JPH05338550A - 動力舵取装置の操舵力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータ弁部材２２とスリーブ弁部材２４の相
対回転で圧油の給排を制御するロータリー式サーボ弁１
８と、供給される圧油を車速に応じて制御してハンドル
トルクを変化させる反力制御機構を備えた動力舵取装置
の制御装置において、高速時において、ハンドルの中立
位置付近でのハンドル操舵の剛性感を確保できるように
する。 【構成】 ロータ弁部材２２とスリーブ弁部材２４に形
成した溝部２６，２７を、ハンドルの中立位置におい
て、ゼロラップ状態となるように形成して、両弁部材２
２，２４がわずかでも相対回転すると溝部２６，２７の
間の可変絞り５５で絞り作用が生じ、発生した油圧によ
り反力制御機構に作用する反力圧が上昇するように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハンドルトルクを車速
等に応じて変化させる反力制御機構を備えた動力舵取装
置の操舵力制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】動力舵取装置として単に操舵力の補助を
行うだけでなく、高速走行時等の操舵安定性を確保する
ため、車速に応じて適度な操舵力を与えるようにした操
舵力制御装置が知られている。この操舵力制御装置とし
て、図１に示すような構成のものがある。図１におい
て、ポンプ１４より吐出された油はハンドル操舵に応じ
て給排制御するサーボ弁１８に供給され、このサーボ弁
１８で制御した圧油がパワーシリンダ部１６の一方の室
に供給されて操舵ハンドルの操舵力を補助する。また、
ポンプ１４とサーボ弁１８を結ぶ供給通路１から反力通
路２が分岐して、ポンプ１４から吐出される油は反力通
路２にも分流し、反力通路２に設けた車速が高いと開度
が大きくなるように制御される電磁絞り弁６の開度に応
じた流量で固定絞り７により生じる油圧が反力制御機構
８に作用して、操舵ハンドルの操舵力を制御する。

【０００３】また、サーボ弁１８としてはロータリー式
のサーボ弁を使用している。このロータリー式のサーボ
弁は、トーションバーを介して相対回動可能に互いに嵌
合されたスリーブ弁部材とロータ弁部材よりなり、各弁
部材の嵌合面に円周方向に沿って交互に溝部が形成さ
れ、一方の弁部材の溝部の側面と他方の弁部材の隣合う
溝部の側面の間に細長いスリット状の可変絞りを形成し
た公知の構造からなる。一部の溝部に導入した油は、両
弁部材の相対回動に応じて幅が変化する可変絞りを通っ
てこの一部の溝部の円周方向両側に位置する溝部に流入
し、残りの溝部の一部から排出する。油が導入される溝
部と排出される溝部の中間の溝部に生じる圧力をパワー
シリンダ部の一方の室に導入して、アシスト力が生じる
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の構成の操舵力制
御装置は、高速走行時で反力制御機構８に圧油が供給さ
れる際、ハンドルの操舵によるロータリー式サーボ弁１
８の相対回転でサーボ弁１８の上流側に油圧が発生し、
その油圧により反力制御機構８に作用する反力圧が上昇
することで、ハンドル操舵に応じた操舵感を出すように
している。ところが、両弁部材の中立位置では、可変絞
りが大きな開度となるように形成され、そのため両弁部
材が中立位置の状態、及びハンドル操舵を開始して両弁
部材の相対回動が小さい状態では、可変絞りで絞り作用
が生じず、サーボ弁１８の上流側で圧力が上昇しない。
両弁部材にある角度の相対変位が生じると、はじめて可
変絞りの絞り作用によってサーボ弁１８の上流側の圧力
が上昇するようになる。

【０００５】このように、両弁部材の相対回動が小さい
角度範囲では、サーボ弁１８の上流側に油圧が発生しな
いため、反力制御機構８の反力圧が上昇しない。そのた
め、その間はハンドル操舵に対するハンドルトルクはト
ーションバーのバネ定数のみの特性となり、ハンドル操
舵の剛性感が不足するという問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
点を解決するためになされたもので、入力軸と出力軸と
の相対回転に基づいて作動してパワーシリンダへの圧油
の給排を制御するロータリー式サーボ弁と、車速等に応
じてハンドルトルクを変化させる反力制御機構と、ポン
プからの圧油を前記サーボ弁に供給する供給通路と、こ
の供給通路から分岐して一端が前記反力制御機構に連通
する反力通路と、この反力通路に設けられて車速等に応
じて開口面積が制御される電磁絞り弁を備え、前記サー
ボ弁はスリーブ弁部材とロータ弁部材よりなり、これら
両弁部材の嵌合面に円周方向に沿って交互に溝部が形成
され、一方の弁部材の溝部の側面と隣合う他方の弁部材
の溝部の側面の間に細長いスリット状の可変絞りを形成
した構成からなる動力舵取装置の操舵力制御装置におい
て、ハンドル中立位置からの操舵に応じて前記可変絞り
で圧力が生じるようにハンドルの中立位置において前記
両弁部材に形成した前記溝部をゼロラップ状態に形成し
たことを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記の構成にしたことにより、高速走行時に、
ハンドルを操舵してサーボ弁の両弁部材が相対回転する
際、中立位置からわずかでも相対回転すると、両弁部材
の間の可変絞りで絞り作用が生じ、サーボ弁の上流側の
油圧が上昇して、その油圧により反力制御機構に作用す
る反力圧が上昇する。

【０００８】このため、両弁部材の相対変位が小さい角
度範囲からハンドル操舵に応じた反力圧が作用して、ト
ーションバーのバネ定数の特性に加わり、ハンドル操舵
に応じてアシスト力の変化を得ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。操舵力制御装置は、図１に示すように、ポンプ１
４より吐出された圧油を一定流量に制御する流量制御弁
１５と、この流量制御弁１５で流量が制御された油をハ
ンドル操舵に応じて給排制御するロータリタイプのサー
ボ弁１８と、このサーボ弁１８で制御した圧油を供給し
て図示しない操舵ハンドルの操舵力を補助するパワーシ
リンダ部１６と、ポンプ１４とサーボ弁１８を結ぶ供給
通路１から分岐する反力通路２と、この反力通路２に接
続して電磁絞り弁６で車速等で制御された流量に応じた
油圧が供給される反力制御機構８から構成されている。

【００１０】流量制御弁１５は，供給通路１中に設けら
れたオリフィス３と、このオリフィス３の前後圧に応じ
て移動してこの前後圧を一定に保持するようにバイパス
通路４を開口制御するバイパス弁５からなっている。反
力通路２に設けた電磁絞り弁６は、低速時は絞り開度が
小さく、車速が大きくなると絞り開度が大きくなるよう
に制御され、この絞り開度を調整することで反力制御機
構８側に送られる流量は、低速時は少なく、高速時は多
くなるように変化する。電磁絞り弁６と反力制御機構８
の間に、固定絞り７を介してリザーバ１１に連通する第
１分岐路９と、リリーフ弁１２を介してリザーバ１１に
連通する第２分岐路１０が接続され、固定絞り７により
電磁絞り弁６で車速によって制御された流量に応じて反
力制御機構８に作用する反力圧を発生させる。

【００１１】また、電磁絞り弁６の上流側に、高速時の
電磁絞り弁６の絞り開度より小さい絞り面積に設定され
た固定絞り１３を設け、高速時は固定絞り１３の開度で
流量が制御される。そして、電磁絞り弁６が断線して電
磁絞り弁６の絞り開度が大きくなっても、固定絞り１３
で制御された流量以上は流れないので、据切り時に断線
しても反力制御機構８に作用する油圧が高速時より高く
ならず、ハンドルの操舵力が過度に重くなることを防止
する。

【００１２】反力制御機構８は、油圧が印加されるプラ
ンジャ８ａと、プランジャ８ａの押圧力が負荷として入
力されるシャフトコントロールレバー８ｂから構成され
ている。シャフトコントロールレバー８ｂは、図２に示
すように、後述のサーボ弁１８のロータ弁部材２２に一
体形成され、プランジャ８ａは後述のサーボ弁１８の弁
ハウジング１１１に配置されて、油圧が作用するとシャ
フトコントロールレバー８ｂに対するプランジャ８ａの
押圧力が生じて、サーボ弁１８の両弁部材の相対回転を
さまたげる作用をする。

【００１３】ロータリバルブタイプのサーボ弁１８は、
図２及び図３に示すように、互いに固定されたギヤハウ
ジング１１０と弁ハウジング１１１内に軸受１１２ａ，
１１２ｂを介してピニオン軸１１３が回転可能に軸支さ
れ、このピニオン軸１１３はこれと交差する方向に摺動
可能に支持されたラック軸１１４のラック歯１１５と噛
合している。ラック軸１１４にはパワーシリンダ部１６
のピストン１７が固定され、両端に図略のリンク機構を
介して前輪が連結されている。また、弁ハウジング本体
１１１内にはピニオン軸１１３にトーションバー１９を
介して連結された操舵軸２０が回転可能に軸支され、こ
の操舵軸２０はハンドル軸を介して操舵ハンドルが連結
される。

【００１４】これら両軸１１３，２０の間に設けられた
ロータリ式のサーボ弁１８は、操舵軸２０と一体に形成
されたロータ弁部材２２と、ピニオン軸１１３に連結ピ
ン２３を介して連結されたスリーブ弁部材２４からな
り、供給ポート５１，排出ポート５２及び一対の給排ポ
ート５３，５４を有する４ポート絞り切換弁となってい
る。

【００１５】スリーブ弁部材２４の内周面には、両側に
設けたシール部材３０の間に全長にわたり複数（実施例
においては８個）のスリーブ溝部２７が円周方向に沿っ
て形成され、各スリーブ溝部２７の間にはスリーブラン
ド部２８が形成されている。また、ロータ弁部材２２の
外周面には、各スリーブランド部２８に対応してそれと
同長で複数（実施例においては８個）のロータ溝部２６
が形成され、各ロータ溝部２６の間にはロータランド部
２５が形成されている。スリーブ溝部２７とロータ溝部
２６は、スリーブ弁部材２４とロータ弁部材２２の相対
回動に応じて幅が変化する細長いスリット状の可変絞り
５５を介して連通される。

【００１６】スリーブ弁部材２４には円周方向に沿って
１つ置きに配置されたスリーブランド部２８に対応して
ロータ溝部２６内と連通する供給孔３３が形成され、こ
の供給孔３３は供給ポート５１と常時連通している。ま
たスリーブ弁部材２４には供給孔３３が開口したロータ
溝部２６の両側のスリーブ溝部２７とそれぞれ連通する
給排孔３４，３５が形成され、それぞれの給排孔３４，
３５は一対の給排ポート５３，５４と常時連通してい
る。ロータ弁部材２２には供給孔３３が連通していない
４個のロータ溝部２６の底面に開口して、このロータ溝
部２６内をロータ弁部材２２の中心孔３６に連通する排
出孔４３が形成され、この排出孔４３は排出ポート５２
と常時連通している。

【００１７】スリーブランド部２８とロータランド部２
５の間に設けられた可変絞り５５は、図４の実線で示す
ように、両弁部材の中立位置でスリーブランド部２８と
ロータランド部２５がゼロラップとなるように形成され
ている。また、ロータランド部２５に形成した面取り２
５ａは、ａの範囲は大きい面取り角度で、ｂの範囲はａ
範囲に比べて小さい面取り角度で、ｃの範囲はｂ範囲に
比べて小さい面取り角度で形成され、ａ及びｂの範囲の
面取りは両弁部材の相対回転で油圧を生じさせる作用を
し、ｃ範囲の面取りはシュー音を低減する作用をしてい
る。そして、両弁部材が中立状態から相対回動を開始す
ると、両弁部材の相対回動が始まる時点から、ａ範囲の
面取り２５ａにより、両弁部材の相対変位に応じて油圧
が発生することとなり、その油圧により反力制御機構８
に反力圧が作用する。なお、図４の破線で示された面取
りは従来の形状であり、ａの範囲はロータランド部２５
が設けられていないアンダラップ構成からなっていて、
この範囲では両弁部材が相対変位しても油圧が発生しな
い。

【００１８】上述した構成に基づいて作動を説明する。
ポンプ１４から吐出された圧油は流量制御弁１５によっ
て一定流量に制御され、ロータリー式サーボ弁１８に供
給される。そして例えばハンドルから操舵軸２０に右回
りの手動操舵トルクが与えられたとすると、ロータ弁部
材２２はスリーブ弁部材２４に対して右方向に相対回動
が生じる。その相対回動でロータリー式サーボ弁１８で
は、右側の可変絞り５５の開口面積が増大し、左側の可
変絞り５５の開口面積が絞られるので、供給孔３３から
供給された圧油は、スリーブ溝部２７内で圧力が上昇し
て、右側の給排孔３４を介してパワーシリンダ部１６の
左側の作動室１６ａに導かれる。また左側の給排孔３５
と通じたスリーブ溝部２７は排出孔４３が開口するロー
タ溝部２６と連通するので、ピストン１７にハンドルの
操舵方向にアシスト力が作用して、ハンドルの操舵力を
軽減させる。

【００１９】また、ポンプ１４から吐出された圧油の一
部は、供給通路１から分岐した反力通路２に分流され、
固定絞り１３で流量が制限された後、車速に応じて絞り
制御される電磁絞り弁６で高速になるほど多くなるよう
に流量が制御される。電磁絞り弁６を通過した圧油は、
固定絞り７によりその流量に応じた圧力に変換され、そ
の油圧が反力制御機構８のプランジャ８ａに作用して、
シャフトコントロールレバー８ｂに車速に応じた反力を
入力する。その反力は、サーボ弁１８の相対回転がさま
たげられる方向に作用して、ハンドル操舵トルクを制御
する。

【００２０】ところで、ハンドルの操舵により両弁部材
２２，２４が中立状態から相対回動を開始すると、前述
のように、両弁部材２２，２４のスリーブランド部２８
とロータランド部２５は両弁部材２２，２４の中立位置
でゼロラップでなるように形成され、可変絞り５５で絞
り作用が生じるようになっているので、両弁部材２２，
２４の相対変位が小さい角度範囲においても、両弁部材
の相対変位によって可変絞り５５の開度の変化による油
圧の上昇が生じる。この油圧の上昇は、主として高速時
において反力通路２を介して反力制御機構８に作用し、
反力圧の上昇が生じて、トーションバーのバネ定数の特
性に付与される。このように、両弁部材２２，２４が中
立状態から相対回動を開始すると、直ちにハンドル操舵
に伴うアシスト力の変化が生じることとなる。

【００２１】これにより、図５に示すバルブ作動角θと
ギヤ発生圧力Ｐの関係を表したグラフからわかるよう
に、従来の可変絞り５５が中立位置からバルブ作動角が
Ａ度の角度範囲でアンダラップするように形成したバル
ブの特性は、破線で示すように、バルブ作動角がＡ度の
角度範囲ではギヤ発生圧力Ｐがほとんど上昇しない。そ
れに対して、本実施例の中立位置でゼロラップとなるよ
うに形成したバルブの特性は、実線で示すように、バル
ブ作動角がＡ度の角度範囲内でもバルブ作動角の増加に
伴って油圧が上昇するようになる。

【００２２】そのため、バルブ作動角θとハンドルトル
クＴｍの関係は、図６に示すように、破線で示された従
来のバルブの特性は、バルブ作動角がＡ度の角度範囲で
は反力制御機構８に作用する反力圧が生じないため、一
点鎖線で示したトーションバー１９のバネ定数のみのハ
ンドルトルク特性となり、バルブ作動角がＡ度以上にな
ると、ギヤ発生圧力が上昇して反力制御機構８に作用す
る反力圧が上昇し、トーションバー１９のバネ定数に加
えられる。それに対して、本実施例のバルブの特性は、
実線で示すように、バルブ作動角がＡ度の角度範囲でギ
ヤ発生圧力Ｐが生じるので、この圧力Ｐによって反力制
御機構８に作用する反力圧が上昇して、一点鎖線で示し
たトーションバー１９のバネ定数に加わった特性とな
る。このように、バルブ作動角が小さい角度範囲でもハ
ンドル操舵に応じた反力圧が作用するので、高速走行時
で必要となるハンドルの中立からわずかに操舵する時の
剛性感が増大し、ハンドル操舵感覚を良好にすることが
できる。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、入力軸と
出力軸との相対回転に基づいて作動してパワーシリンダ
への圧油の給排を制御するロータリー式サーボ弁と、車
速等に応じてハンドルトルクを変化させる反力制御機構
と、ポンプからの圧油を前記サーボ弁に供給する供給通
路と、この供給通路から分岐して一端が前記反力制御機
構に連通する反力通路と、この反力通路に設けられて車
速等に応じて開口面積が制御される電磁絞り弁を備え、
前記サーボ弁はスリーブ弁部材とロータ弁部材よりな
り、これら両弁部材の嵌合面に円周方向に沿って交互に
溝部が形成され、一方の弁部材の溝部の側面と隣合う他
方の弁部材の溝部の側面の間に細長いスリット状の可変
絞りを形成した構成からなる動力舵取装置の操舵力制御
装置において、ハンドル中立位置からの操舵に応じて前
記可変絞りで圧力が生じるようにハンドルの中立位置に
おいて前記両弁部材に形成した前記溝部をゼロラップ状
態に形成した構成を有していて、高速走行時で反力制御
機構に圧油が供給される時、両弁部材の相対変位が小さ
い範囲からギヤ発生圧力が上昇して、反力制御機構に作
用する反力圧が上昇する。そのため、高速時でのハンド
ルをわずかに操舵した時のハンドルトルクは、トーショ
ンバーのバネ定数にこの反力圧が加わった値となり、ハ
ンドル操舵に応じたアシスト力の変化を得ることができ
るようになるので、中立位置付近のハンドル微少操舵時
の剛性感が増大して、ハンドル操舵感覚を良好にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の操舵力制御装置の油圧回路図である。

【図２】本発明のロータリー式サーボ弁を備えた動力舵
取装置の縦断面図である。

【図３】本発明のロータリー式サーボ弁の横断面図であ
る。

【図４】本発明のロータリー式サーボ弁の要部断面図で
ある。

【図５】バルブ作動角とギヤ発生圧力の関係を表した図
である。

【図６】バルブ作動角とハンドルトルクの関係を表した
図である。

【符号の説明】

１ 供給通路 ２ 反力通路 ６ 電磁絞り弁 ８ 反力制御機構 １４ ポンプ １８ ロータリー式サーボ弁 ２２ ロータ弁部材 ２４ スリーブ弁部材 ２６ ロータ溝部 ２７ スリーブ溝部 ５５ 可変絞り

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸と出力軸との相対回転に基づいて
   作動してパワーシリンダへの圧油の給排を制御するロー
   タリー式サーボ弁と、車速等に応じてハンドルトルクを
   変化させる反力制御機構と、ポンプからの圧油を前記サ
   ーボ弁に供給する供給通路と、この供給通路から分岐し
   て一端が前記反力制御機構に連通する反力通路と、この
   反力通路に設けられて車速等に応じて開口面積が制御さ
   れる電磁絞り弁を備え、前記サーボ弁はスリーブ弁部材
   とロータ弁部材よりなり、これら両弁部材の嵌合面に円
   周方向に沿って交互に溝部が形成され、一方の弁部材の
   溝部の側面と隣合う他方の弁部材の溝部の側面の間に細
   長いスリット状の可変絞りを形成した構成からなる動力
   舵取装置の操舵力制御装置において、ハンドル中立位置
   からの操舵に応じて前記可変絞りで圧力が生じるように
   ハンドルの中立位置において前記両弁部材に形成した前
   記溝部をゼロラップ状態に形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。