JP2000159131A - ステアリングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決課題】 パワーステアリングシステムに用いられ
るパワーステアリング制御バルブを提供する。 【解決手段】 車輌用ステアリングシステム（１０）
は、相対回転可能でパワーステアリングモーター（３
１）への流体出入口となる内部及び外部バルブ部材（４
０，４２）を含む。トーションバー（１０２）は内部及
び外部バルブ部材に連結され、ステアリングシステムの
作動中、両部材間の相対回転に抵抗する。トーションチ
ューブ（２０２）は、外部バルブ部材に連結された第１
端部（２０６）及びクラッチ（２１２）に連結された第
２端部（２１０）を有する。クラッチは、トーションチ
ューブの第２端部を内部バルブ部材に連結させ、内部及
び外部バルブ部材間の相対回転に対する抵抗を増加させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転向操縦可能な車
両ホイール用のパワーステアリングシステムに関する。
特に、本発明は、パワーステアリングシステムに用いら
れるパワーステアリング制御バルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】公知のパワーステアリングシステムは、
車輌ステアリングモーターへの流体の出入り口となり、
互いに相対回転可能な内部バルブ部材及び外部バルブ部
材を含む。トーションバーは、内部バルブ部材及び外部
バルブ部材に連結されていて、内部バルブ部材と外部バ
ルブ部材との間の相対回転に対抗し、内部バルブ部材及
び外部バルブ部材をそれらの初期位置に押しつけて、ス
テアリングホイール及び内部バルブ部材に回転力が与え
られないようにする。この構成を有するパワーステアリ
ング制御バルブは、米国特許第５，２３０，２７３号明
細書に開示されている。別の公知のパワーステアリング
制御バルブは、米国特許第４，３３９，９８６号明細書
に開示されている。

【０００３】内部バルブ部材と外部バルブ部材との間の
相対回転に対してトーションバーにより与えられる抵抗
は、トーションバーの有効長さを変えることにより、変
えられることが、すでに示唆されている。よって、米国
特許第４，４８１，８６６号明細書において、アンカー
ナットは、トーションバーと内部バルブ部材との間に延
在する。アンカーナットをトーションバーに沿って移動
させることにより、トーションバーの有効長さを変えら
れる。米国特許第３，９３０，５５４号明細書におい
て、プランジャーは、トーションバーの中央部にあるリ
セスとの係合位置に移動させられて、トーションバーの
有効長さを減少させる。トーションバーの有効長さを短
くすることにより、内部バルブ部材と外部バルブ部材と
の間の相対回転に対するトーションバーの抵抗を強め
る。

【０００４】

【解決すべき課題】本発明は、パワーステアリングシス
テムに用いられるパワーステアリング制御バルブを提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決する手段】本発明は、新規で改良された車
輌のステアリングシステムに関する。ステアリングシス
テムは、互いに相対回転可能で車輌のパワーステアリン
グモーターに流体の出入り口となる第１及び第２のバル
ブ部材を含む。トーションバーであってもよい第１のバ
ネは、バルブ部材と連結して、バルブ部材間の相対回転
に抵抗する。トーションチューブであってもよい第２の
バネは、一方のバルブ部材及びクラッチと連結する。ク
ラッチは、非係合状態から係合状態まで作動可能で、バ
ルブ部材間の相対回転に対する抵抗を強める。

【０００６】

【好ましい実施形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限
定されるものではない。

【０００７】車輌パワーステアリングシステム１０（図
１）は、車輌の運転手によるステアリングホイール１２
の回転時に、操舵可能な車輌ホイール（図示せず）を転
向させるように作動可能である。ステアリングホイール
１２の回転は、エンジン従動ポンプ２４及び供給導管２
６からの流体を一対のアクチュエータ導管２８および３
０のいずれか一方に流入させるように、パワーステアリ
ング制御バルブ２２を作動させる。アクチュエータ導管
２８及び３０のいずれか一方を介して供給導管２６から
導入される高圧流体は、アクチュエータ３１を、公知の
態様で、操舵可能な車輌ホイールを転向させるように効
果的に作用する。流体は、アクチュエータ３１から、他
方のアクチュエータ導管２８又は３０と、パワーステア
リング制御バルブ２２と、戻り導管３４と、速度応答制
御ユニット３６と、を介して、リザーバ３２に導入され
る。

【０００８】パワーステアリング制御バルブ２２は、内
部バルブ部材４０と外部バルブ部材４２とを含む。外部
バルブ部材４２は、筒状であり、内部バルブ部材４０を
囲包する。内部バルブ部材４０及び外部バルブ部材４２
は、共通の中心軸４６の周りに、互いに及びハウジング
４４に対して回転可能である。

【０００９】内部バルブ部材４０は、筒状入り口部材す
なわちバルブステム５０（図１）を有するワンピースと
して形成されている。バルブステム５０は、ステアリン
グホイール１２と連結されている。ワンピースの外部バ
ルブ部材４２は、ピン５６によって、追跡部材５４と連
結されている。追跡部材５４は、適当なベアリング（図
示せず）によって、ハウジング４４内に回転可能に支持
されている。ピニオンギア６４は、追跡部材５４の上に
形成されている。ピニオンギア６４は、ラック６６とか
み合い係合するように配されている。ラック６６は、パ
ワーステアリングアクチュエータ３１と操舵可能な車輌
ホイールとに連結されている。

【００１０】パワーステアリング制御バルブ２２は、公
知の中心開放タイプでよい。したがって、パワーステア
リング制御バルブが非作動位置にある場合には、ポンプ
２４からの流体圧は、アクチュエータ導管２８及び３０
を介して、パワーステアリングアクチュエータ３１内の
ピストン７６の両端部にて、アクチュエータシリンダチ
ャンバ７２及び７４に導通される。流体フローは、パワ
ーステアリング制御バルブ２２から、戻り導管３４を介
して、リザーバ３２に導通される。

【００１１】パワーステアリング制御バルブ２２は、圧
力均衡型である。したがって、パワーステアリング制御
バルブ２２が非作動状態にある場合には、アクチュエー
タシリンダチャンバ７２及び７４内には、等価な流体圧
が存在する。

【００１２】ステアリングホイール１２（図１）の回転
時及びバルブステム５０の回転時には、内部バルブ部材
４０は、ハウジング４４及び外部バルブ部材４２に対し
て、軸４６の周りに回転する。これは、ポンプ２４から
の高圧流体をアクチュエータ導管２８又は３０の一方に
指向させ、他方のアクチュエータ導管２８又は３０から
の流体をリザーバ３２に指向させる。パワーステアリン
グ制御バルブ２２は圧力均衡型であるから、初期位置か
らの両方向におけるステアリングホイールの等価な回転
量は、アクチュエータ導管２８及び３０を介してアクチ
ュエータシリンダチャンバ７２及び７４にそれぞれ導通
されている比較的高い流体圧を生じる。

【００１３】外部バルブ部材４２に対する一方向での内
部バルブ部材４０の回転は、アクチュエータ導管２８の
リザーバ３２への連通量を減少させ、ポンプ２４へのア
クチュエータ導管２８の連通量を増加させる。この結
果、ポンプ２４からの高圧の流体は、アクチュエータシ
リンダチャンバ７２へ導入されるようになる。この高圧
流体は、ピストン７６を右方向（図１でみた場合）に移
動させる。ピストン７６が右方向に移動するので、チャ
ンバ７４から排出される流体は、アクチュエータ導管３
０及び戻り導管３４を介して、リザーバ３２に導通され
る。

【００１４】同様に、外部バルブ部材４２に対して反対
方向への同じ距離の内部バルブ部材４０の回転は、アク
チュエータ導管３０のリザーバ３２との連通量を減少さ
せ、アクチュエータ導管３０のポンプ２４との連通量を
増加させる。この結果、ステアリングホイールの他の方
向への回転時にアクチュエータシリンダチャンバ７２に
導入されたように、ポンプ２４からアクチュエータシリ
ンダチャンバ７４へ導入されている同じ比較的高圧の流
体を生じる。アクチュエータシリンダチャンバ７４内の
比較的高圧の流体は、ピストン７６を左方向（図１でみ
た場合）に移動させる。ピストン７６が左方向に移動す
るので、チャンバ７２からの流体は、アクチュエータ導
管２８及び戻り導管３４を介して、リザーバ３２に導通
される。

【００１５】パワーステアリングアクチュエータ３１が
作動すると、ラック６６は、ピニオンギア６４及び追跡
部材５４を回転させる。これは、外部バルブ部材４２を
内部バルブ部材４０に対して回転させる。パワーステア
リングアクチュエータ３１が作動して、操舵可能な車輌
ホイールを内部バルブ部材４０の回転量に対応する量だ
け転向させるので、ラック６６は、内部バルブ部材４０
に対する中心位置に外部バルブ部材４２を移動させるた
めに十分な距離だけ、ピニオン６４を回転させる。この
状態になると、アクチュエータシリンダチャンバ７２及
び７４内の流体圧は等しくなり、アクチュエータ３１は
作動を中止する。

【００１６】パワーステアリング制御バルブ２２が初期
位置にある場合、ポンプ２４からの流体圧は、外部バル
ブ部材４２に形成された環状中央溝８０（図１）に伝わ
る。流体は、溝８０からの筒状外部バルブ部材４２内部
へ、溝８０の外周に等距離で離隔している３個の通路
（図示せず）を介して、流れる。内部バルブ部材４０
は、軸方向に延在する溝と共働する軸方向に延在する溝
（図示せず）と、公知の態様で外部バルブ部材４２内部
に形成されたランドと、を有する。外部バルブ部材４２
内部の溝の１セットは、アクチュエータ導管２８と連結
された環状外部溝８８と流体連通状態に連結される。外
部バルブ部材４２内部の軸方向に延在する溝の第２のセ
ットは、アクチュエータ導管３０と連結された外部バル
ブ部材４２に形成された環状外部溝９０と流体連通状態
に連結される。

【００１７】開口（図示せず）は、内部バルブ部材４０
内に形成された別の溝上で、内部バルブ部材４０内の軸
方向に延在する中央通路まで、半径方向内方に延在す
る。中央通路は、外部バルブ部材４２の下端部にて、チ
ャンバ９８と流体連通状態に連結されている。チャンバ
９８は、戻り導管３４を介して、リザーバ３２（図１）
及び速度対応制御ユニット３６と流体連通状態に連結さ
れる。

【００１８】筒状トーションバー１０２は、内部バルブ
部材４０の中心軸４６上に形成された軸方向に延在する
流体戻り通路に配されている。トーションバー１０２の
上端部は、バルブステム５０に連結されている。トーシ
ョンバー１０２の下端部は、追跡部材５４及び外部バル
ブ部材４２に連結されている。

【００１９】トーションバー１０２は捻れて、内部バル
ブ部材４０及び外部バルブ部材４２の間に相対回転可能
となる。回転力がステアリングホイール及び内部バルブ
部材４０に与えられなくなると、トーションバー１０２
は、内部バルブ部材４０及び外部バルブ部材４２を初期
位置に押しつける。

【００２０】パワーステアリング抵抗制御システム１１
０（図１）は、車輌速度に従ってパワーステアリング制
御バルブ２２を作動するために要求される力を制御す
る。よって、比較的低速の車輌速度においては、外部バ
ルブ部材４２に対して内部バルブ部材４０を回転するた
めに小さな力が要求される。比較的高速の車両速度にお
いては、外部バルブ部材４２に対して内部バルブ部材４
０を回転させるために大きな力が要求される。

【００２１】パワーステアリング抵抗制御システム１１
０は、２個の主要成分を含む。すなわち、パワーステア
リング制御バルブハウジング４４に配されている圧力応
答抵抗制御ユニット１１２と、速度応答制御ユニット３
６と、である。圧力応答制御ユニット１１２は、内部バ
ルブ部材４０及び外部バルブ部材４２の間の相対回転に
抵抗する。速度応答制御ユニット３６は、車輌速度の関
数として変動する力で、圧力応答制御ユニット１１２に
内部バルブ部材４０及び外部バルブ部材４２の間の相対
回転を生じさせる。

【００２２】圧力応答制御ユニット１１２は、力伝達組
立体１１４を含む。力伝達組立体１１４は、内部バルブ
部材４０及び外部バルブ部材４２の間の相対回転に抵抗
する。力伝達部材１１４は、上部反作用要素すなわちデ
ィスク１１６を含む。環状上部反作用要素すなわちディ
スク１１６は、バネ１２２により、複数の力伝達要素す
なわちボール１２０に対して下方に押される。螺旋形力
伝達要素すなわちボール１２０は、上部反作用要素１１
６により、下部反作用要素すなわちディスクに形成され
た複数のリセス（図示せず）に押しつけられる。環状下
部反作用要素１２６内のほぼ半径方向に延在するリセス
を係合することに加えて、ボール１２０は、筒状内部バ
ルブ部材４０に形成された軸方向に延在するリセス１３
０に係合する。

【００２３】下部反作用要素１２６は、外部バルブ部材
４２の上端部にしっかりと連結される。螺旋形力伝達要
素すなわちボール１２０は、下部反作用要素１２６内の
リセス及び内部バルブ部材４０内のリセス１３０に係合
する。したがって、ボール１２０は、内部バルブ部材４
０及び外部バルブ部材４２の間で力を伝達して、内部バ
ルブ部材４０及び外部バルブ部材４２の間の相対回転に
抵抗する。

【００２４】内部バルブ部材４０及び外部バルブ部材４
２の間の相対回転が発生すると、力伝達要素すなわちボ
ール１２０は、下部反作用要素１２６内のリセスとのカ
ム係合が部分的に解除される。この状態になると、ボー
ル１２０は、内部バルブ部材４０内に形成された細長い
リセス１３０内で軸方向上方（図１でみて）に移動す
る。ボール１２０がリセス１３０内で上方に移動する
と、ボール１２０は、上部反作用要素１１６をバネ１２
２の作用に抗して上方に移動させる。

【００２５】ボール１２０が上方に移動し、下部反作用
要素１２６内に形成されたリセスから部分的に離れる際
に、ボール１２０は、内部バルブ部材４０内に形成され
た軸方向に延在するリセス１３０と係合したままであ
る。ボール１２０はリセス１３０内で上方に移動する
が、ボールの下部は力伝達要素１２６内のリセスに残さ
れたままである。したがって、ボール１２０は、力伝達
要素１２６から内部バルブ部材４０へ直接的に力を伝達
するために効果がある。

【００２６】環状上部反作用要素１１６は、環状外部シ
ールを具備する。環状外部シールは、ハウジング４４の
筒状内側表面に係合する。加えて、内部シールは、外部
シール及び内部バルブ部材４０に係合する。内部シール
及び外部シールは、内部バルブ部材４０及びハウジング
４４の筒状内側表面１４０と共働して、上部反作用要素
１１６の軸方向の両端部上に一対の環状チャンバ１４８
及び１５０を形成する。

【００２７】下部チャンバ１５０内の流体圧力は、バネ
１２２とは反対側に、上部反作用要素１１６を下部反作
用要素１２６から上方に離隔するように押しつける。通
常の位置において、バネ１２２により上部反作用要素１
１６にかけられる力は、常に、圧力チャンバ１５０内の
流体により上部反作用要素１１６の下側にかけられる流
体圧力よりも、大きい。したがって、上部反作用要素１
１６は、通常の作用中、常に、ボールすなわち力伝達要
素１２０との係合位置に当接したままである。

【００２８】幾らかの流体が、外側シール１３８と内側
シール１４４とからバネチャンバ１４８（図１）にリー
クするであろうことは予想される。したがって、バネチ
ャンバ１４８は、ドレーン導管１５４を介して、リザー
バ３２に連結されている。バルブ部材４０の上端部は、
ハウジングの内側表面及びバルブステム５０の外側表面
に係合する環状ベアリング又はブッシュによって、ハウ
ジング４４に整合されている。

【００２９】内部バルブ部材４０及び外部バルブ部材４
２は、ほぼ同じ構成を有し、１９８１年７月７日に発行
された米国特許第４，２７６，８１２号明細書「パワー
ステアリングバルブ及びその製造方法」に記載されてい
る態様と同じ態様で互いに共働する。しかし、所望であ
れば、内部バルブ部材４０及び外部バルブ部材４２は、
異なる構成であってもよい。パワーステアリング制御バ
ルブ２２の全体的な構成は、１９９３年７月２７日に発
行された米国特許第５，２３０，２７３号明細書「パワ
ーステアリングアクチュエータへの流体フローを制御す
る装置」に記載されているパワーステアリング制御バル
ブとほぼ同様の構成であってもよい。しかし、所望であ
れば、パワーステアリング制御バルブ２２は、記載され
ている特別の構成と異なる構成を有するものでもよい。バネシステム 本発明の特徴によれば、トーションバー１０２（図１及
び図２）は、バネシステム２００内に１本のバネを形成
する。バネシステム２００は、さらに、筒状トーション
チューブ２０２を含む。筒状トーションチューブ２０２
は、トーションバー１０２を部分的に囲包して、トーシ
ョンバー１０２と共働する。トーションチューブ２０２
は、追跡部材５４及びトーションバー１０２の下端部に
しっかりと連結されている下端部２０６（図１でみて）
を有する。トーションチューブ２０２の下端部２０６
は、ピン５６を介して、外部バルブ部材４２に連結され
ている。したがって、トーションチューブ２０２の下端
部２０６及びトーションバー１０２の下端部は、ピン５
６を介して、外部バルブ部材４２に連結されている。

【００３０】トーションチューブ２０２は、クラッチ２
１２と連結されている上端部２１０（図１及び図２でみ
て）を有する。クラッチ２１２は、非係合状態と係合状
態との間で作動可能である。クラッチ２１２が係合状態
にあるとき、クラッチ２１２は、トーションチューブ２
０２の上端部２１０からインプット部材すなわちバルブ
ステム５０まで、トーションバー１０２の上端部を介し
て、力を伝達する。上述したように、インプット部材す
なわちバルブステム５０は、内部バルブ部材４０とのワ
ンピースとして一体的に形成されている。したがって、
クラッチ２１２は、クラッチ２１２が係合状態にあると
き、トーションチューブ２０２の上端部２１０を内部バ
ルブ部材４０に、トーションバー１０２の上端部及びバ
ルブステム５０を介して、連結する。

【００３１】クラッチ２１２が非係合状態にあるとき、
クラッチ２１２は、トーションチューブ２０２の上端部
２１０とトーションバー１０２の上端部との間に力を伝
達しない。クラッチ２１２が非係合状態にあるとき、ト
ーションチューブ２０２の上端部２１０は、トーション
バー１０２と、インプット部材すなわちバルブステム５
０と、内部バルブ部材４０と、に連結していない。この
とき、トーションチューブ２０２の下端部２０６だけ
が、トーションバー１０２と連結されている。したがっ
て、クラッチ２１２が非係合状態にあるとき、トーショ
ンチューブ２０２は、内部バルブ部材４０及び外部バル
ブ部材４２の間の相対回転に抵抗しない。

【００３２】クラッチ２１２が係合状態にあるとき、ト
ーションチューブ２０２は、トーションバー１０２と平
行に連結される。係合したクラッチ２１２は、トーショ
ンチューブ２０２の上端部２１０をトーションバー１０
２に連結する。この結果、トーションチューブ２０２の
上端部２１０は、係合したクラッチ２１２及びトーショ
ンバー１０２を介して、インプット部材すなわちバルブ
ステム５０及び内部バルブ部材４０に連結するようにな
る。内部バルブ部材４０と外部バルブ部材４２との間の
相対回転は、クラッチ２１２が係合したときに、トーシ
ョンバー１０２及びトーションチューブ２０２との両者
の組み合わされた効果の下で、抵抗を受ける。

【００３３】係合したクラッチ２１２は、操舵可能な車
輌ホイールの左又は右への転回の間、内部バルブ部材４
０及び外部バルブ部材４２の間に力を伝達する。よっ
て、係合したクラッチ２１２は、ステアリングホイール
１２の時計回り又は反時計回り方向への回転が生じる
と、内部バルブ部材４０及び外部バルブ部材４２の間に
力を伝達する。クラッチ２１２が非係合状態にあると
き、内部バルブ部材４０及び外部バルブ部材４２の間の
相対回転は、トーションバー１０２によってのみ、抵抗
を受ける。クラッチ２１２が係合状態にあるとき、内部
バルブ部材４０及び外部バルブ部材４２の間の相対回転
は、トーションバー１０２及びトーションチューブ２０
２によって、いずれかの方向に、抵抗を受ける。

【００３４】制御ユニット２２０（図１）は、クラッチ
２１２に連結されている。制御ユニット２２０は、車輌
作動状態の関数として、係合状態及び非係合状態の間
で、クラッチ２１２を作動させる。制御ユニット２２０
は、車輌速度の関数として変動するインプット２２２を
有する。制御ユニット２２０への別のインプット２２４
は、車輌の側方加速度の関数として変動する。制御ユニ
ット２２０への第３のインプット２２６は、車輌のヨー
速度（yaw rate）の関数として変動する。

【００３５】アルゴリズムが制御ユニット２２０に与え
られて、内部バルブ部材４０及び外部バルブ部材４２の
間の相対回転に対する所望の抵抗量を決定する。トーシ
ョンバー１０２が内部バルブ部材４０及び外部バルブ部
材４２の間の相対回転に対する所望の抵抗量を与えるこ
とができるように、制御ユニット２２０が決定する場合
には、制御ユニット２２０は、クラッチ２１２を非係合
状態に維持する。しかし、トーションバー１０２が内部
バルブ部材４０及び外部バルブ部材４２の間の相対回転
に対する所望の抵抗量を与えることができないように、
制御ユニット２２０が決定する場合には、制御ユニット
２２０は、クラッチ２１２を非係合状態から係合状態に
作動させる。

【００３６】車輌が比較的低速度で作動している間は、
内部バルブ部材４０及び外部バルブ部材４２の間の相対
回転に対して比較的小さな抵抗を有することが望まし
い。したがって、車輌が低速度で作動している間は、制
御ユニット２２０は、クラッチ２１２を非係合状態に維
持する。クラッチ２１２が非係合状態にある低速度の車
輌速度にて、内部バルブ部材４０及び外部バルブ部材４
２の間の相対回転はトーションバー１０２によってのみ
抵抗を受ける。

【００３７】車輌が比較的高速度で作動している場合に
は、内部バルブ部材４０及び外部バルブ部材４２の間の
相対回転に対して比較的大きな抵抗を有することが望ま
しい。したがって、車両が比較的高速度で移動している
場合には、制御ユニット２２０は、クラッチ２１２を係
合させる。クラッチ２１２が係合状態にある比較的高速
度の車輌速度にて、内部バルブ部材４０及び外部バルブ
部材４２の間の相対回転は、トーションバー１０２及び
トーションチューブ２０２の組み合わされた効果により
抵抗を受ける。

【００３８】クラッチ２１２が多くの異なる公知の構成
を有してもよいことは予想される。さらに、クラッチ２
１２は多くの異なる態様で、係合状態と非係合状態との
間で作動可能であることも予想される。しかし、電気ア
クチュエータを有するクラッチ２１２を利用することが
望ましいと確信する。

【００３９】クラッチ２１２に電気エネルギーを伝導さ
せるために、外部接点２３２及び２３４（図１）が、ハ
ウジング４４内に載置され、制御ユニット２２０に連結
されている。外部接点２３２及び２３４は、ハウジング
４４に対して静止している。外部接点２３２及び２３４
は、ハウジング４４から電気的に絶縁されている。

【００４０】外部接点２３２及び２３４（図１及び図
２）は、インプット部材すなわちバルブステム５０とし
っかり連結されている一対の導電性ストリップ２３６及
び２３８を係合させる。導電性ストリップ２３６及び２
３８は、互いに及びインプット部材すなわちバルブステ
ム５０から電気的に絶縁されている。導電性ストリップ
２３６は、外部接点２３２によって係合されている。導
電性ストリップ２３８は、外部接点２３４によって係合
されている。

【００４１】一対の内部接点２４２及び２４４（図２）
は、インプット部材すなわちバルブステム５０の上に載
置されていて、互いに及び導電性ストリップ２３６及び
２３８から電気的に絶縁されている。内部接点２４２及
び２４４は、互いに及びインプット部材すなわちバルブ
ステム５０から電気的に絶縁されている。内部接点２４
２及び２４４は、インプット部材すなわちバルブステム
５０と一緒に、ハウジング４４及びクラッチ２１２に対
して移動する。

【００４２】内部接点２４２及び２４４は、クラッチ２
１２の外側上の一対の導電性ストリップ２４６及び２４
８と係合する。クラッチ１２上の導電性ストリップ２４
６及び２４８は、互いに及びクラッチ用のハウジングか
ら電気的に絶縁されている。クラッチ２１２が非係合状
態にあるパワーステアリング制御バルブ２２の作動中、
内部接点２４２及び２４４は、クラッチ上の導電性スト
リップ２４６及び２４８に対して移動する。

【００４３】環状導電性ストリップ２３８，２４６及び
２４８は、互いに且つ内部バルブ部材４０及び外部バル
ブ部材４２の中心軸４６と同軸関係に配置されている。
ハウジング４４に対する内部バルブ部材４０及びインプ
ット部材すなわちバルブステム５０の回転中、静止外部
接点２３２及び２３４は、インプット部材すなわちバル
ブステム５０上の導電性ストリップ２３６及び２３８を
制御ユニット２２０と電気的に連結させる。クラッチ２
１２とインプット部材すなわちバルブステム５０との間
の相対回転中、内部接点２４２及び２４４は、外部導電
性ストリップ２３６及び２３８とクラッチ２１２上の導
電性ストリップ２４６及び２４８との間の電気的接触を
維持する。摩擦クラッチ クラッチ２１２が多くの異なる構成を有してもよいこと
は予想される。図３に概略的に示した本発明の実施形態
において、クラッチ２１２は、摩擦クラッチである。ク
ラッチ２１２は、環状ハウジング２６０を含む。環状ハ
ウジング２６０は、トーションバー１０２の周囲に延在
する。環状ハウジング２６０は、トーションバー１０２
及び筒状トーションチューブ２０２と同軸関係に配設さ
れている。ハウジング２６０は、トーションチューブ２
０２の上端部２１０（図３でみて）としっかり連結され
ている。

【００４４】環状摩擦盤２６２は、ハウジング２６０と
同軸関係に配設されている。環状摩擦盤２６２は、ハウ
ジング２６０内に配設された複数のソレノイド２６４に
よって、上方向（図３でみて）に移動可能である。ソレ
ノイド２６４には、クラッチ２１２にエネルギーが与え
られている場合、クラッチ２１２上の導電性ストリップ
２４６及び２４８（図３）から導電された電気エネルギ
ーによって、エネルギーが与えられる。

【００４５】ソレノイド２６４にエネルギーが与えられ
ると、摩擦盤２６２は環状フランジ２７０と係合するま
で、軸方向上方に移動させられる。フランジ２７０は、
トーションバー１０２にしっかりと連結されている。フ
ランジ２７０で摩擦盤２６２にエネルギーが与えられる
と、トーションバー１０２及びトーションチューブ２０
２の間の相対回転は、摩擦盤２６２及びフランジ２７０
の間に伝達された摩擦力によって、抵抗を受ける。この
結果、トーションバー１０２及びトーションチューブ２
０２は、クラッチ２１２を介して、平行に連結されるよ
うになる。したがって、トーションバー１０２及びトー
ションチューブ２０２の両者は、内部バルブ部材４０及
び外部バルブ部材４２（図１）の間の相対回転に効果的
に抵抗する。

【００４６】摩擦盤２６２を環状フランジ２７０に対し
て押しつける力は、制御ユニット２２０（図１）からソ
レノイド２６４まで導電される電流の大きさの直接的な
関数として変動する。ソレノイド２６４は、外部接点２
３２及び２３４（図２）と、導電性ストリップ２３６及
び２３８と、内部接点２４２及び２４４と、導電性スト
リップ２４６及び２４８と、を介して、制御ユニット２
２０に、電気的に連結される。したがって、トーション
バー１０２及びインプット部材すなわちバルブステム５
０が互いに及びハウジング４４及び／又はトーションチ
ューブ２０２に対して回転する間、制御ユニット２２０
とソレノイド２６４との間に電気的な相互連結が維持さ
れる。

【００４７】ソレノイド２６４が、制御ユニット２２０
（図１）からの電流によってエネルギーを受ける場合、
摩擦盤２６２（図３）は、トーションチューブ２０２の
上端部２１０及びフランジ２７０の間の相対移動に抵抗
するために十分な力でソレノイド２６４によって、フラ
ンジ２７０に押しつけられてもよい。あるいは、摩擦盤
２６２は、トーションチューブ２０２の上端部２１０及
びフランジ２７０の間の相対移動に抵抗するためには不
十分な力で、ソレノイド２６４によって、フランジ２７
０に押しつけられてもよい。摩擦盤２６２及びフランジ
２７０の間に滑り移動が生じる場合でも、クラッチ２１
２は、ソレノイド２６４がエネルギーを受けている際
に、内部バルブ部材４０及び外部バルブ部材４２の間の
相対回転に抵抗するトーションバー１０２をトーション
チューブ２０２がアシストすることができる十分な力を
伝達するであろう。

【００４８】図３には、単一の摩擦盤２６２だけが示さ
れているが、フランジ２７０の反対側（上部）に隣接し
て、第２の摩擦盤が設けられてもよいことは予想され
る。この場合には、ハウジング２６０は、第２の摩擦盤
２６２と、ソレノイド２６４に対応して第２の摩擦盤を
フランジ２７０との係合位置に移動させるためにエネル
ギーを受けることができるソレノイドとを囲包するよう
に、上方（図３でみて）に延在する。流体クラッチ 図３に示す本発明の実施形態において、摩擦クラッチ
は、トーションチューブ２０２及びトーションバー１０
２を相互連結するように設けられる。図４に示す本発明
の実施形態において、磁性流体を含む流体クラッチは、
トーションバー及びトーションチューブを相互連結する
ために利用される。図４に示す本発明の実施形態は、図
１〜図３に示す本発明の実施形態とほぼ同様であるか
ら、同様の要素には、添え字ａを付した同じ参照符号を
用いる。

【００４９】パワーステアリング制御バルブ２２ａは、
図１に示したパワーステアリング制御バルブ２２とほぼ
同様の構成を有する。しかし、図４に示す実施形態にお
いては、クラッチ２１２ａは、磁性流体を含む流体クラ
ッチである。クラッチ２１２ａは、係合状態と非係合状
態との間で作動可能である。クラッチ２１２ａが非係合
状態にある場合、トーションチューブ２０２ａの上端部
２１０ａは、トーションバー１０２ａから外れる。クラ
ッチ２１２ａが係合状態にある場合、トーションチュー
ブ２０２ａの上端部２１０ａは、トーションバー１０２
ａと連結されている。

【００５０】トーションバー１０２ａは、磁気材料から
形成されている環状フランジ２７０ａを含む。ハウジン
グ２８０は、この環状フランジ２７０ａを囲包する。ハ
ウジング２８０は、非磁性材料から形成されている。一
対のシール２８２及び２８４は、ハウジング２８０及び
トーションバー２０２ａの筒状外側表面の間に設けられ
ている。シール２８２及び２８４は、ハウジング２８０
及びトーションバー１０２ａと共働して、チャンバ２８
６を形成する。チャンバ２８６は、環状形状であり、フ
ランジ２７０ａを囲包する。

【００５１】磁性流体は、ハウジング２８０及びフラン
ジ２７０ａの間で、チャンバ２８６内に配されている。
磁性流体は、オイル内に懸濁した磁化可能な還元鉄カル
ボニル固体粒子及びシリカゲルなどの適当な分散剤を備
えるものでもよい。かような磁性流体は、米国特許第
４，９９２，１９０号明細書に開示されている。あるい
は、チャンバ２８６は、フェロ流体を含むこともでき
る。フェロ流体は、小さな磁気粒子のコロイド懸濁液で
ある。

【００５２】一対の環状コイル２９０及び２９２は、ハ
ウジング２８０の上側及び下側に配設されている。コイ
ル２９０及び２９２は、トーションバー１０２ａ及びト
ーションチューブ２０２ａと同軸関係に配設されてい
る。環状コイル２９０及び２９２は、トーションバー１
０２ａの周りに延在し、フランジ２７０ａの両側に配設
されている。環状コイル２９０及び２９２は、ハウジン
グ２８０の軸方向反対側の両側上に載置されていて、ト
ーションバー１０２ａから離隔されている。

【００５３】コイル２９０及び２９２は、絶縁性カバー
で覆われている電気導電性ワイヤから形成されている。
コイル２９０及び２８２は、内部接点２４２ａ及び２４
４ａからハウジング２８０内に配設されている導電性ス
トリップ２４６ａ及び２４８ａまで導電された電気エネ
ルギーによりエネルギーを受ける。導電性ストリップ２
４６ａ及び２４８ａは、ハウジング２８０から電気的に
絶縁されている。コイル２９０及び２９２は、適当なリ
ード線２９８及び３００により、導電性ストリップ２４
６ａ及び２４８ａと電気的に連結されている。

【００５４】外部ハウジング３０２は、トーションチュ
ーブ２０２ａの上端部２１０ａとしっかりと連結されて
いる。外部ハウジング３０２は、非磁性材料から形成さ
れている。内部ハウジング２８０は、外部ハウジング３
０２にしっかりと連結されている。

【００５５】クラッチ２１２が非係合状態から係合状態
まで作動されるべき場合には、コイル２９０及び２９２
は、図１の制御ユニット２２０と同様の制御ユニットに
よりエネルギーを与えられる。コイル２９０及び２９２
から発せられる磁場は、フランジ２７０ａ及び内部ハウ
ジング２８０の間のチャンバ２８６に配された磁性流体
に与えられる。磁性流体内のフェロ磁性粒子は、内部ハ
ウジング２８０及びフランジ２７０ａの間のギャップを
横切って延在する粒子のチェーンを形成する。粒子のチ
ェーンが形成されると、粒子のチェーンは、一緒に磁気
的に結合される。

【００５６】粒子のチェーンが延在する方向に直角な方
向におけるチャンバ２８６内の磁性流体のせんだん強度
は、結合の強さ、よって磁場の強度に依存する。チャン
バ２８６内の磁性流体のせんだん強度は、流体上に作用
する磁場が変化するにつれ変化する。よって、磁場の強
度が増加すると、磁性流体の見かけの粘度は、トーショ
ンチューブ２０２ａ及びトーションバー１０２ａの間に
クラッチ２１２ａを介して伝達された力を増加させる。ジョークラッチ 図５及び図６に示す本発明の実施形態において、トーシ
ョンバー及びトーションチューブを相互連結するクラッ
チは、ジョータイプクラッチである。図５及び図６に示
された本発明の実施形態は、図１〜図４に示された本発
明の実施形態とほぼ同様であるから、同様の構成要素に
は添え字ｂを付して、同じ参照符号で示す。

【００５７】パワーステアリング制御バルブ２２０は、
クラッチ２１２ｂによりトーションチューブ２０２ｂ
（図５）と連結されているトーションバー１０２ｂを含
む。クラッチ２１２ｂは、非係合状態及び係合状態の間
で作動可能である。クラッチ２１２ｂが非係合状態にあ
るとき、トーションチューブ２０２ｂの上端部２１０ｂ
はトーションバー１０２ｂと非係合状態にある。クラッ
チ２１２ｂが係合状態にあるとき、トーションチューブ
２０２ｂの上端部２１０ｂは、トーションバー１０２ｂ
と係合状態にある。

【００５８】クラッチ２１２ｂが係合状態にあるとき、
トーションチューブ２０２ｂは、トーションバー１０２
ｂと平行に連結されている。トーションチューブ及びト
ーションバーの両方が、図１の内部バルブ部材４０及び
外部バルブ部材４２に対応する内部バルブ部材及び外部
バルブ部材の間の相対回転に抵抗する。

【００５９】クラッチ２１２ｂ（図６）は、ジョータイ
プクラッチであり、複数のジョー３１０，３１２，３１
４及び３１６を含む。ジョー３１０〜３１６は、トーシ
ョンバー１０２ｂ及びトーションチューブ２０２ｂと同
軸である環状列に配設されている。ジョー３１０〜３１
６の環状列は、トーションバー１０２ｂの周りに延在す
る。

【００６０】カムタイプアクチュエータリング３２０
は、ジョー３１０〜３１６の環状列及びトーションバー
１０２ｂの周りに延在する。ジョー３１０〜３１６は、
バネ３２２により、アクチュエータリング３２０との係
合位置まで、半径方向外方に押しつけられる。クラッチ
２１２ｂが非係合状態にあるとき（図６）、ジョー３１
０〜３１６は、トーションバー１０２ｂから離隔されて
いる。クラッチ２１２ｂが係合状態にあるとき、ジョー
３１０はトーションバー１０２ｂとの係合位置まで移動
する。

【００６１】クラッチ２１２ｂを係合するために、アク
チュエータリング３２０は、一対のソレノイド３２４及
び３２６（図５）によって、反時計回り方向（図６でみ
て）に回転させられる。アクチュエータリング３２０を
回転させるために、ソレノイド３２４及び３２６は、内
部接点２４２ｂ及び２４４ｂからクラッチハウジング３
３０上に接点ストリップ２４６ｂ及び２４８ｂまで導電
される電流によって、エネルギーを受ける。導電性スト
リップ２４６ｂ及び２４８ｂは、ハウジング３３０から
電気的に絶縁されている。

【００６２】ジョー３１０〜３１６は、ハウジング３３
０の環状上部壁及び下部壁に形成されている半径方向に
延在するスロットすなわちトラック内で摺働可能であ
る。ハウジング３３０は、トーションチューブ２０２ｂ
にしっかりと連結されている。したがって、ジョー３１
０〜３１６は、トーションバー１０２ｂ及びトーション
チューブ２１０ｂに対して半径方向に移動可能である。

【００６３】クラッチ２１２ｂが図６の非係合状態にあ
るとき、トーションバー１０２ｂは、トーションチュー
ブの変形なしに、トーションチューブ２０２ｂに対して
回転可能である。内部バルブ部材及び外部バルブ部材の
間の相対回転に対する抵抗を増加するために、トーショ
ンチューブ２０２ｂがトーションバー１０２ｂと平行に
連結されている場合には、クラッチ２１２ｂは非係合状
態から係合状態まで作動可能である。

【００６４】クラッチ２１２ｂを非係合状態から係合状
態に作動させるために、図１の制御ユニット２２０に対
応する制御ユニットは、電気エネルギー源及びアース接
点２４４ｂを有する内部接点２４２ｂと連結する。この
結果、ソレノイド３２４及び３２６（図５）には、エネ
ルギーが与えられる。ソレノイド３２４及び３２６にエ
ネルギーが与えられると、アクチュエータリング３２０
を反時計回り方向に（図６でみて）回転させる。

【００６５】アクチュエータリング３２０の反時計回り
方向の回転は、アクチュエータリング３２０上のカム表
面３３６を、ジョー３１０〜３１６をトーションバー１
０２ｂに向かって半径方向内方に強制的に押しつけるよ
うにする。これが生じると、ジョー３１０〜３１６上の
歯３４０は、トーションバー１０２ｂ上の歯３４２の円
形列と係合するように移動して、トーションバー及びト
ーションチューブ２０２ｂをしっかりと相互連結させ
る。

【００６６】図３〜図６のクラッチは、単に、トーショ
ンチューブ２０２及びトーションバー１０２を相互連結
するために利用される公知のクラッチの多数の異なるタ
イプを示すだけである。例えば、公知の構成を有するピ
ンタイプクラッチ又はローラタイプクラッチがトーショ
ンチューブ２０２及びトーションバー１０２を相互連結
するために利用されてもよい。トーションチューブ２０
２及びトーションバー１０２は、特定のタイプのパワー
ステアリング制御バルブ２２と関連して図１及び図２に
示されているが、トーションチューブ２０２及びトーシ
ョンバー１０２は、米国特許第３，８１７，１５１号明
細書に開示されているパワーステアリング制御バルブな
どの多数の異なるタイプのパワーステアリング制御バル
ブの一つであってもよいことは予想される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明によるパワーステアリング制御
バルブの一部断面概略図である。

【図２】図２は、図１の一部の概略拡大図である。

【図３】図３は、トーションバー及びトーションチュー
ブを相互連結する図１の制御バルブに用いられるクラッ
チの概略一部拡大図でる。

【図４】図４は、トーションバー及びトーションチュー
ブを相互連結する磁性流体を用いるクラッチの実施形態
の図３とほぼ同様の概略一部拡大図である。

【図５】図５は、トーションバー及びトーションチュー
ブを相互連結するジョーを用いるクラッチの実施形態の
概略一部断面図である。

【図６】図６は、図５の線６−６に沿って切り取った一
部断面図であり、ジョータイプクラッチの構造を示す。

【符号の説明】

１０：車輌パワーステアリングシステム ２２：制御ユニット ３１：車輌パワーステアリングモーター ４０：内部バルブ部材 ４２：外部バルブ部材 １０２：トーションバー ２０２：トーションチューブ ２１０：トーションチューブの第２の端部 ２１２：クラッチ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両用のステアリングシステムであっ
   て、 互いに相対回転可能で、車輌パワーステアリングモータ
   ーへの流体出入り口となる第１及び第２のバルブ部材
   と、 上記ステアリングシステムの作動中、上記第１及び第２
   のバルブ部材の間の相対回転に抵抗するため、上記第１
   及び第２のバルブ部材と連結されている第１のバネと、 上記第１のバルブ部材と連結されている第２のバネと、 上記第２のバネと連結されているクラッチと、を備え、 上記クラッチは、非係合状態から係合状態まで作動可能
   で、上記第２のバネを上記第１のバネと一緒に、上記第
   １のバルブ部材及び第２のバルブ部材の間の相対回転に
   抵抗するようにさせる、ことを特徴とするステアリング
   システム。
2. 【請求項２】 請求項１のステアリングシステムであっ
   て、 前記第１のバネは、第１の力伝達経路に沿って、前記第
   １及び第２のバルブ部材の間に力を伝達し、 前記第２のバネは、前記クラッチが係合状態にあると
   き、第２の力伝達経路に沿って、前記第１及び第２のバ
   ルブ部材の間に力を伝達し、 上記第２の力伝達経路の少なくとも一部は、上記第１の
   力伝達経路から離隔している、ことを特徴とするステア
   リングシステム。
3. 【請求項３】 請求項１のステアリングシステムであっ
   て、 前記第２のバネは、前記クラッチが係合状態にあると
   き、前記第１のバネと平行に連結されている、ことを特
   徴とするステアリングシステム。
4. 【請求項４】 請求項１のステアリングシステムであっ
   て、 前記第１のバネは、前記第１のバルブ部材と連結されて
   いる第１の端部と、前記第２のバルブ部材と連結されて
   いる第２の端部と、を有するトーションバーであり、 前記第２のバネは、前記第１のバルブ部材と連結されて
   いる第１の端部と、前記クラッチと連結されている第２
   の端部と、を有するトーションチューブであり、 上記トーションバーの少なくとも一部は、上記トーショ
   ンチューブによって囲包されている、ことを特徴とする
   ステアリングシステム。
5. 【請求項５】 請求項４のステアリングシステムであっ
   て、 前記クラッチは、クラッチが係合状態にあるとき、前記
   トーションチューブの第２の端部を、前記トーションバ
   ーの前記第１及び第２の端部の間に配設されている前記
   トーションバーの一部に連結させる、ことを特徴とする
   ステアリングシステム。
6. 【請求項６】 請求項１のステアリングシステムであっ
   て、 前記第１及び第２のバルブ部材の一方は、他方に対して
   第１の方向に回転可能で、操舵可能な車輌ホイールを一
   方向に転向させ、 前記第１及び第２のバルブ部材の一方は、他方に対して
   第２の方向に回転可能で、操舵可能な車輌ホイールを上
   記一方向と反対側の他方向に転向させ、 前記クラッチが非合状態にあるとき、前記クラッチは、
   前記第１及び第２のバルブ部材の間の相対回転の間、第
   １の方向及び第２の方向へ力を伝達せず、 前記クラッチが係合状態にあるとき、前記クラッチは、
   前記第１及び第２のバルブ部材の間の相対回転の間、第
   １の方向及び第２の方向へ力を伝達する、ことを特徴と
   するステアリングシステム。
7. 【請求項７】 請求項１のステアリングシステムであっ
   て、さらに、車輌動作状態の関数として、前記クラッチ
   を非係合状態及び係合状態の間で作動させるための制御
   手段を含む、ことを特徴とするステアリングシステム。
8. 【請求項８】 請求項１のステアリングシステムであっ
   て、 前記クラッチは、前記第１のバネに連結されている第１
   の位置と、前記第２のバネに連結されている第２の位置
   と、を含み、 上記第１及び第２の位置は、クラッチが非係合状態にあ
   るときには離隔していて、クラッチが係合状態にあると
   きには係合している、ことを特徴とするステアリングシ
   ステム。