JP2005112131A - 動力舵取り装置用のサーボ弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】動力舵取装置用のサーボ弁において、トーションバーのねじり特性のヒステリシスを小さくして、操舵フィーリングを向上させること。
【解決手段】トーションバー7が入、出力軸間を連結する。入力軸に一体回転可能に固定されたスリーブ21がトーションバー7の周囲を取り囲む。トーションバー7の軸方向中間部12の大径部13に収容孔14を設ける。収容孔14に進退自在に収容されたボールプランジャ15をばね部材16で進出方向に付勢する。ボールプランジャ15のボール18が転動しながらスリーブ21の内周面21aの係合凹部25にスムーズに係合し、また、スムーズに係合を解除する。トーションバー7のねじり剛性が高剛性と低剛性とに切り換わる。
【選択図】 図2
【解決手段】トーションバー7が入、出力軸間を連結する。入力軸に一体回転可能に固定されたスリーブ21がトーションバー7の周囲を取り囲む。トーションバー7の軸方向中間部12の大径部13に収容孔14を設ける。収容孔14に進退自在に収容されたボールプランジャ15をばね部材16で進出方向に付勢する。ボールプランジャ15のボール18が転動しながらスリーブ21の内周面21aの係合凹部25にスムーズに係合し、また、スムーズに係合を解除する。トーションバー7のねじり剛性が高剛性と低剛性とに切り換わる。
【選択図】 図2
Description
本発明は入、出力軸間をトーションバーを介して連結した動力舵取装置のためのサーボ弁に関する。
この種の動力舵取装置用のサーボ弁では、運転者によって操作されるステアリングホイールに連結された入力軸と、例えばラックアンドピニオン機構を介して車輪に連結された出力軸との間をトーションバーを介して連結している。
そして、操舵時には、トーションバーが捩じられて生ずる入力軸と出力軸との間の相対変位に応じて圧油の流路を切り換え、パワーシリンダに給排して操舵補助力を得るようにしている。
そして、操舵時には、トーションバーが捩じられて生ずる入力軸と出力軸との間の相対変位に応じて圧油の流路を切り換え、パワーシリンダに給排して操舵補助力を得るようにしている。
高速走行時等でサーボ弁が中立状態にあるときには、入力軸側からの操作力によってトーションバーが捩じられることは少ないが、車輪からの僅かな力、例えば路面の凹凸又はタイヤのアンバランス等により発生する振動等による力が出力軸側から伝わることにより、僅かにトーションバーが捩じられる場合がある。このようにして生じたねじれは、サーボ弁を僅かに働かせることになり、走行方向を不安定にするおそれがある。これを解消するためには、中立位置近傍でのトーションバーのねじり剛性(ねじりに関するばね定数)を高くすることが好ましい。
一方、据え切り時にステアリング操作を軽くするためには、トーションバーのねじり剛性を低くして高い操舵補助力を得ることが好ましい。
そこで、従来、入力軸に固定されトーションバーの周囲を取り囲むスリーブと、スリーブに設けられた開口と、トーションバーの軸方向中間部に径方向に延びるように形成された収容孔に進退自在に収容されたプランジャと、プランジャを進出方向に付勢するばね部材とを備え、中立状態でプランジャをスリーブの開口の縁部に弾性的に係合させるサーボ弁が提供されている(例えば特許文献1)。
そこで、従来、入力軸に固定されトーションバーの周囲を取り囲むスリーブと、スリーブに設けられた開口と、トーションバーの軸方向中間部に径方向に延びるように形成された収容孔に進退自在に収容されたプランジャと、プランジャを進出方向に付勢するばね部材とを備え、中立状態でプランジャをスリーブの開口の縁部に弾性的に係合させるサーボ弁が提供されている(例えば特許文献1)。
特許文献1では、中立位置近傍でのみトーションバーの剛性を高くすることにより、トーションバーのねじれ角に対するねじりトルクの変化特性を二段折れ特性にすることができるという利点がある。
特開平11−59454号公報
小型化の要求を満たすためにスリーブは比較的薄肉のものが採用されるので、スリーブの開口の縁部がエッジ状になり易い。このエッジ状の開口の縁部にプランジャが係合したり係合を解除したりするときのフリクションが大きくなる傾向にある。その結果、トーションバーのねじり剛性が変化するときに、ねじりトルクの変化特性のヒステリシスが大きくなり、操舵フィーリングが悪くなるという問題がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、トーションバーのねじりトルク特性のヒステリシスを小さくして、操舵フィーリングを向上させることができる動力舵取装置用のサーボ弁を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、第1および第2の軸をそれぞれ連結する一対の端部を有するトーションバーと、トーションバーの周囲を取り囲み第1の軸と一体回転可能に連結されたスリーブと、スリーブの内周面に形成された断面湾曲状の係合凹部と、トーションバーの軸方向の中間部に径方向に沿って形成された収容孔と、収容孔に進退自在に収容されたプランジャと、プランジャを進出方向に付勢するばね部材とを備え、プランジャが、収容孔に摺動自在に収容され上記ばね部材により進出方向に付勢されたプランジャ本体と、転動体と、プランジャ本体に設けられ転動体を回転自在に保持する転動体保持部とを含み、トーションバーの所定のねじれ角範囲内でプランジャの転動体がスリーブの係合凹部に係合することでトーションバーのねじり剛性を増大させるようにしてあることを特徴とする。
本発明では、プランジャの転動体が転動しながらスリーブの断面湾曲状の係合凹部にスムーズに係合し、またスムーズに係合を解除することができる。したがって、トーションバーのねじり剛性が低剛性と高剛性との間で切り換わるときに生ずるトーションバーのねじりトルク特性のヒステリシスを小さくすることができ、その結果、操舵フィーリングを向上させることができる。
好ましくは上記転動体がボールを含む。この場合、いわゆるボールプランジャとして機能することで、よりスムーズに係合凹部に係合したり係合解除したりすることができ、したがって、トーションバーのねじり剛性の切り換わり時に生ずるねじりトルク特性のヒステリシスをより小さくすることができ、その結果、操舵フィーリングをより向上させることができる。
上記係合凹部が、ばね部材と共働して転動体を係合凹部の中心に導くためのカム面を含む場合には、転動体を係合凹部に安定して係合させることができる。
上記転動体保持部が、プランジャ本体の一端の壁部に設けられ転動体を回転自在に受ける受け凹部を含む場合には、転動体保持部の構造を簡単にでき、製造コストを安くすることができる。さらに、上記受け凹部が転動体をプランジャ本体の中心に導くためのカム面を含む場合には、プランジャ本体に転動体を安定して保持することができる。
上記転動体保持部が、プランジャ本体の一端の壁部に設けられ転動体を回転自在に受ける受け凹部を含む場合には、転動体保持部の構造を簡単にでき、製造コストを安くすることができる。さらに、上記受け凹部が転動体をプランジャ本体の中心に導くためのカム面を含む場合には、プランジャ本体に転動体を安定して保持することができる。
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施形態としての動力舵取装置用のサーボ弁を示している。図1を参照して、本サーボ弁1は、ピニオン2により駆動されるラックバー3を備えたラックアンドピニオン式の動力舵取装置に適用されており、第1の軸としての筒状の入力軸4には、図示しないステアリングホイールが連結されている。
図1は本発明の一実施形態としての動力舵取装置用のサーボ弁を示している。図1を参照して、本サーボ弁1は、ピニオン2により駆動されるラックバー3を備えたラックアンドピニオン式の動力舵取装置に適用されており、第1の軸としての筒状の入力軸4には、図示しないステアリングホイールが連結されている。
上記のラックバー3は、操舵補助力を発生する油圧アクチュエータとしてのパワーシリンダのピストンロッドを兼用している。このピストンロッドの両端には図示しないタイロッドが連結されている。そして、入力軸4に加えられるステアリングホイールからの操作力がピニオン2に伝達され、このピニオン2の回転により、ラックバー3を介してタイロッドが図示しない操舵車輪の向きを変えるようになっている。
上記第1の軸としての入力軸4と、上記ピニオン2を形成した第2の軸としての出力軸6とは、ハウジング5内に図示しない軸受を介して回転可能に支持されている。これら入力軸4と出力軸6とはトーションバー7によって相対回転可能に連結されている。ハウジング5については、入力軸4を収容した上部ハウジングのみを示し、ピニオン2を収容した下部ハウジングの図示は省略してある。
図1の要部の拡大図である図2を参照して、入力軸4は、出力軸6と一体回転可能に連結されたバルブスリーブ8によって包囲されており、これらに溝や油路が形成されることによって、ポンプ等の圧力源からの圧油をパワーシリンダの一対の油室に給排して操舵補助力を発生させる公知のロータリー型のバルブ機構9が構成されている。このバルブ機構9では、操舵時に入力軸4とバルブスリーブ8とが相対回転することによって、流路が制御されて、パワーシリンダの一方の油室へ圧油を供給する一方、他方の油室からの油を例えばリザーバタンクへ還流させる。
上記のトーションバー7の一対の端部7a,7bは、対応するピン10およびピン11によって入力軸4および出力軸6にそれぞれ一体回転可能に連結されている。また、トーションバー7の一対の端部7a,7b間の中間部12(軸方向中間部)には、大径部13が形成されている。この大径部13には、トーションバー7の径方向に延びる有底の収容孔14が形成されている。この収容孔14には、プランジャとしてのボールプランジャ15が進退自在に収容されている。
図2、図3および図4を参照して、収容孔14には、ボールプランジャ15を進出方向に付勢するばね部材16が収容されている。ボールプランジャ15は筒状をなすプランジャ本体17とプランジャ本体17により保持される転動体としてのボール18とを含む。プランジャ本体17の一端17aは壁部19により閉塞され、他端17bは開放されている。プランジャ本体17の壁部19の表面には、ボール18を回転自在に受けて保持するための転動体保持部としての受け凹部20が設けられている。受け凹部20は例えば円錐面からなるカム面20aを含み、カム面20aの働きで、転動体としてのボール18をプランジャ本体17の中心に保持しようとするカム状効果が得られるようになっている。
ばね部材16は例えば圧縮コイルばねからなり、その大部分が筒状のプランジャ本体17内に収容される。ばね部材16は、収容孔14の底部14aとプランジャ本体17の壁部19との間に介在し、プランジャ本体17を進出方向に弾性的に付勢する。
ボールプランジャ15は、バルブ中立時において、トーションバー7の軸方向中間部12の大径部13を、後述するスリーブ21を介して入力軸4に連結させてトーションバー7のねじり剛性を高めるためのものである。スリーブ21としては、例えば一般の配管用炭素鋼管をプレス加工したものをコスト安価に用いることができる。
ボールプランジャ15は、バルブ中立時において、トーションバー7の軸方向中間部12の大径部13を、後述するスリーブ21を介して入力軸4に連結させてトーションバー7のねじり剛性を高めるためのものである。スリーブ21としては、例えば一般の配管用炭素鋼管をプレス加工したものをコスト安価に用いることができる。
入力軸4に一体回転可能に連結されているトーションバー7の端部7aから、トーションバー7の軸方向中間部12の大径部13までは、スリーブ21によって覆われている。このスリーブ21は、ピン22によってトーションバー7の端部7aに固定された第1の端部としての固定部23を有している。これにより、スリーブ21は実質的に入力軸4と一体に回転するようにしてある。なお、上記の固定部23では、トーションバー7の外周に対してろう付け等を施すことにより連結強度を向上させることもできる。
また、スリーブ21は、大径部13の周囲に沿う第2の端部としての拡径部24を有している。スリーブ21の内周面21aには拡径部24に対応して、ボールプランジャ15のボール18と係合する係合凹部25が形成されている。係合凹部25は、非操舵時、すなわちバルブが中立状態にあるときに、ボールプランジャ15のボール18を係合させることができる位置に設けられている。
係合凹部25はスリーブ21の内周面21aの周方向の一部に形成される。係合凹部25は丸形をなし、例えばボール18と同径の球面部26を含むとともに、球面部26の周囲には円錐面からなるカム面27を含む。スリーブ21の内周面21aが円錐面からなるカム面27を介して係合凹部25の中心の球面部26に滑らかに連続するようになっている。
ばね部材16により付勢されたボールプランジャ15のボール18がカム面27に係合することにより、ボール18を係合凹部25の中心である球面部26に保持しようとするカム状効果が得られるようになっている。カム面23の傾斜角度としては、例えば30〜120度の範囲、特に60度が好ましい。
トーションバー7のねじり剛性を高めるための構成を換言すると、スリーブ21の係合凹部25がボールプランジャ15を介してトーションバー7の軸方向中間部12の大径部13を把持していることになる。ボール18には焼入れを施しておくことが耐久性を向上させるうえで好ましい。
トーションバー7のねじり剛性を高めるための構成を換言すると、スリーブ21の係合凹部25がボールプランジャ15を介してトーションバー7の軸方向中間部12の大径部13を把持していることになる。ボール18には焼入れを施しておくことが耐久性を向上させるうえで好ましい。
さらにスリーブ21よりもボール18の硬度を高くしておくことで、スリーブ21の方が摩耗して両者の接触角が略一定を維持し、後述するねじりトルクの変位点を略一定に維持することが可能となる。
本実施形態によれば、以下の優れた利点がある。すなわち、
非操舵時である直進走行時、例えば高速走行時に、ばね部材16によって付勢されたプランジャ本体15のボール18を係合凹部25に係合させてトーションバー7の軸方向中間部12と入力軸4とを連結する。これにより、トーションバー7のねじりに関与する有効長さを短くしてトーションバー7のねじり剛性を高めることができる。したがって、非操舵時すなわちバルブ中立時のステアリング剛性を高めることができる。
本実施形態によれば、以下の優れた利点がある。すなわち、
非操舵時である直進走行時、例えば高速走行時に、ばね部材16によって付勢されたプランジャ本体15のボール18を係合凹部25に係合させてトーションバー7の軸方向中間部12と入力軸4とを連結する。これにより、トーションバー7のねじりに関与する有効長さを短くしてトーションバー7のねじり剛性を高めることができる。したがって、非操舵時すなわちバルブ中立時のステアリング剛性を高めることができる。
また、操舵時には、ボール18と係合凹部25の係合を解除して、トーションバー7のねじりに関与する有効長さを長くし、トーションバー7のねじり剛性を低くすることができる。したがって、特に据え切り時に、トーションバー7のねじれ量を大きく確保して高い操舵補助力を得ることができ、その結果、据え切り時のステアリングホイールの操作力を軽くすることができる。
しかも、ボールプランジャ15のボール18が転動しながらスリーブ21の係合凹部25に係合したり、係合を解除したりするので、図5に示すB点やC点でトーションバー7のねじり剛性が低剛性と高剛性との間で切り換わるときに生ずるトーションバー7のねじりトルク特性のヒステリシスを小さくできる結果、操舵フィーリングを向上させることができる。いわゆるフリクション感のない操舵フィーリングを達成することができる。
係合凹部25が、ばね部材16と共働してボール18を係合凹部25の中心に導くための円錐面からなるカム面27を含むので、ボール18を係合凹部25の中心である球面部26に安定して係合させることができる。
転動体保持部として、プランジャ本体17の一端17aの壁部19にボール18を回転自在に受ける受け凹部20を含むので、転動体保持部の構造を簡単にでき、製造コストを安くすることができる。さらに、上記受け凹部20がボール18をプランジャ本体17の中心に導くためのカム面20aを含むので、プランジャ本体17にボール18を安定して保持することができる。
転動体保持部として、プランジャ本体17の一端17aの壁部19にボール18を回転自在に受ける受け凹部20を含むので、転動体保持部の構造を簡単にでき、製造コストを安くすることができる。さらに、上記受け凹部20がボール18をプランジャ本体17の中心に導くためのカム面20aを含むので、プランジャ本体17にボール18を安定して保持することができる。
また、トーションバー7のねじり剛性を高める機構をトーションバー7自体に、ばね部材内蔵のボールプランジャ15という簡単な構造にて組み込むことができ、したがって、サーボ弁1を大型化することなく所望の操舵性能を達成することができる。
また、ボールプランジャ15を係合させるための係合部を、スリーブ21の内周面21aに形成した係合凹部25により構成したので、加工が非常に簡単になる。というのは、この場合、入力軸4内に組み込む前のスリーブ21にプレス加工を施して係合凹部25を形成すれば良く、加工が簡単である。
また、ボールプランジャ15を係合させるための係合部を、スリーブ21の内周面21aに形成した係合凹部25により構成したので、加工が非常に簡単になる。というのは、この場合、入力軸4内に組み込む前のスリーブ21にプレス加工を施して係合凹部25を形成すれば良く、加工が簡単である。
また、ばね部材16およびボールプランジャ15を組み込んだトーションバー7をスリーブ21で覆ってユニット化することが可能となり、サーボ弁1の組立が容易となる結果、製造コストを安価にすることができる。
また、ばね部材16の大部分を筒状のプランジャ本体17内に入り込ませているので、収容孔14の径をトーションバー7のねじり応力の限界付近まで大きくしても、ばね部材16のセット長として十分な長さを確保することができる。結果として、ばね部材16の線径や撓み量を多く確保してセット荷重を大きくすることができ、ひいては、図5に示すように、トーションバー7のねじれ角θがより大きい領域にトーションバー7のねじりトルクTの変位点B,Cを設定できるようになる。
また、ばね部材16の大部分を筒状のプランジャ本体17内に入り込ませているので、収容孔14の径をトーションバー7のねじり応力の限界付近まで大きくしても、ばね部材16のセット長として十分な長さを確保することができる。結果として、ばね部材16の線径や撓み量を多く確保してセット荷重を大きくすることができ、ひいては、図5に示すように、トーションバー7のねじれ角θがより大きい領域にトーションバー7のねじりトルクTの変位点B,Cを設定できるようになる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図6に示すように、トーションバー7の軸方向中間部12の大径部13にトーションバー7の径方向に沿って互いに逆向きに形成された一対の収容孔14をトーションバー7の軸方向に相互に離隔するように並べて設け、各収容孔14のそれぞれにボールプランジャ15を収容し、さらに各収容孔14にそれぞれ対応するボールプランジャ15を互いに逆向きに付勢するばね部材16を収容しても良い。この場合、各ばね部材16が対応するボールプランジャ15を互いに逆向きに付勢するので、トーションバー7に不必要に曲げが生じることがないという利点がある。
また、転動体としてボール18に代えて、トーションバー7の軸線に平行な軸線を有する円筒ころを用いても良い。この場合、転動体保持部としての受け凹部20はV字形形状の溝により形成すれば良く、また、係合凹部としては、その中央に円筒ころと同径の円筒面部を設け、この円筒面部の端部とスリーブの内周面を滑らかに接続する傾斜面部を設けるようにすれば良い。
1 サーボ弁
2 ピニオン
3 ラックバー
4 入力軸(第1の軸)
5 ハウジング
6 出力軸(第2の軸)
7 トーションバー
8 バルブスリーブ
9 バルブ機構
12 軸方向中間部
13 大径部
14 収容孔
14a 底部
15 ボールプランジャ(プランジャ)
16 ばね部材
17 プランジャ本体
17a 一端
17b 他端
18 ボール(転動体)
19 壁部
20 受け凹部(転動体保持部)
20a カム面
21 スリーブ
21a 内周面
24 拡径部
25 係合凹部
26 球面部
27 カム面
2 ピニオン
3 ラックバー
4 入力軸(第1の軸)
5 ハウジング
6 出力軸(第2の軸)
7 トーションバー
8 バルブスリーブ
9 バルブ機構
12 軸方向中間部
13 大径部
14 収容孔
14a 底部
15 ボールプランジャ(プランジャ)
16 ばね部材
17 プランジャ本体
17a 一端
17b 他端
18 ボール(転動体)
19 壁部
20 受け凹部(転動体保持部)
20a カム面
21 スリーブ
21a 内周面
24 拡径部
25 係合凹部
26 球面部
27 カム面
Claims (5)
- 第1および第2の軸をそれぞれ連結する一対の端部を有するトーションバーと、
トーションバーの周囲を取り囲み第1の軸と一体回転可能に連結されたスリーブと、
スリーブの内周面に形成された断面湾曲状の係合凹部と、
トーションバーの軸方向の中間部に径方向に沿って形成された収容孔と、
収容孔に進退自在に収容されたプランジャと、
プランジャを進出方向に付勢するばね部材とを備え、
プランジャが、収容孔に摺動自在に収容され上記ばね部材により進出方向に付勢されたプランジャ本体と、転動体と、プランジャ本体に設けられ転動体を回転自在に保持する転動体保持部とを含み、
トーションバーの所定のねじれ角範囲内でプランジャの転動体がスリーブの係合凹部に係合することでトーションバーのねじり剛性を増大させるようにしてあることを特徴とする動力舵取装置用のサーボ弁。 - 請求項1において、上記転動体はボールを含むことを特徴とする動力舵取装置用のサーボ弁。
- 請求項1又は2において、上記係合凹部が、ばね部材と共働して転動体を係合凹部の中心に導くためのカム面を含むことを特徴とする動力舵取装置用のサーボ弁。
- 請求項1,2又は3において、上記転動体保持部が、プランジャ本体の一端の壁部に設けられ転動体を回転自在に受ける受け凹部を含むことを特徴とする動力舵取装置用のサーボ弁。
- 請求項4において、上記受け凹部が転動体をプランジャ本体の中心に導くためのカム面を含むことを特徴とする動力舵取装置用のサーボ弁。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003348516A JP2005112131A (ja) | 2003-10-07 | 2003-10-07 | 動力舵取り装置用のサーボ弁 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003348516A JP2005112131A (ja) | 2003-10-07 | 2003-10-07 | 動力舵取り装置用のサーボ弁 |
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JP (1) | JP2005112131A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101665262B1 (ko) * | 2015-08-31 | 2016-10-25 | 주식회사 만도 | 조향장치 |
-
2003
- 2003-10-07 JP JP2003348516A patent/JP2005112131A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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