JP3503347B2 - 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２−１０６４６７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（これに一体に取り付けられたリ
ング部材）とバルブボディの対向部分に周方向に等間隔
に３箇所の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（リング部材）に設けられたスプリ
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】ステアリング操作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
ィの対向部分に周方向に等間隔に３箇所設けられた構成
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、ボールが溝を乗り越えて移
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６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】 【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る車両用
操舵制御装置を得ることが目的である。 【０００７】 【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
機械的に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、油圧源からの油液を前記油圧制
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た溝部と、前記
溝部に配置された球状体と、前記バルブボディの軸線方
向端面に対向して前記バルブシャフトに回転不能に連結
され、前記溝部に対向し前記球状体を保持する保持孔が
形成され、前記バルブシャフトの回転力を前記球状体へ
伝達する環状部材と、前記環状部材を常に前記バルブボ
ディの軸線方向端面へ向けて付勢する付勢手段と、を備
え、かつ、前記保持孔及び球状体のうち少なくとも一方
を弾性体によって形成したことを特徴としている。 【０００８】 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【００１３】 【００１４】 【００１５】 【００１６】 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作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。 【００１７】この場合、バルブボディの軸線方向端面に
設けられた溝部には球状体が配置されると共に、この球
状体は、バルブシャフトに連結され付勢手段によって付
勢された環状部材の保持孔によって押圧されて保持孔と
溝部との間で挟持状態で保持されている。 【００１８】ステアリング操作によりバルブシャフトが
回転する際には、バルブシャフトに連動して環状部材が
回転し、この環状部材の保持孔の内周縁が球状体を押圧
する。このため、溝部に位置する球状体は、この溝部の
中を移動する必要があり、これにより、球状体が溝部の
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。 【００１９】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及
びこの球状体を押圧保持する環状部材の保持孔は、少な
くとも何れか一方が弾性体によって形成されているた
め、、仮に溝部と球状体あるいは保持孔の組付け位置に
誤差が生じても、前記弾性体によって形成された何れか
の部材が弾性変形してこれが吸収され、球状体と保持孔
との間に不均一な隙間が生じることがない。この結果、
球状体が溝部の中を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、操舵角に拘わ
らず操舵特性を安定させることができる。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。 【００２０】このように、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。 【００２１】 【発明の実施の形態】図３には本発明の参考例に係る車
両用操舵制御装置の全体構成が示されている。 【００２２】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は円筒状をしたバルブ
ハウジング１２を有しており、バルブハウジング１２内
にはバルブボディ１４が相対回転可能に配置されてい
る。このバルブボディ１４は円筒状をしており、ピニオ
ン軸１５（出力軸）にピン１７を介して一体回転可能に
連結されている。 【００２３】バルブボディ１４には、バルブシャフト１
６が相対回転可能に嵌合されている。このバルブシャフ
ト１６は、図示しない入力軸に連結されている。 【００２４】また、バルブシャフト１６の軸芯部分に
は、トーションバー１８が配置されている。トーション
バー１８は一端がバルブシャフト１６に連結されると共
に、他端がピニオン軸１５に連結されている。すなわ
ち、バルブシャフト１６はトーションバー１８を介して
ピニオン軸１５に連結された構成であり、ステアリンン
グの回動操作によってトーションバー１８が捩じられる
と、ピニオン軸１５に連結されたバルブボディ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よ
うになっている。 【００２５】バルブボディ１４の外周面には、環状溝２
０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが軸方向に所定間隔で形成されて
おり、中央の環状溝２０Ｂは油圧回路を介して図示しな
い油圧ポンプに連結され、軸方向上側の環状溝２０Ａは
パワーシリンダ（図示省略）の例えば右側の油室に連結
され、軸方向下側の環状溝２０Ｃはパワーシリンダの例
えば左側の油室に連結されている。 【００２６】図４に示す如く、バルブボディ１４の内周
面には、軸方向に延びるランド部２２と凹溝２４とが、
円周方向に沿って交互に形成されている。バルブボディ
１４には、中央の環状溝２０Ｂを介して油圧ポンプから
の油圧を制御弁１０内に導入するプレッシャ油孔２６が
ランド部２２の径方向に貫通形成されている。また、パ
ワーシリンダの例えば右側の油室に油圧を吸排する一方
の環状溝２０Ａに連通する吸排油孔２８が凹溝２４に形
成され、パワーシリンダの例えば左側の油室に油圧を吸
排する他方の環状溝２０Ｃに連通する吸排油孔３０が凹
溝２４に形成されている。 【００２７】また、バルブシャフト１６の外周面には、
軸方向に延びるランド部３２と凹溝３４とが円周方向に
沿って交互に形成されている。バルブシャフト１６に
は、バルブボディ１４のプレッシャ油孔２６の形成され
ていないランド部２２に対向する凹溝３４に、油圧をバ
ルブシャフト１６の内周空間部３８に導く連通油孔３６
が貫通形成されている。 【００２８】さらに、バルブシャフト１６には、バルブ
ボディ１４に対応しない部位に圧力油をリザーバタンク
（図示省略）に導く戻し油孔１９が貫通形成されてい
る。 【００２９】このバルブシャフト１６とバルブボディ１
４とは、トーションバー１８が捩じれていない状態（ス
テアリングの中立状態）において、バルブボディ１４の
凹溝２４とバルブシャフト１６のランド部３２とが図４
に示すように周方向中心部を一致させて対向しており、
ランド部３２の周方向両側にはバルブボディ１４のラン
ド部２２との間に所定の隙間３９が形成されるようにな
っている。この隙間３９は、バルブシャフト１６とバル
ブボディ１４とが相対回転するときに絞部となる。 【００３０】一方、バルブボディ１４の軸線方向上端面
には、Ｖノッチリング４０が一体的に固定されている。
このＶノッチリング４０には、図１に詳細に示す如く、
Ｖ字形の溝部４２が周方向において互いに等間隔の位置
に三箇所形成されている。さらに、Ｖノッチリング４０
のこれらの溝部４２には、それぞれボール５２が配置さ
れている。 【００３１】また、Ｖノッチリング４０の上方には、可
撓性回転力伝達部材としてのリテーナ５０がＶノッチリ
ング４０に対向して配置されている。図１及び図２に示
す如く、リテーナ５０は、バルブシャフト１６に固定さ
れた三箇所の固定部４４と、この固定部４４に一体的に
固着され固定部４４の間隙に延出するリング状の押圧部
４６とによって構成されており、常にバルブシャフト１
６と一体に回転する。ここで、押圧部４６は、バルブシ
ャフト１６の軸線方向に沿って変位可能に可撓性を有し
ており、さらに、周方向中間部には溝部４２に対向して
保持孔５４が形成されている。保持孔５４はボール５２
に対応する大きさに形成されており、溝部４２に配置さ
れたボール５２が入り込んでおり、これによりボール５
２を溝部４２へ向けて所定の付勢力で押圧して溝部４２
内で保持すると共に、バルブシャフト１６と共にリテー
ナ５０が回転した際には、保持孔５４の内周縁がボール
５２を押圧して移動させることができる構成である。 【００３２】 次に、本参考例の作用を説明する。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、分流弁によって分流され
た後に、制御弁１０の中央の環状溝２０Ｂ、プレッシャ
油孔２６を介してバルブシャフト１６の凹溝３４に導入
され、凹溝３４の周方向両側の隙間３９を介して、両側
に隣接するバルブボディ１４の凹溝２４に導入される。
凹溝２４に導入された圧力油は、この凹溝２４における
前記凹溝３４とは反対側の隙間３９を介して連通油孔３
６に連通された凹溝３４に導入され、連通油孔３６、内
周空間部３８を介してリザーバタンクに戻される。 【００３３】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１８に捩じれが生じないので、図４に示
すようにプレッシャ油孔２６に対向する凹溝３４の周方
向両側に位置する隙間３９の開口面積は等しくなる。こ
のときには、プレッシャ油孔２６の形成されたランド部
２２の両側の凹溝２４間には圧力差が生じず、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。 【００３４】ステアリングホイールが回転操作されトー
ションバー１８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、凹溝３４の周方向両側の隙間３９の開口面積に差が
生じる。これにより、プレッシャ油孔２６の形成された
ランド部２２の両側の凹溝２４間に一方の隙間３９（回
転方向の反対側の隙間）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。 【００３５】ここで、バルブボディ１４の軸線方向端面
（Ｖノッチリング４０）に設けられた溝部４２にはボー
ル５２が配置されており、リテーナ５０（保持孔５４）
によって押圧されて溝部４２内に保持されている。ステ
アリング操作によりバルブシャフト１６が回転する際に
は、バルブシャフト１６に固定されたリテーナ５０がこ
れに連動して回転し、保持孔５４の内周縁がボール５２
を押圧する。このため、溝部４２内に保持されたボール
５２がこの溝部４２の中を移動する必要があり、これに
より、ボール５２が溝部４２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。 【００３６】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を押圧して溝部４２内で保持するリテーナ５０の押
圧部４６は、バルブシャフト１６の軸線方向に沿って可
撓性を有する構成であるため、仮に溝部４２とボール５
２の組付け位置に誤差が生じても、リテーナ５０の押圧
部４６が軸線方向に変位してこれが吸収され、ボール５
２と溝部４２の底部との間に隙間が生じることがない。
この結果、ボール５２が溝部４２の中を移動するための
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、操舵角に拘わらず操舵特性を安定させることができ
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。またさらに、ボール５２が溝部４２の中を移動して
もボール５２は押圧部４６によって均一に押圧付勢さ
れ、ボール５２に作用する荷重の方向が変化することが
ない。したがって、操舵角に拘わらず操舵特性を安定さ
せることができる。 【００３７】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。 【００３８】また、制御弁１０（車両用操舵制御装置）
では、リテーナ５０の押圧部４６がバルブシャフト１６
に連動してボール５２を押圧して移動させる構成である
ため、この押圧部４６のバルブシャフト１６軸線周りの
剛性を変更することにより、プリセット領域における操
舵特性を容易に変更することができる。さらに、押圧部
４６の付勢力（弾性力）を変更すれば、プリセット荷重
を容易に変更でき、操舵特性を容易に変更することがで
きる。また、リテーナ５０の押圧部４６による付勢力が
変更されると、ボール５２と押圧部４６（保持孔５４）
あるいは溝部４２やＶノッチリング４０の軸線方向端面
との間の摩擦力が変更されることになり、ヒステリシス
特性を調整することもできる。 【００３９】またさらに、制御弁１０（車両用操舵制御
装置）では、単一のリテーナ５０によってボール５２を
押圧付勢してプリセット荷重を得る構成であるため、部
品点数を低減することができる。 【００４０】 次に、本発明の実施の形態を説明する。
なお、前記参考例と基本的に同一の部品には前記参考例
と同一の符号を付与しその説明を省略する。 【００４１】 図１０には本発明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。 【００４２】車両用操舵制御装置は制御弁６０を含んで
構成されている。この制御弁６０は、前述の制御弁１０
と基本的に同一構造であるが、図７に詳細に示す如く、
バルブボディ１４の軸線方向上端面には、Ｖ字形の溝部
４２が周方向において互いに等間隔の位置に三箇所形成
されている。さらに、これらの溝部４２には、それぞれ
ボール５２が配置されている。 【００４３】また、図８にも示す如く、バルブボディ１
４の軸線方向上端面の上方には、環状部材としてのリテ
ーナ６２がバルブボディ１４の軸線方向上端面に対向し
て配置されている。リテーナ６２は、バルブシャフト１
６に回転不能に連結されており、常にバルブシャフト１
６と一体に回転する。また、図９にも示す如く、リテー
ナ６２の溝部４２に対向する部位には保持孔６４が形成
されている。ここで、保持孔６４の周縁部分は、弾性体
から成るリング状の弾性部６６とされている。この保持
孔６４（弾性部６６）はボール５２に対応する大きさに
形成されており、溝部４２に配置されたボール５２が入
り込んでいる。これにより、弾性部６６はボール５２を
保持すると共に、バルブシャフト１６と共にリテーナ６
２が回転した際には、弾性部６６の内周縁がボール５２
を押圧して移動させることができる構成である。 【００４４】リテーナ６２の上方には、付勢手段を構成
するスプリング６８の一端が連結されており、さらにス
プリング６８の他端はバルブシャフト１６に取り付けら
れたプレート７０に係止されている。これにより、リテ
ーナ６２はスプリング６８によってバルブボディ１４の
軸線方向上端面（溝部４２）へ向けて付勢されてボール
５２を押圧しており、ボール５２は、リテーナ６２（保
持孔６４）とバルブボディ１４の軸線方向上端面との間
で挟持状態で押圧付勢されて溝部４２内で保持されてい
る。 【００４５】上記構成の制御弁６０（車両用操舵制御装
置）では、バルブボディ１４の軸線方向端面に設けられ
た溝部４２にはボール５２が配置されると共に、このボ
ール５２は、バルブシャフト１６に連結されスプリング
６８によって付勢されたリテーナ６２の保持孔６４によ
って押圧されて保持孔６４と溝部４２との間で挟持状態
で保持されている。 【００４６】ステアリング操作によりバルブシャフト１
６が回転する際には、バルブシャフト１６に連動してリ
テーナ６２が回転し、保持孔６４の弾性部６６がボール
５２を押圧する。このため、溝部４２に位置するボール
５２は、この溝部４２の中を移動する必要があり、これ
により、ボール５２が溝部４２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。 【００４７】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）を付与するためのボール５
２を押圧保持するリテーナ６２の保持孔６４には弾性部
６６が設けられており、この弾性部６６がボール５２を
押圧するため、仮に溝部４２とボール５２あるいは保持
孔６４の組付け位置に誤差が生じても、弾性部６６が弾
性変形してこれが吸収され、ボール５２と溝部４２との
間に不均一な隙間が生じることがない。この結果、ボー
ル５２が溝部４２の中を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、操舵角に拘
わらず操舵特性を安定させることができる。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＝Ｔ
₀ ）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。またさら
に、ボール５２が溝部４２の中を移動してもボール５２
は弾性部６６によって均一に押圧付勢され、ボール５２
に作用する荷重の方向が変化することがない。したがっ
て、操舵角に拘わらず操舵特性を安定させることができ
る。 【００４８】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。 【００４９】また、制御弁６０（車両用操舵制御装置）
では、リテーナ６２の弾性部６６がバルブシャフト１６
に連動してボール５２を押圧して移動させる構成である
ため、この弾性部６６のバルブシャフト１６軸線周りの
弾性を変更することにより、プリセット領域における操
舵特性を容易に変更することができる。 【００５０】 なお、前述した実施の形態に係る制御弁
６０では、保持孔６４の周縁部分に弾性部６６を設けた
構成としたが、これに限らず、リテーナ６２自体あるい
はボール５２自体を弾性体によって形成する構成として
もよい。 【００５１】この場合には、仮に溝部４２とボール５２
あるいは保持孔６４の組付け位置に誤差が生じても、リ
テーナ６２自体あるいはボール５２自体が弾性変形して
これが吸収され、ボール５２と保持孔６４（弾性部６
６）との間に不均一な隙間が生じることがない。この結
果、ボール５２が溝部４２の中を移動するための力は連
続的に変化し、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。 【００５２】 【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】本発明の参考例に係る制御弁のＶノッチリン
グ、ボール、リテーナ等の対応関係を示す正面図であ
る。 【図２】本発明の参考例に係る制御弁のボール、リテー
ナ等の対応関係を示す平断面図である。 【図３】本発明の参考例に係る制御弁の全体構成図であ
る。 【図４】本発明の実施の形態に係る制御弁の軸線に直角
な方向に沿った模式的な半断面図である。 【図５】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６】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７】本発明の実施の形態に係る制御弁のバルブボデ
ィ、ボール、リテーナ等の対応関係を示す分解斜視図で
ある。 【図８】本発明の実施の形態に係る制御弁のバルブボデ
ィ、ボール、リテーナ等の対応関係を示す縦断面図であ
る。 【図９】本発明の実施の形態に係る制御弁のボール、リ
テーナ等の対応関係を示す裏面図である。 【図１０】本発明の実施の形態に係る制御弁の全体構成
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 １８ トーションバー ４０ Ｖノッチリング ４２ 溝部 ４４ 固定部 ４６ 押圧部 ５０ リテーナ（可撓性回転力伝達部材） ５２ ボール（球状体） ５４ 保持孔 ６０ 制御弁（車両用操舵制御装置） ６２ リテーナ（環状部材） ６４ 保持孔 ６６ 弾性部 ６８ スプリング（付勢手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神戸 弘樹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 大内 三幸 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 千賀 雅明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 景山 裕充 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−319281（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−106467（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−72346（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ステアリングホイールと操舵輪を機械的
   に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、油圧源からの油液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た溝部と、 前記溝部に配置された球状体と、 前記バルブボディの軸線方向端面に対向して前記バルブ
   シャフトに回転不能に連結され、前記溝部に対向し前記
   球状体を保持する保持孔が形成され、前記バルブシャフ
   トの回転力を前記球状体へ伝達する環状部材と、前記環状部材を常に前記バルブボディの軸線方向端面へ
   向けて付勢する付勢手段と、 を備え、かつ、前記保持孔及び球状体のうち少なくとも
   一方を弾性体によって形成した ことを特徴とする車両用
   操舵制御装置。