JP4112053B2

JP4112053B2 - パワーステアリングの油圧コントロールバルブ装置

Info

Publication number: JP4112053B2
Application number: JP32243197A
Authority: JP
Inventors: 稔鎌田
Original assignee: Kanzaki Kokyukoki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kanzaki Kokyukoki Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-11-06
Filing date: 1997-11-06
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2017-11-06
Also published as: JPH11139329A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の左右操向輪を軽快に操舵するためのパワーステアリングに用いる油圧コントロールバルブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
実公平５-３７９０４号に開示されたパワーステアリングの油圧シリンダを伸縮動させる機構によれば、ステアリングケース内のハンドル軸がハンドルによって回転され、その回転が第一サンギアから第一遊星ギアを介し第一リングギアに伝達されて第一リングギアの外周面上の切換操作アームを直立姿勢から左方向および右方向に揺動変位させて、油圧コントロールバルブ装置に備わるステアリング弁を弁ケース内で押し方向、または、引き方向に摺動操作されて中立位置から給油位置に切り換わり、油圧シリンダが伸縮動される。そして、その伸縮動は操舵アームからステアリングケース内のフィードバック軸に伝達され回転させる。この回転は、フィードバック軸に設置した第二キャリアから第二遊星ギア、第二サンギア、第一キャリア、第一遊星ギアを経て前記第一リングギアを前述とは反対方向へ回転させることとなり、これによりステアリング弁が中立位置に戻されて前記油圧シリンダの伸縮動を停止させるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来技術では、ステアリング弁を中立位置から一方の給油位置に切換えたときに、車輪に使用するゴムタイヤの剛性不足により操向時に生じる弾性変形や、ステアリングリンク系の相互連結部、並びに、ハンドルと操舵アームとの間に介在されたフィードバック用のステアリング機構中のガタ、などがあると操舵アームの回動変位量がステアリング弁に正確に伝わられず、本来なら中立位置に戻して油圧シリンダを停止させるべきところが他方の給油位置までオーバストロークされてしまい、その結果、ステアリング弁が、振動的に、一方の給油位置と他方の給油位置との間で往復動され、油圧シリンダの伸縮動の停止位置が定まらず、操向輪の振れ（シミー現象）が発生してステアリング性能が低下する不具合があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解決するため、本発明では以下のような手段を用いる。ハンドル操作により中立位置から油圧シリンダに対する給油位置へ切換えられると共に、油圧シリンダの伸縮動がフィードバックされてこの給油位置から中立位置へ自動的に戻るように構成されたステアリング弁において、該ステアリング弁の切換動作に連動してその切換速度を抑制する緩衝体を設け、前記緩衝体は、前記ステアリング弁に連結したダンパピストンと、該ダンパピストンにより区画形成された一対のダンパ室と、各ダンパ室内に充填した圧縮流体と、前記ダンパ室間の流体移動を許容する絞り通路と、を備えたものに構成し、前記ダンパ室の各々に対し前記ステアリング弁の低圧回路を接続し、前記ダンパ室の各々にオイルを供給するための給油口を、前記ステアリング弁が中立位置のときには前記ダンパ室の各々と連通し、前記ステアリング弁が給油位置方向へ変位したときにはオイル圧縮側のダンパ室との連通が前記ダンパピストンの外周面によって可及的に遮断されるように、設ける。
【００１０】
【発明の実施の形態】
添付の図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、車両に装備されたパワーステアリングの模式斜視図、図２はステアリングケース内部の側面断面図、図３は、図２のａ−ａ矢視断面図である。
【００１１】
図１には本発明を適用するパワーステアリングの一例が示され、フロントデフケース１より左右に突出した車軸ケース２，２の外端に前輪３Ｌ，３Ｒが旋回自在に支持されている。そして、前輪３Ｌ，３Ｒのナックルアーム４Ｌ，４Ｒに接続したタイロッド５Ｌ，５Ｒの各々を機体中央の操舵アーム６に枢結し、該操舵アーム６と機体シャーシ７との間に複動型の油圧シリンダ８を介在連結して、この油圧シリンダ８が伸縮動することにより前輪３Ｌ，３Ｒを左または右方向へ旋回させることができる。
【００１２】
前記油圧シリンダ８を伸縮駆動するためのステアリング機構Ａが、ハンドル９に接続するハンドル軸１０と、操舵アーム６の回動支点上に固設したフィードバック軸１１との間に介装されている。このステアリング機構Ａは、次のような構成をしている。即ち、前記ハンドル軸１０とフィードバック軸１１とを同一軸線上に突き合わせて軸受け支持するステアリングケース１２を設ける。そして、ハンドル軸１０のケース内端に刻設した第一サンギア１０ａを、複数個の第一遊星ギア１３を介してステアリングケース１２の内壁に摺動自在に案内保持した第一リングギア１４と噛み合い連結する。該第一リングギア１４の外周面上には切換操作アーム１５が植設され、その先端に形成した球節部１５ａはステアリングケース１２の一側壁面から突出される。
【００１３】
一方、前記フィードバック軸１１のケース内端に、複数個の第二遊星ギア１６を枢支する第二キャリア１１ａを一体的に設け、この第二遊星ギア１６を、ステアリングケース１２の内壁にボルト１７によって固定した第二リングギア１８、並びに、第二サンギア１９と噛み合わせる。該第二サンギア１９は、前記第一遊星ギア１３を枢支する第一キャリア２０の回転中心上に設けた伝動軸２１に連結される。
【００１４】
前記ステアリングケース１２の一側壁面上には前記油圧シリンダ８を伸縮駆動するための油圧コントロールバルブ装置Ｖを設置する。この油圧コントロールバルブ装置Ｖに備わるスプール形のステアリング弁２２の一端側に凹部２２ａが形成され、該凹部２２ａ内に前記切換操作アーム１５の球節部１５ａが挿入される。ハンドル９を左右に回転させると、その回転がハンドル軸１０、サンギア１０ａ、遊星ギア１３、第一リングギア１４を介して、切換操作アーム１５を図３でみて直立姿勢から左方向および右方向に揺動変位させ、それによって、ステアリング弁２２が弁ケース２３内で押し方向、または、引き方向に摺動操作される。
【００１５】
弁ケース２３には図４に示すように、エンジン（図示せず）により駆動される油圧ポンプＰの吐出口が接続されるポンプポート２４、並びに、該ポンプポート２４に通じる入口環状溝２４ａと、前記油圧シリンダ８の一方の油室が接続される第一シリンダポート２５、並びに、該第一シリンダポート２５に通じる第一出口環状溝２５ａと、前記油圧シリンダ８の他方の油室が接続される第二シリンダポート２６、並びに、該第二シリンダポート２６に通じる第二出口環状溝２６ａと、油タンク２７に通じる低圧回路２８が接続されるドレンポート２９、並びに、該ドレンポート２９に油路２９ａを介して接続される第一ドレン環状溝２９ｂ，第二ドレン環状溝２９ｃが、それぞれ設けられている。なお、この低圧回路２８には、他の油圧アクチュエータ（図示せず）駆動用の油圧回路をシリーズ接続して、低圧回路２８を流れるドレン油を有効利用しても良い。
【００１６】
前記ステアリング弁２２は，中立位置（Ｎ）とその両側に第一給油位置（Ｃ１）と第二給油位置（Ｃ２）とを有する３位置切換式に構成されたものであって、該ステアリング弁２２が図４に示す中立位置（Ｎ）にあるときには、入口環状溝２４ａをステアリング弁２２の小径部２２ｂと内部油路２２ｃとにより第一ドレン環状溝２９ｂに連通して油圧ポンプＰからの圧油をドレンポート２９から低圧回路２８へアンロードする一方、第一出口環状溝２５ａと第二出口環状溝２６ａとをステアリング弁２２のランド部２２ｄにてそれぞれ閉鎖する。
【００１７】
そして、前記ステアリング弁２２が、切換操作アーム１５の揺動により矢印（イ）方向に摺動されると第一給油位置（Ｃ１）に切換わり、入口環状溝２４ａをステアリング弁２２の小径部２２ｂと内部油路２２ｃとから第一出口環状溝２５ａに通じさせて油圧ポンプＰからの圧油を第一シリンダポート２５に導く一方、第二出口環状溝２６ａが、ステアリング弁２２の小径部２２ｅ、第二ドレン環状溝２９ｃ、油路２９ａからドレンポート２９に通じて、これにより油圧シリンダ８が伸長方向に駆動される。
【００１８】
この油圧シリンダ８の伸長動作により前輪３Ｌ，３Ｒが左右一方向に操舵されると共に、その操舵変位量がナックルアーム４Ｌ，４Ｒ、タイロッド５Ｌ，５Ｒ、操舵アーム６を通じてステアリングケース１２内のフィードバック軸１１に伝達されて第二キャリア１１ａを回転させ、第二遊星ギア１６、第二サンギア１９、第一キャリア２０、第一遊星ギア１３を経て前記第一リングギア１４を前述とは反対方向へ回転させ、これによりステアリング弁２２が矢印（ロ）方向に摺動されて中立位置（Ｎ）に戻り前記油圧シリンダ８の伸長動作を停止させる。
【００１９】
また、前記ステアリング弁２２が、切換操作アーム１５の揺動により矢印（ロ）方向に摺動されると第二給油位置（Ｃ２）に切換わり、入口環状溝２４ａをステアリング弁２２の小径部２２ｅから第二出口環状溝２６ａに通じさせて油圧ポンプＰからの圧油を第二シリンダポート２６に導く一方、第一出口環状溝２５ａが、ステアリング弁２２の小径部２２ｂ、内部油路２２ｃ、第一ドレン環状溝２９ｂからドレンポート２９に通じて、これにより油圧シリンダ８が縮小方向に駆動される。そして、この油圧シリンダ８の縮小動作を受けて回転するフィードバック軸１１によりステアリング弁２２が矢印（イ）方向、即ち、中立位置（Ｎ）に戻り前記油圧シリンダ８の縮小動作が停止される。なお、このステアリング弁２２の一端側と前記弁ケース２３との間にはスプリング機構３０が配設されて、ステアリング弁２２を図４に示す中立位置（Ｎ）に復帰させる方向に付勢している。
【００２０】
次に、以上のような油圧コントロールバルブ装置Ｖにおいて適用した、本発明の要部である、ステアリング弁２２の切換動作を緩慢にするための緩衝体Ｄを説明する。図４には、ステアリング弁２２の他端側で該弁２２と同一軸線上に前記緩衝体Ｄを配設した例が示されている。即ち、ステアリング弁２２の他端側を弁ケース２３の一側壁より突出させ、この突出したステアリング弁２２を覆うようにしてその一側壁上にシリンダケース３１を取付ボルト３２にて固定設置する。そして、シリンダケース３１内に位置するステアリング弁２２のの外周面上にダンパピストン３３を軸線方向に一体摺動可能に設置し、該ダンパピストン３３によってシリンダケース３１内に２つのダンパ室３１ａ，３１ｂを区画形成する。
【００２１】
これらのダンパ室３１ａ，３１ｂには圧縮流体が充填されると共に、両ダンパ室３１ａ，３１ｂ間を相互連通させて圧縮流体の移動を許容する絞り通路３４を、ダンパピストン３３の一側面から他側面にかけて貫通状に設けて、緩衝体Ｄを圧縮流体式ダンパーに構成している。３５はダンパ室３１ａ内の圧縮流体がケース外へ漏れないようにするためのシールスリーブであり、３６はダンパ室３１ｂ内の流体がケース外へ漏れないようにするためのシールリングである。
【００２２】
前記２つのダンパ室３１ａ，３１ｂへ供給する圧縮流体にはガス、エア、オイルなどが挙げられるが、特に本発明では、前記ステアリング弁２３の低圧回路２８に流れるオイルを利用することとした。即ち、前記ドレンポート２９に通じる油路２９ａから油路２９ｄを分岐させて弁ケース２３の一側壁面上に開口させると共に、前記シリンダケース３１には、前記２つのダンパ室３１ａ，３１ｂにオイルを供給するための給油口３５を設け、前記油路２９ｄに対して油路３６を介して接続するのである。前記低圧回路２８には管路抵抗が生じているので、油圧ポンプＰが作動し、且つ、ステアリング弁２３が中立位置（Ｎ）のときには給油口３５にオイルが導入される状態となる。
【００２３】
前記ダンパピストン３３はシリンダケース３１内において、ステアリング弁２３が中立位置（Ｎ）のときに、図４に示す如く、２つのダンパ室３１ａ，３１ｂの容積をほぼ均等にする位置に設定される。一方、前記給油口３５の末端は、前記ステアリング弁２３が中立位置（Ｎ）のときにダンパピストン３３の外周面３３ａ上に開口すると共に、その内径を、図５や図６に示すようにダンパピストン３３の厚みよりも大きく設定する。これにより、給油口３５を各ダンパ室３１ａ，３１ｂに同時連通させるためのアンダーラップ部ＵＬ，ＵＬが形成される。
【００２４】
このアンダーラップ部ＵＬ，ＵＬのアンダーラップ量は前記ハンドル９の遊びと略一致するように設定する。なお、３３ｂはダンパピストン３３の外周縁に加工形成した傾斜面であって、その傾斜角度によりアンダーラップ量を調整することができる。
【００２５】
ハンドル９により前述の如く第一リングギア１４が回転され、例えば図７、図８に示すように中立位置（Ｎ）にある前記ステアリング弁２２が矢印方向、即ち、第一給油位置（Ｃ１）方向に摺動変位されるときには、前記ダンパピストン３３の外周面３３ａによってオイル圧縮側のダンパ室３１ａに対する給油口３５の開口面積が減少しアンダーラップ部ＵＬが小さくなる。そして、前記ステアリング弁２２の摺動変位が進行してハンドル９の遊びが無くなり、やがて図９、図１０に示されるように、前記ダンパピストン３３の外周面３３ａが、ダンパ室３１ａに対する給油口３５の連通を遮断した時点で、ダンパピストン３３により圧縮されるオイルは絞り通路３４を通過してダンパ室３１ａ外へ徐々に排出されることとなり、これによりステアリング弁２２の切換動作が緩慢にされて最終的に第一給油位置（Ｃ１）に切り換わる。
【００２６】
そして、前述のフィードバック軸１１にてステアリング弁２２がこの第一給油位置（Ｃ１）ら中立位置（Ｎ）に戻る際には、図９でみて前記ステアリング弁２２がダンパピストン３３と共に反矢印方向に摺動することになるが、このときに、それまでオイル圧縮側であったダンパ室３１ａ内がダンパピストン３３の変位により負圧となりダンパ室３１ａ外のオイルが絞り通路３４を経てダンパ室３１ａ内に導入されることとなる。これによりステアリング弁２２の中立位置（Ｎ）への切換動作も緩慢にされる。
【００２７】
逆に、ステアリング弁２２が中立位置（Ｎ）から第二給油位置（Ｃ２）へ切換えられるときにはダンパ室３１ｂ内のオイルが、ダンパピストン３３の反矢印方向への変位により圧縮され、前記と同様に、絞り通路３４を通過してダンパ室３１ｂ外へ徐々に排出されることになり、これによりステアリング弁２２の切換動作が緩慢になる。また、フィードバック軸１１にてステアリング弁２２が中立位置（Ｎ）に戻される際には、前記ステアリング弁２２がダンパピストン３３ダンパ室３１ｂ内が負圧となりダンパ室３１ｂ外のオイルが絞り通路３４を経てダンパ室３１ｂ内に導入されることとなる。これによりステアリング弁２２の中立位置（Ｎ）への切換動作も緩慢にされる。
【００２８】
次に図１２に基づいて本発明の第二実施例に係る油圧コントロールバルブ装置を説明する。この実施例においては、第一実施例のものが緩衝体Ｄにシリンダケース３１を必要としたのに対し、それを不要としたことに特徴がある。即ち、ステアリング弁２２の小径部２２ｂと凹部２２ａとの間に位置する部分の外周面上に前記ダンパピストン３３を設置し、ステアリング弁２２と一体摺動自在に固定する。そして、このダンパピストン３３を弁ケース２３に設けた凹部内に収容させ、該凹部の解放端をシールカバー３７にて閉鎖することによりその前後にダンパ室３１ａ，３１ｂが区画形成される。そして、前記ステアリング弁２３のドレンポート２９に通じる油路２９ａの一部を両ダンパ室３１ａ，３１ｂと軸方向でオーバラップするように延伸させ、この延伸部分の油路と直角方向に給油口３５を穿設する。この給油口３５と両ダンパ室３１ａ，３１ｂとの連通関係やその他の構成は第一実施例と同じであるので説明は省略する。
【００２９】
次に図１３に基づいて本発明の第三実施例に係る油圧コントロールバルブ装置を説明する。前述の実施例がいずれもステアリング弁２２の一部がダンパピストン３３のピストンロッドを兼ねさせていたのに対し、この実施例においては、弁ケース２３から完全分離したシリンダケース３１とそのカバー３１ａに内装されたダンパピストン３３の中心部から相反する方向へピストンロッド３９を設けると共に、該ピストンロッド３９の軸線をステアリング弁２２の軸線と平行させるようにシリンダケース３１を弁ケース２３の外壁面に設置する。そして、ピストンロッド３９の一端を、弁ケース２３の外方へ延伸したステアリング弁２２の一端と連結板４０を介して接続する一方、ステアリング弁２３のドレンポート２９に通じる油路２９ａから分岐した油路２９ｄとダンパ室３１ａ，３１ｂの給油口３５とを、弁ケース２３とシリンダケース３１との合わせ面を通じて接続するのである。本実施例によれば、緩衝体Ｄがステアリング弁２２に対して後付け可能となり、パワーステアリングにおいて前述した不具合が実際に発生した時点で取り付ければ良く、不具合が発生しない場合には油路２９ｄの開口端を封止しておくのである。
【００３０】
次に図１４，１５は、ダンパ室３１ａ，３１ｂ内に充填したオイルを一方のダンパ室から他方のダンパ室へ移動許容するための絞り通路の第一変形例を示したものである。この絞り通路は、ダンパピストン３３には穿設せず、シリンダケース３１の給油口３５からダンパ室３１ａ，３１ｂ方向へ二手に分かれた油路４１ａ，４１ｂの末端に絞り通路３４ａ，３４ｂとして穿孔され、ダンパ室３１ａ，３１ｂの各々に接続する。
【００３１】
また、図１６に示す絞り通路３４の第二変形例では、前記ダンパ室３１ａ，３１ｂの内径に対し相対的に前記ダンパピストン３３の外径を小さく設定することにより隙間ｄを形成してこれを絞り通路３４とするのである。この実施例によれば絞り通路３４を機械加工する工程を省略させることができる。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１によれば、緩衝体がステアリング弁の切換速度を抑制するので、操向輪の振れ（シミー現象）が発生することがない。また、前記緩衝体を圧縮流体式ダンパーとして、低コストで簡素、かつ、作動の安定したものに構成することができる。また、ステアリング弁の低圧回路を流れるオイルをダンパ用の圧縮流体に利用できるので更に低コスト化が図れると共に、ダンパ室内は常時このオイルで満たしておくことができる。そして、緩衝体のダンパ作動のタイミングをハンドルの遊びに略一致させることができ、オペレータの操縦感覚に違和感を与えることが無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両に装備されたパワーステアリングの模式斜視図である。
【図２】ステアリングケース内部の側面断面図である。
【図３】図２のａ−ａ矢視断面図である。
【図４】本発明の第一実施例に係る油圧コントロールバルブ装置の側面断面図である。
【図５】ステアリング弁が中立位置のときの要部拡大断面図である。
【図６】図５のｂ−ｂ矢視断面図である。
【図７】ステアリング弁が一方の給油位置に切り換わる直前の動作説明図である。
【図８】図７のｃ−ｃ矢視断面図である。
【図９】ステアリング弁が一方の給油位置に切り換わった動作説明図である。
【図１０】図９のｄ−ｄ矢視断面図である。
【図１１】パワーステアリングの油圧回路図である。
【図１２】本発明の第二実施例に係る油圧コントロールバルブ装置の側面断面図である。
【図１３】同じく第三実施例に係る油圧コントロールバルブ装置の側面断面図である。
【図１４】絞り通路の第一変形例を示す要部拡大図である。
【図１５】図１４のｅ−ｅ矢視断面図である。
【図１６】絞り通路の第二変形例を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
Ａステアリング機構Ｓ油圧シリンダＶ油圧コントロールバルブ装置ＵＬアンダーラップ部２２ステアリング弁２３弁ケース２８低圧回路３１ａダンパ室３１ｂダンパ室３３ダンパピストン３４絞り通路３５給油口

Claims

ハンドル操作により中立位置から油圧シリンダに対する給油位置へ切換えられると共に、油圧シリンダの伸縮動がフィードバックされてこの給油位置から中立位置へ自動的に戻るように構成されたステアリング弁において、該ステアリング弁の切換動作に連動してその切換速度を抑制する緩衝体を設け、前記緩衝体は、前記ステアリング弁に連結したダンパピストンと、該ダンパピストンにより区画形成された一対のダンパ室と、各ダンパ室内に充填した圧縮流体と、前記ダンパ室間の流体移動を許容する絞り通路と、を備えたものに構成し、前記ダンパ室の各々に対し前記ステアリング弁の低圧回路を接続し、前記ダンパ室の各々にオイルを供給するための給油口を、前記ステアリング弁が中立位置のときには前記ダンパ室の各々と連通し、前記ステアリング弁が給油位置方向へ変位したときにはオイル圧縮側のダンパ室との連通が前記ダンパピストンの外周面によって可及的に遮断されるように、設けたことを特徴とする油圧コントロールバルブ装置。