JP3331026B2 - 油圧パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、操舵限界近傍において
操舵補助力を解除することのできる油圧パワーステアリ
ング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】操舵によるハンドルの回転をピニオンと
ラックを介して操舵用車輪に伝達すると共に操舵補助力
を付与する油圧シリンダを備えるラックピニオン式油圧
パワーステアリング装置や、ハンドルの回転をボールス
クリューとボールナットを介して操舵用車輪に伝達する
と共に操舵補助力を付与する油圧アクチュエータを備え
たボールスクリュー式油圧パワーステアリング装置等の
油圧パワーステアリング装置が従来より用いられてい
る。

【０００３】そのような油圧パワーステアリング装置に
あっては、操舵角度を一定範囲に規制するため、操舵に
より往復移動するラックやボールナット等の移動範囲を
一定範囲に規制する規制手段が設けられている。例えば
ラックピニオン式ステアリング装置にあっては、ラック
と同行移動する被当接部と、この被当接部に当接するこ
とでラックの移動を一定範囲に規制するストッパーを設
けている。

【０００４】このような油圧パワーステアリング装置に
おいて、被当接部がストッパーに当接するまで油圧アク
チュエータに高圧油を供給すると、その当接の際に大き
な打撃音や衝撃を生じ、高圧配管用ホースやシール部材
の寿命が無駄な高圧の作用により短くなり、不必要にエ
ネルギーを消費するためエンストを生じ易く省エネルギ
ー化に反する。

【０００５】このような問題を解決するものとして実開
昭６０‐１２２２７７号公報に開示されたラックピニオ
ン式油圧パワーステアリング装置が提案されている。こ
れは、操舵補助力を付与する油圧シリンダのシリンダチ
ューブの内周面に凹部を形成し、ラックが移動端に達す
る直前に油圧シリンダのピストンが凹部内に入り込むよ
うにしたものである。これにより、ラックが移動端に達
する直前に油圧シリンダの左右の油室を連通し、操舵補
助力を解除するようにしたものである。

【０００６】操舵補助力を付与する油圧シリンダのピス
トンの外周には、シリンダチューブの内周に接するシー
ルリングが取り付けられる。そのため、上記従来のパワ
ーステアリング装置のようにシリンダチューブの内周面
に凹部を形成すると、その凹部に入り込んだピストンが
移動する際にシールリングが凹部の縁に引っ掛かり破損
してしまい、実用に供することができない。

【０００７】また、上記従来のパワーステアリング装置
では、操舵限界近傍において操舵補助力が急激に低下す
るため、ハンドルの操作フィーリングが悪化するという
問題がある。

【０００８】そこで、車両幅方向移動により操向用車輪
を操舵するラックと、このラックの車両幅方向移動を一
定範囲に規制する規制手段と、操舵補助力を付与する油
圧シリンダとを備えるラックピニオン式油圧パワーステ
アリング装置において、その油圧シリンダに供給される
高圧油の流路を低圧側に接続するバイパス流路と、この
バイパス流路を開閉可能とする開閉部材とが設けられ、
その開閉部材とラックとが、ラックが移動端に近接する
と開閉部材がバイパス流路を開く方向に移動し、ラック
が移動端から離反すると開閉部材がバイパス流路を閉鎖
する方向に移動するように、カムを介し係合するものが
提案されている（特願平３‐１５７６８６号参照）。

【０００９】これにより、ラックが移動端に近接すると
開閉部材がバイパス流路を開く方向に移動し、油圧シリ
ンダに供給される高圧油が低圧側に流れることから、操
舵補助力の付与が解除される。また、油圧シリンダのピ
ストンの外周のシールリングが破損するといった問題が
生じることもない。さらに、カム形状に応じて開閉部材
を移動させてバイパス流路の開度を徐々に大きくするこ
とで、油圧シリンダに作用する油圧を徐々に低下させ、
操舵補助力が操舵限界近傍において急激に低下するのを
防止できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】油圧シリンダに供給さ
れる高圧油の流路を低圧側に接続するバイパス流路を操
舵限界近傍において開く場合、最終的な操舵補助力の低
下度合いが過大になると、操舵限界から直進方向に操舵
する際に大きな操舵力を要し、また、操舵により弾性的
に捩じられた車両のタイヤが操舵補助力の低下時に復元
し、操舵フィーリングを悪化させる。そのため、操舵限
界におけるバイパス路の圧油流量は、最終的な操舵補助
力の低下度合いが適正なものとなるように設定する必要
がある。

【００１１】しかし、カム形状に応じて開閉部材を移動
させる場合、開閉部材の位置はカムや開閉部材等の加工
精度や組み立て精度の影響を複合的に受けることから、
操舵部材が移動端に位置する時の開閉部材の位置設定精
度は低い。そのため、操舵限界におけるバイパス路の圧
油流量を最終的な操舵補助力の低下度合いが適正になる
ように正確に設定するのは困難である。

【００１２】本発明は、上記課題を解決することのでき
る油圧パワーステアリング装置を提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の油圧パワーステ
アリング装置は、操舵により往復移動する操舵部材と、
この操舵部材の移動を一定範囲に規制する規制手段と、
操舵補助力を付与する油圧アクチュエータと、この油圧
アクチュエータに高圧油を供給する流路を低圧側に接続
するバイパス流路と、このバイパス流路の途中に設けら
れる可変絞り部と、この可変絞り部の開度を変更する開
閉部材と、この開閉部材を操舵部材が移動端に近接する
と可変絞り部の開度を大きくする方向に次第に移動させ
ると共に操舵部材が移動端から離反すると可変絞り部の
開度を小さくする方向に移動させる手段と、その可変絞
り部の下流において圧油流路を開閉可能なチェック弁と
を備え、そのチェック弁は可変絞り部の開度が一定以上
になると開き、このチェック弁の開口当初はバイパス流
路の圧油流量は可変絞り部の開度変化に応じ変化し、操
舵部材が移動端に位置する時はバイパス流路の圧油流量
は可変絞り部の下流におけるバイパス流路の開度に応じ
定まる一定値とされることを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明の構成によれば、操舵部材が移動端に近
接して可変絞り部の開度が一定以上になるとチェック弁
が開く。このチェック弁の開口当初においては、バイパ
ス流路の圧油流量は可変絞り部の開度変化に応じ変化す
るので、この状態から操舵部材が移動端に近接して可変
絞り部の開度が次第に大きくなると、この可変絞り部の
開度変化に応じ油圧アクチュエータに作用する油圧が小
さくなり、操舵補助力を徐々に小さくすることができ
る。操舵部材が移動端に至った時は、バイパス流路の圧
油流量は可変絞り部の下流におけるバイパス流路の開度
に応じ定まる一定値とされているので、油圧アクチュエ
ータに作用する油圧は開閉部材の位置に影響されること
はなく、可変絞り部の下流におけるチェック弁の開度に
応じ定めることができる。そのチェック弁の開度設定
は、開閉部材の位置設定に比べ容易に精度良く設定でき
るので、操舵限界におけるバイパス路の圧油流量を最終
的な操舵補助力の低下度合いが適正になるように正確か
つ容易に設定することができる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１６】図１、図２に示すラックピニオン式油圧パ
ワーステアリング装置１は、ハンドル（図示省略）に連
結される入力軸２と、この入力軸２にトーションバー３
を介して連結されるピニオン４と、このピニオン４に噛
み合うラック（操舵部材）５とを備えている。このラッ
ク５の各端にボールジョイント６（各端とも同様なので
他端は図示省略）を介して操舵用車輪が連結される。こ
れにより、ハンドルの操作による入力軸２の回転がトー
ションバー３を介してピニオン４に伝達され、このピニ
オン４の回転によりラック５が車両幅方向に往復移動し
て操舵用車輪の操舵がなされる。なお、ラック５は図中
左右に変位可能なサポートヨーク３０により支持され、
このサポートヨーク３０はバネ３１の弾性力によりラッ
ク５に押し付けられ、ラック５とピニオン４の噛み合い
の円滑化が図られている。

【００１７】そのラック５の車両幅方向移動を一定範囲
に規制するため、ラックハウジング１１の各端にストッ
パー４０（各端とも同様なので他端は図示省略）が形成
されている。これにより、ラック５が移動端に達する
と、各ストッパー４０にそれぞれ前記ボールジョイント
６が当接し、ラック５の車両幅方向移動が規制される。
そのストッパー４０は、例えば図２に示すようにラック
ハウジング１１の内周に一体形成する段部や、ラックハ
ウジング１１の内周に嵌合されるラック支持用ブッシュ
により構成することができる。

【００１８】その操舵補助力を付与する油圧シリンダ
（油圧アクチュエータ）１０が設けられている。すなわ
ち、その油圧シリンダ１０のシリンダチューブはラック
ハウジング１１により構成されると共に、ピストン１２
はラック５の外周に固定されている。そのピストン１２
により仕切られる油室１３、１４に、操舵方向と路面か
ら作用する操舵抵抗とに応じて高圧油を供給するため、
前記入力軸２の外周囲にロータリー式油圧制御バルブ２
０が形成されている。

【００１９】その油圧制御バルブ２０は、ラックハウジ
ング１１と一体化されたバルブハウジング２１と、この
バルブハウジング２１の内部において入力軸２を囲む筒
状の弁部材２２とを備えている。その弁部材２２は前記
ピニオン４に同行回転するよう連結されている。また、
バルブハウジング２１は、ポンプ２３に接続される周溝
状の入口ポート２４と、タンク２５に接続される出口ポ
ート２６と、前記油圧シリンダ１０の一方の油室１３に
接続される第１シリンダポート２７と、他方の油室１４
に接続される第２シリンダポート２８とを備えている。
各ポート２４、２６、２７、２８は入力軸２と弁部材２
２との内外周間の油路を介し連通し、その油路の開度が
入力軸２と弁部材２２との相対回転により変化すること
で、油圧シリンダ１０に作用する油圧が制御される。す
なわち、操舵を行なっていない状態では入口ポート２４
と出口ポート２６との間で圧油は絞られることはなく、
ポンプ２３から供給される高圧油はタンク２５に還流
し、操舵補助力が作用することはない。ハンドルを回転
させて左右一方へ操舵を行なうと、操舵用車輪を介し路
面から作用する操舵抵抗に応じてトーションバー３が捻
じれて入力軸２と弁部材２２とが相対回転し、入口ポー
ト２４と油圧シリンダ１０の油室１３、１４の一方とを
連通する油路の開度が大きくなり、その油室１３、１４
の一方と出口ポート２６とを連通する油路の開度が小さ
くなり、入口ポート２４と油圧シリンダ１０の油室１
３、１４の他方とを連通する油路の開度が小さくなり、
その油室１３、１４の他方と出口ポート２６とを連通す
る油路の開度が大きくなる。これにより、油圧シリンダ
１０は操舵抵抗に応じた左右一方への操舵補助力を発生
する。左右他方へ操舵を行なうと左右一方へ操舵を行な
った場合とは入力軸２と弁部材２２とが逆方向に相対回
転し、油圧シリンダ１０は操舵抵抗に応じた左右他方へ
の操舵補助力を発生する。なお、このロータリー式油圧
制御バルブ２０は公知の構成のものを用いることができ
る。

【００２０】そして、前記油圧シリンダ１０に供給され
る高圧油の流路を低圧側に接続するバイパス流路５０が
バルブハウジング２１に形成されている。このバイパス
流路５０は、前記ポンプ２３に接続される入口ポート２
４とタンク２５に接続される出口ポート２６とを接続す
るものであって、第１流路５０ａと、この第１流路５０
ａに連通する油室５０ｃと、この油室５０ｃに連通する
第２流路５０ｂとを有し、その第１流路５０ａは前記ポ
ンプ２３に通じる入口ポート２４に接続され、第２流路
５０ｂは前記タンク２５に通じる出口ポート２６に接続
される。

【００２１】その油室５０ｃの内部に段付き円柱状の開
閉部材５１が図において上下方向に移動可能にシール部
材７１を介し挿入されている。図４に示すように、バイ
パス流路５０の第１流路５０ａは、油室５０ｃの内周に
形成された周溝５５ａを介し開閉部材５１の外周に形成
された周溝５５ｂに連通可能とされている。その油室５
０ｃの内周の周溝５５ａと開閉部材５１の外周の周溝５
５ｂとの間が可変絞り部５５とされている。この可変絞
り部５５の開度は、開閉部材５１が図において上方に移
動することで大きくなり、下方に移動することで小さく
なる。

【００２２】その開閉部材５１とラック５とが、ラック
５が移動端に近接すると開閉部材５１が可変絞り部５５
の開度を大きくする方向（図において上方）に移動する
と共に、ラック５が移動端から離反すると可変絞り部５
５が可変絞り部５５の開度を小さくする方向（図におい
て下方）に移動するよう連動する。すなわち、開閉部材
５１の図において下方側は小径部５１′とされ、この小
径部５１′はラックハウジング１１を貫通し、また、油
室５０ｃの内部にバネ７６が挿入され、このバネ７６の
弾性力により開閉部材５１の一端はラック５に押し付け
られている。また、そのラック５の背面の各端に突出部
７７（各端とも同様なので他端は図示省略）が形成され
ている。各突出部７７はラック５の背面と傾斜面７７ａ
を介し連なり、ラック５が車両幅方向に移動してボール
ジョイント６がストッパー４０に当接する直前になる
と、開閉部材５１の一端が傾斜面７７ａを介し突出部７
７に乗り上げる位置に形成されている。これにより、ラ
ック５が移動端に近接すると開閉部材５１の一端はラッ
ク５の背面から傾斜面７７ａを介し突出部７７に乗り上
げるので図において上方に次第に移動し、この開閉部材
５１の移動により可変絞り部５５の開度は次第に大きく
なる。また、ラック５が移動端から離れると開閉部材５
１の一端は突出部７７から傾斜面７７ａを介し図におい
て下方に移動し、この開閉部材５１の移動により開閉部
材５１の開度は次第に小さくなる。

【００２３】その可変絞り部５５を構成する開閉部材５
１の外周の周溝５５ｂは、開閉部材５１に形成された径
方向孔５１ｂと軸方向孔５１ｃとを介し開閉部材５１の
上方の油室５０ｃ内に連通し、この開閉部材５１の上方
の油室５０ｃが前記バイパス流路５０の第２流路５０ｂ
から出口ポート２６を介しタンク２５に連通する。その
可変絞り部５５の下流に位置する軸方向孔５１ｃは、図
において上方側が下方側よりも大径とされ、その大径部
５１ｃ′内にチェック弁８０が設けられている。すなわ
ち、その軸方向孔５１ｃの大径部５１ｃ′内に小径部５
１ｃ″よりも大径のボール８１とバネ８２とが挿入さ
れ、その大径部５１ｃ′にリング状のバネ受け８３がね
じ合わされ、そのバネ８２の弾性力によりボール８１は
図において下方に押されて小径部５１ｃ″を閉鎖する。

【００２４】そのチェック弁８０の大径部５１ｃ′と可
変絞り部５５を構成する開閉部材５１の周溝５５ｂとを
連通するオリフィス９０が開閉部材５１に形成されてい
る。これにより、そのチェック弁８０の上流側と下流側
との間はオリフィス９０により連通される。そのオリフ
ィス９０の開口面積はチェック弁８０の開口面積（すな
わち小径部５１ｃ″の開口面積）よりも小さくされてい
る。

【００２５】図３に示すように、ラック５が移動端近傍
に近接するまでは開閉部材５１の一端はラック５の背面
に当接し、この状態では可変絞り部５５は閉鎖され、バ
イパス流路は閉鎖されている。図４に示すように、ラッ
ク５が移動端に近接して開閉部材５１の一端が突出部７
７の傾斜面７７ａに乗り上げると、可変絞り部５５が開
いて高圧油の一部はオリフィス９０を介しタンク２５に
還流し、油圧シリンダ１０に作用する油圧は低下する。
さらにラック５が移動端に近接して可変絞り部５５の開
度が大きくなって一定以上になると、可変絞り部５５と
オリフィス９０との間の油圧がチェック弁８０のボール
８１に作用するバネ８２の弾性力に打ち勝ち、図５に示
すようにボール８１が図中上方に移動してチェック弁８
０は開く。このチェック弁８０の開口当初において可変
絞り部５５は圧油の絞り機能を有するように開度設定さ
れており、これにより、バイパス流路５０の圧油流量は
可変絞り部５５の開度変化に応じ変化する。図６に示す
ように、ラック５が移動端に位置する時は開閉部材５１
の一端は突出部７７に乗り上げ、この時の可変絞り部５
５の開度は圧油の絞り機能を奏することのないものとさ
れ、これにより、バイパス流路５０の圧油流量は可変絞
り部５５の下流におけるバイパス流路５０の開度、すな
わちチェック弁８０の開度とオリフィス９０の開度に応
じ定まる一定値となる。

【００２６】図７に示すように、上記構成の油圧パワー
ステアリング装置におけるハンドル回転角と油圧シリン
ダ１０に作用する油圧との関係は、ハンドル回転角が±
ａ°に達すると、開閉部材５１の一端が突出部７７の傾
斜面７７ａに乗り上げて可変絞り部５５が開かれ始め、
高圧油の入口ポート２４はバイパス流路５０のオリフィ
ス９０を介し低圧側に連通し、油圧シリンダ１０に作用
する油圧は低下する。この状態からハンドル回転角が大
きくなってラック５が移動端に近接して可変絞り部５５
の開度が次第に大きくなると、この可変絞り部５５の開
度変化に応じ油圧シリンダ１０に作用する油圧が次第に
小さくなり、操舵補助力を徐々に小さくすることができ
る。

【００２７】ハンドル回転角が±ｂ°に達して可変絞り
部５５の開度が一定以上になるとチェック弁８０が開
く。このチェック弁８０の開口当初においては、可変絞
り部５５において圧油が絞られることから、この状態か
らハンドル回転角が大きくなってラック５が移動端に近
接して可変絞り部５５の開度が次第に大きくなると、こ
の可変絞り部５５の開度変化に応じ油圧シリンダ１０に
作用する油圧が次第に小さくなり、操舵補助力を徐々に
小さくすることができる。この操舵補助力の低下割合
は、チェック弁８０の開口後の方がチェック弁８０の開
口前よりも大きくなる。

【００２８】ハンドル回転角が±ｃ°に達して可変絞り
部５５が絞り機能を奏することがなくなると、バイパス
流路５０の圧油流量は可変絞り部５５の下流におけるチ
ェック弁８０とオリフィス９０の各開度に応じ定まる一
定値となるので、開閉部材５１が移動しても油圧シリン
ダ１０に作用する油圧は変化せず、ハンドル回転角が操
舵限界である±ｄ°に達してラック５が移動端に至るま
で一定値となる。そのチェック弁８０の開度とオリフィ
ス９０の開度の設定は、開閉部材５１の位置設定に比べ
容易に精度良く設定できる。すなわち、チェック弁８０
の開度の設定精度は、開閉部材５１に形成される軸方向
孔５１ｃの小径部５１ｃ″の孔径精度により定まり、オ
リフィス９０の開度の設定精度も開閉部材５１に形成さ
れる孔径精度により定まるので比較的精度良く設定でき
るのに対し、開閉部材５１の位置設定精度は、突出部７
７の突出寸法精度や開閉部材５１の長さ寸法精度だけで
なくパワーステアリング装置の組み立て精度等の影響を
複合的に受けることから精度良く設定するのが困難であ
る。これにより、操舵限界におけるバイパス流路５０の
圧油流量を最終的な操舵補助力の低下度合いが適正にな
るように正確かつ容易に設定することができる。

【００２９】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ものではない。例えば、上記実施例では操舵部材として
ラックを有するラックピニオン式油圧パワーステアリン
グ装置に本発明を適用したが、操舵部材としてボールナ
ットを有するボールスクリュー式油圧パワーステアリン
グ装置にも本発明を適用することができ、また、操舵部
材はラックやボールナットに限定されず、操舵により往
復移動する部材であればよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明の油圧パワーステアリング装置に
よれば、油圧アクチュエータにより付与される操舵補助
力の付与を操舵部材の移動端近傍において徐々に解除す
ることで、操舵フィーリングを悪化させることなく操舵
限界において大きな打撃音や衝撃の発生等を防止でき、
さらに、操舵限界における最終的な操舵補助力の低下度
合いを正確かつ容易に適正なものにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の油圧パワーステアリング装置
の縦断面図

【図２】本発明の実施例の油圧パワーステアリング装置
の一部の横断面図

【図３】本発明の実施例の油圧パワーステアリング装置
の要部の縦断面図

【図４】本発明の実施例の油圧パワーステアリング装置
の要部の縦断面図

【図５】本発明の実施例の油圧パワーステアリング装置
の要部の縦断面図

【図６】本発明の実施例の油圧パワーステアリング装置
の要部の縦断面図

【図７】本発明の実施例の油圧パワーステアリング装置
のハンドル回転角と油圧シリンダに作用する油圧との関
係を示す図

【符号の説明】

５ ラック（操舵部材） １０ 油圧シリンダ（油圧アクチュエータ） ５０ バイパス流路 ５１ 開閉部材 ５５ 可変絞り部 ８０ チェック弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−193509（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−105094（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−183359（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−157272（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−77746（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−122277（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 5/06 - 5/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵により往復移動する操舵部材と、こ
   の操舵部材の移動を一定範囲に規制する規制手段と、操
   舵補助力を付与する油圧アクチュエータと、この油圧ア
   クチュエータに高圧油を供給する流路を低圧側に接続す
   るバイパス流路と、このバイパス流路の途中に設けられ
   る可変絞り部と、この可変絞り部の開度を変更する開閉
   部材と、この開閉部材を操舵部材が移動端に近接すると
   可変絞り部の開度を大きくする方向に次第に移動させる
   と共に操舵部材が移動端から離反すると可変絞り部の開
   度を小さくする方向に移動させる手段と、その可変絞り
   部の下流において圧油流路を開閉可能なチェック弁とを
   備え、そのチェック弁は可変絞り部の開度が一定以上に
   なると開き、このチェック弁の開口当初はバイパス流路
   の圧油流量は可変絞り部の開度変化に応じ変化し、操舵
   部材が移動端に位置する時はバイパス流路の圧油流量は
   可変絞り部の下流におけるバイパス流路の開度に応じ定
   まる一定値とされることを特徴とする油圧パワーステア
   リング装置。