WIPO专利WO1986005152A1 Dispositif a force de reaction hydraulique pour systemes de direction assistee sensibles a la vitess

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公开号:WO1986005152A1
申请号:PCT/JP1986/000105
申请日:1986-02-28
公开日:1986-09-12
发明作者:Takeshi Futaba；Masahiko Noguchi
申请人:Koyo Jidoki Kabushiki Kaisha；
IPC主号:B62D6-00

专利说明:
[0001] 明钿書発明の名称率速応答霊パワーステアング裝置における油圧反カ装鼂発明の分野本発明はパワー ' アシスト ' ステアリング装鱖（以下、単に「パヮ —ステアリング装置」という。）に罔し、待に詳しくいえば、ェンジン駆動によるポンプからの圧油を車速により制御し、この圧油を油圧反力室に供給することにより、操舵時の抵抗を車速に応じ変化させるパワーステアリング装渾における油圧反力装置に閼する。本発明はさらに詳しくいえば、バルブ中立位置と油圧反力部の反力の中立位置 (パルプの相対変位に対して油圧反力の作用しない位置）とを一致させるセンターリング機能を有する油圧反力装置に関する。従来技術の説明パワーステアリングシステムの油圧補助装置に用いられている口一タリ一バルブにおいては、バルブの中立位置は第 3図および第 4図に示す如く、バルブボディ 5 1に設けられた複数たとえば 8ケ所の溝 5 1 Aの芯 X— Xと入力麯 5 2の鼸様に複数たとえば 8ケ所の溝 5 2 A簡の凸 ¾ 5 2 Bの芯 Y— Yを合致させること、即ち、 _tパルプボディ 5 1の各溝 5 1 A闉の凸 ¾ 5 1 Bと入力軸 5 2の各凸¾ 5 2 Bとの簡に彩成される 2つの絞り aおよび a 'を a = a ' とすることが望ましいが、 1つの溝 5 1 Aで a = a ' とすることが出来ても他の全ての溝で芯を合致させることは機械加工糖度上搔めて困難であり、バルブボディ 5 1と入力軸 5 2の総合した累積誤差は第 5図の様に痛った状憨になる。第 5図は、横軸に溝の角度位置 0、縦鞴に累積誤差 eを模式的に表わすグラフであるが、第 3図においてパルプが K点から J点、さらに K点へと回転したときの各溝 5 1 Aと 5 2 Aの加工累積誤差を表わしたグラフである。
[0002] 第 1図及び第 2図は、従来のパワーステアリング装置の油圧反力部を断面図の形で示しているが、この油圧反力部は入力釉 5 2の外周に贛方向直角の断面において V字状の溝 6 0を形成し、該 V溝 6 0に商けて半径方向に延びる複数俚の反力室 5 8をバルブボディ 5 1彤成して、各反力室 5 8内にボール 5 9を装入し、該ボール 5 9を該 V溝 6 0に圧油で抻圧するようになつている。前記したところから明らかなとおり、この従来装置においては全ての反力 ¾の芯をバルブの各芯と合わせることは機 «加工精度及び組立て工程での調整などの理由で不可能に近く、実際の自励車に於ては、パルプボディ 5 1と入力翰 5 2がバルブの中立位置に位置した場合、反力 ¾の芯とバルブの芯とは第 7図の如く V溝 6 0のたとえば右斜面とボール 5 9との闞に僅かな蒙簡厶を生ずる。この陳間は V溝 6 0の右斜面に代えて左斜面にも同埭に起り得るが、説明の便宜上、右斜面を例にとるものとする。車速の增加と共に圧油がボール 5 9に作用すると、ボール 5 9は半径方向内方に押され、このポール 5 9はちょうど力ム作用のようなマナ一で入力轅 5 2を左回転させ、第 6図に示された状¾になろうとする _£ トーションバー 5 3はバルブ中立位 gからのねじりのため、入力軸 5 2を第 7図の状 ¾を保持する力が弱く、圧油の抻圧力に負けるからである。この結果、バルブは相対変位を発生し、入力トルク tを横軸にとりかつ圧力 pを縦軸にとると、第 8図のように 0 ·* 0 'へバルブの中立位置（最低回路圧）が右へ俪移し、元のバルブ中立位置に於ては P ' の圧力差を生じる。この P ' はパワーステアリング装置の油圧補助用の左右シリンダ C Y L 1 , C Y L 2 (図示していない。）の差圧として発生し、操向シリンダを作動させ、この锊では搡向輪を左へ回し斜め走行の危険を生じさせる。换言すれば、運転者はハンドルを直進状憨に保たなければ、操向輪は油圧反力部の V溝におけるカム作用に基づき、常に斜め走行状態になろうとする習性を生ずるという問題点があった。
[0003] また、油圧反力部がバルブボディ 5 1と入力軸 5 2間に設けられているため、油圧反力がバルブボディ 5 1と出力轴であるピユオン 5 4 とを連結するドライブピン 5 5に直接作用し、このためピン 5 5の破損、摩耗が生じ易く、バルブ機能の低下を招く欠点がある。発明の概要本発明の目的は、バルブの中立位置で油圧反力部の中立位置を容易にセンターリングし、直進走行時における斜め走行習性の危険を生ずるという欠点を確実防止することができるパワーステアリング装罱における油圧反力装置を提供しようとするにある。
[0004] 本発明の他の目的は、油圧反力がピ-ォンとバルブボディの連結部に作用しないようにしてパルプの機能低下を防止することができるパワーステアリング装置における油圧反力装置を提供しようとするにある o
[0005] 図面の簡単な説明第 1図は従来装置を示す断面図、
[0006] 第 2図は第 1図の 2— 2線に沿う断面図、
[0007] 第 3図は第 1図に示された従来装置におけるバルブ部分の断面図、第 4図は第 3図に便直上描かれた円部分の拡大図、
[0008] 第 5図は第 3図のバルブにおける累積誤差を説明するグラフ、第 6図および第 7図はそれぞれ第 2図に示された油圧反力機構部分の動作を説明する断面図、
[0009] 第 8図はバルブの相対変位に伴う入力トルクとシリンダへの作用圧力との関係を説明するグラフ、
[0010] 第 9図は本発明による装置の断面図、第 1 0は第 9図の 1 0— 1 0線に沿う断面図
[0011] 第 1 1図および第 1 2図はそれぞれ第 1 0図に示されね油圧反力機構部分の互いに異なる例を説明する断面図、
[0012] 第 1 3図は入力トルクに対するバルブの相対変位量に閨して従来装置と本発明による装 aとを比較するグラフ、
[0013] 第 1 4図は本発明による装釐における入力贛ねじれ角と入力トルクとの閱係を示すグラフ、
[0014] 第 1 5図は若干異なる待性を示す本発明による他の実施例における第 1 4図と同捸のダラフ、および
[0015] 第 1 6図は本発明の他の実施例を示す第 1図と同捸の図面である。好適な実施例の説明第 9図を参照すると、本発明によるパワーステアリング装置は従来装置と同棣に入力軸 1 と、ピユオン 3 とをト一シヨンバ一 4で各々の端部において固定一体化している。ピ-オン 3はラック 2 と嚙合っている出力軸であり、このビュォンの端部にはドライブピン 5が圧入固定され、口一タリ一バルブの外倒部材であるバルブボディ 6に形成した溝 7にドライプピン 5が係合することにより、該バルブボディ 6 と —体化している。バルブボディ 6は入力轎 1を包囲しており、該入力軸 1 と協働して、公知のロータリ一パルプを形成している。トーションバー 4のねじり作用により入力轅 1 とピユオン 3 との閼で相対角変位を生じさせ、それによりバルブを作動させ、エンジンの回転で廖動されるポンプ 2 4からの圧油を油路 2 9を通じて入口ポート 8からバルブへ供給し、このバルブによつて右シリンダポート 1 0、左シリンダポート 1 1へ選択的に圧油を供袷し、操向輪の油圧パワー補助を行なうようになっている。
[0016] 一方、ピ-オン軸 3の頭郎の外周には周溝が設けられ、その周溝 3 2の円周上の等間隔に隣った 4値所には半径方向に延びる穴 1 5が設けられ、該各穴 1 5には有底円筒状のプランジャ 1 6が摺動可能に ■¾合されている。周溝 3 2には割り目をもつ環体 3 1がはめられ、各プランジャ 1 6の半径方向外方へのォ一バーランをる抑制している。ピニォン軸 3 ·の頭部外周とハウジング 3 2 0の内壁との閼において、周溝 3 2の両御に設けられたシールリング 1 2 , 1 3により隔離された圧油室 1 4が形成されている。各プランジャ 1 6は圧油室 1 4の圧油を受けて半径方向内側へ摺動出来る様になつている。各プランジャ 1 6の先端は球状頭部 1 7を有し、入力軸 1の一端の外周には軸方向に延びる複数の凹溝 1 8が球状頭部 1 7に対応して形成されている。該凹溝 1 8の底部 1 8 aはバルブ中心より半径 R (第 1 1図参照）の円弧面とし、両側面 1 8 b , 1 8 c と球状頭部 1 7 との閭にはバルブ中立位置と反力部中立位置（バルブの相対変位に対して油圧反力の作用しない位置をいう）の機械加工精度上考えられるズレ量に相当した隊閬 S 1 , S 2を形成してある。圧油室 1 4には、第 1導管 2 9から分岐した第 2導管 3 0を接繞してあるが、この第 2導管 3 0には、車速センサー 2 3から入力されるソレノィドを含む ¾子制觀部 2 2によつて開度を制御される油圧反力制卸パルプ 2 1を設けでいる。これにより圧油室 1 4へは車速により制御された圧油が入口ポート 1 9を通じて供給される。
[0017] 第 9図を再び参照の上、右搡舵した時を仮定すると、入力軸 1の回転に対し、ピユオン 3は操舵輪の換向抵抗により励かないラクク 2と ¾|合っている為に容易に回転しない。そのため、トーションバ一 4にねじり変位を生じ、それに伴って入力軸 1とバルブボディ 6との闞に変位が発生し、ボンブ 2 4からの圧油が入口ポート 8—シリンダポート 1 0→動力補助モータ 2 5の右シリンダ 2 6へ供給され、操向輪を油圧補助の下に制御する。一方、動力補助モータ 2 5の左シリンダ
[0018] 2 7の戻り油は、左シリンダ 2 7からシリンダポート 1 1—戻り油路
[0019] 2 0—戻りポート 9→タンク 2 8へと戻される。
[0020] 車の走行時、車速センサ 2 3から車速に対応する信号が電子制御部
[0021] 2 2へ入力され、この制御部 2 2が油圧反力制御バルブ 2 1 を制御するため、庄油室 1 4には車速に応じて圧油が供給され、第 1 2図に示すように穴 1 5内のプランジャ 1 6は圧油により半径方向内方に押圧され、プランジャ 1 6の球状頭部 1 7が入力軸 1の凹部 1 8の底部
[0022] 1 8 aに押し付けられる。
[0023] 本発明の作用について説明すると、バルブ中立位 aと油圧反力部中立位置がパルプの回転方向にズレを生じた状 «において、反力室 1 4 に圧油が作用した場合、ピ-ォン 3と一体のバルブボディ 6は入力軸 1 陳闉 S 1 , S 2の範囲内で遊びを生じているため、球状頭部 1 7 と凹部 1 8の雨钿面 1 8 bおよび 1 8 cとの闞の接触よる力ム作用がなく、従来装置のようなバルブの相対変位は起こらない。したがつて、左右シリンダ 2 6、 2 7に差圧が生じないので、操向輪の不本意な駆励による車の斜め走行習性の危険は全くない。バルブ及び油圧反力部のそれぞれの中立位置閼にズレが発生しても、バルブの相対変位を起こさせないためには、上述の簾閬 S 1 , S 2を設けることが有効であることは明らかであるが、その場合、入力鞴 1上の凹溝 1 8の底面形状をさらに考虔することが望ましい。望ましい凹溝 1 8の軸方向と直角な底面形状は、例えば第 1 1図のようにバルブ軸芯と同芯の円弧面 1 8 aであるか、あるいは凹溝の加工の容易さ、加工精度維持のため第 1 2図の如く円弧面の接線を含む平面 1 8 aとしてもよい。第 1 3図は本発明による装置と従来装置とを比較するため、横軸に入力トルク t、縦軸にバルブの相対変位量 dを示すダラフを描いたものであるが、 0 Cは通常のパワーステアリング特性（ト一ションバ一のみ）であり、トーションバーのねじりに比例して一次的に入力トルクとバルブの相対変位量との関係が表示される。 O B Eは第 1図及び第 2図の従来装置における特性を示すものであり、この場合、 O B閼は油圧反力よりバルブ相対運動がロックされるためバルブ変位として表われない状態であり、 B E閭は油圧反力のロックの力より入力トルクが大になつた時からパルブ栢対連動が颼始される状態である。これに反し、本発明による装置では O A Dの待性を示すようになり、 O A 間は第 l 1図の Stia s 1 , S 2の分に相当する油圧反力が作用しない範囲で通常のトーションバーのみの作用となり、 A D問はプランジャ 1 6の球状頭 ¾ 1 7が入力轎 1の凹溝 1 8の底面 1 8 aと倒面 1 8 c に同時に接繳した時から油圧反力が作用している状態である。
[0024] 第 1 4図は本発明による装置の特徴を端的に表わすグラフであるが、このグラフにおいては横糠は入力轅ねじれ角 0、據輪は入力トルク t と油圧 Pとを表わしている。バルブの中立位置と油圧反力の中立位置がほぼ一致し、しかも油圧反力の作用しない範囲が明確に出ている。即ち、曲線 Cはトーションバーのみが作用した時のねじれ角と入力トルクとの関係を示す。曲線 Bはバルブの入力軸ねじれ角と油圧との関係でほぼ左右対称である。曲線 Aは油圧反力（図では反力圧 2 0 k g / c m - ) が作用した時のト一ションバーねじれ角と入力トルクとの関係をあらわしており、 .バルブ中立付近での勾配 S部がト一'ンョンバ —の勾配 Cに類似していることが理解できる。（油圧反力が作用している時の R部と油圧反力が作用していない時の S部の勾配が違うからである。）即ちバルブ中立付近で圧油室に反力圧が作用していても油圧反力として饑ぃていないことが分かる。
[0025] 第 1 5図は第 1 4図とほぼ同様のグラフであるが、油圧反力の作用しない範囲を極端に少なくした場合、パルプの中立位竈と油圧反力の中立位置は第 3図と同様にほぼ一致していることを示している。そして、トーションパー特性 Cと S部において勾 Sが極端に異なっている。しかし、トーションバーねじれ角と入力トルクとの関係を示す特性は、油圧反力の作用をしている R部においても P点を通過する特性にはなつておらずある勾配でもつて変化している。このことは第 1図及び第 2図の従来装置のバルブのロック（P点を通遏する待性）のようになつていないことを示している。又トーションバー 4に陳閬 S 1 , S 2 分の弹性的ねじれ効果を常に湖えておくことができ、常にバルブを油圧補助の艚いた状態にしておける。従って、直進走行から操舵時に反力が滑らかに作用し、ハンドル操作の手応えの急変がない。
[0026] また、油圧反力部をど-オン軸頭部と入力軸閼に設け、油圧反力がピニォンとパルプボディの連結部に作用しないので、ドライプピンの破損、摩耗が生じにくく、バルブ機能の低下を防止できる。
[0027] 第 1 6図を参照すると、第 9図の例と実質的には同じであるものの、構造的に若干異なる他の例が示されている。第 9図との比較において述べるならば、この例ではバルブボディ 6が軸方向に長く延びていて、その延長部分 6 aの端部にてど-オン 3の端部とビン 5によつて係合している点と、上記延長部分 6 aに油圧反力機構を構成する複数の孔 1 5が設けられ、この孔 1 5の各々にプランジャ 1 6が装着されている点で異なっている。しかしながら、その油圧反力機構に関連するすベての構成は第 9図に示されたものと類似であり、したがって、同じ参照符号は同様の意味をもつものとして示されている。
[0028] 以上、本発明のいくつかの実施例について詳細に説明したが、これらの説明はあくまでも例を示すものであって、本発明の範囲を限定するものではない。待に油圧反力機構のプランジャの形状については、実施例に示された有底円筒形に代えて球体であってもよい。また、第
[0029] 9図の実施例では、エンジンにより駆励される主ポンプ 2 4からの圧油を第 1導管 2 9から分歧した第 2導管 3 0を通じて圧油室 1 4へ導入しているのに代え、主ポンプ 2 4とは別にもう一つ同棣の補助ポンプを設けて、該補助ポンプからの圧油を導管を通じ圧油室 1 4に作用させるようにしてもよい。この場合、主ポンプ 2 4及び補助ポンプは互いに独立して作られていてもよいし、 1つのポンプケース内にュ -タト化されたいわゆる 2連ポンプを用いるようにしてもよい。この変型例によれば、圧油室 1 4に導かれる圧油は、第 1導管 2 9内に発生する圧力の影 »を受けず、該圧力とは無関係に制御することができるので、油圧反力制御バルブ 2 1及び電子制御部 2 2の機構を簡素化できる。

权利要求:
Claims

餹求の範囲
. 車両のステアリング機構を油圧パワー装置によってアシストするステアリングシステムのためのものであって、ステアリングハンドルと遠隔的に連結される入力輸と、ラックと係合するど-オンを有する出力軸と、前記入力軸と出力軸とを相対的にねじれ可能に連結するトーションバーと、前記入力軸のまわりに ^され、該入力軸と協励してロータリーバルブ手段を構成するバルブボディと、前記出力軸の回転とともに前記バルブボディを回転させるため、該出力轅とバルブボディとを作動的に連結し、これらを単一の回転体ァセンブリとして機能させる連結手段とを備え、前記入力軸と前記出力軸との閭における相対的なねじれ変位によって生ずる該入力軸と前記バルブボディとの閭の角度方向俪移に基づき、前記ロータリーバルブを作動させ、それによって前記油圧パワー装置を制御するようになっており、前記回転体ァセンブリは前記入力軸を包囲するスリーブ部分を含み、該ス ' Jーブ部分は互いに環みぞによって連通された複数の半径方向に貫通する孔をもち、また、前記回転体ァセンブ 'Jは前記各孔に装着されたプランジャメンバーを含み、前記入力軸は、その外周上に前記プランジャメンバーの各々と係合する複数のスロツトを有し、前記プランジャの各々は前記車両の速度に対応する油圧の供給を受け、それによつて前記スロタトと強制的に接蝕するようになっている油圧反力装置において、前記スロットは前記入力軸の賴方向に長く延在していて、その軸方向と直角の断面において底部と両斜面とをもち、前記各プランジャの中心が対応するス口 V トの両斜面の閼の中心と一致する角度位置にあるとき、該プランジャと両斜面との間にそれぞれ閬陳が形成されるようになつているもの。
· クレーム 1による油圧反力装 sであって、前記各スロットの底 as 表面が前記入力軸と同軸の円 ¾上に分布しているもの。
, クレーム 1による油圧反力装置であって、前記各スロッ卜の底部表面が前記入力鞴と同轅の円 ¾の接線上に分布しているもの。
. クレーム 1による油圧反力装置であって、前記各プランジャが球状端部を有し、該球状端部が対応するス口ットと係合するようになつている'もの。
. クレーム 4による油圧反力装置であって、前記プランジャが有底円筒状体からなり、その底部外表面が球状となっているもの。
. クレーム 1による油圧反力装置であって、前記スリーブ部分が前記バルブボディの延長部分に形成されているもの。
· クレーム 1による油圧反力装置であって、前記スリーブ部分が前記出力輸の延長部分に形成されているもの。

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优先权:

申请号 | 申请日 | 专利标题

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