JPH07144654A - 動力舵取装置の操舵力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反力圧に応じてスプールをフィードバック制
御し、操舵力特性の適正化を図った簡易型のＰＳ入口圧
感応型油圧反力制御用スプールバルブを得る。 【構成】 油圧反力制御用スプールバルブ１３のバルブ
孔２８に、供給ポート２２、油圧反力室１５の反力ポー
ト２３、排出ポート２４を開口させる。スプール３０
は、各ポート間を連通する第１、第２の可変絞り部３４
ａ，３５ａを有する。スプールの排出側端部にこれを進
退動作させるアクチュエータ１４の作動端を、供給側端
部に弾性手段４０が当接させる。反力ポートに至る通路
５０途中から反力圧の一部を、スプールの排出側端部に
導く固定絞り５１を有するフィードバック通路５２を設
ける。供給側の圧油圧力が上昇した時に、これに伴って
上昇する反力圧でスプールをバルブ閉じ方向に作動さ
せ、反力圧の上昇を抑える。

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において油
圧反力機構を車輌の走行速度、操舵角度等といった各種
走行条件に応じて制御し所要の操舵力を得るための操舵
力制御装置に関し、特にその油圧反力制御用として用い
られるスプールバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のハンドル操作力（操舵力）を軽
減するための動力舵取装置において、車輌の走行速度や
操舵角度等といった各種走行条件に応じた操舵力制御
を、油圧反力機構を利用して行なう操舵力制御装置が、
従来から種々提案されている。すなわち、車輌停車時や
低速走行時には反力油圧を最小限とし軽快な操舵操作を
可能とし、高速走行時には反力油圧を増大させてハンド
ルに剛性感をもたせ、直進時の安定性を確保し得るよう
にするという操舵力制御を、動力舵取装置における入、
出力軸間を、反力油圧の大きさに応じて選択的に拘束す
る反力プランジャによって、相対的に回動させたり拘束
したりすることで行なうものであった。

【０００３】この種の油圧反力機構として、反力油圧を
ポンプから流路切換弁を介してパワーシリンダに至る主
油圧通路の一部から分流して用い、これを油圧反力制御
用のスプールバルブにて制御し、反力プランジャを動か
すための油圧反力室に導く構成としたものが、たとえば
特開昭６１−１０５２７３号公報、特開昭６１−１３２
４６６号公報、特開昭６３−６８４６７号公報等によっ
て従来から種々提案されている。

【０００４】このような従来装置では、油圧反力制御用
のスプールバルブを、車速センサ、さらに舵角センサや
トルクセンサ等からの検出信号によりコントローラから
の出力電流で所要の作動力を発生させ得るソレノイドコ
イルやステッピングモータ等の電気的なアクチュエータ
を用いて作動させ、これによって油圧反力機構を電子制
御により適切かつ確実に作動させ、車速や操舵状況に応
じた操舵力制御を所要の状態で行なえるものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した油
圧反力を用いて操舵力制御を行なう従来装置において、
油圧反力制御用のスプールバルブは、適宜の位置にラン
ド部を備えたスプールと、これを摺動自在に保持するハ
ウジングまたはスリーブによるバルブ孔と、このバルブ
孔の適宜の位置に開口されたポンプからの圧油を導く供
給ポート、油圧反力室に接続される反力ポート、さらに
タンク側に圧油を還流させる排出ポートと、これら各ポ
ートを選択的に接続するようにスプールを摺動動作させ
るアクチュエータ等によって構成されているが、この場
合において以下のような問題を生じていた。

【０００６】すなわち、従来の油圧反力制御用のスプー
ルバルブにおいて、スプールは、一端側がアクチュエー
タとしての電磁ソレノイド等により進退自在に構成さ
れ、かつ他端が付勢手段であるばねにより弾性支持され
ている。そして、前記ソレノイドによりばねに抗して軸
線方向に移動されたり、ばねの働きによりソレノイド側
に移動されるようになっている。

【０００７】しかしながら、このような従来のスプール
バルブでは、動力舵取装置において操舵時にポンプ側か
ら供給される圧油の圧力が上昇し、これにより供給ポー
トを介して流入する入口圧が上昇すると、これに伴なっ
て反力圧が増大し、その結果操舵力特性が図４の波線等
で示すようにリニアな特性となり、操舵者にとって操舵
力が急激に増加するという操舵感を得ることがあった。

【０００８】これは、入口圧の上昇にかかわらず、ソレ
ノイドにより制御されるスプールの位置は変化せず、結
果として反力ポートに導かれる圧油つまり反力圧が上昇
することを避けられないためであった。

【０００９】このような問題が生じないように、油圧反
力制御用スプールバルブにおいて、スプールおよびこれ
を保持するバルブ孔に段差を設け、発生する反力圧に応
じて段差部分での面積差による推力で、スプールを閉じ
方向つまりポンプからの供給ポートと反力ポートとの間
を閉じる方向に作動させ、反力圧の増加を抑えるように
構成したものが、たとえば特開平４−２５４２５７号公
報等により提案されている。

【００１０】しかしながら、このような段差をもつスプ
ールバルブを構成するに際して、段差は直径が０．２ｍ
ｍ程度にしなければならず、スプール、バルブ孔等の加
工性の面で問題を生じ、加工精度により偏心状態やテー
パ状態（傾斜姿勢状態）等を招き易く、その結果スプー
ルの良好な摺動動作が得られず、フローフォースが発生
し、スプールのバルブ孔内壁との間でのフリクションの
発生を避けられず、操舵力特性上で悪影響を与える等と
いった不具合があった。

【００１１】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、油圧反力制御用スプールバルブにおけるスプー
ルを、その動きにより得られる反力圧に応じてフィード
バック制御するように構成し、これにより適正な操舵力
特性を得ることが可能となる簡易型構造によるＰＳ入口
圧感応型の油圧反力制御バルブを用いてなる動力舵取装
置の操舵力制御装置を得ることを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような要請に応える
ために本発明に係る動力舵取装置の操舵力制御装置は、
油圧反力制御用スプールバルブを構成するバルブ孔内壁
に、ポンプ側の供給ポート、油圧反力室側の反力ポー
ト、タンク側の排出ポートを開口させ、このバルブ孔内
で摺動自在なスプールに、各ポート間を一方が拡大した
ときに他方が縮小するように選択的に連通する第１、第
２の可変絞り部を有する供給側および排出側ランド部を
設けるとともに、その排出ポート側の端部にスプールを
軸線方向に進退動作させるためのアクチュエータの作動
端を、供給ポート側の端部に弾性手段を当接させてお
り、反力ポートに至る通路途中から反力圧の一部を、ス
プールのアクチュエータ側の端部に導く固定絞りを有す
るフィードバック通路を設け、供給ポートから流入する
ポンプ側圧油の圧力が上昇したときに、これに伴って上
昇する反力圧によってスプールをバルブ閉じ方向に作動
させ、油圧反力室での圧力上昇を抑えるフィードバック
制御を行なうように構成したものである。

【００１３】

【作用】本発明によれば、油圧反力制御用スプールバル
ブにおけるスプールのアクチュエータ側の端部に、反力
ポート側で発生する反力圧を固定絞りにより減圧した圧
力を作用させ、これによりスプールをバルブ閉じ方向に
作動させることにより、反力圧によるフィードバック制
御を行ない、反力圧の上昇を抑制し、結果として適正な
反力圧による所要の操舵力特性を得ることが可能とな
る。

【００１４】

【実施例】図１は本発明に係る動力舵取装置の操舵力制
御装置の一実施例を示し、図においては油圧反力制御を
行なう操舵力制御装置を構成するスプールバルブ機構部
およびこれに関連する油圧回路部分のみを示し、それ以
外の構成は省略する。

【００１５】図中１０は動力舵取装置における操舵力制
御装置で、この操舵力制御装置１０は、ハウジング１１
内部に形成したバルブ組込み孔１２内に組み込まれてな
る操舵反力制御用のスプールバルブ１３と、このスプー
ルバルブ１３の作動制御用アクチュエータとなる電磁ソ
レノイド（sol.）１４等によって構成されている。

【００１６】ここで、図中１５は図示を省略した動力舵
取装置の入、出力軸間に操舵反力を与える反力ピストン
に油圧反力を作用させる油圧反力室、Ｐは動力舵取装置
におけるコントロールバルブやパワーシリンダ（図中Ｐ
Ｓで示す）に圧油を供給するオイルポンプ、Ｔはタンク
である。

【００１７】２０は前記バルブ組込み孔１２内に嵌挿し
て配置されスプールバルブ１３を構成するスリーブで、
このスリーブ２０は、バルブ組込み孔１２の一方の開口
端を閉塞するプラグ２１のねじにより軸線方向に移動調
整可能に設けられている。なお、このスリーブ２０の外
周部には、軸線方向の三個所に環状溝２０ａ，２０ｂ，
２０ｃが形成され、ハウジング１１側に設けられている
ポンプＰからの圧油供給ポート２２、油圧反力室１５へ
の反力ポート２３、タンクＴに至る排出ポート２４と接
続されるようになっている。

【００１８】また、このスリーブ２０の内壁面で軸線方
向の略中央部分には、前記反力ポート２３と連通され油
圧反力室１５への反力油圧が導入される環状溝２５と、
その軸線方向の両端側で前記供給ポート２２、排出ポー
ト２４に接続される通路溝２６，２７とを有するバルブ
孔２８が形成されている。

【００１９】３０は上述したスリーブ２０によるバルブ
孔２８内で摺動動作可能に設けられたスプールで、この
スプール３０の外周部には前記スリーブ２０側の環状溝
２５と両端側の通路溝２６，２７に対応する環状溝３
１；３２，３３が形成され、かつこれら間に介在される
第１、第２のランド部３４，３５が設けられている。

【００２０】これらのランド部３４，３５には、スプー
ル３０の移動に伴って供給ポート２２と反力ポート２
３、反力ポート２３と排出ポート２４を選択的に連通す
るためのテーパ状チャンファ部３４ａ，３５ａが形成さ
れ、これによりスプール３０の動きに応じて一方が拡大
したときに他方が縮小するように機能する第１、第２の
可変絞り部が構成されている。

【００２１】また、このスプール３０は、供給ポート２
２側の一端部から弾性手段としてのコイルばね４０によ
り図中右側（ソレノイド１４側）への付勢力が与えられ
るとともに、タンクＴに連通される排出ポート２４側の
他端部には、このスプール３０を車速等といった車輌の
走行条件に応じて前記コイルばね４０と協働して進退動
作させることにより油圧反力室１５への反力油圧を制御
する電気的アクチュエータとなる電磁ソレノイド１４の
可動ロッド１４ａ先端部がアクチュエータ作動端として
当接されている。

【００２２】さらに、図中４１は上述したコイルばね４
０の付勢力を調整する調整ロッドで、この調整ロッド４
１は、前記スプール３０の一端部に対向した状態でプラ
グ２１を貫通して螺入され、その内方端にコイルばね４
０の一端が係止されている。そして、この調整ロッド４
１の内方端が臨むプラグ２１の内方端は凹設され、低圧
室４２が形成されている。また、スプール３０側の端部
は、ばね受け用の凹部として凹設されている。

【００２３】なお、上述した油圧反力制御用スプールバ
ルブ１３において、各部の通路等間には、適宜のシール
リングが必要に応じて介在して設けられる。また、図中
４３はバルブ組付け孔１２内でスリーブ２０を組込み位
置で弾性的に保持するための板ばねである。

【００２４】さて、本発明によれば、上述したような構
成による油圧反力制御用スプールバルブ１３において、
反力ポート２３に至る通路５０途中から反力圧の一部
を、スプール３０のソレノイド１４側の端部に導く固定
絞り５１を有するフィードバック通路５２を設け、供給
ポート２２から流入するポンプＰ側圧油の圧力が操舵時
等において上昇したときに、これに伴って上昇する反力
圧によってスプール３０をバルブ閉じ方向（コイルばね
４０の付勢力に抗して図中左方向）に作動させ、油圧反
力室１５での圧力上昇を抑えるフィードバック制御を行
なうように構成したところに特徴を有している。

【００２５】なお、図中５３はスプールバルブ１３にお
いてスプール３０のソレノイド１４側に形成される圧力
室である。この圧力室５３は、スプール３０の軸孔部分
に形成された第２の固定絞り５４を有する連通路５５を
介して前記コイルばね４０を設けた低圧室４２と連通さ
れている。さらに、５７はスプール３０端部の圧力室５
３を仕切る仕切り用ランド部である。

【００２６】このような構成によれば、油圧反力制御用
スプールバルブ１３におけるスプール３０のソレノイド
１４側の端部の圧力室５３に対し、反力ポート２３側で
発生する反力圧を第１の固定絞り５１により減圧した圧
力を導き、スプール３０の端部に作用させることによ
り、スプール３０をバルブ閉じ方向（図中左方向）に作
動させることにより、反力圧によるフィードバック制御
を行ない、図４中実線で示すように反力圧の上昇を抑制
し、結果として適正な反力圧による所要の操舵力特性を
得ることが可能となる。

【００２７】ここで、上述したような通路５２によりス
プール３０端部の圧力室５３に導かれる反力圧は、通路
５２における第１の固定絞り５１と、連通路５５の第２
の固定絞り５４との比率で反力圧を減圧して得られるも
のであり、これら第１、第２の固定絞り５１，５４の絞
り量は要請に応じて適宜設定すればよい。

【００２８】このような本発明によれば、従来スプール
の段差部による面積差によって入力圧に感応する反力圧
を加えてスプールを移動変位させ、反力圧の制御を行っ
ていたのに対し、反力圧用の通路５０から分岐されたフ
ィードバック通路５２により、排出ポート２４からは隔
離したソレノイド１４側のスプール端部室（圧力室５
３）に、反力圧を第１の固定絞り５１を介して導き、さ
らにその下流側であるタンクＴとも連通している連通路
５５の第２の固定絞り５４を設けている。

【００２９】そして、このような構成では、第１、第２
の固定絞り５１，５４間での比率により発生する油圧
を、スプール３０の端部に加え、これによりスプール３
０を所定の方向に作動させ、反力圧の増大化を抑制でき
るようになっている。

【００３０】以上の構成による油圧反力制御用スプール
バルブ１３によれば、ポンプＰからの圧油は、動力舵取
装置ＰＳへの通路から分岐されて供給ポート２２に導入
されることにより、ソレノイド１４の突き出し量とコイ
ルばね４０の付勢力とによって決定されるスプール３０
の摺動位置により、第１、第２の可変絞り（ランド部３
４，３５のチャンファ部３４ａ，３５ａによる）の開口
量に応じて、油圧反力室１５に反力油圧として導入され
るようになっている。勿論、この第１、第２の可変絞り
により油圧反力室１５がタンクＴ側に接続されている
と、反力油圧が最小となる。

【００３１】ここで、上述した構成において、ソレノイ
ド１４は、車速が遅い時程、ロッド１４ａを図中左側に
突出させ、かつ車速の上昇に伴い図中右側に変位させる
ようになっており、据え切り時には、スプール３０は最
も左側に移動し、第１の可変絞り（ランド部のチャンフ
ァ部３４ａによる）が閉じ切り、ポンプＰからの圧油
を、油圧反力室１５に導入しないようにしている。この
とき、第２の可変絞り（ランド部のチャンファ部３５ａ
による）は開放され、油圧反力室１５がタンクＴ側に接
続されて、油圧反力が実質的に零となるようにし、軽快
な操舵を行なえるようになっている。

【００３２】一方、車速の上昇に応じてスプール３０
は、据え切り状態から次第に右側に変位し、第１の可変
絞りが徐々に開放され、タンクＴ側の第２の可変絞りは
絞られる。これにより、油圧反力室１５への反力油圧の
圧力比（油圧反力圧／ＰＳ圧）は車速の上昇に伴い増加
する。ここで、舵取ハンドルが操舵され、動力舵取装置
ＰＳ側の圧力（ポンプ圧）が上昇すると、油圧反力室１
５内の反力油圧は、設定された圧力比にしたがって上昇
する。

【００３３】そして、この反力圧が、フィードバック通
路５２によりスプール３０のソレノイド１４側の端部に
導かれ、しかも第１、第２の固定絞り５１，５４の比率
によって得られる圧力がスプール３０に作用する。した
がって、スプール３０は、図中左方向に移動し、供給ポ
ート２２と反力ポート２３との間を締切り、これにより
図４からも明らかなように、反力圧（＝操舵力）の上昇
を抑制し得るものである。なお、このような反力圧特性
は、第１、第２の固定絞り５１，５４の比率によって適
宜設定し得るものである。

【００３４】したがって、動力舵取装置ＰＳの入口圧に
対する圧力比（反力圧／ＰＳ圧）が徐々に小さくなり、
操舵トルクの増大も抑えられ、現実に即した好ましい操
舵力制御が可能となる。

【００３５】図２および図３は本発明の別の実施例を示
すものであり、この実施例では、上述したようなスプー
ルバルブ１３において、反力圧を、スプール３０のソレ
ノイド１４側端部に形成される圧力室５３に導くフィー
ドバック通路５１を、スプール３０の軸孔部６０内に嵌
込んで設けたスリーブ部材６１によって、このスプール
３０内に形成した場合を示している。

【００３６】ここで、図中６２はスリーブ部材６１の外
周部の一部に切欠き形成した溝部で、この溝部６２と前
記軸孔部６０との間で前記フィードバック通路５２を形
成するようになっている。また、６３はスリーブ部材６
１のフランジ部で、その内側面には、第１、第２の固定
絞り５１，５４を形成する溝部が形成されている。これ
らは図３から容易に理解されよう。

【００３７】そして、このような構成によっても、上述
した実施例と同様に、固定絞り５１を有するフィードバ
ック通路５２の存在により、所要の作用効果を得られる
ことは言うまでもない。

【００３８】なお、本発明は上述した実施例構造には限
定されず、動力舵取装置（パワーステアリング本体部）
を始めとして油圧反力機構等の操舵力制御装置１０にお
ける各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることは
言うまでもない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る動力舵
取装置の操舵力制御装置によれば、油圧反力制御用スプ
ールバルブのバルブ孔内壁に、ポンプ側の供給ポート、
油圧反力室側の反力ポート、タンク側の排出ポートを開
口させ、このバルブ孔内で摺動自在なスプールに、各ポ
ート間を一方が拡大したときに他方が縮小するように選
択的に連通する第１、第２の可変絞り部を有する供給側
および排出側ランド部を設けるとともに、その排出ポー
ト側の端部にスプールを軸線方向に進退動作させるため
のアクチュエータの作動端を、供給ポート側の端部に弾
性手段を当接させており、反力ポートに至る通路途中か
ら反力圧の一部を、スプールのアクチュエータ側の端部
に導く固定絞りを有するフィードバック通路を設け、供
給ポートから流入するポンプ側圧油の圧力が上昇したと
きに、これに伴って上昇する反力圧によってスプールを
バルブ閉じ方向に作動させ、油圧反力室での圧力上昇を
抑えるフィードバック制御を行なうように構成したの
で、簡単な構成であるにもかかわらず、以下に説明した
ような種々優れた効果を奏する。

【００４０】すなわち、油圧反力制御用スプールバルブ
でのスプールのアクチュエータ側の端部に、反力ポート
側で発生する反力圧を固定絞りによって減圧した圧力を
作用させ、スプールをバルブ閉じ方向に作動させること
により、反力圧によるフィードバック制御を行ない、反
力圧の上昇を抑制し、結果として適正な反力圧による所
要の操舵力特性を得ることができる。

【００４１】そして、このような作用効果が得られる一
方、従来この種のフィードバック制御を行うために採用
していた大径部と小径部とからなるスプールおよびバル
ブ孔を用いていた場合に比べ、ストレートな形状である
ために加工性の面でも優れている。

【００４２】さらに、本発明によれば、フィードバック
通路での固定絞りの径寸法を変えることにより、任意に
フィードバック量を変えることができる。

【００４３】したがって、このような構成によれば、操
舵時等においてポンプ側の圧油の圧力が増大したときの
反力圧の上昇問題を防ぎ、いわゆるＰＳ入口圧感応型の
油圧反力制御用のスプールバルブを、簡易型構造によっ
て得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動力舵取装置の操舵力制御装置の
一実施例を示し、油圧反力制御用スプールバルブの概略
構成を油圧回路を含めて示す要部断面図である。

【図２】本発明の別の実施例を示す油圧反力制御用スプ
ールバルブの概略構成を油圧回路を含めて示す要部断面
図である。

【図３】図２でのバルブスプールの一部を構成するスリ
ーブ部材を例示する概略斜視図である。

【図４】本発明による油圧反力制御用スプールバルブで
の入力圧に対する反力圧特性を従来例との比較で説明す
る特性図である。

【符号の説明】

１０ 操舵力制御装置 １１ ハウジング １２ バルブ組込み孔 １３ 油圧反力制御用スプールバルブ １４ 電磁ソレノイド（sol.；電気的アクチュエー
タ） １４ａ 可動ロッド １５ 油圧反力室 ２０ スリーブ ２１ プラグ ２２ 供給ポート ２３ 反力ポート ２４ 排出ポート ２５ 環状溝 ２６ 通路溝 ２７ 通路溝 ３０ スプール ３１ 環状溝 ３２ 環状溝 ３３ 環状溝 ３４ 第１のランド部 ３４ａ テーパ状チャンファ部（第１の可変絞り部） ３５ 第２のランド部 ３５ａ テーパ状チャンファ部（第２の可変絞り部） ４０ コイルばね（弾性手段） ４２ 低圧室 ５０ 反力圧通路 ５１ 第１の固定絞り ５２ フィードバック通路 ５３ 圧力室 ５４ 第２の固定絞り ５５ 通路 ５７ 仕切り用ランド部 ６０ 軸孔部 ６１ スリーブ部材 ６２ 溝部 Ｐ ポンプ Ｔ タンク ＰＳ 動力舵取装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプからの圧油を車輌の走行条件に応
   じて制御することにより操舵反力を発生させる油圧反力
   室への反力油圧を得る油圧反力制御用のスプールバルブ
   を備えてなる動力舵取装置の操舵力制御装置において、 前記スプールバルブを構成するバルブ孔内壁に、ポンプ
   からの供給ポート、油圧反力室に接続される反力ポー
   ト、タンク側への排出ポートを開口させ、 このバルブ孔内で摺動自在なスプールに、各ポート間を
   一方が拡大したときに他方が縮小するように選択的に連
   通する第１、第２の可変絞り部を有する供給側および排
   出側ランド部を設けるとともに、その排出ポート側の端
   部にスプールを軸線方向に進退動作させるためのアクチ
   ュエータの作動端を、供給ポート側の端部に弾性手段を
   当接させており、 前記反力ポートに至る通路途中から反力圧の一部を、前
   記スプールのアクチュエータ側の端部に導く固定絞りを
   有するフィードバック通路を設け、 前記供給ポートを介して流入するポンプ側圧油の圧力が
   上昇したときに、これに伴って上昇する反力圧によっ
   て、スプールをバルブ閉じ方向に作動させ、油圧反力室
   での圧力上昇を抑えるフィードバック制御を行なうよう
   に構成したことを特徴とする動力舵取装置の操舵力制御
   装置。