JP4042314B2 - 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、操舵補助力を発生する油圧アクチュエータに作用する油圧を、車両の運転条件と操舵抵抗とに応じて制御するパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポンプからの圧油によって作動する油圧アクチュエータにより操舵補助力を発生する油圧パワーステアリング装置においては、操舵抵抗が増大すると操舵補助力が増加するように、その油圧アクチュエータに作用する油圧を制御弁により制御している。
【０００３】
さらに、車両の高速走行時における安定性と低速走行時における旋回性を向上するため、高速走行時において操舵補助力を低減し、低速走行時において操舵補助力を増大している。そのため、その制御弁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ものとされ、その複数の絞り部は第１の組と第２の組とに組分けされ、その第１の組に属する絞り部が閉鎖される時の操舵抵抗よりも、第２の組に属する絞り部が閉鎖される時の操舵抵抗が大きくされ、そのポンプから第２の組に属する絞り部を介してタンクに至る圧油流路に、運転条件に応じて開度が変化する可変絞り部が設けられている。その可変絞り部の開度を高速走行時に大きくすることで、操舵抵抗が大きくなっても第２の組に属する絞り部を介して圧油がタンクに還流するので、操舵補助力は増大せず高速走行時の安定性を向上できる。その可変絞り部の開度を低速走行時に小さくし、あるいは閉じることで、操舵抵抗が小さくても第２の組に属する絞り部を介して圧油がタンクに還流することはなく、操舵補助力を増大して低速走行時の旋回性を向上できる。
【０００４】
また、制御弁における絞り部の操舵抵抗に対する開度変化割合を一様とし、上記のような可変絞り部を設けることなく、ポンプの回転数を車両の運転条件に応じて変化させることで、高速走行時に圧油供給量を減少させて走行安定性を向上し、低速走行時に圧油供給量を増加させることで旋回性の向上を図るパワーステアリング装置がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の可変絞り部を設けたパワーステアリング装置においては、操舵時に油圧アクチュエータに圧油を吐出するポンプは定流量タイプのものが多い。また、ポンプを駆動するエンジンの回転数に応じて吐出流量が変化するようにドルーピンブポンプが使用される場合もあるが、その吐出流量の変化幅はそれ程大きくはない。そのため、高速走行時でも制御弁にはある程度以上の流量の圧油が供給される。そうすると、高速走行時において、操舵抵抗がそれ程大きくないのに油圧アクチュエータに作用する圧油が増大するため、制御弁の絞り部の開度変化に応じて油圧アクチュエータに作用する油圧を制御可能な範囲が狭くなる。そのため、高速走行時における操舵フィーリングの向上が妨げられていた。
【０００６】
また、上記従来のポンプの回転数を車両の運転条件に応じて変化させるパワーステアリング装置においては、運転条件の変化に対するポンプの圧油吐出流量の変化の応答遅れが、直接に操舵補助力の変化の応答性に影響し、その応答性を低下させるので、必要な操舵補助力が得られなかったり、必要以上の操舵補助力が作用して操舵フィーリングが低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決することのできるパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のパワーステアリング装置は、モータにより駆動されるポンプからの圧油によって作動する操舵補助力発生用油圧アクチュエータと、その油圧アクチュエータに作用する油圧の制御弁とを備え、その制御弁は、操舵抵抗に応じて開度が変化する複数の絞り部を有し、各絞り部の開度変化に応じた操舵補助力を付与できるように、その制御弁を介して前記アクチュエータが前記ポンプとタンクに接続され、その複数の絞り部は第１の組と第２の組とに組分けされ、その第１の組に属する絞り部が閉鎖される時の操舵抵抗よりも、第２の組に属する絞り部が閉鎖される時の操舵抵抗が大きくされ、そのポンプから第２の組に属する絞り部を介してタンクに至る圧油流路に、車両の運転条件に応じて開度が変化する可変絞り部が設けられ、前記ポンプの圧油吐出流量が車両の運転条件に応じて変化するように前記モータを制御する手段が設けられ、操舵時において、前記可変絞り部の開度は車速が増加する程に大きくなり、且つ、前記ポンプの圧油吐出流量は車速が増加する程に低減されることを特徴とする。
本発明の構成によれば、ポンプの駆動用モータを制御することで、車両の運転条件に応じてポンプの圧油吐出流量を変化させることができる。これにより、高速走行時において制御弁に供給される圧油流量を低減し、制御弁の絞り部の開度変化に応じて油圧アクチュエータに作用する油圧を制御可能な範囲を拡げることができる。しかも、その油圧アクチュエータに作用する油圧の制御を、高速走行時においても制御弁の絞り部の開度変化により行うことができるので、運転条件の変化に対するポンプの圧油吐出流量の変化の応答遅れが、操舵補助力の変化の応答性を低下させるのを防止できる。これにより、高速走行時に確実に制御弁に供給される圧油流量を低減し、制御弁の絞り部の開度変化に応じて油圧アクチュエータに作用する油圧を制御可能な範囲を拡げることができる。
【００１０】
前記ポンプの圧油吐出流量は、操舵速度が増加する程に増大されるのが好ましい。
これにより、油圧アクチュエータに供給される圧油流量を素早い操舵を行う時に増大し、ゆったりした操舵を行う時に低減することができる。通常、素早い操舵は据え切りや低速走行での旋回時に行われ、ゆったりした操舵は高速走行時に行われることから、車両の走行状態に応じた操舵補助力を付与できる。また、高速走行時に素早い操舵を行った場合に、油圧アクチュエータに供給される圧油流量を低減することで、過大な操舵補助力が作用するのを防止し、車両挙動が不安定になるのを防止できる。この場合、車速センサと、舵角センサと、前記車速センサと前記舵角センサとが接続される制御装置とを備え、前記制御装置に、前記車速センサにより検出される車速と、前記舵角センサにより検出されるステアリングホイールの回転角度の単位時間当たり変化量である操舵速度と、前記モータの回転数との関係が記憶され、前記記憶された関係に従って前記モータが前記制御装置により制御されるのが好ましい。
【００１１】
その制御弁は、筒状の第１バルブ部材と、この第１バルブ部材に操舵抵抗に応じて相対回転可能に挿入される第２バルブ部材とを有し、その第１バルブ部材の内周と第２バルブ部材の外周とに、複数の軸方向溝が互いに周方向の間隔をおいて形成され、その第１バルブ部材の軸方向溝の軸方向に沿う縁と、第２バルブ部材の軸方向溝の軸方向に沿う縁との間が、両バルブ部材の相対回転角度に応じて開度が変化することにより前記絞り部を構成し、その軸方向溝として、前記油圧アクチュエータの右操舵補助力発生用油室に接続される右操舵用溝と、その油圧アクチュエータの左操舵補助力発生用油室に接続される左操舵用溝と、前記ポンプに接続される圧油供給用溝と、前記タンクに接続される第１圧油排出用溝と、そのタンクに前記可変絞り部を介して接続される第２圧油排出用溝とを有し、その圧油供給用溝の数は少なくとも２つとされ、その軸方向溝として少なくとも２つの連絡用溝を含み、その右操舵用溝と左操舵用溝の間に第１圧油排出用溝が配置され、その連絡用溝の間に第２圧油排出用溝が配置され、右操舵用溝と連絡用溝との間および左操舵用溝と連絡用溝との間に圧油供給用溝が配置され、その左右操舵用溝と第１圧油排出用溝との間の絞り部と左右操舵用溝と圧油供給用溝との間の絞り部とが前記第１の組に属し、圧油供給用溝と連絡用溝との間の絞り部と連絡用溝と第２圧油排出用溝との間の絞り部とが前記第２の組に属するものとされ、その第２の組に属する絞り部の閉鎖角度が第１の組に属する絞り部の閉鎖角度よりも大きくされ、その第２の組に、互いに閉鎖角度が異なる２種類の絞り部が属し、その第２の組に属する絞り部とタンクとの間の油路に前記可変絞り部が配置されているのが好ましい。
これにより、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、より操舵フィーリングの向上を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に示す本発明の実施形態の車両のラックピニオン式油圧パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール（図示省略）に連結される入力シャフト２と、この入力シャフト２にトーションバー６を介し連結される出力シャフト３を備えている。そのトーションバー６は、ピン４により入力シャフト２に連結され、セレーション５により出力シャフト３に連結されている。その入力シャフト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を介し出力シャフト３により支持されている。その出力シャフト３はベアリング１０、１１を介しラックハウジング９により支持されている。その出力シャフト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、操舵による入力シャフト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、入出力シャフト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。
【００１３】
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、電動モータ７２により駆動されるポンプ７０からの圧油によって作動する。
【００１４】
そのポンプ７０の圧油吐出流量が運転条件に応じて変化するように、そのモータ７２を制御する制御装置８１が設けられている。すなわち、その制御装置８１に車速センサ８２と舵角センサ８３とが接続される。その車速センサ８２により検出される車速と、舵角センサ８３により検出されるステアリングホイールの回転角度の単位時間当たり変化量である操舵速度とが運転条件として求められる。その運転条件に応じたモータ７２の制御により、そのポンプ７０の圧油吐出流量は車速が増加する程に低減され、操舵速度が増加する程に増大される。図９におけるハッチングを施した領域は、その制御装置８１により制御されるモータ７２の回転数と車速と操舵速度との関係一例を示し、この関係を制御装置８１は記憶し、その関係に従ってモータ７２を制御する。本実施形態では、そのポンプ７０はギヤポンプとされているが、モータ７２の制御量に応じて圧油吐出量を変化させるものであればよく、例えばベーンポンプであってもよい。
【００１５】
その油圧シリンダ２０におけるピストン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、その油圧シリンダ２０に作用する油圧を制御するロータリー式油圧制御弁３０が設けられている。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は出力シャフト３にピン２９により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は入力シャフト２と一体的に成形され、入力シャフト２の外周部により第２バルブ部材３２が構成され、第２バルブ部材３２は入力シャフト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、操舵抵抗に応じ前記トーションバー６がねじれることで同軸中心に弾性的に相対回転する。
【００１６】
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の右操舵補助力発生用油室２２に接続される第１ポート３７と、左操舵補助力発生用油室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、後述の運転条件に応じて開度が変化する可変絞り弁６０の可変絞り部６７を介しタンク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互いに接続されている。
【００１７】
すなわち、図３、図４に示すように、第１バルブ部材３１の内周に軸方向溝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の外周に軸方向溝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に形成された軸方向溝５０ａ、５０ｂ、５０ｃを示す。第１バルブ部材３１に形成された軸方向溝５０ａ、５０ｂ、５０ｃの間に第２バルブ部材３２に形成された軸方向溝５１ａ、５１ｂ、５１ｃが位置する。
【００１８】
その第１バルブ部材３１の溝は、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とを構成する。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。
【００１９】
その第２バルブ部材３２の溝は、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とを構成する。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、入力シャフト２に形成された流路５２ａから入力シャフト２とトーションバー６との間を通り、入力シャフト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。
【００２０】
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。
【００２１】
その第１バルブ部材３１に形成された軸方向溝５０ａ、５０ｂ、５０ｃの軸方向に沿う縁と第２バルブ部材３２に形成された軸方向溝５１ａ、５１ｂ、５１ｃの軸方向に沿う縁との間が、複数の絞り部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、操舵抵抗に応じて開度が変化する。
【００２２】
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。各面取り部の周方向幅は、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の相対回転角度である閉鎖角度に応じて定められている。すなわち、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）の面取り部の周方向幅を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）の面取り部の周方向幅をＷ′、その他の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける第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）の面取り部の周方向幅を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、絞り部Ａ′、Ｃ′の閉鎖角度θｒは絞り部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る。すなわち、その第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが閉鎖される時の操舵抵抗よりも、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′が閉鎖される時の操舵抵抗が大きくなる。また、第２の組に属する絞り部は、絞り部Ｂ′、Ｄ′と、この絞り部Ｂ′、Ｄ′よりも閉鎖角度の大きな絞り部Ａ′、Ｃ′の２種類とされる。
【００２３】
その入力シャフト２と出力シャフト３は、路面から操舵用車輪を介し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。各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の開度変化に応じた操舵補助力を付与できるように、制御弁３０を介して油圧シリンダ２０がポンプ７０とタンク７１に接続され、油圧シリンダ２０が操舵抵抗に応じた操舵補助力を発生する。
【００２４】
すなわち、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
図１、図６に示すように、その第２出口ポート６１に連通する可変絞り弁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、そのスプール６２にねじ合わされるネジ部材６４とを有する。その挿入孔６６の一端はプラグ６８により閉鎖され、他端はカバー９４′により閉鎖されている。そのスプール６２とプラグ６８との間に圧縮コイルバネ９０が配置されている。そのネジ部材６４にステッピングモータ８０が接続され、そのステッピングモータ８０に上記制御装置８１が接続される。その制御装置８１は上記車速センサ８２により検出される車速に応じてステッピングモータ８０を制御する。すなわち、高速になるとネジ部材６４は一方向に回転してスプール６２は図中上方に変位し、低速になるとネジ部材６４は他方向に回転してスプール６２は図中下方に変位する。
【００２８】
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。すなわち可変絞り部６７は、ポンプ７０から第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′を介してタンク７１に至る圧油流路の中で、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′とタンク７１との間の油路に設けられている。これにより図２に示す油圧回路が構成され、可変絞り部６７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。すなわち可変絞り部６７の開度は車両の運転条件である車速に応じて変化し、車速が増加する程に大きくなる。
【００２９】
その挿入孔６６の内周の周溝６６ａと第２出口ポート６１とを連通する連絡流路５８が、スプール６２の径方向外方において第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の外周の周溝６２ａとスプール６２の通孔６２ｄとを連通する径方向孔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の下方空間に連絡する。そのスプール６２の下方空間と第１出口ポート３６とを連通する連絡流路７６が、スプール６２の径方向外方においてバルブハウジング７と第２バルブハウジング７′とに亘り形成されている。
【００３０】
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から連絡流路５８に導かれ、この連絡流路５８から可変絞り部６７に至り、この可変絞り部６７から連絡流路７６、第１出口ポート３６を介しタンク７１に至る。なお、スプール６２には通孔６２ｄと平行にドレン流路６２ｈが形成され、スプール６２の上方空間と下方空間とを接続する。
【００３１】
その可変絞り部６７の開度に対応する流路面積の最大値は、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の開度に対応する流路面積の最大値（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。
【００３２】
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の開度に対応する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。
【００３３】
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において実線αで示すように、操舵抵抗に対応する操舵トルクが小さく、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、操舵トルクの変化に対して油圧変化が少ない領域を小さくし、操舵の高応答性を満足させて旋回性能を向上できる。
【００３４】
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、操舵トルクの変化に対して油圧変化が少ない領域を大きくし、高速走行時における走行安定性を満足させることができる。
【００３５】
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て、油圧シリンダ２０に作用する油圧が制御される。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、可変絞り部６７の流路面積により定まる一定値になり、油圧シリンダ２０に作用する油圧は操舵抵抗に応じて制御できない。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。この場合、図８において実線γで示すように、操舵トルクの変化に対する油圧変化は、低速走行時と高速走行時の中間の特性を示す。
【００３６】
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７において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、操舵補助力を操舵抵抗に応じ制御できない領域が大きくなる。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。よって、より操舵フィーリングの向上を図ることができる。
【００３７】
上記構成によれば、ポンプ７０の駆動用モータ７２を制御することで、車速と操舵速度に応じてポンプ７０の圧油吐出流量を変化させることができる。すなわち、高速走行時において制御弁３０に供給される圧油流量を低減し、制御弁３０の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の開度変化に応じて油圧シリンダ２０に作用する油圧を制御可能な範囲を拡げることができる。例えば、そのポンプ７０の圧油吐出流量が従来のように一定であったり変化幅が小さいと、操舵トルクと油圧の関係は図８における一点鎖線β′で示すものとなり、油圧が急激に立ち上がる時点の操舵トルクが小さくなる。すなわち、制御弁３０の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の開度変化に対応する操舵トルクの変化がそれ程大きくなくても、油圧シリンダ２０に作用する油圧を制御できなくなる。これに対して上記実施形態によれば、図８において一点鎖線βで示すように、油圧が急激に立ち上がる時点の操舵トルクが大きくなる。すなわち、制御弁３０の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の開度変化に対応する操舵トルクの変化に応じて、油圧シリンダ２０に作用する油圧を微妙に制御できる範囲が広くなる。これにより、高速走行時において操舵抵抗に応じた操舵補助力を付与できる範囲が広くなり、操舵フィーリングを向上できる。しかも、その油圧シリンダ２０に作用する油圧の制御を、高速走行時においても制御弁３０の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の開度変化により行うことができるので、車速と操舵速度の変化に対するポンプ７０の圧油吐出流量の変化の応答遅れが、操舵補助力の変化の応答性を低下させるのを防止できる。
さらに、ポンプ７０の圧油吐出流量を操舵速度が増加する程に増大させることで、油圧シリンダ２０に供給される圧油流量を素早い操舵を行う時に増大し、ゆったりした操舵を行う時に低減することができる。通常、素早い操舵は据え切りや低速走行での旋回時に行われ、ゆったりした操舵は高速走行時に行われることから、車両の走行状態に応じた操舵補助力を付与できる。また、高速走行時に素早い操舵を行った場合に、油圧シリンダ２０に供給される圧油流量を低減することで、過大な操舵補助力が作用するのを防止し、車両挙動が不安定になるのを防止できる。
【００３８】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では可変絞り部の開度制御に際して車速を運転条件とし、車速が増加する程に開度を大きくしたが、その運転条件を舵角とし、舵角が小さいる程に開度を大きくしてもよい。また、ポンプ７０の圧油吐出流量を車速と操舵速度とに基づき制御したが、車速のみに基づき制御するようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、車両の高速走行時における安定性と低速走行時における旋回性を向上できるだけでなく、高速走行時における操舵フィーリングの向上を図ることができる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の制御弁の展開図
【図５】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置の制御弁の部分拡大図
【図６】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置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】油圧パワーステアリング装置における操舵トルクと油圧との関係を示す図
【図９】本発明の実施形態のモータの回転数と車速と操舵速度との関係一例を示す図
【符号の説明】
２０ 油圧シリンダ
３０ 制御弁
３１ 第１バルブ部材
３２ 第２バルブ部材
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ 軸方向溝
６７ 可変絞り部
７０ ポンプ
７１ タンク
７２ モータ
８１ 制御装置
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. モータにより駆動されるポンプからの圧油によって作動する操舵補助力発生用油圧アクチュエータと、その油圧アクチュエータに作用する油圧の制御弁とを備え、
   その制御弁は、操舵抵抗に応じて開度が変化する複数の絞り部を有し、
   各絞り部の開度変化に応じた操舵補助力を付与できるように、その制御弁を介して前記アクチュエータが前記ポンプとタンクに接続され、
   その複数の絞り部は第１の組と第２の組とに組分けされ、
   その第１の組に属する絞り部が閉鎖される時の操舵抵抗よりも、第２の組に属する絞り部が閉鎖される時の操舵抵抗が大きくされ、
   そのポンプから第２の組に属する絞り部を介してタンクに至る圧油流路に、車両の運転条件に応じて開度が変化する可変絞り部が設けられ、
   前記ポンプの圧油吐出流量が車両の運転条件に応じて変化するように前記モータを制御する手段が設けられ、
   操舵時において、前記可変絞り部の開度は車速が増加する程に大きくなり、且つ、前記ポンプの圧油吐出流量は車速が増加する程に低減されるパワーステアリング装置。
2. 前記ポンプの圧油吐出流量は、操舵速度が増加する程に増大される請求項１に記載のパワーステアリング装置。
3. 車速センサと、
   舵角センサと、
   前記車速センサと前記舵角センサとが接続される制御装置とを備え、
   前記制御装置に、前記車速センサにより検出される車速と、前記舵角センサにより検出されるステアリングホイールの回転角度の単位時間当たり変化量である操舵速度と、前記モータの回転数との関係が記憶され、
   前記記憶された関係に従って前記モータが前記制御装置により制御される請求項２に記載のパワーステアリング装置。
4. その制御弁は、筒状の第１バルブ部材と、この第１バルブ部材に操舵抵抗に応じて相対回転可能に挿入される第２バルブ部材とを有し、
   その第１バルブ部材の内周と第２バルブ部材の外周とに、複数の軸方向溝が互いに周方向の間隔をおいて形成され、
   その第１バルブ部材の軸方向溝の軸方向に沿う縁と、第２バルブ部材の軸方向溝の軸方向に沿う縁との間が、両バルブ部材の相対回転角度に応じて開度が変化することにより前記絞り部を構成し、
   その軸方向溝として、前記油圧アクチュエータの右操舵補助力発生用油室に接続される右操舵用溝と、その油圧アクチュエータの左操舵補助力発生用油室に接続される左操舵用溝と、前記ポンプに接続される圧油供給用溝と、前記タンクに接続される第１圧油排出用溝と、そのタンクに前記可変絞り部を介して接続される第２圧油排出用溝とを有し、
   その圧油供給用溝の数は少なくとも２つとされ、
   その軸方向溝として少なくとも２つの連絡用溝を含み、
   その右操舵用溝と左操舵用溝の間に第１圧油排出用溝が配置され、その連絡用溝の間に第２圧油排出用溝が配置され、右操舵用溝と連絡用溝との間および左操舵用溝と連絡用溝との間に圧油供給用溝が配置され、
   その左右操舵用溝と第１圧油排出用溝との間の絞り部と左右操舵用溝と圧油供給用溝との間の絞り部とが前記第１の組に属し、圧油供給用溝と連絡用溝との間の絞り部と連絡用溝と第２圧油排出用溝との間の絞り部とが前記第２の組に属するものとされ、
   その第２の組に属する絞り部の閉鎖角度が第１の組に属する絞り部の閉鎖角度よりも大きくされ、
   その第２の組に、互いに閉鎖角度が異なる２種類の絞り部が属し、
   その第２の組に属する絞り部とタンクとの間の油路に前記可変絞り部が配置されている請求項１〜３の中の何れかに記載のパワーステアリング装置。

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