JPH0781596A - 動力舵取装置の操舵力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧反力制御用スプールバルブでのスプール
がバルブ孔壁に偏心接触して生じるフリクションによる
特性ヒステリシスの増加問題等を解消する。 【構成】 ポンプＰからの圧油を車輌走行条件に応じて
制御し操舵反力を発生させる油圧反力室１５への反力油
圧を得る油圧反力制御用スプールバルブ１３を備える。
スプールバルブは、スプール３０とこれを摺動自在に保
持するバルブ孔２６，２７によって形成される。バルブ
孔には、ポンプＰからの供給ポート２２、油圧反力室１
５に接続される反力ポート２３からタンクＴ側への排出
ポート２４が適宜開口され、スプールとの間の隙間を圧
油が所要の状態で流れる。スプールのランド部３１，３
２外周部とバルブ孔内周部との少なくともいずれか一方
の嵌合部に、他方側との隙間空間の下流側が徐々に減少
するようなテーパ面部５０，５１を略全周にわたって形
成する。

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、前記スプー
ルをこれら各ポートを選択的に接続するように摺動動作
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
ルバルブにあっては、スプールのランド部外周部やこれ
を保持するバルブ孔内周部は、一部のチャンファを除い
て略平行関係を保つような設計とされていた。換言すれ
ば、スプールのランド部における円筒度とバルブ孔の円
筒度とは、高精度に制作され、良好な摺動動作を得られ
るような構成とすることが一般的であった。

【０００７】しかしながら、上述したスプールやバルブ
孔を製造加工するにあたって、加工上からある程度の製
造誤差は避けられず、たとえば図８に示すように、スプ
ールバルブ１を構成するスプール２のランド部２ａとバ
ルブ孔３との間に、若干のテーパ角度をもつテーパ面部
４が形成されてしまうものであった。この場合、ランド
部２ａにテーパ面部４が形成された場合を示す。

【０００８】そして、このようなテーパ面部４をもつス
プールバルブ１にあっては、圧油の流れの方向とテーパ
面部４でのテーパの方向との関係から、スプール２をバ
ルブ孔３内で偏心させる力が発生したり、あるいは調心
させる力が発生したりすることになる。

【０００９】たとえば図８の（ａ）中矢印ｑで示すよう
な方向への流れ、つまりテーパ面部４が拡がっている方
向への流れを生じている場合に、スプール２が何らかの
力で僅かにでも偏心すると、その時点で偏心力が働き、
スプール２のランド部２ａ等の外周部がバルブ孔３の内
周部に部分的に接触し、スプール２が摺動する時にフリ
クションを発生することになる。

【００１０】そして、このようなフリクションは、その
まま反力特性に反映され、操舵力特性上でのヒステリシ
スが、図８の（ｂ）に示した入口圧（ポンプからの供給
ポート圧）と反力圧との関係から明らかなように大きく
なる。

【００１１】ここで、図８の（ａ）においてＰ１は入口
圧、Ｐはテーパ面部４部分での圧力、ｈ１はテーパ面部
４の大径側でのバルブ孔３との間隙寸法、ｈ２はテーパ
面部４の小径側でのバルブ孔３との間隙寸法、ｌはスプ
ールランド部２ａの長さ寸法とすると、図８の（ｃ）か
ら明らかなように、ｈ２の間隙寸法が大きくなり、テー
パ面部４での下流側寸法が大きくなる程、スプール２に
働く調心力が小さくなり、偏心力が大きくなることが理
解される。

【００１２】すなわち、製造誤差等によって、圧油の流
れの方向に対し、バルブ孔とスプールとの間での間隙が
拡がる形状を生じると、油圧的なバランスが悪くなり、
スプールがバルブ孔内で僅かでも偏心し易く、ステック
等を生じる虞れがあるもので、このような不具合を解決
し得る何らかの対策を講じることが望まれている。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、スプールのランド部外周部とバルブ孔との
嵌合部での隙間空間形状を、常に調心力が働くような対
策を講じ、従来のようなスプールのバルブ孔への接触に
よるフリクションの増加、素テック等を防ぎ、反力特
性、操舵力特性でのヒステリシスの増加という不具合を
解消し得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。

【００１４】

【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、
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
とで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構成するスプール
のランド部外周部とこのスプールを摺動自在に保持する
バルブ孔の内周部との少なくともいずれか一方の嵌合部
の一部、たとえばスプールランド部外周部またはバルブ
孔内周部等に、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からタンク側への排出ポートへの
圧油の流れの方向に沿って、他方側との嵌合部における
隙間空間の下流側が徐々に減少するようなテーパ面部を
略全周にわたって形成するようにしたものである。

【００１５】

【作用】本発明によれば、スプールのランド部外周部と
バルブ孔内周部との嵌合部に形成される隙間空間を、ス
プールバルブ内での供給ポート、反力ポート、排出ポー
ト間での圧油の流れの方向での下流側の隙間が小さくな
るように、スプール、バルブ孔の少なくともいずれか一
方にテーパ面部を形成することにより、前記隙間空間で
の油圧的バランスをよくし、スプールをバルブ孔内で常
に調心させるような力を発生させることを可能とし、従
来のようなスプールのバルブ孔に対しての接触やステッ
ク等を防ぎ、操舵力特性でのヒステリシスを最小限と
し、適切な反力特性を得ることが可能となる。

【００１６】

【実施例】図１および図２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すものであり、これら
の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。

【００１７】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しての電磁
ソレノイド１４等によって構成されている。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ＰＳ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。

【００１８】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。

【００１９】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内径が異なる大径孔２６と小径
孔２７とからなるバルブ孔が形成されている。これらバ
ルブ孔を構成する大径孔２６と小径孔２７は、前記供給
ポート２２、排出ポート２４に接続されている。

【００２０】３０は上述したスリーブ２０内でバルブ孔
としての大径孔２６、小径孔２７に対応する大径部３１
および小径部３２を有するスプールで、このスプール３
０の大径部３１、小径部３２には、前記スリーブ２０側
の環状溝２５との間で第１および第２の可変絞りを形成
する第１、第２のランド部３３，３４が形成されてい
る。なお、図中３５、３６、３７は供給ポート２２、反
力ポート２３、排出ポート２４に連通する通路を形成す
るための環状溝または小径端部で、またこのスプール３
０内部には、スプール３０の両端側部分をタンクＴ側に
接続する排出通路３８が形成されている。

【００２１】そして、このスプール３０は、供給ポート
２２側の一端部からばね手段であるコイルばね４０によ
り図中右側（小径部３２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先端部が当接されている。

【００２２】なお、図中４１は上述したコイルばね４０
の付勢力を調整する調整ロッドで、この調整ロッド４１
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４０
の一端が係止されている。そして、この調整ロッド４１
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、図中４３はスプール３０
側の端部に凹設されたばね受け用の凹部である。

【００２３】さらに、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。

【００２４】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
３，３４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。

【００２５】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３３によ
る）が閉じ切り、ポンプＰからの圧油を、油圧反力室１
５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３４による）は開放され、油圧反力室１
５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。

【００２６】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
し、所望の油圧反力が得られる。

【００２７】そして、操舵による動力舵取装置ＰＳ側で
の圧力上昇に伴い、環状溝２５での圧油圧力は、操舵を
行なう以前の圧力比に応じて上昇し始める。このような
状態では、スプール３０は、上述した環状溝２５部分で
の圧力を大径部３１と小径部３２との面積差を受圧部と
して受圧し、その結果このスプール３０は、コイルばね
４０に抗して左行し、これによりポンプＰ側の第１の可
変絞りを締め切り、タンクＴ側の第２の可変絞りを開放
し、環状溝２５、さらに油圧反力室１５での圧力を抑制
する。なお、この状態を、動力舵取装置の供給圧（入口
圧）と油圧反力室１５の圧力（反力圧）との関係で見る
と、後述する図６に示すような特性となる。

【００２８】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。

【００２９】そして、以上の説明から明らかなように、
上述した構成による油圧反力制御用のスプールバルブ１
３によれば、可動ロッド１４ａの動きでコイルばね４０
と協働してスプール３０を作動させることにより、油圧
反力室１５への反力油圧を制御するとともに、環状溝２
５内での圧力が上昇したときに、スプール３０が、大径
部３１と小径部３２との受圧面積差で作動され、油圧反
力室１５での圧力上昇を抑制するようになっている。

【００３０】さて、本発明によれば、上述したようにス
リーブ１３内にバルブ孔として形成されている大径孔２
６および小径孔２７と、その内部で摺動自在に保持され
るスプール３０との嵌合部において、スリーブ１３内壁
部（バルブ孔内周部）とスプール３０におけるランド部
（３１，３２等）外周部の少なくともいずれか一方の嵌
合部の一部（本実施例ではスプール３０のランド部３
１，３２）に、ポンプＰからの供給ポート２２、油圧反
力室１５に接続される反力ポート２３からタンクＴ側へ
の排出ポート２４への圧油の流れの方向に沿って、他方
側（スリーブ１３によるバルブ孔２６，２７）との嵌合
部における隙間空間の下流側が徐々に減少するようなテ
ーパ面部５０，５１を略全周にわたって形成するように
したところに特徴を有している。

【００３１】ここで、この実施例では、図１および図
２、さらに図３から明らかなように、スプール３０外周
部であるランド部３１，３２の外周面を、タンクＴに接
続される排出ポート２４側である小径部３２側が、大径
部３１側よりも大径となるようなテーパ面部５０，５１
として形成した場合を示している。

【００３２】このような構成によれば、スプール３０の
ランド部３１，３２外周部とバルブ孔２６，２７内周部
との嵌合部に形成される隙間空間が、スプールバルブ１
３内での供給ポート２２、反力ポート２３、排出ポート
２４間での圧油の流れの方向での下流側の隙間が小さく
なるようなテーパ面部５０，５１で形成されることによ
り、この隙間空間での油圧的バランスをよくし、スプー
ル３０をバルブ孔２６，２７内で常に調心させるような
力を発生させることを可能とし、従来のようなスプール
３０のバルブ孔２６，２７に対しての接触やステック等
を防ぎ、操舵力特性でのヒステリシスを最小限とし、適
切な反力特性が得られるものである。

【００３３】なお、図３においてｑは圧油の流れる方向
を、ｈ１、ｈ２は隙間寸法を示し、ｈ１側が大きくなる
ようなテーパ面部５０，５１である場合を示している。

【００３４】しかし、本発明はこのような実施例構造に
は限定されず、たとえば図４および図５から明らかなよ
うに、スプール３０を摺動自在に保持するスリーブ１３
のバルブ孔２６，２７を形成する内周部側をテーパ面部
５０，５１で形成した場合を示している。ここで、図４
は前述した図２と同様に、油圧反力制御用スプールバル
ブ１３を模式的に描いた場合を示し、詳細な説明は省略
する。

【００３５】そして、上述した二つの実施例によれば、
スプール３０のランド部３１，３２あるいはスリーブ２
０側のバルブ孔２６，２７のいずれかを、テーパ面部５
０，５１によって形成し、これによってスプール３０の
バルブ孔２６，２７内での調心性を確保できるような作
用力を得ているものであり、構造的には簡単であるにも
かかわらず、常にスプール３０を調心状態に保ち、ステ
ックし難く、適切な操舵反力特性を、図６から明らかな
ように、ヒステリシスを最小限とした所要の状態で得る
ことができる。

【００３６】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。

【００３７】たとえば上述した実施例においては、本発
明を特徴づけるスプールバルブ１３として、特開平４−
２５４２５７号公報等に示されるようなスプール３０の
両端側が大径部３１と小径部３２とによるランド部を有
し、これらに対応してバルブ孔を大径孔２６と小径孔２
７とによって形成した場合を説明したが、本発明はこれ
に限定されず、従来から知られている同一径寸法による
スプールとバルブ孔の組み合わせによるスプールバルブ
であっても適用して効果を発揮し得る。

【００３８】また、上述した実施例では、スプール３０
とバルブ孔との嵌合部をすべてテーパ面部５０，５１に
よって形成した場合を説明したが、本発明はこれに限定
されず、一部のみ、特にタンクＴへの排出ポート２４に
最も近い嵌合部のみを、テーパ面部によって隙間空間が
徐々に隙間を小さくするようにしてもよいことは言うま
でもない。

【００３９】さらに、上述したような構造を有するスプ
ールバルブ１３において、ポンプＰからの圧油が流入す
る供給ポート２２としては、たとえば図７の（ａ）から
明らかなように、バルブ孔２６の内壁部において周方向
に等配した複数個所（三個所、四個所等）に開口させて
設けることが、スプール３０のバルブ孔２６内での調心
性を確保するうえでは有効である。

【００４０】これは、図７の（ｂ）から明らかなよう
に、周方向の一個所からの圧油の供給では、スプール３
０に対して他側に対して偏心させようとする力を避ける
ことができないが、同図（ａ）のようにすれば上述した
偏心力を相殺し、スプール３０を調心し得ることから、
容易に理解されよう。

【００４１】

【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、油圧反力制御用のス
プールバルブを構成するスプールのランド部外周部とこ
のスプールを摺動自在に保持するバルブ孔の内周部との
少なくともいずれか一方の嵌合部の一部、たとえばスプ
ールランド部外周部またはバルブ孔内周部等に、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
からタンク側への排出ポートへの圧油の流れの方向に沿
って、他方側との嵌合部における隙間空間の下流側が徐
々に減少するようなテーパ面部を、略全周にわたって接
触的に形成するようにしたので、簡単な構造であるにも
かかわらず、スプールのランド部外周部とバルブ孔内周
部との嵌合部に形成される隙間空間での油圧的バランス
をよくし、スプールをバルブ孔内で常に調心させるよう
な力を発生させることを可能とし、従来のようなスプー
ルのバルブ孔に対しての接触やステック等を防ぎ、操舵
力特性でのヒステリシスを最小限とし、適切な反力特性
を得ることが可能となるという種々優れた効果を奏す
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、油圧反力制御用の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】図１に示した油圧反力制御用スプールバルブの
概略構成を説明するために模式化した概略構成図であ
る。

【図３】図２の要部を拡大した概略図である。

【図４】本発明の別の実施例を示す図２に対応する模式
化された概略構成図である。

【図５】図４の要部を拡大した概略図である。

【図６】入力圧に対する反力圧特性を示す特性図であ
る。

【図７】本発明の変形例を示すもので、（ａ）はポンプ
からの供給ポート部分を断面した概略図、（ｂ）はその
従来例を示す図である。

【図８】従来の油圧反力制御用スプールバルブにおける
不具合を説明するためのものであって、（ａ）はスプー
ルバルブの要部構成を拡大した概略図、（ｂ）は入口圧
に対しての反力圧特性を示す図、（ｃ）はスプールとバ
ルブ孔とのテーパ面による隙間空間での油圧的バランス
を説明するための図である。

【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（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 大径孔（バルブ孔） ２７ 小径孔（バルブ孔） ３０ スプール ３１ 大径部（ランド部） ３２ 小径部（ランド部） ４０ コイルばね（ばね手段） ５０ テーパ面部 ５１ テーパ面部 Ｐ ポンプ Ｔ タンク ＰＳ 動力舵取装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 聡 埼玉県東松山市神明町二丁目11番６号 自 動車機器株式会社松山工場内

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スプールのランド部外周
   部とこのスプールを摺動自在に保持するバルブ孔の内周
   部との少なくともいずれか一方の嵌合部の一部に、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
   トからタンク側への排出ポートへの圧油の流れの方向に
   沿って、他方側との嵌合部における隙間空間の下流側が
   徐々に減少するようなテーパ面部を略全周にわたって形
   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。