JPH0692249A - 動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧制御弁における騒音の発生を防止し、車
速によって補助操舵力を変えて、停止時や低速走行時に
大きな操舵力を得ることができるようにする。 【構成】 同軸上にて相対角変位する筒形のバルブボデ
ィ15とバルブスリーブ16の周上に、油圧ポンプ40に連な
る給油室24と、この給油室24の周方向の両側にてパワー
シリンダ２の２つのシリンダ室2a、2bにそれぞれ連なる
送油室28、29と、油タンク36に連なる排油室25と、排油
室25と送油室28、29の間の中間圧室26、39、27、31とを
並設し、これら各室間に介在する絞り部に相対角変位に
伴って生じる絞り面積の変化によりパワーシリンダ２の
２つのシリンダ室2a、2bへの送給油圧を制御する油圧制
御弁６を備える。中間圧室26、27を油タンク36に連通す
る可変絞り通路50を設け、車速の増加に伴って可変絞り
通路50が絞られるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車などの動力舵
取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車には、運転者の操舵力を補助する
ために油圧式動力舵取装置が装備されることが多くなっ
ている。この種の動力舵取装置は、一般に、操舵力補助
用の油圧シリンダ（パワーシリンダ）とこれに供給する
圧油の方向を操舵方向によって切り換えるロータリ形の
油圧制御弁を備えている。

【０００３】このような動力舵取装置の油圧制御弁とし
て、従来、同軸上にて相対角変位する筒形のバルブボデ
ィとバルブスリーブの周上に、油圧源である油圧ポンプ
に連なる給油室と、この給油室の周方向の両側にて相異
なる送油先であるパワーシリンダの２つのシリンダ室に
それぞれ連なる送油室と、排油先である油タンクに連な
る排油室とが並設されたものが知られていた。この油圧
制御弁において、第１の送油室はパワーシリンダの第１
のシリンダ室に、第２の送油室はパワーシリンダの第２
のシリンダ室にそれぞれ連なっている。そして、ハンド
ル（ステアリングホイール）が第１の方向に操舵された
ときに、第１の送油室が高圧になるとともに、第２の送
油室が低圧になって、第１の送油室から第１のシリンダ
室に圧油が供給されるとともに、第２のシリンダ室内に
あった油が第２の送油室から排油室を通ってタンクに戻
り、これにより第１の方向への操舵力の補助が行われ
る。逆に、ハンドルが第２の方向に操舵されたときに、
第２の送油室が高圧になるとともに、第１の送油室が低
圧になって、第２の送油室から第２のシリンダ室に圧油
が供給されるとともに、第１のシリンダ室内にあった油
が第１の送油室から排油室を通ってタンクに戻り、これ
により第２の方向への操舵力の補助が行われる。

【０００４】このような従来の油圧制御弁には作動時に
騒音を発生するという問題があり、これを解決するため
に、たとえば実公昭６３−３０６１３号公報などに記載
されているように、排油室と送油室の間に中間圧室が並
設され、これら各室間に介在する絞り部にバルブボディ
とバルブスリーブとの相対角変位に伴って生じる絞り面
積の変化により送油先への送給油圧を制御するようにな
った油圧制御弁が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の油圧
制御弁では、たとえば、ハンドルを第１の方向に操舵し
たときに、第１の送油室が高圧になって第１のシリンダ
室に圧油が供給されるとともに、第２のシリンダ室内に
あった油が第２の送油室から中間圧室および排油室を通
ってタンクに戻るが、中間圧室内の油圧は急激には低下
しないので、第２の送油室から第２のシリンダ室にある
程度の反力が作用する。このため、パワーシリンダで発
生する補助操舵力は、常に、第１のシリンダ室に作用す
る油圧と第２のシリンダ室に作用する油圧の差になり、
したがって、車速によって補助操舵力を変えることがで
きず、たとえば停止時や低速走行時など大きな操舵力を
必要とするときにもあまり大きな操舵力が得られないと
いう問題がある。

【０００６】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
油圧制御弁における騒音の発生が少なく、しかも車速に
よって補助操舵力を変えることができ、停止時や低速走
行時に大きな操舵力を得ることができる動力舵取装置の
油圧制御弁を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明による動力舵取
装置は、同軸上にて相対角変位する筒形のバルブボディ
とバルブスリーブの周上に、油圧源に連なる給油室と、
この給油室の周方向の両側にて相異なる送油先にそれぞ
れ連なる送油室と、排油先に連なる排油室と、上記排油
室と上記送油室の間の中間圧室とが並設され、これら各
室間に介在する絞り部に上記相対角変位に伴って生じる
絞り面積の変化により上記送油先への送給油圧を制御す
る油圧制御弁を備えた動力舵取装置において、上記中間
圧室を上記排油先に連通する可変絞り通路が設けられ、
車速の増加に伴って上記可変絞り通路が絞られるように
なされていることを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】たとえば、ハンドルを第１の方向に操舵した場
合、パワーシリンダで発生する補助操舵力は、第１の送
油室を通して第１のシリンダ室に作用する油圧と第２の
シリンダ室に連なる中間圧室の油圧との差になる。車速
の増加に伴って中間圧室を排油先に連通する可変絞り通
路が絞られるので、高速走行時には、第２のシリンダ室
に連なる中間圧室から排油先に流れる油の抵抗が大き
い。このため、第２のシリンダ室に連なる中間圧室の油
圧が大きくなり、補助操舵力は小さくなる。停止時や低
速走行時には、可変絞り通路が開かれ、第２のシリンダ
室に連なる中間圧室から排油先に流れる油の抵抗が小さ
くなる。このため、第２のシリンダ室に連なる中間圧室
の油圧が小さくなり、補助操舵力は大きくなる。

【０００９】ハンドルを第２の方向に操舵した場合も、
これと同様である。

【００１０】このように、車速によって補助操舵力を変
えることができる。そして、高速走行時には、補助操舵
力を小さくして、重い操舵特性を得ることができ、停止
時や低速走行時には、補助操舵力を大きくして、軽い操
舵特性を得ることができる。

【００１１】また、送油室と排油室の間に中間圧室が設
けられているので、騒音の発生を防止することができ
る。

【００１２】

【従来の技術】以下、図面を参照して、この発明の実施
例について説明する。

【００１３】図１は自動車の動力舵取装置の主要部を示
し、図２はその油圧制御弁の部分の縦断面の拡大とそれ
の油圧回路を示している。また、図３〜図７は油圧制御
弁の各部の横断面の拡大を示し、図８は油圧制御弁の横
断面とそれの油圧回路を模式的に示している。なお、以
下の説明において、上下左右は図１についていうものと
する。また、回転方向は上から見た方向をいい、時計方
向を右方向、反時計方向を左方向というものとする。

【００１４】動力舵取装置のギヤハウジング(1) に左右
方向に水平にのびるパワーシリンダ(2) が一体状に形成
されており、このパワーシリンダ(2) の部分を貫通して
左右方向に水平にのびるラック棒(3) がギヤハウジング
(1) に軸方向（左右方向）移動自在に保持されている。
パワーシリンダ(2) 内にあるラック棒(3) の部分にピス
トン(4) が設けられており、このピストン(4) によって
パワーシリンダ(2) 内が右シリンダ室(2a)と左シリンダ
室(2b)とに区画されている。

【００１５】ギヤハウジング(1) の上に垂直円筒状のバ
ルブハウジング(5) が固定され、このバルブハウジング
(5) 内に油圧制御弁(6) が設けられている。また、上下
方向にのびる入力軸(7) と出力軸(8) がトーションバー
(9) によって一直線状に連結されたものが、ギヤハウジ
ング(1) とバルブハウジング(5) の内部に回転支持され
ている。入力軸(7) は中空状をなし、その内部にトーシ
ョンバー(9) が通されている。トーションバー(9) の上
端部は、入力軸(7) の上端部に密にはめられて、相互に
回転しないように固定されている。トーションバー(9)
の下端部は入力軸(7) より少し下方に突出しており、ト
ーションバー(9) の下端寄りの部分が入力軸(7) の下端
部に相互に回転しうるように密にはめられている。入力
軸(7) とトーションバー(9) の上下両端を除く部分との
間に、環状排油通路(10)が形成されている。入力軸(7)
の上半部は中空状をなし、この中空状の部分の上部内側
に入力軸(7) の下端部が相互に回転しうるようにはめら
れている。そして、入力軸(7) より下方に突出したトー
ションバー(9) の下端部が、入力軸(7) の中空状の部分
の下端部に密にはめられて、相互に回転しないように固
定されている。入力軸(7) の上端部は、バルブハウジン
グ(5) より上方に突出し、図示しないハンドルに連結さ
れている。入力軸(7) の中間上寄りの部分が、バルブハ
ウジング(5)の上端寄りの部分に玉軸受(11)によって回
転支持されている。出力軸(8) の下部はギヤハウジング
(1) 内にのびており、その下端部が図示しない玉軸受に
よって回転支持されている。ギヤハウジング(1) 内に位
置している出力軸(8) の中間部にピニオン(12)が形成さ
れ、これがラック棒(3) のラックの部分とかみ合ってい
る。バルブハウジング(5) の上端部と入力軸(7) の中間
部との間に、シール(13)が設けられている。また、バル
ブハウジング(5) の下端部と出力軸(8) の上部との間
に、シール(14)が設けられている。

【００１６】バルブハウジング(5) 内にある入力軸(7)
の下部が、円筒状のバルブボディ(15)を構成している。
円筒状のバルブスリーブ(16)が、バルブボディ(15)とバ
ルブハウジング(5) の周壁(5a)との間にこれらと相互に
回転しうるようにはめられ、出力軸(8) と一体に回転す
るようにその下端部において出力軸(8) に固定状に連結
されている。バルブスリーブ(16)の上端部とバルブボデ
ィ(15)との間およびバルブスリーブ(16)の下端部とバル
ブボディ(15)との間に、これらを同心状に回転支持する
ブシュ(17)が設けられている。バルブスリーブ(16)の外
周面は、バルブハウジング周壁(5a)内周面と密接してい
る。そして、このバルブボディ(15)とバルブスリーブ(1
6)によって、油圧制御弁(6) の主要部が構成されてい
る。

【００１７】図２に詳細に示すように、バルブスリーブ
(16)とその上方のシール(13)の間のバルブハウジング周
壁(5a)と入力軸(7) との間に、環状排油通路(18)が形成
されている。バルブスリーブ(16)の外周面には、上下５
つのシール(19)が設けられるとともに、これらのシール
(19)によって区画された上下４つの部分に環状みぞ状の
通路(20)(21)(22)(23)が形成されている。

【００１８】図４〜図８に示すように、バルブボディ(1
5)の外周面に上下両端が閉鎖した軸方向（上下方向）み
ぞ状の８つの室(24)(25)(26)(27)が円周方向に等間隔を
おいて形成され、これらの室(24)〜(27)の間の部分に対
応するバルブスリーブ(16)の内周面に同様の８つの室(2
8)(29)(30)(31)が円周方向に等間隔をおいて形成されて
いる。バルブボディ(15)の８つの室(24)〜(27)のうち、
対称な２箇所にある室(24)は給油室、これらと９０度隔
たった対称な２箇所にある室(25)は排油室、残りの４つ
の室(26)(27)は中間圧室となっている。バルブスリーブ
(16)の８つの室(28)〜(31)のうち、給油室(24)の両隣に
ある４つの室(28)(29)は送油室、残りの４つの室(30)(3
1)は中間圧室となっている。そして、隣接する室(24)〜
(31)の間にあるバルブボディ(15)とバルブスリーブ(16)
との間隙が、絞り部となっている。

【００１９】図５に詳細に示すように、バルブボディ(1
5)に、その内側の排油通路(10)と排油室(25)とを連通す
る下部連通穴(32)が形成されている。図３に詳細に示す
ように、バルブボディ(15)に、バルブスリーブ(16)の上
方の排油通路(18)とバルブボディ(15)内部の排油通路(1
0)とを連通する上部連通穴(33)が形成され、バルブハウ
ジング周壁(5a)に、その内側の排油通路(18)に連通する
第１排油口(34)が設けられている。そして、この第１排
油口(34)が、第１排油管(35)を介して、排油先である油
タンク(36)に接続されている。

【００２０】図５に詳細に示すように、バルブスリーブ
(16)に、その外周面の環状給油通路(20)と給油室(24)と
を連通する連通穴(37)が形成され、バルブハウジング周
壁(5a)に、この給油通路(20)に連通する給油口(38)が形
成されている。そして、この給油口(38)が、給油管(39)
を介して、油圧源である油圧ポンプ(40)に接続されてい
る。

【００２１】図４に詳細に示すように、バルブスリーブ
(16)に、その外周面の環状右側送油通路(21)と給油室(2
4)の回転方向右隣の右側送油室(28)とを連通する連通穴
(41)が形成され、バルブハウジング周壁(5a)に、この右
側送油通路(21)に連通する右側送油口(42)が形成されて
いる。そして、この右側送油口(42)が、右側送油管(43)
を介して、パワーシリンダ(2) の右シリンダ室(2a)に接
続されている。

【００２２】図７に詳細に示すように、バルブスリーブ
(16)に、その外周面の左側送油通路(22)と給油室(24)の
回転方向左隣の左側送油室(29)とを連通する連通穴(44)
が形成され、バルブハウジング周壁(5a)に、この左側送
油通路(22)に連通する左側送油口(45)が形成されてい
る。そして、この左側送油口(45)が、左側送油管(46)を
介して、パワーシリンダ(2) の左シリンダ室(2b)に接続
されている。

【００２３】図６に詳細に示すように、バルブスリーブ
(16)に、その外周面の環状排油通路(23)と右側送油室(2
1)の回転方向右隣の右側第１中間圧室(26)および左側送
油室(22)の回転方向左隣の左側第１中間圧室(27)とを連
通する連通穴(47)(48)がそれぞれ形成され、バルブハウ
ジング周壁(5a)に、この排油通路(23)に連通する第２排
油口(49)が形成されている。そして、この第２排油口(4
9)が、可変絞り通路(50)を介して、タンク(36)に接続さ
れている。絞り通路(50)は、第２排油口(49)とタンク(3
6)とを接続する第２排油管(51)とその途中に設けられた
可変絞り弁(52)とから構成されている。

【００２４】図８には、油圧制御弁(6) を構成するバル
ブボディ(15)およびバルブスリーブ(16)、ならびにこれ
らとタンク(36)、ポンプ(41)およびパワーシリンダ(2)
との接続関係を示している。これまでの説明からも明ら
かなように、バルブスリーブ(16)の連通穴(37)(41)(44)
(47)(48)は種類によって軸方向の異なった位置に形成さ
れているが、図８には、説明の都合上、これらを同一の
断面に示している。また、環状通路(20)(21)(22)(23)
も、同一の直径上に軸方向の位置を変えて形成されてい
るが、図８には、これらを直径の異なる円で示してい
る。

【００２５】絞り弁(52)の絞り開度を調整するためのア
クチュエータ(53)がマイクロコンピュータなどを使用し
た制御装置(54)に接続されており、制御装置(54)には適
当な車速センサ(55)が接続されている。そして、制御装
置(54)は、車速センサ(55)により検出された車速に応
じ、アクチュエータ(53)を介して次のように絞り通路(5
0)の絞り開度を調整するようになっている。すなわち、
停止時および所定の速度より低速の低速走行時には、絞
り弁(52)を最大限に開いて、絞り開度を最大にする。所
定の速度より高速の高速走行時には、絞り弁(52)を最大
限に絞って、絞り開度を最小にするか、または、絞り弁
(52)を完全に閉じる。そして、これらの中間の車速で
は、車速の増加に伴って絞り開度を小さくする。

【００２６】上記の動力舵取装置において、ハンドルが
右に操舵されると、入力軸(7) が右に回転させられ、こ
の入力軸(7) の回転がトーションバー(9) を捩じらせな
がら出力軸(8) に伝えられ、出力軸(8) もバルブハウジ
ング(5) に対して右に回転させられる。このため、ピニ
オン(12)が右に回転し、これによりラック棒(3) が左に
移動して、図示しない車輪が右に操舵される。同時に、
トーションバー(9) が捩じれることによって、入力軸
(7) が出力軸(8) に対して右に回転し、バルブボディ(1
5)がバルブスリーブ(16)に対して右に回転することにな
る。このため、給油室(24)と右側送油室(28)との間が開
き、給油室(24)と左側送油室(29)との間が閉じる。この
ため、ポンプ(41)から給油室(24)に供給された圧油は、
右側送油室(28)から右側送油通路(21)および右側送油管
(43)を通って、パワーシリンダ(2)の右シリンダ室(2a)
に送られる。そして、これにより右シリンダ室(2a)に作
用する油圧と後述するように左シリンダ室(2b)に作用す
る油圧の差に等しい左向きの補助操舵力がラック棒(3)
に作用し、ハンドル操舵によるラック棒(3) の左への移
動が補助される。このようにラック棒(3) が左に移動す
ることにより、左シリンダ室(2b)内の油は、左側送油管
(46)および左側送油通路(22)を通って左側送油室(29)に
入り、左側第１中間圧室(27)、左側第２中間圧室(31)、
排油室(25)、バルブボディ(15)の下部連通穴(32)、バル
ブボディ(15)内の排油通路(10)、バルブボディ(15)の上
部連通穴(33)、バルブボディ(15)の周囲の排油通路(1
8)、第１排油口(34)および第１排油管(35)を順に流れ、
タンク(36)に戻される。また、左側送油室(29)から左側
第１中間圧室(27)に流れた油の一部は、排油通路(23)お
よび絞り通路(50)を通ってタンク(36)に戻される。この
とき、絞り通路(50)の絞り開度により、第１排油管(35)
を通ってタンク(36)に戻る油の量と絞り通路(50)を通っ
てタンク(36)に戻る油の量との比率が変わり、第１左側
中間圧室(27)の油圧が変わる。すなわち、絞り開度が小
さい場合は、絞り通路(50)の抵抗が大きいため、絞り通
路(50)を通ってタンク(36)に戻る油の量は少ない。この
とき、油は中間圧室(27)(31)を通る間に徐々に減圧さ
れ、急激に減圧されることはない。このため、左側第１
中間圧室(27)内の油圧は高くなる。逆に、絞り開度が大
きい場合は、絞り通路(50)の抵抗が小さいため、絞り通
路(50)を通ってタンク(36)に戻る油の量は多い。このた
め、左側第１中間圧室(27)内の油圧は低くなる。前述の
ように、高速走行時には、絞り通路(40)の絞り開度が小
さくなるため、左側第１中間圧室(27)内の油圧は高くな
る。このため、左側第１中間圧室(27)から左側送油室(2
9)を通して左シリンダ室(2b)に作用する油圧が高くな
り、ラック棒(3) に作用する補助操舵力は小さくなる。
そして、補助操舵力が小さくなることによって、高速走
行時の操舵に適した重い操舵特性が得られる。逆に、停
止時や低速走行時には、絞り通路(50)の絞り開度が大き
くなるため、左側第１中間圧室(27)内の油圧は小さくな
る。このため、左シリンダ室(2b)に作用する油圧が低く
なり、ラック棒(3) に作用する補助操舵力は大きくな
る。そして、補助操舵力が大きくなることによって、停
止時や低速走行時の操舵に適した軽い操舵特性が得られ
る。また、これらの中間の車速においては、車速に応じ
た中間の補助操舵力が発生し、中間の操舵特性が得られ
る。

【００２７】ハンドルが左に操舵されると、出力軸(8)
が左に回転させられて、ラック棒(3) が右に移動し、車
輪が右に操舵される。同時に、トーションバー(9) の捩
じれにより、バルブボディ(15)がバルブスリーブ(16)に
対して左に回転し、給油室(24)と左側送油室(29)との間
が開き、給油室(24)と右側送油室(28)との間が閉じる。
このため、ポンプ(41)から給油室(24)に供給された圧油
は、パワーシリンダ(2) の左シリンダ室(2b)に送られ、
これにより左シリンダ室(2b)に作用する油圧と右側第１
中間圧室(26)から右側送油室(28)を通して右シリンダ室
(2a)に作用する油圧の差に等しい右向きの補助操舵力が
ラック棒(3) に作用し、ハンドル操舵によるラック棒
(3) の右への移動が補助される。他は、ハンドルを右に
操舵した場合と、同様である。

【００２８】

【発明の効果】この発明の動力操舵装置によれば、上述
のように、油圧制御弁における騒音の発生を防止するこ
とができるとともに、車速によって補助操舵力を変える
ことができ、高速走行時には補助操舵力の小さい重い操
舵特性を得ることができ、停止時や低速走行時には補助
操舵力の大きい軽い操舵特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す図面であって動力舵取
装置の主要部の縦断面とその油圧回路を示す図面であ
る。

【図２】図１の動力舵取装置の油圧制御弁の部分の縦断
面とその油圧回路を示す図面である。

【図３】図２のIII −III 線の断面図である。

【図４】図２のIV−IV線の断面図である。

【図５】図２のＶ−Ｖ線の断面図である。

【図６】図２のVI−VI線の断面図である。

【図７】図２のVII −VII 線の断面図である。

【図８】油圧制御弁の横断面とその油圧回路を模式的に
示す図面である。

【符号の説明】

(2) パワーシリンダ (2a) 右シリンダ室 (2b) 左シリンダ室 (3) ラック棒 (4) ピストン (6) 油圧制御弁 (7) 入力軸 (8) 出力軸 (9) トーションバー (12) ピニオン (15) バルブボディ (16) バルブスリーブ (24) 給油室 (25) 排油室 (26)(27) 中間圧室 (28)(29) 送油室 (30)(31) 中間圧室 (36) 油タンク (40) 油圧ポンプ (50) 可変絞り回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同軸上にて相対角変位する筒形のバルブボ
   ディとバルブスリーブの周上に、油圧源に連なる給油室
   と、この給油室の周方向の両側にて相異なる送油先にそ
   れぞれ連なる送油室と、排油先に連なる排油室と、上記
   排油室と上記送油室の間の中間圧室とが並設され、これ
   ら各室間に介在する絞り部に上記相対角変位に伴って生
   じる絞り面積の変化により上記送油先への送給油圧を制
   御する油圧制御弁を備えた動力舵取装置において、 上記中間圧室を上記排油先に連通する可変絞り通路が設
   けられ、車速の増加に伴って上記可変絞り通路が絞られ
   るようになされていることを特徴とする動力舵取装置。