JPH078349Y2 - 動力舵取装置の油圧反力装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、動力舵取装置において車輌の走行速度や操舵
角度等といった車輌の各種の走行条件に応じた適切な操
舵力を得るための油圧反力装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

自動車のハンドル操作力（操舵力）を軽減するための動
力舵取装置において、運転者の操舵操作に応じた操舵力
や操舵角度、さらには車速などを始めとする車輌の各種
走行条件により装置動作を適切に制御することが必要と
されている。すなわち、車輌停車中の据切り時や低速走
行中の操舵時には、大きな操舵補助力を出力し、きわめ
て軽い操舵操作を可能とする一方、車輌の高速走行中に
大きな操舵補助力を生じさせると操舵力が軽くなりす
ぎ、運転者に不安感を与える等の問題を招き、運転感覚
の適正化を図るうえで好ましくなく、充分な手応え感の
ある操舵操作を行なえるように操舵補助力を小さくして
操舵力を増大させ、舵取ハンドルにある程度の重さをも
たせ、直進時の安定性等を確保することが必要とされ
る。そして、このような操舵力制御は、操舵角度が大き
くなるにしたがっても同様に必要とされている。

このような要請に応えるものとして、上述した車輌の各
種走行条件に応じて制御される反力油圧により舵取ハン
ドルに適当な剛性（操舵反力）を与えることで、車輌の
高、低速走行中等における操舵力を制御し得るようにし
てなる油圧反力装置が知られており、従来から種々の構
成を有するものが多数提案されている。すなわち、この
種の油圧反力装置として最も一般には、たとえば特開昭
49-102092号公報等に示されるように、流路切換え用の
回転式制御弁において入力軸側に反力アームを突設する
とともに、このアームの回転方向両側から進退動作する
ようにして出力軸側に一対の反力プランジャを設け、か
つこれらプランジャの外方端側に油圧反力室を形成して
なる構成のものが知られている。そして、この油圧反力
室内に車輌の走行速度等に応じて反力油圧を適宜供給す
ることでプランジャを駆動させ、アームを介して入力軸
に所要の拘束力を作用させることにより、適切な操舵反
力を得て車輌の走行条件に適合する操舵操作を可能とす
るものであった。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述した従来構造では、出力軸内で軸線
から離れた部分に反力プランジャを配設しなければなら
ず、このため反力装置配設部分の径方向への大型化を避
けられないもので、これはたとえばプランジャの受圧面
積等を拡大して油圧反力容量を大きくしようとする場合
に著しいものであった。そして一方において、この種の
反力装置が付設される動力舵取装置は、自動車のエンジ
ンルーム下側等のスペース的に制約の大きい場所に配設
されるもので、その小型かつコンパクト化は満足しなけ
ればならない条件の一つである。

また、このような小型化等の要請を満足し得るものとし
て、たとえば特公昭54-9368号公報等に示されるよう
に、反力プランジャやボール等の係合子を出力軸側に求
心方向に可動可能に保持しその外方端側から油圧反力を
作用させることで、この係合子を入力軸側に形成した係
合凹部に係合させることで拘束力を作用させるようにし
た構成を有する装置も知られている。

しかし、このような従来構造において、係合子がプラン
ジャである場合には、このプランジャ先端と前記係合凹
部との間がすべり接触となり、油圧反力を作用させたと
きに両者間で摺動抵抗が大きく、摩擦力が増大して装置
作動にあたっての安定性等を確保し得ない等の問題を招
いてしまうものであった。また、このプランジャの受圧
面積を大きくするとこの反力装置配設部分が径方向に大
きくなり、小型化を達成し得ないばかりでなく、プラン
ジャ径が太くなり、そのガイド長さが不足し安定した作
動状態を得ることが困難となるといった問題があった。

一方、上述した係合子としてボールを用いた場合には、
このボールとそのガイド孔との間の油密性を充分に確保
することが困難で反力油圧の洩れ量が大きくしかもその
受圧面積も小さい等の理由から、有効な油圧反力を生じ
させるためには大流量の油圧源が必要となる等の問題点
をもち、実現性の乏しいもので、これらの問題点を一掃
し上述した装置全体の小型かつコンパクト化や動作性能
の安定化等を満足し得る油圧反力装置の出現が望まれて
いる。

〔問題点を解決するための手段〕

上述した要請に応えるために本考案に係る動力舵取装置
の油圧反力装置は、入、出力軸の一方軸側に設けたフラ
ンジ部に等配して貫通形成された三個のガイド孔内で軸
線方向に摺動自在に保持されている三個のボールと、こ
れら各ボールが係合する係合凹部を三個所に有し前記
入、出力軸の他方軸側に前記フランジ部に対向して設け
られた反力受部と、前記フランジ部の反力受部と反対側
の他側面側で前記一方軸外周部に形成される油圧反力室
内でこの一方軸上に摺動自在に保持され各ボールを前記
係合凹部内にそれぞれ押圧し反力油圧に応じた拘束力を
入、出力軸間に作用せしめる環状を呈する一個の反力ピ
ストンを備えてなる構成としたものである。

〔作用〕

本考案によれば、操舵時において入、出力軸間に相対的
な回転変位が生じると、環状を呈する一個の反力ピスト
ンが車輌の各種走行条件等の応じて供給される反力油圧
によって軸線方向に移動し、このピストン端部で一方の
軸側に等配して保持された三個のボールに対し三点接触
状態で当接することにより、これらを軸線方向に向って
均等に押圧し他方軸側の反力受部における各係合凹部に
係合させて所要の拘束力を生じさせ得るものである。

〔実施例〕

以下、本考案を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図ないし第４図は本考案に係る動力舵取装置の油圧
反力装置の一実施例を示すものであり、これらの図にお
いて、まず、動力舵取装置におけるパワーステアリング
本体部の概略構成を第４図を用いて簡単に説明すると、
符号10は図示しない舵取ハンドル側に連結される入力軸
（スタブシャフト）、11はこの入力軸10の左端側にトー
ションバー12を介して連結されるとともに図示しない舵
取リンク機構を構成するラック13と噛合するピニオン11
aを有する出力軸（ピニオン軸）で、これら両軸10,11は
その操舵方向に適宜回転操作される。なお、これら入力
軸10、出力軸11間には、周知の通り、一定角度以上回動
されることで当接し両軸10,11を連結するフェールセー
フ機構が付設されている。

また、パワーステアリング本体部を構成するボディ14,1
5内で上述した両軸10,11には、回転式流路切換弁16を構
成するロータ17およびスリーブ18がそれぞれ一体的に設
けられ、その相対的な回転変位で図示しないオイルポン
プＰ、オイルタンクＴとパワーシリンダの左、右シリン
ダ室（C1,C2）との間の流路切換えを行なうように構成
されている。なお、このような回転式流路切換弁16の構
成および動作等は従来から周知の通りで、その詳細な説
明は省略する。

20は流路切換弁16を構成するロータ17およびスリーブ18
と一体的な入、出力軸10,11間に設けられた本考案に係
る油圧反力装置で、この油圧反力装置20は、第１図ない
し第３図から明らかなように、出力軸11に設けられたフ
ランジ部21に等配して形成された軸線方向に貫通されて
いる三個のガイド孔22と、これら三個のガイド孔22内で
軸線方向にのみ摺動自在に保持された三個のボール23
と、これら各ボール23が係合する回転方向両側が傾斜面
24a,24aとされている係合凹部24を三個所に有し入力軸1
0に前記フランジ部21の一側面と対向して設けられた反
力受部25と、前記フランジ部21の他側面側で出力軸11の
外周部に形成された油圧反力室26と、この油圧反力室26
内に前記入、出力軸10,11と同軸上で摺動自在に保持さ
れ前記各ボール23を反力受部25の係合凹部24内にそれぞ
れ押圧し反力油圧に応じて拘束力を入、出力軸10,11間
に作用せしめる環状を呈する一個の反力ピストン27とに
よって構成されている。

なお、図中28は前記油圧反力室26の他端側をシールする
ために出力軸11外周部にわずかな油密クリアランスをも
って嵌装されたシール部材で、その外周部にはボディ14
との間をシールするシールリング28aが設けられてい
る。しかし、このようなシール部材28を省略し、図中29
で示すオイルシールでシールしてもよいことは勿論であ
る。また、図中30は油圧反力室26内に配設され反力ピス
トン27を常時ボール23側に付勢してボール23の無用な移
動を阻止するセットスプリングとしての波状ばねであ
る。

そして、このような構成とされている本考案による油圧
反力装置20によれば、ボディ14内で軸線方向に移動され
る一個の環状を呈する反力ピストン27の右端部が油圧反
力室26内に臨み油圧反力を受ける受圧面とされているた
め、径方向において必要最小限のスペース内で受圧面積
を従来に比べて増大させることができ、これによりこの
油圧反力装置20付設部分での小型かつコンパクト化を達
成し得るとともに、相対的に所要の油圧反力を得るため
の油圧発生源を小さくして得る等の利点がある。

また、本考案によれば、反力ピストン27による軸線方向
での推力を、入力軸11側の反力受部25に伝達するための
ボール23として、出力軸12側のフランジ部21に対して12
0°毎に等配して保持させた三個を用いており、これに
よりこれらボール23の反力ピストン27に対する接触点が
常に同一平面上に位置する三点接触状態とすることがで
き、これら三個のボール23に対して反力ピストン27の端
部を均等に面接触させ、これら全てのボール23を介して
油圧反力を反力受部25側に作用させ得るものである。特
に、上述したボール23は加工精度等の理由からわずかで
はあるが、その径寸法が異なっているものであり、また
これらが係合する係合凹部24側も同様で、反力ピストン
27の各ボール23に対する当り位置が軸線方向においてず
れを生じている場合が多い。しかし、本考案によれば、
三個のボール23を介しての三点接触であるため、上述し
た位置ずれを吸収するように反力ピストン27を追随させ
て動作させ得るもので、油圧反力を反力ピストン27側か
ら反力受部25側に適切かつ確実に伝達することが可能
で、その利点は大きい。このような利点は、たとえば四
個のボールおよび係合凹部を用い、これに反力ピストン
を当接させて油圧反力を生じさせようとした場合に、一
個のボール等が小さすぎたりして、反力ピストンからの
推力を均等に伝達し得ず、適切な油圧反力を得られず、
しかも入、出力軸にこじり力等が生じることになる等か
ら、容易に理解されよう。

すなわち、上述した本考案による構成では、反力ピスト
ン27からの推力を、ボール23を介して反力受部25に伝達
するにあたって周方向で均等な力を作用させることがで
き、これにより入、出力軸に対し無用な曲げ力等が作用
し、操舵力変動やブッシュ等の損傷等といった問題を招
くことはなくなり、装置性能面で優れている。さらに、
本考案によれば、ボール23を始め、これらのボール23を
保持するガイド孔22や反力受部25の係合凹部24等の加工
も比較的容易に行なえることは、容易に理解されよう。

また、本実施例によれば、車速等といった車輌の各種走
行条件に応じて適宜供給される反力油圧により軸線方向
右側に移動される反力ピストン27の左端部で出力軸11側
のガイド孔22内に保持されているボール23を押圧するこ
とで、これらボール23を入力軸10側の反力受部25の係合
凹部24内に係入するように軸線方向に押圧し得るもので
あり、これにより油圧反力による所要の拘束力が得ら
れ、入、出力軸10,11間での相対的な回転状態を適宜拘
束し、必要とされる操舵反力を得て適切な操舵力制御を
行なうことが可能となるものである。すなわち、上述し
た操舵時において入力軸10側が回転されると、第５図
（ａ），（ｂ）および第６図（ａ），（ｂ）から明らか
なように、ボール23は係合凹部24のいずれか一方の傾斜
面24aに乗上げ、この傾斜量だけ軸線方向に移動し、こ
のときに反力ピストン27を押圧することによる反力が操
舵反力として入力軸10側に伝達されるものである。ここ
で、第５図は直進走行時を、第６図は操舵時を示してお
り、また図中Ｆが反力ピストン27からの推力、θは係合
凹部24の傾斜面角度、ｌは軸心からボール23の当接位置
までの長さとすると、入、出力軸10,11間で生じるF T
（F tanθ）という分力から、反力トルクＴ＝F T×ｌと
いう油圧反力が得られることになる。

そして、この場合において、上述した構成によれば、ボ
ール23は、ガイド孔22や係合凹部24の傾斜面24a、さら
にはピストン27端面にころがり接触で接触することか
ら、摺動抵抗等が小さく摩擦力の発生が少なく、これに
よりシールリングを付設することで問題とされる回転方
向での摺動抵抗の増加等を相殺し、流路切換弁16や舵取
ハンドルの円滑かつ適切な回転動作を得ることが可能で
ある等の利点がある。

また、本実施例によれば、反力ピストン27を、出力軸11
外周部およびボディ14内周部に対しそれぞれ所要のクリ
アランスをもって対向させるとともに、その内、外周部
に一対をなすシールリング27a,27bを設けることで、油
圧反力室26左端側でのシール性を確保した状態で、出力
軸11上を軸線方向に摺動自在に支持するように構成して
いる。そして、このような構成とすることにより、第７
図から明らかなように、反力受部25の係合凹部24に係合
するボール23に対し、反力ピストン27がその軸線方向へ
の位置ずれを吸収して平面接触するような傾斜動作（フ
ローティング）状態を許容できるものである。すなわ
ち、上述した構成では、反力ピストン27は、出力軸11上
で傾斜可能に支持されるもので、これによりボール23の
径寸法や係合凹部24の加工精度等によってボール23との
当り面が軸線と直交する面よりも傾斜したとしても、こ
れに追随して変位し、反力ピストン27の各ボール23への
均等な接触状態を常に確保し、その結果反力ピストン27
の作動状態を安定化させ得るものである。さらに、この
ような構成では、簡単なシールリング27a,27bによるシ
ール構造で反力ピストン27内、外周のシール性を簡単か
つ確実に確保し得るとともに、反力ピストン27等の加工
精度が要求されず、加工性の面で有利である等の利点が
ある。

ここで、上述した反力ピストン27としては、その内周部
でのクリアランスが外周部よりも小さくなるようにし、
出力軸11上での摺動動作を確保しつつ若干の傾斜が可能
で、しかも外周部側では傾斜時においてボディ14側に干
渉しないようにするとよい。また、この反力ピストン27
の内、外周部に設けられるシールリング27a,27bとして
は、所要のしめ代を有し、傾斜時のシール性を確保する
とともに、内側のシールリング27aでは出力軸11上での
調心機能をもつようにするとよい。さらに、本実施例で
は、反力ピストン27の内、外周部に設けられるシールリ
ング27a,27bを、軸線方向に位置をずらして設けている
が、これは反力ピストン27の径方向での大型化を防ぐた
めである。

なお、本考案は上述した実施例構造に限定されず、装置
各部の形状、構造等を、適宜変形、変更することは自由
である。たとえば上述した実施例では、ボール23を出力
軸11側に、係合凹部24を有する反力受部25を入力軸10側
に設けた場合を説明したが、本考案はこれに限定され
ず、入、出力軸10,11を逆に構成してもよいことは容易
に理解されよう。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案に係る動力舵取装置の油圧反
力装置によれば、三個のボールを、入、出力軸の一方の
軸側に設けたフランジ部に等配して貫通形成した三個の
ガイド孔内にそれぞれ軸線方向に摺動自在に保持させる
とともに、これら各ボールが係合する係合凹部を三個所
に有する反力受部を、入、出力軸の他方軸側に前記フラ
ンジ部の一側面と対向して設け、かつ前記フランジ部他
側面側に形成した油圧反力室内に入、出力軸と同軸上で
摺動自在に保持され前記各ボールを係合凹部内に押圧し
反力油圧に応じた拘束力を入、出力軸間に作用せしめる
環状を呈する一個の反力ピストンを設けるようにしたの
で、簡単かつ安価な構成にもかかわらず、ボール、係合
凹部を有する反力受部および受圧面積の大きな反力ピス
トン等を限られたスペース内に適切かつ確実に配設する
ことが可能で、これにより装置全体の径方向の小型かつ
コンパクト化を図り、また小さい反力油圧で大きな反力
トルクを得ることが可能となることから、別置の小型ポ
ンプを反力油圧源として用いることも可能で、さらにボ
ールの転動接触により安定した滑らかな作動状態を得る
ことができる等といった実用上種々優れた効果がある。
また、本考案によれば、反力ピストンの端部を三個のボ
ールに対し同一平面上での三点接触で接触させることが
でき、これによる反力ピストンからの推力を各ボールを
介して均等に反力受部側に伝達でき、安定した反力トル
クを適切かつ確実に得ることができ、油圧反力装置とし
ての性能を発揮し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る動力舵取装置の油圧反力装置の一
実施例を示す要部縦断面図、第２図はそのII-II線断面
図、第３図は同じく要部分解斜視図、第４図は動力舵取
装置全体の概略断面図、第５図（ａ），（ｂ）および第
６図（ａ），（ｂ）はボールの反力受部への係合状態を
説明するための説明図、第７図は反力ピストンのフロー
ティング状態を説明するための要部拡大断面図である。 10……入力軸、11……出力軸、12……トーションバー、
16……回転式流路切換弁、20……油圧反力装置、21……
フランジ部、22……ガイド孔、23……ボール、24……係
合凹部、24a……傾斜面、25……反力受部、26……油圧
反力室、27……反力ピストン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】入、出力軸の一方軸側に設けられたフラン
   ジ部に等配して形成され軸線方向に貫通する三個のガイ
   ド孔と、これら各ガイド孔内で軸線方向にのみ摺動自在
   に保持された三個のボールと、これら各ボールが係合す
   る係合凹部を三個所に有し前記入、出力軸の他方軸側に
   前記フランジ部の一側面と対向して設けられた反力受部
   と、前記フランジ部の反力受部と反対側の他側面側で
   入、出力軸の一方軸外周側に形成された油圧反力室と、
   この油圧反力室内で前記入、出力軸の一方軸上に摺動自
   在に保持され前記各ボールを反力受部の係合凹部内にそ
   れぞれ押圧し反力油圧に応じた拘束力を入、出力軸間に
   作用せしめる環状を呈する一個の反力ピストンとを備え
   たことを特徴とする動力舵取装置の油圧反力装置。