JPH0512186B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は車両の操舵装置に係り、特に前輪およ
び後輪を同時に操舵するに好適な車両の操舵装置
に関するものである。

〔発明の背景〕

車両操舵装置の動力舵取装置には、操舵力の軽
減を図るためのパワーシリンダが備えられてお
り、車両の操舵は一般には前輪方式で、この前輪
の転舵にパワーシリンダを用いている。最近では
小回り性能を良くするため、あるいはスラローム
走行や縦列駐車をし易くする等の観点から、前輪
とともに後輪を転舵する前後輪転舵方式が採用さ
れ、前後輪の転舵にもパワーシリンダを用いるよ
うになつている（特開昭58−112875号公報参照）。
また従来の前輪転舵方式の車両操舵装置には、車
速の増加に応じて車両の接地抵抗が減少する傾向
にあるので、この変化にあわせて逆に操舵反力が
大きくなるようにして操舵感を一定に保ち安定し
た運転ができるような反力制御式の速度感応シス
テムが採用されている。

しかし、前記した特開昭58−112875号公報に示
されるような従来の車両操舵装置では、第１図に
示されるように、後輪２を前輪１と同期させて転
舵できるようにするため、両端にピニオン３Ａ，
３Ｂの形成された作動軸４からなる後輪転舵力伝
達経路５、クランク部材６、コンロツド７等から
なる後輪転舵機構８を設けねばならず、装置全体
が複雑化かつ大型化するという問題点があつた。
また、この従来の方式では、伝達経路５、転舵機
構８内の機械的誤差のため、前後輪を正確に同じ
だけ転舵することはできなかつた。

そこで、パワーシリンダ作動機構をコンパクト
化し、かつ前後輪の転舵量に誤差が生じないよう
にするため、上記機械式後輪転舵方式に代えて、
操舵軸の回動により同期して移動可能なスプール
をそれぞれ内蔵し前輪用および後輪用の両パワー
シリンダへのシリンダ作動流体供給方向をそれぞ
れ制御するコントロールバルブを並設した２連式
コントロールバルブ機構を用いて前後輪を同時に
操舵できるパワーステアリング装置が提案される
に至つた。この２連式コントロールバルブ機構を
用いたパワーステアリング装置では、前後輪転舵
量は全く同一となつて好ましいように思える。

しかし、車両旋回の際、車両は一定の旋回半径
で旋回するものとは限らず、一般には刻々と旋回
半径が変化し、これに伴つて前後輪の各旋回半径
もそれぞれ異なつてくるので、前後輪の転舵量は
それぞれの旋回半径に対応する転舵角とすること
が望ましい。

〔発明の目的〕

本発明は前記問題点に鑑みなされたもので、装
置構造をコンパクトなものとするとともに、車両
の如何なる走行状況においても安定した走行を実
現できる車両操舵装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

まず、本発明の原理を簡単に説明する。

同期して移動するバルブスプールを備えた２連
式コントロールバルブ機構を用いて前後輪のパワ
ーシリンダを制御する場合、前輪用コントロール
バルブは、例えば車速増大に比例して操舵力が重
くなるようにして操舵感を一定に保つ反力制御式
の速度感応システムを備えているため、車速が大
となればなる程運転者の意図する操舵量に等しい
量の後輪操舵がなされない。そこで後輪操舵が運
転者の意図に合致し、さらに前輪操舵量に対し最
適な後輪操舵量となるように後輪用パワーシリン
ダへの流体の供給流量を補正してやればよいとい
う観点から本発明をなすに至つたものである。

例えば、第２図は２連式コントロールバルブ機
構を備えたパワーステアリング機構の車速Ｖに対
する後輪パワーシリンダへの流体供給流量Ｑの特
性を示す図であり、この図においてラインＸは望
ましい供給流量特性を示すものであるが、後輪用
パワーシリンダに供給される流量は、速度、舵角
等の感応システムが働いて前輪のコントロールバ
ルブ機構の拘束が増すため同バルブスプールの変
位が減少し、ラインＹに示されるように少なくな
つてしまう。そこで、後輪用パワーシリンダへの
供給流量特性をラインＸになるよう補正する制御
をすれば、前輪側パワーステアリングに反力制御
システム（本発明にあつては、車速および／また
は前輪舵角の増大に比例させて反力圧力制御弁を
作用させ、バルブスプールの移動をその両端に形
成された反力室への供給圧力を増加して抑制する
ことによつて操舵反力を高めるシステム）が働い
ても後輪は運転者の意図どうりに望ましい転舵量
に補正されて操舵されることになるのである。

このように、本発明に係る車両操舵装置は、前
輪操舵用および後輪操舵用のパワーシリンダと、
操舵軸の回動に同期して移動するバルブスプール
を内蔵しこのバルブスプールの移動により前記両
パワーシリンダへの作動流体供給方向を切換える
前輪用および後輪用コントロールバルブが並設さ
れた２連式コントロールバルブ機構と、前輪用コ
ントロールバルブ内のバルブスプール両端に形成
された反力室の圧力を車速および／または前輪舵
角の増加に応じて高めるようにしてこのバルブス
プールの動きを抑制する反力室圧力制御弁とから
なる車両操舵装置において、前記後輪用コントロ
ールバルブへの流体供給路途中に流量制御弁を接
続するとともに、前記反力室の圧力に比例して後
輪用パワーシリンダへの供給油量を増加させるこ
とにより同シリンダへの供給油量を補正するよう
前記流量制御弁にたいして制御信号を出力するコ
ントローラを設けたことを特徴とするものであ
る。

これによつて、前輪用コントロールバルブの反
力室圧力の増大に伴う後輪操舵用パワーシリンダ
への圧油供給量の減少分を補正し、もつて後輪転
舵量の最適化、操向追従性の改善を図ることがで
きる。

さらに、後輪用パワーシリンダへの作動流体送
帰路に方向切換弁を設け、所定設定速度以上とな
ると作動流体送帰路方向を逆転させ、中高速時に
は前後輪転舵方向を同一方向とし、低速時にはそ
れを逆方向とすることにより、中高速時の車線変
更およびスラローム走行の際における安定性と低
速時の小回り性能を良くすることもできる。

〔発明の実施例〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第３図は本実施例に係る車両操舵装置を示すも
のである。この図において、車両操舵装置は、前
輪１２および後輪１４の転舵補助力を発生する前
輪用パワーシリンダ１０および後輪用パワーシリ
ンダ２０と、同期して移動するバルブスプールを
それぞれ内蔵するとともに両パワーシリンダ１
０，２０それぞれへの圧油供給方向を制御するコ
ントロールバルブが並設されたコントロールバル
ブ機構３０と、各コントロールバルブ（後輪コン
トロールバルブ４０、後輪コントロールバルブ５
０）を介して両パワーシリンダに圧油を供給する
油ポンプ６０（６０Ａ，６０Ｂ）と、前輪用コン
トロールバルブ４０内のスプールの動きを制御す
る反力圧力制御弁７０と、後輪コントロールバル
ブへの圧油供給路に設けられた流量制御弁８０
と、後輪用パワーシリンダ２０への圧油の送帰路
９２途中に設けられた方向切換弁９０と、圧力制
御弁７０、流量制御弁８０、方向切換弁９０を作
動させるための制御信号を送るコントローラ１０
０と、から構成されている。

前輪用パワーシリンダ１０および後輪用パワー
シリンダ２０内にはそれぞれピストン（図示せ
ず）が挿通されており、両ピストンの両端部はそ
れぞれ前後輪におけるタイロツド１５，１６に連
接されており、シリンダ内への圧油の供給により
ピストンの摺動をして車輪１２，１４がそれぞれ
転舵するようになつている。

車両（外郭は符号１７で示す）のハンドル１８
は転舵軸１９を介してピニオン軸２１に接続され
ており、ピニオン軸２１は、第４図に示されるよ
うに、ピニオン２１Ａが一体に形成されて軸受２
２で回動自在に支承されている。このピニオン軸
２１と直交状態にピニオン２１Ａと噛合するラツ
ク２３が配設されており、ラツク２３は前輪用パ
ワーシリンダ１０内を挿通するピストンに連設さ
れており、ハンドル１８の操作によつて前輪１２
を転舵できるようになつている。

２連式コントロールバルブ機構３０は、第４図
に示されるように、それぞれ独立したバルブスプ
ール挿通孔４１，５１を有する前輪コントロール
バルブ４０と後輪コントロールバルブ５０とが並
設されてピニオン軸２１のまわりに組付けられた
構造となつており、このスプール挿通孔４１，５
１はピニオン軸２１と直交状態に形成されてお
り、この挿通孔４１，５１内にはポンプ６０Ａ，
６０Ｂからポンプポート４５，５５を介して供給
される圧油をパワーシリンダ１０，２０に送油方
向を選択して供給するバルブスプール４２，５２
が配設されている。なお第３図、第５図において
符号６１（６１Ａ，６１Ｂ）は油タンクを示す。
バルブスプール４２，５２外周には第５図、第６
図に示されるように、スプール挿通孔４１，５１
内周壁との間で圧油通路を形成する環状溝４３，
４４，５３，５４がそれぞれ設けられ、またスプ
ール挿通孔４１，５１内周壁にはこれらの溝４
３，４４，５３，５４とそれぞれ協働してパワー
シリンダ１０，２０の油圧室をポンプ側又はタン
ク側と選択的に連通するポンプポート４５，５５
及びシリンダポート４６，４７，５６，５７、タ
ンクポート４８，５８が形成されており、バルブ
スプール４２，５２が図中中立位置から右方又は
左方へ移動すると、その移動方向に応じてパワー
シリンダ１０，２０へと向けられる圧油の供給方
向が切り換わるようになつている。

またバルブスプール４２，５２には、ピニオン
軸２１と直交するピン穴４９，５９が形成されて
おり、このピン穴４９，５９とピニオン軸２１を
連結する揺動レバー２４が、バルブスプール４
２，５２とピニオン軸２１とを隔てる開口部２５
（２５Ａ，２５Ｂ）を通して配置されている。

揺動レバー２４には、ピニオン軸２１に嵌まる
リング部２４Ａの中心を通る対称位置に支持ピン
２６（２６Ａ，２６Ｂ）及び駆動ピン２７（２７
Ａ，２７Ｂ）が突設され、駆動ピン２７はバルブ
スプール４２，５２のピン孔４９，５９内に嵌め
られており、揺動レバー２４は支持ピン２６の支
点部２８（２８Ａ，２８Ｂ）を中心として第５
図、第６図左右方向に揺動できるようになつてい
る。

スプール挿通孔４１の両端には反力室７１Ａ，
７１Ｂが形成され、この反力室７１内に装着され
た圧縮ばね７２によつてバルブスプール４２は中
立状態（第５図に示す位置）に保持されている。
一方、スプール挿通孔５１の一端にはバネ室６２
が形成されており、このバネ室６１内に装着され
た圧縮ばね６３によつてバルブスプール５２は中
立状態（第６図に示す位置）に保持されている。

いま、ハンドル１８を操作してピニオン軸２１
をいずれかの方向に回動させると、タイロツド１
５等に連接されているラツク２３の抵抗が大きい
ため、この回動方向にラツク２３に沿つてラツク
２３の移動方向とは逆方向にピニオン軸２１は変
位しようとする。

これにより揺動レバー２４は、ピニオン軸２１
に嵌合しているのでピニオン軸２１がその変位方
向へと揺動するに伴い、支点部２８を中心として
駆動ピン２７が同方向へと揺動する。これによつ
てバルブスプール４２，５２が移動してポート４
５と４６（又は４７）、５５と５６（又は５７）
が連通し、パワーシリンダ１０，２０にポンプ６
０Ａ，６０Ｂから圧油が供給され、ピニオン軸２
１の回動方向にラツク２３が駆動されて前後輪が
ともに転舵される。

前輪用コントロールバルブ４０の戻り側回路７
３の途中には、可変絞り通路を備えた電磁バルブ
である圧力制御弁７０が設けられており、後述す
るコントローラ１００からの信号によりソレノイ
ド７５を作動させて絞り量を調節し、コントロー
ルバルブ４０の反力室７１Ａ，７１Ｂ内へ送給路
７６を介して圧油を供給するようになつている。
これによつてバルブスプール４２は第５図左右方
向に動きにくくなつて操舵反力が高められるよう
になつている。コントローラ１００には、走行状
況（車速および前輪舵角）に応じた望ましい反力
室内圧力が予め記憶されており、さらに車軸の回
転数を検出する車速センサ１０１から走行時の車
速が、また操舵軸１９に設置された舵角センサ１
０２から走行時の前輪舵角が、さらに前輪用コン
トロールバルブ４０の反力室７１Ａ，７１Ｂへの
圧油送給路７６途中に設置された反力圧力センサ
１０３から反力室７１Ａ，７１Ｂ内の圧力がそれ
ぞれ常に送られている。そしてコントローラ１０
０はこれらの入力信号に基づいて、例えば接地抵
抗が小さくなる場合（高速走行時や舵角が小さい
場合）には、反力室７１Ａ，７１Ｂ内の圧力を高
めて操舵反力を高めるような弁開度制御信号を圧
力制御弁７０に送るようになつている。これによ
りバルブスプール４２が動きにくくなつてハンド
ル１８は重くなり、高速時の急ハンドルが防止さ
れるのである。

なお、反力室７１Ａ，７１Ｂ内の圧力を高めバ
ルブスプール４２の動きを拘束する手段に代え
て、車速に応じて操舵軸１９又はピニオン軸２１
の回動を抑制するブレーキに設ける等の機械的拘
速手段によつて操舵反力を高めるようにすること
もできる。

また、後輪用コントロールバルブ５０への圧油
供給路８２（第３図参照）の途中には、可変絞り
通路を備えた電磁バルブからなる流量制御弁８０
が設置されており、コントローラ１００からの信
号によりソレノイド８４を作動させて絞り量が調
節され、後輪用コントロールバルブ５０を介して
パワーシリンダ２０に供給される流量が調節され
るようになつている。コントローラ１００には走
行状況（反力室７１Ａ，７１Ｂ内圧力および前輪
舵角）に応じた望ましい後輪コントロールバルブ
２０への供給圧油流量が予め記憶されており、舵
角センサ１０２および反力圧力センサ１０３から
送られる前輪舵角および反力室７１Ａ，７１Ｂ内
圧力を示す入力信号に基づいて、コントローラ１
００は望ましい後輪転舵量（パワーシリンダ２０
への望ましい供給流量）となるような弁開度信号
を出力して流量制御弁８０を制御するようになつ
ている。例えば、高速走行毎には圧力制御弁７０
が働くのでコントロールバルブ機構３０の前輪側
の反力機構のためバルブスプール４２，５２は動
きにくくなつており（ハンドル１８操作は重くな
つており）、後輪用パワーシリンダ２０へ供給さ
れる圧油流量は運転者の意図する後輪転舵量に至
らない。しかし、コントローラ１００からの信号
により流量制御弁８０が働いて後輪用パワーシリ
ンダ２０への供給圧油流量が補正され、後輪１４
転舵量が最適量となるようになつている。

このように、本実施例では流量制御弁８０によ
つて運転者の意図どうりにして、かつ前輪転舵量
に対し望ましい後輪転舵量まで後輪１４を転舵さ
せることができるようになつているので、後輪転
舵の追従性を最適に維持して後輪１４にすべりが
生じることもなく安定した走行ができる。なお、
流量制御弁８０の構造は新規なものではないため
その説明は省略する。また、前記説明ではコント
ロールバルブ５０に供給する圧油流量を制御して
いるが、コントロールバルブ５０からパワーシリ
ンダ５０への圧油供給路に流量制御弁８０による
補正圧油を直接供給するように構成してもよい。

また、コントロールバルブ５０と後輪用パワー
シリンダ２０との圧油送帰路９２の途中には方向
切換弁９０が設けられており、前後輪１２，１４
は通常（低速時）互いに逆方向に転舵されるよう
になつているが、中高速時にはコントローラ１０
０からの切換信号によつて圧油送帰方向が切換わ
り、前後輪１２，１４は同方向に転舵するように
なつている。即ち、コントローラ１００には、車
速センサ１０１から走行速度が常に入力されてい
るが弁切換信号を送るための任意の速度が予め設
定されており、走行速度がこの設定速度を越えた
ときに、コントローラ１００が方向切換弁９０に
弁切換信号を送り、ソレノイド９４を作動させて
圧油送帰方向が切換るようになつている。

このようにして、車両の低速時には前後輪転舵
方向が逆方向となるので旋回半径を小さくした小
回り性能が良くなり、中高速時には前後輪転舵方
向が同方向とすることにより、変更区間での後輪
の追従性を転舵方向に予測的に合わせられるの
で、車線変更、スラローム走行をスムーズに行う
ことができる。

また、方向切換弁９０の切換えを手動で行うこ
とができるようにすれば、縦列駐車にも便利であ
る。

〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば前輪用コントロールバルブの反力室圧力の増大
に伴う後輪操舵用パワーシリンダへの圧油供給量
の減少分を補正し、もつて後輪転舵量の最適化並
びに操向追従性の改善を図ることができるため如
何なる走行状況においても安定した走行を実現で
きる車両操舵装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の車両操舵装置の全体平面図、第
２図は速度感応型２連コントロールバルブ機構を
用いた場合の速度に対する後輪用パワーシリンダ
への供給流量の変化曲線を示す図、第３図は本発
明の実施例の平面図、第４図は２連式コントロー
ルバルブ機構の断面図、第５図は第４図に示す線
−に沿う断面図、第６図は第４図に示す線
−に沿う断面図である。 １０…前輪用パワーシリンダ、１２…前輪、１
４…後輪、１８…ハンドル、１９…操舵軸、２０
…後輪用パワーシリンダ、２１…ピニオン軸、２
１Ａ…ピニオン、２３…ラツク、２４…揺動レバ
ー、２７…駆動ピン、３０…コントロールバルブ
機構、４０…前輪コントロールバルブ、５０…後
輪用コントロールバルブ、４２，５２…バルブス
プール、４５，５５…ポンプポート、４６，４
７，５６，５７…シリンダポート、４８，５８…
タンクポート、６０（６０Ａ，６０Ｂ）…油ポン
プ、７０…反力圧力制御弁、７１Ａ，７１Ｂ…反
力室、７５…ソレノイド、８０…流量制御弁、８
４…ソレノイド、９０…方向切換弁、９４…ソレ
ノイド、１００…コントローラ、１０１…車速セ
ンサ、１０２…舵角センサ、１０３…圧力セン
サ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前輪操舵用および後輪操舵用のパワーシリン
   ダと、操舵軸の回動に同期して移動するバルブス
   プールを内蔵しこのバルブスプールの移動により
   前記両パワーシリンダへの作動流体供給方向を切
   換える前輪用および後輪用コントロールバルブが
   並設された２連式コントロールバルブ機構と、前
   輪用コントロールバルブ内のバルブスプール両端
   に形成された反力室の圧力を車速および／または
   前輪舵角の増加に応じて高めるようにしてこのバ
   ルブスプールの動きを抑制する反力室圧力制御弁
   とからなる車両操舵装置において、前記後輪用コ
   ントロールバルブへの流体供給路途中に流量制御
   弁を接続するとともに、前記反力室の圧力に比例
   して後輪用パワーシリンダへの供給油量を増加さ
   せることにより同シリンダへの供給油量を補正す
   るよう前記流量制御弁にたいして制御信号を出力
   するコントローラを設けたことを特徴とする車両
   操舵装置。 ２ 前記後輪用コントロールバルブと後輪パワー
   シリンダ間のパワーシリンダ作動流体送帰路途中
   には、所定の設定速度を境にパワーシリンダ作動
   流体送帰方向が逆転する方向切換弁が設けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の車両操舵装置。