JPS6324857B2 - - Google Patents

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、車速の上昇に応じて開い
てゆく絞り弁を持つバイパスドレン通路からドレ
ンさせる構造となつている。

従つ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つて第１図に示すよう
に変化する。

すなわち、縦軸に入力トルク、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（動力補助の
ないマニユ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P₁によつて軽い操舵
ができるようになつている。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つ
て、制御弁に供給される油量が減少してアシスト
力はP₂，P₃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ｂから分岐する破線の傾きは次第に手動
操舵特性曲線ｂに接近する。このため、高速走行
時にはアシスト力P₁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、即ち図において勾配を大きくする
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ｂに接近
させる必要がある。しかし、このようにすること
によつて、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
上昇し、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、か
つ操舵量が大きくなつても操舵力がそれほど大き
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つている。

動力舵取装置の油圧制御部を説明すると、ま
ず、ステアリングハンドル１に、図示しないステ
アリングシヤフトを介して、入力シヤフトとして
のスタブシヤフト２を連結し、このスタブシヤフ
ト２にさらにトーシヨンシヤフト３の後端部をピ
ン連結する。次いで、トーシヨンシヤフト３の先
端部を出力シヤフトとしてのウオームシヤフト４
にピン連結し、ウオームシヤ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、ウオームシヤフト４の後端部を、スタブ
シヤフト２およびトーシヨンシヤフト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
よつてフランジ８に支持し、そしてシールリング
９によつて弁体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１
０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によつて
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にウオームシヤフト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１４ａ，１５ａにスタブシヤ
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１
０ｃ，１０ｄ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２
０の圧力室２０ａ，２０ｂ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１０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はラツクギヤ６ａを有し、こ
のラツクギヤ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
図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
によつてシリンダー２０内を移動し、そしてラツ
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２９およびバイプ３
０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
上昇に応じ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１
４，１５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１４ｂ，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にスタブシヤフト２のピ
ン２ａ，２ｂを嵌め込むことにより、制御弁１
４，１５はステアリングハンドル１と関連する。

ハンドル１の中立位置において、スリーブ１４
ｂ，１５ｂ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１
４ｄ，１５ｄはそれぞれのスプールの外周に設け
た環状の条溝１４ｅ，１５ｅ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４ｃ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。

従つてポート１４ｆから流入した圧油は油路１
８を経て圧力室２０ａへ供給される一方、環状溝
４ｃ、ポート１５ｇ、条溝１５ｈおよび隙間１５
ｉを経て排出室１０ｄへ戻り、また、ポート１５
ｆから流入した圧油は圧力室２０ｂ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を通つて排出室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つて流路を開閉し
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は
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，１４
ｉ）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、１４ｋ，１５ｋは圧油の流通を可
能ならしめる連通孔、１４ｌ，１５ｌは端板１４
ｊ，１５ｊと弁スプール１４ａ，１５ａとの間に
介挿されて弁スプール１４ａ，１５ａに復帰力を
与える復元ばねである。また３５，３６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、入口ポート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、スタブシヤフト２のピ
ン２ａは、スタブシヤフト２とウオームシヤフト
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。従つて、ポート１４ｆおよび
環状溝４ｃには他のポート１５ｆおよび環状溝４
ｄ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。この押圧力によつてウオ
ームシヤフト４は時計方向への回転をアシストさ
れる一方、圧力室２０ｂ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１４ｉおよび排出室１０ｄを経てリザーバ１
７へ戻る。

なおここで、操舵入力トルクが極めて小さい場
合には、各隙間１４ｄ，１４ｉおよび１５ｄ，１
５ｉの変化量がわずかであるので、圧力室２０
ａ，２０ｂ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つて上
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１
４，１５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。

また操舵入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減ると、バイパス油量
の減少に基づいて圧力室２０ａ，２０ｂ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１５ｉ（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δ_s）、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つて特性
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３
２が閉じるストロークをδ_vとすればδ_v＞δ_sの場合
には、ステアリングハンドル１を時計方向へ操作
することによつて、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，１
５ｉ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δ_v＝δ_s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Ｄ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
くしても操舵入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ヨンシヤフトの捩り剛性
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，２８Ｂと、弁体４ｂに設けた孔２８
Ｃ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，２８
Ｂの幅を貫通孔２８Ｄの幅よりも一方向へ距離δ_t
だけ大きくするとともに、環状溝２８Ａ，２８Ｂ
と貫通孔２８Ｄとの隣接端縁によつて絞り弁３２
Ａ，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３２Ａ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_t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つて定まる。

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の開口面積によつて
バイパス油量が決定される。

従つて、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
によつて与えられ、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ヨンシヤフトの捩り剛性
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つてバイパス油路内
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
によつて、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２図の−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……ステアリングシヤフト、２……スタブシ
ヤフト、３……トーシヨンシヤフト、４……ウオ
ームシヤフト、１０ａ……入口ポート、１０ｂ…
…ドレンポート、１４，１５……制御弁、１４
ａ，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……
操舵トルク応答絞り弁。

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ヤフトと、ステアリングハ
   ンドルに連結した入力シヤフトと、前記入力シヤ
   フトと出力シヤ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
   ヤ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。