JPH023983Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本案はパワーステアリング装置の改良に係り、
ステアリングハンドルに連結された入力軸と、操
舵輪に連結された出力軸と、上記入力軸と上記出
力軸とを連結するトーシヨンバーと、上記出力軸
に連結されたパワーシリンダと、油圧源と上記パ
ワーシリンダとを連通する高圧油路に介装される
とともに上記入力軸と上記出力軸との回転角度差
に応じて上記パワーシリンダに選択的に配油せし
める油路切換用ロータリー弁と、同油路切換用ロ
ータリー弁の下流側に位置するとともに上記入力
軸と上記トーシヨンバーとの間に配設された減圧
通路と、上記入力軸の外周面とバルブハウジング
との間に形成され上記パワーシリンダの油圧をオ
イルタンクに戻す低圧油路と、上記入力軸と上記
出力軸との間に配設され両者の相対捩り変位を規
制せしめる複数の反力ピストンと、上記高圧油路
から上記各反力ピストンの反力増大側チヤンバー
に分岐された分岐油路と、同各分岐油路に介装さ
れるとともに一定車速以上の走行時に開作動され
る油路開閉弁と、同油路開閉弁の下流側に配設さ
れ作動油の圧力を略一定の圧力に保持する圧力制
御弁と、上記入力軸に形成され上記減圧通路と上
記低圧油路とを連通せしめる細孔とを具え、上記
３つの弁を上記バルブハウジング内に互いに平行
に配設するとともに、上記圧力制御弁が、スプー
ルと、同スプールの一端側に形成されるとともに
上記反力ピストンの反力減少側チヤンバーと上記
減圧通路とに連通するパイロツト油圧室と、上記
スプールの他端側に形成されて同スプールを上記
一端側へ付勢するスプリングを内装するとともに
上記低圧油路に連通した油室と、同油室に内装さ
れ上記スプールのストロークを規制するストロー
ク規制部材とにより構成されていることを特徴と
したもので、その目的とする処は、コンパクトに
できる。圧力制御弁から油路開閉弁及び反力ピス
トン方向へ延びる油路を容易に加工できる。さら
に圧力制御弁の予期しない振動等に基いた動きを
阻止できる改良されたパワーステアリング装置を
供する点にある。

次に本案のパワーステアリング装置を第１，２
図に示す一実施例により説明すると、１ａがエン
ジン、１ｂが同エンジン１ａにより駆動されるオ
イルポンプ、２が油路切換用ロータリー弁、３が
パワーシリンダ、４がタンク、５が上記油路切換
用ロータリー弁２の周りに設けた反力ピストン、
６が同ピストン５の背後に形成したチヤンバー、
８が上記オイルポンプ１ｂと上記油路切換弁２と
の間の高圧油路、９が上記油路切換弁２と上記タ
ンク４との間の低圧油路、７が同低圧油路９の途
中に設けた細孔、８′が上記高圧油路８の途中か
ら上記反力ピストン５のチヤンバー６へ延びた分
岐油路、１０が分岐油路８′の途中に介装した油
路開閉弁で、これを第３図により具体的に説明す
ると、２１がバルブハウジング、２２がスプー
ル、２３がスプール２２を左方へ付勢するスプリ
ング、２４がソレノイド、２５が同ソレノイド２
４側のロツド、２５′が同ロツド２５の先端に設
けたスリツト、２６がプラグ、２７，２８がＯリ
ング、２９が上記バルブハウジング２１の溝に嵌
挿したスナツプリング、３０，３１，３２がチヤ
ンバー、３３が上記スプール２２に設けた油路
で、停車時及び低速走行時には、車速センサー
（図示せず）からの信号に基いてソレノイド２４
に通電され、ロツド２５を介しスプール２２が第
３図の位置から右方へ移動して、分岐油路８′が
遮断され、また中・高速走行時には、車速センサ
ーからの信号に基いてソレノイド２４への通電が
止まり、スプール２２がスプリング２３の反力に
より左方へ移動して、圧力制御弁１１への油路が
開放されるようになつている。また第１，２，４
図の１１が上記油路開閉弁１０の下流側の分岐油
路８′に介装した圧力制御弁で、これを同第２，
４図により具体的に説明すると、２１がバルブハ
ウジング、１３がスプール、１４が同スプール１
３を左方へ付勢するスプリング、１５が上記弁本
体１２に設けた作動油の入口、１６が上記バルブ
ハウジング２１に設けた作動油の出口、１７が上
記バルブハウジング２１に設けた排油孔で、同排
油孔１７は油路９′を介し上記低圧油路９に接続
されている。また１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８
ｄが上記スプール１３により形成されたバルブハ
ウジング２１内のチヤンバー、１９ａが上記スプ
ール１３に設けた連通孔、１９ｂが同スプール１
３に設けた細孔で、チヤンバー１８ｃが低圧油路
９′を介して細孔７よりも下流のタンク４側低圧
油路９に、チヤンバー１８ｄが低圧油路９″を介
して細孔７よりも上流の油路切換弁２側低圧油路
９に、それぞれ接続されている。次に前記油路切
換用ロータリー弁２を第１図により具体的に説明
すると、３５が前記バルブハウジング２１に設け
たラツクサポート、３６がラツク、３７が同ラツ
ク３６に噛合したピニオン、３９が入力軸、３８
が同入力軸３９と上記ピニオン３７とを連結する
トーシヨンバー、４０が上記入力軸３９の周りに
取付けたバルブボデイ、４１，４２，４３が同バ
ルブボデイ４０の外周面に設けた環状溝、４４が
上記環状溝４１から半径方向内方へ延びた複数の
油路、４５が上記バルブボデイ４０の内周面に軸
方向に沿い設けた複数の油路で、同各油路４５は
上記環状溝４２に連通している。また同各油路４
５の間には同様の油路（図示せず）があり、これ
が上記環状溝４１と上記環状溝４３とを連通して
いる。また４６が上記入力軸３９を半径方向に貫
通した複数の油路、４７，４８が上記環状溝４
２，４３からバルブハウジング２１壁を貫通して
前記シリンダ３へ延びた油路、４９が上記トーシ
ヨンバー３８と上記入力軸３９との間に形成され
たチヤンバーで、オイルポンプ１ｂからの圧油が
高圧油路８→環状溝４１→油路４４→油路４５→
油路４６→チヤンバー４９→低圧油路９→タンク
４→オイルポンプ１ｂに循環するように、またハ
ンドル（図示せず）を右に切つて、入力軸３９を
右に回転すると、入力軸３９の油路４６が軸方向
油路４５の間に設けた軸方向油路（図示せず）に
連通し、オイルポンプ１ｂからの圧油が高圧油路
８→環状溝４１→油路４４→油路４５→環状溝４
２→油路４７を経てシリンダ３の一方へ送られ
て、同シリンダ３が右方へ作動する一方、シリン
ダ３の他方の油が油路４８→環状溝４３→油路４
４（図示せず）→軸方向油路４５の間に設けた軸
方向油路→油路４６→チヤンバー４９→低圧油路
９を経てタンク４へ戻されるように、またハンド
ルを左に切つて、入力軸３９を左に回転すると、
入力軸３９の油路４６が軸方向油路４５に連通
し、オイルポンプ１ｂからの圧油が高圧油路８→
環状溝４１→油路４４（図示せず）→軸方向油路
４５の間に設けた軸方向油路→環状溝４３→油路
４８を経てシリンダ３の他方へ送られて、同シリ
ンダ３が左方へ作動する一方、シリンダ３の一方
の油が油路４７→環状溝４２→軸方向油路４５→
油路４６→チヤンバー４９→低圧油路９を経てタ
ンク４へ戻されるようになつている。また第２図
の５０，５１はオイルシール、５２，５３はベア
リング、５４は前記圧力制御弁１１の軸線上に設
けたキヤツプ、５５が同キヤツプ５４側のパイプ
５４′に設けた穴である。なお同穴５５はパイプ
５４′内に圧力の高まりが発生しないようにする
ために設けた油逃し穴で、圧力制御弁１１のスプ
ール１３とパイプ５４′との間には隙間があり、
特に設ける必要はないが、圧力制御弁１１のスプ
ール１３が上昇して上記隙間が閉ざされたときに
問題になるので、設けているにすぎない。また５
６が前記ピニオン３７のラジアル荷重を支承する
ジヤーナル軸受、５７が同ジヤーナル軸受５６の
下側に形成したチヤンバーで、同チヤンバー５７
が油路５８と開閉弁１０のチヤンバー３２（第３
図参照）と油路３３とチヤンバー３１とを介して
低圧油路９′に連通している。なお同チヤンバー
５７は開閉弁１０内を介さずに低圧油路９′に連
通させてもよい。

次に前記パワーステアリング装置の作用を説明
する。エンジン１ａにより駆動されるオイルポン
プ１ｂの吐出流量はエンジン回転数に応じて第５
図のように変化する。即ち、停車時から低速走行
時にかけては急速に増加し、中速走行時には急速
に減少し、高速走行時には減少した一定値に保持
される（なおこのオイルポンプ１ｂについて必要
ならば実願昭57−4939号明細書を参照されたい）。
上記のようにオイルポンプ１ｂから吐出される作
動油の流量が急速に増加する停車時から低速走行
時にかけては、分岐油路８′の途中に設けた油路
開閉弁１０が閉じられている。そのためオイルポ
ンプ１ｂから吐出された作動油の全てが油路切換
用ロータリー弁２を介しパワーシリンダ３へ導か
れて、油路切換用ロータリー弁２の両側の反力ピ
ストン５に反力が生ぜず、同油路切換用ロータリ
ー弁２によるかじ取り操作が軽快に行なわれる。
一方、上記のようにオイルポンプ１ｂから吐出さ
れる作動油の流量が急速に減少して一定値に保持
される中速走行時から高速走行時にかけては、分
岐油路８′の途中に設けた油路開閉弁１０が開か
れる。そのためオイルポンプ１ｂから吐出された
作動油の一部が油路開閉弁１０を経て圧力制御弁
１１へ導かれる。この作動油は走行状態の如何に
より圧力が80Kg／cm²〜60Kg／cm²程度の間で変化し
ており、上限値付近の作動油が入口１５からチヤ
ンバー１８ａ，１８ｂへ入つて（細孔１９ａを通
過する流量よりも多くの作動油がチヤンバー１８
ａ，１８ｂへ入つて）、チヤンバー１８ａ，１８
ｂとチヤンバー１８ｃとの差圧が、１８ａ，１８
ｂ＞１８ｃになつたときには、同差圧により、ス
プール１３がスプリング１４に抗し右方へ移動し
（第２図では上昇し）、入口１５の開口面積を減少
させて、流量を絞る（第４図参照）し、下限値付
近の作動油が入口１５からチヤンバー１８ａ内へ
入つたときには、スプール１３がスプリング１４
により左方へ移動し、入口１５の開口面積を増大
させて、流量をふやす。つまり、分岐油路８′を
流れる作動油の圧力如何にかかわらず出口１６か
ら出る作動油の圧力（流量）をほぼ一定に保持す
る。一方、細孔７よりも上流の油路切換用ロータ
リー弁２側低圧回路９の作動油の圧力は、２〜４
Kg／cm²程度の範囲ではあるが、第６図のように中
速走行時から高速走行時にかけて急速に減少し
て、高速走行時には一定値に保持される。そのた
めチヤンバー１８ｄ内の圧力が中速走行時よりも
高速走行時に低下して、スプリング１４のスプー
ル押し戻し力が相対的に大きくなり、その分だけ
チヤンバー１８ａ，１８ｂ内の圧力が上昇する。
即ち、チヤンバー１８ａ，１８ｂ内の圧力をPa、
チヤンバー１８ｃ内の圧力をPc、チヤンバー１
８ｄ内の圧力をPd、Ａをπ／４（D²−d²）、Ｄをス プール１３の大径、ｄをスプール１３の小径（チ
ヤンバー１８ｄの直径）、ａ＝ｎ／４d₂とすると、チ ヤンバー１８ａの圧力Paは、 Pa＝Ｒ／Ａ＋Pc−Pdａ／Ａ で表わされ、（Ｒ／Ａ＋Pc）がほぼ一定のため、 Pdが小さくなると、Paが大きくなる。結果的に
チヤンバー１８ａ，１８ｂの圧力を油路開閉弁１
０とで車速に応じコントロールできる。なお反力
ピストン５の反力とは、出力軸（ピニオン）３７
と入力軸３９との間に配設された反力ピストン５
の反力増大側チヤンバーに供給される油圧と、反
力減少側チヤンバーに供給される油圧との差によ
り発生している力であり、トーシヨンバー３８の
作用力とともに入力軸３９に作用する抵抗となる
力、即ち、入力軸３９を操作するのに必要な力で
ある。また細孔７は、入力軸３９に形成されてい
るが、その上流側に位置する減圧通路４９には、
パワーシリンダ３から排出される低圧の作動油が
供給されており、低圧油路９″、及び圧力制御弁
１１のパイロツト油圧室１８ｄには、減圧通路４
９と実質的に同一の油圧が作用している。この油
圧は、ポンプ吐出量に対応しており、結果的に極
く低圧（２〜４Kg／cm²）になる。また上記細孔７
の下流側に位置する低圧油路９には、略大気圧の
油圧が作用している。また圧力制御弁１１は、高
圧油路８の作動油を略一定の制御油圧として反力
ピストン５の反力増大側チヤンバーに供給せしめ
るとともに、パイロツト油圧室には、上記減圧通
路４９の油圧、即ち、ポンプ流量に応じた油圧が
供給され、結果としてエンジン回転数によく対応
した油圧が反力ピストン５の反力増大側チヤンバ
ーに供給されて、適切な反力が得られる。また入
力軸３９はバルブハウジング（バルブボデイ）４
０に対してベアリング５２により支持され、オイ
ルシール５０により油密に保持されている。この
ベアリング５２の直下には、低圧油路９が配設さ
れており、オイルシール５０に対して作用する圧
力が低く、オイルシール５０が入力軸３９の周り
に生じる摩擦力が小さくなる。従つて操作感及び
オイルシール５０の耐久性が向上する。

以上のように本案のパワーステアリング装置で
は、高速走行時、オイルポンプ１ｂから高圧油路
８を経て油路切換用ロータリー弁２へほぼ一定の
流量の作動油が供給される一方、その一部が分岐
油路８′へ導かれるので、同油路切換用ロータリ
ー弁２の入力トルク−圧力特性が第８図の破線の
ようになる。しかも上記分岐油路８′へ導かれた
作動油が油路開閉弁１０圧力制御弁１１を介し反
力ピストン５，５′部へ送られて同部分に反力が
生じるので、同油路切換用ロータリー弁２の入力
トルク−圧力特性が第８図の一点鎖線のようにな
つて、高速走行時の同油路切換用ロータリー弁２
の入力トルク−圧力特性が大幅に改善される。ま
た高圧油路８と反力ピストン５のチヤンバー６と
をつなぐ分岐油路８′に油路開閉弁１０と圧力制
御弁１１とを、低圧油路９に細孔７を、それぞれ
介装する一方、圧力制御弁１１のチヤンバー１８
ｃを細孔７よりも下流のタンク４側低圧油路９
に、圧力制御弁１１のチヤンバー１８ｄをオリフ
イス７よりも上流の油路切換用ロータリー弁２側
低圧油路９に、それぞれ接続すればよく、装置の
構造を複雑化させない。また上記のように構成さ
れており、チヤンバー１８ａ，１８ｂの圧力（油
路切換用ロータリー弁２の反力）を油路開閉弁１
０とで車速に応じコントロールできて、中速走行
時から高速走行時にかけての油路切換用ロータリ
ー弁２によるかじ取り操作を安定時に行なえる効
果があるが、さらに本案では、各弁２，１０，１
１をバルブハウジング２１内に平行に設けたの
で、パワーステアリング装置をコンパクトにでき
る。また圧力制御弁１１のチヤンバー１８ｃが反
力ピストン５の近くに、チヤンバー１８ｄが低圧
油路９の近くに、それぞれ位置することになるの
で、油路９′，９″を容易に加工できる。また圧力
制御弁１１のスプール１３はスプリング１４によ
り第１図においては左方へ、第２図においては下
方へ押されている。このとき、チヤンバー１８
ａ，１８ｂの圧力は同じであるが、チヤンバー１
８ａの圧力があがると、スプール１３はスプリン
グ１４に抗し移動して、チヤンバー１８ａ，１８
ｂの圧力上昇を抑える。しかし予期しない振動等
によりスプール１３が反対の方向に移動して（第
２図では上昇して）、チヤンバー１８ａ，１８ｂ
を入口１５に連通させてしまうと、入口１５の圧
力＝チヤンバー１８ｂの圧力になつて、圧力制御
弁１１本来の機能が損なわれるが、本案ではチヤ
ンバー１８ｄ内にストローク規制部材（第２図の
パイプ５４′参照）があり、圧力制御弁１１の予
期しない振動等に基いた動きを阻止できる効果を
有し、パワーステアリング装置に適用して非常に
有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案に係るパワーステアリング装置の
一実施例を示す縦断側面図、第２図はその油圧回
路図、第３図は油路開閉弁の一実施例を示す縦断
側面図、第４図は圧力制御弁の一実施例を示す縦
断側面図、第５図はオイルポンプの吐出流量特性
を示す説明図、第６図はオリフイスの上流圧を示
す説明図、第７図は圧力制御弁のチヤンバー（出
入口側圧力室）の圧力を示す説明図、第８図は圧
力−入力トルク特性を示す説明図である。 １ａ……エンジン、１ｂ……オイルポンプ、２
……油路切換弁、３……パワーシリンダ、４……
タンク、５，５′……反力ピストン、７……オリ
フイス、８……高圧油路、８′……分岐油路、９，
９′，９″……低圧油路、１０……油路開閉弁、１
１……圧力制御弁、１４……制御用スプリング、
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ……チヤンバ
ー、２１……バルブハウジング、３８……トーシ
ヨンバー、３９……入力軸。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ステアリングハンドルに連結された入力軸と、
   操舵輪に連結された出力軸と、上記入力軸と上記
   出力軸とを連結するトーシヨンバーと、上記出力
   軸に連結されたパワーシリンダと、油圧源と上記
   パワーシリンダとを連通する高圧油路に介装され
   るとともに上記入力軸と上記出力軸との回転角度
   差に応じて上記パワーシリンダに選択的に配油せ
   しめる油路切換用ロータリー弁と、同油路切換用
   ロータリー弁の下流側に位置するとともに上記入
   力軸と上記トーシヨンバーとの間に配設された減
   圧通路と、上記入力軸の外周面とバルブハウジン
   グとの間に形成され上記パワーシリンダの油圧を
   オイルタンクに戻す低圧油路と、上記入力軸と上
   記出力軸との間に配設され両者の相対捩り変位を
   規制せしめる複数の反力ピストンと、上記高圧油
   路から上記各反力ピストンの反力増大側チヤンバ
   ーに分岐された分岐油路と、同各分岐油路に介装
   されるとともに一定車速以上の走行時に開作動さ
   れる油路開閉弁と、同油路開閉弁の下流側に配設
   され作動油の圧力を略一定の圧力に保持する圧力
   制御弁と、上記入力軸に形成され上記減圧通路と
   上記低圧油路とを連通せしめる細孔とを具え、上
   記３つの弁を上記バルブハウジング内に互いに平
   行に配設するとともに、上記圧力制御弁が、スプ
   ールと、同スプールの一端側に形成されるととも
   に上記反力ピストンの反力減少側チヤンバーと上
   記減圧通路とに連通するパイロツト油圧室と、上
   記スプールの他端側に形成されて同スプールを上
   記一端側へ付勢するスプリングを内装するととも
   に上記低圧油路に連通した油室と、同油室に内装
   され上記スプールのストロークを規制するストロ
   ーク規制部材とにより構成されていることを特徴
   としたパワーステアリング装置。