JPH0577759A - 動力舵取装置の操舵力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 車速および作動角に応じてハンドルトルク特
性を制御して、好ましい手ごたえおよび操舵フィーリン
グを実現するとともに、省スペース化を図る。 【構成】 操舵方向に応じてパワーシリンダ３の左右室
への圧油の供給方向を切換制御するとともに作動角に応
じてパワーシリンダ３の左右室への流量割合を変化させ
る方向切換制御弁と吸入ポートに一定の絞り開度を有す
る固定絞りを配設してパワーシリンダ３に供給する圧油
の油圧を制御するスプール弁２４とから成るサーボ弁２
と、前記スプール弁２４の排出ポートに配設して、車速
に応じて絞り開度を制御する電磁絞り弁５２と電磁絞り
弁の絞り開度および前記作動角に応じた流量に比例した
背圧により前記スプール弁２４のスプールに反力を作用
させる反力用作動機構５４Ａ，５４Ｂとから成る反力制
御手段５とを備えた動力舵取装置の操舵力制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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】従来の動力舵取装置の操舵力制御装置
は、油圧系統図で示すと図４に示すようになる。ポンプ
Ｐから吐出される圧油は、流量制御弁ＦＣにより一定流
量に制御され分流制御弁ＤＶに供給される。

【０００３】分流制御弁ＤＶは、制御スプールＣＳが制
御絞りＣＯの前後圧を一定に維持するように後述するサ
ーボ弁ＳＶに連絡した第１制御穴１Ｈと第２制御穴２Ｈ
の開口面積を絞り制御することにより、流量ＱＧ、ＱＲ
に分流制御する。

【０００４】反力制御手段ＲＦの電磁絞り弁ＥＯは、車
速に応じてコントローラＣＰＵから出力される信号によ
り絞り面積を変化させ、反力油圧ＰＲを制御して、プラ
ンジャＰＬにこの油圧ＰＲを作用させ動力舵取装置の入
力部材を拘束することにより反力を付与するものであ
る。

【０００５】サーボ弁ＳＶは、一般にロータリ弁やスプ
ール弁が実用されているが、いずれも方向切換用ランド
部および絞りが形成される圧力制御用ランド部を有して
おり、ハンドルの操舵方向に応じてパワーシリンダＰＣ
への圧油の供給方向を切換制御するとともに、圧油の油
圧制御を行うものである。

【０００６】パワーシリンダＰＣは、サーボ弁ＳＶから
供給された圧油によりシリンダ内におけるピストンの軸
方向移動によって、操縦リンク機構を介して操向車輪
（図示せず）を転舵させる。この時、反力制御手段ＲＦ
は、車速や舵角に応じて操舵力を制御することにより、
ハンドル操作時の軽快な感じまたは、高速走行時その他
必要に応じて適度な手応え感を実現させている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の動力舵取装置の
操舵力制御装置は、油圧反力を付与するために、スプー
ルＣＳを介挿し分流制御を行う分流制御弁ＤＶや、反力
油圧を制御する電磁絞り弁ＥＯ、およびこの反力油圧に
基づき反力を付与するプランジャＰＬおよびレバー等の
構成要素が必要となり、省スペースの観点からも望まし
いものではなかった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の動力舵取装置の
操舵力制御装置（請求項１に記載の第１発明）は、操舵
方向に応じてパワーシリンダの左右室への圧油の供給方
向を切換制御するとともに作動角に応じてパワーシリン
ダの左右室への流量割合を変化させる方向切換制御弁と
吸入ポートに一定の絞り開度を有する固定絞りを配設し
てパワーシリンダに供給する圧油の油圧を制御するスプ
ール弁とから成るサーボ弁と、スプール弁の排出ポート
に配設して車速に応じて絞り開度を制御する電磁絞り弁
と電磁絞り弁の絞り開度および前記作動角に応じた流量
に比例した背圧によりスプール弁のスプールに反力を作
用させる反力用作動機構とから成る反力制御手段とを備
えたものである。

【０００９】

【作用】上記構成の本発明の操舵力制御装置は、方向切
換制御弁が操舵方向に応じてパワーシリンダへの圧油の
供給方向を切換制御し、スプール弁が吸入ポートに配設
された固定絞りの絞り開度によりパワーシリンダに供給
する油圧を制御するので、所定に油圧制御された圧油を
操舵方向に応じたパワーシリンダの一方の室に供給し
て、操向車輪を転舵させる。この時反力制御手段の電磁
絞り弁は車速に応じて絞り開度を制御してスプール弁よ
り作動角に応じた流量の圧油の流路抵抗を制御すること
により背圧を制御して、この制御された背圧により反力
用作動機構が前記スプール弁のスプールに反力を作用さ
せるものである。

【００１０】

【実施例】

（第１実施例）本発明の実施例である第１実施例につい
て図１ないし図３を用いて説明する。

【００１１】第１実施例の動力舵取装置は、一定流量の
圧油を供給する圧油供給部１と、操舵方向に対応したパ
ワーシリンダの室に油圧が制御された圧油を供給するサ
ーボ弁２と、サーボ弁２から供給された圧油によりピス
トンとシリンダとの相対的動きにより操向ハンドル（図
示せず）を動力操舵するパワーシリンダ３と、車速に応
じた背圧によりサーボ弁２に反力を付与する反力制御手
段５とからなる。

【００１２】圧油供給部１は、車載されたエンジンによ
って駆動される供給ポンプ１０と、供給ポンプ１０から
吐出される圧油の流量Ｑ０を一定流量Ｑに制御する流量
制御弁１１とから成る。流量制御弁１１は、メータリン
グオリフィス１２と、このメータリングオリフィスの前
後圧に応じて作動され、この前後圧を一定に保持するよ
うに低圧側に通じたバイパス通路１３を開口制御するバ
イパス弁１４によって構成されている。

【００１３】サーボ弁２は、操舵方向に応じてパワーシ
リンダへの圧油の供給方向を切換制御する方向切換制御
弁として相対的に回転するスリーブ弁部材２１とスプー
ル弁部材２２とから成るロータリ弁２３と、２個の吸入
ポートに固定絞りを有する左右対称形のスリーブ弁２４
とから成る。

【００１４】ロータリ弁２３のスリーブ弁部材２１は、
連結ピンによってピニオン軸に連結されている。スプー
ル弁部材２２は、操向ハンドルに連結された操舵軸が一
体的に形成され、トーションバーを介してピニオン軸に
も可撓的に連結されている。

【００１５】スリーブ弁部材２１は、中空円筒部材であ
って図１にその一部断面を示すように内周には、凹溝２
４Ｇが円周上等角度間隔で形成され、凹溝２４Ｇの内側
壁によりランド部２５Ａ、２５Ｂが形成されている。凹
溝２４Ｇには、供給ポンプ１０に通ずる供給口２６が開
口され、供給口２６の両側約３０度の位置のランド部２
５Ａ、２５Ｂにはパワーシリンダ３の左右室に通ずる分
配孔２７Ａ、２７Ｂが開口されている。

【００１６】スプール弁部材２２は、中空円筒部材のス
リーブ弁部材２１内に介挿された円筒部材であって、外
周には前記スリーブ弁部材２１の各凹溝２４Ｇにそれぞ
れ対応する位置に凹溝２４Ｇよりは狭い幅の複数のラン
ド部２８が凹溝２４Ｇの角度間隔に比べ半分の角度間隔
で円周上等間隔に形成されている。隣り合うランド部２
８の間の溝２９によって形成される部屋２８Ａ、２８Ｂ
は、パワーシリンダ３の左右室に通ずる分配孔２７Ａ、
２７Ｂと連通している。

【００１７】スプール弁２４は、太い径の中心部４１Ａ
とその両側に形成した細い径の中央部４１Ｂと、中央部
４１Ｂに比べ太い径であって中央寄り肩部に所定のテー
パ面ＴＡ、ＴＢを形成した両端部４２Ａ、４２Ｂからな
るスプール４０がシリンダ４３に介挿されている。シリ
ンダ４３の内周壁には前記両端部４２の中央寄り端部に
対向する位置に環状の溝部４４Ａ、４４Ｂを形成してそ
れぞれ吸入ポート４４Ｍ、４４Ｎに連通させている。こ
の環状の溝部４４Ａおよび４４Ｂの外側に更に左右一対
の環状の溝部４５Ａ、４５Ｂを形成し、それぞれポート
を介して分配孔２７Ａ、２７Ｂに連通させている。スプ
ール４０の環状の溝部４５Ａ、４５Ｂに対向する上部側
壁には軸に直角に連通孔４５Ｃ、４５Ｄが形成され軸心
部に形成した小径、小容量の左右室４５Ｅ、４５Ｆと連
絡し、この左右室４５Ｅ、４５Ｆ内には段付きのフロー
ティングピン４６Ａ、４６Ｂが介挿されている。

【００１８】固定絞り４７Ａ、４７Ｂは、前記スプール
弁２４の各吸入ポート４４Ｍ、４４Ｎの上流の油路に配
設され、予め絞り開度を調整することにより、スプール
弁２４の左右室４５Ｅ、４５Ｆおよびパワーシリンダ３
の左右室３０Ａ、３０Ｂに供給される油圧を制御する。
吸入ポート４４Ｍおよび４４Ｎからスプール弁２４内に
吸入された圧油は、中央左右室４４Ｑおよび４４Ｒから
排出ポート４４Ｏおよび４４Ｐを介してリザーバに排出
される。

【００１９】パワーシリンダ３は、操舵機構（図示せ
ず）に機械的に連結したロッド３１の中央に円板部材を
固着したピストン３２をシリンダ３３内に介挿して左右
室３０Ａ、３０Ｂを形成し、シリンダ３３の両端に形成
したポート３４Ａ、３４Ｂを介して、スプール弁２４の
出力ポート４５Ｇ、４５Ｈ、左右室４５Ｅ、４５Ｆ、連
通孔４５Ｃ、４５Ｄ、ポート４５Ａ、４５Ｂおよびロー
タリ弁２３の分配孔２７Ａ、２７Ｂに連通している。

【００２０】反力制御手段５は、検出した車速に基づき
絞り開度信号を出力するコントローラ５１と、スプール
弁の排出ポート４４Ｏおよび４４Ｐとリザーバとの間の
油路に配設された第１および第２可変絞り５２Ａおよび
５２Ｂをコントローラ５１からの絞り開度信号に応じて
車速が高くなるほど絞り開度が小さくなるように開度を
制御することにより上流の背圧を制御する電磁絞り弁５
２と、反力用作動機構を構成するスプール弁２４のシリ
ンダ４３の左右端に連通して形成された大なる径のシリ
ンダ５３Ａ、５３Ｂおよびシリンダ５３Ａ、５３Ｂ内に
介挿された縦断面コ字状の反力ピストン５４Ａ、５４Ｂ
と、反力ピストン５４Ａ、５４Ｂとシリンダ５３Ａ、５
３Ｂの軸端壁との間に介挿したスプリング５５Ａ、５５
Ｂと、シリンダ５３Ａ、５３Ｂ内に電磁絞り弁５２の第
１および第２可変絞り５２Ａおよび５２Ｂにより制御さ
れた背圧をシリンダ５３Ａおよび５３Ｂ内に導入する吸
入ポート５６Ａ、５６Ｂと、反力ピストン５４Ａのスプ
ール弁２４のスプール４０と当接する軸端面外周部に形
成した環状の溝５７Ａ、５７Ｂと、この溝５７Ａ、５７
Ｂに連通するとともにリザーバに連通した排出ポート５
８Ａ、５８Ｂとから成る。さらに電磁絞り弁５２の第１
および第２可変絞り５２Ａ、５２Ｂと並列に固定絞り５
９Ａ、５９Ｂを設けて、作動角に応じて流量ＱＡまたは
ＱＢが増加した時、この固定絞り５９Ａ、５９Ｂと可変
絞り５２Ａ、５２Ｂの差圧が大きくなり、負荷に応じた
トルク変化が得られる。

【００２１】上記構成より第１実施例の動力舵取装置
は、車載エンジンによって駆動される圧油供給部１の供
給ポンプ１０が吐出した流量Ｑ０の圧油が流量制御弁１
１によって一定の流量Ｑの圧油に制御され、サーボ弁２
のロータリ弁２３の供給口２６に供給される。

【００２２】図１において、運転者によるハンドル操舵
によってスプール弁部材２２が時計方向に回転され、凹
溝２４内でランド部２８が時計方向に回転すると、図２
において実線で示すロータリ弁の流量特性に応じて供給
ポンプ１０から吐出された圧油は部屋２８Ａおよび分配
孔２７Ａから供給される量ＱＡが作動角に応じて増加す
る。逆に、図２において破線で示すように部屋２８Ｂか
ら分配孔２７Ｂを介して供給される量ＱＢは減少するよ
うに分配される。

【００２３】分配孔２７Ａから供給された圧油は、絞り
４７Ａを介してスプール弁２４の吸入ポート４４Ｍから
環状の溝部４４Ａによって形成されるランド部と端部４
２ＡのテーパＴＡとで構成されるオリフィスおよび中央
左室４４Ｑを通って排出ポート４４Ｏを介してリザーバ
に排出される。この際、絞り４７Ａの作用により、絞り
４７Ａの上流側に分配孔２７Ａより供給された流量に比
例した背圧が作用し、この背圧がスプール弁２４のフロ
ーティングピン４６Ａが介挿された左室４５Ｅに作用し
て右室４５Ｂに配置されたスプリング５３Ｂのバネ力に
抗してスプール４０を図中右方向に移動させ、溝部４４
Ａのランド部とテーパＴＡとのオリフィス面積を釣合い
点までコントロールして、パワーシリンダ３の左室３０
Ａに作用する油圧を最終的に制御する。

【００２４】パワーシリンダ３は、サーボ弁２のスプー
ル弁２４により油圧制御された圧油が吸入ポート３４Ａ
を介して左室３０Ａに供給されるのでピストン３２を図
中右方向に移動させ、操向車輪を転舵させる。

【００２５】この時反力制御手段は、コントローラ５１
により検出された車速に応じた絞り開度信号が電磁絞り
弁５２に出力され、電磁絞り弁５２により絞り開度が制
御されるので、作動角に応じて増加した流量ＱＡが流れ
るため、その流量に応じた背圧で電磁絞り弁５２が制御
することにより、この作動角に応じた背圧が右のシリン
ダ５３Ｂ内に作用して反力用作動機構を構成する反力ピ
ストン５４Ｂを軸方向左方に向かう作用力をスプール弁
２４のスプール４０の右端部４２Ｂに作用する。背圧自
体は圧力的には、スプール弁の左室４５Ｅに作用してい
る圧力ＰＡに比べて小さいが、左室４５Ｅに比べシリン
ダ５３Ｂの面積を充分大きく設計してあるので、釣合の
バランスに充分影響を与えることができる。

【００２６】従って、車速が高くなると、それに応じて
背圧が大きくなり反力ピストン５４Ｂにより大きな反力
をスプール弁２４のスプール４０に作用することにな
る。等価的には車速およびトルクに応じてスプリング５
５Ａ、５５Ｂのバネ定数を変化させたことになる。スプ
ール弁２４の吸入ポート４４Ｍ、４４Ｎの上流に配設さ
れた固定絞り４７Ａ、４７Ｂに供給された作動角（負
荷）に応じた流量に比例して作用する背圧が、スプール
弁２４の右室４５Ｆに作用してシリンダ５３Ｂに配置さ
れたスプリング５５Ｂのバネ力および車速および作動角
に応じた反力ピストン５４Ｂの反力に抗してスプール４
０を図中右方向に移動させ、溝部４４Ａのランド部とテ
ーパＴＡとのオリフィス面積を釣合い点までコントロー
ルすることにより図３中実線（低速、据切り）、一点鎖
線（中速時）、破線（高速時）で示すように、圧力とハ
ンドルトルク特性を車速および作動角に応じて制御する
ことにより、実質的にハンドルに反力を作用させたと等
価の作用を奏するものである。すなわち中・高速時の圧
力−ハンドルトルク特性の立ち上がり（図３中ＳＰ）を
作動角に応じてなめらかに立ち上がるようにするもので
ある。

【００２７】運転者によりハンドルの操舵が上述とは逆
にスリーブ弁部材２２を反時計方向に回転された場合
も、同様にロータリ弁２３の部屋２８Ｂから分配孔２７
Ｂを介して供給される圧油が固定絞り４７Ｂと車速に応
じて制御され、スプール弁２４の右室４５Ｅおよびパワ
ーシリンダ３の右室に供給され、パワーシリンダ３のピ
ストン３２を図１中左方向に移動させ、操向車輪を転舵
する。

【００２８】上記構成および作用を奏する第１実施例の
操舵力制御装置は、分流制御弁やプランジャ・レバーを
用いることなく、負荷（ハンドル作動角）に応じた背圧
制御および車速に応じた電磁絞り弁５２による背圧制御
により反力ピストン５４Ａ、５４Ｂによって反力をスプ
ール弁２４に作用させて、図３に示す圧力−ハンドルト
ルク特性を実現し、実質的に作動角および車速に応じた
ハンドルのトルク特性および操舵フィーリングを実現し
ている。

【００２９】また、第１実施例装置は、スプール弁２４
の排出ポート４４Ｏ、４４Ｐから排出される圧油の絞り
背圧制御であるため、ポンプ１０の吐出量を増やす必要
がないので省エネルギーであるという効果も奏する。

【００３０】さらに第１実施例装置は、車速に応じた絞
り開度信号をコントローラによって任意に設定すること
ができるので、車速全域にわたり比例的に開度を制御し
たり、一定車速を越えてから関数的に開度を制御するこ
とその他が可能で、反力ピストンの反力特性にバラエテ
ィを持たすことができるという効果も奏する。

【００３１】

【発明の効果】本発明の操舵力制御装置は、分流制御弁
やプランジャを用いることなく、スプール弁の吸入ポー
トに配設された固定絞りによる方向切換制御弁から供給
された圧油の背圧によりスプール弁のスプールに作用す
る力に対抗してハンドル作動角に応じた流量でスプール
弁から排出される圧油を車速に応じて電磁絞り弁により
制御された背圧により反力用作動機構によって前記スプ
ール弁のスプールに反力を作用させるので、サーボ弁の
圧力とハンドルトルクとの特性を車速および作動角に応
じて変化させることにより、等価的に車速および作動角
に応じた反力特性すなわち操舵フィーリングを実現する
効果とともに、軸方向のスペースを小さくできるという
効果を奏するものである。

【００３２】上述の実施例は、説明のために一例として
示したもので、本発明としてはそれらに限定されるもの
では無く、特許請求の範囲に記載の精神に反しない限
り、変更および付加が可能である。

【００３３】例えば圧油供給部１のポンプ１０は、車載
エンジンによって駆動されるものについて説明したが、
低速モータで駆動する場合は流量制御弁は不要である。

【００３４】サーボ弁２の方向切換制御弁としてロータ
リ弁の一例を示したが、異なったタイプのロータリ弁
や、スプール弁その他のタイプの弁であっても圧油の供
給方向を切換制御して同様の作用効果を奏するものであ
れば適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の動力舵取装置の操舵力制御装置の
油圧系統図である。

【図２】ロータリ弁２３の切換流量特性を示す線図であ
る。

【図３】第１実施例装置の操舵特性を示す線図である。

【図４】従来の動力舵取装置の操舵力制御装置の油圧系
統図である。

【符号の説明】

１ 油圧供給部 ２ サーボ弁 ３ パワーシリンダ ５ 反力制御手段 ２３ ロータリ弁 ２４ スプール弁 ４７Ａ、４７Ｂ 固定絞り ５２ 電磁絞り弁 ５２Ａ、５２Ｂ 可変絞り ５４Ａ、５４Ｂ 反力用作動機構としての反力ピストン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵に伴う入力部材と出力部材との相対
   的動きによりパワーシリンダへの圧油の供給方向を制御
   するサーボ弁と、車速に応じてハンドルトルクを変化さ
   せる反力制御手段を備えた動力舵取装置の操舵力制御装
   置において、操舵方向に応じてパワーシリンダの左右室
   への圧油の供給方向を切換制御するとともに作動角に応
   じてパワーシリンダの左右室への流量割合を変化させる
   方向切換制御弁と吸入ポートに一定の絞り開度を有する
   固定絞りを配設してパワーシリンダに供給する圧油の油
   圧を制御するスプール弁とから成るサーボ弁と、前記ス
   プール弁の排出ポートに配設して、車速に応じて絞り開
   度を制御する電磁絞り弁と電磁絞り弁の絞り開度および
   前記作動角に応じた流量に比例した背圧により前記スプ
   ール弁のスプールに反力を作用させる反力用作動機構と
   から成る反力制御手段とを備えた動力舵取装置の操舵力
   制御装置。