JP3635363B2

JP3635363B2 - 動力舵取装置

Info

Publication number: JP3635363B2
Application number: JP14279797A
Authority: JP
Inventors: 雅彦広瀬; 進上田; 靖統中岡
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2017-05-30
Also published as: JPH10329734A

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、トーションバーに外筒部材を套嵌し、該外筒部材の一端部をトーションバーの一端部に固定し、外筒部材の他端部に金属べローズ及び該金属べローズに結合された第１カム筒体を設け、さらにトーションバーの他端部に第２カム筒体を固定し、これら第１及び第２カム筒体のカム間にボールを介在して、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特表平０８−５０５３３６号公報に開示されている。
【０００６】
また、油圧式の動力舵取装置用トーションバーとして、トーションバー本体に外筒部材を套嵌し、該外筒部材の一端部をトーションバー本体の一端部に固定し、外筒部材の他端部に第１結合突起を有する第１外筒を結合し、さらにトーションバーの他端部に、第２結合突起を有する第１外筒を結合し、これら第１及び第２外筒に、前記第１及び第２結合突起を前記各外筒の周方向から挾圧する略Ｃ字形ばね体を設けて、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特開平７−２１２５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、特表平８−５０５３３６号公報に開示された動力舵取装置は、外筒部材以外に、金属べローズ・第１カム筒体・第２カム筒体・ボールを必要とするため、部品点数が多く、加工及び組付け作業性が悪くてコスト高になるし、さらに金属べローズを軸長方向に撓ませて、センタリングトルクを与えるようにしているから、トーションバーの全長が長くなるという問題があった。
【０００８】
また、特開平７−２１２５号公報に開示されたトーションバーは、外筒部材以外に、第１係合突起を有する第１外筒・第２係合突起を有する第２外筒・略Ｃ字形ばねを必要とするため、部品点数が多く、加工及び組付け作業性が悪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、トーションバー及び外筒部材の一方に係合用凹部を設け、他方に捩れ拘束体及び弾性体を設けることにより、部品点数を少なくでき、さらに全体を小形化することが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るトーションバー及び該トーションバーに套嵌され、舵輪に加わる操舵トルクの作用によって捩れる外筒部材を備えた動力舵取装置において、前記トーションバーの他端部及び前記外筒部材の一端部の一方は、少なくとも周方向一箇所に係合用凹部を備え、他方は、前記係合用凹部に係合する捩れ拘束体及び前記他方に固定されて前記捩れ拘束体を前記係合用凹部に押圧するリングばねを備えており、該リングばねと一体に前記捩れ拘束体が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、捩れ拘束体が係合用凹部に係合され、外筒部材の捩れが拘束されているから、リングばね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外筒部材が捩れ始める場合、捩れ拘束体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、捩れ拘束体が外筒部材の内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、捩れ拘束体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。また、外筒部材以外に、捩れ拘束体と一体のリングばねが余分に増加するだけの構成であるから、部品点数を少なくでき、しかも、トーションバー及び外筒部材間の隙間を有効に利用してリングばねを組み込むことができるから、既存のトーションバー及び外筒部材を使用することができ、コストを低減できる。
【００１６】
【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−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弾性体のトルク特性図、図５は外筒部材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。
【００１７】
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。
【００１８】
図１に示すように、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。
【００１９】
油圧制御弁５は、図１に示すように、バルブボディ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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
給油源となる油圧ポンプＰは、図１，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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
しかして、以上の如く構成された動力舵取装置のトーションバー４に外筒部材７を套嵌し、図２に示す如く該外筒部材７の一端部内周面に、１８０度の位相差で軸長方向に延びる二つの係合用凹部８，８を設け、さらにトーションバー４の他端部外周面に、前記係合用凹部８，８に係合する捩れ拘束体９，９が一体に形成された弾性体１０を装着する。
【００２７】
外筒部材７は、他端部がトーションバー４の一体部外周面に嵌合固定されて、操舵トルクにより捩れが可能になっている。
【００２８】
係合用凹部８，８は、図３に示すように外筒部材７の一端縁から軸長方向に延びる凹入溝により形成され、トーションバー４の他端部に固定された弾性体１０と一体の捩れ拘束体９，９を係合用凹部８，８に沿って挿嵌可能にしている。
【００２９】
弾性体１０は、図２に示す如く外筒部材７の内径よりも小径のリングばねを用いてなり、その周方向一箇所及び反対側に、内径が漸次大径となり、漸次薄肉となる撓み許容部１０ａ，１０ａを設け、これら撓み許容部１０ａ，１０ａの外周面に、二つの捩れ拘束体９，９を１８０度の位相差で一体に形成している。そして、弾性体１０の捩れ拘束体９，９部分に対し９０度の位相差部分に、前記トーションバー４の他端部外周面にロー付けなどの固定手段により固定する固定部１０ｂ，１０ｂを形成して、前記撓み許容部１０ａ，１０ａの内周面とトーションバー４の他端部外周面との間に空間を生じさせ、この空間内で前記撓み許容部１０ａ，１０ａを径方向内方に撓み可能とし、前記各捩れ拘束体９，９を前記係合用凹部８，８に押圧係合させている。
【００３０】
前記弾性体１０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、図２に示す如く捩れ拘束体９，９が係合用凹部８，８に係合され、外筒部材７にセンタリングトルクを与えて、外筒部材７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のトルクと弾性体１０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外筒部材７が捩れ始める場合、図５に示す如く捩れ拘束体９，９が係合用凹部８，８から離脱し、トーションバー４が捩れ始めることになる。そして、捩れ拘束体９，９が外筒部材７の内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、捩れ拘束体９，９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。
【００３１】
尚、以上説明した実施の形態のうち、さらに係合用凹部８，８の周方向両端に、係合用凹部８，８よりも深さの浅い浅溝部（図示せず）を形成して、トーションバー４の捩りトルクが弾性体１０のばね力を上回った際に、捩れ拘束体９，９が係合用凹部８，８を離脱してこの浅溝部に一旦乗り上げるようにし、トーションバー４の捩れ、即ち、据え切り時の相対角度位置を確保するようにしてもよい。斯く構成することにより、中立状態への復帰が円滑に行われる。
【００３２】
また、以上説明した実施の形態では、トーションバー４に捩れ拘束体９，９及び弾性体１０を設け、外筒部材７に前記捩れ拘束体９，９と係合する係合用凹部８，８を設けたが、その他、例えば図８に示すように、外筒部材７に前記捩れ拘束体９，９及び弾性体１０を設け、トーションバー４に前記係合用凹部８，８を設けてもよい。この場合、前記捩れ拘束体９，９及び弾性体１０は、例えば図１〜３の実施の形態と同様、リングばねを用いてなる弾性体１０の内周面に前記捩れ拘束体９，９を１８０度の位相差で一体に形成するのである。この実施の形態においても、前記浅溝部を形成するなど、他の構造及び作用は図１〜３と同様であるから、その構造及び作用の説明を省略する。
【００３５】
また、外筒部材７は、操舵トルクにより捩れが可能としたが、必ずしも捩れる必要はない。
【００３６】
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。
【００３７】
【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、入力軸及び出力軸の相対角変位が零度の場合、捩れ拘束体が係合用凹部に係合され、リングばね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、さらに操舵トルクの増大に伴い外筒部材が捩れ、捩れ拘束体が係合用凹部から漸次離脱して、トーションバーが捩れ始めることになるから、入力軸と出力軸との相対角変位量を大きくでき、据え切り操舵トルクを軽くできる。しかも、外筒部材以外に、捩れ拘束体と一体のリングばねが余分に増加するだけの構成であるから、部品点数を少なくでき、また、トーションバー及び外筒部材間の隙間を有効に利用してリングばねを組み込むことができるから、既存のトーションバー及び外筒部材を使用することができ、コストを低減できる。
【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−Ｘ線断面図である。
【図３】本発明に係る動力舵取装置のトーションバー及び外筒部材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弾性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外筒部材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トーションバー及び外筒部材部分の拡大横断平面図である。
【符号の説明】
２入力軸
３出力軸
４トーションバー
７外筒部材
８係合用凹部
９捩れ拘束体
９Ａ捩れ拘束体
１０弾性体
１０Ａ弾性体

Claims

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るトーションバー及び該トーションバーに套嵌され、舵輪に加わる操舵トルクの作用によって捩れる外筒部材を備えた動力舵取装置において、前記トーションバーの他端部及び前記外筒部材の一端部の一方は、少なくとも周方向一箇所に係合用凹部を備え、他方は、前記係合用凹部に係合する捩れ拘束体及び前記他方に固定されて前記捩れ拘束体を前記係合用凹部に押圧するリングばねを備えており、該リングばねと一体に前記捩れ拘束体が設けられていることを特徴とする動力舵取装置。