JP2696336B2 - 動力舵取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、操舵補助力の発生源が油圧アクチュエータ
である油圧式の動力舵取装置に関し、更に詳述すれば、
自動変速機を備えた車両、所謂AT車に装着される油圧式
の動力舵取装置に関する。

〔従来技術〕

舵取機構中に配設した油圧シリンダ等の油圧アクチュ
エータを操舵補助力の発生源とする油圧式の動力舵取装
置は、例えば、舵輪に連なる軸体と操向車輪に作動的に
連なる軸体とを、トーションバー等の弾性体を介して同
軸的に連結すると共に、一方の軸体と連動回転する筒状
のケーシングと、該ケーシングに内嵌された他方の軸体
と連動回転する弁体とを備え、該弁体とケーシングとの
間に舵輪に加えられる操舵トルクに対応する相対角変位
が生ずるようになした油圧制御弁を、両軸体の連結部に
構成し、該油圧制御弁の動作により、前記油圧アクチュ
エータへの送給油圧を、前記相対角変位、即ち操舵トル
クの方向及び大きさに応じて制御し、操舵補助力を得る
構成としたものである。

さて、舵取りに要する力の大小は、操向車輪に路面か
ら作用する抵抗力の大小に対応し、この抵抗力の大小は
車速の遅速に対応する。従って、動力舵取装置において
は、路面からの大きい抵抗力に抗して舵取りを行う必要
がある停止時及び低速走行時には、可及的に大きい操舵
補助力を発生し、舵輪操作に要する力を低減せしめるこ
とが要求される一方、前記抵抗力の小さ高速走行時に同
様の操舵補助力を発生せしめた場合、舵輪に加わるわず
かの力にて舵取りがなされ、直進安定性の悪化を招来す
るため、高速走行時には、操舵補助力を殆ど発生せず、
舵輪に適度な剛性を与えることが要求される。ところ
が、前述の構成の動力舵取装置においては、油圧アクチ
ュエータが発生する操舵補助力と、舵輪に加えられる操
舵トルクとの間の対応関係は、前記トーションバーの捩
れ特性のみによって定まり、この捩れ特性を停止時及び
低速走行時を基準として選定した場合、高速走行時にお
ける直進安定性が悪化し、逆に高速走行時を基準として
選定した場合、停止時及び低速走行時に十分な操舵補助
力が得られないという難点がある。

この難点を解消するものとして、例えば特開昭61−13
2466号公報に開示されている如く、油圧により動作し、
前記両軸体の相対回転を拘束する油圧反力装置等、前記
油圧制御弁による送給油圧の制御特性を車速に応じて変
更する動作をなす特性変更手段を備えた動力舵取装置が
ある。

この油圧反力装置は、例えば、本願出願人による特開
昭63−15228号に示す如く、前記両軸体を囲繞する筒状
のケーシングに、一方の軸体の連結端部に固着した円筒
体を同軸回動自在に内嵌せしめ、該円筒体とケーシング
との間に車速の高低に対応する油圧が導入される油圧室
を構成すると共に、該円筒体に、これを半径方向に貫通
する複数の孔を周公報に略等配をなして形成し、該孔の
夫々に、これに沿って円筒体の半径方向に摺動するプラ
ンジャを装着する一方、この円筒体に、他方の軸体の連
結端部を内嵌せしめた構成となっており、前記油圧室へ
の導入油圧の作用により、各プランジャを半径方向内向
きに摺動させ、これらの内側端部を他方の軸体の外周面
に押し付け、両軸体間の相対回転、即ち前記油圧制御弁
の弁体とケーシングとの間の相対回転を拘束するもので
あり、この拘束力は、油圧室への導入油圧の高低に対応
する。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、油圧反力装置を備えた動力舵取装置にお
いては、前記油圧室へ車速に対応する油圧を導入するこ
とにより、車速に応じた適正な操舵補助力の発生状態を
得ることが可能である。従来においては、油圧室への導
入油圧を車速に対応せしめるため、油圧制御弁への供給
側の油路に可変絞り及び固定絞りを介して低圧源に連な
る分岐油路を設け、両絞り間の油圧を前記導入油圧とし
て利用されており、特開昭61−132466号公報において
は、車速を検出するセンサを設け、該センサの検出結果
に基づいて前記可変絞りの絞り開度を電気的に変更して
おり、また前記特願昭63−15228号においては、車速に
比例する速度にて回転駆動される車速センサポンプを設
け、該車速センサポンプの発生油圧により、前記可変絞
りの絞り開度を変更している。

従って、前者においては、油圧反力装置への導入油圧
を得るために、車速センサ及びこれらの検出結果に基づ
いて前記可変絞りの開度指令を発する制御部、並びにこ
の開度指令に応じて動作し、絞り開度を変更する電気的
アクチュエータ等、また後者においては、車速センサポ
ンプ等、導入油圧の制御系を構成する部品が夫々必要で
あり、これらの部品費用が上乗せられる結果、動力舵取
装置の製造コストが増大する上、前記制御系の組立工程
及び調整工程の実施により、製造工数の増加を招来する
という難点があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、自
動変速機を備えた車両に装備される動力舵取装置におい
て、油圧反力装置等、油圧制御弁による送給油圧の制御
特性を変更する特性変更手段の動作用の油圧を、簡素な
構成にて車速に対応させることができ、製造コストの低
減及び製造工数の削減を可能とす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〕

本発明に係る動力舵取装置は、操舵補助力を発生する
油圧アクチュエータへの送給油圧を舵輪操作に応じて制
御する油圧制御弁と、油圧により動作し、前記油圧制御
弁による送給油圧の制御特性を車速に応じて変更する特
性変更手段とを備えてなり、各別の係合用油圧の送給に
より複数の変速クラッチを選択的に係合させて変速動作
をなす自動変速機を備えた車両に装着してある動力舵取
装置において、前記複数の変速クラッチ夫々の係合用油
圧の作用によりその絞り開度を増減し、前記特性変更手
段の動作用の油圧を調圧する絞り手段を具備することを
特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、自動変速機に内蔵された複数の変
速クラッチの係合用油圧を利用し、これらの油圧の作用
により絞り手段の絞り開度を増減して、これによって調
圧された車速に対応する油圧を、油圧反力装置等の特性
変更手段に送給し、この送給に応じた特性変更手段の動
作により油圧制御弁の制御動作を制限して、車速に適応
した操舵補助力を実現する。

〔実施例〕

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。第１図は本発明に係る動力舵取装置の構成を示す模
式図である。

図において１は舵輪であり、２は、上端部に舵輪１を
連結しており、舵輪１の回動操作に伴ってその軸心回り
に回動する舵輪軸である。また３は、その軸心回りに回
動自在に支承された操舵軸であり、該操舵軸３の上端部
は、図示しないトーションバーを介して前記舵輪軸２の
下端部に同軸的に連結され、また他端部は、これの回動
量に応じた舵取りがなされるように、図示しない操向車
輪に作動的に連結されている。例えば、ラック・ピニオ
ン式の舵取機構を備えた車両においては、前記操舵軸３
の他部外周面にはピニオン歯４が形成してあり、該操舵
軸３の回動は、ピニオン歯４に噛合するラック歯5aはそ
の一部に適長に亘って形成してなるラック軸５に伝達さ
れ、該ラック軸５が軸長方向に移動して舵取りがなされ
るようになっている。また、ラック軸５の一部には、円
板状をなすピストン5bが同軸的に固着され、該ピストン
5bと、ラック軸５を囲．する円筒状のハウジング６の一
部とから操舵補助用の油圧シリンダ７が構成されてお
り、該油圧シリンダ７は、これの両油室に導入される油
圧を、ピストン5bの両側に作用させて、両油室間の圧力
差に相当する力を発生し、該力にてラック軸５を移動せ
しめて、舵取りに要する力を補助する。

この油圧シリンダ７の両油室は、舵輪軸２と操舵軸３
との連結部分に構成された油圧制御弁８に夫々接続して
ある。前述の構成の操舵軸３には、操向車輪と路面との
間に生じる摩擦抵抗がラック軸５及びピニオン軸４を介
して作用しており、また、操舵軸３と舵輪軸２とは、ト
ーションバーを介して弾性的に連結してあるから、舵輪
１に操舵トルクが加えられた場合、トーションバーにこ
の操舵トルクに応じた捩れが生じ、前記両軸2,3間にこ
の捩れに相当する相対回転が生じる。油圧制御弁８は、
例えば、操舵軸３の連結端部に円筒形のケーシングを同
軸的に固着し、このケーシングに舵輪軸２の連結端部に
構成した弁体を内嵌して、該弁体とケーシングとの間に
前記相対回転を生ぜしめる公知の構成を有しており、油
圧シリンダ７の送給油圧を、この相対回転の方向及び大
きさ、即ち舵輪１に加えられた操舵トルクの方向及び大
きさに応じて制御するものである。

油圧制御弁８には、図示しなエンジンにより駆動され
る油圧ポンプＰから、所定の圧力を有する圧油が供給さ
れており、この圧油は、油圧制御弁８の内部にて減圧さ
れ、油圧シリンダ７の一方の油室に送給されるようにな
っている。油圧制御弁８内における減圧量は、これの弁
体とケーシングとの間に生じる相対回転が大となるに従
って小さくなるようにしてあり、油圧シリンダ７への送
給油圧の高低は、舵輪１に加わる操舵トルクの大小に対
応する。従って、油圧シリンダ７の両油室間に生じる圧
力差は、操舵トルクの大小に対応し、油圧シリンダ７
は、操舵トルクの大小に対応する操舵補助力を、操舵の
操作方向に対応する方向に発生し、この力によりラック
軸５が移動せしめられ、所望の方向への舵取りがなされ
る。また、油圧シリンダ７の他方の油室内の油は、この
ようなラック軸５の移動に伴って油圧制御弁８に還流
し、更にこれの内部を通過して、無圧状態に維持された
油タンクＴに還流する。

また、舵輪軸２と操舵軸３との連結部には、油圧制御
弁８の前述の如き制御動作を、車速の高低に応じた力に
て拘束する油圧反力装置９が構成されている。この油圧
反力装置９は、前記特願昭63−15228号におけるものと
同様、操舵軸３の連結端部に同軸的に固着された円筒体
に、操舵軸２の連結端部を回動自在に内嵌せしめた公知
の構成を有するものであり、前記円筒体としては、油圧
制御弁８のケーシングの延長部が使用される。この円筒
体の外側には油圧が導入される油圧室が形成され、また
該円筒体には、これを内外に貫通する孔に沿って半径方
向に摺動する複数のプランジャが周方向に略等配に装着
してある。そして、油圧室に導入される油圧が、夫々の
プランジャの外側端面に作用し、各プランジャが半径方
向内向きに押圧され、その内側端部が舵輪軸２の外周面
に押付けられ、両軸2,3間、換言すれば油圧制御弁８の
ケーシングと弁体との間に生じる相対回転が拘束され、
油圧制御弁８の制御動作が拘束される。

このように、油圧反力装置９が発生する拘束力の大小
は、これへの導入油圧の高低に対応し、また、油圧反力
装置９は、前述した如く、車速の高低に応じて大小とな
る拘束力を発生することにより、車速に対応した適正な
操舵感覚を実現するために設けられている。従って、油
圧反力装置９への導入油圧の高低は、車速の高低に対応
させる必要があり、本発明に係る動力舵取装置において
は、自動変速機の動作用の油圧を用いて油圧反力装置９
への導入油圧を変更することにより、この対応関係を得
ている。

図中10は、油圧反力装置９への導入油圧を得るための
油圧回路であり、前記油圧オンプＰの吐出側に３つの並
列油路を設け、これらの夫々に、相互に異なる絞り開度
を有する３個の固定絞り13,14,15を装着し、更に、前記
並列油路の合流位置後に固定絞り16を装着して、油圧ポ
ンプＰの吐出油を、固定絞り13,14,15のいずれか、及び
これと直列に接続された固定絞り16を通過して油タンク
Ｔに還流させる構成となっている。油圧反力装置９へ
は、並列油路の合流位置と固定絞り16との間の油圧が導
入されており、また、固定絞り13,14,15は、いずれも、
後述する自動変速機11から各別に与えられる油圧に応じ
て開口し、全体としての絞り面積を増減する絞り手段と
しての作用をなすものであり、開口時におけるこれらの
絞り開度は、小さい方から13,14,15の順となっている。
従って油圧反力装置９への導入油圧は、絞り開度が最小
の固定絞り13が開口している場合に最低となり、絞り開
度が最大の固定絞り15が開口している場合に最高とな
る。勿論、固定絞り13,14,15がいずれも閉止されている
場合には、油圧反力装置９への導入油圧は略０である。

図中11は、歯車変速装置とこれをエンジンの出力軸に
相異なる係合状態にて係合する複数の油圧クラッチとを
備え、車速の変化に応じて係合する油圧クラッチを変更
し、連続的な変速を実現する公知の構成の自動変速機で
ある。本図に示す自動変速機11は、これに接続された３
本の導圧路11a,11b,11cを介してこれに導入される油圧
により、夫々異なる油圧クラッチを係合せしめ、「高
速」段，「中速」段及び「低速」段の３段階の変速段を
実現するものであり、導圧路11aを介して油圧が導入さ
れた場合、該油圧により係合される油圧クラッチにより
「低速」段が、また導圧路11b又は導圧路11cを介して油
圧が導入された場合、同じく「中速」段又は「高速」段
が、自動変速機11内にて夫々実現される。即ち、自動変
速機11へ動作油圧を供給する前記導圧路11a,11b,11cの
夫々における油圧の存否は車速の高低に対応し、導圧路
11a内に油圧が存在している場合、自動変速機11内おい
て「低速」段が実現され、これに応じて車速は低速とな
り、また導圧路11b内に油圧が存在いている場合、同じ
く車速は中程度となり、更に導圧路11c内に油圧が存在
している場合、車速は高速となる。前記導圧路11a,11b,
11cのいずれにも油圧が存在しない場合、自動変速機11
内の全ての油圧クラッチが遮断され、エンジンの駆動力
がこれ以降に伝達されることがない。これが停止時の状
態であることは言うまでもない。

前記導圧路11a,11b及び11c内の油圧は、前記固定絞り
13,14及び15に夫々与えてあり、固定絞り13は導圧路11a
内に油圧が存在する場合に、また固定絞り14は導圧路11
b内に油圧が存在する場合に、更に固定絞り15は導圧路1
1c内に油圧が存在する場合に夫々開口するようになして
ある。固定絞り13,14,15の開閉状態に応じて油圧反力装
置９への導入油圧が変化することは前述した如くであ
り、本発明に係る動力舵取装置においては、自動変速機
11の動作用の油圧により、油圧反力装置９の動作用の油
圧が高低に変更されることになる。

第２図は本発明に係る動力舵取装置において、舵輪１
に加えられる舵取トルクと、これに応じて油圧シリンダ
７が発生する操舵補助力の対応関係を示すグラフであ
り、本図に従って本発明に係る動力舵取装置の動作につ
き説明する。

本発明に係る動力舵取装置が装着された車両おいて
は、まずその停止時には、自動変速機11への導圧路11a,
11b,11cのいずれも油圧が存在しないため、固定絞り13,
14,15はいずれも閉止され、油圧ポンプＰからの圧油は
これらにより遮断されるから、油圧反力装置９への導入
油圧は略０である。従って、油圧反力装置９は拘束力を
発生せず、油圧シリンダ７への導入油圧は、油圧制御弁
８における制御特性のみによって定まり、第２図中に
「停止」として示す如き操舵補助力の増加態様を示す。

車両が走行を開始すると、自動変速機11には、まず導
圧路11aを介して油圧が導入され、自動変速機11内にお
いては「低速」段が実現され、所定の車速に達するまで
はこの段が維持される。この場合、油圧回路10において
は、導圧路11a内の油圧により固定絞り13が開口する
が、これらの絞り開度は前述の如く小さいため、油圧反
力装置９への導入油圧は低く、該油圧反力装置９はわず
かな拘束力を発生するのみである。従って、この場合の
操舵補助力の増加態様は、第２図中に「低速」として示
す如くなる。

このように、停車中又は低速走行中においては、油圧
反力装置９が発生する拘束力は０であるか、又は十分に
小さく、油圧制御弁８の制御操作は殆ど拘束されないか
ら、舵輪１に加えられるわずかな操舵トルクに応じて大
きい操舵補助力が発生し、舵輪１の操作に要する力の大
幅な低減が可能となる。

さて、車速が増大し前記所定車速を超えた時点におい
て、導圧路11aから導圧路11bへの切換えが行われ、自動
変速機11は、導圧路11bを介して導入される油圧に応じ
て「中速」段を実現し、これにより更に車速は増大す
る。そして、次に、導圧路11bから導圧路11cへの切換え
が行われ、自動変速機11内においては、同じく「高速」
段が実現される。このように車速の増大に伴って行われ
る導圧路11a,11b,11c間の切換えに応じて、油圧回路10
においては、固定絞り14、更に絞り開度の大きい固定絞
り15が順次開口し、この開口状態の変化に応じて油圧反
力装置９への導入油圧も段階的に増大する結果、該油圧
反力装置９が発生する拘束力も順次増大する。第２図中
に「中速」として示す曲線は、自動変速機11内にて「中
速」段が実現されており、これに応じて固定絞り14が開
口された場合の操舵補助力の増加態様を示し、同じく
「高速」として示す曲線は、自動変速機11内にて「高
速」段が実現されており、これに応じて固定絞り15が開
口された場合の操舵補助力の増加態様を示している。本
図に示す如く、自動変速機11において「低速」段から
「高速」段への切換えが行われこれに応じて車速が増大
するに従って、油圧反力装置９が大きい拘束力を発生す
る結果、舵輪１に加わる操舵トルクが、この拘束力に対
応する所定トルクに達するまでの間、舵輪軸２と操舵軸
３との間に殆ど相対回転が生じず、操舵補助力は略０に
保たれる。即ち、舵輪１には、車速の増大に伴って順次
大きくなる剛性が付与されることになり、高速走行中に
おける高い直進安定性が実現される。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明に係る動力舵取装置において
は、油圧制御弁による送給油圧の制御特性を車速に応じ
て変更する動作をなす特性変更手段の動作用の油圧を、
自動変速機に内蔵された複数の変速クラッチの係合用の
油圧の作用により絞り開度を増減する絞り手段によって
調圧する構成としたから、車速の検出及びこの検出に基
づく制御動作を必要とせず、また車速センサポンプ等の
車速に対応した速度にて駆動される装置を必要とせず
に、簡素な構成にて車速に適応した操舵補助力を得るこ
とができ、製造コストの低減及び製造工数の削減が可能
となる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る動力舵取装置の構成を示す模式
図、第２図は舵輪に加わる操舵トルクとこれにより生じ
る操舵補助力との関係を示すグラフである。 １……舵輪、７……油圧シリンダ、８……油圧制御弁、
９……油圧反力装置、11……自動変速機、11a,11b,11c
……導圧路、13,14,15,16……固定絞り、Ｐ……油圧ポ
ンプ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操舵補助力を発生する油圧アクチュエータ
   への送給油圧を舵輪操作に応じて制御する油圧制御弁
   と、油圧により動作し、前記油圧制御弁による送給油圧
   の制御特性を車速に応じて変更する特性変更手段とを備
   えてなり、各別の係合用油圧の送給により複数の変速ク
   ラッチを選択的に係合させて変速動作をなす自動変速機
   を備えた車両に装着してある動力舵取装置において、 前記複数の変速クラッチ夫々の係合用油圧の作用により
   その絞り開度を増減し、前記特性変更手段の動作用の油
   圧を調圧する絞り手段を具備することを特徴とする動力
   舵取装置。