の油室２１及び
２２が形成される。油室２１側の端部におけるラック８
とシリンダチューブ１９との間にはオイルシール４５が
配設されている。また、油室２２の端部におけるラック
８とシリンダチューブ１９との間にはラックブッシュ４
６が配設され、このラックブッシュ４６とラック８との
間にオイルシール４７が配設され、また、ラックブッシ
ュ４６とシリンダチューブ１９との間にＯリング４８が
配設されている。なお、ラックブッシュ４６は止め輪４
９によりシリンダチューブ１９に固定されている。

【００１２】シリンダチューブ１９の外周面には、上記
油室２１及び２２にそれぞれ対応して配管接続ポート７
５及び７６が設けられ、これらはそれぞれ配管７２及び
７１を介してバルブ装置１Ａの前記配管接続ポート３４
及び３２に接続されている。

【００１３】次に、上記バルブ装置１Ａの内部構造につ
いて図１及び図２を参照してさらに詳細に説明する。図
１において、前述の入力軸２はベアリング５を介してバ
ルブハウジング６に支持されている。また、入力軸２及
び出力軸４とバルブハウジング６との間には、それぞれ
オイルシール１４及び１５が設けられている。また、前
述の各ポート３２、３４及び３６に関連して、第１バル
ブ部材２４の外周とバルブハウジング６の内周との間に
シールリング３９が配設されている。バルブ装置１Ａ
は、バルブハウジング６内に、筒状の第１バルブ部材２
４と、この第１バルブ部材２４に相対回転可能に挿入さ
れた第２バルブ部材２５とを備えている。第１バルブ部
材２４は出力軸４と共に回転可能に取り付けられてい
る。第２バルブ部材２５は入力軸２の一部でもあり、第
１バルブ部材２４と対向する範囲の入力軸２の外周部分
に形成されている。

【００１４】図２に示すように、上記第１バルブ部材２
４の内周と上記第２バルブ部材２５の外周とには、それ
らの軸方向を長手方向とした複数の凹部が周方向等間隔
に形成されている。すなわち、第１バルブ部材２４側の
凹部は、互いに周方向等間隔に形成された４つの右操舵
用凹部２７と、これらと交互に配置されるように、周方
向等間隔に形成された４つの左操舵用凹部２８とで構成
されており、一方、第２バルブ部材２５側の凹部は、互
いに周方向等間隔に形成された４つの圧油供給用凹部２
９と、これらと交互に配置されるように、周方向等間隔
に形成された４つの圧油排出用凹部３０とにより構成さ
れている。

【００１５】上記各右操舵用凹部２７は、第１バルブ部
材２４に形成された第１流路３１及びバルブハウジング
６に形成された前述の第１ポート３４に接続される配管
７２を介して、油圧シリンダ１８の一方の油室２１に通
じる（図３参照）。各左操舵用凹部２８は、第１バルブ
部材２４に形成された第２流路３３及びバルブハウジン
グ６に形成された第２ポート３２に接続される配管７１
を介して、油圧シリンダ１８の他方の油室２２に通じる
（図３参照）。また、各圧油供給用凹部２９は、第１バ
ルブ部材２４に形成された第３流路３５及びバルブハウ
ジング６に形成された入口ポート３６に接続される配管
７３を介してポンプ３７に通じる（図３参照）。各圧油
供給用凹部３０は、第２バルブ部材２５に形成された第
１排出路３８、入力軸２とトーションバー３の内外周間
の通路４７、入力軸２に形成された第２排出路（図示せ
ず）、及びバルブハウジング６に形成された排出ポート
４０に接続される配管７４を介してタンク４１に通じる
（図３参照）。

【００１６】これにより、図３に示すポンプ３７又はタ
ンク４１と、油圧シリンダ装置１Ｃの各油室２１及び２
２とは、図２に示す第１バルブ部材２４と第２バルブ部
材２５との内外周間の弁間流路４２を通じて連通する。
この弁間流路４２における第１バルブ部材２４側凹部と
第２バルブ部材２５側凹部との間は、両バルブ部材２
４、２５の相対回転により開度が変化する絞り部Ａ、
Ｂ、Ｃ及びＤを形成し、これらの絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ及び
Ｄの開度変化により油圧シリンダ装置１Ｃ（図３）に作
用する油圧が制御される。

【００１７】図２は、操舵が行われていない舵角中点で
の両バルブ部材２４、２５の相対位置を示しており、こ
の状態においては各圧油供給用凹部２９と各圧油排出用
凹部３０とが全絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを介して連通す
るため、ポンプ３７から供給された圧油は直接タンク４
１に還流し、操舵補助力は発生しない。

【００１８】舵角中点から右方へ操舵すると、操舵トル
クに応じてトーションバー３は捻れ、両バルブ部材２
４、２５は相対回転する。その結果、各右操舵用凹部２
７と各圧油供給用凹部２９との間の絞り部Ａの開度及び
各左操舵用凹部２８と各圧油排出用凹部３０との間の絞
り部Ｂの開度が大きくなり、各左操舵用凹部２８と各圧
油供給用凹部２９との間の絞り部Ｃの開度及び各右操舵
用凹部２７と各圧油排出用凹部３０との間の絞り部Ｄの
開度が小さくなる。これにより、図３において、ポンプ
３７から油圧シリンダ装置１Ｃの一方の油室２１へ圧油
が供給されてピストン２０に油圧が作用し、油圧シリン
ダ１８の他方の油室２２からタンク４１へ圧油が還流さ
れ、車両の右方への操舵補助力がラック８に作用する。
舵角中点から左に操舵すると、各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ及び
Ｄの開度は右方へ操舵した場合と逆に変化するので、車
両の左方への操舵補助力がラック８に作用する。

【００１９】次に、上記のように構成されたパワーステ
アリング装置におけるハウジング構造について説明す
る。図４はバルブハウジング６の単体の断面図である。
図に示すように、バルブハウジング６は、筒状の金属部
材６ｂと、この金属部材６ｂを内包する樹脂部材６ａと
によって、樹脂−金属−樹脂の３層構造に構成されてい
る。樹脂部材６ａは熱硬化性の合成樹脂を射出成型した
ものであり、一方、金属部材６ｂは例えばスチールであ
る。

【００２０】熱硬化性の合成樹脂として本実施形態で
は、射出成形可能なフェノール樹脂を用いる。具体的に
は以下の物性を有するフェノール樹脂を用いる。曲げ強さ１９００ｋｇｆ／ｃｍ² 以上シャルピー衝撃強さ４.０ｋｇｆ・ｃｍ／ｃｍ² 以上成形収縮率０.８％以下線膨張係数１.５％以下かかるフェノール樹脂は、成形時に加熱して熱硬化を起
こさせると、金型内の充填端部で接触した樹脂同士の境
界部において重合反応が生じる。これにより、境界強度
が向上し、しかも、境界部にウェルドが生じない。従っ
て、応力集中の起こりやすい弱点部分が存在せず、クラ
ックの発生を防止できる。また、成形収縮率が一定値以
下であるため樹脂内部の残留応力が小さい。従って、熱
的衝撃によるクラックの発生を防止することができる。
また、金型内で冷却時に樹脂が均一に収縮するため、樹
脂部材１９ａの内径の真円度も向上する。従って、成形
後に樹脂部材１９ａの内径部を仕上旋削する必要がなく
なる。

【００２１】なお、上記の物性を得るために、ガラス繊
維やエラストマー等を以下の割合でフェノール樹脂に添
加、混練したものを用いてもよい。１）ガラス繊維（直径１３μｍ）４０.０重量％２）シリカ粉末（平均粒径１０μｍ）５.０重量％３）綿布繊維５.０重量％４）エラストマー（ニトリルゴム）５.７重量％５）フェノール樹脂（ノボラック型）残りの重量％

【００２２】一方、樹脂部材６ａの外面上には、筒状の
合成樹脂製の突出部５１が外方に突出して設けられ、各
突出部５１の中には筒状で金属製の配管連結具５２が設
けられている。各突出部５１は、樹脂部材６ａと一体成
形してもよいし、別体で成形後に樹脂部材６ａに接着し
てもよい。各配管連結具５２は、例えば内周に配管ねじ
込み用の雌ねじが形成されている。突出部５１と配管連
結具５２とは、例えば、突出部５１にエポキシ系接着剤
を用いて配管連結具５２を接着したり、突出部５１の型
成型時に成形型内に配管連結具５２を挿入することで一
体化されている。バルブハウジング６の外周面上に設け
られた前述の第１ポート３４、第２ポート３２、入口ポ
ート３６及び排出ポート４０は、それぞれ、上記配管連
結具５２の内周孔と、樹脂部材６ａと金属部材６ｂとの
３重層を貫通する通孔とを連通させて構成されている。

【００２３】また、樹脂部材６ａにはラックハウジング
１１（図３）との連結用フランジ６ｄが形成され、この
フランジ６ｄに形成された通孔に金属製で筒状のボルト
受け５３が挿入されている。そのフランジ６ｄとボルト
受け５３とは、前述の突出部５１と配管連結具５２との
場合と同様の所定の方法（以下、所定の方法という。）
により一体化されている。

【００２４】図５はラックハウジング１１の単体の断面
図である。ラックハウジング１１は合成樹脂材によって
射出成形され、出力軸４（図３）の挿入孔１１ａと、サ
ポートヨーク１６を挿入するための挿入孔１１ｂと、ラ
ック８（図３）の挿入孔１１ｃとを有する。挿入孔１１
ｂには筒状の金属製ガイド５７が挿入されている。この
ガイド５７とラックハウジング１１とは、前述の所定の
方法により一体化されている。ガイド５７にはサポート
ヨーク１６が挿入され、バネ（図示せず）によりラック
８の背面に押し付けられる。

【００２５】上記挿入孔１１ａの一端には、有底筒状で
金属製の支持体５６が挿入されている。その支持体５６
とラックハウジング１１とは、前述の所定の方法により
一体化されている。なお、挿入孔１１ａには、出力軸４
を支持するためのボールベアリング１２（図３）が挿入
され、上記支持体５６には出力軸４を支持するためのニ
ードルベアリング１３（図３）が圧入される。

【００２６】上記挿入孔１１ａの上端外周には、バルブ
ハウジング６との連結用フランジ１１ｄが形成され、こ
のフランジ１１ｄに形成された通孔に金属製の筒状ボル
ト受け５４が挿入されている。フランジ１１ｄとボルト
受け５４とは、前述の所定の方法により一体化されてい
る。上記ボルト受け５４と、バルブハウジング６のボル
ト受け５３（図１）とにボルトを挿通して締結すること
によって、バルブハウジング６とラックハウジング１１
とが連結される。

【００２７】図６は、図５のVI−VI線からみた断面図で
ある。図において、ラック８の挿入孔１１ｃの一端内周
には段差１１ｅが形成され、この段差１１ｅにラック８
の一端に連結されるボールジョイント（図示せず）が当
たることで、ラック８の左右一方への移動が規制され
る。上記挿入孔１１ｃの他端外周にはシリンダチューブ
１９との連結用フランジ１１ｆが形成されている。

【００２８】図７はシリンダチューブ１９の単体の断面
図である。図において、シリンダチューブ１９は、筒状
の金属部材１９ｂと、この金属部材１９ｂを内包する樹
脂部材１９ａとによって、樹脂−金属−樹脂の３層構造
に構成されている。樹脂部材１９ａは合成樹脂によって
射出成型されたものであり、一方、金属部材１９ｂは例
えばスチールである。合成樹脂としては、前述のバルブ
ハウジング６に用いたのと同様の熱硬化性樹脂を用い
る。樹脂部材１９ａの内周側端部には、止め輪４９（図
３）が嵌め合わされる溝６１が形成されている。シリン
ダチューブ１９とラックハウジング１１とは、樹脂部材
１９ａの右端側にラックハウジング１１の端部が挿入さ
れ、樹脂部材１９ａの右端側の内周面と端面とが、ラッ
クハウジング１１の端部外周面と上記フランジ１１ｆの
端面とに接着されることによって、互いに連結されてい
る。

【００２９】シリンダチューブ１９の外周面上には、外
側の樹脂部材１９ａから外方に突出して、筒状で合成樹
脂製の突出部７７が設けられ、その内部に筒状で金属製
の配管連結具７８が設けられている。各突出部７７は、
樹脂部材１９ａと一体成形してもよいし、別体で成形後
に樹脂部材１９ａに接着してもよい。各配管連結具７８
は、例えば内周に配管ねじ込み用の雌ねじが形成され、
その突出部７７と配管連結具７７とは、前述の所定の方
法により一体化されている。配管接続ポート７５及び７
６は、それぞれ、配管連結具７８の内周孔と、樹脂部材
１９ａと金属部材１９ｂとの３重層を貫通する通孔とを
連通させて構成されている。

【００３０】なお、上記実施形態においては、バルブハ
ウジング６及びシリンダチューブ１９の両方のハウジン
グに熱硬化性樹脂（フェノール樹脂）を用いたが、必要
に応じていずれか一方にだけ用いた構成を採用すること
もできる。この場合は、熱硬化性樹脂を用いたハウジン
グにおいては一定の効果が得られる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように構成された本発明は以下の
効果を奏する。請求項１のパワーステアリング装置のハ
ウジング構造によれば、成型時に熱硬化性樹脂が境界部
において重合反応を起こすことにより、境界強度が向上
し、ウェルドも生じない。従って、ハウジングにクラッ
クが発生せず、油漏れが生じない。また、熱硬化性樹脂
は成型時の冷却過程において均一に収縮するので、成形
された熱硬化性樹脂の内径の真円度が向上する。従っ
て、ハウジング内径部の仕上旋削が不要になり、製造が
容易になる。

【００３２】請求項２のパワーステアリング装置のハウ
ジング構造によれば、フェノール樹脂の採用により上記
の効果を確実に得るとともに、所定の耐熱衝撃性や機械
的強度も確保しやすい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるハウジング構造を用
いたバルブ装置の断面図である。

【図２】図１のII−II線から見た断面図である。

【図３】本発明の一実施形態によるハウジング構造を用
いたパワーステアリング装置の全体構成を示す断面図で
ある。

【図４】上記バルブ装置のハウジング単体の断面図であ
る。

【図５】ラックピニオン装置のハウジング単体の断面図
である。

【図６】図５のVI−VI線から見た断面図である。

【図７】本発明の一実施形態によるハウジング構造を用
いた油圧シリンダ装置のシリンダチューブ単体の断面図
である。

【図８】従来の、パワーステアリング装置のハウジング
の一部を示す断面図である。

【符号の説明】

１パワーステアリング装置１Ａバルブ装置１Ｂラックピニオン装置１Ｃ油圧シリンダ装置６バルブハウジング６ａ樹脂部材６ｂ金属部材１９シリンダチューブ１９ａ樹脂部材１９ｂ金属部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バルブ装置及び油圧シリンダ装置を含むパ
ワーステアリング装置のハウジング構造において、前記
バルブ装置及び前記油圧シリンダ装置の少なくとも一方
のハウジングが、筒状の金属部材と、射出成形可能な熱硬化性樹脂からなり、前記金属部材を
内包した樹脂部材とを備えたことを特徴とするパワース
テアリング装置のハウジング構造。
【請求項２】前記熱硬化性樹脂はフェノール樹脂である
ことを特徴とする請求項１記載のパワーステアリング装
置のハウジング構造。