JP3463453B2

JP3463453B2 - 動力舵取装置

Info

Publication number: JP3463453B2
Application number: JP07444996A
Authority: JP
Inventors: 恭輔芳賀; 幹夫鈴木; 健一福村
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 2003-11-05
Anticipated expiration: 2016-03-28
Also published as: KR970065291A; KR100450433B1; JPH09263253A; US5778756A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動力舵取装置、特
に急操舵時においてもパワーシリンダへの流量不足を軽
減できるようにした動力舵取装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に油圧式の動力舵取装置において
は、ハンドル操舵に基づいて制御弁が作動され、この制
御弁の作動によりポンプから供給された作動油の圧力が
上昇し、この圧油がパワーシリンダに導入されてパワー
アシストされ、操向車輪が作動されるようになってい
る。

【０００３】ところで、動力舵取装置には通常、ポンプ
から吐出された圧油の脈動を吸収するためのゴムホース
が制御弁の上流側に設けられ、このために前述したごと
く制御弁の作動によって作動油の圧力が上昇すると、ま
ずゴムホースが膨張し、この膨張によってポンプから吐
出された圧油の一部が消費されるようになる。このよう
な現象は、通常のハンドル操作においては操舵特性に影
響を及ぼすことがないが、ハンドルの急操舵あるいはタ
イヤからの逆入力によってパワーシリンダのピストンが
急速に移動するような場合には、ピストンの移動に必要
な流量がポンプから吐出される流量だけでは補完するこ
とができないという問題が生ずる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このために、例えば高
速道路を走行中に、目前に迫った障害物を回避するため
にハンドル急操舵を行ったような場合には、パワーシリ
ンダへの流量不足によりアシスト切れを生じ、ハンドル
が急に重く感じられる結果を招く。以下この理由を図５
に基づいて説明する。

【０００５】同図において、１はハンドル操舵に応じて
作動されパワーシリンダ２への作動油の給排を制御する
ノーマルオープン形の制御弁であり、この制御弁１はポ
ンプに通ずる供給通路３とリザーバ４に通ずる排出通路
５との間に設けられ、供給通路３中にはポンプから吐出
された圧油の脈動を吸収するためのゴム製の高圧ホース
６が設けられ、排出通路５中には低圧ホース７が設けら
れている。

【０００６】操舵の中立状態（直進走行状態）において
は、図５Ａに示すように、供給通路３より制御弁１に供
給された一定流量Ｑ０の作動油は供給通路３側の２つの
可変絞りＶ１、Ｖ２に等分的に分配され、排出通路５側
の２つの可変絞りＶ３、Ｖ４を等分的に流れて排出通路
５で合流し、リザーバ４に排出される。この状態で図５
Ｂに示すようにハンドルが急速に切り込まれると、供給
通路３側の２つの可変絞りＶ１、Ｖ２の一方（Ｖ１）の
絞り面積が拡大され、他方（Ｖ２）の絞り面積が縮小さ
れ、また排出通路５側の２つの可変絞りＶ３、Ｖ４の一
方（Ｖ３）の絞り面積が縮小され、他方（Ｖ４）の絞り
面積が拡大されるため、パワーシリンダ２の一方のシリ
ンダ油室（左室）の圧力が上昇する。これによって高圧
ホース６が膨張して作動油を消費するため、この消費分
だけ制御弁１に供給される流量がＱ１（Ｑ１＜Ｑ０）に
減少する。その結果、ハンドルの回転速度に見合うだけ
の流量がパワーシリンダ２に供給できなくなり、アシス
トが十分に働かない、いわゆるアシスト切れの現象が生
じ、運転者はハンドルが急に重くなったように感ずるよ
うになる。

【０００７】さらに上記した急切り込みの後に今度は逆
方向にハンドルを急速に切り返した場合（図５Ｃ）に
は、パワーシリンダの流量不足はより顕著になる。ま
た、パワーシリンダ２のピストンの急速移動に伴う流量
不足の影響は、タイヤからの逆入力時にも発生する。こ
れを図６に基づいて説明すると、この場合には中立状態
（図６Ａ）からの最初の逆入力時（図６Ｂ）には、上記
した急操舵時で述べたと同様に作動油の圧力上昇によっ
て高圧ホース６が膨張して制御弁１に供給される流量が
Ｑ１に減少するため、排出通路５の圧力（背圧）ＰＴが
低下するが、最初の逆入力後に逆入力の方向が反転し、
図６Ｄに至る過程で制御弁が中立状態に戻った際（図６
Ｃ）には、高圧ホース６の膨張が解消されるため、その
分だけ排出通路５から排出される流量がＱ２（Ｑ２＞Ｑ
０）に増加し、背圧ＰＴが急激に上昇する、いわゆるサ
ージ圧ＳＰが発生する。このサージ圧ＳＰの発生により
異音が発生するとともに、ホースの耐久性を低下させる
問題がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した従来
の問題点を解決するためになされたもので、ポンプとパ
ワーシリンダの両油室とリザーバとにそれぞれ接続する
流路にハンドル操舵方向に応じて拡大縮小される可変絞
りをそれぞれ設け、ハンドル操舵に応じてポンプよりパ
ワーシリンダに供給される作動油を絞り制御する制御弁
を備えた動力舵取装置において、前記ポンプの吐出通路
がゴムホースおよび供給通路を介して前記制御弁に接続
され、この制御弁と前記パワーシリンダとが直接、接続
されており、前記制御弁とゴムホースとの間の供給通路
と前記制御弁の下流側の排出通路を互いにバイパスする
バイパス通路を設け、このバイパス通路中に前記排出通
路側から供給通路側へ向かう方向の流通のみを許容する
逆止弁を設けたものである。

【０００９】上記した構成により、走行中に障害物を発
見して緊急回避のためにハンドルを急速に切り込んだよ
うな場合には、作動油の圧力上昇によってゴムホースが
膨張してその膨張分だけ作動油が消費されるが、パワー
シリンダの一方の油室より排出された作動油は、排出通
路の内力上昇により逆止弁を開いてバイパス通路より供
給通路側にバイパスされ、パワーシリンダの他方の油室
に流入し、パワーシリンダへの流量不足を解消する。

【００１０】

【実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。図１は油圧式の動力舵取装置の全体構成を
示し、この動力舵取装置は、図略の自動車エンジンによ
って駆動されるポンプ１０と、リザーバ１１と、ステア
リング操作をパワーアシストするパワーシリンダ１２
と、ハンドルの回転に応じて作動して前記ポンプ１０か
らパワーシリンダ１２に供給される作動油を絞り制御す
るロータリ式制御弁１４を備えている。

【００１１】前記ポンプ１０は、これの吐出通路１５中
に設けられたメータリングオリフィス１６と、このメー
タリングオリフィス１６と並列に接続されメータリング
オリフィス１６の前後差圧に応じて戻り通路１７を開閉
するように作動する流量調整バルブ１８と、この流量調
整バルブ１８を戻り通路１７を閉止する方向に付勢する
スプリング１９とからなる公知の流量制御弁２０を備え
ている。しかして前記吐出通路１５は脈動吸収用のゴム
製高圧ホース２１および供給通路２２を介して制御弁１
４の供給ポートに接続される。

【００１２】前記制御弁１４は、図２に展開図として示
すように、ハンドルに連結されて一体的に回転するイン
ナバルブ２３と、このインナバルブ２３の外周に同軸的
に配設されてパワーシリンダ１２にてパワーアシストさ
れるステアリングリンケージに連結されるアウタバルブ
２４と、これらインナバルブ２３とアウタバルブ２４を
相対回転可能に連結する図略のトーションバーと、これ
らを収納する図略のバルブハウジング等によって構成さ
れている。図２の展開図は制御弁１４の半周を展開した
もので、残りの半周も同一の構成からなっており、１／
４周で１つのバルブ単位を構成している。

【００１３】以下、インナバルブ２３とアウタバルブ２
４のバルブ構成について説明する。図２において、イン
ナバルブ２３およびアウタバルブ２４には、それぞれ溝
部とランド部が円周上交互に形成され、インナバルブ２
３（アウタバルブ２４）の各溝部は、アウタバルブ２４
（インナバルブ２３）の各ランド部にそれぞれ対応して
いる。アウタバルブ２４に形成された円周上複数のラン
ド部のうち、１つ置きのランド部２４Ａには、前記供給
通路２２に連通する供給ポート２５が開口されている。
またアウタバルブ２４に形成された円周上複数の溝部の
うち、前記供給ポート２５が開口されたランド部の両側
に隣接する２つの溝部２４Ｂには、パワーシリンダ１２
の両油室１２Ａ，１２Ｂに連通する一対のシリンダポー
ト２６Ａ，２６Ｂが開口されている。さらに一対のシリ
ンダポート２６Ａ，２６Ｂが開口された２つの溝部２４
Ｂの両側に隣接する２つのランド部に対応するインナバ
ルブ２３の一対のランド部２３Ｂにはリザーバ１１に通
ずる排出通路２７に連通する排出ポート２８が開口され
ている。

【００１４】前記インナバルブ２３とアウタバルブ２４
の各ランド部の各間には、可変絞りＶ１、Ｖ２、Ｖ３、
Ｖ４がそれぞれ形成され、これら可変絞りＶ１、Ｖ２、
Ｖ３、Ｖ４はアンダラップ形のセンタオープンバルブで
構成されている。前記供給通路２２と排出通路２７は図
１に示すように、制御弁１４をバイパスするバイパス通
路３０によって互いに連通され、このバイパス通路３０
中には前記供給通路２２から排出通路２７への流通を阻
止し、排出通路２７から供給通路２２へ向かう方向の流
通のみを許容する第１の逆止弁３１が設けられている。

【００１５】また前記供給通路２２中には、前記制御弁
１４からポンプ１０側への流通を阻止し、ポンプ１０か
ら制御弁１４へ向かう方向の流通のみを許容する第２の
逆止弁３２が設けられている。なお、図中４０は排出通
路２７中に設けられた低圧ホース、４１は動力舵取装置
の上限圧力を設定するレリーフ弁である。

【００１６】上記した構成の本実施の形態においては、
ポンプ１０より吐出された作動油は、流量制御弁２０に
より一定流量に制御され、高圧ホース２１および供給通
路２２を介して制御弁１４の供給ポート２５に供給され
る。供給ポート２５に供給された作動油は、可変絞りＶ
１，Ｖ３および可変絞りＶ２，Ｖ４の２つの経路を介し
てそれぞれ排出ポート２８より排出され、排出通路２７
で合流してリザーバ１１に排出される。

【００１７】操舵の中立状態においては、前記可変絞り
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は全て同一の絞り開度に保たれ
ているため、制御弁１４の供給ポート２５に供給された
作動油は排出ポート２８より等分的に排出され、そのた
めパワーシリンダ１２の両油室１２Ａ、１２Ｂは低圧
で、かつ差圧が発生せず、アシスト力は発生しない。そ
の状態でハンドルが回転操作され、インナバルブ２３が
例えば図２の左方向に変位されると、可変絞りＶ１，Ｖ
４の開度が拡大されるとともに、可変絞りＶ２、Ｖ３の
開度が縮小される。従ってパワーシリンダ１２の左油室
１２Ａの圧力が上昇し、右油室１２Ｂの圧力が減少する
ため、パワーシリンダ１２のピストン１３が両油室１２
Ａ、１２Ｂの差圧によって移動され、アシストを開始す
る。

【００１８】ところで、例えば高速道路を走行中に障害
物を発見して緊急回避のためにハンドルを急速に切り込
んだような場合には、パワーシリンダ１２が必要とする
流量にポンプ１０からの供給流量が追いつかず、いわゆ
るアシスト切れを生じてハンドルが重くなり、またその
後の急速な切り返し時には、その流量不足はさらに顕著
になる。

【００１９】以下緊急回避の急操舵（切り込みおよび切
り返し）に伴う本実施の形態における動作について図３
を基に説明する。図３Ａに示すように、操舵の中立状態
においては、ポンプ１０より供給通路２２に供給された
一定流量Ｑ０の作動油は、２つの可変絞りＶ１，Ｖ２に
等分的に分配され、可変絞りＶ３，Ｖ４を等分的に流れ
て排出通路２７で合流し、リザーバ１１に排出される。

【００２０】この状態で、緊急回避のために例えば左方
向に急速に切り込むと、可変絞りＶ１、Ｖ４の絞り面積
が拡大されるとともに、可変絞りＶ２、Ｖ３の絞り面積
が縮小されるため、図３Ｂに示すように、供給通路２２
に供給された作動油の多くは絞り面積が拡大した可変絞
りＶ１に供給されんとするが、可変絞りＶ３の絞り抵抗
の増大により圧力上昇し、この圧力がパワーシリンダ１
２の左油室１２Ａに導入される。

【００２１】ここで、急操舵によってパワーシリンダ１
２のピストン１３が急速に移動されると同時に、作動油
の圧力上昇によって高圧ホース２１が膨張してその膨張
分だけ作動油が消費されるため、パワーシリンダ１２の
必要流量にポンプ１０からの供給流量が追いつかない現
象が生ずる。一方、パワーシリンダ１２のピストン１３
の急速な移動により、パワーシリンダ１２の右油室１２
Ｂより大量の作動油が排出され、この排出油は、通常絞
り面積が拡大した可変絞りＶ４を通って排出通路２７よ
りリザーバ１１に排出されるようになるため、排出通路
２７には一定流量Ｑ０を越える作動油が排出されんとす
るため、排出抵抗の増大により内圧が発生する。

【００２２】しかしながら、本実施の形態においては、
図３Ｂに示すように、前記排出通路２７の内力上昇によ
って第１の逆止弁３１を開き、右油室１２Ｂより排出さ
れた作動油を第１の逆止弁３１を介してバイパス通路３
０より供給通路２２側にバイパスし、絞り面積が拡大し
た可変絞りＶ１よりパワーシリンダ１２の左油室１２Ａ
に流入させ、パワーシリンダ１２への流量不足を解消す
る。

【００２３】なお、この際上記した内力上昇により、第
２の逆止弁３２が閉止されるため、バイパス通路３０よ
り供給通路２２側にバイパスされた作動油が高圧ホース
２１側に流れることがなく、確実に左油室１２Ａへの補
給に費やされる。また、上記した切り込み後の急速な切
り返しにより、今度は可変絞りＶ１、Ｖ４の絞り面積が
縮小されるとともに、可変絞りＶ２、Ｖ３の絞り面積が
拡大されるため、図３Ｃに示すように、供給通路２２に
供給された作動油の多くは絞り面積が拡大した可変絞り
Ｖ２に供給され、パワーシリンダ１２の右油室１２Ｂに
導入される。しかしながら、パワーシリンダ１２のピス
トン１３は急速な切り返しにより、パワーシリンダ１２
の左油室１２Ａより作動油を排出しながら、急速に移動
せんとする。

【００２４】この場合においても、前記パワーシリンダ
１２の左油室１２Ａより排出された作動油は、絞り面積
が拡大した可変絞りＶ３より前述したと同様に排出通路
２７およびバイパス通路３０を介して供給通路２２にバ
イパスされ、絞り面積が拡大した可変絞りＶ２よりパワ
ーシリンダ１２の右油室１２Ｂに流入し、パワーシリン
ダ１２への流量不足を解消する。

【００２５】従って、急操舵による切り込み時およびそ
の後の急速な切り返し時においても、パワーシリンダ１
２への流量不足によりアシスト切れを生じてハンドルが
重くなることがなく、またその対策のために、ポンプ１
０の吐出流量を必要以上に増加させる必要がないので、
ポンプ駆動に必要な動力損失を増加させない利点があ
る。

【００２６】次に石畳路のような凹凸路を走行する場合
に生起されるタイヤからの逆入力時の作動について説明
する。図４Ａに示す操舵の中立状態において、タイヤか
らの逆入力によりパワーシリンダ１２のピストン１３が
例えば図４Ｂに示すように右方向に急速に移動された場
合には、制御弁１４がアウタバルブ側から作動され、制
御弁１４はハンドルが左に切られたと同様な状態とな
る。すなわち、可変絞りＶ１、Ｖ４が拡大され、可変絞
りＶ２、Ｖ３が縮小される。従って供給通路２２の圧力
の上昇により、第２の逆止弁３２が閉止され、パワーシ
リンダ１２の排出油が高圧ホース２１によって消費され
ることを阻止する。

【００２７】これにより、前記ピストン１３の移動によ
って右油室１２Ｂから排出された作動油は、両側の可変
絞りＶ２、Ｖ１およびＶ４、Ｖ３に等分的に分配されて
パワーシリンダ１２の左油室１２Ａに補給されるように
なる。次にタイヤからの逆入力の方向が切り替わって、
パワーシリンダ１２のピストン１３が前記と反対方向に
急速に移動される際に、制御弁１４が図４Ｃに示すよう
に中立状態になると、供給通路２２の圧力が低下して高
圧ホース２１の膨張が開放されるため、ピストン１３か
らの排出油と相俟って、従来においては排出通路２７を
流れる作動油の流量が増加し、サージ圧が発生したが、
本実施の形態においては、排出通路２７の排出抵抗の増
大による内圧の上昇により、第１の逆止弁３１を開いて
左油室１２Ａより排出された作動油をバイパス通路３０
より供給通路２２側にバイパスし、可変絞りＶ１よりパ
ワーシリンダ１２の右油室１２Ｂに流入させる。これに
より、パワーシリンダ１２への流量不足を解消すると同
時に、排出通路２７を流れる作動油の流量の増加を抑
え、サージ圧の発生を抑制する。

【００２８】さらに、図４Ｄに示すように、パワーシリ
ンダ１２のピストン１３が中立を越えて図の左側に移動
された場合には、図４Ａで述べたと同様に、供給通路２
２の圧力の上昇により第２の逆止弁３２が閉止され、ピ
ストン１３の移動によって左油室１２Ａから排出された
作動油は、両側の可変絞りＶ１、Ｖ２およびＶ３、Ｖ４
に等分的に分配されてパワーシリンダ１２の右油室１２
Ｂに補給されるようになる。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、ポンプとパ
ワーシリンダの両油室とリザーバとにそれぞれ接続する
流路にハンドル操舵方向に応じて拡大縮小される可変絞
りをそれぞれ設け、ハンドル操舵に応じてポンプよりパ
ワーシリンダに供給される作動油を絞り制御する制御弁
を備えた動力舵取装置において、前記ポンプの吐出通路
がゴムホースおよび供給通路を介して前記制御弁に接続
され、この制御弁と前記パワーシリンダとが直接、接続
されており、前記制御弁とゴムホースとの間の供給通路
と前記制御弁の下流側の排出通路を互いにバイパスする
バイパス通路を設け、このバイパス通路中に前記排出通
路側から供給通路側へ向かう方向の流通のみを許容する
逆止弁を設けた構成であるので、急操舵による切り込み
時およびその後の切り返し時において、作動油の圧力上
昇によってゴムホースが膨張してその膨張分だけ作動油
が消費されても、バイパス通路を介してパワーシリンダ
に作動油が補給されるようになるため、パワーシリンダ
への流量不足によるアシスト切れによってハンドルが急
に重く感ずる事態を防止できる効果がある。

【００３０】またタイヤからの逆入力によりパワーシリ
ンダのピストンが急速に移動されたような場合にも、上
記したバイパス通路によるバイパス作用によって、サー
ジ圧等の発生を防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す動力舵取装置の油圧
系統図である。

【図２】制御弁の半周部分を展開した展開図である。

【図３】本発明の実施の形態における急操舵時の作動状
態図である。

【図４】本発明の実施の形態における逆入力時の作動状
態図である。

【図５】従来の動力舵取装置における急操舵時の作動状
態図である。

【図６】従来の動力舵取装置における逆入力時の作動状
態図である。

【符号の説明】

１０ポンプ１１リザーバ１２パワーシリンダ１４制御弁２１高圧ホース２２供給通路２７排出通路３０バイパス通路３１第１の逆止弁３２第２の逆止弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 5/07

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプとパワーシリンダの両油室とリザー
バとにそれぞれ接続する流路にハンドル操舵方向に応じ
て拡大縮小される可変絞りをそれぞれ設け、ハンドル操
舵に応じてポンプよりパワーシリンダに供給される作動
油を絞り制御する制御弁を備えた動力舵取装置におい
て、前記ポンプの吐出通路がゴムホースおよび供給通路
を介して前記制御弁に接続され、この制御弁と前記パワ
ーシリンダとが直接、接続されており、前記制御弁とゴ
ムホースとの間の供給通路と前記制御弁の下流側の排出
通路を互いにバイパスするバイパス通路を設け、このバ
イパス通路中に前記排出通路側から供給通路側へ向かう
方向の流通のみを許容する逆止弁を設けたことを特徴と
する動力舵取装置。
【請求項２】ポンプとパワーシリンダの両油室とリザー
バとにそれぞれ接続する流路にハンドル操舵方向に応じ
て拡大縮小される可変絞りをそれぞれ設け、ハンドル操
舵に応じてポンプよりパワーシリンダに供給される作動
油を絞り制御する制御弁を備えた動力舵取装置におい
て、前記ポンプの吐出通路がゴムホースおよび供給通路
を介して前記制御弁に接続され、この制御弁と前記パワ
ーシリンダとが直接、接続されており、前記制御弁とゴ
ムホースとの間の供給通路と前記制御弁の下流側の排出
通路を互いにバイパスするバイパス通路を設け、このバ
イパス通路中に前記排出通路側から供給通路側へ向かう
方向の流通のみを許容する第１の逆止弁を設けるととも
に、前記供給通路中に前記ポンプ側から制御弁側へ向か
う方向の流通のみを許容する第２の逆止弁を設けたこと
を特徴とする動力舵取装置。