JPH09507185A - 動力補助式操舵機構のための流体制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 手動駆動される操舵部材と、操舵手段に作動的に接続され車両のかじ取りを行う流体駆動式駆動部材（１６）とを有した車両用パワーステアリング機構のための流体制御システム（１０）であって、前記手動駆動される操舵部材を操作した際に、前記流体作動式駆動部材（１６）への加圧流体の流量を、前記操舵手段を動かすのに要求される力に応じて調節するための第一のバルブ（１２）を備え、該第一のバルブ（１２）は独立した少なくとも二つの調節バルブ手段（１７０，１７１）を有しており、これら各調節バルブ手段は前記操舵部材によって同時に操作されて、前記流体作動式駆動部材（１６）への及び／又は同部材からの流体の流れを所定流量に調節するものであり、前記調節バルブ手段（１７０，１７１）の少なくとも一つは第二のバルブ（１４）を介して一つのドレンに独立的に連通しており、前記第二のバルブ（１４）は、前記バルブ手段（１７０，１７１）の少なくとも一つを、車両速度に応じて、前記ドレンに対して選択的に接続しあるいは接続を遮断するように構成されて成る。

Description

【発明の詳細な説明】 動力補助式操舵機構のための流体制御システム 本発明は、車両用の動力補助式操舵機構のための流体制御システムの改良に関 するものである。 手動で駆動される操舵部材（通常、ハンドル"stecrlng wheel"）、及び流体駆 動される駆動部材（通常、液圧式複動ピストン／シリンダアッセンブリ）を備え 、これらが操舵手段（例えば車輪）に作動的に接続され、これにより車両のかじ 取りがなされる自動車用のパワー・ステアリング（動力かじ取り装置）は周知で ある。 前記ハンドルは流量調節バルブに駆動的に接続されている。この流量調節バル ブは、前記液圧式ピストン／シリンダアッセンブリのピストンを作動させるため に供給される流体の圧力を変化させ、その液圧式ピストン／シリンダアッセンブ リへ送る加圧流体の流量を調節するよう、前記車輪を動かすのに必要な負荷に反 応するものである。 かかるパワー・ステアリング機構は、例えば英国特許 1299506 に示されてい る。 前記ハンドルを回すのに必要な動力補助（powcr assistancc）の度合いは車両 の速度により変化することが知られている。負荷感応式調節バルブによって発生 された流体の調節圧力を変化させるために、流路中に速度感応式調節バルブを設 ける提案は周知のものである。 しかしながら、高速走行時と低速走行時とでは要求される動力補助特性が異な り、そのため、前記ハンドルにより駆動される前記調節バルブの調節特性は、高 速時及び低速時の双方において動力補助調節値の最良レンジを提供するよう選択 される。この調節値のレンジは、高速時動力補助における理想調節値レンジと低 速時動力補助における理想調節値レンジとの間の妥協領域であり、前記速度感応 式調節バルブによっては補償されない。 本発明の目的は、概して、高速及び低速において改良された動力補助応答を提 供することのできる、車両用パワー・ステアリング機構のための流体制御システ ムを提供することにある。 本発明の一態様によれば、手動駆動される操舵部材と、操舵手段に作動的に接 続され車両のかじ取りを行う流体駆動式駆動部材とを有した車両用パワーステア リング機構のための流体制御システムであって、前記手動駆動される操舵部材を 操作した際に、前記流体作動式駆動部材への加圧流体の流量を、前記操舵手段を 動かすのに要求される力に応じて調節するための第一のバルブを備え、該第一の バルブは独立した少なくとも二つの調節バルブ手段を有しており、これら各調節 バルブ手段は前記操舵部材によって同時に操作されて、前記流体作動式駆動部材 への及び／又は同部材からの流体の流れを所定流量に調節するものであり、前記 各調節バルブ手段は第二のバルブを介して一つのドレンに独立的に連通しており 、前記第二のバルブは、前記バルブ手段の少なくとも一つを、車両速度に応じて 、前記ドレンに対して選択的に接続しあるいは接続を遮断するように構成されて 成る流体制御システム、が提供される。 以下に、添付図面を参照して本発明のいくつかの態様について説明する： 図１は、本発明の一実施形態による流体制御システムの概略図である； 図２は、図１に示したシステムに用いられる負荷感応式調節バルブの軸に沿っ た断面図である； 図３は、図１に示したシステムをさらに詳細に示した図である； 図４は、図２の IV-IV 線に沿った矢視図である。 以下、本発明による流体制御システム１０について、英国特許 1299506 に記 載されているタイプの動力補助式操舵機構と合体させて説明する。基本的に、か かるシステムは、車両の運転者によってハンドルにより手で駆動される負荷感応 式調節バルブを有している。該調節バルブはバルブスリーブ内に回転可能に収納 されたバルブロータを備えている。該ロータの対向面及びスリーブは長手方向に 延在した複数の溝を有している。これらの溝が、前記ロータ及びスリーブの相対 変位に基づき、前記バルブを通る流体の流量を協働して制御する。 この操舵機構は車両の走行操舵車輪に接続されたラックを備えており、また、 前記負荷感応式バルブの前記ロータ及びスリーブにピニオンが機械的に接続され ている。以下において該システムはラック＆ピニオン機構を使用するものとして 説明してあるが、例えばウォーム＆ローラタイプステアリングギヤ等のその他の 機構も用いることができることを理解すべきである。前記ロータ及びスリーブは トルクロッドにより機械的に接続されており、ハンドルの回転により前記バルブ ロータ，スリーブ，及びトルクロッドを介して前記ピニオンが駆動される。負荷 がかかっていない状態では、前記ロータと前記スリーブとの間に角度変位はない 。ただし、前記ピニオンを駆動するための負荷が大きくなれば、このスリーブ／ ロータ間の相対的な変位は大きくなる。 この機構はさらに、前記ラックに接続された、流体駆動による複動式のピスト ン／シリンダアッセンブリを備えている。前記負荷感応式調節バルブによって制 御される流体は、前記バルブロータ及びスリーブ間の相対的な変位量により決定 された比率でこのピストン／シリンダアッセンブリに送られ、前記ラックを駆動 して前記ピニオンに掛かる荷重を減少させる。 本発明によれば、図１に示した流体制御システム１０は、負荷感応式バルブ１ ２の形態の第一のバルブ、及び速度感応式バルブ１４の形態の第二のバルブを備 えている。前記バルブ１２は、前記走行操舵車輪に駆動的に接続されたピストン ／シリンダアッセンブリ１６へ送られる加圧流体の送りを制御し、前記バルブ１ ４は前記バルブ１２からドレンへ向かう流体の戻りを制御する。これら二つのバ ルブ１２，１４は独立したユニットとして形成されるか、あるいは単一のユニッ トを形成する一つのメインバルブハウジングに統合させることができる。 前記負荷感応式バルブ１２は、前記ピストン／シリンダアッセンブリ１６の左 側及び／又は右側に供給される駆動流体の流量を選択的に制御する。この負荷感 応式バルブ１２は、送り／戻り導管Ｌ及びＲを介して、前記ピストン／シリンダ アッセンブリ１６の左側及び／又は右側とそれぞれ連通している。これら導管Ｌ ，Ｒに沿った流れ方向は、ハンドル操作中において互いに逆となる（すなわち、 一方は圧力が付加され、他方は排出される）。 加圧された流体は導管５５に沿って前記バルブ１２に送られ、また、ドレンへ の戻り流体は、速度感応式バルブ１４と連通した二本の戻り導管４１，４２に沿 って送られる。この速度感応式バルブ１４は、導管４１，４２に沿って移動する 流体を共通ドレン導管４３に送り、負荷感応式バルブ１２からの戻り流体がドレ ンに流れ、かつ流体供給源に戻れるようにするものである。 前記負荷感応式バルブ１２は、ステアリングラック（図示せず）に係合してそ れを駆動するピニオン２１に機械的に接続された、相対変位の可能なバルブロー タ１８及びスリーブ２０を備えた図２に示したタイプのものが好ましい。 従って、前記負荷反応式バルブ１２は、前記ロータ１８の外周面と離間して長 手方向に延在した複数の流量制御チャンネル２２を備えている。これらチャンネ ル２２は、スリーブ２０の内周面に対して離間して対応した複数の流量調節チャ ンネル２４と協働するものである。かかる構成は、ロータ１８及びスリーブ２０ の展開図を示した図３に概略的に示してある。 図示の実施形態では、該負荷感応式バルブ１２のこれらの協働する流量制御チ ャンネル２２，２４は、対を成す複数の第一のバルブ１７０及び対を成す複数の 第二のバルブ１７１を備えた二つの独立した調節バルブを規定すべく構成されて いる。各バルブ１７０，１７１は、導管５０を介して流体供給導管５５と、また 、導管Ｌ及びＲにそれぞれ接続された二本の導管５１，５２を介して前記ピスト ン／シリンダアッセンブリ１６と連通している。各バルブ１７０は導管２２ｄ， ２２ｆを介して前記ドレン戻り導管４１に連通し、また、各バルブ１７１は導管 ４０を介して前記ドレン戻り導管４２に連通している。 図示例のものでは、負荷感応式バルブ１２のこれらバルブ１７０，１７１は前 記スリーブ２０及びロータ１８の周囲に９０°ずつ互いに離間している。各バル ブ１７０，１７１は、枝管６２，５７を介してそれぞれ導管５１，５２と連通し た一対の制御チャンネルＬ２４，Ｒ２４を有しており、従って、全バルブ１７０ ，１７１が導管Ｌ及びＲと共通に連通している。ただし、これらバルブ１７０， １７１は、戻りドレン導管４１及び４２に対しては、それぞれ独立して連通した ものとなっている。これに関しさらに説明すれば、バルブ１７０の複数の制御チ ャンネル２２ｃがそれぞれ導管２２ｄと連通しており、かつ複数の制御チャンネ ル２２ｂがそれぞれ導管４０と連通している。 制御チャンネルＬ２４，Ｒ２４の各対の間にはランド２６が配されており、こ のランド２６を、流体を前記ロータ１８内の対向した制御チャンネル２２ａ内に 送るための枝導管５０が貫通している。前記制御チャンネル２２ａの両側には一 対のランド７０，７１が存在しており、これら各ランドはそれぞれ前記制御チャ ンネルＬ２４，Ｒ２４に対向している。前記複数のバルブ１７０，１７１は複数 のランド８０によって分離されている。 各バルブ１７０，１７１の各チャンネル２２ａの両側に位置した前記一対のラ ンド７０，７１はそれぞれサイドエッジ９０，９１，９２，９３を有している。 これらサイドエッジは、それぞれ前記ランド７０，７１と対向したチャンネルＬ ２４，Ｒ２４のエッジ９４，９５，９６，９７と協働する。これら協働するエッ ジは、チャンネル２２ａから両バルブ１７０，１７１のチャンネルＬ２４，Ｒ２ ４への、また各バルブ１７０，１７１の戻りチャンネル２２ｃ，２２ｂへの流体 の流量を調節するものである。 前記アッセンブリ１６の左側又は右側への調節加圧流体の供給量の決定に関し ての前記バルブ１２の操作は、英国特許 1299506 に述べられているものと基本 的に同じである。 概要を説明すれば、前記ロータ１８と前記スリーブ２０との間に相対的な動き があれば、加圧流体は、前記ピストン／シリンダアッセンブリ１６の左側または 右側に流体を供給するために、チャンネル２２ａから、バルブ１７０，１７１の Ｌ２４又はＲ２４の何れかに流れ、その一方で、各バルブ１７１，１７０の各戻 り口２２ｂ，２２ｃをそれぞれ介して、対向するチャンネルＲ２４又はＬ２４を 同時に排出する。前記ロータ１８とスリーブ２０との間に相対的な動きがない場 合には、加圧流体は両バルブ１７０，１７１のチャンネルＬ２４，Ｒ２４内、及 びチャンネル２２ｃ，２２ｄ内に均等に流れることができる。この位置は図３に 示してある。従って、加圧流体が導管５１又は５２の何れかのみに流れるという ことはなく、よって前記ピストン／シリンダアッセンブリ１６は駆動されない。 前記ランド７０，７１の前記寸法調整されたエッジは、各バルブ１７０，１７１ に対して同じ調節性能を提供するよう同一のサイズ及び形状のものであることが 好ましい。これにより、両バルブ１７０，１７１における変位−圧力曲線が同一 となり、混合曲線は同様な形状となるため、両バルブ１７０，１７１から出力さ れる流体が円滑に混合される。各バルブ１７０，１７１に対する前記変位−圧力 曲線は実質的に直線となるのが好ましい。あるいは、所要の状況においては非線 形曲線も適合する。ただし、バルブ１７０及び１７１からそれぞれ異なる所要の 特性を持った流れ出力を得るために、バルブ１７０の前記寸法調整されたエッジ がバルブ１７１のエッジとは異なったものとすることも考えられる。 ロータ１８及びスリーブ２０間の所定の角変位量に対し異なる車両速度におい て与えられる動力補助の度合いを変化させるため、各バルブ１７０，１７１から の前記ドレン戻り導管に沿った流体の流量が制御される。 この制御は前記速度感応式バルブ１４を用いてなされる。 図示例のものでは、この速度感応式バルブ１４は、バルブボディ１４ｂ内に収 納された、軸方向移動可能なバルブスプール１４ａを備えている。該バルブスプ ール１４ａは環状チャンネル１４ａを有している。図示例のものでは、該バルブ ボディは二つの取り入れ口を有している。その一つは導管４１に接続されており 、他方は導管４２に接続されている。また、該バルブボディは、導管４３に接続 された一つの流体排出口に接続されている。このバルブスプール１４ａは、該ス プール１４ａの軸方向位置に応じ、この速度感応式バルブ１４を通って導管４１ ，４２から導管４３へ流れる流体の流量を調節する。このスプール１４ａは、前 記ボディ１４ｂの内周面回りに、寸法調整されたエッジ１４ｄと協働する寸法調 整されたエッジ１４ｃを有した環状チャンネル１５を備えていることが好ましい 。 図示のものでは、このスプール１４ａは、中央位置すなわち復帰位置に位置し ており、この位置において、導管４１，４２と導管４３とを、好ましく制限され ないよう均等に連通させる。 この状態において、両バルブ１７０，１７１からの還元流は制限されず、従っ て両バルブ１７０，１７１は前記アッセンブリ１６への送り／戻り流体を操作で き、これにより、ロータ１８及びスリーブ２０間の相対角変位のレンジにわたっ て最大補助力が提供される。 ロータ１８及びスリーブ２０間の相対角変位のレンジにわたって最小補助力を 提供するには、前記バルブスプール１４ａが軸方向に動かされて閉鎖位置とされ 、導管４１から続く流体を閉じるか、あるいは少なくとも所定量まで絞る。前記 スプールが閉塞位置にある場合には、バルブ１７０は流体をドレンに戻すことは できず、よって実際上、加圧流体を前記アッセンブリ１６に供給しない。前記ス プール１４ａの復帰位置及び閉塞位置間の動きは、各バルブ１７０へのあるいは 同バルブからの移行が同期状態でスムーズに行われるよう進行するのが好ましい 。このバルブスプール１４ａは、車両速度に対応して徐々に作動される例えばソ レノイドの如き周知手段により動かすことが可能である。 従って、例えば駐車時の如き最大動力補助を必要とする低速運動に対しては、 前記バルブスプール１４ａは復帰位置に置かれ、該車両速度が増加した際に、有 効な補助動力を減少すべく徐々に閉塞位置に移動される。 この好ましい実施形態においては、バルブ１７０，１７１の全てにおける前記 寸法調整されたエッジは同じであり、よって、前記速度感応式バルブによりなさ れる還元流の調節によって、バルブ１７０へのあるいは同バルブからの移行段階 時において、流体圧は直線的に変化できるものとなる。 バルブ１７０へのあるいは同バルブからの移行段階に換えて、バルブ１７１へ のあるいは同バルブからの移行も可能であることは理解されるであろう。 また、バルブ１７０又は１７１へのあるいはこれらバルブからの移行を実行す るために何れの速度感応式バルブ装置も用いられることも理解されであろう。 さらに、複数のバルブ１７０又は１７１のうちの一つのみをそのバルブを流れ る流体の流量を制御するために速度感応式バルブに接続し、その他のバルブは不 変的にドレンに接続することも可能であることも理解されるであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 手動駆動される操舵部材と、操舵手段に作動的に接続され車両のかじ取 りを行う流体駆動式駆動部材とを有した車両用パワーステアリング機構のための 流体制御システムであって、 前記手動駆動される操舵部材を操作した際に、前記流体作動式駆動部材への加 圧流体の流量を、前記操舵手段を動かすのに要求される力に応じて調節するため の第一のバルブを備え、 該第一のバルブは独立した少なくとも二つの調節バルブ手段を有しており、こ れら各調節バルブ手段は前記操舵部材によって同時に操作されて、前記流体作動 式駆動部材への及び／又は同部材からの流体の流れを所定流量に調節するもので あり、 前記各調節バルブ手段は第二のバルブを介して一つのドレンに独立的に連通し ており、前記第二のバルブは、前記バルブ手段の少なくとも一つを、車両速度に 応じて、前記ドレンに対して選択的に接続しあるいは接続を遮断するように構成 されている、 ことを特徴とする流体制御システム。 ２． 請求項１記載の流体制御システムにおいて、前記第一のバルブは、前記 手動駆動される操舵部材に駆動的に接続された第一のバルブ部材と、前記操舵手 段に駆動的に接続された第二のバルブ部材とを備え、 前記第一及び第二のバルブ部材は、前記操舵手段を動かすのに必要な力に応じ て相対変位が可能であるとともに、全ての調節バルブ手段のための調節手段を備 えており、所定の相対変位レンジにわたるこれら第一及び第二のバルブ部材の相 対変位により、全ての調節バルブ手段を通る流量が一斉に調節されることを特徴 とする流体制御システム。 ３． 請求項２記載の流体制御システムにおいて、前記第一のバルブ部材は円 筒形のバルブロータを備えるとともに、前記第二のバルブ部材はステータを備え 、該ステータ内に前記ロータが回転可能に収納され、該ロータの対向面が回転可 能に収納され、 これらロータ及びステータの対向面は、前記複数の調節バルブの一つを規定す るための長手方向に延在した複数の溝の第一の組と、前記複数の調節バルブの別 の一つを規定するための長手方向に延在した複数の溝の第二の組とを備え、 前記各組における前記複数の溝が、協働して前記調節手段を規定する側方エッ ジを前記ロータ及びステータに有している、 ことを特徴とする流体制御システム。 ４． 請求項１ないし３の何れかに記載の流体制御システムにおいて、前記第 二のバルブが、所定の車両速度以下において全ての調節バルブ手段をドレンに接 続し、かつ、前記所定の車両速度以上において前記調節バルブ手段の少なくとも 一つをドレンから遮断するよう作動することを特徴とする流体制御システム。 ５． 請求項４記載の流体制御システムにおいて、前記第二のバルブは、前記 所定速度によって下限が規定されかつ前記所定速度よりも高い所定速度によって 上限が規定される車両速度のレンジにわたって、前記少なくとも一つの調節バル ブ手段の接続を徐々に遮断するよう作動することを特徴とする流体制御システム 。 ６． 請求項５記載の流体制御システムにおいて、前記第二のバルブがソレノ イド作動バルブであることを特徴とする流体制御システム。 ７． 実質的に、添付の図面を参照して明細書に説明した如き流体制御システ ム。 ８． 請求項１ないし７の何れかに記載の流体制御システムを備えて成る車両 用パワーステアリング機構。 ９． 請求項８記載のパワーステアリング機構を備えて成る車両。