JPH055664U - 油圧パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 操向補助力を付与する油圧アクチュエータ20
のコントロールバルブ30が、操向操作力の入力軸２と出
力軸４とを連結するトーションバー３のねじれ角に応じ
て作動する。そのトーションバー３のねじれを規制する
油圧の調節バルブ60を備え、この調節バルブ60のハウジ
ング７の内部に、一対のスプール61、62の相対移動によ
り開閉するオリフィス63が形成される。一方のスプール
61は油圧の増加によりオリフィス63を閉じる方向に移動
すると共にバネ67の弾性力によりオリフィス63を開く方
向に移動し、他方のスプール62は車速の減少によりオリ
フィス63を閉じる方向に移動すると共に車速の増加によ
りオリフィス63を開く方向に移動する。そのバネ67の弾
性力が前記ハウジング７の外部から調節可能とされてい
る。 【効果】 一方のスプールを押すバネの弾性力を調節す
ることで所望の操舵特性を得ることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、トーションバーのねじれ角に応じて作動するコントロールバルブを 備えた油圧パワーステアリング装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図１０に示す従来の油圧パワーステアリング装置１０１は、操向操作力の入力 軸１０２と、この入力軸１０２にトーションバー１０３を介し連結される出力軸 １０４とを備えている。その出力軸１０４にはピニオン１０５が一体化され、こ のピニオン１０５にラック１０６が噛み合い、このラック１０６に操向用車輪（ 図示省略）が連動する。これにより、入力軸１０２の回転がトーションバー１０ ３を介してピニオン１０５に伝達され、このピニオン１０５の回転によるラック １０６の車両幅方向移動により操向用車輪の操舵がなされる。

【０００３】 その操向操作の補助力を付与する油圧シリンダ１０７がラック１０６に連結さ れている。その油圧シリンダ１０７にポンプ１０９によって圧油がタンク１０８ からコントロールバルブ１１０を介して供給される。そのコントロールバルブ１ １０は、操舵抵抗と操舵方向に応じたトーションバー１０３のねじれ角に応じて 油圧シリンダ１０７に圧油を供給し、これにより油圧シリンダ１０７はラック１ ０６に操向補助力を付与する。

【０００４】 このような油圧パワーステアリング装置１０１にあっては、高速走行時におけ る直進安定性と低速走行時における操舵労力の低減が要求されることから、操舵 抵抗が小さい場合にはトーションバー１０３のねじれ剛性が大きく、操舵抵抗が 大きい場合にはトーションバーのねじれ剛性が小さいことが望まれる。そのため 、油圧が作用することによりトーションバー１０３のねじれを規制する規制手段 １１１と、この規制手段１１１に作用する油圧の調節バルブ１１２とが設けられ ている。

【０００５】 その調節バルブ１１２は、ハウジング１１３の内部に挿入される一対のスプー ル１１４、１１５を有し、両スプール１１４、１１５の相対移動により開閉する オリフィス１１６が形成されている。そのオリフィス１１６を通って、前記ポン プ１０９から供給される圧油の圧力が規制手段１１１のプランジャ１１７に作用 する。そのプランジャ１１７は前記出力軸１０４に挿入され、油圧の作用により 入力軸１０２を押し付けて入力軸１０２と出力軸１０４との相対回転を規制する ことでトーションバー１０３のねじれを規制する。

【０００６】 一方のスプール１１４は、そのオリフィス１１６を通って規制手段１１１に作 用する油圧が上昇すると図中上方に移動してオリフィス１１６を閉じると共に、 オリフィス１１６を開く方向にバネ１１８により押されている。

【０００７】 他方のスプール１１５はソレノイド１１９の電磁力に応じて移動するスライダ ー１２０に一体化され、そのソレノイド１１９に作用する電流は車速センサーを 備えたコントローラ１２１により制御される。これにより他方のスプール１１５ は、車速の減少により図中下方に移動してオリフィス１１６を閉じると共に、車 速の増加により図中上方に移動してオリフィス１１６を開く。

【０００８】 上記従来の油圧パワーステアリング装置１０１によれば、直進走行状態ではポ ンプ１０９から送り出される油の圧力がオリフィス１１６を介して規制手段１１ １のプランジャ１１７に作用し、トーションバー１０３のねじれが規制されるた めに直進安定性が向上する。操舵を行なうと操舵抵抗が大きくなってトーション バー１０３がねじられ、油圧シリンダ１０７に供給される圧油の圧力が上昇する ため、規制手段１１１に作用する油圧も上昇する。これにより、一方のスプール １１４がオリフィス１１６を閉じる方向に移動し、規制手段１１１のプランジャ １１７への油圧の作用が解除されるため、トーションバー１０３のねじれ規制が 解除され、操舵労力が低減される。

【０００９】 他方のスプール１１５は、車速の減少によりオリフィス１１６を閉じる方向に 移動すると共に車速の増加によりオリフィス１１６を開く方向に移動するため、 図９に示すように、操向補助を付与する油圧の増加割合を上昇させるのに必要な 入力トルクの値は、車速が大きくなる程に大きくなる。すなわち、高速では直進 安定性がよく、低速では操舵労力が低減される。これは、車速が大きくなると他 方のスプール１１５の移動によりオリフィス１１６の開度が大きくなるため、一 方のスプール１１４がオリフィス１１６を閉じるために移動しなければならない 距離は大きくなることによる。すなわち、その一方のスプール１１４の移動距離 は操舵抵抗が大きくなって規制手段に作用する油圧が増加しなければ大きくなら ないことから、車速が大きくなるにつれて大きな操舵抵抗に抗して入力トルクの 値を大きくしなければならないことによる。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

従来の油圧パワーステアリング装置１０１にあっては、調節バルブ１１２の一 方のスプール１１４をオリフィス１１６の開く方向に押すバネ１１８は、一端が 一方のスプール１１４により支持され、他端がハウジング１１３に嵌め込まれる キャップ１２２により支持されるため、そのバネ１１８の弾性力は調節すること ができなかった。そのため、調節バルブ１１２を構成する部材の寸法精度の如何 によってバネ１１８がスプール１１４を押す弾性力が変化し、所望の操舵特性を 得ることができないという問題があった。特に、速度変化に対する操舵力の変化 を高速領域よりも低速領域において大きくする場合、一方のスプール１１４を押 すバネ１１８として負荷荷重とたわみの関係が非線形になるものを用いるが、こ のようなバネ１１８の非線形特性を左右する初期負荷荷重の大きさを調節するこ とができないため、所望の操舵特性を得ることが困難であった。

【００１１】 本考案は上記従来技術の問題を解決することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

本考案の特徴とするところは、操向操作力の入力軸と、この入力軸にトーショ ンバーを介し連結される出力軸と、そのトーションバーのねじれ角に応じて作動 するコントロールバルブと、そのコントロールバルブを介し供給される圧油によ り作動して操向補助力を付与する油圧アクチュエータと、油圧が作用することに より前記トーションバーのねじれを規制する規制手段と、その規制手段に作用す る油圧の調節バルブとを備え、その調節バルブはハウジングの内部に挿入される 一対のスプールを有し、両スプールの相対移動により開閉するオリフィスが形成 され、一方のスプールは、規制手段に作用する油圧の増加によりオリフィスを閉 じる方向に移動すると共にバネの弾性力によりオリフィスを開く方向に移動し、 他方のスプールは車速の減少によりオリフィスを閉じる方向に移動すると共に車 速の増加によりオリフィスを開く方向に移動する油圧パワーステアリング装置に おいて、前記バネの弾性力が前記ハウジングの外部から調節可能とされている点 にある。

【００１３】

【作用】

本考案の構成によれば、調節バルブの一方のスプールをオリフィスの開く方向 に押すバネの弾性力がハウジングの外部から調節可能とされているため、調節バ ルブを構成する部品の寸法精度に拘わらず、所望の弾性力で一方のスプールを押 すことができる。また、一方のスプールを押すバネとして非線形特性バネを用い る場合、そのバネの初期負荷荷重を調節することができる。

【００１４】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の実施例を説明する。

【００１５】 図１に示すラックピニオン式油圧パワーステアリング装置１は、車両のハンド ル（図示省略）に連結される入力軸２と、この入力軸２にトーションバー３を介 し連結される出力軸４を備えている。そのトーションバー３は、ピン５を介し入 力軸２に連結され、セレーション６を介して出力軸４に連結される。その入力軸 ２は、バルブハウジング７の内部にシール部材８を介して挿入されると共にベア リング１５を介して回転自在に支持され、さらに出力軸４の内周にベアリング９ を介し回転自在に支持されている。その出力軸４はラックハウジング１０の内部 にベアリング１１、１２を介して回転自在に支持され、この出力軸４にピニオン １３が一体化されている。このピニオン１３に噛み合うラック１４に操向用車輪 （図示省略）が連結される。これにより、操向操作入力による入力軸２の回転が 、トーションバー３を介して出力軸４と一体のピニオン１３に伝達され、このピ ニオン１３の回転によりラック１４が車両幅方向に移動して車両の操舵がなされ る。

【００１６】 その操向操作の補助力を付与する油圧アクチュエータとして油圧シリンダ２０ が設けられている。この油圧シリンダ２０は前記ラックハウジング１０により構 成されるシリンダチューブと、ラック１４に一体化されるピストン２１を備えて いる。そのピストン２１により仕切られるシリンダチューブ内の油室２２、２３ に、操舵方向と操舵抵抗に応じて圧油を供給するため、前記トーションバー３の ねじれ角に応じて作動する公知のコントロールバルブ３０が設けられている。

【００１７】 このコントロールバルブ３０は、前記バルブハウジング７の内部において入力 軸２を囲む筒状の弁部材３１を備えている。この弁部材３１は前記出力軸４に同 行回転するよう連結されている。また、バルブハウジング７にはポンプ３３に接 続される入口ポート３４と、タンク３５に接続される出口ポート３６と、前記油 圧シリンダ２０の一方の油室２２に接続される第１ポート３７と、他方の油室２ ３に接続される第２ポート３８とを備えている。各ポート３４、３６、３７、３ ８は入力軸２と弁部材３１との間の流路を介し連通し、その流路はトーションバ ー３のねじれに伴う入力軸２と弁部材３１との相対回転により開度が調節される 。すなわち、直進状態では操舵抵抗がないためにトーションバー３のねじれ角は ０であり、入口ポート３４と出口ポート３６とが連通し、ポンプ３３からコント ロールバルブ３０に供給される圧油はタンク３５に還流し、油圧シリンダ２０に 圧油は供給されない。操舵を行なって操舵抵抗が大きくなると、操舵抵抗に応じ てトーションバー３がねじれ、出力軸４と一体の弁部材３１が入力軸２に対し相 対回転する。すると、入口ポート３４と出口ポート３６との間の流路の開度が小 さくなり、入口ポート３４から油圧シリンダ２０の油室２２、２３の一方に操舵 方向と操舵抵抗に応じた圧力の圧油が供給され、また、油室２２、２３の他方か ら油が出口ポート３６を通ってタンク３５に還流する。これにより、操舵方向と 操舵抵抗に応じた操向補助力が油圧シリンダ２０からラック１４に作用する。

【００１８】 前記ポンプ３３から送り出される油の圧力が作用することによりトーションバ ー３のねじれを規制する規制手段５１が設けられている。この規制手段５１は、 図２に示すように、出力軸４に４つの挿入孔５２が周方向に沿って形成され、各 挿入孔５２にプランジャ５３が挿入されている。各プランジャ５３は出力軸４の 径方向に沿って移動可能とされ、その先端は入力軸２の外周に形成された凹部５ ４に当接されている。出力軸４の軸方向であって各プランジャ５３の上下位置に おいて、出力軸４とバルブハウジング７との間を油密状にシールするシール部材 ５５、５６が出力軸４に取り付けられ、これにより、シール部材５５、５６の軸 方向間が油室５７とされている。この油室５７と前記入口ポート３４とを後述の 調節バルブ６０を介し接続する油の流路５９がバルブハウジング７に形成されて いる。これにより、油圧が油室５７を介して各プランジャ５３に作用すると、各 プランジャ５３は出力軸４の径方向内方に移動して入力軸２を押し付け、入力軸 ２と出力軸４との相対回転を規制するので、トーションバー３のねじれを規制す ることができる。

【００１９】 規制手段５１に作用する油圧の調節バルブ６０がバルブハウジング７の内部に 設けられている。この調節バルブ６０は、バルブハウジング７の内部に挿入され る第１スプール６１と第２スプール６２とを備えている。両スプール６１、６２ は筒状であって、第１スプール６１の内部に第２スプール６２が軸方向相対移動 可能に挿入され、第１スプール６１はバルブハウジング７の内部に軸方向移動可 能に挿入されている。

【００２０】 図３乃至図５に示すように、第１スプール６１の内周の段部６１ａと第２スプ ール６２の外周の凸部６２ａとの間が、両スプール６１、６２の軸方向相対移動 により開閉するオリフィス６３とされている。その凸部６２ａの径は図中上方に 向かうに従い大きくされ、これにより、その第１スプール６１は図中上方に移動 することによりオリフィス６３を閉じると共に、第２スプール６２は図中下方に 移動することでオリフィス６３を閉じる。このオリフィス６３の上流側（図中上 方側）と前記入口ポート３４とを連通する通孔６４が第１スプール６１に設けら れ、また、オリフィス６３の下流側（図中下方側）と前記規制手段５１の油室５ ７に通じる流路５９とを連通する通孔６５が第１スプール６１に設けられている 。これにより、ポンプ３３から入口ポート３４を介してコントロールバルブ３０ に流入する油の圧力がオリフィス６３を介して規制手段５１のプランジャ５３に 作用する。

【００２１】 その第１スプール６１は規制手段５１に作用する油圧の上昇によりオリフィス ６３を閉じる方向に移動する。すなわち、第１スプール６１の外周には段差面６ ６が形成され、この段差面６６に規制手段５１に作用する油圧が作用することで 、第１スプール６１は図中上方に移動してオリフィス６３を閉じる。

【００２２】 また、第１スプール６１はバネ６７の弾性力により図中下方、すなわちオリフ ィス６３を開く方向に移動する。そのバネ６７は図中上下方向に弾性変形する圧 縮コイルバネとされ、一端が第１スプール６１の上面により支持されると共に、 他端がキャップ６８の内面により支持される。そのキャップ６８の外周には雄ね じ６８ａが形成され、バルブハウジング７に形成された雌ねじ孔７ａにねじ合わ されている。また、キャップ６８の外周の雄ねじ６８ａにはロックナット６９が ねじ合わされる。さらに、キャップ６８の上部には図６にも示すように工具挿入 用の六角孔６８ｂが形成されている。これにより、雌ねじ孔７ａに対するキャッ プ６８のねじ込み量を大きくすると、バネ６７が第１スプール６１を押す弾性力 は大きくなり、そのねじ込み量を小さくすると、バネ６７が第１スプール６１を 押す弾性力は小さくなる。なお、キャップ６８の外周とバルブハウジング７の内 周との間にはシール部材７０が介在されている。

【００２３】 その第２スプール６２は、車速の減少により図中下方、すなわちオリフィスを 閉じる方向に移動すると共に、車速の増加により図中上方、すなわちオリフィス ６３を開く方向に移動する。そのため、バルブハウジング７の下部にソレノイド ７１が取り付けられ、このソレノイド７１は車速センサーを有する公知のコント ローラー７２に接続されている。これにより、ソレノイド７１に印加される電流 は車速に応じて変化し、車速が小さいほどに大きな電流が印加される。このソレ ノイド７１の内部に磁性材製のベース７４とスライダー７３とが配置されている 。そのスライダー７３の下部はベース７４に上下動可能に挿入され、上部は前記 第２スプール６２に挿入され、上端にはナット７５がねじ合わされている。この ナット７５とスライダー７４に形成された段部７４ａとにより第２スプール６２ が挟まれ、これにより第２スプール６２はスライダー７４と同行移動する。また 、スライダー７４を図中上方に押すバネ（図示省略）が設けられている。

【００２４】 上記構成の油圧パワーステアリング装置１によれば、高速直進走行状態では図 ３に示すように第２スプール６２が上方に移動してオリフィス６３を開いている ため、ポンプ３３から送り出される油の圧力がオリフィス６３を介して規制手段 ５１のプランジャ５３に作用する。これによりトーションバー３のねじれが規制 されるために直進安定性が向上する。操舵を行なうと操舵抵抗が大きくなってト ーションバー３がねじられ、油圧シリンダ２０に供給される圧油の圧力が上昇す るため、規制手段５１のプランジャ５３に作用する油圧が上昇する。この油圧の 上昇により第１スプール６１が上方に移動して図４に示すようにオリフィス６３ を閉じるため、規制手段５１のプランジャ５３に対する油圧の作用が解除される 。これにより、トーションバー３のねじれ規制が解除されるために操舵労力が低 減する。

【００２５】 車速が大きくなると、図３に示すように第２スプール６２の移動によりオリフ ィス６３の開度が大きくなるため、第１スプール６１がオリフィス６３を閉じる ために移動しなければならない距離は大きくなる。車速が小さくなると、図５に 示すように第２スプール６２の移動によりオリフィス６３の開度が小さくなるた め、第１スプール６１がオリフィス６３を閉じるために移動しなければならない 距離は小さくなる。その第１スプール６１の移動距離は操舵抵抗が大きくなって 規制手段５１のプランジャ５３に作用する油圧が増加しなければ大きくならない ことから、車速が増加するにつれて大きな操舵抵抗に抗して入力トルクを大きく しなければならない。これにより、低速時における操舵労力の低減と高速時にお ける直進安定性の向上とが図られている。

【００２６】 本実施例におけるバネ６７は、図７に示すように負荷荷重の小さい領域では大 きい領域に比べたわみ変化の大きい非線形特性を有するものされている。これに より、バネ６７が第１スプール６１を押す弾性力は、第１スプール６１の移動量 が小さい範囲では大きい範囲に比べ小さくなる。これにより、車速が小さく第１ スプール６１の僅かの移動によりオリフィス６３が閉じられる領域にあっては、 操舵入力トルクの変化が小さくバネ６７の負荷荷重の変化が小さくとも、第１ス プール６１の移動量が大きいためにオリフィス６３が閉じられ、シリンダ２０に 作用する油圧の増加割合が上昇する。一方、車速が大きくなると操舵入力トルク の変化が大きくバネ６７の負荷荷重の変化が大きくなっても、第１スプール６１ の移動量が小さいためにオリフィスが閉じられず、シリンダ２０に作用する油圧 の増加割合は大きくならない。すなわち、速度変化に対する操舵力の変化は、低 速領域における方が高速領域におけるよりも大きくなる。このような非線形特性 を有するバネ６７が、調節バルブ６０の構成部品の寸法精度の狂いにより大きな 初期負荷荷重を受けると、上記操舵特性を奏することができない。そのため、バ ネ６１の初期負荷荷重は略０に設定するのが好ましい。このような初期負荷荷重 の設定は、キャップ６８の雌ねじ孔７ａに対するねじ込み量の調節により行なう ことができる。

【００２７】 なお、本考案は上記実施例に限定されるものではない。

【００２８】 例えば第１スプール６１を押すバネ６７として線形特性を有するものを用いて もよい。この場合、バネ６７の第１スプール６１を押す弾性力が、調節バルブ６ ０を構成する部品の寸法精度の狂いにより所期の設定値より大きくなると、第１ スプール６１は操舵抵抗が当初想定していた値よりも大きな値になった時点でオ リフィス６３を閉じるため、操舵労力が所期の値より増大する。このような場合 は、キャップ６８の雌ねじ孔７ａへのねじ込み量を小さくし、バネ６７が第１ス プール６１を押す弾性力を小さくする。また、バネ６７が第１スプール６１を押 す弾性力が所期の設定値よりも小さくなると高速での直進安定性が低下する。こ のような場合は、キャップ６８の雌ねじ孔７ａへのねじ込み量を大きくし、バネ ６７が第１スプール６１を押す弾性力を大きくする。

【００２９】 また図８に示すように、ポンプ３３側の入口ポート３４ａとコントロールバル ブ３０側の入口ポート３４ｂとの間で、第１スプール６１の内周の段６１ｂと第 ２スプール６２の外周の凸部６２ａとにより第２オリフィス８０を形成する。そ して高速時に第２スプール６２が図中上方に移動すると第２オリフィス８０の開 度が小さくなるようにする。これにより、ポンプ３３から吐出される圧油はポー ト３４ａから第１スプール６１の通孔６４ａを介して第２オリフィス８０を通過 する際に絞られ、しかる後に第１スプールの通孔６４ｂからポート３４ｂに至る 。本実施例によれば、上記実施例に比べ、高速時において規制手段５１に作用す る油圧が大きくなり、高速時における直進安定性をより向上することができる。 他は上記実施例と同様で同一部分は同一符号で示す。

【００３０】

【考案の効果】

本考案による油圧パワーステアリング装置によれば、調節バルブを構成する部 品の寸法精度に拘わらず、一方のスプールを押すバネの弾性力や初期負荷荷重を 調節することで所望の操舵特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の実施例に係る油圧パワーステアリン
グ装置の断面図

【図２】 本考案の実施例に係る規制手段の横断面図

【図３】 本考案の実施例に係る調節バルブの作用説明
用断面図

【図４】 本考案の実施例に係る調節バルブの作用説明
用断面図

【図５】 本考案の実施例に係る調節バルブの作用説明
用断面図

【図６】 本考案の実施例に係る調節バルブのキャップ
の平面図

【図７】 本考案の実施例に係るバネの特性線図

【図８】 本考案の異なった実施例に係る調節バルブの
断面図

【図９】 入力トルクと油圧シリンダに作用する油圧と
の関係を示す図

【図１０】 従来例にかかる油圧パワーステアリング装
置の断面図

【符号の説明】

１ 油圧パワーステアリング装置 ２ 入力軸 ３ トーションバー ４ 出力軸 ７ ハウジング ２０ 油圧アクチュエータ ３０ コントロールバルブ ５１ 規制手段 ６０ 調節バルブ ６１ 第１スプール ６２ 第２スプール ６３ オリフィス ６７ バネ ６８ キャップ

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 操向操作力の入力軸と、この入力軸にト
   ーションバーを介し連結される出力軸と、そのトーショ
   ンバーのねじれ角に応じて作動するコントロールバルブ
   と、そのコントロールバルブを介し供給される圧油によ
   り作動して操向補助力を付与する油圧アクチュエータ
   と、油圧が作用することにより前記トーションバーのね
   じれを規制する規制手段と、その規制手段に作用する油
   圧の調節バルブとを備え、その調節バルブはハウジング
   の内部に挿入される一対のスプールを有し、両スプール
   の相対移動により開閉するオリフィスが形成され、一方
   のスプールは、規制手段に作用する油圧の増加によりオ
   リフィスを閉じる方向に移動すると共にバネの弾性力に
   よりオリフィスを開く方向に移動し、他方のスプールは
   車速の減少によりオリフィスを閉じる方向に移動すると
   共に車速の増加によりオリフィスを開く方向に移動する
   油圧パワーステアリング装置において、前記バネの弾性
   力が前記ハウジングの外部から調節可能とされているこ
   とを特徴とする油圧パワーステアリング装置。