JP2005262928A - 油圧パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵補助を開始するのに要する操舵トルクを車速等の運転状態に応じて調節することで適正な操舵補助特性を得る油圧パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】油圧制御バルブ３０は操舵補助力発生用油圧アクチュエータ２０に供給される圧油の油圧を、操舵トルクに応じた入出力シャフト２、３の弾性的な相対回転量に応じて制御する。弾性部材５０は入出力シャフト２、３の相対回転を規制する弾力を発生する。油圧制御バルブ３０の中立状態における弾性部材５０の発生弾力が、入出力シャフト２、３の相対回転を開始するのに要するオフセットトルクに対応する。オフセットトルクを車両の運転状態に応じて変化させるオフセットトルク調節装置５１が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車速等の運転状態に応じて操舵補助特性を変更可能な油圧パワーステアリング装置に関する。

操舵補助力発生用油圧アクチュエータに供給される圧油の油圧を、操舵トルクに応じた入出力シャフトの弾性的な相対回転量に応じて制御する油圧制御バルブと、その油圧制御バルブの中立状態において入出力シャフトの相対回転を規制する弾力を発生するＣ形ばねを備えた油圧パワーステアリング装置が提案されている（特許文献１参照）。そのＣ形ばねの発生弾力が、入出力シャフトの相対回転開始時における操舵トルクであるオフセットトルクに対応するものとされている。これにより、操舵トルクがオフセットトルクを超えるまでは操舵補助力が発生しないものとされている。
特開平１０−５３１５０号公報

上記従来の油圧パワーステアリング装置においては、オフセットトルクは一定であって調節することができない。そのため、操舵補助を開始するのに要する操舵トルクであるオフセットトルクを車速等の運転状態に応じて適正な値に設定するのが困難であった。例えば、高車速時における走行安定性を向上するためにオフセットトルクを大きくすると低車速時における操舵に対する応答性が低下し、オフセットトルクを小さくすると高車速時における走行安定性が低下する。本発明は、そのような問題を解決することのできる油圧パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明は、入力シャフトと、前記入力シャフトに操舵トルクに応じて弾性的に相対回転可能に連結される出力シャフトと、操舵補助力発生用油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに供給される圧油の油圧を、前記入出力シャフトの相対回転量に応じて制御する油圧制御バルブと、前記入出力シャフトの相対回転を規制する弾力を発生する弾性部材とを備え、前記油圧制御バルブの中立状態における前記弾性部材の発生弾力が、前記入出力シャフトの相対回転開始時における操舵トルクであるオフセットトルクに対応する油圧パワーステアリング装置において、前記オフセットトルクを車両の運転状態に応じて変化させるオフセットトルク調節装置が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、オフセットトルクを調節することで車両の運転状態に応じた操舵補助特性を得ることができ、例えば、高車速時においてはオフセットトルクを大きくすることで走行安定性を向上し、低車速時はオフセットトルクを小さくすることで操舵に対する応答性を向上できる。

前記オフセットトルク調節装置は、車両の運転状態に応じた力を出力する出力装置と、前記入出力シャフトの中の一方に同行回転すると共に前記出力装置の出力を受けることで相対移動するように連結される押付け部とを有し、前記弾性部材は、前記入出力シャフトの中の他方に同行回転するように連結されると共に左弾性変形部と右弾性変形部とを有し、前記入出力シャフトの相対回転方向において、前記左右弾性変形部の間に前記押付け部が挟み込まれ、前記押付け部により押し付けられることによる前記左右弾性変形部の弾性変形により、前記入出力シャフトの相対回転を規制する弾力が発生され、前記入出力シャフトの中の一方に対する前記押付け部の相対移動量に応じて前記左右弾性変形部の弾性変形量が変化するように、前記押付け部はカム面を介して前記左右弾性変形部により挟み込まれるのが好ましい。これにより、複雑な構造を要することなくオフセットトルクを調節できる。

本発明の油圧パワーステアリング装置によれば、操舵補助を開始するのに要する操舵トルクを車速等の運転状態に応じて調節することで適正な操舵補助特性を得ることができる。

図１に示すラックピニオン式油圧パワーステアリング装置１は、車両のステアリングホイール（図示省略）に連結される筒状の入力シャフト２と、入力シャフト２に操舵トルクに応じて弾性的に同軸中心に相対回転するようトーションバー６を介して連結される出力シャフト３を備えている。トーションバー６は入力シャフト２を貫通し、ピン４を介して入力シャフト２に連結され、セレーション５を介して出力シャフト３に連結されている。入力シャフト２の一端側はベアリング８を介してハウジング７により支持される。入力シャフト２の他端側は、出力シャフト３の一端側の端部に形成された凹部に挿入されると共に、その凹部の内周によりブッシュ１２を介して支持されている。出力シャフト３は、ベアリング１０、１１を介してハウジング７により回転可能に支持されている。出力シャフト３の他端側外周にピニオン１５が一体的に形成され、ピニオン１５に噛み合うラック１６に車輪（図示省略）が連結される。これにより、操舵による入力シャフト２の回転は、トーションバー６を介してピニオン１５に伝達され、ピニオン１５の回転によりラック１６は車両幅方向に移動し、ラック１６の移動により車両の舵角が変化する。なお、ラック１６を支持するサポートヨーク４０がバネ４１の弾力によりラック１６に押し付けられている。

操舵補助力発生用油圧アクチュエータとして油圧シリンダ２０が設けられている。油圧シリンダ２０は、ハウジング７と一体のシリンダチューブと、ラック１６に一体化されるピストン２１を備え、シリンダチューブ内にピストン２１により仕切られる油室２２、２３が形成されている。

油圧シリンダ２０に供給される圧油の油圧を、入力シャフト２と出力シャフト３の相対回転量に応じて制御するロータリー式油圧制御バルブ３０が設けられている。制御バルブ３０は、ハウジング７に回転可能に挿入されている筒状の第１バルブ部材３１と、第１バルブ部材３１に同軸中心に相対回転可能に挿入されている第２バルブ部材３２を備えている。第１バルブ部材３１は出力シャフト３にピン３３を介して同軸中心に同行回転するよう連結されている。第２バルブ部材３２は入力シャフト２の外周に一体的に成形され、これにより第２バルブ部材３２は入力シャフト２と同軸中心に同行回転する。ハウジング７に、圧油吐出用ポンプ４２に接続されるポート４２ａと、タンク４３に接続されるポート４３ａと、油圧シリンダ２０の一方の油室２２に接続されるポート２２ａと、他方の油室２３に接続されるポート２３ａが設けられ、各ポート４２ａ、４３ａ、２２ａ、２３ａは第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２の間における弁間流路２７を介して互いに連通する。弁間流路２７における絞り部の開度が入出力シャフト２、３の相対回転量に応じて変化する。例えば図２に示すように、第１バルブ部材３１の内周における複数の第１溝４８の軸方向縁と、第２バルブ部材３２の外周における複数の第２溝４９の軸方向縁との間が絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとされる。一方の油室２２に通じる第１溝４８と、他方の油室２３に通じる第１溝４８とが周方向において交互に配置される。ポンプ４２に通じる第２溝４９と、入力シャフト２に形成された通孔２ａおよびトーションバー６と入力シャフト２との間を介してタンク４３に通じる第２溝４９とが周方向において交互に配置される。これにより、図３に示す油圧回路が構成される。直進あるいは略直進状態においてトーションバー６が捩じれていない時、入出力シャフト２、３の相対回転角は零であるので制御バルブ３０は中立状態となり、各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが開き油圧は上昇しないので操舵補助力は発生しない。右操舵によりトーションバー６が捩じれる時、入力シャフト２と出力シャフト３の相対回転量に応じて絞り部Ａ、Ｄの開度が大きくなり、絞り部Ｂ、Ｃの開度が小さくなり、一方の油室２２に圧油が供給され、他方の油室２３からタンク４３に油が還流し、その相対回転量に応じた右方向への操舵補助力を油圧シリンダ２０は発生する。左操舵によりトーションバー６が捩じれる時、絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度が右操舵時と逆になり、その相対回転量に応じた左方向への操舵補助力を油圧シリンダ２０は発生する。

入出力シャフト２、３の相対回転を規制する弾力を発生する弾性部材５０が設けられている。図４〜図６に示すように、本実施形態の弾性部材５０は、例えばＣ形クリップのような相対向する自由端５０ａ、５０ｂを有するＣ形状弾性部材とされ、第１バルブ部材３１の上方において入力シャフト２を囲むように配置されている。各自由端５０ａ、５０ｂは入出力シャフト２、３の軸方向に平行な平坦面とされている。両自由端５０ａ、５０ｂの間の中間部位は、第１バルブ部材３１の上部に固定された支持ベース３１ａにピン３１ｂを介して連結される支持部５０ｃとされ、これにより弾性部材５０は出力シャフト３と同行回転する。一方の自由端５０ａと支持部５０ｃとの間は左弾性変形部５０Ｌとされ、他方の自由端５０ｂと支持部５０ｃとの間は右弾性変形部５０Ｒとされている。

油圧制御バルブ３０の中立状態における弾性部材５０の発生弾力は、入出力シャフト２、３の相対回転開始時における操舵トルクであるオフセットトルクに対応する。そのオフセットトルクを車両の運転状態に応じて変化させるオフセットトルク調節装置５１が設けられている。オフセットトルク調節装置５１は押付け部５２と出力装置５３を有する。出力装置５３は移動体５４、油室５７、油圧調節機構６０を有する。

押付け部５２は、本実施形態では入出力シャフト２、３と平行な軸心を有し、下方に向かうに従い小径となる円錐形状とされ、第１バルブ部材３１の上方において入力シャフト２に移動体５４を介して連結されている。移動体５４は円筒形状を有し、押付け部５２は移動体５４の下端における偏心位置に一体的に形成されている。移動体５４の中心孔に入力シャフト２が挿入され、入力シャフト２の外周に周方向間隔をおいて設けられた複数の軸方向溝２″と、移動体５４の内周に周方向間隔をおいて設けられた複数の軸方向溝５４′との間に、リテーナにより保持されたボール５５が挟み込まれる。図７に示すように溝２″、５４′は入出力シャフト２、３の軸方向視でＶ字状とされている。これにより、移動体５４と一体の押付け部５２は入力シャフト２に対して同行回転すると共に入出力シャフト２、３の軸方向に相対移動可能とされている。移動体５４の下端と支持ベース３１ａ上面との間において、移動体５４のがたつき防止用の圧縮コイルバネ５６が入力シャフト２に嵌め合わされている。

押付け部５２は弾性部材５０の両自由端５０ａ、５０ｂの間に配置される。押付け部５２により押し付けられることによる左右弾性変形部５０Ｌ、５０Ｒの弾性変形により、弾性部材５０は入出力シャフト２、３の相対回転を規制する弾力を発生する。これにより、入出力シャフト２、３の相対回転方向において、左右弾性変形部５０Ｌ、５０Ｒの間に押付け部５２の外周面が挟み込まれる。

移動体５４の外周とハウジング７の内周との間、および、移動体５４の内周と入力シャフト２の外周との間は、それぞれシール部材５８ａ、５８ｂを介して油密状にシールされる。これにより、移動体５４とハウジング７の上部との間に油室５７が形成され、移動体５４はピストンとして機能する。

油室５７に導入される圧油の圧力を油圧調節機構６０により調節することで、出力装置５３は押付け部５２に作用する力を出力する。図８に示すように、油圧調節機構６０は、ハウジング７に形成された保持孔６１に相対回転しないように挿入された筒状スリーブ６２と、スリーブ６２に自身の軸中心に相対回転可能に挿入されたスプール６３を備えている。スリーブ６２に、制御バルブ３０を介してポンプ４２に通じる圧油導入ポート６２ａと、油室５７に通じる圧油送り出しポート６２ｂが形成されている。スプール６３に、圧油導入ポート６２ａに通じる外周溝６３ａと、圧油送り出しポート６２ｂと重なる位置に配置される通孔６３ｂと、外周溝６３ａと通孔６３ｂを接続する圧油通路６３ｃと、通孔６３ｂを保持孔６１に接続する絞り通路６３ｄが形成される。保持孔６１内はドレン流路６３ｅを介してタンク４３に通じる。図９に示すように、スリーブ６２の圧油送り出しポート６２ｂとスプール６３の通孔６３ｂとの重なり部分（図においてハッチングで示す）は可変絞り６０ａを構成し、可変絞り６０ａの開度はスプール６３の回転量に応じて変化する。スプール６３は減速機構６５を介してモータ６６に接続され、モータ６６の回転量は制御装置６７により制御される。モータ６６として例えばステッピングモータを用いることができる。制御装置６７は、車両の運転状態を検知するセンサからの信号に応じてモータ６６を制御する。本実施形態の制御装置６７は、車両の運転状態として車速を検出するセンサからの車速信号に基づきモータ６６を制御することで、車速が高速になる程に可変絞り６０ａの開度を大きくして油室５７に導入される圧油の油圧を大きくし、車速が低下する程に可変絞り６０ａの開度を小さくして油室５７に導入される圧油の油圧を小さくする。これにより、出力装置５３は車両の運転状態に応じた力を出力し、その力を移動体５４を介して受ける押付け部５２は入力シャフト２に対して相対移動する。

図５に示すように押付け部５２は円錐形状とされ、各自由端５０ａ、５０ｂは入出力シャフト２、３の軸方向に平行な平坦面とされ、押付け部５２の外周面は左右弾性変形部５０Ｌ、５０Ｒの間に挟み込まれるので、入力シャフト２に対する押付け部５２の相対移動量に応じて左右弾性変形部５０Ｌ、５０Ｒの弾性変形量が変化する。すなわち、押付け部５２の外周面は、押付け部５２の移動により左右弾性変形部５０Ｌ、５０Ｒを弾性変形させるカム面５２ａを構成する。これにより、車速が大きくなる程に左右弾性変形部５０Ｌ、５０Ｒの弾性変形が大きくなり、入出力シャフト２、３の相対回転を規制する弾性部材５０の発生弾力が大きくなる。よって、図１０に示すように、入出力シャフト２、３の相対回転角θの大きさが零より大きくなって相対回転を開始するのに要するオフセットトルクＴａの大きさは、高車速である程に大きくなる。オフセットトルクＴａは操舵補助開始時点での操舵トルクに対応するので、図１１に示すように、車速が大きくなる程に操舵トルクＴの変化に対する操舵補助力発生用油圧Ｐの変化が遅れる。これにより、高車速での走行安定性と低車速での操舵の高応答性を図ることができる。

図１２は上記実施形態の変形例を示し、支持ベース３１ａの上面に一対のバネ受け１０１ａ、１０ｂが固定され、各バネ受け１０１ａ、１０１ｂにより受けられる一対の圧縮コイルバネが上記実施形態の左右弾性変形部５０Ｌ、５０Ｒに代わる左右弾性変形部１０２Ｌ、１０２Ｒとされ、弾性部材１０２を構成する。両弾性変形部１０２Ｌ、１０２Ｒは、第１バルブ部材３１の上面に入出力シャフト２、３の回転方向に沿ってスライド可能に取り付けられたスライダー１０３ａ、１０３ｂを介して、押付け部５２により押し付けられる。押付け部５２の外周面は入出力シャフト２、３の軸方向に平行な円柱面とされる。スライダー１０３ａ、１０３ｂの押付け部５２との接触面が、上記実施形態のカム面５２ａに代わる下方に向かうに従い互いに近接するカム面１０３ａ′、１０３ｂ′とされている。他は上記実施形態と同様とされる。

本発明は上記実施形態や変形例に限定されない。例えば、押付け部が出力シャフトに連結され、弾性部材が入力シャフトに連結されてもよい。押付け部の移動方向は入出力シャフトの軸方向に限定されず、例えば入出力シャフトの軸方向に対して傾斜する方向に移動するものであってもよい。出力装置は油圧により力を作用させるものに限定されず、車両の運転状態に応じて移動する電動アクチュエータにより押付け部に力を作用させてもよい。また、車両の運転状態として車速以外の例えば舵角に応じて出力装置の発生力を調節するようにしてもよい。本発明はラックピニオン式以外の油圧パワーステアリング装置にも適用でき、例えば出力シャフトに連動するボールスクリューシャフトにねじ合わされるボールナットが操舵補助力発生用油圧シリンダのピストンに一体化されているボールスクリュー式油圧パワーステアリング装置に適用してもよい。

本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置の縦断面図 本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置における制御バルブの横断面図 本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置における油圧回路 本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置における要部の縦断面図 図４における矢印Ｖ方向から視た縦断面図 図４のＶＩ−ＶＩ線断面図 図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図 本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置における油圧調節機構の断面図 本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置における油圧調節機構の作用説明図 本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置における入出力シャフトの相対回転角とオフセットトルクとの関係を示す図 本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置における操舵トルクと操舵補助力発生用油圧との関係を示す図 本発明の変形例の油圧パワーステアリング装置における要部の縦断面図

符号の説明

１ 油圧パワーステアリング装置
２ 入力シャフト
３ 出力シャフト
６ トーションバー
２０ 油圧シリンダ（操舵補助力発生用油圧アクチュエータ）
３０ 制御バルブ
５０、１０２ 弾性部材
５０Ｌ、１０２Ｌ 左弾性変形部
５０Ｒ、１０２Ｒ 右弾性変形部
５１ オフセットトルク調節装置
５２ 押付け部
５２ａ、１０３ａ′、１０３ｂ′ カム面
５３ 出力装置

Claims (2)

1. 入力シャフトと、
   前記入力シャフトに操舵トルクに応じて弾性的に相対回転可能に連結される出力シャフトと、
   操舵補助力発生用油圧アクチュエータと、
   前記油圧アクチュエータに供給される圧油の油圧を、前記入出力シャフトの相対回転量に応じて制御する油圧制御バルブと、
   前記入出力シャフトの相対回転を規制する弾力を発生する弾性部材とを備え、
   前記油圧制御バルブの中立状態における前記弾性部材の発生弾力が、前記入出力シャフトの相対回転開始時における操舵トルクであるオフセットトルクに対応する油圧パワーステアリング装置において、
   前記オフセットトルクを車両の運転状態に応じて変化させるオフセットトルク調節装置が設けられていることを特徴とする油圧パワーステアリング装置。
2. 前記オフセットトルク調節装置は、車両の運転状態に応じた力を出力する出力装置と、前記入出力シャフトの中の一方に同行回転すると共に前記出力装置の出力を受けることで相対移動するように連結される押付け部とを有し、
   前記弾性部材は、前記入出力シャフトの中の他方に同行回転するように連結されると共に左弾性変形部と右弾性変形部とを有し、
   前記入出力シャフトの相対回転方向において、前記左右弾性変形部の間に前記押付け部が挟み込まれ、
   前記押付け部により押し付けられることによる前記左右弾性変形部の弾性変形により、前記入出力シャフトの相対回転を規制する弾力が発生され、
   前記入出力シャフトの中の一方に対する前記押付け部の相対移動量に応じて前記左右弾性変形部の弾性変形量が変化するように、前記押付け部はカム面を介して前記左右弾性変形部により挟み込まれる請求項１に記載の油圧パワーステアリング装置。

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