JPH0260885A - 動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、操舵補助力の発生源として油圧アクチュエー
タを用いてなる動力舵取装置に関し、更に詳述すれば、
前記油圧アクチュエータへの送給油圧を制御する油圧制
御弁の制御動作を、車速に応じた力にて拘束する油圧反
力装置を備えた動力舵取装置に関する。

〔従来技術〕

舵取機構中に配設した油圧シリンダ等の油圧アクチュエ
ータが発生する油圧力により、舵取りのための舵輪操作
に要する力を補助する油圧式の動力舵取装置は、近年、
トラック、バス等の大型車に限らず、普通乗用車等の小
型車においても広く普及している。

この動力舵取装置は、例えば、舵輪に連なる入力軸と舵
取機構に作動的に連なる出力軸とを、トーションバー等
の弾性手段を介して同軸的に連結すると共に、両輪の連
結部分に、一方と連動回転する筒状のケーシングと、該
ケーシングに同軸的に内嵌され他方と連動回転する弁体
とを備えた回転式の油圧制御弁を設け、この油圧制御弁
を介して、前記油圧アクチュエータをエンジンにより駆
動される油圧ポンプに接続して構成されたものであり、
舵輪に操舵トルクが加えられた場合、前記弾性手段の捩
れに伴って弁体とケーシングとの間に相対角変位が生じ
、両者間に介在する絞り部の開度が変化する結果、油圧
アクチュエータへの送給油圧が変化し、前記操舵トルク
に応じた操舵補・助力が得られるようになっている。

さて自動車の舵取りは、操向車輪に作用する路面反力に
抗して行われるものであり、路面反力が大きい停止時及
び低速走行時においては、舵取りに大きい力を必要とす
る一方、路面反力が小さい高速走行時においては、比較
的小さい力にて舵取りを行うことができる。従って、動
力舵取装置においては、車速の遅速に応じて大小となる
操舵補助力を発生することが要求され、これの実現のた
め、従来の動力舵取装置においては主として次の２通り
の方法が採用されている。

第１の方法は、弁体とケーシングとの間の相対角変位が
大きい場合と小さい場合とにおいて、これの増大に対し
、前記絞り部の開度が大小に異なる変化率を示すように
、該絞り部の形状を工夫する方法である。実際には、例
えば、特公昭５２−４８０７号公報、特公昭６２−２１
６５８号公報等に開示されているように、前記絞り部が
相対角変位の大小に応じて大小３通りに異なる開度変化
率を有し、操舵トルクの増大に対する絞り部の開度特性
が、中途に２個所の折れ部を有する、所謂２段折れ特性
となるような絞り部の形状が採用されている。このよう
な油圧制御弁を用いた場合、絞り部における開度特性に
対応して、舵輪に加わる操舵トルクの増大に対する操舵
補助力の増加特性は、第５図に示す如く、操舵トルクが
所定値Ｔ、に達するまでの間における一定部と、Ｔ、を
超え他の所定値Ｔ２に達するまでの間における漸増部と
、Ｔ２を超えた後における急増部とを有する曲線となり
、操舵トルクが小さい場合、操舵補助力が略０に保たれ
、舵輪に加わるわずかな力にて舵取りがなされることが
なく、高速走行時における高い直進安定性が確保される
と共に、前記Ｔ２を超える操舵トルクが加えられた場合
、これの増大に応じて操舵補助力が急増し、停止時及び
低速走行時に舵輪操作に要する力が軽減される。

また、第２の方法は、特開昭４８−３１６３５号公報、
特開昭６１−１０５２７３号公報、特開昭６１−１３２
４６６号公報等に開示されているように、油圧による機
械的な反力を前記出力軸側に付加し、この油圧反力によ
り路面反力を補足する方法である。油圧反力を付加する
ための油圧反力装置は、例えば、前記特開昭６１−１０
５２７３号公報においては、油圧制御弁のケーシングの
延長部に、これを半径方向に貫通する複数個の孔を形成
し、これらの孔の夫々に各別のプランジャを摺動自在に
装着し、各プランジャの外側端面に車速の大小に応じて
高低となる油圧を作用させ、内側端間をこの油圧により
弁体の外周面に押し付けることにより、前記弁体とケー
シングとの間に生じる相対角変位、即ち出力軸の入力軸
に対する相対各変位を拘束する構成となっている。この
油圧反力装置への導入油圧は、前記油圧ポンプと油圧制
御弁とを接続する油路の中途に装着された可変絞りの開
度に応じて、該油圧制御弁への導入油圧と共に制御され
、油圧反力装置への導入油圧が上昇又は低下した場合、
これと共に、前記油圧制御弁への導入油圧、即ち、前記
油圧アクチュエータへの導入油の元圧が低下又は上昇す
るようになしである。油圧反力装置への導入油圧を車速
に対応させるため、前記特開昭６１−１０５２７３号公
報においては、車速センサによる車速の検出結果に基づ
いて電磁アクチュエータを進退動作させ、この動作に応
じて前記可変絞りの開度を変更する構成としてあり、ま
た、本願出願人による特願昭６３−１５２２８号におい
ては、変速機の出力端に配設され、車速に比例する速度
にて回転駆動される車速センサポンプの吐出圧により前
記可変絞りの開度を変更する構成としである。

〔発明が解決しようとする課題〕

さて、前記第１の方法を用いてなる動力舵取装置におい
て、大きい操舵補助力を得るためには、前記Ｔ２を超え
る操舵トルクを舵輪に加える必要がある。従って、停止
時及び低速走行時における舵取り力の軽減化を図るため
には、このＴ２を小さく設定することが望まれる一方、
Ｔｔが過小である場合、高速走行時における直進安定性
が阻害され、事故を招来する虞がある。実際には、事故
の回避を優先させて前記Ｔ２の設定がなされるから、停
止時及び低速走行時における操舵補助力が不足し、例え
ば、車庫入れ、幅寄せ等、低速又は停止状態にて大きく
舵輪操作が繰り返されるような場合に、満足できる操舵
感覚が得られないという難点があった。

これに対し、前記第２の方法を用いてなる動力舵取装置
においては、油圧反力装置への導入油圧と車速との関係
を適宜に設定できるから、第６図に示す如く、舵輪に加
わる操舵トルクと操舵補助力との間に、車速の大小に応
じて夫々に異なる対応関係を得ることが可能であり、停
止時及び低速走行時において、舵輪に加わるわずかな操
舵トルクに対し大きい操舵補助力を発生させ、軽快な操
舵感覚を得ることと、高速走行時において舵輪に適度な
剛性を付与し、直進安定性を高めることとが同時に実現
できる。また、この動力舵取装置において、油圧アクチ
ュエータへの導入油の元圧を油圧反力装置への導入油圧
に対応させて、前述した如く制御しているのは、この制
御を行うことなく、油圧反力装置への導入油圧のみの制
御を行った場合、操舵補助力の増加特性が、第４図に示
す漸増部がなく、−足部から急増部に遷移する特性とな
り、舵取りのために舵輪に加えるべき力が急激に頭打ち
になる現象が生じ、これが、不自然な操舵感覚として運
転者に体感されるからであり、前記元圧を制御すること
により、第６図に示す如く、操舵補助力の増加特性を示
す曲線の中途に、第５図に示すそれと同等の漸増部を生
ゼしめでいる。

このように前記第２の方法を用いてなる動力舵取装置は
、車速の如何に拘わらず満足すべき操舵感覚を実現でき
るものであるが、油圧反力装置への導入油圧を油圧アク
チュエータへの導入油の元圧と共に制御するための前記
可変絞りの構造が複雑となり、多数の構成部品を必要と
する上、これらの構成部品の加工に高い精度が要求され
るため、加工２組立て及びその後の調整作業において多
大の時間と手間とを要するという難点がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、車速
の如何に拘わらず、操舵トルクの増大に対する適正な操
舵補助力の増加特性が得られる動力舵取装置を、簡略な
構成にて提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の請求項１に係る動力舵取装置は、舵輪操作に伴
ってその弁体とケーシングとの間に生じる相対変位に応
じて、両者間に介在する絞り部の開度を変化させ、操舵
補助用の油圧アクチュエータへの送給油圧を制御する油
圧制御弁と、その導入油圧に応じた力にて前記相対変位
を拘束する油圧反力装置とを備えた動力舵取装置におい
て、前記絞り部は、大小３通りの開度変化率を前記相対
変位の大小に応じて示すようになしてあり、車速に比例
する速度にて回転駆動され、回転速度に応した油圧を発
生する車速センサポンプと、該車速センサポンプの発生
油圧を、前記油圧反力装置に直接的に導入する手段とを
具備することを特徴とし、更に本発明の請求項２に係る
動力舵取装置は、これらに加えて、前記油圧アクチュエ
ータへの送給油圧の発生源として、車速に対応する速度
にて回転駆動される油圧ポンプが用いてあり、該油圧ポ
ンプは、所定の回転速度の前後において、送出量が大小
に変化する特性を備えたものであることを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、車速に比例する油圧を発生する車速
センサポンプの吐出圧を、可変絞りを介することなく、
油圧反力装置に直接的に導入して、動力舵取装置の全体
構成を簡略化する一方、油圧アクチュエータへの導入油
圧を制御する油圧制御弁に、２段折れ特性を有するもの
を用いて、操舵補助力の増加特性を適正なものに近づけ
、また、油圧アクチュエータへの元圧を発生する油圧ポ
ンプに、所定の回転数を超えた後、吐出量が減少する特
性を有するものを用いて、操舵補助力の増加特性を更に
改善する。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る動力舵取装置の構成を示す模式
図である。

図において１は舵輪であり、これをその一端部に同軸的
に固設してなる舵輪軸１ａは、該端部を上として車体の
一部に回動自在に支承され、他端部（下端部）は、自在
継手１ｂを介して入力軸２の上端部に連結されている。

また３は、図示しない操向車輪に作動的に連結され、こ
れの回動に応じて舵取りがなされるようにした出力軸で
ある。例えば、図示の如き、ラックビニオン式の舵取機
構を備えた自動車においては、出力軸３の回動は、これ
の−側端部外周面に形成されたピニオン歯４と、該ピニ
オン歯４に噛合するラック歯５ｂとを介して、車体の左
右方向へのラック軸５の摺動に変換され、該ランク軸５
両端に夫々連結された左右の操向輪の向きが変更される
ようになっている。ラック軸５の中途には、短寸円柱状
をなすピストン５ａが同軸的に固着してあり、該ピスト
ン５ａは、ランク軸５を支承する筒形のハウジング６の
一部に両側を封止して形成されたシリンダ部６ａに内嵌
され、これと共に、操舵補助用の油圧シリンダ７を構成
している。該油圧シリンダ７は、ピストン５ａの両側の
油室間に生じる油圧差に応じた油圧力を発生し、該油圧
力によりラック軸５を摺動させ、舵取りに要する力を補
助する。

出力軸３の他端部は、前記入力軸２の下端部に、図示し
ないトーションバーを介して同軸的に連結してあり、舵
輪１に操舵トルクが加えられた場合、これにより前記ト
ーションバーに生じる捩れに伴フて、両軸間に相対角変
位が生じるようになしである。そして、この連結部分に
、前記油圧シリンダ７への導入油圧を、前記相対角変位
、即ち舵輪１に加わる操舵トルクに応じて制御する油圧
制御弁８が構成されている。

この油圧制御弁８は、出力軸３の連結端部に同軸的に固
設された円筒形のケーシングと、これに回動自在に内嵌
され、入力軸２の連結端部に構成された弁体とを備え、
ケーシングと弁体との間に介在する２個一対の２組の絞
り部の開度を、入力軸２と出力軸３との間に前述の如く
生じる相対角変位に応じて変化させる、例えば、前記特
開昭６１−１０５２７３号公報において公知の構成を有
するものである。前記２組の絞り部は、エンジンＥによ
り駆動され車速に対応する速度にて回転する油圧ポンプ
１０の吐出側、及び略無圧状態に維持された油タンクＴ
と、前記油圧シリンダ７の両袖室のいずれかとを、夫々
の２個の絞り部を介して連通させてあり、これらは、舵
輪１に加わる操舵トルクの方向に応じて、夫々逆の開閉
動作を行うようになしである。即ち、一方の絞り部にお
ける油圧ポンプ１０に連通ずる側の開度が増加した場合
、該絞り部における油タンクＴに連通ずる側の開度が減
少し、同時に、他方の絞り部における油圧ポンプＰに連
通ずる側の開度が減少し、該絞り部における油タンクＴ
に連通ずる側の開度が増加するようになっている。これ
らの絞り部は、入力軸２と出力軸３との間、即ち、油圧
制御弁８の弁体とケーシングとの間に生じる相対角変位
の大小に応じて、大小３通りに異なる開度変化率を示し
、該相対角変位の増大に対する開度変化特性が、前述の
２段折れ特性を示すようになしである。このような開度
変化特性は、前記特公昭５２−４８０７号公報、特公昭
６２−２１６５８号公報を代表とする多くの公知例に基
づいて、前記絞り部の形成を行うことにより実現できる
。

また、入力軸２と出力軸３との連結部分には、車速の高
低に応じて大小となる油圧反力を発生し、油圧制御弁８
の前述の制御動作を拘束する油圧反力装置９が構成され
ている。この油圧反力装置９は、前記特開昭６１−１０
５２７３公報に開示されているものと同様、油圧制御弁
８のケーシングの延長部分に、これを半径方向に貫通ず
る孔を複数個形成し、これらの孔の夫々にプランジャを
摺動自在に嵌挿する一方、前記延長部分の外側に油室を
形成し、核油室への導入油圧を前記プランジャの外側端
面に作用させ、該プランジャの内側端面を、前記延長部
分の内側に位置する入力軸２の外周面に押し付け、入力
軸２と出力軸３、即ち油圧制御弁８の弁体とケーシング
との間の相対角変位を拘束する公知の構成を有するもの
である。

油圧反力装置９は、車速に比例する速度にて回転駆動さ
れる車速センサポンプ１１の吐出側に接続され、前記油
室には、該車速センサポンプ１１の吐出油が導入されて
いる。車速センサポンプ１１としては、例えば、本願出
願人による実公昭６０−３８２１９号公報に開示されて
いるようなトロコイドポンプが用いられ、これは、第１
図に示す如く、エンジン已に付設された変速機Ｇの出力
側に適宜の手段にて連結され、該変速機Ｇの出力軸の回
転速度に比例する回転速度、即ち車速に比例する回転速
度にて駆動され、車速に対応する油圧を発生するように
なしである。そして、この油圧が油圧反力装置９の前記
油室に導入され、前記プランジャがこの導入油圧により
入力軸２の周面に押付けられるから、入力軸２と出力軸
３との間には、車速の高低に応じて大小となる油圧反力
が付与され、両者間の相対角変位が拘束される。

さて、以上の如く構成された本発明に係る動力舵取装置
により得られる操舵補助力の増加特性を第２図に示す。

前述した如く、入力軸２と出力軸３との間の相対角変位
は、油圧反力装置９が発生する油圧反力により拘束され
ており、舵輪ｌに加わる操舵トルクがこの油圧反力を下
回る場合、油圧制御弁８の弁体とケーシングとの間の相
対角変位は生じず、また、油圧反力装置９は、車速セン
サポンプ１１から直接的に導入される油圧により、車速
の高低に応じて大小となる油圧反力を発生しているから
、本発明に係る動力舵取装置においては、車速の高低に
応じて長短となる操舵補助力の一定部が図示の如く生じ
る。一方、操舵トルクが前記油圧反力を超える場合、両
者間の差に略相当する力にて油圧制御弁８の弁体とケー
シングとの間に相対角変位が生じ、これにより前記絞り
部に生じる開度変化に応じて、操舵補助用の油圧シリン
ダ７への導入油圧が制御されるが、油圧制御弁８の絞り
部は、前述した如く、相対角変位の増大に対するこれの
開度変化特性が、前記２段折れ特性を示すようになしで
あるから、前記相対角変位が生じた後は、該変位が小さ
い場合に相当する操舵補助力の一定部と、これに続く漸
増部と、更にこれに続く急増部とを有し、前記第５図に
示すような操舵補助力の増加特性が得られる。従って、
本発明に係る動力舵取装置においては、舵輪１に加わる
操舵トルクが油圧反力装置９により付与される油圧反力
を下回っている場合に車速に応じて夫々生じる操舵補助
力の一定部の両側に、第５図に示す如き２つの折れ部を
有する曲線を連結してなる第２図に示す如き全体形状を
なす。この増加特性曲線と、前記第６図に示す曲線とを
比較した場合、両者間に大きな差はなく、本発明に係る
動力舵取装置は、油圧反力装置９への導入油圧と共に油
圧シリンダ７への導入油の元圧を制御するための複雑な
構成の可変絞りを用いていないにも拘わらず、これを用
いた従来の動力舵取装置と同様の快適な操舵感覚が実現
できる。

第２図と第６図との間の明らかな相違は、後者において
、操舵補助力の漸増部の傾きが車速に応じて変化し、車
速か高くなるに従って傾斜が少なくなっているのに対し
、本発明に係る動力舵取装置の特性を示す前者において
は、前記漸増部の傾きは、油圧制御弁８の絞り部におけ
る開度変化特性のみに依存するため、車速の如何に拘わ
らず一定である点である。この漸増部は、前述した如く
、舵取りのために舵輪１に加えるべき力が急激に頭打ち
にならないために必要であり、第６図のように漸増部の
傾斜を車速に応じて変化させた場合、車速か高くなるに
従って操舵トルクの大きい側に遷移させるべき操舵補助
力の急増部の始端と、車速の如何に拘わらす路間−の範
囲内に納めるべき一定部の終端とを、無理なく連結する
ことができ、舵輪１に加わる操作力に略比例的に対応す
る操舵補助力が得られ、自然な操舵感覚が実現される。

そこで、第２図に示す操舵補助力の増加特性を、第６図
に示すそれに近付けるべく、更に改良を重ねた結果、油
圧シリンダ７への導入油を発生する前記油圧ポンプ１０
に、所定の回転速度の前後において送出量が大小に変化
する特性を備えたものを用いることにより、満足すべき
特性を得ることができた。

前述の如き特性を備えた油圧ポンプ１０は、例えば、特
公昭４５−７１２５公報、特開昭５７−４４６９号公報
等に開示されており、これらは共に、回転速度に応じて
吐出量が増大する通常の油圧ポンプの吐出側に、吐出油
の流動抵抗に応じて生じる圧力差によって開閉動作を行
う流量制御弁を一体的に設けて構成され、液弁の動作に
より、吐出量が増加した場合、吐出油の一部を吸込側に
還流させると共に、この還流量が吐出量の増大に伴って
増大するようになし、これにより、前述の如き特性を実
現したものである。この特性例を第３図に示し、このよ
うな特性を備えた油圧ポンプ１０を用いた場合に得られ
る操舵補助力の増加特性を第４図に示す。

第３図に示す如き特性を備えた油圧ポンプ１０を用いた
場合、該油圧ポンプ１０からの送出油量が、車速か高い
ときに、車速か低いときよりも一般的に少なくなるから
、油圧制御弁８の絞り部における開度変化状態が不変で
あったとしても、油圧シリンダ７への導入油圧の変化状
態は、車速か高い場合に、車速か低い場合に比較して緩
やかになる。

従って、この動力舵取装置における操舵補助力の増加特
性を示す曲線は、第４図に示す如く、高速の場合に低速
の場合よりも緩やかな傾きを有する操舵補助力の漸増部
を有することになり、自然な操舵感覚が実現されると共
に、油圧ポンプ１０に通常の油圧ポンプを用いてなる前
述の構成の動力舵取装置におけると同様、停止時及び低
速走行時における十分な操舵補助力の発生と、高速走行
時における舵輪への剛性の付与とが実現でき、前者にお
ける軽快な操舵感の実現と、後者における直進安定性の
向上とが図れる。

なお本実施例においては、車速センサポンプ１１を変速
機Ｇの出力側に配しているが、車速センサポンプ１１は
、車速に比例する速度を有する部分の近傍であればいか
なる位置にも配設可能であり、また、該車速センサポン
プ１１として、トロコイドポンプに限らず、ベーンポン
プ等の他の油圧ポンプを用い得ることは言うまでもなく
、更に、油圧シリンダ７への送給油圧の発生源となる油
圧ポンプ１０の種類も、限定されるものではなく、前記
ベーンポンプ、トロコイドポンプ等、いかなる種類の油
圧ポンプを用いてもよい。

〔効果〕

以上詳述した如く、本発明の請求項１に係る動力舵取装
置においては、車速に対応する車速センサポンプの発生
圧力を、直接的に油圧反力装置に導入すると共に、操舵
補助用の油圧アクチュエータへの導入油圧を制御する油
圧制御弁に、これの相対変位の大小に応じて、大小３通
りの開度変化率を示す絞り部を有するものを用いること
により、操舵トルクの増大に対し、車速に応じて異なる
操舵補助力の増加特性が得られているから、停止時及び
低速走行時における軽快な操舵感と、高速走行時におけ
る直進安定性の向上とが、簡略な構成にて共に実現され
、更に、本発明の請求項２の動力舵取装置においては、
油圧アクチュエータへの送給油圧の発生源となる油圧ポ
ンプに、所定の回転速度の前後にて送出量が大小に変化
する特性を備えたものを用いることにより、操舵補助力
の漸増部における傾きが、車速の増大に伴って減少する
ような操舵補助力の増加特性を得られているから、車速
の如何に拘わらず、自然な操舵感覚が実現される等、本
発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る動力舵取装置の構成を示す模式図
、第２図は本発明の請求項１に係る動力舵取装置におけ
る操舵補助力の増加特性を示すグラフ、第３図は本発明
の請求項２に係る動力舵取装置において用いる油圧ポン
プの送出量特性を示すグラフ、第４図は本発明の請求項
２に係る動力舵取装置における操舵補助力の増加特性を
示すグラフ、第５図及び第６図は従来の動力舵取装置に
おける操舵補助力の増加特性を示すグラフである。 １・・・舵輪　　７・・・油圧シリンダ　　訃・・油圧
制御弁　　９・・・油圧反力装置　　ｌＯ・・・油圧ポ
ンプ１１・・・車速センサポンプ　　Ｅ・・・エンジン
Ｇ・・・変速機 特　許　出願人　　光洋精工株式会社 代理人　弁理士　　河　野　　登　夫 ？ 図 つ 図 図 弔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、舵輪操作に伴ってその弁体とケーシングとの間に生
   じる相対変位に応じて、両者間に介在する絞り部の開度
   を変化させ、操舵補助用の油圧アクチュエータへの送給
   油圧を制御する油圧制御弁と、その導入油圧に応じた力
   にて前記相対変位を拘束する油圧反力装置とを備えた動
   力舵取装置において、 前記絞り部は、大小３通りの開度変化率を前記相対変位
   の大小に応じて示すようになしてあり、 車速に比例する速度にて回転駆動され、回転速度に応じ
   た油圧を発生する車速センサポンプと、 該車速センサポンプの発生油圧を、前記油圧反力装置に
   直接的に導入する手段と を具備することを特徴とする動力舵取装置。 ２、前記油圧アクチュエータへの送給油圧の発生源とし
   て、車速に対応する速度にて回転駆動される油圧ポンプ
   が用いてあり、 該油圧ポンプは、所定の回転速度の前後において、送出
   量が大小に変化する特性を備えたものである請求項１記
   載の動力舵取装置。