(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
舵輪に連なる入力軸と、舵取機構に連なる出力軸と、これら入力軸及び出力軸を同軸上に連結し、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と、前記入力軸及び出力軸間に介在され、これら入力軸及び出力軸の一方に支持固定されるとともに他方を弾性的に拘束するばね体とを備えた動力舵取装置において、前記入力軸又は出力軸は、軸拘束側の少なくとも周方向一箇所に係合用凹部を備え、さらに前記ばね体は、前記係合用凹部に係合する凸部を有する略半円形の撓み許容部と、該撓み許容部の一端部及び他端部から屈曲する回り止め片とを備え、前記入力軸及び出力軸の周面間に介在されており、前記回り止め片を受入れる回り止め溝が前記入力軸又は出力軸に設けられていることを特徴とする動力舵取装置。
【請求項２】
舵輪に連なる入力軸と、舵取機構に連なる出力軸と、これら入力軸及び出力軸間に介在され、これら入力軸及び出力軸の一方に支持固定されるとともに他方を弾性的に拘束するばね体とを備えた動力舵取装置において、前記入力軸又は出力軸は、少なくとも周方向一箇所に係合用凹部を備え、さらに前記ばね体は、前記係合用凹部に係合する凸部を有する略半円形の撓み許容部と、該撓み許容部の一端部及び他端部から屈曲する回り止め片とを備え、前記入力軸及び出力軸の周面間に介在されており、前記回り止め片を受入れる回り止め溝が前記入力軸又は出力軸に設けられていることを特徴とする動力舵取装置。
【請求項３】
前記回り止め溝は、前記回り止め片の厚さを超える溝幅としている請求項１又は請求項２記載の動力舵取装置。
【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、トーションバーをその周方向一箇所及び他側から包持する一対の板ばねを備え、さらに入力軸及び出力軸に、前記各板ばねの両端部をともに受入れて係合する係合用凹部を１８０度の位相差で設けて、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実開昭５６ー１３１２６６号公報に開示されている。
【０００６】
また、油圧式の動力舵取装置において、トーションバーを用いる代わりに、入力軸の端部外周面に、１８０度の位相差で径方向外向きに突出する一対の第１係合突起を設け、さらに出力軸の端部内周面に、１８０度の位相差で径方向内向きに突出する一対の第２係合突起を設けて、入力軸及び出力軸間に、円弧状の撓み許容部及び該撓み許容部の両端から屈曲して前記各第１及び第２係合突起と係合する一対の略Ｃ字形ばね体を介在し、これらばね体により常時センタリングトルクを与えて、舵輪の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３ー１３９４７０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、実開昭５６ー１３１２６６号公報に開示された動力舵取装置は、入力軸及び出力軸に係合用凹部を設け、これら係合用凹部の対向側面に、一対の板ばねの両端部をそれぞれ係合させているため、入力軸及び出力軸の相対角変位量が、前記板ばねにより制約されるという問題があり、また、各板バネは、トーションバー、入力軸及び出力軸のそれぞれに係合して、トーションバーの捩じれとともに撓むように構成されているから、各板ばねを作る場合、トーションバー、入力軸及び出力軸のそれぞれの関係を考慮して作る必要があり、従って、中立剛性感を向上できて、さらに据え切り操舵トルクを軽くできるようにすることが難しいという問題があった。
【０００８】
また、特開平３ー１３９４７０号公報に開示された動力舵取装置は、入力軸の周方向一箇所及び他側に、径方向外向きに突出する係合突起を突設し、出力軸の周方向一箇所及び他側に、径方向内向きに突出する係合突起を突設する必要があるから、これら係合突起の加工が行い難くて、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、入力軸又は出力軸に係合用凹部を設け、この係合用凹部に係合する凸部を有するばね体を入力軸及び出力軸の周面間に介在させることにより、入力軸と出力軸との相対角変位量を、前記ばね体に制約されることなく設定することができ、また、係合用凹部を有する入力軸又は出力軸を簡易に加工することができ、コストを低減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と、舵取機構に連なる出力軸と、これら入力軸及び出力軸を同軸上に連結し、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と、前記入力軸及び出力軸間に介在され、これら入力軸及び出力軸の一方に支持固定されるとともに他方を弾性的に拘束するばね体とを備えた動力舵取装置において、前記入力軸又は出力軸は、軸拘束側の少なくとも周方向一箇所に係合用凹部を備え、さらに前記ばね体は、前記係合用凹部に係合する凸部を有する略半円形の撓み許容部と、該撓み許容部の一端部及び他端部から屈曲する回り止め片とを備え、前記入力軸及び出力軸の周面間に介在されており、前記回り止め片を受入れる回り止め溝が前記入力軸又は出力軸に設けられ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、ばね体の凸部が係合用凹部に係合され、トーションバーの捩じれが拘束されているから、操舵トルクにより凸部が係合用凹部から離脱するまでの間、ばね体によるセンタリングトルクによりトーションバーの捩れが拘束され、ばね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凸部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、ばね体の凸部が入力軸又は出力軸の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、凸部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。しかも、ばね体が入力軸と共回りするのを簡易に防止することができ、コストを低減することができる。
【００１２】
また、入力軸又は出力軸には係合用凹部を設け、凸部を有するばね体は、入力軸及び出力軸の周面間に介在させているから、入力軸と出力軸との相対角変位量を、前記ばね体に制約されることなく設定することができる。
【００１３】
また、第２発明に係る動力舵取装置は、舵輪に連なる入力軸と、舵取機構に連なる出力軸と、これら入力軸及び出力軸間に介在され、これら入力軸及び出力軸の一方に支持固定されるとともに他方を弾性的に拘束するばね体とを備えた動力舵取装置において、前記入力軸又は出力軸は、少なくとも周方向一箇所に係合用凹部を備え、さらに前記ばね体は、前記係合用凹部に係合する凸部を有する略半円形の撓み許容部と、該撓み許容部の一端部及び他端部から屈曲する回り止め片とを備え、前記入力軸及び出力軸の周面間に介在されており、前記回り止め片を受入れる回り止め溝が前記入力軸又は出力軸に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この第２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、ばね体の凸部が係合用凹部に係合され、入力軸及び出力軸の相対角変位が拘束されているから、操舵トルクにより凸部が係合用凹部から離脱するまでの間、ばね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凸部が係合用凹部から漸次離脱し、入力軸及び出力軸の相対角変位量が漸次増大することになる。そして、ばね体の凸部が入力軸又は出力軸の周面に押圧されている状態で前記相対角変位量が増大することになるから、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。しかも、ばね体が入力軸と共回りするのを簡易に防止することができ、コストを低減することができる。また、入力軸又は出力軸には、ばね体の捩れ拘束体と係合する係合用凹部を設けるから、該係合用凹部を有する入力軸又は出力軸を簡易に加工することができ、コストを低減できる。
【００１７】
また、第３発明に係る動力舵取装置は、前記回り止め溝は、前記回り止め片の厚さを超える溝幅としていることを特徴とする。
【００１８】
この第３発明にあっては、操舵トルクの増大に伴いばね体の凸部が係合用凹部から離脱する場合、回り止め片を回り止め溝内で移動させることができるから、撓み許容部を有効に撓ませることができ、前記凸部の離脱を円滑に行わせることができるのであり、また、ばね体の回り止め溝内への装着も容易にできるのである。
【００１９】
【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ー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ばね体のトルク特性図、図５はトーションバー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。
【００２０】
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４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。
【００２１】
図１に示す如く入力軸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。
【００２２】
油圧制御弁５は、図１に示す如くバルブハウジング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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
給油源となる油圧ポンプＰは、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５１ｂ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，５０ｃ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。
【００２６】
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５０ｄ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。
【００２７】
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。
【００２８】
このとき、他方のシリンダ室ＳＲ  （又はＳＬ  ）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。
【００２９】
しかして、以上の如く構成された動力舵取装置の前記入力軸２の一端部外周面と出力軸３の嵌合凹部３１内周面との間に、図２に示す如く略半円形の一対のばね体７を介在し、前記トーションバー４にセンタリングトルクを与えるのである。
入力軸２の一端部外周には、端縁から軸長方向に向かって延びる４つの係合用凹部８・・を９０度の位相差で設けている。また、出力軸３の嵌合凹部３１内周面には、端縁から軸長方向に向かって延びる２つの回り止め溝９，９を１８０度の位相差で設け、これら回り止め溝９，９及び係合用凹部８・・を、入力軸２と出力軸３との相対角変位量が零の場合、周方向に４５度位相がずれるようにしている。
【００３０】
ばね体７は、前記係合用凹部８・・に係合する二つの捩れ拘束用の凸部７１，７１を有する略半円形の撓み許容部７２と、該撓み許容部７２の一端部及び他端部から屈曲して前記回り止め溝９，９に係合する回り止め片７３，７３とを備えた板ばねを用いてなり、前記嵌合凹部３１の端縁から係合用凹部８・・内に挿嵌し、撓み許容部７２の外面を係合用凹部８・・内周面に圧接して固定する。凸部７１，７１は、撓み許容部７２の２箇所を内面側に湾曲形成している。
【００３１】
さらに、前記回り止め溝９，９は、該回り止め溝９，９に係合する二つの前記回り止め片７３，７３の厚さを超え、前記撓み許容部７２の撓みを補償する溝幅とし、操舵トルクの増大に伴い凸部７１，７１が係合用凹部８・・から離脱する場合、回り止め片７３，７３が回り止め溝９，９内で移動し、撓み許容部７２の回り止め片７３側端部が伸長状に撓むようにしている。
【００３２】
前記ばね体７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、凸部７１，７１が係合用凹部８・・に係合され、トーションバー４にセンタリングトルクを与えて、トーションバー４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のトルクとばね体７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トーションバー４が捩れ始める場合、凸部７１，７１が係合用凹部８・・から漸次離脱し、トーションバー４が捩れ始めることになる。そして、凸部７１，７１が入力軸２又は出力軸３の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、凸部７１，７１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。
【００３３】
また、入力軸２には係合用凹部８・・を設け、ばね体７は係合用凹部８・・に係合する凸部７１，７１を設け、入力軸２の一端部外周面と出力軸３の嵌合凹部３１内周面間に介在させているから、入力軸２と出力軸３との相対角変位量を、前記ばね体７に制約されることなく設定することができる。  尚、係合用凹部８・・と、ばね体７の凸部７１，７１とは、中立剛性感をうるべく所定トルク内で係合状態を保てばよいのである。図２の如く互いに曲面形状にして一旦離脱し、さらに復帰する際の挙動を円滑に行わせるのが好ましい。
【００３４】
以上説明した実施の形態では、入力軸２に係合用凹部８・・を設け、出力軸３に回り止め溝９，９を設けて、ばね体７を嵌合固定したが、その反対に、図８に示すように、出力軸３の嵌合凹部３１内周面に前記係合用凹部８・・を設け、入力軸２の一端部外周面に前記回り止め溝９・・を設けて、ばね体７を嵌合固定するようにしてもよい。図８に示したものは、嵌合凹部３１の内周面に前記係合用凹部８を１８０度の位相差で２つ設け、入力軸２の一端部外周面に、前記回り止め溝９を９０度の位相差で４つ設け、さらにばね体７を、前記係合用凹部８，８に係合する一つの捩れ拘束用の凸部７１を有する略円弧状の撓み許容部７２と、該撓み許容部７２の一端部及び他端部から屈曲して前記回り止め溝９・・に係合する回り止め片７３，７３とを備えた板ばねを用いたもので、その他の構成及び作用は図１〜図３に示したものと同じであるため、同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用を省略する。
【００３５】
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。
【００３６】
【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、中立状態から入力軸及び出力軸の相対角変位量が大きくなる場合、操舵トルクによりばね体の凸部が係合用凹部から離脱するまでの間、ばね体によるセンタリングトルクによりトーションバーの捩れが拘束され、ばね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る。しかも、ばね体が入力軸と共回りするのを簡易に防止することができ、コストを低減することができる。また、操舵トルクが前記ばね体によるセンタリングトルクよりも大きくなった場合、ばね体の凸部が係合用凹部から離脱して、トーションバーの捩れ量が増大し、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。
【００３７】
さらに入力軸又は出力軸には係合用凹部を設け、凸部を有するばね体を入力軸及び出力軸の周面間に介在させているから、入力軸と出力軸との相対角変位量を、前記ばね体に制約されることなく設定することができる。
【００３８】
また、第２発明に係る動力舵取装置によれば、中立状態から入力軸及び出力軸の相対角変位量が大きくなる場合、操舵トルクによりばね体の凸部が係合用凹部から離脱するまでの間、ばね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る。しかも、ばね体が入力軸と共回りするのを簡易に防止することができ、コストを低減することができる。また、操舵トルクがばね体によるセンタリングトルクよりも大きくなった場合、ばね体の凸部が係合用凹部から離脱して、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。さらにまた、入力軸又は出力軸には、ばね体の凸部と係合する係合用凹部を設けるから、該係合用凹部を有する入力軸又は出力軸を簡易に加工することができ、コストを低減できる。
【００４０】
また、第３発明に係る動力舵取装置は、回り止め溝は、回り止め片の厚さを超える溝幅としているから、操舵トルクの増大に伴いばね体の凸部が係合用凹部から離脱する場合、回り止め片を回り止め溝内で移動させることができ、従って、撓み許容部を有効に撓ませることができ、前記凸部の離脱を円滑に行わせることができる。
【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ーＸ線の断面図である。
【図３】本発明に係る動力舵取装置の入力軸及び出力軸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ばね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トーションバー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要部の横断平面図である。
【符号の説明】
２      入力軸
３      出力軸
４      トーションバー
７      ばね体
７１    凸部
７２    撓み許容部
７３    回り止め片
８      係合用凹部
９      回り止め溝
【図１】
0003629603.tif 000002
【図２】
0003629603.tif 000003
【図３】
0003629603.tif 000004
【図４】
0003629603.tif 000005
【図５】
0003629603.tif 000006
【図６】
0003629603.tif 000007
【図７】
0003629603.tif 000008
【図８】
0003629603.tif 000009