JP3049115B2 - 油圧パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トーションバーのねじ
れ角に応じて作動するコントロールバルブを備えた油圧
パワーステアリング装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】操向操作力の入力軸と、この入力軸にト
ーションバーを介し連結される出力軸と、そのトーショ
ンバーのねじれ角に応じて作動するコントロールバルブ
と、このコントロールバルブを介して供給される圧油に
より作動して操向補助力を付与する油圧アクチュエータ
とを備えた油圧パワーステアリング装置が従来より用い
られている。

【０００３】このような油圧パワーステアリング装置に
あっては、高速走行時における直進安定性と、低速走行
時における操舵労力の低減が要求されることから、操舵
抵抗が小さい場合にはトーションバーのねじれ剛性が大
きく、操舵抵抗が大きい場合にはトーションバーのねじ
れ剛性が小さいことが望まれる。

【０００４】しかし、トーションバーのねじれ剛性は実
際には一定で、ねじれ角はトルクに比例して変化する。
そこで車速センサーを設け、車速に応じてトーションバ
ーのねじれを規制する規制手段を備えたパワーステアリ
ング装置や、バネを用いて操舵抵抗に応じてトーション
バーのねじれを規制する規制手段を備えたパワーステア
リング装置がある（特開昭６１‐２０００６３号公報参
照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】車速に応じてトーショ
ンバーのねじれを規制しようとすると、車速センサーや
制御装置が必要で製造コストが増大してしまう。

【０００６】また、バネを用いてトーションバーのねじ
れを規制しようとすると、バネが大きくなるためにパワ
ーステアリング装置が大型化してしまうという問題があ
る。

【０００７】本発明は上記従来技術の問題を解決するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、操向操作力の入力軸と、この入力軸にトーション
バーを介し連結される出力軸と、そのトーションバーの
ねじれ角に応じて作動するコントロールバルブと、この
コントロールバルブを介して供給される圧油により作動
して操向補助力を付与する油圧アクチュエータと、その
コントロールバルブに圧油を供給する流路に設けられる
固定絞りと、この固定絞りの上流側の油圧が作用するこ
とにより前記トーションバーのねじれを規制する規制手
段と、この規制手段と前記固定絞りの上流側とを接続す
る油流路と、この油流路において前記規制手段への油圧
の作用を前記固定絞りの上流側の油圧の上昇により解除
する解除手段とを備える点にある。

【０００９】

【作用】車両の直進状態にあっては、操舵抵抗が小さい
ためにトーションバーのねじれ角は小さく、コントロー
ルバルブに供給された圧油は操向補助力を付与する油圧
アクチュエータに供給されることなくタンクに還流され
る。この状態においては、コントロールバルブに圧油を
供給する流路に設けた固定絞りの上流側の油圧が規制手
段に作用する。これにより、入力軸と出力軸とを連結す
るトーションバーのねじれが規制され、トーションバー
のねじれ剛性があたかも増大した状態となる。

【００１０】操舵角度が大きくなると、操舵抵抗が大き
くなるためにトーションバーのねじれ角が大きくなり、
コントロールバルブに供給された圧油は操向補助力を付
与する油圧アクチュエータに供給される。この油圧アク
チュエータに供給される圧油の圧力は操舵抵抗に応じて
上昇することから、固定絞りの上流側の油圧も上昇す
る。これにより、規制手段への油圧の作用が解除される
ので、トーションバーのねじれを規制する力が大きくな
ることはなく、トーションバーのねじれ剛性はあたかも
小さくなった状態となる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１２】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、車両のハンドル（図示省略）に連
結される入力軸２と、この入力軸２にトーションバー６
を介し連結される出力軸３を備えている。そのトーショ
ンバー６は、ピン４を介し入力軸に連結され、セレーシ
ョン５を介して出力軸３に連結されている。その入力軸
２は、バルブハウジング７の内部にベアリング８を介す
ると共に出力軸３の内部にブッシュ１２を介して回転自
在に支持され、その出力軸３はラックハウジング９の内
部にベアリング１０、１１を介して回転自在に支持され
ている。その出力軸３にはピニオン１５が一体的に形成
され、このピニオン１５に噛み合うラック１６に操向用
車輪（図示省略）が連結される。これにより、操向操作
入力による入力軸２の回転が、トーションバー６を介し
て出力軸３と一体のピニオン１５に伝達され、このピニ
オン１５の回転によりラック１６が車両幅方向に移動し
て車両の操舵がなされる。

【００１３】その操向操作の補助力を付与する油圧アク
チュエータとして油圧シリンダ２０が設けられている。
この油圧シリンダ２０は、ラックハウジング９により構
成される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を備えている。そのピストン２１により
仕切られるシリンダチューブ内の油室２２、２３に、操
舵方向と操舵抵抗に応じて圧油を供給するため、前記入
力軸２の外周囲に、前記トーションバー６のねじれ角に
応じて作動する公知のコントロールバルブ３０が設けら
れている。

【００１４】このコントロールバルブ３０は、前記バル
ブハウジング７の内部において入力軸２を囲む筒状の弁
部材３１を備えている。この弁部材３１は前記出力軸３
にピン３２を介して同行回転するよう連結されている。
また、バルブハウジング１７にはポンプ３３に接続され
る入口ポート３４と、タンク３５に接続される出口ポー
ト３６と、前記油圧シリンダ２０の一方の油室２２に接
続される第一ポート３７と、他方の油室２３に接続され
る第二ポート３８とを備えている。各ポート３４、３
６、３７、３８は、入力軸２と弁部材３１との間の流路
を介し連通し、その流路はトーションバー６のねじれに
伴う入力軸２と弁部材３１との相対回転により開度が調
節される。すなわち、直進状態では操舵抵抗がないため
にトーションバー６のねじれ角は０であり、入口ポート
３４と出口ポート３６とが連通し、ポンプ３３からコン
トロールバルブ３０に供給される圧油はタンク３５に還
流し、油圧シリンダ２０に圧油は供給されない。操舵を
行なって操舵抵抗が大きくなると、操舵抵抗に応じてト
ーションバー６がねじれ、出力軸３と一体の弁部材３１
が入力軸２に対し相対回転する。すると、入口ポート３
４と出口ポート３６との間の油路の開度が小さくなり、
入口ポート３４から油圧シリンダ２０の油室２２、２３
の一方に操舵方向と操舵抵抗に応じた圧力の圧油が供給
され、また、油室２２、２３の他方から油が出口ポート
３６を通ってタンク３５に還流する。これにより、操舵
方向と操舵抵抗に応じた操向補助力が油圧シリンダ２０
からラック１６に作用する。

【００１５】なお、ピニオン１５とラック１６との噛み
合い状態の調節のため、ラックハウジング９に形成され
た挿入孔９ａにサポートヨーク４０とバネ４１が挿入さ
れ、その挿入孔９ａは調節部材４２がねじ込まれること
で閉鎖されている。そのサポートヨーク４０は図１にお
いて左右方向に移動可能とされ、バネ４１の弾性力によ
りラック１６をピニオン１５に押し付ける。その押し付
け力は調節部材４２のラックハウジング９へのねじ込み
量を調節することで調節可能とされている。

【００１６】コントロールバルブ３０に圧油を供給する
流路に固定絞りが設けられている。本実施例では、前記
入口ポート３４に連なるようにバルブハウジング７に形
成されたオリフィス５０が固定絞りとされている。この
オリフィス５０の上流側の油圧が作用することによりト
ーションバー６のねじれを規制する規制手段５１が設け
られている。この規制手段５１は、図２に示すように、
出力軸３に４つの挿入孔５２が周方向に沿って形成さ
れ、各挿入孔５２にプランジャ５３が挿入されている。
各プランジャ５３は出力軸３の径方向に沿って移動可能
とされ、その先端は入力軸２の外周に形成された凹部５
４に当接されている。出力軸３の軸方向であって各プラ
ンジャ５３の上下位置において、出力軸３とバルブハウ
ジング７との間を油密状にシールするシール部材５５、
５６が出力軸３に取り付けられ、これにより、シール部
材５５、５６の軸方向間が油室５７とされている。この
油室５７とオリフィス５０の上流側とを後述の解除手段
６０を介し接続する油の流路５８、５９がバルブハウジ
ング７に形成されている。これにより、オリフィス５０
の上流側の油圧が油室５７を介してプランジャ５３に作
用する。その油圧の作用により各プランジャ５３は出力
軸３の径方向内方に移動して入力軸２を押し付け、入力
軸２と出力軸３との相対回転を規制するので、トーショ
ンバー６のねじれを規制することができる。

【００１７】規制手段５１への油圧の作用を、前記油圧
シリンダ２０に供給される圧油の圧力上昇により解除す
る解除手段６０が設けられている。本実施例では、前記
流路５８と流路５９の間にスプール室６１が形成され、
このスプール室６１にスプール６２が移動自在に挿入さ
れている。このスプール６２に、流路５８と流路５９と
を連通する連通孔６３が形成されている。このスプール
６２を図１において上方に押す圧縮バネ６４がスプール
室６１の内部に設けられている。これにより、操舵抵抗
の上昇によって油圧シリンダ２０に供給される圧油の圧
力が上昇すると、オリフィス５０の上流側の油圧が上昇
し、スプール６２がバネ６４の弾性力に抗して図１にお
いて下方に押し下げられる。これにより、スプール６２
により流路５８と流路５９の間が閉鎖され、プランジャ
５３への油圧の作用が解除される。

【００１８】上記構成の油圧パワーステアリング装置１
によれば、車両の直進走行状態にあっては操舵抵抗が小
さいことからトーションバー６のねじれ角は小さく、ポ
ンプ３３からコントロールバルブ３０に供給される圧油
は油圧シリンダ２０に供給されることなくタンク３５に
還流する。この状態においては、オリフィス５０の上流
側の油圧が規制手段５１の各プランジャ５３に作用する
ため、各プランジャ５３は入力軸２を押し付けて出力軸
３との相対回転を規制する。これによりトーションバー
６のねじれが規制され、トーションバーのねじれ剛性が
あたかも大きくなった状態となり、操向用車輪が容易に
操舵されてしまうことはなく、高速での直進安定性が向
上する。

【００１９】操舵角度が大きくなると、操舵抵抗が大き
くなるためにトーションバー６のねじれ角度が大きくな
り、コントロールバルブ３０に供給された圧油は油圧シ
リンダ２０の油室２２、２３の一方に供給され、ラック
１６に操向操作の補助力が作用する。この際、操舵抵抗
に応じて油圧シリンダ２０に作用する油圧が上昇するこ
とにより、オリフィス５０の上流側における圧力が上昇
する。これにより、解除手段６０のスプール６２に作用
する油圧が上昇し、スプール６２はバネ６４の弾性力に
抗して図１において下方に移動し、流路５８と流路５９
との間を閉鎖する。すると、規制手段５１の各プランジ
ャ５３に対するオリフィス５０の上流側の油圧の作用が
解除されることから、トーションバー６のねじりを規制
する力が大きくなることはない。これにより、トーショ
ンバー６の剛性は操舵抵抗が小さい場合に比べあたかも
小さくなった状態となり、操舵労力が低減される。

【００２０】図３はトーションバーのねじれ角と入力ト
ルクとの関係を示すものであり、図中実線Ａは上記構成
を採用した場合の関係を示し、図中破線Ｂはねじれが規
制されない場合における関係を示す。ねじれを規制しな
い場合、トーションバーのねじれ角は入力トルクに比例
して変化する。これに対し、上記構成を採用すると、操
舵抵抗が小さく入力トルクが小さい範囲では、操舵抵抗
が大きく入力トルクが大きい範囲に比べ、入力トルクの
増加に対するねじれ角の増加は小さく、あたかもねじれ
剛性が操舵抵抗に応じて変化する関係となる。

【００２１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。

【００２２】例えば図４に示すように、出力軸３に一体
的に形成されるボールスクリュー７０にボールナット７
１をねじ合わせ、このボールナット７１にラック７２を
形成し、このラック７２に噛み合うピニオン７３と一体
の出力軸７４にピットマンアーム（図示省略）を取り付
け、このピットマンアームの揺動により操向用車輪の操
舵を行なう油圧パワーステアリング装置にも本発明を適
用することができる。他の上記実施例と同一部分は同一
符号で示す。

【００２３】また規制手段５１′として図５に示す構成
を採用してもよい。すなわち、入力軸２′から径方向外
方にレバー２ａ′、２ｂ′を突出形成し、各レバー２
ａ′、２ｂ′にピン８０、８１を取り付け、このピン８
０、８１に当接するプランジャ５３′を出力軸３′に図
中左右方向に移動可能に取り付ける。このプランジャ５
３′がピン８０との当接方向へ移動するのを、出力軸
３′に当接することで規制するストッパー８２が、プラ
ンジャ５３′に取り付けられている。そして、オリフィ
ス５０の上流側における油圧を油室５７′を介しプラン
ジャ５３′に作用させる。これにより、ピン８０とプラ
ンジャ５３′との当接により入力軸２′と出力軸３′と
の相対回転を規制し、トーションバー６のねじれを規制
する。

【００２４】また、コントロールバルブとして、上記実
施例ではトーションバー６のねじれに応じて作動する筒
状の弁部材３１を有するものを示したが、トーションバ
ーのねじれに応じて作動するコントロールバルブであれ
ばよく、例えば、実公昭６３‐２５２７１号公報に開示
されているように、トーションバーのねじれに応じて移
動するプランジャタイプの弁部材を有するものであって
もよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明による油圧パワーステアリング装
置によれば、車速センサーやバネを用いることなく、油
圧によりトーションバーのねじれを操舵抵抗に応じて規
制することができ、製造コストの低減と装置の小型化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るステアリング装置の断面
図

【図２】本発明の実施例に係る規制手段の断面図

【図３】トーションバーのねじれ角と入力トルクとの関
係を示す図

【図４】異なった実施例に係るステアリング装置の断面
図

【図５】異なった実施例に係る規制手段の説明用断面図

【符号の説明】

１ 油圧パワーステアリング装置 ２ 入力軸 ３ 出力軸 ６ トーションバー ２０ 油圧アクチュエータ ３０ コントロールバルブ ５０ オリフィス（固定絞り） ５１ 規制手段 ６０ 解除手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操向操作力の入力軸と、この入力軸にト
   ーションバーを介し連結される出力軸と、そのトーショ
   ンバーのねじれ角に応じて作動するコントロールバルブ
   と、このコントロールバルブを介して供給される圧油に
   より作動して操向補助力を付与する油圧アクチュエータ
   と、そのコントロールバルブに圧油を供給する流路に設
   けられる固定絞りと、この固定絞りの上流側の油圧が作
   用することにより前記トーションバーのねじれを規制す
   る規制手段と、この規制手段と前記固定絞りの上流側と
   を接続する油流路と、この油流路において前記規制手段
   への油圧の作用を前記固定絞りの上流側の油圧の上昇に
   より解除する解除手段とを備えることを特徴とする油圧
   パワーステアリング装置。