JPH0659837B2 - 動力操向装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、動力操向装置に関する。

従来の技術 一般に、ピストンによつて隔成したシリンダ内の二つの
作動室に、油圧制御機構にて作動油を選択的に給排制御
し、前記ピストンに連結された操舵部材の操舵動作を助
勢する動力操向装置にあつては、車両の低速走行時ある
いは据切時には、十分な操舵助勢力を必要とするが、そ
の反面、車両の低速走行時よりも接地抵抗の小さい高速
走行時には、操舵安定性の向上を図る見地から、さほど
操舵助勢力を必要としない。つまり、車両の低速走行時
あるいは据切時には、ハンドル荷重を軽くし、車両の高
速走行時にはハンドル荷重を重くすることが好ましい。

そこで、本件出願人は、このような要請に応えるべく、
例えば特願昭５９−２３１９７３号（特開昭６１−１１
０６７１号参照）に記載の動力操向装置を提案してい
る。この動力操向装置は、ポンプから吐出される作動油
を、ピストンによつて隔成された二つの作動室に送給す
るための供給路から分岐して作動油をタンクに還流する
バイパス路の途中に、前記供給路から前記バイパス路に
向う作動油の制限的流動を許容する固定絞り機構と、こ
の固定絞り機構の下流側で車速に応じて前記バイパス路
の開口面積を変化させる可変絞り機構とを設けるととも
に、前記油圧制御機構を構成するスプール弁の移動を、
前記固定絞り機構に生ずる油圧と前記可変絞り機構に生
ずる油圧との間の差圧に応じて制動する油圧反力機構を
設けた構成としてある。

このような構成を有する従来の動力操向装置は、作動油
の供給路から分岐するバイパス路の途中に設けた固定絞
り機構と車速に応じてバイパス路の開口面積を変化させ
る可変絞り機構との間に生ずる油圧を油圧反力機構に導
き、この油圧反力機構にて油圧制御機構を構成するスプ
ール弁の移動を徐々に制動できるようにし、これにより
操舵輪のハンドル荷重を車速に応じて滑らかに増減でき
るようにしている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような従来の動力操向装置にあつて
は、車両が低速状態にある場合、油圧反力機構が作用し
ないように可変絞り機構を緩める。

すると、バイパス路の流量が増大して、供給路の流量が
減少する。このためにシリンダ内の作動室の圧力が十分
に上がらず、操舵助勢力を十分に発揮するに至らない。
然らば可変絞り機構を絞ると、油圧反力機構の圧力が上
昇してしまい、これも操舵の妨げとなる。一方、車両が
高速状態にある場合には、操舵の安定の見地から、操舵
反力が大なることが望ましいので、可変絞り機構を絞る
こととなるが、上流にある固定絞りで、一端バイパス路
内は圧力が降下しているので、下流にある可変絞りでは
より強く絞つて油圧反力機構へ導入する圧力を高める。
このため、バイパス路の流量は大巾に減少し、その分供
給路の流量が増大する。これに伴なつて油圧制御機構の
流通抵抗が大きくなつて供給路の圧力が増し、ポンプ吐
出圧が大きくなり、ポンプは余分の仕事をすることとな
り、エネルギのロスを生じる等の問題点があつた。

問題点を解決するための手段 このような従来の問題点を解決するために、本発明は、
操舵輪の操作力により駆動される入力部材と、車輪に操
舵力を与える操舵部材を駆動する出力部材と、これら入
力部材と出力部材との間に相対回動変位が生じたとき、
ピストンによつて隔成されたシリンダ内の二つの作動室
に作動油を選択的に給排制御して前記ピストンに連結し
た操舵部材の操舵動作を助勢する油圧制御機構とを備え
るとともに、車速に応じて前記油圧制御機構の移動に際
して反力を与える油圧反力機構を備えた動力操向装置に
おいて、ポンプから吐出される作動油を前記二つの作動
室に送給するための供給路から分岐して作動油をタンク
に還流するバイパス路を設け、このバイパス路の途中に
２つの絞り機構を設けて、そのうち、少なくとも上流側
の絞り機構を、前記バイパス路の開口面積を変化させる
可変絞り機構とするとともに、これら２つの絞り機構の
間のバイパス路から分岐する油路を設けて、これを前記
油圧反力機構と連通させる一方、前記可変絞り機構の絞
り量を制御するコントローラと、該コントローラに検出
した車速信号を入力する車速センサとを設けると共に前
記２つの絞り機構間のバイパス路内の油圧を感知する油
圧センサを取付けて、車速センサから得られる車速信号
及び油圧センサから得られる油圧信号を前記コントロー
ラに入力して可変絞り機構の絞り量を制御する構成にし
ている。

作用 このような構成になる本発明の動力操向装置はバイパス
路の上流側に設けた可変絞り機構を可変操作することに
より、車両の低速時は絞りを強くして油圧制御機構へ供
給する流量を増加させてシリンダ内の作動室の圧力を高
めて助勢力を大きくすると共に、この可変絞り機構より
下流の圧力を低下させて、油圧反力機構の圧力を小とし
て反力を小さくする。また、車両の高速時には前記可変
絞り機構の絞りを弱くして、バイパス流量を増加させる
ことにより供給路の流量を減少させ、これによつて供給
路内の圧力上昇を抑えて吐出圧の低下を計り、ポンプの
負荷を軽減して、エネルギのロスをなくする。また、バ
イパス流量の増加に伴なつて下流の絞り機構の作用で油
圧反力機構には、より高い圧力が導入されて、操舵反力
を増し、操舵が安定する。更に、このような車速センサ
に加えて、前記２つの絞り機構間のバイパス路内の油圧
を感知する油圧センサを取付けて、同じ車速でも油温の
変化や操舵のために変化する油圧を検出して、この信号
をコントローラに入力することによつて、前記可変絞り
機構の絞り量を補正する。即ち作動油の油圧と粘度，粘
度と油温には所定の相関関係があり、また操舵輪の回転
操作時にはポンプ吐出圧の変動があるので、これらの補
正を行うものである。

実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１Ａ図はこの発明に係る動力操向装置の第１実施例を
示す断面図、第２図は第１Ａ図におけるII−II線断面図
である。

第１Ａ図及び第２図に示すように、ピストン１によつて
シリンダ２内は、二つの作動室３，４に隔成され、前記
ピストン１は、操縦リンクを駆動する操舵部材たるセク
タシヤフト40に連結されている。前記シリンダ２の一端
を封止するハウジング５には、ポンプＰから吐出される
作動油を前記二つの作動室３，４に給排する供給孔６及
び排出孔７が形成されており、このハウジング５内に
は、車輪に操舵力を与えるセクタシヤフト40を駆動する
出力部材たるウオームシヤフト８が軸受９を介して回動
可能に収容配置されている。このウオームシヤフト８の
一端は前記ピストン１にボールねじ41を介して螺合され
ている。また、このウオームシヤフト８の他端側には、
可捩性を有するトーシヨンバ42を介して、操舵輪43に連
結した入力部材たるスタブシヤフト29が連結されてい
る。さらに、このウオームシヤフト８の他端側には、前
記二つの作動室３，４に作動油を選択的に給排制御して
前記セクタシヤフト40の操舵動作を助勢する油圧制御機
構10が設けられているる。この油圧制御機構10は、第１
Ａ図に示すように、内周面に所定の環状溝を有する筒状
の弁収容部11と、この弁収容部11内に摺動可能に嵌挿さ
れたスプール弁12とから構成されており、前記弁収容部
11内には、このスプール弁12の外周に軸方向所定間隔を
置いて形成された４個のランド部によつて３個の弁室1
3，14，15が形成されている。これらのうち、両側に位
置する弁室13，14は、ハウジング５とウオームシヤフト
８との間に形成した環状溝５ａに、供給16，17を介して
連通している。このうち、前記弁室13は、一方の作動室
３に油路18を介して連通するとともに、前記弁室14は、
他方の作動室４に油路19を介して連通している。また、
前記弁13，14，15のうち、中央部に位置する弁室15は、
前記排出孔７に油路44を介して連通しており、前記スタ
ブシヤフト29に設けた一方のスタブシヤフトピン30aに
より前記スプール弁12が駆動されて弁収容部11内を軸方
向に摺動したとき、前記弁室15に対する弁室13または弁
室14からの流体通路面積は増大または減少すると同時
に、これらに対応する前記弁室13，14に対する前記供給
口16，17からの流体通路面積は減少または増大するよう
になつている。

一方、ウオームシヤフト８の他端側には、第1A図に示す
ように、前記油圧制御機構10と対向して油圧反力機構20
が設けられている。この油圧反力機構20はウオームシヤ
フト８に固着された制御シリンダ21と、このシリンダ21
の両端開口部を閉塞する封止板22，22と、前記制御シリ
ンダ21内に摺動可能に嵌挿された２つのピストン23，24
と、これら両ピストン23，24と前記各封止板22，22との
間に隔成された反力室31，32と、前記スタブシヤフト29
に植設されて、前記油圧制御機構10を駆動するスタブシ
ヤフトピン30aの直径方向対向位置に、同様に植設され
て、前記ピストン23，24の間に臨むスタブシヤフトピン
30bと、このスタブシヤフトピン30bに前記ピストン23，
24を常時付勢するセツトスプリング25，26と、前記シリ
ンダ21の内周に装着されて、前記各ピストン23，24が互
いに接近する方向に移動するのを規制するストツパリン
グ27，28とから構成されている。

前記反力室31，32は、これら開口する通孔33，34、ウオ
ームシヤフト８とハウジング５との間に形成した環状油
路37を介して油路38に連通している。なお、前記両ピス
トン23，24間に形成されたスタブシヤフト挿入室45は油
路46を介して作動油の排出孔７に連通している。

また、ポンプＰと二つの作動室３，４とは供給路47によ
つて接続されており、この供給路47の途中に前記油圧制
御機構10が設けられポンプＰから吐出される作動油を各
作動室３，４に切換送給するようになつている。この供
給路47からは作動油をタンクＴに還流するバイパス路49
が分岐しており、このバイパス路49の途中には、上流側
に、車速に応じて前記バイパス路49の開口面積を変化さ
せる可変絞り機構50と、下流側に、開口面積が一定の固
定絞り機構51とがそれぞれ設けられている。これらの可
変絞り機構50と固定絞り機構51との間のバイパス路49か
らは、ハウジング５に設けた油路38に連通する分岐路52
が設けられている。かくして、前記油圧反力機構20の反
力室31，32には、前記固定絞り機構51と可変絞り機構50
との間に生ずる油圧が導入され、この油圧に応じて前記
スタブシヤフトピン30bが反力を受けるようになつてい
る。48は作動油をタンクＴに還流する排出路で、ポンプ
Ｐから供給路47によつて油圧制御機構10や油圧反力機構
20に送給された作動油を、これらからタンクＴに還流
し、また、シリンダ２の作動室３，４のいづれかから排
出される作動油を油圧制御機構を介して同じくタンクＴ
に還流する。更に前記分岐路52内には作動油の油圧を感
知する油圧センサ56を設け、この油圧センサ56から得ら
れる油圧信号を電子コントローラ55へ入力する。一方電
子コントローラ55には、車速センサ53及びハンドル荷重
セレクトスイツチ54から得られる各信号が入力され、こ
れに加えて電子コントローラ55は上記した油圧センサ5
6、からの信号を入力して可変絞り機構50を構成するソ
レノイド50aに制御信号を出力するようにしてある。

次に、このような構成を有するこの実施例に係る動力操
向装置の作用について説明する。

まず、車両の低速走行状態の場合について説明する。

この場合は、車速センサ53が低速走行状態を検出してそ
の車速信号によつてコントローラ55がソレノイド50aを
作動させ、可変絞り機構50を構成する可変絞り弁50bの
絞り量を大きくし（通過面積を小さくする）、バイパス
通路49を通つてタンクＴへ向かう作動油の排出量を小と
する。すると、供給路47内では流量のロスが小さく、高
い圧力が油圧制御機構10を介して前記シリンダ２内のい
づれかの作動室３または４に作用し、大きい操舵助勢力
を得る。一方、可変絞り機構50と固定絞り機構51との間
に生ずる油圧は小となるので、分岐路52から油路38、環
状油路37及び通孔33，34を介して制御シリンダ21内の各
反力室31，32に導入される作動油の圧力は小となり操舵
反力は小となる。かくして、低速時における操舵輪43は
小さい力で操作できる。

次に、車両が低速走行状態から高速走行状態に移行した
場合について説明する。

この場合は、車速センサ53が低速走行状態から高速走行
状態に移行した旨を検出してそれに対応した車速信号に
よつてコントローラ55がソレノイド50aを作動させ、可
変絞り弁50bの絞り量を小とし、バイパス路49を通つて
タンクＴへ向う作動油の排出量を増大させ、主として下
流側の固定絞り機構51で、この流量を規制するようにす
る。

すると、供給路47内では流量が減少し、油圧制御機構10
内での流通抵抗が小さくなつて、供給路47内の圧力の上
昇が抑えられ、ポンプ吐出圧の大巾な上昇は防止され
る。かくしてポンプＰは余分な仕事をすることがなくエ
ネルギのロスが少ない。一方固定絞り機構51の上流側に
生ずる油圧はほぼ供給路47の油圧に近くなるので、分岐
路52から前記各反力室31，32に導入される作動油の圧力
は比較的大となり、操舵反力は大となる。かくして、高
速時には操舵輪43の操作が適度に重くなり、操舵が安定
する。

一方、油圧センサ56は分岐路52内の油圧の変動を常時感
知して、油圧信号を電子コントローラ55に入力し、車速
センサ53からの車速信号に基づく可変絞り機構50のソレ
ノイド50aに対する制御信号を補正している。

即ち、作動油の温度は、車両の起動時には低く、時間が
経過するにつれて上昇する。また、冬期は低く、夏期は
高い。このように油温は常に一定ではなく、変化するも
のである。また、作動油の粘度は油温の変化に伴なつて
変化し、油温が低い程、粘度は高くなる。作動油の粘度
が高くなる程流通抵抗は大きくなつてオリフイス前後の
圧力差が大きくなるので、分岐路52内の圧力も固定絞り
機構51での流通抵抗が増す分高くなる。一方、操舵輪43
を回転操作すると、供給路47には背圧がかかり、供給路
47内の圧力は上昇する。このため分岐路52内の圧力も高
くなつてしまう。

以上のように分岐路52内の圧力は同じ車速でも起動から
の時間の経過や、季節によつて変化し、また操舵輪43の
回転操作によつても変化して、反力室31，32に導入され
る油圧も変化するので、車速センサ53からの信号に加え
て、油圧センサ56の信号を電子コントローラ55に入力す
ることによつて、反力室31，32が車速に適した油圧にな
るように可変絞り機構50のソレノイド50aに信号を出力
して可変絞り弁50bの開度を制御する。

第１Ｂ図はこの発明に係る動力操向装置の第２実施例を
示す断面図である。

この第１Ｂ図に示す実施例が前記第１実施例と異なるの
は、バイパス路49に設けられた２つの絞り機構のうち下
流側の絞り機構も可変絞り機構57としたことで、これの
制御も上流側の可変絞り機構50と同様に、車速センサ53
やハンドル荷重セレクトスイツチ54及び油圧センサ56か
らの入力による電子コントローラ55の出力によつて行な
われる。

なお、これらの実施例では、出力部材としてウオームシ
ヤフト８を用いた、リサーキユレイテイングタイプの動
力操向装置に、この発明を適用した場合について説明し
たが、例えば、出力部材としてピニオンシヤフトを用い
た、ラツク．アンド．ピニオンタイプの動力操向装置
に、この発明を適用してもよい。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、この発明によれば、ポ
ンプから作動室への作動油の供給路と供給路の途中から
タンクへ還流するバイパス路とを設け、このバイパス路
の途中に２つの絞り機構を設けて、そのうち少なくとも
上流側の絞り機構を前記バイパス路の開口面積を変化さ
せる可変絞り機構とすると共に、これら２つの絞り機構
の間のバイパス路から分岐する油路を設けて、これを前
記油圧反力機構と連通させる一方、この可変絞り機構の
絞り量を制御するコントローラと、該コントローラに検
出した車速信号を入力する車速センサとを設けると共、
前記２つの絞り機構間のバイパス路内の油圧を感知する
油圧センサを取付けて、車速センサから得られる車速信
号及び油圧センサから得られる油圧信号を前記コントロ
ーラに入力して可変絞り機構の絞り量を制御しているの
で車両が低速のときなどには前記上流側の可変絞り機構
を大きく絞ることにより、作動室への圧力を高めると共
に反力室への圧力を低下せしめて効果的な操舵助勢を可
能ならしめ、車両が高速のときには、上流側の可変絞り
機構の絞りを緩めてバイパス路の流量を増加させ、主と
して下流側の絞り機構によつてバイパス路の流量を絞る
ことにより、反力室には比較的高い圧力を導入して操舵
反力を高め、これによつて操舵を安定させると共に、可
変絞り機構を緩めて、バイパス路の流量が増加した分、
供給路の流量が減少し、これによつて、供給路内の圧力
の上昇を抑えてポンプの負荷を軽減し、エネルギのロス
をなくするといつたような車速センサによる制御の効果
に加え、バイパス路内の油圧を感知する油圧センサを設
けて、電子コントローラに可変絞り機構の絞り量を制御
する際の補正信号を入力するようにしたので、作動油の
油温の変化や操舵輪の回転操作に起因する圧力の変動を
感知して、前記可変絞り機構の絞り量を補正し、常に車
速に合つた操舵反力を実現して運転者にとつて好ましい
操舵感覚を提供できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図はこの発明に係る動力操向装置の第１実施例を
示すブロツク図を含む縦断面図、第１Ｂ図は第２実施例
を示す同様の縦断面図、第２図は同じくこれらの動力操
向装置を示す横断面図である。 １……ピストン、２……シリンダ、３，４……作動室、
８……ウオームシヤフト（出力部材）、10……油圧制御
機構、12……スプール弁、20……油圧反力機構、29……
スタブシヤフト（入力部材）、40……セクタシヤフト
（操舵部材）、43……操舵輪、47……供給路、48……排
出路、49……バイパス路、50……（上流側の）可変絞り
機構、51……（下流側の）固定絞り機構、56……油圧セ
ンサ、57……（下流側の）可変絞り機構、Ｐ……ポン
プ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操舵輪の操作力により駆動される入力部材
   と、車輪に操舵力を与える操舵部材を駆動する出力部材
   と、これら入力部材と出力部材との間に相対回動変位が
   生じたとき、ピストンによつて隔成されたシリンダ内の
   二つの作動室に作動油を選択的に給排制御して前記ピス
   トンに連結した操舵部材の操舵動作を助勢する油圧制御
   機構とを備えるとともに、車速に応じて前記油圧制御機
   構の移動に際して反力を与える油圧反力機構を備えた動
   力操向装置において、ポンプから吐出される作動油を前
   記二つの作動室に送給するための供給路から分岐して作
   動油をタンクに還流するバイパス路を設け、このバイパ
   ス路の途中に２つの絞り機構を設けてそのうち、少なく
   とも上流側の絞り機構を、前記バイパス路の開口面積を
   変化させる可変絞り機構とするとともに、これら２つの
   絞り機構の間のバイパス路から分岐する油路を設けて、
   これを前記油圧反力機構と連通させる一方、前記可変絞
   り機構の絞り量を制御するコントローラと、該コントロ
   ーラに検出した車速信号を入力する車速センサとを設け
   ると共に前記２つの絞り機構間のバイパス路内の油圧を
   感知する油圧センサを取付けて、車速センサから得られ
   る車速信号及び油圧センサから得られる油圧信号を前記
   コントローラに入力して可変絞り機構の絞り量を制御す
   るようにしたことを特徴とする動力操向装置。