JP2805324B2

JP2805324B2 - メータリングシリンダ装置

Info

Publication number: JP2805324B2
Application number: JP1049441A
Authority: JP
Inventors: 健人古野
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1989-03-01
Filing date: 1989-03-01
Publication date: 1998-09-30
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: JPH02227371A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、ストロークに応じて、その吐出量を複数
段階に変えることができるメータリングシリンダ装置に
関する。

（従来の技術）第６図に示した従来の装置は、吸入ポートＰを設けた
メータリングシリンダＡのシリンダ本体S₁にピストン１
を摺動自在に内装し、ピストン１の両側に一対のメータ
リングロッド1aを装着している。そして、ピストン１と
シリンダ本体S₁とで、ピストンの左右に室R₁、R₂を区画
している。

また、シリンダ本体S₁の一側にオイルリザーバ２を設
け、ピストン１が図示の中立位置にあるとき、吸入ポー
トＰを介してオイルリザーバ２と上記両室R₁、R₂の一側
に、それぞれ吐出ポートD₁、D₂を設け、この吐出ポート
D₁、D₂に通路３、４をそれぞれ接続している。

上記通路３、４の他端にアクチュエータＢのシリンダ
本体S₂を設け、このシリンダ本体S₂にピストン５を摺動
自在に内装するとともに、ピストン５の両側に一対のロ
ッド5aを装着している。そして、表示ピストン５とシリ
ンダ本体S₂とで、ピストン５の左右に室R₃、R₄を区画す
るとともに、この両室R₃、R₄を上記通路３、４を介して
メータリングシリンダＡの室R₁、R₂にそれぞれ連通して
いる。

このようにしたメータリングシリンダＡは、ピストン
１が図中の中立位置にあるとき、オリルリザーバ２内に
蓄えた作動油が吸入ポートＰを経てシリンダ本体S₁の左
右両室R₁、R₂に常時補給できるようにしている。そし
て、この作動油は、さらに通路３、４を経由してアクチ
ュエータＢの左右両室R₃、R₄に導かれ、作動油は両シリ
ンダ本体S₁、S₂内に充満する。

いま、メータリングシリンダＡのピストンロッド1aに
外力が作用して、ピストン１が図面左右いずれか一方、
例えば図面左方向に移動すると、シリンダ本体S₁の室R₁
が縮小する。そして、室R₁内の動作油はピストン１の移
動に応じて吐出され、通路３を経由してアクチュエータ
Ｂの室R₃に供給される。そして、室R₃に作動油が供給さ
れると、この作動油の供給量に比例してピストン５は図
面右方向に移動する。

また、ピストン５の背面側の室R₄内の作動油は、ピス
トン５の移動に応じて吐出され、吐出された作動油は通
路４を経由してメータリングシリンダＡの室R₂に戻され
る。メータリングシリンダＡのピストン１が図面左右い
ずれか他方に移動したときは、上記説明の符号が図面左
右対称に入れ替わるだけで、実質的には上記説明と同様
である。上記のようにした従来の装置は、メータリング
シリンダＡのメータリングロッド1aに外力が作用してピ
ストン１が移動すると、シリンダ本体S₁内の作動油をメ
ータリングロッド1aのストローク量に比例して吐出す
る。そして、この作動油がアクチュエータＢに供給さ
れ、この供給量に比例してピストン５が移動する。

しかし、当該メータリングシリンダＡは、その直径が
一定なので、ピストン１のストローク量に比例した容積
の作動油を吐出する。換言すれば、ピストン１のストロ
ーク量に応じて、その吐出量を可変にできない。

なお、上記のようにしたメータリングシリンダ装置
を、例えば車両の４輪操舵装置に装備したのが、第７図
に示した４輪操舵装置の回路図である。

上記４輪操舵装置は、例えば、ハンドル６を図面時計
方向に回すと、ピニオン７とラック８との噛み合いを介
してタイロッド９が図面左方向に移動し、左右両前輪10
を転舵するとともに、アーム11およびメータリングロッ
ド1aを介してピストン１を図面左方向に移動する。

上記のように、メータリングシリンダＡのピストン２
が図面左方向に移動すると、メータリングシリンダＡの
一方の室R₁が縮小する。そして、室R₁内の作動油はアク
チュエータＢの室R₃に供給され、ピストン５は図面右方
向に移動するとともに、ピストン５に装着したロッド5a
を介して、左右両後輪12を転舵する。

つまり、ハンドルの操作速度に比例して後輪12が一様
の転舵速度で転舵する。

（本発明が解決しようとする問題点）上記のようにした従来のメータリングシリンダ装置で
は、メータリングシリンダの作動油の吐出量をそのスト
ローク量に応じて変えることができない。したがって、
メータリングシリンダが吐出する作用油をアクチュエー
タへ供給しても、その供給量が変わらないので、アクチ
ュエータの作動速度を段階的に変えることができないと
いう問題があった。

また、当該シリンダ装置を例えば４輪操舵装置に装備
すると、ハンドルの操作速度に比例して後輪が転舵して
しまうので、ハンドル操作の重い転舵の前期も、ハンド
ル操作が軽くなる転舵の後期も後輪転舵速度が変わらな
い。したがって、運転者のハンドルの切り回し感覚と車
両の実際の走行状態とに違和感があるという問題があっ
た。

この発明の目的は、アクチュエータの作動速度を、メ
ータリングシリンダのストロークに応じて変えることが
できるメータリングシリンダ装置を提供することであ
る。

（問題点を解決する手段）この発明は、メータリングシリンダとアクチュエータ
とを設け、メータリングロッドを設けたピストンを、上
記メータリングシリンダのシリンダ本体に摺動自在に設
けるとともに、このピストンの左右に室を区画し、これ
らの室をアクチュエータに連通させたメータリングシリ
ンダ装置を前提にする。

上記の装置を前提にしつつ、この発明は、シリンダ本
体とメータリングロッドとの間に、そのメータリングロ
ッドを覆うサブシリンダを位置させ、このサブシリンダ
の外周にメインピストンを固定し、このメインピストン
をシリンダ本体に対して摺動自在にする一方、上記サブ
シリンダにサブピストンを設け、これらサブシリンダと
サブピストンとの相対位置を保持する保持部材を設ける
とともに、この保持部材は、サブシリンダとサブピスト
ンとの間に、設定値以上の相対移動力が作用したとき、
それら両者の相対移動を可能にする保持力を保ってい
る。

さらに、メータリングロッドに外力が作用し、その作
用力が保持部材の保持力より小さいとき、サブシリンダ
とサブピストンとを一体的に移動させ、上記作用力が保
持部材の保持力より大きいとき、その保持力に抗してサ
ブシリンダとサブピストンとを相対移動させる構成にし
ている。

（本発明の作用）上記のようにメータリングシリンダのシリンダ本体と
メータリングロッドとの間に、メインピストンを固定し
たサブシリンダを同軸に内装し、当該メータリングシリ
ンダのストローク量に応じて、その吐出量が可変となる
ものである。

したがって、メータリングシリンダの作動油の吐出量
をメータリングロッドのストローク行程の前期、後期に
対応して変えることができるとともに、ストローク前期
行程の吐出量を後期行程の吐出量より多くするように設
定することができる。

（本発明の効果）この発明のメータリングシリンダ装置によれば、メー
タリングシリンダの吐出量をそのストローク量に応じて
複数段階に変えることができるとともに、ストローク前
期行程の吐出量を後期行程の吐出量より多くするように
設定することができる。

したがって、メータリングシリンダは上記吐出量特性
によって吐出した作動油をアクチュエータへ供給して、
アクチュエータの作動速度を複数段階に変えるととも
に、その前期工程の作動速度を後期行程の作動速度より
速くするように制御することができる。

また、当該メータリングシリンダ装置を、例えば４輪
操舵装置に装備すると、ハンドル操作が重い転舵前期に
は、後輪を速く転舵し、ハンドル操作が軽くなる転舵後
期には、後輪を前期より遅く転舵することができる。

したがって、運転者のハンドルの切り回し感覚と、車
両の実際の走行状態とに違和感がなく、最適の操舵感覚
で車両を運転することができる。

（本発明の実施例）第１、２図に示したこの発明の実施例は、メータリン
グシリンダＡのシリンダ本体13に吸入ポートＰおよび左
右一対の吐出ポートD₁、D₂を設けている。そして、シリ
ンダ本体13に、メインピストン14およびガイド部材15を
溶着したサブシリンダ16を摺動自在に内装している。

上記サブシリンダ16は、左右一対のシリンダチューブ
16aの両外端に複数の凹部19を形成するとともに、シリ
ンダチューブ16aの両内端内周に円錐部22を形成してい
る。そして、上記左右両チューブ16aを結合部材20で結
合するとともに、左右両チューブ16aの向い合う端面と
上記結合部材20とで環状凹溝21を形成している。

また、シリンダ本体13の左右両側に一対のシリンダヘ
ッド23を螺合し、左右両シリンダヘッド23とメインピス
トン14の両側とで室17、18を区画するとともに、左右両
シリンダヘッド23の内側23aをサブシリンダ16の両端面
に対向させている。

そして、サブシリンダ16が移動して、これがシリンダ
ヘッド23の内側面23aとサブシリンダ16の凹部19とで通
路ｃを区画形成する。

上記のようにしたサブシリンダ16には、サブピストン
24とで、室25、26を区画している。そして、サブピスト
ン24の両側に、左右両シリンダヘッド23に支持された一
対のメータリングロッド27をそれぞれ螺合している。

また、サブピストン24の外周であって、サブピストン
24の軸線対称に、一対のボール穴28を形成し、この両ボ
ール穴28の間に形成したバネ穴29を介して、上記両ボー
ル穴28を連通している。そして、上記両ボール穴28にデ
ィテントボール30を装着するとともに、バネ穴29に伸長
方向に勢力を付与したスプリング31を装着している。さ
らにスプリング31の両端とディテントボール30との間
に、例えば弗素樹脂製など低フリクションのバネ受32を
設け、このバネ受32を介してスプリング31のばね力をデ
ィテントボール30に作用させている。

上記のようにしたディテントボール30は、サブピスト
ン24がサブシリンダ16内を移動するときには、サブシリ
ンダ16内面を転がり、サブピストン24の摺動抵抗がメイ
ンピストン14の摺動抵抗より小さくなるようにしてい
る。また、通常は図示したようにディテントボール30を
上記スプリング31のばね力の作用でサブシリンダ16の環
状凹溝21に突出し、この突出したディテントボール30を
介してサブピストン24がサブシリンダ16を保持するよう
にしている。

したがって、サブピストン24が移動すれば、サブシリ
ンダ16と共にこれに溶着したメインピストン14も移動す
る。

なお、上記ディテントボールの保持力はメインピスト
ン14の摺動抵抗より大きくするとともに、ディテントボ
ール30とスプリング31とで本発明の保持部材を構成して
いる。

上記以外の構成は、前記従来と同様なので、前記従来
の説明をそのまま引用し、説明を省略する。

このようにした当該メータリングシリンダ装置は、サ
ブピストン24が図示の中立位置にあるとき、メインピス
トン14の外周を吸入ポートＰの開口部に臨ませ、オイル
リザーバ２内に蓄えた作動油を吸入ポートＰを経てメー
タリングシリンダＡ内に常時補給できるようにしてい
る。

いま、メータリングロッド27に外力が作用して、サブ
ピストン24が図面左右いずれか一方の方向に移動する
と、それとともにサブシリンダ16及びメインピストン14
も移動する。このようにメインピストン14が移動すると
その左右両室17、18のいずれか一方の室と吸入ポートＰ
との連通を遮断する。そして、メインピストン14は上記
いずれか一方の室を縮小しながら移動し、サブシリンダ
16がシリンダヘッド23に当接するまで移動する。

そして、サブシリンダ16がシリンダヘッド23に当接す
ると、メータリングロッド27に作用する外力がサブピス
トン24のディテントボール30に作用する。ディテントボ
ール30に外力が作用すると、ディテントボール30はスプ
リング31のばね力に抗してボール穴28に没し、サブシリ
ンダ16の環状凹溝21から離脱する。このようにして、サ
ブピストン24はサブシリンダ16をきり放し、今度はサブ
ピストン24のみが左右いずれか一方の室を縮小しながら
ストロークエンドまで移動する。

また、上記の状態で、メータリングロッド27に反対方
向の外力が作用すると、メータリングロッド27は図面左
右いずれか他方の方向に戻り、サブピストン24のディテ
ントボール30がサブシリンダ16の環状凹溝21に臨む。そ
して、ディテントボール30はスプリング31のばね力の作
用で環状凹溝21に突出し、サブピストン24はサブシリン
ダ16を保持する。

上記のようにサブシリンダ16を保持したサブピストン
24は、サブシリンダ16と共に移動して図示の中立位置に
復帰する。

メータリングロッド27に反対方向の外力がさらに作用
すると、サブピストン24は図示の中立位置から、さらに
図面左右いずれか他方の方向に移動するが、この場合の
動作機構は上記説明と実質的に変わらないので、説明を
省略する。

しかして、いま当該メータリングシリンダ装置に外力
が作用し、メータリングロッド27が、例えば図面左方向
に移動したとすると、メインピストン14はサブシリンダ
16がシリンダヘッド23に当接するまで移動する。そし
て、シリンダ本体13の室17内の作動油は吐出ポートD₁に
吐出され、通路３を経由してアクチュエータＢの室R₃に
供給される。このように室R₃に作動油が供給されると、
ピストン５はこの供給量に比例したストローク量だけ、
図面右方向に移動する。

そして、サブシリンダ16がシリンダヘッド23に当接す
ると、今度はサブピストン24がサブシリンダ16内を移動
しはじめる。このようにサブピストン24が移動しはじめ
ると、サブピストン24は室25内の作動油を吐出しながら
ストロークエンドまで移動し、室25内の作動油を前記シ
リンダヘッドの内側面23aと凹部19とで区画形成する。
通路→室17→吐出ポートD₁→通路３を経由してアクチュ
エータＢの室R₃へ供給する。そして、ピストン５はこの
供給量に比例したストローク量だけさらに図面右方向に
移動する。

また、上記ピストン５の作動油が供給される室R₃とは
反対側の室R₄内の作動油は、ピストン５の移動に応じて
吐出され、通路４→吐出ポートD₂を経由してメータリン
グシリンダＡの室18に戻される。

上記のようにした当該メータリングシリンダ装置は、
いまメータリングシリンダＡのシリンダ本体13の直径を
D_m1、そのストローク量をS_m1に、またサブシリンダ16の
直径をD_s1、そのストローク量をS_s1に設定すると、この
ときのメータリングシリンダＡの吐出量特性は第３図
（イ）に示した０−q₁−q₂特性線になる。

すなわち、メインピストン14がそのストローク量S_m1
移動してストロークエンドx₁に達すると、シリンダ本体
13内の作動油は０−q₁特性線のように吐出される。そし
て、ストロークエンドx₁では容積Q₁＝〔π/4（D_m1）^２
×S_m1〕の作動油を吐出し、アクチュエータＢへ供給す
る。また、サブピストン24がそのストローク量S_s1移動
してストロークエンドx_eに達すると、サブシリンダ16内
の作動油はq₁−q₂特性線のように吐出される。そしてス
トロークエンドx_eでは容積Q₂＝〔π/4（D_s1）^２×S_s1〕
の作動油を吐出し、上記シリンダ本体13の吐出油に連続
してアクチュエータＢへ供給する。

つまり、メータリングシリンダＡは、直径の異なるメ
インピストン14とサブピストン24のストローク量に応じ
て作動油を吐出するので、アクチュエータＢに供給され
る作動油の供給量は、メインピストン14と、サブピスト
ン24とが同時に作動して作動油を供給する前期行程の供
給量Q₁とサブピストン24のみが作動して作動油を吐出す
る後期行程の供給量Q₂との２段階に変化する。そして、
ストローク前期行程の供給量はストローク後期行程の供
給量より多く、その特性線は後期行程より急勾配にな
る。

また、第４図に示したように、シリンダ本体13の直径
を第１実施例よりも小さいD_m2とし、そのストローク量
をS_s2に設定すると、このときのメータリングシリンダ
Ａの吐出量特性は第３図（ロ）に示した０−q₃−q₄特性
線になる。そして、アクチュエータＢへ供給する作動油
の供給量は、上記第３図（イ）の特性線０−q₁−q₂と同
様に、前期、後期行程２段階に変化するとともに、特性
線の勾配が緩やかになる。

なお、上記特性はメータリングロッド27が図示の中立
位置から左右いずれの方向に移動しても同様であるとと
もに、メータリングロッド27が中立位置に復帰するとき
の特性は、往路の特性に対し、ヒステリシスはほとんど
ない。

上記のようにこの実施例によれば、メータリングシリ
ンダＡの作動油の吐出量をそのストローク量に応じて２
段階に変えることができるとともに、ストローク前期行
程の吐出量を後期行程の吐出量より多くするように設定
することができる。

したがって、メータリングシリンダＡは上記吐出量特
性によって吐出した作動油をアクチュエータＢへ供給し
て、アクチュエータＢのロッド5aの移動速度を２段階に
変えるとともに、ロッド５のストローク前期行程の移動
速度を後期行程の移動速度より速くするように制御する
ことができる。

また、上記のようにした当該メータリングシリンダ装
置を、例えば４輪操舵装置に装備すると、ハンドル操作
が重い転舵前期には、後輪を速く転舵し、ハンドル操作
が軽くなる転舵後期には、後輪を前期より遅く転舵する
ことができる。

したがって、運転者のハンドルの切り回し感覚と車両
の実際の走行状態とに違和感がなく、最適の操舵感覚で
車両を運転することができる。

なお、上記実施例を次のように構成できること当然で
ある。

（イ）メータリングシリンダＡに内装するシリンダ数を
複数にして、メータリングシリンダＡの吐出量を多段階
に変化させ、アクチュエータＢのロッド5aの移動速度を
多段階に制御する。

（ロ）サブピストン24に設けたディテントボール30の外
周であって、その中心対称に一対の回転軸を設けるとと
もに、ボール穴28の外周に上記回転軸を装着するスリッ
トを形成し、ディテントボール30をボール穴28に装着し
たときに、ディテントボール30が上記回転軸とスリット
とのはめ合いを介して出没ならびに回転するようにす
る。そして、サブピストン24がサブシリンダ16内を摺動
するときに、ディテントボール30が上記回転軸を軸とし
てサブシリンダ16内面を容易に転動するようにし、シリ
ンダ面の傷付きを防止する。

（ハ）第５図に示したメータリングシリンダＡは、その
吐出量特性を第３図（ハ）に示したようにストローク後
期行程が急勾配になるように構成したものである。

すなわち、第５図に示した上記メータリングシリンダ
Ａは、メインピストン14の両側に一対のスプリング33を
それぞれ設けるとともに、サブピストン24の両側にも一
対のスプリング34を設け、サブシリンダ16を図示の中立
位置に保持するようにしている。

また、上記一対のスプリング34のばね力は、メインピ
ストン14の両側に設けたスプリング33のばね力より弱く
している。そして、メータリングロッド27が外力の作用
で、例えば図面左方向に移動したとすると、サブピスト
ン24はスプリング34のばね力に抗して移動し、室25内の
作動油を吐出する。上記のようにサブピストン24が移動
してスプリング34のばね力がスプリング33のばね力に打
勝つと、今度はサブシリンダ16が図面左方向に移動しは
じめ、スプリング33のばね力に抗してストロークエンド
まで移動し、室17内の作動油を吐出する。

つまり、メータリングロッド27のストローク前期行程
時には直径の小さいサブシリンダ16内の作動油を吐出
し、ストローク後期行程時には直径の大きいシリンダ本
体13の作動油を吐出して、第３図（ハ）に示したストロ
ーク前期行程に小吐出量緩勾配、ストローク後期行程に
大吐出量、急勾配の特性がえられる。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜５図は、この発明の実施例を示すもので、第
１図は断面図、第２図は第１図のII−II断面図、第３図
（イ）（ロ）（ハ）はメータリングシリンダの吐出量特
性線図、第４図はメータリングシリンダの要部寸法記
号、第５図は第１図と構成の異なるメータリングシリン
ダの断面図、第６、７図は従来装置を示すもので、第６
図は断面図、第７図は４輪操舵装置の回路図である。Ａ……メータリングシリンダ、Ｂ……アクチュエータ、
13……シリンダ本体、14……メインピストン、16……サ
ブシリンダ、24……サブピストン、27……メータリング
ロッド。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B62D 5/07 B62D 5/10 B62D 7/14 F15B 15/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】メータリングシリンダとアクチュエータと
を設け、メータリングロッドを設けたピストンを、上記
メータリングシリンダのシリンダ本体に摺動自在に設け
るとともに、このピストンの左右に室を区画し、これら
の室をアクチュエータに連通させたメータリングシリン
ダ装置において、上記シリンダ本体とメータリングロッ
ドとの間に、そのメータリングロッドを覆うサブシリン
ダを位置させ、このサブシリンダの外周にメインピスト
ンを固定し、このメインピストンをシリンダ本体に対し
て摺動自在にする一方、上記サブシリンダにサブピスト
ンを設け、これらサブシリンダとサブピストンとの相対
位置を保持する保持部材を設けるとともに、この保持部
材は、サブシリンダとサブピストンとの間に、設定値以
上の相対移動力が作用したとき、これら両者の相対移動
を可能にする保持力を保ってなり、メータリングロッド
に外力が作用し、その作用力が保持部材の保持力より小
さいとき、サブシリンダとサブピストンとを一体的に移
動させ、上記作用力が保持部材の保持力より大きいと
き、その保持力に抗してサブシリンダとサブピストンと
を相対移動させる構成にしたメータリングシリンダ装
置。