JPH023982Y2

JPH023982Y2 -

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Publication number: JPH023982Y2
Application number: JP1982147163U
Authority: JP
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1982-09-30
Publication date: 1990-01-30
Also published as: JPS5951676U

Description

【考案の詳細な説明】本案はパワーステアリング装置の改良に係り、
ステアリングハンドルに連結された入力軸と、操
舵輪に連結された出力軸と、上記入力軸と上記出
力軸とを連結するトーシヨンバーと、上記出力軸
に連結されたパワーシリンダと、油圧源と同パワ
ーシリンダとを連通する高圧油路に介装されると
ともに上記入力軸と上記出力軸との回転角度差に
応じて上記パワーシリンダに選択的に配油する油
路切換用ロータリー弁と、同油路切換用ロータリ
ー弁の下流側に位置するとともに上記入力軸と上
記トーシヨンバーとの間に配設された減圧油路
と、上記出力軸の外周面とバルブハウジングとの
間に形成されて上記パワーシリンダの作動油をオ
イルタンクに戻す第１の低圧油路と、上記入力軸
と上記出力軸との間に配設されて両者の相対捩り
変位を規制する複数の反力ピストンと、上記高圧
油路から上記各反力ピストンの反力増大側チヤン
バーに分岐された分岐油路と、同各分岐油路に介
装されるとともに一定車速以上の走行時に開作動
される油路開閉弁と、同油路開閉弁の下流側に配
設されて作動油を略一定の圧力に保持する圧力制
御弁と、上記入力軸に形成されて上記減圧通路と
上記第１の低圧油路とを連通させる細孔と、上記
減圧通路に発生したパイロツト油圧を上記反力ピ
ストンの反力減少側チヤンバーに導くとともに上
記出力軸の外周面と上記バルブハウジングとの間
を介して上記圧力制御弁のパイロツト油圧室に導
く第２の低圧油路と、上記第２の低圧油路のうち
上記出力軸と上記バルブハウジングとの間の部分
の軸方向外側に配置されて上記出力軸のラジアル
荷重を支承するジヤーナル軸受と、同ジヤーナル
軸受よりも軸方向外側の上記出力軸と上記バルブ
ハウジングとの間に配置されたオイルシールと、
上記ジヤーナル軸受と上記オイルシールとの間に
形成されて上記第１の低圧油路に連通したチヤン
バーとを具えていることを特徴としたもので、そ
の目的とする処は、ピニオンの周りに生ずるフリ
クシヨンを増加させない。またシールの信頼性を
向上できる改良されたパワーステアリング装置を
供する点にある。

次に本案のパワーステアリング装置を第１，２
図に示す一実施例により説明すると、１ａがエン
ジン、１ｂが同エンジン１ａにより駆動されるオ
イルポンプ、２が油路切換用ロータリー弁、３が
パワーシリンダ、４がタンク、５が上記油路切換
用ロータリー弁２の周りに設けた反力ピストン、
６が同ピストン５，５′の背後に形成したチヤン
バー、８が上記オイルポンプ１ｂと上記油路切換
用ロータリー弁２との間の高圧油路、９が上記油
路切換用ロータリー弁２と上記タンク４との間の
低圧油路、７が同第１の低圧油路９の途中に設け
た細孔、８′が上記高圧油路８の途中から上記反
力ピストン５のチヤンバー６へ延びた分岐油路、
１０が分岐油路８′の途中に介装した油路開閉弁
で、これを第３図により具体的に説明すると、２
１がバルブハウジング、２２がスプール、２３が
スプール２２を左方へ付勢するスプリング、２４
がソレノイド、２５が同ソレノイド２４側のロツ
ド、２５′が同ロツド２５の先端に設けたスリツ
ト、２６がプラグ、２７，２８がＯリング、２９
が上記バルブハウジング２１の溝に嵌挿したスナ
ツプリング、３０，３１，３２がチヤンバー、３
３が上記スプール２２に設けた油路で、停車時及
び低速走行時には、車速センサー（図示せず）か
らの信号に基いてソレノイド２４に通電され、ロ
ツド２５を介しスプール２２が第３図の位置から
右方へ移動して、分岐油路８′が遮断され、また
中・高速走行時には、車速センサーからの信号に
基いてソレノイド２４への通電が止まり、スプー
ル２２がスプリング２３の反力により左方へ移動
して、圧力制御弁１１への油路が開放されるよう
になつている。また第１，２，４図の１１が上記
油路開閉弁１０の下流側の分岐油路８′に介装し
た圧力制御弁で、これを同第２，４図により具体
的に説明すると、２１がバルブハウジング、１３
が同スプール１３を左方へ付勢するスプリング、
１５が上記弁本体１２に設けた作動油の入口、１
６が上記バルブハウジング２１に設けた作動油の
出口、１７が上記バルブハウジング２１に設けた
排油孔で、同排油孔１７は油路９′を介して上記
低圧油路９に接続されている。また１８ａ，１８
ｂ，１８ｃ，１８ｄが上記スプール１３により形
成されたバルブハウジング２１内のチヤンバー、
１９ａが上記スプール１３に設けた連通孔、１９
ｂが同スプール１３に設けた細孔で、チヤンバー
１８ｃが低圧油路９′を介して細孔７よりも下流
のタンク４側低圧油路９に、チヤンバー１８ｄが
第２の低圧油路９″を介して細孔７よりも上流の
油路切換用ロータリー弁２側の第１の低圧油路９
に、それぞれ接続されている。次に前記油路切換
用ロータリー弁２を第１図により具体的に説明す
ると、３５が前記バルブハウジング２１に設けた
ラツクサポート、３６がラツク、３７が同ラツク
３６に噛合した出力軸のピニオン、３９が入力
軸、３８が同入力軸３９と上記ピニオン３７とを
連結するトーシヨンバー、４０が上記入力軸３９
の周りに取付けたバルブボデイ、４１，４２，４
３が同バルブボデイ４０の外周面に設けた環状
溝、４４が上記環状溝４１から半径方向内方へ延
びた複数の油路、４５が上記バルブボデイ４０の
内周面に軸方向に沿い設けた複数の油路で、同各
油路４５は上記環状溝４２に連通している。また
同各油路４５の間には同様の油路（図示せず）が
あり、これが上記環状溝４１と上記環状溝４３と
を連通している。また４６が上記入力軸３９を半
径方向に貫通した複数の油路、４７，４８が上記
環状溝４２，４３からバルブハウジング２１壁を
貫通して前記シリンダ３へ延びた油路、４９が上
記トーシヨンバー３８と上記入力軸３９との間に
形成されたチヤンバーで、オイルポンプ１ｂから
の圧油が高圧油路８→環状溝４１→油路４４→油
路４５→油路４６→チヤンバー４９→低圧油路９
→タンク４→オイルポンプ１ｂに循環するよう
に、またハンドル（図示せず）を右に切つて、入
力軸３９を右に回転すると、入力軸３９の油路４
６が軸方向油路４５の間に設けた軸方向油路（図
示せず）に連通し、オイルポンプ１ｂからの圧油
が高圧油路８→環状溝４１→油路４４→油路４５
→環状溝４２→油路４７を経てシリンダ３の一方
へ送られて、同シリンダ３が右方へ作動する一
方、シリンダ３の他方の油が油路４８→環状溝４
３→油路４４（図示せず）→軸方向油路４５の間
に設けた軸方向油路→油路４６→チヤンバー４９
→第１の低圧油路９を経てタンク４へ戻されるよ
うに、またハンドルを左に切つて、入力軸３９を
左に回転すると、入力軸３９の油路４６が軸方向
油路４５に連通し、オイルポンプ１ｂからの圧油
が高圧油路８→環状溝４１→油路４４（図示せ
ず）→軸方向油路４５の間に設けた軸方向油路→
環状溝４３→油路４８を経てシリンダ３の他方へ
送られて、同シリンダ３が左方へ作動する一方、
シリンダ３の一方の油が油路４７→環状溝４２→
軸方向油路４５→油路４６→チヤンバー４９→第
１の低圧油路９を経てタンク４へ戻されるように
なつている。また第２図の５０，５１はオイルシ
ール、５２，５３はベアリング、５４は前記圧力
制御弁１１の軸線上に設けたキヤツプ、５５が同
キヤツプ５４側のパイプに設けた穴である。なお
同穴５５はパイプ内に圧力の高まりが発生しない
ようにするために設けた油逃し穴で、圧力制御弁
１１とパイプとの間には隙間があり、特に設ける
必要はないが、圧力制御弁１１が上昇して上記隙
間が閉ざされたときに問題になるので、設けてい
るにすぎない。また５６が前記ピニオン３７のラ
ジアル荷重を支承するジヤーナル軸受、５７が同
ジヤーナル軸受５６の下側に形成したチヤンバー
で、同チヤンバー５７が油路５８と開閉弁１０の
チヤンバー３２（第３図参照）と油路３３とチヤ
ンバー３１とを介して低圧油路９′に連通してい
る。なお同チヤンバー５７は開閉弁１０内を介さ
ずに低圧油路９′に連通させてもよい。

次に前記パワーステアリング装置の作用を説明
する。エンジン１ａにより駆動されるオイルポン
プ１ｂの吐出流量はエンジン回転数に応じて第５
図のように変化する。即ち、停車時から低速走行
時にかけては急速に増加し、中速走行時には急速
に減少し、高速走行時には減少した一定値に保持
される（なおこのオイルポンプ１ｂについて必要
ならば実願昭57−4939号明細書を参照されたい）。
上記のようにオイルポンプ１ｂから吐出される作
動油の流量が急速に増加する停車時から低速走行
時にかけては、分岐油路８′の途中に設けた油路
開閉弁１０が閉じられている。そのためオイルポ
ンプ１ｂから吐出された作動油の全てが油路切換
用ロータリー弁２を介しパワーシリンダ３へ導か
れて、油路切換用ロータリー弁２の周りの反力ピ
ストン５に反力が生ぜず、同油路切換用ロータリ
ー弁２によるかじ取り操作が軽快に行なわれる。
一方、上記のようにオイルポンプ１ｂから吐出さ
れる作動油の流量が急速に減少して一定値に保持
される中速走行時から高速走行時にかけては、分
岐油路８′の途中に設けた油路開閉弁１０が開か
れる。そのためオイルポンプ１ｂから吐出された
作動油の一部が油路開閉弁１０を経て圧力制御弁
１１へ導かれる。この作動油は走行状態の如何に
より圧力が80Kg／cm²〜60Kg／cm²程度の間で変化し
ており、上限値付近の作動油が入口１５からチヤ
ンバー１８ａ，１８ｂへ入つて（細孔１９ａを通
過する流量よりも多くの作動油がチヤンバー１８
ａ，１８ｂへ入つて）、チヤンバー１８ａ，１８
ｂとチヤンバー１８ｃとの差圧が、１８ａ，１８
ｂ＞１８ｃになつたときには、同差圧により、ス
プール１３がスプリング１４に抗し右方へ移動し
（第２図では上昇し）、入口１５の開口面積を減少
させて、流量を絞る（第４図参照）し、下限値付
近の作動油が入口１５からチヤンバー１８ａ内へ
入つたときには、スプール１３がスプリング１４
により左方へ移動し、入口１５の開口面積を増大
させて、流量をふやす。つまり、分岐油路８′を
流れる作動油の圧力如何にかかわらず出口１６か
ら出る作動油の圧力（流量）をほぼ一定に保持す
る。一方、細孔７よりも上流の油路切換用ロータ
リー弁２側低圧回路９の作動油の圧力は、２〜４
Kg／cm²程度の範囲ではあるが、第６図のように中
速走行時から高速走行時にかけて急速に減少し
て、高速走行時には一定値に保持される。そのた
めチヤンバー１８ｄ内の圧力が中速走行時よりも
高速走行時に低下して、スプリング１４のスプー
ル押し戻し力が相対的に大きくなり、その分だけ
チヤンバー１８ａ，１８ｂ内の圧力が上昇する。
即ち、チヤンバー１８ａ，１８ｂ内の圧力をPa、
チヤンバー１８ｃ内の圧力をPc、チヤンバー１
８ｄ内の圧力をPd、Ａをπ／４（D²−d²）、Ｄをスプール１３の大径、ｄをスプール１３の小径（チ
ヤンバー１８ｄの直径）、ａ＝ｎ／４d₂とすると、チヤンバー１８ａの圧力Paは、 Pa＝Ｒ／Ａ＋Pc−Pdａ／Ａで表わされ、（Ｒ／Ａ＋Pc）がほぼ一定のため、Pd が小さくなると、Paが大きくなる。結果的にチ
ヤンバー１８ａ，１８ｂの圧力を油路開閉弁１０
とで車速に応じコントロールできる。

なお反力ピストン５の反力とは、出力軸（ピニ
オン）３７と入力軸３９との間に配設された反力
ピストン５の反力増大側チヤンバーに供給される
油圧と、反力減少側チヤンバーに供給される油圧
との差により発生している力であり、トーシヨン
バー３８の作用力とともに入力軸３９に作用する
抵抗となる力、即ち、入力軸３９を操作するのに
必要な力である。また細孔７は、入力軸３９に形
成されているが、その上流側に位置する減圧通路
４９には、パワーシリンダ３から排出される低圧
の作動油が供給されており、低圧油路９″、及び
圧力制御弁１１のパイロツト油圧室１８ｄには、
減圧通路４９と実質的に同一の油圧が作用してい
る。この油圧は、ポンプ吐出量に対応しており、
結果的に極く低圧（２〜４Kg／cm²）になる。また
上記細孔７の下流側に位置する低圧油路９には、
略大気圧の油圧が作用している。また圧力制御弁
１１は、高圧油路８の作動油を略一定の制御油圧
として反力ピストン５の反力増大側チヤンバーに
供給せしめるとともに、パイロツト油圧室には、
上記減圧通路４９の油圧、即ち、ポンプ流量に応
じた油圧が供給され、結果としてエンジン回転数
によく対応した油圧が反力ピストン５の反力増大
側チヤンバーに供給されて、適切な反力が得られ
る。また入力軸３９はバルブハウジング（バルブ
ボデイ）４０に対してベアリング５２により支持
され、オイルシール５０により油密に保持されて
いる。このベアリング５２の直下には、低圧油路
９が配設されており、オイルシール５０に対して
作用する圧力が低く、オイルシール５０が入力軸
３９の周りに生じる摩擦力が小さくなる。従つて
操作感及びオイルシール５０の耐久性が向上す
る。

以上のように本案のパワーステアリング装置で
は、高速走行時、オイルポンプ１ｂから高圧油路
８を経て油路切換用ロータリー弁２へほぼ一定の
流量の作動油が供給される一方、その一部が分岐
油路８′へ導かれるので、同油路切換用ロータリ
ー弁２の入力トルク−圧力特性が第８図の破線の
ようになる。しかも上記分岐油路８′へ導かれた
作動油が油路開閉弁１０圧力制御弁１１を介し反
力ピストン５へ送られて同部分に反力が生じるの
で、同油路切換用ロータリー弁２の入力トルク−
圧力特性が第８図の一点鎖線のようになつて、高
速走行時の同油路切換用ロータリー弁２の入力ト
ルク−圧力特性が大幅に改善される。また高圧油
路８と反力ピストン５のチヤンバー６とをつなぐ
分岐油路８′に油路開閉弁１０と圧力制御弁１１
とを、第１の低圧油路９に細孔７を、それぞれ介
装する一方、圧力制御弁１１のチヤンバー１８ｃ
を細孔７よりも下流のタンク４側第１の低圧油路
９に、圧力制御弁１１のチヤンバー１８ｄをオリ
フイス７よりも上流の油路切換用ロータリー弁２
側第１の低圧油路９に、それぞれ接続すればよ
く、装置の構造を複雑化させない。また上記のよ
うに構成されており、チヤンバー１８ａ，１８ｂ
の圧力（油路切換用ロータリー弁２の反力）を油
路開閉弁１０とで車速に応じコントロールでき
て、中速走行時から高速走行時にかけての油路切
換用ロータリー弁２によるかじ取り操作を安定時
に行なえる効果があるが、さらに本案では、ジヤ
ーナル軸受５６の直下のチヤンバー５７が低圧で
あり、そのためオイルシール５１に作用する圧力
も低くて、ピニオン３７の周りに生ずるフリクシ
ヨンを増加させない。またオイルシール５１に作
用する圧力が低いので、シールの信頼性を向上で
きる効果を有し、パワーステアリング装置に適用
して非常に有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案に係るパワーステアリング装置の
一実施例を示す縦断側面図、第２図はその油圧回
路図、第３図は油路開閉弁の一実施例を示す縦断
側面図、第４図は圧力制御弁の一実施例を示す縦
断側面図、第５図はオイルポンプの吐出流量特性
を示す説明図、第６図は細孔の上流圧を示す説明
図、第７図は圧力制御弁のチヤンバー（出入口側
圧力室）の圧力を示す説明図、第８図は圧力−入
力トルク特性を示す説明図である。１ａ……エンジン、１ｂ……オイルポンプ、２
……油路切換用ロータリー弁、３……パワーシリ
ンダ、４……タンク、５，５′……反力ピストン、
７……細孔、８……高圧油路、８′……分岐油路、
９……第１の低圧油路、９″……第２の低圧油路、
１０……油路切換弁、１１……圧力制御弁、１８
ｃ……チヤンバー、２１……バルブハウジング、
３７……出力軸のピニオン、３８……トーシヨン
バー、３９……入力軸、４０……バルブボデイ、
４９……減圧油路、５１……オイルシール、５６
……ジヤーナル軸受、５７……チヤンバー。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

ステアリングハンドルに連結された入力軸と、
操舵輪に連結された出力軸と、上記入力軸と上記
出力軸とを連結するトーシヨンバーと、上記出力
軸に連結されたパワーシリンダと、油圧源と同パ
ワーシリンダとを連通する高圧油路に介装される
とともに上記入力軸と上記出力軸との回転角度差
に応じて上記パワーシリンダに選択的に配油する
油路切換用ロータリー弁と、同油路切換用ロータ
リー弁の下流側に位置するとともに上記入力軸と
上記トーシヨンバーとの間に配設された減圧油路
と、上記出力軸の外周面とバルブハウジングとの
間に形成されて上記パワーシリンダの作動油をオ
イルタンクに戻す第１の低圧油路と、上記入力軸
と上記出力軸との間に配設されて両者の相対捩り
変位を規制する複数の反力ピストンと、上記高圧
油路から上記各反力ピストンの反力増大側チヤン
バーに分岐された分岐油路と、同各分岐油路に介
装されるとともに一定車速以上の走行時に開作動
される油路開閉弁と、同油路開閉弁の下流側に配
設されて作動油を略一定の圧力に保持する圧力制
御弁と、上記入力軸に形成されて上記減圧通路と
上記第１の低圧油路とを連通させる細孔と、上記
減圧通路に発生したパイロツト油圧を上記反力ピ
ストンの反力減少側チヤンバーに導くとともに上
記出力軸の外周面と上記バルブハウジングとの間
を介して上記圧力制御弁のパイロツト油圧室に導
く第２の低圧油路と、上記第２の低圧油路のうち
上記出力軸と上記バルブハウジングとの間の部分
の軸方向外側に配置されて上記出力軸のラジアル
荷重を支承するジヤーナル軸受と、同ジヤーナル
軸受よりも軸方向外側の上記出力軸と上記バルブ
ハウジングとの間に配置されたオイルシールと、
上記ジヤーナル軸受と上記オイルシールとの間に
形成されて上記第１の低圧油路に連通したチヤン
バーとを具えていることを特徴としたパワーステ
アリング装置。