JPH0619420Y2 - 動力舵取装置の操舵力制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、自動車のエンジン回転速度に応じてアシスト
力を変化させる油圧反力機構を備えた動力舵取装置の操
舵力制御装置に関する。

〔従来技術〕

車速等に応じてアシスト力を変化させる動力舵取装置の
操舵力制御装置においては、アシスト力を必要とする低
速走行時には油圧反力機構に加える作動油圧を低くし、
逆にアシスト力を殆ど必要としない高速時にはこの作動
油圧を高くしている。従来は、この油圧反力機構に加え
る作動油圧の制御は車速信号に基づき作動する電磁圧力
制御弁等により行っている。これによる「マニアルトル
ク−ギヤ発生圧力」特性は第６図の二点鎖線に示す如
く、高速走行時においては低速走行時の特性Ｃに対して
ほぼ平行に移動するのみであり、このため高速走行時に
はハンドルを切り込んでいってもマニアルトルクの変化
が乏しく、舵角感が得られないという問題があった。

この問題を解決するために、第７図に示すような操舵力
制御装置の開発がなされており、この技術においては、
自動車のエンジンにより駆動される供給ポンプ１からバ
イパス制御弁１ａを経て供給される一定流量の作動油
を、分流弁２により、サーボ弁６を経てパワーシリンダ
８に接続されるサーボ弁通路３と、油圧反力機構７に接
続される反力通路４とに分流し、両通路３，４を固定絞
り５ａを有する連通路５により連通している。ハンドル
を切り込めば、サーボ弁通路３内に生じるギヤ発生圧力
が増大するのでサーボ弁通路３内の作動流体の一部は連
通路５を経て反力通路４に流入し、電磁絞り弁９を介し
てリザーバに排出される。しかして、電磁絞り弁９は車
速の増大に応じて開度が減少するようにしている。これ
により、油圧反力機構７に印加される圧力はハンドル切
込みによるギヤ発生圧力の増大と車速の増大の両方に応
じて増大することになるので、高速時における「マニア
ルトルク−ギヤ発生圧力」特性の傾斜は第６図の実線Ｄ
に示す如く減少する。従って、高速走行時にも適当なマ
ニアルトルクの変化が得られ、舵角感を得ることができ
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら第７図に示す技術においては、電磁弁やこ
れを車速に応じて制御するための電子式制御装置を必要
とするのでコスト高となり、またサーボ弁６よりパワー
シリンダ８に供給すべき作動油の一部を反力通路４側に
バイパスして消費し、この消費量はギヤ発生圧力の増大
と共に増大するので、ハンドルを急に大きく切り込んだ
場合にアシスト力が不足する所謂アシスト切れが生じる
という問題がある。本考案は自動車のエンジンにより駆
動される供給ポンプの直後においてバイパス制御弁によ
りバイパスされる余分の作動油を利用してこの問題を解
決しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

このために、本考案による動力舵取装置の操舵力制御装
置は、第１図〜第３図に例示する如く、アシスト力を発
生するパワーシリンダ６０と自動車のエンジンにより駆
動される供給ポンプ４０の間に介在され入力軸１２と出
力軸１１の相対回動に基づき作動されて前記パワーシリ
ンダ６０への作動油の給排を制御するサーボ弁２０と、
前記供給ポンプ４０とサーボ弁２０の間の供給通路４１
に設けられて供給ポンプ４０からの作動油量の一部をバ
イパスして前記サーボ弁２０への供給油量を前記エンジ
ンの回転速度の変動に拘わらずほぼ一定とするバイパス
制御弁４２と、印加される作動油圧の増大に応じて前記
両軸１１，１２の間の捩りばね特性が剛となるように制
御して前記アシスト力を変化させる油圧反力機構３０を
備えた動力舵取装置の操舵力制御装置において、前記バ
イパス制御弁４２より上流側において前記供給通路４１
に設けられた回転速度検知オリフィス４３と、この回転
速度検知オリフィスの上流側において前記供給通路４１
から分岐され下流側を固定オリフィス４８を経てリザー
バ４９に接続された反力通路４６と、この反力通路に設
けられて同反力通路の通路面積を前記回転速度検知オリ
フィス４３の前後に生ずる圧力差の増大に応じて開度が
増大するように制御する反力制御弁５０とを備え、前記
油圧反力機構３０を、前記反力制御弁５０と前記固定オ
リフィス４８との間で前記反力通路４６に接続したこと
を特徴とするものである。

〔作用〕

エンジン回転速度が低い状態では回転速度検知オリフィ
ス４３の前後に生ずる圧力差は少ないので反力制御弁５
０は閉じている。エンジン回転速度が所定の値以上とな
れば反力制御弁５０はエンジン回転速度の増大に応じて
開度が増大して反力通路４６の通路面積を増大する。一
方、ハンドル軸に接続される入力軸１２の回動角が増大
すれば供給通路４１に生ずるギヤ発生圧力が増大し、従
って、供給通路４１の回転速度検知オリフィス４３より
上流側から分岐される反力通路４６に印加される作動油
圧も上昇する。この２つの相互作用により、反力通路４
６を流れる作動油量はエンジン回転速度の増大とハンド
ルの切り込みによるギヤ発生圧力の増大の積に応じて増
大する。ところで、走行に際して変速を頻繁に行うエン
ジンの低回転速度範囲においては反力制御弁５０が閉じ
ているのが普通であるので、前記作動油量、従って反力
制御弁５０と固定オリフィス４８の間の反力通路４６内
の作動油圧は、ギヤ発生圧力と車速の積に応じて増大す
るものとなり、この作動油圧が油圧反力機構３０に印加
される。従って、高速走行時におけるギヤ発生圧力に対
するマニアルトルクは、第６図の実線Ｄに示す如く、単
に低速走行時より増大するだけでなく、その変化の割合
も大となる。

〔考案の効果〕

上述の如く、本考案によれば、高速走行時におけるマニ
アルトルクの変化は、低速走行時よりも増大するだけで
なく変化の割合も大となるので、高速走行時におけるハ
ンドル切込み感（舵角感）を良好にして良い舵角感が得
られるものであるが、それにも拘らず、電磁弁やこれを
車速に応じて制御するための電子式制御装置を必要とし
ないので、この種の装置のコストを低下させることがで
き、また、油圧反力機構に供給する作動油量は全てバイ
パス流量制御弁の上流側から分岐し、サーボ弁よりパワ
ーシリンダに供給すべき作動油を消費することがないの
で、ハンドルを急に大きく切り込んだ場合でも作動油供
給量の不足によりアシスト切れを生ずるおそれがない。

〔実施例〕

以下に、第１図〜第５図により、本考案の一実施例の説
明をする。

第１図に示す如く、自動車のエンジンにより駆動される
ベーンポンプ等の供給ポンプ４０と動力舵取装置のサー
ボ弁２０を結ぶ供給通路４１には、供給ポンプ４０側よ
り直列に回転速度検知オリフィス４３とメータリングオ
リフィス４２ａが設けられている。メータリングオリフ
ィス４２ａにはバイパス制御弁４２が並列に設けられ
て、供給ポンプ４０から吐出される作動油量が増大すれ
ば余分の流量をリザーバ４９にバイパスして一定流量の
作動油をサーボ弁２０に供給するようにしている。回転
速度検知オリフィス４３より上流側において供給通路４
１から分岐された反力通路４６の途中には、回転速度検
知オリフィス４３の前後に生ずる圧力差により作動する
反力制御弁５０が設けられ、反力通路４６の下流部４６
ａは固定オリフィス４８を経てリザーバ４９に接続さ
れ、反力制御弁５０と固定オリフィス４８の中間部の圧
力が分岐路４７を経て油圧反力機構３０の反力ポート３
８に導入されるようになっている。

次に、サーボ弁２０及び油圧反力機構３０を備えた動力
舵取装置の本体につき説明する。第２図に示す如く、互
いに固定されたギヤハウジング１０ａと弁ハウジング１
０ｂよりなるハウジング１０内に回動自在に支持された
出力軸１１のピニオンは、これと交差する方向に摺動可
能に支持されたラック軸１４と噛合し、このラック軸１
４はパワーシリンダ６０のピストンロッド６０ａ（第１
図参照）と連結され、その両端は図略のリンク機構を介
して操向輪に連結されている。ハウジング１０内には、
また、ハンドル軸を介して操舵ハンドルに連結される入
力軸１２が出力軸１１と同軸に軸承され、この両軸１
１，１２はトーションバー１３により弾性的に連結され
ている。サーボ弁２０は入力軸１２に形成されたロータ
弁部材２１と、これとハウジング１０の間に回動可能に
嵌合されて結合ピンにより出力軸１１に連結されたスリ
ーブ弁部材２２よりなり、この両部材２１，２２により
供給ポート２３，排出ポート２４及び一対の分配ポート
２５ａ，２５ｂを有するロータリ型の四ポート絞り切換
弁が形成されている。供給通路４１より供給ポート２３
に供給される作動油はサーボ弁２０が中立状態にあれば
両分配ポート２５ａ，２５ｂに均等に流れ、両ポートに
同一の低い圧力を及ぼして排出ポート２４より排出され
るが、入力軸１２と出力軸１１の相対回動によりサーボ
弁２０が中立状態より偏位すれば前記作動油の流れは不
均等となって両分配ポート２５ａ，２５ｂの間に圧力差
が生じてパワーシリンダ６０が作動され、両軸１１，１
２の相対回動角に応じたアシスト力を出力軸１１に与え
るようになっている。これと同時に供給ポート２３には
アシスト力に対応するギヤ発生圧力が発生する。

油圧反力機構３０は、第２図及び第３図に示す如く、出
力軸１１と一体に形成されてハウジング１０内に回動可
能に嵌合された大径部３１と、入力軸１２と一体に形成
されて大径部３１の収納溝３２内の多少回動可能に収納
された一対の半径方向突部３７と、大径部３１に形成さ
れたシリンダ孔３３に嵌合されて各半径方向突部３７に
略直角方向両側より当接する２対の反力ピストン３６を
主要部材としている。分岐路４７を介して反力ポート３
８に伝達された反力通路４６内の作動油圧は、大径部３
１外周の環状溝３５及び反力室３４を経て各反力ピスト
ン３６の背面に印加され、入力軸１２及び出力軸１１を
相対回動の中立位置に向けて付勢するようになってい
る。なお、各反力ピストン３６は、その背面側に形成さ
れたフランジ部３６ａが反力室３４の底面に当接して、
各半径方向突部３７を相対回動の中立位置を超えて付勢
することはないようになっている。

圧力制御弁５０は、第１図に示す如く、ケーシング５１
と、その内部に摺動可能に設けられてケーシング５１内
を弁室５７と制御室５８に分離すると共にスプリング５
６により弁室５７側に付勢されたスプール５２を主要構
成部材とし、ケーシング５１には弁室５７に常に開口し
て反力通路４６を介して供給通路４１の供給ポンプ４０
側に連通される入口ポート５３と、弁室５７との間の連
通がスプール５２の移動により制御され反力通路４６の
下流部４６ａに連通される出口ポート５４と、制御室５
８に常に開口して供給通路４１のサーボ弁２０側に連通
される制御ポート５５が設けられている。反力制御弁５
０は入口ポート５３と制御ポート５５に印加される圧力
の差が少なければ、第１図に示す如く、スプリング５６
に付勢されたスプール５２が出口ポート５４を閉じて反
力通路４６の流通を遮断するが、制御ポート５５側が低
圧となり前記圧力差が増大すればスプール５２はスプリ
ング５６に抗して次第に移動して出口ポート５４を開
き、前記圧力差の増大に応じて反力通路４６の開口面積
を増大するものである。

次に上記実施例の作動につき説明する。エンジン回転速
度が低い状態では供給ポンプ４０から吐出されて回転速
度検知オリフィス４３を通る作動油量が少ないので回転
速度検知オリフィス４３の前後に生ずる圧力差は少な
く、従って反力制御弁５０は閉じている。エンジン回転
速度が増大するにつれて回転速度検知オリフィス４３前
後の圧力差は増大し、回転速度がｎ１を越えれば反力制
御弁５０の開度は、第４図に示す如く回転速度に応じて
増大するようになり、回転速度が所定値ｎ２に達すれば
全開となる。

固定オリフィス４８を設けた反力通路４６を通る作動油
量は、エンジン回転速度に応じて増大する反力制御弁５
０の開度と、回転速度検知オリフィス４３より上流側の
作動油圧の積に応じた値となる。そして回転速度検知オ
リフィス４３より上流側の作動油圧は供給ポート２３に
生じるギヤ発生圧力に応じて増大するので、反力通路４
６を通る作動油量は反力制御弁５０の開度とギヤ発生圧
力の積に応じたものとなる。従って反力制御弁５０と固
定オリフィス４８の間に生じて分岐路４７を介して油圧
反力機構３０に印加される反力油圧は、第５図に示すよ
うに変化する。すなわち低速回転状態においては、操舵
ハンドルを切り込んでギヤ発生圧力が増大するにつれて
供給通路４１と反力通路４６の分岐部の圧力も上昇する
ので、固定オリフィス４８を通る作動油により生ずる反
力油圧も上昇するが、この状態では反力制御弁５０が小
開度であり反力通路４６を通る作動油量が少ないので、
特性曲線Ａに示す如く、反力油圧の値は小さくかつその
上昇の割合も小さい。一方、高速回転状態においては反
力制御弁５０が大開度となり反力通路４６を通る作動油
量も増大するので、特性曲線Ｂに示す如く反力油圧の値
及びその上昇の割合は何れも大となる。

反力制御弁５０は、走行に際して頻繁に変速を行うエン
ジンの低回転速度範囲においては閉じており、変速を行
うことが少ない中高速回転状態において開となるので、
本実施例の作動に関してはエンジン回転速度と車速は実
質的に比例するものとなる。すなわち、操舵ハンドルの
切込みに対する反力油圧の値及び上昇の割合は、低速乃
至停止状態では小さく、高速状態では大きくなるので、
マニアルトルクに対するギヤ発生圧力の特性は、第６図
に示す如く、低速乃至停止状態においては急激に上昇し
て充分なアシスト力を与え、高速状態においては低速状
態より上昇するだけでなく上昇の割合がなだらかになっ
てハンドルを切り込んだ場合に幅広いマニアルトルクの
変化が得られるので良好なハンドル切込み感（舵角感）
を得ることができる。

なお、上記実施例においては、反力制御弁５０の制御ポ
ート５５はバイパス制御弁４２の下流側に接続したが、
バイパス制御弁４２の上流側すなわち回転速度検知オリ
フィス４３との間に接続してもよい。また、入力軸１２
と出力軸１１の間に設ける油圧反力機構３０は、上記実
施例の構造に限らず、半径方向から反力ピストンを押圧
する方式のものなど、任意の油圧反力機構を使用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本考案による動力舵取装置の操舵力制
御装置の一実施例を示し、第１図は全体構成図、第２図
は使用する動力舵取装置本体の縦断面図、第３図は第２
図のIII−III断面図、第４図は反力制御弁の特性図、第
５図は油圧反力機構に印加される反力油圧の特性図、第
６図はマニアルトルクに対するギヤ発生圧力の説明図、
第７図は従来技術の一例の全体構成図である。 符号の説明 １１……出力軸、１２……入力軸、２０……サーボ弁、
３０……油圧反力機構、４０……供給ポンプ、４１……
供給通路、４２……バイパス制御弁、４３……回転速度
検知オリフィス、４６……反力通路、４８……固定オリ
フィス、４９……リザーバ、５０……反力制御弁、６０
……パワーシリンダ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】アシスト力を発生するパワーシリンダと自
   動車のエンジンにより駆動される供給ポンプの間に介装
   され出力軸と入力軸の相対回動に基づき作動されて前記
   パワーシリンダへの作動油の給排を制御するサーボ弁
   と、前記供給ポンプとサーボ弁の間の供給通路に設けら
   れて供給ポンプからの作動油量の一部をバイパスして前
   記サーボ弁への供給油量を前記エンジンの回転速度の変
   動に拘わらずほぼ一定とするバイパス制御弁と、印加さ
   れる作動油圧の増大に応じて前記両軸の間の捩りばね特
   性が剛となるように制御して前記アシスト力を変化させ
   る油圧反力機構を備えた動力舵取装置の操舵力制御装置
   において、前記バイパス制御弁より上流側において前記
   供給通路に設けられた回転速度検知オリフィスと、この
   回転速度検知オリフィスの上流側において前記供給通路
   から分岐され下流側を固定オリフィスを経てリザーバに
   接続された反力通路と、この反力通路に設けられて同反
   力通路の通路面積を前記回転速度検知オリフィスの前後
   に生ずる圧力差の増大に応じて開度が増大するように制
   御する反力制御弁とを備え、前記油圧反力機構を、前記
   反力制御弁と前記固定オリフィスとの間で前記反力通路
   に接続したことを特徴とする動力舵取装置の操舵力制御
   装置。