JPS6325177A - 動力舵取装置の油圧反力装置 - 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〕 本発明は、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、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４９−１
０２０９２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。

〔発明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、このために反力装置配設部分の径方向への大型化を
避けられず、特にこれは、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（受圧面積Ｘ腕の長さ）を
大きくしようとする場合等において著しいものであった
。そして一方において、この種の油圧反力装置が付設さ
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あり
、その小型かつコンパク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、たとえば特開昭４９−１１００３７号公報や特公昭
５３−２０７２８号公報等に示されるように１厘カプラ
ンジャやポール等の係合子を出力軸側に求心方向に可動
可能に保持させかつこれを入力軸側の被係合部に係合さ
せることで拘束力を作用させるようにした構成による装
置も知られている。しかし、このような従来構成では、
係合子と被保合部との接触点が移動することから、これ
ら部材間での摺動抵抗が大きく、摩擦力が増大してしま
うため、装置作動にあたっての安定性等を確保し得ない
ばかりでなく、上述した接触点位置の軸心からの腕の長
さが、人、出力軸間での相対的な変位角に応じて変化し
てしまい、装置性能を安定化することが困難である等と
いった問題をもつもので。

このような問題点を考慮して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、本発明に係る動力舵取装
置の油圧反力装置は、出力軸側で放射方向に形成された
ガイド孔内に大径な反力プランジャを摺動自在に保持さ
せかつ外方端側から反力油圧を作用させるとともに、こ
のプランジャ移動方向と直交して入力軸外周に形成され
プランジャ内方端が接することで拘束力を受ける反力受
部を、その回転方向両側でのプランジャに接する接触面
のそれぞれが、入、出力軸間での相対的な回転変位によ
るプランジャ内方端上での接触点を常に一定位置とする
創成曲線に基づいた形状（ｍ！形状またはこれに近似す
る曲面形状）となるように形成したものである。

〔作用〕

本発明によれば、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１反カプランジャの軸線を挟んだ
接触点のいずれか一方が、反力受部の創成による接触面
に接しかつ外方端から与えられる反力油圧により必要か
つ充分な大きさをもつ反力トルクを有効に作用させ得る
もので、従来のような位置すれかなく、安定した滑らか
な作動状態を得ることが可能である。

〔実施例〕 以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図および第２図は本発明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２図を用いて簡単に説明すると、
図中符号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ｌｌａを有する出力軸（ビニオン軸）で、
これら両軸１０．１１はその操舵方向に適宜回転操作さ
れる。ここで、これら入力軸ｌＯと出力軸１１との間に
は、所定角度以上回動されることにより当接することで
、これら両軸１０．１１間を連結するフェールセーフ機
構が設けられているものである。

また、パワーステアリング本体部を構成するボディ１４
内で上述した両軸１０，１１には、回転式流路切換弁１
５を構成するロータ１６およびスリーブ１７がそれぞれ
一体的に設置すられ、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１５の構成およびその動作は従来から周知の
通りで、その詳細な説明は省略する。

２０は流路切換弁１５を構成するロータ１６およびスリ
ーブ１７と一体的な入、出力軸１０゜１１間に設けられ
た本発明に係る油圧反力装置で、この油圧反力装置２０
は、第１図から明らかなように、出力軸１１内で放射方
向に対向して形成された一対のガイド孔２１．２１内に
摺動自在に保持されかつ外方端側から反力油圧が与えら
れることにより求心方向に移動される二個の反力プラン
ジャ２２．２２と、これらプランジャ２２゜２２の移動
方向と直□交して入力軸１０外周に形成されプランジャ
２２．２２内方端が接することで拘束力を受ける反力受
部２３．２３を備えている。そして、本発明によれば、
これら各反力受部２３．２３の回転方向両側でのプラン
ジャ２２゜２２に接する接触面２３ａ、２３ａ；２３ａ
。

２３ａのそれぞれを、第３図および第４図からも明らか
なように、入、出力軸１０．１１間での相対的な回転変
位によるプランジャ２２．２２内方端上での接触点Ｓが
常に一定位置となるような創成曲線に基づいた形状（ｉ
１１成形状またはこれに近似する曲面形状）で形成する
ようにしている。

なお、図中２４は上述したプランジャ２２゜２２の外方
端側でボディ１４との間に形成された油圧反力室、２５
は前記ガイド孔２１．２１からのプランジャ２２．２２
の脱落を防止する脱落防止部材として例示した脱落防止
リング、２６はその装着用環状溝である。さらに、本実
施例では、第４図に示すように、上述した入力軸１０側
の反力受部２３による回転方向両側の接触面２３ａ。

２３ａを、反力プランジャ２２側での接触点Ｓをプロッ
トしてなる創成曲線に近似する曲率Ｒを有する近似曲線
で形成した場合を示している。このようにすれば、この
反力受部接触面２３ａの成形加工がきわめて簡単かつ適
切に行なえ、量産性の面で有利であるが、勿論創成曲線
による創成形状となるように形成してもよいものである
。

そして、上述した構成による油圧反力室２４に対して車
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、操舵操作時には、第３図に示される
ように、各プランジャ２２．２２が反力受部２３側に略
々一定した接触点Ｓで接触し、必要かつ充分な大きさを
もつ反力トルクを有効に作用させて所要の拘束力を生じ
させ得るもので、これにより入、出力軸ｔｏ、ｉｔ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焼となるも
のである。

ここで、上述した反力プランジャ２２の径寸法をＤ、入
力軸１０において軸心から反力受部２３の接触点Ｓまで
の腕の長さをｒ、プランジャ２２の数をｎ１反力油圧を
Ｐｒとすると、反力トルクＴｒは、 Ｔ　　ｒ＝π／４＊Ｄ２　＊　ｎｏ　ｒ＊Ｐ　　ｒ　　
ｈｌ・■となる。

そして、本発明によれば、前述したように限られたスペ
ース内、すなわち出力軸１１内に収まる最大径Ｄ（受圧
面積大）をもつプランジャ２２を得るとともに、人、出
力軸ｉｏ、ｔｉ間の相対的回転変位にかかわらず、創成
曲線により接触点Ｓ位置が変化しない（ｒが略々一定）
構成であるため、上述した０式から明らかなように、反
力トルクＴｒを最大でしかも有効なものとすることが可
能で、これにより従来のような位置ずれがなく、摺動抵
抗が充分に小さく、余分な摩擦力等は生ぜず、またプラ
ンジャ２２が受ける反作用のベクトルに方向変化がなく
、安定した滑らかな作動状態を得ることが可能である。

さらに、本発明によれば、入力軸１０の両側方向への回
転操作により油圧反力を生じさせるプランジャ２２を、
第３図から明らかなように、その実数と一致させること
が可能となるもので、従来に比較してその利点は明らか
であろう。

また、上述した入力軸１０側での創成による接触面２３
ａを形成するにあたっては、 Ｘ＝Ａ＋ｒｓｔａｎ　　θ　　　争Φ・・■（０″≦θ
≦８°） ただし、Ｘ；反力受部２３部分の中心から接触面２３ａ
までの長さ Ａ；反力受部２３部分の写みの１／２ ｒ；軸心から反力受部２３での接触点 Ｓまでの腕の長さ を満足するような値を選ぶとよいものである。

ここで、第４図は入、出力軸１０．１１間での回転角度
θがＯ’　、４＠、８°である場合のプランジャ２２の
反力受部２３に対する接触状態を示している。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、動力
舵取装置各部の形状、構造等を、適宜変形、変更するこ
とは自由である。たとえば上述した実施例では、二個の
反力プランジャ２２　、２２を入力軸１０周りに等配し
て設けた場合を説明したが、本発明はこれに限定されず
、−個であってもよいし、さらに第５図または第６図に
示すように、三個、四個というように二個以上の反力プ
ランジャ２２を用い、これらを軸回りに等配して設けて
もよいもので、またこのようにプランジャ２２の数ｎを
多くすると、プランジャ径りは細くなり、これにより反
力室部分の軸線方向長さを短縮し得る等といった利点も
ある。

また、上述した実施例では、中立状態において反力プラ
ンジャ２２の内方端が入力軸１０側の反力受部２３の両
側の接触点Ｓ間の反力受部２３直線部分に接触する場合
を説明したが、たとえばその接触点Ｓよりも内側寄り部
分を上述した創成曲線に合せて形成し、逃げ部を形成し
てもよいことは容易に理解されよう。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る動力舵取装置の油圧反
力装置によれば、出力軸内で放射方向に形成されたガイ
ド孔に大径な反力プランジャを摺動自在に保持させかつ
その外方端側から反力油圧を作用させるとともに、この
プランジャの移動方向と直交して入力軸外周に形成され
プランジャ内方端が接することで拘束力を受ける反力受
部を、その回転方向両側でのプランジャに接する接触面
のそれぞれが、入、出力軸間での相対的な回転変位によ
るプランジャ内方端上での接触点が常に一定位置となる
ような創成曲線に基づいた創成形状またはこれに近似す
る曲面形状となるようにして形成したので、簡単かつ安
価な構成にもかかわらず、受圧面積の大きな反力プラン
ジャを限られたスペース内で得ることが可能で、これに
より装置全体の径方向の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、さらに創成形状により接触点が
一定となることから、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種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る動力舵取装置の油圧反力装置の一
実施例を示す要部拡大断面図、第２図は本発明を適用す
る動力舵取装置全体の概略断面図、第３図は油圧反力装
置の動作状態を説明するための要部拡大図、第４図は入
力軸側の反力受部と反力プランジャとの接触状態を説明
するための概略図、第５図および第６図は本発明の別の
実施例を示す概略構成図である。 １０・・・・入力軸、１１・・・・出力軸、１２・・・
・トーションバー、１５・・・・回転式流路切換弁、２
０・・・・油圧反力装置、２１・・・・ガイド孔、２２
・・・・反力プランジャ、２３・・・・反力受部、２３
ａ・・・・創成による接触面、２４・・・・油圧反力室
、２５・・・・脱落防止リング。 特許出願人　自動車機器株式会社 代　　理　　人　　山　用政樹（ほか２名）第５図　　
　　　　　第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 出力軸側で放射方向に形成されたガイド孔に摺動自在に
   保持されかつ外方端側から反力油圧が作用する反力プラ
   ンジャと、このプランジャの移動方向と直交して入力軸
   側に形成されプランジャ内方端が拘束力を作用せしめる
   ように接する反力受部とを備え、この反力受部の回転方
   向両側でのプランジャに接する接触面のそれぞれを、前
   記入、出力軸間での相対的な回転変位によるプランジャ
   内方端側での接触点が常に一定位置となるような創成曲
   線に基づいた形状で形成したことを特徴とする動力舵取
   装置の油圧反力装置。