JPH07277210A - パワーステアリングシステム用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 捩り張力ばねを有する液圧制御弁により、適
確な操舵操作を可能にする。 【構成】 パワーステアリングシステムは、捩り張力ば
ね５２により相互接続された一対の弁部材４２，４６を
含む。操舵操作中に、トルクが捩り張力ばねに作用し、
捩り張力ばねに増大する張力変形をもたらす。張力はま
た捩り張力ばねに作用し、捩り張力ばねに増大する軸方
向変形をもたらす。張力は、スラスト軸受８０のローラ
１１０とローラの両側に係合するカム面８６，９４の環
状列８４，９２との間の相互作用により作用する。カム
面８６，９４は、剛体４２，６２，１０２，７６によっ
て捩り張力ばね５２の両端に接続されており、これによ
りカム面間のいかなる距離の増大も捩り張力ばねの相応
する伸長を招く。カム面８６，９４は、相対回転の各増
分中に捩り張力ばね５２の軸方向変形量が減少するよう
な形状を有する。このことで、捩り張力ばね５２の各連
続した軸方向変形の増分を生ずるに必要な力が減少す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液圧パワーステアリン
グシステム用の新規で改良された液圧制御弁に係り、よ
り詳しくは一対の弁部材間の相対回転に抗する捩り張力
ばねを有する液圧制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】公知のパワーステアリングシステムで
は、一対の相対回転可能な液圧制御弁を相互接続するの
に捩り棒が用いられる。操舵操作がなされると、捩り棒
は捩り弾性変形を受ける。捩り棒は弾性的に変形される
ため、弁部材は互いに相対回転する。弁部材間の相対回
転により、加圧液体がポンプから車両のフレームと操舵
輪との間に接続された液圧パワーステアリングモータへ
と流れ、パワーステアリングモータを作動させて車両の
操縦が行われるようにする。捩り棒が捩り変形を受ける
パワーステアリングシステムが、米国特許第３，７０
９，０９９号，第４，５５７，３４２号，第４，５９
８，７８７号に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】車両の操作中、オペレ
ータが入力する操舵トルクが低いか又は存在しないとき
に、ステアリングシステムの液圧弁を中立な非操舵状態
に付勢する力を有することが望ましい。また、操舵輪を
回すのに必要な手動による入力トルク量が、車両が静止
しているか或いは非常に低速で作動しているときに駐車
操作がなされたのか、又は時速５５マイルでレーン変更
操作中であるのかどうか比較可能であることも望まし
い。しかしながら、車両の運転者がステアリングシステ
ムに入力すべきトルク量は、車両が時速５５マイルで移
動しているときのレーン変更中よりも駐車操作における
操舵の方が約２４０％大である。捩り棒ばねは、本質的
には線形なばね定数を有しており、オンセンター状態に
向けた液圧制御弁付勢トルク、すなわち角度変位にばね
定数を乗じた積であるトルクをもたらす。入力トルクが
所定の最小レベルに達するまでは捩り棒の角度変位を抑
止するよう予荷重を与えることは望ましい。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、液圧パワース
テアリングシステム内で使用する新規で改良された捩り
棒ばね装置に関する。この装置は、パワーステアリング
モータの操作を制御するため互いに相対回転可能とされ
た一対の液圧制御弁を含んでいる。捩り張力ばねが、液
圧弁部材を弾力的に相互接続している。

【０００５】

【作用】操舵操作を始めると、トルクが捩り張力ばねに
作用して捩り張力ばねに捩り方向及び軸方向の変形をも
たらす。駐車操作或いは比較的高速のレーン変更のいず
れを行うにも同じような力の入れ具合が要求されるよ
う、弁部材間の相対回転の各増分に対する捩り張力ばね
の軸方向変形の増分は、捩り張力ばねの角度変位量が部
材間の相対回転範囲の少なくとも一部を通してずっと増
加するときに、減少する。

【０００６】捩り張力ばねには、軸受エレメントの両側
に係合するカム面によって伸張力が作用する。カム面間
の相対回転により、剛体を介して捩り張力ばねの両端部
へ伸張力が伝達され、捩り張力ばねは軸方向に伸長す
る。カム面は、カム面間の相対回転の少なくとも一部に
おいて、連続する相対回転の増分のそれぞれがカム面間
相対回転の先行増加時よりも捩り棒ばねをして少ない量
だけ軸方向に変形させるような形状を有する。

【０００７】

【実施例】概説 パワーステアリングシステム１０（図１）は、車両の操
舵輪（図示せず）を回すのに用いられる。パワーステア
リングシステム１０は、加圧液体のエネルギを機械的な
出力トルクに変換するのに必要なエレメントを含んでい
る。エレメントの一つは、液圧パワーステアリングモー
タ１２である。パワーステアリングモータ１２は、チャ
ンバ１８を画成する筒状内面１６を有するハウジング１
４を含んでいる。ピストン２０が、チャンバ１８を左右
の端部２２，２４（図１参照）に分割している。

【０００８】複数のラック歯２６がピストン２０上に形
成されている。ラック歯２６はセクタギヤの歯２８に噛
合している。セクタギヤの歯２８は、適当な操舵連鎖機
構（図示せず）により操舵輪に接続された出力軸３２上
に配設されている。チャンバ１８内のピストン２０の動
きにより出力軸３２は回転し、公知の方法で操舵連鎖機
構を作動させる。

【０００９】ハウジング１４は、ポンプ又は他の被加圧
液圧源に接続された流体流入ポート３４を有する。ハウ
ジング１４はまた、リザーバに接続された流体流出ポー
ト３６を有する。

【００１０】本発明に従って構成された方向制御弁組立
体４０が、パワーステアリングモータ１２の操作方向を
制御する。方向制御弁組立体４０は、弁芯すなわち回転
可能な入力軸４４に制御された部材４２を含んでいる。
入力軸４４は、操舵輪の手動回転によって回転される。
弁芯４２は、弁筒すなわち部材４６内にいれ子式に受け
入れられている。弁筒４６は、外螺子を有する従動軸４
８に接続されている。従動軸４８は、ボールナット５０
によりピストン２０に接続されている。

【００１１】弁芯４２と弁筒４６は、捩り張力ばね５２
によって相互接続されている。捩り張力ばね５２の内端
部５６は、ピン５８によって弁筒４６に接続されてい
る。捩り張力ばね５２の外端部６０は、ピン６２によっ
て弁芯４２に接続されている。捩り張力ばね５２は、公
知の捩り棒の形状に対応する形状を有する。

【００１２】弁筒４６内に形成された流出路６６は、弁
筒４６の内部をパワーステアリングモータチャンバ１８
の左端部２２に流体連通している。弁筒４６内に形成さ
れた別の流路（図示せず）が、ハウジング流路７０を介
して弁筒の内部をモータシリンダチャンバ１８の右端部
に流体連通している。

【００１３】パワーステアリングシステム１０は、米国
特許第４，９４２，８０３号に開示されたのと同じ構成
を有する。しかしながら、パワーステアリングシステム
は、図１に示された構成とは異なる構成ももち得る。例
えば、パワーステアリングシステムは、米国特許第３，
７０９，０９９号に開示された種類のラックとピニオン
からなるものでもよい。要望があれば、電動弁を用いて
米国特許第４，５５７，３４２号に開示されたようにパ
ワーステアリングモータへの流体の流れを制御してもよ
い。さもなくば、パワーステアリングシステムは、米国
特許第４，５９８，７８７号に開示されたような電動操
舵補助モータを含むこともできる。

【００１４】捩り力並びに張力作用組立体 本発明の特徴に従えば、捩り力並びに張力作用組立体７
４（図２）が、捩り張力ばね５２に張力を作用させるの
に用いられる。組立体７４は、剛体金属を介して捩り張
力ばねの内端部５６と外端部６０とに接続されている。
かくして、組立体７４は、金属クリップ７６と剛体金属
弁筒４６とにより捩り張力ばねの内端部５６に接続され
ている。弁筒４６は、剛体金属ピン５８により捩り張力
ばね５２の内端部５６に接続されている。組立体７４
は、剛体弁芯４２と剛体金属ピン６２（図２）を介して
捩り張力ばね５２の外端部６０に接続されている。

【００１５】捩り並びに張力作用組立体７４は、環状の
スラスト軸受組立体８０を含んでいる。スラスト軸受組
立体８０は、同一のカム面８６の環状外部列８４（図
３，４）の間に配設されている。カム面８６は、平坦な
半径方向に延びるランド８８によって分離されている。
本発明の図示の実施例では、カム面８６は剛体金属弁芯
４２の軸方向内端部上に形成されている。しかしなが
ら、要望があれば、カム面８６とランド８８は、環状部
材すなわち弁芯４２の内端部にしっかりと固着されたワ
ッシャ上に形成することもできる。

【００１６】同一のカム面９４の内部環状列９２は、環
状の輪郭ワッシャ９８（図３，５）上に形成されてい
る。環状列９２内の筒状カム面９４は、平坦な半径方向
に延びるランド９６（図５）によって分離されている。
カム面９４（図５）は、カム面８６（図４）と同じ形状
を有する。

【００１７】輪郭ワッシャ９８は、剛体の環状金属支持
リング１０２（図２，３）にしかりと固着されている。
かくして、支持リング１０２は、輪郭ワッシャ９８の内
径に割り込み嵌合する筒状中央部１０４を有する。内部
支持リング１０２はまた、捩り張力ばね５２の筒状端部
に割り込み嵌合している。支持リング１０２の軸方向内
端部は、環状クリップ７６に当接係合して配設されてい
る。

【００１８】支持リングと捩り張力ばねの内端部との間
の割り込み嵌合により、支持リング１０２から捩り張力
ばね５２の内端部５６へ力が伝達される。さらに、支持
リング１０２から捩り力ばね５２の内端部へ、クリップ
７６により力が伝達される。

【００１９】スラスト軸受８０（図２，６）は、環状列
１１２内に配設された複数の筒状ローラ１１０を含んで
いる。ローラ１１０は、環状のリテーナリング１１４
（図６）により均一に離間した関係に保たれている。ス
ラスト軸受組立体８０は多くの異なる構成が可能だが、
本発明の特定の一実施例では、スラスト軸受組立体８０
はＩＮＡ ＴＣ−１０１８スラスト軸受である。

【００２０】スラスト軸受８０内のローラ１１０の数
は、カム面８６の環状列８４（図４）内のカム面の数及
びカム面９４の環状列９２（図５）内のカム面の数に等
しい。カム面列８４内のカム面８６とカム面列９２内の
カム面９４は、ローラ１１０両端の各端に当接係合して
いる。リテーナ１１４（図６）は、カム面８６間のラン
ド８８とカム面９４間のランド９６とを拡幅してローラ
１１０を相互接続している。本発明の特定の一実施例で
は、スラスト軸受８０は、カム面列８４内の２０個のカ
ム面８６とカム面列９２内の２０個のカム面９４とに係
合する２０個のローラ１１０を含んでいる。

【００２１】ローラ１１０の一つとカム面列９２内の一
のカム面９４との関係は、図７に図解されている。カム
面９４は、ローラの環状列１１２が車両の直進移動に対
応するオンセンター位置にあるときにローラ１１０が休
止する中央溝すなわち凹み部１２２を有する。カム面９
４は、ランド９６に向けて緩やかに上方傾斜（図７参
照）する一対の側部１２４，１２６を有する。側部１２
４，１２６は遷移部１２８，１３０により溝１２２に接
続されている。

【００２２】溝１２２は、やや急峻な側面を有する。カ
ム面９４の側部１２４，１２６は、より緩やかな上方傾
斜を有する。溝１２２の急峻な傾斜側面は、遷移部１２
８，１３０によって穏やかに傾斜する側面１２４，１２
６に接続されている。カム面９４の中心軸１３４は、側
部１２４，１２６とランド９６との相互接続間の中道に
配設されている。ステアリングシステムがオンセンター
状態にあるときは、ローラ１１０の中心軸は、カム面９
４の中心軸１３４上にある。

【００２３】本発明の特定の実施例では、軸１３４の一
方に対するカム面９４の一部例えば図７に見られる右側
面は、図表Ｉ（第１２頁）に従って組み立ててある。カ
ム面９４の構成は、中心軸１３４の両側で同一であるこ
とは理解さるべきである。図表Ｉでは、角度は、カム面
９４の中心を通って延びて垂直軸１３４（図７参照）を
二等分する第１すなわち基本放射軸１３８（図５）から
計測される。角度は、第２の放射軸１４０（図５）まで
計測される。角度は、図５内に符号１４２にて示され
る。

【００２４】角度１４２は、両放射軸１３８，１４０
（図５）がカム面９４の中心を通って延びるときは、０
度であると考えられる。反時計方向（図５参照）に角度
が増すにつれ、放射軸１４０は放射軸１３８からますま
す引き離され、角度１４２はより大きくなる。

【００２５】図表Ｉ（第１２頁）では、カム面の深さ
は、ランド面９６からカム面９４と放射軸１４０の交点
までの垂直距離であると考えている。かくして、カム面
９４の深さは、ランド９６からカム面９４に放射軸１４
０が交差する高さまで垂直に下方（図７参照）に計測さ
れる。

【００２６】角度が０度であるときは、図表Ｉに対応す
る本発明の特定の実施例におけるカム面９４の深さは、
０．００２００インチである。角度１４２が１度に増大
すると、カム面９４の深さは０．００１６１インチとな
る。同様に、角度１４２（図５）が２度に増大すると、
カム面９４の深さは０．００１３６インチとなる。カム
面９４は、カム面列９２の中心からの放射軸によって生
成されるような形状を有する。かくして、カム面の中心
からの放射軸は、カム面の全域を通じてカム面９４に対
して一点で接する。

【００２７】角度１４２の各増分に対するカム面９４の
上昇量（図７参照）は、変化する。かくして、カム面９
４の中心近くすなわち溝１２２の領域内での角度１４２
の各増分に対しては、カム面の深さに比較的大きな減少
が存在する。カム面９４の緩やかに傾斜する外部１２６
において、角度１４２の各増分に対して凹部９４の深さ
は比較的小さく変化する。遷移部１３０では、カム面９
４の深さは角度１４２の各増分に対して一の減少率で変
化する。

【００２８】 図表Ｉ 角度 深さ 角度 深さ 角度 深さ 0.00 0.00200 2.00 0.00136 4.00 0.00084 0.25 0.00183 2.25 0.00129 4.25 0.00078 0.50 0.00172 2.50 0.00122 4.50 0.00073 0.75 0.00166 2.75 0.00115 4.75 0.00067 1.00 0.00161 3.00 0.00109 5.00 0.00062 1.25 0.00155 3.25 0.00102 5.25 0.00057 1.50 0.00149 3.50 0.00096 5.50 0.00052 1.75 0.00142 3.75 0.00090 5.75 0.00047 6.00 0.00042 カム面の２列８４，９２（図４，５）内のカム面８６，
９４は、同じ形状を有する。ローラ１１０は、カム面列
８４内のカム面８６の一つ及びカム面列９２内のカム面
９４の一つに係合している。それ故に、角度１４２内の
各増分は、カム面列８４，９２をして、図表Ｉに示した
距離の２倍の大きさの距離だけ離間させる。例えば、角
度１４２が１度から２度に増大すると、カム面列８４，
９２は、０．０００５０インチすなわち凹部の一の深さ
の０．０００２５インチの変化の２倍の距離だけ離間す
る。

【００２９】カム面列８４は、剛体弁芯４２とピン６２
とにより捩り張力ばねの外端部６０に接続されている。
カム面の内部列９２は、剛体支持リング１０２とクリッ
プ７６とにより捩り張力ばねの内端部５６に接続されて
いる。それ故に、捩り張力ばね５２の長さは、カム面列
８４，８２が離間するにつれて弾力的に増大する。

【００３０】ローラ１１０（図７）がカム面９４に沿っ
て回転すると、ローラが係合するカム面の部分の傾斜が
変化する。かくして、ローラ１１０が車両の直進移動に
対応するオンセンター位置にあるときに、ローラは溝１
２２の比較的急峻な傾斜の側面に係合する。ローラ１１
０がオンセンター位置から、例えば図７に示した右方に
変位すると、ローラはカム面９４のより緩やかに傾斜す
る遷移部に係合するよう移動する。ローラが係合するカ
ム面の部分の傾斜が変化すると、カム面がローラに係合
する線もまた変化する。

【００３１】ローラ１１０（図８）が図８内に１４４で
概略示したようにカム面９４の比較的急峻な傾斜部分に
係合すると、ローラはカム面９４に係合する第１の線１
４５を有する。ローラ１１０が上方に移動して（図７，
８に見られるように）カム面９４の急峻さがより少ない
傾斜部分１４６に係合すると、ローラはカム面９４に係
合する第２の線１４７を有する。カム面９４の部分１４
４，１４６の傾斜の変化は、図８の図解を明瞭にする目
的で誇張されており、実際に生ずるであろうよりも大き
いことは理解さるべきである。

【００３２】カム面９４，８６が同じ形状を有するた
め、カム面８６の傾斜は図８に線１４８で示した傾斜か
ら線１４９で示した傾斜まで変化する。このことで、カ
ム面８６に対するローラ１１０の係合線は、図８に１５
１で示した線から図８に１５３で示した線に変化する。

【００３３】ローラ１１０に対するカム面９４の係合線
が半径方向外方（図８では下方に見える）に移動する半
径方向距離は、傾斜が１４４で示された線から１４６で
示された線にまで変化するときに、図８に距離Ｘ／２と
して示されている。同様に、ローラ１１０に対するカム
面８６の係合線が半径方向外方（図８では下方）に移動
する半径方向距離は、傾斜が１４８で示された線から１
４９で示された線にまで変化するときに、図８に距離Ｘ
／２として示されている。かくして、カム面８６，９４
に対するローラ１１０の係合線の複合半径方向距離はＸ
に等しい。

【００３４】カム面８６，９４に対するローラ１１０の
係合線が変化する量、すなわち距離Ｘは、角度１４２
（図５）の各増分に対して図表II（第１４頁）に示され
る。角度１４２が変化する各増分に対して、捩り張力ば
ね５２の伸長量は、カム面８６，９４の深さの変化とロ
ーラ１１０の面に対するカム面の係合線の変化とに起因
する変化の合計に等しい量だけ変化する。

【００３５】角度が１度から２度に増加すると、捩り張
力ばねの軸長の変化は、カム面８６の深さの変化とカム
面９４の深さの変化とカム面に対するローラ１１０の係
合線の変化とから生ずる。例えば、角度が１度から２度
に増加すると、カム面列８４，９２は、０．０００５０
インチすなわちカム面の一つにおける深さの変化０．０
００２５インチの２倍の距離だけ離間する。さらに、カ
ム面列は、図表II内に示された距離Ｘの合計すなわち
０．０００３７（０．０００１４＋０．０００１０＋
０．００００７＋０．００００６）インチに等しい距離
だけ離間する。これにより、角度１４２が１度から２度
に変化した結果として、捩り張力ばね５２の全軸方向伸
長量は０．０００８７インチとなる。

【００３６】 図表II 角度 深さ 角度 深さ 角度 深さ 0.00 2.00 0.00006 4.00 0.00001 0.25 2.25 0.00005 4.25 0.00001 0.50 0.00011 2.50 0.00004 4.50 0.00001 0.75 0.00020 2.75 0.00003 4.75 0.00001 1.00 0.00018 3.00 0.00003 5.00 0.00001 1.25 0.00014 3.25 0.00002 5.25 0.00001 1.50 0.00010 3.50 0.00002 5.50 0.00001 1.75 0.00007 3.75 0.00002 5.75 0.00001 6.00 0.00001作動 車両が直進しているときは、カム面８６，９４の環状列
８４，９２は、互いに軸方向に整合している。このと
き、ローラ１１０はカム面８６，９４内の溝１２２に係
合している。捩り張力ばね５２は、予荷重の力により張
力をもって軸方向に緊張している。このことで、捩り張
力ばね５２はカム面８６，９４をスラスト軸受組立体８
０の両端に対して押圧している。

【００３７】車両の操舵輪が回転されるまで、初期予荷
重の力が弁芯４２と弁筒４６をしてパワーステアリング
モータ１２が非作動であるオンセンター位置に止めてい
る。回転操舵を開始すると、入力軸４４と弁芯４２は弁
筒４６に対して回転する。

【００３８】弁芯４２と弁筒４６との間の相対回転によ
り、パワーステアリングモータチャンバ１８の左端部２
２か右端部２４のどちらかに圧力流体が供給される。パ
ワーステアリングモータの他方のチャンバは、リザーバ
に接続されている。このことで、操舵輪の回転運動が生
ずる。

【００３９】弁芯４２が弁筒４６に対して回転すると、
カム面の内部列８４と外部列９２は互いにオフセットす
る。かくして、角度１４２（図５）は増大する。角度１
４２が増大するにつれ、ローラ１１０（図７）は溝１２
２からカム面９４に沿って例えば右方（図７参照）に回
転する。

【００４０】溝１２２を形成するカム面９４の部分は比
較的急峻な傾斜を有しており、これにより弁芯４２と弁
筒４６との間の相対運動の各増分に対して、カム面９４
の深さは比較的大きく変化する。かくして、角度１４２
が０度から１度に増大するにつれ、ローラが係合するカ
ム面９４の部分の深さが０．００２００インチから０．
００１６１インチに減少する（図表Ｉ参照）。さらに、
ローラの反対側に係合するカム面８６の深さもまた、
０．００２００インチから０．００１６１インチに減少
する。このことで、カム面内に全体で０．０００７８イ
ンチの変化が生まれる。

【００４１】ローラ１１０がカム面８６，９４に沿って
回転すると、カム面に対するローラの係合線は図表II内
にＸで示した量だけカム面列８４，９２に対して軸方向
に変化する。かくして、角度１４２が０度から１度に増
大すると、ローラの係合点の軸方向変化は、０．０００
４９（０．０００１１＋０．０００２０＋０，０００１
８）インチだけシフトする。捩り張力ばね５２の長さに
おける複合変化すなわち全変化は、カム面８６，９４の
深さの変化とカム面に対するローラ１１０の係合線の変
化とに起因する変化の合計である。かくして、捩り張力
ばね５２の軸方向量の全変化は、０．０００７８インチ
に０．０００４９インチを加算した０，００１２７イン
チとなる。捩り張力ばね５２の両端部５６，６０が剛体
金属部材によってカム面列８４，９２に接続されている
ため、捩り張力ばね５２が受ける張力は、捩り張力ばね
を弾力的に緊張させてその長さを同量すなわち０．００
１２７インチだけ弾性的に増加させる。

【００４２】弁芯４２と弁筒４６との間の相対回転が続
くと、スラスト軸受８０のローラが係合するカム面８
６，９４の傾斜は減少する。それ故に、弁芯４２と弁筒
４６との間の相対回転の等分の増分に対して、捩り張力
ばねの弾力的な軸方向変形量は、弁芯４２と弁筒４６間
の相対回転が増大するにつれて減少する。

【００４３】捩り張力ばね５２の軸方向伸長量が減少す
ると、弁芯４２と弁筒４６との間の相対回転の連続する
増分の間に、捩り張力ばねの弾性的な張力変形に起因す
る弁芯の回転の連続的な増分をそれぞれ引き起こすのに
必要な力の量が減少する。このことは、図９内の曲線１
５０によって示される。操舵輪が初期位置から向きを変
えると、溝１２２に隣接するカム面８６，９４の急峻な
傾斜の部分は、弁芯４２と弁筒４６との間の相対回転に
対する抵抗力が比較的大きな増加率を示す。このこと
は、曲線１５０（図９）の部分１５２の比較的急峻な傾
斜によって示される。

【００４４】弁芯４２と弁筒４６との間の相対回転量が
増大すると、ローラ１１０が係合する外部カム面８６及
び内部カム面９４の部分の傾斜は減少する。それ故に、
弁芯４２と弁筒４６との間の相対回転のさらなる増分の
間に遭遇する抵抗量は減少する。このことは、図９内に
１５４で示した曲線の部分で示される。これは、弁芯４
２と弁筒４６との間の相対的な回転の各増分に対する捩
り張力ばね５２の弾力的な軸方向伸長量が、捩り張力ば
ね５２のより少ない軸方向伸長量を招くからである。そ
れ故に、たとえ捩り張力ばね５２の全弾性軸方向伸長と
捩り張力ばね内の全軸方向歪みとが、弁芯４２と弁筒４
６との間の相対回転の各増分に対して増大しようとも、
相対回転の各追加的増分に対する抵抗力は、曲線１５０
の場合は部分１５４により示されたように減少する。

【００４５】捩り張力ばね５２に対する張力の作用に起
因する軸方向伸長に加え、捩り張力ばねは、弁芯４２と
弁筒４６とが互いに相対回転するさいに捩り力により弾
性的に変形される。かくして、捩り張力ばね５２の内端
部４６は、弁筒４６に固着され、かつ捩り張力ばねの外
端部６０は弁芯４２にしっかりと固着される。弁芯４２
と弁筒４６との間の相対回転により、捩り張力ばね５２
が弾性的に捩り緊張すなわち公知の仕方で変形する。

【００４６】捩り張力ばね５２の捩り変形量は、弁芯４
２と弁筒４６との間の相対回転の各増分に対して一定の
ままである。それ故に、張力に起因する抵抗力は、図９
内の曲線１５８で示したように、線形的に増大する。

【００４７】弁芯４２と弁筒４６との間の相対回転をも
たらすのに遭遇する全抵抗力は、捩り張力ばねの弾力的
張力変形と捩り張力ばねの弾性的捩り変形とによりもた
らされる抵抗力の合計である。このことで、弁芯４２と
弁筒４６との間の相対回転に対する全抵抗力が、弁芯４
２と弁筒４６との間の相対回転中に曲線１６２に示され
るように増大する結果となる。

【００４８】駐車操作中は、弁芯４２と弁筒４６との間
の相対回転量は、典型的には３度を若干越えよう。時速
５５マイルでのレーン変更中に、弁芯４２と弁筒４６と
の間の相対回転量は、典型的には約２．２度となろう。
弁芯４２と弁筒４６との間の約１．５度の相対回転の後
で、捩り張力ばね５２の張力変形に基づく減少する抵抗
力が、捩り力ばねの捩り変形に基づく増大する抵抗力を
部分的にオフセットさせる。

【００４９】本発明の上記の記載から、当業者は本発明
の改良と変形と修正とを想起するであろう。当業界内で
のそうした改良や変形や修正は、添付の特許請求の範囲
によって覆われるよう意図してある。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、捩り張力ばねを有する
液圧制御弁により適確な操舵操作が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により構成されたパワーステアリングシ
ステムの断面図である。

【図２】図１のパワーステアリングシステムの一部を示
す拡大部分断面図である。

【図３】図２の装置の幾つかの構成部品の分解図であ
る。

【図４】図２の概ね４−４線に沿う断面図である。

【図５】図２の概ね５−５線に沿う断面図である。

【図６】図１，２の装置内で用いられるスラスト軸受組
立体の一部を示す拡大部分図である。

【図７】図６のスラスト軸受組立体内のローラの一部と
カム面の一部とを示す拡大部分断面図である。

【図８】カム面の傾斜変化に基づいてカム面に対する軸
受の係合線が変化する様子を描写した非常に簡略化され
た図である。

【図９】操舵力が変化する様子を図解したグラフであ
る。

【符号の説明】

４２ 弁芯 ４６ 弁筒 ５２ 捩り張力ばね ８０ スラスト軸受 ８４，９２ 環状列 ８６，９４ カム面 １００ ローラ

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パワーステアリングモータの操作を制御
   するよう互いに相対回転可能である第１及び第２の部材
   と、 前記第１及び第２の部材を相互接続する捩り張力ばね
   と、 前記第１の部材間での第１の方向への相対回転時に、前
   記捩り張力ばねにトルクを作用して前記捩り張力ばねの
   捩り変形を増大させる手段と、 前記第１の部材間での第１の方向への相対回転時に前記
   捩り張力ばねに張力を作用して前記捩り張力ばねの軸方
   向変形を増大させる手段とを備え、該捩り張力ばねに張
   力を作用する手段は、前記第１及び第２の部材間の第１
   の方向への相対回転の複数の等量増分の各増分中に、前
   記捩り張力ばねの軸方向変形量を減少させる手段を含
   む、 ことを特徴とするパワーステアリングシステム用装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記捩り張力ばねに張力を作用する前記手段は、前記捩
   り張力ばねの軸方向変形をもたらすよう力を伝達するカ
   ム面手段を有し、該カム面手段は、第１の傾斜を有する
   第１の部分と該第１の傾斜よりも少ない第２の傾斜を有
   する第２の部分とを有し、前記カム面の前記第１の部分
   が、前記第１及び第２の部材間の相対回転の複数の等量
   増分の第１増分の間に前記捩り張力ばねに対して張力を
   作用し、前記カム面の前記第２の部分が、前記第１及び
   第２の部材間の相対回転の複数の等量増分の第２増分の
   間に前記捩り張力ばねに対して張力を作用し、第１及び
   第２の部材間の第１の方向への相対回転中に、相対回転
   の複数の等量増分の前記第１増分は、相対回転の複数の
   等量増分の前記第２増分に先行する、 ことを特徴とする前記装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の装置において、 前記捩り張力ばねに対して張力を作用する前記手段は、
   ローラの環状列を含んでおり、第１の環状カム面列は、
   ローラの前記環状列の第１の側に係合して配設されてお
   り、第２の環状カム面列は、ローラの前記環状列の第２
   の側に係合して配設されている、 ことを特徴とする前記装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の装置において、 前記第１及び第２の部材は、パワーステアリングモータ
   への流体の流れを制御するよう協働する第１及び第２の
   弁部材であり、前記捩り張力ばねに張力を作用する前記
   手段は、前記捩り張力ばねが貫通して延びる開口する中
   央部を有するローラの環状列を含んでおり、カム面の第
   １の環状列が、前記第１の弁部材の一端部に固定的に接
   続されかつ前記ローラの環状列の第１の側面に係合配設
   されており、カム面の第２の環状列が、前記第２の弁部
   材に固定的に接続されかつ前記ローラの環状列の第２の
   側面に係合配設されている、 ことを特徴とする前記装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の装置において、 前記第１及び第２の部材は、初期位置から互いに反対方
   向に相対回転可能であり、前記捩り張力ばねにトルクを
   作用する前記手段は、初期位置から第１の方向への前記
   部材間の相対回転時に前記捩り張力ばねの伸張変形を増
   大させ、かつ第１の方向とは反対の第２の方向への前記
   部材間の相対回転時に前記捩り張力ばねの伸張変形を増
   大させる手段を含み、前記捩り張力ばねに張力を作用す
   る手段は、前記部材が初期位置にあるときに張力の影響
   下で前記捩り張力ばねを軸方向に変形した状態に保ち、
   前記捩り張力ばねが前記第１及び第２の部材を初期位置
   に付勢する力を作用するようにさせる手段を含む、 ことを特徴とする前記装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の装置において、 前記捩り張力ばねは、第１及び第２の端部を有してお
   り、前記第１の部材は前記捩り張力ばねの前記第１の端
   部に固定的に接続されており、前記第２の部材は前記捩
   り張力ばねの前記第２の端部に固定的に接続されてお
   り、前記捩り張力ばねに張力を作用する手段は、前記捩
   り張力ばねの前記第１及び第２の端部に配設されてお
   り、かつ前記捩り張力ばねの前記第１及び第２の端部と
   前記張力を作用する手段との間にさしたる変形を伴うこ
   となく張力を伝達する剛体により、前記捩り張力ばねの
   前記第１及び第２の端部に接続されている、 ことを特徴とする前記装置。
7. 【請求項７】 パワーステアリングモータの操作を制御
   するよう互いに相対回転可能な第１及び第２の部材と、 前記第１及び第２の部材を相互接続する捩り張力ばね
   と、 前記第１の部材間での第１の方向への相対回転時に、前
   記捩り張力ばねにトルクを作用して前記捩り張力ばねの
   捩り変形を増大させる手段と、 前記第１の部材間での第１の方向への相対回転時に前記
   捩り張力ばねに張力を作用して前記捩り張力ばねの軸方
   向変形を増大させる手段とを備え、該捩り張力ばねに張
   力を作用する手段は、前記捩り張力ばねの両端部に剛体
   により接続された第１及び第２のカム面を含み、該剛体
   が前記第１及び第２のカム面と前記捩り張力ばねの両端
   部との間でさしたる変形を伴うことなく張力を伝達す
   る、 ことを特徴とするパワーステアリングシステム用装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の装置において、 前記第１のカム面と前記捩り張力ばねの一端部との間の
   距離及び前記第２のカム面と前記捩り張力ばねの他端部
   との間の距離は、前記捩り張力ばねに対して増大する張
   力が作用する間は前記捩り張力ばねに張力を作用する前
   記手段によって実質的に一定に保たれる、 ことを特徴とする前記装置。
9. 【請求項９】 請求項７記載の装置において、 前記捩り張力ばねに張力を作用する前記手段は、前記第
   １及び第２のカム面間に配設され、かつ前記第１及び第
   ２の部材の第１の方向への相対回転時に前記第１及び第
   ２のカム面と協働して該第１及び第２のカム面間の距離
   を増大させる複数の部材を含み、前記捩り張力ばねは、
   前記第１及び第２の部材の第１の方向への相対回転時に
   前記第１及び第２のカム面間の距離の増加と同じ量だけ
   軸方向に伸張変形する、 ことを特徴とする前記装置。
10. 【請求項１０】 請求項７記載の装置において、 前記第１及び第２の部材は、パワーステアリングモータ
    への流体の流れを制御するよう協働する第１及び第２の
    弁部材であり、前記第１のカム面は前記第１の弁部材に
    固定的に接続されており、前記第２のカム面は前記第２
    の弁部材に固定的に接続されている、 ことを特徴とする前記装置。
11. 【請求項１１】 パワーステアリングモータの操作を制
    御するよう互いに相対回転可能な第１及び第２の部材
    と、 前記第１及び第２の部材を相互接続する捩り張力ばね
    と、 前記第１の部材間での第１の方向への相対回転時に、前
    記捩り張力ばねにトルクを作用して前記捩り張力ばねの
    捩り変形を増大させる手段と、 前記第１の部材間での第１の方向への相対回転時に、前
    記捩り張力ばねに張力を作用して前記捩り張力ばねの軸
    方向変形を増大させる手段とを備え、該捩り張力ばねに
    張力を作用する手段は、前記部材間の第１の方向への第
    １の増分角度距離を跨ぐ相対回転時に捩り張力ばねに作
    用された張力を第１の量だけ可変し、かつ前記部材間の
    第１の方向への前記第１の増分角度距離と等しいがオフ
    セットしている第２の増分角度距離を跨ぐ相対回転時に
    捩り張力ばねに作用された張力を前記第１の量とは異な
    る第２の量だけ可変する手段を含む、 ことを特徴とするパワーステアリングシステム用装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の装置において、 捩り張力ばねに張力を作用する前記手段は、前記捩り張
    力ばねを軸方向に変形させる力を伝達するカム面手段を
    含み、該カム面手段は、第１の傾斜を有する第１の部分
    及び第１の傾斜よりも緩やかな第２の傾斜を有する第２
    の部分とを有しており、該カム面手段の前記第１の部分
    は、前記部材間の第１の増分角度距離を跨ぐ相対回転中
    に前記捩り張力ばねに張力を作用し、該カム面手段の前
    記第２の部分は、前記部材間の第２の増分角度距離を跨
    ぐ相対回転中に前記捩り張力ばねに張力を作用する、 ことを特徴とする前記装置。
13. 【請求項１３】 請求項１１記載の前記装置において、 前記捩り張力ばねに張力を作用する前記手段は、ローラ
    の環状列を含んでおり、カム面の第１の環状列が、ロー
    ラの前記環状列の第１の側面に係合配設されていて、カ
    ム面の第２の環状列が、ローラの前記環状列の第２の側
    面に係合配設されている、 ことを特徴とする前記装置。
14. 【請求項１４】 請求項１１記載の前記装置において、 前記第１及び第２の部材は、パワーステアリングモータ
    への流体の流れを制御するよう協働する第１及び第２の
    弁部材であり、前記捩り張力ばねに張力を作用する前記
    手段は、前記捩り張力ばねが貫通して延びる開口する中
    央部を有するローラの環状列を含み、カム面の第１の環
    状列が、前記第１の弁部材の一端に固定的に接続されか
    つローラの前記環状列の第１の側面に係合配設されてお
    り、カム面の第２の環状列が、前記第２の弁部材に固定
    的に接続されかつローラの前記環状列の第２の側面に係
    合配設されている、 ことを特徴とする前記装置。
15. 【請求項１５】 請求項１１記載の前記装置において、 前記第１及び第２の部材は、初期位置から互いに反対方
    向に相対回転可能であり、前記捩り張力ばねにトルクを
    作用する前記手段は、初期位置から第１の方向への前記
    部材間の相対回転時に前記捩り張力ばねの伸張変形を増
    大させかつ第１の方向とは反対の第２の方向への前記部
    材間の相対回転時に前記捩り張力ばねの伸張変形を増大
    させる手段を含み、前記捩り張力ばねに張力を作用する
    前記手段は、前記部材が初期位置にあるときに張力の影
    響下で前記捩り張力ばねを軸方向に変形した状態に保
    ち、前記捩り張力ばねが前記第１及び第２の部材を初期
    位置に付勢する力を作用するようにさせる手段を含む、 ことを特徴とする前記装置。
16. 【請求項１６】 請求項１１記載の前記装置において、 前記捩り張力ばねは、第１及び第２の端部を有してお
    り、前記第１の部材は前記捩り張力ばねの前記第１の端
    部に固定的に接続されており、前記第２の部材は前記捩
    り張力ばねの前記第２の端部に固定的に接続されてお
    り、前記捩り張力ばねに張力を作用する手段は、前記捩
    り張力ばねの前記第１及び第２の端部間に配設され、か
    つ前記捩り張力ばねの前記第１及び第２の端部と前記張
    力を作用する手段との間にさしたる変形を伴うことなく
    張力を伝達する剛体により前記捩り張力ばねの前記第１
    及び第２の端部に接続されている、 ことを特徴とする前記装置。