JPH0215432B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車のパワーステアリング装置に
関し、特に、反力室タイプのものの改良に関す
る。

一般に、自動車のパワーステアリング装置は、
ステアリングシヤフトと連動するピストンおよび
該ピストンの両側に圧力室を有するパワーシリン
ダと、エンジンにより駆動され、上記パワーシリ
ンダのピストン両側の各圧力室にそれぞれ一定圧
の圧油を供給するメインポンプと、上記ステアリ
ングシヤフトの操舵力に対する反力（路面からの
操舵抵抗）により上記パワーシリンダの各圧力室
への圧油供給をそれぞれ相反する方向に切り換え
る切換バルブとを備え、操舵方向に応じて切換バ
ルブを切換作動させてパワーシリンダの一方の圧
力室に圧油を供給することにより操舵力にアシス
ト力を作用させて操舵力の軽減を図るようにした
ものである。

しかし、この種パワーステアリング装置では、
切換バルブの作動初期セツト荷重（切換バルブを
切換作動させるための最小の荷重）を自動車の低
速走行時に合せて小さい値に一定にセツトしてお
くと、自動車の高速走行時の軽操舵力に対しても
切換バルブが感応してアシスト力が作用してしま
い、その結果自動車の高速安定性が損われる危険
がある。

そのため、このような問題を解消すべく、従
来、例えば特公昭54−9769号公報等に開示されて
いるように、上記した切換バルブのハウジング内
に弁体の移動を油圧によつて規制する反力室を形
成し、該反力室に、車速に比例して回転変動する
変速機の出力軸等により駆動される制御ポンプか
ら圧油を供給して、切換バルブの作動初期セツト
荷重を車速に応じて増減変化させることにより、
自動車の高速走行時には切換バルブの作動初期セ
ツト荷重を増大させて走行安定性を確保するよう
にしたものが提案されている。

しかしながら、この提案のものでは、メインポ
ンプをエンジンで駆動しているため、該メインポ
ンプからパワーシリンダに供給される圧油量は略
一定のままであつて、自動車の高速走行時にも低
速走行時と同等の大きなアシスト力が生じてしま
い、高速走行時の走行安定性能が未だ十分でなか
つた。しかも、高速走行時の不必要な大アシスト
力の発生によりエンジンの出力ロスが大きく、エ
ネルギーロスが大であるという欠点があつた。ま
た、上記メインポンプは制御ポンプとは別個の駆
動系によつて駆動されるため、構造が複雑になる
という欠点があつた。

そこで、本発明は、上記したメインポンプから
パワーシリンダの各圧力室に供給される圧油量つ
まりその圧力は車速に対して一定ではなくて、車
速が低いときには大きくし、車速の上昇に伴つて
減少させるように車速に応じて変化させることが
望ましいことに着目して、上記メインポンプを制
御ポンプと共に、車速に応じて回転トルクが制御
される１個の電動モータで駆動するようにするこ
とにより、パワーステアリング装置の高速走行性
能の向上とエンジンの出力ロスの低減との両立を
図り、併せて構造の簡略化を図ることを目的とす
るものである。

この目的のため、本発明の構成は、ステアリン
グシヤフトと連動するピストンおよび該ピストン
両側に圧力室を有するパワーシリンダと、該パワ
ーシリンダのピストン両側の圧力室にそれぞれ圧
油を供給するメインポンプと、ステアリングシヤ
フトの操舵力に対する反力により上記パワーシリ
ンダの各圧力室への圧油供給を切り換える切換バ
ルブと、該切換バルブに圧油を供給して切換バル
ブの作動初期セツト荷重を制御する制御ポンプ
と、上記両ポンプをそれぞれ駆動する１個の電動
モータと、車速を検出する車速センサと、該車速
センサの出力に応じて上記電動モータの回転トル
クを制御するコントローラとを備えていることに
より、車速に応じて制御される１個の電動モータ
の駆動出力によつてパワーシリンダおよび切換バ
ルブを作動制御するようにしたものである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

第１図ないし第４図はラツクピニオン式のステ
アリング装置に適用した例を示し、１はハンド
ル、２は一端に該ハンドル１が、他端にピニオン
３ａを有するピニオン軸３がそれぞれ一体に取り
付けられたステアリングシヤフト、４は上記ピニ
オン３ａと噛合するラツク（図示せず）を有する
ラツクバーであつて、該ラツクバー４の両端には
それぞれナツクルアーム５，５を介して左右の前
車輪６，６が連結されており、ハンドル１の回し
操作によりラツクバー４を左右方向に移動させて
前車輪６，６に舵角を与えるものである。

上記ラツクバー４上の中間位置にはラツクバー
４をピストンロツドとして摺動自在に貫通せしめ
たパワーシリンダ７が配設され、該パワーシリン
ダ７は内部に、ラツクバー４と一体的に固定され
たピストン８と、該ピストン８の両側に位置する
左右の圧力室９，１０とを有している。すなわち
上記ピストン８は上記ステアリングシヤフト２と
連動するように設けられている。

上記パワーシリンダ７のピストン８両側の各圧
力室９，１０はそれぞれ圧油通路１１，１２を介
して後述する切換バルブ１８に接続され、該切換
バルブ１８は、圧油供給通路１３を介してメイン
ポンプ１４の吐出側に接続されているとともに圧
油リターン通路１５を介してリザーバ１６に接続
され、該リザーバ１６とメインポンプ１４の吸入
側とは接続通路１７によつて接続されており、メ
インポンプ１４から吐出された圧油を圧油供給通
路１３、切換バルブ１８および圧油通路１１，１
２を介してパワーシリンダ７の一方の圧力室９，
１０に供給するとともに、他方の圧力室１０，９
内の圧油を圧油通路１２，１１、切換バルブ１８
および圧油リターン通路１５を介してリザーバ１
６に還流させ、このことによつてパワーシリンダ
７内のピストン８を押動してステアリングシヤフ
ト２（ハンドル１）の操舵力にアシスト力（補助
力）を付与するように構成されている。

一方、１８は上記ピニオン軸３近傍にピニオン
軸３と直交するように配設された４ポート３位置
のスプールバルブよりなる切換バルブであつて、
該切換バルブ１８は、第２図に拡大詳示するよう
に、ピニオン軸３のケーシング３ｂに一体形成さ
れたハウジング１９と、該ハウジング１９内をピ
ニオン軸３と直交する方向に摺動する弁体２０と
を備えている。上記ハウジング１９の一側部には
上記圧油供給通路１３に連通する圧力ポート２１
と、該圧力ポート２１の両側に上記各圧油通路１
１，１２にそれぞれ連通する第１および第２ポー
ト２２，２３と、該第１ポート２２の側方に上記
圧油リターン通路１５に連通するリターンポート
２４とがそれぞれ開設されている。一方、上記弁
体２０には、上記ハウジング１９の各ポート２１
〜２４に対応する一側部に、第１ポート２２が圧
力ポート２１に連通したとき第２ポート２３をリ
ターンポート２４に連通させる連通路２５と、略
中央部（ピニオン軸３に近い部分）にピニオン軸
３に向う方向の貫通孔２６とが形成され、該貫通
孔２６にはピニオン軸３に回転自在に外嵌支持せ
しめたピニオンホルダ２７の一端アーム部２７ａ
が係合され、該ピニオンホルダ２７の他端アーム
部２７ｂは上記ピニオン軸３のケーシング３ｂに
係止されており、ピニオン軸３すなわちステアリ
ングシヤフト２が操舵によつて回転したとき、そ
の操舵力に対するラツクバー４からの反力により
ピニオンホルダ２７がその他端アーム部２７ｂの
ケーシング３ｂへの係止位置を中心として揺動し
て弁体２０を所定ストローク量（例えば約１mm）
だけ摺動させ、この弁体２０の摺動により上記メ
インポンプ１４からパワーシリンダ７の各圧力室
９，１０に至る圧油の供給を切り換え、弁体２０
が第２図左側へ移動したときには圧力ポート２１
と第１ポート２２との連通およびリターンポート
２４と第２ポート２３との連通により左側の圧力
室９に圧油を供給するとともに右側の圧力室１０
内の圧油をリザーバ１６に還流し、逆に弁体２０
が第２図右側へ移動したときには圧力ポート２１
と第２ポート２３との連通およびリターンポート
２４と第１ポート２２との連通により右側の圧力
室１０に圧油を供給するとともに左側の圧力室９
内の油圧をリザーバ１６に還流させるように作動
するものである。

また、上記弁体２０の他側部には、弁体２０に
形成した肩部２０ａによつて第２図右方向への移
動が規制される第１スプリング受板２８と、該第
１スプリング受板２８より左側（端部側）へ所定
距離離れた部位の弁体２０に係止せしめたクリツ
プ２９によつて第２図左方向への移動が規制され
る第２スプリング受板３０とが各々摺動可能に外
嵌され、該両スプリング受板２８，３０間には弁
体２０の回りに配置せしめたスプリング３１が縮
装されており、上記ラツクバー４から上記スプリ
ング３１のバネ力より大きい反力が弁体２０に作
用したときにのみ該弁体２０を移動させるよう
に、すなわち切換バルブ１８の作動初期セツト荷
重を設定するように構成されている。

さらに、上記各スプリング受板２８，３０の背
面側（スプリング３１と反対側）のハウジング１
９内にはそれぞれ第１および第２反力室３２，３
３が形成され、該両反力室３２，３３は圧油供給
通路３４を介して制御ポンプ３５の吐出側に連通
され、上記圧油供給通路３４の途中部分はオリフ
イス３６ａを有する圧油リターン通路３６を介し
て上記リザーバ１６に接続され、該リザーバ１６
と制御ポンプ３５の吸入側とは接続通路３７によ
つて接続されており、制御ポンプ３５からの圧油
を両反力室３２，３３に供給して該両反力室３
２，３３の圧力を増減させることにより、スプリ
ング３１のバネ力を変化させて上記切換バルブ１
８の作動初期セツト荷重を制御し、両反力室３
２，３３内の圧力が高いときにはスプリング３１
のバネ力を弱めて作動初期セツト荷重を低くする
一方、圧力が低いときにはスプリング３１のバネ
力を通常通りに保つて作動初期セツト荷重を高く
するようになされている。

そして、上記メインポンプ１４および制御ポン
プ３５は、入力電力の変化に応じて回転トルク
（回転数）が変動する１個の電動モータ３８に駆
動連結されている。該電動モータ３８はコントロ
ーラ３９を介して車載バツテリ４０に接続されて
おり、該コントローラ３９には車速を検出する車
速センサ４１の出力が入力されている。よつて車
速センサ４１の出力に応じてコントローラ３９に
より電動モータ３８の回転トルクを増減制御し、
第３図に示すように、車速が低いときには回転ト
ルクを増大させて上記両ポンプ１４，３５からの
圧油供給量を増大させ、車速が高くなるにつれて
回転トルクを低下させて両ポンプ１４，３５から
の圧油供給量を減少させるように構成されてい
る。尚、第２図中、４２は制御ポンプ３５から切
換バルブ１８に供給される圧油の最大圧値を規制
するように圧油供給通路３４と圧油リターン通路
３６のオリフイス３６ａ下流側との間に介設され
たリリーフバルブである。

次に、上記実施例の作動について説明すると、
自動車の停止時ないしは低速走行時には、そのこ
とを検出する車速センサ４１からの出力信号によ
りコントローラ３９が作動して電動モータ３８を
高速回転させる。この電動モータ３８の高速回転
により該モータ３８に連結されたメインポンプ１
４および制御ポンプ３５も高速回転して該両ポン
プ１４，３５からの圧油吐出量が増大する。その
ことにより、切換バルブ１８の両反力室３２，３
３内の圧力が高まつてスプリング３１のバネ力が
通常の状態より抑制される、つまり該切換バルブ
１８の作動初期セツト荷重が減少する。その結
果、ステアリングシヤフト２（ハンドル１）に加
えられる操舵力および該操舵力に対するラツクバ
ー４からの反力が比較的小さいときにも切換バル
ブ１８が作動して操舵方向と対応する方向に切り
換わり、上記メインポンプ１４からパワーシリン
ダ７の一方の圧力室９，１０に供給される圧油量
が増大してその圧力が高いことと相俟つて、第４
図左側部分に示すように軽操舵力に対するアシス
ト力が増大し、よつてパワーステアリング効果が
効率良く発揮される。

一方、自動車の高速走行時には、そのことを検
出する車速センサ４１からの出力信号によりコン
トローラ３９が作動して電動モータ３８を低速回
転させる。この電動モータ３８の低速回転により
両ポンプ１４，３５も低速回転して両ポンプ１
４，３５からの圧油吐出量が減少する。そのこと
により切換バルブ１８の両反力室３２，３３内の
圧力が低下してスプリング３１のバネ力が通常通
りに作用する、つまり該切換バルブ１８の作動初
期セツト荷重が増大する。その結果、ステアリン
グシヤフト２に加えられる操舵力および該操舵力
に対するラツクバー４からの反力がある程度大き
くならないと切換バルブ１８が作動せず、メイン
ポンプ１４からパワーシリンダ７の一方の圧力室
９，１０に供給される圧油量が減少してその圧力
が低いことと相俟つて、第４図右側部分に示すよ
うに軽操舵力に対するアシスト力が解消され、よ
つて走行安定性の向上が図られる。

したがつて、この場合、メインポンプ１４から
パワーシリンダ７の各圧力室９，１０に供給され
る圧油量が車速の増大に応じて減少変化するた
め、操舵力に対するアシスト力を自動車の停止時
ないしは低速走行時には大きくし、高速走行時に
は小さくするというパワーステアリング装置に要
求される特性が良好に満たされ、パワーステアリ
ング装置の性能を向上することができる。しか
も、高速走行時に不必要にアシスト力を大きくす
ることがないので、電動モータ３８の出力ロスを
低減することができる。

また、メインポンプ１４および制御ポンプ３５
の両方を１個の電動モータ３８により駆動してい
るため、ポンプ１４，３５に対する駆動機構を簡
略化でき、コンパクト化を図ることができる。

尚、上記実施例では、ラツクピニオン式のステ
アリング装置に適用した例を説明したが、本発明
はその他、ウオームピン式やボールスクリユー式
等各種方式のステアリング装置に適用することが
できるのは勿論のことである。

以上説明したように、本発明によれば、自動車
のパワーステアリング装置において、ステアリン
グシヤフトの操舵力をアシストするためのパワー
シリンダに圧油を供給するメインポンプと、上記
ステアリングシヤフトの操舵力に対する反力によ
つて上記パワーシリンダの各圧力室への圧油供給
を切り換えるための切換バルブに圧油を供給して
切換バルブの作動初期セツト荷重を制御する制御
ポンプとを、車速に応じて回転トルクが変化する
１個の電動モータによつて駆動するようにしたこ
とにより、操舵力に対するアシスト力を車速に応
じて効果的に制御することができるので、パワー
ステアリング装置の性能向上と省エネルギー化と
の両立を図ることができ、併せて１個の電動モー
タによりメインポンプと制御ポンプとの両方を駆
動する方式によるため、構造の簡略化、コンパク
ト化を図ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
全体概略説明図、第２図は要部拡大説明図、第３
図は車速と各ポンプの圧油供給量との関係を示す
説明図、第４図は操舵力とアシスト力との関係を
示す説明図である。 ２……ステアリングシヤフト、３……ピニオン
軸、４……ラツクバー、７……パワーシリンダ、
８……ピストン、９，１０……圧力室、１４……
メインポンプ、１８……切換バルブ、１９……ハ
ウジング、２０……弁体、２７……ピニオンホル
ダ、３１……スプリング、３２……第１反力室、
３３……第２反力室、３５……制御ポンプ、３８
……電動モータ、３９……コントローラ、４１…
…車速センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ステアリングシヤフトと連動するピストンお
   よび該ピストン両側に圧力室を有するパワーシリ
   ンダと、該パワーシリンダのピストン両側の各圧
   力室にそれぞれ圧油を供給するメインポンプと、
   ステアリングシヤフトの操舵力に対する反力によ
   り上記パワーシリンダの各圧力室への圧油供給を
   切り換える切換バルブと、該切換バルブに圧油を
   供給して切換バルブの作動初期セツト荷重を制御
   する制御ポンプと、上記両ポンプをそれぞれ駆動
   する１個の電動モータと、車速を検出する車速セ
   ンサと、該車速センサの出力に応じて上記電動モ
   ータの回転トルクを制御するコントローラとを備
   えていることを特徴とする自動車のパワーステア
   リング装置。