JPH0431175A

JPH0431175A - パワーステアリングの操舵力制御装置

Info

Publication number: JPH0431175A
Application number: JP13623690A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Suzuki; 勝博鈴木; Kozo Murayoshi; 村吉　浩三; Masayuki Sako; 酒向　正幸
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1992-02-03
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JP2951363B2

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、ステアリングホイールの操舵角に応じて、
操舵力を制御する操舵力制御装置に関する。

（従来の技術）第８図〜第１２図に示した従来の装置は、ケーシング１
には、ビニオンシャフト２とスタブシャフト３とを同軸
上に挿入するとともに、これら両シャフト２．３をトー
ションバー４を介して連結している。

上記ビニオンシャフト２にはビニオン５を形ｒするとと
もに、このビニオン５を、操舵系の口Ｉ：６に形成した
うツク７にかみ合わせている。

たがって、ビニオンシャフト２が回転してビニ：ン５が
回ると、それにともなってロッド６が移１して、図示し
ていない前輪を転舵させるもので２る。

上記スタブシャフト３は、図示していないステアリング
ホイールと一体的に回転する構成にすづとともに、その
周囲にはロータリバルブ■を設もている。

ロータリバルブＶは、スタブシャフト３と−ｔにしたロ
ータ８と、このロータ８に相対回転目ンに嵌合したスリ
ーブ９とからなる。このスリー；９はビンＩＯを介して
ビニオンシャフト２に連表し１両者が一体回転する構成
にしている。

さらに、ロータ８は、第９図に示すように、イの円周方
向に所定の間隔を保って複数の四部１１〜１８を形成し
、これら四部１１〜１８間に位２する部分を制御凸部１
９〜２６としている。このようにした各四部のうち、一
つおきの凹部１２．１４．１６．１８のそれぞれは、ロ
ータ８の中心部分に形成したタンク通路２７に連通させ
ている。

また、スリーブ９の内周には、上記制御凸部と同数の制
御溝２８〜３５を形成している。そして、制御溝２８．
３０．３２．３４のそれぞれをパワーシリンダＣの一方
の圧力室３６に連通させ、制御溝２９．３１．３３．３
５を他方の圧力室３７に連通させている。さらに、制御
溝２９．３０間、３１．３２間、３３．３４間、および
３５．２８間のそれぞれにはポンプＰに連通ずる供給ボ
ート３８を開口させている。

上記の構成のもとで、図示していないステアリングホイ
ールを中立位置に保持していると、ロータリバルブＶは
、第９図に示すポジションを保つ。この状態でポンプＰ
からの吐出された流体は、供給ボート３８→凹部１１．
１３．１５．１７→制御溝２８〜３５→凹部１２．１４
．１６．１８→タンク通路２７を経由してタンクＴに戻
され、パワーシリンダＣも中立位置に保たれる。

上記の状態からステアリングホイールを操作すると、ス
タブシャフト３が回転するとともに、その回転力はトー
ションバー４を介してビニオンシャフト２にも伝達され
る。しかし、ビニオンシャフト２は車輪の接地摩擦等に
より回転が妨げられるので、その分だけトーションバー
４がねじられる。そのためにスタブシャフト３は、トシ
ョンバ−４のねじれ角度分だけビニオンシャフト２より
も余分に回転する。つまり、両シャフト２．３が相対回
転することになる。

このように両シャフト２．３が相対回転することにより
、ロータ８とスリーブ９も相対回転するので、当該ロー
タリバルブ■が切換わるが、例えば、ロータ８が第９図
右方向に回転したとすると次のようになる。

第９図の状態からロータ８が右方向に回ると、供給ボー
ト３８と制ｔｌＩ満２８．３ｏ、３２．３４とを連通さ
せる通路が拡大するとともに、これら制御溝２８．３０
．３２．３４と凹部Ｉ２．１４．１６、Ｉ８とを連通さ
せる通路が縮小され油圧が発生する。したがって、ポン
プＰがらの吐出流体は供給ボート３８−凹部１１，１３
、Ｉ５．１７、−１ＩＩＩ御溝２８．３０．３２．３４
を経由してパワーシリンダの一方の圧力室３６に供給さ
れる。

このとき制御溝２９．３１．３３．３５と凹部１２．１
４、Ｊ６．１８とを連通させる通路が拡大するので、パ
ワーシリンダＣの他方の圧力室３７内の作動流体は、制
御溝２９．３１．３３．３５−凹部１２．１４、】６．
１８−タンク通路２７を経由してタンクに戻される。

したがって、パワーシリンダＣのピストンロッド３９は
図面下方に移動するとともに、前記操舵系のロッド６を
移動させ前輪を転舵する。そして、ステアリングホイー
ルを回し続ければ、ビニオンシャフト２とスタブシャフ
ト３とタイヤ側負荷に対応した相対回転角を維持しなが
ら一体的に回転し、ビニオン５がラック７上を転勤する
。この状態でステアリングホイールを止めると、タイヤ
側負荷に対応した位置でロータリバルブ■は切換わった
ままとなり、パワーシリンダＣが停止するとともに、そ
の切換え位置を保つものである。

上記の状態からステアリングホイールを手離し、あるい
は戻す方向に回せば、ロータリバルブＶの相対回転角が
零となりパワーシリンダＣの圧力室３６の圧力が中立状
態まで下がり、タイヤ側の反力によりパワーシリンダＣ
は中立位置に復帰する。

そして、この種の装置では、タイヤ側の負荷が小さいと
き、言い換えれば、ロークリバルブＶの相対回転角が小
さいときには、パワーシリンダＣの圧力を低（抑えるよ
うにしている。つまり、高速走行時のようにタイヤ側負
荷が小さいときは、パワーアシスト力を小さくして操安
性を良（するようにしている。

また、低速走行時のように、タイヤ側負荷が大きいとき
、つまりロータリバルブＶの相対回転角が大きいときに
パワーシリンダＣの圧力を高（するようにしている。

上記のようにバルブ作動角が小さいときにパワーシリン
ダＣの圧力を低く保ってパワーアシスト力を小さ（抑え
るために、従来は第１Ｏ図に示すようにロータ８の制御
凸部１９〜２６のエツジに面取り加工部を形成している
。この面取り加工部は、エツジ先端から水平に削った水
平部りと、この水平部りから当該制御凸部の中央部分に
向って傾斜部ｉとかなる。

このようにすることによって、例えば、第１０図におい
てロータ８が矢印方向に相対回転すると、制御凸部と制
御溝とで構成される開口部ｍの開口面積が徐々に小さ（
なる。そして、ロータリバルブＶの作動角と上記開口部
ｍの開口面積との関係を示したのが第１１図である。こ
の第１１図からも明らかなように、ロータ８が回って制
御凸部１９〜２６のエツジ部分が制御溝２８〜３５に近
づ（にしたがって、直線■の特性に沿って開口面積が小
さくなる。そして、上記水平部り及び傾斜部ｉが制御溝
から外れてスリーブとラップすれば、直線■の特性に沿
って開口面積が小さくなる。

上記開口面積の変化に応じたパワーシリンダＣの作動圧
力の制御特性は、第１２図の実線で示したとおりである
。

（発明が解決しようとする課題）上記のようにした従来の操舵力側ｆｉｔ装置によれば、
パワーシリンダＣの制御圧力が第１２図の実線に示す特
性になるので、バルブ作動角が小さいとき、例えば、図
面Ｘの範囲内での圧力変化が大きくなりすぎてしまう。

実際には、第１２図の点鎖線で示す特性が得られること
が理想的である。つまり、バルブ作動角が小さい範囲Ｘ
では、制御圧力の上昇が緩やかで、その範囲Ｘを超えた
時点から制御圧力が急上昇するのが理想的である。

しかし、上記従来の操舵力制御装置では、バルブ操舵角
が小さい範囲Ｘでの圧力変化が激しいので、特に、高速
走行時の操安性が保ちにくいという問題があな。

この発明の目的は、第１２図の一点鎖線で示した理想的
な制御特性が得られる操舵力制御装置を提供することで
ある。

（課題を解決するための手段）この発明は、ステアリングホイールと一体的に回転する
スタブシャフトと、操舵系のロッドに形成したラックに
かみ合うピニオンを有するピニオンシャフトと、これら
両シャフトを連結するトションバーと、上記両シャフト
の相対回転に応じて切換わるロータとスリーブとからな
るロータリバルブとを備えてなり、ロークリバルブの上
記ロータは、その円周方向に所定の間隔を保って複数の
四部を形成するとともに、これら凹部間に位置する部分
を制御凸部とし、上記スリーブも、その円周方向に所定
の間隔を保って、上記制御凸部と同数の制御溝を形成し
てなるパワーステアリングの操舵力制御装置を前提にす
るものである。

上記の制御Ｂ装置を前提にしつつ、この発明の装置は、
制御凸部のエツジ部分に面取り部を形成する一方、上記
制御凸部と制御溝とで第１あるいは第３制御部を構成し
、第１制御部は、ポンプからの供給流体を、パワーシリ
ンダへ供給する流量とタンクへ戻す流量とに分流制御す
る構成にし、第３制御部は、スプール弁からなる第２制
御部を介してポンプに接続し、ロータリバルブの作動角
が一定以上になったときに、その切換え量に比例した絞
り効果を発揮してタンクへの流出量を少な（する構成に
し、上記第２制御部を構成するスプール弁は、ポンプの
負荷圧をパイロット圧として作動するとともに、そのパ
イロット圧の上昇にともなって開度を大きくする構成に
した点に特徴を有する。

（本発明の作用）この発明は、上記のように構成したので、ロータリバル
ブを切換えることによって、初期の段階では、タンクに
通じる第１制御部の流通路の開口面積が先ず小さ（なる
。そのために負荷圧も上昇するので、その負荷圧をパイ
ロット圧とする第２制御部、すなわちスプール弁が開弁
する。この第２制御部が開いた当初は、第３制御部が十
分に開いているので、タンクへの流出量が十分に保たれ
たままになる。

この状態から、さらにロータリバルブの切換え量を多（
すると、今度は、第３制御部の開口面積が小さ（なるの
で、パワーシリンダへの供給流量が一気に大きくなり、
その制御圧力が急激に上昇するものである。

（本発明の効果）この発明の操舵力制御装置によれば、第１制御部、第２
制御部及び第３制御部を介して、当該装置の開口面積が
制御されるので、パワーシリンダに対する制御圧力は理
想的な特性となる。したがって、バルブ作動角が小さい
高速走行時における操安性が向上するものである。

（本発明の実施例）第１〜７図に示した実施例にもロータリバルブを用いて
いるが、その切換え原理は従来と全く同様なので、従来
と同一の構成要素に関しては、同一符号を用いて説明し
、その詳細を省略する。

ロータリバルブ■には、ロータ８に凹部１１〜１８と制
御凸部１９〜２６を形成し、スリーブ９には制御溝２８
〜３５を形成しているが、これら四部、制御凸部及び制
御溝のそれぞれが相まって、第２図に示すように６つの
第１制御部Ｉと２つの第３制御部■とを構成している。

上記第１制御部Ｉは、その制御凸部のエツジ部分に、第
３図に示すように面取り加工を施して当該部分を面取り
部４０としている。そして、当該バルブ■が中立位置に
あるとき、面取り部４０のエツジ部分からスリーブ９の
制御溝の端部までの距離なａ、としている。

そして、ロータリバルブＶがいずれかの方向に切換わる
ことによって、タンク通路２７に通じる通路の開口面積
を小さくする一方、パワーシリンダＣに通じる通路の開
口面積を大きくする構成にしている。

上記第コ３制御部■の制御凸部のエツジ部分にも、第５
図に示すように面取り部４１を形成しているが、この面
取り部４１は上記第１制御部Ｉの面取り部４０よりも短
くするとともに、面取り部４０の傾斜角０１に対して面
取り部４１の傾斜角０２を太き（している。さらに、当
該バルブ■が中立位置にあるとき、面取り部４１のエツ
ジ部分からスリーブ９の制御溝の端部までの距離を１２
．２とするとともに、この距離ｐ２は上記距離！、より
も十分に大きくしている。

このようにした第３制御部ＩＩは、連通路４２を介して
第２制御部■を構成するスプール弁ＳＶに接続している
が、当該ロータリバルブ■が切換わることによって距離
ｉ２を小さくし、連通路４２からタンク通路２７に通じ
る開口面積を徐々に小さくするようにしている。

第２制御部ＩＩとしてのスプール弁Ｓｖは、そのボディ
４３に、ポンプＰに連通する流入ボート４４と、連通路
４２に連通ずる流出ボート４５とドレンボート５３とを
形成している。さらに、このボディ４３にはスプール４
６を摺動自在に内装するとともに、このスプール４６の
一方に反カスブリング４７を作用させ、他方にはパイロ
ット室４８を形成している。上記反力スプリング４７の
作用で、スプール４６がノーマル位置を保持していると
きには、スプール４６に形成した環状渦４９が流入ボー
ト４４に開口するが、流出ボート４５との連通は遮断さ
れる関係にしている。換言すれば、スプール４６が第２
．４図に示すノーマル位置にあるとき、流入ボート４４
と流出ボート４５との連通が遮断される関係にしている
。

上記環状渦４９には通孔５０を開口させているが、この
通孔５０は、環状渦４９とパイロット室４８とを連通さ
せるものである。

上記のようにスプール４６が図示のノーマル位置にある
とき、流入ボート４４から圧力流体が流入すると、その
ときの圧力がパイロット室４８に伝わる。このパイロッ
ト室４８内の圧力作用でスプール４６が反力スプリング
４７に抗して移動、する。そして、スプール４６の移動
量に応じて環状渦４９と流出ボート４５とのラップ量が
制御される。

なお、図中符号５１はアジャストスクリュウで、このス
クリュウ５１を回して反力スプリング４７の初期荷重を
調整できるようにしている。

次に、この実施例の作用を説明する。

ステアリングホイールを中立位置に保っていれば、ロー
クリバルブ■も図示の中立位置を保持するので、ポンプ
Ｐの吐出流体は、供給ボート３８から第１制御部■及び
タンク通路２７を経由してタンクに戻される。

上記の状態からステアリングホイールを回してロータリ
バルブ■を切換えると、次のようになる。

いま、ロータ８を第２図右方向に回転させるようにステ
リアリングホイールを回すと、凹部ＩＩと制御溝３５、
凹部１５と制御溝３１及び凹部１７と制御溝３３との連
通が徐々に小さくなり、タンクへ戻る流量を絞り込む。

このようにタンクへの戻り流量が絞られると、供給ボー
ト３８側に圧力が発生するとともに、この圧力が第２制
御部Ｈのパイロット室４８に作用する。このパイロット
室４８の圧力作用で、スプール４６が移動して、流入ボ
ート４４と流出ボート４５との連通開度を徐々に大きく
していく。

そして、第２制御部■が開けば、ポンプＰの吐出流体が
、第３制御部■を介してタンクに戻されることになるが
、これら第１〜３制御部Ｉ〜■の開口面積とロータリバ
ルブＶのバルブ作動角との関係を示したのが第６図であ
る。

つまり、第１制御部■の開口特性は第６図の曲線■で示
すとおりである。すなわち、ロータ８が切換わる初期の
段階でその開度を小さくし始め、ロータ８が第３図の２
１分だけストロークしたとき面取り部４０がスリーブと
ラップしはじめるので、その開度縮小勾配がやや緩やか
になり、最終的には全開状態になる。

これに対して、第２制御部■は、第１制御部Ｉの開度が
ある程度小さくなってパイロット室４８に作用する圧力
が設定圧以上になると開き始めるが、その開口特性は第
６図の曲線のに示すとおりである。すなわち、その環状
渦４９に形成した面取り部５２があるので、動作初期に
は徐々に開口し、この面取り部５２が通過した時点から
その開度が急激に大きくなる。

さらに、第３制御部■は、第２制御部■が開き始めてか
ら徐々に絞り効果を発揮するもので、その開口特性は第
６図の直線■に示すとおりである。

そして、これらの開口特性を合成したのが曲線■＋■＋
■である。つまり、バルブ作動角が小さい直進操舵又は
微小操舵状態では、ポンプＰの吐出流体は、第１制御部
Ｉだけを通路としてタンクに戻されるもので、このとき
には第２制御部■がブロックされた状態を保つ。

この状態からバルブ作動角が少し太き（なると、第２制
御部ＩＩが開き出すが、第３制御部■１の開口面積は、
第１制御部に対して十分に大きくしでいるので、この段
階では第３制御部■の絞り効果は無視できる程度である
。

したがって、第２制御部■が開き始めたときには、第１
制御部■と第２制御部■との合成開口面積によって、制
御特性が決まることになる。

さらに、バルブ作動角が大きくなると、今度は第１制御
部Ｉが閉じて、第２制御部■が全開状態になるので、こ
のときには第３制御部■の開口面積が主になって制御特
性が決められるが、このときには第３制御部■の開口面
積は急激に小さくなり、タンクへの戻り流量を少なくす
る。

そして、操舵トルクとパワーシリンダＣの圧力との関係
を示したのが第７図である。

この第７図からも明らかなように、直進走行時や微小操
舵状態である範囲■では、そのバルブ作動角が小さいの
で、ポンプＰの吐出量のほぼ全量が第１制御部■を経由
してタンクに戻され、シリンダＣの圧力はほとんど上昇
しない。

そして、第１制御部Ｉが閉じ出して第２制御部■が徐々
に開（範囲■では、操舵トルクが太き（なる割には圧力
がそれほど高くならない。

この状態でバルブ作動角がさらに太き（なれば、第２制
御部■が全開状態になるとともに、第３制御部■が閉じ
始めるので、タンクへの戻り流量がほとんどな（なり、
範囲◎で示したようにパワーシリンダＣの圧力が急激に
上昇する。

上記のようにこの実施例の装置によれば、操舵トルクが
ある一定以上になるまで、パワーシリンダＣの圧力上昇
が緩やかなので、直進走行時や中高速走行時における操
舵特性が安定したものになる。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜７図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は断面図、第２図はロータリバルブと第２制御部とし
てのスプール弁とを具体的に示した回路図、第３図は第
１制御部の部分拡大断面図、第４図は第２制御部の部分
拡大断面図、第５図は第３制御部の部分拡大断面図、第
６図はバルブ作動角とタンクへ連通する通路の開口面積
との関係を示したグラフ、第７図は操舵トルクとパワー
シリンダの圧力との関係を示したグラフ、第８〜１２図
は従来の装置を示すもので、第８図は断面図、第９図は
ロータリバルブを具体的に示した回路図、第１０図はロ
ータリバルブの制御部の部分拡大断面図、第１１図はバ
ルブ作動角とタンクへ連通ずる通路の開口面積との関係
を示したグラフ、第１２図は操舵トルクとパワーシリン
ダの圧力との関係を示したグラフである。２・・・ビニオンシャフト、３・・・スタブシャフト、
４・・・トーションバー、５−・・ビニオン、６−・・
ロッド、７−・・ラック、■−・・ロータリバルブ、８
・・・ロタ、９・−・スリーブ、１１〜１８・−凹部、
■９〜２６・・・制御凸部、２８〜３５・・・制御溝、
Ｐ・−・ポンプ、Ｉ−第１制御部、■・・・第２制御部
、■−・・第３制御部、４０−・・面取り部、ＳＶ−・
−第２制御部としてのスプール弁。

Claims

【特許請求の範囲】

ステアリングホィールと一体的に回転するスタブシャフ
トと、操舵系のロッドに形成したラックにかみ合うピニ
オンを有するピニオンシャフトと、これら両シャフトを
連結するトーションバーと、上記両シャフトの相対回転
に応じて切換わるロータとスリーブとからなるロータリ
バルブとを備えてなり、ロータリバルブの上記ロータは
、その円周方向に所定の間隔を保って複数の凹部を形成
するとともに、これら凹部間に位置する部分を制御凸部
とし、上記スリーブも、その円周方向に所定の間隔を保
って、上記制御凸部と同数の制御溝を形成してなるパワ
ーステアリングの操舵力制御装置において、上記制御凸
部のエッジ部分に面取り部を形成する一方、上記制御凸
部と制御溝とで第１あるいは第３制御部を構成し、第１
制御部は、ポンプからの供給流体を、パワーシリンダへ
供給する流量とタンクへ戻す流量とに分流制御する構成
にし、第３制御部は、スプール弁からなる第２制御部を
介してポンプに接続し、ロータリバルブの作動角が一定
以上になったときに、その切換え量に比例した絞り効果
を発揮してタンクへの流出量を少なくする構成にし、上
記第２制御部を構成するスプール弁は、ポンプの負荷圧
をパイロット圧として作動するとともに、そのパイロッ
ト圧の上昇にともなって開度を大きくする構成にしたパ
ワーステアリングの操舵力制御装置。