JPH0639260B2 - 動力舵取装置 - Google Patents

動力舵取装置

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JPH0639260B2
JPH0639260B2 JP59257801A JP25780184A JPH0639260B2 JP H0639260 B2 JPH0639260 B2 JP H0639260B2 JP 59257801 A JP59257801 A JP 59257801A JP 25780184 A JP25780184 A JP 25780184A JP H0639260 B2 JPH0639260 B2 JP H0639260B2
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清二 駒村
啓彦 山岸
恒文 有田
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両の動力舵取装置に係り、特に車両の諸状
況に応じて最適な操舵力を与えるようにした動力舵取装
置に関する。
〔従来の技術〕
従来の動力舵取装置は、ステアリングホイールに連結さ
れたスタブシヤフトとパワーシリンダの出力軸に連係さ
れたウオームシヤフトとの相対変位を2列のプラネツト
ギヤ機構によりバルブスプールの軸方向変位に変換し、
バルブの切換操作を行つている。
この種の動力舵取装置は、例えば、特公昭54−342
12号公報に開示されているが、この装置のスプールバ
ルブはタイヤと路面間の接地抵抗とステアリングホイー
ルの回転力との間に生ずる力の差をスタブシヤフトとウ
オームシヤフト間に介在された2列のプラネツトギヤ機
構によりスプールバルブのスプール移動変位に変換して
いる。出力軸側のリングギヤはモータで駆動されるロツ
ク機構によりロツクされているため、出力軸が回転しな
いかぎり該リングギヤに噛合つている遊星ギヤは回転し
ない。そのため、前記遊星ギヤと一体結合されたスタブ
シヤフト側の遊星ギヤとの間に捩れが生ずる。この捩れ
はスプールバルブを作動させ、発生する圧油がピストン
の一端に働くことによりピストンを移動させ、これに伴
つてセクタシヤフトにアシストカに必要な回転力を与え
ると同時に、前記出力軸を回転せしめて解消される。ま
たスプールバルブは、出力軸側のリングギヤのロツク機
構を制御することにより、スプールの中立位置を変える
ことができる構造になつている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、スプールバルブのスプール変位量をスタブシヤ
フトからの入力の他に、ウオームシヤフト側のリングギ
ヤへの入力によつて制御しようとすると、ギヤの遊びな
どにより正確にスプールバルブを制御することができな
いという問題があつた。
本発明の目的は、パワーシリンダに供給される圧油の供
給方向および流量を制御するスプールバルブのスプール
に車両の諸状況に応た電磁力による反力を与えて最適な
操舵力を得るようにすることである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の動力舵取装置は、ステアリングホイールに連結
されたスタブシヤフトと出力軸に連結されたウオームシ
ヤフトとの間にトーシヨンバーのそれぞれの端部を固定
し、ステアリングホイールの回転入力に応じたトーシヨ
ンバーの捩れ量を2列のプラネツトギヤ機構によりスプ
ールバルブのスプールの軸方向変位に変換してバルブ切
換動作を行なわせてパワーシリンダに圧油を供給すると
ともに、パワーシリンダのピストンに連係されたウオー
ムシヤフトを、ピストンの摺動に伴つてスタブシヤフト
との相対変位が減少する方向に回転させ、スプールを中
立位置に戻すようにした動力舵取装置において、スプー
ルのそれぞれの端面を電磁力により押圧する押圧力を少
なくとも車両の車速、軸重のそれぞれの信号に基いて制
御する反力機構を設け、スプールバルブに、プラネツト
ギヤ機構と連結ピンを介して係合しスプール内を軸方向
に摺動するピンホルダと、中立位置でピンホルダのそれ
ぞれの端面へ当接しピンホルダとともに一方向又は他方
向へ移動するそれぞれの第1シートと、それぞれの第1
シートとスプールのそれぞれの端面の内面との間に設け
られピンホルダを押圧するそれぞれの第1スプリング
と、スプールのそれぞれの端面を押圧するそれぞれの第
2スプリングとを付設するように構成したものである。
〔作用〕
上記の構成によると、ステアリングホイールの操作によ
るスタブシヤフトとウオームシヤフト間に生ずる相対変
位に基いてスプールバルブのスプールが操作され、バル
ブの切換えが行なわれる。一方、スプールの両端には電
磁力による反力機構が設けられ、車両の諸状況に応じた
信号に基いて反力が与えられる。したがつて、パワーシ
リンダへの油圧が制御され、最適なパワーアシスト力を
車輪操向機構に与える。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。
(第1実施例) 第1図は、第3図上のA〜D線に沿つた縦断面を示す。
図において、バルブハウジング1には操舵方向および操
舵角に応じて流入ポート3からの圧油をパワーシリンダ
4に供給する一方、パワーシリンダ4からの油を吐出ポ
ート5を介してタンク(図示せず)に戻すためのスプー
ルバルブ6と、該スプールバルブ6をステアリングホイ
ール10の操作に基いて切換動作を行なわせるための2
列のプラネツトギヤ機構20が内装されている。そし
て、前記バルブハウジング1に固定されたギヤケース2
には、パワーシリンダ4と、ウオームシヤフト7および
セクタギヤ8などのパワーアシスト力を得るための機構
が内装されている。
ステアリングホイール10に連結されるスタブシヤフト
11には、トーシヨンバー12の一端がピン13によつ
て取付けられており、該トーシヨンバー12の他端は前
記スタブシヤフト11と同軸心上に配置されたウオーム
シヤフト7の前端部分にピン15によつて取付けられて
いる。そして、スタブシヤフト11とウオームシヤフト
7との間には、2列のプラネツトギヤ機構20が配置さ
れ、この機構により前記スタブシヤフトとウオームシヤ
フトとの相対変位、すなわちトーシヨンバー12の捩れ
量はスプールバルブを操作するための変位に変換され
る。前記プラネツトギヤ機構20はサンギヤ21、ピニ
オンギヤ22A,22Bおよびリングギヤ23A,23
Bからなり、サンギヤ21はスタブシヤフト11に回転
可能に支承され、該サンギヤ21にはスタブシヤフトに
支承されたピニオンギヤ22Aとウオームシヤフトに支
承されたピニオンギヤ22Bが噛合わされているととも
に、前記ピニオンギヤ22Aは回転可能に支承されたリ
ングギヤ23Aおよびピニオンギヤ22Bはバルブハウ
ジング1に固定されたリングギヤ23Bに夫々噛合わさ
れている。前記リングギヤ23Aのの外周面上には、ス
プールバルブ6のスプール6Aに連係される連結ピン2
4の一端が係合される凹部25が形成されている。
また、リングギヤ23Aには、ステアリングホイールの
操作力及び操作方向を検出する機構50が設けられてい
る。この検出機構50はアーム51の一端がリングギヤ
23Aに枢支され、該アーム51に形成されたスリツト
52にポテンシヨメータ53の軸53Aが係合されてお
り、リングギヤ23Aの回転をポテンシヨメータ53に
伝えてステアリングホイールの操作方向を電圧値で検出
している。すなわち、リングギヤ23Aの変位は、ポテ
ンシヨメータ53により電圧に変換され、基準電圧(ス
テアリングホイールの中立位置)と比較されてステアリ
ングホイールの操作力及び操作方向が検出される。更
に、ステアリングホイールの中立位置において、リング
ギヤ23Aを回転させ、スプールバルブ6の中立位置を
微調整する中立位置調整機構60が設けられている。
一方、ギヤケース2にはパワーシリンダ4が配置されて
おり、該パワーシリンダ4のピストン26の移動によつ
て該ピストンにギヤ結合されたセクタギヤ8を介して車
輪操向機構(図示せず)にパワーアシスト力を与えるよ
うになつている。
前記パワーシリンダ4にはピストン26を作動させるた
めの油圧室27,28が設けられており、該油圧室27
はギヤケース2の油路29およびバルブハウジング1の
油路30を介してスプールバルブ6に接続され、一方油
圧室28はバルブハウジング1の油路31を介してスプ
ールバルブ6に接続されている。
前記ピストン24の内部にはウオームシヤフト7を嵌装
するための貫通孔32が穿設され、この貫通孔32の油
圧室27側の開口はピストンキヤツプ33で閉塞されて
いる。前記貫通孔32内にはボール軸受部34が嵌着さ
れており、該ボール軸受部34とウオームシヤフト7の
のウオーム溝7Aとの間にボール35が移動可能に介在
されている。前記ウオーム溝7Aはピストンの移動に伴
つてスタブシヤフト11とウオームシヤフト7との相対
変位する方向、すなわちスプールバルブ6を中立位置に
戻す方向にウオームシヤフトが回転するように形成され
ている。一方、ピストン26の外周面には、その一部に
ラツクギヤ36が形成され、このラツクギヤ36には車
輪操向機構に連係されているセクタシヤフト9のセクタ
ギヤ8が噛合つている。
スプールバルブ6は、第2図に示すように、バルブハウ
ジング1に形成された孔37に摺動可能に嵌合された中
空のスプール6Aを有し、該スプール6Aの内部は、両
端面から所定長の深さを大きな孔径に形成し、中央付近
の孔との間に段差aが設けられたピンホルダ38の嵌入
孔39が穿設されている。前記孔39はリングギヤ23
Aの回転中心に対して直角方向の軸芯を有し、リングギ
ヤの回転変位をスプール6Aの軸方向変位に変換できる
構造になつている。前記ピンホルダ38には、スプール
の軸芯に対して直角で、かつ中立位置においてリングギ
ヤ23Aの中心を通る中心線をもつ連結ピン貫通孔40
が穿設されており、該連結ピン貫通孔40にはスプール
6Aに形成された開口41を通してリングギヤ23Aの
凹部25に一端が係合された連結ピン24の他端が嵌入
されている。そして、スプール6Aの両端開口部にはス
プールキヤツプ42A,42Bが固着され、閉塞されて
いる。このスプールキヤツプ42A,42Bはバルブハ
ウジング1に取付けられたソレノイド43A,43Bの
アクチユエータ44A,44Bに取付けられている。前
記ピンホルダ38は、中立位置において、その両端面が
前記嵌入孔39の段差aに面一となるように形成されて
おり、該両端面には周辺が前記段差aに当接される第1
シート45A,45Bを介してスプールキヤツプ42
A,42Bとの間に第1スプリング46A,46Bが挿
着されており、ピンホルダ38が一方向へ移動すると、
第1スプリング46Aの弾性力によりスプールキヤツプ
42Aを介してスプール6Aが一方向へ移動されるよう
になっている。更に、スプール6Aは、中立位置におい
て、その両端面が孔37の開口周辺のバルブハウジング
1の面に一致するように形成されており、該スプール6
Aの両端面には周辺がバルブハウジング1の面に当接す
る第2シート47A,47Bを介して第2スプリング4
8A,48Bの押圧力が作用するようになつている。し
たがつて、リングギヤ23Aが回転すると、連結ピン2
4を介してピンホルダ38が一方向へ移動して第1シー
ト45Aもともに移動し、このピンホルダの移動によつ
て一方向の第1スプリングの弾性力により一方向の第2
スプリングの弾性力に抗してスプール6Aが移動され、
バルブ切換動作が行なわれる。このとき、他方の第1お
よび第2スプリングは第1シート45Bを介してスプー
ル6A内の段差aおよびバルブハウジング1の面に当接
されて一方向へ移動が係止され、その弾性力はスプール
6Aに作用しない。また、スプールの中立位置において
も、上記同様に夫々の第1および第2シートが段差aお
よびバルブハウジング1の面に当接されるため、ピンホ
ルダ38およびスプール6Aには、弾性力が作用しな
い。
ここで、反力機構はソレノイド43A,43B、スプー
ル6Aに固着されたスプールキヤツプ42A,42Bお
よび該ソレノイドとスプールキヤツプとを連結するアク
チユエータ44A,44Bからなつている。
前記反力機構の制御回路を第4図に示す、PROMは予
じめ特定された入力信号に対して記憶された信号(デー
タ)を出力する。PROMには車速信号、軸重信号、そ
の他の信号が入力され、該入力信号に対して必要な反力
を与えるための信号が出力される。この出力信号はD/
Aコンバータ49によつてアナログ信号に変換され、積
算・反転回路70に入力される。積算・反転回路70に
は、ステアリングホイール10の操舵力及び操作方向信
号71が入力されるとともに、特定条件に関連して前記
回路を動作せしめるためにPROMの出力をNOT回路
72を介して入力している。前記NOT回路72とPR
OMの出力端との間には、出力側断線時、PROM電源
OFF時、車速センサの非動作時にON動作し、NOT
回路72をHレベルにするLEDIが接続されており、
前記条件下では積算・反転回路70を非動作状態にす
る。
積算・反転回路70の出力端は、スイツチングトランジ
スタTr1,Tr2を介してスプール6Aの両端に設けられ
たソレノイド43A,43Bに接続されている。前記ト
ランジスタTr1,Tr2のベースには、ステアリングホイ
ール10の操作方向信号に基いて該トランジスタTr1
r2のいずれか一方を導通させるための回路が設けられ
ている。前記回路はコンパレータ73およびNOT回路
74からなり、該コンパレータ73には可変抵抗VR
で設定されたステアリングホイール10の中立位置、す
なわち、この中立位置におけるポテンシヨメータ53に
よる電圧に対応した基準電圧Vと、リングギヤ23A
の回転変位を検出するポテンシヨメータ53による電圧
が入力され、該両電圧が比較されてステアリングホ
イールの操作力及び操作方向に対応したLレベル又はH
レベルの信号を出力する。
前記コンパレータ73の出力端には、例えばソレノイド
43Aを制御するトランジスタTr1がNOT回路74を
介して接続され、一方、ソレノイド43Bを制御するト
ランジスタTr2が接続されている。したがつて、トラン
ジスタTr1,Tr2は、前記コンパレータ73の出力信号
によつていずれか一方が導通され、前記積算・反転回路
70から一方のソレノイドに駆動電流が供給され、スプ
ール6Aに反力を与える。なお、LED2は、スプール
6Aの中立位置調整用の発光ダイオードである。
上記第1実施例の動作を説明する。
ステアリングホイール10が中立位置にあるときには、
スタブシヤフト11とウオームシヤフト7間に相対変位
が生じないので、スプール6Aは中立位置に保持され、
圧油は循環油路を通つてタンクに戻される。いま、ステ
アリングホイールに操作力を加えると、タイヤと路面と
の接地抵抗などの出力軸側の負荷がウオームシヤフト7
にかかるため、該ウオームシヤフトとスタブシヤフト1
1間にはトーシヨンバー12の捩れが発生し、両者間に
相対変位が生ずる。この相対変位はリングギヤ23Aを
回転させ、該リングギヤ23Aに係合された連結ピン2
4を介してスプール6Aを軸方向に変位させ、バルブの
切換えが行なわれる。バルブが切換ると、圧油がパワー
シリンダ4の一方の油圧室に供給され、ピストン26を
作動する。このピストン26の作動によつて該ピストン
にギヤ結合されたセクタシヤフト9が回転し、車輪操向
機構に必要なアシスト力を与える。このアシスト力はト
ーシヨンバー12の捩れが無くなるまで加えられる。す
なわち、スプール6Aの移動変位量はリングギヤ23A
の回転変位によつて与えられているため、この回転変位
が生じている間はピストン26が移動し、アシスト力が
発生する。しかし、ピストンとウオームシヤフトとは、
第3図に示すように、ウオームギヤによつて連結されて
いるため、ウオームシヤフト7はピストンの移動に伴つ
て前記トーシヨンバー12の捩れが無くなる方向に回転
される。ウオームシヤフトが回転すると、リングギヤ2
3Aが前記とは逆の方向に回転され、スプール6Aを中
立位置に戻す。したがつて、出力軸の負荷に見合つたパ
ワーアシスト力を得るに必要な油量がパワーシリンダ4
に供給される。すなわち、前記油量は、車両の諸状況に
応じて制御された反力がスプール6Aの両端面に加えら
れた状態でのものなので、車輪操向機構には最適なアシ
スト力が与えられる。いま、ステアリングホイール10
を操作すると、リングギヤ23Aに結合されたポテンシ
ヨメータ53によつて操舵力と操作方向に対応した電圧
が発生する。該電圧Vは積分・反転回路70およ
びコンパレータ73に入力される。一方、PROMの出
力端には、車速、軸重などの車両の諸状況における信号
に基づく予じめ定められた反力信号が出力される。該出
力信号はD/Aコンパレータ49を通してアナログ信号
に変換され、積分・反転回路70に入力される。従つ
て、D/Aコンバータよりの信号α(この信号は車速、
軸重一定の場合は一定である)と前記ポテンシヨメータ
53に得られる入力信号β(この信号は操舵力によつて
変わる)を積算し、(α×β)をソレノイド43A,4
3Bに供給する。そして、コンパレータ73では、基準
電圧Vと電圧Vが比較され、Lレベル又はHレベル
の信号が出力される。コンパレータ73の出力信号がH
レベルであるときには、Tr2が導通し、又Lレベルのと
きには、NOT回路72を介してTr1を導通して夫々選
択されたソレノイドに駆動電流を供給し、スプールに反
力を与えるようになつている。
(第2実施例) 第5図は、第2実施例の反力機構を示す。なお、反力機
構を除く動力舵取装置は、第1実施例と同一構造なの
で、その説明を省略する。
スプールバルブ100のスプール101は中空に形成さ
れており、その軸方向の両端面が閉塞されている。前記
スプール101の長さは、バルブハウジング1の孔の長
に略等しく形成され、該スプールの両端面が孔の周辺の
バルブハウジングの面に一致している。スプール101
内には、ピンホルダ38が摺動可能に嵌装されており、
該ピンホルダ38の軸方向の両端面とスプールの軸方向
の内面との間には第1スプリングシート45A,45B
を介して第1スプリング46A,46Bが介在され、ピ
ンホルダ38を両端面から押圧している。一方、スプー
ル101の両端面には孔周辺のバルブハウジングの面に
周辺部分が当接する第2スプリングシート102A,1
02Bを当接し、該第2シートにソレノイド43A,4
3Bのアクチユエータ44A,44Bを係合し、かつ第
2シートとソレノイド間に第2スプリング48A,48
Bを介在させている。第1スプリング46A,46B
は、第2スプリング48A,48Bの弾性力より大き
く、かつソレノイドの電磁力と第2スプリングの弾性力
の和より小さな弾性力を有する。したがつて、スプール
101が中立位置にあるときには、第5図(イ)に示すよ
うに、第1および第2スプリングシートはスプール内の
段差aおよびバルブハウジングの孔周辺の面に当接され
ており、ピンホルダ38およびスプール101には全く
作用しない。ソレノイドの非通電時には、例えば第5図
(ロ)に示すように、ピンホルダ38の端面に第1スプリ
ングシート45Aを介して第1スプリング46Aにより
押圧力が作用し、ピンホルダとスプールは一体(a=
c)となつて移動する。またソレノイドの通電時には第
5図(ハ)に示すように、スプール6Aの端面に電磁力に
よる反力が作用し、第1スプリングシート45Aが段差
aより離れてスプール端面のみ押圧する。このとき、ス
プールの変位(c)はピンホルダ38の変位(a
から第1スプリングシートと段差との間の変位(b
の差となる。一方、他方のソレノイド43B側では、ス
プール101が孔内に入つてしまうため、第2スプリン
グシート102Bが孔周辺のバルブハウジングの面に当
接し、ソレノイドの押圧力はスプールに作用しない。
第2実施例の制御回路を第6図に示す。
スプールバルブのスプールには、中立位置以外の位置に
おいて、スプールの移動側にあるソレノイドの電磁力お
よび第2スプリングによる押圧力(反力)が作用する構
造になつているため、両ソレノイド43A,43Bは、
第5図に示すように、車両の諸状況に応じた最適なパワ
ーアシスト力を得るための反力に必要な駆動電流によつ
て常時励磁されている。
上記第2実施例によれば、ステアリングホイールの操作
方向を判定する回路、および前記判定信号に基いてソレ
ノイドへの駆動電流の制御を行なう積分・反転回路とス
イツチング回路が不要となり、回路構成が単純化され
る。
本発明によれば、第7図に鎖線で示す範囲において、ハ
ンドルの入力トルクに対するパワーシリンダの出力を電
気制御によつて任意に規定することができる。
[発明の効果] 本発明によれば、圧油制御用のスプールバルブに、車両
の諸状況に応じた電磁力により第2スプリングとともに
反力を作用させるようにし、スプール内の第1スプリン
グの弾性力に抗してピンホルダを摺動させて連結ピンと
スプールとの相対位置を変え、ハンドルの入力トルクと
発生トルクとの関係を任意に制御できるようにしたた
め、動力舵取装置の設計自由度が大きくなり、かつ常に
最適なパワーアシスト力が得られ、操安性の向上が図ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例に係る動力舵取装置のスプ
ールバルブの縦断面図、第2図は第1図の部分拡大図、
第3図は第1図の横断面図、第4図は第1実施例の制御
回路を示す図、第5図(イ)、(ロ)、(ハ)は本発明の第2実
施例に係る動力舵取装置のスプールバルブの縦断面図、
(イ)は中立位置を示す図、(ロ)はソレノイドの非通電状態
におけるスプールの作動図、(ハ)はソレノイドの通電時
におけるスプールの作動図、第6図は第2実施例の制御
回路を示す図、第7図はハンドル入力トルクに対するパ
ワーシリンダの出力特性を示す図である。 1……バルブハウジング、2……ギヤケース、4……パ
ワーシリンダ、6……スプールバルブ、7……ウオーム
シヤフト、9……セクタシヤフト、11……スタブシヤ
フト、12……トーシヨンバー、 ……プラネツトギ
ヤ機構、38……ピンホルダ、43A,43B……ソレ
ノイド。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−43863(JP,A) 特開 昭54−1536(JP,A) 特開 昭58−202163(JP,A) 特開 昭58−105876(JP,A) 特開 昭58−47657(JP,A) 特開 昭54−104129(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ステアリングホイールに連結されたスタブ
    シヤフトと出力軸に連結されたウオームシヤフトとの間
    にトーシヨンバーのそれぞれの端部を固定し、前記ステ
    アリングホイールの回転入力に応じた前記トーシヨンバ
    ーの捩れ量を2列のプラネツトギヤ機構によりスプール
    バルブのスプールの軸方向変位に変換してバルブ切換動
    作を行なわせてパワーシリンダに圧油を供給するととも
    に、前記パワーシリンダのピストンに連係された前記ウ
    オームシヤフトを、該ピストンの摺動に伴つて前記スタ
    ブシヤフトとの相対変位が減少する方向に回転させ、前
    記スプールを中立位置に戻すようにした動力舵取装置に
    おいて、前記スプールのそれぞれの端面を電磁力により
    押圧する押圧力を少なくとも車両の車速、軸重のそれぞ
    れの信号に基いて制御する反力機構を設け、前記スプー
    ルバルブに、前記プラネツトギヤ機構と連結ピンを介し
    て係合し前記スプール内を軸方向に摺動するピンホルダ
    と、前記中立位置で該ピンホルダのそれぞれの端面と当
    接し該ピンホルダとともに一方向又は他方向へ移動する
    それぞれの第1シートと、それぞれの第1シートと前記
    スプールのそれぞれの端面の内面との間に設けられ前記
    ピンホルダを押圧するそれぞれの第1スプリングと、前
    記スプールのそれぞれの端面を押圧するそれぞれの第2
    スプリングとを付設したことを特徴とする動力舵取装
    置。
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