JP3681875B2 - パワーステアリングシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、非操舵時に、バルブ機構に供給する制御流量を少なくして、エネルギーロスを低減させることのできるパワーステアリングシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパワーステアリングシステムとしては、エネルギーロスを低減するため、アシスト力を必要としない時に、バルブ機構側に供給する制御流量を少なくする構成にしたものが知られている。
そのようなパワーステアリングシステムとしては、例えば、特開平８−１９２７５８号公報、特開平８ー２６８３０４号公報、あるいは、特開平８−３０１１３２号公報に開示されたものがあるが、その一例を図１５に示す。
【０００３】
図１５に示すように、ポンプを、流量制御機構１を介してバルブ機構Ｖに接続している。
流量制御機構１では、ポンプに可変絞り２を接続している。この可変絞り２は、ノーマル状態で最小開度を保っているが、その上流側の圧力が高くなると、スプリング３に抗して切換わって開度を大きくするものである。
さらに、ポンプには、可変絞り２よりも上流側に、流量制御弁４を接続している。この流量制御弁４は、可変絞り２前後の圧力差に応じて切換わり、その圧力差を一定に保つものである。したがって、可変絞り２の開度が一定であれば、そこを流れる流量は一定に保たれることになる。
なお、リリーフ弁５は、回路の最高圧を決定するものである。
【０００４】
上記流量制御機構１で制御された制御流量は、バルブ機構Ｖに供給される。そして、このバルブ機構Ｖは、制御流量を制御してパワーシリンダＣに分配供給する。
このバルブ機構Ｖでは、例えば、ステアリングホイールＷを一方に切ると、制御絞り６ａ、６ｃの開度が大きくなり、同時に、制御絞り６ｂ、６ｄの開度が小さくなる。逆に、ステアリングホイールＷを他方に切ると、制御絞り６ｂ、６ｄの開度が大きくなり、同時に、制御絞り６ａ、６ｃの開度が小さくなる。
【０００５】
このようにしたパワーステアリングシステムでは、非操舵時に、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが低くなっているので、可変絞り２の上流側の圧力も低く、この可変絞り２は最小開度を保っている。したがって、バルブ機構Ｖ側には、その最小開度で決められた最低流量Ｑ1のみが供給される（図１６の領域ａ）。
【０００６】
それに対して、操舵時には、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが高くなるので、所定圧Ｐ1に達したとき、可変絞り２が切換わって、その開度を大きくする。したがって、バルブ機構Ｖ側には、可変絞り２の開度に応じて制御された流量Ｑが供給される（図１６の領域ｂ）。
そして、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが設定圧Ｐ2を超えた状態では、可変絞り２の開度が最大開度に保たれ、バルブ機構Ｖ側には、アシスト力に必要とされる流量Ｑ2が供給されることになる（図１６の領域ｃ）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例のパワーステアリングシステムでは、制御流量Ｑが最低流量Ｑ1からアシスト力に必要とされる流量Ｑ2に変化する領域（図１６の領域ｂ）で、その流量変化によりバルブ機構Ｖでの圧力も変化してしまう。
そのため、その瞬間に急にアシスト力が発生するような状態となり、ドライバーがハンドルをとられる等の違和感を感じ、操舵フィーリングが悪くなってしまうことがあった。
この発明の目的は、アシスト力が必要とされないときに、バルブ機構側に供給する制御流量を少なくして、エネルギーロスを低減させることができ、しかも、その制御流量が変化するときに、操舵フィーリングが悪くなることのないパワーステアリングシステムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ポンプと、ポンプ吐出作動油を制御する流量制御機構と、流量制御機構から供給される制御流量を制御して、パワーシリンダを作動するバルブ機構とを備え、上記流量制御機構は、アシスト力が必要とされないときに、制御流量を最低流量に保ち、アシスト力が必要とされるときに、その制御流量を増やして、アシスト力に必要とされる流量に保つ構成にしたパワーステアリング装置を前提とする。
そして、第１の発明は、上記バルブ機構は、制御流量を制御してパワーシリンダに分配供給するパワーシリンダ制御バルブと、パワーシリンダの両圧力室をバイパスするバイパス制御バルブとからなり、上記バイパス制御バルブは、通常は閉じているが、制御流量が最低流量からアシスト力に必要とされる流量に増えるときに開いて、パワーシリンダの両圧力室をバイパスする構成にした点に特徴を有する。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、バルブ機構を、スリーブとロータリースプールとを相対回転自在に嵌合してなるロータリーバルブから構成し、ロータリースプールには、その径方向に対向させて配置した一対の供給凹部と、これら供給凹部の両隣に配置した４つの戻り凹部と、供給凹部とほぼ９０度位相をずらして配置した一対のバイパス凹部とを形成し、また、スリーブには、制御流量を供給凹部に供給する一対の入力ポートと、これら入力ポートの一方の側に配置し、パワーシリンダの第１圧力室に連通する一対の第１シリンダ制御溝と、これら入力ポートの他方の側に配置し、パワーシリンダの第２圧力室に連通する一対の第２シリンダ制御溝と、戻り凹部を挟んで第２シリンダ制御溝と反対側に配置し、第１シリンダ制御溝に連通する一対の第１バイパス制御溝と、戻り凹部を挟んで第１シリンダ制御溝と反対側に配置し、第２シリンダ制御溝に連通する一対の第２バイパス制御溝とを形成し、供給凹部が第１、２シリンダ制御溝に連通する過程、及び、第１、２シリンダ制御溝が戻り凹部に連通する過程に、センターオープンバルブとした制御絞りを構成して、これら制御絞りによってパワーシリンダ制御溝を構成する一方、いずれか一方のバイパス凹部が、第１バイパス制御溝に連通する過程にセンターオープンバルブとした制御絞りを構成し、第２バイパス制御溝に連通する過程にセンタークローズバルブとした制御絞りを構成し、かつ、いずれか他方のバイパス凹部が、第１バイパス制御溝に連通する過程にセンタークローズバルブとした制御絞りを構成し、第２バイパス制御溝に連通する過程にセンターオープンバルブとした制御絞りを構成して、これら制御絞りによってバイパス制御バルブを構成した点に特徴を有する。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、バルブ機構を、スリーブとロータリースプールとを相対回転自在に嵌合してなるロータリーバルブから構成し、ロータリースプールは、その径方向に対向させて配置した一対の第１供給凹部と、これら第１供給凹部とほぼ９０度位相をずらして配置した一対の第２供給凹部と、第１、２供給凹部に挟まれて配置した４つの凹部とを形成し、これら４つの凹部のうち、対向する一対の凹部を戻り凹部とし、残り一対の凹部をバイパス凹部とし、また、スリーブには、制御流量を第１供給凹部に供給する一対の第１入力ポートと、制御流量を第２供給凹部に供給する一対の第２入力ポートと、第１入力ポートの戻り凹部側の隣に配置し、パワーシリンダの第１圧力室に連通する一対の第１シリンダ制御溝と、第２入力ポートの戻り凹部側の隣に配置し、パワーシリンダの第２圧力室に連通する一対の第２シリンダ制御溝と、第１入力ポートを挟んで第１シリンダ制御溝と反対側に配置し、第１シリンダ制御溝に連通する一対の第１バイパス制御溝と、第２入力ポートを挟んで第２シリンダ制御溝と反対側に配置し、第２シリンダ制御溝に連通する一対の第２バイパス制御溝とを形成し、第１、２供給凹部が第１、２シリンダ制御溝に連通する過程、及び、第１、２シリンダ制御溝が戻り凹部に連通する過程に、センターオープンバルブとした制御絞りを構成して、これら制御絞りによってパワーシリンダ制御溝を構成する一方、いずれか一方のバイパス凹部が、第１バイパス制御溝に連通する過程にセンターオープンバルブとした制御絞りを構成し、第２バイパス制御溝に連通する過程にセンタークローズバルブとした制御絞りを構成し、かつ、いずれか他方のバイパス凹部が、第１バイパス制御溝に連通する過程にセンタークローズバルブとした制御絞りを構成し、第２バイパス制御溝に連通する過程にセンターオープンバルブとした制御絞りを構成して、これら制御絞りによってバイパス制御バルブを構成した点に特徴を有する。
【００１１】
第４の発明は、第１〜３の発明において、流量制御機構は、パワーシリンダの負荷圧が所定圧よりも低ければ、制御流量を最低流量に保ち、その負荷圧が所定圧を超えたら、制御流量を増やすとともに、設定圧に達してからは、アシスト力に必要とされる流量に保つ構成にした点に特徴を有する。
第５の発明は、第１〜３の発明において、流量制御機構は、操舵角が中立範囲にあれば、制御流量を最低流量に保ち、その操舵角が中立範囲を超えたら、制御流量を増やすとともに、設定角度に達してからは、アシスト力に必要とされる流量に保つ構成にした点に特徴を有する。
第６の発明は、第１〜３の発明において、流量制御機構は、操舵トルクが小さければ、制御流量を最低流量に保ち、その操舵トルクが所定トルクを超えたら、制御流量を増やすとともに、設定トルクに達してからは、アシスト力に必要とされる流量に保つ構成にした点に特徴を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜５に、この発明のパワーステアリングシステムの第１実施例を示す。ただし、この第１実施例では、流量制御機構１は上記従来例そのままで、バルブ機構Ｖの構成を変更しただけであり、以下では、そのバルブ機構Ｖを中心に説明する。
図１に示すように、ケーシング７には、両端に図示しない車輪が連係するラック軸８を組み込んでいる。そして、このラック軸８のラック８ａに、ピニオン軸９に設けたピニオン９ａをかみ合せている。
さらに、ピニオン軸９の基端側には、トーションバー１０を介して入力軸１１を連結している。この入力軸１１は、図示しないステアリングホイールＷに連係するものである。
【００１３】
上記ピニオン軸９の基端には、ピン１２を介してスリーブ１３を組み付けている。したがって、ピニオン軸９が回転すると、このスリーブ１３も一体に回転することになる。
また、入力軸１１の外周面には、一体的にロータリスプール１４を形成している。
そして、これらスリーブ１３とロータリスプール１４とを相対回転自在に嵌合して、バルブ機構Ｖとしてのロータリーバルブを構成している。
【００１４】
図２に示すように、ロータリースプール１４には、その径方向に対向させて配置した一対の供給凹部１５を形成している。そして、これら供給凹部１５の両隣に戻り凹部１６を形成し、各戻り凹部１６をトーションバー孔１７を介してタンクに連通させている。
さらに、ロータリースプール１４には、上記供給凹部１５とほぼ９０度位相をずらした位置に、一対のバイパス凹部１８を形成している。
【００１５】
一方、スリーブ１３には、流量制御機構１から制御流量が供給される一対の入力ポート１９を形成し、これら入力ポート１９を上記供給凹部１５に連通させている。そして、各入力ポート１９の両隣に第１、２シリンダ制御溝２０、２１を形成し、第１シリンダ制御溝２０をパワーシリンダＣの第１圧力室に、また、第２シリンダ制御溝２１をパワーシリンダＣの第２圧力室にそれぞれ連通している。
【００１６】
さらに、スリーブ１３には、戻り凹部１６を挟んで第２シリンダ制御溝２１とは反対側に、第１バイパス制御溝２２を形成している。そして、これら一対の第１バイパス制御溝２２を、第１シリンダ制御溝２０に接続している。ただし、ロータリーバルブが作動したときにも、これら第１バイパス制御溝２２が戻り凹部１６に連通しないようにブロック部２４を構成している。
また、戻り凹部１６を挟んで第１シリンダ制御溝２０とは反対側に、第２バイパス制御溝２３を形成している。そして、これら一対の第２バイパス制御溝２３を、第２シリンダ制御溝２１に接続している。ただし、ロータリーバルブが作動したときにも、これら第２バイパス制御溝２３が戻り凹部１６に連通しないようにブロック部２５を構成している。
【００１７】
このようにしたロータリーバルブでは、供給凹部１５が第１、２シリンダ制御溝２０、２１に連通する過程に、図３に示すように、それぞれ一対の制御絞り２６ａ、２６ｂが構成される。そして、図４(ａ)に示すように、この制御絞り２６ａ、２６ｂをアンダラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で開いた状態にしている。
さらに、第１、２シリンダ制御溝２０、２１が戻り凹部１６に連通する過程に、図３に示すように、それぞれ一対の制御絞り２６ｄ、２６ｃが構成される。そして、図４(ａ)に示すように、これら制御絞り２６ｄ、２６ｃもアンダラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で開いた状態にしている。
これら制御絞り２６ａ〜２６ｄによって、流量制御機構１から供給される制御流量を制御して、パワーシリンダＣに分配供給する第１制御バルブＩを構成している。そして、この第１制御バルブＩが、本発明でいうパワーシリンダ制御バルブＩを構成している。
【００１８】
一方、図２の右側に位置するバイパス凹部１８が、第１、２バイパス制御溝２２、２３に連通する過程には、図３に示すように、制御絞り２６ｅ、２６ｆが構成される。そして、図４(ｃ)に示すように、制御絞り２６ｅをアンダラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で開いた状態にしている。また、図４(ｂ)に示すように、制御絞り２６ｆをオーバーラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で閉じた状態にしている。
これら制御絞り２６ｅ、２６ｆによって、パワーシリンダＣの両圧力室をバイパスする第２制御バルブIIを構成している。
【００１９】
また、図２の左側に位置するバイパス凹部１８が、第１、２バイパス制御溝２２、２３に連通する過程には、図３に示すように、制御絞り２６ｇ、２６ｈが構成される。そして、図４(ｂ)に示すように、制御絞り２６ｇをオーバーラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で閉じた状態にしている。また、図４(ｃ)に示すように、制御絞り２６ｈをアンダラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で開いた状態にしている。
これら制御絞り２６ｇ、２６ｈによって、パワーシリンダＣの両圧力室をバイパスする第３制御バルブIIIを構成している。
そして、上記第２、３制御バルブII、IIIが相まって、本発明でいうバイパス制御バルブを構成している。
【００２０】
次に、この第１実施例のパワーステアリングシステムの作用を説明する。
非操舵時にわずかにステアリングホイールＷを切った時は、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが０〜Ｐ1の範囲にある。したがって、上記従来例で説明したように、流量制御機構１からは最低流量Ｑ1のみがロータリーバルブ側に供給される（図１６の領域ａ）。
このとき、ロータリーバルブはほぼ中立状態にあり、第２、３制御バルブII、IIIでは、制御絞り２６ｆ、２６ｇが閉じている。したがって、上記最低流量Ｑ1は、これら第２、３制御絞りII、IIIを通過することができず、そのすべてが、第１制御バルブＩの制御絞り２６ａ〜２６ｄを通過してタンクに戻される。
【００２１】
ステアリングホイールＷを切り、ロータリスプール１４がスリーブ１３に対して、図２、３の矢印ｋ方向に回転すると、第１制御バルブＩの制御絞り２６ｂ、２６ｄが閉じ始めて、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが所定圧Ｐ1に達するまで絞られる。
このとき、第３制御バルブIIIでは、制御絞り２６ｇが、図４(ｂ)の一点鎖線に示すように、まだ閉じた状態にあり、また、制御絞り２６ｈが、図４(ｃ)の一点鎖線に示すように、まだ開いた状態にある。
もちろん、第２制御バルブIIでは、制御絞り２６ｆが閉じた状態のままである。つまり、パワーシリンダＣの両圧力室はまだ遮断された状態となっている。
したがって、第１制御バルブＩの制御絞り２６ａを介して、パワーシリンダＣの第１圧力室に流体が導かれ、かつ、制御絞り２６ｃを介して、第２圧力室の流体が排出され、アシスト力を発揮することになる。
【００２２】
さらにステアリングホイールＷを切り、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが所定圧Ｐ1を超えれば、流量制御機構１から供給される制御流量Ｑが増加する（図１６の領域ｂ）。
このとき、上記のように、第１制御バルブＩの制御絞り２６ａを介して、パワーシリンダＣの第１圧力室に流体が導かれ、かつ、制御絞り２６ｃを介して、第２圧力室の流体が排出されている。
ただし、第３制御バルブIIIでは、制御絞り２６ｇが漸次開き始めるので、パワーシリンダＣの両圧力室はバイパスされることになる。したがって、パワーシリンダＣの第１圧力室に導かれた流体の一部は、第３制御バルブIIIを介して第２圧力室に導かれ、排出されることになる。
【００２３】
つまり、制御流量Ｑが、最低流量Ｑ1からアシスト力に必要とされる流量Ｑ2に増えたとしても、パワーシリンダＣの両圧力室の圧力差を、その流量変化に比べて緩やかに変化させることができる。したがって、流量が変化した瞬間に、ドライバーがハンドルをとられる等の違和感を感じることもなく、操舵フィーリングを向上させることができる。
【００２４】
なお、ステアリングホイールＷを大きく切って、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが設定圧Ｐ2を超えた状態（図１６の領域ｃ）では、漸次閉じ始めていた第３制御バルブIIIの制御絞り２６ｈが完全に閉じる。したがって、パワーシリンダＣの両圧力室は再び遮断されることになり、アシスト力に必要とされる流量Ｑ2を第１制御バルブＩのみで制御して、十分なアシスト力を得ることができる
ステアリングホイールを逆方向に切ったときは、ロータリーバルブが逆方向に相対回転する。この場合、制御流量Ｑが最低流量Ｑ1からアシスト力に必要とされる流量Ｑ2に増えるときに、第２制御バルブIIがパワーシリンダＣの両圧力室をバイパスすることになる。
【００２５】
図６〜８に示す第２実施例は、上記第１実施例とロータリーバルブの構成を変更したものである。
図６に示すように、ロータリースプール１４には、その径方向に対向させて配置した一対の第１供給凹部２７ａを形成している。また、第１供給凹部２７ａとほぼ９０度位相をずらした位置には、一対の第２供給凹部２７ｂを形成している。
さらに、これら第１、２供給凹部２７ａ、２７ｂに挟まれた位置には４つの凹部を形成している。そして、これら４つの凹部のうち、対向する一対の凹部を戻り凹部２８とし、残りの一対の凹部をバイパス凹部２９としている。
【００２６】
一方、スリーブ１３には、制御流量を第１供給凹部２７に供給する一対の第１入力ポート３０ａと、制御流量を第２供給凹部２８に供給する一対の第２入力ポート３０ｂと形成している。
そして、第１入力ポート３０ａの戻り凹部２８側の隣には、パワーシリンダＣの第１圧力室に連通する一対の第１シリンダ制御溝３１を形成している。また、第２入力ポート３０ｂの戻り凹部２８側の隣には、パワーシリンダＣの第２圧力室に連通する一対の第２シリンダ制御溝３２を形成している。
【００２７】
さらに、第１入力ポート３０ａを挟んで第１シリンダ制御溝３１と反対側には、一対の第１バイパス制御溝３３を形成している。そして、これら第１バイパス制御溝３３を、第１シリンダ制御溝３１に連通させている。ただし、ロータリーバルブが作動したときにも、これら第１バイパス制御溝３３が第１供給凹部２７ａに連通しないようにブロック部３５を構成している。
また、第２入力ポート３０ｂを挟んで第２シリンダ制御溝３２と反対側に、一対の第２バイパス制御溝３４を形成している。そして、これら第２バイパス制御溝３４を、第２シリンダ制御溝３２に連通させている。ただし、ロータリーバルブが作動したときにも、これら第２バイパス制御溝３４が第２供給凹部２７ｂに連通しないようにブロック部３６を構成している。
【００２８】
このようにしたロータリーバルブでは、第１、２供給凹部２７ａ、２７ｂが第１、２シリンダ制御溝３１、３２に連通する過程に、図７に示すように、それぞれ一対の制御絞り２６ａ、２６ｂが構成される。そして、第１実施例と同様、図４(ａ)に示すように、この制御絞り２６ａ、２６ｂをアンダラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で開いた状態にしている。
さらに、第１、２シリンダ制御溝３１、３２が戻り凹部２８に連通する過程に、図７に示すように、それぞれ一対の制御絞り２６ｄ、２６ｃが構成される。そして、第１実施例と同様、図４(ａ)に示すように、これら制御絞り２６ｄ、２６ｃもアンダラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で開いた状態にしている。
【００２９】
一方、図６の右側に位置するバイパス凹部２９が、第１、２バイパス制御溝３３、３４に連通する過程には、図７に示すように、制御絞り２６ｅ、２６ｆが構成される。そして、第１実施例と同様、図４(ｃ)に示すように、制御絞り２６ｅをアンダラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で開いた状態にしている。また、図４(ｂ)に示すように、制御絞り２６ｆをオーバーラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で閉じた状態にしている。
【００３０】
また、図６の左側に位置するバイパス凹部２９が、第１、２バイパス制御溝３３、３４に連通する過程には、図７に示すように、制御絞り２６ｇ、２６ｈが構成される。そして、第１実施例と同様、図４(ｂ)に示すように、制御絞り２６ｇをオーバーラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で閉じた状態にしている。また、図４(ｃ)に示すように、制御絞り２６ｈをアンダラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で開いた状態にしている。
このようにした第２実施例のロータリーバルブの作動については、上記第１実施例のロータリーバルブと同じなので、ここではその詳細な説明を省略する。
【００３１】
なお、流量制御機構１としては、図１６に示す特性を有するものであれば、上記第１、２実施例で説明したものに限らない。
図９に示すタイプは、上記第１、２実施例とは逆に、可変絞り２の上流側でなく、下流側の圧力によって、その開度を変える構成にしたものである。
図１０に示すタイプは、ポンプに可変絞り３７と固定絞り３８とを並列に接続したものである。このタイプでは、可変絞り３７がノーマル位置で完全に閉じた状態にあり、最低流量Ｑ1は、固定絞り３８の開度で決められる。そして、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが上昇すると、可変絞り３７の開度が大きくなって、その開度と固定絞り３８の開度とによって決められた制御流量Ｑが、バルブ機構Ｖ側に供給されることになる。
このタイプでも、図１１に示すように、可変絞り３７及び固定絞り３８の下流側の圧力によって、可変絞り３７の開度を変えるようにしてもかまわない。
【００３２】
図１２に示すタイプは、ポンプを、固定絞り３９を介してバルブ機構Ｖ側に接続している。そして、上記のように絞りの開度を調節するのではなく、流量制御弁４の特性を変化させることで、この固定絞り３９前後の圧力差を調節して、制御流量Ｑを変化させている。
つまり、流量制御弁４のパイロット室のうち、固定絞り３９の下流側に接続するパイロット室４ａをタンクに連通するとともに、その連通過程に、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐに応じて作動する負荷感応弁４０を介在させている。
負荷圧Ｐが低いときには、負荷感応弁４０は開いた状態にあり、パイロット室４ａの圧力は、固定絞り３９の下流側圧力よりも低くなっている。したがって、ポンプ吐出量の多くが流量制御弁４からタンクに戻されることになり、最低流量Ｑ1のみがバルブ機構Ｖ側に供給される。
それに対して、負荷圧Ｐが上昇すると、負荷感応弁４０が閉じていき、パイロット室４ａには固定絞り３９の下流側の圧力が導かれる。したがって、バルブ機構Ｖ側に供給される制御流量Ｑが増えることになる。
そして、負荷圧Ｐが設定圧Ｐ2に達すると、負荷感応弁４０が完全に閉じるので、流量制御弁４は固定絞り３９前後の圧力差を一定に保つよう作動する。したがって、その圧力差によって、バルブ機構Ｖ側に制御流量Ｑ2が供給される。
【００３３】
図１３に示すタイプでも、絞りの開度を調整するのではなく、流量制御弁４の特性を調節している。
つまり、流量制御弁４のスプリングのイニシャル荷重を変更しうるアクチュエータ４１を設け、このアクチュエータ４１を、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐに応じて作動させている。
負荷圧Ｐが低いときには、アクチュエータ４１は、流量制御弁４のスプリングのイニシャル荷重を小さく保っている。したがって、固定絞り３９前後の圧力差が小さくなり、最低流量Ｑ1のみがバルブ機構Ｖ側に供給される。
それに対して、負荷圧Ｐが上昇すると、それに応じてアクチュエータ４１が作動し、流量制御弁４のスプリングのイニシャル荷重を大きくする。したがって、固定絞り３９前後の圧力差が大きくなり、制御流量Ｑが増えることになる。
【００３４】
図１４に示すタイプは、ポンプをモータ４２で駆動するとともに、このモータ４２をコントローラー４３で制御するようにしたものである。
コントローラー４３には、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐを信号として入力している。そして、負荷圧Ｐが低いときには、モータ４２に指令を出して、ポンプから最低流量Ｑ1のみを吐出させている。それに対して、負荷圧Ｐが上昇すると、モータ４２に指令を出して、ポンプの吐出量をアシスト力に必要とされる流量Ｑ2まで増やしている。
なお、この図１４に示すタイプでは、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが低いときに、ポンプを停止させ、最低流量Ｑ1＝０とすることも可能である。
【００３５】
以上述べた実施例では、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐを基準として、制御流量Ｑを変化させているが、それ以外にも、操舵角ωや操舵トルクｔを用いてもかまわない。
例えば、図１４に示したタイプの流量制御機構１で、コントローラー４３に、操舵角ωや操舵トルクｔを信号として入力すればよい。そして、図１６にも示すように、これら操舵角ωや操舵トルクｔが、所定角ω1あるいは所定トルクｔ1を超えたとき、制御流量Ｑを増やしてやれば、上記実施例と同じ効果を得ることができる。
なお、上記各実施例では、第２制御バルブII及び第３制御バルブIIIの上流側の可変絞り２６ｇ、２６ｆをセンタークローズバルブで構成し、下流側の可変絞り２６ｈ、２６ｅをセンターオープンバルブで構成したが、これに限定されるものではなく、上流側の可変絞り２６ｇ、２６ｆをセンターオープンバルブで構成し、下流側の可変絞り２６ｈ、２６ｅをセンタークローズバルブで構成してもよい。ただし、この場合は、油路関係が各実施例とは異なることは当然である。
【００３６】
【発明の効果】
この発明によれば、アシスト力が必要とされないときにバルブ機構に供給する制御流量を最低流量に保つので、エネルギーロスを低減させることができる。
しかも、制御流量がアシスト力に必要とされる流量に増えるときに、パワーシリンダの両圧力室をバイパスするので、両圧力室の圧力差を、その流量変化に比べて緩やかに変化させることができる。したがって、流量が変化した瞬間に、ドライバーがハンドルをとられる等の違和感を感じることもなく、操舵フィーリングを向上させることができる。
特に、第２、３の発明のように、パワーシリンダ制御バルブとバイパス制御バルブとをロータリーバルブに設ければ、バルブ機構を簡単に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例のパワーステアリングシステムの断面図である。
【図２】第１実施例のパワーステアリングシステムにおいて、バルブ機構Ｖを構成するロータリーバルブの断面図である。
【図３】図２と同じロータリーバルブの断面図であり、制御絞り２６ａ〜２６ｈの位置を示している。ただし、見やすくするために、ハッチングを省略している。
【図４】ロータリーバルブの中立状態における制御絞り２６ａ〜２６ｈの関係を示す図で、(ａ)が制御絞り２６ａ〜２６ｄを示し、(ｂ)が２６ｆ、２６ｇを示し、(ｃ)が２６ｅ、２６ｈを示す。
【図５】第１実施例のパワーステアリングシステムの回路図である。
【図６】第２実施例のパワーステアリングシステムにおいて、バルブ機構Ｖを構成するロータリーバルブの断面図である。
【図７】図６と同じロータリーバルブの断面図であり、制御絞り２６ａ〜２６ｈの位置を示している。ただし、見やすくするために、ハッチングを省略している。
【図８】第２実施例のパワーステアリングシステムの回路図である。
【図９】流量制御機構１のその他の例を示す図である。
【図１０】流量制御機構１のその他の例を示す図である。
【図１１】流量制御機構１のその他の例を示す図である。
【図１２】流量制御機構１のその他の例を示す図である。
【図１３】流量制御機構１のその他の例を示す図である。
【図１４】流量制御機構１のその他の例を示す図である。
【図１５】従来例のパワーステアリングシステムを示す回路図である。
【図１６】負荷圧Ｐ（あるいは、操舵角ω、操舵トルクｔ）と制御流量Ｑとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 流量制御機構
１３ スリーブ
１４ ロータリースプール
１５ 供給凹部
１６、２８ 戻り凹部
１８、２９ バイパス凹部
１９ 入力ポート
２０、３１ 第１シリンダ制御溝
２１、３２ 第２シリンダ制御溝
２２、３３ 第１バイパス制御溝
２３、３４ 第２バイパス制御溝
２７ａ 第１供給凹部
２７ｂ 第２供給凹部
３０ａ 第１入力ポート
３０ｂ 第２入力ポート
【発明の属する技術分野】
この発明は、非操舵時に、バルブ機構に供給する制御流量を少なくして、エネルギーロスを低減させることのできるパワーステアリングシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパワーステアリングシステムとしては、エネルギーロスを低減するため、アシスト力を必要としない時に、バルブ機構側に供給する制御流量を少なくする構成にしたものが知られている。
そのようなパワーステアリングシステムとしては、例えば、特開平８−１９２７５８号公報、特開平８ー２６８３０４号公報、あるいは、特開平８−３０１１３２号公報に開示されたものがあるが、その一例を図１５に示す。
【０００３】
図１５に示すように、ポンプを、流量制御機構１を介してバルブ機構Ｖに接続している。
流量制御機構１では、ポンプに可変絞り２を接続している。この可変絞り２は、ノーマル状態で最小開度を保っているが、その上流側の圧力が高くなると、スプリング３に抗して切換わって開度を大きくするものである。
さらに、ポンプには、可変絞り２よりも上流側に、流量制御弁４を接続している。この流量制御弁４は、可変絞り２前後の圧力差に応じて切換わり、その圧力差を一定に保つものである。したがって、可変絞り２の開度が一定であれば、そこを流れる流量は一定に保たれることになる。
なお、リリーフ弁５は、回路の最高圧を決定するものである。
【０００４】
上記流量制御機構１で制御された制御流量は、バルブ機構Ｖに供給される。そして、このバルブ機構Ｖは、制御流量を制御してパワーシリンダＣに分配供給する。
このバルブ機構Ｖでは、例えば、ステアリングホイールＷを一方に切ると、制御絞り６ａ、６ｃの開度が大きくなり、同時に、制御絞り６ｂ、６ｄの開度が小さくなる。逆に、ステアリングホイールＷを他方に切ると、制御絞り６ｂ、６ｄの開度が大きくなり、同時に、制御絞り６ａ、６ｃの開度が小さくなる。
【０００５】
このようにしたパワーステアリングシステムでは、非操舵時に、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが低くなっているので、可変絞り２の上流側の圧力も低く、この可変絞り２は最小開度を保っている。したがって、バルブ機構Ｖ側には、その最小開度で決められた最低流量Ｑ1のみが供給される（図１６の領域ａ）。
【０００６】
それに対して、操舵時には、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが高くなるので、所定圧Ｐ1に達したとき、可変絞り２が切換わって、その開度を大きくする。したがって、バルブ機構Ｖ側には、可変絞り２の開度に応じて制御された流量Ｑが供給される（図１６の領域ｂ）。
そして、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが設定圧Ｐ2を超えた状態では、可変絞り２の開度が最大開度に保たれ、バルブ機構Ｖ側には、アシスト力に必要とされる流量Ｑ2が供給されることになる（図１６の領域ｃ）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例のパワーステアリングシステムでは、制御流量Ｑが最低流量Ｑ1からアシスト力に必要とされる流量Ｑ2に変化する領域（図１６の領域ｂ）で、その流量変化によりバルブ機構Ｖでの圧力も変化してしまう。
そのため、その瞬間に急にアシスト力が発生するような状態となり、ドライバーがハンドルをとられる等の違和感を感じ、操舵フィーリングが悪くなってしまうことがあった。
この発明の目的は、アシスト力が必要とされないときに、バルブ機構側に供給する制御流量を少なくして、エネルギーロスを低減させることができ、しかも、その制御流量が変化するときに、操舵フィーリングが悪くなることのないパワーステアリングシステムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ポンプと、ポンプ吐出作動油を制御する流量制御機構と、流量制御機構から供給される制御流量を制御して、パワーシリンダを作動するバルブ機構とを備え、上記流量制御機構は、アシスト力が必要とされないときに、制御流量を最低流量に保ち、アシスト力が必要とされるときに、その制御流量を増やして、アシスト力に必要とされる流量に保つ構成にしたパワーステアリング装置を前提とする。
そして、第１の発明は、上記バルブ機構は、制御流量を制御してパワーシリンダに分配供給するパワーシリンダ制御バルブと、パワーシリンダの両圧力室をバイパスするバイパス制御バルブとからなり、上記バイパス制御バルブは、通常は閉じているが、制御流量が最低流量からアシスト力に必要とされる流量に増えるときに開いて、パワーシリンダの両圧力室をバイパスする構成にした点に特徴を有する。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、バルブ機構を、スリーブとロータリースプールとを相対回転自在に嵌合してなるロータリーバルブから構成し、ロータリースプールには、その径方向に対向させて配置した一対の供給凹部と、これら供給凹部の両隣に配置した４つの戻り凹部と、供給凹部とほぼ９０度位相をずらして配置した一対のバイパス凹部とを形成し、また、スリーブには、制御流量を供給凹部に供給する一対の入力ポートと、これら入力ポートの一方の側に配置し、パワーシリンダの第１圧力室に連通する一対の第１シリンダ制御溝と、これら入力ポートの他方の側に配置し、パワーシリンダの第２圧力室に連通する一対の第２シリンダ制御溝と、戻り凹部を挟んで第２シリンダ制御溝と反対側に配置し、第１シリンダ制御溝に連通する一対の第１バイパス制御溝と、戻り凹部を挟んで第１シリンダ制御溝と反対側に配置し、第２シリンダ制御溝に連通する一対の第２バイパス制御溝とを形成し、供給凹部が第１、２シリンダ制御溝に連通する過程、及び、第１、２シリンダ制御溝が戻り凹部に連通する過程に、センターオープンバルブとした制御絞りを構成して、これら制御絞りによってパワーシリンダ制御溝を構成する一方、いずれか一方のバイパス凹部が、第１バイパス制御溝に連通する過程にセンターオープンバルブとした制御絞りを構成し、第２バイパス制御溝に連通する過程にセンタークローズバルブとした制御絞りを構成し、かつ、いずれか他方のバイパス凹部が、第１バイパス制御溝に連通する過程にセンタークローズバルブとした制御絞りを構成し、第２バイパス制御溝に連通する過程にセンターオープンバルブとした制御絞りを構成して、これら制御絞りによってバイパス制御バルブを構成した点に特徴を有する。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、バルブ機構を、スリーブとロータリースプールとを相対回転自在に嵌合してなるロータリーバルブから構成し、ロータリースプールは、その径方向に対向させて配置した一対の第１供給凹部と、これら第１供給凹部とほぼ９０度位相をずらして配置した一対の第２供給凹部と、第１、２供給凹部に挟まれて配置した４つの凹部とを形成し、これら４つの凹部のうち、対向する一対の凹部を戻り凹部とし、残り一対の凹部をバイパス凹部とし、また、スリーブには、制御流量を第１供給凹部に供給する一対の第１入力ポートと、制御流量を第２供給凹部に供給する一対の第２入力ポートと、第１入力ポートの戻り凹部側の隣に配置し、パワーシリンダの第１圧力室に連通する一対の第１シリンダ制御溝と、第２入力ポートの戻り凹部側の隣に配置し、パワーシリンダの第２圧力室に連通する一対の第２シリンダ制御溝と、第１入力ポートを挟んで第１シリンダ制御溝と反対側に配置し、第１シリンダ制御溝に連通する一対の第１バイパス制御溝と、第２入力ポートを挟んで第２シリンダ制御溝と反対側に配置し、第２シリンダ制御溝に連通する一対の第２バイパス制御溝とを形成し、第１、２供給凹部が第１、２シリンダ制御溝に連通する過程、及び、第１、２シリンダ制御溝が戻り凹部に連通する過程に、センターオープンバルブとした制御絞りを構成して、これら制御絞りによってパワーシリンダ制御溝を構成する一方、いずれか一方のバイパス凹部が、第１バイパス制御溝に連通する過程にセンターオープンバルブとした制御絞りを構成し、第２バイパス制御溝に連通する過程にセンタークローズバルブとした制御絞りを構成し、かつ、いずれか他方のバイパス凹部が、第１バイパス制御溝に連通する過程にセンタークローズバルブとした制御絞りを構成し、第２バイパス制御溝に連通する過程にセンターオープンバルブとした制御絞りを構成して、これら制御絞りによってバイパス制御バルブを構成した点に特徴を有する。
【００１１】
第４の発明は、第１〜３の発明において、流量制御機構は、パワーシリンダの負荷圧が所定圧よりも低ければ、制御流量を最低流量に保ち、その負荷圧が所定圧を超えたら、制御流量を増やすとともに、設定圧に達してからは、アシスト力に必要とされる流量に保つ構成にした点に特徴を有する。
第５の発明は、第１〜３の発明において、流量制御機構は、操舵角が中立範囲にあれば、制御流量を最低流量に保ち、その操舵角が中立範囲を超えたら、制御流量を増やすとともに、設定角度に達してからは、アシスト力に必要とされる流量に保つ構成にした点に特徴を有する。
第６の発明は、第１〜３の発明において、流量制御機構は、操舵トルクが小さければ、制御流量を最低流量に保ち、その操舵トルクが所定トルクを超えたら、制御流量を増やすとともに、設定トルクに達してからは、アシスト力に必要とされる流量に保つ構成にした点に特徴を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜５に、この発明のパワーステアリングシステムの第１実施例を示す。ただし、この第１実施例では、流量制御機構１は上記従来例そのままで、バルブ機構Ｖの構成を変更しただけであり、以下では、そのバルブ機構Ｖを中心に説明する。
図１に示すように、ケーシング７には、両端に図示しない車輪が連係するラック軸８を組み込んでいる。そして、このラック軸８のラック８ａに、ピニオン軸９に設けたピニオン９ａをかみ合せている。
さらに、ピニオン軸９の基端側には、トーションバー１０を介して入力軸１１を連結している。この入力軸１１は、図示しないステアリングホイールＷに連係するものである。
【００１３】
上記ピニオン軸９の基端には、ピン１２を介してスリーブ１３を組み付けている。したがって、ピニオン軸９が回転すると、このスリーブ１３も一体に回転することになる。
また、入力軸１１の外周面には、一体的にロータリスプール１４を形成している。
そして、これらスリーブ１３とロータリスプール１４とを相対回転自在に嵌合して、バルブ機構Ｖとしてのロータリーバルブを構成している。
【００１４】
図２に示すように、ロータリースプール１４には、その径方向に対向させて配置した一対の供給凹部１５を形成している。そして、これら供給凹部１５の両隣に戻り凹部１６を形成し、各戻り凹部１６をトーションバー孔１７を介してタンクに連通させている。
さらに、ロータリースプール１４には、上記供給凹部１５とほぼ９０度位相をずらした位置に、一対のバイパス凹部１８を形成している。
【００１５】
一方、スリーブ１３には、流量制御機構１から制御流量が供給される一対の入力ポート１９を形成し、これら入力ポート１９を上記供給凹部１５に連通させている。そして、各入力ポート１９の両隣に第１、２シリンダ制御溝２０、２１を形成し、第１シリンダ制御溝２０をパワーシリンダＣの第１圧力室に、また、第２シリンダ制御溝２１をパワーシリンダＣの第２圧力室にそれぞれ連通している。
【００１６】
さらに、スリーブ１３には、戻り凹部１６を挟んで第２シリンダ制御溝２１とは反対側に、第１バイパス制御溝２２を形成している。そして、これら一対の第１バイパス制御溝２２を、第１シリンダ制御溝２０に接続している。ただし、ロータリーバルブが作動したときにも、これら第１バイパス制御溝２２が戻り凹部１６に連通しないようにブロック部２４を構成している。
また、戻り凹部１６を挟んで第１シリンダ制御溝２０とは反対側に、第２バイパス制御溝２３を形成している。そして、これら一対の第２バイパス制御溝２３を、第２シリンダ制御溝２１に接続している。ただし、ロータリーバルブが作動したときにも、これら第２バイパス制御溝２３が戻り凹部１６に連通しないようにブロック部２５を構成している。
【００１７】
このようにしたロータリーバルブでは、供給凹部１５が第１、２シリンダ制御溝２０、２１に連通する過程に、図３に示すように、それぞれ一対の制御絞り２６ａ、２６ｂが構成される。そして、図４(ａ)に示すように、この制御絞り２６ａ、２６ｂをアンダラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で開いた状態にしている。
さらに、第１、２シリンダ制御溝２０、２１が戻り凹部１６に連通する過程に、図３に示すように、それぞれ一対の制御絞り２６ｄ、２６ｃが構成される。そして、図４(ａ)に示すように、これら制御絞り２６ｄ、２６ｃもアンダラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で開いた状態にしている。
これら制御絞り２６ａ〜２６ｄによって、流量制御機構１から供給される制御流量を制御して、パワーシリンダＣに分配供給する第１制御バルブＩを構成している。そして、この第１制御バルブＩが、本発明でいうパワーシリンダ制御バルブＩを構成している。
【００１８】
一方、図２の右側に位置するバイパス凹部１８が、第１、２バイパス制御溝２２、２３に連通する過程には、図３に示すように、制御絞り２６ｅ、２６ｆが構成される。そして、図４(ｃ)に示すように、制御絞り２６ｅをアンダラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で開いた状態にしている。また、図４(ｂ)に示すように、制御絞り２６ｆをオーバーラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で閉じた状態にしている。
これら制御絞り２６ｅ、２６ｆによって、パワーシリンダＣの両圧力室をバイパスする第２制御バルブIIを構成している。
【００１９】
また、図２の左側に位置するバイパス凹部１８が、第１、２バイパス制御溝２２、２３に連通する過程には、図３に示すように、制御絞り２６ｇ、２６ｈが構成される。そして、図４(ｂ)に示すように、制御絞り２６ｇをオーバーラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で閉じた状態にしている。また、図４(ｃ)に示すように、制御絞り２６ｈをアンダラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で開いた状態にしている。
これら制御絞り２６ｇ、２６ｈによって、パワーシリンダＣの両圧力室をバイパスする第３制御バルブIIIを構成している。
そして、上記第２、３制御バルブII、IIIが相まって、本発明でいうバイパス制御バルブを構成している。
【００２０】
次に、この第１実施例のパワーステアリングシステムの作用を説明する。
非操舵時にわずかにステアリングホイールＷを切った時は、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが０〜Ｐ1の範囲にある。したがって、上記従来例で説明したように、流量制御機構１からは最低流量Ｑ1のみがロータリーバルブ側に供給される（図１６の領域ａ）。
このとき、ロータリーバルブはほぼ中立状態にあり、第２、３制御バルブII、IIIでは、制御絞り２６ｆ、２６ｇが閉じている。したがって、上記最低流量Ｑ1は、これら第２、３制御絞りII、IIIを通過することができず、そのすべてが、第１制御バルブＩの制御絞り２６ａ〜２６ｄを通過してタンクに戻される。
【００２１】
ステアリングホイールＷを切り、ロータリスプール１４がスリーブ１３に対して、図２、３の矢印ｋ方向に回転すると、第１制御バルブＩの制御絞り２６ｂ、２６ｄが閉じ始めて、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが所定圧Ｐ1に達するまで絞られる。
このとき、第３制御バルブIIIでは、制御絞り２６ｇが、図４(ｂ)の一点鎖線に示すように、まだ閉じた状態にあり、また、制御絞り２６ｈが、図４(ｃ)の一点鎖線に示すように、まだ開いた状態にある。
もちろん、第２制御バルブIIでは、制御絞り２６ｆが閉じた状態のままである。つまり、パワーシリンダＣの両圧力室はまだ遮断された状態となっている。
したがって、第１制御バルブＩの制御絞り２６ａを介して、パワーシリンダＣの第１圧力室に流体が導かれ、かつ、制御絞り２６ｃを介して、第２圧力室の流体が排出され、アシスト力を発揮することになる。
【００２２】
さらにステアリングホイールＷを切り、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが所定圧Ｐ1を超えれば、流量制御機構１から供給される制御流量Ｑが増加する（図１６の領域ｂ）。
このとき、上記のように、第１制御バルブＩの制御絞り２６ａを介して、パワーシリンダＣの第１圧力室に流体が導かれ、かつ、制御絞り２６ｃを介して、第２圧力室の流体が排出されている。
ただし、第３制御バルブIIIでは、制御絞り２６ｇが漸次開き始めるので、パワーシリンダＣの両圧力室はバイパスされることになる。したがって、パワーシリンダＣの第１圧力室に導かれた流体の一部は、第３制御バルブIIIを介して第２圧力室に導かれ、排出されることになる。
【００２３】
つまり、制御流量Ｑが、最低流量Ｑ1からアシスト力に必要とされる流量Ｑ2に増えたとしても、パワーシリンダＣの両圧力室の圧力差を、その流量変化に比べて緩やかに変化させることができる。したがって、流量が変化した瞬間に、ドライバーがハンドルをとられる等の違和感を感じることもなく、操舵フィーリングを向上させることができる。
【００２４】
なお、ステアリングホイールＷを大きく切って、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが設定圧Ｐ2を超えた状態（図１６の領域ｃ）では、漸次閉じ始めていた第３制御バルブIIIの制御絞り２６ｈが完全に閉じる。したがって、パワーシリンダＣの両圧力室は再び遮断されることになり、アシスト力に必要とされる流量Ｑ2を第１制御バルブＩのみで制御して、十分なアシスト力を得ることができる
ステアリングホイールを逆方向に切ったときは、ロータリーバルブが逆方向に相対回転する。この場合、制御流量Ｑが最低流量Ｑ1からアシスト力に必要とされる流量Ｑ2に増えるときに、第２制御バルブIIがパワーシリンダＣの両圧力室をバイパスすることになる。
【００２５】
図６〜８に示す第２実施例は、上記第１実施例とロータリーバルブの構成を変更したものである。
図６に示すように、ロータリースプール１４には、その径方向に対向させて配置した一対の第１供給凹部２７ａを形成している。また、第１供給凹部２７ａとほぼ９０度位相をずらした位置には、一対の第２供給凹部２７ｂを形成している。
さらに、これら第１、２供給凹部２７ａ、２７ｂに挟まれた位置には４つの凹部を形成している。そして、これら４つの凹部のうち、対向する一対の凹部を戻り凹部２８とし、残りの一対の凹部をバイパス凹部２９としている。
【００２６】
一方、スリーブ１３には、制御流量を第１供給凹部２７に供給する一対の第１入力ポート３０ａと、制御流量を第２供給凹部２８に供給する一対の第２入力ポート３０ｂと形成している。
そして、第１入力ポート３０ａの戻り凹部２８側の隣には、パワーシリンダＣの第１圧力室に連通する一対の第１シリンダ制御溝３１を形成している。また、第２入力ポート３０ｂの戻り凹部２８側の隣には、パワーシリンダＣの第２圧力室に連通する一対の第２シリンダ制御溝３２を形成している。
【００２７】
さらに、第１入力ポート３０ａを挟んで第１シリンダ制御溝３１と反対側には、一対の第１バイパス制御溝３３を形成している。そして、これら第１バイパス制御溝３３を、第１シリンダ制御溝３１に連通させている。ただし、ロータリーバルブが作動したときにも、これら第１バイパス制御溝３３が第１供給凹部２７ａに連通しないようにブロック部３５を構成している。
また、第２入力ポート３０ｂを挟んで第２シリンダ制御溝３２と反対側に、一対の第２バイパス制御溝３４を形成している。そして、これら第２バイパス制御溝３４を、第２シリンダ制御溝３２に連通させている。ただし、ロータリーバルブが作動したときにも、これら第２バイパス制御溝３４が第２供給凹部２７ｂに連通しないようにブロック部３６を構成している。
【００２８】
このようにしたロータリーバルブでは、第１、２供給凹部２７ａ、２７ｂが第１、２シリンダ制御溝３１、３２に連通する過程に、図７に示すように、それぞれ一対の制御絞り２６ａ、２６ｂが構成される。そして、第１実施例と同様、図４(ａ)に示すように、この制御絞り２６ａ、２６ｂをアンダラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で開いた状態にしている。
さらに、第１、２シリンダ制御溝３１、３２が戻り凹部２８に連通する過程に、図７に示すように、それぞれ一対の制御絞り２６ｄ、２６ｃが構成される。そして、第１実施例と同様、図４(ａ)に示すように、これら制御絞り２６ｄ、２６ｃもアンダラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で開いた状態にしている。
【００２９】
一方、図６の右側に位置するバイパス凹部２９が、第１、２バイパス制御溝３３、３４に連通する過程には、図７に示すように、制御絞り２６ｅ、２６ｆが構成される。そして、第１実施例と同様、図４(ｃ)に示すように、制御絞り２６ｅをアンダラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で開いた状態にしている。また、図４(ｂ)に示すように、制御絞り２６ｆをオーバーラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で閉じた状態にしている。
【００３０】
また、図６の左側に位置するバイパス凹部２９が、第１、２バイパス制御溝３３、３４に連通する過程には、図７に示すように、制御絞り２６ｇ、２６ｈが構成される。そして、第１実施例と同様、図４(ｂ)に示すように、制御絞り２６ｇをオーバーラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で閉じた状態にしている。また、図４(ｃ)に示すように、制御絞り２６ｈをアンダラップさせておき、ロータリーバルブの中立状態で開いた状態にしている。
このようにした第２実施例のロータリーバルブの作動については、上記第１実施例のロータリーバルブと同じなので、ここではその詳細な説明を省略する。
【００３１】
なお、流量制御機構１としては、図１６に示す特性を有するものであれば、上記第１、２実施例で説明したものに限らない。
図９に示すタイプは、上記第１、２実施例とは逆に、可変絞り２の上流側でなく、下流側の圧力によって、その開度を変える構成にしたものである。
図１０に示すタイプは、ポンプに可変絞り３７と固定絞り３８とを並列に接続したものである。このタイプでは、可変絞り３７がノーマル位置で完全に閉じた状態にあり、最低流量Ｑ1は、固定絞り３８の開度で決められる。そして、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが上昇すると、可変絞り３７の開度が大きくなって、その開度と固定絞り３８の開度とによって決められた制御流量Ｑが、バルブ機構Ｖ側に供給されることになる。
このタイプでも、図１１に示すように、可変絞り３７及び固定絞り３８の下流側の圧力によって、可変絞り３７の開度を変えるようにしてもかまわない。
【００３２】
図１２に示すタイプは、ポンプを、固定絞り３９を介してバルブ機構Ｖ側に接続している。そして、上記のように絞りの開度を調節するのではなく、流量制御弁４の特性を変化させることで、この固定絞り３９前後の圧力差を調節して、制御流量Ｑを変化させている。
つまり、流量制御弁４のパイロット室のうち、固定絞り３９の下流側に接続するパイロット室４ａをタンクに連通するとともに、その連通過程に、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐに応じて作動する負荷感応弁４０を介在させている。
負荷圧Ｐが低いときには、負荷感応弁４０は開いた状態にあり、パイロット室４ａの圧力は、固定絞り３９の下流側圧力よりも低くなっている。したがって、ポンプ吐出量の多くが流量制御弁４からタンクに戻されることになり、最低流量Ｑ1のみがバルブ機構Ｖ側に供給される。
それに対して、負荷圧Ｐが上昇すると、負荷感応弁４０が閉じていき、パイロット室４ａには固定絞り３９の下流側の圧力が導かれる。したがって、バルブ機構Ｖ側に供給される制御流量Ｑが増えることになる。
そして、負荷圧Ｐが設定圧Ｐ2に達すると、負荷感応弁４０が完全に閉じるので、流量制御弁４は固定絞り３９前後の圧力差を一定に保つよう作動する。したがって、その圧力差によって、バルブ機構Ｖ側に制御流量Ｑ2が供給される。
【００３３】
図１３に示すタイプでも、絞りの開度を調整するのではなく、流量制御弁４の特性を調節している。
つまり、流量制御弁４のスプリングのイニシャル荷重を変更しうるアクチュエータ４１を設け、このアクチュエータ４１を、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐに応じて作動させている。
負荷圧Ｐが低いときには、アクチュエータ４１は、流量制御弁４のスプリングのイニシャル荷重を小さく保っている。したがって、固定絞り３９前後の圧力差が小さくなり、最低流量Ｑ1のみがバルブ機構Ｖ側に供給される。
それに対して、負荷圧Ｐが上昇すると、それに応じてアクチュエータ４１が作動し、流量制御弁４のスプリングのイニシャル荷重を大きくする。したがって、固定絞り３９前後の圧力差が大きくなり、制御流量Ｑが増えることになる。
【００３４】
図１４に示すタイプは、ポンプをモータ４２で駆動するとともに、このモータ４２をコントローラー４３で制御するようにしたものである。
コントローラー４３には、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐを信号として入力している。そして、負荷圧Ｐが低いときには、モータ４２に指令を出して、ポンプから最低流量Ｑ1のみを吐出させている。それに対して、負荷圧Ｐが上昇すると、モータ４２に指令を出して、ポンプの吐出量をアシスト力に必要とされる流量Ｑ2まで増やしている。
なお、この図１４に示すタイプでは、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐが低いときに、ポンプを停止させ、最低流量Ｑ1＝０とすることも可能である。
【００３５】
以上述べた実施例では、パワーシリンダＣの負荷圧Ｐを基準として、制御流量Ｑを変化させているが、それ以外にも、操舵角ωや操舵トルクｔを用いてもかまわない。
例えば、図１４に示したタイプの流量制御機構１で、コントローラー４３に、操舵角ωや操舵トルクｔを信号として入力すればよい。そして、図１６にも示すように、これら操舵角ωや操舵トルクｔが、所定角ω1あるいは所定トルクｔ1を超えたとき、制御流量Ｑを増やしてやれば、上記実施例と同じ効果を得ることができる。
なお、上記各実施例では、第２制御バルブII及び第３制御バルブIIIの上流側の可変絞り２６ｇ、２６ｆをセンタークローズバルブで構成し、下流側の可変絞り２６ｈ、２６ｅをセンターオープンバルブで構成したが、これに限定されるものではなく、上流側の可変絞り２６ｇ、２６ｆをセンターオープンバルブで構成し、下流側の可変絞り２６ｈ、２６ｅをセンタークローズバルブで構成してもよい。ただし、この場合は、油路関係が各実施例とは異なることは当然である。
【００３６】
【発明の効果】
この発明によれば、アシスト力が必要とされないときにバルブ機構に供給する制御流量を最低流量に保つので、エネルギーロスを低減させることができる。
しかも、制御流量がアシスト力に必要とされる流量に増えるときに、パワーシリンダの両圧力室をバイパスするので、両圧力室の圧力差を、その流量変化に比べて緩やかに変化させることができる。したがって、流量が変化した瞬間に、ドライバーがハンドルをとられる等の違和感を感じることもなく、操舵フィーリングを向上させることができる。
特に、第２、３の発明のように、パワーシリンダ制御バルブとバイパス制御バルブとをロータリーバルブに設ければ、バルブ機構を簡単に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例のパワーステアリングシステムの断面図である。
【図２】第１実施例のパワーステアリングシステムにおいて、バルブ機構Ｖを構成するロータリーバルブの断面図である。
【図３】図２と同じロータリーバルブの断面図であり、制御絞り２６ａ〜２６ｈの位置を示している。ただし、見やすくするために、ハッチングを省略している。
【図４】ロータリーバルブの中立状態における制御絞り２６ａ〜２６ｈの関係を示す図で、(ａ)が制御絞り２６ａ〜２６ｄを示し、(ｂ)が２６ｆ、２６ｇを示し、(ｃ)が２６ｅ、２６ｈを示す。
【図５】第１実施例のパワーステアリングシステムの回路図である。
【図６】第２実施例のパワーステアリングシステムにおいて、バルブ機構Ｖを構成するロータリーバルブの断面図である。
【図７】図６と同じロータリーバルブの断面図であり、制御絞り２６ａ〜２６ｈの位置を示している。ただし、見やすくするために、ハッチングを省略している。
【図８】第２実施例のパワーステアリングシステムの回路図である。
【図９】流量制御機構１のその他の例を示す図である。
【図１０】流量制御機構１のその他の例を示す図である。
【図１１】流量制御機構１のその他の例を示す図である。
【図１２】流量制御機構１のその他の例を示す図である。
【図１３】流量制御機構１のその他の例を示す図である。
【図１４】流量制御機構１のその他の例を示す図である。
【図１５】従来例のパワーステアリングシステムを示す回路図である。
【図１６】負荷圧Ｐ（あるいは、操舵角ω、操舵トルクｔ）と制御流量Ｑとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 流量制御機構
１３ スリーブ
１４ ロータリースプール
１５ 供給凹部
１６、２８ 戻り凹部
１８、２９ バイパス凹部
１９ 入力ポート
２０、３１ 第１シリンダ制御溝
２１、３２ 第２シリンダ制御溝
２２、３３ 第１バイパス制御溝
２３、３４ 第２バイパス制御溝
２７ａ 第１供給凹部
２７ｂ 第２供給凹部
３０ａ 第１入力ポート
３０ｂ 第２入力ポート
Claims (6)
- ポンプと、ポンプ吐出作動油を制御する流量制御機構と、流量制御機構から供給される制御流量を制御して、パワーシリンダを作動するバルブ機構とを備え、上記流量制御機構は、アシスト力が必要とされないときに、制御流量を最低流量に保ち、アシスト力が必要とされるときに、その制御流量を増やして、アシスト力に必要とされる流量に保つ構成にしたパワーステアリング装置において、上記バルブ機構は、制御流量を制御してパワーシリンダに分配供給するパワーシリンダ制御バルブと、パワーシリンダの両圧力室をバイパスするバイパス制御バルブとからなり、上記バイパス制御バルブは、通常は閉じているが、制御流量が最低流量からアシスト力に必要とされる流量に増えるときに開いて、パワーシリンダの両圧力室をバイパスする構成にしたことを特徴とするパワーステアリングシステム。
- バルブ機構を、スリーブとロータリースプールとを相対回転自在に嵌合してなるロータリーバルブから構成し、ロータリースプールには、その径方向に対向させて配置した一対の供給凹部と、これら供給凹部の両隣に配置した４つの戻り凹部と、供給凹部とほぼ９０度位相をずらして配置した一対のバイパス凹部とを形成し、また、スリーブには、制御流量を供給凹部に供給する一対の入力ポートと、これら入力ポートの一方の側に配置し、パワーシリンダの第１圧力室に連通する一対の第１シリンダ制御溝と、これら入力ポートの他方の側に配置し、パワーシリンダの第２圧力室に連通する一対の第２シリンダ制御溝と、戻り凹部を挟んで第２シリンダ制御溝と反対側に配置し、第１シリンダ制御溝に連通する一対の第１バイパス制御溝と、戻り凹部を挟んで第１シリンダ制御溝と反対側に配置し、第２シリンダ制御溝に連通する一対の第２バイパス制御溝とを形成し、供給凹部が第１、２シリンダ制御溝に連通する過程、及び、第１、２シリンダ制御溝が戻り凹部に連通する過程に、センターオープンバルブとした制御絞りを構成して、これら制御絞りによってパワーシリンダ制御溝を構成する一方、いずれか一方のバイパス凹部が、第１バイパス制御溝に連通する過程にセンターオープンバルブとした制御絞りを構成し、第２バイパス制御溝に連通する過程にセンタークローズバルブとした制御絞りを構成し、かつ、いずれか他方のバイパス凹部が、第１バイパス制御溝に連通する過程にセンタークローズバルブとした制御絞りを構成し、第２バイパス制御溝に連通する過程にセンターオープンバルブとした制御絞りを構成して、これら制御絞りによってバイパス制御バルブを構成したことを特徴とする請求項１記載のパワーステアリングシステム。
- バルブ機構を、スリーブとロータリースプールとを相対回転自在に嵌合してなるロータリーバルブから構成し、ロータリースプールは、その径方向に対向させて配置した一対の第１供給凹部と、これら第１供給凹部とほぼ９０度位相をずらして配置した一対の第２供給凹部と、第１、２供給凹部に挟まれて配置した４つの凹部とを形成し、これら４つの凹部のうち、対向する一対の凹部を戻り凹部とし、残り一対の凹部をバイパス凹部とし、また、スリーブには、制御流量を第１供給凹部に供給する一対の第１入力ポートと、制御流量を第２供給凹部に供給する一対の第２入力ポートと、第１入力ポートの戻り凹部側の隣に配置し、パワーシリンダの第１圧力室に連通する一対の第１シリンダ制御溝と、第２入力ポートの戻り凹部側の隣に配置し、パワーシリンダの第２圧力室に連通する一対の第２シリンダ制御溝と、第１入力ポートを挟んで第１シリンダ制御溝と反対側に配置し、第１シリンダ制御溝に連通する一対の第１バイパス制御溝と、第２入力ポートを挟んで第２シリンダ制御溝と反対側に配置し、第２シリンダ制御溝に連通する一対の第２バイパス制御溝とを形成し、第１、２供給凹部が第１、２シリンダ制御溝に連通する過程、及び、第１、２シリンダ制御溝が戻り凹部に連通する過程に、センターオープンバルブとした制御絞りを構成して、これら制御絞りによってパワーシリンダ制御溝を構成する一方、いずれか一方のバイパス凹部が、第１バイパス制御溝に連通する過程にセンターオープンバルブとした制御絞りを構成し、第２バイパス制御溝に連通する過程にセンタークローズバルブとした制御絞りを構成し、かつ、いずれか他方のバイパス凹部が、第１バイパス制御溝に連通する過程にセンタークローズバルブとした制御絞りを構成し、第２バイパス制御溝に連通する過程にセンターオープンバルブとした制御絞りを構成して、これら制御絞りによってバイパス制御バルブを構成したことを特徴とする請求項１記載のパワーステアリングシステム。
- 流量制御機構は、パワーシリンダの負荷圧が所定圧よりも低ければ、制御流量を最低流量に保ち、その負荷圧が所定圧を超えたら、制御流量を増やすとともに、設定圧に達してからは、アシスト力に必要とされる流量に保つ構成にしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載のパワーステアリングシステム。
- 流量制御機構は、操舵角が中立範囲にあれば、制御流量を最低流量に保ち、その操舵角が中立範囲を超えたら、制御流量を増やすとともに、設定角度に達してからは、アシスト力に必要とされる流量に保つ構成にしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載のパワーステアリングシステム。
- 流量制御機構は、操舵トルクが小さければ、制御流量を最低流量に保ち、その操舵トルクが所定トルクを超えたら、制御流量を増やすとともに、設定トルクに達してからは、アシスト力に必要とされる流量に保つ構成にしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載のパワーステアリングシステム。
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