JP2706788B2 - コントロールバルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、パイロット圧の微分値によって発生圧力
を制御するコントロールバルブに関する。

（従来の技術） 四輪操舵では、前輪と後輪の操舵角を制御すれば、旋
回時の運動特性が高められることがわかっている。

すなわち、操舵開始時に一瞬後輪を逆相側に、また前
輪の蛇角を増やして、ヨーレートと横加速度とをバラン
スさせる。これにより、車両の回転運動の立上がりが良
くなる。そして、次の瞬間定常の四輪同相操舵に戻し、
横すべり角を零のまま狙った軌跡どおりに旋回ができる
ようにしている。

こうした四輪操舵を信頼性の高い油圧制御を使って行
なうことが考えられている。これを実現するためには、
油圧をコントロールバルブで制御して、この油圧前輪の
操舵機構や後輪の操舵機構に入力することが考えられ
る。

このためには、操舵角の微分項であるハンドル操舵角
速度，あるいはそれと同等であるパワーステ圧などの時
間変化率と、車速（同じハンドル角でも操舵角速度，時
間変化率の絶対値が異なるため）との二つの状態に応じ
た油圧を発生させることが必要となる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、こうした複雑な特性の油圧を出力する
ようなコントロールバルブは従来にはなく、実現のネッ
クとなっている。

この発明はこのような事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、入力された圧力を、一方
のパイロット圧の微分値，およびもう一方のパイロット
圧で制御することができるコントロールバルブを提供す
ることにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明のコントロール
バルブは、弁本体と、この弁本体内にスライド自在に設
けたスプールと、このスプールの外周にスライド自在に
設けたスリーブと、このスリーブの端面側に該スリーブ
端を臨ませて設けられ内部が流体で満たされた一対の受
圧室と、前記弁本体に設けられ前記スプール端に第１の
パイロット圧を入力するための第１のパイロット入力ポ
ートと、前記受圧室間に接続され前記第１のパイロット
入力ポートから入力されるパイロット圧の圧力に応じて
前記スプールとスリーブを相対変位させるための流路
と、前記弁本体に設けた第２のパイロット圧を入力する
ための第２のパイロット入力ポートと、前記流路に介装
され前記第２のパイロット入力ポートから入力される第
２のパイロット圧を受け、当該圧力に応じて前記スプー
ルとスリーブの相対変位量を可変させる絞り量が可変可
能な絞り装置と、前記弁本体に設けた流体入口ポート
と、前記スプールおよびスリーブに設けられ前記スプー
ルとスリーブの相対変位量に応じ前記流体入口ポートか
ら入力された流体の圧力を可変する開閉通路と、前記弁
本体に設けられこの圧力を可変した流体を出力する流体
出口ポートとを設ける。

（作用） この発明のコントロールバルブによると、第１のパイ
ロット入力ポートから第１のパイロット圧を加えると、
該第１のパイロット圧の圧力に比例した量、スプールが
スライドしていく。そして、この際、第２のパイロット
圧に応じ可変する絞り装置の両側に発生する差圧に応じ
てスリーブはスプールに対し相対ずれを起こしていく。
そして、この相対ずれに応じて開閉通路の開度が定めら
れていく。これにより、流体入口ポートから入力された
流体の圧力は第１のパイロット圧の微分値および第２の
パイロット圧の二つの入力に応じた圧力に制御され、こ
れが流体出力ポートから外部に出力されていく。

（実施例） 以下、この発明を第１図ないし第19図に示す一実施例
にもとづいて説明する。第15図はこの発明を適用した車
両の四輪操舵装置を示し、1aおよび1bは左右の前輪であ
る。前輪1a,1bは、車体（図示しない）に対して水平方
向に揺動可能に支持されたナックル2a,2bに回転自在に
支持されている。またナックル2a,2bは、タイロット3a,
3bを介して例えばラック４およびピニオン５を組合わせ
てなる車速感応型のパワーステアリング６に連結されて
いる。すなわち、パワーステアリング６は、ラック4,ピ
ニオン5,ロータリバルブ7,トーションバー８を有してな
るステアリングギヤアッセンブリ９に、ロータリバルブ
７につながるステアリング用のパワーシリンダ装置10
（パワーシリンダ11内にラック４につながるピストン12
を設けてなるもの）と、ロータリバルブ７に油圧を供給
するエンジン駆動のオイルポンプ13（パワーステ用）と
が組合わせられている。そして、パワーシリンダ装置10
のピストン12の両側のピストンロッド12a,12bが、上記
タイロッド3a,3bに連結されている。

またステアリングギアアッセンブリ９の入力部とな
る、ピニオン５につながるロータリバルブ７のバルブイ
ンプットシャフト7aおよびトーションバー８には、後述
する進相機構14,中間ジョイント15,コラムシャフト16を
介してステアリングホイール17が連結されている。これ
により、ステアリングホイール17を操作すれば、ラック
４をステアリングホイール17と同方向に駆動する。そし
て、それと同時にピストン12の両側に構成された左室1
8,右室19にロータリバルブ７を通じてオイルポンプ13で
発生したパワーステ圧が供給され、ステアリングホイー
ル17の操舵力をアシストできるようにしている。なお、
オイルポンプ13にはエンジン20の回転数が、ある領域か
ら上昇するにしたがって吐出流量が低下する特性のポン
プが用いられている。

ここで、上記進相機構14について説明すれば、進相機
構14は第17図ないし第19図に詳図するようにステアリン
グギヤアッセンブリ９に、二組の遊星歯車機構21,22お
よびコントロールバルブ23を設けて構成されている。

詳しくは、37はステアリングギヤアッセンブリ９のケ
ース9aの上端部に設置されたケース、37aはそのケース3
7の上部開口を閉塞するねじ式のキャップである。これ
らケース37およびキャップ37aは、それらを貫通するボ
ルト35およびボルト端と螺合するナット36でケース9aに
固定されていて、進相機構14のボディを構成している。
そして、このケース37内の上方側には、インプットシャ
フト24がバルブインプットシャフト7aと同軸をなして回
転自在に設けられている。なお、24aはインプットシャ
フト24を回転自在に支持する軸受である。インプットシ
ャフト24の下部外周には、サンギア25が一体に設けられ
ている。このサンギア25の周囲には、ケース37側に支持
されたリングギヤ26が設けられている。そして、このリ
ングギヤ26とサンギヤ25との間に、双方にギヤと噛合う
四組のプラネタリギヤ27が設けられ、一段目の遊星歯車
機構21を構成している。このキャップ37aから突出した
インプットシャフト24の上部に、上記中間ジョイント15
が連結される。

またバルブインプットシャフト24の端部はケース9aの
上端開口から上方に突出している。そして、このケース
37内に入るバルブインプットシャフト24の端部外周に
は、一段目の遊星歯車21と同じ諸元のサンギア28が一体
に設けられている。またこのサンギア28の周囲となるケ
ース37内には、一段目と同じ諸元のリングギヤ29が設け
られている。そして、このリングギヤ29とサンギヤ28と
の間に、シャフト30を介して一段目のプラネタリギヤ27
と同軸につながる回転自在な四組のプラネタリギヤ31が
設けられ、二段目の遊星歯車機構22を構成している。な
お、プラネタリギヤ27とプラネタリギヤ31は、シャフト
30を保持するホルダー32,シャフト端に設けたギヤ規制
用のホルダー33により、バルブインプットシャフト24の
軸心を中心として周方向に移動できるように支持されて
いるものである。

そして、キャップ37aには軸受24aの上下方向の動きを
規制するアジャスタ38が設けられ、遊星歯車機構21,22
を所定にステアリングギアアッセンブリ９に組付けてい
る。なお、39はシール部材、40はアジャスタ38の緩み止
めのナット、41はリングギヤ26,29の上下方向の動きを
規制するためのスペーサである。

またバルブインプットシャフト7aの先端部は、インプ
ットシャフト24の軸端に設けた凹部43に挿入されてい
る。そして、このバルブインプットシャフト7aの挿入端
に上記トーションバー８の端部がピン44で結合され、リ
ングギア26,29を固定した状態でステアリングホイール1
7を操舵すると、そのステアリングホイール17の操舵角
を一段目および二段目の遊星歯車機構21,22を通じ、同
じ比でロータリバルブ７およびトーションバー８に伝達
できるようにしている。但し、バルブインプットシャフ
ト7aの挿入端と凹部43との間には、周方向のガタ付きを
防ぐためのメタルブッシュ45が介装してある。

なお、一段目の遊星歯車機構21にはステアリングホイ
ール17から必要以上のトルクが入らないようにした安全
装置46が設けられている。具体的には、安全装置46はリ
ングギア26の外周面に凹部47を設ける。またケース37側
に、上記凹部47と凹凸嵌合するピン部品48,該ピン部品4
8を嵌合方向に付勢するスプリング49およびアダプタ部
品50で構成されたセットスクリューを設ける。そして、
これにてリングギア26の回転方向の動きを凹凸嵌合で規
制する構造にして、ステアリングホイール17からプリロ
ードを越える過剰な操舵力がリングギア29に入ると、凹
凸嵌合の解除からリングギア26を回転できるようにし
て、遊星歯車機構21,22を過剰なトルクから守るように
している。なお、図示はしていないが嵌挿状態となるイ
ンプットシャフト端とバルブインプットシャフト端とに
は、段付部の嵌合で構成されるストッパ部が設けられて
いて、上記リングギア26が有る量回転すると、両者が当
接してステアリングホイール17からの操舵力をインプッ
トシャフト24からバルブインプットシャフト16に直接伝
達するようにしている。

こうした遊星歯車機構21,22を組付けたケース37に上
記進相用のコントロールバルブ23が組付けられている。

すなわち、コントロールバルブ23について説明すれ
ば、51はリングギア29と隣接したケース部分に、遊星歯
車機構22の中心とは直角な方向に沿って一体に設けられ
た細長の弁本体である。弁本体51内には、リングギア29
の軸心とは直角な方向に沿って略筒状の弁室52が形成さ
れている。そして、弁室52内にスプール53が配設されて
いる。スプール53は、一端が弁室52の端部に装着したプ
ラグ54でスライド自在に支持され、他端が弁室52のもう
一方の端部にアダプタ55を介して装着したプラグ56でス
ライド自在に支持されている。そして、スプール53の各
軸端面をプラグ54,56の孔部54a,56aに臨ませている。ま
たアダプタ55の内部には、ばね室55aが形成されてい
る。そして、このばね室55a内に、スプール53の端部外
周の小径部53aに摺動自在に嵌挿したワッシャー56aと小
径部53aの端部に固定したスナップリング57との間に掛
け渡したスプリング58が収容され、スプリング58でスプ
ール53を位置決めるようにしている。なお、59はプラグ
54,56およびアダプタ56の緩み止めのナットである。

またスプール53の外周には、該スプール53の軸部を移
動自在に貫通して板状のレバー60が設けられている。レ
バー60は、リングギア29の軸線と直角に交差する線上に
配置されている。そして、レバー60のリングギヤ29側の
端に形成された円弧部が、弁本体部分ならびにケース部
分に形成された通孔61を通ってリングギア29の外周面に
形成された溝部62に係合されている。またレバー60の残
る狭幅側の端に形成された円弧部は、当該端部を覆うよ
うに弁室52に装着されたアダプタ63の内底面に設けたプ
レート64の溝部65に回動可能に係合されていて、レバー
全体をプレート64側の端を支点としてスプール53の軸線
沿いに回動できるようにしている。なお、66はアダプタ
63の緩み止めナット、67はプレート64とアダプタ63の内
底面との間に介装された波形のワッシャーである。

このレバー60を挟んで、プラグ54側のスプール部分の
外周にカラー68が摺動自在に嵌挿され、またプラグ56側
のスプール部分の外周にスリーブ69が摺動自在に嵌挿さ
れている。カラー68およびスリーブ69は、それら外側の
端部とプラグ54,アダプタ55との間に設けたスプリング7
0a,70bの弾性力（プリロード）によって、レバー60の両
側に押し付けられ、スプール53上にレバー60を含めた三
つの部品を位置決めるようにしている。そして、このス
リーブ69で覆われたスプール53の外周面に、環状の溝部
で構成される二つの流入側の室71,72が並設されてい
る。またこれに対してスリーブ69の内周面には、室71,7
2の境界部分に位置して、溝部で構成される三つの流出
側の室73〜75が設けられている。そして、室71は、スプ
ール53の内部に設けた通路76を介して、カラー68とプラ
グ54との間に形成されたばね室を兼ねる受圧室77に連通
している。さらに室72は、同様にスプール53の内部に設
けた通路78を介して、スリーブ69とアダプタ55との間に
形成された、ばね室を兼ねる受圧室79に連通している。
そして、流出側のうち中央の室74は、弁本体51に設けた
ポート80を介して上記オイルポンプ13の吐出部に接続さ
れる。また残る室73,75は、弁本体51に設けたポート81
を介して上記ステアリングギアアッセンブリ９のロータ
リバルブ７の入口ポート（図示しない）に接続され、オ
イルポンプ13で発生する油圧を利用してリングギヤ29を
所定の位置に保持させたり、入力された操舵角を切り増
しさせたりすることができる追従型サーボ弁（スプール
バルブ）を構成している。すなわち、受圧室77,79には
通路76,78を通じてオイルポンプ13の油が流入する構造
なので、二段目のリングギア29からの操舵反力によりス
リーブ69が変位すると、室71,72と室73〜75との開閉か
ら、変位した受圧室側に多くの油が流入すると同時に、
残る受圧室側から油が多く流出して、リングギア29の元
の状態に復帰させるべく、変位したスリーブ69を元の位
置へ戻すようにしている。またプラグ54およびプラグ56
からスプール53を変位させる力が加わると、先程のスリ
ーブ69はスプール53の変位に追従して動き、レバー60を
回動させてリングギヤ29を切り増し側に回転させるよう
になっている（ステアリングギヤ比可変）。

一方、82a,82bは左右の後輪である。後輪82a,82bは、
トーコントロール機構付きダブルウイッシュボーン式の
後輪サスペンションに支持されている。すなわち、後輪
サスペンションは、クロスメンバ83に、アッパーアーム
84およびロアアーム85で構成される上下一対のラテラル
アームを設けるとともに、トーコントロールアーム86と
トレーリングアーム87とを中間関節88で連結してなるア
ームを連結する。そして、アーム端に、図示しない車輪
支持体を介して、後輪82a,82bを支持させた構造となっ
ている。中間関節88は、回転軸線を略鉛直方向に定めた
ピンなどの枢支軸89から構成されていて、中間関節点の
変位にしたがって後輪82a,82bの操舵が可能な構造にな
っている。

そして、クロスメンバ83に、この後輪サスペンション
の左右の枢支軸89,89を結ぶように二連式のリアパワー
シリンダ90が設けられている。すなわち、リアパワーシ
リンダ90は、中央に大径なシリンダ室91を形成し、両側
に一対の小径なシリンダ室92a,92bを形成したシリンダ9
4内に、中央にシリンダ室91に応じた径のピストン部95a
を有し、両側にシリンダ室92a,92bに応じた径のピスト
ン部95bを有してなるピストン95を摺動自在に設ける。
またそれぞれ両側のピストン端にピストンロッド96a,96
bを連結して構成される。そして、ピストン部95aで区画
されるシリンダ室91の断面積が大な部分に、同相用の出
力を受ける左室97a,右室97bを構成している。また室97
a,97bと並ぶシリンダ室92a,92bの断面積が小な空間にて
位相用の出力を受けるようにしている。このシリンダ94
が、軸心方向を左右方向に定めてクロスメンバ83に固定
されている。そして、左側のピストンロッド96aが左側
の中間関節38の枢支軸39に連結され、また受側のピスト
ンロッド96bが右側の中間関節38の枢支軸39に連結さ
れ、ピストン95の移動から後輪82a,82bを操舵できるよ
うにしている。

そして、このリアパワーシリンダ90の左室97a,右室97
bが同相用のコントローバルブ98に油流路99を介して接
続され、リアパワーシリンダ90のシリンダ室92a,92bが
この発明の要部である位相用のコントロールバルブ100
に油流路101a,101bを介して接続されている。

同相用のコントロールバルブ98には、第16図に示すよ
うなスプールバルブが用いられている。具体的には、ス
プールバルブは、シリンダ状のケース102内に、両端が
一対のスプリング220で付勢されたスプール221を設け
る。このスプール221の外周には、環状の溝部222,223が
二つ並設されている。また溝部222,223が空間に臨むケ
ース102の周壁両側には、溝部間の凸部分を中心として
対称にそれぞれリザーブ側ポート224a,224b、ポンプ側
ポート225a,225bが設けられ、さらに溝部222,223の空間
に臨むケース102の周壁中央には、それぞれアクチェー
タ側ポート226,227が設けられている。そして、ケース1
02の両端にはスプール端に制御圧を与えるためのパイロ
ットポート228,229が設けられた構造となっている。そ
して、アクチェータ側ポート226,227が油流路99に接続
される。

この同相用のコントロールバルブ98のパイロットポー
ト228,229に、それぞれ上記パワーステアリング６の各
左室18,右室19が油流路103を介し接続され、パワステー
圧が発生すると、中立状態のスプール221が変位してリ
ザーブ側ポート224a,224bとポンプ側ポート225a,225bと
の切換えを行なうようにしている。そして、コントロー
ルバルブ100の各ポンプ側ポート225a,225bには、デファ
レンシャルギヤ104で駆動され車速に応じた油圧を（車
速大：油圧増）発生するオイルポンプ105が接続されて
いる。これにより、車速とスプール221の移動量に応じ
た油圧をリアパワーシリンダ90の操舵方向の左室97aあ
るいは右室97bに供給できるようにしている。つまり、
前輪1a,1bの操舵状態に応じて該前輪1a,1bと同方向に後
輪82a,82bを操舵できるようになっている。なお、各リ
ザープ側ポート224a,224bはパワーステアリング６のリ
ターンを受けているリザーブタンク106に接続される。

またこの発明の要部となる位相用のコントロールバル
ブ100には、スプールバルブ式の四ポート絞り切換弁が
用いられている。そして、この絞り切換弁の概略的な構
造が第１図ないし第11図に示されている。

切換弁について説明すれば、300は細長の弁本体であ
る。弁本体300内には軸心方向に沿って弁室301が形成さ
れている。そして、弁室301内に細長のスプール302が配
設されている。スプール302は、両端がそれぞれ弁室301
の端部に装着したアダプタ303の軸受部304でスライドに
支持され、スプール全体を弁本体300の軸心方向に沿っ
てスライドできるようにしている。またそれぞれアダプ
タ303の端部には、スプール端に臨む孔部305をもつプラ
グ306（第１のパイロット入力ポートに相当）が装着さ
れ、弁本体301と共にコントロールバルブ100のボディを
構成している。さらにプラグ306とアダプタ303との間に
形成したそれぞれのばね室307（油圧室を兼ねる）に
は、スプール302を中央側に付勢する一対のスプリング3
08,308が配設され、スプール302を位置決めている。そ
して、各プラグ306,306が、分岐路312を介して上記油流
路103の中途部に接続され、第１のパイロット圧となる
パワーステ圧をスプール端に与えるようにしている。な
お、309はスプール302の端部に設けたスプンリング座形
成用のワッシャー、310はアダプタ303の軸受部304を調
整するためのエアブリーダ、311はアダプタ303およびプ
ラグ306の緩み止めのナットである。

またスプール302の中央の外周にはスルーブ313が摺動
自在に外挿されている。スリーブ313の両軸端には、ス
プリング314を収容した凹部315が設けられている。そし
て、一対のスプリング314,314の残る端部は、スプール3
02の端部外周に設けたリング状部316に係止され、スリ
ーブ313をスプリング314,314で両側から付勢している。
つまり、スリーブ全体をスプール302上において位置決
めるようにしている。なお、317はスプリング端とリン
グ状部316との間に介在されたワッシャー、318はそのワ
ッシャー317の動きを規制する凹部315の開口側の内周部
分に固定したスナップリングである。そして、各リング
状部316の周囲のアダプタ先端面および弁室部分で囲ま
れた空間に、スリーブ端に臨む一対の受圧室319,320を
構成している。なお、ワッシャー317およびスナップリ
ング318はスリーブ端に相当する。

スリーブ313で覆われたスプール302の外周面には、環
状の溝部で構成された二つの室321,322が並設されてい
る。またスリーブ313の内周面には、室321,322の三つの
境界部分に位置して、環状の溝分で構成される三つの室
323〜325が設けられている。なお、326は室323〜325間
の境界部分に形成されたガイド用の凹部である。そし
て、そのうちの室321,322は、それぞれスリーブ313のガ
イド用の凹部部分および弁室内周面に形成された通路空
間327,328を介して弁本体300の上面に穿設したアクチェ
ータ用のポート329,330（流体出口ポートに相当）に連
通している。そして、このポート329,330が油流路101a,
101bに接続される。また室324は、スリーブ部分および
弁室内周面に形成された通路空間331を介して弁本体300
の上面に設けた油供給用のポート332（流体入口ポート
に相当）に連通している。そして、このポート332は、
油供給路333を介して、上記オイルポンプ13と共にエン
ジン20で駆動される定流量型（回転数にかかわらず一定
の流量を吐出させるもの）のオイルポンプ334の吐出部
に接続されていて、ポート332に一定流量の油を供給で
きるようにしている。

また残る室323,325は、それぞれスリーブ部分および
弁室内周面に形成された通路空間335,336、さらには弁
本体300に形成した双方の通路空間335,336間を並列に連
通する連通路337を介して、弁本体300の上面に穿設した
リザーバ用のポート338に連通している。そして、この
ポート338が流路338aを介して上記リザーバタンク106に
接続される。また並列な連通路337には、通路339,339を
介して、それぞれ上記スリーブ両側の受圧室319,320が
並列に接続され、オイルポンプ334からの油を受圧室31
9,320に流入できるようにしている。また各通路339,339
には、それぞれリザーバタンク106側に対する流れを規
制するための逆止弁340（スプリング341で付勢される弁
棒342でボール343を弁座344に押圧してなる構造）が組
込まれている。

さらにまた受圧室319,320の相互は、弁本体300に設け
た連通路345（流路に相当）を介して連通している。そ
して、連通路345（流路）の途中に可変オリフィス346
（あるいは可変チョークで、絞り装置に相当）が介装さ
れている。この可変オリフィス346の詳細な構造が第８
図ないし第10図に示されている。

可変オリフィス346について説明すれば、347は連通路
345の途中に該連通路345と直角な方向に沿って形成され
た貫通路、348はその貫通路347の一部に圧入されたシリ
ンダ（パイプよりなる）、349はそのシリンダ348内に摺
動自在に配設されたピストンである。シリンダ348の周
壁およびピストン349の軸部には、長孔350,351がそれぞ
れ穿設されている。またシリンダ348の長孔端間にはピ
ン352aが圧入されている。このピン352aが、ピストン34
9の長孔351に摺動自在に挿通され、ピストン349の周方
向の位置を位置決めている。そして、これによりピスト
ン349の軸方向に動きに連動して、シリンダ348の長孔35
0とピストン349の長孔351とで形成される連通（流通）
面積、つまり絞り面積を可変できるようにしている。む
ろん、この長孔350,351の組合わせで構成される絞り部
は、連通路345と連通する部分に配置される。またピス
トン349は、貫通路347の下部の端部からアダプタ350aと
共に挿入されたスプリング351aによって上方側に付勢さ
れていて、ピストン349を挟んで上方側を高圧側に、も
う一方側を低圧側にしている。そして、貫通路347の上
部側が弁本体300の上面に穿設された高圧側の車速パイ
ロット圧ポート352（第２のパイロット入力ポートに相
当）に連通している。またシリンダ348の低圧側の周壁
部分には透孔353が穿設されている。そして、この透孔3
53は弁本体300に設けた流路354を介して弁本体300の右
側面に穿設した低圧側の車速パイロットポート355（第
２のパイロット入力ポートに相当）に連通している。

そして、可変オリフィス346の高低圧側の車速パイロ
ット352,355は、上記デフ駆動のオイルポンプ105に内蔵
した車速感応圧力発生器356に接続され、この車速感応
圧力発生器356から発生する、車速が増大するにしたが
って圧力が増える油圧（第２のパイロット圧）で、可変
オリフィス346の絞り量を車速に感応して可変できるよ
うにしている。詳しくは、車速感応圧力発生器356は車
速に比例して回転するオイルポンプ105の吐出部内に固
定オリフィス（図示しない）を設け、この固定オリフィ
ス前後の差圧をパイロット圧として、これを流路357を
介して上記可変オリフィス346に伝える構造にしてい
る。

これにより、コントロールバルブ100は、スプール端
に加わるパイロット圧ならびに可変オリフィス346に加
わるパイロット圧で生じる、スプール302の変位，その
スプール302に対するスリーブ313の相対変位から、ステ
アリングホイール17を切り込んでいくと、パワーステ圧
の時間変化率（時間微分値で，ハンドル操舵角速度に相
当）と車速とに応じた位相用の油圧を発生できるように
なっている。すなわち、位相用の油圧を前輪1a,1bと逆
方向に後輪82a,82bを操舵する出力として、リアパワー
シリンダ90のシリンダ室92aあるいはシリンダ室92bに供
給できるようにしている。

そして、この位相用のコントロールバルブ100につな
がる油流路101a,101bが、分岐路358,358を介して上記進
相機構14のプラグ54,56に接続され、一瞬の後輪82a,82b
の位相と同時に、前輪1a,1bを切り増し側に進めること
ができるようにしている。但し、図面において、通路開
口端には盲栓360が設けられている。

なお、第11図はこうしたコントロールバルブ100の概
略的な構造を示している。

つぎに、このように構成された四輪操舵装置の作用に
ついて説明する。

車両の直進走行時は、ステアリングホイール17は中立
の状態となるため、前輪1a,1bおよび後輪82a,82bは直進
方向に向いている。

そして、こうした直進状態から旋回すべく（ターンイ
ン）、ステアリングホイール17を例えば右旋回側に切り
込んでいくと（中高速時）、その切り込んだ蛇角に対し
て、操舵角速度および車速に応じ一瞬後輪82a,82bは逆
相に、また一瞬前輪1a,1bは入力した操舵蛇角より蛇角
が増大していく。

詳しくは、ステアリングホイール17を操作すると、こ
の回転がコラムシャフト16,中間ジョイント15,インプッ
トシャフト24を介して一段目の遊星歯車機構21のサンギ
ヤ25に伝達されていく。ここで、リングギヤ26は操舵力
を受けるが、リングギヤ26はセットスクリューでケース
37に固定されているから、さらにその回転はプラネタリ
ギヤ27を介して二段目の遊星歯車機構22のプラネタリギ
ヤ31に伝達されていく。また二段目の遊星歯車機構22の
リングギヤ31も操舵力を受けて回転しようとするが、リ
ングギア31にはコントロールバルブ23で発生したリング
ギヤ31を常に元の位置に戻そうとする復元力（オイルポ
ンプ13で発生した油圧で、スプール53に対してスリーブ
69の相対変位を常に零にしようとする力）が操舵反力と
して働いているから、プラネタリギヤ31の回転はそのま
まサンギヤ28から、バルブインプットシャフト7aおよび
トーションバー８に伝達されていく。これにより、トー
ションバー８に伝達された回転がピニオン５に伝達さ
れ、前輪1a,1bをステアリングホイール17を切った方向
に操舵していく。そして、同時にバルブインプットシャ
フト7aに伝達された回転でロータリバルブ７が操作さ
れ、オイルポンプ13で発生した油圧をパワーシリンダ11
の右室19に供給して、ステアリングホイール17の操作を
アシストしていく。

一方、同相用のコントロールバルブ98のスプールは上
記パワーステアリング６のパワステー圧に応じてストロ
ークされる。そして、このスプールのストロークで、オ
イルポンプ105から吐出されるオイルを制御することに
なる。つまり、車速（後輪回転数）とパワステー圧に応
じた油圧がコントロールバルブ98から発生される。そし
て、この油圧が同相側に操舵するリアパワーシリンダ90
の左室97aに流入していく。

他方、位相用のコントロールバルブ100は、右側のプ
ラグ306の孔部305から上記パワステー圧がパイロット圧
として加わると、この圧力に比例した量だけスプール30
2は左側へ変位（x₁）する。

この変位量の関係を見ると、スプール302の端面の面
積とパイロット圧のとの積が、右側のスプリング314の
弾性力と釣合うので、変位量には下記の関係式が成り立
つ。

a₁・F₁＝K₁・x₁＋f₁ つまり、 x₁＝a₁・F₁−f₁/K₁ で表わされる。なお、a₁はスプール端面の面積,K₁は左
側のスプリング314のばね定数,f₁は同スプリングのプリ
ロード値,F₁はパイロット圧である。但し、スプール302
のフリクションは無視。

このとき、スプール302の変位によって、スリーブ313
も同じ方向へ動こうとする。これには受圧室319の油が
連通路345を通じて受圧室320に移動する必要がある。し
かし、連通路345には可変オリフィス346が組込まれてい
るので、この際、可変オリフィス346の前後に差圧ΔＰ
が発生する。ここで、ΔＰは下記のように表わされる。

ΔＰ＝δ・Qb²/2・Cd・d² 但し、δは流体密度,Qbは絞り部を流れる流量,dは絞
り部の断面積、Cdは流量係数。

なお、チョーク構造であれば ΔＰ＝８・π・μ・ｌ・Qb/d² となる。但し、ｌは絞り部の長さ，μは油の粘性係数で
ある。

そして、この差圧ΔＰによってスリーブ313はスプー
ル302に対して右側に相対ずれ起こしていく。このとき
の相対変位ｙは ｙ＝ΔＰ・b₂−f₂/K₂ で表わされる。なお、b₂はスリーブの端面の面積,K₂は
右側のスプリング314のばね定数,f₂は同スプリングのプ
リロード値である。但し、スリーブ313の摺動抵抗は無
視。

油供給用のポート332からは、オイルポンプ334で発生
した一定流量の油が供給されているから、アクチェータ
用のポート329,330からは相対変位ｙに比例した差圧が
発生していく。すなわち、相対変位ｙは、 ｙ∝ΔＰ∝Qb∝ｌ∝1/d² の関数であるから、 Qb＝b₂・（x₁−ｙ）/t 但し、ｔは時間が成り立ち （x₁−ｙ）∝プラグ306のパイロット圧となる。

このことはコントロールバルブ100は、一方のパイロ
ット圧の微分値、ならびにもう一方のパイロット圧で、
油圧を制御できることがわかる。

それ故、第13図および第14図に示す線図のようにアク
チェータ用のポート329,330からは、車速に応じて出力
油圧が減少し、かつパワーステ圧の時間変化に比例して
制御した油圧を出力することができることになる（二つ
のパイロット圧に応じてアクチェータ用のポート329,33
0の差圧を制御）。

そして、この油圧（差圧）が、リアパワーシリンダ90
のシリンダ室92bには後輪82a,82bを位相させる出力とし
て供給され、進相機構14のプラグ54には前輪1a,1bの操
舵角を増す出力として供給されていく。

つまり、後輪82a,82bは、該後輪82a,82bを前輪とは逆
の方向に操舵しようとするシリンダ室92bの出力と、後
輪82a,82bを後輪と同方向に操舵しようとする左室97aの
出力との出力合成で得られる逆相側の蛇角にしたがって
操舵されていく。

また前輪1a,1bは進相機構14の左側のプラグ54に加わ
る制御圧で、前輪1a,1bを切り増し側に制御されてい
く。すなわち、進相機構14は、プラグ54に制御圧が加わ
ると、その油圧に比例してスプール53が右方向に摺動し
ていく。すると、オイルポンプ13の油圧で行なわれる復
元機能により、スリーブ69,カラー68がスプール53に追
従して、該スプール53と相対位置が零となる位置まで移
動していく。これにより、レバー60はプレート64側を支
点として回動し、リングギヤ29を時計方向に回転させて
いく。ここで、プラネタギヤ27,31は、運転者で保持さ
れるステアリングホイール17にて固定されるから、バル
ブインプットシャフト7aおよびトーションバー８を蛇角
切り増し側に回していく。

そして、つぎの瞬間、ステアリングホイール17の変化
速度がなくなるに応じて、車速に応じた同相のコントロ
ールバルブ98からの出力だけとなって、元の定常状態の
四輪同相操舵（通常の同相四WS）に入って、車の動きを
安定させていく。

かくして、信頼性の高い油圧制御を使って位相反転式
の四輪操縦や四輪アクティブステアを実現することがで
きる。むろん、純機械式のバルブ構造なので、ノイズ，
電波障害などに対する信頼性は高い。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、液体入口ポー
トから入力された流体の圧力を、第１のパイロット圧の
微分値および第２のパイロット圧の二つの入力に応じた
圧力に制御することができる。

それ故、操舵角の微分項であるハンドル操舵角速度，
あるいはそれと同等のパワーステ圧の時間変化率と車速
との二つの状態に応じた油圧など、油圧制御に要求され
る複雑なファクタの圧力を発生させることができ、四輪
操舵を信頼性の高い油圧制御で制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第19図はこの発明の一実施例を示し、第１
図は要部となる位相用のコントロールバルブの正断面
図、第２図は同コントロールバルブの平面図、第３図は
第１図中Ｂ−Ｂに沿うコントロールバルブの断面図、第
４図は同コントロールバルブの側面図、第５図は同コン
トロールバルブの一部断面した下面図、第６図は第５図
中Ｃ−Ｃ線に沿うコントロールバルブの断面図、第７図
は第１図中Ａ−Ａ線に沿う絞り装置廻りの構造を示す断
面図、第８図はその絞り装置を示す断面図、第９図は第
８図中Ｄ−Ｄ線に沿う絞り装置の断面図、第10図は絞り
装置の絞り部を拡大して示す正面図、第11図は位相用の
コントロールバルブの概略構成図、第12図は同コントロ
ールバルブの働きを示す図、第13図は位相用のコントロ
ールバルブのパイロット圧に対する出力特性を示す線
図、第14図は同コントロールバルブのもう一方のパイロ
ット圧（車速）に対する出力比特性を示す線図、第15図
はこの発明を適用した四輪操舵装置を示す構成図、第16
図は同相用のコントロールバルブを示す断面図、第17図
は進相機構の一部断面した斜視図、第18図は同進相機構
の遊星歯車機構廻りを示す断面図、第19図は進相機構の
コントロールバルブ廻りの構造を示す断面図である。 100……コントロールバルブ、300……弁本体、302……
スプール、306……プラグ（第１のパイロット入力ポー
ト）、313……スリーブ、319,320……受圧室、321〜325
……室（開閉通路）、329,330……アクチェータ用のポ
ート（流体出口ポート）、332……油供給用のポート
（流体入口ポート）、345……連通路（流路）、346……
可変オリフィス（絞り装置）、352,355……車速パイロ
ットポート（第２のパイロット入力ポート）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 忠夫 東京都港区芝５丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 藤井 啓史 東京都港区芝５丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 西森 政義 東京都港区芝５丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 増田 広之 愛知県岡崎市橋目町字中新切１番地 三 菱自動車エンジニアリング株式会社岡崎 事業所内 (56)参考文献 特開 昭62−110573（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁本体と、この弁本体内にスライド自在に
   設けたスプールと、このスプールの外周にスライド自在
   に設けたスリーブと、このスリーブの端面側に該スリー
   ブ端を臨ませて設けられ内部が流体で満たされた一対の
   受圧室と、前記弁本体に設けられ前記スプール端に第１
   のパイロット圧を入力する第１のパイロット入力ポート
   と、前記受圧室間に接続され前記第１のパイロット入力
   ポートから入力されるパイロット圧の圧力に応じて前記
   スプールとスリーブを相対変位させる流路と、前記弁本
   体に設けた第２のパイロット圧を入力する第２のパイロ
   ット入力ポートと、前記流路に介装され前記第２のパイ
   ロット入力ポートから入力される第２のパイロット圧を
   受け、当該圧力に応じて前記スプールとスリーブの相対
   変位量を可変させる絞り量が可変可能な絞り装置と、前
   記弁本体に設けた流体入口ポートと、前記スプールおよ
   びスリーブに設けられ前記スプールとスリーブの相対変
   位量に応じ前記流体入口ポートから入力された流体の圧
   力を可変する開閉通路と、前記弁本体に設けられこの圧
   力を可変した流体を出力する流体出口ポートとを具備し
   たことを特徴とするコントロールバルブ。