JPH03258658A - 動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は動力舵取装置に係り、特に反力機構に油圧を作
用させる油圧源と、コントロールバルブに油圧を作用さ
せる油圧源とが同一である動力舵取装置の改良は関する
。

（従来の技術） 般に、動力舵取装置は、ギアハウジングに設けられたシ
リンダ内に、往復動可能にピストンを嵌合し、このピス
トンに形成したラックに、操向車輪に連動するセクタギ
アを噛合させるとともに、ピストン内にボールねじを介
し螺合するウオーム軸（出力軸）と、舵取ハンドルによ
って回転操作されるスタブ軸（入力軸）とを、同一軸線
上に配置してトーションバーで相互に連結し、かつこれ
ら両軸の間に形成されるコントロールバルブによって油
路を切換えてピストンを作動させ、操舵力を補助する構
造になっている。

この動力舵取装置には、例えば特公昭４８−１４７４３
号公報に示されているように、運転者に操向抵抗を感知
させるため、反力室に油圧を作用させて操舵反力を発生
させる反力機構が設けられている。

この反力機構は、通常、車輌の走行速度に応じて反力を
生じさせるようになっており、車輌の停止時または低速
走行時には軽く、高速走行時には比較的重く安定した操
舵感が得られるようになっている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、この種の動力舵取装置において、反力機構に
作用させる油圧を、コントロールバルブに圧油を供給す
る油圧源から求めるようにしている構造のものにあって
は、入力トルクが入力油圧の増加に比例して増加するた
め、低速時や振切時の操舵力が異常に重くなるとともに
、操舵力が重くなるため、内部のボールねじやスラスト
ベアリングの寿命が短かくなるという問題がある。

本発明は、かかる現況に鑑みなされたもので、反力機構
の油圧源とコントロールバルブの油圧源とが同一である
場合でも、低速時や振切時の操舵力を大幅に軽減するこ
とができる動力舵取装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記目的を達成する手段として、反力室への
圧油の供給路に、オリフィスを設けるとともに、反力室
からの圧油排出路に、供給油圧が設定値を超えると開と
なるチェックバルブを設けるようにしたことを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明に係る動力舵取装置においては、反力室への供給
油圧が設定値を超えると、チェックバルブが開いて反力
室に供給された圧油が圧油排出路から排出される。この
ため、反力プランジャの書面側に、必要以上の油圧が作
用することがなくなり、低速時や振切時の操舵力を軽減
することが可能となる。

方、チェックバルブが開となると、反力室内の圧油は、
低圧側に漏れることになるが、その漏れ量は、圧油供給
路に設けられたオリフィスにより制御される。このため
、作動に必要な流量が確保される。

〔実施例） 以下、本発明の第１実施例を、第１図〜第３図を参照し
て説明する。

第１図において、符号（２）はギアハウジングであり、
このギアハウジング（２）内のシリンダ（４）内には、
ピストン（６）が摺動可能に嵌合され、このピストン（
６）によってシリンダ（４）内は２つの圧力室（８）　
、　（１０）に区画されている。ピストン（６）の側面
（第１図における下面）には、ラック（１２）が形成さ
れており、このラック（１２）には、図示しない操向車
輪に連動するセクタギア（１４）が噛合し、ピストン（
６）の往復動に伴なって正逆回動するようになっている
。

前記ピストン（６）の軸心部の孔（１６）には、第１図
および第３図に示すように、ボールねじ溝（１８）が螺
設されており、この溝（１８）には、多数のボール（２
０）を介しつオーム軸（出力軸＞　　（２２）が嵌合し
ている。前記ギアハウジング（２）の一端には、バルブ
ハウジング（２４）の内筒部（２４ａ）が嵌合され、図
示しないボルトによって固定されている。

このバルブハウジング（２４）内には、第１図および第
３図に示すように、前記つオーム軸（２２）と軸線を一
致させてスタブ軸（入力軸）　（２６）が配設されてお
り、一方、ウオーム軸（２２）のスタブ軸（２６）側の
端部には、筒部（２２ａ）が形成され、前記スタブ軸（
２６）の先端部は、この筒部（２２ａ）内に挿入され、
ベアリング（２８）を介して支持されている。これら両
軸（２２）、　（２６）は、それらの軸心の孔内に挿通
されるトーションバー（３０）によって連結されており
、またウオーム軸（２２）の内面とスタブ軸（２６）の
外面との間はは、両軸（２２）、　　（２６）の所定量
の相対回転を許容するとともに、それ以上の回転は規制
するようはフェイルセーフが形成されている。

前記スタブ軸（２６）には、図示しない舵取ハンドルが
連結されるようになっている。

前記ウオーム軸（２２）の筒部（２２ａ）の先端内周面
には、アウタバルブ（３２）が一体に形成されており、
一方このアウタバルブ（３２）に対応するスタブ軸（２
６）の外周部には、筒状のインナバルブ（３４）が装着
され、ピン（３６）によりスタブ軸（２Ｂ）に固定され
ている。そして、前記アウタバルブ（３２）とインナバ
ルブ（３４）とにより、ロータリタイプのコントロール
バルブ（３８）が構成されている。

このコントロールバルブ（３８）は、第１図および第３
図に示すように、バルブハウジング（２４）に設けた入
口ボート（４０）を介してオイルポンプ（図示せず）に
接続されているとともに、バルブハウジング（２４）に
設けた出口ボート（４２）を介してオイルタンク（図示
せず）に接続されている。そして、オイルポンプからの
圧油は、舵取ハンドルの操作に伴なうコントロールバル
ブ（３８）の切換作動により、圧力室（８）　、　（１
０）の一方に供給されるとともに、他方の圧力室がオイ
ルタンクに連通して両室（８）　、　（ＩＱ）間に圧力
差が生じ、この圧力差でピストン（６）が作動して操舵
方向に補助力が付与されるようになっている。

前記つオーム軸（２２）の筒部（２２ａ）のスタブ軸（
２６）側の端部外周面には、第１図および第３図に示す
ように、ウオーム軸（２２）およびスタブ軸（２６）を
バルブハウジング（２４）に対して回転自在に支持する
ボールベアリング（４４）のインナレース（＋４ａ）が
一体に形成されており、ボールベアリング（４４）のア
ウタレース（４４ｂ）は、バルブハウジング（２４）の
段部とバルブハウジング（２４）に螺装される押さえナ
ツト（４６）とによって挟持固定されている。前記スタ
ブ軸（２６）は、この押さえナツト（４６）にベアリン
グ（４８）およびオイルシール（５０）を介して回転自
在に支持されており、押さえナツト（４６）の外面側に
は、カバー（５２）が装着されている。

前記ウオーム軸（２２）の筒部（２２ａ）のコントロー
ルバルブ（３８）よりもピストン（６）寄りの部位には
、第１図および第３図に示すように、反力機構（５４）
が設けられている。この反力機構（５４）は、第１図〜
第３図に示すように、筒部（２２ａ）に周方向等間隔で
径方向に貫通して設けられた４個の孔状の反力室（５６
）を備えており、これら各反力室（５６）内には、ボー
ル（５８）を有する反力プランジャ（６０）が摺動自在
にそれぞれ密嵌されている。

方、前記スタブ軸（２６）外周部の反力室（５６）に対
応する部位には、環状の大径部（６２）が一体に形成さ
れており、この大径部（６２）には、周方向等間隔で４
個の凹部（６４）が設けられている。これら各凹部（６
４）は２つの傾斜面からなっており、通常状態において
は、前記各ボール（５８）が嵌入係止されるようになっ
ている。

前記各反力プランジャ（６０）の背面側は、第１図に示
すように、圧油供給路（６６）を介して前記人口ポート
（４０）に接続されているとともに、第３図に示すよう
に、圧油排出路（６８）を介して前記出口ボート（４２
）に接続されており、前記圧油供給路（６６）は、オリ
フィス（７０）が設けられ、また前記圧油排出路（６８
）には、供給油圧が設定値を超えた際に開となるチェッ
クバルブ（７２）が設けられている。そして、前記各反
力プランジャ（６０）の背面側には、コントロールバル
ブ（３８）に供給されるオイルポンプからの吐出油圧が
作用するようになっている。

前記ウオーム軸（２２）の筒部（２２ａ）外周面とバル
ブハウジング（２４）内周面との間には、第１図および
第３図に示すように、４本のシールリング（７４ａ）　
、　（７４ｂ）　、　（７４ｃ）　、　（７４ｄ）が設
置されてオイルシールするようになっており、そのうち
、シールリング（７４ａ）は反力室（５６）と右側の反
力室（ｌＯ）との間をシールし、シールリング（７４ｂ
）は、反力室（５６）と左側の圧力室（８）との間をシ
ールするようになっている。すなわち、反力室（５６）
は、左右の反力室（８）　、　（１０）て囲まれた構造
になっている。

次に、本実施例の作用について説明する。

舵取ハンドルの操゛作によってスタブ軸（２６）が回転
すると、このスタブ＠　（２６）とウオーム軸（２２）
との間に相対回転変位が生じ、これに伴ない、コントロ
ールバルブ（３８）を構成するアウタバルブ（３２）と
インチバルブ（３４）との間にも相対１回転変位が生じ
、コントロールバルブ（３８）内の流路が切換えられる
。そしてこれにより、シリンダ（４）内の２つの圧力室
（ａ）　、　（１０）の一方がオイルポンプに接続され
るとともに、他方がオイルタンクに接続され、その差圧
でピストン（６）が作動して動力舵取装置としての作動
が行なわれる。

このように、両軸（２２）、　　（２Ｂ）間に相対回転
変位が生じると、反力機構（５４）を構成する各ボール
（５８）の中心が各凹部（６４）の中央からずれ、凹部
（６４）の傾斜面によって押し上げられる。

方、各反力プランジャ（６０）の背面側には、オイルタ
ンクからの圧油が、人口ボート（４０）に連通ずる圧油
供給路（６６）を介して供給され、その反力により、各
ボール（５８）の中心が各凹部（６４）の中央に一致す
る中立位置（第２図に示す状態）に戻そうとする回転力
が生じる。この回転力は、舵取ハンドルに操舵反力とし
て伝達される。

ところで、反力機構（５４）に導入される圧油として、
ピストン（６）用のオイルポンプから吐出される圧油を
用いている方式のものにあっては、第４図に破線グラフ
（八）で示すように、入力トルクが人口油圧の増加に比
例して増加するため、低速時や摺切時の操舵力が異常に
重くなるという問題がある。

ところが、本実施例においては、圧油排出路（６８）に
設けられたチェックバルブ（７２）が、入口油圧が設定
値を超えると開となり、オイルポンプからの圧油をオイ
ルタンクに返すようにしているので、第４図に実線グラ
フ（Ｂ）で示すように、入力トルクの増加が抑えられ、
低速時あるいは摺切時の操舵力を軽減することができる
。また、チェックバルブ（７２）が開となると、反力機
構（５４）内の圧油は、低圧側に漏れることになるが、
圧油供給路（６６）にはオリフィス（７０）が設けられ
、この漏れ量を制御するので、チェックバルブ（７２）
を設けても、反力機構（５４）の作動に必要な圧油流量
は確保される。

また、高速走行時における操舵の場合、ピストン（６）
の入口圧は、第５図に示すように、ハンドルの操舵量に
応じて中立状態から次第に上昇することになるが、前述
のように、反力室圧は、チェックバルブ（７２）により
設定値以下に制限されるので、反力室圧が、いずれか高
圧側の圧力室（８）　、　（１０）の圧力よりも高くな
るという圧力反転現象が防止される。シールリング（７
４ａ）あるい１ ２ は（７４ｂ）が軸方向に移動し、そのショックが、ウオ
ーム軸（２２）を介してスタブ軸（２６）に伝達され、
操舵感を悪化させるといった不具合が全くない。しかも
、シールリング（７４ａ）は、第１図における右側の圧
力室（１０）との間をシールし、一方シールリング（７
４ｂ）は、第１図における左側の圧力室（８）との間を
シールしているので、圧力差に応じて増大するシールリ
ング（７４ａ）　、　（７４ｂ）の摺動抵抗は、言切時
と左切時とで同一の条件となり、操舵力の左右差および
ハンドル戻りの左右差が全くなくなって良好な操舵感が
得られる。

また、シールリング（７４ｂ）は、ピストン（６）側と
反力機構（５４）側で共用しているので、４本のシール
リング（７４ａ）〜（７４ｄ）で済み、全体の摺動抵抗
の増大を抑えることができる。このため、操舵力が円滑
で軽くなるとともに、ハンドル戻りがよくなり、軽快な
ハンドル操舵となって疲れを少なくすることができ、ま
た高速走行時の操縦安定性を向上させることができる。

またバルブ異音も少なくすることができる。

また、反力機構（５４）は、コントロールバルブ（３８
）よりもピストン（６）側に寄った部位に設けられてい
るので、つオーム軸（２２）の筒部（２２ａ）の径を増
大させることなく、反力室（５６）および反力プランジ
ャ（６０）の軸方向長さを長くすることができる。この
ため、油漏れが少なくなるとともに、反力プランジャ（
６０）の倒れやこじり等がなくなり、安定した作動が得
られる。

第６図〜第８図は、本発明の第２実施例を示すもので、
前記第１実施例における反力機構（５４）に代え、反力
機構（１５４）を用いるようにしたものである。

すなわち、この反力機構（１５４）は、第６図〜第８図
に示すように、スタブ軸（２６）外周の対称位置に形成
された２つの突起（ｔｓ６）を備えており、ウオーム軸
（２２）には、これら各突起（１５６）の両側面に対し
て直交する方向から孔状の反力室（１５８）がそれぞれ
形成され、これら各反力室（１５８）内には、反力プラ
ンジャ（１６０）が摺動自在にそれぞれ密嵌されている
。そして、これら各反カプランジャ（１６０）の背面側
には、前記第１実施例と同様、オイルポンプから吐出さ
れた圧油が導入されるようになっている。

なお、その他の点については、前記第１実施例と同一構
成となっている。

以上の構成において、スタブ軸（２６）とつオーム軸（
２２）との間に相対回転変位が生じると、反力機構（１
５４）を構成するスタブ軸（２６）の突起（１５８）が
、その両側に向かい合う反力プランジャ（１６０）の一
方を押圧して後退させる。一方、各反力プランジャ（１
６０）の背面側には、オイルポンプから吐出された圧油
が導入されているため、その油圧によって、押圧されて
後退していた反力プランジャ（１６０）が、スタブ軸（
２６）の突起（１５６）を中立位置（第７図に示す状態
）に押し戻そうとする回転力を与える。この回転力が、
舵取ハンドルに操舵反力として伝達され、高速走行時の
操縦安定性を向上させることができる。

しかして、反力機構（１５４）を用いても、前記第１実
施例と同様の効果が期待できる。

第９図は、本発明の第３実施例を示すもので、チェック
バルブ（７２）を、前記両実施例と異なる構造にしたも
のである。

すなわち、本実施例における圧油排出路（６８）は、第
９図に示すように、圧油供給路（６６）のオリフィス（
７０）出側位置と出口ボート（４２）とを接続するよう
になっており、チェックバルブ（７２）は、この圧油排
出路（６８）内に組込まれている。

なお、その他の点については、前記第２実施例と同一構
成となっており、作用も同一である。

しかして、本実施例によれば、前記両実施例の場合より
も、圧油供給路（６６）および圧油排出路（６８）の構
造が簡素化され、容易に製作することができる。

第１０図および第１１図は、本発明の第４実施例を示す
もので、前記各実施例におけるコントロールバルブ（３
８）に代え、コントロールバルブ（２３８）を用いるよ
うにしたものである。

すなわち、このコントロールバルブ（２３Ｂ）は、第１
０図に示すように、スタブ軸（２６）の中央部外周５ ６ 面に直接形成されたインナバルブ（２３４）と、このイ
ンナバルブ（２３４）の外周部に装着された筒状のアウ
タバルブ（２３２）とから構成されており、このアウタ
バルブ（２３２）は、ピン（２３６）を介してウオーム
軸（２２）に連結され、一体的に回転するようになって
いる。

前記つオーム軸（２２）の筒部（２２ａ）のスタブ軸（
２６）側端部には、第１０図に示すように、アウタバル
ブ（２３２）の一端が嵌合されており、その外周部には
、ウオーム軸（２２）およびスタブ軸（２６）をバルブ
ハウジング（２４）に対して回転自在に支持するボール
ベアリング（２４４］　のインナレース（２４４ａ）が
一体に形成されている。このボールベアリング（２４４
）のアウタレース（２４４ｂ）は、前記筒部（２２ａ）
とバルブハウジング（２４）の円筒部（２４８）　　と
の間に挿入され、ねじ部（２４８）を有するアジヤステ
ィングプラグ（２４６）により、バルブハウジング（２
４）の底部に保持されている。

ウオーム軸（２２）とスタブ軸（２６）とが嵌合してい
る部分のシリンダ（４）寄りの部位には、前記第１実施
例と全く同−構成の反力機構（５４）が設けられている
。

前記アジヤスティングプラグ（２４６）の反力機構（５
４）の周囲に位置する部分の内面には、第１０図および
第１１図に示すように、環状溝（２４６ａ）が形成され
、この環状溝（Ｚ４６ａ）の両側には、シールリング（
２５０）がそれぞれ装着されている。したがって、本実
施例における反力機構（５４）の反力室（５６）は、い
ずれか一方の圧力室（８）または（ｌＯ）に囲まれた構
造になっている。

前記アジヤスティングプラグ（２４６）の外周面とバル
ブハウジング（２４）の内周面との間には、第１０図お
よび第１１図に示すように、環状の空間（２５２）が形
成されているとともに、バルブハウジング（２４）の円
筒部（２４ａ）の外周面には、環状溝（２５４）が形成
されている。また、この環状溝（２５４）　と前記空間
（２５２）とは、通路孔（２５１ｉ）で接続され、この
空間（２５２）と前記環状溝（ｚ４６ａ）とは、通路孔
（２５８）で接続されている。

前記環状溝（２５４）はまた、第１０図に示すように、
オリフィス（７０）を有する圧油供給路（６６）を介し
て入口ボート（４０）に接続されており、これにより、
前記各実施例と同様、オイルポンプから吐出された圧油
が、各反力プランジャ（８０）の背面側に導入されるよ
うになっている。前記圧油供給路（６６）のオリフィス
（７０）出側位置と出口ボート（４２）とは、前記第３
実施例と同様、チェックバルブ（７２）を有する圧油排
出路（６８）により接続されている。

なお、その他の点については、前記第１実施例と同一構
成となっており、その作用もほぼ同一である。

しかして、このように構成しても、前記第１実施例とほ
ぼ同一の効果が期待できる。

なお、第１０図および第１１図では、前記第１実施例と
同一の反力機構（５４）を設ける場合を示したが、前記
第２実施例と同一の反力機構（１５４）を組込むことも
でき、その場合にも同様の効果が期待できる。

第１２図は、本発明の第５実施例を示すもので、前記第
１実施例および第４実施例における反力機構（５４）に
代え、反力機構（３５４）を用いるようにしたものであ
る。

すなわち、この反力機構（３５４）は、第１２図に示す
ように、ウオーム軸（２２）の筒部（２２ａ）に周方向
に等間隔で径方向に貫通して設けられた３個の孔状の反
力室（３５６）を備えており、これら各反力室（３５［
ｉ）内には、ボール（３５８）を有する反力プランジャ
（３６０）が摺動自在にそれぞれ密嵌されている。

方、スタブ軸（２６）の外周部には、前記各ボール（３
５Ｂ）に対応して３個の凹部（３６４）が設けられてお
り、これら各凹部（３６４）は、２つの傾斜面からなっ
ていて、中立状態においては、前記各ボール（３５８）
が原人係止されるようになっている。

なお、その他の点については、前記第４実施例と同一構
成となっており、反力機構（３５４）の作用も、反力機
構（５４）と同一である。

しかして、３個の反力プランジャ（３６０）で構成され
る反力機構（３５４）を用いることにより、４個９ ０ の反力プランジャ（６０）で構成される反力機構（５４
）を用いる場合よりも、円滑な操舵性能が得られる。

すなわち、４個の反力プランジャ（６０）を用いた場合
には、４箇所の周方向の精度が若干ずれると、スタブ軸
（２６）にの回転力が生じて、スタブ軸（２６）に偏荷
重が生じ、円滑な操舵性能が得られないおそれがあるが
、３個の反力プランジャ（３［ｉｏ）を用いた場合には
、スタブ軸（２６）の中心方向に与える作用荷重のバラ
ンスがとれる。このため、円滑な操舵性能が得られる。

また、切換バルブも、同上３部で構成されているため、
バルブの軸断面でみた場合、反力プランジャを３箇所に
配した方が、バルブおよびウオーム軸（２２）内の通路
との周方向の位置関係が拘束されず、設計上の自由度が
大きく有利である。このため、全体に小さなバルブ構造
に設計することができる。

なお、第１２図ては、第４実施例の構造の動力舵取装置
に反力機構（３５４）を組込む場合を示したが、第１図
〜第３図に示す第１実施例の構造の動力舵取装置に組込
むこともでき、同様の効果が期待できる。

〔発明の効果） 以上説明したように本発明は、反力室への圧油供給路に
オリフィスを設けるとともに、反力室からの圧油排出路
に、供給油圧が設定値を超えると開となるチェックバル
ブを設けるようにしているので、反力機構の油圧源とコ
ントロールバルブの油圧源とが同一である場合でも、低
速時や振切時の操舵力を大幅に軽減することができる。

このため、内部のボールねじやスラストベアリングの寿
命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る動力舵取装置を示す
縦断面図、第２図はその反力機構の横断面図、第３図は
チェックバルブ周りの構造を示す第１図相当図、第４図
はチェックバルブの効果を示すグラフ、第５図はピスト
ン両側の圧力室および反力室の操舵量に対する圧力変化
を示すグラフ、第６図は本発明の第２実施例に係る動力
舵取装置を示す縦断面図、第７図はその反力機構の横断
面図、第８図はチェックバルブ周りの構造を示す第６図
相当図、第９図は本発明の第３実施例に係る動力舵取装
置を示す縦断面図、第１Ｏ図は本発明の第４実施例に係
る動力舵取装置を示す縦断面図、第１１図はその反力機
構の横断面図、第１２図は本発明の第５実施例に係る動
力舵取装置を示す第１１図相当図である。 （２）・・・ギアハウジング、（４）・・・シリンダ、
（６）・・・ピストン、　　　　（８）　、　（１０）
・・・圧力室、（１２）・・・ラック、　　　　　（１
４）・・・セクタギア、（２２）・・・ウオーム軸、　
　　（２２ａ）・・・筒部、（２４）・・・パルプハウ
ジング、（２６）・・・スタブ軸、（３０）・・・トー
ションバー （３８）　、　　（２３Ｂ）・・・コントロールバルブ
、（４０）・・・人口ボート、　　　（４２）・・・出
口ボート、（５４）、　（１５４）、（３５４）・・・
反力機構、（５Ｂ）　、　（１５Ｂ）　、　（３５６）
・・・反力室、（５８）　、　　（３５８）・・・ボー
ル、（６０）　、　（１６０）　、　（３６０）・・・
反力プランジャ、（６４）、　（３６４）・・・凹部、
　（６６）・・・圧油供給路、（６８）・・・圧油排出
路、　　　（７０）・・・オリフィス、（７２）・・・
チェックバルブ、（１５６）・・・突起。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 舵取ハンドルによって回転駆動されるスタブ軸と、この
   スタブ軸と同一軸線上に配置されたウォーム軸と、これ
   ら両軸の間に形成されたコントロールバルブと、前記ウ
   ォーム軸にボールねじを介して嵌合され、ギアハウジン
   グに設けられたシリンダ内を往復動するピストンと、こ
   のピストンに形成されたラックに噛合し、ピストンの往
   復動に伴なって回転するセクタギアと、前記ウォーム軸
   に形成した孔状の反力室内に摺動可能に嵌合された反力
   プランジャと、前記スタブ軸の外周に形成され、前記反
   力プランジャが係合する係合部とを備え、前記反力プラ
   ンジャの背面側に、前記コントロールバルブと同一の油
   圧源からの吐出油圧を作用させるようにした動力舵取装
   置において、前記反力室への圧油供給路に、オリフィス
   を設けるとともに、反力室からの圧油排出路に、供給油
   圧が設定値を超えると開となるチェックバルブを設けた
   ことを特徴とする動力舵取装置。