JP2007038869A - Power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自動車等に用いられるパワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a power steering device used for automobiles and the like.
パワーステアリング装置には、例えばステアリングホイールと一体回動する入力軸と、入力軸に連結されたトーションバーと、トーションバーに連結されて操舵装置に回動を伝達する出力軸とを有するものがある。ステアリングホイールが回動操作されると、トーションバーが捩れながら、回動が出力軸に伝達されるとともに、入力軸と出力軸との間の相対回動変位量（トーションバーの捩れ量に相当する。）に応じて操舵補助力が得られるようになっている。上述のトーションバーの捩じり剛性は、通例、一定とされている。 Some power steering devices have, for example, an input shaft that rotates integrally with the steering wheel, a torsion bar that is connected to the input shaft, and an output shaft that is connected to the torsion bar and transmits the rotation to the steering device. . When the steering wheel is rotated, the torsion bar is twisted and the rotation is transmitted to the output shaft, and the relative rotational displacement amount between the input shaft and the output shaft (corresponding to the torsion amount of the torsion bar). )), The steering assist force can be obtained. The torsional rigidity of the torsion bar described above is usually constant.
ところで、高速での直進安定性を確保するためには、ステアリング剛性が高いことが好ましく、そのためには、トーションバーの捩じり剛性を高くする必要がある。
しかし、トーションバーの捩じり剛性を高くすると、据え切り時等でトーションバーの捩れ量が不足する結果、所望の大きさの操舵補助力が得られなくなる。このため、運転者にとってステアリングホイールの操作力が重くなるという問題がある。
By the way, in order to ensure the straight running stability at high speed, it is preferable that the steering rigidity is high, and for that purpose, it is necessary to increase the torsional rigidity of the torsion bar.
However, when the torsional rigidity of the torsion bar is increased, the amount of twisting of the torsion bar becomes insufficient when the torsion bar is stationary, and as a result, a steering assist force having a desired magnitude cannot be obtained. For this reason, there exists a problem that the operating force of a steering wheel becomes heavy for a driver | operator.
そこで、トーションバーの捩じりの有効長を変化させることにより、捩じり剛性を変化させるようにしているパワーステアリング装置もある（例えば、特許文献１参照。）。
具体的には、特許文献１では、入力軸と出力軸との間に、互いに連結されたトーションバーおよび筒部材を介在させている。トーションバーの一端が出力軸に固定され、トーションバーの他端側部分が筒部材の内周にセレーション嵌合され、筒部材の外周が入力軸の嵌合孔にセレーション嵌合されている。筒部材は、トーションバーに対して、捩じり方向の相対移動を規制し、且つ軸方向に相対移動可能とされ、これとともに、筒部材は、入力軸に対して、捩じり方向の相対移動を規制し、且つ軸方向に相対移動可能とされている。筒部材を軸方向に移動させることにより、トーションバーの有効長を変化させ、ひいては捩じり剛性を変化させるようにしている。
Specifically, in Patent Document 1, a torsion bar and a cylindrical member connected to each other are interposed between an input shaft and an output shaft. One end of the torsion bar is fixed to the output shaft, the other end portion of the torsion bar is serrated to the inner periphery of the cylindrical member, and the outer periphery of the cylindrical member is serrated to the fitting hole of the input shaft. The cylindrical member restricts relative movement in the torsional direction relative to the torsion bar and can be moved relative to the axial direction. At the same time, the cylindrical member is relative to the input shaft in the torsional direction. The movement is restricted and relative movement in the axial direction is possible. By moving the cylindrical member in the axial direction, the effective length of the torsion bar is changed, and as a result, the torsional rigidity is changed.
また、特許文献１のように筒部材を用いてトーションバーの捩じり剛性を変化させる場合、筒部材は、トーションバーおよび入力軸にそれぞれ軸方向に相対移動可能なようにセレーション嵌合されているので、各セレーション嵌合部分に所定量の回動方向の遊びが必要であり、その結果、ステアリング装置の切り返し時等にがたつきが生じる。
そこで、この発明の目的は、ステアリング剛性を状況に応じて変化させることが可能で、しかも、がたつきの発生を防止することが可能なパワーステアリング装置を提供することである。
Further, when the torsional rigidity of the torsion bar is changed using a cylindrical member as in Patent Document 1, the cylindrical member is serrated and fitted to the torsion bar and the input shaft so as to be relatively movable in the axial direction. Therefore, a predetermined amount of play in the rotational direction is required for each serration fitting portion, and as a result, rattling occurs when the steering device is turned back.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a power steering apparatus that can change the steering rigidity according to the situation and can prevent the occurrence of rattling.
本発明のパワーステアリング装置は、所定の回動軸線の同軸上に配置された入力軸および出力軸の相対回動変位に応じて操舵補助力を発生するパワーステアリング装置において、上記入力軸および出力軸をトルク伝達可能に連結する弾性を有する連結部材を備え、上記連結部材は、上記所定の回動軸線と平行な方向に離隔する第１および第２の端部を含み、これら第１および第２の端部は、入力軸および出力軸にそれぞれ連結され、連結部材の第１および第２の端部の少なくとも一方は、上記所定の回動軸線からの距離を変更できるように入力軸および出力軸のうち対応する軸に連結された可動端部を含むことを特徴とする。この発明によれば、操舵トルクがかかると、連結部材は弾性的に曲がり、その結果、入力軸と出力軸との間に相対回動変位量が生じて、操舵補助力が発生する。また、可動端部を変位させることにより、所定量の操舵トルクに対する連結部材の曲げ変形量を調整することができる結果、ステアリング剛性を変化させることができる。さらに、可動端部は、上記所定の回動軸線からの距離を変更できるようにされているので、上記所定の回動軸線に沿って変位させるためのセレーション嵌合を採用せずに済み、その結果、セレーション嵌合に起因したがたつきの発生を防止することが可能となる。 The power steering device according to the present invention includes a power steering device that generates a steering assist force in accordance with a relative rotational displacement of an input shaft and an output shaft that are arranged on the same axis of a predetermined rotational axis. A connecting member having elasticity for connecting the torque to each other so that torque can be transmitted, the connecting member including first and second ends spaced apart in a direction parallel to the predetermined rotation axis. Are connected to an input shaft and an output shaft, respectively, and at least one of the first and second ends of the connecting member can change the distance from the predetermined rotation axis so that the input shaft and the output shaft can be changed. Including a movable end connected to a corresponding shaft. According to the present invention, when a steering torque is applied, the connecting member is elastically bent, and as a result, a relative rotational displacement is generated between the input shaft and the output shaft, and a steering assist force is generated. Further, by displacing the movable end portion, it is possible to adjust the amount of bending deformation of the connecting member with respect to a predetermined amount of steering torque. As a result, the steering rigidity can be changed. Further, since the movable end portion can change the distance from the predetermined rotation axis, it is not necessary to employ serration fitting for displacing along the predetermined rotation axis. As a result, it is possible to prevent rattling due to serration fitting.
また、本発明において、上記可動端部を駆動する駆動部材を備える場合がある。この場合、連結部材の可動端部を容易に変位させることができる。
また、本発明において、上記駆動部材は、油圧アクチュエータを含む場合がある。この場合、連結部材の可動端部を軽い力で容易に変位させることができる。
また、本発明において、上記入力軸および出力軸の少なくとも一方は、連結部材の対応する端部を当該軸の径方向に案内するための案内溝を含む場合がある。この場合、簡素な構成で確実に動作させることができ、実用的に好ましい。
Moreover, in this invention, the drive member which drives the said movable end part may be provided. In this case, the movable end of the connecting member can be easily displaced.
In the present invention, the drive member may include a hydraulic actuator. In this case, the movable end of the connecting member can be easily displaced with a light force.
In the present invention, at least one of the input shaft and the output shaft may include a guide groove for guiding a corresponding end of the connecting member in the radial direction of the shaft. In this case, it can be reliably operated with a simple configuration, which is practically preferable.
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、パワーステアリング装置が、操舵補助用に油圧アクチュエータを用いる油圧式パワーステアリング装置である場合に則して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態のパワーステアリング装置の一部断面図である。図１を参照する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, a description will be given based on a case where the power steering device is a hydraulic power steering device using a hydraulic actuator for assisting steering.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a power steering apparatus according to a first embodiment of the present invention. Please refer to FIG.
パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２に一体回動可能に連結される入力軸３と、この入力軸３に相対回動可能に連結される出力軸４と、入力軸３および出力軸４を相対回動可能に且つトルク伝達可能に連結する連結部５と、入力軸３および出力軸４を軸受６，７，８を介して回動自在に支持するハウジング９と、出力軸４に連結されるラックアンドピニオン機構等の操舵機構１０とを有している。
The power steering apparatus 1 has an
操舵機構１０は、出力軸４に一体回動するピニオン１１と、このピニオン１１と噛み合うラック１２ａが設けられて車両の左右方向に延びるラック軸１２とを有している。ラック軸１２の端部に操向用車輪（図示せず）が連結されている。
ハウジング９は、入力軸３および出力軸４を、所定の回動軸線１３の周りに回動自在に支持し、両軸３，４を所定の回動軸線１３の同軸上に配置している。所定の回動軸線１３に沿う方向（軸方向Ｓともいう。）について、ハウジング９の一方の端部から入力軸３が突出し、ハウジング９の他方の端部に操舵機構１０が配置されている。なお、以下では、軸方向Ｓについて、ハウジング９の一方の端部から入力軸３が突出する方向を、軸方向一方といい、この向きとは逆向きを軸方向他方という。
The
The housing 9 supports the
入力軸３は、筒状の外軸１４と、外軸１４内に嵌め合わされた内軸１５とを有している。外軸１４と内軸１５とは同心に配置されていて、一体回動できるように互いに連結されている。内軸１５は、外軸１４よりも軸方向他方へ延びていて、内軸１５の軸方向他方の端部１５ａは、拡径されている。
出力軸４は、有底円筒形状をなす筒部分１６と、筒部分１６と一体回動可能に設けられた伝達部材１７とを有している。筒部分１６は、断面形状が円形の内周を有し、軸方向一方に開放され、軸方向他方にあるピニオン１１と一体に形成されている。筒部分１６の内部には、入力軸３の内軸１５の端部１５ａが回動自在に嵌合されていて、これとともに、連結部５が収容されて、伝達部材１７が固定されている。伝達部材１７は、筒部分１６とは別体に、円板形状に形成されている。
The
The
本実施形態では、連結部５により、後述するように、操舵トルクに応じて入力軸３と出力軸４とが互いに相対回動できるようにされている。また、入力軸３および出力軸４の相対回動変位量に応じて操舵補助力が発生するように、作動油を供給されて操舵補助力を発生させるためのアクチュエータとしての油圧アクチュエータ１８（模式的に図示）と、入力軸３と出力軸４との相対角度変位に応じて油圧アクチュエータ１８への作動油の給排を制御する制御部としてのコントロールバルブ１９とが備えられている。
In the present embodiment, as will be described later, the
コントロールバルブ１９は、ロータリー型のバルブ機構であり、油圧アクチュエータ１８と、油圧ポンプ２０および油タンク２１との間に介装されている。コントロールバルブ１９は、ハウジング９内に相対回動自在に保持されている筒状のバルブスリーブ２２と、このバルブスリーブ２２の内側に同心に相対回動可能に嵌め合わされているバルブロータ２３とを含んでいる。バルブスリーブ２２は出力軸４に一体回動するように連結されている。バルブロータ２３は、入力軸３に一体回動するように連結されていて、具体的には、入力軸３の外軸１４の外周に形成されている。
The
油圧アクチュエータ１８は、パワーシリンダからなる。このパワーシリンダは、ラック軸１２を取り囲む筒形状のラックハウジング（図示せず）の一部により構成されるシリンダチューブ１８ａと、シリンダチューブ１８ａ内に摺動自在に嵌合されてラック軸１２に一体的に移動できるように設けられたピストン１８ｂとを有している。シリンダチューブ１８ａには、ピストン１８ｂを挟んだ両側に液密的に封止された一対の油室１８ｃ，１８ｄが区画されている。
The
具体的には、ステアリングホイール２の操作がなされると、入力軸３が回動し、この回動が連結部５、出力軸４を介してピニオン１１に伝達される。ピニオン１１が回動すると、ラック軸１２が車両幅方向に移動し、操舵用車輪が操舵される。
操舵トルクを受けると、入力軸３および出力軸４は相対回動し、その相対回動変位量に応じてコントロールバルブ１９のバルブスリーブ２２とバルブロータ２３とが相対回動し、コントロールバルブ１９内の流路が制御されて、油圧ポンプ２０からの圧油が油圧アクチュエータ１８の所要の一方の油室１８ｃまたは油室１８ｄに供給されるようになっている。両軸３，４の相対回動変位量に応じて、操舵補助力が発生する。
Specifically, when the steering wheel 2 is operated, the
When the steering torque is received, the
本実施形態では、連結部５は、弾性を有する単一のトーションバー２４と、このトーションバー２４を取り囲むようにして環状に配置される弾性を有する連結部材としての複数の連結バー２５とを有している。
操舵トルクが負荷されると、トーションバー２４は弾性捩れ変形できるようにされるとともに、連結バー２５が弾性曲げ変形できるようにされていて、これにより、入力軸３と出力軸４との間に相対回動変位が生じることができる。
In the present embodiment, the connecting
When a steering torque is applied, the
また、本実施形態では、所定量の操舵トルクを受けたときの入力軸３と出力軸４との間の相対回動変位量を調節できるようにされていて、これにより、ステアリング剛性を状況に応じて変化させることができる。
また、パワーステアリング装置１は、所要のタイミングでパワーステアリング装置１に所要の剛性感を付与するために、駆動部材であり且つアクチュエータとしての複数の油圧アクチュエータ２６Ａ，２６Ｂと、油圧アクチュエータ２６Ａ，２６Ｂに圧油を供給するための油圧源としての調整用の油圧ポンプ（図示せず）とを有している。調整用の油圧ポンプは、本実施形態では操舵補助用の油圧ポンプ２０が兼用されているが、専用の油圧ポンプであってもよい。
In the present embodiment, the relative rotational displacement amount between the
Further, the power steering device 1 is provided with a plurality of
また、パワーステアリング装置１は、油圧アクチュエータ２６Ａ，２６Ｂの動作を制御するための制御手段として、車両の速度を検出する車速センサ２７と、油圧アクチュエータ２６Ａ，２６Ｂに対しての圧油の給排を制御する制御弁２８と、車速センサ２７に接続されて所要時に制御弁２８の動作を制御する制御回路２９とを有している。制御弁２８は、調整用の油圧ポンプと油圧アクチュエータ２６Ａ，２６Ｂとの間に介装されている。
The power steering device 1 also serves as a control means for controlling the operation of the
図２は、連結部５の一部断面斜視図である。図２を参照する。
トーションバー２４は、所定の回動軸線１３に同心に配置されて、軸方向Ｓに沿って延びている。トーションバー２４の軸方向一方の端部２４ａが入力軸３の内軸１５の端部１５ａに一体回動できるように連結され、トーションバー２４の軸方向他方の端部２４ｂが出力軸４の伝達部材１７に一体回動できるように連結されている。また、トーションバー２４は、操舵トルクを受けたときに所定の回動軸線１３の周りに弾性捩じり変形することにより、入力軸３および出力軸４を互いに相対回動可能であり且つ互いにトルク伝達できるように連結している。
FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view of the connecting
The
４つの連結バー２５は、互いに同様に構成されている。以下では、一つの連結バー２５を中心に説明する。
連結バー２５は、断面円形の棒からなり、一方向に延びている。この棒の延びる方向が所定の回動軸線１３と平行な方向に配置されている。連結バー２５は、所定の回動軸線１３と平行な方向に離隔する第１および第２の端部３０，３１を有している。
The four connecting
The
本実施形態では、第１の端部３０が第１および第２の位置に変位できるようにされ、第２の端部３１が第１および第２の位置に変位できるようにされている。また、連結バー２５は、操舵トルクを受けたときに周方向に弾性曲げ変形することにより、入力軸３および出力軸４を相対回動可能に且つトルク伝達可能に互いに連結している。
図３Ａ，図３Ｂおよび図３Ｃは、連結バー２５の両端部３０，３１が第１の位置にある状態の IIIＡ− IIIＡ断面、 IIIＢ− IIIＢ断面および IIIＣ− IIIＣ断面の断面図である。図４Ａ，図４Ｂおよび図４Ｃは、連結バー２５の両端部３０，３１が第２の位置にある状態のIVＡ−IVＡ断面、IVＢ−IVＢ断面、およびIVＣ−IVＣ断面の断面図である。図５Ａは、無負荷状態の連結バー２５を示す図２のＶ方向矢視図であり、図５Ｂは、操舵トルクを受けた状態の連結バー２５を示す図２のＶ方向矢視図である。
In the present embodiment, the
3A, 3B, and 3C are cross-sectional views of a IIIA-IIIA cross section, a IIIB-IIIB cross section, and a IIIC-IIIC cross section in a state where both end
図２、図３Ｂを参照して、連結バー２５の第１の端部３０は、軸方向一方にある端部であり、可動端部からなり、所定の回動軸線１３からの距離を変更できるように対応する軸としての入力軸３の内軸１５の端部１５ａに連結されている。具体的には、入力軸３の内軸１５の端部１５ａは、連結バー２５の対応する第１の端部３０を、所定の回動軸線１３と直交する方向（径方向Ｒともいう。また、この方向は、入力軸３の径方向に相当する。）に案内するための案内溝３２を含んでいる。
Referring to FIGS. 2 and 3B, the
案内溝３２は、複数の連結バー２５に対応した複数個が、所定の回動軸線１３を中心として円周等配で放射状に延びている。案内溝３２は、径方向Ｒに沿って所定長さで真直に延びて形成されている。案内溝３２は、互いに所定間隔を隔てて平行に対向し径方向Ｒに延びる一対の側壁と、一対の側壁を互いに接続する底部とを有し、軸方向他方に向けて開放されている。案内溝３２に、第１の端部３０が径方向Ｒに相対移動自在に、且つ周方向にがたつかないようにして嵌め込まれている。
A plurality of
図３Ａおよび図３Ｂに示すように、第１の位置は、所定の回動軸線１３と径方向Ｒに第１の所定距離Ｘ１１を離隔してオフセットされた位置であり、具体的には、案内溝３２における径方向内方の端部である。
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、第２の位置は、第１の位置よりも径方向外方にあり、所定の回動軸線１３と径方向Ｒについて、第１の所定距離Ｘ１１よりも大きい第２の所定距離Ｘ１２を離隔してオフセットされた位置であり、案内溝３２における径方向外方の端部である。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the first position is a position that is offset from the
As shown in FIGS. 4A and 4B, the second position is radially outward from the first position, and is greater than the first predetermined distance X11 with respect to the
図５Ａおよび図５Ｂを参照して、第１の位置では、案内溝３２の側壁は、周方向Ｔへの第１の端部３０の移動を規制し、第１の端部３０との間でトルクを伝達できるようにされている。また、側壁は、案内溝３２が延びる方向（図５Ｂの紙面垂直方向に相当する。）に沿った軸線３２ａ（図２参照）の周りの第１の端部３０の相対回動を規制し、図５Ｂに示すように、操舵トルクを受けて連結バー２５が弾性的に曲げられるときに曲げの支点として機能する。また、案内溝３２は、これの底部で第１の端部３０の軸方向一方への移動を規制する。また、これらのことは、第２の位置でも同様に実現されている。
5A and 5B, in the first position, the side wall of the
図２および図３Ｂを参照して、連結バー２５の第２の端部３１は、軸方向他方にある端部であり、可動端部からなり、所定の回動軸線１３からの距離を変更できるように対応する軸としての出力軸４の伝達部材１７に連結されている。具体的には、伝達部材１７は、連結バー２５の対応する第２の端部３１を出力軸４の径方向（上述の径方向Ｒに相当する。）に案内するための案内溝３３を含んでいる。
2 and 3B, the
案内溝３３は、複数の連結バー２５に対応した複数個が、所定の回動軸線１３を中心として円周等配で放射状に延びている。案内溝３３は、径方向Ｒに沿って所定長さで真直に延びて形成されている。案内溝３３は、互いに所定間隔を隔てて平行に対向し径方向Ｒに延びる一対の側壁と、一対の側壁を互いに接続する底部とを有し、軸方向一方に向けて開放されている。案内溝３３に、第２の端部３１が径方向Ｒに相対移動自在に、且つ周方向にがたつかないようにして嵌め込まれている。
A plurality of
図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、第１の位置は、所定の回動軸線１３と径方向Ｒに第１の所定距離Ｘ２１を離隔してオフセットされた位置であり、具体的には、案内溝３３における径方向内方の端部である。
図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、第２の位置は、第１の位置よりも径方向外方にあり、所定の回動軸線１３と径方向Ｒについて、第１の所定距離Ｘ２１よりも大きい第２の所定距離Ｘ２２を離隔してオフセットされた位置であり、案内溝３３における径方向外方の端部である。
As shown in FIGS. 3B and 3C, the first position is a position that is offset from the
As shown in FIGS. 4B and 4C, the second position is radially outward from the first position, and is greater than the first predetermined distance X21 with respect to the
図５Ａおよび図５Ｂを参照して、第１の位置では、案内溝３３の側壁は、周方向Ｔへの第２の端部３１の移動を規制し、第２の端部３１との間でトルクを伝達できるようにされている。また、側壁は、案内溝３３が延びる方向（図５Ｂの紙面垂直方向に相当する。）に沿った軸線３３ａ（図２参照）の周りの第２の端部３１の相対回動を規制し、図５Ｂに示すように、操舵トルクを受けて連結バー２５が弾性的に曲げられるときに曲げの支点として機能する。また、案内溝３３は、これの底部で第２の端部３１の軸方向他方への移動を規制する。また、これらのことは、第２の位置でも同様に実現されている。
5A and 5B, in the first position, the side wall of the
図６は、第１の位置にある両端部３０，３１の周辺部分の断面図である。図７は、第２の位置にある両端部３０，３１の周辺部分の断面図である。先ず、図６を参照する。
本実施形態では、連結バー２５の可動端部としての第１の端部３０を変位させるための構成として、相対向する２方向の一方である径方向外方に第１の端部３０を付勢するばね部材３４と、このばね部材３４に抗して上記２方向の他方である径方向内方に第１の端部３０を付勢する上述の油圧アクチュエータ２６Ａとが設けられている。連結バー２５の可動端部としての第２の端部３１を変位させるための構成として、相対向する２方向の一方である径方向外方に第２の端部３１を付勢するばね部材３５と、このばね部材３５に抗して上記２方向の他方である径方向内方に第２の端部３１を付勢する上述の油圧アクチュエータ２６Ｂとが設けられている。これら各部２６Ａ，２６Ｂ，３４，３５は、連結バー２５ごとに設けられている。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a peripheral portion of both
In the present embodiment, as a configuration for displacing the
油圧アクチュエータ２６Ａと、油圧アクチュエータ２６Ｂとは、ほぼ同様に構成されている。両ばね部材３４，３５は、互いに同様に構成され、圧縮コイルばねからなる。以下では、第１の端部３０を駆動するための構成を中心に説明する。なお、第２の端部３１を駆動するための構成については、第１の端部３０を駆動するための構成と同様の構成については同じ符号を付して、説明を省略する。
The
油圧アクチュエータ２６Ａは、パワーシリンダからなる。このパワーシリンダは、シリンダチューブ３６と、このシリンダチューブ３６内に配置されて径方向Ｒに所定距離を摺動自在に設けられたピストン３７と、このピストン３７よりも径方向外方に配置されてシリンダチューブ３６内に区画された区画室３８とを有している。油圧アクチュエータ２６Ａは、可動端部としての第１の端部３０を径方向Ｒに移動させるために、作動油を供給されてばね部材３４に抗して第１の端部３０を駆動する。
The
油圧アクチュエータ２６Ａでは、シリンダチューブ３６は、入力軸３の内軸１５の端部１５ａの一部により構成され、ピストン３７は、連結バー２５の第１の端部３０に一体移動可能に固定されて連結された柱状部材からなる。
図１と図６を参照して、区画室３８は、ピストン３７および筒部分１６の内周との間に液密的に封止されている。区画室３８には、これの内部に作動油を給排するための油路（図示せず）が形成されている。油路は、出力軸４の筒部分１６に形成された孔と、出力軸４とハウジング９との間の隙間と、ハウジング９に形成された孔とを有している。
In the
With reference to FIGS. 1 and 6, the
油圧アクチュエータ２６Ｂでは、シリンダチューブ３６は、出力軸４の伝達部材１７の一部により構成されている。ピストン３７は、連結バー２５の第２の端部３１に一体移動可能に固定されて連結された柱状部材からなる。油圧アクチュエータ２６Ｂは、可動端部としての第２の端部３１を径方向Ｒに移動させるために、作動油を供給されてばね部材３５に抗して第２の端部３１を駆動する。
In the hydraulic actuator 26 </ b> B, the
全ての可動端部である全連結バー２５の第１および第２の端部３０，３１は、所定の第１のタイミングにおいて、ともに対応する第１の位置にそれぞれ位置するように互いに連動して駆動され、所定の第２のタイミングにおいて、ともに対応する第２の位置にそれぞれ位置するように互いに連動して駆動される。また、各連結バー２５ごとに第１および第２の端部３０，３１は同時に駆動され、これにより、スムーズに移動できる。
The first and
第１のタイミングでは、両油圧アクチュエータ２６Ａ，２６Ｂにおいて、作動油が区画室３８の内部に導入されて、作動油の圧力が、ばね部材３４，３５の弾力に抗して、ピストン３７を径方向内方に変位させる。その結果、図６に示すように、連結バー２５の第１および第２の端部３０，３１は、対応する第１の位置にそれぞれ位置する。図３Ｂに示すように、各連結バー２５ごとに、所定の回動軸線１３からの第１の位置の第２の端部３１の所定距離Ｘ２１は、所定の回動軸線からの第１の位置の第１の端部３０の所定距離Ｘ１１と等しく（Ｘ２１＝Ｘ１１）されている。さらに、全ての可動端部について、所定の回動軸線１３からの第１の位置の各可動端部の距離は互いに等しくされている。
In the first timing, hydraulic oil is introduced into the
図７を参照して、第２のタイミングでは、両油圧アクチュエータ２６Ａ，２６Ｂにおいて、作動油が区画室３８の内部から排出されて、ばね部材３４，３５の付勢力によりピストン３７が径方向外方に変位すると、連結バー２５の第１および第２の端部３０，３１は、対応する第２の位置にそれぞれ位置する。図４Ｂに示すように、各連結バー２５ごとに、所定の回動軸線１３からの第２の位置の第２の端部３１の所定距離Ｘ２２は、所定の回動軸線からの第２の位置の第１の端部３０の所定距離Ｘ１２と等しく（Ｘ２２＝Ｘ１２）されている。さらに、全ての可動端部について、所定の回動軸線１３からの第２の位置の各可動端部の距離は互いに等しくされている。
Referring to FIG. 7, at the second timing, hydraulic oil is discharged from the inside of the
図５Ａを参照して、両端部３０，３１が第１の位置にあり、操舵トルクがかからない無負荷状態とされるときには、連結バー２５は所定の回動軸線１３に沿って平行に真直に延びている。両端部３０，３１が第２の位置にあるときも同様である。
図２と図５Ｂを参照して、両端部３０，３１が第１の位置にあるときには、連結バー２５は、入力軸３の曲げの支点としての案内溝３２と、出力軸４の曲げの支点としての案内溝３３とにより受けられているので、所定量の操舵トルクが作用すると、入力軸３と出力軸４の相対回動に伴って、連結バー２５は、周方向Ｔに撓むようにして湾曲し、一対の曲げの支点間の領域である中間部の全体において弾性的にねじれながら周方向Ｔに曲げ変形し、これとともに、トーションバー２４が弾性捩り変形する。このとき、操舵トルクは、トーションバー２４と４つの連結バー２５とにより分担して受けられている。所定の回動軸線１３の周りの角度であらわしたときの、トーションバー２４の弾性捩じり変形量と、各連結バー２５の弾性曲げ変形量（撓み量）と、入力軸３および出力軸４の間の相対回動量とは、互いに等しくなっている。
Referring to FIG. 5A, when both end
2 and 5B, when both end
両端部３０，３１が第２の位置にあるときには、第１の位置にあるときと同様にして、所定量の操舵トルクが作用すると、トーションバー２４は弾性捩じり変形し、連結バー２５は弾性的にねじれながら曲げ変形する。しかし、両端部３０，３１が第２の位置にあるときの入力軸３および出力軸４の間の相対回動量は、両端部３０，３１が第１の位置にあるときの入力軸３および出力軸４の間の相対回動量よりも、以下のように小さくなる。
When the both
図８Ａおよび図８Ｂは、ステアリング剛性の調整を説明するための模式図である。図８Ａを参照して、可動端部としての第１および第２の端部３０，３１が、第１の位置にあるときには、各連結バー２５が所定量Ｑの操舵トルクを分担して受けるときに、所定の回動軸線１３から第１の端部３０の距離である曲げのアーム長さが相対的に短い長さＸ１１になるので、連結バー２５を曲げる周方向の付勢力Ｆ１（Ｆ１＝Ｑ／Ｘ１１）は、相対的に大きくなる。さらに、上述のアーム長さが短いので、連結バー２５の曲げに応じて、入力軸３および出力軸４が大きな角度で相対回動する。その結果、入力軸３および出力軸４の間の相対回動量Ｄ１は相対的に大きくなる。なお、操舵トルクのうちでトーションバー２４により受けられる割合は相対的に高くなる。
8A and 8B are schematic diagrams for explaining the adjustment of the steering rigidity. Referring to FIG. 8A, when first and
一方、図８Ｂを参照して、第１および第２の端部３０，３１が、第２の位置にあるときには、逆に、アーム長さが長い長さＸ１２になり、周方向の力Ｆ２が小さくなり、入力軸３および出力軸４の間の相対回動量Ｄ２は相対的に小さくなる。
第１のタイミングは、具体的には、所定速度よりも低速時および停車時であり、このときに、所定量の操舵トルクが負荷されたときの入力軸３と出力軸４との間の相対回動量が大きくなる。その結果、ステアリングホイール２の操作力が小さくても、相対的に大きな操舵補助力を得られるので、運転者にとってステアリングホイール２の操作力を軽減することができる。
On the other hand, referring to FIG. 8B, when the first and
Specifically, the first timing is when the vehicle is at a lower speed than the predetermined speed and when the vehicle is stopped. At this time, the relative relationship between the
第２のタイミングは、所定速度よりも高速での走行時であり、このときに、所定量の操舵トルクが負荷されたときの入力軸３と出力軸４との間の相対回動量が小さくなる。その結果、ステアリング剛性を高くできて、高速での直進安定性を確保することができる。
このように本発明の実施形態では、操舵トルクがかかると、連結バー２５は弾性的に曲がり、その結果、入力軸３と出力軸４との間に相対回動変位量が生じて、操舵補助力が発生する。
The second timing is when traveling at a speed higher than a predetermined speed, and at this time, the relative rotation amount between the
As described above, in the embodiment of the present invention, when the steering torque is applied, the connecting
また、連結バー２５の可動端部としての第１および第２の端部３０，３１を変位させることにより、所定量の操舵トルクに対する連結バー２５の曲げ変形量を調整することができる結果、ステアリング剛性を変化させることができる。
さらに、可動端部としての第１および第２の端部３０，３１は、所定の回動軸線１３からの距離を変更できるようにされているので、所定の回動軸線１３に沿って変位させるためのセレーション嵌合を採用せずに済み、その結果、セレーション嵌合に起因したがたつきの発生を防止することができている。
Further, by displacing the first and
Further, since the first and
また、トーションバー２４の端部２４ａと入力軸３とががたつきなく固定され、且つトーションバー２４の端部２４ｂと出力軸４とががたつきなく固定されるので、両軸３，４ががたつきなく連結される結果、ステアリング剛性の調整のために連結バー２５が可動端部を含むとしても、両軸３，４間のがたつきの発生が確実に防止される。
入力軸３と出力軸４との間に相対回動変位量を生じさせるために、連結バー２５が弾性的に曲げられる部分としての中間部を含むようにしているので、耐久性に限界があるトーションバー２４に負荷されるトルクを軽減することができる。また、耐久性に限界があるトーションバー２４を廃止することも可能となる。その結果、耐久性を高めることができる。さらに、連結バー２５およびトーションバー２４の合計が複数個ある場合、より好ましくはこれに加えて連結バー２５が複数個ある場合には、操舵トルクを分散して受けることができ、高い耐久性を実現できる。なお、弾性的に曲げられる部分としては、連結部材としての連結バー２５の少なくとも一部であればよい。
Further, since the
In order to generate a relative rotational displacement between the
また、油圧アクチュエータ２６Ａ，２６Ｂ等の駆動部材により、連結バー２５の第１および第２の端部３０，３１を容易に変位させることができるので、所定量の操舵トルクに対する連結バー２５の曲げ変形量、ひいてはステアリング剛性を容易に変化させて調整することができる。この場合の駆動部材としては、油圧アクチュエータ２６Ａ，２６Ｂの他、電動モータ等の電動アクチュエータを用いることも考えられる。
Further, since the first and
また、駆動部材に油圧アクチュエータ２６Ａ，２６Ｂを用いることにより、連結バー２５の第１および第２の端部３０，３１を軽い力で容易に変位させることができるので、所定量の操舵トルクに対する連結バー２５の曲げ変形量、ひいてはステアリング剛性を軽い力で容易に且つすみやかに調整することができる。また、油圧を利用するので、調整用の油圧ポンプ等を、油圧式パワーステアリング装置の操舵補助用の油圧ポンプ等と兼用できる結果、構造を簡素化できる。この場合の調整手段としての油圧アクチュエータとしては、例えば、複動タイプのパワーシリンダであってもよい。
Further, by using the
また、本発明において、入力軸３は案内溝３２を含み且つ出力軸４が案内溝３３を含むようにしたので、簡素な構成で確実に動作させることができ、実用的に好ましい。また、このためには、後述するように入力軸３および出力軸４の少なくとも一方が、案内溝３２，３３を含むようにしてあればよい。
また、ステアリング剛性の調節のために、連結バー２５の可動端部を、径方向Ｒに移動させて且つ軸方向Ｓに移動させないようにしているので、調整量を大きくする場合であっても、軸方向に大型化させずに済む。
In the present invention, since the
Further, since the movable end of the connecting
また、本実施形態では、連結バー２５を断面円形としているので、操舵トルクを受けるときに弾性捩れ変形するとしても、捩れに対する耐久性を容易に高めることができる。
全ての連結バー２５の全ての端部が可動端部とされているので、ステアリング剛性の調整幅を広くできる。
また、連結バー２５のばね定数そのものを調節できるので、入力軸３にステアリング剛性が高く感じられるようにするための擬似的な反力を作用させずに済む。従って、擬似的な反力を作用させる場合に比べて、中立剛性感のような微細な操舵感を向上させることができる。
Further, in the present embodiment, since the connecting
Since all the end portions of all the connecting
Further, since the spring constant itself of the connecting
可動端部は、操舵トルクが作用する周方向と直交する径方向に駆動されるので、操舵トルクが負荷されている状態でも、ステアリング剛性を調節することが可能である。
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
Since the movable end portion is driven in a radial direction orthogonal to the circumferential direction in which the steering torque acts, the steering rigidity can be adjusted even when the steering torque is loaded.
Moreover, the following modifications can be considered about this embodiment. In the following description, differences from the above-described embodiment will be mainly described, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図９Ａ，図９Ｂおよび図９Ｃは、本発明の第２実施形態の連結バー２５の第２の端部３１が第１の位置にある状態を示す、IXＡ−IXＡ断面、IXＢ−IXＢ断面、およびIXＣ−IXＣ断面の断面図である。図１０Ａ，図１０Ｂおよび図１０Ｃは、本発明の第２実施形態の連結バー２５の第２の端部３１が第２の位置にある状態を示す、ＸＡ−ＸＡ断面、ＸＢ−ＸＢ断面、およびＸＣ−ＸＣ断面の断面図である。
9A, 9B, and 9C are cross-sectional views taken along the lines IXA-IXA, IXB-IXB, showing the
第２実施形態では、弾性を有する連結部材としての連結バー２５は、非可動端部とされた第１の端部３０Ａと、可動端部としての第２の端部３１とを有している。第１および第２の端部３０Ａ，３１は互いに軸方向Ｓに離隔している。なお、油圧アクチュエータ２６Ａは廃止されている。非可動端部を採用することにより、構造を簡素化できる。
具体的には、入力軸３の内軸１５の端部１５ａには、軸方向他方に開放されて軸方向Ｓに所定深さの保持部としての孔３６が形成されている。孔３６に、第１の端部３０Ａが嵌められている。孔３６では第１の端部３０Ａは、径方向Ｒについて第１の位置に規制されて保持され、周方向および軸方向一方についても相対移動を規制され、トルク伝達できるようにされている。孔３６は、径方向Ｒに沿った軸線３７の周りの第１の端部３０Ａの相対回動を規制し、操舵トルクを受けて連結バー２５が弾性的に曲げられるときの曲げの支点として機能する。
In 2nd Embodiment, the
Specifically, the
第１のタイミングでは、第２の端部３１が第１の位置に位置し、連結バー２５は軸方向Ｓと平行に延びる。第２のタイミングでは、第２の端部３１が第２の位置に位置し、連結バー２５は軸方向Ｓに対して斜めに傾斜して延びる。
孔３６により、第１の端部３０Ａは、連結バー２５が延びる方向に沿う軸線３８の周りに相対回動自在に保持され、操舵トルクが作用したときに連結バー２５にねじれ変形が生じることを抑制できる。
At the first timing, the
The
孔３６により、第１の端部３０Ａは、径方向Ｒおよび軸方向Ｓにともに直角な方向に延びる軸線３９の周りに相対回動自在に保持され、第２のタイミングで、両軸３，４の相対回転に寄与しないような連結バー２５の撓みを抑制できる。
なお、第２実施形態において、第１の端部３０Ａを入力軸３に固定してもよい。また、非可動端部としての第１の端部３０Ａの位置は限定されず、例えば第２の位置や、第１および第２の位置の間の中間位置でもよい。また、第２の実施形態と逆に、第２の端部を非可動端部とし、第１の端部を可動端部としてもよい。
The
In the second embodiment, the
また、連結バー２５が、４以外の数、例えば単一で設けられることも考えられる。また、トーションバー２４が廃止されることや、入力軸３および出力軸４の少なくとも一方と相対回動可能に連結され捩れ方向に剛的な支持軸（図示せず）をトーションバー２４に代えて設けることも考えられる。少なくとも一つの連結バー２５の少なくとも一つの端部を、可動端部としてあればよい。
It is also conceivable that the connecting
また、弾性を有する連結部材としては、例えば断面形状が一方向に延びた板ばね状の棒でもよいし、板ばねであってもよい。また、連結部材の第１および第２の端部の周方向の角度位置は、軸方向Ｓから見たときに、無負荷状態でずれていてもよく、第１および第２の端部が軸方向に離隔していればよい。
また、可動端部を３つ以上の位置に変位できるようにすることや、可動端部を必要に応じて手動操作にて位置調節可能に構成することも考えられる。
Moreover, as a connection member which has elasticity, the leaf | plate spring-shaped stick | rod with which cross-sectional shape extended in one direction may be sufficient, for example, and a leaf | plate spring may be sufficient. Further, the angular positions in the circumferential direction of the first and second ends of the connecting member may be shifted in an unloaded state when viewed from the axial direction S, and the first and second ends are axial. What is necessary is just to be separated in the direction.
It is also conceivable that the movable end portion can be displaced to three or more positions, or that the movable end portion can be adjusted by manual operation as required.
また、パワーステアリング装置としては、油圧式の他、例えば、操舵補助用に電動アクチュエータを用いる電動式パワーステアリング装置であってもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition to the hydraulic type, the power steering device may be, for example, an electric power steering device that uses an electric actuator for assisting steering. In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
１…パワーステアリング装置、３…入力軸、４…出力軸、１３…所定の回動軸線、２５…連結バー（連結部材）、２６Ａ，２６Ｂ…油圧アクチュエータ（駆動部材）、３０…第１の端部（可動端部）、３０Ａ…第１の端部、３１…第２の端部（可動端部）、３２，３３…案内溝、Ｒ…径方向、Ｓ…軸方向（平行な方向） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power steering device, 3 ... Input shaft, 4 ... Output shaft, 13 ... Predetermined rotation axis, 25 ... Connection bar (connection member), 26A, 26B ... Hydraulic actuator (drive member), 30 ... 1st end Part (movable end part), 30A ... first end part, 31 ... second end part (movable end part), 32, 33 ... guide groove, R ... radial direction, S ... axial direction (parallel direction)
Claims (4)
上記入力軸および出力軸をトルク伝達可能に連結する弾性を有する連結部材を備え、
上記連結部材は、上記所定の回動軸線と平行な方向に離隔する第１および第２の端部を含み、これら第１および第２の端部は、入力軸および出力軸にそれぞれ連結され、
連結部材の第１および第２の端部の少なくとも一方は、上記所定の回動軸線からの距離を変更できるように入力軸および出力軸のうち対応する軸に連結された可動端部を含むことを特徴とするパワーステアリング装置。 In a power steering device that generates a steering assist force in accordance with a relative rotational displacement of an input shaft and an output shaft arranged coaxially with a predetermined rotational axis,
A connecting member having elasticity for connecting the input shaft and the output shaft so that torque can be transmitted;
The connecting member includes first and second ends separated in a direction parallel to the predetermined rotation axis, and the first and second ends are connected to an input shaft and an output shaft, respectively.
At least one of the first and second end portions of the connecting member includes a movable end portion connected to a corresponding shaft of the input shaft and the output shaft so that the distance from the predetermined rotation axis can be changed. A power steering device.
上記入力軸および出力軸の少なくとも一方は、連結部材の対応する端部を当該軸の径方向に案内するための案内溝を含むことを特徴とするパワーステアリング装置。 In the power steering device according to any one of claims 1 to 3,
At least one of the input shaft and the output shaft includes a guide groove for guiding a corresponding end portion of the connecting member in a radial direction of the shaft.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005225634A JP2007038869A (en) | 2005-08-03 | 2005-08-03 | Power steering device |
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|---|---|
| JP (1) | JP2007038869A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101148435B1 (en) * | 2007-04-11 | 2012-05-21 | 주식회사 만도 | Power Steering Appratus Having Tosion Ragulator Device |
| US8245812B2 (en) | 2008-09-11 | 2012-08-21 | Hyundai Motor Company | Device for controlling torsional stiffness of power steering system |
| DE102009011853B4 (en) | 2008-03-11 | 2022-07-14 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Electric power steering systems for vehicles with adjustable torsion bars |
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2005
- 2005-08-03 JP JP2005225634A patent/JP2007038869A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101148435B1 (en) * | 2007-04-11 | 2012-05-21 | 주식회사 만도 | Power Steering Appratus Having Tosion Ragulator Device |
| DE102009011853B4 (en) | 2008-03-11 | 2022-07-14 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Electric power steering systems for vehicles with adjustable torsion bars |
| US8245812B2 (en) | 2008-09-11 | 2012-08-21 | Hyundai Motor Company | Device for controlling torsional stiffness of power steering system |
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