JPH02136373A - ステアリングギヤ比可変装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、車両のハンドル舵角に対する車両舵角を可
変するステアリングギア比可変装置に関する。

（従来の技術） 車両の運動性能、例えば車両のヨーイング運動と横方向
運動との最適化、タックインの抑制。

定常ゲインの最適化、操舵過渡特性などを向上させるこ
とを目的として、ハンドル舵角に対する車両舵角を可変
できるようにしたステアリングギヤ比可変装置が多く提
案されている。

従来、こうしたステアリングギヤ比を可変できる装置に
は、特開昭４８−３１６３６号公報、特開昭５３−１０
７０３６号公報、特開昭６２２６１、６２号公報、特公
昭５４−３４２１２号公報、特公昭５６−４５８２４号
公報などがある。

これら装置は、いずれもステアリングホイールにつなが
る入力シャフトと、ステアリングギヤにつながる出力シ
ャフトとの間に、−組あるいは二組の遊星歯車機構を設
ける。またこの−組の遊星歯車機構、あるいは二組口の
遊星歯車機構のリングギアにウオームを設け、このウオ
ームにモータに直結したウオームギヤを噛合わせた構造
となっている。そして、ステアリングホイールを操作す
れば、その回転が遊星歯車機構を介して出力シャフトに
伝達され、またその状態からモータを作動させてリング
ギヤを回転すれば、リングギヤの回転変位分、ギヤ比か
可変するようになっている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、こうしたモータ駆動のウオームギヤとウオー
ムとを組合わせたリングギャグギャ変位機構はウオーム
ギヤによる自己ロック機能を利用して操舵反力を受ける
ことができるものの、モータの回転でリングギヤを所定
の位置まで精度良く回転させなければならないため、か
なり制御が複雑となる。しかも、電気的な制御なので、
ノイズ、電波障害などに対する信頼性は乏しい不具合を
もっている。

この発明はこのような事情に着目してなされたもので、
その目的とするところは、簡単、かつ信頼性の高い制御
でギヤ比の可変ができるステアリングギヤ比可変装置を
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明のステアリングギ
ヤ比可変装置は、リングギヤを回転方向に変位させるリ
ングギヤ変位機構を、弁本体と、この弁本体内にスライ
ド自在に設けた中央に大径部を有してなるピストンと、
ピストンの変位を遊星歯車機構のリングギヤに伝達する
伝達部材と、前記大径部の外周と摺接するシリンダ部を
前記本体内に設けて前記大径部の両側に構成された一対
の第１の受圧室と、前記弁本体に設けられ前輪の操舵を
アシストするパワーステ圧を前記第１の受圧室に入力さ
せる操舵反力用の入力ポートと、前記弁本体にそれぞれ
前記ピストン端に臨ませて設けられた一対の第２の受圧
室と、前記弁本体に設けられ前記第２の受圧室にリング
ギヤ変位用の制御圧力を入力させる制御用の入力ポート
とから構成する。

（作用） この発明のステアリングギヤ比可変装置によると、定常
は操舵反力用の入力ポートから第１の受圧室に入るパワ
ーステ圧で、操舵入力トルクに応じて遊星歯車機構のリ
ングギヤに働く操舵力を受けて、リングギヤを定位置に
保持していく。つまり、リングギヤを所定の位置に定め
る操舵反力を出力していく。

制御用の入力ポートの一方からギヤ比可変の制御圧力を
加えれば、その圧力に応じてピストンが変位していく。

そして、この変位が伝達部材を介して遊星歯車機構に伝
わり、リングギヤを変位させていく。つまり、入力シャ
フト・から入る運転者による入力と、制御用の入力ポー
トから入る制御圧力による入力との二つの合成値により
、前輪舵角が制御されていく　（ステアリングギヤ比可
変）。

それ故、ノイズなどの障害のない流体圧を用いた簡素な
制御で、前輪舵角を制御することができる。

（実施例） 以下、この発明を第１図ないし第６図に示す一実施例に
もとづいて説明する。第４図はこの発明を適用した車両
の四輪操舵装置を示し、１ａおよび１ｂは左右の前輪で
ある。前輪１ａ、ｌｂは、車体（図示しない）に対して
水平方向に揺動可能に支持されたナックル２ａ、２ｂに
回転自在に支持されている。またナックル２ａ、２ｂは
、タイロッド３ａ、３ｂを介して例えばラック４および
ピニオン５を組合わせてなる車速感応型のパワーステア
リング６に連結されている。すなわち、パワーステアリ
ング６は、ラック４．ピニオン５゜ロータリバルブ７、
トーションバー８を有してなるステアリングギヤアッセ
ンブリ９に、ロークリバルブ７につながるステアリング
用のパワーシリンダ装置１０（パワーシリンダー１内に
ラック４につながるピストン１２を設けてなるもの）と
、ロークリバルブ７に油圧を供給するエンジン駆動のオ
イルポンプ１３（パワーステ用）とが組合ゎせられてい
る。そして、パワーシリンダ装置］−〇のピストン１２
の両側のピストンロッド１２ａ。

１２ｂが、」−記タイロッド３ａ、３ｂに連結されてい
る。

またステアリングギアアッセンブリ９の入力部となる、
ピニオン５およびトーションバー８につながるロータリ
バルブ７のバルブインプットシャフト７ａには、後述す
る進相機構となるステアリングギヤ比可変装置１４を介
してコラムシャフト１６が連結されている。そして、こ
のコラムシャフト１６にステアリングホイール１７が連
結され、ステアリングホイール１７を操作すれば、ラッ
ク４をステアリングホイール１７と同方向に駆動し、そ
れと同時にピストン１２の両側に構成された左室１８．
右室１９にロータリバルブ７を通じてオイルポンプ１３
で発生した油圧を供給して、ステアリングホイール１７
の操舵力をアシストできるようにしている。なお、オイ
ルポンプ１３にはエンジン２０の回転数が、ある領域か
ら上昇するにしたがって吐出流量が低下する特性のポン
プが用いられている。

ここで、上記ステアリングギヤ比可変装置１４について
説明すれば、ステアリングギヤ比可変装置１４は第３図
に詳図するようにステアリングギヤアッセンブリ９に、
二組の遊星歯車機構２１゜２２およびコントロールバル
ブ２３（リングギヤ変位機構に相当）を設けて構成され
ている。

詳しくは、３７はステアリングギヤアッセンブリ９のケ
ース９ａの上端部に設置されたケース、３７ａはそのケ
ース３７の上部開口を閉塞するねじ式のキャップである
。これらケース３７およびキャップ３７ａは、それらを
貫通するボルト３５およびボルト端と螺合するナツト３
６でケース９ａに固定されていて、ステアリングギヤ比
可変装置１４のボディを構成している。そして、このケ
ース３７内の上方側には、インプットシャフト２４（入
力シャフトに相当）がバルブインプットシャフト７ａ（
出力シャフトに相当）と同軸をなして回転自在に設けら
れている。なお、２４ａはインプットシャフト２４を回
転自在に支持する軸受である。インプットシャフト２４
の下部外周には、サンギヤ２５が一体に設けられている
。このサンギヤ２５の周囲には、ケース３７側に支持さ
れたリングギヤ２６が設けられている。そして、このリ
ングギヤ２６とサンギヤ２５との間に、双方のギヤと噛
合う四組のプラネタリギヤ２７が設けられ、−段目の遊
星歯車機構２１を構成している。このキャップ３７ａか
ら突出したインプットシャフト２４の上部に、上記中間
ジヨイント］５が連結される。

またバルブインプットシャフト２４の端部はケース９ａ
の上端開口から」ニガに突出している。そして、このケ
ース３７内に入るバルブインプットシャフト２４の端部
外周には、−段面の遊星歯車機構２１と同じ諸元のサン
ギヤ２８が一体に設けられている。またこのサンギヤ２
８の周囲となるケース３７内には、−段目と同じ諸元の
リングギヤ２９が設けられている。このリングギヤ２９
とサンギヤ２８との間に、シャフト３０を介して一段目
のプラネタリギヤ２７と同軸につながる回転自在な四組
のプラネタリギヤ３１が設けられ、二段目の遊星歯車機
構２２を構成している。なお、プラネタリギヤ２７とプ
ラネタリギヤ３１は、シャフト３０を保持するホルダー
３２．シャフト端に設けたギヤ規制用のホルダー３３に
より、バルブインプットシャフト２４の軸心を中心とし
て周方向に移動できるように支持されているものである
。

そして、キャップ３７ａには軸受２４ａの上下方向の動
きを規制するアジャスタ３８が設けられ、遊星歯車機構
２１．２２を所定にステアリングギヤアッセンブリ９に
組付けている。なお、３９はシール部材、４０はアジャ
スタ３８の緩み止めのナツト、４１はリングギヤ２６，
２９の上下方向の動きを規制するだめのスペーサである
。

またバルブインプットシャフト７ａの先端部は、インプ
ットシャフト２４の軸端に設けた四部４３に挿入されて
いる。そして、このバルブインプットシャフト７ａの挿
入端に上記トーションバー８の端部がピン４４で結合さ
れ、リングギヤ２６゜２９を固定した状態でステアリン
グホイール１７を操舵すると、そのステアリングホイー
ル１７の操舵角を一段目および二段目の遊星歯車機構２
１゜２２を通じ、同じ比でロータリバルブ７およびトシ
ョンバ−８に伝達できるようにしている。但し、バルブ
インプットシャフト７ａの挿入端と四部４３との間には
、周方向のガタ付きを防ぐためのメタルブツシュ４５が
介装しである。

また−段目の遊星歯車機構２１には、ステアリングホイ
ール１７から必要量」二のトルクが入らないようにした
安全装置４６が設けられている。具体的には、安全装置
４６はリングギヤ２６の外周面に凹部４７を設ける。ま
たケース３７側に、上記四部４７と凹凸嵌合するピン部
品４８．該ピン部品４８を嵌合方向に付勢するスプリン
グ４９およびアダプタ部品５０で構成されたセットスク
リューを設ける。そして、これにてリングギヤ２６の回
転方向の動きを凹凸嵌合で規制する構造にして、ステア
リングホイール１７からプリロードを越える過剰な操舵
力がリングギヤ２９に入ると、凹凸嵌合の解除からりン
グギャ２６を回転できるようにして、遊星歯車機構２１
．２２を過剰なトルクから守るようにしている。なお、
詳しい図面はないか、嵌挿状態となるインプットシャフ
ト端とバルブインプットシャフト端とには、突片部の組
合わせで構成されるストッパーが設けられていて、リン
グギヤ２６が有る量以」−に回転すると、両者の突片部
か当接してステアリングホイール１７からの操舵力をイ
ンプットシャフト２４からバルブインプットシャフト７
ａに直接伝達するようにしている。

こうした遊星歯車機構２１．２２を組付けたケス３７に
上記コントロールバルブ２３か組付けられている。第１
図にコントロールバルブ２３の構造が示されている。

すなわち、コントロールバルブ２３について説明すれは
、ケース９ａの」二端部と隣接したケース３７の部分に
、遊星歯車機構２２の中心とは直角な方向に沿って一体
に設けられた細長の弁本体である。弁本体５１内には、
リングギヤ２９の軸心とは直角な方向に沿って略筒状の
弁室５２が形成されている。そして、この弁室５２内に
ピストン５３が配設されている。ピストン５３は、両側
部が弁室５２の両側に形成された軸受部５４．５４に摺
動自在に支持され、ピストン全体が弁室５２内をスライ
ドできるようにしている。そして、このスライド構造で
形成される各ピストン端と弁室５２の端壁との空間部分
に、ばね室を兼ねる一対のリングギヤ変位用の受圧室５
５ａ、５５ｂ　（第２の受圧室に相当）を構成している
。また受圧室５５ａ、５５ｂ内にはそれぞれ圧縮状態の
コイルスプリング５６が介装され、対のコイルスプリン
グ５６．５６でプリロードをかけて、所定位置にピスト
ン５３を位置決めている。

マタヒストン５３の軸方向中央には、−組の離間対向し
たフランジ部で構成される大径部５７が設けられている
。そして、このフランジ部間に遊星歯車機構２２のリン
グギヤ２９の下端面に突設されたピン５８（伝達部材に
相当）か摺動自在に係合され、ピストン５３の変位を遊
星歯車機構２２のリングギヤ２９１伝達できるようにし
ている。むろん、詳図はしていないかピン５８が通るケ
ース９ａ、弁本体５１の部分には通孔等が形成されてい
るものである。また上記大径部５７に対応して軸受部５
４．５４で囲まれる弁室部分には、大径部外周を摺動自
在に受けるシリンダ部５９が形成され、大径部５７の両
側に一対の操舵反力用の受圧室６０ａ、６０ｂ　（第１
の受圧室）を構成している。そして、この各受圧室６０
ａ　　６０ｂは、該受圧室６０ａ、６０ｂの周壁に設け
た操舵反力用の入力ポートロ１ａ、６１ｂならびに当該
入力ポートロ１ａ、６１ｂにつながる油流路６２ａ、６
２ｂを介して上記パワーステアリング６の左室１８、右
室１９に接続されている。つまり、操舵反力となるパワ
ーステ圧をコントロールバルブ２３に供給できる構造と
なっている。これにより、左操舵時は、リングギヤ２９
の左回転（反時計方向）を止める側となる受圧室６０ｂ
にパワーステアリング６の左室１８の油圧が流入される
。また右操舵時は、リングギヤ２９の右回転（時計ｈ″
向）を１１．める側となる受圧室６０ａにパワーステア
リング６の左室］９の油圧が流入され、操舵入力トルク
に近似した操舵反力を出力させるようにしている。

また−１−記リングギャ用の受圧室５５ａ、５５ｂは、
該受圧室５５ａ、５５ｂの周壁に設けた制御圧入力用の
入カポ−ｈ６３ａ、６３ｂに接続され、操舵方向に対応
した入カポ−）６３ａあるいは入力ポートロ３ｂから制
御圧力を加えると、該制御圧力に応じて変位するピスト
ン５３およびピン５８を介してリングギヤ２９を切り増
し側に回転できるようになっている（ステアリングギヤ
比可変）。

一方、８２ａ、８２ｂは左右の後輪である。後輪８２ａ
、８２ｂは、トーコントロール機構イーｊきダブルウィ
ツシュボーン式の後輪ザスペンションに支持されている
。すなわち、後輪サスペンションは、クロスメンバ８３
に、アッパーアーム８４およびロアアーム８５で構成さ
れる上下一対のラテラルアームを設けるとともに、トー
コントロルアーム８６とトレーリングアーム８７とを中
間関節８８て連結してなるアームを連結する。そして、
アーム端に、図示しない車輪支持体を介して、後輪８２
ａ、８２ｂを支持させた構造となっている。中間関節８
８は、回転軸線を略鉛直方向に定めたピンなどの枢支軸
８９から構成されていて、中間関節点の変位にしたがっ
て後輪８２ａ８２ｂの操舵か可能な構造になっている。

そして、クロスメンバ８３に、この後輪サスペンション
の左右の枢支軸８９．８９を結ぶように二連式のリアパ
ワーシリンダ９０が設けられている。すなわち、リアパ
ワーシリンダ９０は、中央に大径なシリンダ室９１を形
成し、両側に一対の小径なシリンダ室９２ａ、９２ｂを
形成したシリンダ９４内に、中央にシリンダ室９１に応
じた径のピストン部９５ａを有し、両側にシリンダ室９
２ａ、９２ｂに応じた径のピストン部９５ｂを有してな
るピストン９５を摺動自在に設ける。またそれぞれ両側
のピストン端にピストンロッド９６ａ、９６ｂを連結し
て構成される。そして、ピストン部９５ａで区画される
シリンダ室９１の断面積が大な部分に、同相用の出力を
受ける左室９７ａ、右室９７ｂを構成している。また室
９７ａ、９７ｂと並ぶシリンダ室９２ａ、９２ｂの断面
積が小な空間にて位相用の出力を受けるようにしている
。このシリンダ９４が、軸心方向を左右方向に定めてク
ロスメンバ８Ｂに固定されている。そして、左側のピス
トンロッド９６ａが左側の中間関節３８の枢支軸３９に
連結され、また右側のピストンロッド９６ｂが右側の中
間関節３８の枢支軸３９に連結され、ピストン９５の移
動から後輪８２ａ、８２ｂを操舵できるようにしている
。

そして、このリアパワーシリンダ９０の左室９７ａ、右
室９７ｂが同相用のコントロールバルブ９８に油流路９
９を介して接続され、リアパワーシリンダ９０のシリン
ダ室９２ａ、９２ｂが位相用のコントロールバルブ１０
０に油流路１０１ａ、１０１ｂを介して接続されている
。

同相用のコントロールバルブ９８には、第５図に示すよ
うなスプールバルブか用いられている。

具体的には、スプールバルブは、シリンダ状のケス１０
２内に、両端が一対のスプリング２２０で付勢されたス
プール２２１を設ける。このスプール２２１の外周には
、環状の溝部２２２゜２２３が二つ並設されている。ま
た溝部２２２゜２２３の空間に臨むケース１０２の周壁
両側には、溝部間の画部分を中心として対称にそれぞれ
リザーブ側ポート２２４ａ、２２４ｂ、ポンプ側ポー）
２２５ａ、２２５ｂか設けられ、さらに溝部２２２．２
２３の空間に臨むケース１０２の周壁中央には、それぞ
れアクチエータ側ポート２２６゜２２７が設けられてい
る。そして、ケース］０２の両端にはスプール端に制御
圧を与えるだめのパイロットポート２２８，２２９が設
けられた構造となっている。そして、アクチエータ側ポ
ート２２６．２２７が油流路９９に接続される。

この同相用のコントロールバルブ９８のパイロットポー
ト２２８，２２９に、それぞれ上記パワステアリング６
の各左室１８．右室１９が油流路１０３を介し接続され
、パワステ−圧が発生ずると、中立状態のスプール２２
１か変位してリザブ側ポー）２２４ａ、２２４ｂとポン
プ側ボト２２５ａ、２２５ｂとの切換えを行なうように
している。そして、コントロールバルブ１００の各ポン
プ側ポート２２５ａ、２２５ｂには、デファレンシャル
ギヤ１０４で駆動され車速に応じた油圧を（車速大：油
圧増）発生するオイルポンプ１０５が接続されている。

これにより、車速とスプール２２１の移動量に応じた油
圧をリアパワーシリンダ９０の操舵方向の左室９７ａあ
るいは右室９７ｂに供給できるようにしている。なお、
各リザーブ側ポー）２２４ａ、２２４ｂはパワーステア
リング６のリターンを受けているリザーブタンク］０６
に接続される。

また位相用のコントロールバルブ１００には、スプール
バルブ式の四ポート絞り切換弁が用いられている。そし
て、この切換弁の概略的な構造が第６図に示されている
。

切換弁について説明すれば、１０７は両側にパイロッＩ
・圧用のポート１０８，１０９をもつシリンダ状のケー
ス、１１０はこのケース１０７内に設けたスプールであ
る。そして、スプール１１０の両端部はケース内面に形
成された軸受部１１１で摺動自在に支持され、スプール
全体をケース１０７の軸心方向沿いにスライドできるよ
うにしている。またスプール端とケース端との間には、
それぞれ一対のスプリング１１２，１１３が介装され、
スプール１１０を位置決めている。このスプリング１１
２，１１３を収容する軸受部外側のばね室は、」二元ポ
ート１０８，１０９に連通している。そして、これらポ
ート１０８，１０９は分岐路１３２を介して上記油流路
１０３の中途部に接続され、パワーステ圧をスプール端
に与えるようにしている。

また軸受部１１１で挟まれたケース１０７の内腔部分は
大径となっている。そして、この大空間部に露出するス
プール部分の中央に、内腔部分に対応した外径のスリー
ブ１１４が摺動自在に設けられている。このスリーブ１
１４の両端は、スプル１１０に固定された一対のスプリ
ング１１５゜１１６によって付勢されていて、スリーブ
全体をスプール１１０上に位置決めている。そして、ス
リーブ端に形成された各空間に、ばね室を兼ねる受圧室
１１７，１１８を構成している。

スリーブ］１４で覆われたスプール１１０の外周面には
、環状の溝部で構成された二つの室１１９．１２０が並
設されている。またスリーブ１］４の内周面には、室１
１９，１２０の境界部分に位置して、環状の溝部で構成
される三つの室１２１〜１２３が設けられている。その
うちの室１１９．１２０は、それぞれスリーブ１１４お
よびケース内周面に形成された通路空間１２４゜］２５
を通じ、ケース外周に穿設したアクチェタ用のポート１
２６，１２７に連通している。そして、ポート１２６．
１２７が油流路１０１　ａ。

１０］ｂに接続される。また室１２２は、通路空間１２
８を介してケース１０７に設けた油供給用のポート１２
９に連通している。そして、このホト］２９は、油供給
路１３０を介して、上記第イルポンプ１３と共にエンジ
ン２０で駆動される定流量型（吐出流量一定）のオイル
ポンプ１３１の吐出部に接続されている。

また残る室１２１，１．２３は、それぞれスリブ］−１
４およびケース内周面に形成された通路空間１３３，１
３４を通じ、ケース外周に穿設したリザーバ用のポート
１３５，１３６に連通している。そして、これらポート
１３５，１３６は油路１３７で並列に接続されて、上記
リザーバタンク１０６に接続されている。この並列な油
路１３７には、連通路１３８，１３９を介して、それぞ
れ上記スリーブ両側の受圧室１１７，１１８が並列に接
続され、オイルポンプ１３１からの油を受圧室１１．７
，１１８に流入できるようにしている。

また各連通路１３８，１３９には、それぞれリザバタン
ク１０６側に対する流れを規制するための逆止弁１４０
が設けられている。そして、さらに逆止弁１４０および
リザーバ用のポート１３５間の連通路部分と、逆止弁１
４０およびリザーバ用のポート１３６間の連通路部分と
の間には、可変オリフィス１４１（あるいは可変チョー
ク）を介装した差圧発生用の連通路１４２が接続されて
いる。そして、可変オリフィス１４１は、」−２デフ駆
動のオイルポンプ１０５に内蔵した車速感応圧力発生器
１４３に流路１４４を介して接続され、この車速感応圧
力発生器１４３から発生するパイロット圧で、可変オリ
フィス１４］の絞り量を車速に感応して可変できるよう
にしている。

これにより、コントロールバルブ１００は、スブ〜ル端
に加わるパイロット圧によるスプール１１０の変位、そ
のスプール１１０に対するスリーブ１コ４の相対変位か
ら、ステアリングボイル１７を切り込んでいくと、パワ
ーステアリング６のパイロット圧の変化率と車速に応じ
た（車速人：油圧減）位相用の油圧を発生できるように
なっている。すなわち、コントロールバルブ１００は、
操舵操作の開始時に、前輪１ａ、ｌｂと逆方向に後輪８
２ａ、８２ｂを操舵する出力をリアパワーシリンダ９０
のシリンダ室９２ａあるいはシリンダ室９２ｂに供給で
きるようになっている。

そして、この位相用のコントロールバルブ１００につな
がる油流路１０１ａ、１０１ｂが、分岐路１４５．１４
５を介して」二元ステアリングギヤ比可変装置１４の人
力ポートロ３ａ、６３ｂに接続され、−瞬の後輪８２ａ
、８２ｂの位相と同時に、前輪１ａ、ｌｂを切り増し側
に進めることができるようにしている。

つぎに、このように構成された四輪操舵装置の作用につ
いて説明する。

車両の直進走行時は、ステアリングホイール１７は中立
の状態となるため、前輪１ａ、ｌｂおよび後輪８２ａ、
８２ｂは直進方向に向いている。

そして、こうした直進状態から旋回すべく　（ターンイ
ン）、ステアリングホイール１７を例えば右旋回側に切
り込んでいくと（中高速時）、その切り込んだ舵角に対
して、パワーステ圧の変動率および車速に応じて、−瞬
後輪８２ａ、８２ｂは逆相に、また−瞬前輪１ａ、ｌｂ
は人力した操舵舵角より舵角が増大していく。

すなわち、ステアリングホイール１７を操作すると、こ
の回転がコラムシャフト１６．中間ジヨイント１５．イ
ンプットシャフト２４を介して一段目の遊星歯車機構２
１のサンギヤ２５に伝達されていく。ここで、リングギ
ヤ２６は操舵力を受けるが、リングギヤ２６はセットス
クリューでケス３７に固定されているから、さらにその
回転はプラネタリギヤ２７を介して二段目の遊星歯車機
構２２のプラネタリギヤ３］に伝達されていく。

そして、このプラネタリギヤ３１の回転がそのままサン
ギヤ２８から、バルブインプットシャフト７ａおよびト
ーションバー８に伝達されていく。

そして、トーションバー８に伝達された回転がピニオン
５に伝達され、前輪１ａ、ｌｂをステアリングホイール
１７を切った方向に操舵してい（。

同時にバルブインプットシャフト７ａに伝達されンプ１
３で発生した油圧をパワーシリンダとの右室１９に供給
して、ステアリングホイール１７の操舵をアシストして
いく。

ここで、二段目の遊星歯車機構２２のリングギヤ２９が
ハンドル操舵力で不用意に回転してしまうことが懸念さ
れるが、受圧室６０ａにアシストしたパワーステ圧が操
舵反力として働くので、そのようなことはない。

すなわち、パワーステ圧Ｐとハンドル操舵力となる操舵
入力トルクＴ（本実施例ではリングギヤ２９が回ろうと
する力）を見ると、両者間には第２図に示すような二次
曲線関係の特性が見られる。

これに対抗する操舵反力を考えると、小操舵入力トルク
ではコイルスプリング５６のプリロードが操舵反力とし
て働（。そして、コイルスプリング５６のプリロードを
越えると操舵入力トルクは受圧室６０ａに入るパワース
テ圧が操舵力に対抗する力として作用していく。具体的
には第２図中の二点鎖線で示すようにｒＰＸＡＪの積で
表わされるアクチエータ作動力Ｆが操舵反力として作用
していく。但し、ＰはフロントＰ／Ｓ圧、Ａはピストン
断面積である。

ここで、アクチエータ作動力Ｆは、先のＰ−Ｔ特性（パ
ワーステ圧Ｐと操舵入力トルクＴの特性）とは異なり一
次関数であるので、操舵反力には不十分であるとの指摘
を受けることが考えられる。

確かに据切り等、パワーステ圧の高い領域では操舵反力
以−トのかなり高い操舵入力トルクが発生ずることが見
られる。しかしながら、通常の走行状態を見ると、第２
図からも明らかなようにＰＴ特性とアクチエータ作動力
Ｆとは略近似している。またＰ−Ｔ特性とのずれはかな
り小さく、たとえずれ分、リングギヤ２９が若干回った
としても性能への影響はかなり小さい。

それ故、リングギヤ２９はパワーステ圧を利用した部品
な手段で定位置に保持されることがわかる。

なお、据切り等、パワーステ圧の高い領域ではリングギ
ヤ２９は回されるものの、この量は前輪実舵角に対して
非常に小さいため、さほど問題にならない。つまり、パ
ワーステ圧の高い領域は前輪実舵角か大きいので、リン
グギヤ２９の回転による実舵角変動率は極小となるから
である。

一方、同相用のコントロールバルブ９８のスプ一ルは１
−記パワーステアリング６のパワステ−圧に応じてスト
ロークされる。そして、このスプールのストロークで、
オイルポンプ１０５から吐出されるオイルを制御するこ
とになる。つまり、車速（後輪回転数）とパワステ−圧
に応じた油圧がコントロールバルブ９８から発生される
。そして、この油圧が同相側に操舵するリアパワーシリ
ンダ９０の左室９７ａに流入していく。

他方、位相用のコントロールバルブ１００は、パイロッ
ト圧用のポート１０９から上記パワステ−圧がパイロッ
ト圧として加わると、この圧力に比例した量だけスプー
ル］１０は左側へ変位（Ｘｌ）する。

この変位量は、スプール１１０の端面の面積とパイロッ
ト圧の積と、スプリング１１２，１１３の弾性力とに関
係するから、両者には下記の関係式が成り立つ。

ａｌ　　ｅ　Ｆ、　＝ｉ＜、　　ｅ　Ｘｌ　＋　ｆ　１
つまり、 Ｘｉ　＝ａ、ａｐｔ−ｆ１／Ｋ１ で表わされる。但し、ａｌはスプール端面の面積２に１
はスプリング１１５，１１６のばね定数。

ｆｌは同スプリングのプリロード値、Ｆｌはパイロット
圧である。

このとき、スプール１１０の変位によって、スリーブ１
１４も同じ方向へ動こうとする。これには受圧室１］７
の浦が連通路１４２を通じて受圧室１］８に移動する必
要がある。しかし、連通路１４２には可変オリフィス１
４１が組込まれているので、この際、可変オリフィス１
４１の前後に差圧ΔＰが発生する。ここで、ΔＰは下記
のように表わされる。

ΔＰ＝δ・Ｑｂ２　／２・Ｃｄ−ｄ２ 但し、δは流体密度、Ｑｂは絞り部を流れる流ｍ、ｄは
絞り部の断面積、Ｃｄは流量係数。

なお、チョーク構造であれば ΔＰ−８・π・μ・（Ｊ　−Ｑｂ／ｄ２となる。但し、
ｇは絞り部の長さ、μは浦の粘性係数である。

そして、この差圧ΔＰによってスリーブ１１４はスプー
ル１１０に対して右側に相対ずれを起こしていく。この
ときの相対変位ｙは ｙ−ΔＰ−ｂ２−ｆ２／に２ で表わされる。但し、ｂ２はスリーブの端面の面積、に
２はスプリング１１２，１１３のばね定数、ｆ２は同ス
プリングのプリロード値である。

油供給用のポート１２９からは、オイルポンプ１３１で
発生した一定流量の油が供給されているから、アクチエ
ータ用のポート１２６，１２７からは相対変位ｙに比例
した差圧が発生していく。

すなわち、相対変位ｙは、 ｙ　ＯＣΔ　Ｐ　ＯＣＱ　ｂ　Ｃｘコ　、１７　０Ｃコ
−／ｄ　　２の関数であるから、 Ｑ　ｂ　＝　ｂ　２　　　（Ｘ　１３’　）　／　ｔ　
　但し、ｔは時間が成り立ち （ＸＩ−Ｙ）ＱＣパイロット圧 となる。

しかして、アクチエータ用のポート１２６゜１２７から
は、車速に応じて出力油圧が減少し、パワーステ圧の変
化率（ハンドル角速度と同等）に応じて制御された油圧
（差圧）が出力されていく。

そして、この油圧（差圧）が、リアパワーシリンダ９０
のシリンダ室９２ｂには後輪８２ａ。

８２ｂを位相させる出力として供給され、ステアリング
ギヤ比可変装置１４の入力ポートロ３ａには前輪１ａ、
］、ｂの操舵角を増す出力として供給されていく。

すなわち、後輪８２ａ、８２ｂを前輪とは逆の方向に操
舵しようとするシリンダ室９２ｂの出力と、後輪８２ａ
、８２ｂを後輪と同方向に操舵しようとする左室９７ａ
の出力との出力合成で得られる逆相側の舵角にしたがっ
て、後輪８２ａ。

８２ｂは操舵されていく。

またステアリングギヤ比可変装置１４は、入力ポートロ
３ａに制御圧が加わると、その油圧によって、先のパワ
ーステ圧で操舵力に対しバランスさせているピストン５
３を右方向に移動させていく。これにより、ピン５８を
介してリングギヤ２９が時計方向に回転されてい（。こ
こで、遊星歯車機構２２のプラネタリギヤ３］は運転者
で保持されるステアリングホイール］７にて固定され反
力を受けているから、リングギヤ２９の回転はバルブイ
ンプットシャフト７ａおよびトーションバー８に伝達さ
れていく。しかるに、バルブインプットシャフト７ａ、
トーションバー８は時計方向に回転されていく。

これにより、ステアリングホイール１７からの運転者に
よる入力と、入力ポートロ３ａ、６３ｂからの油圧によ
る入力との二つの入力の合成値により、前輪舵角が制御
されていく　（進相制御）。

なお、パワーステ圧の変化率がなくなると、車速に応じ
た同相のコントロールバルブ９８からの出力だけとなっ
て、元の定常状態の四輪同相操舵（通常の同相四ＷＳ）
に入ってい（。

かくして、パワーステ圧をそのまま操舵反力として用い
るので、ステアリングギヤ比可変装置１４の操舵反力系
は簡単なバルブ構造ですむ。またステアリングギヤ可変
装置］４は、制御圧力を加えるだけでギア比可変制御が
行なえるので、制御は電子制御に比べて簡単ですむ。そ
のうえ、流体圧を用いてギヤ比を可変するので、ノイズ
、電波障害などに対する信頼性は高い。

なお、一実施例では前輪１ａ　　ｌｂのパワーステ圧の
変化率を制御圧力（制御信号）として用いたが、それ以
外の要素の制御圧力、例えばダイレクトなハンドル操舵
角速度や車速を用いた圧力を用いてもよい。

また一実施例では、この発明を進相制御に適用したが、
これに限らず、他の制御、例えば車両のヨーイング運動
と横方向速度の最適化、ギヤ比可変による定常ゲインの
最適化、操舵過渡特性の向上などに適用してもよい。む
ろん、二組の遊星歯車機構でなく、−組の遊星歯車機構
を用いたステアリングギヤ比可変装置にこの発明を適用
してもよい。

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明によれば、パワステ圧をそ
のまま操舵反力として用いるので、リングギヤ変位機構
の操舵反力系は簡単なバルブ構造ですむ。

また制御圧力を加えるだけでギア比可変制御が行なえる
ので、制御は電子制御に比べて簡単ですむ。そのうえ、
流体圧を用いてギヤ比を可変するので、ノイズ、電波障
害などに対する信頼性は高い。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はこの発明の一実施例を示し、第１
図はこの発明のステアリングギヤ比可変装置を示す第３
図中Ａ−Ａ線に沿う断面図、第２図はそのステアリング
ギヤ比可変装置の操舵反力特性をｒＰ−Ｔ特性」と共に
示す線図、第３図はステアリングギヤ比可変装置を示す
断面図、第４図はステアリングギヤ比可変装置を適用し
た四輪操舵装置を示す構成図、第５図は同相用のコント
ロールバルブを示す断面図、第６図は位相用のコントロ
ールバルブを示す断面図である。 ７ａ・バルブインプットシャフト（出力シャフト）　１
４・・・ステアリングギヤ比可変装置、２１．２２・・
遊星歯車機構、２３・・・コントロールバルブ（リング
ギヤ変位機構）　５１・・・弁本体、５２・・・弁室、
５３・・・ピストン、５５ａ。 ５５ｂ・・・リングギヤ変位用の受圧室（第２の受圧室
）、５８・・・ピン（伝達部材）、５９・・・シリンダ
部、６０ａ、６０ｂ・・・操舵反力用の受圧室（第１の
受圧室）、６１ａ、６１ｂ・・・操舵反力用の入力ポー
ト、６３ａ、６３ｂ・・・制御用の入力ポート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力シャフトと出力シャフトとの間に遊星歯車機構を設
   け、この遊星歯車機構に該リングギヤを回転方向に変位
   させるリングギヤ変位機構を設けてなるステアリングギ
   ヤ比可変装置において、前記リングギヤ変位機構は、弁
   本体と、この弁本体内にスライド自在に設けた中央に大
   径部を有してなるピストンと、このピストンの変位を前
   記遊星歯車機構のリングギヤに伝達する伝達部材と、前
   記大径部の外周と摺接するシリンダ部を前記本体内に設
   けて前記大径部の両側に構成された一対の第１の受圧室
   と、前記弁本体に設けられ前輪の操舵をアシストするパ
   ワーステ圧を前記第１の受圧室に入力させる操舵反力用
   の入力ポートと、前記弁本体にそれぞれ前記ピストン端
   に臨ませて設けられた一対の第２の受圧室と、前記弁本
   体に設けられ前記第２の受圧室にリングギヤ変位用の制
   御圧力を入力させる制御用の入力ポートとから構成され
   ることを特徴とするステアリングギヤ比可変装置。