JPH0741664Y2 - 動力舵取装置の操舵力制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、動力舵取装置による操舵補助力を車速等とい
った車輌の各種走行条件に応じて可変制御することで適
正な操舵力が得られるように構成してなる操舵力制御装
置の改良に関する。

〔従来の技術〕

自動車のハンドル操作力（操舵力）を軽減するための操
舵補助力の発生源となる動力舵取装置において、操舵補
助力の大きさを舵取り操作に伴なう操舵トルク以外に、
車速や操舵角度等といった車輌の各種走行条件に応じて
も可変制御するようにし、車輌の走行状態に応じた操舵
力を得られるような構成とすることが望まれる。すなわ
ち、車輌停車時や低速走行時には軽快な舵取り操作を可
能とし、また高速走行時にはハンドルにある程度の剛性
感をもたせて直進時の安定性を確保し得ることが必要と
される。このような操舵力制御を行なう手段として、動
力舵取装置における入、出力軸間を、反力油圧の大きさ
に応じて選択的に拘束する反力ピストンで相対的に回動
させたり拘束したりすることで行なう油圧反力装置を用
いたものや、操舵補助力発生源であるパワーシリンダ
左、右室への圧油の供給量等を可変絞り等による制御バ
ルブで制御する操舵力制御機構を設けたものなどが知ら
れている。特に、後者のものは、前者のものに比べ構成
が比較的簡単で、装置全体の小型かつコンパクト化など
も図れる等の利点を期待し得るものであった。

従来この種の操舵力制御装置としては、たとえば実開昭
57−79070号公報等に示されるように、パワーシリンダ
左、右室を短絡させるための短絡通路を設けるととも
に、この通路を車速に応じて選択的に連通、遮断するソ
レノイドバルブによる可変絞りを設けてなる構成による
ものが知られていた。しかし、このようにパワーシリン
ダ左、右室を車速に応じてソレノイドバルブで選択的に
短絡させ、パワーシリンダへの圧油の給送量を減らし、
操舵補助力の発生を軽減して操舵力制御を行なう構成で
は、動力舵取装置において舵取り操作に応じて流路切換
えを行なう回転式流路切換弁等により得られた油圧を、
弁下流側で強制的に短絡させているため、この短絡され
る流量によってパワーシリンダ左、右室での差圧が変化
してしまうものであった。特に、上述した短絡される流
量は、操舵速度によって変化するものであり、しかもこ
の操舵速度つまり舵取りハンドルの操作速さは一定しな
いもので、その結果として操舵力制御特性が安定しない
という問題を生じてしまうものであった。

また、この種の操舵力制御装置としては、たとえば特開
昭63−166658号公報には、ポンプ、タンクとパワーシリ
ンダ左、右室間での流路切換えを行なう四方切換弁とし
て、環状に接続して構成される四つの流路による油圧ブ
リッジ回路の各流路に、舵取り操作に連動する第１の可
変絞りを設けるとともに、一方の対角線上の接続点間に
パワーシリンダ左、右室を接続し、他方の対角線上の接
続点をポンプ、タンクに接続してなる構成をもつ回転式
等による流路切換弁において、第１の可変絞りを有する
流路の少なくても一つに、舵取り操作に応動する第２の
可変絞りと舵取り操作以外の外部信号によって制御され
る外部制御可変絞りとの直列回路による流路を並列接続
してなる構成によるものも知られている。そして、この
ような構成によれば、前述した従来例のようにパワーシ
リンダ左、右室での差圧が変化する等の問題は生ぜず、
操舵速度等に影響されず、安定した特性を得ることが可
能となるものであった。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した従来装置では、回転式流路切換
弁等で構成される油圧ブリッジ回路の可変絞りを有する
流路に、その第１の可変絞りと共に舵取り操作に応動し
て制御される第２の可変絞りを有する流路を並列接続す
る構成であるために、上述した回転式流路切換弁を構成
する動力舵取装置における入、出力軸間で軸線方向に位
置をずらして余分に通路溝や通路孔を並設することで第
２の可変絞りを構成することが必要で、バルブ加工等が
複雑となり、装置全体の形状が軸線方向などにおいて大
きくなり、また従来から一般的に用いられる流路切換弁
をもつ動力舵取装置をそのまま使用することはできず、
汎用性に欠け、実用面で問題となるものであった。さら
に、上述した装置構成では、舵取り操作に応動して制御
される第２の可変絞りに加えて、外部信号で制御される
外部制御可変絞りを直列接続するために、この外部可変
絞りを構成する制御バルブを、装置側部に付設し、通路
孔等により連通して接続することが必要であった。ま
た、この従来装置では、この制御バルブを通して流され
る圧油を、前記流路切換弁に並設した第２の可変絞りを
介してタンク側に還流させる構造であることから、この
点でも、通路構成が複雑化しバルブの加工性等の面で問
題となるものであり、このような点を考慮し従来品と部
品の共用化が図れ、しかも必要とする操舵力制御を行な
えるような何らかの対策を講じることが望まれている。

〔課題を解決するための手段〕

上述した要請に応えるために本考案に係る動力舵取装置
の操舵力制御装置は、ポンプからの圧油を舵取り操作に
応じて選択的に給送する流路切換弁からパワーシリンダ
左、右室に至る油圧通路の途中に、これら各油圧通路を
流路切換弁を通らずにタンクに直接接続する還流路をそ
れぞれ分岐させて設けるとともに、これら各還流路を車
輌の走行条件に応じて開閉する左、右可変絞りを備えこ
れらを同期して可変制御する操舵制御バルブを付設した
ものである。

〔作用〕

本考案によれば、動力舵取装置における四方切換弁であ
る流路切換弁とパワーシリンダ左、右室との間の油圧通
路途中から分岐したタンクへの還流路を、外部条件であ
る車輌の各種走行条件に応じて開閉される操舵力制御バ
ルブによる左、右可変絞りで可変制御することにより、
パワーシリンダ左、右室に至る油圧を制御し、各種走行
条件に応じた適正な操舵力制御を行なえる。

〔実施例〕

第１図ないし第３図は本考案に係る動力舵取装置の操舵
力制御装置の一実施例を示している。これらの図におい
て、まず、第３図等を用いて全体を符号10で示す動力舵
取装置におけるパワーステアリング本体部と符号11で示
す操舵力制御装置の概略構成を簡単に説明すると、符号
12は図示しない舵取ハンドル側に連結される入力軸（ス
タブシャフト）、13はこの入力軸12左端側にトーション
バー14を介して連結されるとともに図示しない舵取リン
ク機構を構成するラック15と噛合するピニオンを有する
出力軸（ピニオン軸）で、これら両軸12,13はその操舵
方向に適宜回転操作される。ここで、これら両軸12,13
間には、周知の通り所定角度以上回動されて当接するこ
とで両軸間を連結するフェールセーフ機構が設けられ
る。

また、パワーステアリング本体部を構成するボディ10a
内で上述した両軸12,13には、四方切換弁となる周知の
回転式流路切換弁16を構成するロータ17およびスリーブ
18がそれぞれ一体的に設けられ、その相対的な回転変位
でオイルポンプＰ、オイルタンクＴとパワーシリンダPS
の左、右室C1,C2との間の流路切換えを行なうように構
成されている。ここで、このような流路切換弁16は、第
１図や第２図に示すように、四つの流路16a〜16dを環状
に接続した油圧ブリッジ回路により構成され、これら各
流路に舵取りハンドル19に対しての舵取り操作により
入、出力軸12,13間で生じる相対的な回転変位によって
開閉される可変絞り20a,20b;21a,21bが設けられ、これ
ら可変絞り20a,21b;21a,21bが左、右方向への舵取り操
作による操舵トルクおよびその操舵角度によって開閉制
御されることで、油圧通路22,23を介して接続されるパ
ワーシリンダ左、右室C1、C2の一方に所定圧力をもつ油
圧が供給されるとともに、他方がタンクＴ側に接続して
開放されるように構成される。なお、このようなパワー
ステアリング本体部10や回転式流路切換弁16の構成およ
びその動作は従来から周知の通りで、その詳細な説明は
省略する。

さて、本考案によれば、上述したような四方切換弁であ
る回転式流路切換弁16を備えてなるパワーステアリング
本体部10を備えてなる動力舵取装置において、操舵力制
御装置11として、第１図ないし第３図から明らかなよう
に、ポンプＰからの圧油を舵取り操作に応じて選択的に
給送する流路切換弁16からパワーシリンダ左、右室C1,C
2に至る油圧通路22,23の途中に、これら各油圧通路22,2
3を流路切換弁16を通らずにタンクＴに直接接続する還
流路31,32をそれぞれ分岐させて設けるとともに、これ
ら各還流路31,32を車輌の走行条件（本実施例では車速
センサ33からの車速信号）に応じてコントローラ34によ
り開閉する左、右可変絞り35,36を備えこれらを同期し
て可変制御する操舵力制御バルブ30を付設したところに
特徴を有している。

そして、このような構成によれば、動力舵取装置におけ
る四方切換弁である流路切換弁16とパワーシリンダ左、
右室C1,C2との間の油圧通路22,23途中から分岐したタン
クＴへの還流路31,32を、外部条件である車輌の各種走
行条件（本実施例では車速）に応じて開閉される操舵力
制御バルブ30による可変絞り35,36で可変制御すること
により、パワーシリンダ左、右室C1,C2に至る油圧を制
御し、各種走行条件に応じた適正な変位−油圧特性を得
て、所要の操舵力制御を行なえる。特に、本考案によれ
ば、従来から周知の動力舵取装置におけるパワーステア
リング本体部10での流路切換弁16を何らの変更（たとえ
ばその構成部分への特別な通路溝加工等）を行なうこと
なく、そのままの状態で使用し、かつこの切換弁16から
シリンダ左、右室C1,C2に至る油圧通路22,23途中からタ
ンクＴに至る還流路31,32を分岐して構成し、その途中
に外部信号で制御されるユニット化された操舵力制御バ
ルブ30を介在させて付設するという構成である。そし
て、このように付設した操舵力制御バルブ30と前記流路
切換弁16との間を、前述した還流路31,32となる単純な
通路孔を穿設して接続するだけでよいため、従来部品と
の共通化が図れ、特に本体側バルブ16にように加工性等
の面で問題となる部分を共用化し得ることから、実用面
での利点は大きい。

ここで、上述した操舵力制御装置11を構成する操舵力制
御バルブ30を、簡単に説明すると、本実施例では、コン
トローラ34により車速センサ33からの信号で通電制御さ
れるソレノイド40による駆動されるスプールバルブによ
り構成しており、ボディ10aの一部に穿設した孔部41内
に嵌合して設けられたスリーブ42と、このスリーブ42の
軸孔内で摺動自在に設けられるスプール43と、このスプ
ール43が嵌装して設けられかつソレノイド40により往復
駆動されスプール43の軸線方向での位置を制御する可動
軸部材44を備えてなり、この可動部材44の軸線上には、
先端側に開口するように通路孔45が穿設されている。な
お、前記孔部41内には、前記流路切換弁16側のシリンダ
左、右室C1,C2に至る環状溝（22,23）と接続される通路
孔（31,32）が開口され、これに対向して前記スリーブ4
2の外周部には、環状溝42a,42bが形成され、さらにその
軸線方向に並んでタンクＴ側への通路孔46と接続される
環状溝42cも形成されている。そして、これら各環状溝4
2a,42b,42cは、それぞれ通路孔42d,42e,42fを介してス
リーブ42内に臨み、そのうちの還流路31,32側の通路孔4
2d,42eは、前記スプール43側の環状溝43a,43bと選択的
に連通されそのチャンファ部で前記可変絞り35,36を構
成する環状溝42g,42hと接続されている。さらに、前記
スプール43の環状溝43a,43bは、このスプール43および
可動軸部材44に穿設した通路孔47a,47bを介して前記通
路孔45と接続され、還流路31,32を構成している。ま
た、この通路孔45は、低圧側であるスリーブ42内空間を
介して前記タンクＴ側への還流側通路孔46と接続され、
前記可変絞り35,36を通過して還流される圧油をタンク
Ｔ側に還流させるようになっている。

そして、このような構成による操舵力制御バルブ30によ
れば、シリンダ左、右室C1,C2に至る油圧通路22,23から
一部の圧油を、前記スプール43の移動位置で開閉される
可変絞り35,36の開口面積に応じてタンクＴ側に還流さ
せ得るもので、これによりシリンダ左、右室C1,C2に至
る油圧の大きさを変化させ、車速等の走行条件に応じた
操舵力制御を行なえる。なお、このスプールバルブ構成
では、ソレノイド40によるスプール43の動きで左、右可
変絞り35,36が共に連動して開閉されるが、操舵系にお
いて一方はタンクＴ側に接続されるために、その可変絞
りが開閉動作されても、シリンダ左、右室C1,C2のうち
還流側に対しての影響は何ら生じることはない。

このような構成において、前記ソレノイド40により駆動
制御されるスプールバルブとしての操舵力制御バルブ30
は、第４図に示すように、その左、右可変絞り35,36を
車速の増大によって開口面積を増大させるように制御さ
れる。なお、第２図等は開口面積が最大の高速走行時で
の各部の位置関係を示しているものであって、たとえば
停車中や低速走行時にはこれら左、右可変絞り35,36の
開口面積が最小となるように、スプール43は図中左側に
位置している。そして、車速が増大することで、スプー
ル43は図中右側に移動し、左、右可変絞り35,36におけ
る開口面積を第４図に示す特性となるように制御する。

また、上述したように操舵力制御バルブ30によりシリン
ダ左、右室C1,C2への供給油圧の大きさを車速に応じて
一部を還流させることで、第５図に示すように、据え切
り時、中速走行時および高速走行時での操舵角θに対す
る油圧Ｐの特性を得ることができ、これにより第６図に
示すように操舵時の入力トルクに対しての操舵輪側への
出力特性を得ることが可能となるものである。なお、第
６図にマニュアル操舵時の大きさを示しており、各状態
での出力と比較すると、大小関係が容易に理解されよ
う。

さらに、第７図（ａ），（ｂ），（ｃ）ないし第９図
（ａ），（ｂ），（ｃ）は据え切り時、中速走行時、高
速走行時というように車速条件を変えた場合の動力舵取
装置における流路切換弁16でのバルブ変位θＢに対する
開口面積特性｛各図中（ａ）｝、この流路切換弁16と本
考案による操舵力制御バルブ30との組合わせによるバル
ブ変位θＢに対する開口面積特性｛各図中（ｂ）｝、お
よびこれら両バルブ16,30の組合わせによるバルブ変位
θＢに対する油圧特性｛各図中（ｃ）｝をそれぞれ示し
ている。

ここで、各図中（ａ）で示す流路切換弁16でのバルブ変
位θＢに対する開口面積Ｓの特性は、全て同じ特性曲線
である。そして、これら流路切換弁16側での特性に、本
考案を特徴づける操舵力制御バルブ30を組合わせると、
各図中（ｂ）から明らかなように、据え切り時には、変
化しないが、車速が増大するにしたがって、第８図
（ｂ）、第９（ｂ）で示すように、操舵力制御バルブ30
での開口面積（各図中斜線での示す部分）が加わり、そ
の結果各図中（ｃ）で示したように両バルブ16、30での
バルブ変位θＢに対しての油圧特性が得られ、所要の操
舵力特性を得ることが可能となるものである。すなわ
ち、据え切り時には、最も操舵補助力が大きく作用し、
軽快な舵取り操作を可能とするとともに、高速走行時に
は操舵補助力が低減され、舵取りハンドルに剛性感をも
たせ、安定したハンドル操作を可能とするものである。
特に、本考案によれば、操舵力制御バルブ30の働きによ
り、据え切り時、中速走行時、高速走行時でのリリーフ
ポイント（パワーアシスト限界点）を変化させることが
可能で、適切かつ安定した操舵力制御を所要の状態に設
定して行なえる。

ここで、上述した構成による本考案に係る操舵力制御装
置11によれば、パワーシリンダ左、右室C1,C2に対し送
られる油圧を、流路切換弁16と車速に応じて駆動される
流量制御弁として機能する操舵力制御バルブ30とで制御
しており、操舵速度等の影響は受けないもので、安定し
た操舵力制御が行なえる。また、操舵力制御バルブ30を
構成する二つの可変絞り35,36は同期して開閉制御され
るが、右切り時または左切り時にどちらか一方が操舵力
制御に使われ、他方はタンク戻り側と連通しており、こ
れらの可変絞り35,36は別々に機能し、一方が他方に影
響したりすることはない。

なお、本考案は上述した実施例構造に限定されず、各部
の形状、構造等を、適宜変形、変更することは自由で、
種々の変形例が考えられよう。たとえば上述した実施例
では、本考案を特徴づける操舵力制御バルブ30を、コン
トローラ34からの信号により直動型のソレノイド40によ
って駆動制御するスプールバルブで構成した場合を説明
したが、本考案はこれに限定されず、ステッピングモー
タ等を駆動源としたロータリバルブを用いたり、あるい
はパイロット圧で作動させるバルブを用いてもよいもの
であり、またこのようなバルブ30の制御要素としても、
前述した車速に限らず、車輌の各種走行条件、たとえば
操舵力や操舵角度、さらに走行路面状況などを加味して
制御するようにしてもよいもので、要は車輌の各種走行
条件に応じた適切な操舵力をもって舵取り操作が行なえ
るようにするとよい。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案に係る動力舵取装置の操舵力
制御装置によれば、ポンプからの圧油を舵取り操作に応
じて選択的に給送する流路切換弁からパワーシリンダ
左、右室に至る油圧通路の途中に、これら各油圧通路を
流路切換弁を通らずにタンクに直接接続する還流路をそ
れぞれ分岐させて設けるとともに、これら各還流路を車
輌の走行条件に応じて開閉する左、右可変絞りを備えこ
れらを同期して可変制御する操舵力制御バルブを付設し
たので、簡単な構成にもかかわらず、従来から一般に用
いられている動力舵取装置における流路切換弁をそのま
ま使用することができ、外部条件によって制御される操
舵力制御バルブを、四方切換弁である流路切換弁とパワ
ーシリンダ左、右室との間の油圧通路途中から分岐した
タンクへの還流路をそれぞれ可変絞りで開閉するように
して設けることで、パワーシリンダ左、右室に至る油圧
を制御し、各種走行条件に応じた適正な変位−油圧特性
を得て、所要の操舵力制御を行なえ、また構造が簡単で
加工性の面でも優れ、装置全体の小型化や低コスト化も
図れる等といった実用上種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る動力舵取装置の操舵力制御装置の
一実施例を示す油圧回路図、第２図は本考案を特徴づけ
る操舵力制御装置の具体的構造を示す要部拡大断面図、
第３図は第２図における操舵力制御装置を動力舵取装置
に付設した場合を示す概略断面図、第４図は操舵力制御
バルブによる車速に対する可変絞りの開口面積を示す特
性図、第５図および第６図は操舵角に対する油圧特性、
入力トルクに対する出力特性を示す特性図、第７図
（ａ），（ｂ），（ｃ）ないし第９図（ａ），（ｂ），
（ｃ）は据え切り時、中速走行時、高速走行時において
動力舵取装置における流路切換弁でのバルブ変位に対す
る開口面積特性、この流路切換弁と本考案による操舵力
制御バルブとの組合わせによるバルブ変位に対する開口
面積特性、およびこれら両バルブの組合わせによるバル
ブ変位に対する油圧特性をそれぞれ示す特性図である。 10……動力舵取装置におけるパワーステアリング本体
部、11……操舵力制御装置、12,13……入、出力軸、14
……トーションバー、16……回転式流路切換弁、16a〜1
6d……流路、17……ロータ、18……スリーブ、19……舵
取りハンドル、20a,20b;21a,21b……可変絞り、22,23…
…油圧通路、30……操舵力制御バルブ、31,32……還流
路、33……車速センサ、34……コントローラ、35,36…
…左、右可変絞り、40……ソレノイド、42……スリー
ブ、43……スプール、44……可動軸部材、45……通路
孔、46……タンクに至る通路孔、Ｐ……ポンプ、Ｔ……
タンク、PS……パワーシリンダ、C1,C2……シリンダ
左、右室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】舵取り操作に応じてポンプ、タンクとパワ
   ーシリンダ左、右室との間での流路切換えを行なう流路
   切換弁を備えている動力舵取装置において、 前記流路切換弁とパワーシリンダ左、右室とを接続する
   左、右油圧通路の途中に、これら各油圧通路を前記流路
   切換弁を通らずにタンクに直接接続する還流路をそれぞ
   れ分岐させて設けるとともに、 これら各還流路を車輌の走行条件に応じて開閉するため
   の左、右可変絞りを備えこれらの可変絞りを同期して可
   変制御する操舵力制御バルブを付設したことを特徴とす
   る動力舵取装置の操舵力制御装置。