JPH0696387B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ハンドルに連結した入力軸の回転をトーショ
ンバーを介して出力軸に伝えるとともに、前記入力軸と
前記出力軸との回転角度差に応じて油圧を制御して前記
ハンドルにおける操舵アシスト力を制御するパワーステ
アリング装置において、前記出力軸の半径方向に形成さ
れた複数の通孔と、同各通孔のそれぞれに摺動自在に嵌
挿された円筒部と同円筒部の先端に設けられるとともに
同円筒部の径よりも小さく設定されて前記入力軸に形成
された溝に当接する半球部とよりなる反力ピストンと、
同反力ピストンに前記油圧の一部を導く油路とを有し、
これらの通孔と反力ピストンと油路とにより、前記油路
から導かれた油圧が前記円筒部の後端に作用した際に前
記反力ピストンが前記入力軸の方向に変位して同入力軸
を押圧することにより前記入力軸と前記出力軸との回転
角度差を制御する操舵力可変手段を構成したことを特徴
とするパワーステアリング装置に係わり、その目的とす
る処は、操舵反力トルクをきめ細かく円滑に制御でき
る。また反力ピストンに油圧力が作用していない場合で
も操舵反力トルクを安定化できる。さらにある所定の油
圧力に対して操舵反力トルクを大きく設定できて、制御
幅を広くできるパワーステアリング装置を提供しようと
する点にある。

次に本発明のパワーステアリング装置を第１図乃至第25
図に示す一実施例により説明する。まず第１図によりそ
の概略を説明すると、（１）がエンジン（図示せず）に
より駆動されるオイルポンプで、同オイルポンプ（１）
は、流量が一定（7l/min程度）の、吐出圧が可変（5kg/
cm²〜70kg/cm²）のオイルポンプである。また（２）が
四方向油路切換弁（ロータリバルブ）、（３）が操舵用
パワーシリンダ、（４）がオイルタンク、（５）が複数
個の反力ピストンで、同ピストン（５）は、第２図に示
すように円筒部（5a）と同円筒部（5a）の先端に設けら
れるとともに同円筒部（5a）の径よりも小さく設定され
て入力軸（21）に形成された溝（21a）に当接する半球
部（5b）とにより構成されている。（６）が同各反力ピ
ストン（５）の背後に形成したチヤンバー、（7a）が上
記オイルポンプ（１）から上記油路切換弁（２）へ延び
た高圧油路、（8a）が同油路切換弁（２）から上記オイ
ルタンク（４）へ延びた低圧油路、（9a）（10a）が上
記油路切換弁（２）から上記パワーシリンダ（３）へ延
びた油路、（ａ）が上記高圧油路（7a）の途中に設けた
オリフイス、（7b）が同オリフイス（ａ）の上流側及び
下流側の高圧油路（7a）に接続したバイパス油路、（1
1）が同バイパス油路（7b）の途中に介装したチエンジ
・オーバ・バルブ、（12）が同チエンジ・オーバ・バル
ブ（11）の上流側の油路（7b）に油路（7c）を介して接
続した圧力制御弁（以下圧力制御バルブと称する、）
（13）が流量制御弁（以下ソレノイドバルブと称する）
（7d）が上記圧力制御バルブ（12）から延びた油路で同
油路（7d）から岐れた並列油路（7e）（7e′）が上記ソ
レノイドバルブ（13）へ延びている。また（７d₁）が上
記油路（7d）の途中から上記圧力制御バルブ（12）へ延
びたパイロツト油路、（７d₂）が上記油路（7d）の途中
から前記反力ピストン（５）の背後のチヤンバー（６）
へ延びた油路、（７d₃）が上記油路（7d）の途中から低
圧油路（8b）へ延びた油路、（ｂ）（ｃ）が上記油路
（ｂ）（ｃ）の途中に設けたオリフイス、（７e₁）が同
オリフイス（ｂ）（ｃ）の間の油路（7e）から前記チエ
ンジ・オーバ・バルブ（11）へ延びたパイロツト油路、
（ｅ）が上記油路（７d₃）の途中に設けたオリフイス、
（7f）が上記ソレノイドバルブ（13）から上記低圧油路
（8b）へ延びた油路、（ｄ）が同油路（7f）の途中に設
けたオリフイス、（７f₁）が同オリフイス（ｄ）の上流
側の油路（7f）から、前記圧力制御バルブ（12）へ延び
た主パイロツト油路、（14）が車速センサー、（15）が
制御装置、（16）がイグニシヨンスイツチ、（17）がイ
グニシヨンコイル、（18a）（18b）から上記ソレノイド
バルブ（13）の電磁コイルへ延びた配線で上記車速セン
サー（14）は、車速を検出し、その結果得られたパルス
信号（車速に応じたパルス信号）を制御装置（15）へ送
出するように、また同制御装置（15）は、同パルス信号
に対応した電流（所定の高速時の電流零（ｉ＝０）から
停車時の電流最大（ｉ＝１）までの車速に対応した電
流）をソレノイドバルブ（13）の電磁コイル（57）へ送
出して、ソレノイドバルブ（13）のプランジヤ（52）及
びスプール（51）を上記電流値に応じた所定位置に保持
するようになつている。次に前記油路切換弁（２）チエ
ンジ・オーバ・バルブ（11）圧力制御バルブ（12）ソレ
ノイドバルブ（13）を第２図乃至第10図により具体的に
説明する。第２図乃至第８図の（20）がバルブハウジン
グで、上記各バルブ（２）（11）（12）（13）は同バル
ブハウジング（20）内に組込まれている。まず油路切換
弁（２）を第２図により具体的に説明すると、（21）が
ハンドル（図示せず）により操作される入力軸、第2,3
図の（23）が上下の軸受によりバルブハウジング（20）
内に回転可能に支持されたシリンダブロツク（出力軸）
で、同シリンダブロツク（23）には、複数の通孔（2
3′）が半径方向に形成されて、各通孔（23′）に反力
ピストン（５）が摺動自在に嵌挿されている。、（22）
が上記入力軸（21）内に挿入したトーシヨンバーで、同
トーシヨンバー（22）は、その上部が入力軸（21）の上
部に、その下部がシリンダブロツク（23）に、それぞれ
固定されている。また（21a）が上記入力軸（21）の下
部外周面に設けた複数個の縦溝で、上記シリンダブロツ
ク（23）には、同各縦溝（21a）に対向してシリンダが
設けられ、同各シリンダに前記反力ピストン（５）が嵌
挿されて同各反力ピストン（５）の先端に設けた突起が
同各縦溝（21a）に係合している。また同各反力ピスト
ン（５）の背後のチヤンバー（６）は、シリンダブロツ
ク（23）とバルブハウジング（20）との間に形成され
て、環状溝である。また（23a）が上記シリンダブロツ
ク（23）に一体のピニオン、（24a）が同ピニオン（23
a）に噛合したラツク、（24）がラツクサポート、（2
6）がキヤツプ、（25）が同キヤツプ（26）と上記ラツ
クサポート（24）との間に介装したバネ、（28）が上記
シリンダブロツク（23）の直上のバルブハウジング（2
0）内に固定した油路切換弁（２）のスリーブ、（28a）
（28b）（28c）が同スリーブ（28）の外周面に設けた油
路、（27）が同スリーブ（28）と上記入力軸（21）との
間に嵌挿されたバルブボデイ、（23b）が同バルブボデ
イ（27）の下端部と上記シリンダブロツク（23）の上端
部とを連結するピン、（27a）（27b）（27c）が上記バ
ルブボデイ（27）の外周面に設けた油路で、ハンドルが
中立位置にあるときには、高圧油路（7a）がバルブボデ
イ（27）の油路（27a）とスリーブ（28）の油路（28a）
とを介して入力軸（21）とトーシヨンバー（22）との間
のチヤンバー（29）に連通して、オイルポンプ（１）か
らの作動油が高圧油路（7a）→油路（28a）→油路（27
a）→チヤンバー（29）（なお油路（27a）とチヤンバー
（29）との間の油路は図示せず）→低圧油路（8a）→オ
イルタンク（４）→オイルポンプ（１）に循環するよう
に、またハンドルを右に切つて、入力軸（21）をバルブ
ボデイ（27）に対して相対的に右に回転すると、高圧油
路（7a）がバルブボデイ（27）の油路（27a）（27b）及
びスリーブ（28）の油路（28b）を介してパワーシリン
ダ（３）の油路（9a）に、低圧油路（8a）がチヤンバー
（29）とバルブボデイ（27）の油路（27c）とスリーブ
（28）の油路（28c）とを介してパワーシリンダ（３）
の油路（10a）に、それぞれ連通して、オイルポンプ
（１）からの作動油が高圧油路（7a）→油路（27a）→
油路（28b）→油路（9a）→パワーシリンダ（３）の左
室へ送られる一方、パワーシリンダ（３）の右室の油が
油路（10a）→油路（28c）→油路（27c）→チヤンバー
（29）→低圧油路（8a）→タンク（４）へ戻され、パワ
ーシリンダ（３）のピストンロツドが右へ移動して、右
方向への操舵が行なわれるように、またハンドルを左に
切つて、入力軸（21）をバルブボデイ（27）に対して相
対的に左に回転すると、高圧油路（7a）がバルブボデイ
（27）の油路（27a）とスリーブ（28）の油路（28c）と
を介してパワーシリンダ（３）の油路（10a）に、低圧
油路（8a）がチヤンバー（29）とバルブボデイ（27）の
油路（27b）とスリーブ（28）の油路（28b）とを介して
パワーシリンダ（３）の油路（9a）に、それぞれ連通し
てオイルポンプ（１）からの作動油が高圧油路（7a）→
油路（27a）→油路（28c）→油路（10a）→パワーシリ
ンダ（３）の右室へ送られる一方、パワーシリンダ
（３）の左室の油が油路（9a）→油路（28b）→油路（2
7b）→チヤンバー（29）→低圧油路（8a）→タンク
（４）へ戻され、パワーシリンダ（３）のピストンロツ
ドが左へ移動して、左方向への操舵が行なわれるように
なつている。次に前記チエンジ・オーバ・バルブ（11）
を具体的に説明すると、同チエンジ・オーバ・バルブ
（11）は第4,7図から明らかなように、オリフイス
（ａ）のバイパス油路（7b）の途中に介装されている。
同チエンジ・オーバ・バルブ（11）は、環状溝（30a）
（なおこの環状溝（30a）は油路（7b）の一部）をもつ
スプール（30）（なおスプール（30）は高速位置を示し
ている）とキヤツプ（31）とこれらのスプール（30）及
びキヤツプ（31）の間に介装したバネ（33）とＯリング
（34）とを有し、パイロツト油路（７e₁）（第１図参
照）の油圧が高まると、スプール（30）がバネ（33）に
抗し前進して、バイパス油路（7b）を開くように、また
パイロツト油路（７e₁）の油圧が低下すると、スプール
（30）がバネ（33）により後退して、バイパス油路（7
b）を閉じるようになつている。次に前記圧力制御バル
ブ（12）を具体的に説明すると、同圧力制御バルブ（1
2）は第5,6,7図から明らかなように、スリーブ（40）と
スプール（41）とキヤツプ（42）とストツパ（43）とこ
れらのスプール（41）及びストツパ（43）の間に介装し
たバネ（44）とスプール（41）内に固定したオリフイス
（ｄ）をもつ部材（45）とを有している。またスプール
（41）には、第9,10,19,20図に示すように３つの環状溝
（41a）（41b）（41c）が設けられ環状溝（41a）が前記
バイパス油路（7b）のチエンジ・オーバ・バルブ（11）
の上流側から岐れた油路（7c）に対向している。また
（41d）が上記オリフイス（ｄ）から同スプール（41）
内を上方へ延びたチヤンバー、（41e）が同チヤンバー
（41d）と上記環状溝（41c）とをつなぐ油路（なおこれ
らの（41d）（41e）（41c）は低圧油路（8b）の一部）
で、同環状溝（41c）は、第２図に示した油路切換弁
（２）のバルブボデイ（27）の直上に形成した低圧油路
（8b）から第６図のように斜め下方に延びたバルブハウ
ジング（20）側の低圧油路（8b）に対向している。また
上記環状溝（41a）はオリフイス（ｅ）を介して上記チ
ヤンバー（41d）に連通している。また上記スリーブ（4
0）には、第11図乃至第17図に示すように、外周面円周
方向に位相を異にして上部から下部へ、貫通孔（40
a′）をもつ切欠部（40a）と貫通孔（40b′）をもつ切
欠部（40b）と貫通孔（40c′）（40c″）をもつ切欠部
（40c）とオリフイス（ｂ）をもつ切欠部（40d）と貫通
孔（40e′）をもつ切欠部（40e）が設けられ、貫通孔
（40a′）をもつ孔（40a′）がスプール（41）の環状溝
（41c）とバルブハウジング（20）側の低圧油路（8b）
とをつなぎ、貫通孔（40b′）をもつ切欠部（40b）がス
プール（41）の環状溝（41a）とバルブハウジング（2
0）側の油路（7c）とをつなぎ、貫通孔（40c′）（40
c″）をもつ切欠部（40c）がスプール（41）の環状溝
（41a）（41b）をつなぎ、オリフイス（ｂ）をもつ切欠
部（40d）がスプール（41）の環状溝（41b）とバルブハ
ウジング（20）側の油路（7e）とをつなぎ、貫通孔（40
e′）をもつ切欠部（40e）がスプール（41）の環状溝
（41b）と第3,5図に示したバルブハウジング（20）側の
油路（7d）とをつなぎ、オリフイス（ｄ）からスプール
（41）のチヤンバー（41d）へ出た油が油路（41e）→環
状溝（41c）→貫通孔（40a′）→切欠部（40a）→バル
ブハウジング（20）側の低圧油路（8b）を経てオイルタ
ンク（４）に戻るように、バイパス油路（7b）から油路
（7c）を経て切欠部（40b）に入つた作動油が貫通孔（4
0b′）→環状溝（41a）→切欠部（40c）→貫通孔（40
c″）→環状溝（41b）→貫通孔（40e′）→切欠部（40
e）→バルブハウジング（20）の油路（7d）を経てソレ
ノイドバルブ（13）及び反力ピストン（５）の方向に向
うように、また上記環状溝（41b）内を流れる作動油の
一部がオリフイス（ｂ）→切欠部（40d）→バルブハウ
ジング（20）側の油路（7e）を経て前記チエンジ・オー
バ・バルブ（11）のスプール（30）の背後にパイロツト
圧として作用し（第５図の（７e₁）参照）、さらに同ス
プール（30）の後端部に設けた油路（30b）（第７図参
照）→バルブハウジング（20）側の油路（7e）を経てソ
レノイドバルブ（13）の方向に向うようになつている。
次に前記ソレノイドバルブ（13）を具体的に説明する
と、同ソレノイドバルブ（13）は、第5,8,21図から明ら
かなように、前記圧力制御バルブ（12）の直下に互いの
軸線が一致するように配設されている。同ソレノイドバ
ルブ（13）は、スリーブ（50）とスプール（51）と非磁
性材製のプランジヤ（52）と同プランジヤ（52）に一体
の磁性材製部材（53）と上記スプール（51）を上記プラ
ンジヤ（52）に締付け固定するロツクナツト（24）と前
記圧力制御バルブ（12）のスリーブ（40）に当接する座
板（55）と同座板（55）及び上記スリーブ（50）の間に
介装したバツクアツプスプリング（56）と電磁コイル
（57）と同電磁コイル（57）側のケーシングに固定した
ナツト（58）と同ナツト（58）に螺合したプランジヤ押
圧力調整ボルト（59）と同ボルト（59）及び上記プラン
ジヤ（52）の間に介装したバネ（60）とソレノイドバル
ブ（13）の組立体をバルブハウジング（20）に締付け固
定するロツクナツト（61）とを有し、上記スリーブ（5
0）は、第21図に示すように、バルブハウジング（20）
側の油路（7d）（第５図参照）に連通する油路（50a）
とバルブハウジング（20）側の油路（7e）に連通する油
路（50b）とを有し、同油路（50b）にオリフイス（ｃ）
が設けられている。また上記スプール（51）には、斜め
の溝（51a′）を有する油路（51a）と貫通孔（51b）と
が、上記プランジヤ（52）には、同貫通孔（51b）に連
通する油路（52a）と貫通孔（52b）と軸方向の油路（52
c）とが、それぞれ設けられている。すでに述べたよう
に第５図に示すバルブハウジング（20）側の油路（7d）
をソレノイドバルブ（13）に向う作動油は第21図の油路
（50a）に入り、第５図に示すバルブハウジング（20）
側の油路（7e）をソレノイドバルブ（13）に向う作動油
は第21図の油路（50b）に入る。同第21図は高速時の状
態を示しており、この状態では、油路（50b）に入つた
作動油だけがオリフイス（ｃ）→油路（51a）→貫通孔
（51b）→油路（52a）→貫通孔（52b）→油路（52c）を
経てオリフイス（ｄ）側の部材（45）に向うことにな
る。また高速時→低速時には、スプール（51）が下降
し、オリフイス（ｃ）の開口量を減少させる一方、油路
（50a）の開口量を増大させて、停車時には、同油路（5
0a）のみが開口する。第１図のQ₀はオイルポンプ（１）
の吐出側の流量、Q₁は高圧油路（7a）の油量、Q₂は油路
（7c）の流量、Q₃は油路（7d）（油路（50a）の流量、Q
₄はオリフイス（ｃ）下流側の流量、Q₅はオリフイス
（ｅ）下流側の流量を示しており、Q₁：Q₂は6:1程度で
ある。また油路（7c）の流量Q₂は、Q₂＝Q₃＋Q₄＋Q₅であ
る。（第30図参照）。またソレノイドバルブ（13）のス
リーブ（50）の径は、第21図に示すように上、中、下部
で異なり、上部ほど小さく、それぞれの間に（D₁）
（D₂）の差がある。一方、バルブハウジング（20）側の
スリーブ嵌挿孔もそれに一致するようにあけられてい
る。このようにしたのは、スリーブ（50）をＯリング
（62）とともにスリーブ（50）に嵌挿する際、摩擦抵抗
を少なくして、スリーブ（50）をスリーブ嵌挿孔に入れ
易くするためである。また第22,23,24図にフイルター
（70）を示した。このフイルター（70）は、枠体（71）
と金網（72）とよりなり、圧力制御弁（12）のスリーブ
（40）に設けた切欠部（40b）（第9,13図参照）、即
ち、制御系油路の入口に嵌着されて、ゴミ等の異物が制
御系油路に浸入するのを防止する。なおゴミ等の異物の
制御系油路への浸入は、この種のフイルターをバルブケ
ーシング（20）に設けた高圧油路（7a）の入口（第４図
の矢印部分参照）に設けてもよいが、その場合には、ポ
ンプの全吐出流量が通過するため、フイルターを大型化
する必要があり、図系スペースでは同フイルタの収納が
困難である。なお上記高圧油路（7a）の入口を大径化し
ているのは、ここからドリルを挿入して、２方向に分岐
したオリフイス（ａ）と油路（7b）とを加工し易くする
と同時に配管（図示せず）との結合作業を容易に行なえ
るようにするためである。またその他の油路（7b）（チ
エンジ・オーバ・バルブ（11）下流側の油路（7b）（7
c）（7d）（7e）等も第3,4,5図から判るようにバルブハ
ウジング（20）に縦横方向から孔をあけて栓をすること
により、形成されており、この点でも油路の加工が容易
になつている。なお第2,3,4,6,7図の（Ｚ）は油路切換
弁（２）の中心軸線、第2,5図の（Z₁）はピニオン（23
a）の中心である。また前記制御装置（15）の１例を第2
5図に示した。（80）が定電圧電源回路、（81）が車速
に比例した電圧を送出するパルス・電圧変換回路、（8
2）が誤差増幅回路、（83）がトランジスタ、（84）が
車速零以外でタイマ回路（87）をリセツトし車速零でタ
イマ回路（87）をセツトするリセツト回路、（85）がエ
ンジン回路数に比例した電圧を送出するパルス・電圧変
換回路、（86）がエンジン回転数設定回路、（88）がエ
ンジン回転数2000rpm以上のときタイマ回路（87）を始
動状態にし、2000rpm以下のときにOFFにするエンジン回
転数設定回路、（88）が車速パルスなしでON状態の車速
入力断線検出回路、（89）がトランジスタ、（90）がリ
レー、（91）がソレノイドバルブ（13）の電磁コイル
（57）に流れる電流を安定させるネガテイブフイートバ
ツク回路で、車速零でエンジン回転数が2000rpm以上の
状態は通常あり得ない。そのため、この状態が５〜10秒
以上継続したら、何らかの故障（例えば車速パルス系の
故障、或いはソレノイドバルブ系の故障）が生じたもの
と判断し、リレー（90）をONにして、ソレノイドバルブ
（13）（電磁コイル（57））への通電を停する。従つて
本制御回路によれば、故障時にソレノイドバルブ（13）
への通電が停止され、高速時にハンドル操作が重くなつ
て（フエイセーフ機能を有して）、安全である。

次に前記パワーステアリング装置の作用を説明する。油
路切換弁（２）の出力油圧（オイルポンプ（１）の吐出
圧）P_pは、ハンドルを中立位置から右または左に切つ
て、入力軸（21）のバルブボデイ（27）に対する相対角
度が大きくなれば、第26図のように２次曲線を描いて上
昇する。このオイルポンプ（１）の吐出圧P_pの影響は、
油路（7a）（7b）（7c）圧力制御バルブ（12）を介して
下流側の、オリフイス（ｂ）（ｅ）ソレノイドバルブ
（13）及び反力ピストン側チヤンバー（６）に対しては
上流側の油路（7d）に、そのまま表われて、同油路（7
d）の油圧P_cが同様に上昇する。このとき、自動車が停
止していれば、制御装置（15）は車速センサー（14）か
らのパルス信号を受けて、ｉ＝1A（第29図参照）の電流
をソレノイドバルブ（13）へ送り、プランジヤ（52）及
びスプール（51）を下限位置まで下降させ（第１図では
Ｌ位置に移動させ）、第21図の油路（50a）のみをスプ
ール（51）側の油路（51a）（51b）（52b）を介してオ
リフイス（ｄ）の上流側の油路（7f）に連通させて、同
油路（7f）の油圧を油路（7d）の油圧P_cと同じ値にす
る。以上の停止時にハンドルを右（または左）に切り始
めると、油路（7d）の油圧P_cが上昇を始める。そうする
と、油路（7f）の油圧も同じ値で上昇する。この油圧
は、主パイロツト通路（７f₁）を介し圧力制御バルブ
（12）のスプール（41）（スプール（41）の小径端）に
そのまま伝えられて、スプール（41）が第10図の矢印方
向に押される。同時にスプール（41）の環状溝（41b）
を通る作動油が受圧面積の差からスプール（41）を第10
図の矢印方向に押す。一方、バネ（44）側は低圧油路
（8b）に通じており、スプール（41）がバネ（44）に抗
し次第に上昇し（第１図ではＬ方向に移動し）貫通孔
（40b′）の開度が次第に小さくなつてゆき、上記矢印
方向に押す油圧とバネ力がつり合うと、スプール（41）
が停止する。この状態では、貫通孔（40b′）の開度が
最も小さくて、油路（7d）（反力ピストン側チヤンバー
（６））の油圧P_cが最も低くなる。この状態はそれから
も同じで、ハンドルをさらに右（または左（に切つて、
油路（7a）（7b）（7c）の油圧P_pがさらに上昇しても、
圧力制御バルブ（12）は貫通孔（40b′）の開度を上記
状態に保持して、油路（7d）の油圧P_cが引続き上記低い
一定のレベルに保持される。従つて前記相対角度を大き
くして、大きな出力油圧P_pを得るときに、反力ピストン
側チヤンバー（６）の油圧P_cとトーシヨンバー（22）の
捩れ角度とで決まるハンドルトルクＴが大きくならない
（第27図の（イ）参照）。以上の据え切り時には、すで
に述べたように油路（7d）の油圧P_cは低いといえども、
スプール（51）（第21図参照）が下降しているため、オ
リフイス（ｃ）は閉塞されて、油路（7e）に作動油が流
れない。従つてパイロツト油路（７e₁）の圧力は、P_cと
同じ圧力になるが、この圧力により、チエンジ・オーバ
・バルブ（11）はバネ（33）の弾力に打勝つてバイパス
油路（7b）を開き、第１図のＬ位置に保持される。なお
第１図はＨ位置を示している。

また自動車が低速走行状態に入れば、制御装置（15）は
車速センサー（14）からのパルス信号を受けて、そのと
きの車速に対応した電流、例えばｉ＝0.8の電流をソレ
ノイドバルブ（13）へ送り、プランジヤ（52）及びスプ
ール（51）を下限位置から上記電流値に対応した距離だ
け上昇させ（第１図では右向きに移動させ）、第21図に
示すスリーブ（50）側油路（50a）の開口量を減少させ
る。このとき、オリフイス（ｃ）（スリーブ（50）側油
路（50b）は末だ閉塞されたままで、油路（50a）の開口
量の減少分により、オリフイス（ｄ）を通過する流量Q₃
（Q₄はこの状態ではほぼ零）は、前記停車時の油路（50
a）からの流量よりも減少する。なおこの減少分は、オ
リフイス（ｅ）から低圧油路（8b）への流量Q₅が増大し
て吸収する。以上のようにソレノイドバルブ（13）を出
る流量Q₃（Q₄≒０）が前記停車時の油路（50a）からの
流量Q₃よりも減少するので、オリフイス（ｄ）の上流側
の油路（7f）の油圧が停車時よりも低くなる。以上の低
速時にハンドルを右（または左に）切り始めると、油路
（7d）の油圧P_cが上昇を始める。そうすると、油路（7
f）の油圧も上昇する。この油圧は主パイロツト油路（7
f）を介し圧力制御バルブ（12）のスプール（41）（ス
プール（41）の小径端）にそのまま伝えられて、同スプ
ール（41）が第10図の矢印方向に押される。同時にスプ
ール（41）の環状溝（41b）を通る作動油が受圧面積の
差からスプール（41）を第10図の矢印方向に押す。一
方、バネ（44）側は低圧油路（8b）に通じており、スプ
ール（41）がバネ（44）に抗し次第に上昇し（第１図で
はＬ方向に移動し、）貫通孔（40b′）の開度が次第に
小さくなつてゆき、上記矢印方向に押す油圧とバネ力と
がつり合うと、スプール（41）が停止するが、前記スプ
ール（41）の小径端を押す油圧は前記停車時よりも低
く、スプール（41）の上昇量がその分だけ少なくて（貫
通孔（40b′）の開口量がその分だけ多くて）油路（7
d）（反力ピストン側チヤンバー（６））の油圧P_cが前
記停車時よりも高くなる。この状態はそれからも同じ
で、ハンドルをさらに右（または左）に切つて、油路
（7a）（7b）（7c）の油圧P_pがさらに上昇しても、圧力
制御バルブ（12）は貫通孔（40b′）の開度を上記状態
に保持して、油路（7d）の油圧P_cが引続き停車時よりも
高い一定レベルに保持される。従つて前記相対角度を大
きくして大きな出力油圧P_pを得るときに、ハンドルトル
クＴが停車時よりも大きくなるが、後記高速時のように
は大きくならない。

また自動車が所定速度の高速状態に入れば、制御装置
（15）は車速センサー（14）からのパルス信号を受け
て、ｉ＝０（第29図参照）の電流をソレノイドバルブ
（13）へ送り、プランジヤ（52）及びスプール（51）を
バネ（60）により上限位置まで上昇させ（第１図では図
示のＨ位置に移動させ）、第21図のオリフイス（ｃ）の
みをスプール（51）側の油路（51a）（51b）（52b）を
介してオリフイス（ｄ）の上流側の油路（7f）に連通さ
せる。このとき、オリフイス（ｃ）は全開になつて、オ
リフイス（ｃ）の流量Q₄は増加するが、前記低速時に比
べると僅かしか増加しない。一方油路（50a）の流量Q₃
はほぼ零になるので、この系統の流量は最も少なくな
る。なおこの減少分はオリフイス（ｅ）から低圧油路
（8b）への流量Q₅がさらに増大して吸収する。以上のよ
うにソレノイドバルブ（13）を出る流量が最も減少する
ので、オリフイス（ｄ）の上流側の油路（7f）の油圧が
最も低くなる。以上の高速時にハンドルを右（または左
に）切り始めると、油路（7d）の油圧P_cが上昇を始め
る。そうすると、油路（7f）の油圧も上昇する。が、油
路（50a）が閉塞されているため、その上昇分は極めて
僅かである。この油圧は主パイロツト油路（７f₁）を介
し圧力制御バルブ（12）のスプール（41）（スプール
（41）の小径端）にそのまま伝えられて、同スプール
（41）が第10図の矢印方向に押される。同時にスプール
（41）の環状溝（41b）を通る作動油が受圧面積の差か
らスプール（41）を第10図の矢印方向に押す。一方、バ
ネ（44）側は低圧油路（8b）に通じており、スプール
（41）がバネ（44）に抗し次第に上昇し（第１図ではＬ
方向に移動し、）貫通孔（40b′）の開度が次第に小さ
くなつてゆき、上記矢印方向に押す油圧とバネ力とがつ
り合うと、スプール（41）が停止する。が、前記スプー
ル（41）の小径端を押す油圧は最も低く、スプール（4
1）の上昇量がごく僅かで（貫通孔（40b′）の開口量が
最大で）、次に前記パワーステアリング装置の効果を説
明する。

（ｉ）本発明は前記のようにハンドルに連結した入力軸
の回転をトーシヨンバーを介して出力軸に伝えるととも
に、上記入力軸と上記出力軸との回転角度差に応じて油
圧を制御して上記ハンドルにおけいる操舵アシスト力を
制御するパワーステアリング装置において、前記出力軸
の半径方向に形成される複数の通孔、同通孔のそれぞれ
に摺動自在に嵌挿されて先端が前記入力軸に形成された
溝に当接する反力ピストン、同反力ピストンに前記油圧
の一部を導く油路とにより構成されるとともに、前記油
路から導かれた油圧により前記反力ピストンを前記入力
軸の内方に変位させて同入力軸を押圧することにより前
記入力軸と前記出力軸との回転角度差を制御する操舵力
可変手段を設けたので、ハンドルの操舵力を状況に応じ
て積極的に変更することができる。そのため、例えば油
圧を車速に応じて変化させた場合、停車時或いは低速走
行時には、通常の操舵アシスト力を与えることにより、
軽い操舵感を得ることができ、また高速走行時には、入
力軸と出力軸との回転角度差を制限することにより、操
舵反力を与え、ハンドルのすわり感を持たせることがで
きて、安定した操舵力を得ることができる。

（ii）また本発明は前記のように出力軸の半径方向に形
成される複数の通孔のそれぞれに操舵力可変手段の反力
ピストンを摺動自在に嵌挿したので、パワーステアリン
グ装置を大型化することなく、反力ピストンの数や形状
を自由に設定できる。

（iii）また反力ピストンの先端を入力軸に形成した溝
に当接させて、入力軸を油圧に応じて入力軸の半径方向
に向かって押圧するように構成したので、従来のように
入力軸の半径方向に突出する両翼部を左右方向から挟持
することにより、操舵力を可変にするものと比較して、
同じ油圧でも従来のものよりも大きな操舵反力を得るこ
とができる。

（iv）また反力ピストンの先端と入力軸に形成した溝と
の当接面の形状を変化させるだけで、入出力軸感のねじ
り量に対する操舵反力トルクの大きさを自由に設定でき
る効果がある。油路（7d）（反力ピストン側チヤンバー
（６））の油圧P_cが最も高くなる。一方、オリフイス
（ｃ）が油路（51a）に開口しているため、オリフイス
（ｂ）（ｃ）間の油路（7e）の圧力が下がり、これがパ
イロツト油路（７e₁）を介しチエンジ・オーバ・バルブ
（11）のスプール（30）お伝えられ、同スプール（30）
が下降し（第１図ではＨ位置を選択し）、バイパス油路
（7b）が閉じられ、オイルポンプ（１）からの作動油が
オリフイス（ａ）を経て油路切換弁（２）へ送られて、
出力油圧P_pが設定圧だけ上昇する。このことは高速時に
操舵しないとき（ハンドル中立位置）でも、油路（7a）
（7b）（7c）の油圧P_cが停車時や低速時よりも上昇する
ことであり（第27図のP_p1参照）、この油圧は圧力制御
バルブ（12）及び油路（7d）（７d₂）を介し反力ピスト
ン側のチヤンバー（６）に伝えられて、高速時の微小操
舵時の反力感（手応え）が向上する。ハンドルをさらに
右（または左）に切り続けると、油路（7a）（7b）（7
c）の油圧P_pがさらに上昇して、油路（7d）の油圧P_cが
さらに上昇することは前述の通りで、オリフイス（ｂ）
（ｃ）間の油路（7e）の油圧が設定値以上に上昇し、パ
イロツト油路（７e₁）を介してスプール（30）に作用す
る力がバネ（33）の力よりも大きくなると、チエンジ・
オーバ・バルブ（11）のスプール（30）が上昇し（第１
図ではＬ位置を選択し）、バイパス油路（7b）が開かれ
る。またこの状態になつてもハンドルを右（または左）
に切り続ければ、油路（7a）（7b）（7c）の油圧P_pがさ
らに上昇してゆくが、圧力制御バルブ（12）は貫通孔
（40b′）の開度を上記状態に保持して、油路（7d）の
油圧P_cが引続き最も高い一定レベルに保持される。従つ
て前記相対角度を大きくして、大きな出力油圧P_pを得る
ときに、ハンドルトルクＴが大きくなる（第27図の
（ロ）参照）。

次に本発明で最も特徴とする反力ピストン（５）の部分
について具体的に説明する。入力軸（21）とシリンダブ
ロツク（23）とを結ぶトーシヨンバー（22）の周りに反
力ピストン（５）がなければ、中立保持力がなくまた走
行時の手応えを増そうとるすると、据え切り操舵力も重
くなるが、入力軸（21）の周りに複数個の反力ピストン
（５）を配設する一方、同各反力ピストン（５）の背後
のチヤンバーに、車速信号に応じて制御される油圧を導
けば、すでに述べたように据え切り操舵力を軽く、走行
中の中立保持力・操舵反力を増すことができて、操舵感
を向上させることができる。ところが従来（第32図参
照）は、複数個の反力ピストン（ａ）が入力軸（ｂ）の
両翼部を左右から挟むように配設されている。一方、本
発明（第３、33図参照）は、入力軸（21）の周りに複数
個の反力ピストン（５）が半径方向には放射状に、円周
方向には等間隔に配設されている。そのため両者には作
用効果上次の差異がある。まず反力効果について説明す
ると、第32図に示す従来例のねじりトルクＴ′は、 （反力ピストン数ｎ個、有効ピストン数n/2個） 一方、第33図に示す本発明のねじりトルクＴは、 Ｔ＝ｎ・ｐ・ｒ（反力ピストン数ｎ個、有効ピストン数
ｎ個） 従つて反力効果は 即ち、反力ピストンの数が同じでもθを小さくすれば、
Ｔ＞Ｔ′になる。その例を示すと、 θ＝30° T/T′＝3.46 θ＝45° T/T′＝2.0 θ＝60° T/T′＝1.15 θ＝75° T/T′＝0.54 次に本発明でねじりトルクＴを自由に設定できる点を説
明する。入力軸（21）をシリンダブロツク（23）に対し
ての角度（第36図参照）ねじつた場合、入力軸（21）
の溝面が直線状であれば、溝UVWがＵ′Ｖ′Ｗ′に移動
し、反力ピストン（５）と溝との接点がＡからＡ′に移
動する。即ち、反力ピストン（５）がδだけ後退して、
溝の接点がＡ→Ａ′に移動する。従つてＡとＡ″の範囲
で溝の角度を変えることにより、反力ピストン（５）に
よるねじりトルクＴを自由に設定することができる。な
お第35図は反力ピストン（５）の中立状態を示してい
る。また第37図は、反力ピストン（５）の先端を溝の中
心底部に当接させるようにした溝の他の実施例、第38図
は、反力ピストン（５）の先端を溝の両側部に当接させ
るようにした溝のさらの他の実施例をそれぞれ示してい
る。また第39図は第35、36図の、第40図は第37図の、第
41図は第38図の、反力ピストン（５）の、それぞれ特性
を示している。また第42図は、溝面を直線状にする一
方、反力ピストン（５）をＸ−Ｘ軸回転体に変えて、ね
じりトルクＴの特性を自由に設定できるようにした他の
実施例、第43図は、反力ピストン（５）を、円筒体（反
力ピストン本体）（5a）と円筒体（5a）の前面から突出
する部分が半球部になる球体（5b）とにより構成した
（分割型にした）さらに他の実施例である。

次に本発明のパワーステアリング装置の効果を説明す
る。

（ａ）本発明のパワーステアリング装置では、操舵力可
変手段の反力ピストンが出力軸に形成された通孔に摺動
された円筒部と、同円筒部の先端に設けられるとともに
同円筒部の径よりも小さく設定されて前記入力軸に形成
された溝に当接する半球部とにより構成され、反力ピス
トンに作用する油圧を円筒部と通孔との面接触を利用し
て確保しているので、シール面には、流体潤滑による静
的な固定摩擦がなく、しかも円筒部の後端に作用する油
圧の変化に対してＯリングのようにシールの緊迫力によ
り反力ピストンに軸方向摩擦抵抗も生じない。そのた
め、操舵反力トルクをきめ細かく円滑に制御できる。

（ｂ）またシール面には、流体潤滑による静的な固定摩
擦がないので、反力ピストンに油圧力が作用しない場合
でも操舵反力を安定化できる。

（ｃ）また反力ピストンの半球部の径を円筒部の径より
も小さく設定しているので、ある所定の油圧力に対して
操舵反力トルクを大きく設定できて、制御幅を広げるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るパワーステアリング装置の一実施
例を示す油圧回路図、第２図は油路切換弁の縦断側面
図、第３図はその下部横断平面図、第４図はその上部横
断平面図、第５図はチエンジ・オーバ・バルブと、圧力
制御バルブとソレノイドバルブとの縦断一側面図、第６
図は油路切換弁と圧力制御バルブとの縦断他側面図、第
７図は油路切換弁とチエンジ・オーバ・バルブとの縦断
他側面図、第８図（Ｉ）はチエンジ・オーバ・バルブと
圧力制御バルブとソレノイドバルブとの拡大縦断一側面
図、第８図（II）はソレノイドバルブの端面図、第９図
は圧力制御バルブの拡大縦断一側面図、第10図はその拡
大縦断他側面図、第11図は圧力制御バルブのスリーブの
拡大平面図、第12図はその拡大縦断一側面図、第13図は
その拡大縦断他側面図、第14図は第12図矢視XIV-XIV線
に沿う横断平面図、第15図は第13図矢視XV-XV線に沿う
横断平面図、第16図は第12図矢視XVI-XVI線に沿う横断
平面図、第17図は第13図矢視XVII-XVI線に沿う横断平面
図、第18図は同圧力制御バルブのスリーブの一側面図、
第19図はそのスリーブ及びスプールを示す縦断一側面
図、第20図は同スプールを示す側面図、第21図はソレノ
イドバルブのスリーブとスプールとの拡大縦断側面図、
第22図はフイルターの横断平面図、第23図はその平面
図、第24図はその装着状態を示す横断平面図、第25図は
制御装置の回路図、第26図は油路切換弁の出力油圧（ポ
ンプ吐出圧）とトーシヨンバーの捩れ角度（油路切換弁
のスプールとスリープとの相対角度）との関係を示す説
明図、第27図は出力油圧とハンドルトルクとの関係を示
す説明図、第28図は反力プランジヤ側チヤンバーの油圧
（ハンドルトルク）とトーシヨンバーの捩れ角度との関
係を示す説明図、第29図は反力プランジヤ側チヤンバー
の油圧と出力油圧との関係を示す説明図、第30図はハン
ドルトルクとトーシヨンバーの捩れ角度との関係を示す
説明図、第31図は制御系入口側の流量と制御系内各部の
流量とを示す説明図、第32図は従来の反力ピストンを示
す平面図、第33図は本発明の反力ピストンを示す平面
図、第34図はその作用説明図、第35、36図は本発明でね
じりトルクを自由に設定できる理由説明図、第37、38図
は入力軸に設けた溝の他の実施例を示す平面図、第39図
は第35、36図のものの特性を示す説明図、第40図は第37
図のものの特性を示す説明図、第41図は第38図のものの
特性を示す説明図、第42、43図は反力ピストンの他の実
施例を示す平面図である。 （１）……オイルポンプ、（２）……油路切換弁、
（３）……パワーシリンダ、（４）……オイルタンク、
（５）……反力ピストン、（5a）……円筒体（反力ピス
トン本体）、（5b）……半球体、（7a）……高圧油路、
（7b）（7c）（7d）……高圧油路（7a）から反力ピスト
ン（５）へ延びた油路、（8a）（8b）……低圧油路、
（21）……入力軸、（22）……トーシヨンバー、（23）
……出力軸（シリンダブロツク）、（23′）……通孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハンドルに連結した入力軸の回転をトーシ
   ョンバーを介して出力軸に伝えるとともに、前記入力軸
   と前記出力軸との回転角度差に応じて油圧を制御して前
   記ハンドルにおける操舵アシスト力を制御するパワース
   テアリング装置において、前記出力軸の半径方向に形成
   された複数の通孔と、同各通孔のそれぞれに摺動自在に
   嵌挿された円筒部と同円筒部の先端に設けられるととも
   に同円筒部の径よりも小さく設定されて前記入力軸に形
   成された溝に当接する半球部とよりなる反力ピストン
   と、同反力ピストンに前記油圧の一部を導く油路とを有
   し、これらの通孔と反力ピストンと油路とにより、前記
   油路から導かれた油圧が前記円筒部の後端に作用した際
   に前記反力ピストンが前記入力軸の方向に変位して同入
   力軸を押圧することにより前記入力軸と前記出力軸との
   回転角度差を制御する操舵力可変手段を構成したことを
   特徴とするパワーステアリング装置。