JP2503611B2 - Vehicle steering system - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は操舵ハンドルの回動に応じて左右前輪を操舵
する車両用操舵装置に関する。The present invention relates to a vehicle steering system that steers left and right front wheels according to the turning of a steering wheel.

【従来技術】[Prior art]

従来、この種の装置は、ステアリングシャフト、カプ
リング、制御バルブ内のトーションバー、ラックバー等
の操舵系を介して操舵ハンドルを左右前輪に機械的に連
結し、操舵ハンドルの回動を前記操舵系を介して左右前
輪に伝達して同前輪を操舵すると共に、該前輪の操舵に
応じた操舵反力が前記操舵系を介して左右前輪から操舵
ハンドルに伝達されるようにして運転者に同前輪の操舵
感を与えるようにしている。（例えば昭和57年11月26日
社団法人 自動車技術会発行 新編「自動車工学便
覧」 第５章 ５−１及び５−12）Conventionally, this type of device mechanically connects a steering handle to left and right front wheels through a steering system such as a steering shaft, a coupling, a torsion bar in a control valve, and a rack bar, and rotates the steering handle to rotate the steering system. The front wheel is transmitted to the left and right front wheels via the steering wheel and the steering reaction force corresponding to the steering of the front wheel is transmitted to the steering wheel from the left and right front wheels via the steering system to the driver. I try to give a feeling of steering. (For example, November 26, 1982, published by Japan Society of Automotive Engineers, New Edition "Handbook of Automotive Engineering", Chapter 5, 5-1 and 5-12)

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

しかるに、上記従来の装置にあっては、前記操舵系の
ステアリング剛性を下げると、路面の凹凸による振動が
操舵ハンドルに伝達（キックバック）されなくなって、
いわゆる「舵を取られる」という減少はなくなるが、操
舵ハンドルの回動操作の左右前輪に対する伝達が鈍くな
り、操舵応答性が低化することがあった。また、前記操
舵系のステアリング剛性を上げると、前記操舵応答性は
良好となるが、前記路面の凹凸による振動が操舵ハンド
ルに多く伝達（キックバック）されて、いわゆる「舵を
取られる」という現象が生じ易くなる。 本発明は上記現象に対処するためになされたもので、
その目的は前記ステアリング剛性に起因した操舵応答性
及びキックバックの両者を解決した車両用操舵装置を提
供することにある。However, in the above-mentioned conventional device, when the steering rigidity of the steering system is lowered, vibration due to unevenness of the road surface is not transmitted to the steering wheel (kickback),
The so-called "steered" reduction does not occur, but the transmission of the turning operation of the steering wheel to the left and right front wheels becomes slow, and the steering responsiveness sometimes deteriorates. Further, when the steering rigidity of the steering system is increased, the steering response is improved, but a large amount of vibration (kickback) due to the unevenness of the road surface is transmitted (kickback) to the steering handle, resulting in a so-called “steering” phenomenon. Is likely to occur. The present invention has been made to deal with the above phenomenon,
An object of the present invention is to provide a vehicle steering system that solves both steering responsiveness and kickback due to the steering rigidity.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴
は、左右前輪を操舵可能に連結してなり操舵ハンドルの
回動に応じて同前輪を操舵するステアリングリンク機構
と、該ステアリング機構に組み付けられ作動油の給排に
応じて同ステアリングリンク機構を駆動して左右前輪を
操舵するパワーシリンダとを備えた車両用操舵装置にお
いて、前記操舵ハンドルに機械的に接続された第１弁部
材と該第１弁部材とは機械的に分離されると共に前記ス
テアリングリンク機構に機械的に接続される第２弁部材
とからなり、該第１弁部材と第２弁部材との相対的な変
位に応じて前記パワーシリンダに対する作動油の給排を
制御して同パワーシリンダと共に油圧倣い装置を構成す
る制御バルブと、前記操舵ハンドルに機械的に接続され
て同操舵ハンドルを中立位置に付勢する負荷機構とを設
けたことにある。In order to achieve the above-mentioned object, a structural feature of the present invention is to provide a steering link mechanism that steerably connects the left and right front wheels and steers the front wheels in accordance with the turning of a steering handle, and a steering link mechanism attached to the steering mechanism. In a vehicle steering system including a power cylinder that drives the steering link mechanism according to supply and discharge of hydraulic oil to steer the left and right front wheels, a first valve member mechanically connected to the steering handle and the first valve member. The second valve member is mechanically separated from the first valve member and is mechanically connected to the steering link mechanism. The second valve member is mechanically connected to the steering link mechanism according to a relative displacement between the first valve member and the second valve member. A control valve that controls the supply and discharge of hydraulic oil to and from the power cylinder to form a hydraulic copying device together with the power cylinder; In the provision and a load mechanism for biasing position.

【発明の作用】[Operation of the invention]

上記のように構成した実施例においては、操舵ハンド
ルが回動されると、同ハンドルに接続された第１弁部材
が変位し同弁部材と第２弁部材との間に相対的変位が生
じて、パワーシリンダと共に油圧倣い装置を構成する制
御バルブが同シリンダに対する作動油の給排を制御し、
パワーシリンダが両弁部材の相対的変位をなくすように
ステアリングリンク機構を駆動して左右前輪を操舵する
ので、左右前輪は操舵ハンドルの回動に応じて操舵され
る。かかる場合、負荷機構は操舵ハンドルを中立位置に
付勢するので、同ハンドルには前記回動に対する反力す
なわち左右前輪の操舵に応じた反力が付与される。 一方、走行路面から左右前輪に外力が付与されてステ
アリングリンク機構が同外力により駆動されたときに
は、同リンク機構に接続された第２弁部材が変位して同
弁部材と第１弁部材との間に相対的変位が生じ、油圧倣
い装置を構成する前記制御バルブとパワーシリンダの作
用によって前記相対的変位がなくなるように左右前輪が
操舵されるので、左右前輪の前記外力による操舵は打ち
消される。かかる場合、第１弁部材と第２弁部材とは機
械的に分離されているので、操舵ハンドルには前記外力
は伝達されない。In the embodiment configured as described above, when the steering handle is rotated, the first valve member connected to the handle is displaced and relative displacement occurs between the valve member and the second valve member. The control valve that constitutes the hydraulic copying device together with the power cylinder controls the supply and discharge of hydraulic oil to and from the cylinder.
Since the power cylinder drives the steering link mechanism to steer the left and right front wheels so as to eliminate the relative displacement of the two valve members, the left and right front wheels are steered according to the rotation of the steering handle. In such a case, the load mechanism urges the steering wheel to the neutral position, so that the steering wheel is given a reaction force against the rotation, that is, a reaction force corresponding to the steering of the left and right front wheels. On the other hand, when an external force is applied to the left and right front wheels from the traveling road surface and the steering link mechanism is driven by the same external force, the second valve member connected to the same link mechanism is displaced and the valve member and the first valve member are connected. Since a relative displacement occurs between them, the left and right front wheels are steered so that the relative displacement is eliminated by the action of the control valve and the power cylinder that constitute the hydraulic copying device, so that the steering of the left and right front wheels by the external force is canceled. In such a case, since the first valve member and the second valve member are mechanically separated, the external force is not transmitted to the steering wheel.

【発明の効果】【The invention's effect】

上記作用説明からも、理解できるように、本発明によ
れば、操舵ハンドルには負荷機構により左右前輪の操舵
に対応した反力が与えられると共に、左右前輪は制御バ
ルブ及びパワーシリンダの作用により操舵ハンドルの回
動操作応じて操舵されるので、運転者は左右前輪の操舵
を感じながら操舵ハンドルの回動操作できると同時に左
右前輪の操舵応答性も良好になる。 また、左右前輪に走行路面から働く外力は制御バルブ
及びパワーシリンダの作用により打ち消されるともに、
同外力は操舵ハンドルには伝達されないので、当該操舵
装置のステアリング剛性が高く保たれると同時に、前記
外力により「舵を取られる」ようなこともなくなる。As can be understood from the above description of the operation, according to the present invention, the steering handle receives the reaction force corresponding to the steering of the left and right front wheels by the load mechanism, and the left and right front wheels are steered by the operation of the control valve and the power cylinder. Since steering is performed according to the turning operation of the steering wheel, the driver can operate the turning operation of the steering handle while feeling the steering of the left and right front wheels, and at the same time, the steering response of the left and right front wheels is improved. Also, the external force acting on the left and right front wheels from the traveling road surface is canceled by the action of the control valve and the power cylinder,
Since the external force is not transmitted to the steering wheel, the steering rigidity of the steering device is kept high, and at the same time, the steering force is not "steered".

【実施例】【Example】

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明すると、
第１図は左右前輪FW1,FW2を操舵する車両用操舵装置を
概略的に示している。 この車両用操舵装置は操舵ハンドル11の回動操作によ
り軸方向に変位して左右前輪FW1,FW2を操舵するステア
リングリンク機構としてのラックバー12を有する。ラッ
クバー12は左右両端にて左右タイロッド13a,13b及び左
右ナックルアーム14a,14bを介して左右前輪FW1,FW2を操
舵可能に接続しており、パワーシリンダ15により軸方向
に駆動されるようになっている。パワーシリンダ15はラ
ックバー12に固定されたピストン15aにより左右油室15
b,15cに区画されている。 ラックバー12のラック歯12aにはステアリングシャフ
ト16の下端に設けたピニオン16aが噛合しており、ステ
アリングシャフト16は制御バルブ17及びステアリングシ
ャフト18を介して操舵ハンドル11に接続されている。制
御バルブ17はパワーシリンダ15と共に油圧倣い装置を構
成するもので、第１及び第２図に示すように、ステアリ
ングシャフト18に一体的に形成された第１弁部材として
のバルブスプール17aとステアリングシャフト16に接続
されて同シャフト16と一体的に回転するバルブスリーブ
17bとを備えている。この制御バルブ17の供給ポート17c
はリザーバ21から作動油を汲み上げて吐出する油圧ポン
プ22の吐出口に導管P1を介して接続され、同バルブ17の
排出ポート17dはリザーバ21に導管P2を介して接続され
ている。また、制御バルブ17の流入出ポート17e,17fは
パワーシリンダ15の左右油室15b,15cに導管P3,P4を介し
てそれぞれ接続されている。なお、この制御バルブ17は
車両用パワーステアリング装置における通常の制御バル
ブからトーションバーを除外したものと同じであって、
バルブスプール17aとバルブスリーブ17bとは機械的に分
離されている。 ステアリングシャフト18の中間にはピニオン23が一体
的に形成されており、同ピニオン23は操舵ハンドル11の
負荷用ロッド24に形成したラック歯24aに噛合してい
る。負荷用ロッド24の外周上には所定の間隔をおいてス
トッパリング25a,25bが固定されており、同ストッパリ
ング25a,25b間には中立付勢用のスプリング26が初期荷
重の付与された状態で同ロッド24を貫通させて組み付け
られている。スプリング26の両端はストッパリング25a,
26b間であって負荷用ロッド24の外周上に摺動可能に組
み付けた一対のリテーナ27a,27bにより指示されてお
り、同リテーナ27a,27bは車体に固定した円筒状のハウ
ジング28の両内端部によりそれぞれ外側方向への変位が
規制されている。 次に、上記のように構成した実施例の動作について説
明する。操舵ハンドル11が右方向へ回動操作されると、
該回動はステアリングシャフト18を介して制御バルブ17
のバルブスプール17aに伝達されて、同スプール17aが前
記操舵ハンドル11の回動に応じて右回転する。このバル
ブスプール17aの右回転により、同スプール17aとバルブ
スリーブ17bとの間には相対的変位が生じ、制御バルブ1
7は油圧ポンプ22から吐出された作動油を導管P1,P4を介
してパワーシリンダ15の右油室15cに供給すると共に、
同シリンダ15の左油室15b内の作動油を導管P3,P2を介し
てリザーバ21へ排出するので、同シリンダ15はラックバ
ー12を左方向へ駆動する。これにより、ラックバー12は
左方向へ変位し、該変位は左右タイロット13a,13b及び
左右ナックルアーム14a,14bを介して左右前輪FW1,FW2に
伝達され、同前輪FW1,FW2が右方向へ操舵される。 また、前記ラックバー12の左方向への変位はピニオン
16a及びステアリングシャフト16を介して制御バルブ17
のバルブスリーブ17bにも伝達され、同スリーブ17bも右
回転する。このバルブスリーブ17bの右回転により、同
スリーブ17bとバルブスプール17aとの相対的変位がなく
なると、制御バルブ17は前記作動油の給排制御を停止す
るので、ラックバー12の前記左方向への変位は停止し、
左右前輪FW1,FW2の右方向への前記操舵も停止する。そ
の結果、左右前輪FW1,FW2は操舵ハンドル11の前記右方
向への回動量に応じて右方向へ操舵されることになる。
かかる場合、操舵ハンドル11の回動は剛体で構成される
ステアリングシャフト18を介してそのまま制御バルブ17
のバルブスプール17aに伝達され、同バルブ17と共に油
圧倣い装置を構成するパワーシリンダ15,ラックバー1
2、ピニオン16a及びステアリングシャフト16が左右前輪
FW1,FW2が操舵ハンドル11の回動に応じて操舵するの
で、同前輪FW1,FW2の操舵応答性は良好となる。 一方、前述の左右前輪FW1,FW2の操舵と同時に、操舵
ハンドル11の前記回動に伴うステアリングシャフト18の
回動により、ピニオン23に噛合した負荷用ロッド24が左
方向へ変位しする。この負荷用ロッド24の左方向の変位
により、ストッパリング25bがリテーナ27bを左方向に押
して同リテーナ27bは負荷用ロッド24と共に左方向に変
位するが、リテーナ27aはハウジング28の内端にてその
変位が規制されるので、スプリング26は圧縮される。そ
の結果、負荷用ロッド24はスプリング６の付勢力により
右方向へ押され、操舵ハンドル11には同ハンドル11の回
動に対する反力が付与され、この反力が左右前輪FW1,FW
2の操舵反力に相当することなるので、運転者は同前輪F
W1,FW2の操舵に伴う反力を感じながら操舵ハンドル11の
回動操作ができるようになる。 また、操舵ハンドル11が左方向に操舵された場合に
は、制御バルブ17のバルブスプール17aが左回転して、
パワーシリンダ15の左油室15bに作動油が供給されると
共に同シリンダ15の右油室15c内の作動油が排出される
ので、ラックバー12は右方向へ変位し、左右前輪FW1,FW
2は左方向へ操舵される。かかる場合も、制御バルブ17
はそのバルブスプール17a及びバルブスリーブ17bの相対
的変位がなくなった状態にてパワーシリンダ15に対する
作用油の給排制御を停止するので、左右前輪FW1,FW2は
操舵ハンドル11の左回動操作に応じて操舵応答性よく左
方向へ操舵される。一方、かかる左右前輪FW1,FW2に操
舵時には、負荷用ロッド24は右方向へ変位され、リテー
ナ27aはストッパリング25aにより押されて同ロッド24と
共に右方向へ変位し、かつリテーナ27bはハウジング28
により規制されて変位しないので、前記場合と同様にし
て、スプリング26の付勢力により操舵ハンドル11には左
右前輪FW1,FW2の操舵反力が付与されることになる。 さらに、当該車両が走行中に、走行路面から左右前輪
FW1,FW2に横方向から外力が作用し、同外力が左右ナッ
クルアーム14a,14b及び左右タイロッド13a,13bを介して
ラックバー12に伝達されて、同バー12が左右方向に変位
されると、該変位はピニオン16a及びステアリングシャ
フト16を介して制御バルブ17のバルブスリーブ17bに伝
達されて、同スリーブ17bは左回転する。このバルブス
リーブ17bの左回転により、同スリーブ17bとバルブスプ
ール17aとの間には相対的変位が生じ、パワーシリンダ1
5の右油室15cに作動油が供給されると共に、同シリンダ
15の左油室15b内の作動油が排出されるようになる。こ
れにより、パワーシリンダ15はラックバー12を左方向へ
駆動するので、前記外力によるラックバー12の右方向へ
の変位が修正される。また、走行路面から左右前輪FW1,
FW2に作用する外力により、ラックバー12が左方向へ変
位された場合には、前記制御バルブ17、パワーシリンダ
15等からなる油圧倣い装置の前記同様な作用により、ラ
ックバー12が右方向へ同シリンダ15によって駆動され
て、前記外力によるラックバー12の右方向への変位が修
正される。このように、走行路面から作用する外力によ
る左右前輪FW1,FW2の操舵は油圧倣い装置により修正さ
れるので、同前輪FW1,FW2の外力に対するステアリング
剛性は高く保たれることになる。 一方、制御バルブ17内のバルブスプール17aとバルブ
スリーブ17bとは機械的に分離されており、前記走行路
面からの外力が制御バルブ17及びステアリングシャフト
18を介して操舵ハンドル11に影響を与えることはない。
その結果、凹凸の多い路面においても、運転者が「舵を
取られる」ような事態の発生を防止できる。 さらに、上記実施例によれば、制御バルブ17は作動油
の供給方向を切り換えることによりラックバー12の変位
方向を切り換え制御するのみで足り、操舵フィーリング
は専らスプリング26等の復元力に依存している。そのた
め、従前のパワーステアリング用の制御バルブにおいて
必要であった高精度の面取り加工が不要となり、同バル
ブ17の製作、品質管理等が簡単になる。 第１変形例 次に、上記実施例の第１変形例について説明する。 この第１変形例に係る車両用操舵装置は、第３図に示
すように、上記実施例に係る車両用操舵装置に加えて、
リリーフバルブ30を備えている。このリリーフバルブ30
は円筒状のハウジング31と、同ハウジング31内の液密的
かつ摺動可能に収容された円柱状の弁体32と、同弁体32
を上方に付勢するスプリング33とからなる。ハウジング
31の上面及び側面にはそれぞれ流入ポート31a及び流出
ポート31bが設けられており、流入ポート31aは導管P1に
連通しかつ流出ポート31bはリザーバ21に連通してい
る。弁体32は図示位置にて流入ポート31aと流出ポート3
1bとの連通を禁止し、かつ下方への変位時に流入ポート
31aと流出ポート31bとの連通を許容する。スプリング33
は上端にて弁体32を支承し、下端にて負荷用ロツド24の
側面に当接すると共に同側面上に摺動可能に係合してい
る。負荷用ロッド24の側面には断面半円状の凹所24bが
形成されており、同ロッド24が中立位置にあるとき同凹
所24bに前記スプリング33の下端が係合するようになっ
ている。 このように構成した第１変形例に係る車両用操舵装置
においては、操舵ハンドル11及び左右前輪FW1,FW2が中
立位置にあって負荷用ロッド24が中立位置にあれば、ス
プリング33が伸びて弁体32の弱い力（リリーフ圧）で支
承する。かかる場合、リリーフバルブ30は導管P1内の作
動油圧が前記リリーフ圧より高くなると弁体32の下方へ
の移動を伴い該導管P1内の作動油を流入ポート31a及び
流出ポート31bを介してリザーバ21へ排出させるもので
あるので、導管P1内の作動油圧は低くなる。一方、操舵
ハンドル11が左右に回動されて負荷用ロッド24が中立位
置にない場合には、スプリング33が圧縮され弁体32を大
きな力で支承するので、導管P1内の作動油圧は高く保た
れる。これにより、油圧ポンプ22から導管P1を介して制
御バルブ17aの供給ポート17c（第２図参照）に供給され
る作動油圧は、第４図示すように、車両直進走行時には
低くなり、車両の旋回時には高く保たれる。そして、か
かる油圧制御の結果、制御バルブ17と共に油圧倣い装置
を構成するパワーシリンダ15に供給される作動油圧も車
両の直進時に低くかつ旋回時に高くなるので、上述のよ
うに該油圧倣い装置の油圧力に依存する左右前輪FW1,FW
2のステアリング剛性は車両の直進時に低くかつ旋回時
に高くなる。なお、前記直進時における左右前輪FW1,FW
2のステアリング剛性は後輪のそれよりも低くなるよう
に設定されている。 かかるステアリング剛性の制御の基に、車両が直進進
行しているとき、時に高速で直進走行しているときに左
右前輪FW1,FW2等に外力が作用して車体にヨー運動が発
生すると、左右前輪FW1,FW2及び左右後輪RW1,RW2にはコ
ーナリングオフォースFf,Frが発生する。このようなコ
ーナリングフォースFf,Frが発生すると、第５図に示す
ように、各輪にセルフアライニングトルクＴが発生し、
このセルフアライニングトルクは各輪を路面に対して垂
直な軸中心として車両の進行方向へ回転させるように作
用してコーナリングフォースFf,Frを小さくしようとす
る。かかる場合、前述のように左右前輪FW1,FW2のステ
アリング剛性は（後輪より）低く設定されているので、
左右前輪FW1,FW2は左右後輪RW1,RW2より車両の進行方向
へ大きく回転して、左右前輪FW1,FW2のコーナリングフ
ォースFfは、第６図に示すように、左右後輪RW1,RW2の
コーナリングフォースFrよりも小さくなる。 これにより、同第６図に示すように、左右前輪FW1,FW
2のコーナリングフォースFfによりヨーモーメントMfと
左右後輪RW1,RW2のコーナリングフォースFrによるヨー
モーメントMrとの関係はMr＞Mfとなり、合成ヨーモーメ
ントMr＋Mfが前記ヨー運動を収束させる方向に作用する
ので、同ヨー運動は常に安定的に収束する。このこと
は、左右前輪FW1,FW2ののステアリング剛性が高く保た
れている場合を想定すれば容易に理解できる。すなわ
ち、左右前輪FW1,FW2のステアリング剛性が高ければ、
セルフアライニングトルクＴが作用しても、同前輪FW1,
FW2は前記のように車両の進行方向へ少ししか回転され
ず、コーナリングフォースFfも小さくならないので、第
７図に示すように、左右前輪FW1,FW2のコーナリングフ
ォースFfによるヨーモーメントMfと左右後輪RW1,RW2の
コーナリングフォースFrによるヨーモーメントMrはほと
んど同じであり、両モーメントMf,Mrの合成ヨーモーメ
ントMr＋Mfが前記ヨー運動を収束させる方向に大きく作
用することはなく、前記ヨー運動は振動しながら収束す
る。このような説明からも理解できる通り、車両の直進
時における左右前輪FW1,FW2のステアリング剛性をリリ
ーフバルブ30により低下させた結果、外乱により車体の
ヨー運動が安定して収束し、当該車両の直進性が良好と
なる。 また、当該車両が旋回走行しているときには、左右前
輪FW1,FW2のステアリング剛性が高く保たれて、該操舵
装置全体が上記実施例の場合と同様に動作する。 第２変形例 次に、上記実施例の第２変形例について説明する。 この第２変形例に係る車両用操舵装置は、第８図に示
すように、上記実施例に係る車両用操舵装置に加えてラ
ックバー12を中立位置に付勢する第１中立付勢機構40を
備えると共に、同実施例の負荷用ロッド24を中立位置に
付勢する機構を改良した第２中立付勢機構50を備えてい
る。 第１中立付勢機構40はラックバー12を貫通させてなる
スプリング41を有する。スプリング41は初期荷重の付与
された状態で組み付けられており、同スプリング41の両
端は一対のリテーナ42a,42bにより支持されている。リ
テーナ42a,42bはラックバー12の外周上に所定の間隔を
おいて固定したストッパリング43a,43b間にて同ラック
バー12の外周上に摺動可能に組み付けられると共に、パ
ワーシリンダ15と一体的に形成された円筒状のハウジン
グ44の両内端部によりそれぞれ外側方向への変位が規制
されている。 第２中立付製機構50は負荷用ロッド24を貫通させてな
るスプリング51を有する。スプリング51も初期荷重の付
与された状態で組み付けられており、同スプリング51の
両端は一対のリテーナ52a,52bにより支持されている。
リテーナ52a,52bは負荷用ロッド24の外周上に所定の間
隔をおいて固定したストッパリング53a,53b間にて同ロ
ッド24の外周上に摺動可能に組み付けられると共に、車
体BDに固定されかつゴム等の弾性材料により構成された
環状の一対のストッパ部材54a,54bによりそれぞれ外側
方向への変位が規制されている。 かかる構成の第２変形例においては、ラックバー12に
作用する軸方向の駆動力がスプリング41の初期荷重に達
するまでは、第１中立付勢機構40が同バー12を変位させ
ない。また、前記駆動力が前記初期荷重を越えると、前
記実施例の負荷用ロッド24の場合と同様なリテーナ42a,
42b及びストッパリング43a,43bの作用により、スプリン
グ41の圧縮動作を伴いながらラックバー12は軸方向に変
位する。これにより、ラックバー12の変位量とスプリン
グ41による復元力の関係は第９図に示すような特性にな
り、前記初期荷重のために左右前輪FW1,FW2のステアリ
ング剛性が高くなるので、走行路面から左右前輪FW1,FW
2に外力が加わっても、同前輪FW1,FW2は操舵されず、当
該車両の直進走行安定性が上記実施例に比べさらに良好
となる。 また、第２中立付勢機構50は上記実施例と同様に動作
して操舵ハンドル11を中立位置に付勢することにより、
同ハンドル11の回動に対する負荷として作用するが、リ
テーナ54a,54bの車体BDに対する変位規制はゴム等の弾
性材料により構成されたストッパ部材54a,54bにより行
われるので、操舵ハンドル11の回転に対する復元力は第
10図に示すようになる。すなわち、操舵ハンドル11に付
与される回動力がスプリング51の初期荷重に打ち勝って
同ハンドル11が回転し始める際には、ストッパ部材54a,
54bが若干量撓むので、操舵ハンドル11の回動が滑らか
になり、操舵フィーリングが良好になる。 なお、該第２変形例における他の動作は上記実施例と
同じである。 その他の変形例 上記実施例及び変形例においては、負荷用ロッド24を
中立位置に付勢するスプリング26,51として長さ変化と
復元力との関係が線形のものを用いたが、該スプリング
26,51として長さ変化と復元力との関係が非線形のもの
を用いてもよい。かかる変形によれば、操舵ハンドル11
及び左右前輪FW1,FW2の操舵量と操舵感との関係を非線
形の特性にすることができ、所望の操舵フィーリングを
得ることができる。 また、上記実施例及び変形例においては、負荷用ロッ
ド24に復元力を付与する手段としてはスプリング26,51
を利用したが、車速、操舵角、路面反力等を検出して該
検出出力により駆動制御されるアクチュエータ、例えば
油圧シリンダにより負荷用ロッド24又はステアリングシ
ャフト18に車速、操舵角、路面反力等に応じた復元力を
付与するようにしてもよい。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows a vehicle steering system that steers the left and right front wheels FW1, FW2. This vehicle steering system has a rack bar 12 as a steering link mechanism for axially displacing the steering wheel 11 to steer the left and right front wheels FW1 and FW2. The rack bar 12 is steerably connected to the left and right front wheels FW1 and FW2 via left and right tie rods 13a and 13b and left and right knuckle arms 14a and 14b at both left and right ends, and is driven axially by a power cylinder 15. ing. The power cylinder 15 is installed in the left and right oil chambers 15 by a piston 15a fixed to the rack bar 12.
It is divided into b and 15c. A pinion 16a provided at a lower end of a steering shaft 16 meshes with rack teeth 12a of the rack bar 12, and the steering shaft 16 is connected to a steering handle 11 via a control valve 17 and a steering shaft 18. The control valve 17 constitutes a hydraulic copying device together with the power cylinder 15. As shown in FIGS. 1 and 2, the control valve 17 is a valve spool 17a integrally formed with the steering shaft 18 as a first valve member and a steering shaft. Valve sleeve that is connected to 16 and rotates integrally with the shaft 16.
17b and. Supply port 17c of this control valve 17
Is connected to the discharge port of a hydraulic pump 22 that pumps and discharges hydraulic oil from a reservoir 21 via a conduit P1, and the discharge port 17d of the valve 17 is connected to the reservoir 21 via a conduit P2. Further, the inflow / outflow ports 17e, 17f of the control valve 17 are connected to the left and right oil chambers 15b, 15c of the power cylinder 15 via conduits P3, P4, respectively. The control valve 17 is the same as the normal control valve in the vehicle power steering device except that the torsion bar is omitted.
The valve spool 17a and the valve sleeve 17b are mechanically separated. A pinion 23 is integrally formed in the middle of the steering shaft 18, and the pinion 23 meshes with rack teeth 24a formed on a load rod 24 of the steering handle 11. A state in which stopper rings 25a, 25b are fixed on the outer periphery of the load rod 24 at a predetermined interval, and a neutral biasing spring 26 is applied with an initial load between the stopper rings 25a, 25b. It is assembled by penetrating the rod 24. Both ends of the spring 26 have stopper rings 25a,
It is indicated by a pair of retainers 27a, 27b slidably assembled on the outer periphery of the load rod 24 between the 26b, and the retainers 27a, 27b are both inner ends of a cylindrical housing 28 fixed to the vehicle body. Displacement in the outward direction is regulated by each part. Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described. When the steering handle 11 is rotated rightward,
The rotation is controlled by the control valve 17 via the steering shaft 18.
Is transmitted to the valve spool 17a, and the spool 17a rotates right in response to the rotation of the steering handle 11. This clockwise rotation of the valve spool 17a causes a relative displacement between the spool 17a and the valve sleeve 17b, and the control valve 1
7 supplies the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 22 to the right oil chamber 15c of the power cylinder 15 via the conduits P1 and P4,
Since the working oil in the left oil chamber 15b of the cylinder 15 is discharged to the reservoir 21 via the conduits P3 and P2, the cylinder 15 drives the rack bar 12 leftward. As a result, the rack bar 12 is displaced leftward, and the displacement is transmitted to the left and right front wheels FW1, FW2 via the left and right tie lots 13a, 13b and the left and right knuckle arms 14a, 14b, and the front wheels FW1, FW2 are steered to the right. To be done. Also, the displacement of the rack bar 12 to the left is a pinion.
Control valve 17 via 16a and steering shaft 16
Is also transmitted to the valve sleeve 17b, and the sleeve 17b also rotates to the right. When the relative displacement between the sleeve 17b and the valve spool 17a disappears due to the clockwise rotation of the valve sleeve 17b, the control valve 17 stops the supply / discharge control of the hydraulic oil, so that the rack bar 12 is moved to the left. Displacement stops,
The steering to the right of the left and right front wheels FW1, FW2 is also stopped. As a result, the left and right front wheels FW1 and FW2 are steered to the right according to the amount of turning of the steering handle 11 to the right.
In such a case, the turning of the steering wheel 11 is performed by the control valve 17 as it is via the steering shaft 18 which is made of a rigid body.
Of the power cylinder 15 and the rack bar 1 that are transmitted to the valve spool 17a of the
2, the pinion 16a and the steering shaft 16 are the left and right front wheels
Since FW1 and FW2 steer according to the rotation of the steering wheel 11, the steering response of the front wheels FW1 and FW2 is good. On the other hand, at the same time as the steering of the left and right front wheels FW1 and FW2 described above, the rotation of the steering shaft 18 accompanying the rotation of the steering handle 11 causes the load rod 24 meshed with the pinion 23 to be displaced leftward. Due to the displacement of the load rod 24 to the left, the stopper ring 25b pushes the retainer 27b to the left and the retainer 27b is displaced to the left together with the load rod 24, but the retainer 27a is located at the inner end of the housing 28. Since the displacement is restricted, the spring 26 is compressed. As a result, the load rod 24 is pushed to the right by the urging force of the spring 6, and a reaction force against the turning of the steering wheel 11 is applied to the steering handle 11, and this reaction force is applied to the left and right front wheels FW1, FW.
Since it corresponds to the steering reaction force of 2, the driver
The steering handle 11 can be rotated while feeling the reaction force associated with the steering of W1 and FW2. When the steering wheel 11 is steered to the left, the valve spool 17a of the control valve 17 rotates counterclockwise,
The hydraulic oil is supplied to the left oil chamber 15b of the power cylinder 15 and the hydraulic oil is discharged from the right oil chamber 15c of the cylinder 15, so that the rack bar 12 is displaced to the right, and the left and right front wheels FW1, FW.
2 is steered to the left. Even in such a case, the control valve 17
Stops the supply / discharge control of the working oil to / from the power cylinder 15 in a state where the relative displacement of the valve spool 17a and the valve sleeve 17b is eliminated, so that the left and right front wheels FW1 and FW2 respond to the left turning operation of the steering wheel 11. The steering wheel is steered to the left with good responsiveness. On the other hand, when steering to the left and right front wheels FW1 and FW2, the load rod 24 is displaced to the right, the retainer 27a is pushed by the stopper ring 25a and displaced to the right together with the rod 24, and the retainer 27b is attached to the housing 28.
Therefore, the steering reaction force of the left and right front wheels FW1 and FW2 is applied to the steering handle 11 by the urging force of the spring 26, as described above. In addition, while the vehicle is running,
When an external force acts laterally on FW1 and FW2, the same external force is transmitted to the rack bar 12 via the left and right knuckle arms 14a, 14b and the left and right tie rods 13a, 13b, and the bar 12 is displaced in the left and right direction. The displacement is transmitted to the valve sleeve 17b of the control valve 17 via the pinion 16a and the steering shaft 16, and the sleeve 17b rotates counterclockwise. This counterclockwise rotation of the valve sleeve 17b causes relative displacement between the sleeve 17b and the valve spool 17a, and the power cylinder 1
Hydraulic oil is supplied to the right oil chamber 15c of 5 and the cylinder
The hydraulic oil in the left oil chamber 15b of 15 is discharged. As a result, the power cylinder 15 drives the rack bar 12 to the left, so that the displacement of the rack bar 12 to the right due to the external force is corrected. The front left and right wheels FW1,
When the rack bar 12 is displaced leftward by the external force acting on FW2, the control valve 17, the power cylinder
By the same operation of the hydraulic copying apparatus including 15 and the like, the rack bar 12 is driven to the right by the cylinder 15 and the displacement of the rack bar 12 to the right due to the external force is corrected. In this way, the steering of the left and right front wheels FW1, FW2 by the external force acting from the traveling road surface is corrected by the hydraulic copying device, so that the steering rigidity with respect to the external force of the front wheels FW1, FW2 is kept high. On the other hand, the valve spool 17a and the valve sleeve 17b in the control valve 17 are mechanically separated from each other, and the external force from the traveling road surface is controlled by the control valve 17 and the steering shaft.
The steering wheel 11 is not affected via 18.
As a result, it is possible to prevent a situation in which the driver is "steered" even on a road surface having many irregularities. Further, according to the above-described embodiment, the control valve 17 only needs to switch the displacement direction of the rack bar 12 by switching the supply direction of the hydraulic oil, and the steering feeling depends solely on the restoring force of the spring 26 or the like. ing. Therefore, the high-precision chamfering process required in the conventional control valve for power steering is not required, and the manufacture and quality control of the valve 17 are simplified. First Modified Example Next, a first modified example of the above embodiment will be described. As shown in FIG. 3, the vehicle steering system according to the first modified example is, in addition to the vehicle steering system according to the above-described embodiment,
It is equipped with a relief valve 30. This relief valve 30
Is a cylindrical housing 31, a cylindrical valve body 32 housed in the housing 31 slidably and slidably, and a valve body 32.
And a spring 33 for urging the upper part of the upper part. housing
An inflow port 31a and an outflow port 31b are provided on the upper surface and the side surface of 31 respectively, and the inflow port 31a communicates with the conduit P1 and the outflow port 31b communicates with the reservoir 21. The valve body 32 has the inlet port 31a and the outlet port 3 at the positions shown.
Prohibition of communication with 1b, and inflow port at the time of downward displacement
Communication between 31a and outflow port 31b is allowed. Spring 33
Supports the valve element 32 at the upper end, and abuts on the side surface of the load rod 24 at the lower end and is slidably engaged on the side surface. A recess 24b having a semicircular cross section is formed on the side surface of the load rod 24, and the lower end of the spring 33 engages with the recess 24b when the rod 24 is in the neutral position. . In the vehicle steering system according to the first modification configured as described above, when the steering handle 11 and the left and right front wheels FW1 and FW2 are in the neutral position and the load rod 24 is in the neutral position, the spring 33 extends and the valve is opened. It is supported by the weak force of the body 32 (relief pressure). In such a case, the relief valve 30 causes the working oil in the conduit P1 to move downward when the working oil pressure in the conduit P1 becomes higher than the relief pressure, and the working oil in the conduit P1 is stored in the reservoir 21 via the inflow port 31a and the outflow port 31b. The hydraulic pressure in the conduit P1 is low because it is discharged to the pipe P1. On the other hand, when the steering handle 11 is rotated right and left and the load rod 24 is not in the neutral position, the spring 33 is compressed and the valve body 32 is supported with a large force, so the hydraulic pressure in the conduit P1 is kept high. Be drunk As a result, the hydraulic pressure supplied from the hydraulic pump 22 to the supply port 17c of the control valve 17a (see FIG. 2) via the conduit P1 becomes low when the vehicle is traveling straight, as shown in FIG. Sometimes kept high. As a result of such hydraulic control, the operating hydraulic pressure supplied to the power cylinder 15 that constitutes the hydraulic copying apparatus together with the control valve 17 is low when the vehicle goes straight and is high when the vehicle turns, so that the oil pressure of the hydraulic copying apparatus is increased as described above. Left and right front wheels FW1, FW that depend on pressure
The steering stiffness of No. 2 is low when the vehicle goes straight and is high when turning. The left and right front wheels FW1, FW when going straight
The steering stiffness of 2 is set to be lower than that of the rear wheels. Based on such steering rigidity control, when the vehicle is traveling straight ahead, or when the vehicle is traveling straight at high speed, external force acts on the left and right front wheels FW1, FW2, etc., and yaw motion occurs on the vehicle body. Cornering off forces Ff, Fr are generated in FW1, FW2 and the left and right rear wheels RW1, RW2. When such cornering forces Ff and Fr are generated, as shown in FIG. 5, self-aligning torque T is generated in each wheel,
This self-aligning torque acts so as to rotate each wheel in the traveling direction of the vehicle about an axis center perpendicular to the road surface, and tends to reduce the cornering forces Ff and Fr. In this case, the steering stiffness of the left and right front wheels FW1 and FW2 is set lower than that of the rear wheels, as described above.
The left and right front wheels FW1 and FW2 rotate more in the traveling direction of the vehicle than the left and right rear wheels RW1 and RW2, and the cornering force Ff of the left and right front wheels FW1 and FW2 is as shown in FIG. It is smaller than the force Fr. As a result, as shown in FIG. 6, left and right front wheels FW1, FW
The relationship between the yaw moment Mf due to the cornering force Ff of 2 and the yaw moment Mr due to the cornering force Fr of the left and right rear wheels RW1, RW2 is Mr> Mf, and the combined yaw moment Mr + Mf acts in the direction to converge the yaw motion. The yaw motion always converges stably. This can be easily understood by assuming that the steering rigidity of the left and right front wheels FW1 and FW2 is kept high. That is, if the steering rigidity of the left and right front wheels FW1, FW2 is high,
Even if the self-aligning torque T acts, the front wheels FW1,
As mentioned above, the FW2 is only slightly rotated in the traveling direction of the vehicle, and the cornering force Ff does not become small. Therefore, as shown in FIG. 7, the yaw moment Mf and the left and right rear wheels due to the cornering force Ff of the left and right front wheels FW1, FW2. The yaw moment Mr due to the cornering force Fr of RW1 and RW2 is almost the same, and the combined yaw moment Mr + Mf of both moments Mf and Mr does not greatly act in the direction to converge the yaw motion, and the yaw motion vibrates. Converge. As can be understood from the above explanation, the steering stiffness of the left and right front wheels FW1, FW2 when the vehicle goes straight is reduced by the relief valve 30. The property becomes good. Further, when the vehicle is turning, the steering rigidity of the left and right front wheels FW1 and FW2 is kept high, and the entire steering device operates in the same manner as in the above embodiment. Second Modified Example Next, a second modified example of the above embodiment will be described. As shown in FIG. 8, the vehicle steering system according to the second modified example includes a first neutral biasing mechanism 40 for biasing the rack bar 12 to the neutral position in addition to the vehicle steering system according to the above-described embodiment. And a second neutral urging mechanism 50 which is an improved mechanism for urging the load rod 24 of the embodiment to the neutral position. The first neutral urging mechanism 40 has a spring 41 which penetrates the rack bar 12. The spring 41 is assembled with an initial load applied, and both ends of the spring 41 are supported by a pair of retainers 42a and 42b. The retainers 42a, 42b are slidably mounted on the outer periphery of the rack bar 12 between the stopper rings 43a, 43b fixed at a predetermined interval on the outer periphery of the rack bar 12, and are integrated with the power cylinder 15. Displacement in the outward direction is restricted by both inner ends of the cylindrical housing 44 formed in the above. The second neutral attachment mechanism 50 has a spring 51 formed by penetrating the load rod 24. The spring 51 is also assembled with an initial load applied, and both ends of the spring 51 are supported by a pair of retainers 52a and 52b.
The retainers 52a, 52b are slidably mounted on the outer circumference of the load rod 24 between the stopper rings 53a, 53b fixed at predetermined intervals on the outer circumference of the load rod 24, and are fixed to the vehicle body BD. The pair of annular stopper members 54a, 54b made of an elastic material such as rubber regulate the outward displacement. In the second modification having such a configuration, the first neutral urging mechanism 40 does not displace the bar 12 until the axial driving force acting on the rack bar 12 reaches the initial load of the spring 41. Further, when the driving force exceeds the initial load, a retainer 42a similar to the case of the load rod 24 of the embodiment,
By the action of 42b and the stopper rings 43a, 43b, the rack bar 12 is axially displaced while the spring 41 is being compressed. As a result, the relationship between the displacement amount of the rack bar 12 and the restoring force of the spring 41 has the characteristics shown in FIG. 9, and the steering rigidity of the left and right front wheels FW1, FW2 is increased due to the initial load, so that the road surface From front left and right wheels FW1, FW
Even if an external force is applied to 2, the front wheels FW1 and FW2 are not steered and the straight running stability of the vehicle is further improved as compared with the above embodiment. Further, the second neutral urging mechanism 50 operates in the same manner as in the above-described embodiment to urge the steering handle 11 to the neutral position,
Although it acts as a load for the rotation of the handle 11, the displacement of the retainers 54a, 54b with respect to the vehicle body BD is restricted by the stopper members 54a, 54b made of an elastic material such as rubber, so that the steering handle 11 is restored to the rotation. Power is first
As shown in Figure 10. That is, when the turning force applied to the steering handle 11 overcomes the initial load of the spring 51 and the handle 11 starts to rotate, the stopper member 54a,
Since the 54b is slightly bent, the turning of the steering handle 11 becomes smooth and the steering feeling becomes good. The other operations in the second modification are the same as those in the above embodiment. Other Modifications In the above embodiments and modifications, the springs 26 and 51 for urging the load rod 24 to the neutral position have a linear relationship between the length change and the restoring force.
It is also possible to use 26, 51 that have a non-linear relationship between the length change and the restoring force. According to this modification, the steering wheel 11
Also, the relationship between the steering amount and the steering feeling of the left and right front wheels FW1, FW2 can be made to have a non-linear characteristic, and a desired steering feeling can be obtained. Further, in the above-mentioned embodiment and modification, the springs 26, 51 are used as means for applying a restoring force to the load rod 24.
The vehicle speed, steering angle, road surface reaction force, etc. are applied to the load rod 24 or steering shaft 18 by an actuator, such as a hydraulic cylinder, which detects and controls the vehicle speed, steering angle, road surface reaction force, etc. The restoring force may be applied according to the above.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は本発明の一実施例を示す車両用操舵装置の概略
図、第２図は第１図の制御バルブの縦断正面図、第３図
は上記実施例の第１変形例を示す車両用操舵装置の概略
図、第４図は同変形例における作動油圧の特性グラフ、
第５図は車輪に作用するセルフアライニグトルクを説明
するための説明図、第６図及び第７図は車体に作用する
ヨーモーメントを説明するための説明図、第８図に上記
実施例の第２変形例を示す車両用操舵装置の概略図、第
９図及び第10図は第８図の両スプリングの復元力の特性
グラフである。 符号の説明 FW1,FW2……前輪、RW1,RW2……後輪、11……操舵ハンド
ル、12……ラックバー、15……パワーシリンダ、16,18
……ステアリングシャフト、17……制御バルブ、17a…
…バルブスプール、17b……バルブスリーブ、24……負
荷用ロッド、26,41,51……スプリング、30……リリーフ
バルブ、40,50……中立付勢機構。FIG. 1 is a schematic view of a vehicle steering system showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a vertical sectional front view of a control valve of FIG. 1, and FIG. 3 is a vehicle showing a first modification of the above embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram of a steering device for a vehicle, FIG. 4 is a characteristic graph of hydraulic pressure in the modified example,
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the self-aligning torque acting on the wheels, FIGS. 6 and 7 are explanatory diagrams for explaining the yaw moment acting on the vehicle body, and FIG. A schematic diagram of a vehicle steering system showing a second modification, and Figs. 9 and 10 are characteristic graphs of restoring forces of both springs in Fig. 8. Explanation of code FW1, FW2 …… front wheel, RW1, RW2 …… rear wheel, 11 …… steering handle, 12 …… rack bar, 15 …… power cylinder, 16,18
...... Steering shaft, 17 ... Control valve, 17a ...
… Valve spool, 17b …… Valve sleeve, 24 …… Load rod, 26,41,51 …… Spring, 30 …… Relief valve, 40,50 …… Neutral biasing mechanism.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】左右前輪を操舵可能に連結してなり操舵ハ
ンドルの回動に応じて同前輪を操舵するステアリングリ
ンク機構と、該ステアリングリンク機構に組み付けられ
作動油の給排に応じて同ステアリングリンク機構を駆動
して左右前輪を操舵するパワーシリンダとを備えた車両
用操舵装置において、 前記操舵ハンドルに機械的に接続された第１弁部材と該
第１弁部材とは機械的に分離されると共に前記ステアリ
ングリンク機構に機械的に接続された第２弁部材とから
なり、該第１弁部材と第２弁部材との相対的な変位に応
じて前記パワーシリンダに対する作動油の給排を制御し
て同パワーシリンダと共に油圧倣い装置を構成する制御
バルブと、 前記操舵ハンドルに機械的に接続されて同操舵ハンドル
を中立位置に付勢する負荷機構と を設けたことを特徴とする車両用操舵装置。1. A steering link mechanism which steerably connects left and right front wheels and steers the front wheels in response to turning of a steering handle, and the steering which is assembled to the steering link mechanism in response to supply and discharge of hydraulic oil. In a vehicle steering system including a power cylinder that drives a link mechanism to steer left and right front wheels, a first valve member mechanically connected to the steering handle and the first valve member are mechanically separated. And a second valve member mechanically connected to the steering link mechanism, and supplies and discharges hydraulic fluid to and from the power cylinder in accordance with relative displacement between the first valve member and the second valve member. A control valve that controls and configures a hydraulic copying device together with the power cylinder, and a load mechanism that is mechanically connected to the steering handle and biases the steering handle to a neutral position are provided. Vehicle steering apparatus characterized by a.