JPS6141787B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、動力補助車輛ステアリング、特に弾
性棒ばねを介して伝達される運転者のトルクがス
テアリングハンドルを路上ステアリングギアに連
結する公知型式の装置に係る。棒ばねのねじりた
わみにより回転弁内に応答が発生し、従つて該弁
の作動が動力補助サーボモータに多少の加圧流体
を流動させる運転者のトルクの大きさと方向とを
表わす。前記の如き装置の有効なねじり応答が車
輛速度により調整されその結果実際に車輛速度が
増加すると補助動力を減少し得る多くの提案がな
されてきた。

前記提案に於て、ねじり応答する公知型式の油
圧回転弁内のトルクバーの弾性有効長が、トルク
バーと弁部材との間にスプラインまたはこれと同
様の方法で係合し且つピストンにより可動である
継手を介在させることにより漸進的に変更される
手段が開示されており、該ピストンは車輛速度の
関数である流体圧により（全作動率を指令するば
ねに抗して）作動する。この前記提案に於て、継
手は２つの摩擦抵抗（および圧力と弾力との差動
力）が存在する場合に可動であり、該摩擦抵抗の
１つは継手とトルクバー上のスプラインまたは同
効部材との間に、他の１つは継手と弁部材内のス
プラインまたは同効部材との間に存在する。これ
は有効に漸進的作用を生じることが可能であるが
（すなわち理論的にはトルクバーの有効弾性を車
輛速度の増加につれて減少すべく漸進的に調整し
得るが）、かなりの摩擦効果を受ける可能性があ
り、特にステアリングトルク使用中に速度が変化
すると、突発的に変化する恐れがあり、これは不
都合であるばかりでなく危険でさえある。更に前
記提案に於て、実際に速度感知源から分離されて
いる動力補助用加圧流体源の存在も明白でなく、
単一ポンプを有する調速機の使用も提案されてな
く、車輛荷重率が容易に導入され得るようにシス
テムを配置すべき提案もなされていない。

本発明は、その目的を達成する簡単な手段を有
すると共に種々の方法に応用し得る。例えば、車
輛速度のみでなく車輛荷重に応答すべく製造され
ることも極めて容易である。単一の加圧流体源す
なわち１個のエンジン被駆動ポンプを使用すべく
適用されることも可能であり、所要の車輛速度率
は速度感知調速機により規定され、該調整機は単
に調速機に制御されるバイパスリストリクシヨン
またはスロツトルでもよい。本発明の製造は極め
て簡単であり、ばねも正確に装着すべきピストン
装置も必要とせず、更にいかなる高摩擦荷重も有
しない。

特に動力補助車輛ステアリングの技術に於て、
操作者により与えられる力（車輛の場合運転者す
なわち運転ハンドルのトルク）は、エンジン被駆
動ポンプのようなエネルギー源から油圧エネルギ
ーを得且つ弁を介してそれを制御することにより
比例的に増加され得るものであり、該弁は制御作
動中弁全体が回転するのでいわゆるトルクバーま
たはロツドであるねじり部材の弾性降伏により方
向と大きさとの両方に作用することが知られてい
る。簡単な場合、動力補助の増加は直接的に、ま
たはポートの位置の選択と単位角度当たりのポー
トの重複部分の増加分と相関パラメータとにより
決定される弁の法則に従つて、運転者のトルクに
比例する。しかしながら、特に車輛ステアリング
の場合に、低速または無速度（例えば交通費の多
い場合または駐車の場合等）に於ける動力補助が
高速に於ける動力補助よりも望ましいと考えられ
ている。運転者は高速の場合所与のステアリング
ねじりを生じるために低速の場合に比較して極め
て大きい力を与えることが必要であるから、高速
に於ける動力補助の導入は実に危険である。前記
の如き課題は、英国特許第1293192号に関する
が、本発明はこの課題を異つた方法で解決しよう
とするものであり、この課題は、動力補助サーボ
モータへの加圧流体の供給を調整すべく、ねじり
作動を行なう２個の回転弁部材にトルクバーの両
端が夫々連結されており、一端に加えられたステ
アリングトルクを他端に伝達する弾性トルクバー
のねじれによりトルクが感知されるように構成さ
れており、前記一方の回転弁部材の放射方向に形
成された円筒孔に可動的に支承され、且つトルク
バーの有効長を変更すべく流体圧に従つて該一方
の回転弁部材をトルクバーに相互係合するように
前記トルクバーに設けた凹所に向つて放射方向に
移動される少なくとも１個のボールと、前記一方
の回転弁部材とトルクバーとを相互係合せしめる
べく前記ボールに作用する加圧流体を速度応答源
から誘導する手段とから成りトルクバーの回転に
より前記ボールに与えられた流体圧に抗して凹所
に接触する前記ボールを放射方向外側に押圧する
カム状効果を有する面を凹所に形成してなること
を特徴とする動力補助車輛ステアリングシステム
により解決される。

本発明に於て、基本油圧力を制御すべくトルク
反応弁を有する種類の、車輛ステアリング動力補
助システムのような油圧力制御システムは、２次
油圧力源を有しており、その圧力は、所与のトル
クを与えられた弁の応答が圧力が増加すれば減少
するような方法で車輛速度または同等の要因によ
り決定される。２次動力源は基本動力源と同一ポ
ンプまたは車輛速度制御に従う同効部材から得ら
れてもよく、２次源の圧力を車輛速度により調整
する手段が備えられている。２次動力源は、しか
しながら車輛トランスミツシヨンにより駆動され
るポンプであるのが好ましく、その結果その圧力
は速度に比例する。しかし前記の如き場合に２次
システムの帰還回路が基本システムの回路と合流
してもよく、共通タンクが使用される。もしシス
テムがオープンセンター性を有する必要があれば
すなわち常に或る程度の流れが存在する必要があ
れば、これは２次源の出口側から入口側への短絡
回路を備え、この回路にリストリクシヨンを設け
ることにより達成される。更に前記の如きリスト
リクシヨンの効果はスロツトルと同様に可変であ
りその結果２次圧の効果は、例えば車輛運転者に
より制御自在であるかまたは車輛荷重に依存して
いる。

前記のトルク応答弁の応答は、本発明によれば
１個またはそれ以上のボールにより制御され、該
ボールはトルクバーの通常有効な端部間の１つの
位置で（または複数の位置で）（または弁を非作
動状態に固定したい場合はロツドの１端で）弁の
トルクバーとスリーブとを相互係合させる。従つ
て、例えば、前記の如きボールがトルクバー全長
の中程にあれば、実際にこれを作動すると（すな
わち所与トルクを与えられて弾性降伏が生じる場
合）トルクバー全長が半減し、従つて所与トルク
に対する弾性降伏が半減し、次に２個の弁部材の
相対運動が半減する。前記の如きボールは対の形
状であるので好ましく、該ボールは凹みに係合す
べく弁部材の放射方向円筒孔内でピストンのよう
に滑動自在であり、該凹みの形状は漸進的カム状
効果を有すべく形成されてもよく、これにより内
部弁部材が部分的にトルクバーにしつかりと固定
され、且つ２次油圧が前記ホールに作用してこれ
を２次油圧、従つて車輛速度により決定される力
で押圧し、トルクバー自体の内部に備えられた凹
みと係合させる。

ボールに代えて、係止手段としてプランジヤを
使用することも考えられるが、プランジヤの場
合、このプランジヤを放射方向に摺動させるため
のハウジングが大きくなり、ステアリング作用を
行うピニオンの回転と共にこのハウジングが外側
に位置する主ハウジングの凹溝内で回転せざるを
得ないような構成とすることが必須となる。とこ
ろが、このピニオンには車輪に連なるラツクから
の反作用力が作用し、ピニオンを一部に含む軸は
軸心から一方向へ偏つた状態で回転する傾向があ
るので、前記のごときプランジヤ用のハウジング
が主ハウジングの凹溝内で内壁に押し付けられて
回転することとなり、ステアリング感覚が硬くな
る。ところがボールの場合には、このようなこと
はない。

前記の如く構成されたシステムに於て本発明は
２個の事実上別個の油圧システムを有し得る。基
本システムは回転弁により制御されるステアリン
グサーボモータを作動する公知の動力補助システ
ムであり、これに加えて基本システムと同一タン
クから供給されるのが好ましいトランスミツシヨ
ン駆動される（すなわち速度応答）ポンプまたは
圧力源を含む２次システムを備えており、基本シ
ステムの出力は弁または弁本体内部のチヤンバに
到達し該チヤンバ内でその圧力がホールに作用し
前記の如き効果をもたらす。前記の如く使用され
るとボールの側を通る漏出は適当な水路を介して
逆流し基本システムの帰還流に合流する。２次シ
ステムの圧力源（例えばポンプ）は、前記のよう
に、リストリクシヨンを有する回路により短絡さ
れていてもよい（すなわち、その加圧側が入力側
に接続している）。これは２次ポンプに常時或る
程度の流れが存在するオーブンセンタ弁と同様の
効果を有する。リストリクシヨンは運転者の制御
により変化させることが可能であり、これにより
弁制御に於ける２次油圧システムの効果自体が制
御される。また、車輛荷重を監視するなんらかの
手段により変化させることが可能である。

従つて、ある変形例では、２次システムの圧力
供給は、アクスル荷重のような速度以外のなんら
かの要因により制御されてもよい。圧力源は基本
システムと２次システムとの両者に共通であつて
もよく、例えば１個のエンジン被駆動ポンプであ
つてもよく、この場合、２次システムの圧力は、
トランスミツシヨンに駆動される遠心調速機のよ
うな速度（または荷重）応答装置により、または
アクスル荷重に応答する弁手段により、またはこ
れらの集合体によつて制御される。

添付図面は本発明の具体例の主要点を示す断面
図である。

図面の部材のいくつかは、動力補助車輛ステア
リングシステムを熟知する者にとつて公知であ
り、従つてその詳細な説明は不必要である。

両図に於て装置はステアリングボツクスｃ内の
ピニオンＢにより駆動されるラツクバーＡを備え
たラツクピニオン車輛ステアリングに適用されて
おり、運転ハンドルはステアリングコラム（図示
せず）を介して入力シヤフトＤに連結されてい
る。通常のベアリング、グランド、および他の同
効部品も勿論備えられている。具体例に於て、基
本油圧システムは省略されているが、その出力流
が最終的に帰還するタンク１により供給されるエ
ンジン被駆動ポンプを含み得ることは当然であ
る。

車輛速度に従つて、車輛推進軸を停止させまた
は駆動する二次ポンプ２もタンク１から供給され
る。ポンプ２は、内部に符号４で示されている運
転者の調整自在なリストリクシヨンを備えた回路
３により短絡されている。この短絡は、二次シス
テムに開路システム的性格を与えるのみならず補
助動力を減少させる速度を運転者に選択させ得
る。二次システムは、ステアリングボツクスＣと
一体的であるのが好ましい弁本体７内にユニオン
６を介して導入されている主圧力回路５を有す
る。弁本体７内部で二次流体はシヤフトＤにより
回転自在である内部回転弁スリーブ９を包囲する
環状チヤンバ８に流入する。次にスリーブ９は、
入力シヤフトＤとピニオンＢと相互係合するトル
クバー１０を包囲する。

一端に向つて、スリーブ９は、スリーブ９にジ
ヤーナル連結されている外部弁スリーブ１１によ
り包囲されている。通常の弁の管路とランドとが
備えられておりその結果スリーブ９と１１との相
対的回転が基本システム内の補助圧力流を制御す
る。

チヤンバ８内に２個の直径上に対向するボール
１３が露出しており該ボールはスリーブ９の壁部
の孔１３Ａに密着して滑動自在に嵌合されてい
る。これらの孔１３Ａとロツドすなわちトルクバ
ー１０との間はいくらか直径が拡大されており、
この拡大部分が凹状窪みすなわち溝１４を有して
おり、該溝内にボール１３が貫入し得る。この貫
入はチヤンバ８内の圧力に依る。孔１３Ａ内でボ
ール１３のそばを通る漏出は弁アセンプリに沿つ
て環状通路１５に送られ、該通路から流出して基
本システムの帰還流に合流しこのようにしてタン
ク１に帰還する。

もし車輛が停止していればポンプ２は作動せず
ボール１３は離れている。車輛速度が増加してポ
ンプ２から送られる圧力が増加するにつれてボー
ル１３が放射内側方向に押圧されて溝１４と係合
する。最終的にボールが実際にスリーブ９をロツ
ドすなわちトルクバー１０にしつかりと固定さ
せ、図示のようにロツドの長さを事実上半減す
る。車輛運行時に生ずる２次システムに圧力によ
つて、ボール２とトルクバー１０の凹所としての
溝１４は常に接触した状態となり、両者の間に遊
びがなく、ステアリング操作によるトルクバー１
０の回転は、即ステアリング操作トルクの増大と
なり得、したがつて、ステアリング操作トルクの
増大に関してステアリング回転角の不感帯がない
という点において好ましいシステムを提供し得る
ものである。溝１４はこの効果と二次圧力との間
に、選択されている関係を提供し得る形状に形成
されており、その結果弾性低下が漸進的であり、
従つて速度増加に伴なう補助動力の減少が漸進的
である。

必要であれば、一組以上のボールを備えてもよ
く、この場合これ等のボールを順次に作動させる
ためにばね抵抗を使用し得る。例えば約64Km／
ｈ（約40m.p.h）で補助動力を半減し、約
128Km／ｈ（約80m.p.h.）で除去する。

前記具体例の２次ポンプ２の代りに、回路５が
基本動力補助ポンプから供給されてもよく、供給
された流体圧は例えば速度感知調速機により制御
される。この目的で使用するのに適した調速機
は、本出願人の英国特許第1293192号に説明して
いるものでもよいが、多くの適当な型がある。ま
た本発明の２次システムがラムを介して作動する
基本ポンプすなわち差動面積ピストン装置により
供給されてもよく、速度感知ポンプまたは速度制
御弁がその作動に応じる。営業用車輛およびおそ
らく複数のステアリングアクスルを有する車輛に
於て特に、動力補助は本発明の方法で速度と荷重
との両者により、または荷重のみにより制御され
（例えば荷重に依存しないでリストリクシヨン４
の装置を設けることにより）、基本システムと２
次システムとの組合せは極めて融通性のある適用
が可能である。従つて迅速に且つ荷重なしに走行
する場合高速で車輛のステアリング補助は軽減ま
たは除去されているが、同じ車輛が重く荷重され
ている場合主補助または補助の一部を保持してい
る。

高速によりステアリングが多少直接的になり突
然の過度のステアリング力が生じると（例えばバ
ンクタイヤにより）、運転者は極めて高いトルク
を加え得るのでボール１３により構成される係止
装置が急激に作動し、動力補助が再開することが
明白であろう。

本発明の実施態様のいくつかを以下に要約す
る。

(1) 前記ボールと共働溝とが前記トルクバーの両
端部間に配置されていることを特徴とする特許
請求の範囲に記載のシステム。

(2) 前記ボールと共働溝とが事実上前記トルクバ
ーの一端に配置されておりその結果前記ボール
と前記共働溝とが相互係合すると実際にトルク
バーのねじり弾性が除去されることを特徴とす
る特許請求の範囲に記載のシステム。

(3) 前記凹みが前記ボールに与えられた流体圧に
抗して前記ボールを外側に押圧する傾斜面で形
成された溝であることを特徴とする特許請求の
範囲に記載のシステム。

(4) 前記ボールに作用する加圧流体の前記ボール
からの漏出が流体供給源と合流すべく誘導され
ることを特徴とする特許請求の範囲に記載のシ
ステム。

(5) １方が回転弁に従つて所要動力補助を供給す
べく連結されており他方が係止手段に作用すべ
く連結されている２個のポンプを備えており、
これによりその送出圧力が車輛速度の関数とな
ることを特徴とする特許請求の範囲に記載のシ
ステム。

(6) 車輛速度にかかわりなく所要の動力補助を供
給し且つ更に車輛速度に応答する制御手段に従
つてボールに供給すべく駆動される構成の１個
のポンプを備えていることを特徴とする特許請
求の範囲に記載のシステム。

(7) 前記ボールを作動し且つ内部流量が車輛速度
に従つて制御されるバイパスを有する圧力源が
備えられていることを特徴とする特許請求の範
囲に記載のシステム。

(8) 前記バイパス流量が、更に操作者により調整
自在であることを特徴とする前項(5)に記載のシ
ステム。

(9) 実質的に第１図と第２図とに関して記載のよ
うに作動すべく構成され適用されることを特徴
とする特許請求の範囲に記載の動力補助車輛ス
テアリング。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ある２次（速度に応答する）圧が到
達すると弁の応答トルクが約1/2になる形状の本
発明ステアリングシステムの軸方向断面図、第２
図は第１図のＸ−Ｘ線横断面図である。 Ａ…ラツクバー、Ｂ…ピニオン、Ｃ…ステアリ
ングボツクス、Ｄ…入力シヤフト、１…タンク、
２…ポンプ、７…弁本体、９…スリーブ、１０…
トルクバー、１３…ボール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 動力補助サーボモータへの加圧流体の供給を
   調整すべく、ねじり作動を行なう２個の回転弁部
   材にトルクバーの両端が夫々連結されており、一
   端に加えられたステアリングトルクを他端に伝達
   する弾性トルクバーのねじれによりトルクが感知
   されるように構成されており、前記一方の回転弁
   部材の放射方向に形成された円筒孔に可動的に支
   承され、且つトルクバーの有効長を変更すべく流
   体圧に従つて該一方の回転弁部材をトルクバーに
   相互係合するように前記トルクバーに設けた凹所
   に向つて放射方向に移動される少なくとも１個の
   ボールと、前記一方の回転弁部材とトルクバーと
   を相互係合せしめるべく前記ボールに作用する加
   圧流体を速度応答源から誘導する手段とから成
   り、トルクバーの回転により前記ボールに与えら
   れた流体圧に抗して凹所に接触する前記ボールを
   放射方向外側に押圧するカム状効果を有する面を
   凹所に形成してなることを特徴とする動力補助車
   輛ステアリングシステム。