JP3168481B2 - 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、パワーステアリング装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のパワーステアリング装置は、図９
に示すように、流量制御弁ＦＣの計量オリフィスＭＯの
前後圧を一定に保つために、余剰流体をポンプＰの吐出
側から吸入側又は低圧側にバイパスさせるバイパス穴Ｂ
Ｈの開度を制御するとともに、ハンドルＨＤの操舵角ま
たは操舵トルクを電気的に検出するセンサＳと、センサ
Ｓの検出信号に基づき制御回路Ｃが出力する制御信号に
応じて電磁サーボ弁ＥＳにより、操舵角又は操舵トルク
が設定値以下の場合には流量制御弁ＦＣから供給された
圧油の一部を電磁サーボ弁ＥＳを介して低圧側に供給し
て、ロータリバルブＲＶに供給される流量を下げるもの
である。

【０００３】上記従来装置は、電磁サーボ弁により制御
された流量に基づき高圧ホースＨＨを介してサーボバル
ブとしてのロータリバルブＲＶによりパワーシリンダＰ
Ｃの移動方向を制御して操舵方向を制御するものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のパワーステアリ
ング装置は、図１０に示されるように、操舵角などが設
定値以下の場合は流量を低下させているが、本従来装置
は、センサＳ、制御回路Ｃ、電磁サーボ弁ＥＳが必要で
あり、装置が複雑且つ高価になるという問題があった。

【０００５】そこで本発明者らは、ハンドルが中立位置
にある場合は流量制御弁から供給される圧油の圧力に基
づき流量のレベルを下げるという本発明の技術的思想に
着眼し、更に研究開発を重ねた結果バイパス弁により流
量制御弁の供給流量のレベルを下げることによって、セ
ンサ、制御回路、電磁サーボ弁を不要にして、装置全体
における圧損およびエネルギ損失を減少させ、省エネル
ギを実現するという目的を達成する本発明に到達した。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記載
の第１発明）のパワーステアリング装置は、供給ポンプ
から吐出される圧油の流量を一定に制御するバネが配設
されたバネ室を備えた流量制御弁と、流量制御弁から供
給される圧油の圧力に基づきハンドルの中立時において
は、流量制御弁のバネ室と低圧側とを連通させることに
より、流量制御弁から供給される圧油の流量のレベルを
下げるバイパス弁と、流量制御弁からの圧油の供給方向
を操舵方向に応じて制御するサーボバルブと、サーボバ
ルブにより制御される圧油の供給方向に応じた方向に操
舵するパワーシリンダとから成るものである。

【０００７】本発明（請求項２に記載の第２発明）のパ
ワーステアリング装置は、供給ポンプの吐出通路に配設
された計量オリフィスの前後圧を一定に保つために、バ
ネが配設されたバネ室に作用する圧力とバネ力により低
圧側に通じたバイパス通路を開口制御することにより、
流量を制御する制御弁を有し、制御された流量の圧油を
供給する流量制御弁と、流量制御弁から供給される圧油
の圧力に応じて移動するスプールを有し、圧油の圧力が
低い時にはスプールの位置関係により流量制御弁のバネ
室と低圧側とを連通させることにより、流量制御弁から
供給される圧油の流量レベルを下げるバイパス弁と、流
量制御弁からの圧油の供給方向を操舵方向に応じて制御
するサーボバルブと、 サーボバルブにより制御される
圧油の供給方向に応じた方向に操舵するパワーシリンダ
とから成るものである。

【０００８】

【作用】上記構成より成る第１発明のパワーステアリン
グ装置は、ハンドルが操舵されない中立時においては、
流量制御弁のバネ室と低圧側とを連通させることによ
り、流量制御弁から供給される圧油の圧力が低くなるの
でバイパス弁のバイパス作動により、流量制御弁からの
圧油の流量レベルを下げるもので、ハンドルが操舵され
ると流量制御弁から供給される圧油の圧力が高くなるの
でバイパス弁のバイパス作動が行われないため、流量制
御弁からの圧油の流量レベルを上げてサーボバルブによ
り操舵方向に応じて圧油の供給方向が制御され、パワー
シリンダにより操舵方向に操舵が成される。

【０００９】上記構成より成る第２発明のパワーステア
リング装置は、ハンドルが操舵されない中立時において
は流量制御弁から供給される圧油の圧力が低くなるの
で、バイパス弁のスプールが移動し流量制御弁のバネ室
と低圧側とを連通させるため、流量制御弁の計量オリフ
ィスの上流側である供給ポンプの吐出側の圧油がバイパ
ス通路を介して低圧側に供給されるので、結果として計
量オリフィスの下流側における流量制御弁から供給され
る圧油の流量レベルが下げられる。

【００１０】上記第２発明装置において、ハンドルの操
舵が成されると、サーボバルブが動作するため圧油の圧
力が高くなるので、バイパス弁のスプールを上記と逆方
向に移動させ流量制御弁のバネ室と低圧側との連通が遮
断されるため、流量制御弁のバイパス通路が遮断され
る。従って流量制御弁の計量オリフィスの上流側である
供給ポンプの吐出側と低圧側との連通が遮断されるの
で、計量オリフィスの上流の圧力が上がるため、計量オ
リフィスの下流側における流量制御弁から供給される圧
油の流量レベルが上がり、サーボバルブにより操舵方向
に応じて圧油の供給方向が制御され、パワーシリンダに
より操舵方向に操舵が成される。

【００１１】

【発明の効果】上記作用を奏する第１発明のパワーステ
アリング装置は、ハンドルが操舵されない中立時におい
ては、流量制御弁のバネ室と低圧側とを連通させること
により、バイパス弁のバイパス作動により流量制御弁か
らの圧油の流量レベルが下げられるので、装置全体の圧
力損失およびエネルギ損失が減少し、省エネルギを実現
するとともに、センサ、制御回路、電磁弁が不要である
という効果を奏する。

【００１２】上記作用を奏する第２発明のパワーステア
リング装置は、中立時においては、バイパス弁のスプー
ルが移動し、流量制御弁の計量オリフィスの上流側の供
給ポンプの吐出側の圧油が低圧側に供給され、結果とし
て流量制御弁からの圧油の流量レベルが下げられるの
で、装置全体の圧力損失およびエネルギ損失が減少し、
省エネルギを実現するとともに、センサ制御回路、電磁
弁が不要であるという効果を奏する。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例につき、図面を用いて説
明する。

【００１４】（第１実施例）第１実施例のパワーステア
リング装置は、第１および第２発明の実施例であり、図
１ないし図４に示すように、一定流量の圧油を供給する
圧油供給部１と、ハンドルＨＤの中立時において圧油供
給部１が供給する圧油の流量レベルを下げるバイパス弁
２と、操舵方向に対応した方向に圧油を供給するサーボ
バルブとしてのロータリバルブ３と、ロータリバルブ３
から供給された圧油によりピストンとシリンダとの相対
的動きにより動力操舵を行うパワーシリンダ４とから成
る。

【００１５】圧油供給部１は、車載エンジンＥＧによっ
て駆動される供給ポンプ１０と、供給ポンプ１０から吐
出される圧油の流量Ｑｏを一定流量Ｑに制御する流量制
御弁１１とから成る。流量制御弁１１は、供給ポンプ１
０の吐出側通路に配設された計量オリフィス１２と、こ
の計量オリフィスの前後圧に応じて作動し、バネ室１５
のバネ１６により付勢され、低圧側に通じたバイパス通
路１３を開口制御して前記前後圧を一定に保持する制御
弁１４によって構成されている。

【００１６】バイパス弁２は、計量オリフィス１２に連
絡する通路に連絡した第１のポート２２とオリフィス２
３を介して流量制御弁１１のバネ室１５に連絡した第２
のポート２４と低圧側に連絡した第３のポート２５とを
形成したシリンダ２０と、シリンダ２０内に介挿されス
リット２１Ｓを形成したスプール２１と、スプール２１
と第３のポート２５を配設したシリンダ２０の端部との
間に介挿したバネ２６とから成る。

【００１７】ロータリバルブ３は、図２に示すようにラ
ックピニオン形のギヤハウジング３０と、ギヤハウジン
グ内に同軸的に回転可能に収納されるとともにトーショ
ンバー３１を介して互いに相対回転可能に連結している
操向ハンドル（図２中図示せず）に連絡した入力軸３２
およびラック軸３４に連結した出力軸３３と、入力軸３
２に設けられたインナバルブ３５と出力軸３３に設けら
れたアウタバルブ３６と、ハンドルＨＤの操舵に伴う入
力軸３２と出力軸３３との相対回転によって流量制御弁
１１に連絡した高圧ホース３Ｈに連通した供給ポートＳ
Ｐを第１および第２のシリンダポート３８、３９の何れ
か一方に連通し他方を排出ポートＥＰに連通させるロー
タリ型の方向切換弁３７と、出力軸３３の先端に形成さ
れ前記ラック軸３４に噛合するピニオン歯ＰＧとから成
る。

【００１８】パワーシリンダ４は、操舵機構に連結した
ピストン４１をシリンダ４２に介挿し、方向切換弁３７
の第１および第２のシリンダポート３８、３９のどちら
に圧油が供給されるかでピストン４１の移動方向すなわ
ち操舵機構の操舵方向が決定される。

【００１９】上記構成より成る第１実施例装置は、車載
エンジンによって駆動される供給ポンプ１０が吐出した
流量Ｑ₀ の圧油が流量制御弁１１によって一定の流量Ｑ
の圧油に制御され、供給される。

【００２０】この時、ハンドルＨＤが操舵されていない
中立状態にあるときは、流量制御弁１１から供給される
流量Ｑの圧油が、高圧ホース３Ｈを介してロータリバル
ブ３の供給ポートＳＰから第１および第２のシリンダポ
ート３８および３９の両方に供給されるとともに低圧側
に排出されるため、その圧力が低くなる。従ってバイパ
ス弁２の第１のポート２２を介して作用する上記圧力に
よる押圧力よりバネ２６のバネ力の方が大きいためバネ
２６のバネ力により図１中左方に押し付けられた状態
（図示状態）になるため、流量制御弁１１のバネ室１５
に連絡した第２のポート２４と低圧側に連通した第３の
ポート２５とがスプール２１に形成したスリット２１Ｓ
を介して、連通関係になるため、流量制御弁１１のバネ
室１５内の圧油が低圧側に流れバネ室１５の圧力が下が
る。

【００２１】流量制御弁１１の弁１４の図１中上部に供
給ポンプ１０の吐出圧が作用しているため、弁１４が図
１中下方に移動してバイパス通路１３の開口が大きくな
った状態（図示状態）になるので、供給ポンプ１０が吐
出する圧油をバイパス通路１３を介してより多く低圧側
に供給するため、計量オリフィス１２を介してロータリ
バルブ３およびパワーシリンダ４に供給される圧油の流
量レベルが図３において破線で示すようにＱｎに下げら
れる。計量オリフィス１２の圧力−流量特性は図４に示
すようになる。

【００２２】ハンドルＨＤが操舵されると、バイパス弁
２の第１のポート２２に作用する圧力が高くなり、バネ
２６のバネ力に抗して図１中右方にスプール２１を移動
させて、流量制御弁１１のバネ室１５の低圧側の連絡を
断つため、バネ室１５の圧力が上がり弁１４を図１中上
方に移動してバイパス通路１３の開口を小さくして、計
量オリフィス１２を介して供給する流量Ｑが図４に示す
ようにＱｎから徐々に増加し圧力がＰｓに達すると元の
高いレベルＱｈに戻るので、この高いレベルの流量Ｑｈ
の圧油により、動力操舵が成される。

【００２３】上記作用を奏する第１実施例装置は、時間
的にある割合を有するハンドルＨＤの中立状態の時に
は、ロータリバルブ３およびパワーシリンダ４に供給さ
れる圧油の流量のレベルが操舵時のＱｈからＱｎに下げ
られるため、供給ポンプ、高圧配管、ロータリバルブ、
パワーシリンダの各部その他の各機器での圧力損失が低
くなるので、エネルギ損失を低減し、省エネルギを実現
するという効果を奏する。

【００２４】（第２実施例）第２実施例のパワーステア
リング装置は、エンジン回転数感応型のパワーステアリ
ング装置に第１および第２発明を適用したもので、図５
ないし図８に基づき第１実施例との相違点を中心に説明
する。

【００２５】第２実施例のパワーステアリング装置は、
第１実施例装置の圧油供給部１の計量オリフィス１２と
並列に回転数感応オリフィス５を追加するもので、図５
に示すようにスプール５１の左側に計量オリフィス１２
の上流の圧油を導き、右側に計量オリフィス１２の下流
の圧油を導くとともに一定の付勢力のバネ５２を配設し
て、エンジンＥＧの回転数が例えばＮ１回転（ｒ．ｐ．
ｍ．）に達すると、スプール５１の右側に供給ポンプ１
０から供給される圧油による圧力がスプール５１の右側
に作用している圧油の圧力およびバネ５２のバネ力に打
ち勝つので、スプール５１を図５中右方（図６中左方）
に移動させるように設定されており、Ｎ２回転（ｒ．
ｐ．ｍ．）に達するとスプール５１が右端（図６中左
端）に達しオリフィス部５３の開度が零になり、供給ポ
ンプ１０からの圧油の回転数感応オリフィス５を介して
のバイパス流を阻止するので計量オリフィス１２の下流
の流量レベルは、計量オリフィス１２を通過する流量の
みとなり例えばＱｍに一定に制御する構成より成る。

【００２６】上記構成より成る第２実施例のパワーステ
アリング装置は、図７に示すようにエンジンＥＧの回転
数がＮ１を越えると、スプール５１が移動しオリフィス
部５３の開度を徐々に絞るのでロータリ弁３への圧油の
流量Ｑｈを徐々に減少させ、Ｎ２以上になると完全にオ
リフィス部５３の開度が零になるので、計量オリフィス
１２を通過する流量のみの流量レベルＱｍで一定に制御
される。エンジン回転数がＮ１以上と以下で、図８に示
すような圧力−流量特性を示す。

【００２７】この様な回転数感応制御が成されている時
において、ハンドルＨＤが中立時においては、第１実施
例と同様にバイパス弁２の作動により図７中破線で示す
ように流量がＱｎで一定に制御されるが、ハンドルＨＤ
が操舵されるとバイパス弁２の作動が停止され、上述し
た回転数感応特性に戻る。

【００２８】上記作用を奏する第２実施例装置は、第１
実施例と同様に装置全体における圧力損失およびエネル
ギ損失を低減して省エネルギを実現するという効果を奏
する他、流量の回転数感応特性を実現するので操舵の高
速安定性を高めるという効果を奏する。

【００２９】上述の実施例は、説明のために例示したも
ので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲の記載から当業者が認識することが
できる本発明の技術思想に反しない限り変更および付加
が可能である。

【００３０】例えば供給ポンプ１０は、車載エンジンに
よって駆動されるものについて示したが、モータで駆動
することも可能で、定速で電気的に制御するのであれば
流量制御弁は不要となる。

【００３１】バイパス弁２として、スリットを有するス
プール弁について示したが、スリットは必須ではなく、
異なったタイプのスプール弁や、ロータリ弁その他のタ
イプの弁であってもバイパス作動が可能であり、同様の
作用効果を奏するものであれば適用可能である。

【００３２】方向切換弁としてロータリ弁の一例につい
て示したが、異なったタイプのロータリ弁や、スプール
弁その他のタイプのサーボバルブであっても圧油の供給
方向の切換制御が可能であり、同様の作用効果を奏する
ものであれば適用可能である。

【００３３】第２実施例においては、回転数感応オリフ
ィスを付加した例について示したが、このオリフィスは
本発明の必須の要件で無いとともに、同様の作用効果を
奏するものであれば他のものも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のパワーステアリング装置
の油圧系統図である。

【図２】第１実施例装置のロータリ弁を示す縦断面図で
ある。

【図３】第１実施例装置の流量とエンジン回転数との関
係を示す線図である。

【図４】第１実施例装置の流量制御弁の圧力−流量特性
を示す線図である。

【図５】第２実施例装置の油圧系統図である。

【図６】第２実施例装置の流量制御弁および回転数感応
制御弁を示す縦断面図である。

【図７】第２実施例装置の流量とエンジン回転数との関
係を示す線図である。

【図８】第２実施例装置の流量制御弁の圧力−流量特性
を示す線図である。

【図９】従来装置の油圧系統図である。

【図１０】従来装置の流量とエンジン回転数との関係を
示す線図である。

【符号の説明】

１ 圧油供給部 ２ バイパス弁 ３ ロータリバルブ ４ パワーシリンダ ５ 回転数感応オリフィス １０ 供給ポンプ １１ 流量制御弁 １２ 計量オリフィス １３ バイパス通路 １４ 制御弁 １５ バネ室 １６、２６ バネ ２０、４２ シリンダ ２１、５１ スプール ２３ オリフィス ３０ ギヤハウジング ３２ 入力軸 ３３ 出力軸 ３４ ラック軸 ３５ インナバルブ ３６ アウタバルブ ３７ 方向切換弁 ３Ｈ 高圧ホース ４１ ピストン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−209656（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−200061（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−144172（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 5/07

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給ポンプから吐出される圧油の流量を
   一定に制御するバネが配設されたバネ室を備えた流量制
   御弁と、 流量制御弁から供給される圧油の圧力に基づきハンドル
   の中立時においては、流量制御弁のバネ室と低圧側とを
   連通させることにより、流量制御弁から供給される圧油
   の流量のレベルを下げるバイパス弁と、 流量制御弁からの圧油の供給方向を操舵方向に応じて制
   御するサーボバルブと、 サーボバルブにより制御される圧油の供給方向に応じた
   方向に操舵するパワーシリンダとから成ることを特徴と
   するパワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 供給ポンプの吐出通路に配設された計量
   オリフィスの前後圧を一定に保つために、バネが配設さ
   れたバネ室に作用する圧力とバネ力により低圧側に通じ
   たバイパス通路を開口制御することにより、流量を制御
   する制御弁を有し、制御された流量の圧油を供給する流
   量制御弁と、 流量制御弁から供給される圧油の圧力に応じて移動する
   スプールを有し、圧油の圧力が低い時にはスプールの位
   置関係により流量制御弁のバネ室と低圧側とを連通させ
   ることにより、流量制御弁から供給される圧油の流量レ
   ベルを下げるバイパス弁と、 流量制御弁からの圧油の供給方向を操舵方向に応じて制
   御するサーボバルブと、 サーボバルブにより制御され
   る圧油の供給方向に応じた方向に操舵するパワーシリン
   ダとから成ることを特徴とするパワーステアリング装
   置。