JPH07117694A

JPH07117694A - パワーステアリング装置

Info

Publication number: JPH07117694A
Application number: JP5288830A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Okada; 勇一岡田; Toshihiko Aoyama; 登志彦青山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1993-10-26
Filing date: 1993-10-26
Publication date: 1995-05-09
Anticipated expiration: 2017-01-15
Also published as: US5593002A; JP3246813B2

Abstract

(57)【要約】【目的】操舵力の軽減と、ステアリングホイールの剛
性感とを、より一層高いレベルで両立し得るように改善
されたパワーステアリング装置を提供する。【構成】ステアリングホイールに連結された入力軸、
ステアリングラックに左右方向の軸力を与えるピニオ
ン、入力軸とピニオンとを連結するトーションバー、入
力軸とピニオンとの相対回動変位に応じて作動するロー
タリーバルブユニット、及びロータリーバルブユニット
の作動状況に応じて制御される油圧にて駆動されるアシ
スト用パワーシリンダを備えたパワーステアリング装置
に於て、ロータリーバルブユニットを、ピニオンに固着
されたアウタバルブと、該アウタバルブに相対回動可能
に内接嵌合し、かつ入力軸に相対回動可能に外接嵌合し
たインナバルブとからなるものとし、トーションバーの
捩り角度をアウタバルブとインナバルブとの相対回動角
度に変換する変換手段を入力軸とアウタバルブとインナ
バルブとの間に設け、かつ運転条件に応じて変換手段の
変換率を変化させる可変手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パワーステアリング装
置に関し、特に、ステアリングホイールとピニオンとの
相対回動に応じて作動するロータリーバルブユニットに
より、ステアリングラックに併設されたパワーシリンダ
に与えるアシスト油圧を制御するように構成されたパワ
ーステアリング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車に於けるステアリング装置の操舵
力を補助するためのパワーステアリング装置として、ス
テアリングホイールに連結されたピニオンにて左右方向
の軸力が与えられるステアリングラックにパワーシリン
ダを一体的に設け、ステアリングホイールに加わる反力
に応じてパワーシリンダに与える油圧を制御するように
したものが知られている（特開昭６０−２２９８７１号
公報参照）。

【０００３】上記従来のパワーステアリング装置に於て
は、入力軸と、該入力軸に外接嵌合した弁体との間に形
成された油路の断面積が、ステアリングホイールに入力
した操舵力に対するタイヤからの路面反力に応じた入力
軸と弁体との相対回動変位によって変化するロータリー
バルブユニットが用いられており、ピストンで仕切られ
たパワーシリンダの１対の油室に対する油圧をこのロー
タリーバルブユニットにて制御することにより、適切な
補助操舵力がステアリングラックに与えられるようにな
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、操舵力と路面反
力との差に応じた相対回動変位をステアリングホイール
とピニオンとの間に生じさせるために、ステアリングホ
イールとピニオンとの間は、トーションバーを介して連
結されている。従って、このトーションバーのばね剛性
が車両の操縦性に影響を与えるが、車速、操舵角、操舵
角速度等の運転条件によって求められるばね剛性が変わ
り、例えばばね剛性を高く設定すると、ステアリングホ
イールとピニオンとの間に相対回動変位が発生し難くな
るため、車輪側からの入力に対するロータリーバルブユ
ニットの応答性が低下し、低速走行域に於ける補助操舵
力を十分に発生させることができなくなる。この逆に、
トーションバーのばね剛性を低く設定すると、ロータリ
ーバルブユニットの応答性が過度に高まり、高速走行域
での車両応答性が過敏になる不都合が生じる。

【０００５】このような問題点に対処するために、上記
公報には、車速の増大に応じて高くなる油圧をステアリ
ングシャフトに加えることで、高速走行時のステアリン
グホイール反力を大きくするようにした技術が開示され
ている。

【０００６】しかしながらこの技術は、結局のところス
テアリングホイールの操舵力に抵抗を与えるものなの
で、むしろタイヤを介してステアリングラックに入力す
る路面インフォメーションのステアリングホイールへの
伝達を阻害するという不都合がある。

【０００７】本発明は、このような従来技術の不都合を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
操舵力の軽減と、ステアリングホイールの剛性感とを、
より一層高いレベルで両立し得るように改善されたパワ
ーステアリング装置を提供するところにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、ステアリングホイールに連結された入力
軸、ステアリングラックに左右方向の軸力を与えるピニ
オン、前記入力軸と前記ピニオンとを連結するトーショ
ンバー、前記入力軸と前記ピニオンとの相対回動変位に
応じて作動するロータリーバルブユニット、及び該ロー
タリーバルブユニットの作動状況に応じて制御される油
圧にて駆動されるアシスト用パワーシリンダを備えたパ
ワーステアリング装置であって、前記ロータリーバルブ
ユニットが、前記ピニオンに固着されたアウタバルブ
と、該アウタバルブに相対回動可能に内接嵌合し、かつ
前記入力軸に相対回動可能に外接嵌合したインナバルブ
とからなると共に、前記トーションバーの捩り角度を前
記アウタバルブと前記インナバルブとの相対回動角度に
変換するべく前記入力軸と前記アウタバルブと前記イン
ナバルブとの間に設けられた変換手段と、該変換手段の
変換率を運転条件に応じて変化させる可変手段とを具備
してなることを特徴とするパワーステアリング装置を提
供することによって達成される。

【０００９】

【作用】このような構成により、トーションバーの捩り
変位と、ロータリーバルブユニットのアウタバルブとイ
ンナバルブ間の相対回動変位との間の伝達比を、運転条
件に応じて変化させることにより、所望の剛性感が得ら
れるばね剛性を有するトーションバーを用いたうえで、
ロータリーバルブユニットの応答性を十分に高められる
だけの相対回動変位をインナバルブとアウタバルブとの
間に必要に応じて与えることができる。

【００１０】

【実施例】以下に添付の図面に示された具体的な実施例
に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。

【００１１】図１は、本発明に基づき構成されたステア
リング装置１が適用された車両２の要部斜視図である。
車両２の左右の前輪３は、タイロッド４、ラック＆ピニ
オン式のステアリングギヤボックス５、及びステアリン
グシャフト６を介してステアリングホイール７に連結さ
れている。

【００１２】図２に良く示すように、ステアリングギヤ
ボックス５は、パワーステアリングオイルの流路を制御
するためのロータリーバルブユニット１１と、ステアリ
ングシャフト６に連結される入力軸１２と、ピニオン１
３と、ピニオン１３に噛合したステアリングラック１４
とからなっている。そしてステアリングラック１４に
は、アシスト軸力を発生するパワーシリンダ１５が一体
的に設けられている。

【００１３】ロータリーバルブユニット１１のハウジン
グ１１ａ・１１ｂ（図３参照）は、互いにボルトにて固
着されると共に、ステアリングギヤボックス５に下部ハ
ウジング１１ｂをもって固着されており、オイルタンク
１６へオイルを戻すリターンポート１７、車速応動制御
油圧が供給されるコントロールポート１８、オイルポン
プ１９からの油圧が直接供給されるフィードポート２
０、及びパワーシリンダ１５のピストン２１で隔てられ
た２つの油室２２ａ・２２ｂのそれぞれに油圧を供給す
る２つのシリンダポート２３ａ・２３ｂが設けられてい
る。

【００１４】オイルタンク１６から汲みだしたオイルを
オイルポンプ１９にて供給する油路２４は、２つに分岐
され、一方はカットオフバルブ２５を介してコントロー
ルポート１８に接続され、他方はメインオリフィス２６
を介してフィードポート２０に接続されている。またオ
イルポンプ１９には、流量制御弁２７及びリリーフ弁２
８が並列に接続されており、オイルポンプ１９の吐出流
量並びに油路２４の圧力が、常時一定の範囲に保たれる
ようになっている。

【００１５】コントロールポート１８及びカットオフバ
ルブ２５には、デファレンシャルギヤに噛合したスピー
ドメータドライブギヤにて駆動されて車速に応動するト
ロコイド型油圧モータ２９、リリーフ弁３０、及び逆止
弁３１からなる車速センサユニット３２が接続されてい
る。これによると、エンジンを始動し、かつ停車してい
る時には、油圧モータ２９が回転しないためにカットオ
フバルブ２５からのオイルの流れがせき止められ、走行
すると、油圧モータ２９が回転し、オイルタンク１６へ
のオイル流量が車速の増大に応じて増加する。ここで逆
止弁３１は、高速走行時にオイルの通過量が過度になっ
て車速センサユニット３２の入口が負圧になることを防
止し、リリーフ弁３０は、車両後退時には油圧モータ２
９がポンプ作用をなすので、この時に発生する油圧を逃
がす働きをする。

【００１６】図３に良く示すように、ロータリーバルブ
ユニット１１の内部には、ステアリングシャフト６に結
合する入力軸１２、ピニオン１３、入力軸１２とピニオ
ン１３とを連結するトーションバー３３、及びオイルポ
ンプ１９とパワーシリンダ１５間の油路の連通度を制御
するためのアウタバルブ３４とインナバルブ３５が、互
いに同軸的に組み込まれている。

【００１７】入力軸１２は中空に形成されており、その
中心部にトーションバー３３を挿通すると共に、その外
周面にインナバルブ３５を回動可能に外接嵌合してい
る。そしてインナバルブ３５の外周面には、アウタバル
ブ３４が回動可能に外接嵌合している。更にこのアウタ
バルブ３４は、ステアリングギヤボックス５に回転自在
に支持されたピニオン１３と一体的に結合している。

【００１８】アウタバルブ３４とインナバルブ３５との
互いの摺接面には、従来のパワーステアリング装置のロ
ータリーバルブユニットに於ける入力軸と弁体との間の
油路に相当する油路が形成されており、ピニオン１３に
加わる捩りトルク、即ち路面反力の大きさに応じた両者
間の相対回動変位量に対応し、油路の連通度が変化する
ようになっている。このロータリーバルブユニット１１
の油路の基本構成自体は、公知のロータリーバルブユニ
ットと等しいので、その詳細な説明は割愛する。

【００１９】入力軸１２の上端部に於けるロータリーバ
ルブユニット１１の上部ハウジング１１ａ内に受容され
た部分には、トーションバー３３の捩り変位を、アウタ
バルブ３４とインナバルブ３５との相対周方向変位に変
換するための変換機構３６が設けられている。この変換
機構３６は、ピニオン１３と一体結合されたアウタバル
ブ３４の上端部に一体結合されたシリンダユニット３
７、該シリンダユニット３７に摺合したコントロールピ
ストン３８、該コントロールピストン３８の上端部（ス
テアリングホイール側の端部）に固着され、かつ入力軸
１２に対して回動自在かつ軸線方向移動自在に嵌合した
第１カラー３９、入力軸１２に対して回動自在なインナ
バルブ３５の上端部に固着された第２カラー４０、第１
・第２両カラー３９・４０間にて入力軸１２に固着され
た第３カラー４１、第１カラー３９を常時下向きに付勢
するべく入力軸１２に巻装されたコイルばね４２、及び
第１・第２・第３カラー３９・４０・４１を相互に連結
する伝達ピン４３からなっている。

【００２０】第１・第２・第３カラー３９・４０・４１
の外周面に於ける無負荷状態で軸線方向に整合する位置
には、球面軸受４４ａ・４４ｂ・４４ｃがそれぞれ設け
られており、前記した伝達ピン４３は、これらの球面軸
受４４ａ・４４ｂ・４４ｃに挿通されている。またこの
伝達ピン４３は、第２カラー４０の球面軸受４４ｃにそ
の下端が圧入固着されているが、他の球面軸受４４ａ・
４４ｂとは相対摺動可能になっている。

【００２１】次に上記実施例の作動要領について説明す
る。

【００２２】エンジンが停止している初期状態にあって
は、内蔵されたコイルばねのばね力によってカットオフ
バルブ２５が開いており、オイルポンプ１９からコント
ロールポート１８に到る油路は連通している。

【００２３】エンジンを始動すると、オイルポンプ１９
からカットオフバルブ２５に到る油路２４に油圧が作用
する。停車時には、車速センサユニット３２の油圧モー
タ２９が停止しているため、センサオリフィス４５から
オイルタンク１６へ到る油路は閉じられている。従っ
て、カットオフバルブ２５の図２に於ける右端に油圧が
作用し、カットオフバルブ２５が左動してコントロール
ポート１８への油路が閉じられる。この状態でカットオ
フバルブ２５の右端に油圧が封入され、カットオフバル
ブ２５の閉状態が保持される。

【００２４】この状態にあっては、コントロールピスト
ン３８に加わる油圧が不十分なため、コイルばね４２に
押されて第１カラー３９は図３に実線で示した下端位置
にあり、伝達ピン４３を挿通した各球面軸受４４ａ・４
４ｂ・４４ｃの間隔は、図４ａに示すように、互いに概
ね等しくなっている（Ａ＝Ｂ）。

【００２５】この状態でステアリングホイール７を転舵
すると、前輪３からの路面反力によってトーションバー
３３が捩れるため、入力軸１２とアウタバルブ３４との
間に周方向変位が生じる。ここで入力軸１２と第３カラ
ー４１とが一体回動し、アウタバルブ３４と第１カラー
３９とが一体回動するので、これらの伝達ピン４３との
係合部に角度ずれが生じる。すると伝達ピン４３が傾斜
するので、各カラー３９・４０・４１同士の間隔に対応
した拡大率をもって第２カラー４０と共にインナバルブ
３５が回動させられる（図４ｂ）。

【００２６】しかして、この場合には、トーションバー
３３の捩れ角Ｃに対するアウタバルブ３４とインナバル
ブ３５間の回動角Ｄがおよそ倍の角度となる。

【００２７】このようにして、路面反力が大きい時にス
テアリングホイール７を例えば左へ切ると、アウタバル
ブ３４とインナバルブ３５との間のパワーシリンダ１５
の左室２２ａへの油路が広がり、この逆にパワーシリン
ダ１５の右室２２ｂへの油路が狭くなる。このため、オ
イルポンプ１９から左室２２ａへ流入する油量が増加す
ると同時に、右室２２ｂからオイルタンク１６へ通じる
油路が広がる。従って、左室２２ａの圧力が相対的に高
くなり、左転舵する推力がステアリングラック１４に加
わり、ステアリングホイール７の操舵力が軽減される。

【００２８】他方、右切り操舵時は、アウタバルブ３４
とインナバルブ３５との間の角度ずれが上記とは逆の関
係になり、ステアリングラック１４に右転舵する推力が
加わることとなる。

【００２９】ステアリングホイール７に対する路面反力
が小さい高速走行時は、車速センサユニット３２の油圧
モータ２９が高速回転することにより、オイルタンク１
６への流量が増大する。そのため、カットオフバルブ２
５の右端に作用していた圧力が低下し、ばね力によって
カットオフバルブが右動する。するとコントロールポー
ト１８への油路が開き、コイルばね４２の弾発力に抗し
てコントロールピストン３８が押し上げられる。これに
より、第１カラー３９が第３カラー４１から離間し、各
カラー３９・４０・４１同士間の間隔で定まる伝達比が
図４ｃに示すようになる（Ａ＞Ｂ）。この状態でトーシ
ョンバー３３が捩りトルクを受けて上記と同様に入力軸
１２とアウタバルブ３４との間に周方向変位を生じる
と、伝達ピン４３の傾斜は、第３カラー４１を支点とし
た時のレバー比が大きくなる分緩くなり、トーションバ
ー３３の捩れ角Ｃに対するアウタバルブ３４とインナバ
ルブ３５の間の回動角Ｄが相対的に小さくなる。これに
より、アウタバルブ３４とインナバルブ間の油路の左右
差が抑えられ、パワーアシスト量が相対的に小さくな
る。

【００３０】なお、中・低速走行時は、油圧モータ２９
も車速に対応して回転しているので、センサオリフィス
４５から流入する油量と油圧モータ２９が汲みだす油量
とのバランスに応じてカットオフバルブ２５の右端に作
用する圧力が変化する。そしてこの圧力とばね力との釣
合でカットオフバルブ２５の連通度が変化するので、車
速に応じた油圧がコントロールピストン１８に作用して
アシスト量が適切に制御される。

【００３１】以上、本発明を一実施例について説明した
が、本発明は、上記実施例の構成に限らず、例えばコン
トロールピストンの構成をラック＆ピニオン機構やネジ
機構と電動機とを組み合わせたものにしたり、あるいは
電磁手段による駆動手段を用いても良い。また、要する
に３つのカラー間の間隔を変化させれば良いので、例え
ばインナーバルブ側のカラーを軸方向へ移動させるよう
に構成することもできるし、支点・力点・作用点の関係
も、適宜に変更を加えることが可能である。

【００３２】更に、上記実施例に於ては、カットオフバ
ルブ２５、車速センサユニット３２、及びセンサオリフ
ィス４５でコントロールポート１８への油圧を車速に応
じて自動制御するものとしたが、コントロールポート１
８に対する油圧を電磁制御弁にて制御するものとし、操
舵角や操舵角速度に応じて変換機構３６を駆動するよう
にしても良い。

【００３３】

【発明の効果】このように本発明によれば、安定性を重
視して捩り剛性の高いトーションバーを用いても、必要
に応じてロータリーバルブの相対回動角度を十分に確保
し得るので、油圧の応答性を高め、低操舵力を実現し得
る。従って、操舵力軽減と剛性感向上とを両立する上
に、極めて顕著な効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された車両の要部斜視図。

【図２】本発明に基づくパワーステアリング装置の全体
油圧回路図。

【図３】本発明によるロータリーバルブユニットの縦断
面図。

【図４】本発明装置の作動要領の説明図。

【符号の説明】

１ステアリング装置２車両３前輪４タイロッド５ステアリングギヤボックス６ステアリングシャフト７ステアリングホイール１１ロータリーバルブユニット１２入力軸１３ピニオン１４ステアリングラック１５パワーシリンダ１６オイルタンク１７リターンポート１８コントロールポート１９オイルポンプ２０フィードポート２１ピストン２２ａ・２２ｂ油室２３ａ・２３ｂシリンダポート２４油路２５カットオフバルブ２６メインオリフィス２７流量制御弁２８リリーフ弁２９油圧モータ３０リリーフ弁３１逆止弁３２車速センサユニット３３トーションバー３４アウタバルブ３５インナバルブ３６変換機構３７シリンダユニット３８コントロールピストン３９第１カラー４０第２カラー４１第３カラー４２コイルばね４３伝達ピン４４球面軸受４５センサオリフィス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリングホイールに連結された入力
軸、ステアリングラックに左右方向の軸力を与えるピニ
オン、前記入力軸と前記ピニオンとを連結するトーショ
ンバー、前記入力軸と前記ピニオンとの相対回動変位に
応じて作動するロータリーバルブユニット、及び該ロー
タリーバルブユニットの作動状況に応じて制御される油
圧にて駆動されるアシスト用パワーシリンダを備えたパ
ワーステアリング装置であって、前記ロータリーバルブユニットが、前記ピニオンに固着
されたアウタバルブと、該アウタバルブに相対回動可能
に内接嵌合し、かつ前記入力軸に相対回動可能に外接嵌
合したインナバルブとからなると共に、前記トーションバーの捩り角度を前記アウタバルブと前
記インナバルブとの相対回動角度に変換するべく前記入
力軸と前記アウタバルブと前記インナバルブとの間に設
けられた変換手段と、該変換手段の変換率を運転条件に
応じて変化させる可変手段とを具備してなることを特徴
とするパワーステアリング装置。
【請求項２】前記変換手段が、前記アウタバルブと共
に回動可能であり、かつ前記入力軸の軸線に沿って変位
可能な第１の部材と、前記インナバルブと一体をなす第
２の部材と、前記第１の部材と前記第２の部材との間で
前記入力軸と一体をなす第３の部材と、これら第１・第
２・第３の部材を、各部材間の相対周方向変位及び第１
の部材と第２の部材間の相対軸方向変位を許容して互い
に連結するリンク手段とからなり、前記可変手段が、前
記第１の部材に走行速度に応じた軸線方向変位を与える
駆動手段からなることを特徴とする請求項１に記載のパ
ワーステアリング装置。