JP2912036B2

JP2912036B2 - パワーステアリングの操舵力制御装置

Info

Publication number: JP2912036B2
Application number: JP1950091A
Authority: JP
Inventors: 鈴木勝博; 村吉浩三; 酒向正幸
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1991-01-18
Filing date: 1991-01-18
Publication date: 1999-06-28
Anticipated expiration: 2014-06-28
Also published as: JPH04292265A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ステアリングホィー
ルの操舵角に応じて、操舵力を制御する操舵力制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６〜図１０に示した従来の装置は、ケ
ーシング２１に、ピニオンシャフト２２とスタブシャフ
ト２３とを同軸上に挿入するとともに、これら両シャフ
ト２２、２３をトーションバー２４を介して連結してい
る。

【０００３】上記ピニオンシャフト２２にはピニオン２
５を形成するとともに、このピニオン２５を、操舵系の
ロッド２６に形成したラック２７にかみ合わせている。
したがって、ピニオンシャフト２２が回転してピニオン
２５が回ると、それにともなってロッド２６が移動し
て、図示していない前輪を転舵させるものである。

【０００４】上記スタブシャフト２３は、図示していな
いステアリングホィールと一体回転する構成にするとと
もに、その周囲にはロータリバルブＶを設けている。ロ
ータリバルブＶは、スタブシャフト２３と一体にしたロ
ータリスプール２８と、このロータリスプール２８に相
対回転自在に嵌合したスリーブ２９とからなる。このス
リーブ２９はピン３０を介してピニオンシャフト２２に
連結し、両者が一体回転する構成にしている。

【０００５】このようにしたロータリバルブＶは、その
ロータリスプール２８に、ポンプＰに常時連通する供給
溝１０１を形成するとともに、この供給溝１０１の隣
に、タンク還流溝１０２を形成している。また、スリー
ブ２９には、シリンダ連通溝１０３を形成している。こ
のシリンダ連通溝１０３は、上記供給溝１０１の両側で
あって、供給溝とタンク還流溝１０２との間に位置する
ようにしている。

【０００６】そして、ロータリバルブＶが図７に示すよ
うに中立位置にあるとき、供給溝１０１とシリンダ連通
溝１０３とがアンダーラップするとともに、シリンダ連
通溝１０３とタンク還流溝１０２もアンダーラップする
ようにしている。

【０００７】いま、ロータリバルブＶが上記中立位置に
あれば、ポンプＰの吐出流体は、供給溝１０１から、シ
リンダ連通溝１０３及びタンク還流溝１０２を経由して
タンク通路１０４に流れるので、パワーシリンダＣも中
立位置に保たれる。

【０００８】この状態から、ステアリングホィールを操
作すると、スタブシャフト２３が回転するとともに、そ
の回転力はトーションバー２４を介してピニオンシャフ
ト２２にも伝達される。しかし、ピニオンシャフト２２
は車輪の接地抵抗により回転が妨げられるので、その分
だけトーショバンバー２４がねじられる。そのためにス
タブシャフト２３は、トーションバー２４のねじれ角度
分だけピニオンシャフト２２よりも余分に回転する。つ
まり、両シャフト２２、２３が相対回転するが、それに
よってロータリスプール２８とスリーブ２９も相対回転
してロータリバルブＶを切換え、パワーシリンダＣを動
作させるものである。

【０００９】この種の装置では、中高速走行時のように
タイヤ側の負荷が小さいとき、パワーシリンダＣのアシ
スト力を小さくし、低速走行時のようにタイヤ側の負荷
が大きいときには、パワーシリンダＣのアシスト力を大
きくする必要がある。ただし、ステアリングホィールの
操作量が小さいときには、それほど大きなアシスト力を
必要としないのが一般的である。例えば、中高速走行時
には、ステアリングホィールを大きく切ることなどほと
んどなく、その操作量が小さいのが普通である。これに
対して、低速走行時には、ステアリングホィールを大き
く切ることが多くなる。

【００１０】そこで、この種の装置では、ステアリング
ホィールの操作量すなわちバルブ作動角に応じてパワー
アシスト力を制御するようにしているが、それを実現す
るために、従来は、次のようにしている。つまり、図８
に示すように、ロータリスプール２８の供給溝１０１及
びタンク還流溝１０２のそれぞれのエッジ部分に、面取
り加工部を形成している。この面取り加工部は、エッジ
先端から水平に削った水平部ｈと、この水平部ｈから外
側に向かう傾斜部ｉとからなる。

【００１１】このようにすることによって、例えば、図
８において、ロータリスプール２８が矢印方向に相対回
転すると、アンダーラップ状態にある開口部ｍの開口面
積が徐々に小さくなる。そして、ロータリバルブＶの作
動角と上記開口部ｍの開口面積との関係を示したのが図
９である。この図９からも明らかなように、ロータリス
プール２８が上記矢印方向に回ると、開口部ｍの開口面
積が直線の特性に沿って徐々に小さくなる。そして、
水平部ｈと傾斜部ｉとがオーバラップすると、直線に
沿って開口面積が小さくなる。この開口面積の変化に応
じたパワーシリンダＣの作動圧力の制御特性は、図１０
の実線で示したとおりである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにした従来
の操舵力制御装置によれば、パワーシリンダＣの制御圧
力が、図１０の実線に示す特性になるので、図面ｘの範
囲のように、バルブ作動角が小さいときの圧力変化が大
きくなりすぎてしまう。しかし、理想的には、図１０の
一点鎖線で示す特性が得られることである。つまり、バ
ルブ作動角が小さい範囲ｘでは、制御圧力の上昇が緩や
かで、その範囲ｘを超えた時点から制御圧力が急上昇す
るのが理想的である。ところが、上記従来の操舵力制御
装置では、バルブ作動角が小さい範囲ｘでの圧力変化が
激しいので、特に、中高速走行時の操安性が保ちにくい
という問題があった。この発明の目的は、図１０の一転
鎖線で示した理想的な制御特性が得られる操舵力制御装
置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、ステアリン
グホィールと一体的に回転するスタブシャフトと、操舵
系のロッドに形成したラックにかみ合うピニオンを有す
るピニオンシャフトと、これら両シャフトを連結するト
ーションバーと、上記両シャフトの相対回転に応じて切
換わるロータリスプール及びスリーブからなるロータリ
バルブと、このロータリーバルブの切換え位置に応じて
動作するパワーシリンダとを備えたパワーステアリング
の操舵力制御装置を前提にするものである。

【００１４】上記ロータリバルブに備えた第１バルブ部
は、ロータリスプールに形成されかつポンプに常時連通
する第１供給溝と、この第１供給溝の両側に対応するス
リーブ側に形成されかつパワーシリンダに連通させた一
対のシリンダ連通溝と、タンク通路に常時連通するタン
ク溝とから構成されている。同じくロータリバルブに備
えた第２バルブ部は、スリーブ側に形成されかつポンプ
に常時連通する第２供給溝と、この第２供給溝の両側に
対応するロータリスプール側に形成された一対の連絡溝
と、この連絡溝に隣接するスリーブ側に形成されたタン
ク還流溝とから構成されている。さらに、このタンク還
流溝及び上記シリンダ連通溝との中間に対応するロータ
リスプール側に形成されたタンク溝と、このタンク溝に
常時連通するとともにロータリスプールの軸線方向に形
成されたタンク通路とを備えいる。

【００１５】しかも、第１供給溝、シリンダ連通溝及び
タンク溝からなる第１制御部は、ロータリバルブの中立
位置においてアンダラップとなる構成にするとともに、
第１供給溝のエッジ部に面取り加工を施し、第２供給
溝、連絡溝及びタンク還流溝からなる第２制御部は、上
記中立位置においてアンダーラップとなるとともにその
アンダーラップ量を上記第１制御部のアンダーラップ量
よりも大きくし、かつ、連絡溝のエッジ部に面取り加工
を施すとともにその面取り部の長さは上記第１制御部の
面取り部の長さよりも短くし、タンク還流溝とタンク溝
とからなる第３制御部は上記中立位置においてオーバラ
ップとなるとともにその中立位置において開口する可変
絞りを構成してなるものである。

【００１６】

【作用】この発明は、上記のように構成したので、ステ
アリングホィールを中立位置に保っているときには、ポ
ンプの吐出流体が、第１、２制御部のアンダーラップ及
び第３制御部の可変絞りを経由してタンクに還流する。
そして、ステアリングホィールを左右いずれかに操作す
ると、先ず第１バルブ部の開口面積が小さくなる。ただ
し、この段階での第２制御部は、アンダーラップが大き
いので、圧力制御はしない。したがって、中高速域で使
用される低圧域では、第１制御部と第３制御部とで圧力
制御がされることになる。また、ステアリングホィール
を大きく切ると、今度は、第２制御部の開度が小さくな
るとともに、第３制御部の開度も小さくなるので、パワ
ーシリンダへの供給圧は高くなる。結局は、中高速域で
はパワーシリンダへの供給圧を小さくしてパワーアシス
ト力を小さくし、低速域ではその供給圧を大きくしてア
シスト力を大きくするものである。

【００１７】

【実施例】図１〜図７に示した実施例は、ケーシング２
１にロータリバルブＶを内装すること従来と同様であ
る。そこで、以下には従来と同じ構成要素に関しては同
一符号を付して説明する。

【００１８】この実施例のロータリバルブＶは、２組の
第１バルブ部Ｖ₁と同じく２組の第２バルブ部Ｖ₂ とを
備えている。第１バルブ部Ｖ₁ は、ロータリスプール２
８に形成した第１供給溝３１と、この第１供給溝３１の
両側に対応するスリーブ２９側に形成した一対のシリン
ダ連通溝３２ａ、３２ｂと、このシリンダ連通溝３２
ａ、３２ｂの両側に対応するロータリスプール２８側に
形成したタンク溝３８ａ、３８ｂとからなる。また、第
１供給溝３１のエッジ部とシリンダ連通溝３２ａ、３２
ｂのエッジ部とで、第１制御部１、２を構成するととも
に、シリンダ連通溝３２ａ、３２ｂのエッジ部とタンク
溝３８ａ、３８ｂのエッジ部とで第１制御部３、４を構
成している。この第１制御部１〜４は、図３からも明ら
かなように、長さＬ₁ の面取り部３３を形成している。
さらに、この第１制御部１〜４は、ロータリバルブＶが
中立位置にあるとき、図３に示すように、アンダラップ
Ｕ₁ を保持するようにしている。

【００１９】第２バルブ部Ｖ₂ は、スリーブ２９に形成
した第２供給溝３４と、この第２供給溝３４の両側に対
応するロータリスプール２８側に形成した一対の連絡溝
３５ａ、３５ｂと、この連絡溝３５ａ、３５ｂの外側に
対応するスリーブ２９側に形成した一対のタンク還流溝
３６ａ、３６ｂと、上記タンク溝３８ａ、３８ｂとから
なる。また、第２供給溝３４のエッジ部と連絡溝３５
ａ、３５ｂのエッジ部とで、第２制御部５、６を構成す
るとともに、連絡溝３５ａ、３５ｂのエッジ部とタンク
還流溝３６ａ、３６ｂのエッジ部とで、第２制御部７、
８を構成している。この第２制御部５〜８は、図３から
も明らかなように、長さＬ₂ の面取り部３７を形成して
いる。さらに、この第１制御部１〜４は、ロータリバル
ブＶが中立位置にあるとき、図３に示すように、アンダ
ラップＵ₂ を保持するようにしている。

【００２０】そして、上記第１制御部１〜４のアンダラ
ップＵ₁ に対して、第２制御部５〜８のアンダラップＵ
₂ を十分に大きくするとともに、第１制御部１〜４の面
取り部３３の長さＬ₁ よりも、第２制御部５〜８の面取
り部３７の長さＬ₂ を長くしている。

【００２１】また、上記タンク溝３８ａ、３８ｂは、ロ
ータリスプール２８の軸線方向に形成したタンク通路３
９に連通させている。このようにしたタンク溝３８ａ、
３８ｂは、その一方のエッジ部と、タンク還流溝３６
ａ、３６ｂのエッジ部とで、第３制御部９、１０を構成
している。この第３制御部９、１０は、図３に示すよう
にオーバラップ状態を維持するとともに、タンク溝３８
ａ、３８ｂのエッジ部を面取りして可変絞り部４０を構
成している。

【００２２】次に、この実施例の作用を説明する。ロー
タリバルブＶが中立位置にあるときには、ポンプＰから
の吐出流体は、第１、２制御部１〜８及び第３制御部
９、１０を経由してタンク通路３９に流出するので、パ
ワーシリンダＣも中立に維持される。

【００２３】ロータリスプール２８が、図１中、時計方
向に少し回したとすると、第１制御部１、３が徐々に閉
じられる。ただし、バルブ作動角が小さいときには、第
２制御部５〜８のアンダーラップＵ₂ が十分な大きさを
保つので、この第２制御部５〜８は圧力制御をほとんど
せず、第２供給溝３４と第３制御部９、１０の可変絞り
部４０との中継流路としてだけ機能する。したがって、
この場合には、第１制御部１、３と第３制御部９、１０
とによって圧力制御されるが、第３制御部９、１０から
は、所定の流量がタンク通路３９に戻されるので、図５
の範囲ｘに示すように、その圧力上昇率は低くなる。し
たがって、この範囲ｘを中高速域として使用すれば、中
高速域での操安性が確保できる。

【００２４】ロータリスプール２８を時計方向にさらに
回すと、今度は、第１制御部１、３が閉じるので、第２
制御部６、８と第３制御部９、１０で、その圧力制御が
される。そして、この状態では、第３制御部９、１０の
開度が小さくなるとともに、第２制御部６、８の開度も
小さくなるので、その圧力上昇率が大きくなる。したが
って、この範囲を低速域として使用すれば、十分なパワ
ーアシスト力を得ることができる。

【００２５】なお、第１制御部１〜４の面取り部３３の
長さＬ₁ とそのアンダラップＵ₁ 、第２制御部５〜８の
面取り部３７の長さＬ₂ とそのアンダラップＵ₂ 、及び
第３制御部９、１０の可変絞り４０の開度を調整するこ
とによって、図５に示す制御特性を得ることができる。
もし、従来の構造のもとで、図５の特性を得ようとする
と、その面取り部の形状を図１０に示すようにしなけれ
ばならない。すなわち、その面取り部４１の形状は、エ
ッジ部の先端をへこませたような形状にしなければなら
ない。しかし、実際上は、このような加工が大変に難し
いという問題がある。しかし、この実施例の構造によれ
ば、第１〜３制御部の加工は、そのエッジ部を削り落と
すだけで足りるので、その加工が簡単になる。

【００２６】

【発明の効果】この発明の操舵力制御装置によれば、第
１制御部、第２制御部及び第３制御部を介して、当該装
置の開口面積が制御されるので、パワーシリンダに対す
る制御圧力は理想的な特性になる。したがって、バルブ
作動角が小さい高速走行時における操安性が向上する。
しかも、そのための各制御部の面取り加工も簡単で、そ
れだけか構成も向上するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロータリバルブの接続状況を具体的に示した説
明図である。

【図２】回路図である。

【図３】第１〜３制御部の相対関係を示した部分断面図
である。

【図４】バルブ作動角と第１、２バルブの開口面積との
関係を示したグラフである。

【図５】バルブ作動角とパワーシリンダの圧力の関係を
示したグラフである。

【図６】従来の断面図である。

【図７】従来のロータリバルブの接続状況を具体的に示
した説明図である。

【図８】従来のロータリバルブの制御部の部分拡大断面
図である。

【図９】従来のバルブ作動角と制御部の開口面積との関
係を示したグラフである。

【図１０】従来のバルブ作動角とパワーシリンダの圧力
の関係を示したグラフである。

【図１１】別の従来例の制御部の拡大断面図である。

【符号の説明】

２２ピニオンシャフト２３スタブシャフト２４トーションバー２５ピニオンＶロータリバルブ２８ロータリスプール２９スリーブＣパワーシリンダＶ₁ 第１バルブ部Ｖ₂ 第２バルブ部３１第１供給溝３２ａシリンダ連通溝３２ｂシリンダ連通溝１〜４第１制御部３３面取り部３４第２供給溝３５ａ連絡溝３５ｂ連絡溝３６ａタンク還流溝３６ｂタンク還流溝５〜８第２制御部３７面取り部９、１０第３制御部３８ａタンク溝３８ｂタンク溝３９タンク通路４０可変絞り部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−15265（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−94870（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−33572（ＪＰ，Ａ) 特開平１−311955（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−215462（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−49555（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−7764（ＪＰ，Ａ) 実開平２−17477（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B62D 5/083

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリングホィールと一体的に回転す
るスタブシャフトと、操舵系のロッドに形成したラック
にかみ合うピニオンを有するピニオンシャフトと、これ
ら両シャフトを連結するトーションバーと、上記両シャ
フトの相対回転に応じて切換わるロータリスプール及び
スリーブからなるロータリバルブと、このロータリーバ
ルブの切換え位置に応じて動作するパワーシリンダとを
備えたパワーステアリングの操舵力制御装置において、
上記ロータリバルブに、第１バルブ部と第２バルブ部と
を備えるとともに、第１バルブ部は、ロータリスプール
に形成されかつポンプに常時連通する第１供給溝と、こ
の第１供給溝の両側に対応するスリーブ側に形成されか
つパワーシリンダに連通させた一対のシリンダ連通溝
と、タンク通路に常時連通するタンク溝とからなり、第
２バルブ部は、スリーブ側に形成されかつポンプに常時
連通する第２供給溝と、この第２供給溝の両側に対応す
るロータリスプール側に形成された一対の連絡溝と、こ
の連絡溝に隣接するスリーブ側に形成されたタンク還流
溝とからなり、さらに、このタンク還流溝及び上記シリ
ンダ連通溝との中間に対応するロータリスプール側に形
成されたタンク溝と、このタンク溝に常時連通するとと
もにロータリスプールの軸線方向に形成されたタンク通
路とを備える一方、第１供給溝、シリンダ連通溝及びタ
ンク溝からなる第１制御部は、ロータリバルブの中立位
置においてアンダラップとなる構成にするとともに、第
１供給溝のエッジ部に面取り加工を施し、第２供給溝、
連絡溝及びタンク還流溝からなる第２制御部は、上記中
立位置においてアンダーラップとなるとともにそのアン
ダーラップ量を上記第１制御部のアンダーラップ量より
も大きくし、かつ、連絡溝のエッジ部に面取り加工を施
すとともにその面取り部の長さは上記第１制御部の面取
り部の長さよりも長くし、タンク還流溝とタンク溝とか
らなる第３制御部は上記中立位置においてオーバラップ
となるとともにその中立位置において開口する可変絞り
を構成してなるパワーステアリングの操舵力制御装置。