JPH06206554A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エアの混入による操舵の応答性低下を防止し
つつ、コストの低減化が可能で、かつ、急反転時におけ
る操舵感の悪化を防止することができるパワーステアリ
ング装置の提供。 【構成】 ピストンで５ｃ画成された２室５ａ，５ｂに
供給される油圧差によって操舵力を倍力するパワーシリ
ンダ５と、電動モータＭにより駆動されてリザーブタン
クＴからパワーシリンダ５に油圧を供給する油圧ポンプ
７と、ステアリング７操作に基づきその操作方向に応じ
てパワーシリンダ５の２室５ａ，５ｂのいずれか一方の
室に油圧ポンプ７からの油圧を供給すると共に、もう一
方の室とリザーブタンクＴとの間を連通させる油路の切
り換えを行なうオープンセンター型の方向切換弁Ａと、
ステアリング操作に基づいて発生するトルクを検出する
トルクセンサ３１と、トルクセンサ３１からのトルク信
号に比例して電動モータＭの回転数制御を行なうコント
ロールユニットＣと、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パワーステアリング装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のパワーステアリング装置として
は、例えば、実開昭６１−１９３８６９号公報に記載さ
れているようなものが知られている。

【０００３】この従来のパワーステアリング装置は、ピ
ストンにより画成された２室を有する構成であって操舵
出力を倍力するパワシリンダと、歯車ポンプと、該歯車
ポンプを駆動する電動モータと、を備え、該歯車ポンプ
の２つの作動油流通口を、前記パワーシリンダの２室に
それぞれ連通させ、該パワーシリンダの２室を歯車ポン
プを介して結ぶ経路に作動油を充填させる一方、ステア
リングホイールの操作によるステアリングシャフトの回
転トルク、回転方向及び回転速度をそれぞれ検出する手
段と、該回転トルク検出手段及び回転速度検出手段から
の信号に基づき前記歯車ポンプ駆動用電動モータをステ
アリングホイールの操舵入力及び操舵速度に応じたポン
プ吐出量となるように回転数制御しかつ前記回転方向検
出手段からの信号に基づき歯車ポンプ駆動用電動モータ
をステアリングホイールの操舵方向に応じて回転方向切
換制御する制御手段と、を備えている構成となってい
た。

【０００４】

【発明が解決しょうとする課題】しかしながら、従来の
パワーステアリング装置にあっては、操舵方向によって
電動モータの回転方向の正逆切り換え制御が必要である
ため、操舵方向を検出するトルクセンサ等の高い信頼性
が必要となってコスト高となると共に、スラローム等急
反転時に電動モータの回転方向を逆転させるため、電動
モータのイナーシャの影響が大きくなって操舵感が悪く
なるという問題点がある。

【０００５】また、油路が閉鎖されているため、作動油
が漏れた場合にパワーシリンダ内にエアが混入し、これ
により、操舵の応答性を低下させるという問題点があ
る。

【０００６】本発明は、上述のような従来の問題点に着
目してなされたもので、エアの混入による操舵の応答性
低下を防止しつつ、コストの低減化が可能で、かつ、急
反転時における操舵感の悪化を防止することができるパ
ワーステアリング装置を提供することを目的とするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述のような目的を達成
するために、本発明のパワーステアリング装置では、ピ
ストンで画成された２室に供給される油圧差によって操
舵力を倍力するパワーシリンダと、電動モータにより駆
動されてリザーブタンクからパワーシリンダに油圧を供
給する油圧ポンプと、ステアリング操作に基づきその操
作方向に応じてパワーシリンダの２室のいずれか一方の
室に油圧ポンプからの油圧を供給すると共に、もう一方
の室とリザーブタンクとの間を連通させる油路の切り換
えを行なうオープンセンター型の方向切換弁と、ステア
リング操作に基づいて発生するトルクを検出するトルク
センサと、トルクセンサからのトルク信号に比例して電
動モータの回転数制御を行なう制御手段と、を備えた構
成とした。

【０００８】

【作用】本発明のパワーステアリング装置では、上述の
ように構成されるので、ステアリング操作が行なわれて
いない車両の直進状態では、オープンセンター型の方向
切換弁では、油路がすべてオープン状態となっており、
これにより、パワーシリンダーにおける両室内の油圧が
同一（大気圧）となっている。従って、パワーシリンダ
ーのピストンも中立位置に維持された状態となってい
る。

【０００９】次に、ステアリングの操舵が行なわれる
と、制御手段では、トルクセンサからの検出信号に比例
して電動モータの回転数制御が行なわれると共に、方向
切換弁では、その操舵方向に応じてパワーシリンダの２
室のいずれか一方の室に油圧ポンプで発生した油圧を供
給すると共に、もう一方の室とリザーブ室との間を連通
させるような油路の切り換えが行なわれ、これにより、
ステアリング操作に基づいて発生するトルクに比例した
油圧が切換弁を介してパワーシリンダーの一方の室に供
給される一方、パワーシリンダーのもう一方の室の油
は、切換弁を介してリザーブタンクに還流されるため、
ピストンを油圧差で操舵方向に押圧するアシスト力が発
生する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により詳述す
る。まず、実施例の構成を図１及び図２に基づいて説明
する。

【００１１】図１は、本発明実施例のパワーステアリン
グ装置のシステム図、図２は、実施例のパワーステアリ
ング装置における方向切換弁Ａの部分を示す分解図であ
り、両図に示す方向切換弁Ａにおいて、１はバルブボデ
ィ、２はバルブシャフト、４はトーションバーを示す。
また、図１において、５はパワーシリンダ、６はステア
リング、７は油圧ポンプ、Ｍは電動モータ、８はピニオ
ンギヤ、９はラック、Ｔはリザーブタンク、Ｃはコント
ロールユニットを示す。

【００１２】前記バルブボディ１は、円筒状に形成され
ていて、その内周面には、周方向等間隔のもとに８条の
軸方向の内向長溝１１ａ，１１ｃが形成され、また、そ
の外周面には、３条の環状溝１２ａ，１２ｂ，１２ｃが
形成されている（図２参照）と共に、該中央の環状溝１
２ｂの底部で各両内向長溝１１ａ，１１ｃ相互間位置に
は、一つ置きに中空部内に連通する連通孔１３ｂが形成
されている。そして、両外側の環状溝１２ａ，１２ｃの
底部には、各内向長溝１１ａ，１１ｃにそれぞれ連通す
る連通孔１３ａ，１３ｃが形成されている。

【００１３】前記バルブシャフト２は、前記バルブボデ
ィ１の中空部内に回動可能に挿入されていて、その外周
面には、前記隣接する両内向長溝１１ａ，１１ｃ相互間
に位置して軸方向の外向長溝２１が周方向等間隔のもと
に形成されていて、該各外向長溝２１は前記連通孔１３
ｂを介して中央の環状溝１２ｂに連通されると共に、両
内向長溝１１ｃ，１１ａ相互間には、バルブシャフト２
の中空部２２と連通する連通孔２３が形成されている。
そして、各外向長溝２１及び連通孔２３は、隣接する両
内向長溝１１ａ，１１ｃまたは１１ｃ，１１ａに対して
オーバラップする溝幅または開口幅に形成されていて、
一方の各外向長溝２１と両内向長溝１１ａ，１１ｃの両
開口縁部相互間で可変絞りｅ，ｆが形成され、もう一方
の各連通孔２３と両内向長溝１１ｃ，１１ａの両開口縁
部相互間で可変絞りｇ，ｈが形成されている。

【００１４】尚、前記両内向長溝１１ａ，１１ｃ及び外
向長溝２１は、図２に示すように、その長手方向に円弧
状に形成されている。

【００１５】前記各外向長溝２１は、各連通孔１３ｂ，
環状溝１２ｂ及び油圧供給流路１４ａを経由して油圧ポ
ンプ７の吐出側に接続され、各連通孔２３は、中空部２
２，図２に示す横孔２４及びドレーン流路１４ｂを経由
してリザーブタンクＴに接続されている。そして、前記
油圧ポンプ７の流入側はリザーブタンクＴに接続されて
いる。また、前記一方の各内向長溝１１ａは、各連通孔
１３ａ及び第２出力流路１４ｄを経由してパワーシリン
ダ５の第２油室５ｂ側に接続され、他方の内向長溝１１
ｃは、各連通孔１３ｃ及び第１出力流路１４ｃを経由し
てパワーシリンダ５の第１油室５ａ側に接続されてい
る。尚、油圧ポンプ７をバイパスする２つのバイパス流
路１４ｅ，１４ｆには、油圧ポンプ７の流入側から吐出
側方向への油の流れのみを許容するチェックバルブ１
５、及び、油圧ポンプ７の吐出側の油圧が所定の圧力を
越えた場合に流入側（リザーブタンクＴ）に油圧を逃が
すためのリリーフバルブ１６が設けられている。

【００１６】また、図２に示すように、バルブボディ１
側はピニオンギヤ８にピン８ａで固定されると共に、バ
ルブシャフト２側はトーションバー４の一方の端部にピ
ン２ａで固定されていて、トーションバー４のもう一方
の端部はピニオンギヤ８に対しスプライン結合されてい
る。即ち、ステアリング６の操作に基づくバルブシャフ
ト２の回転がトーションバー４を介してピニオンギヤ８
に伝達される際に、トーションバー４がトルクに応じて
捩られるもので、この捩れの分だけバルブボディ１に対
し、バルブシャフト２側が相対回動する。

【００１７】前記コントロールユニットＣは、制御手段
を構成するもので、この実施例では、ステアリング６の
操舵トルクを検出するトルクセンサ３１と、操舵角，舵
角速度及び操舵方向を検出するための舵角速センサ３２
と、車両の車速を検出する車速センサ３３からの各検出
信号が入力されている。そして、このコントロールユニ
ットＣでは、主としてトルクセンサ３１からのトルク信
号に比例した電流値を電動モータＭに出力することによ
り、電動モータＭの回転数制御が行なわれ、これによ
り、操舵トルクに応じたアシスト力を発生させる。そし
て、操舵角速度が速くなるにつれて出力電流値を増加さ
せ、また、車速が速くなるにつれて出力電流値を減少さ
せる方向に補正制御が行なわれる。

【００１８】尚、図５は、電動モータＭの入力電流に対
する油圧ポンプ７の吐出油圧特性を示すもので、この特
性図に示すように、入力電流に対する吐出圧力はほぼ一
次の比例関係にある。つまり、電動モータＭの入力電流
に対し、パワーシリンダ５のアシスト力がほぼ一次比例
する状態となる。

【００１９】また、図６は、操舵トルクに対する可変絞
りｅまたはｆの絞り開度及び吐出油圧特性図であり、こ
の図に示すように、可変絞りｅまたはｆが閉じ切るまで
の不感帯領域では電動モータＭの駆動は行なわれず、可
変絞りｅまたはｆｅまたはｆが閉じ切った時点から電動
モータＭの駆動及び回転数制御が開始される。

【００２０】次に、実施例の作用を説明する。 （イ）車両直進時 ステアリング６の操作が行なわれていない車両の直進状
態では、トーションバー４に捩れの発生はなく、このた
め、方向切換弁Ａにおいては、図３の作用説明図に示す
ように、バルブボディ１に対し、バルブシャフト２が中
立（センター）の状態、つまり、各可変絞りｅ，ｆ，
ｇ，ｈが全てオープンされて、全ての流路１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ，１４ｄが相互に連通された状態となってお
り、このため、パワーシリンダ５における両油室５ａ，
５ｂ内の油圧が同一（大気圧）となっている。

【００２１】そして、操舵トルクが不感帯の範囲内にあ
る間は、コントロールユニットＣにおいては、電動モー
タＭに対する駆動電流の出力が停止されていて、このた
め、油圧ポンプ７の作動も停止された状態となってい
る。

【００２２】従って、パワーシリンダ５のピストン５ｃ
も中立位置に維持されていて、アシスト力が作用してい
ない状態となっている。

【００２３】（ロ）ステアリング操舵時 ａ）右方向操舵時 ステアリング６を右転舵方向に操作すると、コントロー
ルユニットＣにおいては、操舵トルクが不感帯を越えた
時点で、電動モータＭに対する駆動電流の出力が開始さ
れ、電動モータＭが操舵トルクに比例した出力電流に応
じて、その回転数制御が行なわれ、即ち、油圧ポンプ７
から操舵トルクの値に比例した吐出油圧を発生させる。

【００２４】そして、方向切換弁Ａにおいては、トーシ
ョンバー４に捩れが発生するため、バルブボディ１に対
しバルブシャフト２側が図１で時計方向に相対回動し、
これにより、図４の作用説明図に示すように、可変絞り
ｅ，ｇは閉じ切ると共に、可変絞りｆ，ｈはその開度を
さらに開く方向に変化するため、パワーシリンダ５の第
１油室５ａ側では油圧供給流路１４ａからの油圧供給量
が増加してドレーン流路１４ｂ方向への排出が停止さ
れ、第２油室５ｂ側では油圧供給流路１４ａからの油圧
供給が停止してドレーン流路１４ｂ方向への排出量が増
加する。

【００２５】従って、パワーシリンダ５のピストン５ｃ
が油圧ポンプ７の吐出油圧によって右方向に押圧される
もので、これにより、車輪を左方向に転舵させる方向に
アシスト力が発生する。

【００２６】ｂ）左方向操舵時 ステアリング６を左転舵方向に操作すると、図１に示す
ように、以上とは逆に、可変絞りｆ，ｈは閉じ切る方向
で、可変絞りｅ，ｇはその開度をさらに開く方向に変化
するもので、これにより、パワーシリンダ５のピストン
が油圧ポンプ７の吐出油圧によって右方向に押圧される
もので、これにより、車輪を右方向に転舵させる方向に
アシスト力が発生する。

【００２７】以上詳細に説明したように、この実施例の
パワーステアリング装置は、以下に列挙する特徴を有し
ている。

【００２８】 吐出油圧（アシスト力）を決定するパ
ラメータが電動モータＭの入力電流のみであり、しか
も、電動モータＭの入力電流に対する油圧ポンプ７の吐
出油圧特性が一次の比例関係にあるため、アシスト力の
制御が容易であり、かつ、任意の特性を得ることが可能
である。

【００２９】 操舵のアシスト方向は方向切換弁Ａで
メカ的に決定されるので、トルクセンサ３１の信頼性の
程度に係らず操舵システムの安全性を確保することがで
きるため、トルクセンサ３１のコスト低減が可能とな
る。

【００３０】 電動モータＭの回転方向は一方向のみ
であるため、コントロールユニットＣの制御内容が簡略
化され、これにより、コストの低減が可能となる。

【００３１】 操舵方向に関係なく電動モータＭの回
転方向は一方向のみであるため、スラローム等急反転時
における電動モータＭのイナーシャの影響を受けること
がなく、従って、操舵感の悪化を防止することができる
ようになる。

【００３２】 リザーブタンクＴを有するため、作動
油の漏れによるパワーシリンダ５内へのエアの混入を防
止することができ、これにより、操舵の応答性低下を生
じさせることもない。

【００３３】以上、本発明の実施例を図面により詳述し
てきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変
更等があっても本発明に含まれる。

【００３４】例えば、実施例では、トルクセンサとし
て、操舵トルクを検出するセンサを用いたが、操舵によ
る負荷トルクを検出するセンサであってもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のパワース
テアリング装置では、アシスト力の制御を油圧モータを
駆動する電動モータの回転数制御により行なうと共に、
アシスト方向は方向切換弁でメカ的に決定される構成と
したため、トルクセンサの信頼性の程度に係らず操舵シ
ステムの安全性を確保することができ、これにより、ト
ルクセンサ等のコスト低減が可能であるというう効果が
得られる。

【００３６】また、電動モータの回転は一方向のみであ
るため、制御手段の制御内容の簡略化によるコストの低
減が可能であると共に、ステアリングの急反転時におい
ても電動モータのイナーシャの影響を受けることがない
ため、操舵感の悪化を防止することができるようになる
という効果が得られる。

【００３７】尚、リザーブタンクを備えていて常に作動
油が補給される流路構成であるためエアの混入による操
舵の応答性低下を生じさせることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例のパワーステアリング装置を示す
システム図である。

【図２】実施例の方向切換弁部分を示す分解斜視図であ
る。

【図３】実施例装置の作用説明図である。

【図４】実施例装置の作用説明図である。

【図５】電動モータ入力電流に対する油圧ポンプの吐出
圧力特性図である。

【図６】操舵トルクに対する可変絞りの絞り開度及び吐
出油圧特性図である。

【符号の説明】

５ パワーシリンダ ５ａ 第１油室 ５ｂ 第２油室 ５ｃ ピストン ７ 油圧ポンプ ３１ トルクセンサ Ａ 方向切換弁 Ｃ コントロールユニット（制御手段） Ｍ 電動モータ Ｔ リザーブタンク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンで画成された２室に供給される
   油圧差によって操舵力を倍力するパワーシリンダと、 電動モータにより駆動されてリザーブタンクからパワー
   シリンダに油圧を供給する油圧ポンプと、 ステアリング操作に基づきその操作方向に応じてパワー
   シリンダの２室のいずれか一方の室に油圧ポンプからの
   油圧を供給すると共に、もう一方の室とリザーブタンク
   との間を連通させる油路の切り換えを行なうオープンセ
   ンター型の方向切換弁と、 ステアリング操作に基づいて発生するトルクを検出する
   トルクセンサと、 トルクセンサからのトルク信号に比例して電動モータの
   回転数制御を行なう制御手段と、を備えたことを特徴と
   するパワーステアリング装置。