JPS628221Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は自動車の動力舵取装置の改良に関す
るもので、特に操舵動力を発生させるシリンダー
装置を改良し、操舵の終点であるタイヤの最大切
角位置をこれに到る以前にハンドル操舵力の抵抗
を順次増大させて運転者に感得させるようにし、
且つこれを簡便な構成で得るようにした装置に関
する。

自動車の操舵装置としてパワーステアリングと
称される動力舵取装置が大型の車両に限らず小型
の乗用車等の車両にも一般的に用いられるように
なつてきている。このパワーステアリング装置
は、路面の摩擦係数の変化、積載重量の変動に対
しても充分の動力補助が得られるように油圧装置
のシリンダーの断面積と最高圧力とが設定されて
いる。

以上のパワーステアリング装置は、ハンドル操
作において、タイヤの最大切角を規定する機械的
なストツパーに当るまではハンドルは軽い力で操
舵し得るが、ストツパーに当つたとき運転者はハ
ンドル操作上不意に大きな反力を受け、不愉快な
経験をする。

又パワーステアリング装置の油圧装置におい
て、シリンダー内へ油圧を供給して動力補助を行
うさい、この油圧発生装置である油圧ポンプには
過度の油圧上昇を防止するためのリリーフ弁が設
けられているが、このリリーフ圧は前記の路面の
状況変化、積載重量変化を見込んで充分高く設定
されるのが通常で、且つ生産時のバラツキを考慮
すると実際には50気圧程度の圧力で良いものが80
気圧位の高圧のリリーフ圧を有するポンプもでき
ることがある。このように高圧のポンプを備えた
車両では、ハンドル操作の終点でストツパーに当
る度毎に高圧の負荷がかけられ、シリンダー装置
各部の強度部材の疲労、ゴムホース、シール等の
寿命の低下を来し好ましくない。

このためハンドル操作の終点でシリンダー装置
内の高圧室と低圧室を短絡させることも提案さ
れ、例えば米国特許第3047087号でこれの短絡弁
も提案されるが、これによれば構造が複雑であ
り、又高価であつてコストの点でも不利であり、
更にこのような大がかりなものはスペース上も問
題があり、乗用車の如き小型の車両では受け入れ
難いという欠点を有する。

この考案はパワーステアリング装置における従
来の以上の如き技術上の諸問題に鑑み、これを解
決すべく成されたものである。

この考案の目的とする処は、ハンドル操作の右
或は左の終点において、その終点の手前から順次
操舵力を重くし、運転者に終点或は終点に近いこ
とを予告するようにし、これを簡単な構成で、安
価に且つ予告作動が確実で信頼性に富み、更に永
続性のある装置を提供する。

又この考案の目的とする処は、操舵終点の手前
でシリンダー装置のピストンで区画される高圧側
の室の圧力を低圧側の室へバイパスさせるように
し、これによりハンドルの終点の手前で操舵力を
重くすることを実現し、併せてハンドル操作終点
近傍部での高圧な発生油圧によるシリンダー等へ
の無用の負荷を防止し、機器の寿命の向上を図る
短絡手段を含む装置を提供する。

特にこの考案の目的とする処は、ピストン軸に
ピストンの両側に位置させて２個のスプリングを
設け、ピストン行程の終端近傍においてこのスプ
リングをシリンダーの終端に当接させて圧縮変形
させるようにし、上記の高圧側から低圧側へのバ
イパス作用とこのスプリングの弾性作用との相乗
効果でハンドル操舵力を更に重くすることがで
き、且つシリンダー終端へのピストンの急激な衝
突を有効に防止できるようにした装置を提供す
る。

以下にこの考案の好適一実施例を添付図面に従
つて詳述する。

第１図はこの考案にかかる装置要部の全体側断
面図である。

図において２は図示しないステアリングハンド
ルで直接回動される操作杆１に設けられたピニオ
ンで、このピニオン２は図中左右に摺動するよう
に構成されたラツク杆３のラツク４に噛合し、こ
のラツク杆３の両端はタイロツドを介して通常の
方法で操向車輪に係合している。

前記ピニオン２は斜めに歯が形成され、且つラ
ツク４もこれと対応するように斜めに歯が形成さ
れ、操作杆１によるピニオン２に加えられたトル
クの方向と大きさに従い上下へのスラスト力が作
用するように構成され、このスラスト力で切り換
わる四方向切換弁５が操作杆１の下端に設けられ
ている。

この切換弁５は、ハンドル操作の伴う前記ピニ
オン２によるスラスト力で切り換わり、後述する
シリンダー内のピストンで区画される左右の室に
図示しない油圧ポンプからの作動油を給排するよ
うに設定され、油圧ポンプはエンジンで駆動さ
れ、回転数が変化してもその供給油量が実質的に
一定であるように公知の流量制御弁が設けられて
いるものを用い、又切換弁は直進状態において、
ポンプからの圧油をタンクへ自由に流す所謂オー
プンセンター弁を用いる。

この切換弁５は油圧ポンプに接続されるととも
にホースの如き外部配管路６で後述するピストン
で区画された左右の室に接続され、図面中７は操
作杆１の軸受、８はシール材である。

ラツク杆３は筒状のケーシング１０に摺動自在
に嵌合され、ケーシング１０は中間適所で左右の
部材１１，１２に分割され、この間にシリンダー
１３が介在され、シリンダー１３の両端は左右の
部材１１，１２の対向端部でネジ結合１４，１５
され、１６は一方の部材１２端に当るようにシリ
ンダー１３のこのネジ結合部１５に螺合された止
めナツトである。

ラツク杆３の前記シリンダー１３に位置する部
分にはピストン１７を設け、これによりラツク軸
３をピストン軸とし、ピストン１７の外径はシリ
ンダー１３の内径より僅少小径に設定し、ピスト
ン１７の外周がシリンダー１３の内周と直接接触
しないように構成する。ピストン１７の外周中央
には環状の溝１８を形成し、この溝１８には四弗
化エチレン樹脂製等のシールリング１９が嵌合さ
れ、このピストン１７のシールリング１９でシリ
ンダー１３内をラツク杆３の軸方向左右へ区画
し、ピストン１７の左右に区画された油圧室Ａ，
Ｂが形成される。この左右の室Ａ，Ｂは前記によ
り区画されるとともに、左右の部材１１，１２の
シリンダー１３左右末端部に形成されたストツパ
ー部２０，２１の先に設けたシール部材２２，２
３でも区画され、ピストン１７を挟んで軸方向左
右に夫々独立した室Ａ，Ｂを構成する。

ラツク杆３にはピストン１７の両側に位置させ
て杆外周にクツシヨンスプリング２４，２５が巻
装され、このスプリング２４，２５の一端をピス
トン１７の側面に接触させる。又、ラツク杆３に
は前記ストツパー部２０，２１によるシリンダー
終端からピストン１７側に離れた位置に浅い溝２
６，２６が形成され、この溝２６に係合されてラ
ツク杆３上に設けられたサークリツプ２７にスプ
リング２４，２５の他端が当接係止され、スプリ
ング２４，２５はこの他端がシリンダー終端から
離間してラツク杆３に装着されている。

左右の部材１１，１２のシリンダー１３の軸方
向両端にあたる部分には作動油の給排口２８，２
９が設けられ、この給排口２８，２９は前記切換
弁５に配管６で接続されている。この給排口２
８，２９は左右の室Ａ，Ｂの夫々に連通している
が、図示例では図中左側の給排口２８は、第２図
の通りシリンダー１３の当該端部に設けた前記ス
トツパー部２０を兼ねるスペーサー３０に設けた
通路３１を介して室Ａと連通するように構成され
ている。

以上のシリンダー１３の両端部外周で、給排口
２８，２９の接続部分の手前且つネジ結合部１
４，１５間のインロー部には浅い環状溝３２，３
３が形成され、この溝３２，３３は夫々に設けた
バイパス孔３４，３５及び３６，３７で夫々内部
の室Ａ，Ｂと連通される。溝３２，３３は軸方向
へ少しく長さをもつて形成され、又各溝３２，３
３の夫々に設けられたバイパス孔３４と３５，３
６と３７は軸方向へ間隔を開けて設けられ、以上
の溝と孔でシリンダー１３の両端部でバイパス連
路を構成する。

次にその作用を説明すると、第１図は直進走行
状態におけるこの装置を示している。今ハンドル
操作でラツク杆３を右動させるとしよう。ハンド
ル操作で操作杆１はピニオン２とラツク４の噛合
で上下動し、切換弁５を切り換える。これにより
図中左側の給排口２８に作動油は圧入され、室Ａ
内の油圧は上昇し、ピストン１７を介してラツク
杆３は右動し、右側の室Ｂ内の作動油は給排口２
９から排出される。これによりラツク杆３の右動
は油圧により動力補助を与えられ、軽いハンドル
操作で容易に操向することができる。

ハンドル操作でタイヤ最大切角に至るまで操向
した場合、第３図で示す如く図中右側にあるスプ
リング２５のサークリツプ２７で係止されていた
端部がシリンダー行程の当該終端にあるストツパ
ー部２１に当接し、これによりスプリング２５は
圧縮変形せしめられ、これのクツシヨン作用によ
る抵抗がラツク杆３に伝播し、ハンドル操作は重
くなり、且つピストン１７のシリンダー終端への
急激な衝突は回避される。又、これに先だちピス
トン１７のシールリング１９が手前のバイパス孔
３６を通過し、これによりこの孔３６、溝３３、
孔３７で高圧の室Ａと低圧の室Ｂは連通し、室Ａ
の油圧は室Ｂ側へバイパスされてリークし、この
結果室Ａの油圧は下降する。

従つてこの分補助動力は低下し、ラツク杆３の
摺動抵抗はより増大し、ハンドル操作はより重く
なる。その後スプリング２５がストツパー２１に
接して抵抗は増大し、終端ではスプリング２５が
坐屈し、停止するにいたるが、この間前記する如
くバイパス孔３６をシールリング１９が通過する
ことにより作動油圧は抵下してハンドルは徐々に
重くなり、スプリング２５と併せた相乗作用で
徐々に重くなるハンドルの操作感覚が得られる。

このようにハンドル操作の操向終端で直接ピス
トン１７がストツパーに当ることなく、この手前
からハンドル操作の抵抗を徐々に増大させ、運転
者にこれを感得させる。

以上において、操向終端近傍部で作動油をリー
クさせる孔３６，３７の位置関係は、ピストン１
７が図中右側へ摺動し、シールリング１９が手前
の孔３６を通過したさいに室Ａ，Ｂを連通し、そ
の後ピストン１７が右側の終点に到達したとき
も、孔３７はピストン１７のシールリング１９の
外側にあるように設け、図中左側の孔３４，３５
と対称的に同様の位置関係に設けられる。

以上ではラツク杆３の右動について説明したが
左動の場合も以上と対称的に作動する。

第４図は前記したバイパス通路の開口面積をシ
ールリングの通過に伴い実質的に増大するように
構成した装置を示している。

図において基本的構成は前記と全く同様である
ため、同一部分には同一符号を付した。

図示では第３図と同様にシリンダー１３の右側
の部分のみを示したが、左側もこれと同様で対称
的に構成されている。

シリンダー終端部に設けられる前記バイパス孔
３６，３７をこの装置ではバイパス孔１３６，１
３７として距離を短かくして隣接して設け、この
バイパス孔１３６，１３７を有するシリンダー１
３の当該部分の外周に環状溝１３３を設け、この
溝１３３を給排口２９との接続部に設けた鋳ぬき
の通路１３８に直接連通させたものである。

このように隣接して孔１３６，１３７を設ける
ことにより、操向行程の終端近傍でまず手前の孔
１３６をシールリング１９が通過し、室ＡとＢは
この孔１３６、溝１３３、通路１３８で連通し、
前記と同様に油圧が低下し、操向抵抗が生じる。
この孔１３６をシールリング１９が通過した後、
これと隣接する孔１３７をシールリング１９が通
過する室Ａの油は各孔１３６，１３７を介してリ
ークし、油の流出断面積は孔１３６，１３７を合
せた大きさとなつて増大し、抵抗はより増大し、
爾後スプリング２５がストツパー２１に衝合し、
クツシヨン作用を行うとともに抵抗は一層増大す
る。

以上のように孔１３６，１３７を隣接して設け
ることにより、操向行程の終端近傍で操向の終端
方向へ移行するに従い実質的に油の流出断面積を
変化させ、これにより抵抗を徐々に大きくし、ハ
ンドル操作を徐々に重くすることができる。

以上図示実施例について詳述したが、孔の開口
面積によつて油の室相互の流出入は決定され、こ
れの設定によつてハンドル操作操向端の抵抗感は
任意に設定することができ、運転者に操向端であ
ることを感得させ、これを徐々に行わせ、徐々に
重くなるように適宜に設定するものとする。

又第４図の装置では孔を隣接して二個所設けた
が、車種によつてストロークが大である場合には
これ以上の数でも良く、複数個設けることにより
段階的に抵抗を増大させることができる。

以上の説明で明らかなようにこの考案によれ
ば、ハンドル操作の右或は左の終点において、そ
の終点の手前から徐々に操舵力が重くなり、運転
者に終点に近いことを予告することができ、終点
で直接ストツパーに当つて衝撃を受ける如き事態
を防止し、運転操作上有効な終点予告装置を得る
ことができる。

又この考案によれば前記予告を操向終端部近傍
でピストンで区画される室相互を連通する通路を
設けて動力補助油圧を低下させるように構成した
ため、特別の短絡弁を要することなく簡単な構成
で達成し、安価に且つ簡単に装置を得ることがで
きるとともに、単純な構成で室相互を連通させる
ため作動が確実で信頼性に富み、故障を皆無なら
しめメンテナンス上も優れる他、機器への無用な
負荷を防止し、これの耐久性、寿命を向上する。

特にこの考案によればピストン軸にはピストン
の側面に夫々の一端が当接して２個のスプリング
がピストン両側に配置され、スプリングの他端は
シリンダー終端からピストン側に離れてピストン
軸上の係止部材に当接係止されており、ピストン
行程終端近傍でこの他端がシリンダー終端に当接
してスプリングが圧縮せしめられるため、ハンド
ル操舵力にこのスプリングの弾性力が加わり、上
記した通路による高圧室から低圧室への油のリー
クと併せハンドル操舵力を一層重くでき、ピスト
ンのシリンダー終端への急激な衝突を一層有効に
防止することも可能となり、パワーステアリング
装置上有効である等の諸特長を発揮し、頗る実用
性に富む。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案の一実施例を示すもので、第１
図は装置要部の側断面図、第２図は第１図要部の
拡大断面図、第３図は作動の経過を示す第２図要
部の断面図、第４図は開口面積をピストンの進行
によつて増大させるようにした装置の第３図と同
様の断面図である。 尚図面中、３はピストン軸であるラツク杆、１
３はシリンダー、１７はピストン、１９はシール
部材、２７は係止部材であるサークリツプ、２
４，２５はスプリング、３２〜３７及び１３３，
１３６〜１３８は通路、Ａ，Ｂは室である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 動力補助作動を行う油圧シリンダーのピストン
   行程の終端部近傍のシリンダー壁に、行程終端近
   傍に達したピストンで区画されるシリンダーの高
   圧室、低圧室間を連通せしめる通路を設けた自動
   車の動力舵取装置において、 ピストン軸と一体のピストンの側面に夫々の一
   端を当接させて２個のスプリングをピストン両側
   に設ける一方、 シリンダーの終端部内周にはピストン両側のス
   プリングの夫々の他端に当接するストツパーを設
   け、 且つピストン軸には先ず行程終端近傍でピスト
   ンが前記通路を開いて高圧室、低圧室間を連通さ
   せてから前記ストツパーに前記スプリングの他端
   が当接し、以降はスプリングが圧縮されるよう当
   該スプリングの他端を規制する係止部材を設けた
   こと、 を特徴とする自動車の動力舵取装置。