(57)【要約】【課題】簡素な構成により補助力特性の変更に対応できる油圧パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】車両のステアリングホイール１６の操作に応じて作動油の給排動作をなす油圧制御弁４と、前記車両の舵取機構１に操舵補助力を加える復動式の油圧シリンダ３とを備え、油圧シリンダ３の２つの油室３２，３３と油圧制御弁４の２つのポート２５，２６とを各別の油路１８，１９を介して接続してある油圧パワーステアリング装置において、絞り面積の変更が可能な可変絞り弁５を油路１８の中途に設けて、この可変絞り弁５の絞り面積を増減することにより補助力特性を変更するようにしてある。油圧制御弁４と油圧シリンダ３とを接続する配管等の油路１８に、単に可変絞り弁５を設けるという簡素な構成により、車両の走行状態の検出結果に基づいて可変絞り弁５の絞り面積を増減することによって、走行状態に応じた適正な補助力特性に変更することができる。【選択図】図１
2007261509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵部材の操作に応じて作動油の給排動作をなす油圧制御弁と、前記車両の舵取機構に操舵補助力を加える復動式の油圧シリンダとを備え、該油圧シリンダの２つの油室と前記油圧制御弁の２つのポートとを各別の油路を介して接続してある油圧パワーステアリング装置において、絞り面積の変更が可能な可変絞り弁を前記油路の中途に備え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】
前記車両の走行状態を示す情報を検出する検出手段と、該検出手段による検出結果に基づいて絞り面積を変更するよう前記可変絞り弁を制御する制御手段とを備える請求項１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、操舵部材に加えられる操舵トルクと操舵補助用の油圧シリンダが発生する操舵補助力との対応関係を簡素な構成により変更できる油圧パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、操舵部材であるステアリングホイールを操作する運転者の負担を軽減すべく、ステアリングホイールに加わる操舵トルクに応じて舵取機構に補助力を加えるようにしたパワーステアリング装置が実用化されている。パワーステアリング装置の一例である油圧パワーステアリング装置は、ステアリングホイールの操作に応じて油圧制御弁を動作させ、この油圧制御弁と各別の油路を介して接続された復動式の油圧シリンダの２つの油室に作動油を導入し、両油室間の油圧差により、操舵トルクに応じた操舵補助力を舵取機構に加える構成になっている。
【０００３】
このような油圧パワーステアリング装置においては、コンパクトな構成により大きい操舵補助力が得られるという利点を有する一方、ステアリングホイールと舵取機構とを連結するステアリング軸の捩れを利用した機械的な動作をなす油圧制御弁を一般的に用いているため、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクと油圧シリンダが発生する操舵補助力との対応関係（以下、補助力特性という）を、車速等の走行状態に応じて変更することが難しいという問題がある。
【０００４】
この問題を改善するため、油圧シリンダに接続されている油圧制御弁の高圧側ポートと低圧側ポートとを連通するバイパス路を設け、このバイパス路に絞り部と該絞り部の絞り面積を調節する絞り調節手段とを設けて、車速の高低に応じて前記絞り部の絞り面積を大小に変更するように構成された油圧パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この構成によれば、操舵トルクに応じて発生する油圧制御弁の高圧側ポートと低圧側ポートとの油圧差が車速の遅速に応じて増減し、この油圧差に応じた力が油圧シリンダにより舵取機構に加わるため、低速走行時には、油圧シリンダの両油室間の油圧差は大きくなり、操舵トルクに対して大きな操舵補助力を発生させる一方、高速走行時には、油圧シリンダの両油室間の油圧差は小さくなり、操舵トルクに対して発生する操舵補助力を小さく抑えられることになり、車速に応じて補助力特性を変更することができる。
【特許文献１】特開平６−１７１５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１においては、油圧制御弁の高圧側ポートと低圧側ポートとを連通するバイパス路を別途設ける必要があり、また該バイパス路に設けられる絞り部の構造が複雑となる問題があり、更に絞り部及び絞り調節手段の設置場所が油圧制御弁の近傍に限られるという制約もある。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、簡素な構成により補助力特性を変更することが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】
【０００８】
第１発明に係る油圧パワーステアリング装置は、車両の操舵部材の操作に応じて作動油の給排動作をなす油圧制御弁と、前記車両の舵取機構に操舵補助力を加える復動式の油圧シリンダとを備え、該油圧シリンダの２つの油室と前記油圧制御弁の２つのポートとを各別の油路を介して接続してある油圧パワーステアリング装置において、絞り面積の変更が可能な可変絞り弁を前記油路の中途に備えることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係る油圧パワーステアリング装置は、前記車両の走行状態を示す情報を検出する検出手段と、該検出手段による検出結果に基づいて絞り面積を変更するよう前記可変絞り弁を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１発明によれば、作動油の給排動作をなす油圧制御弁の２つのポートと、舵取機構に操舵補助力を加える油圧シリンダの２つの油室とを接続する油路の中途に可変絞り弁を設け、この可変絞り弁の絞り面積を変更し、油圧制御弁の動作により油圧シリンダの２つの油室に給排される作動油に抵抗を加え、作動油の給排に応じて油圧シリンダが発生する操舵補助力を変化させることができる。油圧制御弁と油圧シリンダとを接続する配管等の油路の中途に、単に可変絞り弁を設けるという簡素な構成により、補助力特性の変更に対応できる。
【００１１】
第２発明によれば、車両の走行状態の検出結果に基づいて可変絞り弁の絞り面積を変更するよう制御しており、この制御により走行状態に応じた適正な補助力特性に変更することができる。例えば、車速の遅速に応じて可変絞り弁の絞り面積が大小になるよう制御することにより、低速走行時には、油圧制御弁の動作により油圧シリンダの２つの油室に給排される作動油に加わる抵抗は小さくなるため、操舵トルクに対して大きな操舵補助力を速やかに発生させることができ、十分な操舵補助力を確保することができる一方、高速走行時には、作動油に加わる抵抗は大きくなるため、操舵補助力の発生を抑制し、特にステアリングホイールの小刻みな操作に対して操舵の直進安定性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る油圧パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。図示の油圧パワーステアリング装置は、車体の左右方向に延設された円筒形をなすラックハウジング１１の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸１０と、ラックハウジング１１の一側端部近傍に交叉するピニオンハウジング２０の内部に回転自在に支持されたピニオン軸２とを有するラックピニオン式の舵取機構１を備えている。
【００１３】
ラックハウジング１１の両側から外部に突出するラック軸１０の両端は、各別のタイロッド１２，１２を介して操舵輪としての左右の前輪１３，１３に連結されている。またピニオンハウジング２０の上部に突出するピニオン軸２の上端は、両端に自在継手を備える中間軸１４を介してステアリング軸１５の一端に後述のごとく連結されており、上方に延長されたステアリング軸１５の他端には、操舵部材としてのステアリングホイール１６が固着されている。ピニオンハウジング２０の内部に延びるピニオン軸２の下部には、ピニオン２１（図２参照）が形成されており、該ピニオン２１は、ラックハウジング１１との交叉部において、ラック軸１０の外面に適長に亘って形成されたラック歯１７（図２参照）に噛合させてある。
【００１４】
以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール１６が回転操作された場合、この回転が、ステアリング軸１５及び中間軸１４を介してピニオン軸２に伝達され、更にピニオン２１とラック歯１７との噛合部においてラック軸１０の軸長方向の移動に変換されることとなり、このラック軸１０の移動により、左右の前輪１３，１３が各別のタイロッド１２，１２を介して押し引きされて舵取りがなされる。
【００１５】
本発明に係る油圧パワーステアリング装置は、このような舵取り動作を油圧により補助すべく、ラック軸１０を支持するラックハウジング１１の他側半部に所定の長さ範囲に亘って設けられた油圧シリンダ３と、ピニオンハウジング２０の内部に支持されたピニオン軸２の中途に設けられた油圧制御弁４とを備えている。
【００１６】
油圧シリンダ３は、ラックハウジング１１に設けられたシリンダチューブ３０と、ラック軸１０に一体化されているピストン３１とを備え、ピストン３１によりシリンダチューブ３０内を２室３２，３３に分離するように構成されている。これら両油室３２，３３には、油圧制御弁４から延びる油路１８，１９が夫々接続されている。
【００１７】
図２は、油圧制御弁４の構成例を示す図１のII−II線による縦断面図である。図に示すように、ピニオン軸２は、中空の入力軸２ａと出力軸２ｂとを備えている。これら入力軸２ａ及び出力軸２ｂは、筒形をなすピニオンハウジング２０内に回転自在に支持され、入力軸２ａの中空部に内挿された細径のトーションバー２２により同軸上に連結されている。
【００１８】
下位置にある出力軸２ｂの下半部には、ピニオン２１が一体形成されており、このピニオン２１は、ラックハウジング１１との交叉部においてラック軸１０の外面に形成されたラック歯１７に噛合させてある。また入力軸２ａの上端は、ピニオンハウジング２０の上部に突設され、図１に示したように中間軸１４を介してステアリング軸１５に連結されており、操舵のためにステアリングホイール１６が回転操作された場合、この回転が、ステアリング軸１５及び中間軸１４を介して入力軸２ａに伝達される構成となっている。このとき入力軸２ａと出力軸２ｂとの間には、ステアリングホイール１６の回転操作に応じて生じたトーションバー２２の捩れに伴う相対角変位が生じる。
【００１９】
油圧制御弁４は、この相対角変位を利用して油圧シリンダ３へ導入する作動油を制御する公知のロータリー弁であり、ピニオンハウジング２０の内部に同軸回転自在に内嵌された円筒形のバルブボディ４０と、これの内側に嵌合するバルブスプール４１とを備えてなる。バルブボディ４０は、出力軸２ｂの上端に、これの外周に打設されたダウエルピン２３を介して連結され、出力軸２ｂと共に回転するようになしてある。またバルブスプール４１は、バルブボディ４０の内側に嵌合する入力軸２ａの中途部外周に一体的に構成されている。これにより、油圧制御弁４のバルブボディ４０とバルブスプール４１との間には、ステアリングホイール１６の回転操作に伴って入力軸２ａと出力軸２ｂとの間に生じる相対角変位、即ち、ステアリングホイール１６に加わる操舵トルクの方向及び大きさに応じた相対角変位が生じる。
【００２０】
このような油圧制御弁４には、油圧ポンプ４５（図１参照）により昇圧された作動油が、ピニオンハウジング２０の外側に開口するポンプポート２４を経て導入されており、この作動油は、バルブボディ４０とバルブスプール４１との間に前述の如く生じる相対角変位に応じて振り分けられて、ピニオンハウジング２０の外側に開口するシリンダポート２５，２６を経て、油圧シリンダ３の両油室３２，３３とを夫々接続する油路１８，１９（図１参照）のいずれかに供給される。例えば、シリンダポート２５及び油路１８を経て一方の油室３２に作動油が供給された場合、油圧シリンダ３は、他方の油室３３との間に生じる油圧差に応じた油圧力を発生し、この油圧力が操舵補助力としてラック軸１０に加えられる。
【００２１】
ピニオンハウジング２０内側のバルブボディ４０の上部には、入力軸２ａ内側の中空部に連通する還流室２７が形成され、この還流室２７は、ピニオンハウジング２０の外側に開口するタンクポート２８を経て油タンク４６に接続してあり、油圧シリンダ３の前述した動作に伴って他方の油室３３から押し出され、他方の油路１９を経て油圧制御弁４に還流する低圧の作動油は、バルブスプール４１を径方向に貫通する貫通孔を経て入力軸２ａ内側の中空部に導入されて、還流室２７及びタンクポート２８を経て油タンク４６に還流するようになしてある。
【００２２】
このように構成された本発明に係る油圧パワーステアリング装置は、図１に示す如く、油圧制御弁４と油圧シリンダ３の一方の油室３２とを接続する油路１８の中途に設けられた可変絞り弁５を更に備えている。可変絞り弁５は、例えばソレノイドを駆動手段として用いて絞り面積を変更するよう構成されており、油圧シリンダ３の一方の油室３２には、絞り面積が変化した可変絞り弁５を経て作動油が導入される。なお可変絞り弁５の絞り面積を変更する駆動手段としては、ソレノイドに限定されず、モータ等、通電制御により動作する如何なる駆動手段を用いてもよい。
【００２３】
以上のような可変絞り弁５は、図１に示すようにアシスト制御部６から与えられる制御指令に従って絞り面積が変更される。アシスト制御部６には、走行状態センサ７により、車速、操舵角等、操舵に影響を及ぼす種々の走行状態の検出結果が与えられている。以下、走行状態として車速の検出結果が与えられる場合を例として説明する。
【００２４】
アシスト制御部６は、走行状態センサ７により検出された車速の遅速に応じて可変絞り弁５の絞り面積を大小に変更する制御動作をなす。この結果、低速走行時には、可変絞り弁５の絞り面積は大きくなり、油圧制御弁４の動作により油圧シリンダ３の２つの油室３２，３３に給排される作動油に加わる抵抗は小さくなるため、操舵トルクに対して発生する油圧シリンダ３の両油室３２，３３間の油圧差は大きくなり、この油圧差に応じた大きな力が舵取機構１に加わる。一方、高速走行時においては、可変絞り弁５の絞り面積は小さくなり、油圧制御弁４の動作により油圧シリンダ３の２つの油室３２，３３に給排される作動油に加わる抵抗は大きくなるため、操舵トルクに対して発生する油圧シリンダ３の両油室３２，３３間の油圧差は小さくなり、この油圧差に応じた小さい力が舵取機構１に加わる。
【００２５】
図３は、本発明に係る油圧パワーステアリング装置により実現される補助力特性の一例を示す図であり、図中の実線は、低速走行時の特性を示し、同じく破線は、高速走行時の特性を示している。横軸はステアリングホイール１６に加わる操舵トルクを、縦軸は舵取機構１に加えられる操舵補助力を夫々示している。図に示すように、低速走行時には、原点であるステアリングホイール１６の中立点の近傍において操舵補助力が急激に立ち上がる特性となっており、わずかな操舵トルクの作用下にて大きい操舵補助力が得られ、操舵のためのステアリングホイール１６の操作を軽快に行わせることが可能となる。一方、高速走行時には、ステアリングホイール１６の中立点の両側に広範囲に亘って操舵補助力が小さい領域が存在する特性となっており、直進安定性の向上を図ることが可能となる。
【００２６】
このような特性は、前述したように、可変絞り弁５の絞り面積を車速に基づいて調節し、油圧シリンダ３の両油室３２，３３間の油圧差を増減させることによって実現される。可変絞り弁５の絞り面積が大のとき、実線により示す補助力特性となり、可変絞り弁５の絞り面積が小のとき、破線により示す補助力特性となる。
【００２７】
以上のような本発明に係る油圧パワーステアリング装置においては、作動油の給排動作をなす油圧制御弁４と、舵取機構１に操舵補助力を加える油圧シリンダ３の２つの油室３２，３３とを各別の油路１８，１９を介して接続してあり、絞り面積の変更が可能な可変絞り弁５を油路１８の中途に設けて、この可変絞り弁５の絞り面積を増減することにより補助力特性を変更するようにしてある。このように油圧制御弁４と油圧シリンダ３とを接続する配管等の油路１８に、単に可変絞り弁５を設けるという簡素な構成により、車両の走行状態の検出結果に基づいて可変絞り弁５の絞り面積を増減することによって、走行状態に応じた適正な補助力特性に変更することができる。
【００２８】
例えば、前述したように車速の遅速に応じて可変絞り弁５の絞り面積が大小になるように制御することにより、低速走行時には、油圧制御弁４の動作により油圧シリンダ３の２つの油室３２，３３に給排される作動油に加わる抵抗は小さくなるため、操舵トルクに対して大きな操舵補助力を速やかに発生させることができ、十分な操舵補助力を確保することができる一方、高速走行時には、作動油に加わる抵抗は大きくなるため、操舵補助力の発生を抑制し、特にステアリングホイール１６の小刻みな操作に対して操舵の直進安定性を実現することができる。
【００２９】
なお以上の実施の形態では、車速の遅速に応じて可変絞り弁５の絞り面積が大小になるように制御しているが、操舵角の大小、ブレーキ操作の有無等、他の走行状態の検出結果、更には、複数の走行状態の検出結果の組み合わせに基づいて可変絞り弁５の絞り面積を変更し、個々の走行状態に適した補助力特性を実現することも可能である。例えば、轍、縁石乗り上げ等の急な逆入力時に、可変絞り弁５の絞り面積が小になるように制御して、ダンパ効果を付与することも可能である。
【００３０】
また、作動油の粘性制御により操舵トルクを変更するので、例えばプランジャの押圧により摩擦力を加える従来のタイプに比較してヒステリシスが過大にならない。
【００３１】
また実施の形態では、可変絞り弁５を油圧制御弁４と油圧シリンダ３の一方の油室３２とを接続する油路１８に設けているが、もちろん油圧制御弁４と油圧シリンダ３の他方の油室３３とを接続する油路１９に設けてもよいし、両油路１８，１９に夫々設けてもよい。更に本実施の形態では、可変絞り弁５を油圧制御弁４と油圧シリンダ３とを接続する油路１８の中途に設けているが、油圧制御弁４又は油圧シリンダ３に付設させてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る油圧パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１のII−II線による縦断面図である。
【図３】本発明に係る油圧パワーステアリング装置により実現される補助力特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  舵取機構、３  油圧シリンダ、３２，３３  油室、４  油圧制御弁、５  可変絞り弁、６  アシスト制御部（制御手段）、７  走行状態センサ（検出手段）、１６  ステアリングホイール（操舵部材）、１８，１９  油路、２５，２６  シリンダポート（ポート）
【図１】
2007261509.tif 000003
【図２】
2007261509.tif 000004
【図３】
2007261509.tif 000005