(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助力発生用油圧アクチュエータと油圧制御バルブとを備え、
その制御バルブは、筒状の第１バルブ部材と、この第１バルブ部材に操舵抵抗に応じて相対回転可能に挿入される第２バルブ部材とを有し、
その第１バルブ部材の内周に複数の凹部が互いに周方向の間隔をおいて形成され、その第２バルブ部材の外周に複数の凹部が互いに周方向の間隔をおいて形成され、その第１バルブ部材に形成された凹部の軸方向に沿う縁と第２バルブ部材に形成された凹部の軸方向に沿う縁との間が絞り部とされ、
各絞り部は、操舵方向と操舵抵抗に応じた操舵補助力を付与できるように、ポンプとタンクと操舵補助力発生用油圧アクチュエータとを接続する油路に配置され、
各絞り部は第１の組と第２の組とに組分けされ、第２の組に属する絞り部の閉鎖角度が第１の組に属する絞り部の閉鎖角度よりも大きくなるように、第１バルブ部材側凹部の軸方向縁と第２バルブ部材側凹部の軸方向縁との少なくとも一方の縁が面取り部とされ、
第２の組に属する絞り部とタンクとの間の油路に、運転条件に応じ自身の絞り部の流路面積を変化させる可変絞り弁が設けられている油圧パワーステアリング装置において、
前記両バルブ部材の相対回転軸を中心とする一円周上において、前記面取り部を前記第１バルブ部材側凹部に含まないものとして測定した場合での各第１バルブ部材側凹部の周方向寸法を、その第２の組に属する絞り部の間ではＳ１とし、その第１の組に属する絞り部の間ではＳ２とし、上記両バルブ部材の相対回転軸を中心とする一円周上において、前記面取り部を前記第２バルブ部材側凹部に含まないものとして測定した場合での第２バルブ部材側凹部の間の各凸部の周方向寸法を、その第２の組に属する絞り部の間ではＳ３、その第１の組に属する絞り部の間ではＳ４として、Ｓ１−Ｓ３＞Ｓ２−Ｓ４とされていることを特徴とする油圧パワーステアリング装置。
【請求項２】
その第２の組に閉鎖角度が互いに異なる２種類の絞り部が属する請求項１に記載の油圧パワーステアリング装置。
【請求項３】
それら凹部は、ポンプに接続される少なくとも２つの圧油供給用凹部と、タンクに接続される第１、第２圧油排出用凹部と、油圧アクチュエータの右操舵補助力発生用油室に接続される右操舵用凹部と、油圧アクチュエータの左操舵補助力発生用油室に接続される左操舵用凹部と、少なくとも２つの連絡用凹部とを構成し、
その第１圧油排出用凹部は右操舵用凹部と左操舵用凹部との間に配置され、第２圧油排出用凹部は連絡用凹部の間に配置され、右操舵用凹部と連絡用凹部との間および左操舵用凹部と連絡用凹部との間に圧油供給用凹部は配置され、
その左右操舵用凹部と第１圧油排出用凹部との間の絞り部および左右操舵用凹部と圧油供給用凹部との間の絞り部は第１の組に属し、その連絡用凹部と第２圧油排出用凹部との間の絞り部および連絡用凹部と圧油供給用凹部との間の絞り部は第２の組に属する請求項１または２に記載の油圧パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵抵抗ならびに車速や操舵角等の運転条件に応じて操舵補助力を付与することのできる油圧パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
操舵補助力発生用油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータに作用する油圧を操舵抵抗に応じ制御する制御バルブとを備え、操舵抵抗が大きくなると油圧アクチュエータに供給される油圧を大きくして操舵補助力を付与する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】
そのような油圧制御バルブとして、筒状の第１バルブ部材と、この第１バルブ部材に操舵抵抗に応じ相対回転可能に挿入される第２バルブ部材とを有し、その第１バルブ部材の内周と第２バルブ部材の外周との間に、両バルブ部材の相対回転角度に応じて流路面積が変化する複数の絞り部が設けられ、各絞り部は、操舵方向と操舵抵抗に応じた操舵補助力を付与できるように、ポンプとタンクと操舵補助力発生用油圧アクチュエータとを接続する油路に配置されたものが用いられている。
【０００４】
そのロータリー式制御バルブにおいては、その第１バルブ部材の内周に複数の凹部が互いに周方向の間隔をおいて形成され、その第２バルブ部材の外周に複数の凹部が互いに周方向の間隔をおいて形成され、その第１バルブ部材に形成された凹部の軸方向に沿う縁と第２バルブ部材に形成された凹部の軸方向に沿う縁との間が絞り部とされている。
【０００５】
そのような制御バルブを備えた油圧パワーステアリング装置において、低速走行時において操舵の高応答性を満足させ、高速走行時において操舵の安定性を満足させるため、各絞り部を第１の組と第２の組とに組分けし、第２の組に属する絞り部の閉鎖角度（本件発明において「閉鎖角度」とは、操舵抵抗のない状態にある絞り部を全閉するのに要する両バルブ部材の相対回転角度をいう。なお実際の絞り部は、最も絞った状態において全閉となる必要はなく、機能上差し支えのない範囲で流路面積を有していてもよい。）が第１の組に属する絞り部の閉鎖角度よりも大きくなるように、第１バルブ部材側凹部の軸方向縁と第２バルブ部材側凹部の軸方向縁の少なくとも一方を面取り部とし、第２の組に属する絞り部とタンクとの間の油路に、運転条件に応じ自身の絞り部の流路面積を変化させる可変絞り弁を設けることが提案されている（特開平７‐１５６８１２号公報参照）。
【０００６】
その可変絞り弁の自身の絞り部の開度は、高速になると大きくなり、低速になると小さくなるものとされる。これにより、低速走行時にあっては、第１の組に属する絞り部の流路面積変化のみに応じて操舵補助力発生用油圧アクチュエータに作用する油圧を制御できるので、たとえ操舵入力トルクが小さく両バルブ部材の相対回転角度が小さくても、絞り部の流路面積が小さくなる。よって、操舵補助力を発生させるための油圧の増加割合が大きくなり、操舵の高応答性を満足させることができる。
【０００７】
一方、高速走行時にあっては、第１の組に属する絞り部の流路面積変化と第２の組に属する絞り部の流路面積変化の両方に応じて油圧アクチュエータに作用する油圧を制御できるので、操舵入力トルクを大きくして両バルブ部材の相対回転角を大きくしない限り、絞り部の流路面積は小さくなることなく大きく保持される。よって、操舵補助力を発生させる油圧の増加割合は小さく、操舵の安定性を満足させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の油圧パワーステアリング装置によれば、上記バルブ部材の軸方向縁における面取り部の形状に応じて、操舵時における特性を変化させることはできる。
【０００９】
しかし、上記従来の制御バルブにおいては、前記両バルブ部材の相対回転軸を中心とする一円周上において、前記面取り部を前記第１バルブ部材側凹部に含まないものとして測定した場合での各第１バルブ部材側凹部の周方向寸法は、全て相等しくされていた。また、前記両バルブ部材の相対回転軸を中心とする一円周上において、前記面取り部を前記第２バルブ部材側凹部に含まないものとして測定した場合での第２バルブ部材側凹部の間の各凸部の周方向寸法は、全て相等しくされていた。
その凹部の周方向寸法と凸部の周方向寸法との差を大きくすると、直進操舵状態での各絞り部の流路面積が大きくなるので、操舵抵抗に対する操舵補助力を発生させる油圧の立ち上がりは遅くなる。
また、その凹部の周方向寸法と凸部の周方向寸法との差を小さくすると、直進操舵状態での各絞り部の流路面積が小さくなるので、操舵抵抗に対する操舵補助力を発生させる油圧の立ち上がりは速くなる。
【００１０】
そのため、高速走行時において操舵補助力を発生させる油圧の立ち上がりを遅くすると、その立ち上がりが低速走行時においても遅くなるため、停車時や低速での旋回時において円滑な操舵フィーリングが得られないという問題がある。
一方、操舵補助力を発生させる油圧の立ち上がりを速くすると、その立ち上がりが高速走行時においても速くなるため、高速での直進走行時において操舵に対する充分な剛性感を得られないという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決することのできる油圧パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本件発明は、操舵補助力発生用油圧アクチュエータと油圧制御バルブとを備え、その制御バルブは、筒状の第１バルブ部材と、この第１バルブ部材に操舵抵抗に応じて相対回転可能に挿入される第２バルブ部材とを有し、その第１バルブ部材の内周に複数の凹部が互いに周方向の間隔をおいて形成され、その第２バルブ部材の外周に複数の凹部が互いに周方向の間隔をおいて形成され、その第１バルブ部材に形成された凹部の軸方向に沿う縁と第２バルブ部材に形成された凹部の軸方向に沿う縁との間が絞り部とされ、各絞り部は、操舵方向と操舵抵抗に応じた操舵補助力を付与できるように、ポンプとタンクと操舵補助力発生用油圧アクチュエータとを接続する油路に配置され、各絞り部は第１の組と第２の組とに組分けされ、第２の組に属する絞り部の閉鎖角度が第１の組に属する絞り部の閉鎖角度よりも大きくなるように、第１バルブ部材側凹部の軸方向縁と第２バルブ部材側凹部の軸方向縁との少なくとも一方の縁が面取り部とされ、第２の組に属する絞り部とタンクとの間の油路に、運転条件に応じ自身の絞り部の流路面積を変化させる可変絞り弁が設けられている油圧パワーステアリング装置に適用される。
【００１３】
その油圧パワーステアリング装置において、前記両バルブ部材の相対回転軸を中心とする一円周上において、前記面取り部を前記第１バルブ部材側凹部に含まないものとして測定した場合での各第１バルブ部材側凹部の周方向寸法を、その第２の組に属する絞り部の間ではＳ１とし、その第１の組に属する絞り部の間ではＳ２とし、上記両バルブ部材の相対回転軸を中心とする一円周上において、前記面取り部を前記第２バルブ部材側凹部に含まないものとして測定した場合での第２バルブ部材側凹部の間の各凸部の周方向寸法を、その第２の組に属する絞り部の間ではＳ３、その第１の組に属する絞り部の間ではＳ４として、Ｓ１−Ｓ３＞Ｓ２−Ｓ４とされている。
【００１４】
本発明の構成において、操舵が行なわれていない状態では、第１バルブ部材と第２バルブ部材との間の絞り部は全て開かれるので、ポンプから制御バルブに流入する油はタンクに還流し、操舵補助力は発生しない。
【００１５】
操舵が行なわれると、操舵抵抗に応じて両バルブ部材が相対回転して各絞り部の流路面積が変化し、操舵方向と操舵抵抗に応じた操舵補助力を付与できる。
【００１６】
車両速度が高速であったり操舵角度が小さい運転条件下においては、可変絞り弁自身の絞り部の流路面積を、第２の組に属する絞り部の全流路面積の最大値（相対回転角が大きくなる程に流路面積が小さくなる特性における最大値であり、後述の実施形態では右操舵時は絞り部Ｂ′、Ｃ′の全流路面積の最大値をいい、左操舵時は絞り部Ａ′、Ｄ′の全流路面積の最大値をいう。以下「全流路面積の最大値」という場合は同旨）よりも大きくするか、若しくは、絞り機能を奏さなくなるまで大きくできる。
よって、油圧アクチュエータに作用する油圧は、第１の組に属する絞り部の流路面積変化と第２の組に属する絞り部の流路面積変化の両方に応じて制御される。
よって、操舵入力トルクを大きくして両バルブ部材の相対回転角を大きくしない限り、絞り部の流路面積は小さくなることなく大きく保持されるので、操舵補助力を発生させる油圧の増加割合は小さく、操舵の安定性を満足させることができる。
【００１７】
車両速度が低速や零であったり操舵角度が大きい運転条件下においては、可変絞り弁自身の絞り部の流路面積を、第２の組に属する絞り部の全流路面積の最小値（相対回転角が大きくなる程に流路面積が小さくなる特性における最小値であり、後述の実施形態では右操舵時は絞り部Ｂ′、Ｃ′の全流路面積の最小値をいい、左操舵時は絞り部Ａ′、Ｄ′の全流路面積の最小値をいい、全閉状態を含む。以下「全流路面積の最小値」という場合は同旨）以下にできる。
よって、油圧アクチュエータに作用する油圧を、第１の組に属する絞り部の流路面積変化のみに応じて制御できる。
よって、操舵入力トルクが小さく両バルブ部材の相対回転量が少なくても、絞り部の流路面積を小さくし、操舵補助力を発生させる油圧の増加割合を大きくし、操舵の高応答性を満足させることができる。
【００１８】
しかも、各第１バルブ部材側凹部の周方向寸法Ｓ１、Ｓ２と、第２バルブ部材側凹部の間の各凸部の周方向寸法Ｓ３、Ｓ４に関し、Ｓ１−Ｓ３＞Ｓ２−Ｓ４なる関係が成立することで、直進操舵状態において、第１の組に属する絞り部の流路面積を大きくすることなく、第２の組に属する絞り部の流路面積を大きくできる。
これにより、高速走行時において操舵補助力を発生させる油圧の立ち上がりを遅くし、直進走行時における操舵に対する剛性感を向上し、且つ、停車時や低速走行時において操舵補助力を発生させる油圧の立ち上がりを速くし、旋回時における操舵フィーリングを円滑化できる。
【００１９】
その第２の組に閉鎖角度が互いに異なる２種類の絞り部が属するのが好ましい。これにより、両バルブ部材の相対回転角に対する第２の組に属する各絞り部の流路面積変化特性は互いに異なる。よって、両バルブ部材の相対回転角に対する第２の組に属する絞り部の全流路面積の変化割合は、その互いに異なる２種類の絞り部の流路面積変化特性を合成した特性に応じて定まる。
よって、可変絞り弁自身の絞り部の流路面積が、第２の組に属する絞り部の全流路面積の最小値よりも大きく最大値よりも小さくなる運転条件下にある場合、例えば車両速度が中速であったり、操舵角度が中程度である場合、第１の組に属する絞り部の全流路面積が最小値になる点と、第２の組に属する絞り部の全流路面積が可変絞り弁自身の絞り部の流路面積よりも小さくなる点との間（後述の実施形態の図７ではθａとθｂとの間）を、第１の組に属する絞り部の全流路面積が最小値になる点と、第２の組に属する絞り部の全流路面積が最小値になる点との間（後述の実施形態の図７ではθａとθｃとの間）を小さくすることなく、小さくできる。
すなわち、操舵抵抗に応じ操舵補助力を制御できる全範囲を小さくすることなく、操舵補助力を操舵抵抗に応じ制御できない領域を小さくでき、操舵フィーリングを向上することができる。
本発明によれば、この中速走行時においても、操舵補助力を発生させる油圧の立ち上がりを遅くし、直進走行時において操舵に対する充分な剛性感を得られる。
【００２０】
それら凹部は、ポンプに接続される少なくとも２つの圧油供給用凹部と、タンクに接続される第１、第２圧油排出用凹部と、油圧アクチュエータの右操舵補助力発生用油室に接続される右操舵用凹部と、油圧アクチュエータの左操舵補助力発生用油室に接続される左操舵用凹部と、少なくとも２つの連絡用凹部とを構成し、その第１圧油排出用凹部は右操舵用凹部と左操舵用凹部との間に配置され、第２圧油排出用凹部は連絡用凹部の間に配置され、右操舵用凹部と連絡用凹部との間および左操舵用凹部と連絡用凹部との間に圧油供給用凹部は配置され、その左右操舵用凹部と第１圧油排出用凹部との間の絞り部および左右操舵用凹部と圧油供給用凹部との間の絞り部は第１の組に属し、その連絡用凹部と第２圧油排出用凹部との間の絞り部および連絡用凹部と圧油供給用凹部との間の絞り部は第２の組に属するのが好ましい。
【００２１】
この凹部の配置によれば、凹部の数を不必要に増大させることなく高速での操舵の安定性と低速での操舵の高応答性を充足させることができるので、本発明の寸法条件を充足させるための凹部の加工コストが不必要に増大するのを防止できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２３】
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により入力軸２に連結され、セレーション５により出力軸３に連結されている。その入力軸２は、ベアリング８を介しバルブハウジング７により支持され、また、ベアリング１２を介し出力軸３により支持されている。その出力軸３はベアリング１０、１１を介しラックハウジング９により支持されている。その出力軸３にピニオン１５が形成され、このピニオン１５に噛み合うラック１６に操舵用車輪（図示省略）が連結される。これにより、操舵による入力軸２の回転は、トーションバー６を介してピニオン１５に伝達され、このピニオン１５の回転によりラック１６は車両幅方向に移動し、このラック１６の移動により車両の操舵がなされる。なお、入出力軸２、３とハウジング７との間にはオイルシール４２、４３が介在する。また、ラック１６を支持するサポートヨーク４０がバネ４１の弾性力によりラック１６に押し付けられている。
【００２４】
操舵補助力発生用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、ロータリー式油圧制御弁３０が設けられている。
【００２５】
その制御弁３０は、バルブハウジング７に相対回転可能に挿入されている筒状の第１バルブ部材３１と、この第１バルブ部材３１に同軸中心に相対回転可能に挿入されている第２バルブ部材３２とを備えている。その第１バルブ部材３１は出力軸３にピン２９により同行回転するよう連結されている。その第２バルブ部材３２は入力軸２と一体的に成形され、すなわち入力軸２の外周部により第２バルブ部材３２が構成され、第２バルブ部材３２は入力軸２と同行回転する。よって、第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２は、操舵抵抗に応じ前記トーションバー６がねじれることで同軸中心に相対回転する。
【００２６】
そのバルブハウジング７に、ポンプ７０に接続される入口ポート３４と、前記油圧シリンダ２０の一方の油室２２に接続される第１ポート３７と、他方の油室２３に接続される第２ポート３８と、直接にタンク７１に接続される第１出口ポート３６と、後述の可変絞り弁６０を介しタンク７１に接続される第２出口ポート６１とが設けられている。各ポート３４、３６、３７、３８、６１は、その第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２との内外周間の弁間流路２７を介し互いに接続されている。
【００２７】
すなわち、図３、図４に示すように、第１バルブ部材３１の内周に凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃが周方向に関し互いに等間隔に１２ケ所形成され、第２バルブ部材３２の外周に凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃが周方向に関し互いに等間隔に１２ケ所形成される。図４は実線により第２バルブ部材３２の展開図を示し、鎖線により第１バルブ部材３１に形成された凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃを示す。第１バルブ部材３１に形成された凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの間に第２バルブ部材３２に形成された凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃが位置する。
【００２８】
その第１バルブ部材３１に、３つの右操舵用凹部５０ａと、３つの左操舵用凹部５０ｂと、６つの連絡用凹部５０ｃとが形成されている。その右操舵用凹部５０ａは、第１バルブ部材３１に形成された流路５３と第１ポート３７とを介し油圧シリンダ２０の右操舵補助力発生用油室２２に接続され、互いに周方向に１２０°離れて配置される。その左操舵用凹部５０ｂは、第１バルブ部材３１に形成された流路５４と第２ポート３８とを介し油圧シリンダ２０の左操舵補助力発生用油室２３に接続され、互いに周方向に１２０°離れて配置される。
【００２９】
その第２バルブ部材３２に、６つの圧油供給用凹部５１ａと、３つの第１圧油排出用凹部５１ｂと、３つの第２圧油排出用凹部５１ｃとが形成されている。その圧油供給用凹部５１ａは、第１バルブ部材３１に形成された圧油供給路５５と入口ポート３４とを介しポンプ７０に接続され、互いに周方向に６０°離れて配置される。その第１圧油排出用凹部５１ｂは、入力軸２に形成された流路５２ａから入力軸２とトーションバー６との間を通り、入力軸２に形成された流路５２ｂ（図１参照）と第１出口ポート３６とを介しタンク７１に接続され、互いに周方向に１２０°離れて配置される。その第２圧油排出用凹部５１ｃは、第１バルブ部材３１に形成された流路５９と第２出口ポート６１とを介し可変絞り弁６０に接続され、互いに周方向に１２０°離れて配置される。
【００３０】
各第１圧油排出用凹部５１ｂは右操舵用凹部５０ａと左操舵用凹部５０ｂの間に配置され、各第２圧油排出用凹部５１ｃは連絡用凹部５０ｃの間に配置され、右操舵用凹部５０ａと連絡用凹部５０ｃとの間および左操舵用凹部５０ｂと連絡用凹部５０ｃとの間に圧油供給用凹部５１ａは配置される。
【００３１】
その第１バルブ部材３１に形成された凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの軸方向に沿う縁と第２バルブ部材３２に形成された凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃの軸方向に沿う縁との間が絞り部Ａ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、Ｃ′、Ｄ、Ｄ′とされる。これにより、各絞り部Ａ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、Ｃ′、Ｄ、Ｄ′はポンプ７０とタンク７１と油圧シリンダ２０とを接続する油路２７に配置されている。
【００３２】
図５に示すように、その第２バルブ部材３２に形成された凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃの軸方向に沿う縁は面取り部３２ａとされている。その連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′における第２圧油排出用凹部５１ｃの軸方向に沿う縁（図３において△で囲む）の面取り部３２ａの幅をＷ、圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′における圧油供給用凹部５１ａの軸方向に沿う縁（図３において□で囲む）の面取り部３２ａの幅をＷ′、その他の第２バルブ部材３２に形成された凹部の軸方向に沿う縁（図３において○で囲む）の面取り部３２ａの幅をＷ″として、図４、図５に示すように、Ｗ＞Ｗ′＞Ｗ″とされている。
なお、第１バルブ部材３１に形成された凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの軸方向に沿う縁も面取り部としてもよいし、第１バルブ部材３１に形成された凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの軸方向に沿う縁のみを面取り部としてもよい。
【００３３】
操舵抵抗のない状態（図４、図５の状態）にある各絞り部Ａ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、Ｃ′、Ｄ、Ｄ′を全閉するのに要する両バルブ部材３１、３２の相対回転角度（すなわち閉鎖角度）を互いに比較すると、連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′の閉鎖角度θｒは圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′の閉鎖角度θｓよりも大きく、両閉鎖角度θｒ、θｓは、他の各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの閉鎖角度θｔよりも大きい。これにより、第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２との間の各絞り部は、複数の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄからなる第１の組と、第１の組に属する各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄよりも閉鎖角度の大きな複数の絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′からなる第２の組とに組分けされる。また、第２の組に属する絞りは、圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′と、この絞り部Ａ′、Ｃ′よりも閉鎖角度の大きな連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′の２種類とされる。
【００３４】
その入力軸２と出力軸３は、路面から操舵用車輪を介し伝達される抵抗によるトーションバー６のねじれによって相対回転する。その相対回転により第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２とが相対回転することで、各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積が変化し、油圧シリンダ２０が操舵方向と操舵抵抗に応じた操舵補助力を発生する。
【００３５】
すなわち、図４は操舵が行なわれていない状態を示し、両バルブ部材３１、３２の間の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′は全て開かれ、入口ポート３４と各出口ポート３６、６１とは弁間流路２７を介し連通し、ポンプ７０から制御バルブ３０に流入する油はタンク７１に還流し、操舵補助力は発生しない。
【００３６】
この状態から右方へ操舵することによって生じる操舵抵抗により両バルブ部材３１、３２が相対回転すると、図３に示すように、圧油供給用凹部５１ａと右操舵用凹部５０ａとの間の絞り部Ａおよび左操舵用凹部５０ｂに隣接する圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′の流路面積が大きくなり、右操舵用凹部５０ａと第１圧油排出用凹部５１ｂとの間の絞り部Ｂおよび左操舵用凹部５０ｂに隣接する圧油供給用凹部５１ａに隣接する連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′の流路面積が小さくなり、圧油供給用凹部５１ａと左操舵用凹部５０ｂとの間の絞り部Ｃおよび右操舵用凹部５０ａに隣接する圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ｃ′の流路面積が小さくなり、左操舵用凹部５０ｂと第１圧油排出用凹部５１ｂとの間の絞り部Ｄおよび右操舵用凹部５０ａに隣接する圧油供給用凹部５１ａに隣接する連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｄ′の流路面積が大きくなる。これにより、図中矢印で示す圧油の流れにより油圧シリンダ２０の右操舵補助力発生用油室２２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、左操舵補助力発生用油室２３からタンク７１に油が還流し、車両の右方への操向補助力が油圧シリンダ２０からラック１６に作用する。
【００３７】
左方へ操舵すると第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２とが右方に操舵した場合と逆方向に相対回転し、絞り部Ａ、Ａ′の流路面積が小さくなり、絞り部Ｂ、Ｂ′の流路面積が大きくなり、絞り部Ｃ、Ｃ′の流路面積が大きくなり、絞り部Ｄ、Ｄ′の流路面積が小さくなるので、車両の左方への操舵補助力が油圧シリンダ２０からラック１６に作用する。
【００３８】
図３、図４に示すように、上記両バルブ部材３１、３２の相対回転軸を中心とする一円周上において、各第１バルブ部材側凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの周方向寸法を、その第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の間でＳ１、その第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの間ではＳ２として、Ｓ１＞Ｓ２とされている。また、上記両バルブ部材３１、３２の相対回転軸を中心とする一円周上において、前記面取り部３２ａを第２バルブ部材側凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃに含まないものとして測定した場合での第２バルブ部材側凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃの間の各凸部の周方向寸法を、その第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の間ではＳ３、その第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの間ではＳ４として、Ｓ３＝Ｓ４とされている。これにより、Ｓ１−Ｓ３＞Ｓ２−Ｓ４とされている。
なお、Ｓ１−Ｓ３＞Ｓ２−Ｓ４の関係が成立すればよいので、例えば、Ｓ１＝Ｓ２且つＳ３＜Ｓ４であってもよいし、Ｓ１＞Ｓ２且つＳ３＜Ｓ４であってもよい。
また、第１バルブ部材３１に形成された凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの軸方向に沿う縁を面取り部とする場合、その面取り部を第１バルブ部材側凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃに含まないものとして測定した場合での各第１バルブ部材側凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの一円周上での周方向寸法を、その第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の間でＳ１、その第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの間ではＳ２とする。すなわち、各凹凸部の周方向寸法は、その面取り部が形成されている部分では面取り部の形状に左右されることから、面取り部を除く部分での寸法を基準としている。また、その周方向寸法を測定する一円周の径は特に限定されず、一つの円周上で凹部の周方向寸法を計測し、一つの円周上で凸部の周方向寸法を計測すればよい。
【００３９】
図１に示すように、その第２出口ポート６１に連通する可変絞り弁６０は、バルブハウジング７に形成された挿入孔６６に図中上下方向に変位可能に挿入されたスプール６２を有する。その挿入孔６６の各端はプラグ６８ａ、６８ｂにより閉鎖され、一方のプラグ６８ａにねじ込まれたバネ圧調節ネジ７９とスプール６２の上端との間に圧縮コイルバネ６９が挿入されている。そのスプール６２に電磁力を作用させるソレノイド６４と、このソレノイド６４の電磁力を車速に応じ制御する車速センサを有するコントローラ６３が設けられている。これにより、高速になるとスプール６２に作用する電磁力が小さくなりスプール６２は図中下方に変位し、低速になるとスプール６２に作用する電磁力が大きくなりスプール６２は図中上方に変位する。
【００４０】
そのスプール６２の外周に周溝６２ａが形成され、その挿入孔６６の内周に周溝６６ａが形成され、両周溝６２ａ、６６ａの間が可変絞り弁６０の自身の絞り部６７とされている。この絞り部６７の流路面積は、高速になってスプール６２が図中下方に変位すると大きくなり、低速になってスプール６２が上方に変位すると小さくなる。その絞り部６７の流路面積の最大値は、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の最大値以上、若しくは絞り機能を奏さなくなるまで大きくされ、その絞り部６７の流路面積の最小値は、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の最小値以下とされる。
【００４１】
その可変絞り弁６０の自身の絞り部６７と第２出口ポート６１とを連通する流路５８がバルブハウジング７に形成され、その絞り部６７とスプール６２の上方空間とを連通する通孔７５がスプール６６に形成され、そのスプール６２の上方空間と第１出口ポート３６とを連通する流路７６がバルブハウジング７に形成されている。これにより、図２に示す油圧回路が構成され、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′とタンク７１との間の油路の流路面積が、車速に応じた可変絞り弁６０の作動により変化する。なお、スプール６２の下方空間とロータリー式制御弁３０の下方空間とを連通するドレン通路７８′がバルブハウジング７に形成されている。
【００４２】
図７において、実線Ｘは両バルブ部材３１、３２の相対回転角に対する第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積の変化特性を示す。１点鎖線Ｕはその相対回転角に対する第２の組に属する連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′の流路面積の変化特性を示す。１点鎖線Ｖはその相対回転角に対する第２の組に属する圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′の流路面積の変化特性を示す。実線Ｙはその相対回転角に対する第２の組に属する全ての絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積の合成した変化特性を示す。破線Ｒは可変絞り弁６０により設定される自身の絞り部６７の中速走行時における流路面積を示す。
【００４３】
なお、図７に示す特性においては、第２の組に属する２種類の絞り部の中で、その相対回転角に対する閉鎖角度の小さい一方の絞り部Ａ′、Ｃ′の流路面積の変化割合は、閉鎖角度の大きい他方の絞り部Ｂ′、Ｄ′の流路面積の変化割合よりも大きくされている。そのため、図５に示すように、一方の絞り部Ａ′、Ｃ′を構成する面取り部３２ａの外周面が第１バルブ部材３１の内周面になす角度βは、他方の絞り部Ｂ′、Ｄ′を構成する面取り部３２ａの外周面が第１バルブ部材３１の内周面になす角度γよりも大きくされている。
【００４４】
上記構成によれば、低速走行時においては、スプール６２は図１において上方に変位し、このスプール６２の変位により可変絞り弁６０の自身の絞り部６７は全閉状態になるので、油圧シリンダ２０に作用する油圧は、第１の組の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積の変化特性線Ｘに応じ制御される。よって、図６において一点鎖線で示すように、操舵入力トルクが小さく両バルブ部材３１、３２の相対回転角が小さくても、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積を小さくし、操舵補助力を発生させる油圧の増加割合を大きくし、低速走行時における操舵の高応答性を満足させることができる。
【００４５】
高速走行時においては、スプール６２は図１において下方に変位し、このスプール６２の変位により可変絞り弁６０の自身の絞り部６７の流路面積は、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の最大値以上になるので、油圧シリンダ２０に作用する油圧は、第２の組の絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積の変化特性線Ｙ及び第１の組の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積の変化特性線Ｘの合成特性に応じ制御される。よって、図６において実線で示すように、操舵入力トルクを大きくして両バルブ部材３１、３２の相対回転角を大きくしない限り、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積は小さくなることなく大きく保持され、操舵補助力を発生させる油圧の増加割合は小さいので、高速走行時における操舵の安定性を満足させることができる。
【００４６】
中速走行時においては、スプール６２の変位により可変絞り弁６０の自身の絞り部６７の流路面積は、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の最小値よりも大きく最大値よりも小さくなる。これにより、図７に示すように、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが最小値（本実施形態では全閉状態）になるまでの間（図７において両バルブ部材の相対回転角がθａになるまでの間）は、その第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの全流路面積の変化特性線Ｘに絞り部６７の流路面積の特性線Ｒを合成した特性に応じた操舵補助力が付与される。第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが全閉状態になった時点から、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積が可変絞り弁６０の自身の絞り部６７の流路面積よりも小さくなるまでの間（図７において両バルブ部材の相対回転角がθａとθｂとの間）では、操舵補助力は絞り部６７の流路面積により定まる一定値になる。しかる後に、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積が可変絞り弁６０の自身の絞り部６７の流路面積よりも小さくなると、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の変化特性線Ｙに応じた操舵補助力が付与される。
【００４７】
その第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが全閉状態になった後に、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積が可変絞り弁６０の自身の絞り部６７の流路面積よりも小さくなるまでの間（θａ〜θｂの間）は、その第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′が全閉状態になる点と、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが全閉状態になる点との差（θｃ−θａ）を小さくすることなく、小さくされている。すなわち、仮に、第２の組に属する圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′が、連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′と同様に図中１点鎖線Ｕで示す相対回転角に対する流路面積変化特性を有すると仮定すると、相対回転角に対する第２の組に属する全ての絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の合成変化特性は、図７において２点鎖線Ｍで示すものになる。そうすると、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積が可変絞り弁６０の自身の絞り部６７の流路面積よりも小さくなるまでの間（両バルブ部材の相対回転角がθａとθｄとの間）は大きくなるので、図６において２点鎖線で示すように、操舵補助力を操舵抵抗に応じ制御できない領域Ｌが大きくなる。これに対し、上記第１実施形態では、第２の組に属する圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′の閉鎖角度θｓは、連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′の閉鎖角度θｒよりも小さいので、中速走行時において操舵補助力を操舵抵抗に応じ制御できない領域を小さくできる。しかも、圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′が全閉状態になる点（図７において両バルブ部材の相対回転角がθｅの点）では、連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′は未だ閉じていないので、操舵補助力を操舵抵抗に応じ制御できる領域は大きくなる。
【００４８】
しかも、各第１バルブ部材側凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの周方向寸法Ｓ１、Ｓ２と、第２バルブ部材側凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃの間の各凸部の周方向寸法Ｓ３、Ｓ４に関し、Ｓ１−Ｓ３＞Ｓ２−Ｓ４なる関係が成立することで、直進操舵状態において、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積を大きくすることなく、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積を大きくできる。
これにより、図６に示すように、高速走行時と中速走行時において、操舵補助力を発生させる油圧の立ち上がりまでの入力トルクＴａ、Ｔｂを大きく、すなわち、その油圧の立ち上がりを遅くし、直進走行時において操舵に対する充分な剛性感を得られ、且つ、停車時や低速走行時において操舵補助力を発生させる油圧の立ち上がりまでの入力トルクＴｃを小さく、すなわち、その油圧の立ち上がりを速くし、旋回時において円滑な操舵フィーリングを得られる。
また、上記各凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５１ａ、５１ｂ、５１ｃの配置によれば、凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５１ａ、５１ｂ、５１ｃの数を不必要に増大させることなく高速での操舵の安定性と低速での操舵の高応答性を充足させることができるので、本発明の寸法条件を充足させるための凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５１ａ、５１ｂ、５１ｃの加工コストが不必要に増大するのを防止できる。なお、各凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、例えばブローチ加工により成形できる。
【００４９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、図８の変形例に示すように、第１バルブ部材３１の内周と第２バルブ部材３２の外周とに形成される凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５１ａ、５１ｂ、５１ｃの数を、それぞれ８ケとしてもよい。その図８において上記実施形態と同一部分は同一符号で示す。また、本発明をボールスクリュー式油圧パワーステアリング装置にも適用することができる。また、上記可変絞り弁の流路面積を車速ではなく、例えば操舵角のような他の運転条件に応じ変化させてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の油圧パワーステアリング装置によれば、停車時や低速での旋回時において円滑な操舵フィーリングが得られ、高速や中速での直進走行時において操舵に対する充分な剛性感を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置の縦断面図
【図２】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置の油圧回路を示す図
【図３】本発明の実施形態の制御バルブの横断面構造の説明図
【図４】本発明の実施形態の制御バルブの展開図
【図５】本発明の実施形態の制御バルブの要部の拡大図
【図６】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置における入力トルクと油圧との関係及び両バルブ部材の相対回転角と油圧との関係を示す図
【図７】本発明の実施形態の制御バルブの絞り部の流路面積とバルブ部材の相対回転角との関係を示す図
【図８】本発明の変形例の制御バルブの横断面構造の説明図
【符号の説明】
２０  油圧シリンダ
３１  第１バルブ部材
３２  第２バルブ部材
５０ａ  右操舵用凹部
５０ｂ  左操舵用凹部
５０ｃ  連絡用凹部
５１ａ  圧油供給用凹部
５１ｂ  第１圧油排出用凹部
５１ｃ  第２圧油排出用凹部
６０  可変絞り弁
７０  ポンプ
７１  タンク
Ａ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、Ｃ′、Ｄ、Ｄ′  絞り部
【図１】
0003634054.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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