JPH0617109B2

JPH0617109B2 - パワ−ステアリングの操舵反力調整装置

Info

Publication number: JPH0617109B2
Application number: JP7177385A
Authority: JP
Inventors: 良三好; 裕一真田; 清二駒村; 勝博鈴木; 哲荒川
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; KYB Corp
Priority date: 1985-04-04
Filing date: 1985-04-04
Publication date: 1994-03-09
Anticipated expiration: 2009-03-09
Also published as: JPS61229675A

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は車速に応じてパワーステアリングの操舵反力
を自動的に調整するようにした操舵反力調整装置に関す
る。

(従来の技術) 車両のパワーステアリングには、ハンドル操作が軽くな
りすぎるのを防止し、適当な操舵感覚を付与するように
反力装置が備えられている。

一般に操舵抵抗は車両が停止しているときなどの、いわ
ゆる据え切り時が最大で、車両の高速走行時は非常に小
さくなる。したがって高速走行時はほとんどパワーステ
アリングの機能を発揮させる必要がないばかりか、むし
ろハンドルの切り過ぎを防止する意味から、過度な操舵
反力を与える反力装置が必要となるのである。

しかしこの操舵反力をあまり大きくすると、今度は据え
切り時にハンドルが重くなり過ぎることもあり、そこで
操舵抵抗に対応した反力がえられるようにした装置が、
例えば実願昭５９−９７４４７号などにて提案されてい
る。

これはハンドルの作動により切換えられる制御バルブの
バルブスプールの両端に形成した反力室に、ポンプから
の吐出流量を固定絞りを介して分流すると共にこの戻り
側流路に可変絞りを介装し、可変絞りの開度を車速に応
じて変化させることにより、高速域では大きな反力を発
生させるが、低速域では可変絞りの開度を開いて反力が
減少させようとするものである。

ところでこの場合、上記固定絞りはオリフィス構造で、
また可変絞りはチョーク構造として構成されているた
め、絞りの流体特性が固定側と可変側とで、通過する作
動油の温度によって変動することがあり、油温により操
舵反力が変化するという傾向があった。

これはオリフィスを通過する流量は密度の影響はうける
ものの粘度には影響されず、これに対してチョークを通
過する流量は密度と共に粘度の影響を受けるためで、こ
れらの問題を解決する手段として、固定絞りと可変絞り
の構造を同一にする提案が、本出願人により実願昭５９
−１８５４０４号として行なわれている。

これによると作動油の温度が変化しても固定絞りと可変
絞りとで流量特性が変化しないので、操舵反力が温度に
より変動することがなくなる。

(発明が解決しようとする問題点) ところで固定絞りと可変絞りとの構造との関係におい
て、一方がチョーク構造のときに他方を環状隙間構造と
しても実質的に上記と同一の流量特性を発揮することを
上記出願の明細書で指摘してある。これはチョークも環
状隙間構造も共に温度の変化に対して密度と粘度の影響
を同様に受けるためである。

しかしながら環状隙間構造を通過するときの流量特性
は、後述するように環状隙間部分のクリアランスにより
大幅に変動するため、流量特性の管理精度を高めること
が極めて困難となった。

オリフィスにしてもチョークにしても製造するときは源
則として単一の部品に穴加工を施すだけであるから、寸
法の精度管理が比較的容易であるが、環状隙間の場合は
２つの部品の組み合わせから構成されるため、別々に加
工される外側部品の内周と内側部品の外周とのクリアラ
ンスを正確に管理することが、オリフィスなどに比較し
てどうしても難しくなるのである。

したがって大量生産する場合には流量特性のバラツキに
もとづき操舵反力に変動をきたし、またその修正も困難
であった。

本発明は環状隙間構造の流量特性が隙間部分の長さによ
っても変化することに着目し、この長さを調整可能にす
ることにより、上記した問題を解決するようにした動力
舵取装置を提供することを目的とする。

(問題点を解決するための手段) 本発明は、制御バルブのバルブスプールの両端に反力室
を形成し、この反力室に油圧源からの高圧を反力圧設定
絞りを介して導く通路を設け、この反力室からタンク側
に圧油を逃がす通路に自動可変絞りを設け、この自動可
変絞りの開度を車速に応じて増減する制御機構を備え、
車速の増加に応じて自動可変絞りの開度を絞り油圧反力
を増大させるようにしたパワーステアリングの操舵反力
調整装置であって、前記反力室に高圧を導く通路をバル
ブハウジングに形成し、この通路を反力圧設定絞りを介
してポンプポートに連通すると共に、この反力圧設定絞
り、大径部と小径部とからなる段付通口と、この段付通
口の小径部に所定の環状隙間をもって先端ロッド部が挿
入されかつその進入量を調整自在としたアジャスタとか
ら構成し、かつ前記自動可変絞りを、チョーク構造ある
いは環状隙間構造のように、通路開口部に対して所定の
隙間をあけて嵌合する部材の嵌合長さを変化させる構造
とした。

(作用) したがって反力圧設定絞りを通過する作動油の流量特性
は、環状隙間を構成する小径部とロッド部とのクリアラ
ンスにバラツキがあっても、ロッド部の進入量を加減す
ることにより調整でき、各構成部品の寸法精度に多少の
誤差があっても、操舵反力を正しく目標値に設定するこ
とが可能となる。

(実施例) 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示すように、操舵軸の操作により、図示しない
パワーシリンダに圧油を選択的に供給する制御バルブ２
０は、圧油の方向を切換えるバルブスプール３０と、バ
ルブスプール３０の両端に形成されポンプ８０からの圧
油が供給される反力室５０(５０Ａ、５０Ｂ)と、反力室
５０からオイルタンク８２への通路途中に介装され、コ
ントローラ８４からの信号により開度を増減して反力室
５０の圧力を制御する自動可変絞り(反力制御弁)７２と
から構成される。

車両のハンドルは図示しない操舵軸を介してピニオン軸
２２に連結され、このピニオン軸２２には図示しないラ
ックとかみ合うピニオンが取付けられ、ピニオン軸２２
の回転によりラックが移動し、図示しないパワーシリン
ダのピストンに連動して、車輪のタイロッドを転舵す
る。このときパワーシリンダのピストンの動きをパワー
アシストするように、前記制御バルブ２０から圧油が供
給されるのである。

バルブハウジング２４を貫通してピニオン軸２２が配設
され、バルブハウジング２４にはピニオン軸２２と直交
する方向にスプール挿通孔３２が形成され、このスプー
ル挿通孔３２に前記バルブスプール３０が摺動自由に収
装される。

バルブスプール３０には上下に貫通するピン孔３４が形
成され、このピン孔３４とピニオン軸２２は揺動レバー
２８によって連結される。

この揺動レバー２８は下端の支点２９回りに、図示の左
右方向に揺動可能となっており、この揺動によりバルブ
スプール３０が摺動する。

スプール挿通孔３２の内周面には、図示しないポンプポ
ートを挟んでシリンダポート３５、３６及びタンクポー
ト３７が設けられ、ポンプポートにはポンプからの高圧
流体が供給され、タンクポート３７からはオイルタンク
８５へ流体が排出されるようになっている。

一方バルブスプール３０の外周面には、ポンプポートに
臨む位置に環状溝３８が形成され、この環状溝３８から
シリンダポート３５または３６に圧油が選択的に供給さ
れることにより、図示しないパワーシリダが作動する。

バルブスプール３０の両端の反力室５０は、バルブハウ
ジング２４に形成した連通路４０を介して連通し、この
連通路４０の途中には、前記環状溝３８に臨む開口通路
４２が形成され、ポンプポートからの圧油を、通路４
２、連通路４０を介して両反力室５０Ａ、５０Ｂに供給
するようになっている。

そしてこの通路４２には反力圧設定絞り４３が介装さ
れ、反力室５０の圧力の影響がパワーシリンダに及ぶこ
とのないように、換言するとパワーシリンダの圧力とは
無関係に反力室５０の圧力を制御しうるようになってい
る。

開口通路４２の途中には第２図に示すように、上記連通
路４０と直交して連通する段付通口６０が形成され、こ
の段付通口６０は大径部６１と、段付部６３を境にして
の小径部６２とから形成される一方、大径部６１の延長
上に位置してバルブハウジング２４に形成したねじ孔６
４にアジャスタ６５が進退自由に螺合し、このアジャス
タ６５の先端のロッド部６６が前記小径部６２に所定の
間隙をもって挿入されており、これらにより反力圧設定
絞り４３を構成している。

そしてこの反力圧設定絞り４３を通過する圧油の流量特
性は、ロッド部６６と小径部６２との環状間隙に依存す
るが、同時にロッド部６６の小径部６２に対するオーバ
ラップ量によっても変化し、後述するように、アジャス
タ６５を進退させて、例えばオーバラップ量を増加する
と流量は減少する。

なお、６７はアジャスタ６５の摺動部分の油漏れを防止
するシールリングである。

前記反力室５０(５０Ａ、５０Ｂ)にはピストン４６がそ
れぞれ組込まれており、ばね４４(４４Ａ、４４Ｂ)によ
ってバルブスプール３０の端面に押し付けられている
が、反力室５０はスプール挿通孔３２より内径が大き
く、したがってピストン４６はスプール挿通孔３２には
入り込めず、第１図のようなバルブ中立状態では、反力
室５０の圧力及びばね４４の弾性力が、バルブスプール
３０に作用しないようになっている。

前記連通路４０の途中からはオイルタンク８２へと延び
る戻り側の通路８６が分岐し、そしてこの通路８６の途
中には、電磁ソレノイド７０で駆動される自動可変絞り
７２が介装され、車速に応じて絞り開度を増減するよう
になっている。

そして自動可変絞り７２をチョーク(または環状隙間)構
造にするため、第３図にも示すように、絞り部７４に臨
ませたパイロットスプール７６の先端部分に、軸線と平
行に切り欠いた平面面取り部７５を形成し、ソレノイド
コイル７７の励磁によりロッド７８を介して進退させ、
チョーク絞り量を変化させるのである。

電磁ソレノイド７０はコントローラ８４からの信号で制
御され、コントローラ８４は例えばプロペラシャフトの
回転を検出する車速センサ８８の出力にもとづき、車速
の増加に応じて前記自動可変オリフィス７２の開度を減
少させ、反力室５０Ａ、５０Ｂの圧力を高めるようにな
っている。

次に全体的な作用について説明すると、いまハンドルを
第１図のＡ方向(図中右回転方向)に回転操作すると、ラ
ックの抵抗が大きいため、ピニオン軸２２はラック方向
に沿って、ラックと反対方向に移動しようとして、揺動
レバー２８を支点２９を中心にＢ方向に回動させる。

これにより、バルブスプール３０がＣ方向に移動し、ポ
ンプポートが環状溝３８を介してシリンダポート３６と
連通し、ポンプ８０からの圧油が図示しないパワーシリ
ンダに供給され、同時に戻り油が他方のシリンダポート
３５からタンクポート３７を経由してオイルタンク８２
に排出され、パワーシリンダによりハンドル操作をパワ
ーアシストする。このとき反力圧設定絞り４３から連通
路４０を介して両反力室５０Ａ、５０Ｂにも圧油が導入
され、バルブスプール３０は反力室５０Ｂの抵抗を受け
る。

ところで、この圧油は自動可変絞り７２を介してオイル
タンク８２へと逃げるため、反力室５０Ｂに発生する流
体圧力は、反力圧設定絞り４３と可変絞り７３とで規制
される圧力比に対応することになり、下流の可変絞り７
２の開度が大きくなるほど反力室５０Ｂの圧力が低下す
る。

バルブスプール３０に作用するこの油圧反力は、揺動レ
バー２８、ピニオン軸２２などを介してハンドルに、操
舵反力としてフィードバックされるのである。

車両が停止した状態での据え切りを行うときは、車速セ
ンサ８８の出力によりコントローラ８４は電磁ソレノイ
ド７０を励磁せず、このため自動可変絞り７２の開度は
最大となり、したがって反力室５０Ａ、５０Ｂに作用す
る反力は最小値をとり、据え切り時の大きな操舵抵抗に
対してパワーアシストを受けたハンドルの操作力は、適
度な軽さとなる。

車両の走行時は、車速に応じた信号がコントローラ８４
に入力し、コントローラ８４は車速に対応して電磁ソレ
ノイド７０を励磁する。このため、車速に応じて自動可
変絞り７２の開度が減少し、反力室５０Ａ、５０Ｂの圧
力が高まる。

一般に車速の増加に応じて車輪の接地抵抗が減少する傾
向があり、高速時ほど操舵抵抗は小さくなる。したがっ
てこのようなときは、パワーアシストによりハンドルが
軽くなりすぎ、操舵感覚が失われるのであるが、上記の
ように反力室５０Ａ、５０Ｂの油圧反力が増大すること
により、適度な操舵トルクを付与することができるので
ある。

なお、高速時に自動可変絞り７２の開度が最小になる
と、重い操舵感覚が得られ、場合によってはマニュアル
に近い状態にすることもできる。

ところで、作動油の温度が変化した場合、反力圧設定絞
り４３と可変絞り７２とは共に実質的に同一絞り構造の
ため、流量特性が同一的に変化し、同一車速においては
温度によって反力室５０Ａ、５０Ｂの発生圧力が変動す
ることがなく、操舵反力の変動が防止できる。

一方、反力室５０Ａ、５０Ｂに反力圧設定絞り４３を介
して圧油が流れる際の流量特性は、下記のようになる。

Ｑ＝πＤΔＰb³g／１２νγＬ……(1) (ただし、Ｑ…流量、Ｄ…小径部の内径、b…環状間隙の
クリアランス、ΔＰ…圧力差、g…重力加速度、ν…油
の動粘性係数、γ…油の比重、Ｌ…オーバラップ量) したがってこの式から反力圧設定絞り４３を通過する流
量Ｑは、環状隙間のクリアランスbによって大きく変化
するものの、この変動分はアジャスタ６５のロッド部６
６と段付通口６０の小径部６２のオーバラップ量Ｌを調
整することにより、補正することが可能となる。つま
り、基本流量が目標値よりも大きいときは、アジャスタ
６５をねじ込み小径部６２のオーバラップ量を増加する
と流量を減少方向に補正でき、逆に基本流量が目標値よ
りも小さいときはオーバラップ量を少なくすることによ
り流量を増加補正することができるのである。

この結果、第４図にも示すように、基本流量にバラツキ
を生じたとしてもこれを正しく目標値に一致させること
ができ、ハンドル操舵トルクとパワーシリンダ出力の関
係も目標値に正しく調整することが可能となる。

次に第５図の他の実施例を説明すると、これはロッド部
６６の先端に小径部６２に嵌合する膨径部９１を形成
し、またロッド部６６にその底面から同軸的に設けた凹
部９２に膨径部９１の近傍から連通孔９３を連通したも
ので、この場合膨径部９１がガイドとして機能するの
で、オーバラップ量Ｌの調整時にアジャスタ６５の進退
がスムーズに行える。

第６図の実施例は、第５図の実施例と同様なアジャスタ
６５に対して、下端からパイプ９５を支持部９７を介し
て挿入し、このパイプ９５と凹部９２との間隙b′と凹
部９２の内径Ｄ′の関係を、前記(１)式において前記ロ
ッド部６６と小径部６２との環状間隙bと小径部６２の
内径Ｄとの関係に一致するように設定したもので、この
ようにすると、圧油の流れはパイプ９５の内部を通過後
に折り返すようにしてパイプ９５の外周と凹部９２の間
を通り、さらに連通孔９３から外側の間隙へと流れるの
で、オーバラップ量Ｌの最大値を実質的に２倍までとる
こともでき、要求に応じて最適値に調整することが可能
となる。

(発明の効果) 以上のように本発明によれば、環状隙間を構成する小径
部とロッド部とのオーバラップ量を自由に調整すること
ができるため、環状間隙のクリアランスに対する寸法精
度をある精度粗く設定しても、操舵反力を正しく目標値
に調整することが可能で、この結果反力圧設定絞りとし
て環状隙間構造を採用するにあたり、各構成部品の加工
が容易になり、生産性が向上するという効果も生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略構成図、第２図は固定絞
り部の拡大断面図、第３図は可変絞り部分の拡大断面
図、第４図は固定絞り通過流量と出力特性の関係をあら
わす説明図である。第５図、第６図はそれぞれ他の実施
例を示す固定絞り部の拡大断面図である。２０……制御バルブ、３０……バルブスプール、４０…
…連通路、４２……通路、４３……反力圧設定絞り、５
０(５０Ａ、５０Ｂ)……反力室、６０……段付通口、６
２……小径部、６３……大径部、６５……アジャスタ、
６６……ロッド部、７０……電磁ソレノイド、７２……
自動可変絞り、８０……ポンプ、８２……オイルタン
ク、８４……コントローラ(制御機構)、８８……車速セ
ンサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者駒村清二岐阜県可児市土田2548番地萱場工業株式会社岐阜北工場内 (72)発明者鈴木勝博岐阜県可児市土田2548番地萱場工業株式会社岐阜北工場内 (72)発明者荒川哲岐阜県可児市土田2548番地萱場工業株式会社岐阜北工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】制御バルブのバルブスプールの両端に反力
室を形成し、この反力室に油圧源からの高圧を反力圧設
定絞りを介して導く通路を設け、この反力室からタンク
側に圧油を逃がす通路に自動可変絞りを設け、この自動
可変絞りの開度を車速に応じて増減する制御機構を備
え、車速の増加に応じて自動可変絞りの開度を絞り油圧
反力を増大させるようにしたパワーステアリングの操舵
反力調整装置であって、前記反力室に高圧を導く通路を
バルブハウジングに形成し、この通路を反力圧設定絞り
を介してポンプポートに連通すると共に、この反力圧設
定絞りを、大径部と小径部とからなる段付通口と、この
段付通口の小径部に所定の環状隙間をもって先端ロッド
部が挿入されかつその進入量を調整自在としたアジャス
タとから構成し、かつ前記自動可変絞りを、通路開口部
に対して所定の隙間をあけて嵌合する部材の嵌合長さを
変化させる構造としたことを特徴とするパワーステアリ
ングの操舵反力調整装置。