JP2000247251A - 動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操舵角が所定値を超えたとき、操舵手段の操
舵角速度に応じて回転数制御を行うもので、油圧力が上
昇していない状態から油圧力を連続して上昇させること
ができ、入力トルクに引っ掛り感を感じさせることなく
操舵することができるようにする。 【解決手段】 操舵補助用の油圧シリンダＳに圧油を供
給する油圧ポンプＰを駆動するための電動モータＭは、
操舵角が所定値θ以下のとき所定の回転数以下とし、前
記操舵角が所定値θを超えたとき、操舵輪１の操舵角速
度に応じて回転数制御を行い、操舵角が前記所定値θ以
下のとき、油圧シリンダＳへ供給される圧油の圧力が上
昇しない状態となるようにし、圧力が上昇しない状態の
終末点を操舵角が超えたとき、既に停止又はスアンバイ
運転から増速されている電動モータＭによって油圧力が
上昇していない状態から油圧力を連続して上昇させるこ
とができるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータによっ
て駆動される油圧ポンプからの圧油を操舵補助用の油圧
シリンダへ供給する制御弁を備えた油圧式の動力舵取装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧式の動力舵取装置は、操舵補助力の
発生源として自動車の舵取機構中に配置された油圧シリ
ンダ（パワーシリンダ）と、舵輪（ステアリングホィー
ル）の操作に応じて圧油の給排動作をなす油圧制御弁と
を備え、油圧源たる油圧ポンプから油圧制御弁へ供給さ
れる圧油を舵輪の操作に応じて前記油圧シリンダに送給
し、この送給に応じて油圧シリンダが発する油圧力（操
舵補助力）を舵取機構に加え、舵取りに要する運転者の
労力負担を軽減する構成となっている。

【０００３】油圧制御弁としては、舵輪に繋がる入力軸
及び舵取機構に繋がる出力軸を連結するトーションバー
の捩れに応じて相対角変位が生ずるように嵌合されたバ
ルブボディ及びバルブスプールを有する回転式のものが
広く用いられている。これは、前記入力軸及び出力軸の
トーションバーによる連結部分において入力軸又は出力
軸の一方にバルブスプールが一体的に形成され、他方に
バルブボディが連結されており、これらバルブボディ及
びバルブスプール間に前記トーションバーの捩れに応じ
た相対角変位が生じるように構成されたものである。

【０００４】バルブボディの内周面には長手方向へ延び
る複数の第１の油溝が等配されており、バルブスプール
の外周面には前記第１の油溝に対して千鳥配置となる複
数の第２の油溝が設けられており、周方向に隣合う第１
及び第２の各油溝の幅方向両側の溝縁間に絞り部を設
け、第２の油溝が１つ置きに給油室及び排油室となり、
第１の油溝が前記給油室と排油室との間で送油室とな
る。尚、給油室は油圧源としての前記油圧ポンプの吐出
側に連通されており、排油室は排油先としての油タンク
に連通されており、送油室は送油先となる油圧シリンダ
の両シリンダ室に交互に連通されている。

【０００５】以上の構成において、舵輪に入力トルク
（操舵トルク）が加えられたとき、入力軸と出力軸との
間、即ち、バルブボディーとバルブスプールとの間に前
記トーションバーの捩れを伴って相対角変位が生じ、前
記絞り部の絞り面積が変化する結果、前記油圧ポンプか
らの供給圧油は、絞り面積を増した側の絞り部を経て同
側に相隣する送油室に送給される。これにより油圧シリ
ンダは、他方の油室との間に生じる圧力差に応じた油圧
力を発生し、この油圧力が操舵補助力として舵取機構に
加えられることとなる。

【０００６】以上の動作をなす油圧制御弁を備えた動力
舵取装置は、例えば特開平６−２０６５５４号公報に記
載されている。図１１はこの動力舵取装置の操舵トルク
に対する絞り部の開度及び油圧力特性図である。縦軸は
油圧力及び絞り開度を示し、横軸は操舵トルクを示して
いる。この動力舵取装置は、絞り部が閉じきるまでの不
感帯域では電動モータの駆動は行われず、操舵補助力は
生じないのであるが、絞り部が閉じきった時点から電動
モータが駆動され、以後は操舵トルクの変化に比例して
回転数制御が行われ、操舵トルクの増加に比例して油圧
力を高めるようにしたものである。

【０００７】ところが、この従来の動力舵取装置におい
て、舵輪に加えられる操舵トルクと、これに応じて得ら
れる操舵補助力との対応関係（補助力特性）は、入力軸
と出力軸とを連結するトーションバーのバネ定数（捩れ
特性）により一義的に決定され、操舵トルクの増加に応
じて操舵補助力が比例的に増加する補助力特性が得られ
るが、このような特性は、自動車の舵取りにとって好ま
しいものではない。

【０００８】即ち、自動車の舵取りは、操向用の車輪
（一般的には前輪）に作用する路面反力に抗して行わ
れ、路面反力の大小は、車速の遅速及び操舵角度の大小
に夫々対応する。このため、停止時又は低速走行時に大
なる舵取りが行われる場合を基準として前記トーション
バーのバネ定数を小に選定した場合は、高速走行中に舵
輪に加わるわずかな力にて舵取りがなされ、直進安定性
が損なわれる不都合がある。また逆に、高速走行中に小
なる舵取りが行われる場合を基準として前記トーション
バーのバネ定数を大に選定した場合は、多大の力を要す
る停止中の舵取り、所謂、据え切りに際して十分な操舵
補助力が得られないという不都合がある。

【０００９】この不都合を解消するため、出願人は操舵
トルクに比例して電動モータの回転数制御を行う代わり
に、舵輪等の操舵手段の操舵角を検出する角度センサを
用い、検出された操舵角を用いて操舵手段の操舵角速度
を求め、操舵角が所定値以下では電動モータを所定の回
転数以下とし、操舵角が前記所定値を超えたとき電動モ
ータを前記操舵手段の操舵角速度に応じて回転数制御す
る如くなした動力舵取装置を開発中である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、操舵角が所
定値以下のとき電動モータを所定の回転数以下とし、操
舵角が前記所定値を超えたとき電動モータを操舵手段の
操舵角速度に応じて回転数制御する如くなした動力舵取
装置において、設定される操舵角の所定値を１°〜２°
程度に小さく設定した場合、操舵手段が１°〜２°操舵
される都度、頻繁に電動モータが駆動され、操舵補助力
が生ずることになるという不具合がある。従って、操舵
角の所定値は、３°程度に大きく設定して適度な遊びを
確保して電動モータが頻繁に駆動されることがないよう
にするのが好ましい。

【００１１】図１２は操舵手段に加えられる入力トルク
と制御弁によって制御される油圧力との関係を示す油圧
特性図である。縦軸は油圧力を示し、横軸は入力トルク
を示している。図１２にあっては制御弁によって制御さ
れる油圧力の増加に伴って入力トルクの増加が小さくな
る。しかしながら操舵角の所定値を３°程度に大きく設
定した場合、操舵手段の操舵中立点からの操舵角が前記
所定値を一旦超えたとき操舵に引っ掛り感を感じること
がある。

【００１２】この引っ掛り感の原因を追及した結果、図
１２に示す如く操舵角が設定された所定値θになるまで
の間は、制御弁のバルブボディ及びバルブスプールにマ
ニュアル状態での相対角変位が生ずるとともに油圧シリ
ンダへ供給される圧油の圧力は緩やかに上昇しうる状態
で、例えば供給される圧油液量が1.0 （l/min ）の場合
の特性を有する（図１２の a）のに対し、操舵角が設定
された所定値θを超えたとき電動モータが操舵角速度に
応じて制御され、既に圧油の圧力が上昇しうる状態とな
っている制御弁へ油圧ポンプから圧油が急激に供給され
ることになるため、制御弁の状態は例えば供給される圧
油流量が2.0 （l/min ）の特性を有する状態（図１２の
b）に移行することになり、入力トルクが不連続（図１
２のc ）になって操舵に引っ掛り感を感じることになる
ことを見出した。

【００１３】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、操舵角が所定値以下のとき電動モータを所定の
回転数以下とし、操舵角が前記所定値を超えたとき、前
記電動モータを操舵手段の操舵角速度に応じて回転数制
御するようになし、操舵角が前記所定値以下のとき、制
御弁から油圧シリンダへ供給される圧油の圧力が上昇し
ない状態となるようにしてある構成とすることにより、
操舵補助力を発生させたときの引っ掛かり感をなくする
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。また、操舵手段に加えられる入力トルクが所定値以
下のとき電動モータを所定の回転数以下とし、入力トル
クが前記所定値を超えたとき、前記電動モーを操舵手段
の操舵角速度に応じて回転数制御するようになし、入力
トルクが前記所定値以下のとき、制御弁から油圧シリン
ダへ供給される圧油の圧力が上昇しない状態となるよう
にしてある構成とすることにより、操舵補助力を発生さ
せたときの引っ掛り感をなく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。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る動力舵取
装置は、操舵手段の操舵角を検出する角度検出手段と、
電動モータによって駆動される油圧ポンプからの圧油を
操舵補助用の油圧シリンダへ供給する制御弁と、前記操
舵角が所定値以下のとき前記電動モータを所定の回転数
以下とし、前記操舵角が所定値を超えたとき、前記電動
モータを前記操舵手段の操舵角速度に応じて回転数制御
する制御装置とを備え、前記操舵角が前記所定値以下の
とき、前記油圧シリンダへ供給される圧油の圧力が上昇
しない状態となるようにしてあることを特徴とする。

【００１５】第３発明に係る動力舵取装置は、第１発明
において、前記制御装置は、前記操舵手段の操舵角速度
を前記角度検出手段により検出された操舵角を用いて求
めるべくなしてあることを特徴とする。

【００１６】第４発明に係る動力舵取装置は、第１又は
第３発明において、前記制御弁は前記圧油の流路に絞り
部を設けており、該絞り部は、前記操舵角が前記所定値
よりも小さいときに、前記圧油の圧力が上昇しないよう
に形成されていることを特徴とする。

【００１７】第５発明に係る動力舵取装置は、第１，第
３又は第４発明において、前記操舵手段と前記舵取機構
とを連結する連結軸をさらに備え、該連結軸のバネ定数
は、前記操舵角が前記所定値よりも小さいときに前記圧
油の圧力が上昇しない値に設定されていることを特徴と
する。

【００１８】第１及び第３乃至第５発明にあっては、操
舵角が所定値以下のとき電動モータは所定の回転数以下
で停止又はスタンバイ運転されており、操舵に伴い操舵
角が前記所定値を超えたとき、電動モータが駆動される
か、又は、操舵手段の操舵角速度に応じて電動モータの
回転数が変化する。操舵手段の操舵角速度は、例えば制
御装置において操舵角の検出結果を用いて求められる。
操舵角が所定値以下のとき、制御弁から油圧シリンダへ
供給される圧油の圧力が上昇しない状態となっているた
め、電動モータが駆動していてもその油圧力が増加する
ことはない。

【００１９】この状態は、前記所定値までの前記制御弁
の絞り部の絞り程度を設定することにより、即ち、絞り
部の形状，間隔及び寸法を設定することにより実現され
る。絞り部の絞り程度は操舵角、即ち、入力軸と出力軸
との回転角（捩じれ角）により決定される。これはトー
ションバーのような連結軸のベン定数の大小により左右
される。

【００２０】操舵に伴い、前記油圧力が増加しない状態
の終末点を操舵角が超えたとき、既に駆動又はスタンバ
イ運転により増速されている電動モータによって油圧力
が上昇していない状態から、油圧力を連続して増加させ
ることができる。従って、舵輪の操作に応じた正当な回
転数で電動モータが駆動されたときに油圧力が急に変化
することがなく、スムーズに操舵できる。その結果、入
力トルクに引っ掛り感を感じさせることなく操舵するこ
とができる。

【００２１】第２発明に係る動力舵取装置は、操舵手段
に加えられる入力トルクを検出するトルク検出手段と、
前記操舵手段の操舵角を検出する角度検出手段と、電動
モータによって駆動される油圧ポンプからの圧油を操舵
補助用の油圧シリンダへ供給する制御弁と、前記入力ト
ルクが所定値以下のとき前記電動モータを所定の回転数
以下とし、前記入力トルクが所定値を超えたとき、前記
電動モータを前記操舵手段の操舵角速度に応じて回転数
制御する制御装置とを備え、前記入力トルクが前記所定
値以下のとき、前記油圧シリンダへ供給される圧油の圧
力が上昇しない状態となるようにしてあることを特徴と
する。

【００２２】第３発明に係る動力舵取装置は、第２発明
において、前記制御装置は、前記操舵手段の操舵角速度
を前記角度検出手段により検出された操舵角を用いて求
めるべくなしてあることを特徴とする。

【００２３】第４発明に係る動力舵取装置は、第２又は
第３発明において、前記制御弁は前記圧油の流路に絞り
部を設けており、該絞り部は、前記操舵角が前記所定値
よりも小さいときに、前記圧油の圧力が上昇しないよう
に形成されていることを特徴とする。

【００２４】第５発明に係る動力舵取装置は、第２，第
３又は第４発明において、前記操舵手段と前記舵取機構
とを連結する連結軸をさらに備え、該連結軸のバネ定数
は、前記操舵角が前記所定値よりも小さいときに前記圧
油の圧力が上昇しない値に設定されていることを特徴と
する。

【００２５】第２乃至第５発明にあっては、入力トルク
が所定値以下のとき電動モータは所定の回転数以下でス
タンバイ運転、又は、駆動が停止されており、操舵に伴
い入力トルクが前記所定値を超えたとき、電動モータが
駆動されるか、又は、操舵手段の操舵角速度に応じて電
動モータの回転数が変化する。操舵手段の操舵角速度
は、例えば制御装置において操舵角の検出結果を用いて
求められる。入力トルクが所定値以下のとき、制御弁か
ら油圧シリンダへ供給される圧油の圧力が上昇しない状
態となっているため、電動モータが駆動していてもその
油圧力が増加することはない。

【００２６】この状態は、前記トーションバーのような
連結軸のバネ定数と、制御弁の絞り部の絞り程度とを設
定することにより実現できる。バネ定数は、連結軸の素
材，太さ及び長さを設定することにより決定され、絞り
部の絞り程度は、絞り部の形状，間隔及び寸法を設定す
ることにより決定される。

【００２７】操舵に伴い、前記油圧力が増加しない状態
の終末点を入力トルクが超えたとき、既に駆動又はスタ
ンバイ運転から増速されている電動モータによって油圧
力が上昇していない状態から油圧力を連続して増加させ
ることができる。従って、舵輪の操作に応じた正当な回
転数で電動モータが駆動されたときに油圧力が急に変化
することがなく、スムーズに操舵できる。その結果、入
力トルクに引っ掛り感を感じさせることなく操舵するこ
とができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施例を示す図
面に基づいて詳述する。 実施の形態１ 図１は動力舵取装置の模式図、図２は動力舵取装置の制
御弁部分の縦断面図、図３は動力舵取装置の制御弁の模
式的横断面図である。

【００２９】図１及び図２に示すように、動力舵取装置
は、舵取りのための操舵手段である操舵輪１に繋がる中
空の入力軸２と、車体の前部に左右方向に延設されたラ
ック軸１１の中途部に噛合するピニオン１２を有し、舵
取機構に繋がる出力軸３と、これら入力軸２及び出力軸
３を同軸的に連結するトーションバー４と、該トーショ
ンバー４の捩れに応じて相対角変位が生ずるように嵌合
されたバルブボディ５１及びバルブスプール５２を有
し、入力軸２及び出力軸３に設ける制御弁５と、前記ラ
ック軸１１の中途に構成された操舵補助用の油圧シリン
ダＳと、電動モータＭによって駆動され、前記油圧シリ
ンダＳに圧油を供給する油圧ポンプＰと、排油先となる
油タンクＴとを備えてなる。操舵輪１の操作に応じた制
御弁５の後述する動作により、油圧ポンプＰの発生油圧
を前記制御弁５から油圧シリンダＳに供給する一方、該
油圧シリンダＳからの戻り油を油タンクＴに排出する。
供給された油圧により油圧シリンダＳが発生する油圧力
（操舵補助力）をラック軸１１に加え、該ラック軸１１
の摺動を補助する構成となっている。

【００３０】入力軸２及び出力軸３は、筒形のバルブハ
ウジング５０内に同軸回りの回動を自在に支持されてい
る。出力軸３の一端部には、嵌合凹部３２が設けられ、
該嵌合凹部３２に入力軸２の一端部が回転自由に嵌合支
持され、さらにトーションバー４の一端部がスプライン
嵌合されている。また、入力軸２の他端部には、トーシ
ョンバー４の他端部がノックピン６により連結されてい
る。

【００３１】図３に示す如く、制御弁５はバルブハウジ
ング５０内に回転自在に嵌合支持され、出力軸３と共回
りする筒形のバルブボディ５１と、該バルブボディ５１
の内側に相対角変位が自在であるように挿入され、前記
入力軸２の中途部外周に一体形成されたバルブスプール
５２とを備えている。

【００３２】出力軸３及びバルブボディ５１は、バルブ
ボディ５１の一端から他端側に向かって凹入する係合凹
部５３と、出力軸３の一端部から径方向外方に向けて突
設された回転拘束ピン３１との係合により、共回り可能
に構成されている。

【００３３】バルブボディ５１の内周面とバルブスプー
ル５２の外周面とには、図３に示す如く軸長方向へ延び
る各複数の油溝５１ａ，５２ａ，５２ｂが周方向に略等
配をなして並設されている。これらは嵌合周上にて周方
向に千鳥配置されており、相隣する油溝５１ａ，５２ａ
間及び５１ａ，５２ｂ間の夫々には前記相対角変位に応
じて絞り面積を変える複数の絞り部５４が形成されてい
る。なお、本実施の形態ではバルブスプール５２の夫々
の油溝５２ａ，５２ｂ間にあるランド部の両端エッジに
面取り部が形成されており、この面取り部とバルブボデ
ィ５１の油溝５１ａの両側各エッジとの対向空間を絞り
部５４としている。

【００３４】給油源となる油圧ポンプＰは、図２に示す
如くバルブハウジング５０を内外に貫通するポンプポー
ト５０ａとバルブボディ５１を貫通する給油孔５１ｂと
を経て前記油溝５２ａ（給油溝）に連通すべく取付けて
あり、該油溝５２ａの両側に相隣する油溝５１ａ（分配
溝）は、バルブボディ５１を貫通する各別の送油孔５１
ｃ，５１ｄ、及びバルブハウジング５０を内外に貫通す
る各別のシリンダポート５０ｂ，５０ｃを介して送油先
となる油圧シリンダＳの両シリンダ室Ｓ_L ，Ｓ _R に夫々
連通させてある。更に、これらの分配溝５１ａの他側に
相隣する油溝５２ｂ（排油溝）は、入力軸２の中空部を
経てバルブボディ５１の一側に形成された排油室５５に
連通され、該排油室５５の該当位置にてバルブハウジン
グ５０を内外に貫通するタンクポート５０ｄを経て排油
先となる油タンクＴに連通させてある。

【００３５】バルブボディ５１とバルブスプール５２と
の嵌合周上に並ぶ複数の絞り部５４，５４…は、前記ト
ーションバー４に捩れが生じていない中立状態において
互いに等しい絞り面積を有するように中立点に調整され
ており、この中立点で油圧ポンプＰからポンプポート５
０ａを経て給油溝５２ａに供給される圧油は、両側に相
隣する分配溝５１ａに均等に導入され、更にこれらの他
側に相隣する排油溝５２ｂに導入され、入力軸２の中空
部、連通孔２１、排油室５５、タンクポート５０ｄを経
て油タンクＴに排出される。このとき、前記分配溝５１
ａに夫々連通されたシリンダ室Ｓ_L ，Ｓ_R 間に圧力差は
生じず、油圧シリンダＳは何らの力も発生しない。

【００３６】これに対し、操舵輪１に操舵のための入力
トルク（操舵トルク）が加えられたときには、入力軸２
と出力軸３との間、即ち、バルブスプール５２とバルブ
ボディ５１との間に、トーションバー４の捩れを伴って
前記入力トルクの方向へ相対角変位が生じ、両者の嵌合
周上に並ぶ絞り部５４，５４…の絞り面積が変化する。
このとき、前記給油溝５２ａに供給される圧油は、絞り
面積を増した側の絞り部を経て一方の分配溝５１ａに主
として導入されるようになり、該分配溝５１ａにシリン
ダポート５０ｂ，５０ｃを介して連通された一方のシリ
ンダ室Ｓ_L （又はＳ_R ）と、他方の分配溝５１ａにシリ
ンダポート５０ｂ，５０ｃを介して連通された他方のシ
リンダ室Ｓ_R （又はＳ_L ）との間に圧力差が生じ、油圧
シリンダＳは、この圧力差に応じた油圧力を発生する。

【００３７】このとき、他方のシリンダ室Ｓ_R （又はＳ
_L ）から圧油が押し出され、対応するシリンダポートを
経て他方の分配溝５１ａに還流し、該分配溝５１ａの一
側にて絞り面積を増した絞り部を経て排油溝５２ｂに導
入されて、入力軸２の中空部、排油室５５、タンクポー
ト５０ｄを経て油タンクＴに排出される。

【００３８】以上の如く構成された動力舵取装置は、図
１に示すように、操舵輪１の操舵角を検出する角度検出
器７と、該角度検出器７により検出された操舵角に基づ
いて操舵輪１の操舵角速度を演算し、前記操舵角が所定
値θ以下のとき前記電動モータＭを所定の回転数以下と
し、前記操舵角が所定値θを超えたとき前記電動モータ
Ｍを前記操舵輪１の操舵角速度に応じて回転数制御する
マイクロプロセッサのような制御装置９とをさらに備え
る。

【００３９】図４は、本発明の動力舵取装置の操舵角と
制御弁によって制御される油圧力との関係を示す油圧特
性図である。縦軸は油圧力を示し、横軸は操舵角を示し
ている。グラフ中、実線は実施の形態１の装置の特性
を、破線は従来装置の特性を示している。制御装置９
は、角度検出器７が検出した検出結果に基づいて電動モ
ータＭの駆動／停止の制御を行い、角度検出器７が検出
した検出結果に基づいて操舵輪１の角速度を求め、該角
速度に基づいて電動モータＭの回転数制御を行うことに
より、油圧ポンプＰを低流量から高流量に制御する。そ
して図４に示すように、角度検出器７が検出した操舵角
が所定値θ以下であるときは、前記油圧シリンダＳへ供
給される圧油の圧力が上昇しない状態となるように構成
されている。なお、角速度検出器により操舵輪１の操舵
角速度を検出し、検出された角速度を制御装置９に入力
するように構成してあっても良い。

【００４０】操舵角が所定値θ以下であるとき油圧シリ
ンダＳへ供給される圧油の圧力が上昇しない状態を実現
するためには、前記制御弁５のバルブボディ５１及びバ
ルブスプール５２の油溝５１ａ，５２ａ間の絞り部５４
（図３参照）を、操舵角が中立の状態から前記所定値θ
までは、油圧ポンプＰが駆動しても油圧力が上昇しない
ように形成する。具体的には、前記所定値までの絞り部
５４の絞り程度と前記トーションバー４のバネ定数ｋと
を設定する。これは、操舵輪１に加えられる入力トルク
はトーションバー４のバネ定数ｋと操舵角，即ち入力軸
２と出力軸３との回転角との積で決定されるためであ
る。絞り部５４の絞り程度は、絞り部の形状，間隔及び
寸法を設定することにより決定できる。また、トーショ
ンバー４のバネ定数ｋはトーションバー４の素材，太
さ，長さにより決定される。このように、制御弁５は操
舵角の所定値θを超えて操舵されたときに油圧力が上昇
していない状態から油圧力を連続して増加するようにな
されている。

【００４１】電動モータＭの制御は、中立状態からの操
舵角θを電動モータＭが頻繁に駆動されることがない例
えば３°とした場合、操舵角が３°になるまでの間は角
度検出器７から検出信号が出力されず、電動モータＭが
駆動されることなくマニュアルで操舵され、操舵に伴い
３°の所定値θを超えたとき、角度検出器７から検出信
号が出力され、制御装置９から出力される信号に基づい
て電動モータＭが駆動されるとともに、制御装置９で操
舵角速度が演算され、制御装置９から出力される信号に
基づいて回転数制御が行われる。

【００４２】図５は操舵補助過程における制御装置９の
手順を示すフローチャートである。操舵輪１の操舵補助
は以下のように行なわれる。角度検出器７は、操舵角が
所定値θ、例えば３°を検出した時点で検出信号を制御
装置９に出力するようになっている。操舵角が３°以下
のときは電動モータＭが駆動されることなくマニュアル
で操舵されている。操舵に伴い操舵角が３°を超えたと
き、角度検出器７からの検出信号を受け取り（ステップ
Ｓ１）、電動モータＭに駆動の指示を与える（ステップ
Ｓ２）。制御装置９からの指示により電動モータＭが駆
動されるとともに、油圧ポンプＰから制御弁５へ圧油が
供給される。上述した如く、操舵角が所定値θ以下のと
きの制御弁５は油圧力が上昇しない状態になっているた
め、操舵に伴い操舵角が、油圧力が上昇しない状態の終
末点Ｖ（図４参照）を超えたとき、既に駆動されている
油圧ポンプＰから供給される圧油により油圧力が急激に
上昇することはない。

【００４３】制御装置９は、角度検出器７からの検出信
号に基づいて操舵角速度を演算する（ステップＳ３）。
そして操舵角速度に応じた電動モータの回転数を演算し
（ステップＳ４）、得られた回転数に基づいて電動モー
タＭの駆動を制御する（ステップＳ５）。その結果、操
舵角速度に応じた操舵補助力を得ることができる。

【００４４】なお、圧油の圧力が上昇しない状態の終末
点Ｖは、前記所定値θに対応する点を超えて近似させて
あり、これにより３°程度の好ましい操舵角θで速やか
に操舵補助力を発生させることができる。また、操舵角
の所定値θは３°に限らず、圧油の圧力が上昇しない状
態を所望の操舵角に応じて設定することにより、同様の
効果を奏する。

【００４５】実施の形態２ 図６は実施の形態２の動力舵取装置の模式図である。実
施の形態２の動力舵取装置は、操舵輪１に加えられる入
力トルクを検出するトルク検出器１０と、操舵輪１の操
舵角を検出する角度検出器７と、該角度検出器７により
検出された操舵角に基づいて操舵輪１の操舵角速度を演
算し、前記入力トルクが所定値Ｔ０以下のとき前記電動
モータＭを所定の回転数以下とし、前記入力トルクが所
定値Ｔ０を超えたとき、前記電動モータＭを検出された
操舵角から求めた操舵輪１の操舵角速度に応じて回転数
制御するマイクロプロセッサ等の制御装置８とを用い、
トルク検出器１０が検出した検出結果に基づいて電動モ
ータＭの駆動／停止の制御を行い、求められた角速度に
基づいて電動モータＭの回転数制御を行って、油圧ポン
プＰを低流量から高流量に制御する。またトルク検出器
１０が検出する入力トルクが所定値Ｔ０以下のとき、前
記油圧シリンダＳへ供給される圧油の圧力が上昇しない
状態となるように構成してある。電動モータＭの駆動／
停止の制御を操舵角の角度検出器７に代わってトルク検
出器１０を用いて行なうことの他は、その他の構成及び
作用は実施の形態１と同じであるため、同じ符号を用
い、その詳細な説明、構造及び作用を省略する。なお、
角速度検出器により操舵輪１の操舵角速度を検出し、検
出された角速度を制御装置８に入力するように構成して
あっても良い。

【００４６】図７は舵輪に加えられる入力トルクと制御
弁によって制御される油圧力との関係を示す油圧特性図
である。縦軸は油圧力を示し、横軸は入力トルクを示し
ている。またグラフ中、実線は実施の形態２の装置の特
性を、破線は従来装置の特性を示している。図７におい
て、Ｔ０は入力トルクの所定値であり、Ｖは油圧力が増
加しない状態の終末点である。

【００４７】操舵輪１に加えられる入力トルクが所定値
Ｔ０以下であるとき油圧シリンダＳへ供給される圧油の
圧力が増加しない状態を実現するためには、前記制御弁
５の絞り部５４の設定と、前記トーションバー４のバネ
定数ｋの設定とが必要である。入力トルクは、トーショ
ンバー４のバネ定数ｋと操舵輪１の操舵角との積で決定
される。この関係から、入力トルクが零の状態から所定
値Ｔ０までは油圧ポンプＰが駆動しても油圧力が上昇し
ないように、絞り部５４及びバネ定数ｋを設定する。絞
り部５４は、その形状，間隔及び寸法を設定することに
より決定できる。バネ定数ｋはトーションバー４の素
材，太さ，長さを設定することにより決定できる。この
ように、制御弁５は入力トルクの所定値Ｔ０を超えて操
舵されたとき、油圧力が上昇しない状態から連続して増
加するようになされている。

【００４８】電動モータＭの制御は、操舵輪１が停止状
態から所定値Ｔ０までの入力トルクを、電動モータＭが
頻繁に駆動されることがない例えば入力トルク２Ｎ・ｍ
とした場合、入力トルク２Ｎ・ｍになるまでの間はトル
ク検出器１０から検出信号が出力されず、電動モータＭ
が駆動されることなくマニュアルで操舵され、操舵に伴
い２Ｎ・ｍを超えた入力トルクになったとき、トルク検
出器１０から検出信号が出力され、制御装置８から出力
される信号に基づいて電動モータＭが駆動されるととも
に、角度検出器７から検出信号が出力され、制御装置８
により演算される信号に基づいて回転数制御が行われ
る。

【００４９】図８は操舵補助過程における制御装置８の
手順を示すフローチャートである。実施の形態２の操舵
補助は以下のように行なわれる。トルク検出器は、操舵
輪１に加えられる入力トルクが所定値Ｔ０、例えば２Ｎ
・ｍを検出した時点で検出信号を制御装置８に出力する
ようになっている。入力トルクが２Ｎ・ｍ以下のときは
電動モータＭが駆動されることなくマニュアルで操舵さ
れている。操舵に伴い入力トルクが２Ｎ・ｍを超えたと
き、トルク検出器１０からの検出信号を受け取り（ステ
ップＳ１１）、電動モータＭに駆動の指示を与える（ス
テップＳ１２）。制御装置８からの指示により電動モー
タＭが駆動されるとともに、油圧ポンプＰから制御弁５
へ圧油が供給される。上述した如く、入力トルク所定値
Ｔ０以下のときの制御弁５は油圧力が上昇しない状態に
なっているため、操舵に伴い入力トルクが、トーション
バー４のバネ定数ｋによる前記終末点Ｖ（図７参照）を
超えたとき、既に駆動されている油圧ポンプＰから供給
される圧油により油圧力が急激に上昇することはない。

【００５０】角度検出器７は入力トルクが２Ｎ・ｍに相
当する操舵角を超えたときに検出信号を制御装置８に出
力し、角速度を演算するようになっている。制御装置８
は角度検出器７からの検出信号を受け（ステップＳ１
３）、操舵に伴う操舵角速度を演算する（ステップＳ１
４）。そして操舵角速度に応じた電動モータの回転数を
演算し（ステップＳ１５）、得られた回転数に基づいて
電動モータＭの駆動を制御する（ステップＳ１６）。そ
の結果、操舵角速度に応じた操舵補助力を得ることがで
きる。

【００５１】また、前記圧油の圧力が上昇しない状態の
終末点Ｖは、前記所定値Ｔ０に対応する点を超えて近似
させるのである。

【００５２】

【実施例】以下に実施の形態２の具体的構成について述
べる。図９は制御弁５（図３参照）のバルブボディ５１
及びバルブスプール５２の寸法及び面取り部の角度を示
す説明図である。図９に示すように、バルブスプール５
２のランド部での外径は半径22.2ｍｍを有し、油溝５２
ａ，５２ｂの幅は夫々4.5 ｍｍである。面取り部は、バ
ルブスプール５２の油溝５２ａ，５２ｂ間のランド部の
中央3.3 ｍｍを残して両端エッジに形成されており、ラ
ンド部の中央を通る径方向線と80°を形成する向きに切
り落とされている。また、バルブボディ５１の周面とバ
ルブスプール５２の周面との間には隙間を有している。
トーションバー４のバネ定数ｋは1.3（ N・m/deg ）で
ある。

【００５３】このような構成の動力舵取装置を用いて、
操舵輪１に加えられる入力トルクと、制御弁５によって
制御される油圧との関係について調べた。所定の回転数
以下で駆動され、吐出される圧油流量が1.0 （l/min ）
のときのバルブ特性（破線で示す）と、入力トルクの所
定値（Ｔ0 ）を超えたときに吐出する圧油流量が2.0（l
/min ）のときのバルブ特性（実線で示す）とを図１０
に示す。縦軸は油圧を示し、横軸は入力トルクを示して
いる。グラフから判るように、油圧は所定の入力トルク
２Ｎ・ｍを超えた後、1.0 （l/min ）から2.0 （l/min
）のバルブ特性に移行し、入力トルクの増加に伴って
緩やかに上昇しており、従来のように（図２参照）油圧
の増加に伴い入力トルクが減少するという現象は生じて
いないことが判る。このようにこの動力舵取装置は、操
舵輪１が停止の状態から所定の入力トルクＴ０までは油
圧ポンプＰが駆動した場合でも油圧力が上昇しないよう
に形成されており、従って、入力トルクに引っ掛かり感
を感じさせることなく操舵することができる。

【００５４】尚、以上説明した実施の形態１，２では、
操舵角の所定値θ以下又は入力トルクの所定値Ｔ０以下
のとき電動モータＭの駆動を停止し、操舵角が前記所定
値θを超え又は入力トルクが前記所定値Ｔ０を超えたと
き、電動モータＭを操舵輪１の操舵角速度に応じて回転
数制御するように構成することもできるし、また操舵角
の所定値θ以下又は入力トルクの所定値Ｔ０以下のとき
電動モータＭを所定の回転数以下でスタンバイ運転し、
操舵角が前記所定値θを超え又は入力トルクが前記所定
値Ｔ０を超えたとき、電動モータＭを操舵輪１の操舵角
速度に応じて増速させるように構成してもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述した如く第１及び第３乃至第５
発明によれば、操舵角が所定値以下のとき電動モータは
所定の回転数以下で停止又はスタンバイ運転されてお
り、操舵に伴い操舵角が前記所定値を超えたとき、電動
モータが駆動されるか、又は、電動モータの回転数が増
加する。そして、例えば絞り部の絞り程度と連結軸のバ
ネ定数との適切な設定により、操舵角が所定値以下のと
きに制御弁から油圧シリンダへ供給される圧油の圧力が
上昇しない状態となっているため、その油圧力が増加す
ることはない。操舵に伴い前記油圧力が増加しない状態
の終末点を操舵角が超えたとき、既に駆動又はスタンバ
イ運転から増速されている電動モータによって油圧力が
上昇していない状態から油圧力を連続して増加させるこ
とができ、油圧力が急に変化することをなくすることが
できる。従って、入力トルクに引っ掛り感を感じさせる
ことなく操舵することができる。

【００５６】また第２乃至第５発明によれば、入力トル
クが所定値以下のとき電動モータは所定の回転数以下で
停止又はスタンバイ運転されており、操舵に伴い入力ト
ルクが前記所定値を超えたとき、電動モータが駆動され
るか、又は、電動モータの回転数が増加する。そして、
例えば絞り部の絞り程度と連結軸のバネ定数との適切な
設定により、入力トルクが所定値以下のときに制御弁か
ら油圧シリンダへ供給される圧油の圧力が上昇しない状
態となっているため、その油圧力が増加することはな
い。操舵に伴い前記油圧力が増加しない状態の終末点を
入力トルクが超えたとき、既に駆動又はスタンバイ運転
から増速されている電動モータによって油圧力が上昇し
ていない状態から油圧力を連続して増加させることがで
き、油圧力が急に変化することをなくすることができ
る。従って、入力トルクに引っ掛り感を感じさせること
なく操舵することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の動力舵取装置の模式図
である。

【図２】本発明に係る動力舵取装置の制御弁部分の縦断
面図である。

【図３】本発明に係る動力舵取装置の制御弁の模式的横
断面図である。

【図４】本発明に係る実施の形態１の動力舵取装置の操
舵角と油圧力との関係を示す油圧特性図である。

【図５】実施の形態１の動力舵取装置の操舵補助過程に
おける制御装置の手順を示すフローチャートである。

【図６】本発明の実施の形態２の動力舵取装置の模式図
である。

【図７】本発明に係る実施の形態２の動力舵取装置の入
力トルクと油圧力との関係を示す油圧特性図である。

【図８】実施の形態２の動力舵取装置の操舵補助過程に
おける制御装置の手順を示すフローチャートである。

【図９】実施の形態２の具体例を示す説明図である。

【図１０】具体例の動力舵取装置の入力トルクと油圧力
との関係を示すグラフである。

【図１１】従来例における動力舵取装置の操舵トルクに
対する絞り部の開度及び油圧力特性図である。

【図１２】図１２は、従来例における操舵輪に加えられ
る入力トルクと油圧力との関係を示す油圧特性図であ
る。

【符号の説明】

１ 操舵輪（舵輪） ４ トーションバー ５ 制御弁 ５４ 絞り部 ７ 角度検出器 ８，９ 制御装置 θ 操舵角の所定値 Ｔ０ 入力トルクの所定値 Ｍ 電動モータ Ｐ 油圧ポンプ Ｓ 油圧シリンダ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵手段の操舵角を検出する角度検出手
   段と、電動モータによって駆動される油圧ポンプからの
   圧油を操舵補助用の油圧シリンダへ供給する制御弁と、
   前記操舵角が所定値以下のとき前記電動モータを所定の
   回転数以下とし、前記操舵角が所定値を超えたとき、前
   記電動モータを前記操舵手段の操舵角速度に応じて回転
   数制御する制御装置とを備え、前記操舵角が前記所定値
   以下のとき、前記油圧シリンダへ供給される圧油の圧力
   が上昇しない状態となるようにしてあることを特徴とす
   る動力舵取装置。
2. 【請求項２】 操舵手段に加えられる入力トルクを検出
   するトルク検出手段と、前記操舵手段の操舵角を検出す
   る角度検出手段と、電動モータによって駆動される油圧
   ポンプからの圧油を操舵補助用の油圧シリンダへ供給す
   る制御弁と、前記入力トルクが所定値以下のとき前記電
   動モータを所定の回転数以下とし、前記入力トルクが所
   定値を超えたとき、前記電動モータを前記操舵手段の操
   舵角速度に応じて回転数制御する制御装置とを備え、前
   記入力トルクが前記所定値以下のとき、前記油圧シリン
   ダへ供給される圧油の圧力が上昇しない状態となるよう
   にしてあることを特徴とする動力舵取装置。
3. 【請求項３】 前記制御装置は、前記操舵手段の操舵角
   速度を前記角度検出手段により検出された操舵角を用い
   て求めるべくなしてある請求項１又は２記載の動力舵取
   装置。
4. 【請求項４】 前記制御弁は前記圧油の流路に絞り部を
   設けており、該絞り部は、前記操舵角が前記所定値より
   も小さいときに、前記圧油の圧力が上昇しないように形
   成されている請求項１乃至３のいずれか一つに記載の動
   力舵取装置。
5. 【請求項５】 前記操舵手段と前記舵取機構とを連結す
   る連結軸をさらに備え、該連結軸のバネ定数は、前記操
   舵角が前記所定値よりも小さいときに前記圧油の圧力が
   上昇しない値に設定されている請求項１乃至４のいずれ
   か一つに記載の動力舵取装置。