JP3173377B2 - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両用
の操舵制御装置に係り、特に、バルブシャフトとバルブ
ボディの相対変位によって液圧を給排制御する油圧制御
弁を有する車両用操舵制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車両用の操舵制御装置（例え
ば、油圧式のパワーステアリング装置）において、油圧
制御弁を備えたパワーステアリング装置が知られている
（例えば、特開平７−２０５８２５号公報）。

【０００３】この公報に示されたパワーステアリング装
置では、油圧制御弁はバルブシャフトとバルブボディと
を備えた所謂ロータリー式バルブとされており、バルブ
シャフトとバルブボディとの相対変位によって液圧を給
排制御できるようになっている。また、この油圧制御弁
では、バルブシャフトとバルブボディの対向部分にＶ字
形の溝が設けられており、各Ｖ字溝にはそれぞれボール
が挿入されている。さらに、各ボールは、バルブシャフ
ト（調節ネジ）に係止されスプリングによって押圧付勢
されており、各Ｖ字溝に保持されている。

【０００４】ステアリング操舵によりバルブシャフトが
回転する際には、各Ｖ字溝に保持されたボールがこれら
の溝の中を移動する必要があり、これにより、ボールが
溝の中を移動し始めるための力が操舵開始時における初
期操舵力（プリセット荷重）として作用する構成であ
る。

【０００５】しかしながら、このような油圧制御弁を用
いたパワーステアリング装置では、前述の如く操舵開始
時における初期操舵力（プリセット荷重）を付与するた
めのボール及びＶ字溝が、バルブシャフトとバルブボデ
ィの対向部分に単に設けられた構成であるため、各ボー
ル及びＶ字溝の位置決め（位置精度）が正確に行われな
いと、ボールが溝の中を移動するための力が不連続に変
化し、操舵力に段付感が生じる。すなわち、図５に示す
如く、相対変位角θ−操舵トルクＴの特性が、操舵開始
時（Ｔ＝０）からプリセット荷重（Ｔ＝Ｔ₀ ）に達する
までの間において段付き状態で変化し、このため操舵フ
ィーリングが低下する問題があった。

【０００６】また、前記油圧制御弁では、初期操舵力
（プリセット荷重）を調整するためにスプリングの付勢
力を変更する場合に、バルブハウジングのキャップを一
旦取り外した後にバルブシャフトに取り付けられた調節
ネジを調節してスプリングの付勢力を変更する必要があ
り、調整作業が煩雑であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮し、所定のプリセット荷重を得ることができるのみな
らず、高い組付位置精度を必要とすることなく段付感の
ない良好な操舵フィーリングを得ることができ、さらに
簡単な構造によりプリセット荷重の調整も容易に行える
車両用操舵制御装置を得ることが目的である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の車
両用操舵制御装置は、ステアリングホイールと操舵輪を
連結する操舵機構の途中に配設されバルブシャフトとバ
ルブボディの相対変位によって液圧を給排制御する油圧
制御弁を有し、油圧源からの液圧を前記油圧制御弁によ
り制御する車両用操舵制御装置において、前記バルブボ
ディの軸線方向端面に設けられ、前記バルブボディの径
方向に移動可能でかつ周方向に移動不能に保持された球
状体と、前記球状体を前記バルブボディの径方向内側へ
向けて付勢する付勢手段と、前記バルブシャフトの外周
に設けられ、前記球状体に当接すると共に前記バルブシ
ャフトの回転によって前記球状体を前記バルブボディの
径方向外側へ向けて押圧して移動させるカム部と、前記
バルブシャフトの外周に設けられ、軸線方向に傾斜する
傾斜面を有し、前記バルブシャフトと一体回転すると共
にバルブシャフトの軸線方向に変位可能な変位部材と、
を備え、かつ、前記カム部は、前記変位部材の傾斜面に
形成されたことを特徴としている。

【０００９】請求項１に記載の車両用操舵制御装置で
は、ステアリングホイールの操舵に応じて油圧制御弁の
バルブシャフトとバルブボディが相対変位し、これによ
って油圧源からの液圧が給排制御される。

【００１０】この場合、バルブボディの軸線方向端面に
は球状体が保持されている。ステアリングホイールの操
舵によりバルブシャフトが回転する際には、カム部がこ
の球状体を押圧してバルブボディの径方向外側へ向けて
移動させようとするが、球状体は付勢手段によって付勢
されているため、一定の回転トルクが作用してバルブシ
ャフトとバルブボディが相対変位するまでは、付勢手段
の付勢力に抗して球状体を押圧して移動させる必要があ
る。すなわち、球状体が付勢手段の付勢力に抗して移動
するための力が操舵開始時における初期操舵力（プリセ
ット荷重）として作用する。これにより、ステアリング
ホイールのニュートラル位置での操舵フィーリングが向
上する。

【００１１】ここで、このような操舵開始時における初
期操舵力（プリセット荷重）を付与するための球状体
は、付勢手段によって付勢されて常に（組付け誤差等に
拘わらず組付け状態では）バルブシャフトのカム部に当
接している。この結果、球状体が付勢手段の付勢力に抗
して移動するための力は連続的に変化し、操舵力に段付
感が生じることがない。すなわち、相対変位角θ−操舵
トルクＴの特性が、操舵開始時（Ｔ＝０）からプリセッ
ト荷重（Ｔ＝Ｔ₀ ）に達するまでの間において連続的に
変化し、このため操舵フィーリングが低下することがな
い。また特に、請求項１に係る発明の車両用操舵制御装
置では、バルブシャフトの外周には変位部材が設けられ
ており、この変位部材の傾斜面にカム部が形成されてい
る。すなわち、バルブシャフトと一体回転する変位部材
の傾斜面（カム部）が球状体を押圧して移動させるため
の力が、操舵開始時における初期操舵力（プリセット荷
重）として作用する。 ここで、変位部材はバルブシャフ
トの軸線方向に変位可能であるため、変位部材をバルブ
シャフトの軸線方向に変位させることにより、軸線方向
に傾斜する傾斜面と球状体との相対位置が変更される。
換言すれば、変位部材を軸線方向に変位させれば、傾斜
面（カム部）と球状体との当接位置（傾斜面（カム部）
による球状体の押圧位置）が変更される。この結果、球
状体の保持位置がバルブボディの径方向に変更されるこ
とになり、球状体に作用する付勢手段の付勢力すなわち
プリセット荷重を変更することができる。

【００１２】このように、請求項１に記載の車両用操舵
制御装置では、所定のプリセット荷重を得ることができ
るのみならず、高い組付位置精度を必要とすることなく
段付感のない良好な操舵フィーリングを得ることがで
き、さらに、簡単な構造によりプリセット荷重の調整も
容易に行うことができる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【発明の実施の形態】図１には本発明の第１の実施の形
態に係る車両用操舵制御装置の主要部の構成が一部破断
した正面図にて示されている。また、図２及び図３には
図１の２−２線に沿った断面図が示されている。

【００１８】車両用操舵制御装置は制御弁１０を含んで
構成されている。この制御弁１０はバルブボディ１４を
備えている。バルブボディ１４は円筒状をしており、図
示を省略したラック＆ピニオン式ステアリング装置のピ
ニオン軸に一体回転可能に連結されている。

【００１９】このバルブボディ１４には、バルブシャフ
ト１６が相対回転可能に嵌合されている。バルブシャフ
ト１６は、図示しないステアリングホイールに連結する
入力軸に連結されており、さらに、図示しないトーショ
ンバーを介して前記ピニオン軸に連結されている。すな
わち、ステアリンングホイールの回動操作によってトー
ションバーが捩じられると、ピニオン軸に連結されたバ
ルブボディ１４と入力軸に連結されたバルブシャフト１
６との間に相対的な角度変位を生じるようになってい
る。これらのバルブボディ１４及びバルブシャフト１６
から成る制御弁１０は、パワーシリンダ（図示省略）の
油室に連結されている。

【００２０】また、バルブボディ１４の軸線方向上端面
には、互いに対向する位置に一対の突起４０が設けられ
ており、さらに、これらの突起４０によってそれぞれボ
ール５２が保持されている。これらのボール５２は、バ
ルブボディ１４の周方向には移動不能でかつ径方向にの
み移動可能に保持されている。突起４０によって保持さ
れた一対のボール５２の周囲には、付勢手段としてのス
プリング４６が配置されている。スプリング４６は無端
のリング状に形成されており、内周壁が各ボール５２に
当接している。これにより、ボール５２は、バルブボデ
ィ１４の径方向内側へ向けて常に付勢されている。

【００２１】一方、ボール５２に対向するバルブシャフ
ト１６の外周部分には、一対のカム部４４が形成されて
いる。図２及び図３に詳細に示す如く、カム部４４は、
平断面視においてそれぞれＶ字状に形成されており、バ
ルブシャフト１６の軸芯に対し互いに対称となってい
る。これらのカム部４４が各ボール５２に当接してい
る。ここで、このカム部４４は、バルブシャフト１６と
バルブボディ１４が相対変位していない状態（ステアリ
ングの中立状態）において、図２に示す如くＶ字の最深
部分（中央部分）がボール５２に当接する状態となって
おり、このため、バルブシャフト１６がバルブボディ１
４に対して相対変位すると、カム部４４（Ｖ字の端縁部
分）が次第にボール５２を押圧してバルブボディ１４の
径方向外側へ向けて移動させることができる構成であ
る。

【００２２】次に、本第１の実施の形態の作用を説明す
る。上記構成の制御弁１０（車両用操舵制御装置）で
は、油圧ポンプから供給される圧力油は、制御弁１０
（バルブボディ１４及びバルブシャフト１６）へ導入さ
れ、調圧された後にリザーバタンクに戻される。

【００２３】ステアリングが中立状態である場合には、
トーションバーに捩じれが生じないので、バルブボディ
１４とバルブシャフト１６には相対変位が生じず、パワ
ーシリンダの右側の油室の圧力と左側の油室の圧力とは
等しくなり、パワーシリンダにアシスト力は生じない。

【００２４】ステアリングホイールが回転操作されトー
ションバーに捩じれが生じると、バルブボディ１４とバ
ルブシャフト１６との間に相対的な角度変位を生じる。
これにより、油路が絞られることによって圧力差が生
じ、これらに連結するパワーシリンダの両油室間にも圧
力差が生じて操舵方向にアシスト力が生じる。

【００２５】ここで、バルブボディ１４の軸線方向端面
には突起４０によってボール５２が保持されている。ス
テアリングホイールの操作によりバルブシャフト１６が
回転する際には、図３に示す如くカム部４４がこのボー
ル５２を押圧してバルブボディ１４の径方向外側へ向け
て移動させようとするが、ボール５２はスプリング４６
によって付勢されているため、一定の回転トルクが作用
してバルブシャフト１６とバルブボディ１４が相対変位
するまでは、スプリング４６の付勢力に抗してボール５
２を押圧して移動させる必要がある。すなわち、ボール
５２がスプリング４６の付勢力に抗して移動するための
力が操舵開始時における初期操舵力（プリセット荷重）
として作用する。これにより、ステアリングホイールの
ニュートラル位置での操舵フィーリングが向上する。

【００２６】この場合、このような操舵開始時における
初期操舵力（プリセット荷重）を付与するためのボール
５２は、スプリング４６によって付勢されて常に（組付
け誤差等に拘わらず組付け状態では）バルブシャフト１
６のカム部４４にガタ無く当接している。この結果、ボ
ール５２がスプリング４６の付勢力に抗して移動するた
めの力は連続的に変化し、操舵力に段付感が生じること
がない。すなわち、図４に示す如く、相対変位角θ−操
舵トルクＴの特性が、操舵開始時（Ｔ＝０）からプリセ
ット荷重（Ｔ＝Ｔ₀ ）に達するまでの間において連続的
に変化し、このため操舵フィーリングが低下することが
ない。

【００２７】このように、制御弁１０（車両用操舵制御
装置）では、所定のプリセット荷重を得ることができる
のみならず、高い組付位置精度を必要とすることなく段
付感のない良好な操舵フィーリングを得ることができ
る。

【００２８】次に、本発明の他の実施の形態を説明す
る。なお、前記第１の実施の形態と基本的に同一の部品
には、前記第１の実施の形態と同一の符号を付与しその
説明を省略する。

【００２９】図６及び図７には本発明の第２の実施の形
態に係る車両用操舵制御装置の制御弁６０の断面図が示
されている。

【００３０】この制御弁６０では、バルブボディ１４の
軸線方向上端面に一つの突起４０が設けられており、さ
らに、この突起４０によってボール５２が保持されてい
る。このボール５２は、バルブボディ１４の周方向には
移動不能でかつ径方向にのみ移動可能に保持されてい
る。突起４０によって保持されたボール５２の周囲に
は、付勢手段としてのスプリング４６が配置されてい
る。スプリング４６は無端のリング状に形成されてお
り、内周壁がボール５２に当接すると共に、ボール５２
と反対側の係止部４７がバルブボディ１４に連結固定さ
れている。これにより、ボール５２は、バルブボディ１
４の径方向内側へ向けて常に付勢されている。

【００３１】一方、ボール５２に対向するバルブシャフ
ト１６の外周部分には、カム部６２が形成されている。
カム部６２は、バルブシャフト１６の平断面視において
円弧状に切り欠かれて形成されており、このカム部６２
がボール５２に当接している。ここで、このカム部６２
は、バルブシャフト１６とバルブボディ１４が相対変位
していない状態（ステアリングの中立状態）において、
図６に示す如く中央部分がボール５２に当接する状態と
なっており、このため、バルブシャフト１６がバルブボ
ディ１４に対して相対変位すると、カム部６２の端縁部
分が次第にボール５２を押圧してバルブボディ１４の径
方向外側へ向けて移動させることができる構成である。

【００３２】上記構成の制御弁６０（車両用操舵制御装
置）では、ステアリングホイールの操作によりバルブシ
ャフト１６が回転する際には、図７に示す如くカム部６
２がボール５２を押圧してバルブボディ１４の径方向外
側へ向けて移動させようとするが、ボール５２はスプリ
ング４６によって付勢されているため、一定の回転トル
クが作用してバルブシャフト１６とバルブボディ１４が
相対変位するまでは、スプリング４６の付勢力に抗して
ボール５２を押圧して移動させる必要がある。すなわ
ち、ボール５２がスプリング４６の付勢力に抗して移動
するための力が操舵開始時における初期操舵力（プリセ
ット荷重）として作用する。これにより、ステアリング
ホイールのニュートラル位置での操舵フィーリングが向
上する。

【００３３】この場合、このような操舵開始時における
初期操舵力（プリセット荷重）を付与するためのボール
５２は、スプリング４６によって付勢されて常に（組付
け誤差等に拘わらず組付け状態では）バルブシャフト１
６のカム部６２にガタ無く当接している。この結果、ボ
ール５２がスプリング４６の付勢力に抗して移動するた
めの力は連続的に変化し、操舵力に段付感が生じること
がなく、操舵フィーリングが低下することがない。

【００３４】このように、制御弁６０（車両用操舵制御
装置）では、所定のプリセット荷重を得ることができる
のみならず、高い組付位置精度を必要とすることなく段
付感のない良好な操舵フィーリングを得ることができ
る。

【００３５】次に、図１２には本発明の第３の実施の形
態に係る車両用操舵制御装置の全体構成が示されてい
る。また、図８にはこの車両用操舵制御装置の主要部の
断面図が示されており、図９には図８の９−９線に沿っ
た断面図が示されている。

【００３６】車両用操舵制御装置は制御弁７０を含んで
構成されている。この制御弁７０は、前述した第１の実
施の形態に係る制御弁１０と基本的に同一構造であり、
バルブボディ１４及びバルブシャフト１６が円筒状をし
たバルブハウジング１２内に配置されている。この制御
弁７０は、油路７２が油圧回路を介して図示しない油圧
ポンプに連結され、油路７４がパワーシリンダに連結さ
れている。また、油路７６はリザーバタンクに連結され
ている。

【００３７】また、制御弁７０では、変位部材としての
テーパプレート７８を備えている。テーパプレート７８
は、ボール５２に対向するバルブシャフト１６の外周部
分に配置されており、バルブシャフト１６と一体回転す
ると共にバルブシャフト１６の軸線方向に沿って変位可
能となっている。また、テーパプレート７８には、軸線
方向に傾斜する円錐状の傾斜面８０が形成されており、
この傾斜面８０に前述したカム部４４が設けられてボー
ル５２に当接している。このため、バルブシャフト１６
と共にテーパプレート７８が回転することにより、カム
部４４が次第にボール５２を押圧してバルブボディ１４
の径方向外側へ向けて移動させることができる構成であ
る。

【００３８】前述の如き構成のテーパプレート７８は、
カバープレート８２のフランジ部８４に当接しており、
これによりテーパプレート７８がバルブシャフト１６の
軸線方向に沿った所定位置で保持されている。カバープ
レート８２はバルブハウジング１２に螺合している。こ
のため、カバープレート８２のバルブハウジング１２に
対する螺合位置を変更することで、カバープレート８２
によるテーパプレート７８の保持位置、すなわちテーパ
プレート７８のバルブシャフト１６の軸線方向に沿った
位置を変更できる構成である。

【００３９】次に、本第３の実施の形態の作用を説明す
る。上記構成の制御弁７０（車両用操舵制御装置）で
は、ステアリングホイールの操作によりバルブシャフト
１６が回転する際には、テーパプレート７８のカム部４
４がボール５２を押圧してバルブボディ１４の径方向外
側へ向けて移動させようとするが、ボール５２はスプリ
ング４６によって付勢されているため、一定の回転トル
クが作用してバルブシャフト１６とバルブボディ１４が
相対変位するまでは、スプリング４６の付勢力に抗して
ボール５２を押圧して移動させる必要がある。すなわ
ち、ボール５２がスプリング４６の付勢力に抗して移動
するための力が操舵開始時における初期操舵力（プリセ
ット荷重）として作用する。これにより、ステアリング
ホイールのニュートラル位置での操舵フィーリングが向
上する。

【００４０】この場合、このような操舵開始時における
初期操舵力（プリセット荷重）を付与するためのボール
５２は、スプリング４６によって付勢されて常に（組付
け誤差等に拘わらず組付け状態では）テーパプレート７
８のカム部４４にガタ無く当接している。この結果、ボ
ール５２がスプリング４６の付勢力に抗して移動するた
めの力は連続的に変化し、操舵力に段付感が生じること
がなく、操舵フィーリングが低下することがない。

【００４１】このように、制御弁７０（車両用操舵制御
装置）では、所定のプリセット荷重を得ることができる
のみならず、高い組付位置精度を必要とすることなく段
付感のない良好な操舵フィーリングを得ることができ
る。

【００４２】またさらに、制御弁７０（車両用操舵制御
装置）では、カバープレート８２のバルブハウジング１
２に対する螺合位置を変更することで、バルブシャフト
１６の軸線方向に沿ったテーパプレート７８の位置を変
更可能であるため、テーパプレート７８をバルブシャフ
ト１６の軸線方向に変位させことにより、傾斜面８０
（カム部４４）とボール５２との相対位置を変更でき
る。これにより、プリセット荷重の調整を容易に実施す
ることができる。

【００４３】例えば、図１０に示す如くテーパプレート
７８をバルブシャフト１６の軸線方向に沿ってバルブボ
ディ１４に接近するように変位させれば、図１１に示す
如く傾斜面８０（カム部４４）とボール５２との当接位
置（カム部４４によるボール５２の押圧位置）が、傾斜
面８０（カム部４４）の大径部分へと変更される。この
結果、ボール５２に作用するスプリング４６の付勢力、
すなわちプリセット荷重が増加することになる。一方、
前述とは逆にテーパプレート７８をバルブボディ１４か
ら離間するように変位させれば、傾斜面８０（カム部４
４）とボール５２との当接位置（カム部４４によるボー
ル５２の押圧位置）が、傾斜面８０（カム部４４）の小
径部分へと変更され、この結果、ボール５２に作用する
スプリング４６の付勢力、すなわちプリセット荷重が減
少することになる。

【００４４】このように、制御弁７０（車両用操舵制御
装置）では、簡単な構造によりプリセット荷重の調整も
容易に行うことができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係る車両用
操舵制御装置は、所定のプリセット荷重を得ることがで
きるのみならず、高い組付位置精度を必要とすることな
く段付感のない良好な操舵フィーリングを得ることがで
き、さらに、簡単な構造によりプリセット荷重の調整も
容易に行うことができるという優れた効果を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る車両用操舵制
御装置の主要部の構成を示す一部破断した正面図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る車両用操舵制
御装置の主要部の構成を示す図１の２−２線に沿った断
面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る車両用操舵制
御装置の主要部の構成を示す図１の２−２線に沿った断
面図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る制御弁による相対変
位角θ−操舵トルクＴの特性を示す線図である。

【図５】従来の制御弁（車両用操舵制御装置）による相
対変位角θ−操舵トルクＴの特性を示す線図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る車両用操舵制
御装置の主要部の構成を示す図２に対応する断面図であ
る。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係る車両用操舵制
御装置の主要部の構成を示す図３に対応する断面図であ
る。

【図８】本発明の第３の実施の形態に係る車両用操舵制
御装置の主要部の構成を示す縦断面図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係る車両用操舵制
御装置の主要部の構成を示す図８の９−９線に沿った断
面図である。

【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る車両用操舵
制御装置のテーパプレートの変位状態を示す図８に対応
する縦断面図である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る車両用操舵
制御装置のテーパプレートの変位状態を示す図９に対応
する断面図である。

【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る車両用操舵
制御装置の全体構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 制御弁（車両用操舵制御装置） １２ バルブハウジング １４ バルブボディ １６ バルブシャフト ４０ 突起 ４４ カム部 ４６ スプリング（付勢手段） ５２ ボール（球状体） ６０ 制御弁 ６２ カム部 ７０ 制御弁 ７８ テーパプレート（変位部材） ８０ 傾斜面 ８２ カバープレート

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールと操舵輪を連結す
   る操舵機構の途中に配設されバルブシャフトとバルブボ
   ディの相対変位によって液圧を給排制御する油圧制御弁
   を有し、油圧源からの液圧を前記油圧制御弁により制御
   する車両用操舵制御装置において、 前記バルブボディの軸線方向端面に設けられ、前記バル
   ブボディの径方向に移動可能でかつ周方向に移動不能に
   保持された球状体と、 前記球状体を前記バルブボディの径方向内側へ向けて付
   勢する付勢手段と、 前記バルブシャフトの外周に設けられ、前記球状体に当
   接すると共に前記バルブシャフトの回転によって前記球
   状体を前記バルブボディの径方向外側へ向けて押圧して
   移動させるカム部と、前記バルブシャフトの外周に設けられ、軸線方向に傾斜
   する傾斜面を有し、前記バルブシャフトと一体回転する
   と共にバルブシャフトの軸線方向に変位可能な変位部材
   と、 を備え、かつ、前記カム部は、前記変位部材の傾斜面に
   形成された ことを特徴とする車両用操舵制御装置。