JPS6322768A - 動力舵取装置の操舵力制御装置 - 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】 本発明は動力舵取装置の操舵力制御装置、とくには、動
力舵取装置の制御弁に供給される油量を車速に応じて制
御して車速の上昇と共に所要操舵力が増加するようにし
た自動車用の操舵力制御装置の改良に関するものである
。

従来の動力舵取装置の操舵力制御装置は、吐出流量一定
のポンプから動力舵取装置の制御弁へ供給される油量の
一部を、車速の上界に応じて開いてゆく絞り弁を持つバ
イパスドレン通路からドレンさせる構造となっている。

従ってこの従来の動力舵取装置によれば車速の増加につ
れて油圧のバイパス量が増加するため、操舵特性は車速
の増加に伴って第１図に示すように変化する。

すなわち、縮軸に入力トルク、横軸に出力トルクを表わ
す第１図において、低速走行時は動力操舵特性曲線ａと
手動操舵特性曲線ｂ（！Ｉ］力捕助のないマニュアルス
テアリング装置の操舵特性）との間には供給油圧により
アシスト力Ｐ１だけの差が存在し、このアシスト力Ｐ、
によって軽い操舵ができるようになっている。そして、
車速の増加に応じた量の圧油をバイパスさせることによ
って、制御弁に供給される油量が減少してアシスト力は
Ｐ、、Ｐ、に示すごとく次第に減少し、特性曲線は図中
の破線ｃ、ｄのように変化し、手動操舵特性曲線すから
分岐する破線の傾きは次第に手動操舵特性曲線すに接近
する。このため、高速走行時には、アシスト力Ｐ、が作
用する低速走行時の動力操舵特性よりもアシスト力の減
少分だけ大きい操舵力を必要とし、操向安定性が向上す
る。

しかしながらこの従来装置では、高速走行時にとくに使
用頻度の高い微小操舵範囲において直進走行性を高く、
即ち回において勾配を太き（するためにはバイパス油量
を著しく多くして特性曲線を破線ｄで示すように手動操
舵特性曲線すに接近させる必要がある。しかし、このよ
うにすることによって、操舵量を更に増加させる場合、
たとえば破線ｄの折曲点以上の出力トルクを得たい場合
には、その折曲点を境にして所要操舵力が急激に上界し
、そして手動操舵特性とほぼ同様の操舵力を必要とする
などの問題がある。

本発明は上記従来の問題を有利に解決するものであり、
とくに高速走行時に使用頻度の高い微小操舵範囲におけ
る直進走行性が十分に得られ、がつ操舵量が大きくなっ
ても操舵力がそれぼど大きくならない動力舵取装置の操
舵力制御装置を提供しようとするものである。

以下、本発明の実施例を第２図、第３図につき詳細に説
明する。本動力舵取装置は、油圧制御部と、油圧作動部
とから成っている。

動力舵取装置の油圧側ｊ１１部を説明すると、まず、ス
テアリングハンドル１に、図示しないステアリングシャ
フトを介して、入力シャフトとしてのスタブシャフト２
を連結し、このスタブシャフト２にさらにトーションシ
ャフト３の後端部をピン連結する。次いで、トーション
シャフト３の先端部を出力シャフトとしてのウオームシ
ャフト４にピン連結し、ウオームシャフト先端のウオー
ム４ａをボール５を介して液圧ピストンとして機能する
球循環ナツト６に螺合させる。

一方、ウオームシャフト４の後端部を、スタブシャフト
２およびトーションシャフト３の先端部を取り囲むよう
に後方へ延在させて弁体４ｂを構成する。この弁体４ｂ
をスラストベアリング７によってフランジ８に支持し、
そしてシールリング９によって弁体４ｂとフランジ８と
の間を閉止する。弁体４ｂの外側において制御弁ハウジ
ング１０をフランジ８に固定する一方、弁体４ｂの遊端
部においてその内側に中間軸受スリーブ１１を配置する
。この中間軸受スリーブ１１はボールベアリング１２お
よびローラベアリング１３によって軸線方向および半径
方向に支持され、弁体４ｂと一体に回転する。

さらに、弁体４ｂにウオームシャフト４の軸線の周りの
円に対して接線方向へ延在する２個の制御弁１４．１５
を配置し、これらの制御弁１４゜１５の各弁スプール１
４ａ、１５ａにスタブシャフト２のピン２ａ、２ｂをそ
れぞれ掛合させる。

また、前述の制御弁ハウジング１０には一定流量の流体
を吐出するポンプ１６からの加圧流体が流入する入口ポ
ート１０ａと、リザーバ１７へ流体を戻すドレンポート
１０ｂとを設け、これら各ポート１０ａ、１０ｂをそれ
ぞれ流入室１０ｃおよび排出室１０ｄに連通させるとと
もに、各室１０ｃ、ｌｏｄを制御弁１４．１５を介して
相互に連通させる。ここで、制御弁１４．１５はらさに
、弁体４ｂの外周に設けた環状溝４ｃ、４ｄのそれぞれ
に連通され、これらの環状溝４ｃ、４ｄはそれぞれ油路
１８，１９を介してシリンダー２０の圧力室２０ａ、２
０ｂに接続される。

なお、図中２１．２２，２３．２４はそれぞれの油路を
区画するよう機能するシールリングである。

また、油圧制御部の作動に基づいて圧油を供給される油
圧作動部は、制御弁ハウジング１ｏの反対側でフランジ
８に連結したギヤハウジング２５を具える。このギヤハ
ウジング２５の一部に構成したシリンダー２０内で液圧
ピストンとして作動する球循環ナツト６はラックギヤ６
ａを有し、このラックギヤ６ａは、ギヤハウジング２５
の残部で構成したケーシング２６内に収容されたセクタ
ーギヤ２７と噛み合い、このセクターギヤ２７が開示し
ないステアリングケージを動かす。

ここで、球循環ナツト６はウオーム４ａの回転によって
シリンダー２０内を移動し、そしてラックギヤ６ａと噛
み合うセクターギヤ２７を回転させるよう機能する。

本発明ではさらに、このように構成した装置に、入口ポ
ート１０ａとドレンポート１０ｂとを連結するバイパス
油路を設ける。このバイパス油路は弁体４ｂに設けた油
路２８、ベアリング７の隙間、フランジ８に設けた孔２
９およびパイプ３０から成る。そしてパイプ３０の途中
に車速応答絞り弁３１を、また制御弁１４に操舵トルク
応答絞り弁３２（第３図参照）を設ける。上記車速応答
絞り弁３１は車速センサー３３および制御回路３４に接
続されており、この絞り弁３１は車速の上昇に応して次
第に開放するよう機能する。

第３図は制御弁１４．１５を拡大して示す第２図の■−
■線に沿う断面図であり、以下制御弁１４．１５と共に
操舵トルク応答絞り弁３２の構成について説明する。

制御弁１４．１５は弁体４ｂに取り付けたスリーブ１４
ｂ、１５ｂと、このスリーブ内でその軸線方向へ摺動す
る弁スプール１４ａ、１５ａとを具えてなり、各弁スプ
ール１４ａ、１５ａの中央部の開口１４ｃ、１５ｃにス
タブシャフト２のピン２ａ、２ｂを嵌め込むことにより
、制御弁１４゜１５はステアリングハンドル１と関連す
る。

ハンドルｌの中立位置において、スリーブ１４ｂ、１５
ｂと弁スプール１４ａ、１５ａとの間には隙間１４ｄ、
’１５ｄが存在し、これらの隙間１４ｄ、１５ｄはそれ
ぞれのスプールの外周に設けた環状の条溝１４ｅ、１５
ｅと対応する位置において、スリーブ１４ｂ、１５ｂに
設けた各ポート１４ｆおよび１５ｆを介してそれぞれ第
２図の環状溝４ｃおよび４ｄと連通し、さらに、これら
の環状溝４０および４ｄはそれぞれ、制御弁１５のポー
ト１５ｇおよび制御弁１４のポート１４ｇと連通してい
る。

従ってボー）１４ｆから流入した圧油は油路１８を経て
圧力室２０ａへ供給される一方、環状溝４Ｃ、ポート１
５ｇ、条溝１５ｈおよび隙間１５ｉを経て排出室１０ｄ
へ戻り、また、ポート１５ｆから流入した圧油は圧力室
２Ｏｂ内へ油路１９を経て入る一方、環状溝４ｄおよび
ポート１４ｇを経て弁スプール１４の条溝１４ｈへ流れ
、その後、スリーブ１４ｂとスプール１４ａとの間の隙
間１４ｉを通って排出室１０ｄへ戻るようになる。

制御弁１４内の操舵トルク応答絞り弁３２は、油路２８
の一部を構成する弁スプール１４ａの環状溝２８ａと、
スリーブ１４ｂの貫通孔２８ｂとの隣接部分に形成し、
弁スプール１４ａのスリーブ１４ｂに対する相対変位に
よって流路を開閉し得るように形成する。なお、この操
舵トルク応答絞り弁３２を制御弁１５内に設けてもよい
ことばもちろんである。

絞り弁３２が閉止される時のスプールの相対変位量は、
隙間１５ｄ、１５ｉ　（又は１４ｄ、１４１）が閉じる
時の弁スプールの変位量より大きいか等しくする。これ
は、隙間１５ｄ、１５ｉが閉となるまで操舵トルク応答
絞り弁３２が役立つようにするためであり、このことに
よれば、操舵トルク応答絞り弁３２は、制御弁１５が閉
じる時の操舵トルク以上の操舵トルクで閉じることにな
る。

図中１４ｊ、１５ｊはスリーブの一端を閉止するための
端板、１４に、１５には圧油の流通を可能ならしめる連
通孔、１４ｊ２，１５ｆｆは端板１４ｊ、１５ｊと弁ス
プール１４ａ、１５ａとの間に介挿されて弁スプール１
４ａ、１５ａに復帰力を与える復元ばねである。また３
５．３６はそれぞれ、端板１４ｊ、１５ｊを所定位置に
維持する支持プレートおよびボルトである。

以上のような装置における作動を、本発明の操舵力特性
を示す第４図と共に、以下に述べる。

車両の低速走行時には車速応答絞り弁３１が閉止されて
おり、入口ポー）１０ａからの圧油はリザーバ１７にバ
イパスされないので、制御弁は従来の動力舵取装置と同
様に機能する。すなわち、たとえばステアリングハンド
ル１を時計方向へ回転させた場合には、まず、スタブシ
ャフト２のビン２ａは、スタブシャフト２とウオームシ
ャフト４との間の操舵反力に基づき、弁スプール１４ａ
を第３図の右方向へ移動させ、また、ピン２ｂは弁スプ
ール１５ａを同図の左方向へ移動させる。

このため、制御弁１４の隙間１４ｄおよび１４ｉが広く
開放され、制御弁１５の隙間１５ｄおよび１５ｉが狭く
なる。従って、ポート１４ｆおよび環状溝４ｃには他の
ポー！−１５ｆおよび環状溝４ｄよりも多くの圧油が供
給され、この圧油は油路１８から圧力室２０ａへ流入し
てナツト６を第２図の左方向へ押圧する。この押圧力に
よってウオームシャフト４は時計方向への回転をアシス
トされる一方、圧力室２Ｏｂ内の流体は油路１９および
環状溝４ｄを経て制御弁１４内へ流れ、そして隙間１４
ｉおよび排出室１０ｄを経てリザーバ１７へ戻る。

なおここで、操舵入力トルクが極めで小さい場合には、
各隙間１４ｄ、１４ｉおよび１５ｄ。

１５ｉの変化量がわずかであるので、圧力室２０ａ、２
Ｏｂ間の圧力差は極めて小さく通常の手動操舵の場合と
ほぼ同一の操舵入力トルクを必要とする。しかし入力ト
ルクが大きくなるに従って上記圧力差は大きくなるから
、それにつれてアシスト力も大きくなり、そして操舵入
力トルクが極めて大きい場合には、いずれか一方の隙間
が完全に閉止され、そして他の隙間が完全に開放された
状態となるので、そのときの操舵入力トルクは手動操舵
の場合よりも最大アシスト力分だけ小さい値となる。こ
の一方において、ステアリングハンドルを反時計方向へ
回転させた場合には、制御弁１４．１５が上述したと反
対に作用してナツト６は第２図の右方向へ押圧されるこ
とになる。

このように、本発明による油圧制御部もまた低速走行時
には従来のものと同様に機能するが、車両速度が低速か
ら高速へ遷移するときには、車速応答絞り弁３１が次第
に開放され、ポンプ１６からの圧油の一部は油路２８、
連通孔２９、パイプ３０を経てリザーバ１７にバイパス
される。このため、油圧制御部の制御弁へ供給される油
量が減少し、この減少量は車速の増加につれて一層多く
なるのでアシスト力も車速の増加につれて次第に低下し
て操舵入力トルクは手動操舵の状態に漸次接近する。

また操舵人力トルクの増加に関連して弁スプールと制御
弁スリーブとが相対移動し、絞り弁３２の開口面積が所
定量以下に凍ると、バイパス油量の減少に基づいて圧力
室２０ａ、２Ｏｂ間に圧力差が生じ始め、操舵特性は第
４図の曲線Ｃ，Ｄに範囲Ｆで示すように遷移する。

ステアリングハンドル１のそれ以上の操作が行なわれた
場合には、弁スプールがその中立位置から制御弁の隙間
１５ｄおよび１５１　（または隙間１４ｄおよび１４ｉ
）が閉じるまで動いた時（その時の変位量δｓ）、操舵
トルク応答絞り弁３２がまだ開いているか、同時に閉じ
るかによって特性曲線は曲線ＣまたはＤに分岐する。

すなわち、前者の場合操舵トルク応答絞り弁３２が閉じ
るストロークを６９とすればδ、〉δ。

の場合には、ステアリングハンドル１を時計方向へ操作
することによって、それぞれの弁スプールは隙間１４ｄ
、１４ｉを開放する一方、隙間１５ｄ、１５ｉを閉止す
る方向へ移動し、このため、たとえば隙間１５ｄおよび
１５ｉが閉止されるが、このような隙間の閉止に際して
もなお絞り弁３２は完全に閉止されず、圧油のバイパス
が継続されているのでそのときのアシスト力は圧油のバ
イパス分だけ低くなり、その操舵特性曲線Ｃは割合大き
な勾配となる。この結果、操舵量の大小にかかわらず高
速走行時のすぐれた走行安定性を得ることができる。

また後者の場合、即ちδ９＝δ、では隙間１５ｄまたは
１５ｉが閉止するに際して絞り弁３２の閉止が行なわれ
るので特性曲線りは曲線Ｃよりも勾配が小さくなる。い
ずれの場合にもポンプ吐出圧力の最高値までアシスト力
が高まればＢの特性線に乗る。

本発明においては、操舵トルク応答絞り弁を有している
から、車速応答絞り弁の最大開口を大きくしても操舵人
力トルクの急激な上昇が防止できるため、従来に較べ車
速応答絞り弁の最大開口を大きくすると共にトーション
シャフトの捩り剛性をそれに応じて下げれば、高速走行
時の操舵特性曲線を変えることなく、低速走行時の操舵
力特性曲線を下げることができ、低速走行時におけるハ
ンドル操作をより軽くすることができる。

このように低速走行時の操舵力特性を任意に変更できる
効果もある。

第５図は他の実施例を示す拡大断面図であり、前述の油
路２８を弁スプール１４ａ、１５ａの環状溝２８Ａ、２
８Ｂと、弁体４ｂに設けた孔２８Ｃと、それぞれのスリ
ーブ１４ｂ、１５ｂに設けた貫通孔２８Ｄとで構成し、
環状溝２８Ａ、２８Ｂの幅を貫通孔２８Ｄの幅よりも一
方向へ距離δ、たけ大きくするとともに、環状溝２８Ａ
、２８Ｂと貫通孔２８Ｄとの隣接端縁によって絞り弁３
２Ａ、３２Ｂを形成したものである。

ここで、たとえばステアリングハンドル１を時計方向へ
回転させると、弁スプール１４ａは図の右側へ、また弁
スプール１５ａは左側へ移動する。

弁スプール１４ａ、１５ａの中立位置において、環状溝
２８Ａ、２８Ｂは貫通孔２８Ｄと図示のように整列する
ので、絞り弁３２Ｂはスプール１５ａの移動が始まると
同時にその開口面積を縮小する。しかしながら絞り弁３
２Ａはその閉止側に、絞り弁３２Ｂが完全に閉止するま
での弁スプール１５ａの移動量と同等もしくはそれ以上
の距離δ。

を有しているので、絞り弁３２Ａによる油路２８の閉止
は行なわれず、圧油のバイパス量は絞り３２Ｂの開口面
積だけによって定まる。

また、ステアリングハンドル１を反時計方向へ回転させ
た場合には、各絞り弁３２Ａ、３２Ｂの作用が逆転して
絞り弁３２Ａの開口面積によってバイパス油量が決定さ
れる。

従って、バイパス油路の絞り効果は前述した車速応答絞
り弁３１と絞り弁３２Ａまたは３２Ｂとによって与えら
れ、油圧制御部の機能は前述の例と同様に車速と操舵ト
ルクに基づいて調整される。

以上述べたように、本発明によれば車速のいかんにかか
わらず常に最適な操舵力を得ることができる。またこの
ため、車速応答絞り弁の最大開口との関連においてトー
ションシャフトの捩り剛性を下げることができ、低速走
行時にはハンドル操作は一層軽快にでき、同時に高速走
行時の操向安定性も向上する。また操舵トルク応答絞り
弁を、弁スプールとスリーブとによってバイパス油路内
に形成しているため、部品点数の増加がなく、装置がコ
ンパクトになることはもちろん、加工も極めて容易であ
る。さらに、操舵トルク応答絞り弁を各制御弁に形成し
た場合には、各弁スプールを同一構造にすることができ
るので部品点数が減少し、生産管理も容易になる。加え
て、操舵トルク応答絞り弁が閉じるタイミングを、変更
することによって、とくに、高速走行時における操舵量
の大きい領域の操舵特性を適宜に選択することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置における入力トルクと出力トルクとの
関係を示す線図、第２図は本発明の実施例を示す断面図
、第３図は制御弁を拡大して示す第２０の■−■線に沿
う断面図、第４図は本発明装置における入力トルクと出
力トルクとの関係を示す線図、第５図は制御弁の他の実
施例を示す拡大断面図である。 １・・・ステアリングシャフト ２・・・スタブシャフト ３・・・トーションシャフト ４・・・ウオームシャフト １０ａ・・・入口ポート　　１０ｂ・・・ドレンポート
１４．１５・・・制御弁 １４ａ、１５ａ・・・弁スプール １４ｂ、１５ｂ・・・スリーブ １４ｄ、１４ｉ、１５ｄ、１５ｉ・・・隙間１８．１９
・・・油路 ２８．２９．３０・・・油路の連通孔のパイプ（バイパ
ス油路） ３１・・・車速応答絞り弁 ３２．３２Ａ、３２Ｂ・・・操舵トルク応答膜り弁特許
出願人　　日産自動車株式会社 第１図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ステアリングギヤを介してステアリングリンケージ
   を動かす出力シャフトと、ステアリングハンドルに連結
   した入力シャフトと、前記入力シャフトと出力シャフト
   との間の操舵反力を作用させて油路を切り換える制御弁
   と、制御弁に加圧された油を供給する入口ポートと、そ
   の油を排出するドレンポートとを具えてなる動力舵取装
   置において、 前記入口ポートとドレンポートをバイパス油路で接続し
   、このバイパス油路内に、車速の上昇に応じて開放され
   る車速応答絞り弁と、前記入力シャフトに入力される操
   舵トルクの増加に応じて閉止される操舵トルク応答絞り
   弁とを直列に配置してなることを特徴とする動力舵取装
   置の操舵力制御装置。 ２、前記操舵トルク応答絞り弁は、前記制御弁が閉じる
   時の操舵トルク以上の操舵トルクで閉じることを特徴と
   する第１項記載の動力舵取装置の操舵力制御装置。