JP2010065679A - パワーステアリング装置の油圧ポンプ用流量制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両の高速走行のステアリングハンドル操縦安定性を向上させ、構造が簡単で、車両の重量および原価節減を図ることができるパワーステアリング装置の油圧ポンプ用流量制御装置を提供する。
【解決手段】本発明は、カムプロファイルを有し、固定するように設けられた上部カムリングと、カムプロファイルを有し、前記上部カムリングに対して相対回転可能に設けられた下部カムリング、および前記上部カムリングと下部カムリングのカムプロファイルが形成する内部空間に挿入され、回転しながら複数の羽根が遠心力でオイルを加圧するローターを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はパワーステアリング装置の油圧ポンプ用流量制御装置に係り、より詳しくは、車両が高速走行中に油圧ポンプから吐き出される流量を減らして車両の操縦安定性を向上させたパワーステアリング装置の油圧ポンプ用流量制御装置に関する。
従来の車両のパワーステアリング装置は油圧を利用して運転者のステアリングハンドルの操作力を補助する装置であり、油圧は油圧ポンプから吐き出される流量によって生成される。
油圧ポンプは、固定するように設けられたカムリングの内部に複数の遠心羽根を有したローターが回転するように設けられ、ローターがエンジンの回転力の伝達を受けて回転する時に羽根が遠心力を受けて突出し、カムリングとローターとの間の空間の体積変化をもたらして、圧力の差が生じて流体を吐き出す。
しかし、油圧ポンプはエンジンに連結されているために、車両が高速走行してエンジンの回転数が上昇し、油圧ポンプが高速運転される時は油圧ポンプから吐き出される流量が多くなることによって油圧も上昇する。
したがって、車両が高速走行する時に油圧ポンプから吐き出される油圧も上昇し、ステアリングハンドルを操作時に高圧でステアリングハンドルの操作力を補助することによってステアリングハンドルの操作感が軽くなり、車両の操縦安定性を低下させるとともに、エンジンの燃費を悪化させる。
前記欠点を解消するためには、油圧ポンプの内部圧力に応じてカムが移動する構造の可変容量型油圧ポンプを適用して燃費の低下を改善することが可能であるが、構造が複雑で、原価上昇を招き、車両のＮＶＨ性能も低下させるといった他の欠点がある。
特開平１０−１９４１４６号公報
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、車両の高速走行のステアリングハンドル操縦安定性を向上させ、構造が簡単で、車両の重量および原価節減を図ることができるパワーステアリング装置の油圧ポンプ用流量制御装置を提供することをその目的とする。
前記目的を達成するための本発明は、カムプロファイルを有し、固定するように設けられた上部カムリングと、カムプロファイルを有し、前記上部カムリングに対して相対回転可能に設けられた下部カムリング、および前記上部カムリングと下部カムリングのカムプロファイルが形成する内部空間に挿入され、回転しながら複数の羽根が遠心力でオイルを加圧するローターを備えたことを特徴とする。
前記上部カムリングと前記下部カムリングのカムプロファイルが同一のプロファイルを有するように形成されていることを特徴とする。
前記下部カムリングは油圧ポンプから吐き出される油圧によって回転することを特徴とする。
前記下部カムリングは、前記油圧ポンプから吐き出される一部流量の供給を受け、前記油圧で作動する油圧シリンダーによって回転することを特徴とする。
前記下部カムリングの外周面には円周方向に円周ギアが形成され、前記油圧シリンダーは、前記円周ギアと噛合するラックギアを備えたピストンロッドと、該ピストンロッドに一体に連結され、前後に移動可能に内蔵される油圧ピストンと、該油圧ピストンを弾性的に支持するスプリングとを備えていることを特徴とする。
前記油圧ピストンを基準に前記油圧シリンダーの一側には軸方向に所定間隔をおいて２つのバイパス流路が形成され、他側には前記油圧ポンプから吐き出されるオイルの供給を受ける流入口が形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、車両の高速走行時にステアリングハンドルの操作補助力が減少して運転者のステアリングハンドルの操縦安定性が向上するほか、パワーステアリング装置の油圧ポンプの作動オイルの温度が低下するため別のオイルクーラーを設ける必要がないこと、油圧ポンプ側へ復帰するオイルリターンホースの長さおよび直径を縮小してレイアウトの自由度を向上させることができること、油圧ピストンを弾性的に支持するスプリングの剛性を適切に調節することで油圧ポンプのチューニングが容易になること、開発費用を減らし、開発期間を短縮することができること、可変容量型油圧ポンプに比べて、構造が簡単なこと、ＮＶＨ性能の向上を図ることができること、車両重量および原価節減を図ることができること、油圧ポンプの駆動によるエンジンの燃費低下を改善して燃費向上ができること、などの効果がある。
本発明に係るカムリングとローターの結合および分解斜視図である。 本発明に係るカムリングがエンジン回転数に応じて可変する位相変化説明図である。 本発明に係るカムリングがエンジン回転数に応じて可変する位相変化説明図である。 本発明に係るカムリングがエンジン回転数に応じて可変する位相変化説明図である。 本発明に係るカムリングがエンジン回転数に応じて可変する位相変化説明図である。 本発明に係る下部カムリングの制御装置の構成図である。 本発明に係る下部カムリングの制御装置の作動説明図である。 本発明に係る下部カムリングの制御装置の作動説明図である。
以下、本発明について添付した図面に基づいてより詳細に説明する。
図１には本発明に係るパワーステアリング装置の油圧ポンプの主要部の斜視図を示す。エンジンの回転動力の伝達を受けて回転可能に設けられる円形のローター１には複数の羽根２が円周方向に所定間隔をおいて配置され、各羽根２はローター１の回転によって遠心力を受けて半径方向に突出するようにローター１に取り付けられる。
ローター１の外周を囲む形態でカムリング３が配置され、カムリング３は油圧ポンプハウジングに固定するように設けられる上部カムリング３ａと後述する制御装置によって円周方向に回転可能に設けられる下部カムリング３ｂとからなる。上部カムリング３ａと下部カムリング３ｂの内部には各々同一のカムプロファイル３ｃが形成され、カムプロファイルの内部にローター１が回転可能に挿入される。
これにより、カムプロファイル３ｃの内周面とローター１の外周面との間にはオイル加圧空間４（図２）が形成される。
図２は本発明に係るローターとカムリングを備えた油圧ポンプがオイルを加圧して吐き出す作動の説明図である。油圧ポンプの初期駆動時には上部カムリング３ａに対して下部カムリング３ｂが同一位相を有し、エンジンの回転数が徐々に増加すると、下部カムリング３ｂは制御装置によって回転し、上部カムリング３ａに対して下部カムリング３ｂの位相が変わる。
図３には下部カムリング３ｂが上部カムリング３ａに対し３０度位相変化した状態を示す。このように下部カムリング３ｂが上部カムリング３ａに対して位相が変化すると、上部カムリングのカムプロファイルと下部カムリングのカムプロファイルが歪み、これによってオイル加圧空間が縮小し、この状態でローターが回転し、羽根が半径方向に突出し、オイルを加圧して吐き出しても図２に示す状態に比べて、吐出量は減少する。
また、エンジン回転数が増加し続けると、下部カムリング３ｂもそれに比例して回転して上部カムリングに対する下部カムリングの位相が変化する。図４には上部カムリングに対して下部カムリングが６０度位相変化した状態を示す。この場合、オイル加圧空間の大きさがさらに縮小し、油圧ポンプから吐き出される流量と油圧も反比例して低減される。
一方、車両が高速走行する場合には、下部カムリングが制御装置によって９０度回転し、上部カムリングに対して下部カムリングが９０度の位相変化を起こし、それにより、オイル加圧空間が最大限縮小し、ローターが高速で回転しても各羽根が殆ど突出しないため、油圧ポンプから吐き出される流量と油圧が低減される。
したがって、エンジンが高速運転される場合、油圧ポンプから小流量吐き出されてパワーステアリング装置に供給されることにより、ステアリングハンドルの操作補助力が減少し、運転者のハンドル操作感がそれだけ重くなって操縦安定性が向上する。油圧ポンプはほぼ空回転で作動することによってエンジンの燃費がそれだけ向上する。
即ち、本発明ではエンジンの回転数に反比例して油圧ポンプの吐出し流量と油圧が低減される。
図６には下部カムリングをエンジンの回転数に比例して回転させる本発明の制御装置の構成を示す。下部カムリング３ｂの外周面には円周ギアが形成され、円周ギアと噛合するラックギアは油圧シリンダー５のピストンロッド５ａに形成され、ピストンロッド５ａは油圧シリンダー５の内部に前後に移動可能に設けられた油圧ピストン５ｂに連結される。
油圧シリンダー５には油圧ピストン５ｂを基準に一側に２つのバイパス流路（６ａ、６ｂ）が軸方向に平行に形成され、油圧ピストン５ｂは油圧シリンダー５の内部でスプリング７を介して弾性的に支持され、スプリング７の一端は油圧シリンダー５の内部に固定するように付着されたスプリングシート７ａに圧搾されて支持される反面、他端は油圧ピストン５ｂに載置されて油圧ピストンを弾性的に支持する。
油圧シリンダー５には油圧ピストン５ｂを基準に他側にオイルが流入する流入口５ｃが形成され、オイル流入口５ｃは油圧ポンプのオイル吐出し口８にオイルが供給されるように連結されている。
バイパス流路（６ａ、６ｂ）は油圧ポンプのオイル吸入部側に連結され、一定以上の圧力がかかるとバイパス流路が開放され、油圧シリンダー内部のオイルがオイル吸入部側に流入する。
図７と図８には各々本発明に係る下部カムリングの制御装置の作動を示す。油圧ポンプがエンジンの回転動力の伝達を受けて駆動されれば、油圧ポンプから吐き出される流量がパワーステアリング装置に供給され、運転者のステアリングハンドルの操作力を補助する。
また、油圧ポンプの吐出し口８から吐き出される一部流量は油圧シリンダー５のオイル流入口５ｃを介して油圧シリンダーに供給される。
これにより、油圧ピストン５ｂの一側には供給されるオイルの圧力が作用する反面、油圧ピストンの他側にはスプリング７の弾性抵抗力とオイルの抵抗力が複合的に作用し、油圧ポンプから吐き出されて供給されるオイルの圧力が大きい場合には油圧ピストンがスプリング７を圧縮させながら前進し、油圧ピストンの前進運動でピストンロッドも前進運動をして下部カムリング３ｂを回転させる。油圧ピストン５ｂの前進運動により、前記２つのバイパス流路（６ａ、６ｂ）を介して油圧シリンダー内部の一側に充填されているオイルが油圧ポンプのオイル吸入部側に流動される。
即ち、油圧ピストンの両側に作用する力が平衡をなすまでに油圧ピストンが前進し、下部カムリング３ｂが油圧ピストンの前進ストロークだけ回転する。
また、油圧ポンプが高速運転され油圧ポンプから吐き出される流量と油圧が増大すると、図８に示したように、上昇した油圧によって油圧ピストン５ｂがさらに前進し、油圧ピストン５ｂが一側のバイパス流路６ｂを越えると、ただ１つのバイパス流路６ａを介してのみ油圧シリンダーの一側内部のオイルが抜け出る反面、油圧ポンプから吐き出されて油圧シリンダーに供給される一部流量はバイパス流路６ｂを介して再び油圧ポンプにドレインされる。この時、油圧ピストンの両側に作用する圧力は同一になって油圧ピストンの前進運動が中断され、下部カムリングが最大に回転（本発明の実施形態において９０度回転）して、図５に示す状態のように上部カムリングに対して下部カムリングが最大位相変化し、油圧ポンプから吐き出される流量と油圧は最小になる。
スプリング７の弾性係数とバイパス流路（６ａ、６ｂ）の位置を適切に調節すると、下部カムリング３ｂが回転し始まるエンジンの回転数と下部カムリングの回転角度を容易にチューニングすることができる。
１：ローター
２：羽根
３：カムリング
４：オイル加圧空間
５：油圧シリンダー
６ａ、６ｂ：バイパス流路
７：スプリング
８：吐出し口

Claims (6)

  1. カムプロファイルを有し、固定するように設けられた上部カムリングと、カムプロファイルを有し、前記上部カムリングに対して相対回転可能に設けられた下部カムリング、および前記上部カムリングと下部カムリングのカムプロファイルが形成する内部空間に挿入され、回転しながら複数の羽根が遠心力でオイルを加圧するローターを備えたことを特徴とするパワーステアリング装置の油圧ポンプ用流量制御装置。
  2. 前記上部カムリングと前記下部カムリングのカムプロファイルが同一のプロファイルを有するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置の油圧ポンプ用流量制御装置。
  3. 前記下部カムリングは油圧ポンプから吐き出される油圧によって回転することを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置の油圧ポンプ用流量制御装置。
  4. 前記下部カムリングは、前記油圧ポンプから吐き出される一部流量の供給を受け、前記油圧で作動する油圧シリンダーによって回転することを特徴とする請求項３に記載のパワーステアリング装置の油圧ポンプ用流量制御装置。
  5. 前記下部カムリングの外周面には円周方向に円周ギアが形成され、前記油圧シリンダーは、前記円周ギアと噛合するラックギアを備えたピストンロッドと、該ピストンロッドに一体に連結され、前後に移動可能に内蔵される油圧ピストンと、該油圧ピストンを弾性的に支持するスプリングとを備えていることを特徴とする請求項４に記載のパワーステアリング装置の油圧ポンプ用流量制御装置。
  6. 前記油圧ピストンを基準に前記油圧シリンダーの一側には軸方向に所定間隔をおいて２つのバイパス流路が形成され、他側には前記油圧ポンプから吐き出されるオイルの供給を受ける流入口が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のパワーステアリング装置の油圧ポンプ用流量制御装置。
JP2009185218A 2008-09-09 2009-08-07 パワーステアリング装置の油圧ポンプ用流量制御装置 Pending JP2010065679A (ja)

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