JPH03295763A - 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、舵取機構中に配した油圧アクチュエータの発
生力にて操舵補助を行う油圧式の動力舵取装置に関する
。

〔従来の技術〕

動力舵取装置は、停止時及び低速走行時において舵取り
のための舵輪操作に要する力を軽減し、また長時間の運
転に伴う疲労感の緩和を図り得るものとして、近年、大
型車両のみならず普通乗用車等の小型車両にも装備され
るようになっている。

この動力舵取装置としては油圧式のものが一般的であり
、これは、エンジンにて駆動されて動作油圧を発生する
油圧ポンプと、舵取機構中に配され、前記油圧ポンプか
ら送給される圧油により動作して操舵補助力を発生する
油圧アクチュエータとの間に、前記圧油の給徘を舵輪操
作に応じて制御する油圧制御弁を備えた構成となってい
る。該油圧制御弁としては、舵輪に連なる舵輪軸の中途
に装着されて、舵輪に加えられる操舵トルクに応じてそ
の弁体とケーシングとの間に相対角変位を生じ、両者間
に形成された絞り面積を変化する構成とした回転式の油
圧制御弁が多く用いられている。

さて自動車の舵取りは、転舵輪に加わる路面反力に抗し
て行われるものであり、路面反力が大きい停止時又は低
速走行時には、舵取りのための舵輪操作に多大の力を必
要とする一方、路面反力が小さい高速走行時には、小さ
い力にて舵輪操作を行い得ることから、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の
発生が要求される。また、舵取り操作時における操作感
覚の面から、動力舵取装置においては、操舵トルクの変
化に対して比例的な変化態様を示す操舵補助力の発生が
要求される。前者の要求、即ち車速の遅速に応じて大小
となる操舵補助力の発生要求に応え得るものとして、例
えば特開昭５２−１１２９２２号公報に開示されている
如く、油圧制御弁を経て油圧アクチュエータへ送給され
る圧油量を車速の検出結果に基づいて変更するドウルー
ピングを実施し、停止時及び低速時には多くの圧油の送
給により大きい操舵補助力を得る一方、高速時には少な
い圧油の送給により小さい操舵補助力を得るようにした
動力舵取装置がある。また、特公昭５２−４８０７号公
報に代表されるように、前記油圧制御弁の絞り形状を工
夫して、操舵トルクが小さい範囲にて絞り面積の変化が
小さく、操舵トルクが所定値を超えると共に絞り面積が
急変するようになし、小なる操舵トルク範囲での操舵補
助力の比例的な漸増域、及び大なる操舵トルク範囲での
操舵補助力の比例的な急増域、並びに、操舵トルクの０
点近傍での一定域を得て、第６図に示す如く２個所の折
れ部を有する操舵補助力の増加特性、所謂２段折れ特性
を有するようになした動力舵取装置が従来から数多く提
案されている。この構成によれば、高速走行時に舵輪に
加えられる程度の操舵トルクに対してはわずかな操舵補
助力が得られるのみであり、舵輪に適度の剛性が付与さ
れて直進安定性が増す一方、停止時又は低速走行時には
、急増域への遷移点程度の操舵トルクを加えることによ
り大きい操舵補助力が保証され、舵輪操作に要する力が
大幅に低減されることとなり、更に中程度の速度での走
行の際には、漸増域における比例的な増大態様により良
好な操舵感覚が得られ、前述した２つの要求への対応が
可能となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが前者の動力舵取装置、即ち油圧アクチュエータ
への送給油量のドウルーピングを実施する動力舵取装置
においては、車速の検出のためには既設の車速センサを
利用し得るが、この検出結果に基づいて油量調節用の弁
を開閉操作するための電気的な制御回路を必要とし、外
部ノイズの影響による該制御回路又は車速センサの誤動
作、又は該制御回路又は車速センサの故障等により、走
行中に油量調節が不可能となり、操舵感覚の急変に伴う
事故を招来する虞があった。

また後者の動力舵取装置、即ち前記２段折れ特性を実現
してなる動力舵取装置においては、中程度の速度での走
行時に主として利用される漸増域における傾きの設定が
難しく、低速側での舵輪操作力の軽減を重視してこの傾
きを太き目に設定した場合、高速側での直進安定性が損
なわれ、逆に高速側での安定性を重視して前記傾きを小
さ目に設定した場合、低速側での十分な操舵補助力の発
注が期待できないという難点があった。この難点は、漸
増域において更に１段の折れ部を有するような特性の実
現により解消し得るが、このような特性を前記油圧制御
弁の絞り形状の変更により実現することは実質上不可能
であり、低速側及び高速側での若干の不都合を無視して
前記漸増域での傾きを設定しているのが実状である。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、車速
の遅速に応じて大小となる操舵補助力の発生を、車速の
検出及び電気的な制御回路を要することなく可能とし、
該制御回路及び車速センサの誤動作及び故障に伴う動作
不良の発生を解消し得る動力舵取装置を提供し、更に、
前記２段折れ特性を実現可能な油圧制御弁との併用によ
り、操舵補助力の漸増部の中途に更に１個所の折れ部を
得ることができ、高速側での安定性と低速側での十分な
操舵補助力の発生とを共に実現し得る動力舵取装置を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る動力舵取装置は、操舵補助力を発生する油
圧アクチュエータと、これの動作油圧を発生する油圧ポ
ンプとの間に、舵輪に加わる操舵トルクに応じて生じる
その絞り面積の変化により前記油圧アクチュエータへの
圧油の給徘制御を行う油圧制御弁を備えた動力舵取装置
において、前記油圧制御弁と前記油圧ポンプとの間を、
該油圧ポンプの吸込側に連通ずるバイパス油路と、該バ
イパス油路の中途に配してあり、前記油圧制御弁の上流
側油圧が所定の範囲内にある間に、該油圧の増大に応じ
て前記バイパス油路の通油量を減じる流量調節弁とを具
備することを特徴とし、更に前記油圧制御弁は、前記操
舵トルクが大なる範囲にて大きく、小なる範囲にて小さ
い２種以上の異なる絞り面積の変化率を有していること
を特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、舵輪操作に伴う油圧制御弁の動作に
応じて該油圧制御弁の上流側の油圧が増大することに着
目し、動作油圧を発生する油圧ポンプからの吐出油の一
部を常時吸込側にバイパスするバイパス油路を設け、該
バイパス油路の通油量を前記上流側油圧の増大に応じて
減少させて、油圧制御弁を介して油圧アクチュエータへ
送給される圧油量を増加せしめ、前記ドウルーピングを
実施した場合と同様に、停止時又は低速走行時において
舵輪操作がなされた場合には多くの作動油の送給により
大きい操舵補助力を得る一方、高速走行時において舵輪
操作がなされた場合には少ない作動油の送給により小さ
い操舵補助力を得て、車速の遅速に応じて大小となる操
舵補助力の発生を可能とし、更に、これに加えて前述の
２段折れ特性を実現し得る油圧制御弁を用い、前記バイ
パス油量の調節を漸増域内にて行うことにより、該漸増
域の中途に更に１段の折れ部を生ぜしめ、高速側での安
定性と低速側での十分な操舵補助力の発生とを同時的に
実現する。

〔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全体構成を示す
模式図である。

図中１は、その上端に舵輪（ステアリングホイール）２
を同軸的に固着してなる舵輪軸（ステアリングコラム）
であり、該舵輪軸１の下端に固設されたビニオン３は、
車体の左右方向に延設されたラック軸４に噛合させであ
る。而して、舵輪２が回動操作された場合、舵輪軸１が
その軸心回りに回転し、この回転がピニオン３と噛合す
るう・ンク軸４の軸長方向の摺動に変換され、該ランク
軸４の左右両端に連結された図示しない転舵輪が方向転
換せしめられて、前記舵輪２の操作方向及び操作量に対
応する舵取りがなされる。

本発明に係る動力舵取装置（以下本発明装置という）は
、操舵補助力を発生する油圧シリンダ５、該油圧シリン
ダ５への送給油圧を発生する油圧ポンプ６、及び該油圧
ポンプ６から油圧シリンダ５への圧油の給徘を舵輪２の
操作に応じて制御する油圧制御弁７を備えてなる。

油圧シリンダ５は、前記ラック軸４を囲繞する筒型のハ
ウジングの内部を適長に亘って液密に封止して形成され
たシリンダ室５０に、前記ラック軸４の中途に同軸的に
固設されたピストン板５１を摺動自在に内挿し、該ピス
トン板５１の両側に油室を形成してなる。これによりピ
ストン板５１両側の油室への導入油の圧力差に応じた油
圧力がラック軸４の軸長方向に加えられ、該ラック軸４
の摺動及びこの摺動により生じる舵取り動作が補助され
る。

また油圧制御弁７は、前記舵輪軸１の中途に構成され、
舵輪２の回動操作に伴って舵輪軸１に加わる操舵トルク
に応じてその絞り開度が変化する２組の絞り部７０．７
１を備えてなる。この油圧制御弁７は、前記油圧ポンプ
６及び作動油の貯油タンクＴと前記油圧シリンダ５との
間に図示の如く介装されており、油圧シリンダ５の一方
の油室は、絞り部７０を介して油圧ポンプ６の吐出側に
、また絞り部７１を介して貯油タンクＴに夫々連通せし
められ、他方の油室は、絞り部７１を介して油圧ポンプ
６の吐出側に、また絞り部７０を介して貯油タンクＴに
夫々連通せしめられている。前記絞り部７０゜７１は、
舵輪軸１に加わる操舵トルクにより夫々が異なる向きの
開度変化を生じ、例えば、一方の絞り部７０の絞り開度
が増すとき他方の絞り部７１の開度が減じるようになし
である。そして、絞り部７０の開度が増したとき、油圧
ポンプ６が吐出する圧油の大部分は、前記絞り部７０を
経て油圧シリンダ５の一方の油室に導入され、油圧シリ
ンダ５は図の右方向への油圧力を発生する。この動作に
より他方の油室内の作動油は押し出され、油圧制御弁７
に還流して、同じく前記絞り部７０を経て貯油タンクＴ
に還流する。逆に絞り部７１の開度が増したときには、
油圧シリンダ５は図の左方向への油圧力を発生する。こ
のような油圧制御弁７の給徘動作により、油圧ポンプ６
から油圧シリンダ５の両油室への作動油の送給は、舵輪
２へ加えられる操舵トルクの方向に応じて行われ、これ
に伴って油圧シリンダ５が発生する油圧力により、前記
操舵トルクの方向への操舵補助力が得られる。なおこの
とき、油圧ポンプ６から吐出される圧油の一部は、開度
を減じた側の絞り部７１又は７０を経て、油圧シリンダ
５からの還流油と共に貯油タンクＴに還流するから、油
圧制御弁７による前述の給徘動作がなされたとき、該油
圧制御弁７の上流側の油圧、即ち油圧ポンプ６から油圧
制御弁７への導油路６０内の油圧は、舵輪２の操作方向
の如何に拘わらず、舵輪２に加えられる操舵トルクの増
大に伴って増大する。

本発明装置においては、前記導油路６０を油圧ポンプ６
の吸込側、即ち前記貯油タンクＴに連通ずるバイパス油
路６１が形成してあり、該バイパス油路６１の中途に、
前記油圧制御弁７の上流側、即ち導油路６０内の油圧に
感応して動作する流量調節弁８が配しである。

第２図及び第３図は、流量調節弁８の動作説明のための
模式的断面図である。これらの図に示す如く、流量調節
弁８は、有底円筒形をなすハウジング８０と、該ハウジ
ング８０に軸長方向への摺動自在に内嵌されたスプール
８１とを備えてなる。ハウジング８０の開口端は、ねじ
蓋８２のねじ込みにより閉塞してあり、該ねじ蓋８２と
スプール８１との間には、これらを相互に離反する向き
に付勢する押しばね８３が介装しである。而してスプー
ル８１は、通常時は第２図に示す如く、押しばね８３の
付勢力によりハウジング８０の底面に押し付けられた状
態にあるが、前記付勢力に抗する力の作用により押しば
ね８３の縮短を伴いつつ、第３図に示す如くねじ蓋８２
の端部に突き当たるまで摺動し得る。スプール８１の外
周面には、軸長方向略中央とハウジング８０の底面側端
部とに、夫々の全周に亘る環状溝８１ａ。

８１ｂが形成してあり、これらは連通孔８１ｃにより相
互に連通されている。またハウジング８０は、これの周
壁を内外に貫通する態様にて形成された導油ポート８０
ａ及び排出ポート８０ｂを有しており、導油ポート８０
ａはバイパス油路６１の前記導油路６０側に、排出ボー
ト８０ｂは同じく貯油タンクＴ側に夫々接続されている
。導油ポート８０ａ及び排出ポー）８０ｂはいずれも、
スプール８１の中央部外周に形成された前記環状溝８１
ａと整合する位置にてハウジング８０の内側に開口させ
である。従って前記導油路６０内の油圧は、バイパス油
路６１及び導油ポート８０ａを経てハウジング８０内に
導入され、更に環状溝８１ａ及び連通孔８１ｃを経て環
状溝８１ｂ内に導入されて、スプール８１の端面全体に
作用し、該スプール８１を押しばね８３の付勢力に抗す
る向きに押圧する。即ちスプール８１は、前記導油路６
０内の油圧による該スプール８１への押圧力が押しばね
８３の初期の付勢力を上回ると共に摺動を開始し、以後
は前記油圧の増大に比例して摺動する。

一方、第２図及び第３図に示す如く、ハウジング８０内
への導油ポート８０ａの開口端は、スプール８１の摺動
位置の如何に拘わらず開口状態が保たれるのに対し、排
出ポート８０ｂの開口端はスプール８１の摺動に応じて
閉塞され、該スプール８１が第３図に示す摺動位置に至
ったとき、略完全に閉塞されるようになっている。従っ
て、バイパス油路６１を経て貯油タンクＴにバイパスさ
れる油量（バイパス油量）ＱＺは、スプール８１の摺動
により排出ボート８０ｂが閉塞されるに従って比例的に
滅しられ、導油路６０及び油圧制御弁７を経て油圧シリ
ンダ５へ送給される油量（メイン油量）Ｑｌは逆に、ス
プール８１の摺動量の増大に伴って比例的に増大する。

而して流量調節弁８は、導油路６０内の油圧、即ち油圧
制御弁７の上流側の油圧が所定の範囲内にある間におい
て、具体的には、前記油圧による押圧に伴いスプール８
１が摺動を開始してからねじ蓋８２の端面に突き当たる
までの間において、導油路６０内の油圧の増大に応じて
バイパス油量Ｑ２を滅じ、メイン油量Ｑ、を増大せしめ
る動作をなす。

第４図は、導油路６０内の油圧（回路圧）Ｐに対するメ
イン油量Ｑ、及びバイパス油量Ｑ２の変化状態を示すグ
ラフである。図中に破線にて示すバイパス油量Ｑ！は、
回路圧Ｐが所定の圧力ＰＩ、即ちスプール８１が摺動を
開始する圧力に達するまでは一定に保たれ、以後は回路
圧Ｐの増大に伴って比例的に減少し、前記Ｐ、よりも大
きい所定の圧力Ｐ２、即ちスプール８１がねし蓋８２の
端面に突き当たるまで摺動したときの圧力に達すると共
に略０となる。これにより図中に実線にて示すメイン油
量Ｑ１は、回路圧ＰがＰ、に達するまでは小量に維持さ
れ、Ｐ　Ｉ”’　Ｐ　ｚ間においては回路圧Ｐの増大に
伴って比例的に増大して、Ｐ２を超えた後は油圧ポンプ
６の吐出油の全量が油圧制御弁７に送給される。

油圧制御弁７の上流側の圧力、即ち回路圧Ｐは、該油圧
制御弁７による前述の給徘動作により、舵輪２の操作方
向の如何に拘わらず、舵輪２に加えられる操舵トルクの
増大に伴って増大する。従って前述した流量調節弁８の
動作により、メイン油量ＱＩ、即ち油圧制御弁７を介し
て油圧シリンダ５に送給される油量は、舵輪２に加えら
れる操舵トルクが小さいときには小量に維持され、その
後油圧ポンプ６の吐出量全量に至るまで、操舵トルクの
増大に伴って増大する。従って、舵輪２に大きい操舵ト
ルクが加えられることのない高速走行時においては、油
圧制御弁７を経て送給される油量が少ないことから、油
圧シリンダ５が発生する油圧力、即ち操舵補助力が小さ
く保たれ、停止時又は低速走行時においては、舵輪２に
やや大きい操舵トルクを加えると共に、油圧シリンダ５
は多くの作動油の送給により大きい操舵補助力を発生す
るようになる。即ち本発明装置においては、車速の遅速
に応じて高低となる操舵補助力の発生が、車速センサ及
びこれの検出結果に基づいて動作する制御回路等の電気
的な処理手段を要することなく可能であり、高速走行時
における直進安定性と、停止時又は低速走行時における
舵輪２の操作力の低減とが実現される。

また、前記油圧制御弁７として、第６図に示す如き２段
折れ特性を実現し得るものを用いた場合、次のような効
果が得られる。この２段折れ特性は、油圧制御弁７の２
組の絞り部７０．７１の面積が、舵輪２へ加えられる操
舵トルクに対し、該操舵トルクが小さい範囲において小
さく、大きい範囲において大きい２種の異なる変化率に
て変化するようになすことにより実現される。このよう
な絞り面積の変化態様を示す絞り部７０．７１を有する
油圧制御弁７は、例えば、前記特公昭５２−４８０７号
、並びに、本願出願人による特開昭５７−１９７８１０
号及び特開昭５９−１１８５７７号等、従来から数多く
の開示がなされており、これらのいずれを用いてもよい
。

本発明者は、２段折れ特性を有する油圧制御弁７を用い
、該油圧制御弁７を経て油圧シリンダ５へ送給される油
量、即ち前記メイン油量Ｑ、を種々に変更して、夫々に
おける特性を調べた結果、第５図に示す如き結果を得た
。なお、この際用いた油圧制御弁７は、本発明者等によ
り実願昭６３−１０６２８１において提案されたもので
ある。本図の横軸は舵輪２に加えられる操舵トルク、縦
軸は油圧制御弁７の上流側の油圧、即ち前記回路圧Ｐで
あり、この回路圧Ｐと油圧シリンダ５が発生する操舵補
助力との間には１対１の対応関係が成り立つことは前述
した如くである。図示の如く回路圧Ｐは、メイン油量Ｑ
、の如何に拘わらず、操舵トルクの増大に対し第６図中
に示す一定域、漸増域及び急増域を有して増大するが、
メイン油量Ｑ、の影響は漸増域の傾きに現われ、この傾
きはメイン油量Ｑ、の増加に伴って増大する。そして、
これらの漸増域内において適宜の操舵トルク下での回路
圧Ｐを調べた場合、該回路圧Ｐがメイン油量Ｑ。

の増大に対し略比例的な増大を示すことが明らかとなっ
た。従って、例えば操舵トルクが３０ｋｇｆ−ｃ＋ｎ以
下の範囲においてメイン油量Ｑ、を２ｆ／＋ｏｉｎに保
ち、操舵トルクが５０ｋｇｆ−ｃ■に達するまでの間の
範囲においてメイン油量Ｑ、を５１／隋ｉｎとなるまで
比例的に増大させることができれば、第５図中に太線に
て示す如（、前記−足載と急増域との間に、操舵トルク
の変化に対する回路圧Ｐの変化率、即ち操舵補助力の変
化率が異なる２つの漸増域を有する特性が得られる。こ
のようなメイン油量Ｑ、の遷移は、前述した流量調節弁
８の動作により行わせることが可能である。即ち、油圧
ポンプ６からの吐出油量を５１７ｗ１ｎに、スプール８
１の摺動開始前のバイパス油量Ｑ２を２ｊ！／ｓｉｎに
夫々設定することにより、操舵トルクが小さい範囲での
メイン油量Ｑ、を２１／ｌ１ｌｉｎに保つことができ、
更にスプール８１が摺動を開始する際の回路圧Ｐ。

を、第５図中のＱ＋　＝　２　Ｌ／ｗｉｎなる特性曲線
上において３０ｋｇｆ−ｃｍなる操舵トルクに対応する
回路圧Ｐに設定し、またスプール８１がねじ蓋８２に突
き当たる際の回路圧Ｐ２を、Ｑ、　＝　５１／ｓｉｎな
る特性曲線上において５０ｋｇｆ−ｃｒａなる操舵トル
クに対応する回路圧Ｐに設定することにより、前述の如
きメイン油量Ｑ、の遷移が実現される。スプール８１の
摺動開始圧力及び摺動終了圧力は、該スプール８１の受
圧面積及び該スプール８１を付勢する押しばね８３のば
ね定数の選定により自在に設定可能であることは言うま
でもない。即ち、バイパス油路６１及びこれの中途の流
量調節弁８を備えると共に、２段折れ特性が得られる油
圧制御弁７を用いることにより、中程度の速度での走行
時に主として使用される漸増域の中途に、更に１段の折
れ部を有するような操舵補助力の変化特性が得られ、高
速側での直進安定性の向上と、低速側での十分な操舵補
助力の発生とが共に実現される。

なお本実施例においては、ラック・ピニオン式の舵取機
構を備えた車両への適用例について説明したが、本発明
装置の適用範囲はこれに限るものではない。

し効果〕 以上詳述した如く本発明装置においては、油圧ポンプと
油圧アクチュエータとの間を、該油圧ポンプの吸込側に
バイパスするバイパス油路を設けると共に、該バイパス
油路の中途に油圧制御弁の上流側油圧に感応する流量調
節弁を設け、前記油圧が所定範囲内にある間に該油圧の
増大に応してバイパス油路の通油量を減じる構成としで
あるから、停止時又は低速走行時には油圧アクチュエー
タへの多くの作動油の送給により大きい操舵補助力が得
られ、高速走行時には逆に少ない作動油の送給により操
舵補助力を小さく保つことができ、車速の遅速に応じて
大小となる操舵補助力の発生を、電気的な手段を用いる
ことなく実現でき、更に前記油圧制御弁として２段折れ
特性を実現し得るものを用いることにより、前記特性中
の漸増域の中途に更に１段の折れ部を有する操舵補助力
の変化特性が得られ、中速度範囲内の低速側における十
分な操舵補助力の発生と、同じく高速側における直進安
定性とを共に実現できる等、本発明は優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の全体構成を示す模式図、第２図及
び第３図は流量調節弁の動作説明のための模式的断面図
、第４図は流量調節弁の動作によって生じるメイン流量
及びバイパス流量の変化状態を示すグラフ、第５図は本
発明の第２発明により得られる操舵補助力の変化特性の
説明図、第６図は２段折れ特性の説明図である。 ２・・・舵輪　　５・・・油圧シリンダ　　６・・・油
圧ポンプ　　７・・・油圧制御弁　　８・・・流量調節
弁６０・・・導油路　　６１・・・バイパス油路　　Ｔ
・・・貯油タンク 特　許　出願人　　光洋精工株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、操舵補助力を発生する油圧アクチュエータと、これ
   の動作油圧を発生する油圧ポンプとの間に、舵輪に加わ
   る操舵トルクに応じて生じるその絞り面積の変化により
   前記油圧アクチュエータへの圧油の給徘制御を行う油圧
   制御弁を備えた動力舵取装置において、 前記油圧制御弁と前記油圧ポンプとの間を、該油圧ポン
   プの吸込側に連通するバイパス油路と、 該バイパス油路の中途に配してあり、前記 油圧制御弁の上流側油圧が所定の範囲内にある間に、該
   油圧の増大に応じて前記バイパス油路の通油量を減じる
   流量調節弁と を具備することを特徴とする動力舵取装置。 ２、前記油圧制御弁は、前記操舵トルクが大なる範囲に
   て大きく、小なる範囲にて小さい２種以上の異なる絞り
   面積の変化率を有している請求項１記載の動力舵取装置
   。