JPH05213227A - 動力舵取装置の操舵力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】車速に応じて流量制御する流量制御部１と、前
記流量制御部１からの油量をパワーシリンダ３へ分配供
給するサーボ弁２と、前記サーボ弁２からパワーシリン
ダ３に供給される流量に応じてスプール弁２３と固定絞
り２４Ａ，２４Ｂとによりパワーシリンダ３に作用する
圧力を制御する。 【効果】分流制御弁やプランジャー等を用いることなく
低コストでパワーシリンダ３への圧力とハンドルの操舵
力との特性を車速に応じて変化させることができ、操舵
フィーリングを確実に実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、動力舵取装置の操舵力
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の動力舵取装置は、油圧系統図で示
すと図５に示すようになる。ポンプＰから吐出された圧
油は、メータリングオリフィス５０と、このメータリン
グオリフィス５０の前後圧に応じて作動され余剰流をリ
ザーバ５２へと逃がすバイパス弁５１とで構成される流
量制御部Ａにより一定流量に制御された圧油を分流制御
部Ｂに供給する。

【０００３】分流制御部Ｂは、制御絞り５４と、この制
御絞り５４の前後圧に応動して摺動する制御スプール５
３により後述するサーボ弁Ｃに連結した第１制御穴５５
と、反力制御手段Ｄに連結した第２制御穴５６との開口
面積を絞り制御することにより第１および第２制御穴５
５，５６に一定割合の流量ＱＲ，ＱＧとに分流制御す
る。

【０００４】反力制御手段Ｄの電磁絞り弁５７は、車速
に応じてコントローラから出力される信号により絞り面
積を変化させ、反力油圧ＰＲを制御して、プランジャ５
８にこの反力油圧ＰＲを作用させ動力舵取装置の入力部
材と出力部材との相対回転を拘束することにより反力を
付与するものである。サーボ弁Ｃは、一般にロータリ弁
やスプール弁が実用されているが、いずれも方向切換用
ランド部および圧力制御用ランド部を有しており、ハン
ドルの操舵方向に応じてパワーシリンダＥの左右室への
圧油の供給方向を切換制御すると共に、圧油の油圧制御
を行うものである。

【０００５】パワーシリンダＥは、サーボ弁Ｃから供給
された油圧によるピストンの軸方向移動によって、操舵
リンク機構を介して操行車輪を転舵させる。この時、反
力制御手段Ｄは、車速に応じて操舵力を制御することに
より低速、据切時のハンドル操作時の軽快な感じ、およ
び、高速走行時その他必要に応じて適度な手応え感を実
現させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の動力舵取装置の
操舵力制御装置は、油圧反力を付与するために、スプー
ル５３を介装して分流制御を行う分流制御部Ｂや反力油
圧ＰＲを制御する電磁絞り弁５７、およびこの反力油圧
ＰＲに基づき反力を付与するプランジャ５８およびレバ
ー等の構成要素が必要となり、省スペースの観点からも
望ましいものではなく、また、操舵力の変化を大きくと
れなかった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の動力舵取装置の
操舵力制御装置は、ポンプからの吐出油量を車速に応じ
て変化させる電磁絞り弁によって制御する流量制御部
と、前記流量制御部からの油量を操舵方向および操舵力
に応じてパワーシリンダの左右室へ分配供給するサーボ
弁と、パワーシリンダの左右室からリザーバへの間に配
置した左右の固定絞りと、パワーシリンダと前記固定絞
りとの間に配置されパワーシリンダからの油量に応じた
フィードバック圧と前記固定絞りによる背圧とによりス
プールを作動してパワーシリンダの左右室の油圧を制御
するスプール弁とで構成したもの、および、前記ポンプ
からの吐出油量を一定流量に制御する流量制御部と、前
記流量制御部からの油量を操舵方向および操舵力に応じ
てパワーシリンダの左右室へ分配供給するサーボ弁と、
パワーシリンダの左右室からリザーバへの間に配置し車
速に応じて絞りを変化させる電磁絞り弁と、パワーシリ
ンダと前記電磁絞り弁との間に配置されパワーシリンダ
からの油量に応じたフィードバック圧と前記電磁絞り弁
による背圧とによりスプールを作動してパワーシリンダ
の左右室の油圧を制御するスプール弁とで構成したもの
である。

【０００８】

【作用】流量制御部の電磁絞り弁により車速に応じて制
御された油量をサーボ弁へと供給する。サーボ弁は、ハ
ンドルの操舵方向および操舵力に応じてパワーシリンダ
の左右室への供給方向および流量割合を変化させ、パワ
ーシリンダへと供給する。パワーシリンダの左右室と連
通するスプール弁は、パワーシリンダからの油量に応じ
たフィードバック圧と下流の固定絞りの作用による背圧
とを受けてスプールが作動することでパワーシリンダの
圧力が制御される。

【０００９】また、流量制御部により一定流量に制御さ
れた油圧をサーボ弁へと供給すし、サーボ弁では、ハン
ドルの操舵方向および操舵力に応じてパワーシリンダの
左右室への供給方向および流量割合を変化させ、パワー
シリンダへと供給する。パワーシリンダの左右室と連通
するスプール弁は、パワーシリンダからの油量に応じた
フィードバック圧と下流で車速に応じて絞りが制御され
る電磁絞り弁の作用による背圧とを受けてスプールが作
動することでパワーシリンダの圧力が制御される。

【００１０】

【実施例】本発明の第１の実施例について図面を用いて
説明する。図１に示す動力舵取装置の操舵力制御装置
は、車速に応じて制御された油量をサーボ弁２に供給す
る流量制御部１と、この流量制御部１より供給された油
量を操舵方向および操舵力に応じてパワーシリンダ３の
左右室へ分配供給するサーボ弁２と、ピストン５とシリ
ンダ６とからなりサーボ弁２によって供給された油量の
圧力で操向車輪（図示せず）を動力操舵するパワーシリ
ンダ３と、パワーシリンダ３の圧力を制御するスプール
弁２３と固定絞り２４Ａ，２４Ｂとからなる。

【００１１】流量制御部１は、車速に応じて絞り開度が
制御される電磁絞り弁８とこの電磁絞り弁８の前後圧に
応じて作動され、この前後圧を一定に保持するように低
圧側のバイパス通路９を開口制御するバイパス弁１０に
よって構成され供給ポンプＰから吐出される油量Ｑを流
量Ｑ０に制御する。サーボ弁２は、図２に示すようにハ
ンドル操舵に伴う入力部材と出力部材との相対回転によ
り操舵方向および操舵力に応じてパワーシリンダ３の左
右室への油量の供給方向および流量割合を変化させる方
向切換弁として、相対的に回転するスリーブ弁部材１１
とロータ弁部材１２とから成る。スリーブ弁部材１１
は、図２に示すように、連結ピン６２によってピニオン
軸６４に連結され、ロータ弁部材１２は操向ハンドルに
連結された入力軸６０に一体的に形成され、トーション
バー６３を介してピニオン軸６４にも可撓的に連結され
ている。

【００１２】スリーブ弁部材１１は中空円筒部材であっ
て図１にその一部断面を示すように内周には、凹溝１３
と内側壁にランド部１４Ａ，１４Ｂが形成されている。
凹溝１３には、供給ポンプＰに通ずる供給口１５が形成
され、ランド部１４Ａ，１４Ｂにはパワーシリンダ３の
左右室に通ずる分配孔１６Ａ，１６Ｂが形成されてい
る。ロータ弁部材１２は、中空円筒部材のスリーブ弁部
材１１内に介挿された円筒部材であって、凹溝１８とラ
ンド部１７が形成されており、このランド部１７とスリ
ーブ弁部材１１のランド部１４Ａ，１４Ｂと可変絞り７
Ａ，７Ｂを構成している。ランド部１７と凹溝１８によ
って形成される部屋１８Ａ，１８Ｂはパワーシリンダ３
の左右室に通ずるスリーブ弁部材１１の分配孔１６Ａ，
１６Ｂと連通している。

【００１３】パワーシリンダ３は、操舵機構（図示せ
ず）に機械的に連結したロッド１９の中央に固着したピ
ストン５をシリンダ６内に介挿して左右室２０Ａ，２０
Ｂを形成し、これら左右室２０Ａ，２０Ｂは、前記サー
ボ弁２の分配孔１６Ａ，１６Ｂにそれぞれ連通してい
る。パワーシリンダ３の左右室２０Ａ，２０Ｂと供給口
２２Ａ，２２Ｂとで連通するスプール弁２３には、ハウ
ジング２６内に摺動可能にスプール３１が嵌挿され、こ
のスプール３１には、中央のランド部２７と両端部のラ
ンド部２５Ａ，２５Ｂが形成されている。ハウジング２
６の内周壁には、前記スプール３１のランド部２５Ａ，
２５Ｂとの間で可変絞り２８Ａ，２８Ｂを形成する環状
溝２９Ａ，２９Ｂが形成され、これら環状溝２９Ａ，２
９Ｂはそれぞれリザーバ４１に通ずる排出口３０Ａ，３
０Ｂに連通している。

【００１４】スプール３１には、ハウジング２６とで形
成される部屋３３Ａ，３３Ｂから連通孔３４Ａ，３４Ｂ
を介してそれぞれ逆側の中空孔３２Ａ，３２Ｂでフィー
ドバック圧を受けるフローティングピン３５Ａ，３５Ｂ
が摺動可能に嵌挿されている。スプール３１の両端に
は、下流の固定絞り２４Ａ，２４Ｂの作用で背圧が吸入
口３９Ａ，３９Ｂから作用してスプール３１の端面に背
圧を作用させる背圧室３８Ａ，３８Ｂが設けられて、こ
の背圧室３８Ａ，３８Ｂには、ストッパー３６Ａ，３６
Ｂを介してスプール３１を付勢するスプリング３７Ａ，
３７Ｂが介装されている。

【００１５】上記構成による第１の実施例の動力舵取装
置の操舵力制御装置は、車載エンジンによって駆動され
る供給ポンプＰが吐出した流量Ｑの油量が流量制御部１
によって車速に応じて流量Ｑ０の圧油に制御され、サー
ボ弁２の供給口１５に供給される。つまり、低速時，据
切り時には、電磁絞り弁８の絞り開度を大きくして多く
の油量をサーボ弁２へ供給し、速度上昇に応じて次第に
絞り開度を小さくしてサーボ弁２への油量を減少してい
く。

【００１６】サーボ弁２は、中立時には、流量制御部１
からの流量Ｑ０をパワーシリンダ３の左右室に均等に流
量分配している（ＱA ＝ＱB ）が、ハンドル操舵により
サーボ弁２のロータ弁部材１２が時計方向に回転される
と、ランド部１７が時計方向に回転することで、可変絞
り７Ａが拡大されるとともに７Ｂが縮小される。従っ
て、操舵力に応じて、部屋１８Ａを介してスリーブ弁部
材１１の分配孔１６Ａからパワーシリンダ３の左室２０
Ａへの流量ＱA が増加し、逆に、部屋１８Ｂを介して分
配孔１６Ｂへの流量ＱB は減少される。

【００１７】分配孔１６Ａからパワーシリンダ３の左室
２０Ａに供給された油量ＱA は、この左室２０Ａに連通
するスプール弁２３の供給口２２Ａから、環状溝２９Ａ
とランド部２５Ａとで構成される可変絞り２８Ａを通っ
て排出口３０Ａより固定絞り２４Ａを介してリザーバ４
１へ排出される。このとき固定絞り２４Ａの作用によ
り、排出口３０Ａからの流量ＱU に比例した背圧が作用
して、吸入口３９Ａから背圧室３８Ａを介してスプール
３１を右側へと付勢する背圧を作用させる。また、スプ
ール弁２３の供給口２２Ａからの油量ＱA の一部は、連
通孔３４Ａを通り右側のフローティングピン３５Ｂにフ
ィードバック圧を作用させて、スプール３１を左側へ付
勢する。従って、左側の背圧室３８Ａからの背圧とフロ
ーティングピン３５Ｂに作用するフィードバック圧と右
側のスプリング３７Ｂとの力の釣り合い位置へ、つまり
右方向へとスプール３１を移動することで、可変絞り２
８Ａが絞られてパワーシリンダ３の左室２０Ａに圧力が
作用する。

【００１８】従って、パワーシリンダ３の左室２０Ａの
圧力が上昇され、ピストン５を右方向に摺動して操向車
輪を転舵させる力が得られる。流量制御部１によりコン
トローラ４２により検出された車速に応じて電磁絞り弁
８の開度が制御されると、スプール弁２３への流量が制
御されるため、フローティングピン３５に作用するフィ
ードバック圧および固定絞り２４Ａ，２４Ｂにより作用
する背圧が制御され、スプール弁２３の絞り２８Ａ，２
８Ｂの絞り量に影響を与えるためパワーシリンダ３の圧
力バランスに影響を与える。

【００１９】即ち、車速が高くなるとそれに応じて電磁
絞り弁８の開度が狭くなり、流量Ｑが減少して背圧およ
びフィードバック圧も減少するためスプール３１の作動
量が減少、可変絞り２８Ａ，２８Ｂの絞り量が減少し、
パワーシリンダ３への圧力が減少することで、操向車輪
を転舵させる力が減少するためにハンドルが重くなる。
図３に、前記流量制御部１からの流量Ｑ０の違いによる
操舵角におけるパワーシリンダ３への圧力特性を示す。

【００２０】ハンドルの操舵が上述とは逆にロータ弁部
材１２を反時計方向に回転された場合も同様に、サーボ
弁２の部屋１８Ｂから分配孔１６Ｂへ、そしてパワーシ
リンダ３の右室２０Ｂを介してスプール弁２３の右室３
３Ｂへ供給され、上述のように可変絞り２８Ｂが、前記
流量制御部１によって車速によりコントロールされて、
圧力をパワーシリンダ３の右室２０Ｂへかけて、操向車
輪を転舵する力を制御する。

【００２１】次に、本発明の第２の実施例について、図
４を用いて説明する。図４に示す動力舵取装置の操舵力
制御装置は、一定流量に制御された油量をサーボ弁２に
供給する流量制御部１と、この流量制御部１より供給さ
れた油量を操舵方向および操舵角に応じてパワーシリン
ダ３の左右室へ分配供給するサーボ弁２と、ピストン５
とシリンダ６とからなりサーボ弁２によって供給された
油量の圧力で操向車輪（図示せず）を動力操舵するパワ
ーシリンダ３と、パワーシリンダ３の圧力を車速に応じ
て制御する電磁絞り弁４４、固定絞り２４とスプール弁
２３とからなる。

【００２２】流量制御部１は、メータリングオリフィス
４３の前後圧を一定に保持するように低圧側のバイパス
通路９を開口制御するバイパス弁１０によって構成され
供給ポンプＰから吐出される油量Ｑを一定流量Ｑ０に制
御する。サーボ弁２、パワーシリンダ３およびスプール
弁２３の構成、動作については、前述した第１の実施例
と同様である。

【００２３】サーボ弁２は、ハンドル操舵に伴う入力部
材と出力部材との相対回転により操舵方向および操舵力
に応じてパワーシリンダ３の左右室への油量の供給方向
および流量割合を変化させる方向切換弁として、相対的
に回転するスリーブ弁部材１１とロータ弁部材１２とか
ら成り、スリーブ弁部材１１は、図２に示すように連結
ピン６２によってピニオン軸６４に連結され、ロータ弁
部材１２は操向ハンドルに連結された入力軸６０と一体
的に形成され、トーションバー６３を介してピニオン軸
６４にも可撓的に連結されている。

【００２４】パワーシリンダ３の左右室２０Ａ，２０Ｂ
は、前記分配孔１６Ａ，１６Ｂにそれぞれ連通してお
り、左右室２０Ａ，２０Ｂの圧力によりピストン５を摺
動させて、操向車輪を転舵させる。スプール弁２３は、
供給口２２Ａ，２２Ｂからの流量に応じてフローティン
グピン３５Ａ，３５Ｂに作用されるフィードバック圧と
下流の電磁絞り弁４４Ａ，４４Ｂと固定絞り２４Ａ，２
４Ｂとにより作用する背圧とによりスプール３１を作動
させて、パワーシリンダ３の圧力を制御する。この際電
磁絞り弁４４Ａ，４４Ｂが車速に応じて絞り開度が制御
されることで、スプール３１への背圧が車速に応じて変
化される。

【００２５】上記構成の第２の実施例の動力舵取装置の
操舵力制御装置の動作について説明する。車載エンジン
によって駆動される供給ポンプＰが吐出した油量が流量
制御部１によって一定流量に制御され、サーボ弁２の供
給口１５に供給される。サーボ弁２は、中立時には、流
量制御部１からの流量Ｑ０をパワーシリンダ３の左右室
に均等に流量分配している（ＱA ＝ＱB ）が、ハンドル
操舵によりサーボ弁２のロータ弁部材１２が時計方向に
回転されると、ランド部１７が時計方向に回転すること
で、可変絞り７Ａが拡大されるとともに７Ｂが縮小され
る。

【００２６】従って、操舵力に応じて、部屋１８Ａを介
してスリーブ弁部材１１の分配孔１６Ａからパワーシリ
ンダ３の左室２０Ａへの流量ＱA が増加し、逆に、部屋
１８Ｂを介して分配孔１６Ｂへの流量ＱB は減少され
る。分配孔１６Ａにからパワーシリンダ３の左室２０Ａ
に供給された油量ＱA は、この左室２０Ａに連通するス
プール弁２３の供給口２２Ａから環状溝２９Ａとランド
部２５Ａとで構成される可変絞り２８Ａを通って排出口
３０Ａより電磁絞り弁４４Ａおよび固定絞り２４Ａを介
してリザーバ４１へ排出される。このとき電磁絞り弁４
４Ａの作用により、排出口３０Ａからの流量ＱU に比例
した背圧が作用して、吸入口３９Ａから背圧室３８Ａを
介してスプール３１を右側へと付勢する背圧を作用させ
る。また、スプール弁２３の供給口２２Ａからの油量Ｑ
A の一部は、連通孔３４Ａを通り右側のフローティング
ピン３５Ｂにフィードバック圧を作用させて、スプール
３１を左側へ付勢する。従って、左側の背圧室３８Ａか
らの背圧とフローティングピン３５Ｂに作用するフィー
ドバック圧と右側のスプリング３７Ｂとの力の釣り合い
位置へ、つまり右方向へとスプール３１を移動すること
で、可変絞り２８Ａが絞られてパワーシリンダ３の左室
２０Ａに背圧が作用する。

【００２７】従って、パワーシリンダ３の、左室２０Ａ
の圧力が上昇され、ピストン５を右方向に摺動して操向
車輪を転舵させる力が得られる。前記電磁絞り弁４４Ａ
の開度が車速によって制御されると、スプール弁２３へ
の背圧が制御されるため、フローティングピン３５に作
用するフィードバック圧と電磁絞り弁４４Ａ，４４Ｂお
よび固定絞り２４Ａ，２４Ｂにより作用する背圧および
スプリング３７Ａ，３７Ｂとによる力の釣合い位置にス
プール３１の移動量が制御され、絞り２８Ａ，２８Ｂの
絞り量に影響を与えるためパワーシリンダ３の圧力バラ
ンスに影響を与える。

【００２８】即ち、車速が高くなるとそれに応じて電磁
絞り弁４４Ａの開度が大きくなり、スプール３１への背
圧が減少するためスプール３１を右側へと付勢する力が
減少され可変絞り２８Ａの開度が大きくなることでパワ
ーシリンダ３への圧力が減少し、操向車輪を転舵させる
力が減るために、ハンドルが重くなる。ハンドルの操舵
が上述とは逆にロータ弁部材１２を反時計方向に回転さ
れた場合も同様に、サーボ弁２の部屋１８Ｂから分配孔
１６Ｂへ、そしてパワーシリンダ３の右室２０Ｂを介し
てスプール弁２３の右室３３Ｂへ供給され、上述のよう
に可変絞り２８Ｂが下流の電磁絞り弁４４Ｂにより車速
に応じてコントロールされて、圧力をパワーシリンダ３
の右室２０Ｂへかけて、操向車輪を転舵する力を制御す
る。

【００２９】

【発明の効果】本発明の動力舵取装置の操舵力制御装置
は、流量制御部の電磁絞り弁により車速に応じて油量を
制御することで、スプール弁と固定絞りとにより作用さ
れるパワーシリンダへの圧力を制御する。或いは、流量
制御部では、油量を一定に制御し、スプール弁と電磁絞
り弁とにより車速に応じてパワーシリンダへの圧力を制
御する構成であるため、分流制御部やプランジャ等を用
いることなく、パワーシリンダへの圧力とハンドルの操
舵力との特性を車速に応じて感度良く変化させることが
でき、低コストで圧力特性すなわち操舵フィーリングを
確実に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の動力舵取装置の操舵力制御装置
の油圧系統図である。

【図２】サーボ弁の断面図である。

【図３】操舵力におけるパワーシリンダへの圧力特性図
である。

【図４】第２の実施例の動力舵取装置の操舵力制御装置
の油圧系統図である。

【図５】従来の動力舵取装置の操舵力制御装置の油圧系
統図である。

【符号の説明】

１ 流量制御部 ２ サーボ弁 ３ パワーシリンダ ８ 電磁絞り弁 ２３ スプール弁 ２４Ａ 固定絞り ２４Ｂ 固定絞り ３５Ａ フローティングピン ３５Ｂ フローティングピン ３４Ａ 連通孔 ３４Ｂ 連通孔 ３８Ａ 背圧室 ３８Ｂ 背圧室 ４３ メータリングオリフィス ４４Ａ 電磁絞り弁 ４４Ｂ 電磁絞り弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプからの吐出される油量を制御して
   パワーシリンダに油圧をかけて操舵力を制御する動力舵
   取装置の操舵力制御装置において、前記ポンプからの吐
   出油量を車速に応じて変化させる電磁絞り弁によって制
   御する流量制御部と、前記流量制御部からの油量を操舵
   方向および操舵力に応じてパワーシリンダの左右室へ分
   配供給するサーボ弁と、パワーシリンダの左右室からリ
   ザーバへの間に配置した左右の固定絞りと、パワーシリ
   ンダと前記固定絞りとの間に配置されパワーシシリンダ
   からの油量に応じたフィードバック圧と前記固定絞りに
   よる背圧とによりスプールを作動してパワーシリンダの
   左右室の油圧を制御するスプール弁とを備えたことを特
   徴とする動力舵取装置の操舵力制御装置。
2. 【請求項２】 ポンプからの吐出される油量を制御して
   パワーシリンダに油圧をかけて操舵力を制御する動力舵
   取装置の操舵力制御装置において、前記ポンプからの吐
   出油量を一定流量に制御する流量制御部と、前記流量制
   御部からの油量を操舵方向および操舵力に応じてパワー
   シリンダの左右室へ分配供給するサーボ弁と、パワーシ
   リンダの左右室からリザーバへの間にそれぞれ配置し車
   速に応じて絞りを変化させる電磁絞り弁と、パワーシリ
   ンダと前記電磁絞り弁との間に配置されパワーシリンダ
   からの油量に応じたフィードバック圧と前記電磁絞り弁
   による背圧とによりスプールを作動してパワーシリンダ
   の左右室の油圧を制御するスプール弁とを備えたことを
   特徴とする動力舵取装置の操舵力制御装置。