JPS6132846Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は自動車用パワーステアリングの流量制
御装置に関し、特にソレノイドコイルを用いたサ
ーボ弁構造の改良に関する。

従来の技術 一般にパワーステアリングは重い車輌でも極め
て軽い力で舵取り操作を行なうことができ、操舵
力が軽くなるため迅速な舵取り操作を行なえ、し
かも操向車輪が路面から横方向への衝撃等を受け
た場合にあつてもサーボ効果、緩衝効果により安
定した運転を行なうことができる等といつた種々
の顕著な効果を奏するもので、従来から種々の構
造を有するものが開発されている。たとえばソレ
ノイドコイルを用いたサーボ弁を、パワーステア
リングに供給される流体通路の途中に配置させ、
パワーステアリングに供給される流量を自動車の
走行速度に対応して制御することにより、高速走
行時における操舵力を低速走行時よりも大きくし
て走行速度に適した操舵感覚を運転者に持たせる
ようにしたものも、その一つである。

従来のソレノイドコイルを用いたサーボ弁は、
たとえば特開昭49−108732号公報などにおいてそ
の第２図に示されるように、ニードル制御弁を構
成するニードルが一端に連結されたプランジヤ
を、シリンダ内に収容するとともに、このシリン
ダ外周にコイルを巻回して設け、このコイルに供
給される自動車の走行速度に応じた電流にしたが
つて軸線方向に移動させ、これによりプランジヤ
に連設されたニードル制御弁の開度を制御して、
パワーステアリングへの流体の供給流量を制御す
るような構成とされていた。

考案が解決しようとする問題点 しかしながら、このような従来構造では、プラ
ンジヤがシリンダの内壁面を直接摺動接触してい
るため、これら間に摺動摩擦抵抗を生じ、その結
果プランジヤがコイルに供給される電流の大きさ
に応じて往復運動を行なうと、第１図に示すよう
なヒステリシス特性を持つものであつた。すなわ
ち、第１図は横軸に自動車の走行速度、縦軸にニ
ードル制御弁を介してパワーステアリングに供給
されあるいはパワーステアリングから送出される
流量をとつてある。これを簡単に説明すると、上
述した従来構造によるサーボ弁では、自動車の走
行速度を高めていつたときには、特性ａで示され
るように速度Ｖ１でＦ１からＦ２（Ｆ２＜＜Ｆ
１）まで大幅に変化し、その後は速度Ｖ２まで
徐々に変化して流量Ｆ３（Ｆ３＜Ｆ２）となり、
それ以後は速度の変化に関係なく流量Ｆ３に維持
される。これに対して高速から逆に速度を低くし
ていつたときには、特性ｂで示されるように上述
した速度Ｖ１，Ｖ２では流量が変化せず、速度Ｖ
１よりもさらに低い速度Ｖ３となつた時点でＦ３
からＦ４（Ｆ４＜＜Ｆ３）まで大幅に変化し、そ
の後は速度Ｖ４まで徐々に変化して当初の流量Ｆ
１に落着くこととなるものであつた。したがつ
て、このような流量−走行速度特性を持つたパワ
ーステアリングを用いると、速度Ｖ１あるいはＶ
３で急速に流量が変化し、このためこの急速流量
変化点においてハンドルが急に軽くなつたりある
いは重くなつたりし、しかもその変化点がハンド
ルの操舵方向により異なり、運転者の操舵感覚が
損なわれてしまうものであつた。

それ故、本考案の主目的は、運転者の操舵感覚
を損なわないようになめらかに流量−走行速度特
性が変化するパワーステアリングの流量制御装置
を提供することにある。

また、本考案の他の目的は、ソレノイドコイル
を用いたサーボ弁におけるヒステリシス特性を除
去してなるパワーステアリングの流量制御装置を
提供するにある。

問題点を解決するための手段 このような目的を達成するために、本考案に係
る自動車用パワーステアリングの流量制御装置
は、パワーステアリングへの流量を制御する制御
弁体と連動するプランジヤを、シリンダ内に遊嵌
状態で配置させるとともに、プランジヤ両端から
軸線方向に延設された各ガイドロツドを軸受を介
してシリンダ内に移動自在に支持し、かつこれら
軸受のうち少なくとも一方を、ガイドロツドの周
囲でシリンダの内壁との間に介在された複数個の
ボールと、このボールを保持するボールホルダ
と、このボールホルダを軸線方向両側から圧接支
持する一対のスプリングとで構成したものであ
る。

作 用 本考案によれば、制御弁体と連動するプランジ
ヤを、シリンダ内で摺動摩擦損失を生じることが
ないように支持し、ソレノイドコイルに供給され
る制御信号の大きさに応じてプランジヤをリニヤ
にしかも自由に往復移動させ得るものである。

実施例 以下、本考案を図面に示した実施例を用いて詳
細に説明する。

第２図は本考案に係るパワーステアリングの流
量制御装置の一実施例を示し、同図において、流
量制御装置１０は、サーボ弁１２と、このサーボ
弁１２によつてパワーステアリング１４へ供給す
る流量を制御する流量制御器１５によつて構成さ
れている。

前記サーボ弁１２についてまずこれを簡単に説
明すると、このサーボ弁１２は円柱状プランジヤ
１６とこれを収容した円筒状シリンダ１７と、こ
のシリンダ１７の周囲にコイルボビン１８を介し
て巻回配置されたソレノイドコイル１９とを備え
ている。そして、前記プランジヤ１６は、シリン
ダ１７との間に摺動摩擦損失が生じることがいよ
うに、このシリンダ１７の内径よりもやや小さい
外径を有し、かつその両端から軸線方向にそれぞ
れガイドロツド２１，２２が突出して形成されて
おり、さらに一方のガイドロツド２２の先端から
後述するオリフイスと共にニードル制御弁を構成
するニードル制御弁体２３が軸線方向に延在して
設けられている。また、前記シリンダ１７内に遊
嵌状態にて配置されるプランジヤ１６は、その両
側のガイドロツド２１，２２にそれぞれ移動自在
に差込まれた軸受２５，２６により前記シリンダ
１７内で移動自在に支持されている。これらの軸
受２５，２６は本考案を特徴づける部分で、それ
ぞれ第３図に示すように、略円筒状を呈するボー
ルホルダ２７を有し、このホルダ２７の内径はガ
イドロツド２１，２２の外径よりも大きく、一方
外径はシリンダ１７の内径よりも小さく設定さ
れ、またこのホルダ２７はその周面の求心方向に
等配された複数の貫通孔２９を有している。そし
て、このような構造によるホルダ２７の各貫通孔
２９に回転自在に鋼球等によるボール３１，３２
が嵌込まれている。そして、これら各ボール３
１，３２はその一部がガイドロツド２１，２２周
囲でその周面に接するとともに、反対側がシリン
ダ１７の内壁に接するような外径を有している。
また、前記軸受２５，２６を構成するホルダ２７
には、それぞれ軸線方向端部にフランジ３３，３
４（第３図）が形成され、この部分でホルダ２７
両側からの一対のスプリング３８，３９；４０，
４１の一端を受けるように構成されている。この
場合、スプリング３９は一方の軸受２５のホルダ
２７とプランジヤ１６との間に配置され、スプリ
ング４０はプランジヤ１６と他方の軸受２６のホ
ルダ２７との間に配置されている。また、スプリ
ング３８の他端はシリンダ１７にＯリング４３を
介して差込まれかつ押えリング４４によりシリン
ダ１７の端部に固定されたスプリング受け４５に
より支持されている。

ここで、前記シリンダ１７は磁性体からなる円
筒部１７ａと、これら間に配置された非磁性体か
らなる円筒部１７ｂと、これに続くサーボ弁基台
５０のくぼみ５１とによつて構成されており、前
記他方の軸受２６のホルダ２７に一端が接するス
プリング４１の他端は、前記くぼみ５１の底に係
止されている。また、くぼみ５１の底で軸線方向
に貫通した孔５２を介して前述したプランジヤ１
６と連動するニードル制御弁体２３が移動自在に
挿通されている。そして、前記ニードル制御弁体
２３は、これと共にニードル制御弁を構成するオ
リフイス５３と対向している。さらに、前記サー
ボ弁基台５０には、前記貫通孔５２と連絡しかつ
直交する方向に貫通孔５４，５５が設けられてい
る。なお、図中５７はヨーク、５８はカバー、５
９はソレノイドコイル１９の入力端子である。

また、上述したサーボ弁１２が取付けられた流
量制御器１５は、前記貫通孔５４と連絡する流入
口６０を有し、さらに前記オリフイス５３に連絡
する室６１、貫通孔５５に通路６２を介して連絡
する室６３、これらの室６１，６３を連絡する流
路６４および室６３に連絡する排出口６５を有し
ている。そして、室６３には、この室内を移動可
能なプランジヤ６６およびこれを一方向に付勢し
て常時は流路６２と排出口６５との連絡を阻止す
るスプリング６７が収容されている。なお、６８
は盲プラグである。

また、前記流量制御器１５の流入口６０は導管
７１、リリーフ弁７２、およびポンプ７３を介し
て油溜７４に連絡され、室６１は導管７６を介し
てパワーステアリング１４に連絡されている。さ
らに、排出口６５は導管７８，７９を介して油溜
７４に連絡され、パワーステアリング１４も導管
８０，７９を介して油溜７４に連絡されている。
また、リリーフ弁７２も導管８１を介して油溜７
４に連絡されている。

このような構成のもとに自動車が停止してお
り、かつサーボ弁１２のソレノイドコイル１９に
電流が供給されていないときには、プランジヤ１
６は第２図に示す状態に維持されている。

そして、自動車が走行を開始すると、ソレノイ
ドコイル１９には、自動車の速度に応じた電流が
供給され、このソレノイドコイル１９により前記
電流に比例した磁束が発生し、その磁束によつて
生じた吸引力に応じた分だけプランジヤ１６がニ
ードル制御弁方向すなわち第２図中右方向に移動
される。

まず、低速走行のときには、ニードル制御弁体
２３は、オリフイス５３から充分に離間している
ため、油溜７４、ポンプ７３、リリーフ弁７２を
介して流量制御器１５の流入口６０に導かれた流
体は、オリフイス５３で流量が制御されることな
く第１図中Ｆ１で示す流量が室６１を介してパワ
ーステアリング１４にそのまま送られ、パワース
テアリング１４の機能を充分に発揮させて低速走
行時における操舵力を軽快なものとする。このよ
うな動作は自動車停車中における操舵にも同様に
適用されるものである。

次に、自動車が高速走行を行なうときには、ソ
レノイドコイル１９に供給される電流も大きくな
り、それに伴なつてプランジヤ１６の右方向への
移動量も大きくなり、ニードル制御弁体２３がオ
リフイス５３中に入り込んでこれを絞り、オリフ
イス５３を通過する流体の流量を第１図のＦ１か
らＦ３に制御する。したがつて、油溜７４からポ
ンプ７３を介して流量制御器１５の流入口６０に
供給された流体は、ニードル制御弁体２３とオリ
フイス５３によつて構成されるニードル制御弁に
より絞られ、流量を制限された流体がパワーステ
アリング１４に供給される。このため、パワース
テアリング１４は操舵力を大きくさせ、高速走行
時に大きなハンドル操作力を要求するように動作
する。なお、上述した流量制御器１５はオリフイ
ス５３をはさんで流入口６０側の圧力が室６３の
圧力より所定値以上に高くなると、プランジヤ６
６をスプリング６７の付勢力に抗して右方向に移
動させて流入口６０側の流体を貫通孔５４，５
５、流路６２、室６３、排出口６５を介して油溜
７４に戻す。リリーフ弁７２も、同様にその入、
出力側の圧力差が所定値以上になると流体を油溜
７４に戻す機能を有する。

さて、ここで、本考案によつて特徴づけられる
サーボ弁１２の動作を以下に説明する。すなわ
ち、上述した構造のサーボ弁１２では、プランジ
ヤ１６がソレノイドコイル１９による吸引力にも
とづいて右方向に移動するときには、プランジヤ
１６がボール３１，３２を用いた軸受２５，２６
のみによつてシリンダ１７に対して移動自在に支
持されているため、両者の間にはボール３１，３
２によるころがり摩擦抵抗損失しか存在せず、こ
の損失は従来の摺動摩擦損失に比較して著しく小
さい。

これを詳述すると、この種のサーボ弁１２にお
いて、プランジヤ１６をシリンダ１７内で常に安
定して支持しかつ摺動摩擦のない状態で移動自在
に構成するためには、プランジヤ１６をボール３
１，３２を介してシリンダ１７内に移動自在に支
持させ、かつプランジヤ１６の移動に応じてボー
ル３１，３２を完全な転動運動させるようにすれ
ばよいものである。しかし、ここで問題となるこ
とは、プランジヤ１６を収容するシリンダ１７内
のスペースや組立性、さらにはプランジヤ１６を
適切かつ確実に移動させるためのシリンダ１７側
の磁極との磁気ギヤツプ等を考慮しなければなら
ないことである。また、ボール３１，３２が完全
な転動運動するためには、その移動量がボール接
触面の移動距離の半分とする必要があり、何らか
の工夫が必要である。

このため、本考案はこれらの条件を考慮し、満
足し得るように、プランジヤ１６をシリンダ１７
内に遊嵌状態で配置させるとともに、プランジヤ
１６両端のガイドロツド２１，２２の周囲でシリ
ンダ１７の内壁との間に複数個のボール３１，３
２を介在させ、さらにこれらのボール３１，３２
を、その両端側から一対のスプリング３８，３
９；４０，４１にて圧接支持されているボールホ
ルダ２７で保持するようにしたものである。そし
て、このようにすることにより、ボール３１，３
２の転動運動とプランジヤ１６の移動に追随する
ボールホルダ２７の動きとを完全に一致させ、ボ
ール３１，３２の転動面すなわちプランジヤ１６
のガイドロツド２１，２２面とシリンダ１７内壁
面において各ボール３１，３２がすべることなく
完全な転動運動を行なわせることが可能となるも
のである。

ここで、ボールホルダ２７をその両側からスプ
リング３８，３９；４０，４１を用いて圧接支持
するようにした理由は、ボール３１，３２を常に
適切な位置で安定して保持し、転動が容易な構成
とするとともに、ホルダ２７が転動を害すること
がないようにするためである。そして、このよう
な軸受２５，２６では、ボール３１，３２および
これに接する部分の加工精度ゆるく設定できると
いつた利点がある。また、このような構成による
軸受２５，２６を用いると、各部材が単に遊嵌状
態で簡単かつ適切に組立てられるため、加工性、
組付性に優れ、しかもスペース的に余裕のない場
所にでも簡単に組込むことができるため、その実
用上の効果は大きい。

なお、上述したボール３１，３２を保持するボ
ールホルダ２７を両側から圧接支持する一対のス
プリング３８，３９；４０，４１としては、その
ばね定数を等しく設定した場合が最適であること
は容易に理解されよう。

そして、上述した構成を採用したサーボ弁１２
によれば、ソレノイドコイル１９に車速に応じた
制御信号（電流）が供給されるとその大きさに応
じて比例的にプランジヤ１６をリニヤに変化させ
て移動させることができ、またプランジヤ１６が
逆の方向に移動する場合も同様であることは明ら
かであろう。

したがつて、上述した構成によるサーボ弁１２
において、自動車が低速から高速に移行するとき
のＦ１からＦ３への流量変化と、高速から低速に
移行するときのＦ３からＦ１への流量変化とは、
第１図中の特性ｃに示すように、ほとんど一致し
ており、しかも徐々に変化して従来のようなヒス
テリシス特性を持たない。その結果、上述したよ
うな低速走行と高速走行との間で行なわれるパワ
ーステアリング１４への流量切換えがなめらかに
行なわれ、運転者の操舵感覚を損なわないように
することができる。

また、制御弁にニードル制御弁を用いているた
めパワーステアリング１４への流量変化を走行速
度変化に比例して徐々に行なうことができ、その
結果運転者の操舵感覚をさらに高めることができ
る。

なお、本考案は上述した実施例構造に限定され
ず、各部の形状、構造等を、適宜変形、変更する
ことは自由である。たとえば上述した実施例では
制御弁としてニードル制御弁を用いたけれども、
他の形式の制御弁であつてもよいものである。

また、上述した実施例では、ボールとして鋼球
を例示したが、他の材質をもつ球体であつてもよ
い。さらに、スプリング３８〜４１の一端を受け
る軸受２５，２６の端部外縁にフランジ３３，３
４を設けたけれど、円筒内縁にこれらを設けるよ
うにしてもよい。

考案の効果 以上説明したように、本考案に係る自動車用パ
ワーステアリングの流量制御装置によれば、制御
弁体と連動するプランジヤをシリンダ内に遊嵌状
態で配置させるとともに、プランジヤの両端から
軸線方向に延設されたガイドロツドをそれぞれ軸
受を介してシリンダ内に移動自在に支持し、かつ
これら軸受を、ガイドロツドの周囲でシリンダの
内壁との間に介在された複数個のボール、このボ
ールを保持するボールホルダ、およびこのボール
ホルダを軸線方向両側から圧接支持する一対のス
プリングで構成するようにしたので、簡単かつ安
価な構成にもかかわらず、制御弁体と連動するプ
ランジヤを、シリンダ内で摺動摩擦損失を生じる
ことがないようにして支持し、ソレノイドコイル
に供給される制御信号の大きさに応じてプランジ
ヤをリニヤにしかも自由に往復移動させ、運転者
の操舵感覚を適切かつ安定したものとすることが
できる等の実用上種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案と従来のソレノイドコイルを用
いたサーボ弁を用いたパワーステアリングの流量
−走行速度特性を示す図、第２図は本考案による
ソレノイドコイルを用いたサーボ弁の一実施例を
示す自動車用パワーステアリングの流量制御装置
の概略断面図、第３図は第２図のボールホルダの
具体例を示す一部切欠き斜視図である。 １０……流量制御装置、１２……サーボ弁、１
４……パワーステアリング、１５……流量制御
器、１６……プランジヤ、１７……シリンダ、１
９……ソレノイドコイル、２１，２２……ガイド
ロツド、２３……ニードル制御弁、２５，２６…
…軸受、２７……ボールホルダ、３１，３２……
ボール、３８，３９；４０，４１……スプリン
グ、５３……オリフイス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 制御弁体と連動するプランジヤをシリンダ内に
   収容するとともに、このシリンダ外周に巻回した
   ソレノイドコイルに自動車の速度に応じた制御信
   号を供給することにより、プランジヤをシリンダ
   の軸線方向に移動させ、このプランジヤと連動す
   る制御弁体でパワーステアリングへの流量を制御
   するように構成された自動車用パワーステアリン
   グの流量制御装置において、前記制御弁体と連動
   するプランジヤを、シリンダ内に遊嵌状態で配置
   させるとともに、プランジヤの両端から軸線方向
   に延設されたガイドロツドをそれぞれ軸受を介し
   てシリンダ内に移動自在に支持し、かつこれら軸
   受のうち少なくとも一方を、前記ガイドロツドの
   周囲でシリンダの内壁との間に介在された複数個
   のボールと、このボールを保持するボールホルダ
   と、このボールホルダを軸線方向両側から圧接支
   持する一対のスプリングとで構成したことを特徴
   とする自動車用パワーステアリングの流量制御装
   置。