JPH0258143B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は油圧力で車両のハンドル操作力を軽減
する動力舵取装置に関し、さらに詳しくは車両ま
たは機関の速度がある程度上昇したときにハンド
ル操作に対するパワーアシストを抑制するように
した速度感応型の動力舵取装置に関する。

自動車用パワーステアリング装置に代表される
動力舵取装置は、一般にハンドルからの入力回転
に基づいて切換作動する制御弁を介して、車輪
（操向機構）に連系する出力駆動部に選択的に圧
油を供給することによりハンドル操作力を軽減す
るようになつている。

ところで、車両の走行速度が増すほどハンドル
操作時に車輪と路面との間で生じる抵抗力が小さ
くなり、またポンプ油圧は機関回転速度に比例し
て上昇する性質があるため、従来の装置では高速
走行時にハンドル操作に対するパワーアシスト力
が過大となつてハンドルの操向安定性が損なわれ
るという問題があつた。

そこで例えば、本出願人により出力駆動部への
圧油の供給を切換える制御バルブを高速走行時に
中立位置に拘束して、圧油の供給を遮断すること
により、高速走行時のパワーアシストを停止する
ようにした動力舵取装置が提案されている（特願
昭57−161415号（特開昭59−50863号）等参照）。

これを第１図、第２図に基づいて説明すると、
装置本体は遊星歯車を用いたプラネタリギヤ装置
２と、スプール式の制御バルブ３と、出力駆動部
１とから構成される。

プラネタリギヤ装置２は、ハンドルＨに連結さ
れたキヤリア（入力軸）７に支持される３個のプ
ラネタリギヤ４〜４と、それにかみ合うサンギヤ
５と、リングギヤ６とよりなり、サンギヤ５は前
記出力駆動部１に連結され、またリングギヤ６の
外周には溝８が形成され、その溝８には半径方向
にピン９が挿嵌され、ピン９の端部は後出の制御
バルブ３の内腔１３内に突出している。

制御バルブ３は、バルブ孔１０に収められ、バ
ルブ孔１０に固着されたスリーブ１１の内部に
は、スプール１２が軸方向に摺動自在に収装さ
れ、その全長はスリーブ１１よりわずかに短く形
成されるとともに、その内腔１３には前記リング
ギヤ６の溝８にはまりスプール１２の側壁を貫通
したピン９の端部が突出している。

このスプール１２の外周面には２つの環状溝１
４，１５が形成され、またスリーブ１１の内周面
には３つの環状溝１６〜１８が形成され、このう
ち左右の環状溝１６，１８は通路１９を介して油
圧ポンプＰに連通し、いわゆるポンプポートとな
し、また中央の環状溝１７は通路２０を介しタン
ク２１に連通し、いわゆるタンクポートを形成す
る。

また、バルブスプール１２に形成された環状溝
１４と１５の部分に位置して、スリーブ１１の内
周面には前記出力駆動部１の圧力室１Ａ，１Ｂに
連通する図示しない通路がそれぞれ開口して、作
動ポートを形成している。上述の構成については
周知の装置と同様であるが、これではさらに、車
両またはエンジン速度（以下、単に「速度」とい
う）が上昇したときに、スプール１２を中立位置
に保持して切換え不能とする手段が設けてある。

この手段は、前記バルブ孔１０の両側開口部を
閉塞するコネクタ２２，２２と、中立時にスリー
ブ１１の両端面に接触し前記コネクタ２２，２２
との間に反力油室２３，２４を画成するバルブシ
ート２５，２５と、バルブシート２５とコネクタ
２２との間に介装され、バルブシート２５をスリ
ーブ１１に圧着するように付勢するスプリング２
６，２６と前記両反力油室２３，２４を連通する
回路２７と、その回路２７と前記ポンプＰの一部
とを連通する回路３２に介装されて回路３２を開
閉する電磁バルブ２８と、速度が所定値以上であ
る間、前記電磁バルブ２８を開く方向に駆動する
制御装置（例えば、速度センサ２９からの信号を
設定値と比較して電磁バルブへの駆動信号を出力
するようにしたコンパレータ）３０などからな
る。

電磁バルブ２８は、バルブ２８ａと電磁ソレノ
イド２８ｂとよりなる。バルブ２８ａのバルブ孔
３３にはスプール３４が軸方向に摺動自在に収装
される。このスプール３４の外周面には環状溝３
５が形成され、またバルブ孔３３の内周面には３
つの環状溝３６〜３８が形成され、このうち右方
（図示）および中央の環状溝３６および３７は、
前記回路３２の一部３２ａおよび３２ｂを介しそ
れぞれ油圧ポンプＰの一部および両反力油室２
３，２４を連通する回路２７の途中に連通する一
方、バルブ孔３３の左方（図示）の基部３３ａ
は、回路３９を介してタンク２１に連通する。

この電磁バルブ２８は、図示のように常態では
回路３２を閉じる一方、回路３２ｂ、環状溝３
７，３５，３８、バルブ孔基部３３ａおよび回路
３９を介して回路２７により両反力油室２３，２
４をともにタンク２１に連通しているが、制御装
置３０の出力信号により電磁ソレノイド２８ｂが
作動し、スプール３４を押し出すと、回路３２ｂ
と回路３９の連通を遮断する一方、環状溝３６，
３５および３７を介して回路３２ａを回路３２ｂ
に連通させ、油圧ポンプＰの発生油圧を回路３
２，２７を介して両反力油室２３，２４の双方に
導くようになつている。

まず、速度が所定値以下であるときの通常の動
力舵取作用について説明すると、いま、ハンドル
Ｈを回してこれに連結するキヤリア７を介してプ
ラネタリギヤ４〜４を回転すると、このとき出力
駆動部１およびこれに連結したサンギヤ５が接地
抵抗にもとづき、疑似的に固定された状態にある
ため、リングギヤ６が回転し、リングギヤ６の溝
８にはまるピン９を介してスプール１２は例えば
右方に変位する。

このとき、反力油室２４は回路２７，３２ａと
電磁バルブ２８および回路３９を介してタンク２
１に連通状態となつているので、スプール１２は
油室２４を縮小して自在に右方に変化する。

すると、これまで通路１９（ポンプポート）環
状溝１６，１４，１７および通路２０を介してタ
ンク２１へと還流していたポンプからの圧油は、
スプール１２の右行により切換えられ、図示しな
い通路を介して出力駆動部１の一方の圧力室１Ａ
に圧油が送り込まれ、一方、他方の圧力室１Ｂは
図示しない通路を介して通路２０と連通して低圧
側になるため、出力駆動部１は車輪を転向させ
る。

上記と逆方向にハンドルＨを切ると、スプール
１２は左行し、出力駆動部１は車輪を反対方向に
転向させる。このようにして、車輪の接地抵抗が
大きい低速域でのハンドル操作力が軽減される。

これに対して、もし速度が上昇して所定値を越
えると、制御装置３０からの指令に基づいて電磁
ソレノイド２８ｂがスプール３４を先端方向へ駆
動し、回路３９を閉じるとともに、環状溝３６，
３５および３７を介して回路３２を連通し、回路
２７を介して油圧ポンプＰの発生圧力を両反力油
室２３，２４に導くので、中立位置では、バルブ
シート２５，２５はこの油圧によりスリーブ１１
の両端面に押圧される。これによりスプール１２
の軸方向の変位が規制され、即ちスプール１２は
中立装置に拘速され、したがつてピン９を介して
リングギヤ６が固定され、その結果、ハンドル操
作に伴いサンギヤ５が回転し、これにより出力駆
動部１がマニアル操作で作動する。

このようにして、高速時には制御バルブ３が切
り換わるようなことがなく、このスプール１２の
拘束状態が継続している間は、ハンドル操作に対
するアシスト力が作用しないマニアル操作状態と
なる。この結果、高速運転時にステアリングが無
用に軽くなるようなことがなく、安定した操舵感
覚が得られるのである。

しかしながら、この従来装置のように車速に応
じて制御バルブ３のスプール１２を中立位置に拘
束すると、例えばハンドルＨの操作中に増速して
車速が所定値を越えた場合に、ハンドルＨが急激
に重くなつてしまい、切り遅れを起こしかねない
という問題があつた。また、減速中にハンドルＨ
を操作した場合に、ハンドルＨが急に軽くなつて
切り過ぎてしまうことがあり、非常に危険であつ
た。

一方、車速がある程度上昇したときに、制御バ
ルブ３のスプール１２の動く方向に油圧等によつ
て所定の反力を加え、ハンドルＨの操舵抵抗を大
きくして高速運転時のハンドルＨの安定性を高め
るようにした舵取装置が知られているが（実願昭
56−182017号等）、この場合も増速あるいは減速
中にはハンドル操作が急に重くなつたり、軽くな
つたりして不安定となり、やはり危険な状態を招
いていた。

この発明は、ハンドル操作中には操舵性が急激
に変化しないようにして安全性を高めることを目
的としている。

そのためにこの発明は、ハンドルの操作状態を
検出する手段と、ハンドルの操作中（ステアリン
グ中）には制御バルブの拘速手段と油圧反力の付
加手段の切換動作を中止する手段とを設け、ステ
アリング中は車速の変化にかかわらず、操舵力を
一定に維持する。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

第３図はこの発明の実施例を示す構成断面図
で、４０はプラネタリギヤ装置２と制御バルブ３
と出力駆動部１とからなる装置全体、２８は回路
３２，２７を介して油圧ポンプＰの一部の油圧を
制御バルブ３のスプール１２両端に画成した反力
油室２３，２４に選択的に導入する電磁バルブ
で、制御バルブ３の拘束手段を構成している。

また、Ｈはハンドルで、このハンドルＨの回転
をプラネタリギヤ装置２に伝えるキヤリア７の途
中には、ハンドルＨの操作状態を検出する手段と
してハンドルＨの回転角（操舵角）を検出する回
転角センサ４１が取付けられる。

この場合、回転角センサ４１の代わりにハンド
ルＨの操舵力を検出するトルクセンサ４１ａや、
出力駆動部１のストローク位置を検出する変位セ
ンサ、あるいは車輪の角度（実舵角）や、車両の
横加速度を検出するセンサ等を用いても良く、い
ずれにしてもハンドル操作によるステアリング中
かどうかを検出する。

この検出信号は操舵信号θとして、エンジン４
２のクランク軸あるいはドライブ軸に設けられた
車両またはエンジン速度を検出する速度センサ２
９からの車速信号Ｖとともに、Ｉ／Ｏ部（インタ
ーフエイス）４３を介して制御手段としての演算
処理回路４４に送られる。

そして、演算処理回路４４は、この操舵信号θ
と車速信号Ｖとに基づいて、前記制御バルブ３の
拘束手段としての電磁バルブ２８を開閉制御す
る。

具体的には、ハンドルＨがニユートラル位置
（いくらかの遊びを持たせてある）の車両の直進
走行時に、車速が記憶回路４５の設定値（例えば
80Km／ｈ）を越えると電磁バルブ２８を回路３２
ａ，３２ｂの連通方向に開き、即ちパワーステア
リングから高速運転に入るとマニアルステアリン
グに切換え、また直進走行時に車速が設定値より
下がると電磁バルブ２８を回路３２ａの遮断方向
に閉じ、パワーステアリングに戻す。これによ
り、高速走行時の良好な操安性を得る。

そして、この一方ハンドル操作によるステアリ
ング中に、車速が設定値を越えた場合には、ステ
アリングが終了するまで電磁バルブ２８を閉状態
に保持し、ハンドルＨがニユートラル位置に戻る
と電磁バルブ２８を開く。同じくステアリング中
に、車速が設定値より下がつた場合には、ステア
リングが終了するまで電磁バルブ２８を開状態に
保持し、ハンドルＨがニユートラル位置に戻ると
閉じる。ただし、４６は信号増幅回路である。

即ち、ハンドルＨの操作中には、低中速運転か
ら高速運転、高速運転から低中速運転へと移行し
ても、もとのステアリング状態を維持し、操作を
終えると同時にパワーステアリングあるいはマニ
アルステアリングへと切換えるのである。

この制御のタイミングチヤートの１例を第４図
に示す。なお、第１図、第２図と実質的に同一の
部分には同一符号を付してある。

このように構成したので、ハンドルＨの操作中
にステアリング状態が切換わることは防止され、
したがつて増速運転中あるいは減速運転中にハン
ドルが急に重くなつたり、軽くなつたりするとい
つた心配はなくなる。

このため、コーナリング時等にハンドルＨの切
り遅れを起こしたり、逆に切り過ぎてしまうよう
な危険は回避でき、操舵性および操舵感覚を良好
に保つて安全走行を維持することができる。

また、直進走行時やハンドルＨの操作を終えた
後は、車速に応じてステアリング状態が切換えら
れ、したがつて低中速走行時にパワーステアリン
グを行なつて軽快な操縦性が得られる一方、高速
走行時にマニアルステアリングを維持して安定し
た操舵性が確保される。その結果、常に安全で的
確な操舵性能が得られるのである。

第５図は本発明の他の実施例を示すもので、第
３図と異なるのは、制御バルブ４７を拘束する場
合に、スプール４８の両端に画成した油室２３，
２４につながる回路４９ａ，４９ｂを、電磁バル
ブ５０により双方同時に遮断して油室２３，２４
を密閉し、オイルロツクによりスプール４８を中
立位置に保つようにしている。

この場合には、電磁バルブ５０として遮断弁で
良く、また油圧ポンプＰからの制御油圧が不要と
なるから、構造の簡略化が図れる。

なお、ステアリングリンケージの構造は第３図
と同じ型式のものでも構わない。

第６図は同じく本発明の他の実施例を示すもの
で、ラツクアンドピニオン式の舵取装置に適用し
たものである。

これは、タイロツド５１を介して車輪の操向ア
ーム５２と連接するラツクとかみ合い、かつハン
ドルＨと共に回動するピニオン軸５３を、長孔を
介してラツク（図示しないがピニオン軸５３と直
交して矢印方向に伸びる）に沿つて所定距離だけ
平行移動し得るように支持すると共に、このピニ
オン軸５３と直交する方向にスプール型制御バル
ブ５４を配置し、ピニオン軸５３の軸心と平行方
向の変位をスプール５５の摺動方向と一致させ、
かつ装置本体の支点部５６のまわりに揺動する駆
動レバー５７のピン５７ａによりスプール５５を
切換作動させる。

他方、スプール５５の一端から伸びるロツド５
８には中程に大径部５８ａが形成され、その外径
および幅は、バルブ孔大径部５９ａの中程に形成
された小径部５９ｂの内径より若干小さく、幅よ
りわずかに狭く形成され、これらロツド５８の大
径部５８ａとバルブ孔小径部５９ｂとにより反力
油室６０，６１が画成される。反力油室６０，６
１の内部には、それぞれロツド５８に挿通され、
かつその内径がロツド大径部５８ａより若干小さ
いバルブシート６２が収められ、そのバルブシー
ト６２は中立時にバルブ孔小径部５９ｂの両側面
に圧着するよう、スプリング６３により付勢され
ている。

そして、反力油室６０，６１は回路６４ａ，６
４ｂで連結され、その回路６４ａ，６４ｂには第
５図と同様に回路６４ａ，６４ｂを同時に開閉す
る電磁バルブ５０が介装されている。

いま、電磁バルブ５０が開かれた状態で、ハン
ドルＨを操作してピニオン軸５３をいずれかの方
向に回動すると、ステアリングリンクに連系する
ラツクの抵抗が大きいため、この回動方向にラツ
クに沿つて長孔で許される分だけピニオン軸５３
は矢印で示すように変位する。

したがつて、駆動レバー５７がピニオン軸５３
に係合して支点部５６のまわりに揺動し、スプー
ル５５をピニオン軸５３と同方向に変位させるこ
とにより、パワーステアリングが行なわれる。

これに対して、電磁バルブ５０が閉じると、反
力油室６０，６１が密閉されてスプール５５がオ
イルロツク状態となり、中立位置に拘束される。

即ち、駆動レバー５７の揺動が抑えられ、ピニ
オン軸53は回動するのみとなつてマニアルステア
リング状態になる。

このように電磁バルブ５０の開閉によりステア
リング状態が切換えられ、演算処理回路４４から
の指令でハンドルＨの操作状態と車速とに応じて
電磁バルブ５０を開閉制御することにより、前記
各実施例と同様の作用、効果が得られる。

第７図、第８図は本発明のさらに他の実施例を
示すもので、車速がある程度上昇したときに、制
御バルブ６５のスプール６６の動く方向に所定の
油圧反力を加え、バルブ６５の切換抵抗つまりハ
ンドルＨの操舵抵抗を大きくして高速運転時の操
縦安定性を高めるようにした舵取装置に適用した
ものである。

この場合、バルブスプール６６の両端あるいは
片端に対向する反力室６７，６８が画成され、そ
れぞれ切換バルブ６９により互いに連通された
り、出力駆動部１の油室１Ａ，１Ｂと選択的に接
続される。

切換バルブ６９は、制御バルブ６５の各作動ポ
ート７０ａ，７０ｂ（前記油室１Ａ，１Ｂと連通）
の途中からの分岐通路７１ａ，７１ｂと、反力室
６７，６８に接続する通路７２ａ，７２ｂとの接
続を選択的に切換えるスプール７３を有し、この
スプール７３はソレノイド７４を介して変位す
る。

そして、このソレノイド７４は、ハンドルＨの
操作状態と車速とに基づく演算処理回路４４から
の指令により、ハンドルＨの操作中以外のときに
切換駆動され、低中速域では通路７２ａと７２ｂ
を互いに連通し、高速域ではスプール６６の切換
えに対向する側の反力室６７，６８に高圧が供給
される作動ポート７０ａ，７０ｂを連通する。

即ち、低中速域では、反力室６７と６８を同圧
に保つてスプール６６の切換作動を滑らかにし、
ハンドル操作に応じたパワーステアリングを維持
する一方、高速域ではスプール６６の変位に対抗
して油圧反力を付加し、ハンドルＨに適度の操舵
抵抗を与えて良好な操安性を得るのである。

そして、ハンドルＨの操作中には、車速の増減
にかかわらずもとのスプール７３の位置を保持
し、これによりステアリング中の操舵感覚の急変
を防止し、安全走行が確保される。

以上説明した通り、本発明によれば、車速に応
じて操舵機能を切換え、低中速運転時には軽快な
ハンドル操作を保つ一方、高速運転時の操縦安定
性を高めるようにした動力舵取装置において、ス
テアリング中には操舵機能が切換わらないように
したので、常に安定したハンドル操作を維持で
き、安全で的確な操舵性能が得られるとう効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来例の概略構成図と部分構
成断面図、第３図は本発明の実施例を示す構成断
面図、第４図はその制御タイミングチヤート図、
第５図〜第８図はそれぞれ本発明の他の実施例を
示す構成断面図である。 ２……プラネタリギヤ装置、３……制御バル
ブ、７……キヤリア（入力軸）、１２……スプー
ル、２３，２４……反力油室、２８……電磁バル
ブ、２９……車速センサ、４１……回転角セン
サ、４４……演算処理回路、４７……制御バル
ブ、４８……スプール、５０……電磁バルブ、５
３……ピニオン軸、５４……制御バルブ、５５…
…スプール、６０，６１……反力油室、６５……
制御バルブ、６６……スプール、６７，６８……
反力室、６９……切換バルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ハンドルからの入力回転にもとづき切換作動
   するスプール型制御バルブを備え、この制御バル
   ブを介して車輪に連系する出力駆動部に圧油を選
   択的に供給する一方、車両またはエンジンの速度
   を検出するセンサを設け、この検出速度が所定値
   以上にあるときにハンドル操作に対して前記制御
   バルブの動きを中立位置に拘束するもしくはその
   動く方向に油圧反力を付加する手段を備えた動力
   舵取装置において、ハンドルの操作状態を検出す
   る手段と、このハンドル操作中には前記拘束手段
   と付加手段の切換動作を中止する制御手段とを設
   けたことを特徴とする動力舵取装置。