JPH02227371A - メータリングシリンダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は１、ストロークに応じて、その吐出量を複数
段階に変えることができるメータリングシリンダ装置に
関する。

（従来の技術） 第６図に示した従来の装置は、吸入ポートＰを設けたメ
ータリングシリンダＡのシリンダ本体Ｓｌにピストン１
を摺動自在に内装し、ピストン１の両側に一対のメータ
リングロッド１ａを装着している。そして、ピストン１
とシリンダ本体Ｓｌとで、ピストンの左右に室Ｒ，、Ｒ
２を区画している。

また、シリンダ本体Ｓ１の一側にオイルリザーバ２を設
け、ピストン１が図示の中立位置にあるとき、吸入ポー
トＰを介してオイルリザーバ２と上記両室Ｒ，、Ｒ２の
一側に、それぞれ吐出ポートＤ＋　、Ｄ２を設け、この
吐出ポートＤ１、Ｄ２に通路３．４をそれぞれ接続して
いる。

上記通路３．４の他端にアクチュエータＢのシリンダ本
体Ｓ２を設け、このシリンダ本体Ｓ２にピストン５を摺
動自在に内装するとともに、ピストン５の両側に一対の
ロッド５ａを装着している。そして、上記ピストン５と
シリンダ本体Ｓ２とで、ピストン５の左右に室Ｒ３、Ｒ
４を区画するとともに、この両室Ｒ３、Ｒ４を上記通路
３．４を介してメータリングシリンダＡの室Ｒ，、Ｒ２
にそれぞれ連通している。

このようにしたメータリングシリンダＡは、ピストン１
が図示の中立位置にあるとき、オイルリザーバ２内に蓄
えた作動油が吸入ボートＰを経てシリンダ本体ＳＩの左
右両室Ｒ，、Ｒ２に常時補給できるようにしている。そ
して、この作動油は、さらに通路３．４を経由してアク
チュエータＢの左右両室Ｒ３、Ｒ４に導かれ、作動油は
両シリンダ本体Ｓ、、Ｓ２内に充満する。

いま、メータリングシリンダＡのピストンロッド１ａに
外力が作用して、ピストン１が図面左右いずれか一方、
例えば図面左方向に移動すると、シリンダ本体Ｓｌの室
Ｒ，が縮小する。そして、室Ｒ，内の作動油はピストン
１の移動に応じて吐出され、通路３を経由してアクチュ
エータＢの室Ｒ３に供給される。そして、室Ｒ３に作動
油が供給されると、この作動油の供給量に比例してピス
トン５は図面右方向に移動する。

また；ピストン５の背面側の室Ｒ４内の作動油は、ピス
トン５の移動に応じて吐出され、吐出された作動油は通
路４を経由してメータリングシリンダＡの室Ｒ２に戻さ
れる。メータリングシリンダＡのピストン１が図面左右
いずれか他方に移動したときは、上記説明の符号が図面
左右対称に入れ替わるだけで、実質的には上記説明と同
様である。上記のようにした従来の装置は、メータリン
グシリンダＡのメータリングロッド１ａに外力が作用し
てピストン１が移動すると、シリンダ本体ＳＩ内の作動
油をメータリングロッド１ａのストローク量に比例して
吐出する。そして、この作動油がアクチュエータＢに供
給され、この供給量に比例してピストン５が移動する・ しかし、当該メータリングシリンダＡは、その直径が一
定なので、ピストン１のストローク量に比例した容積の
作動油を吐出する。換言すれば、ピストン１のストロー
ク量に応じて、その吐出量を可変にできない。

なお、上記のようにしたメータリングシリンダ装置を、
例えば車両の４輪操舵装置に装備したのが、第７図に示
した４輪操舵装置の回路図である。

上記４輪操舵装置は、例えば、ハンドル６、を図面時計
方向に回すと、ピニオン７とラック８との噛み合いを介
してタイロッド９が図面左方向に移動し、左右両前幅ｌ
Ｏを転舵するとともに、アーム１１およびメータリング
ロッド１ａを介してピストン１を図面左方向に移動する
。

上記のように、メータリングシリンダＡのピストン１が
図面左方向に移動すると、メータリングシリンダＡの一
方の室Ｒ１が縮小する。そして、室Ｒ８内の作動油はア
クチュエータＢの室Ｒ３に供給され、ピストン５は図面
右方向に移動するとともに、ピストン５に装着したロッ
ド５ａを介して、左右両後輪１２を転舵する。

つまり、ハンドルの操作速度に比例して後輪１２が一様
の転舵速度で転舵する。

（本発明が解決しようとする問題点） 上記のようにした従来のメータリングシリンダ装置では
、メータリングシリンダの作動油の吐出量をそのストロ
ーク量に応じて変えることができない。したがって、メ
ータリングシリンダが吐出する作動油をアクチュエータ
へ供給しても、その供給量が変わらないので、アクチュ
エータの作動速度を段階的に変えることができないとい
う問題があった。

また、当該シリンダ装置を例えば４輪操舵装置に装備す
ると、ハンドルの操作速度に比例して後輪が転舵してし
まうので、ハンドル操作の重い転舵の前期も、ハンドル
操作が軽くなる転舵の後期も後輪転舵速度が変わらない
。したがって、運転者のハンドルの切り回し感覚と車両
の実際の走行状態とに違和感があるという問題があった
。

この発明の目的は、アクチュエータの作動速度を、メー
タリングシリンダのストロークに応じて変えることがで
きるメータリングシリンダ装置を提供することである。

（問題点を解決する手段） 上記の目的を達成するために、この発明はメータリング
シリンダとアクチュエータとを設け、メータリングシリ
ンダのシリンダ本体にメータリングロッドを設けたピス
トンを摺動自在に内装するとともに、このピストンの左
右にそれぞれ室を区画し、これらの室をアクチュエータ
に連通させたメータリングシリンダ装置においてメータ
リングシリンダの本体とメータリングロッドとの間にメ
インピストンを固定したサブシリンダを同軸に内装し、
これらサブシリンダとサブシリンダに内装するサブピス
トンとを保持部材で保持し、メータリングロッドに外力
が作用して移動するときに、その外力が保持部材の保持
力より小さいときにはサブシリンダとサブシリンダに内
装するサブピストンとを共に移動させ、メータリングロ
ッドに作用する外力が保持部材の保持力より大きくなる
とサブシリンダとサブシリンダに内装するサブピストン
との連係を遊離し、サブピストンのみが移動する構成に
した。

（本発明の作用） 上記のようにメータリングシリンダのシリンダ本体とメ
ータリングロッドとの間に、メインピストンを固定した
サブシリンダを同軸に内装し、当該メータリングシリン
ダのストローク量に応じて、その吐出量が可変となるも
のである。

したがって、メータリングシリンダの作動油の吐出量を
メータリングロッドのストローク行程の前期、後期に対
応して変えることができるとともに、ストローク前期行
程の吐出量を後期行程の吐出量より多くするように設定
することができる。

（本発明の効果） この発明のメータリングシリンダ装置によれば、メータ
リングシリンダの吐出量をそのストローク量に応じて複
数段階に変えることができるとともに、ストローク前期
行程の吐出量を後期行程の吐出量より多くするように設
定することができる。

したがって、メータリングシリンダは上記吐出量特性に
よって吐出しな作動油をアクチュエータへ供給して、ア
クチュエータの作動速度を複数段階に変えるとともに、
その前期工程の作動速度を後期行程の作動速度より速く
するように制御することができる。

また、当該メータリングシリンダ装置を、例えば４輪操
舵装置に装備すると、ハンドル操作が重い転舵前期には
、後輪を速く転舵し、ハンドル操作が軽くなる転舵後期
には、後輪を前期より遅く転舵することができる。

したがって、運転者のハンドルの切り回し感覚と、車両
の実際の走行状態とに違和感がなく、最適の操舵感覚で
車両を運転することができる。

（本発明の実施例） 第１．２図に示したこの発明の実施例は、メータリング
シリンダＡのシリンダ本体Ｉ３に吸入ポートＰおよび左
右一対の吐出ボートＤ１、Ｄ２を設けている。そして、
シリンダ本体１３に、メインピストン１４およびガイド
部材１５を溶着したサブシリンダ１６を摺動自在に内装
している。

上記サブシリンダ１６は、左右一対のシリンダチューブ
１６ａの内外端に複数の凹部１９を形成するとともに、
シリンダチューブ１６ａの両内端内周に円錐部２２を形
成している。そして、上記左右両チューブ１６ａを結合
部材２０で結合するとともに、左右両チューブ１６ａの
向い合う端面と上記結合部材２０とで環状凹溝２１を形
成している。

また、シリンダ本体１３の左右両側に一対のシリンダヘ
ッド２３を螺合し、左右両シリンダへラド２３とメイン
ピストン１４の両側とで室１７．１８を区画するととも
に、左右両シリンダヘッド２３の内側２３ａをサブシリ
ンダ１６の両端面に対向させている。

そして、サブシリンダ１６が移動して、これがシリンダ
ヘッド２３の内側面２３ａとサブシリンダ１６の凹部１
９とで通路Ｃを区画形成する。

上記のようにしたサブシリンダ１６には、サブピストン
２４とで、室２５．２６を区画している。そして、サブ
ピストン２４の両側に、左右両シリンダヘッド２３に支
持された一対のメータリングロッド２７をそれぞれ螺合
している。

また、サブピストン２４の外周であって、サブピストン
２４の軸線対称に、一対のボール穴２８を形成し、この
両ボール穴２８の間に形成したバネ穴２９を介して、上
記両ボール穴２８を連通している。そして、上記両ボー
ル穴２８にデイテントボール３０を装着するとともに、
バネ穴２９に伸長方向に勢力を付与したスプリング３１
を装着している。さらにスプリング３１の両端とデイテ
ントボール３０との間に、例えば弗素樹脂製など低フリ
クションのバネ受３２を設け、このバネ受３２を介して
スプリング３１のばね力をデイテントボール３０に作用
させている。

上記のようにしたデイテントボール３０は、サブピスト
ン２４がサブシリンダ１６内を移動するときには、サブ
シリンダ１６内面を転舵し、サブピストン２４の摺動抵
抗がメインピストン１４の摺動、抵抗より小さくなるよ
うにしている。また、通常は図示したようにデイテント
ボール３０を上記スプリング３１のばね力の作用でサブ
シリンダ１６の環状凹溝２１に突出し、この突出したデ
イテントボール３０を介してサブピストン２４がサブシ
リンダ１６を保持するようにしている。

したがって、サブピストン２４が移動すれば、サブシリ
ンダ１６と共にこれに溶着したメインピストン１４も移
動する。

なお、上記デイテントボールの保持力はメインピストン
１４の摺動抵抗力より大きくするとともに、デイテント
ボール３０とスプリング３１とで本発明の保持部材を構
成している。

上記以外の構成は、前記従来と同様なので、訂記従来の
説明をそのまま引用し、説明を省略する。

このようにした当該メータリングシリンダ装置は、サブ
ピストン２４が図示の中立位置にあるとき、メインピス
トン１４の外周を吸入ボートＰの開口部に臨ませ、オイ
ルリザーバ２内に蓄えた作動油を吸入ボートＰを経てメ
ータリングシリンダＡ内に常時補給できるようにしてい
る。

いま、メータリングロッド２７に外力が作用して、サブ
ピストン２４が図面左右いずれか一方の方向に移動する
と、それとともにサブシリンダ１６及びメインピストン
１４も移動する。このようにメインピストン１４が移動
するとその左右両室１７．１８のいずれか一方の室と吸
入ボートＰとの連通を遮断する。そして、メインピスト
ン１４は上記いずれか一方の室を縮小しながら移動し、
サブシリンダ１６がシリンダヘッド２３に当接するまで
移動する。

そして、サブシリンダ１６がシリンダヘッド２３に当接
すると、メータリングロッド２７に作用する外力がサブ
ピストン２４のデイテントボール３０に作用する。デイ
テントボール３０に外力が作用すると、デイテントボー
ル３０はスプリング３１のばね力に抗してボール穴２８
に没し、サブシリンダ１６の環状凹溝２１から離脱する
。このように゛して、サブピストン２４はサブシリンダ
１６をきり放し、今度はサブピストン２４のみが左右い
ずれか一方の室を縮小しながらストロークエンドまで移
動する。

また、上記の状態で、メータリングロッド２７に反対方
向の外力が作用すると、メータリングロッド２７は図面
左右いずれか他方の方向に戻り、サブピストン２４のデ
イテントボール３０がサブシリンダ１６の環状凹溝２１
に臨む。そして、デイテントボール３０はスプリング３
１のばね力の作用で環状凹溝２１に突出し、サブピスト
ン２４はサブシリンダ１６を保持する。

上記のようにサブシリンダ１６を保持したサブピストン
２４は、サブシリンダ１６と共に移動して図示の中立位
置に復帰する。

メータリングロッド２７に反対方向の外力がさらに作用
すると、サブピストン２４は図示の中立位置から、さら
に図面左右いずれか他方の方向に移動するが、この場合
の動作機構は上記説明と実質的に変わらないので、説明
を省略する。

しかして、いま当該メータリングシリンダ装置に外力が
作用し、メータリングロッド２７が、例えば図面左方向
に移動したとすると、メインとストン１４はサブシリン
ダ１６がシリンダヘッド２３に当接するまで移動する。

そして、シリンダ本体１３の室１７内の作動油は吐出ボ
ートＤ１に吐出され、通路３を経由してアクチュエータ
Ｂの室Ｒ３に供給される。このように室Ｒ３に作動油が
供給されると、ピストン５はこの供給量に比例したスト
ローク量だけ、図面右方向に移動する。

そして、サブシリンダ１６がシリンダヘッド２３に当接
すると、今度はサブピストン２４がサブシリンダ１６内
を移動しはじめる。このようにサブピストン２４が移動
しはじめると、サブピストン２４は室２５内の作動油を
吐出しながらストロークエンドまで移動し、室２５内の
作動油を前記シリンダヘッドの内側面２３ａと凹部１９
とで区画形成する。通路→室１７→吐出ポートＤ１→通
路３を経由してアクチュエータＢの室Ｒ３へ供給する。

そして、ピストン５はこの供給量に比例したストローク
量だけさらに図面右方向に移動する。

また、上記ピストン５の作動油が供給される室Ｒ３とは
反対側の室Ｒ４内の作動油は、ピストン５の移動に応じ
て吐出され、通路４→吐出ボートＤ２を経由してメータ
リングシリンダＡの室１８に戻される。

上記のようにした当該メータリングシリンダ装置は、い
まメータリングシリンダＡのシリンダ本体１３の直径を
Ｄｌ、そのストローク量をＳ。１に、またサブシリンダ
１６の直径をＤｓ＋、そのストローク量をＳｓｌに設定
すると、このときのメータリングシリンダＡの吐出量特
性は第３図（イ）に示した０−ＱＩ　　Ｑ２特性線にな
る。

すなわち、メインピストン１４がそのストロークｉｔ　
ｓ　１移動してストロークエンドＸ、に達すると、シリ
ンダ本体１３内の作動油は０−ｑ、特性線のように吐出
される。そして、ストロークエンドｘ１では容積Ｑ＋　
＝　（７ｔ／　４　（Ｄｍ＋）　”　ｓｍ＋）の作動油
を吐出し、アクチュエータＢへ供給する。また、サブピ
ストン２４がそのストローク量Ｓ□移動してストローク
エンドｘｅに達すると、サブシリンダ１６内の作動油は
ｑ＋　−９２特性線のように吐出される。そしてストロ
ークエンドＸ。

では容積Ｑ２＝〔π／４　（ＤＩ＋）　２ｘｓｓ＋）の
作動油を吐出し、上記シリンダ本体１３の吐出油に連続
してアクチュエータＢへ供給する。

つまり、メータリングシリンダＡは、直径の異なるメイ
ンピストン１４とサブピストン２４のストローク量に応
じて作動油を吐出するので、アクチュエータＢに供給さ
れる作動油の供給量は、メインピストン１４と、サブピ
ストン２４とが同時に作動して作動油を供給する前期行
程の供給量Ｑｌとサブピストン２４のみが作動して作動
油を吐出する後期行程の供給ＭＱ２との２段階に変化す
る。そして、ストローク前期行程の供給量はストローク
後期行程の供給量より多く、その特性線は後期行程より
急勾配になる。

また、第４図に示したように、シリンダ本体１３の直径
を第１実施例よりも小さいり、２．とし、そのストロー
ク量をＳヨ２に設定すると、このときのメータリングシ
リンダＡの吐出量特性は第３図（ロ）に示した０−４３
−Ｑ４特性線になる。そして、アクチュエータＢへ供給
する作動油の供給量は、上記第３図（イ）の特性線ＯＱ
Ｉ　　４２と同様に、前期、後期行程２段階に変化する
とともに、特性線の勾配が緩やかになる。

なお、上記特性はメータリングロッド２７が図示の中立
位置から左右いずれの方向に移動しても同様であるとと
もに、メータリングロッド２７が中立位置に復帰すると
きの特性は、往路の特性に対し、ビステリシスはほとん
どない。

上記のようにこの実施例によれば、メータリングシリン
ダＡの作動油の吐出量をそのストローク量に応じて２段
階に変えることができるとともに、ストローク前期行程
の吐出量を後期行程の吐出量より多くするように設定す
ることができる。

したがって、メータリングシリンダＡは上記吐出量特性
によフて吐出した作動油をアクチュエータＢへ供給して
、アクチュエータＢのロッド５ａの移動速度を２段階に
変えるとともに、ロッド５のストローク前期行程の移動
速度を後期行程の移動速度より速くするように制御する
ことができる。

また、上記のようにした当該メータリングシリンダ装置
を、例えば４輪操舵装置に装備すると、ハンドル操作が
重い転舵前期には、後輪を速く転舵し、ハンドル操作が
軽くなる転舵後期には、後輪を前期より遅く転舵するこ
とができる。

したがって、運転者のハンドルの切り回し感覚と車両の
実際の走行状態とに違和感がなく、最適の操舵感覚で車
両を運転することができる。

なお、上記実施例を次のように構成できること当然であ
る。

（イ）メータリングシリンダＡに内装するシリンダ数を
複数にして、メータリングシリンダＡの吐出量を多段階
に変化させ、アクチュエータＢのロッド５ａの移動速度
を多段階に制御する。

（ロ）サブピストン２４に設けたデイテントボール３０
の外周であって、その中心対称に一対の回転軸を設ける
とともに、ボール穴２８の外周に上記回転軸を装着する
スリットを形成し、デイテントボール３０をボール穴２
８に装着したときに、デイテントボール３０が上記回転
軸とスリットとのはめ合いを介して出没ならびに回転す
るようにする。そして、サブピストン２４がサブシリン
ダ１６内を摺動するときに、デイテントボール３０が上
記回転軸を軸としてサブシリンダ１６内面を容易に転勤
するようにし、シリンダ面の傷付きを防止する。

（ハ）第５図に示したメータリングシリンダＡは、その
吐出量特性を第３図（ハ）に示したようにストローク後
期行程が急勾配になるように構成したものである。

すなわち、第５図に示した上記メータリングシリンダＡ
は、メインピストン１４の両側に一対の°スプリング３
３をそれぞれ設けるとともに、サブピストン２４の両側
にも一対のスプリング３４を設け、サブシリンダ１６を
図示の中立位置に保持するようにしている。

また、上記一対のスプリング３４のばね力は、メインピ
ストン１４の両側に設けたスプリング３３のばね力より
弱くしている。そして、メータリングロッド２７が外力
の作用で、例えば図面左方向に移動したとすると、サブ
ピストン２４はスプリング３４のばね力に抗して移動し
、室２５内の作動油を吐出する。上記のようにサブピス
トン２４が移動してスプリング３４のばね力がスプリン
グ３３のばね力に打勝つと、今度はサブシリンダ１６が
図面左方向に移動しはじめ、スプリング３３のばね力に
抗してストロークエンドまで移動し、室１７内の作動油
を吐出する。

つまり、メータリングロッド２７のストローク前期行程
時には直径の小さいサブシリンダ１６内の作動油を吐出
し、ストローク後期行程時には直径の大きいシリンダ本
体１３の作動油を吐出して、第３図（ハ）に示したスト
ローク前期行程に小吐出量緩勾配、ストローク後期行程
に大吐出量、急勾配の特性かえられる。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜５図は、この発明の実施例を示すもので、第
１図は断面図、第２図は第１図のｎ−ｎ断面図、第３図
（イ）（ロ）（ハ）はメータリングシリンダの吐出量特
性線図、第４図はメータリングシリンダの要部寸法記号
、第５図は第１図と構成の異なるメータリングシリンダ
の断面図、第６．７図は従来装置を示すもので、第６図
は断面図、第７図は４輪操舵装置の回路図である。 Ａ・・・メータリングシリンダ、Ｂ・・・アクチュエー
タ、１３−・・シリンダ本体、１４・・・メインピスト
ン、１　Ｂ−・・サブシリンダ、２４−・・サブピスト
ン、２７−・・メータリングロッド・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. メータリングシリンダとアクチュエータとを設け、メー
   タリングシリンダのシリンダ本体にメータリングロッド
   を設けたピストンを摺動自在に内装するとともに、この
   ピストンの左右にそれぞれ室を区画し、これらの室をア
   クチュエータに連通させたメータリングシリンダ装置に
   おいて、メータリングシリンダのシリンダ本体とメータ
   リングロッドとの間にメインピストンを固定したサブシ
   リンダを同軸に内装し、これらサブシリンダとサブシリ
   ンダに内接するサブピストンとを保持部材で保持し、メ
   ータリングロッドに外力が作用して移動するときに、そ
   の外力が保持部材の保持力より小さいときはサブシリン
   ダとサブシリンダに内接するサブピストンとを共に移動
   させ、メータリングロッドに作用する外力が保持部材の
   保持力より大きくなるとサブシリンダとサブシリンダに
   内装するサブピストンとの連係を遊離し、サブピストン
   のみが移動する構成にしたメータリングシリンダ装置。