(57)【要約】【課題】車速等の運転状態に応じて操舵補助力を変化させる油圧パワーステアリング装置において、低コストでコンパクトな構造により良好な操舵フィーリングを得る。【解決手段】油圧制御バルブ30のハウジング７に挿入される第１バルブ部材31の内周と第２バルブ部材32の外周との間に、操舵トルクに応じた入出力シャフト２、３の相対回転量に応じ開度が変化する絞り部が形成される。ポンプから供給される圧油はハウジング７に形成された第１の圧油流路7aから第１バルブ部材31に形成された第２の圧油流路31ａを介して前記絞り部に導かれた後に、操舵補助力発生用油圧アクチュエータに導かれる。第１の圧油流路7aと第２の圧油流路31ａとの境界領域が、車両の運転状態に応じた第１バルブ部材31のハウジング７に対する軸方向変位量に応じて開度が変化する絞り部７０とされている。【選択図】図２
2005247085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力シャフトと、
前記入力シャフトに操舵トルクに応じて弾性的に相対回転可能に連結される出力シャフトと、
操舵補助力発生用油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータにポンプから供給される圧油の油圧を、前記入出力シャフトの相対回転量に応じて制御する油圧制御バルブとを備え、
前記油圧制御バルブは、ハウジングと、前記入出力シャフトの中の一方と同軸心に同行回転すると共に前記ハウジングに相対回転可能に挿入される筒状の第１バルブ部材と、前記入出力シャフトの中の他方と同軸心に同行回転すると共に前記第１バルブ部材に相対回転可能に挿入される第２バルブ部材とを有し、
前記第１バルブ部材の内周と前記第２バルブ部材の外周との間に、前記入出力シャフトの相対回転量に応じて開度が変化する絞り部が形成され、
前記ポンプから供給される圧油は、前記ハウジングに形成された第１の圧油流路と前記第１バルブ部材に形成された第２の圧油流路を介して前記油圧アクチュエータに供給される油圧パワーステアリング装置において、
前記第１バルブ部材は前記ハウジングに対して軸方向移動可能とされ、
前記第１バルブ部材を車両の運転状態に応じて軸方向移動させる移動手段が設けられ、
前記第１の圧油流路と前記第２の圧油流路との境界領域が、前記第１バルブ部材の軸方向変位量に応じて開度が変化する絞り部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】
前記入出力シャフトは、前記ハウジングにより軸方向相対移動しないように支持され、
前記第１バルブ部材は、前記入出力シャフトの中の一方に同行回転可能かつ軸方向相対移動可能に連結され、
前記移動手段は、前記第１バルブ部材の軸方向一方への移動を規制する弾力を発生する弾性部材と、前記弾性部材の弾力に抗して車両の運転状態に応じた力を前記第１バルブ部材に作用させる出力装置とを有する請求項１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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車速等の運転状態に応じて操舵補助特性を変更可能な油圧パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵補助力発生用油圧アクチュエータに供給される圧油の油圧を、入力シャフトと出力シャフトの相対回転量に応じて制御する油圧制御バルブを備える油圧パワーステアリング装置において、入出力シャフトの中の一方に設けた押し付け部材により、入出力シャフトの中の他方を車速に応じた力で押し付けることにより、車速に応じて操舵補助特性を変化させることが行われている。これにより、高速走行時は車両の走行安定性を向上し、低速走行時は操舵に対する応答性を向上できる（特許文献１参照）。
【特許文献１】実登第２５０９９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の押し付け部材により入力シャフトまたは出力シャフトを押し付ける構造では、押し付け部材と入出力シャフトとの間の摩擦の影響が大きく操舵フィーリングが低下する。また、押し付け部材が必要になるために部品点数や製造工数が増大して製造コストが嵩み、装置が大型化する。本発明は、そのような従来技術の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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、入力シャフトと、前記入力シャフトに操舵トルクに応じて弾性的に相対回転可能に連結される出力シャフトと、操舵補助力発生用油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータにポンプから供給される圧油の油圧を、前記入出力シャフトの相対回転量に応じて制御する油圧制御バルブとを備え、前記油圧制御バルブは、ハウジングと、前記入出力シャフトの中の一方と同軸心に同行回転すると共に前記ハウジングに相対回転可能に挿入される筒状の第１バルブ部材と、前記入出力シャフトの中の他方と同軸心に同行回転すると共に前記第１バルブ部材に相対回転可能に挿入される第２バルブ部材とを有し、前記第１バルブ部材の内周と前記第２バルブ部材の外周との間に、前記入出力シャフトの相対回転量に応じて開度が変化する絞り部が形成され、前記ポンプから供給される圧油は、前記ハウジングに形成された第１の圧油流路と前記第１バルブ部材に形成された第２の圧油流路を介して前記油圧アクチュエータに供給される油圧パワーステアリング装置において、前記第１バルブ部材は前記ハウジングに対して軸方向移動可能とされ、前記第１バルブ部材を車両の運転状態に応じて軸方向移動させる移動手段が設けられ、前記第１の圧油流路と前記第２の圧油流路との境界領域が、前記第１バルブ部材の軸方向変位量に応じて開度が変化する絞り部とされていることを特徴とする。
本発明によれば、制御バルブを構成する第１バルブ部材を車両の運転状態に応じて軸方向移動させることで操舵補助特性を変化させることができる。これにより、部品点数や製造工数を低減すると共に装置を小型化して省スペース化を図ることができる。
【０００５】
前記入出力シャフトは、前記ハウジングにより軸方向相対移動しないように支持され、前記第１バルブ部材は、前記入出力シャフトの中の一方に同行回転可能かつ軸方向相対移動可能に連結され、前記移動手段は、前記第１バルブ部材の軸方向一方への移動を規制する弾力を発生する弾性部材と、前記弾性部材の弾力に抗して車両の運転状態に応じた力を前記第１バルブ部材に作用させる出力装置とを有するのが好ましい。これにより、複雑な構造を要することなく車両の運転状態に応じて第１バルブ部材を軸方向移動させることができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、車速等の運転状態に応じて操舵補助力を変化させる油圧パワーステアリング装置において、低コストでコンパクトな構造により良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
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、車両のステアリングホイール（図示省略）に連結される筒状の入力シャフト２と、入力シャフト２に操舵トルクに応じて弾性的に同軸心に相対回転するようトーションバー６を介して連結される出力シャフト３を備えている。トーションバー６は入力シャフト２を貫通し、ピン４を介して入力シャフト２に連結され、セレーション５を介して出力シャフト３に連結されている。入力シャフト２の一端側はベアリング８を介してハウジング７により回転可能かつ軸方向移動しないように支持される。入力シャフト２の他端側は、出力シャフト３の一端側の端部に形成された凹部に挿入されると共に、その凹部の内周によりブッシュ１２を介して支持されている。出力シャフト３は、ベアリング１０、１１を介してハウジング７により回転可能かつ軸方向移動しないように支持されている。出力シャフト３の他端側外周にピニオン１５が一体的に形成され、ピニオン１５に噛み合うラック１６に車輪（図示省略）が連結される。これにより、操舵による入力シャフト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、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、ラック１６の移動により舵角が変化する。入力シャフト２とハウジング７との間および出力シャフト３とハウジング７との間にオイルシール１７、１８が設けられている。なお、ラック１６を支持するサポートヨーク４０がバネ４１の弾力によりラック１６に押し付けられている。
【０００８】
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。油圧シリンダ２０は、ハウジング７と一体の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、シリンダチューブ内にピストン２１により仕切られる油室２２、２３が形成されている。
【０００９】
油圧シリンダ２０に供給される圧油の油圧を、入力シャフト２と出力シャフト３の相対回転量に応じて制御するロータリー式油圧制御バルブ３０が設けられている。制御バルブ３０は、ハウジング７に回転可能に挿入されている筒状の第１バルブ部材３１と、第１バルブ部材３１に同軸心に相対回転可能に挿入されている第２バルブ部材３２を備えている。第１バルブ部材３１は出力シャフト３にピン３３を介して同軸心に同行回転するよう連結されている。第２バルブ部材３２は入力シャフト２の外周に一体的に成形され、これにより第２バルブ部材３２は入力シャフト２と同軸心に同行回転する。ハウジング７に、圧油吐出用ポンプ４２に接続される接続口４２ａと、タンク４３に接続される接続口４３ａと、油圧シリンダ２０の一方の油室２２に接続される接続口２２ａと、他方の油室２３に接続される接続口２３ａが設けられ、各接続口４２ａ、４３ａ、２２ａ、２３ａは第１バルブ部材３１の内周と第２バルブ部材３２の外周との間における弁間流路２７を介して互いに連通する。弁間流路２７における絞り部の開度が入出力シャフト２、３の相対回転量に応じて変化する。
【００１０】
図２、図３に示すように、ポンプ４２から供給される圧油は、接続口４２ａに連なるようにハウジング７に形成された第１の圧油流路７ａから、第１バルブ部材３１に形成された第２の圧油流路３１ａを介して弁間流路２７における絞り部に導かれた後に、油圧シリンダ２０に導かれる。本実施形態における第２の圧油流路３１ａは、第１バルブ部材３１の外周に形成された周溝３１ａ′と、周溝３１ａ′から第１バルブ部材３１の内周に至る複数の通孔３１ａ″とからなる。第１バルブ部材３１の内周における複数の第１溝４８の軸方向縁と、第２バルブ部材３２の外周における複数の第２溝４９の軸方向縁との間が弁間流路２７における絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとされる。一方の油室２２に通じる第１溝４８と、他方の油室２３に通じる第１溝４８とが周方向において交互に配置される。ポンプ４２に第２の圧油流路３１ａを介して通じる第２溝４９と、入力シャフト２に形成された通孔２ａおよびトーションバー６と入力シャフト２との間を介してタンク４３に通じる第２溝４９とが周方向において交互に配置される。これにより、図４に示す油圧回路が構成される。直進あるいは略直進状態においてトーションバー６が捩じれていない時、入出力シャフト２、３の相対回転角は零であるので制御バルブ３０は中立状態となり、各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが開き油圧は上昇しないので操舵補助力は発生しない。右操舵によりトーションバー６が捩じれる時、入力シャフト２と出力シャフト３の相対回転量に応じて絞り部Ａ、Ｄの開度が大きくなり、絞り部Ｂ、Ｃの開度が小さくなり、一方の油室２２に圧油が供給され、他方の油室２３からタンク４３に油が還流し、その相対回転量に応じた右方向への操舵補助力を油圧シリンダ２０は発生する。左操舵によりトーションバー６が捩じれる時、絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度が右操舵時と逆になり、その相対回転量に応じた左方向への操舵補助力を油圧シリンダ２０は発生する。
【００１１】
図２、図５に示すように、第１バルブ部材３１と出力シャフト３を連結する上記ピン３３は、その軸心が入出力シャフト２、３の径方向に沿うものとされ、第１バルブ部材３１の下端において開口する切欠き３１ｂに入出力シャフト２、３の軸方向に相対移動可能かつ周方向に同行回転可能に挿入され、出力シャフト３の挿入孔３ｂに圧入等されることで出力シャフト３に固定されている。切欠き３１ｂの寸法は、入出力シャフト２、３の軸方向においてピン３３の径よりも大きくされている。これにより第１バルブ部材３１は、出力シャフト３に同行回転可能かつ軸方向相対移動可能に連結され、ハウジング７に対して軸方向移動可能とされている。
【００１２】
図１、図２に示すように、第１バルブ部材３１を車両の運転状態に応じて軸方向移動させる移動手段Ｍが設けられている。移動手段Ｍは、第１バルブ部材３１の軸方向一方への移動を規制する弾力を発生する弾性部材５０と、弾性部材５０の弾力に抗して車両の運転状態に応じた力を第１バルブ部材３１に作用させる出力装置５１を有する。
【００１３】
弾性部材５０は、入力シャフト２の外周に設けられた周溝２′内において入力シャフト２を囲む圧縮コイルバネにより構成されている。弾性部材５０の図中上端側は、周溝２′に軸方向相対移動可能に嵌め合わされたＣ型止め環５２により受けられ、弾性部材５０の図中下端側は周溝２′の下端側面により受けられる。Ｃ型止め環５２は、第１バルブ部材３１の内周に形成された周溝３１′に軸方向同行移動可能に嵌め合わされる。これにより、第１バルブ部材３１の図中下方への軸方向移動は弾性部材５０の発生弾力により規制される。
【００１４】
本実施形態の出力装置５１は油室５７と油圧調節機構６０を有する。第１バルブ部材３１の上部外周とハウジング７の内周との間、および、第１バルブ部材３１の上部内周と入力シャフト２の外周との間は、それぞれシール部材５８ａ、５８ｂを介して油密状にシールされる。これにより、第１バルブ部材３１とハウジング７の上部との間に油室５７が形成され、第１バルブ部材３１はピストンとして機能する。
【００１５】
油室５７に導入される圧油の圧力を油圧調節機構６０により調節することで、出力装置５１は第１バルブ部材３１に作用する力を出力する。図６に示すように、油圧調節機構６０は、ハウジング７に形成された保持孔６１に相対回転しないように挿入された筒状スリーブ６２と、スリーブ６２に自身の軸中心に相対回転可能に挿入されたスプール６３を備えている。スリーブ６２に圧油導入口６２ａと圧油送り出し口６２ｂが形成され、図１に示すように圧油導入口６２ａはポンプ４２に接続され、圧油送り出し口６２ｂは油室５７に接続される。スプール６３に、圧油導入口６２ａに通じる外周溝６３ａと、圧油送り出し口６２ｂと重なる位置に配置される通孔６３ｂと、外周溝６３ａと通孔６３ｂを接続する圧油通路６３ｃと、通孔６３ｂを保持孔６１に接続する絞り通路６３ｄが形成される。保持孔６１内はドレン流路６３ｅを介してタンク４３に通じる。図７に示すように、スリーブ６２の圧油送り出し口６２ｂとスプール６３の通孔６３ｂとの重なり部分（図においてハッチングで示す）は可変絞り６０ａを構成し、可変絞り６０ａの開度はスプール６３の回転量に応じて変化する。スプール６３は減速機構６５を介してモータ６６に接続され、モータ６６の回転量は制御装置６７により制御される。モータ６６として例えばステッピングモータを用いることができる。制御装置６７は、車両の運転状態を検知するセンサからの信号に応じてモータ６６を制御する。本実施形態の制御装置６７は、車両の運転状態として車速を検出するセンサからの車速信号に基づきモータ６６を制御することで、車速が高速になる程に可変絞り６０ａの開度を大きくして油室５７に導入される圧油の油圧を大きくし、車速が低下する程に可変絞り６０ａの開度を小さくして油室５７に導入される圧油の油圧を小さくする。これにより、出力装置５１は車両の運転状態に応じた力を出力し、その力を受けることで第１バルブ部材３１は弾性部材５０の弾力に抗してハウジング７に対して相対移動し、その相対移動量は車速が増加する程に大きくなる。
【００１６】
車速の増大により第１バルブ部材３１に作用する油圧が大きくなると、図２に示す状態から図８に示すようにハウジング７に対して第１バルブ部材３１が図中下方に移動する。これにより、第１の圧油流路７ａと第２の圧油流路３１ａとの境界領域路の開度が小さくなるように、第１の圧油流路７ａと第２の圧油流路３１ａの周溝３１ａ′との相対位置関係が設定されている。すなわち、その境界領域は第１バルブ部材３１の軸方向変位量に応じて開度が変化する絞り部７０とされている。絞り部７０の開度が車速の増加により小さくなることで、操舵補助力が低減されるので走行安定性を向上できる。車速が減少するとハウジング７に対して第１バルブ部材３１が図中上方に移動するので、絞り部７０の開度が大きくなり、操舵補助力が増大するので操舵に対する応答性を向上できる。なお、油圧シリンダ２０の各油室２２、２３に接続される接続口２２ａ、２３ａに連なるハウジング７における油路７ｃ、７ｄは、第１バルブ部材３１に形成された油路３１ｃ、３１ｄを介して弁間流路２７に通じるものとされ、その第１バルブ部材３１の油路３１ｃ、３１ｄは外周側の周溝３１ｃ′、３１ｄ′と内周側の通孔３１ｃ″、３１ｄ″とからなり、その周溝３１ｃ′、３１ｄ′の軸方向寸法は第１バルブ部材３１が軸方向移動しても通孔３１ｃ″、３１ｄ″への圧油流量が変化しないように通孔３１ｃ″、３１ｄ″の軸方向寸法よりも大きくされている。
【００１７】
上記実施形態によれば、制御バルブ３０を構成する第１バルブ部材３１を、複雑な構造を要することなく車速に応じて軸方向移動させることで操舵補助特性を変化させることができる。これにより、部品点数や製造工数を低減すると共に装置を小型化して省スペース化を図ることができる。
【００１８】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態における油圧シリンダ２０の各油室２２、２３に接続される接続口２２ａ、２３ａに連なるハウジング７における油路７ｃ、７ｄが第１の圧油流路となり、第１バルブ部材３１に形成された油路３１ｃ、３１ｄが第２の圧油流路となるように、油路７ｃ、７ｄと油路３１ｃ、３１ｄの周溝３１ｃ′、３１ｄ′の相対位置関係を設定し、油路７ｃ、７ｄと油路３１ｃ、３１ｄとの間に第１バルブ部材３１の軸方向変位量に応じて開度が変化する絞り部を、上記実施形態の絞り部７０と共に、あるいは絞り部７０に代えて設けてもよい。また、第１バルブ部材が入力シャフトに同行回転可能かつ軸方向相対移動可能に連結され、第２バルブ部材が出力シャフトと同行回転してもよい。出力装置は油圧により力を作用させるものに限定されず、車両の運転状態に応じて移動する電動アクチュエータにより第１バルブ部材に力を作用させてもよく、例えば図２において２点鎖線で示すように、上記実施形態の出力装置５１に代えて車両の運転状態に応じて伸縮制御される伸縮ロッド９０ａを有するソレノイド９０をハウジング７内に設け、その伸縮ロッド９０ａにより第１バルブ部材３１を軸方向移動させる力を作用させてもよい。また、車両の運転状態として車速以外の例えば舵角に応じて出力装置の発生力を調節するようにしてもよい。本発明はラックピニオン式以外の油圧パワーステアリング装置にも適用でき、例えば出力シャフトに連動するボールスクリューシャフトにねじ合わされるボールナットが操舵補助力発生用油圧シリンダのピストンに一体化されているボールスクリュー式油圧パワーステアリング装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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における要部の縦断面図
【図３】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制御バルブの横断面図
【図４】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油圧回路
【図５】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要部の部分拡大側面図
【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油圧調節機構の断面図
【図７】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油圧調節機構の作用説明図
【図８】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置の作用説明図
【符号の説明】
【００２０】
１  油圧パワーステアリング装置
２  入力シャフト
３  出力シャフト
６  トーションバー
７  ハウジング
７ａ  第１の圧油流路
２０  油圧シリンダ（操舵補助力発生用油圧アクチュエータ）
３０  制御バルブ
３１  第１バルブ部材
３１ａ  第２の圧油流路
３２  第２バルブ部材
４２  ポンプ
５０  弾性部材
５１  出力装置
７０  絞り部
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ  絞り部
Ｍ  移動手段
【図１】
2005247085.tif 000003
【図２】
2005247085.tif 000004
【図３】
2005247085.tif 000005
【図４】
2005247085.tif 000006
【図５】
2005247085.tif 000007
【図６】
2005247085.tif 000008
【図７】
2005247085.tif 000009
【図８】
2005247085.tif 000010