JPH0767910B2 - 油圧反力型パワー・ステアリング - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、自動車に使用される油圧反力型パワー・ス
テアリングに関する。

背景技術 この種の油圧反力型パワー・ステアリングでは、自動車
が据え切りされる際、パワー・シリンダに発生される油
圧が最高圧になるのに比例して操舵力が最大になり、そ
の結果、ハンドルが重くなった。

また、特開昭57−7762号公報には、反力室R₁，R₂から圧
油を逃すリリーフ弁V₁，V₂を備えるパワー・ステアリン
グが、開示され、そして、特公昭45−8367号公報には、
反動室Ａ′,B′から圧油を逃すパワー・ステアリングの
反力制御弁が開示された。

前者は、そのリリーフ弁がパワー・ピストンに組み込ま
れるので、パワー・ステアリングに組み立てられた後で
は、そのリリーフ弁の設定圧力が調整できなくなり、ま
た、後者は、パルブ構造が複雑になり、それに伴って油
圧回路も複雑になる。

発明の課題 この発明の課題は、パワー・シリンダからコントロール
・バルブにフィード・バックされる油圧を設定するリリ
ーフ弁がパワー・ステアリングに組み込まれた状態で外
部から設定圧力を調整可能にし、自動車の一般走行時に
は、操舵力が通常にハンドルにフィード・バックされ、
また、その自動車の据え切り時には、その操舵力が軽減
されてそのハンドルにフィード・バックされ、そして、
そのハンドルを軽くするところの油圧反力型パワー・ス
テアリングの提供にある。

課題に関する発明の概要：請求する発明の内容 上述の課題に関連して、この発明の油圧反力型パワー・
ステアリングは、コントロール・バルブがオイル・ポン
プからパワー・シリンダに流れる圧油を方向制御し、そ
して、操舵力に対応してそのパワー・シリンダに発生す
る油圧をそのコントロール・バルブの反力室に導いて操
舵するところで、リリーフ通路が、そのコントロール・
バルブのバルブ・ボディに形成されてその反力室をオイ
ル・リザーバ側に連絡させ、そして、リリーフ弁が、入
口を開閉するボール・バルブ、そのボール・バルブをそ
の入口に押し付ける圧力設定スプリング、および外部に
ねじ回し操作可能に露呈されてその圧力設定スプリング
の設定圧力を調整可能にするプラグで組み立てられ、そ
して、そのリリーフ通路に配置され、そして、そのリリ
ーフ弁が、パワー・ステアリングに組み込まれた状態で
外部からその設定圧力を調整可能にし、自動車が一般走
行される際には、そのリリーフ弁が閉じられ、操舵力が
通常にハンドルにフィート・バックされ、また、その自
動車が据え切りされる際には、そのリリーフ弁が開か
れ、高圧の圧油をその反力室からオイル・リザーバに逃
し、そして、その操舵力が軽減されてそのハンドルにフ
ィート・バックされ、そのようにして、そのハンドルを
軽くするところにある。

具体例の説明 以下、この発明の油圧反力型パワー・ステアリングの特
定された具体例について、図面を参照して説明する。

図は、トラックに適用されたこの発明の油圧反力型パワ
ー・ステアリングの具体例10を示している。

このパワー・ステアリング10は、一対の前輪（図示せ
ず）を操舵するリンケージ型に製作され、ナックル・ア
ーム（図示せず）、ドラック・リンク（図示せず）、リ
ンク・レバー（図示せず）、コンペンセーティング・ロ
ッド（図示せず）・ピットマン・アーム（図示せず）、
ステアリング・ギア・ボックス（図示せず）、ハンドル
・シャフト（ステアリング・シャフトであって、図示せ
ず）、ハンドル（ステアリング・ホイールであって、図
示せず）、一対のシリンダ室25,26を備えたパワー・シ
リンダ11、反力室48を備えたコントロール・バルブ12、
供給側油圧配管70でそのコントロール・バルブ12に接続
されたオイル・ポンプ13、戻り側油圧配管71でそのコン
トロール・バルブ12に接続されたオイル・リザーバ14、
そのオイル・ポンプ13とそのコントロール・バルブ12と
の間でその供給側油圧配管70に配置されたフロー・コン
トロール・バルブ15、そして、そのコントロール・バル
ブ12の反力室48をそのオイル・リザーバ14に連絡する通
路47に配置されたリリーフ弁16を含んで構成され、特
に、そのリリーフ弁16は、そのトラックが一般走行され
る際には閉じられ、また、そのトラックが据え切りされ
る際には開かれるように、圧力設定されてある。

そのパワー・シリンダ11は、そのコントロール・バルブ
12を組み込み、そのコントロール・バルブ12のシリンダ
・ポート42,43に接続されるオイル・ポート27,28を開口
したシリンダ・ボア21を有するシリンダ・ボディ20と、
そのシリンダ・ボア21内に往復摺動可能に嵌め合わせら
れ、そのオイル・ポート27,28に対応して接続された一
対のシリンダ室25,26をそのシリンダ・ボア21内に区画
するピストン23と、そのピストン23に固定され、そのシ
リンダ・ボディ20のロッド・カバー（図示せず）におい
て出し入れ可能にして外側に伸長されたピストン・ロッ
ド24とより構成され、そのシリンダ・ボディ20をそのリ
ンク・レバーに、そのピストン・ロッド24をシャシ・フ
レーム（図示せず）にそれぞれ回転可能に連結してい
る。

また、そのオイル・ポート27はそのシリンダ・ボディ20
のヘッド・カバー22に形成されて、そのコントロール・
バルブ12のシリンダ・ポート42に連絡され、一方、その
オイル・ポート28は、そのロッド・カバーに形成され、
そして、側路パイプ29を介してそのコントロール・バル
ブ12のシリンダ・ポート43に連絡されてある。

そのように構成されたそのパワー・シリンダ11では、そ
のピストン23の動きが、そのシリンダ・ボディ21および
ピストン・ロッド24の動きになって、そのリンク・レバ
ー、ドラック・リンク、およびナックル・アームを経
て、前車軸（図示せず）の両端に振動可能に連結された
一対の前輪軸（図示せず）に伝達され、そのようにし
て、そのパワー・シリンダ11は、その前輪軸に回転可能
に支持されたその一対の前輪を操舵する。

そのコントロール・バルブ12は、バルブ・ボディ30と、
中空スプール31と、スプール・シャフト32と、一対の反
力ピストン33,34と、一対のスプール・ストッパ35,36
と、一対の反力ピストン・ストッパ37,38と、反力スプ
リング39とを含む油圧反力型構造に製作され、そのスプ
ール・シャフト32を入力軸（図示せず）にピボット連結
して、そのハンドルで切換え動作される。勿論、その入
力軸はそのコンペンセーティング・ロッドに連結されて
ある。

そのバルブ・ボディ30は、バルブ・ボア40が形成され、
そのパワー・シリンダ11のヘッド・カバー22において、
そのシリンダ・ボディ20に組み付けられ、そして、所定
の位置において、そのバルブ・ボア40に開口されたポン
プ・ポート41、一対のシリンダ・ポート42,43、一対の
タンク・ポート44,45、およびリリーフ・ポート46を備
えている。

そして、それらポンプ・ポート41、シリンダ・ポート4
2,43、リンクポート44,45、およびリリーフ・ポート46
は、そのバルブ・ボア40の内周面における開口をリング
溝にそれぞれ切削加工してある。

また、そのポンプ・ポート41は、その供給側油圧配管70
でそのオイル・ポンプ13に接続され、そのシリンダ・ポ
ート42は、そのオイル・ポート27に連絡され、そのシリ
ンダ・ポート43は、その側路パイプ29でそのオイル・ポ
ート28に接続され、そのタンク・ポート44,45は、その
戻り側油圧配管71でそのオイル・リザーバ14に接続さ
れ、そして、そのリリーフ・ポート46は、リリーフ通路
47でそのタンク・ポート44,45に連絡されてある。

その中空スプール31は、そのバルブ・ボディ30に形成さ
れたそのバルブ・ボア40に往復摺動可能に配置されて内
側に反力室48を形成し、そして、その反力室48をそのポ
ンプ・ポート41に連絡させる圧力取入れ側連通ポート49
を備えた構造に製作されてある。

また、その中空スプール31は、その反力室48の両端にピ
ストン・ボア51,52をそれぞれ形成し、そのバルブ・ボ
ディ30に形成されたポンプ・ポート41およびタンク・ポ
ート44,45をそのシリンダ・ポート42,43に切り換え接続
するスプール油室を形成するリング溝53,54を外周面に
切削加工してある。

さらに、その中空スプール31は、そのバルブ・ボディ30
に形成されたリリーフ・ポート46にその反力室48を連絡
する圧力逃し側連通ポート50を備えている。勿論、その
圧力逃し側連通ポート50は、その中空スプール31の外周
面においてリング溝55に切削加工されてあって、そのバ
ルブ・ボディ30のリリーフ・ポート46に常に合わせられ
た状態を維持可能にしてある。

そのスプール・シャフト32は、一端側をその中空スプー
ル31内に貫通させ、そのスプール31をそのバルブ・ボア
30内に往復摺動させるように、そのスプール31の両端に
位置され、そのスプール31を固定する一対のスプール・
ストッパ35,36を備え、また、他端をその入力軸にピボ
ット結合している。すなわち、そのスプール・シャフト
32は、ボール・ジョイントを介してその入力軸に連結さ
れてある。

さらに、そのスプール31の固定構造を詳述するならば、
そのスプール・シャフト32は、それらスプール・ストッ
パ35,36間に位置されてそのスプール・シャフト32の一
端側に嵌め合わせられたスリーブ状スペーサ56と、その
スプール・シャフト32の一端にねじ結合されたナット57
とを使用して一端側に固定されたところのそのスプール
・ストッパ35,36にそのスプール31を挟み付けさせてそ
のスプール31を固定してある。

そのスプール・ストッパ35,36は、プレート状に製作さ
れ、このスプール・ストッパ35,36には、互いに所定の
間隔を置いてストッパ面の所定の位置に開口された２個
の小穴58が穴明けされてある。

その一対の反力ピストン33,34は、そのピストン・ボア5
1,52およびスプール・シャフト32上のスペーサ56に往復
摺動可能に嵌め合わせられ、その中空スプール31の内側
に形成された反力室48を閉じている。

その一対の反力ピストン・ストッパ37,38は、それぞれ
バルブ・ボア40の両端を閉じるヘッド・カバー22および
シャフト・カバー59の面に突出された２個のピンからな
り、それらピン37,38は、そのスプール・ストッパ35,36
の小穴58を貫通し、その対応する反力ピストン33,34に
先端を突き当て、そのスプール31のピストン・ボア51,5
2内におけるその反力ピストン33,34の動きを規制し、そ
のスプール・シャフト32の動きに伴ない、その反力スプ
リング39に協働されて、それら反力ピストン33,34にポ
ンピング動作を与え、その反力室48に満された油を圧縮
し、そのスプール・シャフト32にフィート・バックされ
る油圧反力に変化を与える。

その反力スプリング39は、その反力ピストン33,34間に
おいて、そのスプール・シャフト32上のそのスペーサ56
のまわりに配置され、その反力ピストン33,34にポンピ
ング動作を与え、また、バルブのためのニュートラル・
スプリングとして機能している。

また、このコントロール・バルブ12では、その反力ピス
トン33,34およびその反力ピストン33,34を往復摺動可能
に嵌め合わせたそのピストン・ボア51,52が同じ寸法に
製作されたが、しかし、そのパワー・シリンダ11が片側
ロッド型複動シリンダに製作されてあるので、その反力
ピストン33,34は大径のものと、小径のものとに形成
し、そのピストン・ボア51,52もまた、それに対応し
て、大径ボアと小径ボアとに形成するならば、そのパワ
ー・ステアリング10が縮み動作する際、ドライバに操舵
が重く感じ、また、そのパワー・ステアリング10が伸び
動作する際、そのドライバに操舵が軽く感じること、言
い換えるならば、左右の操舵力に差を生じることが回避
される。すなわち、そのような簡単な変更で、右切りお
よび左切りの操舵力が均等化可能になる。勿論、そのパ
ワー・ステアリング10がインテグラル型に製作されるの
であるならば、その場合のコントロール・バルブはその
コントロール・バルブ12のように、製作される。

そのオイル・ポンプ13は、そのトラックに搭載されたデ
ィーゼル・エンジン（図示せず）によって駆動され、そ
のパワー・シリンダ11に圧油を供給するために、そのコ
ントロール・バルブ12のポンプ・ポート41にオイル・リ
ザーバ14を接続するところのその供給側圧油配管70に配
置され、そのオイル・リザーバ14の油を吸い上げ、加圧
し、そのディーゼル・エンジンの回転数にほぼ比例した
圧油の吐出し量が得られるようにしてある。勿論、この
オイル・ポンプ13は、既存のパワー・ステアリングに使
用されるオイル・ポンプと同様な構造に製作されたの
で、構造の説明については、省略する。

そのフロー・コントロール・バルブ15は、そのコントロ
ール・バルブ12とそのオイル・ポンプ13との間で、その
供給側油圧配管70に配置され、また、コントロール・バ
ルブ・バイパス72でその戻り側油圧配管71に接続されて
ある。

このフロー・コントロール・バルブ15は、そのオイル・
ポンプ13の吐出し側に接続されたポンプ・ポート61、そ
のコントロール・バルブ12のポンプ・ポート41に接続さ
れたコントロール・バルブ・ポート62、およびそのオイ
ル・ポンプ13の吸込み側に接続されたリターン・ポート
63を備えたバルブ・ケーシング60と、そのバルブ・ケー
シング60のバルブ・ボア（図示せず）に往復摺動可能に
配置されたオイル・リターン・コントロール・スプール
（図示せず）とを含んで構成され、そのポンプ・ポート
61側に送られる圧油の流量を調整して、所定の流量をそ
のコントロール・バルブ・ポート62側に送り、そして、
圧油の余剰流量をそのリターン・ポート63からそのオイ
ル・リザーバ14にそのコントロール・バルブ・バイパス
72を経て戻すようにしている。勿論、そのフロー・コン
トロール・バルブ15は、既存のパワー・ステアリングに
使用されるフロー・コントロール・バルブと同様な構造
に製作されてあるので、その構造の説明は省略する そのリリーフ弁16は、入口ポート65を開閉するボール・
バルブ67、そのボール・バルブ67をその入口ポート65に
押し付ける圧力設定スプリング68、および外部にねじ回
し操作可能に露呈されてその圧力設定スプリング68の設
定圧力を調整可能にするプラグ69で組み立てられ、そし
て、そのコントロール・バルブ12のバルブ・ボディ30に
形成されてその反力室48をそのオイル・リザーバ14側に
連絡させるそのリリーフ通路47に配置される。そのよう
に、そのリリーフ弁16は、バルブ・ボディがそのコント
ロール・バルブ12のバルブ・ボディ30を兼用する構造で
製作される。

このリリーフ弁16は、そのバルブ・ボディ30に穴明け加
工され、そのリリーフ通路47に開口された入口ポート65
および出口ポート66を備えたバルブ・ボア64と、そのバ
ルブ・ボア64に配置されてその入口ポート65を開閉する
ボール・バルブ67と、そのバルブ・ボア64に配置されて
そのボール・バルブ67をその入口ポート65に押し付ける
圧力設定スプリング68と、そのバルブ・ボア64にねじ込
まれて、そのバルブ・ボア64を閉じ、また、その圧力設
定スプリング68の設定圧力を調節可能にするプラグ69と
より構成され、そのコントロール・バルブ12の反力室48
の油圧が設定圧力よりも高くなると、そのボール・バル
ブ67で閉じられていたその入口ポート65が開かれ、圧油
がそのリリーフ通路47を経てその反力室48からそのタン
ク・ポート45に流れ、さらに、その戻り側油圧配管71を
経てそのオイル・リザーバ14に逃されるようにしてい
る。すなわち、このリリーフ弁16は、そのトラックが据
え切りされる際、そのコントロール・バルブ12の反力室
48の油圧が高くなった時、所謂、予め設定されたリリー
フ圧になった時にのみ開かれ、圧油をその反力室48から
そのオイル・リザーバ14に逃し、油圧の上昇を抑え、そ
のトラックの据え切り時に、そのパワー・シリンダ11に
発生する油圧が最高圧になり、そして、その油圧をその
反力室48に導くところのそのコントロール・バルブ12を
備えたそのパワー・ステアリング10では、その油圧の最
高圧に比例して操舵力が最大になり、ハンドルが重くな
ることを抑制し、また、そのトラックが一般走行される
際には閉じられ、そのパワー・ステアリング10が通常に
操舵力を発生するように、圧力設定されてある。

次に、その上述されたパワー・ステアリング10の動作を
そのトラックの走行状態に対応して説明するのに、その
ディーゼル・エンジンが運転されているので、そのオイ
ル・ポンプ13が駆動され、そのオイル・ポンプ13から吐
き出された圧油は、そのフロー・コントロール・バルブ
15で流量調整され、所定の圧油の流量がその供給側油圧
配管70を流れて、そのコントロール・バルブ12のポンプ
・ポート41に送られる。

そのポンプ・ポート41に送られた圧油は、図示されるよ
うに、その中空スプール31がニュートラル位置に置かれ
ているならば、その戻り側油圧配管71を経てそのタンク
・ポート44,45からそのオイル・リザーバ14に戻される
が、そのステアリング・ホイールが操舵され、そのステ
アリンク・シャフト、ステアリング・ギア・ボックス、
ピットマン・アーム、コンペンセーティング・ロッド、
および入力軸を介して、そのスプール・シャフト32が何
れかの方向に押し引きされ、その中空スプール31がその
スプール・シャフト32の動きの方向に摺動され、その中
空スプール31の動きに応じてその圧油がそのシリンダ・
ポート42,43の何れか一方からそのパワー・シリンダ11
のシリンダ室25,26の何れか一方に送られる。

また、同時に、そのポンプ・ポート41に送られた圧油の
一部分がその圧力取入れ側連通ポート49を経てその反力
室48に供給されるので、その操舵に対応する反力、所
謂、操舵力は、その反力室48内の油圧および反力スプリ
ング39で与えられる。

今、そのトラックが据え切りされるならば、そのパワー
・シリンダ11に供給される圧油の圧力が最高圧になり、
それに伴って、その圧油の一部分がその圧力取入れ側連
通ポート49からその反力室48に供給されるので、その反
力室48内の圧油はそのリリーフ圧よりも高くなり、その
結果、そのリリーフ弁16が開かれ、その反力室48内の圧
油の一部分はその圧力逃し連通ポート50、リリーフ・ポ
ート46、リリーフ通路47、および戻り側圧油配管71を経
てそのオイル・リザーバ14に逃される。

そのようにして、その反力室48の油圧が逃されるので、
その反力室48の油圧はリリーフ圧に保たれ、油圧の上昇
が抑えられ、その結果、操舵力の増大が抑制され、すな
わち、操舵力が軽減される。

そのように、そのトラックの据え切り時には、そのパワ
ー・シリンダ11に発生する油圧が最高圧になり、その最
高圧の油圧がその反力室48に導かれるも、その油圧がそ
のリリーフ弁16で逃されるので、その反力室48の油圧の
上昇が抑えられ、そのパワー・シリンダ11では、その油
圧が最高圧になるに比例して操舵力が最大になるが、し
かし、そのコントロール・バルブ12では、その操舵力が
最大になることが抑制され、換言するならば、そのハン
ドルにフィート・バックされる操舵力がそのリリーフ圧
に抑えられ、その結果、ハンドル操作が軽く行なわれ
る。

また、そのトラックが一般走行されるならば、そのパワ
ー・シリンダ11に発生される油圧が、そのリリーフ圧よ
りも低いので、その反力室48の油圧はそのリリーフ弁16
によって逃がされることもなく、このパワー・ステアリ
ング10は、通常に操舵力を発生する 先に図面を参照して説明されたところのこの発明の特定
された具体例から明らかであるように、この発明の属す
る技術の分野における通常き知識を有する者にとって、
この発明の内容は、その発明の性質（nature）および本
質（substance）に由来し、そして、それらを内在させ
ると客観的に認められる別の態様に容易に具体化され
る。勿論、この発明の内容は、その発明の課題に相応し
（be commensurate with）、そして、その発明の成立に
必須である。

発明の便益 上述から理解されるように、この発明の油圧反力型パワ
ー・ステアリングは、コントロール・バルブがオイル・
ポンプからパワー・シリンダに流れる圧油を方向制御
し、そして、操舵力に対応してそのパワー・シリンダに
発生する油圧をそのコントロール・バルブの反力室に導
いて操舵するところでリリーフ通路が、そのコントロー
ル・バルブのバルブ・ボディに形成されてその反力室を
オイル・リザーバ側に連絡させ、そして、リリーフ弁
が、入口を開閉するボール・バルブ、そのボール・バル
ブをその入口に押し付ける圧力設定スプリング、および
外部にねじ回し操作可能に露呈されてその圧力設定スプ
リングの設定圧力を調整可能にするプラグで組み立てら
れ、そして、そのリリーフ通路に配置されるので、この
発明の油圧反力型パワー・ステアリングでは、そのリリ
ーフ弁がパワー・ステアリングに組み込まれた状態で外
部からその設定圧力を調整可能になってそのパワー・ス
テアリングが非常に簡単に調整可能になり、そして、自
動車が一般走行される際には、パワー・シリンダに発生
される油圧が低く、そのリリーフ弁が閉じられ、操舵力
が通常にハンドルにフィード・バックされ、また、その
自動車が据え切りされる際には、そのパワー・シリンダ
に発生される油圧が最高圧になり、その最高圧の油圧が
その反力室に導かれても、その油圧でそのリリーフ弁が
開かれ、その高い油圧がその反力室から逃され、その反
力室内の油圧の上昇が抑えられ、そのパワー・シリンダ
では、その油圧が最高圧になるに比例して操舵力が最大
になるも、そのコントロール・バルブでは、そのハンド
ルにフィード・バックされる操舵力がリリーフ圧に抑え
られてそのバンドルにフィード・バックされる操舵力が
軽減され、ハンドル操作が軽く行なわれ、そして、ドラ
イバの疲労が緩和され、加えて、高価な手段によること
なしに製作が可能になり、また、装置全体の複雑化が抑
制され、その結果、自動車にとって非常に有用で実用的
である。

【図面の簡単な説明】

図は、トラックに適用されたこの発明の油圧反力型パワ
ー・ステアリングの具体例を示す概説図である。 11……パワー・シリンダ、12……コントロール・バル
ブ、13……オイル・ポンプ、14……オイル・リザーバ、
15……フロー・コントロール・バルブ、16……リリーフ
弁。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−7762（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−88663（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−21971（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−109231（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−10860（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−47636（ＪＰ，Ａ) 特開 昭45−8368（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−109628（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−120036（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−38275（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭45−8367（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭49−39458（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭40−24323（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭49−38822（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コントロール・バルブがオイル・ポンプか
   らパワー・シリンダに流れる圧油を方向制御し、そし
   て、操舵力に対応してそのパワー・シリンダに発生する
   油圧をそのコントロール・バルブの反力室に導いて操舵
   するものにおいて、 リリーフ通路が、そのコントロール・バルブのバルブ・
   ボディに形成されてその反力室をオイル・リザーバ側に
   連絡させ、そして、 リリーフ弁が、入口を開閉するボール・バルブ、そのボ
   ール・バルブをその入口に押し付ける圧力設定スプリン
   グ、および外部にねじ回し操作可能に露呈されてその圧
   力設定スプリングの設定圧力を調整可能にするプラグで
   組み立てられ、そして、そのリリーフ通路に配置される ところに特徴がある油圧反力型パワー・ステアリング。