JPH072356Y2 - 動力舵取装置の油圧反力装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、動力舵取装置において車輌の走行速度や操舵
角度等といった車輌の各種の走行条件に応じた適切な操
舵力を得るための油圧反力装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

自動車のハンドル操作力（操舵力）を軽減するための動
力舵取装置において、運転者の操舵操作に応じた操舵力
や操舵角度、さらには車速などを始めとする車輌の各種
走行条件により装置動作を適切に制御することが必要と
されている。すなわち、車輌停車中の据切り時や低速走
行中の操舵時には、大きな操舵補助力を出力し、きわめ
て軽い操舵操作を可能とする一方、車輌の高速走行中に
大きな操舵補助力を生じさせると操舵力が軽くなりす
ぎ、運転者に不安感を与える等の問題を招き、運転感覚
の適正化を図るうえで好ましくなく、充分な手応え感の
ある操舵操作を行なえるように操舵補助力を小さくして
操舵力を増大させ、舵取ハンドルにある程度の重さをも
たせ、直進時の安定性等を確保することが必要とされ
る。そして、このような操舵力制御は、操舵角度が大き
くなるにしたがっても同様に必要とされている。

このような要請に応えるものとして、上述した車輌の各
種走行条件に応じて制御される反力油圧により舵取ハン
ドルに適当な剛性（操舵反力）を与えることで、車輌の
高、低速走行中等における操舵力を制御し得るようにし
てなる油圧反力装置が知られており、従来から種々の構
成を有するものが多数提案されている。すなわち、この
種の油圧反力装置として最も一般には、たとえば特開昭
49-102082号公報等に示されるように、流路切換え用の
回転式制御弁において入力軸側に反力アームを突設する
とともに、このアームの回転方向両側から進退動作する
ようにして出力軸側に一対の反力プランジャを設け、か
つこれらプランジャの外方端側に油圧反力室を形成して
なる構成のものが知られている。そして、この油圧反力
室内に車輌の走行速度等に応じて反力油圧を適宜供給す
ることでプランジャを駆動させ、アームを介して入力軸
に所要の拘束力を作用させることにより、適切な操舵反
力を得て車輌の走行条件に適合する操舵操作を可能とす
るものであった。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述した従来構造では、出力軸内で軸線
から離れた部分に反力プランジャを配設しなければなら
ず、このため反力装置配設部分の径方向への大型化を避
けられないもので、これはたとえばプランジャの受圧面
積等を拡大して油圧反力容量を大きくしようとする場合
に著しいものであった。そして一方において、この種の
反力装置が付設される動力舵取装置は、自動車のエンジ
ンルーム下側等のスペース的に制約の大きい場所に配設
されるもので、その小型かつコンクリート化は満足しな
ければならない条件の一つである。

また、このような小型化等の要請を満足し得るものとし
て、たとえば特公昭54-9368号公報等に示されるよう
に、反力プランジャやボール等の係合子を出力軸側に求
心方向に可動可能に保持しその外方端側から油圧反力を
作用させることで、この係合子を入力軸側に形成した係
合凹部に係合させることで拘束力を作用させるようにし
た構成を有する装置も知られている。

しかし、このような従来構造において、係合子がプラン
ジャである場合には、このプランジャ先端と前記係合凹
部との間がすべり接触となり、油圧反力を作用させたと
きに両者間で摺動抵抗が大きく、摩擦力が増大して装置
作動にあたっての安定性等を確保し得ない等の問題を招
いてしまうものであった。また、このプランジャの受圧
面積を大きくするとこの反力装置配設部分が径方向に大
きくなり、小型化を達成し得ないばかりでなく、プラン
ジャ径が太くなり、そのガイド長さが不足し安定した作
動状態を得ることが困難となるといった問題があった。

一方、上述した係合子としてボールを用いた場合には、
このボールとそのガイド孔との間の油密性を充分に確保
することが困難で反力油圧の洩れ量が大きくしかもその
受圧面積も小さい等の理由から、有効な押圧反力を生じ
させるためには大流量の油圧源が必要となる等の問題点
をもち、実現性の乏しいもので、これらの問題点を一掃
し上述した装置全体の小型かつコンパクト化や動作性能
の安定化等を満足し得る油圧反力装置の出現が望まれて
いる。

〔問題点を解決するための手段〕

上述した要請に応えるために本考案に係る動力舵取装置
の油圧反力装置は、入、出力軸の一方軸側に設けたフラ
ンジ部に貫通して形成されたガイド孔内で軸線方向に摺
動自在に保持されている複数個のボールと、これらのボ
ールが係合する係合凹部を有し前記入、出力軸の他方軸
側に前記フランジ部に対向して設けられた反力受部と、
前記フランジ部の反力受部と反対側の他側面側で前記一
方軸外周部に形成される油圧反力室内でこの一方軸上に
摺動自在に保持され各ボールを前記係合凹部内にそれぞ
れ押圧し反力油圧に応じた拘束力を入、出力軸に作用せ
しめる環状を呈する一個の反力ピストンを備え、この反
力ピストンを、前記一方軸外周部および外側部材内周部
との間の環状空間内に遊嵌状態で配置させるとともに、
このピストン内、外周部の一部にシールリングをそれぞ
れ設け、これらのシールリングにより油密性を確保した
状態で摺動自在に支持するようにしたものである。

〔作用〕

本考案によれば、操舵時において入、出力軸間に相対的
な回転変位が生じると、環状を呈する反力ピストンが車
輌の各種走行条件等の応じて供給される反力油圧によっ
て軸線方向に移動し、このピストン端部で一方の軸側に
保持された複数個のボールに当接してこれらを軸線方向
に向って押圧し他方軸側の反力受部における各係合凹部
に係合させて所要の拘束力を生じさせ得るもので、この
とき各ボールの当り面が磁線方向に位置ずれを生じたと
しても、反力ピストンは、その内、外周に設けられたシ
ールリングを支点として必要な傾斜が許容され、全ての
ボールに共通に平面接触するように追随して動作し、安
定した動きを得ることができるものである。

〔実施例〕

以下、本考案を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図ないし第４図は本考案に係る動力舵取装置の油圧
反力装置の一実施例を示すものであり、これらの図にお
いて、まず、動力舵取装置におけるパワーステアリング
本体部の概略構成を第４図を用いて簡単に説明すると、
符号10は図示しない舵取ハンドル側に連結される入力軸
（スタブシャフト）、11はこの入力軸10の左端側にトー
ションバー12を介して連結されるとともに図示しない舵
取リンク機構を構成するラック13と噛合するピニオン11
aを有する出力軸（ピニオン軸）で、これら両軸10,11は
その操舵方向に適宜回数操作される。なお、これら入力
軸10、出力軸11間には、周知の通り、一定角度以上回動
されることで当接し両軸10,11を連結するフェールセー
フ機構が付設されている。

また、パワーステアリング本体部を構成するボディ14,1
5内で上述した両軸10,11には、回転式流路切換弁16を構
成するロータ17およびスリーブ18がそれぞれ一体的に設
けられ、その相対的な回転変位で図示しないオイルポン
プＰ、オイルタンクＴとパワーシリンダの左、右シリン
ダ室（C1,C2）との間の流路切換えを行なうように構成
されている。なお、このような回転式流路切換弁16の構
成および動作等は従来から周知の通りで、その詳細な説
明は省略する。

20は流路切換弁16を構成するロータ17およびスリーブ18
と一体的な入、出力軸10,11間に設けられた本考案に係
る油圧反力装置で、この油圧反力装置20は、第１図ない
し第３図から明らかなように、出力軸11に設けられたフ
ランジ部21に等配して形成され軸線方向に貫通されてい
る三個のガイド孔22と、これら三個のガイド孔22内で軸
線方向にのみ摺動自在に保持された三個のボール23と、
これら各ボール23が係合する回転方向両側が傾斜面24a,
24aとされている係合凹部24を三個所に有し入力軸10に
前記フランジ部21の一側面と対向して設けられた反力受
部25と、前記フランジ部21の他側面側で出力軸11の外周
部に形成された油圧反力室26と、この油圧反力室26内に
前記入、出力軸10,11と同軸上で摺動自在に保持され前
記各ボール23を反力受部25の係合凹部24内にそれぞれ押
圧し反力油圧に応じた拘束力を入、出力軸10,11間に作
用せしめる環状を呈する一個の反力ピニオン27とによっ
て構成されている。

なお、図中28は前記押圧反力室26の他端側をシールする
ために出力軸11外周部にわずかな油密クリアランスをも
って嵌装されたシール部材で、その外周部にはボディ14
との間をシールするシールリング28aが設けられてい
る。しかし、このようなシール部材28を省略し、図中29
で示すオイルシールでシールしてもよいことは勿論であ
る。また、図中30は油圧反力室26内に配設され反力ピス
トン27を常時ボール23側に付勢してボール23の無用な移
動を阻止するセットスプリングとしての波状ばねであ
る。

そして、このような構成によれば、ボディ14内で軸線方
向に移動される一個の環状を呈する反力ピストン27の右
端部が押圧反力室26内に臨み油圧反力を受ける受圧面と
されているため、罫方向において必要最小限のスペース
内で受圧面積を従来に比べて増大させることができ、こ
れによりこの油圧反力装置20付設部分の小型かつコンパ
クト化を達成し得るとともに、相対的に所要の油圧反力
を得るための油圧発生源を小さくし得る等の利点があ
る。

また、本実施例では、反力ピストン27による軸線方向で
の推力を、入力軸11側の反力受部25に伝達するためのボ
ール23として、出力軸12側のフランジ部21に対して120
°毎に等配して保持させた三個を用いており、これによ
りこれらボール23の反力ピストン27に対する接触点が常
に同一平面上に位置する三点接触状態とすることがで
き、これら三個のボール23に対して反力ピストン27の端
部を均等に面接触させ、これら全てのボール23を介して
油圧反力を反力受部25側に作用させ得るものである。特
に、上述したボール23は加工精度等の理由からわずかで
はあるが、その径寸法が異なっているものであり、また
これが係合する係合凹部24側も同様で、反力ピストン27
の各ボール23に対する当り位置が軸線方向においてずれ
を生じている場合が多い。しかも、本状態構造では、三
個のボール23を介しての三点接触であるため、これらの
ボール23に対して反力ピストン27の端部を平面接触さえ
ることが可能となるもので、これにより油圧反力を反力
ピストン27側から反力受部25側に適切かつ確実に伝達す
ることが可能で、その利点は大きい。たとえば四個のボ
ールおよび係合凹部を用い、これに反力ピストンを当接
させて油圧反力を生じさせようとしたときに、一個のボ
ール党が小さすぎたりすると、反力ピストンからの推力
を均等に伝達し得なくなり、加工精度等が要求されるも
のであり、上述した利点は容易に理解されよう。

すなわち、本実施例構成では、反力ピストン27からの推
力を、ボール23を介して反力受部25に伝達するにあたっ
て周方向で均等な力を作用させることができ、これによ
り入、出力軸に対し無用な曲げ力等が作用し、操舵力変
動やプッシュ等の損傷等といった問題を招くことはなく
なり、装置性能面で優れ、さらにボール23を始め、これ
らのボール23を保持するガイド孔22や反力受部25の敬語
凹部24等の加工も比較的容易に行なえることも、容易に
理解されよう。

また、本実施例によれば、車速等といった車輌の各種走
行条件に応じて適宜供給される反力油圧により軸線方向
右側に移動される反力ピストン27の左端部で出力軸11側
のガイド孔22内に保持されているボール23を押圧するこ
とで、これらボール23を入力軸10側の反力受部25の係合
凹部24内に係入するように軸線方向に押圧し得るもので
あり、これにより油圧反力による所要の拘束力が得ら
れ、入、出力軸10,11間での相対的な回転状態を適宜拘
束し、必要とされる操舵反力を得て適切な操舵力制御を
行なうことが可能となるものである。すなわち、上述し
た操舵時において入力軸10側が回転されると、第５図
（ａ），（ｂ）および第６図（ａ），（ｂ）から明らか
なように、ボール23は係合凹部24のいずれか一方の傾斜
面24aに乗上げ、この傾斜量だけ磁線方向に移動し、こ
のときに反力ピストン27を押圧することにより反力が操
舵反力として入力軸10側に伝達されるものである。ここ
で、第５図は直進走行時を、第６図は操舵時を示してお
り、また図中Ｆは反力ピストン27からの推力、θは係合
凹部24の傾斜面角度、ｌは軸心からボール23の当接位置
までの長さとすると、入、出力軸10,11間で生じるF T
（F tanθ）という分力から、反力トルクＴ＝F T×ｌと
いう油圧反力が得られることになる。

そして、この場合において、上述した構成によれば、ボ
ール23は、ガイド孔22や係合凹部24の傾斜面24a、さら
にはピストン27端面にころがり接触で接触することか
ら、摺動抵抗等が小さく摩擦力の発生が少なく、これに
よりシールリングを付設することで問題とされる回転方
向での摺動抵抗の増加等を相殺し、流路切換弁16や舵取
ハンドルの円滑かつ適切な回転動作を得ることが可能で
ある等の利点がある。

さて、本考案によれば、上述した反力ピストン27を、出
力軸11外周部およびボディ14内周部との間の環状空間
（油圧反力室26）内に対しそれぞれ所要のクリアランス
をもって対向するよにして遊嵌状態で配置させるととも
に、その内、外周部に一対をなすシールリング27a,27b
（本実施例ではＯリングとテフロンリングによる二重構
造である場合を例示している）を設けることで、油圧反
力室26左端側でのシール性を確保した状態で、出力軸11
上を軸線方向に摺動自在に支持するように構成したとこ
ろに特徴を有している。

そして、このような構成とすることにより、第１図から
明らかなように、反力受部25の係合凹部24に係合するボ
ール23に対し、反力ピストン27がその軸線方向への位置
ずれを吸収して平面接触するような傾斜動作（フローテ
ィング）状態を許容できるものである。すなわち、上述
した構成では、反力ピストン27は、出力軸11上で傾斜可
能に支持されるもので、これによりボール23の径寸法や
係合凹部24の加工精度等によってボール23との当り面が
軸線と直交する面よりも傾斜したとしても、これに追随
して変位し、反力ピストン27の各ボール23への均等な接
触状態を常に確保し、その結果反力ピストン27の作動状
態を安定化させ得るものである。さらに、このような構
成では、簡単なシールリング27a,27bによるシール構造
で反力ピストン27内、外周のシール性を簡単かつ確実に
確保し得るとともに、反力ピストン27等の加工精度が要
求されず、加工性の面で有利である等の利点がある。

ここで、上述した反力ピストン27としては、その内周部
でのクリアランスが外周部よりも小さくなるようにし、
出力軸11上での摺動動作を確保しつつ若干の傾斜が可能
で、しかも外周部側では傾斜時においてボディ14側に干
渉しないようにするといよい。さらに、この反力ピスト
ン27の内、外周部に設けられるシールリング27a,27bと
しては、所要のしめ代を有し、傾斜時のシール性を確保
するとともに、内側のシールリング27aでは出力軸11上
での調心機能をもつようにするとよい。また、本実施例
では、反力ピストン27の内、外周部に設けられるシール
リング27a,27bを、軸線方向に位置をずらして設けてい
るが、これは反力ピストン27の径方向での大型化を防ぐ
ために、適宜の変形例が考えられる。

なお、本考案は上述した実施例構造に限定されず、装置
各部の形状、構造等を、適宜変形、変更することは自由
で、種々の変形例が考えられよう。たとえば上述した実
施例では、ボール23を出力軸11側に、係合凹部24を有す
る反力受部25を入力軸10側に設けた場合を説明したが、
本考案はこれに限定されず、入、出力軸10,11を逆に構
成してもよいことは容易に理解されよう。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案に係る動力舵取装置の油圧反
力装置によれば、複数個のボールを、入、出力軸の一方
の軸側に設けたフランジ部に貫通して形成したガイド孔
内にそれぞれ軸線方向に摺動自在に保持させるととも
に、これら各ボールが係合する係合凹部を有する反力受
部を、入、出力軸の他方軸側に前記フランジ部の一側面
と対向して設け、かつ前記フランジ部他側面側に形成し
た油圧反力室内に入、出力軸と同軸上に保持され前記各
ボールを係合凹部内に押圧し反力押圧に応じた拘束力を
入、出力軸間に作用せしめる環状を呈する反力ピストン
を、その内、外周に設けたシールリングにより傾斜可能
な状態で摺動自在に支持するようにしたので、簡単かつ
安価な構成にもかかわらず、ボール、係合凹部を有する
反力受部および受圧面積の大きな反力ピストン等を限ら
れたスペース内に適切かつ確実に配設することが可能
で、これにより装置全体の径方向に小型かつコンパクト
化を図り、また小さい反力油圧で大きな反力トルクを得
ることが可能となることから、別置の小型ポンプを反力
油圧源として用いることも可能で、さらにボールの転動
接触により安定した滑らかな作動状態を得ることができ
る等といった実用上種々優れた効果がある。また、本考
案によれば、内、外周に所要のクリアランスをもち遊嵌
状態で設けられる反力ピストンの端部を、その内、外シ
ールリングにより傾斜可能な状態で摺動自在に支持して
いるため、反力ピストンからの推力をその端部が平面接
触される各ボールを介して均等に反力受部側に伝達で
き、安定した反力トルクを適切かつ確実に得ることがで
き、油圧反力装置としての性能を発揮し得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る動力舵取装置の油圧反力装置の一
実施例を示す要部縦断面図、第２図はそのII-II線断面
図、第３図は同じく要部分解斜視図、第４図は動力舵取
装置全体の概略断面図、第５図（ａ），（ｂ）および第
６図（ａ），（ｂ）はボールの反力受部への係合状態を
説明するための説明図である。 10……入力軸、11……出力軸、12……トーションバー、
16……回転式流路切換弁、20……油圧反力装置、21……
フランジ部、22……ガイド孔、23……ボール、24……係
合凹部、24a……傾斜面、25……反力受部、26……油圧
反力室、27……反力ピストン、27a,27b……シールリン
グ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】入、出力軸の一方に設けられたフランジ部
   に軸線方向に貫通して形成されたガイド孔と、このガイ
   ド孔内で軸線方向にのみ摺動自在に保持されたボール
   と、このボールが係合する係合凹部を有し前記入、出力
   軸の他方に前記フランジ部の一側面と対向して設けられ
   た反力受部と、前記フランジ部の他側面側に形成された
   油圧反力室と、この油圧反力室内に前記入、出力軸と同
   軸上で摺動自在に保持され前記ボールを反力受部の係合
   凹部内に押圧し反力油圧に応じた拘束力を入、出力軸間
   に作用せしめる環状を呈する反力ピストンとを備え、こ
   の反力ピストンを、前記入、出力軸の一方軸外周部およ
   び外側部材内周部との間の環状空間内に遊嵌状態で配置
   させるとともに、このピストン内、外周部の一部にシー
   ルリングをそれぞれ設け、これらのシールリングにより
   油密性を確保した状態で摺動自在に支持したことを特徴
   とする動力舵取装置の油圧反力装置。