JPS59124462A - パワ−ステアリングの油圧反力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパワーステアリングの操舵反力を車両の走行条
件にやじて油圧的に可変制御するようにした装置に関す
る。

パワーステアリングは油圧によシ操舵アシスト力を与え
て運転者の労力を軽減するものであるが、もう一つの重
要な機能として、操作力の軽減に伴うハンドルの切シす
ぎを防止するとともに適度な操舵感覚を確保するために
、操舵反力を発生することが挙げられる。

このような操舵反力を発生する装置としては、運転者の
ハンドル操作に対抗するように若干の油圧力企及ぼす、
ようにした油圧式のものが多く採用されている。

パワーステアリングにはハンドル操作に応じてポンプボ
ートからの油圧を選択的にパワーシリンダに供給する制
御弁が設けられているが、油圧反力装置ではこの制御弁
の中立位置からの作動に伴って容積が減少するような反
力室を形成し、この反力室にポンプボート圧を作用させ
て制御弁を中立位置へ押し戻すような対抗カフまり操舵
反力を得るようにしている。

しかしながら、このような油圧反力装置によると、ポン
プボート圧はハンドルの回転速度ま亮は操舵負荷に比例
し、車両の走行速度とは無関係に変化するので、例えば
操舵負荷が小さい高速域で適当な反力を発生するように
すると、据切時のように負荷が大きくしかも素速いハン
ドル操作がなされるときには操舵反力が過剰になって運
転者の負担が増すという不都合があった。

これに対して、操舵反力を司る油圧全走行条件に応じて
可変制御する装置が提案されているが（例えば本出願人
による実願昭５７−１５７７３６号など）、この種の装
置は、的確な反力制御が可能である反面、走行条件を検
出するためのセンナや油圧を増減または切シ換えるため
の補助的なパルプなどを設けるようになっていることか
ら、構造がやや複雑になるきらいがめった。

本発明はこのような問題点に層目してなされたもので、
車速等の走行条件に応じた適度な操舵反力が得られる構
造簡単な油圧反力装置を提供することを目的とする。

このために本発明では、反力室にオリフィスを介してポ
ンプボート圧を導入し、制御弁が切換作−７弁を介して
タンクボート側へと戻ｆ一方、前配りリーフ弁にパイロ
ット圧に基づいて開弁方向に付勢力を発生するパイロッ
トシリンダ部を設け、このパイロット圧としてポンプボ
ート圧を導入して、操舵負荷に応じてポンプボート圧が
増加するｔなどリリーフ弁の開弁圧が低下するように図
る。

以下、本発明を図示実施飼に基づいて説明する。

第１図は、パワーシリンダ１と制御弁２とをステアリン
グギアボックス３に組み込んで一体化した、いわゆるイ
ンテグラル型パワーステアリンクを表わしている。

パワーシリンダ１は、ハウジング４に形成されたシリン
ダ部５に摺動自由にピスト／６（ラックピストン）が収
装され、シリンダ部５の両開口端を塞ぐようにそれぞれ
嵌合された制御弁ハウジング７とエンドプレート８との
間に、圧力室９ａと９ｂが画成されている。

エンドプレート８には図示しないハンドルとともに回転
するスタブシャ７）１０が軸受１１を介して支持され、
一方このスタブシャフト１０にスプライン１２で嵌合し
た入力軸１３がピストン６を貫通するようにして支持さ
れている。

ピストン６と入力軸１３とはボールスクリュー１４を介
して係合し、入力軸１３の回転つまりハンドル操作に伴
ってピストン６が何れがの方向へ摺動−すゐようにして
いる。

一方、ハウジング４には、パワーシリンダ１に対して食
い違い方向に１セクタシヤフト１５が回転自由に支持さ
れており、このセクタシャフト１５のギア１６がピスト
ン６に形成されたラック１７に咬み合っている。

セクタシャフト１５の回転は２図示しないステアリング
リンクを介して操向輪へと伝達される。

要スルに、ハンドルを回すとシリンダ部５の中でピスト
ン６が摺動してセクタシャフト１５を回転させ、ハンド
ルの回転方向に応じた向きに操向輪を転回させるわけで
あるが、このときピスト／６繭後の圧力室９ａ、９ｂＫ
対して相反的にパワーステアリングポンプ（図示せず）
からの作動油を供給しまたは排出することによりパワー
アシストを行なうようにしている。

このような油圧の切換制御を行なうのが制御弁２である
。

これを第２図に基づいて説明すると、制御弁ハウヅ／グ
アには、入力軸１３の細径部２３が貫通し、この細径部
２３と同軸的に形成されたシリンダ部２４に円筒状のス
プール２５が収装されている。

スプール２５は、その前後に位置するように細径部２３
に嵌め込まれた１対のストッパ２６とスラストペアリン
ダ２７とを介して、細径部２３端部のナツト２８と入力
軸段付部２９との間に挾持されている。

このスプール２−５の内径部分は入力軸細径部２３より
も大径なシリンダ部３ｏとなっておシ、細径部２３に摺
動自由に嵌合したカラ′−３１との間に一対の環状ピス
トン３２が収装されている。

さらにスプール２５のシリンダ部３０には、その両端側
から略円板状のキャップ３３が嵌合している。

２つのキャップ３３はそれぞれ、第３図に示したように
、ストッパ２６をまたぐように複数（図では４ｆｌりの
脚部３４が形成され５図で左方のキャップ３３の脚部３
４はシリンダ部２４の端面に当接し、右方のキャップ３
３の脚部３４はシリンダ部２４を塞ぐようにハラジング
ツ端面部に締め着けられたフロントカバー３５の７９ン
ソ面に当接するように互いに対向的（配置されている。

一方、ストッパ２６はキャップ３３の脚部３４を避けて
嵌まシ合う関係で第３図に示したように四方に突起部３
６を延設した略十字形をなし、この突起部３６にてスプ
ール２５の端面に接している。

スプール２５とカラー３１との間に嵌装された１対の環
状ピストン３２は、相互間に反力室３７を画成するが、
との反力室３７に介装された皿バネ３８の弾発力に基づ
き互いに退は合う方向に付勢され、それぞれキャップ３
３に弾接してスプール２５を中立位置（図示位置）に保
持している。

なお、この状態で２つのキャップ３３とカラー３１と０
間には軸方向に若干の隙間が生じるように設定されるが
、これは前記隙間の分だけスプール２５の変位を許容す
るためである。

スプール２５には、その局面に２つの環状溝４０゜４１
が形成される一方、ハウジングシリンダ部２４には前記
２つの溝４０．４１と互い違いの位置関係で３つの環状
溝４２，４３．４４が形成されており、これらの谷溝４
０〜４４は、スプール２５が中立位置にあるときには互
いに隣り合うものどうしが少しづつ連通状態にある。

シリンダ部２４の中央の溝４３は、パワーステアリング
ポンプＰからの作動油を導くポンプボート４５が開口し
、その左右の溝４２．４４はそれぞれタンクＴへと作動
油を戻すタンクボート４６が開口している。

また、制御弁ハウジング７には、スプール２５の２つの
溝４０．４１に面してそれぞれ開口するように作動ポー
）４７ａ、４７ｂが、さらに作動ｙｆ？−）４７ａ、４
７ｂをそれぞれパワーシリンダ１の圧力室９ａ、９ｂ（
第１図参照）に連通ずる通路４８ａ　、４８ｂが形成さ
れている。

上述したようにして反力室３７を設けた制御弁２の基本
的構成は従来と大きな相違はないが、本発明ではさらに
、例えば図示されるように、反力室３７とポンプボート
４５（環状溝４３）とをスプール２５に形成したオリフ
ィス５０を介して連通ずるとともに、スプール２５とハ
ウジング７に一連の通路５１．５２を形成し、この場合
ノ・ウソング７側の通路５２の途中にリリーフ弁５３を
介装する。

スプール２５の通路５１は、その入口部が反力室３７に
、出口部がハウジング側通路５２の入口部に面して各々
開口するように設けられるが、ノ・ウジフグシリンダ部
２４に入口部が開口する通路５２に対して常時（スプー
ル２５の変位にかかわらず）連通するように、スプール
２５には通路５１の出口部開口域に位置して環状溝５５
が形成される。なお、ハウジング側通路５２の出口部は
、シリンダ部２４端面近傍に形成される環状の部屋５６
に開口するが、この部屋５６はタンクボート４６に連通
している。従って、反力室３７は途中にリリーフ弁５３
を介装した通路５１．５２を介してタンクボート４６（
タンクＴ）に連通ずる。

一方、リリーフ弁５３は、ハウジング側通路５２の途中
に形成される弁室５７と、この弁室５７に収装されたコ
イルバネ５８の弾力に基づき反力室３７からの油圧に対
向するポペット５９とからなる。

また、ハウジング７には、ポペット５９から見て弁室５
７の背後側に位置するようにパイロットシリンダ部６０
が設けられる。

パイロットシリンダ部６ｂには、ポペット５９にロッド
６１を介して連接するピストン６２が摺動自由に収装さ
れ、このピストン６２を介して画成されたポペット５９
側の圧力室６３には通路６．１及び環状溝４３を介して
ポンプボート４５の油圧がパイロット圧として導入され
る。一方、同じく背後室６５は通路６６を介してタンク
ボート側（部屋５６）へ開放される。

次に、上記構成に基づく作用について説明する。

このインテグラル型パワーステアリングでは。

ハンドル操作に対する操向輪からの反作用に基づき、メ
ールナツト１４を介してピストン６に咬み合った入力軸
１３にスラスト力を及ぼしてこれを軸方向に若干変位さ
せることにより制御弁２を切シ換えるようにしている。

つｔｂ、操舵反力に抗してハンドルを操作し入力軸１３
を何れかの方向に回転させると、このときの回転方向に
応じて入力軸１３と共にスプール２５が変位し、パワー
シリンダ９ａ　、９ｂへの油圧が切シ換わる。

いま、第２図において、入力軸１３が左方へ変位した場
合について説明すると、このとき入力軸細径部２３に保
持されたストッパ２６が入力軸１３と共に左方へ変位す
るのに伴い、スプール２５はストッパ２６に押されて一
体的に変位する。

ストッパ２６が中立位置にあるときは、ポンプボート４
５が環状溝４０〜４４を介してタンク水）４６及びパワ
ーシリンダ１の両圧力室９ａ。

９ｂの各々に均、シ＜連通状態にあるため、ラック力を
も付与していないが、上述のようにしてスプール２５が
左方に僅かでも変位すると、スプール２５の右側の環状
溝４１はシリンダ部２４右端側の環状溝４４すなわちタ
ンクボート４６との連通が断たれるとともにポンプボー
ト４５が開口した中央の環状溝４３に対しては大きく通
路面積を拡げ、他方スプール２５の左側の環状溝４０は
タンクポート４６への第２の環状溝４２へと大きく開く
とともに中央の環状溝４３との連通が断たれる。

このため、ラックピストン６の左側の圧力室９ｂに対し
、作動ボー）４７ｂ及び通路４８ｂを介してポンプボー
ト４５からの油圧が作用する一方、同じく右側の圧力室
９ａは通路４８ａ及び作動ポー）４７ａを介してタンク
ポート４６及び夕／りＴへと開放される。

これによブラックピストン６は右方への油圧付勢力が与
えられ、ノ・／ドル操作に対するアシスト力を発揮する
。なお、スプール２５が右方へ変位した場合（つま９ハ
ンドルを上記と逆方向に切つた場合）には、環状溝４０
〜４４の開閉関係が逆になって、右側の圧力室９ａに油
圧が作用するとともに左側の圧力室９ｂが夕／りＴへと
開放されるので、ラックピストン６は左方へとアシスト
力を発生する。

このようにしてハンドルの操作を助ける方向に油圧アシ
ストを行なってパワーステアリングとしての目的を果た
すわけであるが、いま例えば入力軸１３が左方に変位し
たときの１対の環状ピストン３２の作動及び反力室３７
に着目すると、入力軸細径部２３に保持された右側のス
トッパ２６がスプール２５とともにキャップ３３を介し
て右側のピストン３２を左方へ押し、一方圧側のピスト
ン３２はこれに当接したキャップ３３がシリンダ部２４
の左端面に着座しているので左側のストッパ２６の変位
にかかわらず初期位置に止まっている。これに対して入
力軸１３が右方へ変位したときは左＠−のピストン３２
がスプール２５とともに右側に変位し、右側のピストン
３２は初期位置に止まっている。

このためハンドル操作に伴って、この２つのピストン３
２の間に画成された反力室３７は皿／々ネ３８に抗して
その容積を縮小しようとする。

この結果、反力室３７の圧力が上昇し、これが皿バネ３
８と共に右または左側のピストン３２を初期位置へと押
し戻そうとする力となって最終的にはハンドル操作に対
する反力として反映されるのであるが、この場合、反力
室３７の圧力はポンプボート−４５に対してはオリフィ
ス５０の絞りが効いているため、リリーフ弁５３を押し
開き、通路５１．５２を介して低圧側のタンクポート４
６へと逃れようとする。

一方、リリーフ弁５３は、パイロットシリンダ部６０に
作用するポンプボート圧に基づいて開弁方向へと付勢力
が与えられているので、前記反力室３７からの油圧力と
パイロット圧による開弁付勢力との合力がコイルバネ５
８に打ち勝ったときに開き始める。

すなわち、リリーフ弁５３の開弁開始圧はポンプボート
４５からパイロットシリンダ部６０へと反力室３７での
最高発生圧力を低下させる。

その一方、ポンプボート４５の圧力は、これに対抗しよ
うとするパワーシリンダ１ｇ１ｌｌの反作用力つまり操
舵負荷に比例して変化する。

従って、操舵負荷の小さい高速時や軽荷重時にはリリー
フ弁５３の開弁開始圧が大きくなることるのに伴って反
力が低下するという好ましい特性が得られるのである（
第４図参照）。

もちろん、ハンドルを素速く回転させたような場合にも
、操舵負荷としては大であシ、従ってポンプボート４５
の圧力もしくはパイロット圧が上昇するので、操舵反力
が減少し、運転者の労力を軽減する。

なお、リリーフ弁５３が開くと反力室３７の作動油が速
やかにタンクボート４６へと逃れ、これにより反力室３
７の圧力が急激するが、ボンブポをうけることはなく、
従つ七パワーアシスト作用が損われるようなことはない
。

第５図は本発明の第２の実施例で、ブースタシリンダ１
やステアリングギア？ツクス（図示せず）に対して制御
弁２を別体とした構造のいわゆるυノケージ型パワース
テアリングに本発明を適用したものである。

このリンケーソ型パワーステアリングは、図示しないハ
ンドルの操作状況を、リンク機構等（図示せず）を介し
て操舵信号として入力軸１３に付与する点でインテグラ
ル型（第１図）と異なるが、ハンドルの回転方向に応じ
た方向に入力軸１３及びスフー′ル２５を変位させてブ
ースタシリンダ１への相反的な油圧切換を行なう点など
、制御弁２の構造及び作用はほぼ同様である。

この実施例としては、１対の環状ピストン３２を初期位
置に付勢する中立〆ぐネとして反力室３７にコイルバネ
３８′を介装したこと、環状ピストン３２の初期位置を
、ストッパ２６の背後側に位置するようにハウジング７
に取シ付けたキャップ３３から脚部３４を延設してこの
脚部３４との当接により規制するようにしたこと、さら
にリリーフ弁５３への通路５２に接続するようにシリン
ダ部２４に第４の環状溝５２′を形成するとともに、こ
の環状溝５２′に面して開口するようにスプール２５に
形成し九通孔５１′を介して反力室２７を通路５２に接
続するよ−うにしたことなどが第２図と異なる。

第６図、第７図は本発明の第３の実施例で、ラックピス
トン６に接線方向に制御弁２を組み込んだパワーステア
リングに本発明を適用したものである。

切換弁２は、第７図に示したようにシリンダ部２４に収
装したスプール２５を、その中央部にて係合するビン７
０によって左右に切換作動するようになっている。

つまりビ／７０は、入力軸１３に嵌合したホルダ７１（
第６図）Ｋ保持されているのでおるが。

このホル〆７１は通常は中立位置に付勢されているが、
入力軸１３が回転すると、この間この回転方向に応じて
所定のトルクを受は続け、これをビン７０を介してスプ
ール２５に伝えて切換作動させる。

スプール２５は両端側から対向的に２つのシリンダ孔７
２が形成され、このシリンダ孔７２にそれぞれ摺動自由
に嵌合するようにステー７３ｔ−介してラックピストン
６に固層された円柱状ピストン３２との間に反力室３７
金画成している。

ポンプＰからの作動油は、上記スプール２５の端面側に
面して開口した１対のポンプボート４５を介して供給さ
れるが、この作動油は、スプール２５が中立位置にある
ときは、スプール２５の端面側に形成された環状＃Ｉ４
０または４１から同じくスプール２５に形成された通孔
７５を介して反力室３７へと流れる。スプール２５には
２つの環状溝４０．４１の他に、タンクボート４６に面
したシリンダ側環状溝４２または４４に中立位置にて均
等に連通する内側環状＄４３が都合２個形成され、さら
にこの内側環状溝４３と反力室３７とを連通ずる通孔７
６が形成されている。このため、上記ポンプボート４５
からの作動油は反力室３７から通孔７６、スプール環状
溝４３、シリンダ環状溝４２または４４、タンクボート
４６を経てタンクＴへと戻される。

これに対して、例えば図においてスプール２５が右方へ
変位すると、右側の２つの環状溝４４゜４３が遮断され
るとともにポンプボート４５からの通孔７５が右側のピ
ストン３２に塞がれるため、溝４３と同４１との間に形
成されたオリフィス５゜を介してのみポンプボート４５
側に連通ずる状態となり、従って右側の反力室３７の圧
力が上昇する。なお、この状態ではポンプボート４５の
油圧が作動ボー）４７ｂ’ｉ介してパワーシリンダ１の
圧力室９ｂに作用して左方へのアシスト力を発生する（
圧力室９ａは作動ボー）４７ａ及び左側の反力室３７等
を介してタンクＴへと解放される）。

そして、上記右側の反力室３７の作動油は通路５１．５
２’ｉ介して右側のリリーフ弁５３を押し開きタンクＴ
の方へと流れようとする。

からのパイロット圧（ポンプポート圧）に応じて開弁開
始圧が変化する特性でめり、従って操舵負荷に反比例し
た所望の操舵反力に制御する。

以上はスプール２５が左方へ変位する場合であるが、こ
れと反対に右方へ変位するときは、上記説明から明らか
なように、左側の反力室３７並びにリリーフ弁５３によ
シ同様圧して反力制御がなされる。

なお、上記各実施例において、第１図または第２図と実
質上同一の部分には同一の符号を付して示し、原則とし
てその説明を省略した。

第８図、第９図はリリーフ弁５３に関する他の実施例で
るる。

第８図、第９図は何れもプランジャ状の弁体８１をロッ
ド６１を介してパイロットシリンダ部６゜のピストン６
２に連接し、この弁体８１とこれが摺動自由に嵌合する
バレル部８２との間で弁作用を行なう。

第８図では、バレル部８２の内面に図示したようにタン
クＴ側に向かって次第に通路面積が増加するようなノツ
チ部（凹部）８３を形成してるる。

なお、想像線で示したようにプランジャ８０の外周部に
反力室側に向かって通路面積が漸増子るようなノツチ部
８３／會形成するようにしてもよい。

一方、第９図では、プランジャ８０にチャンファ（また
はスリン））８４ｔ−加工して先細９の形状にしたもの
である。想像線で示したように、ノクレル８１の内面部
に、タンクＴ側に向かって内径が漸増するようにチャン
ファ８４′を形成するようにしてもよい。

これらのリリーフ弁５３によれば、開弁の初期に反力室
３７からの作動油の一部がノツチ部８３（８３’）また
はチャンファ８４（８４’）を介して徐々にタンクＴ側
へと流れるので、急激な開弁が避けられ、従って開弁に
伴う操舵反力の急変を緩和して良好な操舵感覚を付与で
きる。

以上の通であシ、本発明によれば操舵負荷全反映するポ
ンプポート圧に対して反力室の圧力が反比例的に変化す
るようにし九ので、車速等の走行条件に応じた適切な操
舵反力が得られる。

また、本発明では、反力室の作動油をタンク側へ逃すリ
リー、フ弁にパイロット圧としてポンプポート圧を付与
することによシ上記反力制御を実現したので、構造的に
極めて簡単でアシ、従ってパワーステアリング装置とし
ての寸法や重量の増加を抑えることができる。

さらに、第４図から明らかなように、本発明によれば付
与すべき操舵反力の最大値を高速走行時等を基準として
決められ、低速時等にこれよりも増加するような事態を
考慮しなくてもよいので、反力系を構成する部品の強度
的負担を軽減できるという利点をも得ちれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の側面断面図、第２図は
その制御弁（２）の部分の拡大図、第３図は同じくス”
トツパ（２６）及びキャップ（３３）の正面断面図であ
る。第４図は車速に対する本発明による操舵反力の変化
特性を従来例による特性とともに表示し几特性線図でお
る。第５図は本発明の第２の実施例に係る制御弁（２）
部の側面断面図である。第６図は同じく第３の実施例の
側面断面図、第７図はその■−■断面の拡大図でるる。 ｔＪｃ８図、第９図はそれぞれ＋７　＋７−フ弁（５３
）の他の実施例の概略断面図である。 ｌ・・・パワーシリンダ（またはブースタシリンダ入２
・・・制御弁、６・・・ピストン（ラックピストン）、
９ａ、９ｂ・・・圧力室、１３・・・入力軸、２３・・
・入力軸細径部、２５・・・スクール、２６・・・スト
ッパ、３１・・・カラー、３２・・・ピストン、３３・
・・キャップ、３７・・・反力室、３８・・・皿バネ（
中立バネ）、４５・・・ポンプボート、４６・・・タン
クボート、４７ａ。 ４７ｂ・・・作動ボート、５０・・・オリフィス、５３
・・・リリーフ弁、６０・・・パイロットシリンダ部。 特　計量願人　萱場工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ハンドル操作に応動してポンプボートからの油圧を選択
   的にパワーシリンダに供給する制御弁と。 この制御弁の中立位置からの作動に伴って容積が減少す
   る反力室とを備えた。パワーステアリングにおいて、前
   記反力室にオリフィスを介してポンプボート圧を導く一
   方、反力室をタンクボート側に連通ずるように形成した
   通路の途中に、パイロット圧に応じて開弁方向に付勢さ
   れるパイロットシリンダ部を備えたリリーフ弁を介装し
   、前記パイロットシリンダ部の圧力室にはパイロット圧
   としてポンプボート圧を導くようにしたパワーステアリ
   ングの油圧反力装置。