JP2764305B2

JP2764305B2 - 動力舵取装置の油圧反力制御機構

Info

Publication number: JP2764305B2
Application number: JP10434489A
Authority: JP
Inventors: 恒文有田
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1989-04-24
Filing date: 1989-04-24
Publication date: 1998-06-11
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JPH02283569A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、入力信号に応じて切り換わる制御バルブ
を介して、油室に圧油を選択的に供給し、ハンドルの回
転に推力及び反力を付与する動力舵取装置の油圧反力制
御機構に関する。

（従来の技術）第５、６図に示した従来の動力舵取装置は、動力舵取
装置Ａのギヤケース１の一側にバルブハウジング２を嵌
着するとともに、上記ギヤケース１にはピストン３を内
装し、ピストン３の両側をパワーシリンダ室Ｌ、Ｒに区
画している。そして、ピストン３にはウォームシャフト
４の一端側を螺合するとともに、このウォームシャフト
４の一端にトーションバー５を連結している。

また、ウォームシャフト４の他端に大径部７を形成
し、この大径部７をバルブハウジング２に臨ませるとと
もに、ウォームシャフト４の他端をボール8aを組み込ん
だベアリング８によって支持している。そして、ウォー
ムシャフト４にスタブシャフト６を挿入し、スタブシャ
フト６をウォームシャフト４に、相対回転自在に嵌合す
るとともに、上記バルブハウジング２の一端にプラグ９
を設け、このプラグ９に内装したボールベアリング10で
上記スタブシャフト６を支持している。

このようにしたスタブシャフト６は、ピン16を介して
トーションバー５と連結しているが、このピン16の両端
は、第６図に示しように、当該油圧反力制御機構Ｂであ
って、ウォームシャフト４の大径部７の内周に形成した
突部21、22に対向させている。また、上記突部21、22の
両側には油室17、18および19、20を形成しているが、こ
れら油室17と18および油室19と20をは、ウォームシャフ
ト４の軸線に直交する方向に直列に配置している。

さらに、上記大径部７の周囲にはカラー23を設け、油
室17〜20の外力開口をふさぐとともに、この油室17〜20
に押圧ピストン24〜27を内装している。この押圧ピスト
ン24〜27と上記カラー23との間には、圧縮スプリング28
〜31を介在させ、通常は、上記押圧ピストンを突部21、
22に圧接させるようにしている。したがって、上記のよ
うに油室17と18、油室19と20との間に臨ませた上記ピン
16が、押圧ピストン24〜27の作用で、通常は、図示の中
立位置に保持されるようにしている。

また、上記カラー23には各油室17〜20をバルブハウジ
ング２に形成した通路36、37に連通させる通油孔38〜41
を形成している。そして、一方の対角線上に位置する油
室17、20を通路36を介して主通路46およびドレン通路34
に連通させるとともに、他方の対角線上に位置する油室
18と19を、通路37を介して主通路47およびドレン通路35
に連通させている。

上記主通路46、47は、それぞれ可変絞り46a、47aを介
してパワーシリンダ室Ｌ、Ｒに接続し、ドレン通路34、
35はそれぞれ可変絞り46a、47aは、所望の入力信号に応
じてその開度を調節できる構成にするとともに、可変絞
り34a、35aは、例えば、当該車両の車速に応じて、その
開度を調節する構成にしている。つまり、低速走行中に
は可変絞り34a、35aの開度が大きくなり、高速走行中に
はその開度は小さくなるようにしている。

いま、ハンドルを回転して、ピン16を第５図時計回り
に回動させたとすると、ピン16の回動方向に位置する押
圧ピストン25及び26が圧縮スプリング29、30に抗して移
動する。このように押圧ピストン25、26が移動すると、
その油室18、19内の油が通油孔39、40から押し出され、
可変絞り35aを介してタンクＴへ流出する。

このとき、当該車両が低速で走行していれば、可変絞
り35aの開度が大きいので、その絞り抵抗がほとんどな
くなる。そのために、ハンドルを軽く回転することはで
きる。これに対して高速走行のときは、可変絞り35aの
開度が小さくなり、それだけ絞り抵抗が大きくなるの
で、油室18、19内の圧力が高くなり、それがスタブシャ
フト６の回転力に対する反力となる。このスタブシャフ
ト６はハンドルに連結しているので、上記油室の圧力
は、結局、操舵反力としてハンドルに伝達されることに
なる。

ただし、ピン16の回動で移動する押圧ピストン25、26
とは反対側、つまりピン16の反回動側に位置する押圧ピ
ストン24、27に油圧力が作用したとしても、換言すれ
ば、ピン16の反回動側に位置する油室17、20に圧油を流
入させたとしても、押圧ピストン24、27は、突部21、22
に当接して、その移動を阻止されてしまう。

（本発明が解決しようとする課題）上記のようにした従来の装置では、互いに対向する押
圧ピストン24と27、押圧ピストン25と26とが、突部21、
22に当接してその移動を阻止されるので、ピン16がその
中立位置から回動すると、ピン16の回動側に位置する押
圧ピストンの押圧力を、ピン16に作用させることはでき
るが、反回動側に位置する押圧ピストンの押圧力をピン
16に作用させることができない。つまり、押圧ピストン
の押圧力を操舵反力としてハンドルに伝達することはで
きるが、操舵推力としてハンドルに伝達することができ
ない。

上記のように、ハンドルに操舵反力しか伝達できない
ので、それだけ入力トルクの制御範囲が狭くなるという
問題があった。

また、僅かな入力トルクでは、大きな操舵力がえられ
ないという問題もあった。

この発明の目的は、入力トルクの制御範囲を広くで
き、僅かな入力トルクで大きな操舵力がえられる動力舵
取装置の油圧反力制御機構を提供することである。

（課題を解決しようとする手段）上記の目的を達成するために、この発明はギヤケース
の一側にバルブハウジングを設け、このギヤケースには
ピストンを内装し、一端側をこのピストンに螺合したウ
ォームシャフトの他端側を、上記バルブハウジングに支
持させ、このウォームシャフトの他端側にスタブシャフ
トを相対回転自在に嵌合するとともに、これらウォーム
シャフトとスタブシャフトとをトーションバーで連結
し、上記スタブシャフトには、その軸線に直交する方向
にピンを設ける一方、ウォームシャフトの上記他端側に
は油室を複数形成し、これらの油室に押圧ピストンを内
装し、上記ピンの両端を互いに対向する押圧ピストン間
に位置させてなる動力舵取装置の油圧反力制御機構にお
いて、互いに対向する押圧ピストンを常時ピンの両側に
当接させ、ピンと押圧ピストンとが一体的に移動する関
係にするとともに、上記油室とパワーシリンダ室との間
に制御バルブを設け、この制御バルブの切り換えに応じ
て、パワーシリンダ室の圧油を上記油室に選択的に供給
する構成にしている。

（本発明の作用）上記のように、互いに対向する押圧ピストンをピンの
両側に常時当接させ、ピンと押圧ピストンとが一体的に
移動する関係にするとともに、制御バルブの切り換えに
応じて圧油を油室に選択的に供給するようにした。

したがって、ピンがその中立位置から回動すると、ピ
ンの回動側又は反回動側に位置する油室に選択的に圧油
を供給し、この圧油の圧力を押圧ピストンを介してピン
に作用させ、ハンドルに操舵反力を伝達したり、操舵推
力を伝達することができる。

（本発明の効果）この発明の動力舵取装置の油圧反力制御機構によれ
ば、操舵推力をハンドルに伝達することができるので、
入力トルクの制御範囲を広くできる。

また、僅かな入力トルクで大きな操舵力をえることが
できるので、例えば、車輪が側溝などに落ちたとして
も、簡単に脱出することができる。

（本発明の実施例）第１、２図に示したこの発明の実施例は、トーション
バー５とスタブシャフト６とを連結するピン16の両端を
油室17と18および19と20との間に臨ませている。そし
て、これら油室17〜20の外方開口をカラー23で塞ぐとと
もに、油室17〜20に押圧ピストン24〜27を内装し、これ
ら押圧ピストン24〜27に圧縮スプリング28〜31のばね力
を作用させている。

また、上記のように当該油圧反力制御機構Ｃは、ハン
ドルを回転してピン16が回動すると、対角線上に位置す
る押圧ピストン24、27又は25、26を介してピン16に圧油
の圧力が作用する。そして、圧油の圧力作用がピン16→
スタブシャフト６を介して、これに連結したハンドルに
反力として伝達されること前記従来と同様である。

そこで、従来との共通要素については、第１、２図に
同一符号を付してその説明を省略し、従来の反力制御機
構Ｂに対する改良点を詳細に説明する。

しかして、この実施例においては、ピン16の両端をウ
ォームシャフト４の大径部７に形成した室r₁、r₂に突出
させるとともに、このピン16の両側に押圧ピストン24〜
27を設けている。この上記押圧ピストン24〜27の外側に
は、油室17と18及び19と20とに区画している。

そして、圧縮スプリング28〜31のばね力の作用で、押
圧ピストン24、27をそれぞれピン16の側面に常時圧接
し、押圧ピストン24〜27の押圧力に応じてピン16が回動
するとともに、ピン16は圧接スプリング28〜31のばね力
の作用で、通常は図示の中立位置に保持されるようにし
ている。

このようにした当該油圧反力制御機構Ｃはバルブハウ
ジング２に形成した通路36、37→主通路46、47を介して
油室17〜20をパワーシリンダ室Ｌ、Ｒに接続している
が、この油室17〜20とパワーシリンダ室Ｌ、Ｒとの間に
４ポート、３ポジションのオープンセンターの制御バル
ブＶを設けるとともに、この制御バルブＶの下流に可変
絞り46a、47aを設けている。

そして、上記制御バルブＶは制御信号の入力に応じ
て、パワーシリンダ室Ｌ、Ｒのいずれか一方の圧油側室
と主通路46、47との接続を切り換えるようにしている。
また、可変絞り46a、47aは所望の入力信号に応じてその
開度を調整するようにしている。

いま、例えば、制御バルブを図面右側位置に切り換え
てハンドルを右に回すと、ハンドルの右切り操作時に高
圧となるパワーシリンダ室Ｒと主通路46とが連通し、パ
ワーシリンダ室Ｒ内の圧油は可変絞り46a→通路36→通
油孔38、41を経由してピン16の反回転側に位置する油室
17、20に導かれる。

上記のように油室17、20に圧油が導かれると、この圧
油の圧力作用で押圧ピストン24、27が圧縮スプリング2
9、30のばね力に抗して移動し、ピン16を図面時計回り
に回動する。そして、ピン16の回動側に位置する上記と
は反対側の油室18、19内の油は、通油孔39、40から押し
出され、可変絞り35aを介してタンクＴへ流出する。

このとき、可変絞り46a、34aの開度を調節して、可変
絞り46aの開度を最大に、可変絞り34aの開度を最小にす
ると、ピン16の反回転側の油室17、20内の圧力は、その
ときのパワーシリンダ室Ｒの圧油の圧力に応じた最高の
圧力になる。そして、この圧力作用がピン16に推力とし
て作用し、これがスタブシャフト６に回転力を付与する
推力となる。

上記スタブシャフト６はハンドルに連結しているの
で、結局操舵推力としてハンドルに伝達され、ハンドル
の操作力つまり入力トルクは最小になる。

また、上記とは反対に可変絞り46aの開度を小さく、
可変絞り34aの開度を大きくすれば、可変絞り34aの抵抗
は小さくなり、ピン16の反回動側の室17、20内の圧力は
上記とは反対に低くなる。そして、上記のように可変絞
り46a、34aの開度をさらに調整して、上記室17、20内の
圧力がなくなると、ピン16に推力が作用しなくなる。つ
まり、操舵推力がハンドルに伝達されないので、ハンド
ルの操作力はトーションバー５のばね力に対向する入力
トルクまで大きくなる。

制御バルブＶが入力信号に応じて図面左側位置に切り
換わると、今度はパワーシリンダ室Ｒと主通路47とが連
通する。そして、パワーシリンダ室Ｒ内の圧油は可変絞
り47a→通路37→通油孔39、40を経由してピン16の回動
側に位置する油室18、19に導かれ、押圧ピストン25、26
が、上記圧油の圧力作用でピン16の回動力に対抗する押
圧力を発揮する。一方、ピン16の反回動側に位置する油
室17、20内の油は通油孔38、41から押し出され、可変絞
り34aを介してタンクＴへ流出する。

このとき、上記可変絞り47aの開度を最大に、可変絞
り35aの開度を最小にすると、ピン16の回動側の油室1
8、19内の圧力は、そのときのパワーシリンダ室Ｒの圧
油の圧力に応じた最高の圧力になる。そして、この圧力
がピン16の回動力に抗して作用し、今度は操舵反力とし
てハンドルに伝達され、ハンドルはこの反力に抗して回
動する。つまり、この場合のハンドルの操作力つまり入
力トルクは最大になる。

また、上記とは反対に可変絞り47aの開度を小さく、
可変絞り35aの開度を大きくすれば、上記油室18、19内
の圧力も低くなる。そして、上記のように、可変絞り47
a、35aの開度をさらに調節して、上記油室18、19内の圧
力がなくなると、ピン16に反力が作用しなくなる、この
ようにピン16に反力が作用しなくなると、操舵反力がハ
ンドルに伝達されないので、ハンドルの操作力は前記同
様にトーションバー５のばね力に対抗するだけの入力ト
ルクまで減少すること前記従来と同様である。

上記とは反対に、例えばハンドルを左に回すと、ハン
ドルの左切り操作時に変圧となるパワーシリンダ室Ｌ
が、制御バルブＶの切り換えに応じて主通路46又は47に
接続される。したがって、この場合も上記ハンドルの右
切り操作時と同様に入力トルクが制御される。

第３図に示したグラフは、上記当該油圧反力制御機構
Ｃの制御特性の一形態を示したものである。

すなわち、第３図に示した特性線ａは、制御バルブＶ
が中立位置、つまり、ピン16の両側の油室17〜20に圧油
が供給されていないときの入力トルク特性である。この
ときの特性は、各油室17〜20内に圧力がないので、ハン
ドルの操作に反力として作用するトーションバー５のば
ね力の特性によって、図示したように特性線ａが決ま
る。

また、図示した特性線ｂは、制御バルブＶが左右いず
れか一方の位置にあるときの特性で、ピン16の回動側に
位置する油室に圧油が導かれ、ハンドル操作に最大の反
力が作用したときの特性線である。この場合、前記した
ように可変絞り46a、34a又は47a、35aの開度を制御し
て、反力を調節することができるので、特性線ａ〜ｂの
範囲内で所望の入力トルク特性に制御することができる
こと、前記従来と同様である。

さらに、図示の特性線ｃは、本実施例によってえられ
る特性で、制御バルブＶを左右いずれか他方の位置に切
り換え、ピン16の反回動側に位置する油室に圧油が導か
れ、ハンドル操作に最大の推力が作用したときの特性線
である。この場合も、前記したように可変絞り46a、34a
又は47a、35aの開度を制御して、推力を調節することが
できるので、特性線ｃ〜ａの範囲内で所望の入力トルク
特性に制御することができる。

なお、上記可変絞り46aと34a又は可変絞り47aと35aと
の開度の調節は、車両の走行条件等に応じて選択し、ピ
ン16に作用する推力及び反力をいろいろに制御すること
もできる。また、当該装置によれば、フェイルセーフ時
には、制御バルブＶを中立位置にセットし、油室への圧
油の供給を断って油室内の圧力をなくすれば、第３図の
特性線ａの特性を保持することができる。

したがって、フェイルセーフ時には、フェイルセーフ
直前の特性、つまり第３図の特性線ａの図面左右両特性
領域で操舵していた操舵力が、特性線ａ上の操舵力に移
るとともに、特性線ｂ〜ｃの制御範囲における平均的な
操舵力で車両を走行することができる。

本実施例の油圧反力制御機構によれば、押圧ピストン
の押圧力を操舵反力としてハンドルに伝達したり、操舵
推力としてハンドルに伝達することができる。

このように、操舵推力をハンドルに伝達することがで
きるので、入力トルクの制御範囲を広くすることができ
る。

また、僅かな入力トルクで大きな操舵力をえることが
でき、例えば車輪が側溝などに落ちたとしても、簡単に
脱出できる。なお、第４図はセンタクローズにした制御
バルブＶの他の実施例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜４図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は動力操舵装置の要部断面図、第２図は第１図のII−
II線断面である油圧反力制御機構の断面図、第３図は油
圧反力制御機構の制御特性グラフ、第４図は制御バルブ
の他の実施例の記号図、第５、６図は従来装置を示すも
ので、第５図は動力操舵装置の要部断面図、第６図は第
５図のVI−VI線断面である油圧反力制御機構の断面図で
ある。１……ギヤケース、２……バルブハウジング、３……ピ
ストン、４……ウォームシャフト、５……トーションバ
ー、６……スタブシャフト、16……ピン、17〜20……油
室、24〜27……押圧ピストン、Ｌ、Ｒ……パワーシリン
ダ室、Ｖ……制御バルブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B62D 5/08,5/083,5/087,5/22,5/24 B62D 6/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ギヤケースの一側にバルブハウジングを設
け、このギヤケースにはピストンを内装し、一端側をこ
のピストンに螺合したウォームシャフトの他端側を、上
記バルブハウジングに支持させ、このウォームシャフト
の他端側にスタブシャフトを相対回転自在に嵌合すると
ともに、これらウォームシャフトとスタブシャフトとを
トーションバーで連結し、上記スタブシャフトには、そ
の軸線に直交する方向にピンを設ける一方、ウォームシ
ャフトの上記他端側には油室を複数形成し、これらの油
室に押圧ピストンを内装し、上記ピンの両端を互いに対
向する押圧ピストン間に位置させてなる動力舵取装置の
油圧反力制御機構において、互いに対向する押圧ピスト
ンを常時ピンの両側に当接させ、ピンと押圧ピストンと
が一体的に移動する関係にするとともに、上記油室とパ
ワーシリンダ室との間に制御バルブを設け、この制御バ
ルブの切り換えに応じて、パワーシリンダ室の圧油を上
記油室に選択的に供給する構成にした動力舵取装置の油
圧反力制御機構。