JPH09263251A

JPH09263251A - 動力舵取装置

Info

Publication number: JPH09263251A
Application number: JP8072068A
Authority: JP
Inventors: Kyosuke Haga; 恭輔芳賀
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】供給通路とパワーシリンダの高圧側のシリンダ
室との差圧に応じて変位する検出軸の変位量を差動トラ
ンスによって検出するものでは、差動トランスが高価で
あり、しかも温度ドリフトを生じやすいため、差圧を安
定して検出することができない。【解決手段】電動モータにより油ポンプを駆動する動力
舵取装置において、差圧検出装置を、供給通路とパワー
シリンダの高圧側のシリンダ室との差圧に応じて変位さ
れるスプールと、このスプールの変位に応じて加圧され
差圧に応じた圧力を発生する圧力発生室と、この圧力発
生室内の圧力を検出して電動モータの回転速度を制御す
る圧力検出手段とによって差圧検出装置を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータによっ
て必要時に油ポンプを駆動制御する省エネルギタイプの
動力舵取装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ハンドルが操作されたときにのみ電動モ
ータを起動して油ポンプを駆動し、パワーシリンダに作
動油を供給してハンドル操舵力を軽減するようにした動
力舵取装置は、特開平５−３３８５４９号公報に記載さ
れているように公知である。この種の動力舵取装置は、
油ポンプをエンジンによって常時駆動するものに比べ
て、エンジン動力の損失を軽減でき、車両の低燃費化に
効果があることが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の動
力舵取装置は、ハンドルが操作されたことを検出するた
めに、供給通路とパワーシリンダの高圧側のシリンダ室
との差圧を検出するようにしている。しかしながら、従
来の差圧検出装置は、上記した特開平５−３３８５４９
号公報にも記載されているように、供給通路とパワーシ
リンダの高圧側のシリンダ室との差圧に応じて変位する
検出軸の変位量を差動トランスによって検出する構成で
あるため、以下に述べるようにコスト面および信頼性の
面で問題がある。すなわち、差動トランスは高価である
ばかりか、温度ドリフトを生じやすく、しかも差圧を変
位量に変換して検出するものであるため、差圧を安定し
て検出することができない問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
を解決するためになされたもので、相対回転可能な入力
軸および出力軸と、前記入力軸と出力軸との相対回転に
よってパワーシリンダの一方のシリンダ室を供給通路に
連通させパワーシリンダの他方のシリンダ室を排出通路
に連通させる制御弁と、前記供給通路に作動油を吐出す
る油ポンプと、前記供給通路と前記パワーシリンダの高
圧側のシリンダ室との差圧を検出する差圧検出装置と、
この差圧検出装置にて検出される差圧が所定値以下の場
合に前記油ポンプを駆動制御する電動モータとを備え、
前記差圧検出装置を、前記供給通路と前記パワーシリン
ダの高圧側のシリンダ室との差圧に応じて変位されるス
プールと、このスプールの変位に応じて加圧され前記差
圧に応じた圧力を発生する圧力発生室と、この圧力発生
室内の圧力を検出して前記電動モータの回転を制御する
圧力検出手段とによって構成したものである。

【０００５】上記した構成により、ハンドルの中立位置
（直進走行状態）においては、供給通路とパワーシリン
ダの高圧側のシリンダ室との差圧が大きくなり、差圧検
出装置のスプールが摺動して圧力発生室を加圧する。こ
れにより圧力発生室内には供給通路とパワーシリンダの
高圧側のシリンダ室との差圧に応じた圧力が発生され、
この圧力が圧力検出手段により検出されて電動モータの
回転が低下される。

【０００６】しかる状態で、ハンドルが操作されると、
供給通路とパワーシリンダの高圧側のシリンダ室との差
圧が小さくなり、圧力発生室内の圧力が低下する。これ
が圧力検出手段によって検出されると、電動モータの回
転が上昇され、ハンドル操舵力がパワーアシストされ
る。

【０００７】

【実施の形態】以下本発明の第１の実施の形態を図に基
づいて説明する。図１は動力舵取装置の全体構成を示
し、この動力舵取装置は、主として、電動モータ１０
と、この電動モータ１０によって駆動される油ポンプ１
１と、リザーバ１２と、ステアリング操作をパワーアシ
ストするパワーシリンダ１３と、ハンドル１４の操作に
応じて作動し前記ポンプ１１からパワーシリンダ１３に
供給される作動油を絞り制御するロータリ式の制御弁１
５と、ハンドル１４の操作を検出する差圧検出装置１６
と、この差圧検出装置１６の出力に応じて前記電動モー
タ１０の回転を制御するコントローラ１７によって構成
され、油ポンプ１１が電動モータ１０によって駆動され
ると、作動油が供給通路１８に吐出されるようになって
いる。

【０００８】図２において、２０はラックピニオン形の
ギヤハウジングを示し、このギヤハウジング２０には入
力軸２１と出力軸２２が同一の軸線上にそれぞれ回転可
能に収納され、これら入力軸２１と出力軸２２はトーシ
ョンバー２３を介して互いに相対回転可能に連結されて
いる。前記入力軸２１および出力軸２２には前記制御弁
１５を構成するインナバルブ２５およびアウタバルブ２
６がそれぞれ設けられている。制御弁１５は、図３に示
すように、入力軸２１と出力軸２２との相対回転によ
り、前記供給通路１８に接続された供給ポート２７を前
記パワーシリンダ１３の左右室に通ずる２つのシリンダ
ポート２９、３０のいずれか一方に連通し、他方を排出
ポート３１に連通するようになっている。かかる制御弁
１５は、中立状態において供給ポート２７を閉止するセ
ンタクローズドバルブ部と、中立状態において２つのシ
リンダポート２９、３０を排出ポート３１に開口するセ
ンタオープンバルブ部とからなっている。

【０００９】前記出力軸２２の先端にはピニオン軸３３
が形成され、このピニオン軸３３に噛合するラック軸３
４が前記ギヤハウジング２０に摺動可能に収納されてい
る。ラック軸３４には前記パワーシリンダ１３のピスト
ン３５が連結され、このピストン３５によってパワーシ
リンダ１３内を左右のシリンダ室１３Ａ，１３Ｂに区画
している。

【００１０】次に前記差圧検出装置１６の構成を図４に
基づいて説明する。前記ギヤハウジング２０には、内径
Ｄ１の大径穴４０と、この大径穴４０の両側に内径Ｄ２
（Ｄ２＜Ｄ１）の小径穴４１、４２が連続的に形成され
ている。これら大径穴４０および小径穴４１、４２には
スプール４３の中央大径部４３Ａおよび両端小径軸部４
３Ｂ、４３Ｃがそれぞれ摺動可能に嵌装され、大径部４
３Ａの両側に第１および第２圧力室４５、４６を形成し
ている。第１圧力室４５は第１導入路４７を介して前記
供給ポート２７に連通され、第２圧力室４６は第２導入
路４８およびシャトル弁４９を介して前記シリンダポー
ト２９、３０のいずれか一方に連通される。かかるシャ
トル弁４９は弁内に収納されたボール４９Ａが２つのシ
リンダポート２９、３０の圧力差によって移動し、シリ
ンダポート２９、３０の圧力の高い方を第２圧力室４６
に連通するものである。

【００１１】前記スプール４３の一方の小径軸部４３Ｃ
は小径穴４２の一端に形成された圧力発生室５０に進退
可能に臨んでおり、この圧力発生室５０にスプール４３
を第１圧力室４５に向けて付勢する弱いばね力のスプリ
ング５１が設けられている。圧力発生室５０はスプール
４３の摺動端においては通孔５２を介してリザーバ１２
に開放されているが、前記第１および第２圧力室４５、
４６に導入される圧力の差圧によってスプール４３がス
プリング５１に抗して摺動されると、小径軸部４３Ｃに
よって通孔５２が閉止されることにより、圧力発生室５
０内に前記差圧に応じた圧力が発生し、この圧力が圧力
検出センサ５３にて検出されるようになっている。圧力
検出センサ５３は検出した圧力に比例した電気信号をコ
ントローラ１７に送出し、この電気信号に基づいてコン
トローラ１７は電動モータ１０の回転速度を図５に示す
ように制御するようになっている。

【００１２】ところで、前記第１および第２圧力室４
５、４６の受圧面積Ａ１と、圧力発生室５０の受圧面積
Ａ２は下記式で表される。Ａ１＝π／４（Ｄ１²−Ｄ２²）Ａ２＝π／４・Ｄ２² ここで、Ａ１＝Ａ２の関係が成り立つように、前記内径
Ｄ１、Ｄ２を設定すれば、第１および第２圧力室４５、
４６に導入される差圧と同じ圧力を圧力発生室５０に発
生できるようになる。またＡ２＜Ａ１の関係にすれば、
圧力発生室５０に差圧を拡大した圧力を、逆にＡ２＞Ａ
１の関係にすれば、圧力発生室５０に差圧を縮小した圧
力を発生させることができる。

【００１３】次に上記した構成の動作について説明す
る。油ポンプ１１が電動モータ１０によって駆動される
と、油ポンプ１１より作動油が吐出され、この作動油は
制御弁１５の供給ポート２７と差圧検出装置１６の第１
導入路４７にそれぞれ供給される。ハンドル１４の中立
位置（直進走行状態）においては、制御弁１５の供給ポ
ート２７が閉止されて油ポンプ１１の圧力が高圧状態に
保持され、一方、２つのシリンダポート２９、３０は排
出ポート３１に開口されて低圧状態に保持されている。
このため、第１導入路４７より第１圧力室４５に導入さ
れる圧力と第２導入路４８より第２圧力室４６に導入さ
れる圧力との差（差圧）が大きくなり、スプール４３が
スプリング５１に抗して摺動し、圧力発生室５０内の作
動油を加圧する。しかしてスプリング５１の小さな反力
を無視すれば、スプール４３は圧力発生室５０内の圧力
が第１および第２圧力室４５、４６に導入された差圧に
等しくなった状態で停止する。

【００１４】これにより圧力発生室５０内には第１およ
び第２圧力室４５、４６に導入された差圧と同圧の圧力
が発生され、この圧力が圧力検出センサ５３によって検
出され、その圧力に比例した出力信号が出力される。こ
の出力信号がコントローラ１７に入力されると、コント
ローラ１７により電動モータ１０の回転速度が出力信号
に応じて図５の実線で示すように制御される。すなわ
ち、圧力検出センサ５３の出力（圧力発生室５０内の差
圧）が設定されたレベル以上になると、電動モータ１０
の回転速度が漸次低下され、遂には停止されるに至る。

【００１５】しかる状態で、ハンドル１４が操作され、
制御弁１５が作動されると、供給ポート２７が一方のシ
リンダポート２９（３０）に連通され、他方のシリンダ
ポート３０（２９）が排出ポート３１に連通される。供
給ポート２７が一方のシリンダポート２９に連通される
と、差圧検出装置１６の第１および第２圧力室４５、４
６に導入される差圧が実質的に０となり、スプール４３
はスプリング５１力により摺動し、圧力発生室５０内の
作動油の加圧を解除する。従って圧力発生室５０内の圧
力は第１および第２圧力室４５、４６に導入された差圧
（０）に等しくなり、これが圧力検出センサ５３によっ
て検出され、その圧力に比例した出力信号が出力され
る。この出力信号がコントローラ１７に入力されると、
コントローラ１７により電動モータ１０が起動され、油
ポンプ１１が所定の回転速度で駆動される。これにより
パワーアシストに必要な所定流量の作動油が制御弁１５
に供給されて一方のシリンダポート２９を介しパワーシ
リンダ１３に圧送されることにより、ハンドル操舵力が
軽減される。

【００１６】このように供給ポート２７とシリンダポー
ト２９、３０の高圧側との差圧が所定以下になった場
合、すなわち、ハンドル１４が操舵された場合のみ、電
動モータ１０を起動して油ポンプ１１を駆動することに
より、油ポンプ１１の駆動に必要な動力損失を大幅に軽
減でき、省エネルギ化を達成できる。上記した実施の形
態においては、説明を簡単にするために、ハンドル１４
の中立状態（直進走行状態）においては、差圧の増大に
基づいて電動モータ１０が停止されるものとして説明し
たが、実際上は、差圧の増大に基づいて電動モータ１０
を停止すると、制御弁１５より作動油がリークして差圧
（圧力検出センサ５３の出力）が低下するため、電動モ
ータ１０が再起動される。このため実用的には図５の実
線で示すように、ハンドル１４の中立状態においても電
動モータ１０は極低速で駆動され、漏れ分の作動油を補
給し続けることになる。

【００１７】図６は本発明の他の実施の形態を示すもの
である。なお、先に述べた実施の形態と同一部分につい
ては同一符号を付し、説明を省略する。同図において、
６０は油ポンプ１１の供給通路１８に接続されたアキュ
ムレータであり、６１はアキュムレータ６０側から油ポ
ンプ１１側への流通を阻止する逆止弁である。電動モー
タ１０により油ポンプ１１が駆動されて作動油が供給通
路１８に吐出されると、作動油がアキュムレータ６０に
供給され、アキュムレータ６０において所定圧になるま
で蓄圧が行われる。

【００１８】かかる、アキュムレータ６０の蓄圧作用に
より、非操舵時における電動モータ１０の停止後に、制
御弁１５より作動油が僅かずつリークしても差圧が急速
に低下することがない。従って、ハンドルの中立状態に
おいては電動モータ１０を駆動し続ける必要がなくな
る。なお、上記した実施の形態においては、圧力に比例
した電気信号を出力する圧力検出センサ５３を用い、こ
の圧力検出センサ５３の出力に基づいて電動モータ１０
の回転速度を制御する例について述べたが、圧力検出手
段としては、所定の圧力でオンオフする圧力検出スイッ
チを用いることもできる。この形態においては、図５の
破線で示すように、圧力発生室５０の圧力が所定値以下
になると圧力検出スイッチがオンして、電動モータ１０
を高回転速度で駆動し、圧力発生室５０の圧力が所定値
以上になると圧力検出スイッチがオフして、電動モータ
１０の回転速度を低下もしくは停止させるように制御さ
れる。

【００１９】以上述べたように上記した実施の形態によ
れば、前記差圧検出装置１６によって、第１および第２
圧力室４５、４６に導入された差圧、すなわち、供給通
路２７とシリンダポート２９、３０の高圧側との差圧に
応じた圧力を圧力発生室５０内に発生させ、この圧力を
圧力検出センサ５３あるいは圧力検出スイッチによって
直接検出する構成であるので、従来のような高価で不安
定な差動トランスを用いることなく差圧の検出を行い
得、電動モータ１０によって必要時に油ポンプ１１を駆
動する省エネルギタイプの動力舵取装置の信頼性の向上
と、コスト低減に寄与する効果がある。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、差圧検出装置を、供給
通路とパワーシリンダの高圧側のシリンダ室との差圧に
応じて変位されるスプールと、このスプールの変位によ
って加圧され差圧に応じた圧力を発生する圧力発生室
と、この圧力発生室内の圧力を検出して電動モータの回
転速度を制御する圧力検出手段とによって構成したの
で、供給通路とパワーシリンダの高圧側のシリンダ室と
の差圧に応じた圧力を圧力発生室内に直接発生させるこ
とができ、従来のような高価で不安定な差動トランスを
用いる必要がなく、この種の動力舵取装置の信頼性の向
上と、コスト低減を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す動力舵取装置の全体
構成図である。

【図２】動力舵取装置の具体的構成を示す断面図であ
る。

【図３】制御弁の構成を示す断面図である。

【図４】差圧検出装置の構成を示す断面図である。

【図５】差圧（電気信号）に対する電動モータの回転速
度の関係を示す図である。

【図６】本発明の他の実施の形態を示す動力舵取装置の
全体構成図である。

【符号の説明】

１０電動モータ１１油ポンプ１２リザーバ１３パワーシリンダ１４ハンドル１５制御弁１６差圧検出装置１７コントローラ２７供給ポート２９、３０シリンダポート３１排出ポート４３スプール４５、４６圧力室５０圧力発生室５３圧力検出センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対回転可能な入力軸および出力軸と、
前記入力軸と出力軸との相対回転によってパワーシリン
ダの一方のシリンダ室を供給通路に連通させパワーシリ
ンダの他方のシリンダ室を排出通路に連通させる制御弁
と、前記供給通路に作動油を吐出する油ポンプと、前記
供給通路と前記パワーシリンダの高圧側のシリンダ室と
の差圧を検出する差圧検出装置と、この差圧検出装置に
て検出される差圧が所定値以下の場合に前記油ポンプを
駆動制御する電動モータとを備え、前記差圧検出装置
を、前記供給通路と前記パワーシリンダの高圧側のシリ
ンダ室との差圧に応じて変位されるスプールと、このス
プールの変位によって加圧され前記差圧に応じた圧力を
発生する圧力発生室と、この圧力発生室内の圧力を検出
して前記電動モータの回転を制御する圧力検出手段とに
よって構成したことを特徴とする動力舵取装置。
【請求項２】前記圧力検出手段は、圧力発生室内の圧
力に応じた電気信号を出力する圧力検出センサからなる
請求項１に記載の動力舵取装置。
【請求項３】前記圧力検出手段は、圧力発生室内の圧
力が所定値になったときオンオフする圧力検出スイッチ
からなる請求項１に記載の動力舵取装置。
【請求項４】前記制御弁は、中立状態において前記供
給通路に通ずる供給ポートを閉止するセンタクローズド
バルブ部と、中立状態において２つのシリンダポートを
排出ポートに開口するセンタオープンバルブ部とからな
る請求項１に記載の動力舵取装置。