JP2007331587A - 油圧式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧シリンダを低温時には保温可能な油圧式パワーステアリング装置をシンプルな構成として安価に実施可能とすること。
【解決手段】油圧式パワーステアリング装置では、油圧ポンプから供給される作動油が、操舵操作に応じて作動するコントロールバルブを介して、油圧シリンダ２０に供給・排出されることにより、前記操舵操作がアシストされるように構成されている。油圧シリンダ２０の外周には、負圧源に導通可能な気体室Ｒａが形成されている。負圧源と気体室Ｒａを接続する負圧導入通路には感温式の負圧導入メカ弁４０が設けられ、気体室Ｒａと大気を接続する大気圧導入通路には感温式の大気圧導入メカ弁５０が設けられている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両において操舵操作をアシストするために設けられている油圧式パワーステアリング装置に関する。

この種の油圧式パワーステアリング装置においては、油圧ポンプから供給される作動油が、操舵操作に応じて作動するコントロールバルブを介して、油圧シリンダに供給・排出されることにより、前記操舵操作がアシストされるように構成されていて、例えば、下記特許文献１に示されている。
特開２００５−３１９９３３号公報

上記した特許文献１に記載されている油圧式パワーステアリング装置では、作動油を加熱する加熱手段が設けられている。このため、低温下における車両の始動時等においても、油圧式パワーステアリング装置の作動油が加熱手段による加熱により最適な温度に保たれて、良好な操舵フィーリングが得られる。

しかし、上記した特許文献１に記載されている油圧式パワーステアリング装置では、作動油を加熱する加熱手段として、電気的な発熱体が採用されていて、高価であるばかりか発熱体でのエネルギーロス（電力消費）が避けられない。

本発明は、上記した問題に対処すべくなされたものであり、油圧ポンプから供給される作動油が、操舵操作に応じて作動するコントロールバルブを介して、油圧シリンダに供給・排出されることにより、前記操舵操作がアシストされるように構成されている油圧式パワーステアリング装置において、前記油圧シリンダの外周に、負圧源に導通可能な気体室が形成されていることに特徴がある。

この油圧式パワーステアリング装置においては、油圧シリンダの外周に形成した気体室を負圧室とすることが可能であって、この負圧室により油圧シリンダを外周から保温することが可能である。このため、油圧シリンダの周囲温度が低い場合において、油圧シリンダ内の作動油の温度が低下することを抑制することが可能であり、作動油の粘度上昇を効率よく抑えることが可能である。また、本発明は、油圧シリンダの外周に気体室を形成するといったシンプルな構成で実施することが可能であるため、安価に実施することが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記負圧源と前記気体室を接続する負圧導入通路に、前記油圧シリンダの周囲温度が負圧導入設定値以下であるときには前記負圧源から付与される負圧を前記気体室に導入可能であり前記油圧シリンダの周囲温度が負圧導入設定値を超えたときには前記負圧源から付与される負圧を前記気体室に導入不能な感温式負圧導入メカ弁を設けることも可能である。

この場合には、油圧シリンダの周囲温度が負圧導入設定値を超えたとき（油圧シリンダの周囲温度が低温でないとき）に、感温式負圧導入メカ弁により、負圧源から気体室に負圧が導入されないようにすることが可能である。このため、油圧シリンダの周囲温度が高くて油圧シリンダを保温する必要がないときには、負圧源に負荷をかけないようにすることが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記気体室を大気に導通可能として、前記気体室と大気を接続する大気圧導入通路に、前記油圧シリンダの周囲温度が大気圧導入設定値以下であるときには前記気体室に大気圧を導入不能であり前記油圧シリンダの周囲温度が大気圧導入設定値を超えたときには大気圧を前記気体室に導入可能な感温式大気圧導入メカ弁を設けることも可能である。

この場合には、油圧シリンダの周囲温度が大気圧導入設定値を超えたとき（油圧シリンダの周囲温度が高温となったとき）に、感温式大気圧導入メカ弁により、大気圧（空気）が気体室に導入されるようにすることが可能である。このため、このときには、気体室内の空気を介して、油圧シリンダから外部に効率よく放熱することが可能であり、油圧シリンダの過熱を防止することが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記負圧源と前記気体室を接続する負圧導入通路に前記感温式負圧導入メカ弁が設けられるとともに、前記気体室と大気を接続する大気圧導入通路に前記感温式大気圧導入メカ弁が設けられる場合に、前記負圧導入設定値が前記大気圧導入設定値より低く設定されていることも可能である。この場合には、上記した各作用効果（気体室の過負圧防止と、油圧シリンダの過熱防止）が得られるとともに、感温式大気圧導入メカ弁を通して気体室に導入された空気が感温式負圧導入メカ弁を通して負圧源に流れ続けることを防止して、負圧源に余分な負荷がかかることを防ぐことが可能である。

以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明による油圧式パワーステアリング装置を示していて、この油圧式パワーステアリング装置は、車体に組付けられて電気モータ１１によって駆動される油圧ポンプ１２と、運転者によるステアリングホイール１３の操舵操作（回転操作）に応じて作動するコントロールバルブ１４と、このコントロールバルブ１４が有する一対の給排ポートに各油圧給排パイプＰａ，Ｐｂを介して接続された油圧シリンダ２０を備えている。

また、油圧式パワーステアリング装置は、油圧ポンプ１２の吸入ポートに吸入される作動油を所要量蓄えるリザーバ１５を備えていて、油圧ポンプ１２の吐出ポートとコントロールバルブ１４の油圧供給ポートが油圧供給パイプＰｐを介して接続されるとともに、リザーバ１５の戻りポートとコントロールバルブ１４の油圧排出ポートが油圧排出パイプＰｒを介して接続されている。電気モータ１１は、電気制御装置ＥＣＵにより作動を制御されていて、作動時には油圧ポンプ１２を駆動する。

油圧シリンダ２０は、図２にて詳細に示したように、ラック軸２１をピストンロッドとするものであり、ラック軸２１に一体的に組付けたピストン２２を軸方向に摺動可能に収容する円筒状のシリンダ本体２３を備えている。ラック軸２１は、図１に示したステアリングホイール１３の回転操作時にステアリングシャフト１６を介して回転されるピニオン（図示省略）によって軸方向に移動されるものであり、それ自体は公知のものである。

ピストン２２は、ラック軸２１とシリンダ本体２３間に右方油室Ｒｒと左方油室Ｒｌを区画形成している。右方油室Ｒｒは、シリンダ本体２３に設けた給排ポート２３ａ（図１参照）を介して油圧給排パイプＰａに連通接続されていて、内部に作動油が充填されている。左方油室Ｒｌは、シリンダ本体２３に設けた給排ポート２３ｂ（図１参照）を介して油圧給排パイプＰａに連通接続されていて、内部に作動油が充填されている。

ところで、この実施形態においては、図２にて詳細に示したように、油圧シリンダ２０の外周に円筒状のハウジング３１が設けられていて、このハウジング３１によって油圧シリンダ２０におけるシリンダ本体２３の外周に円筒状の気体室Ｒａが形成されている。気体室Ｒａは、感温式の負圧導入メカ弁４０と負圧導入パイプ３２を介して図示省略の負圧源（例えば、内燃機関の吸気管またはバキュームポンプ等）に導通可能に接続されるとともに、感温式の大気圧導入メカ弁５０を介して大気に導通可能に接続されている。

感温式の負圧導入メカ弁４０は、負圧源（図示省略）と気体室Ｒａを接続する負圧導入通路に設けられていて、図３にて詳細に示したように、ハウジング３１に設けた負圧導入ポート３１ａを開閉可能な弁体４１と、この弁体４１を負圧導入ポート３１ａに向けて付勢するスプリング４２を備えるとともに、ホルダ４３を介してバルブボデー４４に組付けられて弁体４１の後面（図３上面）に係合・離脱可能なストッパロッド４５を備えている。

バルブボデー４４は、ハウジング３１の外周に気密的に固着されていて、接続ポート４４ａが形成されている。この接続ポート４４ａには、負圧導入パイプ３２が気密的に接続されている。ホルダ４３は、バルブボデー４４に嵌合固定されていて、複数個の連通孔４３ａを有している。スプリング４２は、弁体４１とホルダ４３間に介装されていて、その取付荷重が極めて小さい値に設定されており、弁体４１の前面（図３下面）に作用する圧力が弁体４１の後面（図３上面）に作用する圧力より僅かに大きい場合にも弁体４１が開作動するように設定されている。

ストッパロッド４５は、ホルダ４３やバルブボデー４４等のメカ弁構成部材の素材に比して熱膨張率の大きな素材によって形成されていて、一端部にてホルダ４３に固着されており、周囲温度が負圧導入設定値Ｔ１以下であるときには、図３にて例示したように、弁体４１の後面から離脱して弁体４１の開閉作動を許容し、周囲温度が負圧導入設定値Ｔ１を超えたときには、図５にて例示したように、弁体４１の後面に係合して弁体４１の開作動を規制するように設定されている。

かかる構成により、この負圧導入メカ弁４０においては、油圧シリンダ２０の周囲温度が負圧導入設定値Ｔ１以下であるときには、弁体４１が開閉可能であって負圧源から付与される負圧を気体室Ｒａに導入可能であり、油圧シリンダ２０の周囲温度が負圧導入設定値Ｔ１を超えたときには、弁体４１がストッパロッド４５によって閉状態に保持されて負圧源から付与される負圧を気体室Ｒａに導入不能である。なお、負圧が気体室Ｒａに導入されるときには、気体室Ｒａ内の空気が負圧導入ポート３１ａ、連通孔４３ａおよび接続ポート４４ａを通して負圧源に向けて流れる。

一方、感温式の大気圧導入メカ弁５０は、気体室Ｒａと大気を接続する大気圧導入通路に設けられていて、図４にて詳細に示したように、バルブボデー５３に設けた大気圧導入ポート５３ａを開閉可能な弁体５１と、この弁体５１を大気圧導入ポート５３ａに向けて付勢するスプリング５２を備えるとともに、バルブボデー５３に組付けられて弁体５１の前面（図４下面）に係合・離脱可能なプッシュロッド５４を備えている。

バルブボデー５３は、ハウジング３１の外周に気密的に固着されていて、大気圧導入ポート５３ａが形成されるとともに、複数個の大気連通孔５３ｂが形成されている。スプリング５２は、弁体５１とハウジング３１間に介装されていて、その取付荷重が所定値とされており、弁体５１の前面に作用する圧力（大気圧）と弁体５１の後面に作用する圧力（負圧）の差が如何なる場合においても弁体５１が開作動しないように設定されている。

プッシュロッド５４は、バルブボデー５３等メカ弁構成部材の素材に比して熱膨張率の大きな素材によって形成されていて、一端部にてバルブボデー５３に固着されており、周囲温度が大気圧導入設定値Ｔ２以下であるときには、図４にて例示したように、弁体５１の前面から離脱して弁体５１の開閉作動を許容し、周囲温度が大気圧導入設定値Ｔ２を超えたときには、図６にて例示したように、弁体５１の前面に係合して弁体５１を所要量押動し弁体５１の閉作動を規制するように設定されている。

かかる構成により、この大気圧導入メカ弁５０においては、油圧シリンダ２０の周囲温度が大気圧導入設定値Ｔ２以下であるときには、弁体５１がスプリング５２によって閉状態に保持されていて気体室Ｒａに大気圧を導入不能であり、油圧シリンダ２０の周囲温度が大気圧導入設定値Ｔ２を超えたときには、弁体５１がプッシュロッド５４により開状態に保持されて大気圧を気体室Ｒａに導入可能である。なお、大気圧が気体室Ｒａに導入されるときには、大気中の空気が大気連通孔５３ｂ、大気圧導入ポート５３ａおよびハウジング３１に設けた連通孔３１ｂを通して気体室Ｒａ内に向けて流れる。

また、この実施形態においては、感温式の負圧導入メカ弁４０において設定されている負圧導入設定値Ｔ１（弁体４１がストッパロッド４４によって閉状態に保持されるようになる温度）が、感温式の大気導入メカ弁５０において設定されている大気圧導入設定値Ｔ２（弁体５１がプッシュロッド５４により開状態に保持されるようになる温度）より低く設定されている。

上記のように構成したこの実施形態においては、油圧シリンダ２０の周囲温度が負圧導入設定値Ｔ１以下であり、負圧導入メカ弁４０の弁体４１が開閉可能であるとき、油圧シリンダ２０の外周に形成した気体室Ｒａを負圧室とすることが可能であって、この負圧室により油圧シリンダ２０を外周から保温することが可能である。このため、油圧シリンダ２０の周囲温度が低い場合において、油圧シリンダ２０内の作動油の温度が低下することを抑制することが可能であり、作動油の粘度上昇を効率よく抑えることが可能である。また、この実施形態では、油圧シリンダ２０の外周に気体室Ｒａを形成するといったシンプルな構成で実施することが可能であるため、安価に実施することが可能である。

また、この実施形態においては、油圧シリンダ２０の周囲温度が負圧導入設定値Ｔ１を超えたとき（油圧シリンダ２０の周囲温度が低温でないとき）に、感温式の負圧導入メカ弁４０により、負圧源から気体室Ｒａに負圧が導入されないようにすることが可能である。このため、油圧シリンダ２０の周囲温度が高くて油圧シリンダ２０を保温する必要がないときには、負圧源に負荷をかけないようにすることが可能である。

また、この実施形態においては、油圧シリンダ２０の周囲温度が大気圧導入設定値Ｔ２を超えたとき（油圧シリンダ２０の周囲温度が高温となったとき）に、感温式の大気圧導入メカ弁５０により、大気圧（空気）が気体室Ｒａに導入されるようにすることが可能である。このため、このときには、気体室Ｒａ内の空気を介して、油圧シリンダ２０から外部（大気）に効率よく放熱することが可能であり、油圧シリンダ２０の過熱を防止することが可能である。

また、この実施形態においては、感温式の負圧導入メカ弁４０が設けられるとともに、感温式の大気圧導入メカ弁５０が設けられていて、負圧導入設定値Ｔ１が大気圧導入設定値Ｔ２より低く設定されている。このため、上記した各作用効果（気体室Ｒａの過負圧防止と、油圧シリンダ２０の過熱防止）が得られるとともに、感温式の大気圧導入メカ弁５０を通して気体室Ｒａに導入された空気が感温式の負圧導入メカ弁４０を通して負圧源に流れ続けることを防止して、負圧源に余分な負荷がかかることを防ぐことが可能である。

また、この実施形態においては、感温式の負圧導入メカ弁４０と感温式の大気圧導入メカ弁５０を用いて、気体室Ｒａ内の圧力を制御するように構成されていて、気体室Ｒａ内の圧力を制御するために電力が全く消費されないため、省電力効果も期待することが可能である。

上記した実施形態においては、油圧ポンプ１２が電気モータ１１によって駆動される油圧式パワーステアリング装置に本発明を実施したが、油圧モータが電気モータ以外の駆動手段、例えば内燃機関にて駆動される油圧式パワーステアリング装置にも本発明は同様にまたは適宜変更して実施することが可能である。

また、上記した実施形態においては、油圧シリンダ２０の周囲温度が負圧導入設定値Ｔ１以下であるときには負圧源から付与される負圧を気体室Ｒａに導入可能であり油圧シリンダ２０の周囲温度が負圧導入設定値Ｔ１を超えたときには負圧源から付与される負圧を気体室Ｒａに導入不能な感温式負圧導入メカ弁として負圧導入メカ弁４０を採用し、油圧シリンダ２０の周囲温度が大気圧導入設定値Ｔ２以下であるときには気体室Ｒａに大気圧を導入不能であり油圧シリンダ２０の周囲温度が大気圧導入設定値Ｔ２を超えたときには大気圧を気体室Ｒａに導入可能な感温式大気圧導入メカ弁として大気圧導入メカ弁５０を採用して実施したが、感温式負圧導入メカ弁（４０）と感温式大気圧導入メカ弁（５０）の各構成は適宜変更可能であり、上記実施形態に限定されるものではない。

本発明による油圧式パワーステアリング装置の一実施形態を概略的に示した全体構成図である。 図１に示した油圧シリンダ部分の拡大断面図である。 図２に示した感温式の負圧導入メカ弁において弁体が開閉可能である状態での要部拡大断面図である。 図２に示した感温式の大気圧導入メカ弁において弁体がスプリングによって閉状態に保持されている状態での要部拡大断面図である。 図２に示した感温式の負圧導入メカ弁において弁体がストッパロッドによって閉状態に保持されている状態での要部拡大断面図である。 図２に示した感温式の大気圧導入メカ弁において弁体がプッシュロッドにより開状態に保持されている状態での要部拡大断面図である。

符号の説明

１１…電気モータ、１２…油圧ポンプ、１３…ステアリングホイール、１４…コントロールバルブ、１５…リザーバ、１６…ステアリングシャフト、２０…油圧シリンダ、２１…ラック軸、２２…ピストン、２３…シリンダ本体、３１…ハウジング、３１ａ…負圧導入ポート、３１ｂ…連通孔、３２…、負圧導入パイプ、４０…感温式の負圧導入メカ弁、５０…感温式の大気圧導入メカ弁、Ｒａ…気体室、ＥＣＵ…電気制御装置

Claims (5)

1. 油圧ポンプから供給される作動油が、操舵操作に応じて作動するコントロールバルブを介して、油圧シリンダに供給・排出されることにより、前記操舵操作がアシストされるように構成されている油圧式パワーステアリング装置において、前記油圧シリンダの外周に、負圧源に導通可能な気体室が形成されていることを特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置において、前記負圧源と前記気体室を接続する負圧導入通路に、前記油圧シリンダの周囲温度が負圧導入設定値以下であるときには前記負圧源から付与される負圧を前記気体室に導入可能であり前記油圧シリンダの周囲温度が負圧導入設定値を超えたときには前記負圧源から付与される負圧を前記気体室に導入不能な感温式負圧導入メカ弁が設けられていることを特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
3. 請求項２に記載の油圧式パワーステアリング装置において、前記気体室が大気に導通可能とされていて、前記気体室と大気を接続する大気圧導入通路に、前記油圧シリンダの周囲温度が大気圧導入設定値以下であるときには前記気体室に大気圧を導入不能であり前記油圧シリンダの周囲温度が大気圧導入設定値を超えたときには大気圧を前記気体室に導入可能な感温式大気圧導入メカ弁が設けられていることを特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
4. 請求項３に記載の油圧式パワーステアリング装置において、前記負圧導入設定値が前記大気圧導入設定値より低く設定されていることを特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
5. 請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置において、前記気体室が大気に導通可能とされていて、前記気体室と大気を接続する大気圧導入通路に、前記油圧シリンダの周囲温度が大気圧導入設定値以下であるときには前記気体室に大気圧を導入不能であり前記油圧シリンダの周囲温度が大気圧導入設定値を超えたときには大気圧を前記気体室に導入可能な感温式大気圧導入メカ弁が設けられていることを特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
   

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