JPH07165090A - Variable spring rate mechanism - Google Patents
Variable spring rate mechanismInfo
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- JPH07165090A JPH07165090A JP5342339A JP34233993A JPH07165090A JP H07165090 A JPH07165090 A JP H07165090A JP 5342339 A JP5342339 A JP 5342339A JP 34233993 A JP34233993 A JP 34233993A JP H07165090 A JPH07165090 A JP H07165090A
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- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
- B60G17/02—Spring characteristics, e.g. mechanical springs and mechanical adjusting means
- B60G17/027—Mechanical springs regulated by fluid means
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
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- B60G2202/40—Type of actuator
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ばね定数の設定によって車両の運動特性が一
義的に規定されてしまうという不都合を解消し、相互に
背反する関係にある特性をより一層高いレベルで両立さ
せることができるようにばね装置を改善する。
【構成】 同一軸を中心にして互いに相対回動可能な第
1軸及び第2軸と、回転方向の少なくとも一方に対して
前記第1軸と前記第2軸との間を連動連結するように前
記第1軸及び前記第2軸に各端がそれぞれ連結されたコ
イルばねと、該コイルばねの軸長を変える駆動手段とを
有するものとする。
(57) [Abstract] [Purpose] It is possible to solve the inconvenience that the motion characteristics of the vehicle are uniquely defined by the setting of the spring constant, and to make the characteristics in conflicting relations compatible with each other at a higher level. Improve the spring device to allow. A first shaft and a second shaft which are rotatable relative to each other about the same shaft, and the first shaft and the second shaft are interlockingly connected to at least one of the rotation directions. It is assumed to have a coil spring whose ends are respectively connected to the first shaft and the second shaft, and a drive means for changing the axial length of the coil spring.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、可変バネレート機構に
関し、特にコイルばねの捩れ角と捩れトルクとの関係を
変化させることができるように構成された可変バネレー
ト機構に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable spring rate mechanism, and more particularly to a variable spring rate mechanism constructed so that the relationship between the torsion angle and the torsion torque of a coil spring can be changed.
【0002】[0002]
【従来の技術】自動車には、種々のばね装置が設けられ
ている。例えばステアリング装置の操舵力を補助するた
めのパワーステアリング装置には、ステアリングホイー
ルとピニオンとの間を連結するためのトーションバーが
設けられており、操舵力と路面反力との差に応じた相対
回動角度ずれがステアリングホイールとピニオンとの間
に生じるようになっている。そしてこの回動角度ずれ
を、サーボバルブを用いてパワーシリンダに加える油圧
に変換することにより、適切な補助操舵力がステアリン
グラックに加わるようになっている。2. Description of the Related Art Motor vehicles are provided with various spring devices. For example, a power steering device for assisting the steering force of the steering device is provided with a torsion bar for connecting between the steering wheel and the pinion, and a relative force corresponding to the difference between the steering force and the road reaction force is provided. A rotation angle deviation is generated between the steering wheel and the pinion. Then, by converting this rotational angle deviation into hydraulic pressure applied to the power cylinder using a servo valve, an appropriate auxiliary steering force is applied to the steering rack.
【0003】上記従来のパワーステアリング装置に於て
は、トーションバーの捩れ剛性を高く設定すると、ステ
アリングホイールとピニオンとの間の相対回動角度ずれ
が小さくなってステアリングホイール側からの入力に対
するサーボバルブの応答性が低下するため、低速走行域
に於ける補助操舵力を十分に発生させることができなく
なる。この逆に、トーションバーの捩れ剛性を低く設定
すると、サーボバルブの応答性が過度に高まるため、高
速走行域での操舵応答性が過敏になるという不都合が生
じる。In the above conventional power steering system, when the torsional rigidity of the torsion bar is set high, the relative rotational angle deviation between the steering wheel and the pinion becomes small, and the servo valve for the input from the steering wheel side is reduced. Since the responsiveness of is reduced, it becomes impossible to sufficiently generate the auxiliary steering force in the low speed traveling range. On the contrary, when the torsional rigidity of the torsion bar is set to be low, the response of the servo valve is excessively increased, which causes an inconvenience that the steering response in the high speed traveling range becomes too sensitive.
【0004】他方、自動車の懸架装置に於て、車輪を支
持したサスペンションアームと車体との間にトーション
バーを設けた構成が知られている。この場合は、旋回時
の接地性を高める上には捩れ剛性が高めの方が好ましい
が、捩れ剛性を過度に高めると乗り心地が悪化する傾向
となる。On the other hand, in a suspension system of an automobile, a structure is known in which a torsion bar is provided between a suspension arm supporting wheels and a vehicle body. In this case, it is preferable to increase the torsional rigidity in order to improve the ground contact property during turning, but if the torsional rigidity is excessively increased, the riding comfort tends to deteriorate.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
のばね装置は、使用されるばねの変位と反力との関係が
固定されたものであるため、パワーステアリング装置の
場合の低操舵力と高剛性感や、懸架装置の場合の操縦性
と乗り心地との関係のように、相互に背反する関係にあ
る特性を両立することはきわめて困難であり、畢竟、あ
る特性を満足させるには、別の特性をある程度犠牲にせ
ざるを得ないという面があった。As described above, in the conventional spring device, the relationship between the displacement of the spring used and the reaction force is fixed, so that the low steering force in the case of the power steering device is used. It is extremely difficult to satisfy both characteristics that are in a mutually conflicting relationship, such as the feeling of high rigidity and the relationship between maneuverability and riding comfort in the case of a suspension system, and it is difficult to satisfy certain characteristics. However, there was a point that we had to sacrifice another characteristic to some extent.
【0006】本発明は、このような従来技術の不都合を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
ばね定数の設定によって車両の運動特性が一義的に規定
されてしまうという不都合を解消し、相互に背反する関
係にある特性をより一層高いレベルで両立させることが
できるようにばね装置を改善するところにある。The present invention has been devised in order to eliminate such disadvantages of the prior art, and its main purpose is to:
A place where the spring device is improved so as to solve the inconvenience that the motion characteristics of the vehicle are uniquely defined by the setting of the spring constant, and to make the characteristics having mutually contradictory relationships compatible with each other at a higher level. It is in.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、同一軸を中心にして互いに相対回動可能な
第1軸及び第2軸と、回転方向の少なくとも一方に対し
て前記第1軸と前記第2軸との間を連動連結するように
前記第1軸及び前記第2軸に各端がそれぞれ連結された
コイルばねと、該コイルばねの軸長を変える駆動手段と
を有する可変バネレート機構を提供することによって達
成される。According to the present invention, such an object is provided for at least one of a first shaft and a second shaft which are rotatable relative to each other about the same shaft, and at least one of rotation directions. A coil spring whose ends are respectively connected to the first shaft and the second shaft so as to interlockly connect the first shaft and the second shaft, and a drive means for changing the axial length of the coil spring. This is accomplished by providing a variable spring rate mechanism having
【0008】[0008]
【作用】このような構成によれば、コイルばねの軸長を
走行条件に応じて変化させることにより、捩れ角と捩れ
トルクとの関係を変化させることができるので、例えば
段階的にあるいは連続的に見かけ上のバネレートを変化
させることができる。これにより、例えばパワーステア
リング装置に適用すれば、低速走行域でのサーボバルブ
の応答性を十分に高められるだけの相対回動角度が得ら
れるコイルばねを用いたうえで、高速走行域で所望の剛
性感を得ることができる。またサスペンション装置に適
用した場合は、乗り心地を重視したばね定数のコイルば
ねを用いたうえで、車体と車輪間のストロークに無関係
にばねを縮めることができるので、必要に応じてばね反
力を高めて車両姿勢の変化を抑制することができる。According to this structure, the relationship between the torsion angle and the torsion torque can be changed by changing the axial length of the coil spring in accordance with the running condition. Therefore, for example, stepwise or continuous. The apparent spring rate can be changed. Thus, for example, when applied to a power steering device, a coil spring that can obtain a relative rotation angle that can sufficiently enhance the responsiveness of a servo valve in a low speed traveling range is used, and a desired value in a high speed traveling range is used. A feeling of rigidity can be obtained. When applied to a suspension system, a coil spring with a spring constant that emphasizes riding comfort can be used, and the spring can be shortened regardless of the stroke between the vehicle body and the wheels, so the spring reaction force can be reduced as necessary. It is possible to suppress the change in the vehicle attitude by increasing the height.
【0009】[0009]
【実施例】以下に添付の図面に示された具体的な実施例
に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of the present invention will be described in detail below with reference to specific embodiments shown in the accompanying drawings.
【0010】図1は、本発明が適用されたステアリング
装置1を備える車両2の要部斜視図である。車両2の左
右の前輪3は、タイロッド4、ラック&ピニオン式のス
テアリングギヤボックス5、及びステアリングシャフト
6を介してステアリングホイール7に連結されている。FIG. 1 is a perspective view of an essential part of a vehicle 2 having a steering device 1 to which the present invention is applied. The left and right front wheels 3 of the vehicle 2 are connected to a steering wheel 7 via a tie rod 4, a rack and pinion type steering gear box 5, and a steering shaft 6.
【0011】図2に良く示すように、ステアリングギヤ
ボックス5は、パワーステアリングオイルの流路を制御
するためのロータリーバルブユニット11と、ステアリ
ングシャフト6に連結される入力軸12と、ピニオン1
3と、ピニオン13に噛合したステアリングラック14
とからなっている。そしてステアリングラック14に
は、アシスト軸力を発生するパワーシリンダ15が一体
的に設けられている。As shown in FIG. 2, the steering gear box 5 includes a rotary valve unit 11 for controlling a flow path of power steering oil, an input shaft 12 connected to a steering shaft 6, and a pinion 1.
3 and a steering rack 14 meshed with the pinion 13
It consists of The steering rack 14 is integrally provided with a power cylinder 15 that generates an assist axial force.
【0012】ロータリーバルブユニット11には、オイ
ルタンク16へオイルを戻すリターンポート17、オイ
ルポンプ19からの油圧が直接供給されるフィードポー
ト20、及びパワーシリンダ15のピストン21で隔て
られた2つの油室22a・22bのそれぞれに油圧を供
給する2つのシリンダポート23a・23bが設けられ
ている。またロータリーバルブユニット11は、後記す
る可変バネレート機構と一体的に結合されており、これ
には、オイルポンプ19からの車速応動制御油圧が供給
されるコントロールポート18が設けられている。そし
てこれらロータリーバルブユニット11と可変バネレー
ト機構とは、ステアリングギヤボックス5に一体結合さ
れている。The rotary valve unit 11 has a return port 17 for returning oil to an oil tank 16, a feed port 20 to which oil pressure is directly supplied from an oil pump 19, and two oils separated by a piston 21 of a power cylinder 15. Two cylinder ports 23a and 23b for supplying hydraulic pressure to the chambers 22a and 22b are provided. The rotary valve unit 11 is integrally connected to a variable spring rate mechanism, which will be described later, and is provided with a control port 18 to which a vehicle speed responsive control hydraulic pressure is supplied from an oil pump 19. The rotary valve unit 11 and the variable spring rate mechanism are integrally connected to the steering gear box 5.
【0013】オイルタンク16から汲み出したオイルを
オイルポンプ19にて供給する油路24は、2つに分岐
され、一方はカットオフバルブ25を介してコントロー
ルポート18に接続され、他方はメインオリフィス26
を介してフィードポート20に接続されている。またオ
イルポンプ19には、流量制御弁27及びリリーフ弁2
8が並列に接続されており、オイルポンプ19の吐出流
量並びに油路24の圧力が、常時一定の範囲に保たれる
ようになっている。The oil passage 24 for supplying the oil pumped from the oil tank 16 by the oil pump 19 is divided into two, one is connected to the control port 18 via the cutoff valve 25 and the other is the main orifice 26.
Is connected to the feed port 20 via. Further, the oil pump 19 includes a flow control valve 27 and a relief valve 2
8 are connected in parallel so that the discharge flow rate of the oil pump 19 and the pressure of the oil passage 24 are always kept in a constant range.
【0014】コントロールポート18及びカットオフバ
ルブ25には、デファレンシャルギヤに噛合したスピー
ドメータドライブギヤにて駆動されて車速に応動するト
ロコイド型油圧モータ29、リリーフ弁30、及び逆止
弁31からなる車速センサユニット32が接続されてい
る。これによると、エンジンを始動し、かつ停車してい
る時には、油圧モータ29が回転しないためにカットオ
フバルブ25からのオイルの流れがせき止められ、走行
すると、油圧モータ29が回転し、オイルタンク16へ
のオイル流量が車速の増大に応じて増加する。ここで逆
止弁31は、高速走行時にオイルの通過量が過度になっ
て車速センサユニット32の入口が負圧になることを防
止し、リリーフ弁30は、車両後退時には油圧モータ2
9がポンプ作用をなすので、この時に発生する油圧を逃
がす働きをする。The control port 18 and the cutoff valve 25 have a vehicle speed composed of a trochoid type hydraulic motor 29, a relief valve 30, and a check valve 31 which are driven by a speedometer drive gear meshed with a differential gear to respond to the vehicle speed. The sensor unit 32 is connected. According to this, when the engine is started and stopped, the hydraulic motor 29 does not rotate, so that the flow of oil from the cutoff valve 25 is blocked, and when the vehicle runs, the hydraulic motor 29 rotates and the oil tank 16 The oil flow rate to the vehicle increases as the vehicle speed increases. Here, the check valve 31 prevents an excessive amount of oil passing through at high speed and prevents the inlet of the vehicle speed sensor unit 32 from being negative pressure, and the relief valve 30 prevents the hydraulic motor 2 from moving when the vehicle moves backward.
Since 9 serves as a pump, it serves to release the hydraulic pressure generated at this time.
【0015】図3に良く示すように、ロータリーバルブ
ユニット11は、本発明による可変バネレート機構41
と一体結合されており、そのハウジング11aの内部に
は、ステアリングシャフト6に結合する入力軸12と、
入力軸12の外周に相対回動自在に嵌合した弁体34と
が、互いに同軸的に組み込まれている。As shown in FIG. 3, the rotary valve unit 11 includes a variable spring rate mechanism 41 according to the present invention.
And an input shaft 12 coupled to the steering shaft 6 inside the housing 11a,
A valve element 34 fitted to the outer periphery of the input shaft 12 so as to be rotatable relative to each other is coaxially incorporated.
【0016】ハウジング11aと入力軸12と弁体34
との間には、入力軸12と弁体34との相対回動変位量
に対応して連通度が変化する油路が形成されており、ピ
ニオン13に加わる捩りトルク、即ち路面反力の大きさ
に応じて2つのシリンダポート23a・23bからの油
量が変化するようになっている。なお、このロータリー
バルブユニット11の油路の基本構成自体は、公知のロ
ータリーバルブユニットと等しいので、その詳細な説明
は割愛する。Housing 11a, input shaft 12, valve body 34
Between the input shaft 12 and the valve body 34, an oil passage whose degree of communication changes in accordance with the amount of relative rotational displacement between the input shaft 12 and the valve body 34 is formed, and the torsion torque applied to the pinion 13, that is, the magnitude of the road surface reaction force. The amount of oil from the two cylinder ports 23a and 23b changes according to the height. Since the basic structure of the oil passage of the rotary valve unit 11 is the same as that of a known rotary valve unit, its detailed description will be omitted.
【0017】可変バネレート機構41は、入力軸12と
ピニオン13との間に、ロータリーバルブユニット11
と直列に設けられている。この可変バネレート機構41
は、ロータリーバルブユニット11のハウジング11a
と一体的に結合されたハウジング41aに内蔵されてお
り、下端側にピニオン13を一体形成してなる出力部材
42と、出力部材42の外周側の上端にボルト止めされ
ると共に、その上端に弁体34を結合するキャップ部材
43と、キャップ部材43と相対回動可能に組み合わさ
れ、かつその上端側に入力軸12を一体形成してなる入
力部材44と、入力部材44内に回動可能に設けられた
上部リテーナ45と、出力部材42内で回動可能かつ軸
線方向変位可能に設けられた下部リテーナ46と、上部
リテーナ45及び下部リテーナ46に、その各端がピン
47をもってそれぞれ回動不能に連結されたコイルばね
48とからなっている。これらの各部材は、中空に形成
された入力軸12の中心部に挿通された支軸49によ
り、互いの軸心が共通の軸上に置かれている。The variable spring rate mechanism 41 includes a rotary valve unit 11 between the input shaft 12 and the pinion 13.
It is provided in series with. This variable spring rate mechanism 41
Is a housing 11a of the rotary valve unit 11.
An output member 42 that is built in a housing 41a that is integrally connected with the output member 42 and that has a pinion 13 integrally formed on the lower end side, and is bolted to the upper end on the outer peripheral side of the output member 42, and the valve is attached to the upper end. A cap member 43 that connects the body 34, an input member 44 that is rotatably combined with the cap member 43, and has an input shaft 12 integrally formed on the upper end side thereof, and is rotatable inside the input member 44. The upper retainer 45 provided, the lower retainer 46 that is rotatable and axially displaceable in the output member 42, and the upper retainer 45 and the lower retainer 46 are non-rotatable with pins 47 at their respective ends. And a coil spring 48 connected to the. These members are arranged such that their axes are on a common axis by a support shaft 49 inserted through the center of the hollow input shaft 12.
【0018】これらの各部材には、図4に良く示すよう
に、その外周部に於ける円周を4等分する位置に軸線方
向脚部がそれぞれ設けられている。この脚部は、出力部
材42及び下部リテーナ46がそれぞれ上向きに突出
し、キャップ部材43、入力部材44及び上部リテーナ
45がそれぞれ下向きに突出している。As shown in FIG. 4, each of these members is provided with axial leg portions at positions where the circumference of the member is divided into four equal parts. In this leg portion, the output member 42 and the lower retainer 46 project upward, and the cap member 43, the input member 44, and the upper retainer 45 project downward, respectively.
【0019】出力部材42とキャップ部材43との脚部
50・51同士は、互いに整合しており、両者の脚部5
0・51同士を接合した上で各脚部50・51に穿設さ
れたボルト孔50a・51aにボルトB(図3)を挿通
螺着することにより、互いに一体化されている。なおキ
ャップ部材43側の脚部50は、出力部材42との連結
機能のみを有しており、その内周輪郭は、他の全ての部
材と干渉しないようになっている。The leg portions 50 and 51 of the output member 42 and the cap member 43 are aligned with each other, and the leg portions 5 of both of them are aligned.
The bolts B (FIG. 3) are screwed into bolt holes 50a and 51a formed in the leg portions 50 and 51, respectively, by joining together 0.5 and 51, so that they are integrated with each other. The leg portion 50 on the side of the cap member 43 has only a connecting function with the output member 42, and the inner peripheral contour thereof does not interfere with all other members.
【0020】入力部材44は、キャップ部材43の脚部
50の内周円輪郭内で回動可能であり、その脚部52
は、出力部材42の脚部51の内周側部分の軸線方向端
面に微小間隔をおいて対向している。ここでキャップ部
材43と入力部材44との間には、相対回動角度規定手
段(図示せず)が設けられており、キャップ部材43に
連結される弁体34と、入力部材44に一体形成された
入力軸12との間の相対角度変位が、所定角度範囲内に
規定されるようになっている。The input member 44 is rotatable within the inner circular contour of the leg 50 of the cap member 43, and the leg 52 thereof.
Are opposed to the axial end surface of the inner peripheral side portion of the leg portion 51 of the output member 42 with a minute gap. Here, a relative rotation angle defining means (not shown) is provided between the cap member 43 and the input member 44, and is integrally formed with the valve body 34 connected to the cap member 43 and the input member 44. The relative angular displacement with respect to the input shaft 12 is regulated within a predetermined angular range.
【0021】上部リテーナ45の脚部53は、入力部材
44の脚部52に於ける一方の円周方向面に対向してい
る。またその長さは、入力部材44の脚部52よりも長
くされており、出力部材42の脚部51間に所定の寸法
だけ突入するようになっている。The leg portion 53 of the upper retainer 45 faces one circumferential surface of the leg portion 52 of the input member 44. Further, the length thereof is longer than that of the leg portion 52 of the input member 44, so that the leg portion 51 of the output member 42 is projected by a predetermined dimension.
【0022】下部リテーナ46には、出力部材42に一
体形成されたシリンダ孔55に摺合するピストン56が
一体形成されている。この下部リテーナ46の脚部54
は、入力部材44の脚部52に於ける他方の円周方向面
に対向している。またその長さは、ピストン56のスト
ローク範囲で入力部材44の脚部52と常時対向するよ
うになっている。The lower retainer 46 is integrally formed with a piston 56 that slides into a cylinder hole 55 formed integrally with the output member 42. The legs 54 of the lower retainer 46
Faces the other circumferential surface of the leg portion 52 of the input member 44. Further, the length thereof is always opposed to the leg portion 52 of the input member 44 within the stroke range of the piston 56.
【0023】次に上記可変バネレート機構41の作動原
理について図5を併せて参照して説明する。Next, the operating principle of the variable spring rate mechanism 41 will be described with reference to FIG.
【0024】下部リテーナ46のピストン56は、ハウ
ジング41aに設けられたコントロールポート18から
供給される油圧にて押し上げられるようになっており、
通常は上下各リテーナ45・46間に装着されたコイル
ばね48の弾発力により、図3に示した下端位置を維持
している。この状態に於けるコイルばね48の捩れトル
クの中立状態にあっては、出力部材42と入力部材44
との脚部51・52同士の周方向位置が互いに整合して
おり、コイルばね48の初期捩れトルクにより、上部リ
テーナ45の脚部53は、入力部材44の脚部52に於
ける図4の上方から見て時計回りに進んだ際に対向する
面に当接し、下部リテーナ46の脚部54は、出力部材
42の脚部51に於ける反時計回りに進んだ際に対向す
る面に当接している(図5a参照)。The piston 56 of the lower retainer 46 is adapted to be pushed up by the hydraulic pressure supplied from the control port 18 provided in the housing 41a.
Normally, the lower end position shown in FIG. 3 is maintained by the elastic force of the coil spring 48 mounted between the upper and lower retainers 45 and 46. In the neutral state of the torsional torque of the coil spring 48 in this state, the output member 42 and the input member 44 are
The circumferential positions of the leg portions 51 and 52 are aligned with each other, and the initial torsion torque of the coil spring 48 causes the leg portion 53 of the upper retainer 45 to move to the leg portion 52 of the input member 44 shown in FIG. The leg portion 54 of the lower retainer 46 abuts on the facing surface of the leg member 51 of the output member 42 when it moves counterclockwise when viewed from above. Touching (see Figure 5a).
【0025】この状態で入力部材44を反時計回りに回
動すると、入力部材44に加わったトルクが、入力部材
44の脚部52と上部リテーナ45の脚部53とを介し
て上部リテーナ45に先ず伝達され、上部リテーナ45
が入力部材44と共に回動する。そして上部リテーナ4
5に伝達されたトルクは、コイルばね48を介して下部
リテーナ46に伝達され、下部リテーナ46の脚部54
に当接した出力部材42を回動させる。この時の出力部
材42側に作用する回動抵抗とコイルばね48の捩れ剛
性との釣り合いに応じてコイルばね48が捩れ方向に撓
むので、入力部材44と出力部材42間に相対周方向変
位が生じることとなる(図5b参照)。When the input member 44 is rotated counterclockwise in this state, the torque applied to the input member 44 is transferred to the upper retainer 45 via the leg portion 52 of the input member 44 and the leg portion 53 of the upper retainer 45. First transmitted, the upper retainer 45
Rotates with the input member 44. And the upper retainer 4
The torque transmitted to the lower retainer 46 is transmitted to the lower retainer 46 via the coil spring 48.
The output member 42 abutting on is rotated. At this time, the coil spring 48 bends in the twisting direction in accordance with the balance between the rotation resistance acting on the output member 42 side and the torsional rigidity of the coil spring 48, so that the relative circumferential displacement between the input member 44 and the output member 42 occurs. Will occur (see FIG. 5b).
【0026】上記と逆方向へ入力部材44を回動する
と、入力部材44に加わったトルクは、先ず下部リテー
ナ46に伝達され、下部リテーナ46が入力部材44と
共に回動する。そして下部リテーナ46に伝達されたト
ルクは、コイルばね48を介して上部リテーナ45に伝
達され、上部リテーナ45の脚部53の下端部に当接し
た出力部材42が回動する。これにより、上記と同様
に、入力部材44と出力部材42間に相対周方向変位が
生じるWhen the input member 44 is rotated in the opposite direction, the torque applied to the input member 44 is first transmitted to the lower retainer 46, and the lower retainer 46 rotates together with the input member 44. The torque transmitted to the lower retainer 46 is transmitted to the upper retainer 45 via the coil spring 48, and the output member 42 that abuts the lower end of the leg portion 53 of the upper retainer 45 rotates. This causes relative circumferential displacement between the input member 44 and the output member 42, as in the above.
【0027】出力部材42のシリンダ孔55に油圧を供
給すると、下部リテーナ46が押し上げられ、コイルば
ね48が押し縮められる(図5cのS寸法)。これによ
り、コイルばね48の初期捩れ反力が、図6に実線で示
す特性から破線で示す特性に変化し、同一入力トルクと
回動抵抗に対する入力部材44と出力部材42間の相対
周方向変位量が低減する(図5c参照)。従って、下部
リテーナ46の軸線方向位置を連続的に変化させること
により、見掛け上のばね定数を図6の2点鎖線で示した
ように変化させることができる。When hydraulic pressure is supplied to the cylinder hole 55 of the output member 42, the lower retainer 46 is pushed up and the coil spring 48 is compressed (S dimension in FIG. 5c). As a result, the initial torsional reaction force of the coil spring 48 changes from the characteristic shown by the solid line in FIG. 6 to the characteristic shown by the broken line, and the relative circumferential displacement between the input member 44 and the output member 42 for the same input torque and rotation resistance. The amount is reduced (see Figure 5c). Therefore, the apparent spring constant can be changed as indicated by the chain double-dashed line in FIG. 6 by continuously changing the axial position of the lower retainer 46.
【0028】次に上記可変バネレート機構41を適用し
たパワーステアリング装置の作動要領について主に図2
を参照して説明する。Next, the operation procedure of the power steering apparatus to which the variable spring rate mechanism 41 is applied is mainly shown in FIG.
Will be described with reference to.
【0029】エンジンが停止している初期状態にあって
は、カットオフバルブ25が内蔵コイルばねのばね力に
よって開いており、オイルポンプ19からコントロール
ポート18に到る油路は連通している。In the initial state where the engine is stopped, the cutoff valve 25 is opened by the spring force of the built-in coil spring, and the oil passage from the oil pump 19 to the control port 18 is in communication.
【0030】エンジンを始動すると、オイルポンプ19
からカットオフバルブ25に到る油路24に油圧が作用
する。停車時には、車速センサユニット32の油圧モー
タ29が停止しているため、センサオリフィス33から
オイルタンク16へ到る油路は閉じられている。従っ
て、カットオフバルブ25の図2に於ける右端に油圧が
作用し、カットオフバルブ25が左動してコントロール
ポート18への油路が閉じられる。この状態でカットオ
フバルブ25の右端に油圧が封入され、カットオフバル
ブ25の閉状態が保持される。When the engine is started, the oil pump 19
The hydraulic pressure acts on the oil passage 24 from the cutoff valve 25 to the cutoff valve 25. When the vehicle is stopped, the hydraulic motor 29 of the vehicle speed sensor unit 32 is stopped, so the oil passage from the sensor orifice 33 to the oil tank 16 is closed. Therefore, hydraulic pressure acts on the right end of the cutoff valve 25 in FIG. 2, the cutoff valve 25 moves leftward, and the oil passage to the control port 18 is closed. In this state, hydraulic pressure is sealed in the right end of the cutoff valve 25, and the closed state of the cutoff valve 25 is maintained.
【0031】この状態にあっては、油圧ピストンをなす
下部リテーナ46に加わる油圧が不十分なため、下部リ
テーナ46は図3に示した下端位置にあり、コイルばね
48の軸線方向寸法は最大値となっている。In this state, since the hydraulic pressure applied to the lower retainer 46 forming the hydraulic piston is insufficient, the lower retainer 46 is at the lower end position shown in FIG. 3, and the axial dimension of the coil spring 48 is the maximum value. Has become.
【0032】この状態でステアリングホイール7を転舵
すると、前輪3からの路面反力によってコイルばね48
に捩れトルクが作用して入力軸12と弁体34との間に
周方向変位が生じる。ここでコイルばね48の軸線方向
寸法は最大値となっているので、コイルばね48の捩れ
剛性は最小となり、入力軸12と弁体34との間の捩れ
トルクに対する角度ずれが大きくなる。When the steering wheel 7 is steered in this state, the coil spring 48 is generated by the road surface reaction force from the front wheels 3.
A twisting torque acts on the shaft to cause a circumferential displacement between the input shaft 12 and the valve body 34. Here, since the axial dimension of the coil spring 48 has the maximum value, the torsional rigidity of the coil spring 48 becomes the minimum, and the angular deviation between the input shaft 12 and the valve element 34 with respect to the torsional torque becomes large.
【0033】このようにして、路面反力が大きい時にス
テアリングホイール7を例えば左へ切ると、入力軸12
と弁体34との間のパワーシリンダ15の左室22aへ
の油路が広がり、この逆にパワーシリンダ15の右室2
2bへの油路が狭くなる。このため、オイルポンプ19
から左室22aへ流入する油量が増加すると同時に、右
室22bからオイルタンク16へ通じる油路が広がる。
従って、左室22aの圧力が相対的に高くなり、左転舵
する推力がステアリングラック14に加わり、ステアリ
ングホイール7の操舵力が軽減される。In this way, when the steering wheel 7 is turned to the left, for example, when the road surface reaction force is large, the input shaft 12
And the valve body 34, the oil passage to the left chamber 22a of the power cylinder 15 is widened, and conversely, the right chamber 2 of the power cylinder 15 is expanded.
The oil passage to 2b becomes narrow. Therefore, the oil pump 19
The amount of oil flowing from the right chamber 22b to the left chamber 22a increases, and at the same time, the oil passage communicating from the right chamber 22b to the oil tank 16 widens.
Therefore, the pressure of the left chamber 22a becomes relatively high, and the thrust for turning the steering wheel to the left is applied to the steering rack 14, and the steering force of the steering wheel 7 is reduced.
【0034】他方、右切り操舵時は、入力軸12と弁体
34との間の角度ずれが上記とは逆の関係になり、ステ
アリングラック14に右転舵する推力が加わることとな
る。On the other hand, at the time of steering to the right, the angular deviation between the input shaft 12 and the valve element 34 has the opposite relationship to the above, and the steering rack 14 is applied with a thrust force for steering to the right.
【0035】ステアリングホイール7に対する路面反力
が小さい高速走行時は、車速センサユニット32の油圧
モータ29が高速回転することにより、オイルタンク1
6への流量が増大する。そのため、カットオフバルブ2
5の右端に作用していた圧力が低下し、ばね力によって
カットオフバルブ25が右動する。するとコントロール
ポート18への油路が開き、コイルばね48の弾発力に
抗して下部リテーナ46が押し上げられる。これによ
り、コイルばね48の軸線方向寸法が短縮し、捩れ剛性
が増大する。この状態でコイルばね48が捩れトルクを
受けると、捩れ剛性が増大した分だけコイルばね48が
捩れ難くなり、入力軸12と弁体34との間の回動角が
相対的に小さくなる。これにより、入力軸12と弁体3
4との間の油路の左右差が抑えられ、パワーアシスト量
が相対的に小さくなる。During high-speed traveling in which the road surface reaction force on the steering wheel 7 is small, the hydraulic motor 29 of the vehicle speed sensor unit 32 rotates at high speed, so that the oil tank 1
The flow rate to 6 increases. Therefore, the cutoff valve 2
The pressure acting on the right end of 5 is reduced, and the spring force causes the cutoff valve 25 to move to the right. Then, the oil passage to the control port 18 is opened, and the lower retainer 46 is pushed up against the elastic force of the coil spring 48. This reduces the axial dimension of the coil spring 48 and increases the torsional rigidity. When the coil spring 48 receives a twisting torque in this state, the coil spring 48 becomes difficult to twist due to the increase in the torsional rigidity, and the rotation angle between the input shaft 12 and the valve body 34 becomes relatively small. Thereby, the input shaft 12 and the valve body 3
The difference between the left and right of the oil passage between No. 4 and 4 is suppressed, and the power assist amount becomes relatively small.
【0036】なお、中・低速走行時は、油圧モータ29
も車速に対応して回転しているので、センサオリフィス
33から流入する油量と油圧モータ29が汲み出す油量
とのバランスに応じてカットオフバルブ25の右端に作
用する圧力が変化する。そしてこの圧力とばね力との釣
合でカットオフバルブ25の連通度が変化するので、車
速に応じた油圧が下部リテーナ46に作用してアシスト
量が適切に制御される。The hydraulic motor 29 is used when the vehicle is running at medium or low speeds.
Since it also rotates according to the vehicle speed, the pressure acting on the right end of the cutoff valve 25 changes depending on the balance between the amount of oil flowing in from the sensor orifice 33 and the amount of oil pumped out by the hydraulic motor 29. Since the communication degree of the cutoff valve 25 changes due to the balance between this pressure and the spring force, the hydraulic pressure according to the vehicle speed acts on the lower retainer 46, and the assist amount is appropriately controlled.
【0037】図7は、可変バネレート機構41が適用さ
れる前輪懸架装置61を示している。この前輪懸架装置
61に於ては、前輪のハブキャリア62は、車体に剛結
されたトルクチューブ63内に挿通されたトーションバ
ー64を介してその内端が車体に枢支され、かつ車幅方
向に延在するアーム65にて支持されており、アーム6
5の旋回運動によって上下に変位し得るようになってい
る。そして可変バネレート機構41は、トルクチューブ
63に於ける反アーム枢着側の端部に内設されており、
図4に示したキャップ部材43がトーションバー64に
連結され、出力部材42がトルクチューブ63と共に車
体に固着されている。FIG. 7 shows a front wheel suspension system 61 to which the variable spring rate mechanism 41 is applied. In this front wheel suspension device 61, the hub carrier 62 of the front wheel is pivotally supported on the vehicle body at its inner end via a torsion bar 64 inserted in a torque tube 63 rigidly connected to the vehicle body and has a vehicle width. Is supported by an arm 65 extending in the direction.
It can be displaced up and down by the turning motion of 5. The variable spring rate mechanism 41 is internally provided at the end of the torque tube 63 on the side opposite to the arm pivot,
The cap member 43 shown in FIG. 4 is connected to the torsion bar 64, and the output member 42 is fixed to the vehicle body together with the torque tube 63.
【0038】これの場合は、通常はコイルばね48の長
さを最長にして乗り心地を高め、制動時のブレーキ油圧
をシリンダ孔55に導いてコイルばね48の長さを減縮
するようにすれば、制動時に前輪懸架装置61のバネレ
ートが高まって車両姿勢の変化が抑制されることとな
る。また、例えば旋回時の横加速度に応じてシリンダ孔
55への油圧を制御するようにすれば、旋回円外側の車
輪の沈み込みを抑制し、旋回性能を向上させることがで
きる。In this case, the length of the coil spring 48 is usually set to be the longest to enhance the riding comfort, and the brake hydraulic pressure during braking is guided to the cylinder hole 55 to reduce the length of the coil spring 48. During braking, the spring rate of the front wheel suspension device 61 increases, and changes in the vehicle attitude are suppressed. Further, for example, if the hydraulic pressure to the cylinder hole 55 is controlled according to the lateral acceleration during turning, it is possible to suppress the sinking of the wheels outside the turning circle and improve the turning performance.
【0039】以上、本発明をパワーステアリング装置と
懸架装置に適用した実施例について説明したが、本発明
は、上記実施例の構成に限らず、例えば下部リテーナ4
6の駆動手段として、ラック&ピニオン機構あるいはネ
ジ機構に電動機を組み合わせたものを用いたり、あるい
は電磁手段による駆動手段を用いたりしても良い。Although the embodiment in which the present invention is applied to the power steering device and the suspension device has been described above, the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and may be, for example, the lower retainer 4.
As the drive means of 6, a rack and pinion mechanism or a screw mechanism combined with an electric motor may be used, or a drive means by electromagnetic means may be used.
【0040】[0040]
【発明の効果】このように本発明によれば、コイルばね
の捩れ剛性を必要に応じて変化させることができるの
で、操舵力軽減と剛性感向上との両立、あるいは乗り心
地と操縦性との両立を実現する上に、極めて顕著な効果
を奏することができる。As described above, according to the present invention, since the torsional rigidity of the coil spring can be changed as necessary, both reduction of steering force and improvement of rigidity, or ride comfort and maneuverability can be achieved. It is possible to achieve a very remarkable effect in achieving both compatibility.
【図1】本発明が適用された車両の要部斜視図。FIG. 1 is a perspective view of a main part of a vehicle to which the present invention is applied.
【図2】本発明が適用されたパワーステアリング装置の
全体油圧回路図。FIG. 2 is an overall hydraulic circuit diagram of a power steering device to which the present invention is applied.
【図3】可変バネレート機構と組み合わされたロータリ
ーバルブユニットの縦断面図。FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of a rotary valve unit combined with a variable spring rate mechanism.
【図4】可変バネレート機構の構成を示す分解斜視図。FIG. 4 is an exploded perspective view showing the configuration of a variable spring rate mechanism.
【図5】本発明装置の作動原理図。FIG. 5 is an operation principle diagram of the device of the present invention.
【図6】バネレートの特性線図。FIG. 6 is a characteristic diagram of a spring rate.
【図7】本発明が適用された前輪懸架装置の要部斜視
図。FIG. 7 is a perspective view of a main part of a front wheel suspension device to which the present invention is applied.
1 ステアリング装置 2 車両 3 前輪 4 タイロッド 5 ステアリングギヤボックス 6 ステアリングシャフト 7 ステアリングホイール 11 ロータリーバルブユニット 12 入力軸 13 ピニオン 14 ステアリングラック 15 パワーシリンダ 16 オイルタンク 17 リターンポート 18 コントロールポート 19 オイルポンプ 20 フィードポート 21 ピストン 22a・22b 油室 23a・23b シリンダポート 24 油路 25 カットオフバルブ 26 メインオリフィス 27 流量制御弁 28 リリーフ弁 29 油圧モータ 30 リリーフ弁 31 逆止弁 32 車速センサユニット 33 コントロールオリフィス 34 弁体 41 可変バネレート機構 42 出力部材 43 キャップ部材 44 入力部材 45 上部リテーナ 46 下部リテーナ 47 ピン 48 コイルばね 49 支軸 50〜54 脚部 55 シリンダ孔 56ピストン 61 前輪懸架装置 62 ハブキャリア 63 トルクチューブ 64 トーションバー 65 アーム 1 Steering Device 2 Vehicle 3 Front Wheel 4 Tie Rod 5 Steering Gear Box 6 Steering Shaft 7 Steering Wheel 11 Rotary Valve Unit 12 Input Shaft 13 Pinion 14 Steering Rack 15 Power Cylinder 16 Oil Tank 17 Return Port 18 Control Port 19 Oil Pump 20 Feed Port 21 Piston 22a / 22b Oil chamber 23a / 23b Cylinder port 24 Oil passage 25 Cut-off valve 26 Main orifice 27 Flow control valve 28 Relief valve 29 Hydraulic motor 30 Relief valve 31 Check valve 32 Vehicle speed sensor unit 33 Control orifice 34 Valve body 41 Variable Spring rate mechanism 42 Output member 43 Cap member 44 Input member 45 Upper retainer 46 Lower retainer 4 Pin 48 coil spring 49 pivot 50-54 leg 55 the cylinder bore 56 the piston 61 front wheel suspension device 62 the hub carrier 63 torque tube 64 the torsion bar 65 arm
Claims (3)
な第1軸及び第2軸と、回転方向の少なくとも一方に対
して前記第1軸と前記第2軸との間を連動連結するよう
に前記第1軸及び前記第2軸に各端がそれぞれ連結され
たコイルばねと、該コイルばねの軸長を変える駆動手段
とを有することを特徴とする可変バネレート機構。1. A first shaft and a second shaft which are rotatable relative to each other about the same shaft, and the first shaft and the second shaft are interlockingly connected to at least one of the rotation directions. A variable spring rate mechanism comprising: a coil spring whose ends are respectively connected to the first shaft and the second shaft; and a drive unit that changes the axial length of the coil spring.
か一方がステアリングホイールに連結され、いずれか他
方がステアリングギヤボックスに連結されたことを特徴
とする請求項1に記載の可変バネレート機構。2. The variable spring rate mechanism according to claim 1, wherein one of the first shaft and the second shaft is connected to a steering wheel, and the other is connected to a steering gear box. .
か一方が車体に連結され、いずれか他方が車輪を支持す
るサスペンションアームの枢支端に連結されることを特
徴とする可変バネレート機構。3. A variable spring rate mechanism, wherein one of the first shaft and the second shaft is connected to a vehicle body, and the other is connected to a pivotal support end of a suspension arm that supports wheels. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34233993A JP3370163B2 (en) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | Variable spring rate mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34233993A JP3370163B2 (en) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | Variable spring rate mechanism |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07165090A true JPH07165090A (en) | 1995-06-27 |
| JP3370163B2 JP3370163B2 (en) | 2003-01-27 |
Family
ID=18352966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34233993A Expired - Fee Related JP3370163B2 (en) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | Variable spring rate mechanism |
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|---|---|
| JP (1) | JP3370163B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005247290A (en) * | 2004-02-06 | 2005-09-15 | Koyo Seiko Co Ltd | Hydraulic power steering device |
-
1993
- 1993-12-13 JP JP34233993A patent/JP3370163B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2005247290A (en) * | 2004-02-06 | 2005-09-15 | Koyo Seiko Co Ltd | Hydraulic power steering device |
Also Published As
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| JP3370163B2 (en) | 2003-01-27 |
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|---|---|---|---|
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