JPH062465B2 - 車速感応型動力舵取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車速および舵角に依存して操舵反力を自動的
に制御する油圧反力室を設けた車速感応型動力舵取装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来より動力舵取装置には、運転者に適当な操舵感覚を
与えるように反力装置が併設してある。一般に操舵抵抗
は、車両などが停止しているときのいわゆる据え切り時
が最大で車両が高速走行時には非常に小さくなる。従っ
て高速走行時には、ほとんど動力舵取装置の機能を働か
せる必要がないのであり、このため前記のような反力装
置を備えるのである。

このような従来の動力舵取装置として、全舵角範囲にわ
たって車速とともに油圧反力室の反力を制御するように
したものが、実願昭59-97447号に開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記従来の動力舵取装置では、車速のみにより
コントローラから反力圧力制御弁への通電量が、第９図
の線図（横軸は車速，縦軸は反力圧力制御弁のソレノイ
ドへの通電値）に示すように変化している。第１０図の
線図（横軸は車速，縦軸は可変絞り面積，即ち開口面
積）に示すように、それぞれの車速によって反力圧力制
御弁の絞り面積が変化している。

またバルブハウジングの高圧ポートからオイルタンクま
での下流で配管抵抗があるので、高圧ポートでは、第１
１図の線図（横軸に固定オリフィス通過流量、縦軸はパ
ワーステアリング圧力）に示すように、背圧Ｐ₁が生じ
ている。従って車速にかかわらず固定オリフィスを通過
して可変オリフィス側へ流量Ｑ₁に流体が流れ込んでい
る。この流量Ｑ₁の流体によって車速が増大するに伴っ
てハンドル操作をしないときでも、反力圧力制御弁にあ
る反力圧力が発生し、この圧力は速度が増加すればする
程増大することになる。そしてこの圧力は、油圧反力室
に導入されイニシャル圧力となってパワーシリンダ制御
バルブ機構のバルブスプールに作用するので、第１２図
の線図（横軸は操舵トルク、縦軸はパワーステアリング
圧力）および第１３図の線図（横軸は操舵トルク、縦軸
はパワーシリンダ出力、ＭＳはマニアルステアリングの
状態）に示すように、ハンドル中立位置近傍で車速（Ｖ
で示す。Ｖ₀は停止時を示し、Ｖ₁＜Ｖ₂＜……Ｖ_n）の増
加に伴い操舵トルクが増大し、イニシャル反力となるの
で、ハンドル中立位置近傍でハンドル操作が重くなり、
またハンドル中立位置近傍から少し離れた他の位置に操
舵したときの操舵トルクが急激に変化し、フィリング上
好ましくない。即ちハンドル中立位置近傍特性（Ｎで示
す）としてマニアルステアリング的圧力が発生するの
で、ハンドル切りはじめに重く感ずる違和感が発生す
る。

本発明は、このような問題点を解決し、ハンドル中立位
置近傍の操舵感覚が良好な車速感応型自動舵取装置を提
供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる目的のため、本発明は、車速を検出する車速セン
サおよび舵角を検出する舵角センサと、ポンプから吐出
する圧油のパワーシリンダへの供給方向へ切換えるバル
ブとバルブの移動を抑制する反力室とを有するパワーシ
リンダ制御バルブ機構と、前記反力室からオイルタンク
への流路途中に配置され、前記反力室への反力圧力を制
御する可変オリフィスを有する反力圧力制御弁と、前記
ポンプとパワーシリンダとを結ぶ流路に設けられ、前記
反力室に連通して、前記パワーシリンダへ供給するポン
プからの吐出流量の一部を前記反力圧力制御弁側に分流
する固定オリフィスとを備え、前記反力圧力制御弁は前
記車速センサおよび舵角センサの情報に基づいて、車両
の走行時には、それぞれの車速に応じてハンドル中立位
置近傍のみ舵角に依存して前記オリフィスの可変絞り面
積が減少するように、それ以外の舵角では車速により設
定された一定の可変絞り面積となるように構成したもの
である。

〔作用〕

上述の構成によれば、ハンドル中立位置近傍における反
力圧力制御弁の可変オリフィスの開口面積を低速時の開
口面積と同等の状態から変化させることができ、車速が
増大してもハンドル中立位置近傍では反力圧力が増大し
ない。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。第
１図は本考案の車速感応型動力舵取装置のブロック図、
第２図は車速感応型動力舵取装置の一部を断面で示した
回路図である。

本発明に係る車速感応型動力舵取装置は、操舵軸１１の
操舵により移動してパワーシリンダ１２への圧油供給方
向を切換えるバルブスプール３０と、バルブスプール３
０両端に形成され、ポンプ８０から圧油が供給されてバ
ルブスプール３０の移動を抑制する油圧反力室５０とを
備えたパワーシリンダ制御バルブ機構２０と、反力室５
０からオイルタンク８２への流路途中に設置され、コン
トローラ８４からの信号により反力室５０内の圧力を制
御する反力制御弁７０とから構成されている。

車両のハンドル１３は、操舵軸１１を介してピニオン軸
２２に接続され、ピニオン軸２２にはピニオン（図示せ
ず）が固着されている。ピニオンと噛合するラック（図
示せず）がピニオン軸２２と直交して延設され、このラ
ックはパワーシリンダ１２内のピストン１２Ａに連接さ
れている。このピストン１２Ａは車輪１４のタイロッド
１５に連接されており、ハンドル操作によってピニオン
軸２２を介してラックが摺動させられて車輪１４が操舵
されるようになっている。

バルブハウジング２４内を貫通してピニオン軸２２が配
設されており、バルブハウジング２４にはピニオン軸２
２と直交する方向にスプール挿通穴３２が形成され、こ
のスプール挿通穴３２内にバルブスプール３０が摺動可
能に配設されている。バルブスプール３０には上下に貫
通するピン孔３４が形成されており、このピン孔３４と
ピニオン軸２２は揺動レバー２８によって連結されてい
る。揺動レバー２８は下端支点２９回りに左右方向（第
２図）に揺動できるようになっており、揺動レバー２８
の揺動によりバルブスプール３０が左右方向に摺動する
ようになっている。スプール挿通穴３２内周面には、ポ
ンプポート（図示せず）、このポンプポートを挾んでシ
リンダポート３５，３６およびタンクポート３７が設け
られており、ポンプポートにはポンプ８０から高圧流体
が供給され、タンクポート３７からはオイルタンク８２
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
３９に臨む位置に環状溝３８が形成されており、この環
状溝３８を介して高圧油がシリンダポート３５又は３６
に選択供給され、これによってパワーシリンダ１２が作
動するようになっている。

バルブスプール３０の両端部には反力室５０（５０Ａ，
５０Ｂ）が形成され、バルブハウジング２４内にはスプ
ール挿通穴３２と平行に延びて両反力室５０Ａ，５０Ｂ
を連通させる連通路４０が形成されている。この連通路
４０にはバルブスプール３０の環状溝３８に臨む開口通
路４２が形成され、ポンプポート３９から環状溝３８，
開口通路４２，連通路４０を介して両反力室５０Ａ，５
０Ｂ内に圧油が供給されるようになっている。また、こ
の開口通路４２には固定オリフィス４３が設けられてお
り、反力室５０内の圧力をゼロに制御することができる
と共に、パワーシリンダ１２内の圧力が反力室５０内の
圧力の影響を受けないようになっている。

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に押されてバルブスプー
ル３０側に押し付けられているが、反力室５０はスプー
ル挿通穴３２より膨径しており、ピストン４６はスプー
ル挿通穴３２内に入り込めず第２図に示されるような中
立状態では反力室５０の圧力およびばね４４のばね力が
バルブスプール３０に作用しないようになっている。

連通路４０のほぼ中央部には、オイルタンク８２に延び
るオイル帰路となる通路８６が設けられている。この通
路８６には、通路８６の開口面積を制御できる比例ソレ
ノイド型圧力制御弁７０が設置されている。この圧力制
御弁７０の流体通路には、車速およびハンドル１３の中
立位置近傍のみの舵角に応じて開口部を変化させる自動
可変オリフィス７２が形成されている。この可変オリフ
ィス７２は、流体の流出入口が互に直交状態に設けられ
た流体通路内に絞り部７４を設けると共に、この絞り部
７４に臨ませたパイロットスプール７６の部分７６Ａを
円錐形に形成し、ソレノイド７７の励磁作用によって摺
動軸７８と共にパイロットスプール７６を摺動させて絞
り部７４の流体通路開口面積を変えることができるよう
になっている。

この圧力制御弁７０はコントローラ８４に接続されてお
り、コントローラ８４からの信号によって比例ソレノイ
ド７７を作動させて絞り部７４の流体通路開口面積を変
えることにより圧力室５０Ａ，５０Ｂ内の圧力を調整で
きるようになっている。

そして圧力制御弁７０の比例ソレノイド７７に対する通
電量は、コントローラ８４からの制御信号によって制御
される。コントローラ８４は車輪ホイール軸等に設けた
車速センサ８８およびハンドル１３の操舵軸１１に設け
た舵角センサ８９からの信号を入力し、それに応じて所
定の出力信号を出力し、この信号は比例ソレノイド７７
に伝達され、圧力制御弁７０はこの信号に応じて動作
し、圧力室５０への導入圧力が特定される。

そして、この圧力制御弁７０における制御特性は次のよ
うにして定めている。

即ち、車両の車庫入れ、据え切り時などのように、車両
が停止している車速に相当する信号がコノトローラ８４
に入力したときは、ハンドル１３の舵角に関係なく反力
室５０内の圧力をオイルタンク８２のタンク圧に維持す
るように反力圧力制御弁７０を制御し、第３図および第
４図の線図（横軸は操舵トルク、縦軸はパワーステアリ
ング圧力およびパワーシリンダ出力）にＶ₀で示される
ようにフルパワーの状態を維持するようになっている。
そして第５図の線図（横軸は舵角、縦軸は反力圧力制御
弁の比例ソレノイド通電値）に示すように、車速の増大
に伴ってハンドル中立位置近傍のある舵角の範囲内にお
いて比例ソレノイドの通電値が変化するようになってい
る。即ち車速Ｖ₁のときは舵角θ₁，車速Ｖ₂のときは舵
角θ₂、……車速Ｖ_nのときは舵角θ_nの範囲内において
比例ソレノイド７７の通電値が変化するようになってい
る。上記舵角以上になったときは、舵角に関係なく車速
に依存して各車速に応じた一定の電流値が得られるよう
になっている。

つぎに、本発明の実施例の作用を説明する。

いまハンドル１３を右方向（第２図矢印Ａ方向）に回転
させると、ラックの抵抗が大きいためピニオン軸２２は
ラックに沿ってラック移動方向と逆方向に変位しようと
して揺動レバー２８の支点２９を中心に同方向（矢印Ｂ
方向）に揺動させる。これによってバルブスプール３０
が同方向（矢印Ｃ方向）へ移動してポンプポートとシリ
ンダポート３６が環状溝３８を介して連通し、ポンプ８
０からの圧油がパワーシリンダ１２に供給される。

同時に連通路４０を介して両反力室５０Ａ，５０Ｂに高
圧流体が作用し、バルブスプール３０は反力室５０Ｂ内
の高圧流体の抗力を受ける。ところでこの流体は、可変
オリフィス７２を介してタンク側へと環流するため、上
記抗力としてバルブスプール３０の端面に作用する流体
圧力は、固定オリフィス４３と可変オリフィス７２間の
流体圧力比によって定められることとなる。そしてこの
抗力は、バルブ反力として運転者に操舵感覚を与えるべ
く、揺動レバー２８、ピニオン軸２２、ハンドル１３な
どその他の構成部材を介してフィードバックされるもの
である。

ところで、車両が停止した状態で転向、即ち、据切りを
行う場合、車速センサ８８からコントローラ８４を介し
ての入力はないからソレノイド７７は励磁せず、パイロ
ットスプール７６は変化しない。このため可変オリフィ
ス７２の開口面積は充分大きくなるから、反力室５０
Ａ，５０Ｂ内の流体圧力は非常に小さく、従ってバルブ
スプール３０が受ける反力も小さいものとなり、据切り
の転舵力は動力舵取によって丁度よい軽さになる。

そして、車両が走行を開始すると、第５図に示すように
車速の増大に伴ってハンドル中立位置近傍のある範囲内
においては、比例ソレノイド７７の通電値が車速に応じ
て変化し、第６図の線図（横軸は舵角、縦軸は可変絞り
面積）に示すように、ハンドル中立位置近傍は、低速時
の開口面積と同等の開口面積から変化させることがで
き、車速が増大してもハンドル中立位置近傍では反力圧
力が増大しない。従って第３図および第４図の線図に示
すように、ハンドル中立位置近傍と他の位置とが円滑な
曲線で結ばれ良好な操舵特性を得ることができ、フィー
リングが良好となる。またハンドル１３の切りはじめに
重さ、即ち違和感を感ずることなく円滑に操舵すること
ができる。

そして、第５図に示すように車速Ｖ₁，Ｖ₂，……Ｖ_nに
対して夫々舵角舵角がθ₁，θ₂，……θ_n以上になった
ときは、舵角に関係なく、各車速に依存して各車速に応
じた一定の電流値が比例ソレノイド７７に通電される。

以上の関係をフローチャートに示すと第７図のようにな
る。

舵角に関係なく車速に依存して反力圧力を制御する場合
について説明すると、車速は車速センサ８８によって検
出されコントローラ８４を介してソレノイド７７に励磁
信号を送る。このコントローラ８４からソレノイド７７
に送られる励磁電流は車速に比例して増大するようにな
っている。

ソレノイド７７の励磁作用により、摺動軸７８と一体と
なってパイロットスプール７６は絞り部７４の方向に摺
動し、オリフィス開口面積は縮小して反力室５０Ａ，５
０Ｂ内の流体圧は高まる。

即ち、車速が増大し接地抵抗が増大すると、このとき転
向を行えば動力舵取によりハンドルは軽くなりすぎて操
舵感覚が失われるのであるが、上記したように操舵反力
を得るための反力室５０Ａ，５０Ｂの圧力は増大し揺動
レバー２８その他の構成部材を介してハンドルフィード
バックされるので、常に車速に応じた最適な一定の操舵
力を維持するのである。

また、高速運転時に自動可変オリフィス７２を全閉状態
としてパワーシリンダ制御バルブ機構２０における反力
室５０Ａ，５０Ｂへの供給圧力を最大にすることによ
り、Ｖ_n曲線が最大に重い操舵感覚の反力特性となり、
更にこれを必要に応じ第４図符号ＭＳで示すようなマニ
ュアルな状態に近付けるようにすることも勿論可能であ
る。

本実施例では、１個の固定オリフィス４３を介して両反
力室５０Ａ，５０Ｂ内に圧油を供給せしめる構造となっ
ているので、両反力室５０Ａ，５０Ｂ内に圧力は常に同
一とされ、左右いずれの方向に操舵しても操舵反力に差
異が生じない。その結果、安定した旋回走行が可能とな
る。

また、前記実施例で使用される圧力制御弁７０は、流体
の流出入方向が直交する方向となっているが、第８図に
示されるように流体の流出入方向が同方向となるように
構成した圧力制御弁を用いるようにしてもよい。この圧
力制御弁９０は、流体通路内に、流体流れ方向と直交状
態に、外周に流体流出入口９１，９２に臨む環状溝９３
が形成されたパイロットスプール９４を配設して構成さ
れ、ソレノイド９５の励磁作用によって摺動軸９６と共
にパイロットスプール９４を摺動させて環状溝９３と流
体流入口９１に設けられた絞り部９１Ａとの流体通路開
口面積を変えることができるようになっている。

〔発明の効果〕

上述のとおり、本発明によれば、車両走行中のハンドル
中立位置近傍における操舵特性が良好となり、フィーリ
ングが向上するとともに、ハンドルの切りはじめに違和
感がなく円滑な操舵を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第７図は本発明の実施例に係り、第１図は本
考案のブロック図、第２図は車速感応型動力舵取装置の
一部を断面で示した回路図、第３図〜第６図は操舵性能
特性を示す線図、第７図は本考案の作用を示すフロート
チャート、第８図は本考案に使用される反力圧力制御弁
の他の実施例を示す縦断面図、第９図〜第１３図は従来
例に係る操舵性特性を示す線図である。 １２…パワーシリンダ、２０…パワーシリンダ制御バル
ブ機構、４３…固定オリフィス、５０…５０Ａ，５０Ｂ
からなる反力室、７０…反力圧力制御弁、７２…可変オ
リフィス、８０…ポンプ、８８…車速センサ、８９…舵
角センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車速を検出する車速センサおよび舵角を検
   出する舵角センサと、ポンプから吐出する圧油のパワー
   シリンダへの供給方向へ切換えるバルブとバルブの移動
   を抑制する反力室とを有するパワーシリンダ制御バルブ
   機構と、前記反力室からオイルタンクへの流路途中に配
   置され、前記反力室への反力圧力を制御する可変オリフ
   ィスを有する反力圧力制御弁と、前記ポンプとパワーシ
   リンダとを結ぶ流路に設けられ、前記反力室に連通し
   て、前記パワーシリンダへ供給するポンプからの吐出流
   量の一部を前記反力圧力制御弁側に分流する固定オリフ
   ィスとを備え、前記反力圧力制御弁は前記車速センサお
   よび舵角センサの情報に基づいて、車両の走行時には、
   それぞれの車速に応じてハンドル中立位置近傍のみ舵角
   に依存して前記オリフィスの可変絞り面積が減少するよ
   うに、それ以外の舵角では車速により設定された一定の
   可変絞り面積となるように構成したことを特徴とする車
   速感応型動力舵取装置。