JPH03182882A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧式動力舵取装置において油圧反力機構を
車輌の走行速度、操舵角度等に応じて制御し所要の操舵
力を得るために用いて好適な操舵力制御装置の改良に関
する。

〔従来の技術〕

自動車のハンドル操作力（操舵力）を軽減するための動
力舵取装置において、車輌の走行速度や操舵角度等の各
種走行条件に応じた操舵力制御を油圧反力機構により行
なう操舵力制御装置が従来から種々提案されている。す
なわち、車輌停車時や低速走行時には軽快な操舵操作を
可能とし、高速走行時にはハンドルに剛性感をもたせて
直進時の安定性を確保し得るような操舵力制御を、動力
舵取装置における入、出力軸間を、反力油ＥＥの大きさ
に応じて選択的に拘束する反力ビストンで相対的に回動
させたり拘束したりすることで行なうものであった。

この種の操舵力制御装置として従来は、反力油圧なポン
プから流路切換弁を介してパワーシリンダに至る油圧通
路の一部から分流して用い、これをスプールバルブ等に
よる反力油圧制御弁で制御し、反カビストンを動かすた
めの油圧反力室に導く構成が、たとえば特開昭８１−１
０５２７３号公報、実開昭８２−２５２６５号公報、特
開昭８３−８８４６７号公報、実開平１−７０６８３号
公報等により−・般に採用されていた。これら従来装置
では、上述した反力抽圧制御弁を、車速センサ、舵角セ
ンサ、トルクセンサ等からの検出信号によりコントロー
ラからの出力電流で所要の作動力を発生させ得るソレノ
イド等の電気的アクチュエータを用いることが一般に行
なわれており、このような電子制御で油Ｆ［反力装置を
適切かつ確実に作動させ車速や操舵状況に応じた操舵力
制御を行なえるものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述したような反力油圧制御弁として従来一
般には、スプールバルブが用いられるとともに、そのス
プールを＠線方向に移動させるための手段としてリニヤ
制御を行なえる直動型のンレ／′イドが用いられていた
。しかしながら、このような構造による反力油圧制御弁
では、スプールの軸線方向での移動量やその移動位置で
の位置決め制御等を精度よく行なうことが難しいもので
あった。また、各部の加１．組立て精度等が要求される
等の問題を避けられず、しかも直動型ソレノイド自身が
大型化し易く、装置全体の小型かつコンパクト化を図る
ことが難しい等の問題もあった。さらに、このような制
御弁構造では、スプールによる制御位置を検出すること
も難しく、その位置をコントローラにフィードバックす
ることが困難で、制御弁の動きを適切にフィードバック
制御することが困難である等といった問題もあり、これ
らの問題点を一掃し得る何らかの対策を講じることが望
まれている。

特に、上述したような油圧反力を制御する制御弁では、
スプールの軸線方向に発生するフローフォースの影響に
より、スプールの制御位置を正しく位置決め制御するこ
とが難しいもので、このような問題に対しての対策も必
要とされる。

〔課題を解決するための手段〕

上述した要請に応えるために本発明に係る動力舵取装置
の操舵力制御装置は、ポンプからの圧油の給送量をスプ
ールの動きに伴なう可変絞りの開閉量により制御し主装
置での流路切換弁を構成する人、出力軸間での相対的な
回動変位を選択的に拘束する油圧反力室に所要の反力油
圧を供給する反力抽圧制御弁と、その弁スプールを各種
条件に応じて軸線方向に摺動動作させる電動モータと。

二のモータの回転変位をスプールの直線変位に変換して
伝達する変位伝達機構を備えてなり、この変位伝達機構
を、スプールに対し直交する方向から臨んで回転自在に
支持されモータにて回転駆動される変位伝達軸と、この
変位伝達軸のスプール側先端の偏心した位置に突設され
スプール外周部の一部に係合してスプールを軸線方向に
動作させる偏心ピンとで構成したものである。

〔作用〕

本発明によれば、弁スプールの駆動源としての電動モー
タからの回転動力が、スプールに直交して配置される変
位伝達軸における偏心ピンによってスプールの軸線方向
への動きに変換され、スプールを軸線方向に移動制御す
ることができ、精度のよいスプール制御を行ない、制御
弁としての機能を発揮させ得るもので、これにより油圧
反力室への反力油圧を、車速や操舵状況等といった車輌
の各種走行条件に応じて適切かつ確実に制御し、これら
に適合した操舵補助力を得て、適切な操舵力による舵取
操作を行なえる。

〔実施例〕

第１図ないし第６図は未発明に係る動力舵取装置の操舵
力制御装置の一実施例を示し、これらの図において、全
体を符号Ｉで示す動力舵取装置ｌは、第６図に示される
ように、周知の構成によるパワーステアリング本体部２
と、その−側に一体的に連設されている本発明を特徴づ
ける反力油圧制御手段となる後述する反力油圧制御弁３
とからなり、またタンクＴから圧油を供給するポンプＰ
や操舵補助力を発生させる左、右室Ｃ１，Ｃ２を有する
パワーシリンダＰ／Ｃ等を備えている。

まず、パワーステアリング本体部２の概略構成を簡単に
説明すると、：Ｂ６図中１０は図示しない舵取ハンドル
側に連結される入力軸（スタブシャツｌ−）、１１はこ
の入力軸ｌＯの左端側にトーションバー１２を介して連
結されるとともに図示しない舵取リンク機構を構成する
ラック１３と噛合するピニオンを４１する出力軸（ピニ
オン軸）で、これら両軸１ｏ、ｔｉはその操舵方向に回
動操作される。ここで、これら両輪ｉｏ、ｉｔ間には周
知の通り所定角度以ヒ回動されて当接することで両軸間
を卯結するフェールセーフ機構が設けられる。

また、パワーステアリング本体部２を構成するステアリ
ングボディ２ａ、２ｂ内でに連した両軸１０．１１には
、前述したポンプＰからの油圧回路を切換え制御する回
転式流路切換弁１４を構成するロータ１５およびスリー
ブ１６がそれぞれ一体的に設けられ、その相対的な回転
変位でポンプＰ、タンクＴとパワーシリンダＰ／Ｃの左
、右室（ＣＩ　、Ｃ２）との間の流路切換えを行なうよ
うに構成されている。なお、この回転式流路切換弁１４
等の構成、動作等は従来から周知の通りで、詳細な説明
は省略する。ここで、図中１７はボディ２ａの一部に穿
設され流路切換弁１４のポンプポートに対し接続孔１７
ａを介してポンプＰからの圧油を導びくための通路孔で
ある。

２０は流路切換弁１４を構成するロータ１５およびスリ
ーブ１６と一体的な人、出力軸１０゜１１間に設けられ
油圧反力による操舵力制御を行なう油圧反力装置で、こ
の油圧反力装置２０は、出力軸ｌｌに設けられたフラン
ジ部に軸線方向に貫通して形成された複数のガイド孔２
１と、このガイド孔２１内で軸線方向にのみ摺動自在に
保持された複数個のポール２２と、これらポール２２が
係合する同転方向両側が傾斜面とされているポール２２
と同数の係合凹部２３を有し入力軸１２に前記フランジ
部の一側面と対向して設けられた反力受部２４と、前記
フランジ部の他側面側に形成された油圧反力室２５と、
この油圧反力室２５内に入、出力軸１０．１１と同軸上
で摺動自イＥに保持されポール２２を反力受ｆ′８２４
の係合凹部２３内に押圧し反力油圧に応じた拘束力を人
、出力軸１０．１１間に作用せしめるリング状の反力プ
ランジャ２６とによって構成されている。

なお、２７は油圧反力室２５他端側をシールするため出
力軸１３外周にわずかな油密クリアランスをもって嵌装
されたシール部材、２８は油圧反力室２５内に配置され
反力プランジャ２６に所定のセット圧を与えるセーフト
スプリングである。さらに、２９はボディ２ａの一部に
穿設され前述したポンプＰ等からの反力油圧を油圧反力
室２５に対し接続通路孔２９ａを介して導入するための
反力油圧供給路となる通路孔である。

このような構成において、車速等といった屯輌の各種走
行条件に応じて油圧反力室２５内に適宜供給される反力
油圧により軸線方向右側に押圧される反力プランジャ２
６右端部で出力軸ｌｌ側のガイド孔２１内に保持されて
いるポール２２が押されると、このポール２２が入力軸
ｌＯ側の反力受部２４の係合四部２３内に係入されるよ
うに軸線方向に押圧されることとなり、その結果として
油圧反力による所要の中立位置拘束力が得られ、人、出
力軸ｉｏ、ｉｔ間での相対的な回転状態が適宜拘束され
、必要とされる操舵反力を得て適切な操舵力制御を行な
えるものである。ここで。

」二連した油圧反力制御弁３による油圧反力制御動作、
油圧反力室２５を始めとする動力舵取装置１の構造やこ
れらの関係については、たとえば本出願人が先に提案し
た特開昭８３−６８４Ｅｉ７号公報、実開平１−７０８
８３号公報等に示される通りで、その詳細な説明は省略
する。勿論、このような油圧反力装置４２０を始めとす
る動力舵取装置ｉとしては１本実施例構造のものに限定
されず、従来から種々知られている周知の油圧反力装置
や動力舵取装置を用いてもよい。

さて、本発明によれば、上述したようなパワーステアリ
ング本体部２や油圧反力装置２０等を備えてなる動力舵
取装２１１において、第１図や第６図から明らかなよう
に、ポンプＰからの圧油０ の給送厳をスプール３１の動きに伴なう可変絞りの開閉
量により制御し主装置での流路切換弁１４をＭ４１１７
．する人、出力軸ｔｏ、１１間での相対的な回動変位を
選択的に拘束する油圧反力室２５に所要の反力油圧を供
給する反力油圧制御弁３と、その弁スプール３１を各種
条件に応じて軸線方向に摺動動作させる電動モータであ
るステッピングモータ３２と、このモータ３２の回転変
位をスプール３１の直線変位に変換して伝達する変位伝
達機構３３を備えてなり、この変位伝達機構３３を、ス
プール３１に対し直交する方向から臨んで回転自在に支
持されモータ３２にて回転駆動される変位伝達軸３４と
、この変位伝達軸３４のスプール３１側先端の偏心した
位置に突設されスプール３１外周部の一部に形成した環
状の係合溝３５に係合してスプール３１を軸線方向に動
作させる偏心ピン３６とでＪａ成したところに特徴を有
している。

ここで、３７．３８はモータ軸３２ａとこの変位伝達軸
３４上に設けられモータ３２からの回転１ 伝達を減速して行なう小、大伝達歯車で、また変位伝達
軸３４のスプール３１と反対側の端部には、この伝達軸
３４の回転角度位置を検出することでスプール３１の移
動位置を検出するための角度センサ４０の検出軸端４０
ａが係合して連結されている。さらに、３９は前記スプ
ール３１を常時−刃側に付勢する復帰スプリングで、そ
の付勢力に抗して偏心ピン３６によりスプール３１を移
動させることで、油圧反力室２５への可変絞り部４１が
開閉されるように構成されている。

なお、３４ａは伝達軸３４外周に設けられたシール材で
ある。

ざらに、第６図中５０はモータ３２を駆動制御するため
のコントローラ、５１は車速センサ、５２は操舵角セン
サ、５３は油ＦＥ反力圧をフィードバックするための反
力圧センサである。

そして、このような構成によれば、車速等を始めとする
各種走行条件に応じてモータ３２を回転駆動し、歯車３
７．３８を介して変位伝達軸３４を回転変位させ、その
偏心ピン３６により弁ス２ ブール３１を軸線方向に直線変位させることで、この制
御弁３を必要竜だけ切換え作動させ、可変絞り部４１の
開閉量により反力油圧を所要の大きさに制御し、油圧反
力装置２０を適宜作動させ得るようになっている。ここ
で、このような偏心ピン３６によるスプール３１は、第
５図に示すサインカーブ特性にて移動されるもので、そ
の最も特性的に安定した範囲を制御弁３を作動させるた
めの使用範囲とするとよい。このようにすると、制御弁
３のスプール３１の動きによるバルブ位置精度等をより
一層向上させ得るもので、その利点は大きい。

なお、−！；述した反力油圧制御弁３において、スプー
ル３１外周部やそのバルブ孔内周部には、周知の通り、
ポンプＰ、タンクＴ、油圧反力室２５に至る油圧通路を
形成する通路溝等が適宜形成されて所要の動作を行なう
ものであるが、その詳細な説明は省略する。

さらに、本実施例では、第１図や第３図および第４図か
ら明らかなように、モータ３２とこれを３ ボディ２ａ側に組付けるための取付はプレート４２の取
付孔４２ａとの間にある程度のクリアランスを設け、モ
ータ３２の取付は位置を適宜ずらすことで、最適な伝達
歯車３７．３８同士の噛合い調整を行なえるような構成
としている。

そして、上述したようにモータ３２および変位伝達機構
３３にてスプール３１を駆動制御する構成では、モータ
３２からの回転動力が、スプール３１に直交して配置さ
れる変位伝達軸３４における偏心ピン３６によってスプ
ール３１の軸線方向への動きに適切かつ確実に変換され
、スプール３１を軸線方向に移動制御することができ、
精度のよいスプール３１制御を行ない、制御弁３として
の機能を発揮させ得るもので、これにより油圧反力室２
５への反力油圧を、車速や操舵状況等といった車輌の各
種走行条件に応じて適切かつ確実に制御し、これらに適
合した操舵補助力を得て、適切な操舵力による舵取操作
を行なえる。

また、変位伝達軸３４−ヒでの偏心ピン３６の偏心量に
基づくスプール３１の移動範囲がサインエ４ カーブ特性によって規定されるため、たとえモータ３２
側が電気的に故障して暴走したりしても、スプール３１
側は一定ストローク範聞内で揺動連動するだけであり、
制御弁３各部が機械的に破損する等といった問題は何ら
牛ぜす、フェール対策の面からも優れている。さらに、
上述した制御弁３構造によれば、スプール３１の可動方
向とは直交する方向に変位伝達軸３４が存在し、その軸
端部を利用することで、制御弁３の制御位置を検出する
ための角度センサ４０の取付けも比較的簡単に行なえ、
その検出値精度も確保し得るもので、フィードバック制
御も容易に行なえる等の利点もある。なお、このセンサ
４０は、モータ３２と並べて取付はプレート４２上に並
設するだけでよく、取付は作業やスペースにでの問題も
なく、実用−にで優れている。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、動力
舵取装置ｌ、油圧反力装Ｍ２０各部の形状、構造等を、
適宜変形、変更することは自由で、種々の変形例が考え
られよう。たとえば上述５ した実施例では、動力舵取装置１としてラックピニオン
型のものを例示したが、本発明はこれに限定されず、ポ
ールねじ型を始めとする種々の構造を有する動力舵取装
置において油圧反力装置を備えているものであれば適用
して効果を発揮し得るものである。また、油圧反力装置
２０の構造等としても　同様に種々の変形例が考えられ
る。

〔発明の効果〕

以−ヒ説明したように本発明に係る動力舵取装置の操舵
力制御装置によれば、ポンプからの圧油の給送量をスプ
ールの動きに伴なう可変絞りの開閉量により制御し主装
置での流路切換弁を構成する人、出力軸間での相対的な
回動変位を選択的に拘束する油圧反力室に所要の反力油
圧を供給する反力油圧制御弁と、その弁スプールを各種
条件に応じて軸線方向に摺動動作させる電動モータと、
このモータの回転変位をスプールの直線変位に変換して
伝達する変位伝達機構を備えてなり、この変位伝達機構
を、スプールに対し直交する方向から臨んで回転自在に
支持されモータにて回転駆動さ　６ れる変位伝達軸と、この変位伝達軸のスプール側先端の
偏心した位置に突設されスプール外周部の一部に係合し
てスプールを軸線方向に動作させる偏心ピンとで構成し
たので、簡単かつ安価な４Ｍ戊にもかかわらず、モータ
からの回転動力が、スプールに直交して配置される変位
伝達軸における偏心ピンによってスプールの軸線方向へ
の動きに適切かつ確実に変換され、スプールを軸線方向
に移動制御することができ、精度のよいスプールの移動
制御を行なえ、しかもスプールにフローフォース等が影
響したとしてもその動きを確実に拘束し所定の位置で位
置決め保持することもでき、制御弁としての機能を発揮
させ得るもので、これにより油圧反力室への反力油圧を
、車速や操舵状況等といった車輌の各種走行条件に応じ
て適切かつ確実に制御し、これらに適合した操舵補助力
を得て、適切な操舵力による舵取操作を行なえるという
種々優れた効果がある。

また、本発明装置によれば、変位伝達軸上での偏心ピン
の偏心量に基づ〈スプールの移動範囲がサインカーブ特
性によって規定されるため、たとえモータ側が電気的に
故障し、暴走したりＥ７ても、スプール側は一定範囲内
で動くだけであり。

制御弁各部が機械的に破損する等といった問題は何ら牛
ぜず、フェール対策も充分である。さらに、本発明によ
れば、構造上からバルブの位置検出も、変位伝達軸端部
等へのセンサ取付けによって比較的容易に行なえ、フィ
ードバック制御も容易に行なえる等の利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る動力舵取装置の操舵力制御装置に
おいて要部とする反力油圧制御弁の一実施例を示す要部
拡大断面図、第２図、第３図および第４図はそのｎ−ｍ
線、ｍ−ｍ線、ＩＶ−ＩＴ線断面図、第５図は偏心ピン
回転角に対するバルブ移動量の関係を示す特性図、第６
図は装置全体の概略構成を示す概略構成図である。 ｌ・・・・動力舵取装置、２・・・・パワーステアリン
グ本体部、３・・・・反力油圧制御弁、１０．１１・・
・・入、出力軸、１４・・・・流路切換弁、２０・・・
・油８ 圧反力装置、２５・・・・油圧反力室、３１・・・・ス
プール、３２・・・・ステッピングモータ、３３・・・
・変位伝達機構、３４・・・・変位伝達軸、３５・・・
・係合溝、３６・・・・偏心ピン、４０・・・・角度セ
ンサ、４１・・・・可変絞り部、５０・・・・コントロ
ーラ、Ｐ・・・・ポンプ、Ｔ・・・・タンク、Ｐ／Ｃ・
・・・パワーシリンダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 動力舵取装置での流路切換弁を構成する入、出力軸間で
   の相対的な回動変位を選択的に拘束するための反力プラ
   ンジャに反力油圧を作用させる油圧反力室と、ポンプか
   らの圧油の給送量をスプールの動きに伴なう可変絞りの
   開閉量により制御し車速等に応じた反力油圧を前記油圧
   反力室に供給する反力油圧制御弁と、この制御弁のスプ
   ールを軸線方向に摺動動作させるための電動モータと、
   この電動モータの回転変位をスプールの直線変位に変換
   して伝達する変位伝達機構を備えてなり、この変位伝達
   機構を、前記スプールに対し直交する方向から臨んで回
   転自在に支持され前記モータにて回転駆動される変位伝
   達軸と、この変位伝達軸のスプール側先端の偏心した位
   置に突設され前記スプール外周部の一部に係合してスプ
   ールを軸線方向に動作させる偏心ピンとで構成したこと
   を特徴とする動力舵取装置の操舵力制御装置。