JPH08507016A - 自動車のパワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 自動車に設けられているパワーステアリング装置において、ステアリング装置ハウジング（１）内に支持されているピニオン（２）はラック（６）に噛み合っている。パワーステアリング装置の圧力媒体を制御するために使用する舵取り弁（８）は２個の入口・シート弁（１０、１１）と２個の出口・シート弁（１２、１３）とを有し、これらのシート弁の閉鎖体は作動押圧棒を介して舵取りハンドル軸の回転運動に関連して移動できる。出口・シート弁（１２、１３）は舵取り弁（８）の中立位置において開かれている。入口・シート弁（１０、１１）は圧縮ばねの力によって閉鎖方向に荷重され、それらに対応した出口・シート弁（１２、１３）の閉鎖後に初めて開かれる。舵取り弁（８）の両側に限界ピストン（３１）が設けられている。各限界ピストン（３１）は一方では心出しばね（３０）およびサーボモータの作動室内にかかる第１の圧力によって付勢され、他方では限界力によって付勢される。この限界力は舵取り弁（８）の中立位置において心出しばね（３０）の力より大きいので、限界ピストン（３１）は舵取り弁（８）の中立位置においてストッパ肩部（３５）に接触している。このような配置構造によって、いわゆる「遮断」あるいは「作動トルク限界」が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車のパワーステアリング装置 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念部分に記載の自動車のパワーステアリ ング装置に関する。このパワーステアリング装置は舵取り弁を有し、この舵取り 弁は二つの入口・シート弁と二つの出口・シート弁とを有し、これらのシート弁 の閉鎖体は心出しばねの力に抗して舵取りハンドル軸の回転運動に関係して移動 できる。その入口・シート弁の閉鎖体は圧縮ばねの力によって閉鎖方向に付勢さ れ、これによって舵取り弁の中立位置において閉じられている。出口・シート弁 は舵取り弁の中立位置において開かれている。入口・シート弁はそれらに対応し た出口・シート弁の閉鎖後に初めて開かれる。 このようなパワーステアリング装置はドイツ連邦共和国特許出願第４１２６０ ２０号明細書で知られている。このようなパワーステアリング装置は線形特性を 有している。これはサーボ圧力が高い場合に作動トルクが著しく増大することを 意味している。 今日における通常のオープンセンタ形パワーステアリング装置の場合、サーボ モータにおける所定の圧力から作動トルクがほんの僅かしか増加しないことが普 通である。これはその所定の点から特性曲線が急勾配に延びることを意味してい る。この作用は「遮断」あるいは「作動トルク限界」と呼ばれる。 本発明の目的は、冒頭に述べた形式のパワーステアリング装置、即ちクローズ ドセンタ形のパワーステアリング装置を、その舵取り弁によって今日における通 常のオープンセンタ形パワーステアリング装置の場合の特性にできるだけ近い特 性を発生できるように改良することにある。 この目的は請求の範囲第１項に記載のパワーステアリング装置によって達成さ れる。この解決は、特に、舵取り弁の両側に限界ピストンが設けられ、各限界ピ ストンが一方では心出しばねおよびサーボモータの作動室内にかかる第１の圧力 によって付勢され、他方では限界力によって付勢されていることを特徴とする。 その限界力は舵取り弁の中立位置において心出しばねの力より大きいので、限界 ピストンは舵取り弁を収容するステアリング装置ハウジングのストッパ肩部に接 触している。これによって所定のサーボ圧力から舵取り弁の機械的な心出し力が 減少される。 本発明の目的に適った有利な実施態様は各従属請求の範囲に記載されている。 しかし本発明は各請求の範囲の記載に限定されるものではない。当業者において 各請求の範囲および各特徴事項を目的に合わせて組み合わせることができる。 限界力は限界ばねによっておよび又はアキュムレータから取り出され限界室に 作用する第２の圧力によって発生される。 限界力を発生するために限界ばねしか利用されないとき、このばねのバイアス 力は心出しばねの力より大きくなければならない。その場合、戻り圧力によって 付勢された限界室を作動押圧棒にある貫通孔によって圧力媒体タンクに接続する ことが有利である。そのために作動押圧棒は、限界ピストンを気密に貫通して延 びている同軸的な延長部を有している。 これに対してばねを小さな寸法にし、特に限界ばねが心出しばねより強く形成 されねばならないことを避けるために、限界室はアキュムレータ内にかかる圧力 から減圧弁を介して発生される第２の圧力で付勢される。この圧力を相応して選 択することによって、理論的には限界ばねを完全に省ける。さらにこの配置構造 によれば、相応した電子制御によってこの圧力を例えば走行車速度あるいは他の 走行パラメータ例えば車輪スリップに関係して変化し、これによって速度ないし 他のものに関係する反力を発生することができる。 限界力を発生するためにただ所定の確定した圧力が望まれる場合、アキュムレ ータ圧力で付勢される補助ピストンが限界ピストンに作用するとき減圧弁が省け る。その補助ピストンは制限ピストンより小さな直径を有している。 他の実施態様において、延長部はストッパ座金を有し、限界ピストンの所定の ストローク後に作動押圧棒はストッパ座金を介して限界ピストンによって連動さ れる。これによって心出しばねのバイアス力が与えられているとき、限界ピスト ンにおける増大した液圧力が、作動押圧棒に作用する作動装置を負荷軽減するた めに延長部に伝達される。 ストッパ座金に作用する液圧力が大き過ぎてしまうとき、この力は、入口・シ ート弁の閉鎖体が限界ピストンの所定のストローク後にこれら両部品間に配置さ れた移動可能なブッシュを介して連動されることによって減少される。 オープンセンタ形パワーステアリング装置の場合も連続圧力が不足した場合に サーボモータの良好な充填を確保するために、補給吸込み弁が必要である。追加 的な構造費用なしにこのような補給吸込み弁は非常に簡単に限界ピストン内に配 置できる。 以下図に示した複数の実施例を参照して本発明を詳細に説明する。簡単に表示 するために本発明をピニオン・ラック形パワーステアリングを参照して説明する が、本発明は他のパワーステアリング装置、例えばボール・ナット形パワーステ アリング装置にも利用できる。 第１図は本発明に基づくパワーステアリング装置の第１実施例の断面図、 第２図〜第９図はそれぞれ種々の実施例における舵取り弁の部分の拡大断面図 である。 ステアリング装置ハウジング１の中にピニオン２が２個の軸受３、４で回転自 在に支持されている。ピニオン２はその一端に舵取り機構、例えば舵取りハンド ルを持った舵取りハンドル軸（図示せず）に接続するための舵取りハンドル軸接 続部５を有している。一方の軸受、特に舵取りハンドル軸接続部５の近くに位置 する軸受３は固定軸受として形成されている。他方の軸受、特に舵取りハンドル 軸接続部５から離れた軸受４はルーズ軸受として形成されている。ピニオン２は その歯を介してステアリング装置ハウジング１内に軸方向に移動自在に案内され ているラック６と噛み合っている。軸受４の外輪７はステアリング装置ハウジン グ１の中に、それがピニオン２の下部の動きに相応してその軸線に対して垂直に 摩擦なしに動けるように案内されている。この運動の意味は説明が進むうちに明 らかとなる。 舵取り弁８は、サーボポンプ（図示せず）によって作動され、目的に適ってア キュムレータに貯えられている圧力媒体をサーボモータ（図示せず）の圧力室に 制御して供給および排出する。この舵取り弁８は２個の入口・シート弁１０、１ １と２個の出口・シート弁１２、１３を有している。入口・シート弁１０、１１ および出口・シート弁１２、１３はルーズ軸受４の範囲にピニオン２の軸線に対 して垂直に配置されている。それぞれ１個の入口・シート弁１０ないし１１およ び１個の出口・シート弁１２ないし１３は互いに同軸的に配置されている。 舵取り弁８の両側部分はそれぞれ１個の入口・シート弁１０ないし１１と１個 の出口・シート弁１２ないし１３とからなり、この舵取り弁８の両側部分はほぼ 同形に形成されている。従って、舵取り弁８の正確な構造について、第２図に拡 大断面図で示されている入口・シート弁１１と出口・シート弁１３とをもった舵 取り弁８の片側部分（第１図の右側部分）だけを参照して以下に説明する。 舵取り弁８の中立位置において入口・シート弁１１は閉じられている。これは その閉鎖体１４が皿ばねの形をした圧縮ばね１５の力によってハウジング固定の 弁座１６に向けて閉鎖方向に付勢されていることによって達成されている。その 圧縮ばね１５は一方では閉鎖体１４に接触し、他方では作動押圧棒１８の一部分 １７に接触している。この作動押圧棒部分１７はカラー２０を有し、閉鎖体１４ の孔を貫通して延び、本来の作動押圧棒１８に取り付けられている。作動押圧棒 １８には閉鎖体１４に形成されている弁座２２と共働する出口・シート弁１３の 閉鎖体２１が形成されている。 サーボポンプによって搬送される圧力媒体をステアリング装置に供給するため に、入口接続口２３が設けられている。この入口接続口２３は相応した通路を介 して入口・シート弁１０に配置されている入口室２４に接続されている。舵取り 弁８の中立位置において入口室２４から分離されている室２５はシリンダ接続口 ２６に接続されている。さらにこの室２５は閉鎖体１４にある切欠き開口（図示 せず）を介して舵取り弁８の中立位置において開放する出口・シート弁１３を通 して戻り接続口２７に、さらに圧力媒体タンク２８に接続されている。 作動押圧棒１８にはこれを軸受４の外輪７に接触させる心出しばね３０が作動 している。この心出しばね３０は第２図の実施例において皿ばねとして形成され 、第３図の実施例においてコイルばねとして形成されている。これは一方では作 動押圧棒１８のカラー２０に接触し、他方では限界ピストン３１に接触している 。 上述の説明から明らかなように、限界ピストン３１は入口・シート弁１１の側 の面が第１には心出しばね３０によって第２には室２５内にかかる第１の圧力に よって付勢されている。この第１の圧力は室２５がシリンダ接続口２６に接続さ れているので、サーボモータの作動室内における作動圧力に相応している。限界 ピストン３１は入口・シート弁と反対側の面が限界ばね３２および又は第２の圧 力によって発生される限界力によって付勢されている。 第１図および第２図の実施例において限界ばね３２しか作用していない。限界 ピストン３１に接する限界室３３内の圧力は圧力媒体タンク２８内にかかる戻り 圧力に相応している。限界室３３はこの目的のために概略的に示した配管３４に よって圧力媒体タンク２８に接続されている。 限界ばね３２はステアリング装置ハウジング１におけるストッパ肩部３５を介 してバイアス力を与えられている。舵取り弁８の中立位置において限界ピストン ３１がストッパ肩部３５に確実に接触するようにするために、無圧状態において 限界ばね３２のバイアス力は心出しばね３０の力より大きくなければならない。 次に本発明に基づくパワーステアリング装置の作用について説明する。 舵取りハンドル（図示せず）の回転によってピニオン２が例えば左回転された とき、ピニオン２の歯はまだ停止しているラック６の歯に沿ってまず転動する。 これによってピニオン２が固定軸受３を中心としてほんの僅かな角度だけ揺動さ れ、ルーズ歯車４が右に移動される。この運動はルーズ歯車４の外輪７を介して 作動押圧棒１８に、さらに出口・シート弁１３の閉鎖体２１に伝達される。この 閉鎖体２１は、第２図において、それが弁座２２に接触し、さらにシリンダ接続 口２６と圧力媒体タンク２８との接続が中断されるまで右向きに心出しばね３０ の力に抗して移動される。この運動時点まで圧縮ばね１５は入口・シート弁１１ の閉鎖体１４に作用しているので、この入口・シート弁１１は閉じられたままで ある。圧縮ばね１５はそのばね力および組込み位置について、それが舵取り弁８ の中立位置において閉鎖力を閉鎖体１４に与え、この閉鎖力が作動押圧棒１８の 運動の増大に伴って減少し、閉鎖体２１が弁座２２に気密に突き当たった瞬間に 圧縮ばね１５が閉鎖体１４に無力で接触するように、設計されている。従って、 作動押圧棒１８がもっと動くと、閉鎖体１４は弁座１６から離れるので、入口接 続口２３が入口室２４および室２５を介してシリンダ接続口２６に接続される。 このシリンダ接続口２６には、公知のようにして作動押圧棒１８における作動力 に液圧的に平衡して対抗して作用する圧力が形成される。 従って、この時点において、作動押圧棒１８にまず心出しばね３０の力および 次いで室２５内にかかり作動圧力に相応した第１の圧力の力が作用する。これら 両方の力は限界ピストン３１にも作用する。 作動押圧棒１８の運動の所定の点から、従って限界ピストン３１に作用する力 の所定の高さから、限界ばね３２のバイアス力が打ち負かされる。限界ピストン ３１は右に動かされ、これによって心出しばね３０の力が減少される。これによ って作動押圧棒１８におけるそれ以上の力の増大、従って間接的に舵取りハンド ルにおけるそれ以上の力の増大も避けられる。 次に他の実施例における特徴について詳細に説明する。 第２図および第３図における実施例は、既に述べたように心出しばね３０が異 なって形成されている点で相違している。 第３図における実施例の場合、心出しばね３０および限界ばね３２は互いに入 り組まされている。 第４図における実施例は、限界室３３を戻り接続口２７に接続する単純な方式 を示している。そのために作動押圧棒１８は限界ピストン３１を気密に貫通して 延びる同軸の延長部３６を備えている。制限室３３を戻り接続口２７に接続する 貫通孔３７が作動押圧棒１８および延長部３６を貫通して延びている。 第５図における実施例には、心出しばね３０のバイアス力が与えられた後でど のように限界ピストン３１に作用する液圧力が作動押圧棒１８に作用するかが示 されている。つまり延長部３６にストッパ座金３８が取り付けられているとき、 限界ピストン３１の所定の運動経過後において作動押圧棒１８が連動され、作動 装置から例えば軸受４の外輪７から離される。これによって舵取りハンドルの負 荷が一層軽減される。 第６図には作動押圧棒１８、従って作動機構および舵取りハンドルを負荷軽減 する他の方式が示されている。ここでは限界ピストン３１に対して同軸的に移動 自在なブッシュ４０が配置されている。限界ピストン３１の所定のストローク後 に入口・シート弁１１の閉鎖体１４はこのブッシュ４０を介して連動される。ブ ッシュ４０は閉鎖体１４のカラー４２に係合するカラー４１を有している。 上述の実施例において、舵取り弁８の中立位置における限界ばね３２のバイア ス力は心出しばね３０の力より大きくなければならない。第７図の実施例には、 限界ばね３２の力を心出しばね３０より大きくすることを放棄する方式が示され ている。そのために限界室３３は戻り圧力ではなく所定の調整可能なあるいは制 御可能な圧力で付勢されている。この圧力は上述のアキュムレータ４２が減圧弁 ４３を介して限界室３３に接続されていることにより簡単に発生される。相応し て選択された圧力の高さによって、限界ばね３２は著しく小型化され、場合によ っては、全く省略される。相応した電子制御によって、圧力は減圧弁４３を介し て例えば走行速度に関係して変化される。 限界ばねを完全に省略し、限界室３３における圧力を変更する必要がないよう にしようとするとき、アキュムレータ４２からの圧力は直接補助ピストン４４に 導かれる（第８図参照）。補助ピストン４４は限界ピストン３１に作用する。補 助ピストン４４の直径は限界ピストン３１の直径より小さい。 第９図の実施例の場合、限界ピストン３１に補給吸込み弁４５が一体化されて いる。これによって連続圧力が不足した場合、戻り接続口が補給吸込み弁４５を 介してシリンダ接続口２６に接続されることにより、サーボモータの作動室を良 好に充填することができる。 符号の説明 １ ステアリング装置ハウジング ２ ピニオン ３ 軸受 ４ 軸受 ５ 舵取りハンドル軸接続部 ６ ラック ７ 外輪 ８ 舵取り弁 ９ − １０ 入口・シート弁 １１ 入口・シート弁 １２ 出口・シート弁 １３ 出口・シート弁 １４ 閉鎖体 １５ 圧縮ばね（皿ばね） １６ 弁座 １７ 作動押圧棒の一部 １８ 作動押圧棒 １９ − ２０ カラー ２１ 閉鎖体 ２２ 弁座 ２３ 入口接続口 ２４ 入口室 ２５ 室 ２６ シリンダ接続口 ２７ 戻り接続口 ２８ 圧力媒体タンク ２９ − ３０ 心出しばね ３１ 制限ピストン ３２ 制限ばね ３３ 制限室 ３４ 配管 ３５ ストッパ肩部 ３６ 延長部 ３７ 貫通孔 ３８ ストッパ座金 ３９ − ４０ ブッシュ ４１ カラー ４２ アキュムレータ ４３ 減圧弁 ４４ 補助ピストン ４５ 補給吸込み弁

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 においてストッパ肩部（３５）に接触している。このよ うな配置構造によって、いわゆる「遮断」あるいは「作 動トルク限界」が達成される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 舵取り弁（８）を有し、この舵取り弁（８）が２個の入口・シート弁（ １０、１１）と２個の出口・シート弁（１２、１３）とを有し、これらのシート 弁の閉鎖体（１４、１８）が作動押圧棒（１６、１７）を介して心出しばね（３ ０）の力に抗して舵取りハンドル軸の回転運動に関連して移動し、入口・シート 弁（１０、１１）の閉鎖体（１４）が圧縮ばね（１５）の力によって閉鎖方向に 荷重され、これによって舵取り弁（８）の中立位置において閉鎖され、出口・シ ート弁（１２、１３）が舵取り弁（８）の中立位置において開放され、入口・シ ート弁（１０、１１）がそれらに対応した出口・シート弁（１２、１３）の閉鎖 後に初めて開放されるような自動車のパワーステアリング装置において、 舵取り弁（８）の両側に限界ピストン（３１）が設けられ、 各限界ピストン（３１）が一方では心出しばね（３０）およびサーボモータの 作動室内にかかる第１の圧力によって付勢され、他方では舵取り弁（８）の中立 位置において心出しばね（３０）の力より大きい限界力によって付勢され、 限界ピストン（３１）が舵取り弁（８）の中立位置において舵取り弁（８）を 収容するステアリング装置ハウジング（１）のストッパ肩部（３５）に接触して いる、 ことを特徴とする自動車のパワーステアリング装置。 ２． 限界ピストン（３１）の横断面積が閉鎖体（１４）の有効横断面積より 小さいことを特徴とする請求の範囲第１項記載のパワーステアリング装置。 ３． 限界力が、そのバイアス力が舵取り弁（８）の中立位置において心出し ばね（３０）の力より大きい限界ばね（３２）によって発生されることを特徴と する請求の範囲第１項又は第２項に記載のパワーステアリング装置。 ４． 限界力がアキュムレータ（４２）内にかかる圧力から発生されることを 特徴とする請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載のパワーステア リング装置。 ５． 限界力がアキュムレータ（４２）内にかかる圧力から減圧弁（４３）を 介して発生されることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１ 項に記載のパワーステアリング装置。 ６． 減圧弁（４３）が走行車速度に関連して調整されることを特徴とする請 求の範囲第５項記載のパワーステアリング装置。 ７． 限界力が補助ピストン（４４）によって限界ピストン（３１）に伝達さ れ、補助ピストン（４４）の直径が限界ピストン（３１）の直径より小さいこと を特徴とする請求の範囲第４項記載のパワーステアリング装置。 ８． 各作動押圧棒（１８）が限界ピストン（３１）を気密に貫通して制限室 （３３）の中まで延びる同軸的な延長部（３６）を有し、 作動押圧棒（１８）および延長部（３６）が限界室（３３）を圧力媒体タンク （２８）に接続する貫通孔（３７）を有している、 ことを特徴とする請求の範囲第４項記載のパワーステアリング装置。 ９． 延長部（３６）がストッパ座金（３８）を有し、限界ピストン（３１） の所定のストローク後に作動押圧棒（１８）がストッパ座金（３８）を介して限 界ピストン（３１）によって連動されることを特徴とする請求の範囲第８項記載 のパワーステアリング装置。 １０． 限界ピストン（３１）と一緒に移動できるブッシュ（４０）が設けら れ、限界ピストン（３１）の所定のストローク後に入口・シート弁（１０、１１ ）の閉鎖体（１４）がブッシュ（４０）を介して連動されることを特徴とする請 求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載のパワーステアリング装置。 １１． 限界ピストン（３１）に補給吸込み弁（４５）が配置され、この補給 吸込み弁（４５）を介してサーボモータの作動室が圧力媒体タンク（２８）に接 続できることを特徴とする請求の範囲第３項、第８項ないし第９項のいずれか１ 項に記載のパワーステアリング装置。