JP2706787B2

JP2706787B2 - ステアリングギヤ比可変装置

Info

Publication number: JP2706787B2
Application number: JP63276143A
Authority: JP
Inventors: 寛 ▲吉▼田; 正紀谷; 忠夫田中; 啓史藤井; 政義西森; 広之増田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Priority date: 1988-11-02
Filing date: 1988-11-02
Publication date: 1998-01-28
Anticipated expiration: 2013-01-28
Also published as: JPH02124370A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、車両のハンドル舵角に対する車両舵角を
可変するステアリングギヤ比可変装置に関する。

（従来の技術）四輪操舵では、前輪と後輪の操舵角を制御すれば、旋
回時の運動特性が高められることがわかっている。

すなわち、操舵開始時に一瞬後輪を逆相側に、また前
輪の舵角を増やして、ヨーレートと横加速度とをバラン
スさせる。これにより、車両の回転運動の立上がりが良
くなる。そして、次の瞬間定常の四輪同相操舵に戻し、
横すべり角を零のまま狙った軌跡どうりに旋回ができる
ようにしている。

こうした前輪の進相制御を実現させるためには、ハン
ドル舵角に対する車両舵角を可変できるステアリングギ
ヤ比可変装置を採用することになる。

従来、ステアリングギヤ比を可変できる装置には、特
開昭48−31636号公報，特開昭53−107036号公報，特開
昭62−26162号公報，特公昭54−34212号公報，特公昭56
−45824号公報などがある。

これら装置は、いずれもステアリングホイールにつな
がる入力シャフトと、ステアリングギヤにつながる出力
シャフトとの間に、一組あるいは二組の遊星歯車機構を
設ける。またこの一組の遊星歯車機構，あるいは二組目
の遊星歯車機構のリングギアにウォームを設け、このウ
ォームにモータに直結したウォームギヤを噛合わせた構
造となっている。そして、ステアリングホイールを操作
すれば、その回転が遊星歯車機構を介して出力シャフト
に伝達され、またその状態からモータを作動させてリン
グギヤを回転すれば、リングギヤの回転変位分、ギヤ比
が可変するようになっている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、こうしたモータ駆動のウォームギヤとウォ
ームとを組合わせたリングギヤ変位機構はウォームギヤ
による自己ロック機能を利用してリングギアを不用意に
動かさないようにできるものの、モータの回転でリング
ギアを所定の変位まで精度良く回転させないとギヤ比が
得られないので、かなり制御が複雑となる。しかも、電
気的な制御となるので、ノイズ，電波障害などに対する
信頼性に乏しい不具合をもっている。

この発明はこのような事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、簡単、かつ信頼性の高い
制御で、進相制御を行なうことができるステアリングギ
ヤ比可変装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、この発明のステアリング
ギヤ比可変装置は、リングギアを回転方向に変位させる
リングギヤ変位機構を、弁本体と、この弁本体内にスラ
イド自在に設けたスプールと、このスプールの外周にス
ライド自在に設けたスリーブと、前記弁本体に設けた操
舵反力用の流体入口ポートおよび流体出口ポートと、前
記スリーブの端面側に設けられた前記スリーブ端を臨ま
せてなる一対の受圧室と、前記スプールおよびスリーブ
に設けられ該スプールおよびスリーブの相対変位に応じ
て前記流体入口ポートおよび流体出口ポートと前記各受
圧室との間を流通制御しスプールに対してスリーブを定
位させる開閉通路と、前記弁本体に設けられスリーブの
変位を前記遊星歯車機構のリングギヤに伝える伝達部材
と、前記弁本体に設けられ前記スプール端にリングギヤ
変位用の制御圧力を入力するための一対の制御圧ポート
とから構成する。

（作用）この発明のステアリングギヤ比可変装置によると、定
常は流体の流通制御によってスリーブがスプールに対し
零となるように両者の相対位置が保たれていく。この追
従性能により、遊星歯車機構のリングギアを常に所定の
位置に定める操舵反力を出力していく。

制御圧ポートの一方からギヤ比可変の制御圧力を加え
れば、制御圧力に応じてスプールが軸方向に変位する。
すると、相対位置が零関係を保つようにこの変位したス
プールに追従してスリーブが変位していき、伝達部材を
介して遊星歯車機構のリングギヤを変位させていく。こ
れにより、ノイズなどの障害のない流体圧を用いた簡素
な制御で、前輪を進相制御できる。

（実施例）以下、この発明を第１図ないし第７図に示す一実施例
にもとづいて説明する。第５図はこの発明を適用した車
両の四輪操舵装置を示し、1aおよび1bは左右の前輪であ
る。前輪1a,1bは、車体（図示しない）に対して水平方
向に揺動可能に支持されたナックル2a,2bに回転自在に
支持されている。またナックル2a,2bは、タイロッド3a,
3bを介して例えばラック４およびピニオン５を組合わせ
てなる車速感応型のパワーステアリング６に連結されて
いる。すなわち、パワーステアリング６は、ラック4,ピ
ニオン5,ロータリバルブ7,トーションバー８を有してな
るステアリングギヤアッセンブリ９に、ロータリバルブ
７につながるステアリング用のパワーシリンダ装置10
（パワーシリンダ11内にラック４につながるピストン12
を設けてなるもの）と、ロータリバルブ７に油圧を供給
するエンジン駆動のオイルポンプ13（パワーステ用）と
が組合わせられている。そして、パワーシリンダ装置10
のピストン12の両側のピストンロッド12a,12bが、上記
タイロッド3a,3bに連結されている。

またステアリングギアアッセンブリ９の入力部とな
る、ピニオン５につながるロータリバルブ７のバルブイ
ンプットシャフト7aおよびトーションバー８には、後述
する進相機構となるステアリングギヤ比可変装置14,中
間ジョイント15,コラムシャフト16を介してステアリン
グホイール17が連結されている。これにより、ステアリ
ングホイール17を操作すれば、ラック４をステアリング
ホイール17と同方向に駆動する。そして、それと同時に
ピストン12の両側に構成された左室18,右室19にロータ
リバルブ７を通じてオイルポンプ13で発生した油圧が供
給され、ステアリングホイール17の操舵力をアシストで
きるようにしている。なお、オイルポンプ13にはエンジ
ン20の回転数が、ある領域から上昇するにしたがって吐
出流量が低下する特性のポンプが用いられている。

ここで、上記ステアリングギヤ比可変装置14について
説明すれば、ステアリングギヤ比可変装置14は第１図な
いし第４図に詳図するようにステアリングギヤアッセン
ブリ９に、二組の遊星歯車機構21,22およびコントロー
ルバルブ23（リングギヤ変位機構に相当）を設けて構成
されている。

詳しくは、37はステアリングギヤアッセンブリ９のケ
ース9aの上端部に設置されたケース、37aはそのケース3
7の上部開口を閉塞するねじ式のキャップである。これ
らケース37およびキャップ37aは、それらを貫通するボ
ルト35およびボルト端と螺合するナット36でケース9aに
固定されていて、ステアリングギヤ比可変装置14のボデ
ィを構成している。そして、このケース37内の上方側に
は、インプットシャフト24（入力シャフトに相当）がバ
ルブインプットシャフト7a（出力シャフトに相当）と同
軸をなして回転自在に設けられている。なお、24aはイ
ンプットシャフト24を回転自在に支持する軸受である。
インプットシャフト24の下部外周には、サンギア25が一
体に設けられている。このサンギア25の周囲には、ケー
ス37側に支持されたリングギヤ26が設けられている。そ
して、このリングギヤ26とサンギヤ25との間に、双方の
ギヤと噛合う四組のプラネタリギヤ27が設けられ、一段
目の遊星歯車機構21を構成している。このキャップ37a
から突出したインプットシャフト24の上部に、上記中間
ジョイント15が連結される。

またバルブインプットシャフト7aの端部はケース9aの
上端開口から上方に突出している。そして、このケース
37内に入るバルブインプットシャフト7aの端部外周に
は、一段目の遊星歯車21と同じ諸元のサンギア28が一体
に設けられている。またこのサンギア28の周囲となるケ
ース37内には、一段目と同じ諸元のリングギヤ29が設け
られている。そして、このリングギヤ29とサンギヤ28と
の間に、シャフト30を介して一段目のプラネタリギヤ27
と同軸につながる回転自在な四組のプラネタリギヤ31が
設けられ、二段目の遊星歯車機構22を構成している。な
お、プラネタリギヤ27とプラネタリギヤ31は、シャフト
30を保持するホルダー32,シャフト端に設けたギヤ規制
用のホルダー33により、バルブインプットシャフト7aの
軸心を中心として周方向に移動できるように支持されて
いるものである。

そして、キャップ37aには軸受24aの上下方向の動きを
規制するアジャスタ38が設けられ、遊星歯車機構21,22
を所定にステアリングギアアッセンブリ９に組付けてい
る。なお、39はシール部材、40はアジャスタ38の緩み止
めのナット、41はリングギヤ26,29の上下方向の動きを
規制するためのスペーサである。

またバルブインプットシャフト7aの先端部は、インプ
ットシャフト24の軸端に設けた凹部43に挿入されてい
る。そして、このバルブインプットシャフト7aの挿入端
に上記トーションバー８の端部がピン44で結合され、リ
ングギア26,29を固定した状態でステアリングホイール1
7を操舵すると、そのステアリングホイール17の操舵角
を一段目および二段目の遊星歯車機構21,22を通じ、同
じ比でロータリバルブ７およびトーションバー８に伝達
できるようにしている。但し、バルブインプットシャフ
ト7aの挿入端と凹部43との間には、周方向のガタ付きを
防ぐためのメタルブッシュ45が介装してある。

また一段目の遊星歯車機構21には、ステアリングホイ
ール17から必要以上のトルクが入らないようにした安全
装置46が設けられている。具体的には、安全装置46はリ
ングギア26の外周面に凹部47を設ける。またケース37側
に、上記凹部47と凹凸嵌合するピン部品48,該ピン部品4
8を嵌合方向に付勢するスプリング49およびアダプタ部
品50で構成されたセットスクリューを設ける。そして、
これにてリングギア26の回転方向の動きを凹凸嵌合で規
制する構造にして、ステアリングホイール17からプリロ
ードを越える過剰な操舵力がリングギア29に入ると、凹
凸嵌合の解除からリングギア26を回転できるようにし
て、遊星歯車機構21,22を過剰なトルクから守るように
している。なお、第４図に示されるように嵌挿状態とな
るインプットシャフト端とバルブインプットシャフト端
とには、一対の扇形の突片部7b,7bとこの突片部7b,7b間
に遊嵌される一対の突片部24a,24aとの組合わせで構成
されたストッパ部14aが設けられていて、上記リングギ
ア26が有る量回転すると、突片部7bと突片部24aの両者
が当接してステアリングホイール17からの操舵力をイン
プットシャフト24からバルブインプットシャフト7aに直
接伝達するようにしている。

こうした遊星歯車機構21,22を組付けたケース37に上
記コントロールバルブ23が組付けられている。

すなわち、コントロールバルブ23について説明すれ
ば、51はリングギア29と隣接したケース部分に、遊星歯
車機構22の中心とは直角な方向に沿って一体に設けられ
た細長の弁本体である。弁本体51内には、リングギア29
の軸心とは直角な方向に沿って略筒状の弁室52が形成さ
れている。そして、弁室52内にスプール53が配設されて
いる。スプール53は、一端が弁室52の端部に装着したプ
ラグ54でスライド自在に支持され、他端が弁室52のもう
一方の端部にアダプタ55を介して装着したプラグ56でス
ライド自在に支持されている。そして、スプール53の各
軸端面をプラグ54,56の孔部54a,56a（制御圧ポートに相
当）に臨ませている。またアダプタ55の内部には、ばね
室55aが形成されている。そして、このばね室55a内に、
スプール53の端部外周の小径部53aに摺動自在に嵌挿し
たワッシャー56aと小径部53aの端部に固定したスナップ
リング57との間に掛け渡したスプリング58が収容され、
スプリング58でスプール53を位置決めるようにしてい
る。なお、59はプラグ54,56およびアダプタ56の緩み止
めのナットである。

またスプール53の外周には、該スプール53の軸部を移
動自在に貫通して板状のレバー60（伝達部材に相当）が
設けられている。レバー60は、リングギア29の軸線と直
角に交差する線上に配置されている。そして、レバー60
のリングギヤ29側の端に形成された円弧部が、弁本体部
分ならびにケース部分に形成された通孔61を通ってリン
グギア29の外周面に形成された溝部62に係合されてい
る。またレバー60の残る狭幅側の端に形成された円弧部
は、当該端部を覆うように弁室52に装着されたアダプタ
63の内底面に設けたプレート64の溝部65に回動可能に係
合されていて、レバー全体をプレート64側の端を支点と
してスプール53の軸線沿いに回動できるようにしてい
る。なお、66はアダプタ63の緩み止めナット、67はプレ
ート64とアダプタ63の内底面との間に介装された波形の
ワッシャーである。

このレバー60を挟んで、プラグ54側のスプール部分の
外周にカラー68が摺動自在に嵌挿され、またプラグ56側
のスプール部分の外周にスリーブ69が摺動自在に嵌挿さ
れている。カラー68およびスリーブ69は、それら外側の
端部とプラグ54,アダプタ55との間に設けたスプリング7
0a,70bの弾性力（プリロード）によって、レバー60の両
側に押し付けられ、スプール53上にレバー60を含めた三
つの部品を位置決めるようにしている。そして、このス
リーブ69で覆われたスプール53の外周面に、環状の溝部
で構成される二つの流入側の室71,72が並設されてい
る。またこれに対してスリーブ69の内周面には、室71,7
2の境界部分に位置して、溝部で構成される三つの流出
側の室73〜75（いずれも開閉通路に相当）が設けられて
いる。そして、室71は、スプール53の内部に設けた通路
76（開閉通路に相当）を介して、カラー68とプラグ54と
の間に形成されたばね室を兼ねる受圧室77に連通してい
る。さらに室72は、同様にスプール53の内部に設けた通
路78（開閉通路に相当）を介して、スリーブ69とアダプ
タ55との間に形成された、ばね室を兼ねる受圧室79に連
通している。そして、流出側のうち中央の室74は、弁本
体51に設けたポート80（流体入口ポートに相当）を介し
て上記オイルポンプ13の吐出部に接続される。また残る
室73,75は、弁本体51に設けたポート81（流体出口ポー
トに相当）を介して上記ステアリングギヤアッセンブリ
９のロータリバルブ７の入口ポート（図示しない）に接
続され、オイルポンプ13で発生する油圧を利用してリン
グギヤ29を所定の位置で保持させたり、入力された操舵
角を切り増しさせたりすることができる追従型サーボ弁
（スプールバルブ）を構成している。すなわち、スリー
ブ端が臨む受圧室77,79には通路76,78を通じてオイルポ
ンプ13の油が流入する構造なので、操舵により二段目の
リングギア29が回転変位してスリーブ69が軸心方向に変
位すると、室71,72と室73〜75との開閉から、変位した
受圧室側の通路が開いて当該受圧室に油圧が供給される
と同時に、残る受圧室側の油圧が抜けて、変位したスリ
ーブ69を元の位置へ戻していく。そして、この戻る出力
を操舵反力として、常にリングギア29を元の位置に復帰
（定位）させるようにしている。またプラグ54およびプ
ラグ56からスプール53を変位させる制御圧力が加わる
と、先程のスリーブ69はスプール53の変位に追従して動
き、レバー60を回動させていく。そして、このレバー60
に伝わる変位で、リングギヤ29を切り増し側に回転させ
るようにしている（ステアリングギヤ比可変）。

一方、82a,82bは左右の後輪である。後輪82a,82bは、
トーコントロール機構付きダブルウイッシュボーン式の
後輪サスペンションに支持されている。すなわち、後輪
サスペンションは、クロスメンバ83に、アッパーアーム
84およびロアアーム85で構成される上下一対のラテラル
アームを設けるとともに、トーコントロールアーム86と
トレーリングアーム87とを中間関節88で連結してなるア
ームを連結する。そして、アーム端に、図示しない車輪
支持体を介して、後輪82a,82bを支持させた構造となっ
ている。中間関節88は、回転軸線を略鉛直方向に定めた
ピンなどの枢支軸89から構成されていて、中間関節点の
変位にしたがって後輪82a,82bの操舵が可能な構造にな
っている。

そして、クロスメンバ83に、この後輪サスペンション
の左右の枢支軸89,89を結ぶように二連式のリアパワー
シリンダ90が設けられている。すなわち、リアパワーシ
リンダ90は、中央に大径なシリンダ室91を形成し、両側
に一対の小径なシリンダ室92a,92bを形成したシリンダ9
4内に、中央にシリンダ室91に応じた径のピストン部95a
を有し、両側にシリンダ室92a,92bに応じた径のピスト
ン部95bを有してなるピストン95を摺動自在に設ける。
またそれぞれ両側のピストン端にピストンロッド96a,96
bを連結して構成される。そして、ピストン部95aで区画
されるシリンダ室91の断面積が大な部分に、同相用の出
力を受ける左室97a,右室97bを構成している。また室97
a,97bと並ぶシリンダ室92a,92bの断面積が小さな空間に
て位相用の出力を受けるようにしている。このシリンダ
94が、軸心方向を左右方向に定めてクロスメンバ83に固
定されている。そして、左側のピストンロッド96aが左
側の中間関節38の枢支軸39に連結され、また右側のピス
トンロッド96bが右側の中間関節38の枢支軸39に連結さ
れ、ピストン95の移動から後輪82a,82bを操舵できるよ
うにしている。

そして、このリアパワーシリンダ90の左室97a,右室97
bが同相用のコントロールバルブ98に油流路99を介して
接続され、リアパワーシリンダ90のシリンダ室92a,92b
が位相用のコントロールバルブ100に油流路101a,101bを
介して接続されている。

同相用のコントロールバルブ98には、第６図に示すよ
うなスプールバルブが用いられている。具体的には、ス
プールバルブは、シリンダ状のケース102内に、両端が
一対のスプリング220で付勢されたスプール221を設け
る。このスプール221の外周には、環状の溝部222,223が
二つ並設されている。また溝部222,223の空間に臨むケ
ース102の周壁両側には、溝部間の凸部分を中心として
対称にそれぞれリザーブ用ポート224a,224b、ポンプ側
ポート225a,225bが設けられ、さらに溝部222,223の空間
に臨むケース102の周壁中央には、それぞれアクチュエ
ータ側ポート226,227が設けられている。そして、ケー
ス102の両端にはスプール端に制御圧を与えるためのパ
イロットポート228,229が設けられた構造となってい
る。そして、アクチュエータ側ポート226,227が油流路9
9に接続される。

この同相用のコントロールバルブ98のパイロットポー
ト228,229に、それぞれ上記パワーステアリング６の各
左室18,右室19が油流路103を介し接続され、パワステー
圧が発生すると、中立状態のスプール221が変位してリ
ザーブ側ポート224a,224bとポンプ側ポート225a,225bと
の切換えを行なうようにしている。そして、コントロー
ルバルブ100の各ポンプ側ポート225a,225bには、デファ
レンシャルギヤ104で駆動され車速に応じた油圧を（車
速大：油圧増）発生するオイルポンプ105が接続されて
いる。これにより、車速とスプール221の移動量に応じ
た油圧をリアパワーシリンダ90の操舵方向の左室97aあ
るいは右側97bに供給できるようにしている。なお、各
リザーブ側ポート224a,224bはパワーステアリング６の
リターンを受けているリザーブタンク106に接続され
る。

また位相用のコントロールバルブ100には、スプール
バルブ式の四ポート絞り切換弁が用いられている。そし
て、この切換弁の概略的な構造が第７図に示されてい
る。

切換弁について説明すれば、107は両側にパイロット
圧用のポート108,109をもつシリンダ状のケース、110は
このケース107内に設けたスプールである。そして、ス
プール110の両端部はケース内面に形成された軸受部111
で摺動自在に支持され、スプール全体をケース107の軸
心方向沿いにスライドできるようにしている。またスプ
ール端とケース端との間には、それぞれ一対のスプリン
グ112,113が介装され、スプール110を位置決めている。
このスプリング112,113を収容する軸受部外側のばね室
は、上記ポート108,109に連通している。そして、これ
らポート108,109は分岐路132を介して上記油流路103の
中途部に接続され、制御圧となるパワーステ圧をスプー
ル端に与えるようにしている。

また軸受部111で挟まれたケース107の内腔部分は大径
となっている。そして、この大空間部に露出するスプー
ル部分の中央に、内腔部分に対応した外径のスリーブ11
4が摺動自在に設けられている。このスリーブ114の両端
は、スプール110に固定された一対のスプリング115,116
によって付勢されていて、スリーブ全体をスプール110
上に位置決めている。そして、スリーブ端に形成された
各空間に、ばね室を兼ねる受圧室117,118を構成してい
る。

スリーブ114で覆われたスプール110の外周面には、環
状の溝部で構成された二つの室119,120が並設されてい
る。またスリーブ114の内周面には、室119,120の境界部
分に位置して、環状の溝分で構成される三つの室121〜1
23が設けられている。このうちの室119,120は、それぞ
れスリーブ114およびケース内周面に形成された通路空
間124,125を通じ、ケース外周に穿設したアクチェータ
用のポート126,127に連通している。そして、ポート12
6,127が油流路101a,101bに接続される。また室122は、
通路空間128を介してケース107に設けた油供給用のポー
ト129に連通している。そして、このポート129は、油供
給路130を介して、上記オイルポンプ13と共にエンジン2
0で駆動される定流量型（吐出流量一定）のオイルポン
プ131の吐出部に接続されている。

また残る室121,123は、それぞれスリーブ114およびケ
ース内周面に形成された通路空間133,134を通じ、ケー
ス外周に穿設したリザーバ用のポート135,136に連通し
ている。そして、これらポート135,136は油路137で並列
に接続されて、上記リザーバタンク106に接続されてい
る。この並列な油路137には、連通路138,139を介して、
それぞれ上記スリーブ両側の受圧室117,118が並列に接
続され、オイルポンプ131からの油を受圧室117,118に流
入できるようにしている。また各連通路138,139には、
それぞれリサーバタンク106側に対する流れを規制する
ための逆止弁140が設けられている。そして、さらに逆
止弁140およびリザーバ用のポート135間の連通路部分
と、逆支弁140およびリザーバ用のポート136間の連通路
部分との間には、可変オリフィス141（あるいは可変チ
ョーク）を介装した差圧発生用の連通路142が接続され
ている。そして、可変オリフィス141は、上記デフ駆動
のオイルポンプ105に内蔵した車速感応圧力発生器143に
流路144を介して接続され、この車速感応圧力発生器143
から発生するパイロット圧で、可変オリフィス141の絞
り量を車速に感応して可変できるようにしている。

これにより、コントロールバルブ100は、スプール端
に加わるパイロット圧によるスプール110の変位，その
スプール110に対するスリーブ114の相対変位から、ステ
アリングホイール17を切り込んでいくと、パワーステア
リング６のパイロット圧の変化率と車速に応じた（車速
大：油圧減）位相用の油圧を発生できるようになってい
る。すなわち、コントロールバルブ100は、操舵操作の
開始時に、前輪1a,1bと逆方向に後輪82a,82bを操舵する
出力をリアパワーシリンダ90のシリンダ室92aあるいは
シリンダ室92bに供給できるようになっている。

そして、この位相用のコントロールバルブ100につな
がる油流路101a,101bが、分岐路145,145を介して上記進
相機構14のプラグ54,56に接続され、一瞬の後輪82a,82b
の位相と同時に、前輪1a,1bを切り増し側に進めること
ができるようにしている。

つぎに、このように構成された四輪操舵装置の作用に
ついて説明する。

車両の直進走行時は、ステアリングホイール17は中立
の状態となるため、前輪1a,1bおよび後輪82a,82bは直進
方向に向いている。

そして、こうした直進状態から旋回すべく（ターンイ
ン）、ステアリングホイール17を例えば右旋回側に切り
込んでいくと（中高速時）、その切り込んだ舵角に対し
て、パワーステ圧の変動率および車速に応じて、一瞬後
輪82a,82bは逆相に、また一瞬前輪1a,1bは入力した操舵
舵角より舵角が増大していく。

詳しくは、ステアリングホイール17を操作すると、こ
の回転がコラムシャフト16、中間ジョイント15,インプ
ットシャフト24を介して一段目の遊星歯車機構21のサン
ギヤ25に伝達されていく。ここで、リングギヤ26は操作
力を受けるが、リングギヤ26はセットスクリュでケース
37に固定されているから、さらにその回転はプラネタリ
ギヤ27を介して二段目の遊星歯車機構22のプラネタリギ
ヤ31に伝達されていく。また二段目の遊星歯車機構22の
リングギヤ29の操舵力を受けて回転しようとするが、リ
ングギア29にはコントロールバルブ23で発生したリング
ギヤ29を常に元の位置に戻そうとする力（オイルポンプ
13で発生した油圧で、スプール53に対してスリーブ69の
相対変位を常に零にしようとする力）が操舵反力として
働くから、プラネタリギヤ31の回転はそのままサンギヤ
28から、バルブインプットシャフト7aおよびトーション
バー８に伝達されていく。すなわち、操舵力を受けてリ
ングギヤ29が回転すると、レバー60はプレート64の溝部
65を支点としてリングギヤ29と同じ方向に回動変位して
いく。この際、レバー60の動きによってスリーブ69も動
かされていく。つまり、スリーブ69とスプール53との間
に相対誤差が生じることになる。すると、この相対変位
によってコントロールバルブ23内に油圧が発生する。こ
の油圧によって、スリーブ69,レバー60,リングギア29を
元の位置、つまりスプール53との相対変位零の位置まで
戻す力が発生し、この力が操舵反力として働いていく。
具体的には、リングギヤ29が操舵力を受けて反時計方向
に回ろうとすると、レバー60は同じ向きに溝部65を支点
として回動していく。これにより、スリーブ69はプラグ
54側の方向にスライドしていき、スプール53との間に相
対変位を生じていく。すると、オイルポンプ13からの流
量が室71へ流れ込み、該室71の絞り効果によって室71に
油圧が発生していく。そして、この油圧が通路76を通っ
て受圧室77へ流れ込み、スリーブ69を右側へ動かしてい
く。これが元の位置に保持する力として作用する。

そして、トーションバー８に伝達された回転がピニオ
ン５に伝達され、前輪1a,1bをステアリングホイール17
を切った方向に操舵していく。同時に、バルブインプッ
トシャフト7aに伝達された回転でロータリバルブ７が操
作され、オイルポンプ13で発生した油圧をパワーシリン
ダ11の右室19に供給して、ステアリングホイール17の操
舵をアシストしていく。

一方、同相用のコントロールバルブ98のスプールは上
記パワーステアリング６のパワステー圧に応じてストロ
ークされる。そして、このスプールのストロークで、オ
イルポンプ105から吐出されるオイルを制御することに
なる。つまり、車速（後輪回転数）とパワステー圧に応
じた油圧、すなわち前輪1a,1bの操舵状態がコントロー
ルバルブ98から発生される。そして、この油圧が同相側
に操舵するリアパワーシリンダ90の左室97aに流入して
いく。

他方、位相用コントロールバルブ100は、パイロット
圧用のポート109から上記パワステー圧がパイロット圧
として加わると、この圧力に比例した量だけスプール11
0は左側へ変位（x₁）する。

この変位量は、スプール110の端面の面積とパイロッ
ト圧の積と、スプリング112,113の弾性力とに関係する
から、両者には下記の関係式が成り立つ。

a₁・F₁＝K₁・x₁＋f₁ つまり、 x₁＝a₁・F₁−f₁/K₁ で表わされる。但し、a₁はスプール端面の面積,K₁はス
プリング115,116のばね定数,f₁は同スプリングのプリロ
ード値,F₁はパイロット圧である。

このとき、スプール110の変位によって、スリーブ114
も同じ方向へ動こうとする。これには受圧室117の油が
連通路142を通じて受圧室118に移動する必要がある。し
かし、連通路142には可変オリフィス141が組込まれてい
るので、この際、可変オリフィス141の前後に差圧ΔＰ
が発生する。ここで、ΔＰは下記のように表わされる。

ΔＰ・δ・Qb²/2・Cd・d² 但し、δは流体密度,Qbは絞り部を流れる流量,dは絞
り部の断面積、Cdは流量係数。

なお、チョーク構造であれば ΔＰ＝８・π・μ・l/d² となる。但し、ｌは絞り部の長さ，μは油の粘性係数で
ある。

そして、この差圧ΔＰによってスリーブ114はスプー
ル110に対して右側に相対ずれを起こしていく。このと
きの相対変位ｙはｙ＝ΔＰ・b₂−f₂/K₂ で表わされる。但し、b₂はスリーブの端面の面積,K₂は
スプリング112,113のばね定数,f₂は同スプリングのプリ
ロード値である。

油供給用のポート129からは、オイルポンプ131で発生
した一定流量の油が供給されているから、アクチェータ
用のポート126,127からは相対変位ｙに比例した差圧が
発生していく。すなわち、相対変位ｙは、ｙ∝ΔＰ∝Qb∝ｌ∝1/d² の関数であるから、 Qb＝b₂・（x₁−ｙ）/t 但し、ｔは時間が成り立ち（x₁−ｙ）∝パイロット圧となる。

しかして、アクチェータ用のポート126,127からは、
車速に応じて出力油圧が減少し、パワーステ圧の変化率
に応じて制御された油圧（差圧）が出力されていく。

そして、この油圧（差圧）が、リアパワーシリンダ90
のシリンダ室92bには後輪82a,82bを位相させる出力とし
て供給され、ステアリングギヤ比可変装置14のプラグ54
には前輪1a,1bの操舵角を増す出力として供給されてい
く。

すると、後輪82a,82bを前輪とは逆の方向に操舵しよ
うとするシリンダ室92bの出力と、後輪82a,82bを後輪と
同方向に操舵しようとする左室97aの出力との出力合成
で得られる逆相側の舵角にしたがって、後輪82a,82bが
操舵されていく。

またステアリングギヤ比可変装置14では、プラグ54に
制御圧が加わると、その油圧に比例して、スプール53が
右方向に摺動していく。すると、スプール53とスリーブ
69間に相対変位が生じ、オイルポンプ13からの流量は室
71に流れ込んでいく。これにより、この室71の絞り効果
によって油圧が発生し、この油圧が通路76を通じ受圧室
77に導かれていく。したがって、スリーブ69,カラー68
はスプール53に追従して、該スプール53と相対位置が零
となる位置まで移動していく。そして、このスリーブ6
9,カラー68の移動により、レバー60はプレート64側を支
点として回動していく。これにより、リングギヤ29を時
計方向に回転させていく。

ここで、プラネタリギヤ27,31は、運転者で保持され
るステアリングホイール17にて固定されるから、リング
ギヤ29の回転はバルブインプットシャフト7aおよびトー
ションバー８に伝達され、バルブインプットシャフト7
a,トーションバー８を時計方向に回すことになる（進相
制御）。

しかるに、ステアリングホイール17からの運転車によ
る入力と、プラグ54,66からの油圧による入力との二つ
の入力の合成値により、前輪舵角を制御することができ
る。

したがって、プラグ54、56に制御圧力を加え、ポート
80から圧力を加えることにより、適切に操舵反力を発生
させつつ、ステアリングギヤ比の可変制御が行なえ、制
御は電子制御に比べて簡単ですむ。つまり、簡単な制御
で進相制御を行なうことができる。しかも、流体圧を用
いてギヤ比を可変するので、ノイズ，電波障害などに対
する信頼性は高い。

またセットスクリューならびにストッパ部14aで、遊
星歯車機構21,22に必要以上の入力が入らないようにし
たので、その分、遊星歯車機構21,22の小型軽量化を図
ることができる。すなわち、ステアリングホイール17の
フル舵角において、更に強くステアリングホイール17を
操舵することが行なわれると、スプリング49の圧縮方向
変位によってピン部品50と凹部47との嵌合がはずれてい
く。続いて、インプットシャフト端の突片部24a,24aが
バルブインプットシャフト7aの突片部7a,7aに当接し、
ステアリングホイール17からの操舵力を直接バルブイン
プットシャフト7aに伝達していく。これにより、遊星歯
車機構21,22において必要以上の操舵力に耐える必要性
をなくし、遊星歯車機構21,22の部品を小形で、軽量な
ものですましている。

但し、パワーステ圧の変化率がなくなると、車速に応
じた同相のコントロールバルブ98からの出力だけとなっ
て、元の定常状態の四輪同相操舵（通常の同相四WS）に
入っていく。

なお、一実施例では前輪1a,1bのパワーステ圧の変化
率を制御圧力として用いたが、ハンドル操舵角速度を制
御圧力とした油圧回路で構成される圧力出力手段を用い
てもよい。この場合も車速のファクターを入れた制御圧
力を用いてもよい。

また一実施例ではこの発明を二組の遊星歯車機構を用
いたステアリングギヤ比可変装置に適用したが、もちろ
ん一組の遊星歯車機構をもつステアリングギヤ比可変装
置に適用してもよい。

（発明の効果）以上説明したようにこの発明によれば、制御圧ポート
から制御圧力を加え、流体入口ポートから圧力を加える
という簡単な制御で、適切に操舵反力を発生させつつ、
ステアリングギヤ比の可変を行なうことができ、電子制
御に比べて制御は簡単である。

しかも、流体圧を用いてギヤ比を可変するので、ノイ
ズ，電波障害などに対する信頼性は高い。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図はこの発明の一実施例を示し、第１
図はこの発明のステアリングギヤ比可変装置を示す一部
断面した斜視図、第２図はその二組の遊星歯車機構廻り
を示す断面図、第３図はリングギヤ変位機構の構造を示
す断面図、第４図は第２図中Ａ−Ａ線に沿う断面図、第
５図はステアリングギア比可変装置を適用した四輪操舵
装置を示す構成図、第６図はその同相用のコントロール
バルブを示す断面図、第７図は位相用のコントロールバ
ルブを示す断面図である。 7a……バルブインプットシャフト（出力シャフト）、14
……ステアリングギヤ比可変装置、21,22……遊星歯車
機構、23……コントロールバルブ（リングギヤ変位機
構）、24……インプットシャフト（入力シャフト）、54
a,56a……プラグの孔部（制御圧ポート）、60……レバ
ー伝達部材、71〜,76,78……室，通路（開閉通路）、7
7,79……受圧室、80……ポート（流体入口ポート）、81
……ポート（流体出口ポート）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中忠夫東京都港区芝５丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者藤井啓史東京都港区芝５丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者西森政義東京都港区芝５丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者増田広之愛知県岡崎市橋目町字中新切１番地三菱自動車エンジニアリング株式会社岡崎事業所内 (56)参考文献特開昭62−26162（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−143472（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力シャフトと出力シャフトとの間に遊星
歯車機構を設け、この遊星歯車機構に該リングギヤを回
転方向に変位させるリングギヤ変位機構を設けてなるス
テアリングギヤ比可変装置において、前記リングギヤ変
位機構は、弁本体と、この弁本体内にスライド自在に設
けたスプールと、このスプールの外周にスライド自在に
設けたスリーブと、前記弁本体に設けた操舵反力用の流
体入口ポートおよび流体出口ポートと、前記スリーブの
端面側に設けられスリーブ端を臨ませてなる一対の受圧
室と、前記スプールおよびスリーブに設けられ該スプー
ルおよびスリーブの相対変位に応じて前記流体入口ポー
トおよび流体出口ポートと前記各受圧室との間を流通制
御しスプールに対してスリーブを定位させる開閉通路
と、前記弁本体に設けられスリーブ変位を前記遊星歯車
機構のリングギヤに伝える伝達部材と、前記弁本体に設
けられ前記スプール端にリングギヤ変位用の制御圧力を
入力するための一対の制御圧ポートとから構成されるこ
とを特徴とするステアリングギヤ比可変装置。