JP2529679B2 - パワ−ステアリングの油圧制御装置 - Google Patents

パワ−ステアリングの油圧制御装置

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JP2529679B2
JP2529679B2 JP62019783A JP1978387A JP2529679B2 JP 2529679 B2 JP2529679 B2 JP 2529679B2 JP 62019783 A JP62019783 A JP 62019783A JP 1978387 A JP1978387 A JP 1978387A JP 2529679 B2 JP2529679 B2 JP 2529679B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、パワーステアリングの油圧制御装置に関
する。
〔従来の技術〕
従来の自動車等の車両のパワーステアリングの油圧制
御装置としては、例えば特開昭57−30663号公報に記載
されているものがある。
この従来例は、油圧ブリッジ回路の各流路にそれぞれ
操舵トルクに応動する主可変絞りが介挿され、且つ一方
の対角線上の接続点間に複動シリンダが連通され、他方
の対角線上の接続点間が流体圧源に連通され、複動シリ
ンダ（パワーシリンダ）の下流側の各可変絞りと並列
に、挿舵トルクに応動し且つ前記主可変絞りの後に閉止
される副可変絞りと固定絞りとの直列回路が介挿された
構成を有し、この構成により、キャビテーション現象に
よる口笛のような作動騒音を防止するようにしている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記従来のパワーステアリングの油圧
制御装置にあっては、固定絞りを除いて他の可変絞りが
操舵トルクにのみ応動するように構成されているので、
例えば車両の停止状態又はその近傍の低車速状態でのス
テアリングホイールの転舵による据切り状態と、車速が
比較的高くなる高速走行状態とで、複動シリンダにより
発生させる操舵補助トルクを変更することができず、走
行状態に対応した適切な操舵補助トルクを得ることがで
きず、据切り時の操舵トルクを軽くするように油圧特性
を設定すると高速走行時にも操舵補助トルクが発生する
ので操舵トルクが軽過ぎて車両がふらつくことがないよ
うに注意しなければならず、逆に高速走行時にしっかり
した操舵トルクを得るようにするには据切り時や低速走
行時の操舵力が大きくなり、車両のとりわましが非常に
悪くなり、現実的には車両の中間仕様に設定せざるを得
ないという問題点があった。
また、主可変絞りと並列関係に副可変絞りと固定絞り
との直列回路が接続されており、しかも副可変絞りが主
可変絞りに対して大きな操舵トルクで閉じ切る特性とな
っているので、据切り時の操舵補助トルクは副可変絞り
の特性によって決定されることになり、複動シリンダで
大きな操舵補助トルクを発生させることができないとい
う問題点もあった。
そこで、この発明は、上記従来のパワーステアリング
の油圧制御装置の問題点に着目してなされたものであ
り、流体音の発生を防止しながら、外部制御可変絞りの
絞り面積を制御することにより、パワーシリンダで発生
する操舵補助トルクを任意に変更可能とし、例えば据切
り時に大きな操舵補助トルクを発生させてそのときの操
舵力をより軽くし、走行中は低中速度から高速度領域ま
での車速に対応して好適な操舵力を得ることができるパ
ワーステアリングの油圧制御装置を提供することを目的
としている。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、この出願は、４つの流路
を環状に接続して油圧ブリッジ回路を構成し、前記各流
路に操舵トルクに応動する第１の可変絞りを設けると共
に、前記油圧ブリッジ回路の一方の対角線上の接続点間
にパワーシリンダの左右の圧力室を接続し、他方の対角
線上の接続点を油圧源に接続したパワーステアリングの
油圧制御装置において、前記パワーシリンダを挟む上流
側及び下流側の何れか一方の第１の可変絞りと直列に前
記操舵トルクに応動して当該第１の可変絞りより操舵ト
ルクに対する絞り面積の低下が緩やかに設定された第２
の可変絞りを介挿し且つ当該第１の可変絞りのバイパス
流路に前記第１及び第２の可変絞りとは独立して車速の
増加に応じて絞り面積が増加される外部制御可変絞りを
介挿したことを特徴とするパワーステアリングの油圧制
御装置を特定発明とする。
また、４つの流路を環状に接続して油圧ブリッジ回路
を構成し、前記各流路に操舵トルクに応動する第１の可
変絞りを設けると共に、前記油圧ブリッジ回路の一方の
対角線上の接続点間にパワーシリンダの左右の圧力室を
接続し、他方の対角線上の接続点を油圧源に接続したパ
ワーステアリングの油圧制御装置において、前記パワー
シリンダを挟む上流側及び下流側の何れか一方の第１の
可変絞りと直列に前記操舵トルクに応動して当該第１の
可変絞りより操舵トルクに対する絞り面積の低下が緩や
かに設定された第２の可変絞りを介挿し且つ当該第１の
可変絞りのバイパス流路に前記第１及び第２の可変絞り
とは独立して補助挿舵トルク選択手段の選択値に応じて
絞り面積が制御される外部制御可変絞りを介挿したこと
を特徴とするパワーステアリングの油圧制御装置を併合
発明としている。
〔作用〕
この発明においては、油圧ブリッジ回路におけるパワ
ーシリンダの上流側及び下流側の何れか一方の流路に介
装された操舵トルクに応動する第１の可変絞りと直列に
介装した操舵トルクに応動して第１の可変絞りより操舵
トルクに対する絞り面積の低下が緩やかに設定された第
２の可変絞りと、前記第１の可変絞りのバイパス流路に
介装した外部制御絞りとを設け、第１の可変絞りと第２
の可変絞りとで圧力降下を段階的に行わせるので、例え
ば据切り時のように大きな操舵補助トルクを発生させる
際に、何れかの可変絞りでキャビテーションの発生等に
よる流体音の発生を防止することができる。
また、特定発明では、外部制御絞りを車速の増加に応
じて絞り面積を増加させるように制御することにより、
据切り時には外部制御絞りの絞り面積を小さくすること
により、大きな補助操舵トルクを発生させて操舵力を軽
くし、車速の増加に伴って順次操舵補助トルクを減少さ
せて、操舵力を重くして、直進安定性を確保することが
できる。
さらに、併合発明では、外部制御絞りを操舵補助トル
ク設定手段の設定値に応じて絞り面積を制御することに
より、運転者の好みに応じて任意の操舵補助トルクをパ
ワーシリンダで発生させることができる。
さらにまた、特定発明及び併合発明において、第２の
可変絞りを第１の絞り部と第２の絞り部とで構成するこ
とにより、さらに圧力降下を段階的に行わせて流体音の
発生を防止することができ、第２の絞り部の絞り面積を
第１の絞り部の絞り面積とは逆方向の操舵トルクに応動
するように設定すると、油圧ブリッジ回路全体の流体音
の発生を確実に防止することができる。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図はこの出願の特定発明に対応する第１実施例を
示す油圧系統図である。
図中、10は油圧ポンプ、11はリザーバタンクであり、
これら油圧ポンプ10及びリザーバタンク11で油圧源が構
成されている。
油圧ポンプ10及びリザーバタンク11間には、ステアリ
ングギヤ機構に対して操舵補助トルクを発生するパワー
シリンダ12を制御するコントロールバルブ13が介挿され
ている。
このコントロールバルブ13は、４つの流路L1〜L4を環
状に接続した油圧ブリッジ回路14を有し、その一方の対
角線上の接続点CA1及びCA2が油圧ポンプ10及びリザーバ
タンク11にそれぞれ接続され、他方の対角線上の接続点
CB1及びCB2がパワーシリンダ12の左右の油圧室12L及び1
2Rにそれぞれ接続され、ステアリングホイール15の右転
舵又は左転舵操作に対応して、油圧ポンプ10からの作動
油が接続点CA1と接続点CB1及びCB2との間の流路L1及びL
2を介して左右の油圧室12L及び12Rに圧力差をもって作
用するように構成されている。
各流路L1,L2及びL3,L4には、可変オリフィスで構成さ
れる第１の可変絞り1R,1L及び2R,2Lがそれぞれ介挿さ
れ、さらにパワーシリンダ12の下流側の流路L3及びL4に
介挿された第１の可変絞り2R及び2Lの上流側にこれと直
列に第２の可変絞り3R及び3Lが介挿され、且つ第１の可
変絞り2R及び2Lのバイパス流路L5に外部制御可変絞り４
が介挿されている。
前記第１及び第２の各可変絞りは、ステアリングホイ
ール15の例えば左方向の操舵によって第１の可変絞り1
L,2L及び第２の可変絞り3Lの３つが、右方向に操舵によ
って第１の可変絞り1R,2R及び第２の可変絞り3Rの３つ
がそれぞれ連動して後述する操舵トルクＴに対応してそ
の絞り面積が縮小する方向に変化するように構成されて
いる。すなわち、ステアリングホイール15の転舵操作に
よって発生するトーションバー（図示せず）等の捩り弾
性力による操舵トルクＴに基づいて、各可変絞り1L,1R;
2L,2R及び3L,3Rの絞り面積A1;A2及びA3が変化する。こ
こで、各可変絞り1L,1R、2L,2R及び3L,3Rの操舵トルク
Ｔに対する絞り面積の関係を表す絞り特性は、それぞれ
第２図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように選定され
ている。
すなわち、可変絞り1L,1Rのそれぞれについては、第
２図（ａ）に示す如く、操舵トルクＴの値が所定値T1に
達するまでは、直線l11で示す如く操舵トルクＴの増加
に伴って絞り面積が比較的急峻に低下し、所定値T1を越
えると略零に近い絞り面積となるように選定されてい
る。
また、可変絞り3L,3Rについては、第２図（ｃ）に示
す如く、操舵トルクＴの所定値T1より大きい所定値T1′
に達するまでは、前記可変絞り1L,1Rの直線l11に比較し
て緩やかな傾斜の直線l21で示す如く比較的緩やかに絞
り面積が低下し、所定値T1′から所定値T2′に達するま
ではさらに緩やかな直線l22で示す如くより緩やかに低
下するように選定されている。
さらに、可変絞り2L,2Rは、第２図（ｂ）に示す如
く、操舵トルクＴの所定値T1,T1′間の所定値T1″に達
するまでは、前記直線l11,l21のそれぞれの傾きの中間
の傾きを有する直線l31で示す如く絞り面積が低下し、
所定値T1″から所定値T2′より小さい所定値T2″に達す
るまでは前記直線l21よりも傾きの大きな直線l33で示す
如く低下するように選定されている。
一方、外部制御可変絞り４は、前記第１〜第２の可変
絞りとは関連せず独立して車速に応じて絞り面積が制御
される電磁可変絞りで構成されている。ここで、外部制
御可変絞り４は、車速センサ16からの車速検出信号VDが
制御ユニットＵに供給され、この制御ユニットＵで車速
検出信号VDの値に応じた電流値の励磁電流IVに変換さ
れ、この励磁電流IVが外部制御可変絞り４に供給される
ことによって、その絞り面積A4が制御される。すなわ
ち、絞り面積A4が、第２図（ｄ）に示す如く、車速Ｖの
増加に伴って緩やかなＳ字状曲線に沿って増加するよう
に選定されている。
そして、コントロールバルブ13の具体的構成は、第３
図（ａ）及び（ｂ）に示す如く、ロータリバルブ20で構
成されている。
すなわち、バルブハウジング21内に、例えばラックア
ンドピニオン式ステアリングギヤのピニオンに接続され
たバルブボデー22と、その内周面に回動自在に配設され
且つステアリングホイール15に連結された円筒状のバル
ブシャフト23と、その内周面に配設され且つ一端がステ
アリングホイール15に、他端がラックアンドピニオン式
ステアリングギヤのピニオンにそれぞれ連結されたトー
ションバー24とを備えている。そして、ロータリバルブ
20に３組のコントロールバルブ12が120度の角間隔を保
って並列に形成されている。
各コントロールバルブ13のそれぞれは、バルブボデー
22の内周面に軸方向に延長し且つ等角間隔で形成された
４個の油溝C1〜C4と、バルブシャフト23の外周面に形成
された油溝C1〜C4に対向する突条D1〜D4とで構成され、
油溝C1及び突条D1の反時計方向端縁で第１の可変絞り2L
が、油溝C2及び突条D2の反時計方向端縁で第２の可変絞
り3Lが、油溝C2及び突条D2の時計方向端縁で第１の可変
絞り1Rが、油溝C3及び突条D3の反時計方向端縁で第１の
可変絞り1Lが、油溝C3及び突条D3の時計方向端縁で第２
の可変絞り3Rが、油溝C4及び突条D4の時計方向端縁で第
１の可変絞り2Rがそれぞれ構成されている。なお、油溝
C1及び突条D1の時計方向端部間と油溝C4及び突条D4の反
時計方向端部間とは、それぞれバルブボデー22及びバル
ブシャフト23の相対変位によっては絞り面積が十分大き
い値のままで、絞りとして機能しないように構成されて
いる。
そして、バルブシャフト23の突条D2及びD3間の油溝E1
がバルブボデー22の油路を介して油圧ポンプ10に、突条
D4及びD1間の油溝E2がバルブシャフト23の内部を通じて
リザーバタンク11にそれぞれ接続され、且つバルブボデ
ー22の油溝C2及びC3がそれぞれパワーシリンダ12の左右
の油圧室12L及び12Rに、油溝C1及びC4が後述する外部制
御可変絞り４にそれぞれ接続されている。
一方、バルブハウジング21には、ロータリバルブ20と
一体に外部制御可変絞り４を構成するスプールバルブ25
が形成されている。このスプールバルブ25は、電磁ソレ
ノイド26の作動子26aに連結されて摺動されるスプール2
7を有し、このスプール27の先端外周面と、これに対向
する油溝28とで外部制御可変絞り４が形成されている。
次に、上記実施例の動作を説明する。今、車両停車状
態にあってステアリングホイール15を操舵しておらず転
舵輪が直進走行状態の中立位置にあるものとする。この
状態では、コントロールバルブ13の可変絞り1L,1R〜3L,
3Rの全てが全開状態となっていると共に、車速センサ16
で検出される車速Ｖが零であり、したがって、外部制御
可変絞り４がその絞り面積が零となって、全閉状態とな
っており、バイパス路L5が閉塞状態となっている。
したがって、油圧ポンプ10から供給される所定油圧の
作動油は、その全量がコントロールバルブ13の油圧ブリ
ッジ回路14に供給されるが、この油圧ブリッジ回路14の
流路L1及びL4と流路L2及びL3とに等しい流量で分流され
るので、パワーシリンダ12の左右の油圧室12L,12Rは、
同圧となって両者間に差圧を生じることがなく、このパ
ワーシリンダ12で操舵補助トルクは何ら発生することは
なく、転舵輪は直進走行状態を維持する。
この停車状態で、ステアリングホイール15を例えば左
切りして所謂据切り状態とすると、そのときの操舵トル
クに応じて可変絞り1L〜3Lが互いに連動してそれらの絞
り面積A1〜A3が縮小方向となるが、他方の可変絞り1R〜
3Rは全開状態を維持する。
したがって、流路L1については、可変絞り1Rが介挿さ
れていない状態と等価となり、同様に、流路L3について
も可変絞り2R,3Rが介挿されていない状態と等価とな
り、油圧ブリッジ回路14の等価回路は第４図に示すよう
になる。
そして、流路L4については、外部制御可変絞り４が全
閉状態であることにより、第２の可変絞り2R及び第３の
可変絞り3Rが直列に介挿されることになり、これらを圧
力損失が同等な単一の可変絞りとみなすことができる。
すなわち、第１及び第２の可変絞りの圧力降下P2kg/cm2
及びP3kg/cm2は、それぞれ下記（１）式及び（２）式で
表すことができる。
P2＝Ｋ・Q2/A2 2 …………（１） P3＝Ｋ・Q2/A3 2 …………（２） 但し、Ｋはρ/2g（ρ：油比重、g:重力加速度）で求
められる定数、Ｑは通過流量である。
これら（１）式及び（２）式から流路L4における全体
の圧力降下Pkg/cm2は、次式で表すことができる。
したがって、上記（３）式の右辺の括弧で括った項が
単一可変絞りとみなした場合の等価絞り面積AAに対応す
ることになり、結局単一可変絞りの等価絞り面積AAは次
式で表すことができる。
その結果、流路L4について、第２図（ｂ）及び（ｃ）
の絞り特性を合わせた第５図のような絞り面積特性が得
られる。このとき、第１の可変絞り2Lと第２の可変絞り
3Lとは、直列関係に接続されているので、これらを単一
可変絞りとみなしたときに、絞り面積の小さい可変絞り
即ち第１の可変絞り2Lの絞り特性が支配的となる。
また、等価絞り面積AAとみなした流路L4における等価
可変絞りと第１の可変絞り1Lとは、並列関係にあるので
油圧ブリッジ回路14の全体からみた絞り面積Ａは、両者
の絞り面積AA及びA1を加算したものとなり、次式で表す
ことができる。
Ａ＝AA＋A1 …………（５） このため、油圧ブリッジ回路14の全体の絞り面積特性
及び油圧特性は、第６図（ａ）及び（ｂ）に示すように
なり、これらの図から明らかなように、据切り時のよう
に車速Ｖが零若しくはその近傍の値となるときに、比較
的小さな操舵トルクTCで高い油圧P0が得られ、これによ
ってパワーシリンダ12で転舵輪を右切りする操舵補助ト
ルクが発生するので、ステアリングホイール15の転舵操
作を軽く行うことができる。
このとき、パワーシリンダ12の上流側となる流路L1に
おいては、可変絞り1Lはまだ圧力が上昇していない小さ
な操舵力T1ですぐに閉じ切ってしまうため発生する流体
音は殆ど無視できるが、操舵トルクＴの値が大きくなる
程、下流側となる流路L4の可変絞り2L,3Lの等価絞り面
積AAが小さくなることから高圧力となり、一方流路L4の
他端はリザーバタンク11に接続されているので、流路L4
の両端間の差圧は大きなものとなり、単一の可変絞り例
えば可変絞り2Lのみが流路L4に介挿されているものとし
たときには、この可変絞り2Lでの圧力降下がキャビテー
ションを発生する許容限界値を越えることになって、キ
ャビテーションの発生による口笛のような流体音を発生
することになる。
しかしながら、上記実施例によると、流路L4に、第１
の可変絞り2L及び第２の可変絞り3Lが介挿されているの
で、流路L4の両端間の圧力降下分が可変絞り2L,3Lで分
配されることになり、特に可変絞り2Lが閉じ切る点近傍
において流体音が発生し始める時に、可変絞り3Lが実質
的に絞りとして機能し始めるため、可変絞り2Lでの圧力
降下がキャビテーションを生じない程度に低減され、流
体音の発生を防止することができる。なお、可変絞り2L
において流体音が発生し始めるのは油圧が約40kg/mm2以
上であり、この時可変絞り3Lでは約0.5kg/mm2以上の油
圧が発生しているのが望ましい。
また、ステアリングホイール15を右切りした場合も、
上記とは逆に可変絞り1R〜3Rが操舵トルクに応じて縮小
方向となり、可変絞り1L〜3Lが全開状態となり、パワー
シリンダ12によって転舵輪を左転舵させる大きな操舵補
助トルクを発生して、ステアリングホイール15の転舵操
作を軽く行うことができる。
一方、車両が高速で定速走行しているときには、車速
センサ16から高車速検出信号VDが出力されるので、制御
ユニットＵから比較的高電流値の励磁電流IVが出力され
る。このため、外部制御可変絞り４の絞り面積A4が第７
図に示すように比較的大きい絞り面積AHに維持される。
このとき、ステアリングホイール15を転舵していない状
態で操舵トルクが零であるときには、コントロールバル
ブ13の各可変絞りが前記据切り時と同様に全開状態を維
持し、パワーシリンダ12の両油圧室12L及び12R間には、
差圧が生じることはなく、このパワーシリンダ12で操舵
補助トルクを発生することはない。
しかしながら、このステアリングホイール15の非転舵
状態から、例えば左切りして左旋回状態とすると、前述
したように、コントロールバルブ13の可変絞り1L〜3Lの
絞り面積が縮小方向となり、可変絞り1R〜3Rが全開状態
となる。したがって、油圧ブリッジ回路14の等価油圧回
路は、第８図に示すようになる。
すなわち、流路L4において第１の可変絞り2Lと外部制
御可変絞り４とが並列関係となるので、これら両可変絞
りを単一の可変絞りとみなすと、この単一可変絞りの等
価絞り面積ABは、第９図に示す如く、両可変絞りの絞り
面積A2及びA4を合算したものとなり、次式で表すことが
できる。
AB＝A2＋A4 …………（６） そして、上記単一絞りと第２の可変絞り3Lとが直列関
係となるので、これらを単一の可変絞りとみなすと、流
路L4での等価絞り面積ACは、第10図に示すようになり、
次式で表すことができる。
このとき、可変絞り3Lの絞り面積A3と可変絞り2L及び
４の単一可変絞りの絞り面積ABとは、可変絞り3Lの絞り
面積A3の方が小さくなるので、流路L4での等価絞り面積
ACは、可変絞り3Lの絞り面積特性が支配的となる。
そして、流路L4における等価絞り面積ACと流路L2の第
１の可変絞り1Lとが並列関係となるので、油圧ブリッジ
回路14全体の等価絞り面積Ａは、第11図（ａ）に示すよ
うに、等価絞り面積ACと可変絞り1Lの絞り面積A1との和
となり、次式で表される。
Ａ＝AC＋A1………… （８） その結果、前記据切り時に比較して絞り面積特性が緩
和されるので、第11図（ｂ）に示す如くパワーシリンダ
12に供給される油圧が据切り時に比較して小さくなり、
これにより発生する操舵補助トルクが小さくなってステ
アリングホイール15の操舵が重くなる。このとき、可変
絞り2L及び４の絞り面積A2及びA4の何れか一方又は双方
を適当に設定することにより、高速走行時における操舵
補助トルクを適宜選定することができ、高速走行時にス
テアリングホイール15の転舵操作を適度の反力をもって
行い、急操舵を防止して操縦安定性を向上させることが
できる。
さらに、据切り及び高速走行時の操舵の中間の車速状
態では、そのときの車速に応じて外部制御可変絞り４の
絞り面積が高速走行時の第７図に示す状態から縮小する
ことになるので、第６図（ｂ）と第11図（ｂ）の中間の
油圧特性が得られる。
なお、上記実施例においては、流路L3及びL4間にバイ
パス流路L5を接続した場合について説明したが、これに
限定されるものではなく、第12図に示すように、可変絞
り2R及び2Lと並列にそれぞれバイパス流路L6及びL7を設
け、これらにそれぞれ外部制御可変絞り4A及び4Bを介挿
するようにしてもよい。
この第12図の場合には、可変絞り2L,3L及び2R,3Rの配
列を逆にすることもでき、また、パワーシリンダ12の上
流側の流路L1及びL2に第２の可変絞り3L,3Rを介挿し、
且つ第１の可変絞り1L,1Rと並列に外部制御可変絞り4A,
4Bを設けることもでき、この場合において、上流側に第
２の可変絞り3L,3Rを、下流側に第１の可変絞り1L,1Rを
設けた場合には、さらに第13図に示すように、両可変絞
り間と接続点CA2との間にバイパス流路L8及びL9を設け
るようにしても、上記と同様の作用効果を得ることがで
きる。
次に、この出願の特定発明に対応する第２実施例を第
14図について説明する。
この第２実施例は、第１の可変絞りと第２の可変絞り
を直列に介挿した流路において、第２の可変絞りを第１
の実施例における絞り特性と等しい第１の絞り部と、こ
の第１の絞り部の下流側又は上流側にこれと直列に別途
設けた第２の絞り部とで構成することにより、各可変絞
りでの圧力降下をさらに少なくするようにしたものであ
る。
すなわち、第１図の構成において、第２の可変絞りの
第１の絞り部としての第２の可変絞り3L,3Rとバイパス
流路L5との接続点との間に第１及び第２の可変絞り1L,1
R及び2L,2Rと連動して操舵トルクＴに応動する第２の可
変絞りの第２の絞り部としての第３の可変絞り5L,5Rが
介挿されていることを除いては、第１図と同様の構成を
有し、第１図との対応部分には同一符号を付してその詳
細説明はこれを省略する。ここで、第３の可変絞り5L,5
Rの絞り面積特性は、第15図で実線図示のように、鎖線
図示の第１の可変絞り2L,2Rにおける絞り面積特性の直
線l31に対応し、且つ切片が僅かに大きい直線l51とその
絞り面積が所定値Aaとなる下端から絞り面積が一定とす
る直線l52とに沿って変化するように選定されている。
この第２実施例によると、据切り時には、操舵トルク
Ｔの値が所定値T1付近までの間は第１の可変絞り2L,2R
に比べ第３の可変絞り5L,5Rの絞り面積が十分大きいの
で、単一の第１の可変絞り2L,2Rが介挿されている場合
と略等価である。しかし、操舵トルクＴが所定値T1″を
超える領域になると、第３の可変絞り5L,5Rの影響が大
きくなってくるために第３の可変絞り5L,5Rにおいても
圧力降下現象が明確になってくる。すなわち、第３の可
変絞り5L,5Rによる圧力降下分だけ他の可変絞り2L,3L、
2R,3Rでの圧力降下分が減少されることになり、第１実
施例よりキャビテーションの発生を防止することができ
る。
なお、上記第２実施例においても、第１実施例と同様
に第12図及び第13図に対応する変更を行うことが可能で
ある。
次に、この出願の特定発明に対応する第３実施例を第
16図について説明する。
この第３実施例においては、油圧ブリッジ回路14全体
の流体音の発生を確実に防止するようにしたものであ
る。
すなわち、上記第２実施例における油圧ブリッジ回路
14の流路L3及びL4に介挿した第３の可変絞り5R及び5Lを
相互に入れ換えたことを除いては上記第２実施例と同様
の構成を有し、これに応じてコントロールバルブ13をロ
ータリバルブ20で構成した場合、第17図に示すように、
第３図（ｂ）の構成において、油溝C4及び突条D4の反時
計方向端部間で第３の可変絞り5Lを、油溝C1及び突条D1
の時計方向端部間で第３の可変絞り5Rをそれぞれ形成す
る。
この第３実施例によると、ステアリングホイール15を
例えば左切りした据切り時においては、第３の可変絞り
5Lの絞り面積が縮小方向となり、可変絞り5Rは全開状態
を維持するので、流路L4については第１実施例と同様に
第２の可変絞り3L及び第１の可変絞り2Lが直列に介挿さ
れるが、流路L3については、新たに第３の可変絞り5Lが
介挿され、これと流路L2に介挿された第１の可変絞り1L
とが直列となる。したがって、両可変絞り1L,5Lを単一
の等価可変絞りとみなすと、その等価絞り面積ADは次式
で表すことができる。
従って、第１の可変絞り1L、第３の可変絞り5Lによっ
て段階的に圧力降下が行われ流路L3に第３の可変絞り5L
が介挿されていない第１の実施例に比較して、第１の可
変絞り1Lでの圧力降下が少なくなり、この第１の可変絞
り1Lでのキャビテーションの発生をさらに確実に防止し
て油圧ブリッジ回路14全体における流体音の発生を確実
に防止することができる。
この据切り時のパワーシリンダ12に作用される油圧
は、第３の可変絞り5Lの絞り面積特性が第１の可変絞り
1Lの絞り面積特性に近似しているので、実質的に第１実
施例と略等しい値となり、第１実施例と同様の操舵補助
トルクを発生することができる。
同様に、中・高車速走行時における右操舵時にも、流
路L3に第３の可変絞り5Lが介挿されることになるが、こ
の場合も上記と同様の理由から、パワーシリンダ12で第
１の実施例と略同様の操舵補助トルクを発生させること
ができる。
しかも、第17図に示すように、コントロールバルブ13
をロータリバルブ20で構成する場合には、新たな付加し
た第３の可変絞り5L,5Rを第１実施例における第３図
（ｂ）の可変絞りを構成しない部分を可変絞り5L,5Rと
して使用するので、油溝を増加させることなく、コント
ロールバルブ13を形成することができ、全体の構成が大
型化することがない利点がある。
なお、この第３の実施例においても、上記第１の実施
例と同様に第12図及び第13図に対応する変更を行うこと
が可能である。
次に、この発明の特定発明に対応する第４の実施例を
第18図について説明する。
この第４実施例は、前記第３実施例におけるバイパス
流路L5を第２の可変絞り3R及び第３の可変絞り5L間と、
第２の可変絞り3L及び第３の可変絞り5R間との間に接続
したことを除いては第３の実施例と同様の構成を有す
る。
この第４実施例によると、据切り時には、外部制御可
変絞り４が全閉状態であるので、その油圧ブリッジ回路
14の等価油圧回路は第３実施例と全く等しくなり、第３
実施例と同様の流体音の発生を防止しながらパワーシリ
ンダ12で大きな操舵補助トルクを発生させることができ
る。
一方、高車速走行状態でのステアリングホイール15の
右切り時には、外部制御可変絞り４が全開状態となるの
で、油圧ブリッジ回路14の等価回路は第19図に示すよう
になり、流路L4において、第１の可変絞り2Lと流路L3の
第３の可変絞り5Lとが並列関係となり、両者を単一の等
価可変絞りとみなすと、その等価絞り面積AEは、両者の
絞り面積A2,A5の和で表され、次式のようになる。
AE＝A2＋A5 …………（10） このため、上記等価可変絞りの絞り面積特性は、第２
図（ｂ）の絞り面積特性と第15図の絞り面積特性を合わ
せた第20図に示すように第２図（ｃ）に示す第２の可変
絞り3Lの絞り面積特性に近似したものとなり、これと第
２の可変絞り3Lとが直列関係となるので、流路L4全体の
等価可変絞りの絞り面積AFは、次式で表すことができ
る。
この場合の等価絞り面積AFは、第２の可変絞り3Lの絞
り面積A3と略等しくなり、結局、この高速走行時におい
てもパワーシリンダ12で第３実施例と略等しい操舵補助
トルクを発生させることができる。
なお、上記第１〜第４実施例においては、コントロー
ルバルブ13の具体例としてロータリバルブ20を適用した
場合について説明したが、これに限定されるものではな
く、操舵トルクに応動するスプールバルブを適用するこ
ともできることは勿論である。
また、上記第１〜第４実施例においては、外部制御可
変絞り4,4A,4Bを車速に応じて制御する場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、この出願の
併合発明に対応する第21図に示すように、制御ユニット
Ｕに車速センサ16の車速検出信号VDに代えて運転席の近
傍に設けたロータリスイッチ，可変抵抗器等で構成され
る操舵補助トルク選択器40の選択信号を供給し、この操
舵補助トルク選択器40を操作することにより、制御ユニ
ットＵから出力する励磁電流IVの値を任意に変更可能に
構成して、運転者の好みに応じて油圧ブリッジ回路14全
体の等価絞り面積Ａを任意に変更し、任意の操舵補助ト
ルクをパワーシリンダ12によって発生させるようにして
もよい。
また、第22図に示すように、路面の摩擦係数を検出す
る摩擦係数センサ41を設け、この摩擦係数センサ41の摩
擦係数検出値に応じて制御ユニットＵにからの励磁電流
を変更することにより、路面の摩擦係数に応じて最適な
操舵補助トルクを発生させるようにしてもよい。すなわ
ち、摩擦係数センサ41からの摩擦係数検出値が制御ユニ
ットＵに供給され、この制御ユニットＵで励磁電流IVの
値を低摩擦係数時には比較的小さな値に、高摩擦係数時
には比較的大きな値に、それらの中間摩擦係数時には、
それらの中間の値にそれぞれ制御する。ここで、摩擦係
数センサ41としては、ワイパースイッチと連動する切換
スイッチ、雨滴センサ等の間接的に路面摩擦係数を検出
するもの、或いは車両の前輪及び後輪の回転数を検出
し、両者の回転数差を算出して摩擦係数を算出したり、
駆動輪のスプラッシュ量を検出して摩擦係数を算出した
りして直接的に路面摩擦係数を検出もの等を適用し得
る。この場合、路面摩擦係数によってのみ外部制御可変
絞り4,4A,4Bを制御する場合に限らず車速に応じて算出
した励磁電流値を摩擦係数センサ41の摩擦係数検出値で
補正するようにしてもよい。
その他、車両の加減速装置の作動を検出するセンサを
設け、このセンサの検出値に基づき車両の加減速の頻度
を算出し、これによって車両の走行状態を判断して外部
制御可変絞り4,4A,4Bを車速によって制御する場合の車
速感応パターン即ち第２図（ｄ）の車速に対する絞り面
積特性を変更するようにしてもよく、さらには、ステア
リングホイール15の操舵角を検出する操舵角センサとそ
の出力を微分して操舵角速度を算出する操舵角速度算出
手段とを設け、操舵角センサの操舵角検出値及び操舵角
速度算出手段の操舵角速度算出値に基づき前記車速感応
パターンを変更して急転舵を防止し、操縦安定性を向上
させるようにしてもよく、またさらに、車両前輪荷重を
検出する荷重センサを設け、前輪荷重の変化に応じて外
部制御可変絞り4,4A,4Bを制御するようにしてもよい。
さらに、上記第１〜第４実施例においては、コントロ
ールバルブの第１の可変絞り1L,1R及び2L,2Rの絞り面積
特性が等しい場合について説明したが、これらを異なる
絞り面積特性とすることもできる。
またさらに、上記第１〜第４実施例においては、ステ
アリングギヤ機構としてラックアンドピニオン式を適用
した場合について説明したが、これに限定されるもので
はなく、他の形式のステアリングギヤ機構を適用し得る
ことは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、特定発明によれば、油圧ブリッ
ジ回路におけるパワーシリンダの上流側及び下流側の何
れか一方に、操舵トルクに応動する第１の可変絞りと直
列に同様に操舵トルクに応動し且つ第１の可変絞りより
操舵トルクに対する絞り面積の低下が緩やかに設定され
た第２の可変絞りを介挿し、これら第１及び第２の可変
絞りで、圧力降下を段階的に行い、特に第１の可変絞り
が閉じ切る点近傍においては第２の可変絞りが実質的に
絞りとして機能するので、何れかの可変絞りで過度の圧
力降下を生じないように構成したので、これら可変絞り
位置で流体音の発生を防止することができ、しかも第１
の可変絞りと並列に操舵トルク以外の車速の増加に応じ
て絞り面積が増加するように制御される外部制御可変絞
りを設けているで、据切り時には外部制御絞りの絞り面
積を小さくすることにより、大きな補助操舵トルクを発
生させて操舵力を軽くし、車速の増加に伴って順次操舵
補助トルクを減少させて、操舵力を重くして、直進安定
性を確保することができるという効果が得られる。
また、併合発明においては、外部制御可変絞りの絞り
面積に操舵トルク選択手段のトルク選択値に応じて制御
するので、特定発明と同様に流体音の発生を防止すると
共に、運転者の好みに応じて任意の操舵補助トルクをパ
ワーシリンダで発生させることができるという効果が得
られる。
さらに、特定発明及び併合発明において、第２の可変
絞りを、第１の可変絞りより操舵トルクに対する絞り面
積の低下が緩やかに設定された第１の絞り部と、当該第
１の可変絞りより操舵トルクに対する絞り面積の低下が
僅かに遅れ且つ閉じ切り時の絞り面積が大きい値に設定
された第２の絞り部とを直列に接続して構成することに
より、第１の絞り部の圧力降下をさらに減少させるか、
第２の絞り部が介装されていない流路に介装された第１
の可変絞りの圧力降下を減少することができ、油圧ブリ
ッジ回路全体における各可変絞りの圧力降下を減少させ
て流体音の発生を確実に防止することができる利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明によるパワーステアリングの油圧制御
装置の一実施例を示す油圧回路図、第２図（ａ）〜
（ｄ）はそれぞれこの発明に適用し得る第１及び第２の
可変絞り、外部制御可変絞りの絞り面積特性を示す特性
線図、第３図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれコントロール
バルブとしてロータリバルブを適用した場合の断面図及
びそのＢ−Ｂ線上の断面図、第４図は据切り時の等価油
圧回路図、第５図は据切り時の流路L4における等価絞り
面積特性を示す特性線図、第６図（ａ）及び（ｂ）はそ
れぞれ据切り時の油圧ブリッジ回路全体の等価絞り面積
及び油圧と操舵トルクとの関係を示す特性線図、第７図
は高車速時の外部制御可変絞りの絞り面積特性線図、第
８図は高車速時の等価油圧回路図、第９図は高車速時の
流路L4における第２の可変絞りと外部制御可変絞りとを
単一の等価可変絞りとみなしたときの等価絞り面積特性
線図、第10図は同様に流路L4全体の等価絞り面積特性線
図、第11図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ高車速時の油圧
ブリッジ回路全体の等価絞り面積及び油圧と操舵トルク
との関係を示す特性線図、第12図及び第13図はそれぞれ
この発明の第１実施例の変形例を示す油圧回路図、第14
図はこの発明の第２実施例を示す油圧回路図、第15図は
第２実施例に適用し得る第３の可変絞りの絞り面積特性
線図、第16図はこの発明の第３実施例を示す油圧回路
図、第17図は第３実施例に適用し得るロータリバルブを
示す第３図（ｂ）に対応する断面図、第18図はこの発明
の第４実施例を示す油圧回路図、第19図は第４実施例の
高車速時における油圧ブリッジ回路の等価油圧回路図、
第20図は第19図における第１の可変絞りと第３の可変絞
りとを単一の等価可変絞りとみなしたときの等価絞り面
積特性線図、第21図及び第22図はそれぞれこの発明の他
の実施例を示す図である。 図中、1L,1R,2L,2Rは第１の可変絞り、3L,3Rは第２の可
変絞り、4,4A,4Bは外部制御可変絞り、5L,5Rは第３の可
変絞り、L1〜L4は流路、L5〜L9はバイパス流路、10は油
圧ポンプ、11はリザーバタンク、12はパワーシリンダ、
13はコントロールバルブ、14は油圧ブリッジ回路、15は
ステアリングホイール、16は車速センサ、Ｕは制御ユニ
ット、20はロータリバルブ、25はスプールバルブ、26は
電磁ソレノイド、40は操舵補助トルク選択器、41は摩擦
係数センサである。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】４つの流路を環状に接続して油圧ブリッジ
    回路を構成し、前記各流路に操舵トルクに応動する第１
    の可変絞りを設けると共に、前記油圧ブリッジ回路の一
    方の対角線上の接続点間にパワーシリンダの左右の圧力
    室を接続し、他方の対角線上の接続点を油圧源に接続し
    たパワーステアリングの油圧制御装置において、前記パ
    ワーシリンダを挟む上流側及び下流側の何れか一方の第
    １の可変絞りと直列に前記操舵トルクに応動して当該第
    １の可変絞りより操舵トルクに対する絞り面積の低下が
    緩やかに設定された第２の可変絞りを介挿し且つ当該第
    １の可変絞りのバイパス流路に前記第１及び第２の可変
    絞りとは独立して車速の増加に応じて絞り面積が増加さ
    れる外部制御可変絞りを介挿したことを特徴とするパワ
    ーステアリングの油圧制御装置。
  2. 【請求項２】４つの流路を環状に接続して油圧ブリッジ
    回路を構成し、前記各流路に操舵トルクに応動する第１
    の可変絞りを設けると共に、前記油圧ブリッジ回路の一
    方の対角線上の接続点間にパワーシリンダの左右の圧力
    室を接続し、他方の対角線上の接続点を油圧源に接続し
    たパワーステアリングの油圧制御装置において、前記パ
    ワーシリンダを挟む上流側及び下流側の何れか一方の第
    １の可変絞りと直列に前記操舵トルクに応動して当該第
    １の可変絞りより操舵トルクに対する絞り面積の低下が
    緩やかに設定された第２の可変絞りを介挿し且つ当該第
    １の可変絞りのバイパス流路に前記第１及び第２の可変
    絞りとは独立して補助挿舵トルク選択手段の選択値に応
    じて絞り面積が制御される外部制御可変絞りを介挿した
    ことを特徴とするパワーステアリングの油圧制御装置。
  3. 【請求項３】前記第２の可変絞りは、第１の可変絞りよ
    り操舵トルクに対する絞り面積の低下が緩やかに設定さ
    れた第１の絞り部と、当該第１の可変絞りより操舵トル
    クに対する絞り面積の低下が僅かに遅れ且つ閉じ切り時
    の絞り面積が大きい値に設定された第２の絞り部とを直
    列に接続して構成されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項又は第２項記載のパワーステアリングの油
    圧制御装置。
  4. 【請求項４】前記第２の絞り部は、前記第１の可変絞り
    側に接続され且つ第１の絞り部とは逆方向の操舵トルク
    に応動して絞り面積が変化するように構成されている特
    許請求の範囲第３項記載のパワーステアリングの油圧制
    御装置。
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