JPH10329734A - 動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トーションバーに套嵌する外筒部材を用いて
センタリングトルクを与えることができるようにした構
成において、部品点数を少なくでき、さらに全体を小形
化することができるようにする。 【解決手段】 トーションバー４に套嵌して該トーショ
ンバー４の捩れを拘束する外筒部材７に、少なくとも周
方向一箇所が凹入する係合用凹部８，８を設け、トーシ
ョンバー４に、前記係合用凹部８，８に係合する捩れ拘
束体９，９及び該捩れ拘束体９，９を前記係合用凹部
８，８に押圧するリングばね１０を設けて、トーション
バー４にセンタリングトルクを与えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、舵取機構中に配し
たパワーシリンダ等の操舵補助装置を動作させるように
した動力舵取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧式の動力舵取装置は、舵輪に連なる
入力軸に一端部が連結され、他端部が、舵取機構に連な
る出力軸に連結され、舵輪に加わる操舵トルクの作用に
よって捩れるトーションバーを備え、該トーションバー
の捩れに応じた入力軸及び出力軸の相対角変位により操
舵補助装置を動作させ、舵輪に加えられる操舵トルクを
軽減するように構成されている。

【０００３】このようにトーションバーを用いた動力舵
取装置の操舵トルクは、捩れ角に対しばね定数が直線的
に漸増するトーションバーの捩れ特性により一義的に決
定される。このため、ばね定数の大きいトーションバー
を用いて、該トーションバーの捩れ特性を剛に設定した
場合は、舵輪の中立剛性感を向上でき、高速での走行中
に直進安定性が得られるのであるが、その反面、車庫入
れ、幅寄せ等において行われる据え切り操舵トルクが重
くなるという不都合があり、また、ばね定数の小さいト
ーションバーを用いて、該トーションバーの捩れ特性を
軟に設定した場合は、据え切り操舵トルクを軽くできる
のであるが、その反面、中立剛性感が低下し、高速での
走行中に直進安定性が損なわれるという不都合がある。

【０００４】このような不都合を、電子制御装置を用い
て解消し、中立剛性感を向上できて、しかも据え切り操
舵トルクを軽くすることができようにした動力舵取装置
も知られているが、この動力舵取装置は、電子制御装置
を用いるため、構造が複雑であり、さらに電子部品を使
用するため、コスト高になるという不都合があった。

【０００５】また、トーションバーを用いた油圧式の動
力舵取装置において、トーションバーに外筒部材を套嵌
し、該外筒部材の一端部をトーションバーの一端部に固
定し、外筒部材の他端部に金属べローズ及び該金属べロ
ーズに結合された第１カム筒体を設け、さらにトーショ
ンバーの他端部に第２カム筒体を固定し、これら第１及
び第２カム筒体のカム間にボールを介在して、トーショ
ンバーにセンタリングトルクを与え、中立剛性感を向上
することができるようにしたものが特表平０８−５０５
３３６号公報に開示されている。

【０００６】また、油圧式の動力舵取装置用トーション
バーとして、トーションバー本体に外筒部材を套嵌し、
該外筒部材の一端部をトーションバー本体の一端部に固
定し、外筒部材の他端部に第１結合突起を有する第１外
筒を結合し、さらにトーションバーの他端部に、第２結
合突起を有する第１外筒を結合し、これら第１及び第２
外筒に、前記第１及び第２結合突起を前記各外筒の周方
向から挾圧する略Ｃ字形ばね体を設けて、トーションバ
ーにセンタリングトルクを与え、中立剛性感を向上する
ことができるようにしたものが特開平７−２１２５号公
報に開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特表平８−
５０５３３６号公報に開示された動力舵取装置は、外筒
部材以外に、金属べローズ・第１カム筒体・第２カム筒
体・ボールを必要とするため、部品点数が多く、加工及
び組付け作業性が悪くてコスト高になるし、さらに金属
べローズを軸長方向に撓ませて、センタリングトルクを
与えるようにしているから、トーションバーの全長が長
くなるという問題があった。

【０００８】また、特開平７−２１２５号公報に開示さ
れたトーションバーは、外筒部材以外に、第１係合突起
を有する第１外筒・第２係合突起を有する第２外筒・略
Ｃ字形ばねを必要とするため、部品点数が多く、加工及
び組付け作業性が悪くてコスト高になるという問題があ
った。

【０００９】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、トーションバー及び外筒部材の一方に係合用凹
部を設け、他方に捩れ拘束体及び弾性体を設けることに
より、部品点数を少なくでき、さらに全体を小形化する
ことができる動力舵取装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る動力舵取
装置は、舵輪に連なる入力軸に一端部が連結され、他端
部が、舵取機構に連なる出力軸に連結されるトーション
バー及び該トーションバーに套嵌され、舵輪に加わる操
舵トルクの作用によって捩れる外筒部材を備えた動力舵
取装置において、前記トーションバーの他端部及び前記
外筒部材の一端部の一方は、少なくとも周方向一箇所に
係合用凹部を備え、他方は、前記係合用凹部に係合する
捩れ拘束体及び該捩れ拘束体を前記係合用凹部に押圧す
る弾性体を備えていることを特徴とする。

【００１１】第１発明にあっては、入力軸及び出力軸の
相対角変位が零度の場合、捩れ拘束体が係合用凹部に係
合され、外筒部材の捩れが拘束されているから、弾性体
によるセンタリングトルクに抗して操舵することにな
り、中立剛性感を向上することができる。また、操舵ト
ルクの増大に伴い外筒部材が捩れ始める場合、捩れ拘束
体が係合用凹部から漸次離脱し、トーションバーが捩れ
始めることになる。そして、捩れ拘束体が外筒部材の内
周面に押圧されている状態でトーションバーの捩れ量が
増大し、捩れ拘束体の押圧によるトルクがトーションバ
ーの捩れに加算されて、入力軸と出力軸との相対角変位
量が大きくなるため、操舵補助装置による油圧力を大き
くすることができ、据え切り操舵トルクを軽くできる。

【００１２】また、第２発明に係る動力舵取装置は、前
記弾性体は、トーションバー及び外筒部材の他方に固定
されるリングばねを用いてなり、該弾性体と一体に前記
捩れ拘束体を設けていることを特徴とする。

【００１３】第２発明にあっては、外筒部材以外に、捩
れ拘束体と一体のリングばねが余分に増加するだけの構
成であるから、部品点数を少なくでき、しかも、トーシ
ョンバー及び外筒部材間の隙間を有効に利用してリング
ばねを組み込むことができるから、既存のトーションバ
ー及び外筒部材を使用することができ、コストを低減で
きる。

【００１４】また、第３発明に係る動力舵取装置は、前
記トーションバーの他端部は、径方向に凹入する保持凹
部を備え、該保持凹部に、前記捩れ拘束体及び弾性体が
保持されていることを特徴とする。

【００１５】第３発明にあっては、トーションバーの中
実部分を有効に利用して保持凹部を形成することができ
るから、トーションバー及び外筒部材を大径に形成する
ことなく、捩れ拘束体及び弾性体を組み込むことがで
き、既存のトーションバーを使用することができ、コス
トを低減できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施例を示す図
面に基づいて詳述する。図１は動力舵取装置の油圧制御
弁部分の縦断面図、図２は図１の一部を省略したＸ−Ｘ
線断面図、図３は入力軸及び出力軸部分の拡大断面図、
図４はトーションバー及び弾性体のトルク特性図、図５
は外筒部材が捩れた場合の作動説明図、図６はバルブボ
ディ及びバルブスプール部分の断面図、図７は動力舵取
装置の模式図である。

【００１７】動力舵取装置は、図７に示すように、舵取
りのための舵輪１に連なる中空の入力軸２と、車体の前
部に左右方向に延設されたラック軸１１の中途部に噛合
するピニオン１２を有し、舵取機構に連なる出力軸３
と、これら入力軸２及び出力軸３を同軸的に連結するト
ーションバーと、入力軸２及び出力軸３に設ける油圧制
御弁５と、前記ラック軸１１の中途に構成された操舵補
助用のパワーシリンダＳと、油圧源となる油圧ポンプＰ
と、排油先となる油タンクＴとを備えてなり、舵輪１の
操作に応じた油圧制御弁５の後述する動作により、油圧
ポンプＰの発生油圧をパワーシリンダＳに送給する一
方、該パワーシリンダＳからの戻り油を油タンクＴに排
出する作動油の循環を生ぜしめ、前記送給油圧によりパ
ワーシリンダＳが発生する油圧力（操舵補助力）をラッ
ク軸１１に加え、該ラック軸１１の摺動を補助する構成
となっている。

【００１８】図１に示すように、入力軸２及び出力軸３
を、筒形のバルブハウジング５０内に同軸回りでの回動
を自在に支承している。出力軸３の一端部には、嵌合凹
部３１が設けられ、該嵌合凹部３１に入力軸２の一端部
が回転自由に嵌合支持され、さらにトーションバー４の
一端部がスプライン嵌合されている。また、入力軸２の
他端部には、トーションバー４の他端部がノックピン６
により連結されている。

【００１９】油圧制御弁５は、図１に示すように、バル
ブボディ５０内に回転自在に嵌合支持され、出力軸３と
共回りする筒形のバルブボディ５１と、該バルブボディ
５１の内側に相対回転自在挿入され、前記入力軸２の中
途部外周に一体形成されたバルブスプール５２とを備え
ている。

【００２０】出力軸３及びバルブボディ５１は、バルブ
ボディ５１の一端から他端に向かって凹入する係合用凹
部５３と、出力軸３の一端部から径方向外方に向けて突
設された回転拘束ピン３２との係合により、共回り可能
に構成されている。

【００２１】バルブボディ５１の内周面とバルブスプー
ル５２の外周面とには、図６に示すように、軸長方向に
延びる各複数の油溝５１ａ，５２ａが周方向に略等配を
なして並設されており、これらは、嵌合周上にて周方向
に千鳥配置されて、相隣する油溝５１ａ，５２ａ間に前
記相対角変位に応じて絞り面積を変える複数の絞り部を
形成している。

【００２２】給油源となる油圧ポンプＰは、図１，図６
に示す如くバルブハウジング５０を内外に貫通するポン
プポート５０ａとバルブボディ５１を貫通する給油孔５
１ｂとを経て前記油溝５１ａ，５２ａのいずれか（給油
溝）に連通させてあり、該油溝５１ａ，５２ａの両側に
相隣する油溝（分配溝）は、バルブボディ５１を貫通す
る各別の送油孔５１ｃ，５１ｄ、及びバルブハウジング
５０を内外に貫通する各別のシリンダポート５０ｂ，５
０ｃを介して送油先となるパワーシリンダＳの両シリン
ダ室ＳL ，ＳR に夫々連通させてある。更に、これらの
分配溝の他側に相隣する油溝（排油溝）は、入力軸２の
中空部を経てバルブボディ５１の一側に形成された排油
室５４に連通され、該排油室５４の該当位置にてバルブ
ハウジング５０を内外に貫通するタンクポート５０ｄを
経て排油先となる油タンクＴに連通させてある。

【００２３】バルブボディ５１とバルブスプール５２と
の嵌合周上に並ぶ複数の絞り部は、トーションバー４に
捩れが生じていない中立状態において互いに等しい絞り
面積を有するように中立点に調整されており、この中立
点で油圧ポンプＰからポンプポート５０ａを経て給油溝
に供給される圧油は、両側に相隣する分配溝に均等に導
入され、更にこれらの他側に相隣する排油溝に導入され
て、入力軸２の中空部・排油室５４・タンクポート５０
ｄを経て油タンクＴに排出される。このとき、前記分配
溝に夫々連通されたシリンダ室ＳL ，ＳR 間に圧力差は
生じず、パワーシリンダＳは何らの力も発生しない。

【００２４】これに対し、舵輪１に舵取りのための回転
トルク（操舵トルク）が加えられたときには、入力軸２
と出力軸３との間、即ち、バルブスプール５２とバルブ
ボディ５１との間に、トーションバー４の捩れを伴って
前記操舵トルクの方向に相対角変位が生じ、両者の嵌合
周上に並ぶ絞り部の絞り面積が変化する。このとき、前
記給油溝に供給される圧油は、絞り面積を増した側の絞
り部を経て一方の分配溝に主として導入されるようにな
り、該分配溝にシリンダポートを介して連通された一方
のシリンダ室ＳL （又はＳR ）と、他方の分配溝にシリ
ンダポートを介して連通された他方のシリンダ室ＳR
（又はＳL ）との間に圧力差が生じ、パワーシリンダＳ
は、この圧力差に応じた油圧力を発生する。

【００２５】このとき、他方のシリンダ室ＳR （又はＳ
L ）から作動油が押し出され、対応するシリンダポート
を経て他方の分配溝に還流し、該分配溝の一側にて絞り
面積を増した絞り部を経て排油溝に導入されて、入力軸
２の中空部・排油室５４・タンクポート５０ｄを経て油
タンクＴに排出される。

【００２６】しかして、以上の如く構成された動力舵取
装置のトーションバー４に外筒部材７を套嵌し、図２に
示す如く該外筒部材７の一端部内周面に、１８０度の位
相差で軸長方向に延びる二つの係合用凹部８，８を設
け、さらにトーションバー４の他端部外周面に、前記係
合用凹部８，８に係合する捩れ拘束体９，９が一体に形
成された弾性体１０を装着する。

【００２７】外筒部材７は、他端部がトーションバー４
の一体部外周面に嵌合固定されて、操舵トルクにより捩
れが可能になっている。

【００２８】係合用凹部８，８は、図３に示すように外
筒部材７の一端縁から軸長方向に延びる凹入溝により形
成され、トーションバー４の他端部に固定された弾性体
１０と一体の捩れ拘束体９，９を係合用凹部８，８に沿
って挿嵌可能にしている。

【００２９】弾性体１０は、図２に示す如く外筒部材７
の内径よりも小径のリングばねを用いてなり、その周方
向一箇所及び反対側に、内径が漸次大径となり、漸次薄
肉となる撓み許容部１０ａ，１０ａを設け、これら撓み
許容部１０ａ，１０ａの外周面に、二つの捩れ拘束体
９，９を１８０度の位相差で一体に形成している。そし
て、弾性体１０の捩れ拘束体９，９部分に対し９０度の
位相差部分に、前記トーションバー４の他端部外周面に
ロー付けなどの固定手段により固定する固定部１０ｂ，
１０ｂを形成して、前記撓み許容部１０ａ，１０ａの内
周面とトーションバー４の他端部外周面との間に空間を
生じさせ、この空間内で前記撓み許容部１０ａ，１０ａ
を径方向内方に撓み可能とし、前記各捩れ拘束体９，９
を前記係合用凹部８，８に押圧係合させている。

【００３０】前記弾性体１０は、油圧制御弁５が中立状
態のとき、即ち、入力軸２及び出力軸３の相対角変位が
零度の場合、図２に示す如く捩れ拘束体９，９が係合用
凹部８，８に係合され、外筒部材７にセンタリングトル
クを与えて、外筒部材７の捩れを拘束するもので、図４
に示す如くトーションバー４のトルクと弾性体１０によ
るセンタリングトルクとが合力されたトルク特性とな
り、中立状態のときの剛性が高く設定されている。ま
た、操舵トルクの増大に伴い外筒部材７が捩れ始める場
合、図５に示す如く捩れ拘束体９，９が係合用凹部８，
８から離脱し、トーションバー４が捩れ始めることにな
る。そして、捩れ拘束体９，９が外筒部材７の内周面に
押圧されている状態でトーションバー４の捩れ量が増大
することになるから、捩れ拘束体９，９の押圧によるト
ルクがトーションバー４の捩れに加算され、入力軸２と
出力軸３との相対角変位量が大きくなるため、操舵補助
装置による油圧力を大きくすることができ、据え切り操
舵トルクを軽くできる。

【００３１】尚、以上説明した実施の形態のうち、さら
に係合用凹部８，８の周方向両端に、係合用凹部８，８
よりも深さの浅い浅溝部（図示せず）を形成して、トー
ションバー４の捩りトルクが弾性体１０のばね力を上回
った際に、捩れ拘束体９，９が係合用凹部８，８を離脱
してこの浅溝部に一旦乗り上げるようにし、トーション
バー４の捩れ、即ち、据え切り時の相対角度位置を確保
するようにしてもよい。斯く構成することにより、中立
状態への復帰が円滑に行われる。

【００３２】また、以上説明した実施の形態では、トー
ションバー４に捩れ拘束体９，９及び弾性体１０を設
け、外筒部材７に前記捩れ拘束体９，９と係合する係合
用凹部８，８を設けたが、その他、例えば図８に示すよ
うに、外筒部材７に前記捩れ拘束体９，９及び弾性体１
０を設け、トーションバー４に前記係合用凹部８，８を
設けてもよい。この場合、前記捩れ拘束体９，９及び弾
性体１０は、例えば図１〜３の実施の形態と同様、リン
グばねを用いてなる弾性体１０の内周面に前記捩れ拘束
体９，９を１８０度の位相差で一体に形成するのであ
る。この実施の形態においても、前記浅溝部を形成する
など、他の構造及び作用は図１〜３と同様であるから、
その構造及び作用の説明を省略する。

【００３３】尚、以上説明した実施の形態では、弾性体
１０としてリングばねを用い、該弾性体１０をトーショ
ンバー４の他端部外周に固定したが、その他、図９〜図
１１に示すように、トーションバー４の他端部に、径方
向に凹入する保持凹部４１を貫通形成し、該保持凹部４
１に、棒状の弾性体１０Ａを挿嵌保持し、該弾性体１０
Ａの両端に、ボールを用いてなる捩れ拘束体９Ａ，９Ａ
を支持し、該捩れ拘束体９Ａ，９Ａを、外筒部材７の内
周面に設けられている係合用凹部８，８に押圧係合させ
るように構成してもよい。この場合、前記捩れ拘束体９
Ａ，９Ａは、弾性体１０Ａの両端部に接着剤などの固定
手段により結合するのが好ましい。また、弾性体１０Ａ
としては、主として可撓性を有する合成樹脂材料により
形成するであるが、その他、コイルばねを用いてもよい
のであり、その材料及び構造は特に制限されない。ま
た、この実施の形態においても、図１〜図３の実施の形
態と同様、前記係合用凹部８，８の周方向両端に、係合
用凹部８，８よりも深さの浅い前記浅溝部（図示せず）
を形成して、トーションバー４の捩りトルクが弾性体１
０Ａのばね力を上回った際に、捩れ拘束体９Ａ，９Ａが
係合用凹部８，８を離脱してこの浅溝部に一旦乗り上げ
るようにし、トーションバー４の捩れ、即ち、据え切り
時の相対角度位置を確保するようにしてもよい。

【００３４】図９〜図１１の実施の形態においても、図
１〜図６の実施の形態と同様の作用効果を得ることがで
きる。即ち、入力軸２及び出力軸３の相対角変位が零度
の場合、図１０に示す如く捩れ拘束体９Ａ，９Ａが係合
用凹部８，８に係合され、外筒部材７にセンタリングト
ルクを与えて、外筒部材７の捩れを拘束するもので、図
４に示す如くトーションバー４のトルクと弾性体１０に
よるセンタリングトルクとが合力されたトルク特性とな
り、中立状態のときの剛性が高く設定されている。ま
た、操舵トルクの増大に伴い外筒部材７が捩れ始める場
合、図１１に示す如く捩れ拘束体９Ａ，９Ａが係合用凹
部８，８から離脱し、トーションバー４が捩れ始めるこ
とになる。そして、捩れ拘束体９Ａ，９Ａが外筒部材７
の内周面に押圧されている状態でトーションバー４の捩
れ量が増大することになるから、捩れ拘束体９Ａ，９Ａ
の押圧によるトルクがトーションバー４の捩れに加算さ
れ、入力軸２と出力軸３との相対角変位量が大きくなる
ため、操舵補助装置による油圧力を大きくすることがで
き、据え切り操舵トルクを軽くできる。

【００３５】また、外筒部材７は、操舵トルクにより捩
れが可能としたが、必ずしも捩れる必要はない。

【００３６】また、本発明の動力舵取装置は、油圧制御
弁５を備えた構成である他、入力軸２及び出力軸３の相
対角変位量を検出する検出手段を備え、さらに該検出手
段の検出結果に基づいて動作する電動モータが舵取機構
の中途に配置された電動式の動力舵取装置であっても同
様に構成することができ、同様の作用効果を期待するこ
とができる。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述した如く第１発明に係る動力舵
取装置によれば、入力軸及び出力軸の相対角変位が零度
の場合、捩れ拘束体が係合用凹部に係合され、弾性体に
よるセンタリングトルクに抗して操舵することになるか
ら、中立剛性感を向上することができ、さらに操舵トル
クの増大に伴い外筒部材が捩れ、捩れ拘束体が係合用凹
部から漸次離脱して、トーションバーが捩れ始めること
になるから、入力軸と出力軸との相対角変位量を大きく
でき、据え切り操舵トルクを軽くできる。

【００３８】また、第２発明に係る動力舵取装置によれ
ば、外筒部材以外に、捩れ拘束体と一体のリングばねが
余分に増加するだけの構成であるから、部品点数を少な
くでき、しかも、トーションバー及び外筒部材間の隙間
を有効に利用してリングばねを組み込むことができるか
ら、既存のトーションバー及び外筒部材を使用すること
ができ、コストを低減できる。

【００３９】また、第３発明に係る動力舵取装置によれ
ば、トーションバーの中実部分を有効に利用して保持凹
部を形成することができるから、トーションバー及び外
筒部材を大径に形成することなく、捩れ拘束体及び弾性
体を組み込むことができ、既存のトーションバーを使用
することができ、コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動力舵取装置の油圧制御弁部分の
縦断面図である。

【図２】図１の一部を省略したＸ−Ｘ線断面図である。

【図３】本発明に係る動力舵取装置のトーションバー及
び外筒部材部分の拡大断面図である。

【図４】本発明に係る動力舵取装置のトーションバー及
び弾性体のトルク特性図である。

【図５】本発明に係る動力舵取装置の外筒部材が捩れた
場合の作動説明図である。

【図６】本発明に係る動力舵取装置のバルブボディ及び
バルブスプール部分の断面図である。

【図７】本発明に係る動力舵取装置の模式図である。

【図８】本発明に係る動力舵取装置の別の実施の形態を
示すトーションバー及び外筒部材部分の拡大横断平面図
である。

【図９】本発明に係る動力舵取装置のさらに別の実施の
形態を示す油圧制御弁部分の拡大縦断面図である。

【図１０】図９の一部を省略したＹ−Ｙ線断面図であ
る。

【図１１】本発明に係る動力舵取装置の別の実施の形態
を示す外筒部材が捩れた場合の作動説明図である。

【符号の説明】

２ 入力軸 ３ 出力軸 ４ トーションバー ７ 外筒部材 ８ 係合用凹部 ９ 捩れ拘束体 ９Ａ 捩れ拘束体 １０ 弾性体 １０Ａ 弾性体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 舵輪に連なる入力軸に一端部が連結さ
   れ、他端部が、舵取機構に連なる出力軸に連結されるト
   ーションバー及び該トーションバーに套嵌され、舵輪に
   加わる操舵トルクの作用によって捩れる外筒部材を備え
   た動力舵取装置において、前記トーションバーの他端部
   及び前記外筒部材の一端部の一方は、少なくとも周方向
   一箇所に係合用凹部を備え、他方は、前記係合用凹部に
   係合する捩れ拘束体及び該捩れ拘束体を前記係合用凹部
   に押圧する弾性体を備えていることを特徴とする動力舵
   取装置。
2. 【請求項２】 前記弾性体は、前記他方に固定されるリ
   ングばねを用いてなり、該弾性体と一体に前記捩れ拘束
   体が設けられている請求項１記載の動力舵取装置。
3. 【請求項３】 前記トーションバーの他端部は、径方向
   に凹入する保持凹部を備え、該保持凹部に、前記捩れ拘
   束体及び弾性体が保持されている請求項１記載の動力舵
   取装置。