JP3629603B2

JP3629603B2 - Power steering device

Info

Publication number: JP3629603B2
Application number: JP14559097A
Authority: JP
Inventors: 進上田; 靖統中岡; 雅彦広瀬
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2017-06-03
Also published as: JPH10329736A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、舵取機構中に配したパワーシリンダ等の操舵補助装置を動作させるようにした動力舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧式の動力舵取装置は、舵輪に連なる入力軸に一端部が連結され、他端部が、舵取機構に連なる出力軸に連結され、舵輪に加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバーを備え、該トーションバーの捩れに応じた入力軸及び出力軸の相対角変位により操舵補助装置を動作させ、舵輪に加えられる操舵トルクを軽減するように構成されている。
【０００３】
このようにトーションバーを用いた動力舵取装置の操舵トルクは、捩れ角に対しばね定数が直線的に漸増するトーションバーの捩れ特性により一義的に決定される。このため、ばね定数の大きいトーションバーを用いて、該トーションバーの捩れ特性を剛に設定した場合は、舵輪の中立剛性感を向上でき、高速での走行中に直進安定性が得られるのであるが、その反面、車庫入れ、幅寄せ等において行われる据え切り操舵トルクが重くなるという不都合があり、また、ばね定数の小さいトーションバーを用いて、該トーションバーの捩れ特性を軟に設定した場合は、据え切り操舵トルクを軽くできるのであるが、その反面、中立剛性感が低下し、高速での走行中に直進安定性が損なわれるという不都合がある。
【０００４】
このような不都合を、電子制御装置を用いて解消し、中立剛性感を向上できて、しかも据え切り操舵トルクを軽くすることができようにした動力舵取装置も知られているが、この動力舵取装置は、電子制御装置を用いるため、構造が複雑であり、さらに電子部品を使用するため、コスト高になるという不都合があった。
【０００５】
また、トーションバーを用いた油圧式の動力舵取装置において、トーションバーをその周方向一箇所及び他側から包持する一対の板ばねを備え、さらに入力軸及び出力軸に、前記各板ばねの両端部をともに受入れて係合する係合用凹部を１８０度の位相差で設けて、トーションバーにセンタリングトルクを与え、中立剛性感を向上することができるようにしたものが実開昭５６ー１３１２６６号公報に開示されている。
【０００６】
また、油圧式の動力舵取装置において、トーションバーを用いる代わりに、入力軸の端部外周面に、１８０度の位相差で径方向外向きに突出する一対の第１係合突起を設け、さらに出力軸の端部内周面に、１８０度の位相差で径方向内向きに突出する一対の第２係合突起を設けて、入力軸及び出力軸間に、円弧状の撓み許容部及び該撓み許容部の両端から屈曲して前記各第１及び第２係合突起と係合する一対の略Ｃ字形ばね体を介在し、これらばね体により常時センタリングトルクを与えて、舵輪の中立剛性感を向上することができるようにしたものが特開平３ー１３９４７０号公報に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、実開昭５６ー１３１２６６号公報に開示された動力舵取装置は、入力軸及び出力軸に係合用凹部を設け、これら係合用凹部の対向側面に、一対の板ばねの両端部をそれぞれ係合させているため、入力軸及び出力軸の相対角変位量が、前記板ばねにより制約されるという問題があり、また、各板バネは、トーションバー、入力軸及び出力軸のそれぞれに係合して、トーションバーの捩じれとともに撓むように構成されているから、各板ばねを作る場合、トーションバー、入力軸及び出力軸のそれぞれの関係を考慮して作る必要があり、従って、中立剛性感を向上できて、さらに据え切り操舵トルクを軽くできるようにすることが難しいという問題があった。
【０００８】
また、特開平３ー１３９４７０号公報に開示された動力舵取装置は、入力軸の周方向一箇所及び他側に、径方向外向きに突出する係合突起を突設し、出力軸の周方向一箇所及び他側に、径方向内向きに突出する係合突起を突設する必要があるから、これら係合突起の加工が行い難くて、コスト高になるという問題があった。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、入力軸又は出力軸に係合用凹部を設け、この係合用凹部に係合する凸部を有するばね体を入力軸及び出力軸の周面間に介在させることにより、入力軸と出力軸との相対角変位量を、前記ばね体に制約されることなく設定することができ、また、係合用凹部を有する入力軸又は出力軸を簡易に加工することができ、コストを低減できる動力舵取装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る動力舵取装置は、舵輪に連なる入力軸と、舵取機構に連なる出力軸と、これら入力軸及び出力軸を同軸上に連結し、舵輪に加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバーと、前記入力軸及び出力軸間に介在され、これら入力軸及び出力軸の一方に支持固定されるとともに他方を弾性的に拘束するばね体とを備えた動力舵取装置において、前記入力軸又は出力軸は、軸拘束側の少なくとも周方向一箇所に係合用凹部を備え、さらに前記ばね体は、前記係合用凹部に係合する凸部を有する略半円形の撓み許容部と、該撓み許容部の一端部及び他端部から屈曲する回り止め片とを備え、前記入力軸及び出力軸の周面間に介在されており、前記回り止め片を受入れる回り止め溝が前記入力軸又は出力軸に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
第１発明にあっては、入力軸及び出力軸の相対角変位が零度の場合、ばね体の凸部が係合用凹部に係合され、トーションバーの捩じれが拘束されているから、操舵トルクにより凸部が係合用凹部から離脱するまでの間、ばね体によるセンタリングトルクによりトーションバーの捩れが拘束され、ばね体によるセンタリングトルクに抗して操舵することになり、中立剛性感を向上することができる。また、操舵トルクの増大に伴い凸部が係合用凹部から漸次離脱し、トーションバーが捩れ始めることになる。そして、ばね体の凸部が入力軸又は出力軸の周面に押圧されている状態でトーションバーの捩れ量が増大し、凸部の押圧によるトルクがトーションバーの捩れに加算されて、入力軸と出力軸との相対角変位量が大きくなるため、操舵補助装置による油圧力を大きくすることができ、据え切り操舵トルクを軽くできる。しかも、ばね体が入力軸と共回りするのを簡易に防止することができ、コストを低減することができる。
【００１２】
また、入力軸又は出力軸には係合用凹部を設け、凸部を有するばね体は、入力軸及び出力軸の周面間に介在させているから、入力軸と出力軸との相対角変位量を、前記ばね体に制約されることなく設定することができる。
【００１３】
また、第２発明に係る動力舵取装置は、舵輪に連なる入力軸と、舵取機構に連なる出力軸と、これら入力軸及び出力軸間に介在され、これら入力軸及び出力軸の一方に支持固定されるとともに他方を弾性的に拘束するばね体とを備えた動力舵取装置において、前記入力軸又は出力軸は、少なくとも周方向一箇所に係合用凹部を備え、さらに前記ばね体は、前記係合用凹部に係合する凸部を有する略半円形の撓み許容部と、該撓み許容部の一端部及び他端部から屈曲する回り止め片とを備え、前記入力軸及び出力軸の周面間に介在されており、前記回り止め片を受入れる回り止め溝が前記入力軸又は出力軸に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この第２発明にあっては、入力軸及び出力軸の相対角変位が零度の場合、ばね体の凸部が係合用凹部に係合され、入力軸及び出力軸の相対角変位が拘束されているから、操舵トルクにより凸部が係合用凹部から離脱するまでの間、ばね体によるセンタリングトルクに抗して操舵することになり、中立剛性感を向上することができる。また、操舵トルクの増大に伴い凸部が係合用凹部から漸次離脱し、入力軸及び出力軸の相対角変位量が漸次増大することになる。そして、ばね体の凸部が入力軸又は出力軸の周面に押圧されている状態で前記相対角変位量が増大することになるから、操舵補助装置による油圧力を大きくすることができ、据え切り操舵トルクを軽くできる。しかも、ばね体が入力軸と共回りするのを簡易に防止することができ、コストを低減することができる。また、入力軸又は出力軸には、ばね体の捩れ拘束体と係合する係合用凹部を設けるから、該係合用凹部を有する入力軸又は出力軸を簡易に加工することができ、コストを低減できる。
【００１７】
また、第３発明に係る動力舵取装置は、前記回り止め溝は、前記回り止め片の厚さを超える溝幅としていることを特徴とする。
【００１８】
この第３発明にあっては、操舵トルクの増大に伴いばね体の凸部が係合用凹部から離脱する場合、回り止め片を回り止め溝内で移動させることができるから、撓み許容部を有効に撓ませることができ、前記凸部の離脱を円滑に行わせることができるのであり、また、ばね体の回り止め溝内への装着も容易にできるのである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する。図１は動力舵取装置の油圧制御弁部分の縦断面図、図２は図１の一部を省略したＸーＸ線断面図、図３は入力軸及び出力軸部分の拡大断面図、図４はトーションバー及びばね体のトルク特性図、図５はトーションバーが捩れた場合の作動説明図、図６はバルブボディ及びバルブスプール部分の断面図、図７は動力舵取装置の模式図である。
【００２０】
動力舵取装置は、図７に示すように、舵取りのための舵輪１に連なる中空の入力軸２と、車体の前部に左右方向に延設されたラック軸１１の中途部に噛合するピニオン１２を有し、舵取機構に連なる出力軸３と、これら入力軸２及び出力軸３を同軸的に連結するトーションバー４と、入力軸２及び出力軸３に設ける油圧制御弁５と、前記ラック軸１１の中途に構成された操舵補助用のパワーシリンダＳと、油圧源となる油圧ポンプＰと、排油先となる油タンクＴとを備えてなり、舵輪１の操作に応じた油圧制御弁５の後述する動作により、油圧ポンプＰの発生油圧をパワーシリンダＳに送給する一方、該パワーシリンダＳからの戻り油を油タンクＴに排出する作動油の循環を生ぜしめ、前記送給油圧によりパワーシリンダＳが発生する油圧力（操舵補助力）をラック軸１１に加え、該ラック軸１１の摺動を補助する構成となっている。
【００２１】
図１に示す如く入力軸２及び出力軸３を、筒形のバルブハウジング５０内に同軸回りでの回動を自在に支承している。出力軸３の一端部には、嵌合凹部３１が設けられ、該嵌合凹部３１に入力軸２の一端部が回転自由に嵌合支持され、さらにトーションバー４の一端部がスプライン嵌合されている。また、入力軸２の他端部には、トーションバー４の他端部がノックピン６により連結されている。
【００２２】
油圧制御弁５は、図１に示す如くバルブハウジング５０内に回転自在に嵌合支持され、出力軸３と共回りする筒形のバルブボディ５１と、該バルブボディ５１の内側に相対回転自在挿入され、前記入力軸２の中途部外周に一体形成されたバルブスプール５２とを備えている。
【００２３】
出力軸３及びバルブボディ５１は、バルブボディ５１の一端から他端に向かって凹入する係合用凹部５３と、出力軸３の一端部から径方向外方に向けて突設された回転拘束ピン３２との係合により、共回り可能に構成されている。
【００２４】
バルブボディ５１の内周面とバルブスプール５２の外周面とには、図６に示すように、軸長方向に延びる各複数の油溝５１ａ，５２ａが周方向に略等配をなして並設されており、これらは、嵌合周上にて周方向に千鳥配置されて、相隣する油溝５１ａ，５２ａ間に前記相対角変位に応じて絞り面積を変える複数の絞り部を形成している。
【００２５】
給油源となる油圧ポンプＰは、図６に示す如くバルブハウジング５０を内外に貫通するポンプポート５０ａとバルブボディ５１を貫通する給油孔５１ｂとを経て前記油溝５１ａ，５２ａのいずれか（給油溝）に連通させてあり、該油溝５１ａ，５２ａの両側に相隣する油溝（分配溝）は、バルブボディ５１を貫通する各別の送油孔５１ｃ，５１ｄ、及びバルブハウジング５０を内外に貫通する各別のシリンダポート５０ｂ，５０ｃを介して送油先となるパワーシリンダＳの両シリンダ室ＳＬ，ＳＲに夫々連通させてある。更に、これらの分配溝の他側に相隣する油溝（排油溝）は、入力軸２の中空部を経てバルブボディ５１の一側に形成された排油室５４に連通され、該排油室５４の該当位置にてバルブハウジング５０を内外に貫通するタンクポート５０ｄを経て排油先となる油タンクＴに連通させてある。
【００２６】
バルブボディ５１とバルブスプール５２との嵌合周上に並ぶ複数の絞り部は、トーションバー４に捩れが生じていない中立状態において互いに等しい絞り面積を有するように中立点に調整されており、この中立点で油圧ポンプＰからポンプポート５０ａを経て給油溝に供給される圧油は、両側に相隣する分配溝に均等に導入され、更にこれらの他側に相隣する排油溝に導入されて、入力軸２の中空部・排油室５４・タンクポート５０ｄを経て油タンクＴに排出される。このとき、前記分配溝に夫々連通されたシリンダ室ＳＬ，ＳＲ間に圧力差は生じず、パワーシリンダＳは何らの力も発生しない。
【００２７】
これに対し、舵輪１に舵取りのための回転トルク（操舵トルク）が加えられたときには、入力軸２と出力軸３との間、即ち、バルブスプール５２とバルブボディ５１との間に、トーションバー４の捩れを伴って前記操舵トルクの方向に相対角変位が生じ、両者の嵌合周上に並ぶ絞り部の絞り面積が変化する。このとき、前記給油溝に供給される圧油は、絞り面積を増した側の絞り部を経て一方の分配溝に主として導入されるようになり、該分配溝にシリンダポートを介して連通された一方のシリンダ室ＳＬ（又はＳＲ）と、他方の分配溝にシリンダポートを介して連通された他方のシリンダ室ＳＲ（又はＳＬ）との間に圧力差が生じ、パワーシリンダＳは、この圧力差に応じた油圧力を発生する。
【００２８】
このとき、他方のシリンダ室ＳＲ（又はＳＬ）から作動油が押し出され、対応するシリンダポートを経て他方の分配溝に還流し、該分配溝の一側にて絞り面積を増した絞り部を経て排油溝に導入されて、入力軸２の中空部・排油室５４・タンクポート５０ｄを経て油タンクＴに排出される。
【００２９】
しかして、以上の如く構成された動力舵取装置の前記入力軸２の一端部外周面と出力軸３の嵌合凹部３１内周面との間に、図２に示す如く略半円形の一対のばね体７を介在し、前記トーションバー４にセンタリングトルクを与えるのである。
入力軸２の一端部外周には、端縁から軸長方向に向かって延びる４つの係合用凹部８・・を９０度の位相差で設けている。また、出力軸３の嵌合凹部３１内周面には、端縁から軸長方向に向かって延びる２つの回り止め溝９，９を１８０度の位相差で設け、これら回り止め溝９，９及び係合用凹部８・・を、入力軸２と出力軸３との相対角変位量が零の場合、周方向に４５度位相がずれるようにしている。
【００３０】
ばね体７は、前記係合用凹部８・・に係合する二つの捩れ拘束用の凸部７１，７１を有する略半円形の撓み許容部７２と、該撓み許容部７２の一端部及び他端部から屈曲して前記回り止め溝９，９に係合する回り止め片７３，７３とを備えた板ばねを用いてなり、前記嵌合凹部３１の端縁から係合用凹部８・・内に挿嵌し、撓み許容部７２の外面を係合用凹部８・・内周面に圧接して固定する。凸部７１，７１は、撓み許容部７２の２箇所を内面側に湾曲形成している。
【００３１】
さらに、前記回り止め溝９，９は、該回り止め溝９，９に係合する二つの前記回り止め片７３，７３の厚さを超え、前記撓み許容部７２の撓みを補償する溝幅とし、操舵トルクの増大に伴い凸部７１，７１が係合用凹部８・・から離脱する場合、回り止め片７３，７３が回り止め溝９，９内で移動し、撓み許容部７２の回り止め片７３側端部が伸長状に撓むようにしている。
【００３２】
前記ばね体７は、油圧制御弁５が中立状態のとき、即ち、入力軸２及び出力軸３の相対角変位が零度の場合、凸部７１，７１が係合用凹部８・・に係合され、トーションバー４にセンタリングトルクを与えて、トーションバー４の捩れを拘束するもので、図４に示す如くトーションバー４のトルクとばね体７によるセンタリングトルクとが合力されたトルク特性となり、中立状態のときの剛性が高く設定されている。また、操舵トルクの増大に伴いトーションバー４が捩れ始める場合、凸部７１，７１が係合用凹部８・・から漸次離脱し、トーションバー４が捩れ始めることになる。そして、凸部７１，７１が入力軸２又は出力軸３の周面に押圧されている状態でトーションバー４の捩れ量が増大することになるから、凸部７１，７１の押圧によるトルクがトーションバー４の捩れに加算され、入力軸２と出力軸３との相対角変位量が大きくなるため、操舵補助装置による油圧力を大きくすることができ、据え切り操舵トルクを軽くできる。
【００３３】
また、入力軸２には係合用凹部８・・を設け、ばね体７は係合用凹部８・・に係合する凸部７１，７１を設け、入力軸２の一端部外周面と出力軸３の嵌合凹部３１内周面間に介在させているから、入力軸２と出力軸３との相対角変位量を、前記ばね体７に制約されることなく設定することができる。尚、係合用凹部８・・と、ばね体７の凸部７１，７１とは、中立剛性感をうるべく所定トルク内で係合状態を保てばよいのである。図２の如く互いに曲面形状にして一旦離脱し、さらに復帰する際の挙動を円滑に行わせるのが好ましい。
【００３４】
以上説明した実施の形態では、入力軸２に係合用凹部８・・を設け、出力軸３に回り止め溝９，９を設けて、ばね体７を嵌合固定したが、その反対に、図８に示すように、出力軸３の嵌合凹部３１内周面に前記係合用凹部８・・を設け、入力軸２の一端部外周面に前記回り止め溝９・・を設けて、ばね体７を嵌合固定するようにしてもよい。図８に示したものは、嵌合凹部３１の内周面に前記係合用凹部８を１８０度の位相差で２つ設け、入力軸２の一端部外周面に、前記回り止め溝９を９０度の位相差で４つ設け、さらにばね体７を、前記係合用凹部８，８に係合する一つの捩れ拘束用の凸部７１を有する略円弧状の撓み許容部７２と、該撓み許容部７２の一端部及び他端部から屈曲して前記回り止め溝９・・に係合する回り止め片７３，７３とを備えた板ばねを用いたもので、その他の構成及び作用は図１〜図３に示したものと同じであるため、同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用を省略する。
【００３５】
また、本発明の動力舵取装置は、油圧制御弁５を備えた構成である他、入力軸２及び出力軸３の相対角変位量を検出する検出手段を備え、さらに該検出手段の検出結果に基づいて動作する電動モータが舵取機構の中途に配置された電動式の動力舵取装置であっても同様に構成することができ、同様の作用効果を期待することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述した如く第１発明に係る動力舵取装置によれば、中立状態から入力軸及び出力軸の相対角変位量が大きくなる場合、操舵トルクによりばね体の凸部が係合用凹部から離脱するまでの間、ばね体によるセンタリングトルクによりトーションバーの捩れが拘束され、ばね体によるセンタリングトルクに抗して操舵することになるから、中立剛性感を向上することができる。しかも、ばね体が入力軸と共回りするのを簡易に防止することができ、コストを低減することができる。また、操舵トルクが前記ばね体によるセンタリングトルクよりも大きくなった場合、ばね体の凸部が係合用凹部から離脱して、トーションバーの捩れ量が増大し、入力軸と出力軸との相対角変位量が大きくなるため、操舵補助装置による油圧力を大きくすることができ、据え切り操舵トルクを軽くできる。
【００３７】
さらに入力軸又は出力軸には係合用凹部を設け、凸部を有するばね体を入力軸及び出力軸の周面間に介在させているから、入力軸と出力軸との相対角変位量を、前記ばね体に制約されることなく設定することができる。
【００３８】
また、第２発明に係る動力舵取装置によれば、中立状態から入力軸及び出力軸の相対角変位量が大きくなる場合、操舵トルクによりばね体の凸部が係合用凹部から離脱するまでの間、ばね体によるセンタリングトルクに抗して操舵することになるから、中立剛性感を向上することができる。しかも、ばね体が入力軸と共回りするのを簡易に防止することができ、コストを低減することができる。また、操舵トルクがばね体によるセンタリングトルクよりも大きくなった場合、ばね体の凸部が係合用凹部から離脱して、入力軸と出力軸との相対角変位量が大きくなるため、操舵補助装置による油圧力を大きくすることができ、据え切り操舵トルクを軽くできる。さらにまた、入力軸又は出力軸には、ばね体の凸部と係合する係合用凹部を設けるから、該係合用凹部を有する入力軸又は出力軸を簡易に加工することができ、コストを低減できる。
【００４０】
また、第３発明に係る動力舵取装置は、回り止め溝は、回り止め片の厚さを超える溝幅としているから、操舵トルクの増大に伴いばね体の凸部が係合用凹部から離脱する場合、回り止め片を回り止め溝内で移動させることができ、従って、撓み許容部を有効に撓ませることができ、前記凸部の離脱を円滑に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る動力舵取装置の油圧制御弁部分の縦断面図である。
【図２】図１の一部を省略したＸーＸ線の断面図である。
【図３】本発明に係る動力舵取装置の入力軸及び出力軸部分の拡大断面図である。
【図４】本発明に係る動力舵取装置のトーションバー及びばね体のトルク特性図である。
【図５】本発明に係る動力舵取装置のトーションバーが捩れた場合の作動説明図である。
【図６】本発明に係る動力舵取装置のバルブボディ及びバルブスプール部分の断面図である。
【図７】本発明に係る動力舵取装置の模式図である。
【図８】本発明に係る動力舵取装置の別の実施の形態を示す要部の横断平面図である。
【符号の説明】
２入力軸
３出力軸
４トーションバー
７ばね体
７１凸部
７２撓み許容部
７３回り止め片
８係合用凹部
９回り止め溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power steering apparatus that operates a steering assist device such as a power cylinder disposed in a steering mechanism.
[0002]
[Prior art]
The hydraulic power steering apparatus has a torsion bar that is connected at one end to an input shaft that is connected to the steering wheel, and that is connected to an output shaft that is connected to the steering mechanism and is twisted by the action of steering torque applied to the steering wheel. The steering assist device is operated by the relative angular displacement of the input shaft and the output shaft according to the torsion bar torsion, and the steering torque applied to the steered wheels is reduced.
[0003]
Thus, the steering torque of the power steering apparatus using the torsion bar is uniquely determined by the torsional characteristics of the torsion bar in which the spring constant gradually increases linearly with respect to the torsion angle. For this reason, when a torsion bar having a large spring constant is used and the torsion characteristic of the torsion bar is set to be rigid, the neutral rigidity feeling of the steering wheel can be improved, and straight running stability can be obtained during traveling at high speed. However, on the other hand, there is a disadvantage that the stationary steering torque that is performed in garage entry, width adjustment, etc. becomes heavy, and when the torsion characteristic of the torsion bar is set softly using a torsion bar having a small spring constant Although the stationary steering torque can be reduced, on the other hand, the feeling of neutral rigidity is lowered, and there is a disadvantage that the straight running stability is impaired during traveling at high speed.
[0004]
There is also known a power steering device that can eliminate such inconvenience by using an electronic control device, improve neutral rigidity, and reduce the stationary steering torque. Since the steering device uses an electronic control device, the structure is complicated, and further, since an electronic component is used, there is an inconvenience that the cost is increased.
[0005]
Further, in the hydraulic power steering apparatus using the torsion bar, the hydraulic power steering apparatus includes a pair of leaf springs for holding the torsion bar from one place in the circumferential direction and the other side, and each of the leaf springs on the input shaft and the output shaft. An engagement recess that receives and engages both ends of the shaft with a phase difference of 180 degrees to provide a centering torque to the torsion bar to improve the neutral rigidity feeling is actually disclosed in Sho 56 No. 131266.
[0006]
Further, in the hydraulic power steering apparatus, instead of using the torsion bar, a pair of first engaging protrusions protruding radially outward with a phase difference of 180 degrees are provided on the outer peripheral surface of the end portion of the input shaft, Further, a pair of second engagement protrusions that protrude inward in the radial direction with a phase difference of 180 degrees are provided on the inner peripheral surface of the end portion of the output shaft. A pair of substantially C-shaped spring bodies that are bent from both ends of the bending allowance portion and engage with the first and second engaging projections are interposed, and a centering torque is constantly given by these spring bodies to sense the neutral rigidity of the steering wheel. Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-139470 discloses an apparatus that can improve the above.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the power steering apparatus disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 56-131266 is provided with engaging recesses on the input shaft and the output shaft, and both end portions of a pair of leaf springs are provided on opposite sides of the engaging recesses, respectively. Since they are engaged, there is a problem that the relative angular displacement of the input shaft and the output shaft is restricted by the leaf springs, and each leaf spring is associated with each of the torsion bar, the input shaft and the output shaft. In addition, since it is configured to bend along with torsion of the torsion bar, when making each leaf spring, it is necessary to consider each relationship between the torsion bar, the input shaft and the output shaft. There is a problem that it is difficult to reduce the stationary steering torque.
[0008]
In addition, the power steering apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-139470 is provided with engaging projections projecting radially outward at one place and the other side of the input shaft in the circumferential direction so as to surround the output shaft. Since it is necessary to project engagement protrusions protruding radially inward at one position in the direction and on the other side, there is a problem that it is difficult to process these engagement protrusions and the cost is increased.
[0009]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an engagement concave portion is provided on an input shaft or an output shaft, and a spring body having a convex portion that engages with the engagement concave portion is provided on the peripheral surfaces of the input shaft and the output shaft. By interposing, the relative angular displacement amount between the input shaft and the output shaft can be set without being restricted by the spring body, and the input shaft or output shaft having the engaging recess can be easily set. It aims at providing the power steering device which can be processed and can reduce cost.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The power steering apparatus according to the first aspect of the present invention is twisted by the action of steering torque applied to the steering wheel by connecting the input shaft connected to the steering wheel, the output shaft connected to the steering mechanism, and the input shaft and the output shaft coaxially. In the power steering apparatus including a torsion bar and a spring body interposed between the input shaft and the output shaft, supported and fixed to one of the input shaft and the output shaft, and elastically constraining the other. axis or output shaft is provided with an engagement recess on at least one circumferential location of the shaft restraining side, further wherein the spring member includes a substantially semi-circular bending allowable part to have a convex portion engaged with the engagement recess, A rotation preventing piece that is bent from one end and the other end of the bending allowance portion, and is interposed between the peripheral surfaces of the input shaft and the output shaft, and a rotation preventing groove that receives the rotation preventing piece is the input shaft. or that is provided on the output shaft And butterflies.
[0011]
In the first invention, when the relative angular displacement between the input shaft and the output shaft is zero degrees, the convex portion of the spring body is engaged with the concave portion for engagement, and the torsion of the torsion bar is restrained. The torsion bar torsion is constrained by the centering torque by the spring body until the convex part is released from the engaging concave part, and steering is performed against the centering torque by the spring body, so that the neutral rigidity feeling can be improved. it can. Further, as the steering torque increases, the convex portion gradually separates from the engaging concave portion, and the torsion bar starts to twist. Then, the torsion bar torsion amount increases in a state where the convex portion of the spring body is pressed against the peripheral surface of the input shaft or output shaft, and the torque due to the pressing of the convex portion is added to the torsion bar torsion. Since the relative angular displacement between the output shaft and the output shaft increases, the hydraulic pressure by the steering assist device can be increased, and the stationary steering torque can be reduced. Moreover, it is possible to easily prevent the spring body from rotating together with the input shaft, thereby reducing the cost.
[0012]
In addition, since the input shaft or the output shaft is provided with a concave portion for engagement, and the spring body having the convex portion is interposed between the peripheral surfaces of the input shaft and the output shaft, the relative angular displacement between the input shaft and the output shaft Can be set without being restricted by the spring body.
[0013]
The power steering apparatus according to the second aspect of the invention is interposed between the input shaft connected to the steered wheel, the output shaft connected to the steering mechanism, and the input shaft and the output shaft, and is supported on one of the input shaft and the output shaft. In the power steering apparatus including a spring body that is fixed and elastically restrains the other, the input shaft or the output shaft includes an engagement recess at least in one circumferential direction, and the spring body further includes: comprising a substantially semi-circular bending allowable part to have a convex portion engaged with the recess for engagement, and a detent piece bent from one end and the other end of the該撓seen allowable unit, periphery of the input shaft and the output shaft A detent groove that is interposed between the surfaces and receives the detent piece is provided in the input shaft or the output shaft .
[0014]
In the second invention, when the relative angular displacement of the input shaft and the output shaft is zero degree, the convex portion of the spring body is engaged with the concave portion for engagement, and the relative angular displacement of the input shaft and the output shaft is restrained. Therefore, steering is performed against the centering torque by the spring body until the convex portion is separated from the engaging concave portion by the steering torque, and the neutral rigidity feeling can be improved. Further, as the steering torque increases, the convex portion gradually separates from the engaging concave portion, and the relative angular displacement amount of the input shaft and the output shaft gradually increases. Since the relative angular displacement increases in a state where the convex portion of the spring body is pressed against the peripheral surface of the input shaft or the output shaft, the hydraulic pressure by the steering assist device can be increased, The steering torque can be reduced. Moreover, it is possible to easily prevent the spring body from rotating together with the input shaft, thereby reducing the cost. In addition, since the input shaft or the output shaft is provided with an engagement concave portion that engages with the torsional restraining body of the spring body, the input shaft or the output shaft having the engagement concave portion can be easily processed, and the cost is reduced. it can.
[0017]
The power steering apparatus according to a third aspect is characterized in that the detent groove has a groove width that exceeds the thickness of the detent piece.
[0018]
In the third aspect of the invention, when the convex portion of the spring body is detached from the concave portion for engagement as the steering torque increases, the anti-rotation piece can be moved in the anti-rotation groove. The protrusion can be smoothly detached, and the spring body can be easily mounted in the anti-rotation groove.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hydraulic control valve portion of a power steering apparatus, FIG. 2 is a sectional view taken along line X-X with part of FIG. 1 omitted, and FIG. 3 is an enlarged sectional view of an input shaft and an output shaft portion. 4 is a torque characteristic diagram of the torsion bar and the spring body, FIG. 5 is an operation explanatory diagram when the torsion bar is twisted, FIG. 6 is a sectional view of the valve body and the valve spool portion, and FIG. 7 is a schematic diagram of the power steering device. is there.
[0020]
As shown in FIG. 7, the power steering apparatus includes a pinion that meshes with a hollow input shaft 2 connected to a steering wheel 1 for steering, and a middle portion of a rack shaft 11 that extends in the left-right direction at the front portion of the vehicle body. 12, the output shaft 3 connected to the steering mechanism, the torsion bar 4 coaxially connecting the input shaft 2 and the output shaft 3, the hydraulic control valve 5 provided on the input shaft 2 and the output shaft 3, A hydraulic cylinder P corresponding to the operation of the steering wheel 1 includes a steering assist power cylinder S, a hydraulic pump P serving as a hydraulic pressure source, and an oil tank T serving as a drainage destination. By the operation described later of the valve 5, the hydraulic pressure generated by the hydraulic pump P is supplied to the power cylinder S, while the return oil from the power cylinder S is circulated to the oil tank T to cause circulation of the hydraulic oil. Hydraulic pressure generated by the power cylinder S by hydraulic pressure Adding a steering assist force) to the rack shaft 11 are configured to assist the sliding of the rack shaft 11.
[0021]
As shown in FIG. 1, the input shaft 2 and the output shaft 3 are supported in a cylindrical valve housing 50 so as to freely rotate about the same axis. A fitting recess 31 is provided at one end of the output shaft 3, and one end of the input shaft 2 is rotatably supported by the fitting recess 31, and one end of the torsion bar 4 is spline-fitted. ing. The other end of the input shaft 2 is connected to the other end of the torsion bar 4 by a knock pin 6.
[0022]
As shown in FIG. 1, the hydraulic control valve 5 is rotatably fitted and supported in a valve housing 50, and has a cylindrical valve body 51 that rotates together with the output shaft 3, and a relative rotatable insertion inside the valve body 51. And a valve spool 52 integrally formed on the outer periphery of the midway part of the input shaft 2.
[0023]
The output shaft 3 and the valve body 51 include an engagement recess 53 that is recessed from one end of the valve body 51 toward the other end, and a rotation restraining pin that protrudes radially outward from one end of the output shaft 3. 32 is configured to be able to rotate together.
[0024]
As shown in FIG. 6, a plurality of oil grooves 51a, 52a extending in the axial length direction are arranged in parallel on the inner peripheral surface of the valve body 51 and the outer peripheral surface of the valve spool 52 in a substantially equal distribution in the circumferential direction. These are arranged in a staggered manner in the circumferential direction on the fitting circumference, and form a plurality of throttle portions that change the throttle area according to the relative angular displacement between adjacent oil grooves 51a, 52a. Yes.
[0025]
As shown in FIG. 6, the hydraulic pump P serving as an oil supply source is connected to either one of the oil grooves 51a and 52a (oil supply groove) through a pump port 50a passing through the valve housing 50 inward and outward and an oil supply hole 51b passing through the valve body 51. The oil grooves (distribution grooves) adjacent to both sides of the oil grooves 51a and 52a are connected to the oil supply holes 51c and 51d penetrating the valve body 51 and the valve housing 50 inside and outside. The two cylinder chambers SL 1, SR 2 of the power cylinder S serving as the oil feed destination are communicated with each other through the separate cylinder ports 50 b, 50 c. Further, an oil groove (oil drain groove) adjacent to the other side of these distribution grooves is communicated with an oil drain chamber 54 formed on one side of the valve body 51 through a hollow portion of the input shaft 2. The oil tank 54 is communicated with an oil tank T as a drainage destination through a tank port 50d penetrating the valve housing 50 in and out at a corresponding position in the oil chamber 54.
[0026]
The plurality of throttle portions arranged on the fitting periphery of the valve body 51 and the valve spool 52 are adjusted to neutral points so as to have equal throttle areas in a neutral state where the torsion bar 4 is not twisted. The pressure oil supplied from the hydraulic pump P to the oil supply groove through the pump port 50a at the neutral point is uniformly introduced into the distribution grooves adjacent to both sides, and further introduced into the drain oil groove adjacent to these other sides. Then, the oil is discharged to the oil tank T through the hollow portion of the input shaft 2, the oil discharge chamber 54, and the tank port 50d. At this time, no pressure difference is generated between the cylinder chambers SL and SR communicated with the distribution groove, and the power cylinder S does not generate any force.
[0027]
On the other hand, when a rotational torque (steering torque) for steering is applied to the steered wheels 1, a torsion bar is provided between the input shaft 2 and the output shaft 3, that is, between the valve spool 52 and the valve body 51. A relative angular displacement occurs in the direction of the steering torque with a twist of 4, and the aperture area of the apertures arranged on the fitting circumference of both changes. At this time, the pressure oil supplied to the oil supply groove is mainly introduced into one of the distribution grooves through the throttle portion on the side where the throttle area is increased, and communicated with the distribution groove via the cylinder port. A pressure difference is generated between one cylinder chamber SL (or SR) and the other cylinder chamber SR (or SL) communicated with the other distribution groove via a cylinder port. The oil pressure corresponding to the is generated.
[0028]
At this time, the hydraulic oil is pushed out from the other cylinder chamber SR (or SL), flows back to the other distribution groove through the corresponding cylinder port, and passes through the throttle portion having an increased throttle area on one side of the distribution groove. The oil is introduced into the oil drain groove and discharged to the oil tank T through the hollow portion of the input shaft 2, the oil drain chamber 54, and the tank port 50 d.
[0029]
As shown in FIG. 2, a pair of substantially semicircular pairs between the outer peripheral surface of the input shaft 2 and the inner peripheral surface of the fitting recess 31 of the output shaft 3 of the power steering apparatus configured as described above. A centering torque is applied to the torsion bar 4 through the spring body 7.
On the outer periphery of one end portion of the input shaft 2, four engagement recesses 8... Extending from the end edge in the axial length direction are provided with a phase difference of 90 degrees. Further, on the inner peripheral surface of the fitting recess 31 of the output shaft 3, two anti-rotation grooves 9 and 9 extending in the axial length direction from the end edge are provided with a phase difference of 180 degrees, and these anti-rotation grooves 9 and 9 And the engaging recesses 8... Are shifted by 45 degrees in the circumferential direction when the relative angular displacement between the input shaft 2 and the output shaft 3 is zero.
[0030]
The spring body 7 includes a substantially semicircular bending allowance portion 72 having two torsion-constraining convex portions 71 and 71 engaged with the engaging recess portions 8..., And one end portion and the other end of the bending allowance portion 72. A leaf spring provided with anti-rotation pieces 73 and 73 which are bent from the portion and engage with the anti-rotation grooves 9 and 9, and from the end edge of the fitting concave portion 31 into the engagement concave portion 8. The outer surface of the bending allowance portion 72 is pressed into and fixed to the concave portion for engagement 8. The convex portions 71 and 71 are formed by bending two portions of the bending allowance portion 72 on the inner surface side.
[0031]
Further, the anti-rotation grooves 9 and 9 have a groove width that exceeds the thickness of the two anti-rotation pieces 73 and 73 engaged with the anti-rotation grooves 9 and 9 and compensates for the bending of the bending allowance portion 72. When the convex portions 71 are disengaged from the engaging concave portions 8 with the increase of the steering torque, the anti-rotation pieces 73 move in the anti-rotation grooves 9, and the anti-rotation pieces of the bending allowance portion 72 are moved. The 73 side end is bent in an elongated shape.
[0032]
When the hydraulic control valve 5 is in a neutral state, that is, when the relative angular displacement of the input shaft 2 and the output shaft 3 is zero degrees, the spring body 7 has the convex portions 71 and 71 engaged with the engaging concave portions 8. The torsion bar 4 is imparted with a centering torque to restrain the torsion bar 4 from being twisted. As shown in FIG. 4, the torque of the torsion bar 4 and the centering torque by the spring body 7 are combined to provide a neutral torque state. The rigidity at the time of is set high. Further, when the torsion bar 4 starts to twist as the steering torque increases, the convex portions 71 and 71 gradually disengage from the engaging concave portion 8 and the torsion bar 4 starts to twist. And since the torsion amount of the torsion bar 4 increases in a state where the convex portions 71 and 71 are pressed against the peripheral surface of the input shaft 2 or the output shaft 3, the torque due to the pressing of the convex portions 71 and 71 is increased. The amount of relative angular displacement between the input shaft 2 and the output shaft 3 is increased due to the twist of the bar 4, so that the hydraulic pressure by the steering assist device can be increased and the stationary steering torque can be reduced.
[0033]
Further, the input shaft 2 is provided with engaging concave portions 8... And the spring body 7 is provided with convex portions 71 and 71 that engage with the engaging concave portions 8. Accordingly, the relative angular displacement between the input shaft 2 and the output shaft 3 can be set without being restricted by the spring body 7. The engaging recesses 8... And the protrusions 71 and 71 of the spring body 7 need only be kept engaged within a predetermined torque so as to obtain a neutral rigidity feeling. As shown in FIG. 2, it is preferable to make the surfaces bend each other and then move away from each other and return smoothly.
[0034]
In the embodiment described above, the input shaft 2 is provided with the engagement recesses 8... And the output shaft 3 is provided with the anti-rotation grooves 9 and 9, and the spring body 7 is fitted and fixed. As shown in FIG. 8, the engaging recess 8 is provided on the inner peripheral surface of the fitting recess 31 of the output shaft 3, and the anti-rotation groove 9 is provided on the outer peripheral surface of one end portion of the input shaft 2. 7 may be fitted and fixed. In the configuration shown in FIG. 8, two engaging recesses 8 are provided on the inner peripheral surface of the fitting recess 31 with a phase difference of 180 degrees, and the anti-rotation groove 9 is provided on the outer peripheral surface of one end of the input shaft 2. And a spring body 7 having a substantially arcuate bending permissible portion 72 having one torsion-constraining convex portion 71 that engages with the engaging concave portions 8, 8, A plate spring provided with anti-rotation pieces 73 and 73 which are bent from one end and the other end of the portion 72 and engage with the anti-rotation groove 9... Is shown in FIG. Since it is the same as that shown in FIG. 3, the same reference numerals are given, and the detailed description and operation thereof are omitted.
[0035]
Further, the power steering apparatus of the present invention is configured to include the hydraulic control valve 5, and further includes detection means for detecting the relative angular displacement amount of the input shaft 2 and the output shaft 3, and the detection result of the detection means Even if the electric motor that operates based on the above is an electric power steering apparatus that is arranged in the middle of the steering mechanism, it can be configured in the same manner, and similar effects can be expected.
[0036]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the power steering apparatus of the first invention, when the relative angular displacement amount of the input shaft and the output shaft increases from the neutral state, the convex portion of the spring body is detached from the concave portion for engagement by the steering torque. In the meantime, the twist of the torsion bar is restrained by the centering torque by the spring body, and steering is performed against the centering torque by the spring body, so that the neutral rigidity feeling can be improved. Moreover, it is possible to easily prevent the spring body from rotating together with the input shaft, thereby reducing the cost. In addition, when the steering torque is larger than the centering torque by the spring body, the convex portion of the spring body is detached from the concave portion for engagement, the torsion amount of the torsion bar is increased, and the relative angle between the input shaft and the output shaft is increased. Since the amount of displacement increases, the hydraulic pressure by the steering assist device can be increased, and the stationary steering torque can be reduced.
[0037]
Furthermore, the input shaft or the output shaft is provided with a concave portion for engagement, and the spring body having the convex portion is interposed between the peripheral surfaces of the input shaft and the output shaft. It can be set without being restricted by the spring body.
[0038]
Further, according to the power steering apparatus of the second invention, when the relative angular displacement amount of the input shaft and the output shaft increases from the neutral state, the protrusion of the spring body is released from the engagement recess by the steering torque. In the meantime, since steering is performed against the centering torque by the spring body, the neutral rigidity feeling can be improved. Moreover, it is possible to easily prevent the spring body from rotating together with the input shaft, thereby reducing the cost. Further, when the steering torque becomes larger than the centering torque by the spring body, the convex portion of the spring body is detached from the concave portion for engagement, and the amount of relative angular displacement between the input shaft and the output shaft is increased. The oil pressure due to can be increased, and the stationary steering torque can be reduced. Furthermore, since the input shaft or the output shaft is provided with an engaging concave portion that engages with the convex portion of the spring body, the input shaft or the output shaft having the engaging concave portion can be easily processed to reduce the cost. it can.
[0040]
In the power steering apparatus according to the third aspect of the present invention, since the rotation preventing groove has a groove width that exceeds the thickness of the rotation preventing piece, the protrusion of the spring body separates from the engagement recess as the steering torque increases. In this case, the anti-rotation piece can be moved in the anti-rotation groove, so that the bending allowance portion can be effectively deflected, and the convex portion can be smoothly detached.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hydraulic control valve portion of a power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XX in which a part of FIG. 1 is omitted.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of an input shaft and an output shaft portion of the power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a torque characteristic diagram of a torsion bar and a spring body of the power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is an operation explanatory diagram when the torsion bar of the power steering apparatus according to the present invention is twisted.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a valve body and a valve spool portion of the power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram of a power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional plan view of a main part showing another embodiment of the power steering apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
2 Input shaft 3 Output shaft 4 Torsion bar 7 Spring body 71 Convex part 72 Deflection allowable part 73 Non-rotating piece 8 Engaging concave part 9 Non-rotating groove

Claims

An input shaft connected to the steering wheel, an output shaft connected to the steering mechanism, the input shaft and the output shaft connected coaxially, and a torsion bar that is twisted by the action of steering torque applied to the steering wheel, and between the input shaft and the output shaft A power steering apparatus including a spring body that is supported and fixed to one of the input shaft and the output shaft and elastically constrains the other of the input shaft and the output shaft. with an engaging recess in one circumferential location, further wherein the spring member includes a substantially semi-circular bending allowable part to have a convex portion engaged with the engaging recess, one end of該撓viewed tolerance portion and the other end And a detent groove that is bent between the input shaft and the output shaft, and a detent groove for receiving the detent piece is provided in the input shaft or the output shaft. Power steering device.

An input shaft connected to the steering wheel, an output shaft connected to the steering mechanism, a spring body interposed between these input shaft and output shaft, supported and fixed to one of these input shaft and output shaft, and elastically constraining the other in the power steering apparatus equipped with a preparative, substantially the input shaft or the output shaft is provided with an engagement recess on at least one circumferential location, further wherein the spring body, to have a convex portion engaged with the engaging recesses and semicircular deflection allowing portion, and a detent piece bent from one end and the other end of the該撓seen allowing portion, is interposed between the peripheral surface of the input shaft and the output shaft, the detent piece A power steering apparatus, wherein a detent groove for receiving is provided in the input shaft or the output shaft .

The power steering apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the rotation prevention groove has a groove width exceeding a thickness of the rotation prevention piece.