JPH0431176A

JPH0431176A - パワーステアリングの操舵力制御装置

Info

Publication number: JPH0431176A
Application number: JP13623790A
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: JP2951364B2

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】（〕♀−業十の利用分野）この発明は、ステアリンク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５図〜第９図に示した従来の装置は、ケーシング１に
、ピニオンシャフト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。

上記ピニオンシャフト２にはピニオン５を形成するとと
もに、このビニオン５を、操舵系のロッド６に形成した
ラック７にかみ合わせている。したがって、ピニオンシ
ャフト２が回転してビニオン５が回ると、それにともな
ってロッド６が移動して、図示していない前輪を転舵さ
せるものである。

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るとともに、その
周囲にはロータリバルブ■を設けている。

ロータリバルブＶは、スタブシャフト３と一体にしたロ
ータ８と、このロータ８に相対回転自在に嵌合したスリ
ーブ９とからなる。このスリーブ９はピンｌＯを介して
ビニオンシャフト２に連結し、両者か一体回転する構成
にしている。

さらに、ロータ８は、第６図に示すように、その円周方
向に所定の間隔を保って複数の凹部１１〜１８を形成し
、これら四部１１〜１８間に位置する部分を制御凸部１
９〜２６としている。このようにした各凹部のうち、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に連通ずる供給ポ
ート３８を開Ｌ１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６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を介してピニオンシャフト２にも伝達され
る。しかし、ピニオンシャフト２は車輪の接地摩擦等に
より回転か妨げられるので、その分だけトーションバー
４がねしられる。そのためにスタブシャフト３は、トー
ションバー４のねしれ角度分だけピニオンシャフト２よ
りも余分に回転′する。つまり、両シャフト２．３か相
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■が切換ねるか、例えば、ロータ８が第６図
右方向に回転したとすると次のようになる。

第６図の状態からロータ８が右方向に回ると、供給ポー
ト３８と制御溝２８．３０．３２．３４とを連通させる
通路が拡大するとともに、これら制御溝２８．３０．３
２．３４と凹部１２．１４．１６．１８とを連通させる
通路か縮小される。したかって、ポンプＰからの吐出流
体は供給ボート３８→凹部１１．１３．１５．１７→制
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
４．１６．１８とを連通させる通路か拡大１−乙ので、
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１２．１４．１６
．１８→タンク通路２７を経由してタンクに戻される。

したかって、パワーシリンダＣのピストンロッド３９は
図面−Ｆ方に移動するとともに、面記操舵系のロッド６
を移動して面幅を転舵する。そして、ステアリンクホイ
ールを回し続ければ、ピニオンシャフト２とスタブシャ
フト３と相対回転角を維持しなから一体的に回転し、ビ
ニオン５かラック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ても、ロータリバルブＶか切換ねっ
たままなので、パワーシリンダＣか動作し続ける。この
パワーシリンダＣの動作にともなりて上記ビニオン５も
回転し続けるので、スリーブ９かロータ８に追いつき、
ロータリバルブ■を中立位置にする。ロータリバルブＶ
か中立位置に復帰すれば、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戻す方向に回せ
ば、ロータリバルブＶも上記とは逆方向に切換わるので
、パワーシリンダ′Ｃも中立位置に復帰する。

そして、この種の装置では、操舵角か小さいとき、言い
換えれば、ロータリバルブＶの作動角が小さいときには
、パワーシリンダＣの圧力を低く抑え、パワーアシスト
力を小さくしている。つまり、操舵角が小さいときは、
低速時でも小さな力でステアリングホイールを切ること
かできる。逆に、高速走行時には、ステアリングホイー
ルを大きく切ると危険なので、そのようなことはほとん
どない。そこで、パワーアシスト力を小さくして操安性
を良くするようにしている。

また、ステアリングホイールを大きく切るときには、低
速走行時なので、ロータリバルブＶの作動角が大きいと
きにパワーシリンダＣの圧力を高くするようにしている
。

上記のようにバルブ作動角か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く抑
えるために、従来は第７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７図においで
ロータ８か矢印方向に相対回転したときに、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
くなる。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′ｆＪ８図である
。この第８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
近づくにしたかって、直線■の特性に沿って開［１面積
か小さくなる。そして、上記水平部り及び傾斜部ｉか制
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したパワーシリンダＣの作動圧
力の制御特性は、第９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制御装置によれば、パワ
ーシリンダＣの制御圧力か第９図の実線に示す特性にな
るので、バルブ操舵角か小さいとき、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９図の一点３ｎ線で示す特性が得られることが理
想的である。つまり、バルブ作動角か小さい範囲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
から制御圧力か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かあった。

この発明の目的は、第９図の一点３ｎ線で示した理想的
な制御特性か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、ステアリンク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ビニオンシャフトと、これら
両シャフトを連結するトーシヨンバーと、上記両シャフ
トの相対回転に応し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。

上記の装置を航程にしつつ、この発明は、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制御部の上流側には絞りからなる第２制御部を上記
スリーブ内に形成するとともに、上記第３制御部は、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、口〜タリバル
ブを切換えることによって、所期の段階では、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くなる
。しかし、初期の段階では、第３制御部が十分に開いて
いるので、タンクへの流出量は、第１．２制御部によっ
て制御されることになる。

この状態から、ざらにロータリバルブの切換え量を多く
すると、今度は、第３制御部の開口面積が小さくなるの
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１〜４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Ｖ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図に示すように第１制
御部工と第３制御部■とを構成している。

上記第１制御部■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］−を施して当：該部分を而
取り部４０とするとともに、この面取り部４０の長さを
り、としている。そして、当該バルブＶか中立位置にあ
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すなわちアンダーラップ量をＵｌ
としている。

そして、ロータリバルブＶか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１」面
積を小さくする一方、パワーシリンダＣに通しる通路の
開口面積を大きくする構成にしている。

上記第３制御部■の制御凸部のエツジ部分にも、第３図
に示すように面取り部４１を形成するとともに、この面
取り部４１の長さをＬ２としている。また、当該バルブ
■か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すなわちアンダ
ーラップ量をＵ２としている。

そして、上記面取り部４０の長さり、に対して、面取り
部４１の長さＬ２を十分に小さくするとともに、アンダ
ーラップ量Ｕ１に対してアンターラップ量Ｕ２を十分に
大きくしている。

このようにした第３制御部■は、スリーブ９に形成した
第２制御部■としての固定絞り４２を介してポンプＰに
接続している。

次に、この実施例の作用を説明する。

ステアリンクホイールを中立位置に保っていれば、ロー
タリバルブ■も図示の中立位置を保持するのて、ポンプ
Ｐの吐出流体は、供給ポート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。したかっ
て、第４図■て示ずようにパワーシリンダＣの圧力はほ
とんど発生しない。

一上一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Ｖを切換えると、次のようになる。

いま、中高速走行時のようにバルブ作動角か小さいとき
には、７５１制御部工の開口面積が小さくなるか、第３
制御部■の開口面積は、絞り効果に影響しない程度にし
か小さくならない。したがって、このときには第１制御
部工と第２制御部■とによって圧力制御されることにな
るか、この第２制御部■を構成する固定絞り４２からは
所定の流量がタンクに流出していることになるので、バ
ルブ作動角とパワーシリンダの圧力との特性は第４図■
のようになる。

さらに、低速走行時のように、ステリアングホイールを
大きく切ると、今度は第３制御部■の開度が小さくなる
ので、タンクへの戻り流量が気に少なくなり、第４図■
で示すように、パワーシリンダＣの圧力が急上昇する。

このように、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制御部工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。

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
か緩やかなので、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１〜４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を具体的に示した
回路図、第３図は第１〜３制御部の相対関係を示した説
明図、第４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５〜９図は従来の装置を示すも
ので、第５図は断面図、第６図はロータリバルブを具体
的に示した回路図、第７図はロータリバルブの制御部の
部分拡大断面図、第８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９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・・・ピニオンシャフト、３・・・スタブシャフト、
４・・・トーションバー　５・・・ピニオン、６−・・
ロッド、７・・・ラック、■・−・ロータリバルブ、８
・・・ロータ、９−・・スリーブ、１１〜１８・・・四
部、１９〜２６・・・制御凸部、２８〜３５・・・制御
溝、Ｐ・・・ポンプ、■・・・第１制御部、ｎ−・・第
２制御部、ｍ−・・第３制御部、４０．４１・・・而取
り部、４２・・・第２制御部としての固定絞り。

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制御部の上流側には絞りからなる第２制御部
を上記スリーブ内に形成するとともに、上記第３制御部
は、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たパワーステアリングの
操舵力制御装置。