JP3774073B2 - 可変絞り弁および油圧パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、当初は温度低下により粘性が増加すると共にその後は温度上昇により粘性が減少する流体の通路に配置するのに適した可変絞り弁と、この可変絞り弁を用いた油圧パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に示す従来の可変絞り弁１０１は、車両の油圧パワーステアリング装置において用いられ、ハウジング１０２に軸方向移動可能に挿入されるスプール１０３と、このスプール１０３にねじ合わされるネジ部材１０４を回転駆動するステッピングモータ１０５と、そのネジ部材１０４の回転によるスプール１０３の軸方向移動によって開度が変化する可変絞り部１０６とを備え、そのモータ１０５は制御装置（図示省略）から送られるパルスの数に応じて回転駆動される。
【０００３】
その制御装置は車両の運転条件、例えば車速に応じた数のパルスをモータ１０５に出力する。これにより、その可変絞り部１０６の開度が車速に応じて変化し、その油圧パワーステアリング装置は車速に応じた操舵特性を付与できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
冬期や寒冷地においては、油圧パワーステアリング装置の作動油の粘度がエンジン始動当初は大きいため、スプール１０３の移動が阻止される。そのスプール１０３の移動阻止力がモータ１０５の駆動力よりも大きくなると、制御装置からパルスが送られているにも拘らずモータ１０５が回転しなくなる。そうすると、その後の油温上昇によりモータ１０５が回転しても、可変絞り部１０６の開度がモータ１０５の回転ステップに対応しない脱調現象が生じる。そのため、運転条件に応じた操舵特性を付与できなくなり、操舵フィーリングが悪化する。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決することのできる可変絞り弁および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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の可変絞り弁は、ハウジングと、そのハウジングに軸方向移動可能に挿入されるスプールと、制御装置から送られるパルスの数に応じて回転駆動されるステッピングモータと、そのステッピングモータの回転をスプールの軸方向移動に変換する運動変換機構と、そのスプールの軸方向移動によって開度が変化する可変絞り部とを備える。その運動変換機構に、そのスプールの移動が阻止される時にモータの回転ステップに応じて弾性エネルギーを蓄積する手段が設けられ、その移動阻止の解除により、そのスプールは蓄積された弾性エネルギー分だけ軸方向移動可能とされていることを特徴とする。
本発明の構成によれば、可変絞り弁により絞られる流体の粘度が大きいため、スプールの移動阻止力がステッピングモータの駆動力よりも大きい場合、制御装置から送られるパルス数に応じたステップだけモータが回転すると、そのモータの回転ステップに応じた弾性エネルギーが蓄積される。その後の温度上昇により流体の粘度が小さくなると、その蓄積された弾性エネルギー分だけスプールが移動阻止された分だけ移動する。また、その温度上昇までにモータが他方向に回転する場合は、その回転ステップだけ蓄積された弾性エネルギーは開放される。これにより、可変絞り部の開度をモータの回転ステップに対応させることができる。
【０００７】
そのスプールの軸方向一方への移動を阻止可能なストッパーを備え、そのストッパーによるスプールの移動阻止位置は変更調節可能とされ、そのモータを一方向に一定ステップだけ回転駆動してスプールの移動を前記ストッパーにより阻止することで原点出しが行われ、その原点出し後におけるモータの他方向への回転ステップに応じて前記可変絞り部の開度が決定されるのが好ましい。
これにより、可変絞り弁により絞られる流体の粘度が小さくスプールの移動が阻止されない場合、その制御装置からの一定パルス数に応じてモータを一方向に一定ステップだけ回転駆動し、スプールの移動をストッパーにより阻止した位置を原点とすることができる。この原点出し後におけるモータの他方向への回転ステップに応じて上記可変絞り部の開度が決定される。そのストッパーを例えばハウジングにねじ合わせ、そのねじ込み量を変更することで、そのストッパーによるスプールの移動阻止位置、すなわち原点位置を変更調節し、その可変絞り部の開度をモータの回転ステップに正確に対応させた所望値に調節できる。
可変絞り弁により絞られる流体の粘度が大きく、スプールの移動阻止力がステッピングモータの駆動力よりも大きい場合、その制御装置から送られる一定パルス数に応じた一定ステップだけモータが回転すると、そのモータの一定回転ステップに応じた一定の弾性エネルギーが蓄積される。その後の温度上昇により流体の粘度が小さくなると、その蓄積された一定の弾性エネルギーによりスプールが移動阻止された一定分だけ移動する。また、その温度上昇までにモータが他方向に回転する場合は、その回転ステップだけ蓄積された弾性エネルギーは開放される。これにより、原点出しを行う場合でも可変絞り部の開度をモータの回転ステップに正確に対応させることができる。
【０００８】
前記運動変換機構は前記スプールにねじ合わされるネジ部材を有し、前記弾性エネルギーの蓄積手段は捩じりバネを有し、その捩じりバネを介して前記モータの出力軸と前記ネジ部材とが連結され、そのスプールの移動が阻止される時、そのモータの回転ステップに応じた捩じりバネの捩れ変形量だけ弾性エネルギーが蓄積され、その移動阻止の解除により、その捩れバネの復元変形による前記ネジ部材の回転によって、そのスプールは蓄積された弾性エネルギー分だけ移動可能とされているのが好ましい。これにより、シンプルな構成で弾性エネルギーを蓄積でき、構造の複雑化やコストの増大を防止できる。
【０００９】
本発明の油圧パワーステアリング装置は、操舵抵抗に応じて開度が変化する複数の絞り部を有する油圧制御弁を備え、その絞り部の開度変化に応じて操舵補助力発生用油圧アクチュエータに作用する油圧が変更され、その油圧制御弁における複数の絞り部は互いに並列とされた第１の組に属するものと第２の組に属するものとに組分けされ、第２の組に属する絞り部を閉鎖するのに要する操舵抵抗は第１の組に属する絞り部を閉鎖するのに要する操舵抵抗よりも大きくされ、第１の組に属する絞り部により制御される圧油流量の第２の組に属する絞り部により制御される圧油流量に対する割合を変化させることができるように、その第２の組に属する絞り部と直列に本発明による可変絞り弁が接続され、車両の運転条件に応じた数のパルスが前記制御装置からモータに送られることを特徴とする。
本発明の構成によれば、車両の運転条件に応じて、第１の組に属する絞り部により制御される圧油流量の第２の組に属する絞り部により制御される圧油流量に対する割合が変化する。第２の組に属する絞り部により制御される圧油流量の割合が増加すると、操舵抵抗に抗して絞り部を閉鎖するのに要する操舵トルクが大きくなり、走行安定性を向上できる。第１の組に属する絞り部により制御される圧油流量の割合が増加すると、操舵抵抗に抗して絞り部を閉鎖するのに要する操舵トルクが小さくなり、旋回性能を向上できる。この操舵特性を、その可変絞り弁を用いることで冬期や寒冷地においても確実に奏することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に示す本発明の実施形態のラックピニオン式油圧パワーステアリング装置１は、車両のハンドル（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６を介し連結される出力軸３を備えている。そのトーションバー６は、ピン４により入力軸２に連結され、セレーション５により出力軸３に連結されている。その入力軸２は、ベアリング８を介しバルブハウジング７により支持され、また、ブッシュ１２を介して出力軸３により支持されている。その出力軸３はベアリング１０、１１を介してラックハウジング９により支持されている。その出力軸３にピニオン１５が形成され、このピニオン１５に噛み合うラック１６に操舵用車輪（図示省略）が連結される。これにより、操舵による入力軸２の回転は、トーションバー６を介してピニオン１５に伝達され、このピニオン１５の回転によりラック１６は車両幅方向に移動し、このラック１６の移動により車両の操舵がなされる。なお、入出力軸２、３とハウジング７との間にはオイルシール４２、４３が介在する。また、ラック１６を支持するサポートヨーク４０がバネ４１の弾力によりラック１６に押し付けられている。
【００１１】
操舵補助力発生用油圧アクチュエータとして油圧シリンダ２０が設けられている。この油圧シリンダ２０は、ラックハウジング９により構成されるシリンダチューブと、ラック１６に一体化されるピストン２１を備えている。そのピストン２１により仕切られる油室２２、２３に操舵抵抗に応じて圧油を供給するため、ロータリー式油圧制御弁３０が設けられている。
【００１２】
その制御弁３０は、バルブハウジング７に相対回転可能に挿入される筒状の第１バルブ部材３１と、この第１バルブ部材３１に同軸中心に相対回転可能に挿入される第２バルブ部材３２とを備える。その第１バルブ部材３１は出力軸３にピン２９を介して同行回転するよう連結されている。その第２バルブ部材３２は入力軸２の外周部と一体的に成形され、入力軸２と同行回転する。よって、第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２は、操舵抵抗に応じて前記トーションバー６がねじれることで同軸中心に相対回転する。
【００１３】
そのバルブハウジング７に、ポンプ７０に接続される入口ポート３４と、前記油圧シリンダ２０の一方の油室２２に接続される第１ポート３７と、他方の油室２３に接続される第２ポート３８と、直接にタンク７１に接続される第１出口ポート３６と、後述の可変絞り弁６０を介してタンク７１に接続される第２出口ポート６１とが設けられている。各ポート３４、３６、３７、３８、６１は、その第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２との内外周間の流路を介して互いに接続されている。
【００１４】
すなわち、図３、図４に示すように、第１バルブ部材３１の内周に溝５０ａ、５０ｂ、５０ｃが、周方向に等間隔をおいた１２箇所に形成されている。また、第２バルブ部材３２の外周に溝５１ａ、５１ｂ、５１ｃが、周方向に等間隔をおいた１２箇所に形成されている。図４は実線により第２バルブ部材３２の展開図を示し、鎖線により第１バルブ部材３１に形成された溝５０ａ、５０ｂ、５０ｃを示す。第１バルブ部材３１に形成された溝５０ａ、５０ｂ、５０ｃの間に第２バルブ部材３２に形成された溝５１ａ、５１ｂ、５１ｃが位置する。
【００１５】
その第１バルブ部材３１に、３つの右操舵用溝５０ａと、３つの左操舵用溝５０ｂと、６つの連絡用溝５０ｃとが形成されている。その右操舵用溝５０ａは、第１バルブ部材３１に形成された流路５３と第１ポート３７とを介し油圧シリンダ２０の右操舵補助力発生用油室２２に接続され、互いに周方向に１２０°離れて配置される。その左操舵用溝５０ｂは、第１バルブ部材３１に形成された流路５４と第２ポート３８とを介し油圧シリンダ２０の左操舵補助力発生用油室２３に接続され、互いに周方向に１２０°離れて配置される。
【００１６】
その第２バルブ部材３２に、６つの圧油供給用溝５１ａと、３つの第１圧油排出用溝５１ｂと、３つの第２圧油排出用溝５１ｃとが形成されている。その圧油供給用溝５１ａは、第１バルブ部材３１に形成された圧油供給路５５と入口ポート３４とを介しポンプ７０に接続され、互いに周方向に６０°離れて配置される。その第１圧油排出用溝５１ｂは、入力軸２に形成された流路５２ａから入力軸２とトーションバー６との間を通り、入力軸２に形成された流路５２ｂ（図１参照）と第１出口ポート３６とを介しタンク７１に接続され、互いに周方向に１２０°離れて配置される。その第２圧油排出用溝５１ｃは、第１バルブ部材３１に形成された流路５９と第２出口ポート６１とを介し可変絞り弁６０に接続され、互いに周方向に１２０°離れて配置される。
【００１７】
各第１圧油排出用溝５１ｂは右操舵用溝５０ａと左操舵用溝５０ｂの間に配置され、各第２圧油排出用溝５１ｃは連絡用溝５０ｃの間に配置され、右操舵用溝５０ａと連絡用溝５０ｃとの間および左操舵用溝５０ｂと連絡用溝５０ｃとの間に圧油供給用溝５１ａは配置される。
【００１８】
その第１バルブ部材３１に形成された溝５０ａ、５０ｂ、５０ｃの軸方向に沿う縁と第２バルブ部材３２に形成された溝５１ａ、５１ｂ、５１ｃの軸方向に沿う縁との間が絞り部Ａ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、Ｃ′、Ｄ、Ｄ′を構成する。これにより、各絞り部Ａ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、Ｃ′、Ｄ、Ｄ′はポンプ７０とタンク７１と油圧シリンダ２０とを接続する油路２７に配置されている。
【００１９】
図５に示すように、その第２バルブ部材３２に形成された溝５１ａ、５１ｂ、５１ｃの軸方向に沿う縁は面取り部とされている。その圧油供給用溝５１ａと連絡用溝５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′における圧油供給用溝５１ａの軸方向に沿う縁（図３において□で囲む）の面取り部の幅をＷ、連絡用溝５０ｃと第２圧油排出用溝５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′における第２圧油排出用溝５１ｃの軸方向に沿う縁（図３において△で囲む）の面取り部の幅をＷ′、その他の第２バルブ部材３２に形成された溝の軸方向に沿う縁（図３において○で囲む）の面取り部の幅をＷ″として、図４、図５に示すように、Ｗ＞Ｗ′＞Ｗ″とされている。操舵抵抗のない状態（図４、図５の状態）から各絞り部Ａ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、Ｃ′、Ｄ、Ｄ′を全閉するのに要する両バルブ部材３１、３２の相対回転角度（すなわち閉鎖角度）を互いに比較すると、圧油供給用溝５１ａと連絡用溝５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′の閉鎖角度θｒは連絡用溝５０ｃと第２圧油排出用溝５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′の閉鎖角度θｓよりも大きく、両閉鎖角度θｒ、θｓは、他の各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの閉鎖角度θｔよりも大きい。これにより、第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２との間の各絞り部は、複数の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄからなる第１の組と、第１の組に属する各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄよりも閉鎖角度の大きな複数の絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′からなる第２の組とに組分けされ、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′を閉鎖するのに要する操舵抵抗は第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを閉鎖するのに要する操舵抵抗よりも大きくされる。また、第２の組に属する絞り部は、連絡用溝５０ｃと第２圧油排出用溝５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′と、この絞り部Ｂ′、Ｄ′よりも閉鎖角度の大きな圧油供給用溝５１ａと連絡用溝５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′の２種類とされる。
【００２０】
その入力軸２と出力軸３は、路面から車輪を介して伝達される操舵抵抗によるトーションバー６のねじれによって相対回転する。その相対回転により第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２とが相対回転することで、各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積すなわち開度が変化する。すなわち、操舵抵抗に応じて複数の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の開度が変化する。その開度変化に応じて油圧シリンダ２０に作用する油圧が変更されることで、操舵抵抗に応じた操舵補助力が発生する。
【００２１】
図４は操舵が行なわれていない状態を示し、両バルブ部材３１、３２の間の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′は全て開かれ、入口ポート３４と各出口ポート３６、６１とは弁間流路２７を介し連通し、ポンプ７０から制御バルブ３０に流入する油はタンク７１に還流し、操舵補助力は発生しない。
【００２２】
この状態から右方へ操舵することによって生じる操舵抵抗により両バルブ部材３１、３２が相対回転すると、図３に示すように、絞り部Ａ、Ａ′の開度が大きくなり、絞り部Ｂ、Ｂ′の開度が小さくなり、絞り部Ｃ、Ｃ′の開度が小さくなり、絞り部Ｄ、Ｄ′の開度が大きくなる。これにより、図中矢印で示す圧油の流れにより油圧シリンダ２０の右操舵補助力発生用油室２２に操舵抵抗に応じた圧力の圧油が供給され、また、左操舵補助力発生用油室２３からタンク７１に油が還流し、車両の右方への操向補助力が油圧シリンダ２０からラック１６に作用する。
【００２３】
左方へ操舵すると第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２とが右方に操舵した場合と逆方向に相対回転し、絞り部Ａ、Ａ′の開度が小さくなり、絞り部Ｂ、Ｂ′の開度が大きくなり、絞り部Ｃ、Ｃ′の開度が大きくなり、絞り部Ｄ、Ｄ′の開度が小さくなるので、車両の左方への操舵補助力が油圧シリンダ２０からラック１６に作用する。
【００２４】
図１、図６に示すように、その第２出口ポート６１に通じる可変絞り弁６０は、バルブハウジング７に接続される第２バルブハウジング７′と、この第２バルブハウジング７′に形成された挿入孔６６に軸方向（図１、図６において上下方向）に移動可能に挿入されたスプール６２と、車両に搭載されるコンピュータにより構成される制御装置（図示省略）から送られるパルスの数に応じて回転駆動されるステッピングモータ８０と、このモータ８０の回転をスプール６２の軸方向移動に変換する運動変換機構６３とを有する。
【００２５】
その運動変換機構６３は、そのスプール６２にねじ合わされるネジ軸（ネジ部材）６４を有する。そのネジ軸６４は第２バルブハウジング７′に嵌め合わされたスリーブ６５により、軸受７５とシールリング７４とを介して支持されている。その運動変換機構６３に、そのスプール６２の移動が阻止される時にモータ８０の回転ステップに応じて弾性エネルギーを蓄積する手段が設けられている。すなわち、その前記弾性エネルギーの蓄積手段は捩じりコイルバネ６９を有し、この捩じりコイルバネ６９を介してネジ軸６４とモータ８０の出力軸８０ａが連結される。本実施形態では、その出力軸８０ａにキャップ８０ｂが同行回転するように嵌め合わされ、そのキャップに捩じりコイルバネ６９の一端が連結されている。これにより、そのモータ８０の回転を捩じりコイルバネ６９を介してネジ軸６４に伝達し、そのネジ軸６４の回転によりスプール６２を軸方向移動させることができる。
【００２６】
そのスプール６２の移動が阻止される時、そのモータ８０の回転ステップに応じて捩じりコイルバネ６９が捩れ、また、その捩じれた捩じりコイルバネ６９の復元力により静止状態に保持されたモータ８０の出力軸８０ａが回転しないように、モータ８０と捩じりコイルバネ６９が選定されている。すなわち、モータ８０の回転時の出力トルクをＴａ、モータ８０の回転保持トルクをＴｂ、捩じりコイルバネ６９の弾力に基づき出力軸８０ａに作用するトルクをＴｃとして、Ｔａ＞Ｔｂ＞Ｔｃとされている。また、常温において、スプール６２に作用する油の粘性や第２バルブハウジング７′との摩擦等による移動阻止力によるトルクをＴｄとして、Ｔｃ＞Ｔｄとされている。よって、冬期や寒冷地等における車両始動時において、油の粘性によりモータ８０の駆動力が作用してもスプール６２の移動が阻止される場合、その移動阻止力によるトルクをＴとして、Ｔ＞Ｔａ＞Ｔｂ＞Ｔｃ＞Ｔｄとされる。
【００２７】
これにより、モータ８０の回転時にスプール６２の移動が阻止されると、その捩じりコイルバネ６９の捩れ変形量だけ弾性エネルギーが蓄積される。そのスプール６２の移動阻止の解除により、その捩じりコイルバネ６９が復元変形してネジ軸６４が回転し、このネジ軸６４の回転によってスプール６２は移動する。すなわち、その移動阻止の解除により、スプール６２は蓄積された弾性エネルギー分だけ軸方向移動可能とされている。
【００２８】
そのネジ軸６４の軸心はスプール６２の軸心と平行とされることで両軸心は互いに対して偏心され、これによりネジ軸６４の回転時におけるスプール６２の連れ回りが防止される。なお、両軸心を互いに一致させてもよく、この場合、例えばスプール６２の外周に形成する軸方向溝に軸方向相対移動可能に嵌め合わされる突起を第２バルブハウジング７′に設ける等してその連れ回りを防止すればよく、要は連れ回りが防止されていればよい。
【００２９】
そのステッピングモータ８０に接続される制御装置は、車両の運転条件として車速を検出するセンサ（図示省略）に接続され、検出した車速に応じたステップだけモータ８０を回転するためのパルスをモータ８０に送る。これにより、高速になるとネジ軸６４を一方向に回転させてスプール６２を図中上方に変位させ、低速になるとネジ軸６４を他方向に回転させてスプール６２を図中下方に変位させる。
【００３０】
そのスプール６２の外周に周溝６２ａが形成され、その挿入孔６６の内周に周溝６６ａが形成され、両周溝６２ａ、６６ａの間が可変絞り部６７とされている。その可変絞り部６７の開度は、そのスプール６２の軸方向移動によって変化する。すなわち、その開度は高速になってスプール６２が図中上方に変位すると大きくなり、低速になってスプール６２が下方に変位すると小さくなる。
【００３１】
その挿入孔６６の一端は、第２バルブハウジング７′にねじ込まれるストッパー６８により閉鎖される。このストッパー６８により可変絞り部６７の開度を小さくする軸方向一方へのスプール６２の移動が阻止される。そのストッパー６８の第２バルブハウジング７′へのネジ込み量は変更可能とされ、これにより、このストッパー６８によるスプール６２の移動阻止位置は変更調節可能とされている。そのストッパー６８には回転工具挿入孔６８ａが形成される。そのスプール６２とストッパー６８との間に、スプール６２のがたつき防止のために圧縮コイルバネ９０が配置されている。そのストッパー６８の回転防止用ロックナット９５が設けられる。その挿入孔６６の他端はカバー９６により閉鎖されている。
【００３２】
車両のエンジン始動当初においては、そのモータ８０を一方向に一定ステップだけ回転駆動してスプール６２の移動を上記ストッパー６８により阻止することで原点出しが行われる。すなわち、可変絞り弁６０により絞られる流体の粘度が小さくスプール６２の移動が阻止されない場合、上記制御装置からの一定パルス数に応じてモータ８０を一方向に一定ステップだけ回転駆動し、スプール６２の移動をストッパー６８により阻止した位置を原点とすることができる。この原点出し後におけるモータ８０の他方向への回転ステップに応じて上記可変絞り部６７の開度が決定される。そのストッパー６８によるスプール６２の移動阻止位置、すなわち原点位置を変更調節できるので、その可変絞り部６７の開度をモータ８０の回転ステップに正確に対応させた所望値に調節できる。なお、その原点出しに際してモータ８０を一方向に回転させるための一定パルス数は、スプール６２を確実に原点に位置させるため、スプール６２の移動がストッパー６８により阻止された原点出し後も幾分かはモータ８０に送られるように設定される。この原点出し後に送られるパルス数に対応するモータ８０の回転ステップに応じた弾性エネルギーは、その捩じりコイルバネ６９に蓄積されるが、原点出し後におけるモータ８０の他方向への回転により開放される。
【００３３】
その挿入孔６６の内周の周溝６６ａと第２出口ポート６１とを連絡する第１連絡流路５８が、第２バルブハウジング７′に形成されている。そのスプール６２の内周の周溝６６ａとスプール６２に形成された通孔６２ｄとを連絡する径方向孔６２ｃがスプール６２に形成されている。そのスプール６２の通孔６２ｄは、その挿入孔６６におけるスプール６２の上下の空間に通じる。そのスプール６２の外周の周溝６２ａは、上記第１出口ポート３６に通じるようにバルブハウジング７に形成された第２連絡流路７６ａ（図１参照）に、第２バルブハウジング７′に形成された第３連絡流路７６ｂを介して通じる。
【００３４】
図９に示すように、その第２バルブハウジング７′におけるバルブハウジング７との接続面に、スプール６２の軸方向に沿う２本の溝９８、９９が形成され、上記第１連絡流路５８は一方の溝９８を介して第２出口ポート６１に通じ、第３連絡流路７６ｂは他方の溝９９を介して第２連絡流路７６ａに通じる。これにより、第２バルブハウジング７′の第１バルブハウジング７への取り付け位置をスプール６２の軸方向に変更でき、可変絞り弁６０の配置レイアウトの自由度を向上できる。
【００３５】
これにより、ポンプ７０から供給される圧油は、前記弁間流路２７および第２出口ポート６１から第１連絡流路５８に導かれ、この第１連絡流路５８から可変絞り部６７に至り、この可変絞り部６７から第３、第２連絡流路７６ｂ、７６ａ、第１出口ポート３６を介しタンク７１に至る。
【００３６】
その可変絞り部６７の流路面積の最大値は、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積の最大値（両バルブ部材３１、３２の相対回転角が大きくなる程に流路面積が小さくなる特性における最大値である。すなわち、右操舵時は絞り部Ｂ′、Ｃ′の合計流路面積の最大値をいい、左操舵時は絞り部Ａ′、Ｄ′の合計流路面積の最大値をいう。以下「流路面積の最大値」という場合は同旨）以上、若しくは絞り機能を奏さなくなるまで大きくされている。その可変絞り部６７の流路面積の最小値は、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積の最小値（両バルブ部材３１、３２の相対回転角が大きくなる程に流路面積が小さくなる特性における最小値である。すなわち、右操舵時は絞り部Ｂ′、Ｃ′の合計流路面積の最小値をいい、左操舵時は絞り部Ａ′、Ｄ′の合計流路面積の最小値をいい、全閉状態を含む。以下「流路面積の最小値」という場合は同旨）以下とされる。
【００３７】
これにより、図２に示す油圧回路が構成され、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′とタンク７１との間の油路に、車速に応じて開度が変化する可変絞り部６７が可変絞り弁６０により設けられる。上記油圧制御弁３０における第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′とは互いに並列とされ、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにより制御される圧油流量の第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′により制御される圧油流量に対する割合を変化させることができるように、その第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′と直列に可変絞り弁６０が接続される。
【００３８】
図７において、実線Ｘは両バルブ部材３１、３２の相対回転角に対する第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積の変化特性（その相対回転角が大きくなる程に流路面積が小さくなる特性である。この場合、右操舵時は絞り部Ｂ、Ｃの合計流路面積の変化特性をいい、左操舵時は絞り部Ａ、Ｄの合計流路面積の変化特性をいう。以下「流路面積の変化特性」という場合は同旨）を示す。１点鎖線Ｕは、その相対回転角に対する第２の組に属する圧油供給用溝５１ａと連絡用溝５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′の流路面積の変化特性を示す。１点鎖線Ｖは、その相対回転角に対する第２の組に属する連絡用溝５０ｃと第２圧油排出用溝５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′の流路面積の変化特性を示す。実線Ｙは、その絞り部Ａ′、Ｃ′の流路面積の変化特性と絞り部Ｂ′、Ｄ′の流路面積の変化特性を合成した特性を示す。破線Ｒは可変絞り部６７の中速走行時における流路面積を示す。
【００３９】
低速走行時においては、スプール６２は図１、図６において下方に変位し、このスプール６２の変位により可変絞り部６７は全閉状態になる。よって、油圧シリンダ２０に作用する油圧は、第１の組の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積の変化特性線Ｘに応じ制御される。この場合、図８において一点鎖線αで示すように、操舵抵抗に対応する操舵入力トルクが小さく、両バルブ部材３１、３２の相対回転角が小さくても、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度は小さいので、操舵入力トルクの変化に対して油圧が殆ど変化することのない不感帯域を小さくし、操舵の高応答性を満足させて旋回性能を向上できる。
【００４０】
高速走行時においては、スプール６２は図１、図６において上方に変位し、このスプール６２の変位によって可変絞り部６７の流路面積は、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積の最大値以上になる。よって、油圧シリンダ２０に作用する油圧は、第２の組の絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積の変化特性線Ｙ及び第１の組の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積の変化特性線Ｘの合成特性に応じ制御される。この場合、図８において実線βで示すように、操舵入力トルクが大きく、両バルブ部材３１、３２の相対回転角が大きくても、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の開度は大きいので、不感帯域を大きくし、高速走行時における操舵の安定性を満足させることができる。
【００４１】
中速走行時においては、スプール６２の変位により可変絞り部６７の流路面積は、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積の最小値よりも大きく最大値よりも小さくなる。これにより、図７に示すように、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積が最小値（本実施形態では全閉状態）になるまでの間（図７において両バルブ部材の相対回転角がθａになるまでの間）は、その第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積の変化特性線Ｘに可変絞り部６７の流路面積の特性線Ｒを合成した特性に応じた操舵補助力が付与される。第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが全閉状態になった時点から、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積が可変絞り部６７の流路面積よりも小さくなるまでの間（図７において両バルブ部材の相対回転角がθａとθｂとの間）では、操舵補助力は可変絞り部６７の流路面積により定まる一定値になる。しかる後に、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積が可変絞り部６７の流路面積よりも小さくなると、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積の変化特性線Ｙに応じた操舵補助力が付与される。
【００４２】
その第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが全閉状態になった後に、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積が可変絞り部６７の流路面積よりも小さくなるまでの間（θａ〜θｂの間）は、その第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′が全閉状態になる点と、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが全閉状態になる点との差（θｃ−θａ）を小さくすることなく、小さくされている。すなわち、絞り部Ｂ′、Ｄ′が絞り部Ａ′、Ｃ′と同様に図中１点鎖線Ｕで示す相対回転角に対する流路面積変化特性を有すると仮定すると、相対回転角に対する第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積の変化特性は、図７において２点鎖線Ｍで示すものになる。そうすると、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積が可変絞り部６７の流路面積よりも小さくなるまでの間（両バルブ部材の相対回転角がθａとθｄとの間）は大きくなるので、図８において２点鎖線で示すように、操舵補助力を操舵抵抗に応じ制御できない領域Ｌが大きくなる。これに対し、上記実施形態では、絞り部Ｂ′、Ｄ′の閉鎖角度θｓは絞り部Ａ′、Ｃ′の閉鎖角度θｒよりも小さいので、中速走行時において操舵補助力を操舵抵抗に応じ制御できない領域を小さくできる。しかも、絞り部Ｂ′、Ｄ′が全閉状態になる点（図７において両バルブ部材の相対回転角がθｅの点）では、絞り部Ａ′、Ｃ′は未だ閉じていないので、操舵補助力を操舵抵抗に応じ制御できる領域は小さくなることはない。
【００４３】
上記構成によれば、寒冷地や冬期における車両の始動当初の原点出し時において、可変絞り弁６０により絞られる油圧パワーステアリング装置の作動油の粘度が大きいため、スプール６２の移動阻止力がステッピングモータ８０の駆動力よりも大きい場合、制御装置から送られる一定パルス数に応じた一定ステップだけモータ８０が回転すると、そのモータ８０の一定回転ステップに応じた一定の弾性エネルギーが捩じりコイルバネ６９に蓄積される。その後の温度上昇により作動油の粘度が小さくなると、その蓄積された一定の弾性エネルギーによりスプール６２は移動阻止された一定分だけ移動する。また、その温度上昇までにモータ８０が他方向に回転する場合は、その回転ステップだけ蓄積された弾性エネルギーは開放される。さらに、原点出しを行う場合でも可変絞り部６７の開度を正確にモータ８０の回転ステップに対応させることができ、冬期や寒冷地においても確実に上記操舵特性を奏することができる。しかも、その弾性エネルギーは捩じりコイルバネ６９を設けるだけで蓄積でき、構造の複雑化やコストの増大を防止できる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、捩じりコイルバネに代えてトーションバーによりステッピングモータの出力軸とネジ軸とを連結してもよい。また、車両の運転条件として車速以外の、例えば舵角に応じた数のパルスを制御装置からステッピングモータに送るようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、冬期や寒冷地においてスプール駆動用ステッピングモータの脱調現象を防止し、絞り部の開度を正確に制御できる可変絞り弁と、その可変絞り弁を用いることで冬期や寒冷地においても運転条件に応じた操舵特性を付与できる油圧パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置の縦断面図
【図２】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置の油圧回路を示す図
【図３】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置における制御弁の横断面構造の説明図
【図４】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置における制御弁の展開図
【図５】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置における制御弁の部分拡大図
【図６】本発明の実施形態の可変絞り弁の縦断面図
【図７】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置における制御弁の絞り部の開度とバルブ部材の相対回転角との関係を示す図
【図８】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置における入力トルクと油圧との関係及び両バルブ部材の相対回転角と油圧との関係を示す図
【図９】本発明の実施形態の可変絞り弁におけるハウジングの側面図
【図１０】従来の可変絞り弁の縦断面図
【符号の説明】
７′ 第２バルブハウジング
２０ 油圧シリンダ
３０ 制御弁
６０ 可変絞り弁
６２ スプール
６４ ネジ軸（ネジ部材）
６７ 可変絞り部
６８ ストッパー
６９ 捩じりコイルバネ
７０ ポンプ
７１ タンク
８０ ステッピングモータ
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 第１の組に属する絞り部
Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′ 第２の組に属する絞り部

Claims (4)

1. ハウジングと、
   そのハウジングに軸方向移動可能に挿入されるスプールと、
   制御装置から送られるパルスの数に応じて回転駆動されるステッピングモータと、
   そのステッピングモータの回転をスプールの軸方向移動に変換する運動変換機構と、
   そのスプールの軸方向移動によって開度が変化する可変絞り部とを備える可変絞り弁であって、
   その運動変換機構に、そのスプールの移動が阻止される時にモータの回転ステップに応じて弾性エネルギーを蓄積する手段が設けられ、
   その移動阻止の解除により、そのスプールは蓄積された弾性エネルギー分だけ軸方向移動可能とされていることを特徴とする可変絞り弁。
2. そのスプールの軸方向一方への移動を阻止可能なストッパーを備え、
   そのストッパーによるスプールの移動阻止位置は変更調節可能とされ、
   そのモータを一方向に一定ステップだけ回転駆動してスプールの移動を前記ストッパーにより阻止することで原点出しが行われ、
   その原点出し後におけるモータの他方向への回転ステップに応じて前記可変絞り部の開度が決定される請求項１に記載の可変絞り弁。
3. 前記運動変換機構は前記スプールにねじ合わされるネジ部材を有し、
   前記弾性エネルギーの蓄積手段は捩じりバネを有し、
   その捩じりバネを介して前記モータの出力軸と前記ネジ部材とが連結され、
   そのスプールの移動が阻止される時、そのモータの回転ステップに応じた捩じりバネの捩れ変形量だけ弾性エネルギーが蓄積され、
   その移動阻止の解除により、その捩れバネの復元変形による前記ネジ部材の回転によって、そのスプールは蓄積された弾性エネルギー分だけ移動可能とされている請求項１または２に記載の可変絞り弁。
4. 操舵抵抗に応じて開度が変化する複数の絞り部を有する油圧制御弁を備え、その絞り部の開度変化に応じて操舵補助力発生用油圧アクチュエータに作用する油圧が変更され、その油圧制御弁における複数の絞り部は互いに並列とされた第１の組に属するものと第２の組に属するものとに組分けされ、第２の組に属する絞り部を閉鎖するのに要する操舵抵抗は第１の組に属する絞り部を閉鎖するのに要する操舵抵抗よりも大きくされ、第１の組に属する絞り部により制御される圧油流量の第２の組に属する絞り部により制御される圧油流量に対する割合を変化させることができるように、その第２の組に属する絞り部と直列に請求項１〜３の中の何れかに記載の可変絞り弁が接続され、車両の運転条件に応じた数のパルスが前記制御装置からモータに送られることを特徴とする油圧パワーステアリング装置。

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