JPH0659836B2 - パワ−ステアリング装置のコントロ−ルバルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はパワーステアリング装置のコントロールバルブ
に関するものである。

（従来の技術） パワーステアリング装置は、コントロールバルブが操舵
負荷に応じて発生させたアシスト圧にパワーシリンダを
応動させることにより舵取方向にパワーアシストと、軽
快な動力操向を可能ならしめるものである。

この目的のためコントロールバルブは、ポンプからの作
動流体を分流される第１系及び第２系を具え、これらに
夫々パワーシリンダの２室を接続し、第１系のパワーシ
リンダ接続点より上流側及び第２系のパワーシリンダ接
続点より下流側に夫々一方向操舵負荷に応じて開度減少
する第１絞りを、又第２系のパワーシリンダ接続点より
上流側及び第１系のパワーシリンダ接続点より下流側に
夫々他方向操舵負荷に応じて開度減少する第２絞りを設
けた構成にするのが普通である。

しかしてこの場合、コントロールバルブは操舵負荷に対
するアシスト圧変化特性を一種しか持たないこととな
り、例えば車速に応じ第11図中ａ，ｂ，ｃの如くに変化
するのが良いとされる要求特性にマッチしない。

そこで従来、昭和59年６月29日社団法人自動車技術会編
「最近のシャシ技術と車両運動性能に関するシンポジウ
ム」中第24頁に記載の如き流量制御式パワーステアリン
グ装置や、三菱自動車工業(株)製ギャランに採用されて
いる油圧反力制御式パワーステアリング装置及び特開昭
61−139563号公報に関示される如きパワーステアリング
が提案された。これらはいずれも第11図の要求特性にマ
ッチして、据切り時の操舵力を小さくし、車速上昇につ
れ操舵力を大きくして安定した操縦を可能にするもので
ある。

（発明が解決しようとする問題点） しかし前記の流量制御式のように、車速に対応した所定
の比率で作動流体供給量を増減することにより操舵力を
制御するものにおいては、高車速での要求操舵力に合わ
せて作動流体供給量を少なくすると、高車速での急操舵
時作動流体供給量がコントロールバルブの要求流量以下
となって操舵力が急に重くなることが懸念される。かと
言って、この要求流量に合わせて作動流体供給量を多く
すると、比例制御のため据切り時の作動流体供給量が過
分に増大してしまい、作動流体ポンプの容量が大きくな
る。この場合、装置全体の発熱量が増加し、過分な熱対
策の必要が生じてコスト高となる。

なお、流量制御式としては、コントロールバルブ自体へ
の流体供給量を車速に応じて増減する最も一般的なもの
の他に、特開昭６０−１０７３号公報に示される如くパ
ワーシリンダに関連して車速変化に応動する絞りを付加
し、パワーシリンダへの流体供給量を増減するものがあ
るが、当該型式の流量制御型パワーステアリング装置と
て、上記の問題がパワーシリンダへの流体供給量の過
少、過多に起因することから、同様の課題を免れない。

また、前記の油圧反力制御式パワーステアリング装置で
は、コントロールバルブの他に油圧反力を発生させるた
めの反力室及び反力ピストンに相当する部品や、反力圧
を制御するための油圧切換バルブを別途必要とし、構造
や配管系が大型且つ複雑となるのを避けられず、コスト
高であると共に、大きな装置スペースが必要であった。

さらに、前記特開昭61−139563号公報に開示される装置
はコントロールバルブを２組並列に配し、一方のバルブ
の特性に対し、他方のバルブの特性をステアリング入力
トルクとは独立して制御可能な可変絞りの開度を変化さ
せて付加することによって可変特性とするものであり、
２組のコントロールバルブを独立して設けるために、コ
ントロールバルブとしてのロータリバルブの溝群を軸方
向に直列に並べており、溝の加工、特に円筒形状である
バルブボディの内径部に設ける溝の加工が非常に困難
で、加工工数が増加してしまう。また、２組のコントロ
ールバルブを構成する溝群の夫々対応する溝と溝とは中
心が一致していなければならないため、２組の溝群は互
いに正確な周方向の相対位置関係が要求され、加工のコ
ストが増加してしまう。さらに、前述したごとく２組の
溝群をロータリバルブの軸方向に直列に並べているた
め、軸方向寸法が増大して大型化してしまう。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、これらの問題を生ずることなく要求特性が得
られるようなパワーステアリング装置のコントロールバ
ルブを提案するもので、 前記第１系及び第２系の作動流体入口部及び作動流体出
口部の少なくとも一方に、隣接する第１絞りと連動して
開度減少する第３絞り及び隣接する第２絞りと連動して
開度減少する第４絞りを設け、 これら第３絞り及び隣接する第１絞り間と、第４絞り及
び隣接する第２絞り間とを、操舵負荷以外の因子により
開度制御される第５絞りで連絡させた構成に特徴づけら
れる。

（作 用） 一方向舵取操作時第１系および第２系の第１絞りが操舵
負荷に応じて開度減少する。これにより両第１絞りの上
流にアシスト圧が発生してパワーシリンダの対応室に供
給され、パワーシリンダは舵取方向のパワーアシストに
より動力操向を可能ならしめる。他方向舵取操作時第１
系及び第２系の第２絞りが操舵負荷に応じて開度減少す
る。これにより両第２絞りの上流にアシスト圧が発生し
てパワーシリンダの対応室に供給され、パワーシリンダ
は舵取方向のパワーアシストにより動力操向を可能なら
しめる。

そして、一方向舵取操作時第３絞りは隣接する第１絞り
と連動して開度減少し、ここで第５絞りを操舵負荷以外
の因子により開度制御すると、第３絞り及び第５絞りの
合成等価開度で決まる特性をもって、つまり上記因子に
よりアシスト圧を制御することができる。他方向舵取操
作時第４絞りは隣接する第２絞りと連動して開度減少
し、ここで第５絞りを上記因子により開度制御すると、
第４絞り及び第５絞りの合成等価開度で決まる特性をも
って、つまり上記因子によりアシスト圧を制御すること
ができる。そして、上記因子を例えば車速とすることに
より、車速毎にアシスト圧を要求特性にマッチしたもの
とすることができる。

ところが、かかる要求特性を得るに当たって上記因子の
みによって開度制御される第５絞りを用いる絞り開度制
御式としたため、作動流体供給量を少なくしていても、
高車速での急操舵時に作動流体供給量が要求量以下とな
って操舵力が急に重くなるような危険を生ずることがな
いと共に、吐出量の小さなポンプでよいため、音や熱対
策が不要でコスト上有利な他、構造の簡易化及び小型化
が可能となる。

（実施例） 以下、図示の実施例に基づき本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明コントロールバルブの一実施例を流体回
路として示したもので、このコントロールバルブはポン
プ10からの作動流体を分流される第１系11及び第２系12
を具え、これら相互に並列な第１系11及び第２系12に夫
々パワーシリンダ13の室13a，13bを接続する。

第１系11のパワーシリンダ接続点11aより上流側及び第
２系12のパワーシリンダ接続点12aより下流側に夫々右
操舵負荷に応じて開度減少する第１絞り1a，1bを設け
る。又第２系12のパワーシリンダ接続点12aより上流側
及び第１系11のパワーシリンダ接続点11aより下流側に
夫々左操舵負荷に応じて開度減少する第２絞り2a，2bを
設ける。

そして、第１系11及び第２系12の作動流体出口部に第１
絞り1bと直列に第３絞り３、第２絞り2bと直列に第４絞
り４を設け、第３絞り３は隣接する第１絞り1bと連動し
て開度減少し、第４絞り４は隣接する第２絞り2bと連動
して開度減少するものとする。又、第３絞り３及び第１
絞り1b間と、第４絞り４及び第２絞り2b間とを第５絞り
５により連絡させる。

第１絞り1a，1b、第２絞り2a，2b、第３絞り３及び第４
絞り４は夫々前記した処から明かなようにステアリング
ホイール14による舵取操作中操舵負荷に応じて開度を減
少されるが、夫々の絞り開度変化特性は第２図の如くに
定める。つまり、第１絞り1a及び第２絞り2aは夫々同図
(a)に示す如く操舵負荷の方向が逆であるものの、比較
的小さな操舵負荷Ｔ_cで閉じ切るようなものとし、第１
絞り1b及び第２絞り2bは夫々同図(b)に示す如く操舵負
荷の方向が逆であるものの、比較的大きな操舵負荷
Ｔ_c′で閉じ切るようなものとし、第３絞り３及び第４
絞り４は夫々同図(c)に示す如く操舵負荷の方向が逆で
あるものの、Ｔ_cより大きくＴ_c′より小さな操舵負荷Ｔ
_c″で閉じ切るようなものとする。

しかし、第５絞り５は操舵負荷以外の因子、例えば第11
図の要求特性に合わせて車速に応じて開度制御すること
とし、第２図(d)の如く車速０の停車全閉、車速上昇に
つれて開度を増すものとする。

上記実施例の作用を次に説明する。

ステアリングホイール14の非操舵時、ポンプ10からの作
動流体は、絞り1a，2aの開度が同じで、絞り1b，2bの開
度が同じで、絞り３，４の開度が同じため、第１系11及
び第２系12等に等しく分流させてポンプ10に戻る。従っ
て、パワーシリンダ室13a，13b内は等しく無圧状態に保
たれ、アシスト力を生ずることなく非操舵状態を保ち得
る。

ここでステアリングホイール14を右操舵すると、 絞り1a，1b、３が第２図の特性に沿って開度減少し、絞
り2a，2b、４が開度増大する。かくて絞り1a，1bの上流
にアシスト圧が発生してパワーシリンダ室13bに供給さ
れ、他方のパワーシリンダ室13aが無圧状態に保たれ
る。これによりパワーシリンダ当該右操舵をパワーアシ
ストし、動力操向を可能ならしめる。

次にアシスト圧変化特性を考察するに、先ず車速０の停
車中絞り５は第２図(d)より明かな通り全閉である。こ
の時、絞り３，５の合成等価開度は絞り５が全閉のた
め、絞り３の開度Ｓ₃に等しく、これと絞り1bの合成等
価開度Ｓ_Aは絞り1bの開度をＳ₂とすると、 で表される。

このことを理論説明するに、絞り1bによる圧力降下Ｐ₂
はこれへの作動流体通過量をＱ、作動流体の比重をρ、
重力の加速度をｇとすると、 で表され、又絞り３による圧力降下Ｐ₃は で表される。従って、両絞り1b，３による圧力降下Ｐ＝
Ｐ₂＋Ｐ₃は となり、これにより上記の通り であることが判る。

最後に、このＳ_Aと絞り1aの開度Ｓ₁との合成等価開度Ｓ
は両者が並列であるため となる。

ところで走行中は、絞り５が車速の上昇につれ第２図
(d)の如く開度Ｓ₅を増す。この時絞り３，５の合成等価
開度Ｓ_Bは Ｓ_B＝Ｓ₃＋Ｓ₅ となり、これと絞り1bとの合成等価開度Ｓ_Aは で表される。よって、全体的な合成等価開度Ｓは となる。

(1)式，(2)式の比較から明かなように、停車中より走行
中の方が合成等価開度Ｓが大きく、又車速の上昇につれ
Ｓ₅が増えて合成等価開度Ｓが益々大きくなることか
ら、当該右操舵時アシスト圧特性は第11図中第１象限に
示す如く車速上昇につれ低下するようなものとなり、要
求特性にマッチさせることができる。

なお、ステアリングホイール14を左操舵する時は、操舵
負荷に応じて絞り2a，2b，４が開度減少することで、絞
り５の車速に応じた開度制御と相俟って、上記右操舵時
と同様の動力操向及び第11図中第２象限に示すようなア
シスト圧制御が可能である。

第３図及び第４図は上記実施例をラックアンドピニオン
型ステアリングギヤ用のロータリ型コントロールバルブ
として構成した具体例を示し、第５図及び第６図は上記
実施例をラックアンドピニオン型ステアリングギヤ用の
スプール型コントロールバルブとして構成した具体例を
示す。

第３図及び第４図の例では、図示せざるラックに噛合し
てこれを長手方向にストロークさせることにより車輪転
舵が可能なピニオン20にトーションバー21を突設する。
トーションバー21に隙間22を持ってコントロールバルブ
のインナスリーブ23を遊嵌し、トーションバー21及びイ
ンナスリーブ23をピン24によりかんぬき結合する。コン
トロールバルブのアウタスリーブ25はインナスリーブ23
及びバルブボデー26間に回転自在に嵌合すると共にピン
27でピニオン20に結合する。インナスリーブ23はステア
リングホイール14（第１図参照）に結合して操舵力を入
力するようになし、この操舵力はトーションバー21を介
しピニオン20に伝達されて舵取を可能にする。

かかる操舵中トーションバー21は操舵負荷に応じて捩じ
られることによりスリーブ23，25間に舵取方向の相対回
転を生ぜしめるが、この相対回転により開度変化するよ
う前記の絞り1a，1b，2a，2b，３，４（第１図参照）を
第４図に明示する如く両スリーブ23，25間に設ける。

第４図において実線矢印は右操舵時の回転方向、点線矢
印は左操舵時の回転方向を夫々示し、本例では第１図に
示す第１系11及び第２系12を３組有する構成とした。こ
れがため、アウタスリーブ25にポンプ10からの作動流体
を受ける３個のポート25aを円周方向等間隔に穿設し、
これらポート25a間に位置するようインナスリーブ23の
外周に３個の縦溝23aを設け、これら縦溝隙間22を経て
ドレイン室28（第３図参照）に通じさせることにより、
作動流体をポンプ10に戻す用をなすものとする。

インナスリーブ23の外周には更に、隣り合う縦溝23a間
に配してポート25aと通ずる縦溝23bを設けると共に、縦
溝23bの両側に配して縦溝23c，23dを設ける。アウタス
リーブ25の内周には、縦溝23b，23cに対し周方向にオー
バーラップして絞り1a，2bを形成する縦溝25bと、縦溝2
3b，23dに対し周方向にオーバーラップして絞り2a，1b
を形成する縦溝25cと、隣り合う縦溝23aに対し周方向に
オーバーラップして絞り３，４を形成する縦溝25d，25e
とを設ける。

各縦溝25bをパワーシリンダ室13aに、又各縦溝25cをパ
ワーシリンダ室13bに夫々接続し、各縦溝25dを絞り５の
一端に、又各縦溝25eを絞り５の他端に夫々接続するこ
とにより第１図の第１系11及び第２系11が３組形成され
たことになる。

絞り５はソレノイド29の駆動電流に比例した電磁力によ
り開度増大するものとし、この電流をコントローラ30が
車速上昇につれ増大させるものとする。かくて、絞り５
の開度は第２図(d)に示す如く車速の上昇につれ増大さ
れることとなり、本具体例も前記したと同様の作用を奏
し得る。

なお、本具体例においてアウタスリーブ25の内周に形成
する縦溝25b〜25eを夫々第４図の如く、溝幅方向中央面
が隣り合うもの同士、これら面の中央にあってアウタス
リーブ中心軸線を通る中心面に対し平行となるよう構成
すれば、隣り合う縦溝25b，25e同士及び25c，25d同士を
１個のカッターで同時加工できる。この場合、縦溝の本
数が多くても、加工工数を半減できると共に、隣り合う
縦溝間の加工位置ずれがなくて縦溝の加工精度を向上さ
せることができる。

なお、上述の例では特に第11図の要求を満足するために
第５絞り５を車速により開度制御することとしたが、そ
の制御因子としてはその他に次のようなものが考えられ
る。

(1)ワイパースイッチに連動し、ワイパースピードが速
くなるにつれて、つまり雨量の増大につれてソレノイド
駆動電流を増し、操舵力を重くすることで、雨天での急
操舵にともなう危険を防止する。

(2)駆動輪と非駆動輪との回転差が多くなるにつれ、つ
まり路面がスリップし易くなるにつれ、ソレノイド駆動
電流を増して操舵力を重くすることにより、雪道や凍結
路での急操舵にともなう危険を防止する。

(3)運転者がソレノイド駆動電流を自由選択できるよう
にし、運転者の好みに応じた操舵力が得られるようにす
る。

(4)車体加減速度の発生頻度から運転状態を判別し、こ
れにより第２図(d)の絞り開度変化特性を変化させる。

(5)操舵角及び舵角速度から第２図(d)の絞り開度変化特
性を変化させる。

(6)操舵輪（前輪）荷重に応じて第２図(d)の絞り開度変
化特性を変化させる。

第５図及び第６図のスプール型コントロールバルブの具
体例では、ラック31と噛合するピニオン20の第６図に実
線で示す右操舵回転中操舵負荷に応じ同図中右行し、ピ
ニオン20の第６図に点線で示す左操舵回転中操舵負荷に
応じ同図中左行するスプール32を設ける、そして、この
スプールとバルブボデー26との間に第１図につき前述し
た絞り1a，1b，2a，2b，３，４を形成し、絞り1a，2a間
にポンプ10からの作動流体を供給すると共に、コントロ
ールバルブからの戻り流体を絞り３，４間からポンプ10
に戻す。又、絞り1a，2b間をパワーシリンダ室13aに、
絞り1b，2a間をパワーシリンダ室13bに夫々接続し、絞
り1b，３間を絞り５の一端に、絞り2a，４間を絞り５の
他端に接続する。

以上により、第１図と同様の回路が具体化され、本列で
も前述したと同様の作用を奏し得る。

第７図は本発明の他の例を示し、本例では第３絞り３を
第１系11の第１絞り1aより上流側に設け、第４絞り４を
第２系12の第２絞り2aより上流側に設け、従って第５絞
り５は絞り1a，３間と2a，４間とを連絡するよう設け
る。

この場合、絞り1a，2aの開度変化特性と絞り1b，2bの開
度変化特性とを第８図(a)，(b)に示す如く、第２図
(a)，(b)の場合と逆転させることにより同様の作用が得
られる。但し、絞り３，４，５の開度変化特性は第２図
(c)，(d)におけると同じものとする。

第９図は本発明の更に他の例を示し、本例では第１系11
及び第２系12の作動流体入口部に、第７図の絞り３，
４，５に対応する絞り3a，4a，5aを設け、第１系11及び
第２系12の作動流体出口部に、第１図の絞り３，４，５
に対応する絞り3b，4b，5bを設ける。

この場合、絞り1a，1bと2a，2bの開度変化特性を第10図
(a)の如く第２図(b)に同じとし、絞り3a，3bと4a，4bの
開度変化特性を第10図(b)の如く第２図(c)に同じとし、
絞り5a，5bの開度変化特性を第10図(c)の如く第２図(d)
に同じとすることで同様の作用が得られる。

（発明の効果） かくして本発明コントロールバルブは上述の如く、操舵
負荷以外の因子により開度制御される第５絞り５(5a，5
b)で他の絞り３(3a,3b)又は４（4a,4b）との合成等価開
度を上記因子に応じて変更する構成としたから、当該因
子に応じた要求アシスト圧特性を絞り開度制御により得
られることとなり、従来の流量制御式のものに比較し
て、作動流体供給量を少なくしていても、高車速での急
操舵時に作動流体供給量が要求量以下となって操舵力が
急に重くなるような危険を生ずることがないと共に、ポ
ンプ10が小吐出量のものでよいため、音や熱対策が不要
でコスト上有利な他、従来の油圧反力制御式のものに比
較しても、反力室、反力ピストン、及び反力制御用の油
圧切換バルブ等を必要としないため、コスト低減、構造
の簡易化及び小型化が可能である。さらに、特開昭61−
139563号公報に開示されるものに比較しても、コントロ
ールバルブが１組でも可変操舵力特性を得ることができ
るため、コントロールバルブの加工コスト低減、小型化
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明コントロールバルブの一実施例を示す流
体回路図、 第２図(a)〜(d)は夫々同例における各種絞りの開度変化
特性図、 第３図は同例をロータリ型コントロールバルブとして構
成した具体例の縦断側面図、 第４図は第３図のIV−IV断面図、 第５図は第１図の例をスプール型コントロールバルブと
して構成した具体例の縦断側面図、 第６図は第５図のVI−０−VI断面図、 第７図は本発明の他の例を示す流体回路図、 第８図(a)，(b)は夫々同例における各種絞りの開度変化
特性図、 第９図は本発明の更に他の例を示す流体回路図、 第10図(a)〜(c)は夫々同例における各種絞りの開度変化
特性図、 第11図はパワーステアリング装置の理想的なアシスト圧
制御特性を例示する線図である。 1a，1b……第１絞り、2a，2b……第２絞り ３，3a，3b……第３絞り ４，4a，4b……第４絞り ５，5a，5b……第５絞り 10……ポンプ、11……第１系 12……第２系、13……パワーシリンダ 14……ステアリングホイール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプからの作動流体を分流する第１系及
   び第２系を具え、これら第１系及び第２系に夫々パワー
   シリンダの２室を接続し、第１系のパワーシリンダ接続
   点より上流側及び第２系のパワーシリンダ接続点より下
   流側に夫々一方向操舵負荷に応じて開度減少する第１絞
   りを、又第２系のパワーシリンダ接続点より上流側及び
   第１系のパワーシリンダ接続点より下流側に夫々他方向
   操舵負荷に応じて開度減少する第２絞りを設けたパワー
   ステアリング装置のコントロールバルブにおいて、 前記第１系及び第２系の作動流体入口部及び作動流体出
   口部の少なくとも一方に、前記第１絞りと連動して開度
   減少する第３絞りをこの第１絞りと直列に、前記第２絞
   りと連動して開度減少する第４絞りをこの第２絞りと直
   列に夫々設け、 これら第３絞り及びこれに隣接する第１絞り間と、第４
   絞り及びこれに隣接する第２絞り間とを、操舵負荷以外
   の因子により開度制御される第５絞りで連絡させたこと
   を特徴とするパワーステアリング装置のコントロールバ
   ルブ。