(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バー挿入孔を有し、舵輪に連なる入力軸と、バー挿入孔を有し、舵取機構に連なる出力軸と、前記各バー挿入孔に挿入されて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、該トーションバーの中途部に係合して、トーションバーの全長に亘っての捩れを拘束する捩れ拘束体とを備え、前記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るようにした動力舵取装置において、前記出力軸は、前記バー挿入孔に開口する保持孔を有し、該保持孔内に、前記捩れ拘束体及び該捩れ拘束体を前記トーションバーの外周面に押圧する弾性体が挿入保持され、さらに該弾性体の抜止体を前記保持孔に保持してあり、前記トーションバーは、その中途部に、前記捩れ拘束体が係合する扁平状の係合面を備えていることを特徴とする動力舵取装置。
【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】
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、小転舵時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大転舵時の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、動力舵取装置において、バー挿入孔を有する入力軸に、バー挿入孔に開口する貫通孔を設け、トーションバーの中途部に湾曲凹部を設けて、該湾曲凹部に係合するボールを前記貫通孔に挿入し、さらに前記入力軸の外回りに、前記ボールを前記湾曲凹部に押圧する圧油室を設けて、入力軸に加わる操舵トルクが小なる領域においては、出力軸との連結部位からボールによる拘束部位までの間を有効長さとしてトーションバーの捩れが生じ、また、前記操舵トルクが所定トルクを超えて大きくなり前記ボールの湾曲凹部との係合が解除された後は、トーションバーの全長が有効長さとなり、全体として中立剛性感を向上することができて、しかも据え切り操舵トルクを軽くすることができるようにしたものが特公昭６１−４１７８７号公報に開示されている。
【０００６】
同様に、バー挿入孔を有する出力軸に、バー挿入孔に開口する貫通孔を設け、トーションバーの中途部に湾曲凹部を設けて、該湾曲凹部に係合する捩れ拘束ピンを前記貫通孔に挿入し、さらに前記出力軸の外回りに、前記捩れ拘束ピンを前記湾曲凹部に押圧する圧油室を設けて、入力軸に加わる操舵トルクが小なる範囲においては、入力軸との連結部位から捩れ拘束ピンによる拘束部位までの間を有効長さとしてトーションバーの捩れが生じ、また、前記操舵トルクが所定トルクを超えて大きくなり前記捩れ拘束ピンの湾曲凹部との係合が解除された後は、トーションバーの全長が有効長さとなり、全体として中立剛性感を向上することができて、しかも据え切り操舵トルクを軽くすることができるようにしたものが特公昭５３−４１８５１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、特公昭６１−４１７８７号公報及び特公昭５３−４１８５１号公報に開示された動力舵取装置は、入力軸又は出力軸の外回りに圧油室を設けて、該圧油室に導入する油圧によりボール又はピンをトーションバーの中途部に押圧係合させるようにしているため、ボール又はピンとは別個に、圧油室・該圧油室のシール部材・圧油室に油圧を供給する油圧ポンプ及び油給排通路・油タンクなどの多くの部品が必要で、構造複雑となり、コスト高になるという問題があった。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、トーションバーの全長に亘っての捩れを拘束する捩れ拘束体を押圧する押圧手段として、可撓性を有する合成樹脂・ばねなどの弾性体を用い、該弾性体及び前記捩れ拘束体を保持孔内に挿入保持することにより、部品点数が少なくて、コストを低減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。
【０００９】
【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、バー挿入孔を有し、舵輪に連なる入力軸と、バー挿入孔を有し、舵取機構に連なる出力軸と、前記各バー挿入孔に挿入されて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、該トーションバーの中途部に係合して、トーションバーの全長に亘っての捩れを拘束する捩れ拘束体とを備え、前記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るようにした動力舵取装置において、前記出力軸は、前記バー挿入孔に開口する保持孔を有し、該保持孔内に、前記捩れ拘束体及び該捩れ拘束体を前記トーションバーの外周面に押圧する弾性体が挿入保持され、さらに該弾性体の抜止体を前記保持孔に保持してあり、前記トーションバーは、その中途部に、前記捩れ拘束体が係合する扁平状の係合面を備えていることを特徴とする。
【００１０】
第１発明にあっては、弾性体を用いて捩れ拘束体を押圧し、該捩れ拘束体をトーションバーの中途部に係合させ、トーションバーの全長に亘っての捩れを拘束しているから、該トーションバーの捩れは、これに加わる操舵トルクが小なる領域においては、入力軸との連結部から捩れ拘束体による拘束部位までの制限された長さを有効長さとして生じることになり、トーションバーの捩れ特性を剛にすることができる。従って、小転舵時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。また、前記操舵トルクが所定トルクを超えた場合、該操舵トルクにより、前記弾性体の力に抗して捩れ拘束体が保持孔内外径側に移動し始め、該捩れ拘束体のトーションバーに対する拘束力が徐々に解除され、その後のトーションバーの捩れは、入力軸及び出力軸との連結部間の全長を有効長さとして生じることになり、トーションバーの捩れ特性を軟にすることができる。従って、大転舵時の据え切り操舵トルクを軽くすることができる。
【００１１】
このようなトルク特性は、捩れ拘束体とは別個に、該捩れ拘束体とともに出力軸の保持孔に挿入保持する弾性体と、該弾性体の抜止体とを用いることにより得られるから、部品点数が少なくて、構造簡単であり、さらに弾性体を捩れ拘束体とともに組み込むことができるから、組立て作業性も向上でき、全体としてコストを低減することができる。また、トーションバーの中途部に扁平状の係合面を設けているから、トーションバーの中途部に湾曲凹部を設ける場合に比べてトーションバーの加工が容易に行え、トーションバーのコスト、ひいては動力舵取装置全体のコストをより一層低減できる。
【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の(a) はトーションバーの捩じれ拘束部分の拡大断面図、図３の(b) はトーションバーが捩れた場合の作動説明図、図４はトーションバー及びばね体のトルク特性図、図５はバルブボディ及びバルブスプール部分の断面図、図６は動力舵取装置の模式図である。
【００２０】
動力舵取装置は、図６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（図１参照）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は、軸長方向に貫通するバー挿入孔２１を有し、また、出力軸３は、一端部に設けられ、入力軸２の一端部が回転自由に嵌合支持される嵌合凹部３１及び該嵌合凹部３１からピニオン１２が設けられる他端部に亘って軸長方向に延びるバー挿入孔３２を有する。そして、入力軸２及び出力軸３は、筒形のバルブハウジング５０内に軸受１３，１４，１５を介して同軸回りでの回動が自在に支承され、さらに、各バー挿入孔２１，３２に前記トーションバー４が挿入され、該トーションバー４の一端部は入力軸２の他端部にノックピン２２により連結され、他端部は出力軸３のピニオン１２が設けられている他端部に亘って延び、バー挿入孔３２の終端部にスプライン嵌合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。
【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３３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５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５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出力軸３の一端部に、径方向に貫通して前記バー挿入孔３２に開口する断面円形の保持孔３４を１８０度の位相差で２つ設け、これら保持孔３４・・に、トーションバー４の中途部に係合して、トーションバー４の全長に亘っての捩れを拘束する捩れ拘束体６、該捩れ拘束体６をトーションバー４の外周面に押圧する弾性体７及び該弾性体７が保持孔３４から抜け出るのを防止する抜止体８をそれぞれ挿入保持するのである。
【００３０】
トーションバー４は、図１に示す如く入力軸２の他端部に連結される連結部４ｃから中途部４ｂまでが、出力軸３の他端部に連結される連結部４ａから中途部４ｂまでよりも大径に形成され、中途部４ｂを境にしてばね定数が大きく変化するように構成されている。また、前記中途部４ｂの外周面に、前記各捩れ拘束体６が係合する扁平状の係合面４１が１８０度の位相差で２つ設けられている。
【００３１】
前記各捩れ拘束体６・・は、保持孔３４・・内で移動可能な円柱状のピンを用いてなり、前記係合面４１・・と係合する一端を湾曲面としている。また、弾性体７・・は、可撓性を有する合成樹脂製の円柱部材を用いてなり、保持孔３４内で撓みが許容されるようにしている。尚、この弾性体７は、合成樹脂製である他、ゴム、又はコイルばね・皿ばねなどのばね体であってもよい。
【００３２】
また、抜止体は、端面円形のピンを用いてなり、前記保持孔の外側開口部に圧入により固定し、弾性体が保持孔から抜け出るのを防止している。
【００３３】
以上の如くトーションバー４の中途部に係合する捩れ拘束体６は、トーションバー４の出力軸３との連結部４ａから捩れ拘束体６による拘束部４ｂ（係合面４１部）までの間の捩れを拘束する作用をなし、この状態でのトーションバー４の捩れは、図１に示すように入力軸２との連結部４ｃから捩れ拘束体６による拘束部（係合面４１部）までの間を有効長さＬ１として生じる。トーションバー４が捩れる場合、係合面４１と係合している捩れ拘束体６は、捩れ力の分力Ｆにより弾性体７に向かって押圧され、この押圧力は、前記捩れ力の増大に伴って増大する。従って、トーションバー４に加わる捩れ力が増大し、前記分力Ｆが弾性体７による押圧力を上回った場合、捩れ拘束体６は、弾性体７の力に抗して保持孔３４内を外径側に移動し、図３（ｂ）に示す如く、係合面４１との係合位置がその端部にまで移動する。この間、トーションバー４の捩れ拘束体６による拘束は徐々に解除されることとなり、トーションバー４の捩れは、入力軸２及び出力軸３との連結部４ｃ，４ａ間の略全長を有効長さＬ０として生じる。
【００３４】
このようにトーションバー４の捩れは、操舵トルクが所定トルクを超えるまでの間、即ち、捩れ拘束体６に加わる前記分力Ｆが弾性体７の力を下回っている間においては、その略半長を有効長さＬ１として生じ、しかも大きなばね定数を有するようにされ、前記所定トルクを超える捩れトルクが加わった場合には、その略全長を有効長さＬ０として生じると同時にばね定数が極端に低下するように構成されている。
【００３５】
前記トーションバー４を介して連結された入力軸２と出力軸３との間の相対角変位は、入力軸２に加わる操舵トルクが前記所定トルクに達するまでの間は、該操舵トルクの増大に伴って漸増し、所定トルクに達した後で急増することとなり、この相対角変位に応じて前記パワーシリンダＳが発生する操舵補助力は、操舵トルクが小さい領域では漸増し、操舵トルクが大なる領域では急増することとなる。
【００３６】
従って、舵輪１に加えられる操舵トルクが全般的に小さい小転舵時には、パワーシリンダＳによる操舵補助が殆どなされず舵輪１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ことになり、逆に、大転舵時には、パワーシリンダＳが大なる操舵補助力を発生することから、運転者の労力負担を有効に軽減することができ、大転舵時の据え切り操舵トルクを軽くすることができる。なお、前記捩れ拘束体６は、２つ備えた構成である他、１つまたは２つ以上としてもよい。これらの場合、捩れ拘束体６の個数に対応して前記係合面４１及び保持孔３４を設けるのである。
【００３７】
また、以上の実施の形態では、中途部４ｂに対し一端側及び他端側の形状を変えることによりばね定数が中途部４ｂを境に形状及び長さにより大きく異なるように構成したトーションバー４を用いて、捩れ拘束体６による拘束が解除された場合、出力軸３に連結される他端側が捩れ易いように構成したが、中途部４ｂに対し一端側及び他端側の長さ・断面積・材質を異ならせて、ばね定数を異ならせるように構成して出力軸３に連結される他端側が捩れ易いように構成してもよい。また、小転舵時から大転舵時まで、ある程度の剛性感を得たい場合には、中途部４ｂに対し一端側及び他端側のそれぞれのばね定数を同じにして略全長を有効長さＬ0 とした時に、長さが長くなることによるばね定数の低下のみが生ずるように構成してもよい。
【００３８】
また、以上の実施の形態では、抜止体８を保持孔３４内に圧入により固定したが、その他、保持孔３４に緊締してもよいし、また、略Ｃ字形の止め輪を用い、該止め輪を出力軸３の外周に嵌合してもよいのであって、その構造は特に制限されない。
【００３９】
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。
【００４０】
【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、捩れ拘束体をトーションバーの中途部に係合させてトーションバーの全長に亘っての捩れを拘束することができるから、小転舵時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、また、大転舵時の据え切り操舵トルクを軽くすることができて、しかも、出力軸に、バー挿入孔に開口する保持孔を設けて、該保持孔内に、捩れ拘束体及び該捩れ拘束体をトーションバーの外周面に押圧する弾性体を挿入保持し、該弾性体の抜止体を設けてトーションバーの全長に亘っての捩れを拘束しているから、部品点数が少なくて、構造簡単であり、さらに弾性体を捩れ拘束体とともに組み込むことができるから、組立て作業性も向上でき、全体としてコストを低減することができる。さらに、トーションバーの中途部に扁平状の係合面を設けているから、トーションバーの中途部に湾曲凹部を設ける場合に比べてトーションバーの加工が容易に行え、トーションバーのコスト、ひいては動力舵取装置全体のコストをより一層低減できる。
【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の捩じれ拘束部分を示すもので(a) はその拡大断面図であり、(b) はトーションバーが捩れた場合の作動説明図である。
【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６】本発明に係る動力舵取装置の模式図である。
【符号の説明】
２      入力軸
２１    バー挿入孔
３      出力軸
３２    バー挿入孔
３４    保持孔
４      トーションバー
４１    係合面
６      捩れ拘束体
７      弾性体
８      抜止体
【図１】
0004201362.tif 000002
【図２】
0004201362.tif 000003
【図３】
0004201362.tif 000004
【図４】
0004201362.tif 000005
【図５】
0004201362.tif 000006
【図６】
0004201362.tif 000007