JP3038362B2 - 動力舵取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両に搭載した油圧ポ
ンプの吐出油圧を送給されて操舵補助力を発生する油圧
式の動力舵取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の自動車においては、舵取りのため
の舵輪（ステアリングホィール）操作に要する労力負担
を軽減して快適な操舵感覚を得るべく、動力舵取装置
（パワーステアリング装置）が広く普及している。

【０００３】この動力舵取装置は、操舵補助力の発生源
として油圧アクチュエータを用いる油圧式と、同じく電
動モータを用いる電動式とに大別される。前者、即ち油
圧式の動力舵取装置は、車両に搭載された油圧ポンプが
発生する油圧を舵取機構中に配した油圧アクチュエータ
に舵輪操作に応じて送給し、この送給油圧により油圧ア
クチュエータが発生する油圧力にて舵取りを補助するも
のである。

【０００４】ところで、自動車の舵取りは操向車輪に作
用する路面反力に抗して行われるものであり、路面反力
の大小は車速の遅速及び操向角度の大小に対応すること
から、動力舵取装置においては、低速走行時又は停止時
に大きく舵取りがなされた状態、所謂据え切り状態にお
いて最大の操舵補助力を発生する必要があり、動作油圧
の発生源となる前記油圧ポンプの仕様は、据え切り状態
での必要油圧及び必要油量を確保し得ることを基準とし
て選定されている。

【０００５】またこの油圧ポンプの駆動には、車両に搭
載されたエンジンを利用するのが合理的であり、油圧ポ
ンプの駆動軸とエンジンの出力軸とをＶベルト等の伝動
手段を介して直結し、エンジンの駆動力の一部を油圧ポ
ンプの駆動に用いる構成が一般的に採用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが前述の如く仕
様決定された油圧ポンプをエンジンにて駆動する場合、
該エンジンの回転速度の大小は車速の高低に略対応する
ことから、前記油圧ポンプは、大きい操舵補助力を必要
としない高速走行時に多量の吐出油を発生することにな
る。この吐出油の大部分は、油圧アクチュエータに送給
されることなく油タンクに還流せしめられる余剰油であ
り、この余剰油の昇圧のための無為な動力負担により、
前記エンジンの負荷増大及びこれに伴う燃費低下を招来
する難点があった。

【０００７】特に近年においては、米国において検討さ
れているCAFE（Corporate AverageFuel Economy：企業
平均燃費）値による燃費規制等、自動車の燃費規制は一
層強化される傾向にあり、このような燃費規制に対処す
るためにも、前述した無為な動力消費の解消が重要な課
題となっている。

【０００８】このような難点を解消すべく、特開昭57-1
34364 号公報等には、前記油圧ポンプとエンジンとの連
結部に電磁クラッチを介装し、この電磁クラッチを車速
の検出結果に基づいて係断せしめ、油圧ポンプの駆動を
低速時にのみ行わせる構成とした動力舵取装置が提案さ
れている。

【０００９】ところがこの構成においては、例えば、減
速中又は加速中に操舵を行う際に、電磁クラッチの係断
前後に操舵感覚の変化が生じ、運転者に違和感を与える
難点があり、また一方、据え切り時に油圧ポンプに必要
とされる駆動力に対して十分な係断能力を有するべく選
定される前記電磁クラッチが大型のものとなり、この電
磁クラッチを、車上の限定された空間に配された油圧ポ
ンプの周辺に配設し得ない場合が多く、実現に困難を伴
う不都合があった。

【００１０】また本願出願人は、電動モータに直結され
た油圧ポンプの駆動軸とエンジンの出力軸とを電磁クラ
ッチを介して連結し、この電磁クラッチを車速の遅速に
応じて係断せしめ、高速走行時には電動モータにて油圧
ポンプを駆動し、低速走行時及び停止時にはエンジンと
電動モータ又はエンジン単独にて油圧ポンプを駆動する
構成とした動力舵取装置を既に提案している（実願平3-
111081号）。

【００１１】この構成においては、高速走行時において
も油圧ポンプが駆動され、該油圧ポンプからの送給油圧
により所定の操舵補助力が得られるから、電磁クラッチ
の係断前後における操舵感覚の変化は小さく、前記特開
昭57-134364 号公報に開示された動力舵取装置における
前者の難点は解消されるが、油圧ポンプの駆動軸とエン
ジンの出力軸とを係断する電磁クラッチの大型化は避け
られず、該電磁クラッチの配設に困難を伴うという後者
の難点は同様に生じる。

【００１２】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、油圧源たる油圧ポンプとエンジンとを係断する
手段を小型化し、据え切り時における必要油圧及び必要
油量が確保できると共に、高速走行時におけるエンジン
の無為な動力負担が軽減される動力舵取装置を、実現可
能に提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る動力舵取装
置は、車両に搭載されたエンジン及び電動モータ、又は
エンジン単独にて駆動される油圧ポンプからの送給油圧
により操舵補助力を発生する動力舵取装置において、前
記油圧ポンプの駆動軸と前記エンジンの出力端との間に
介装された油圧クラッチと、該油圧クラッチの係断用の
油圧として前記送給油圧を導く導油路と、前記車両の走
行速度を検出する車速センサと、該車速センサによる検
出車速の遅速に応じて前記導油路を開閉する手段とを具
備することを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明においては、車速が低く、大なる操舵補
助力を必要とする場合、油圧ポンプから動力舵取装置に
送給される油圧は、開状態にある導油路を経て油圧クラ
ッチにも導入され、該油圧クラッチは強固に係合され
て、油圧ポンプはエンジンから伝達される十分な駆動力
により駆動される。逆に、車速が高く、大なる操舵補助
力が不要である場合、閉状態にある前記導油路からの油
圧の導入停止により、油圧クラッチが遮断状態又は弱い
係合状態となり、油圧ポンプはこれに直結された電動モ
ータの駆動力、又はエンジンから伝達される限定された
駆動力により駆動される。

【００１５】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１及び図２は本発明に係る動力舵取装置
（以下本発明装置という）のシステム構成を示すブロッ
ク図である。図中１は、動作油圧を発生するポンプ本体
であり、図１におけるポンプ本体１は、これに直結され
たモータ２と、油圧クラッチ３を介して連結されたエン
ジン４とにより駆動される構成となっており、図２にお
けるポンプ本体１は、油圧クラッチ３を介して連結され
たエンジン４のみにより駆動される構成となっている。

【００１６】ポンプ本体１の吐出油は、舵輪50と舵取機
構60とを連結する舵輪軸51の中途に構成された油圧制御
弁５を経て、舵取機構60に操舵補助力を加えるべく配さ
れた油圧アクチュエータ６に送給されており、この送給
油圧はまた、その中途にソレノイドバルブ７を備えた導
油路８を介して油圧クラッチ３に導入されている。

【００１７】油圧制御弁５は、舵輪50に加えられた操舵
トルクにより舵輪軸51に生じる捩れに応じて油圧を給排
する動作をなし、この給排動作に伴ってポンプ本体１か
ら送給される油圧により油圧アクチュエータ６は、前記
操舵トルクの方向及び大きさに対応する油圧力を発して
舵取機構60に加える動作をなす。これにより、舵輪50の
操作に応じた舵取機構60の動作、即ち車両の舵取り動作
が補助される。

【００１８】また、ポンプ本体１から油圧制御弁５への
送給油圧は、ソレノイドバルブ７が開放状態にある場
合、導油路８を介して後述の如き構成の油圧クラッチ３
に導入される。油圧クラッチ３においては、この導入油
圧の作用により強固な係合状態が得られ、このときポン
プ本体１は、油圧クラッチ３を介して伝達されるエンジ
ン４の駆動力により駆動される。逆に、ソレノイドバル
ブ７が閉止状態にあり、油圧クラッチ３への送給油圧が
遮断された場合、図１の構成においては、油圧クラッチ
３の係合状態が完全に解除されて、ポンプ本体１は、こ
れに直結されたモータ２により駆動されるようになして
あり、また図２の構成においては、油圧クラッチ３は、
所定の弱い押し付け力により係合する不完全な係合状態
に移行し、ポンプ本体１はエンジン４からの伝動により
駆動されるが、このときの伝動量は油圧クラッチ３の滑
りにより限定される。

【００１９】ソレノイドバルブ７の開閉は、開閉制御部
90から与えられる開閉指令に応じて行われる。開閉制御
部90の入力側には、車両の走行速度を検出する車速セン
サ９の検出結果が与えられており、開閉制御部90は、車
速センサ９の検出結果が予め設定された所定の基準速度
を上回ったとき閉指令を、逆に基準速度以下であるとき
開指令を発するようになしてある。

【００２０】図１に示す動力舵取装置は、ポンプ本体
１、モータ２及び油圧クラッチ３を一体的に備える図３
に示すポンプ組立体を用いて実現される。図示のポンプ
本体１は、複数枚のベーンを半径方向への進退自在に備
える円筒状のロータ10を偏肉環状をなすカムリング11の
内側に同軸的に遊嵌し、これらをカムリング11の一側に
同軸的に位置決めしたプレッシャプレート12と共にハウ
ジング14内に一体的に収納した後、カムリング11の他側
をエンドプレート13にて閉塞して、カムリング11の内周
とロータ10の外周との間に複数のポンプ室を形成してな
る公知のベーンポンプである。

【００２１】またモータ２は、ポンプ本体１のハウジン
グ14の外側面にその一側を同軸的に固定された薄肉円筒
形のヨークハウジング21の内周にマグネットを固設して
なる固定子20と、これの内部に同軸回動自在に支承さ
れ、外周にコイルを巻着してなる回転子22とを備え、ヨ
ークハウジング21の他側に固設されて回転子22の支承部
材を兼ねるグロメット23を介して行われる前記コイルへ
の給電により、ヨークハウジング21内側に固定子20によ
り形成された磁界中の回転子22に回転力を得る構成とな
っている。

【００２２】回転子22の回転軸24は、ヨークハウジング
21の両側、即ちポンプ本体１のハウジング14の内側、及
びグロメット23の外側に夫々延設されており、ハウジン
グ14側への延設部は、図示の如く、ハウジング14に内嵌
固定された玉軸受とエンドプレート13の軸心部に嵌着さ
れた軸受ブッシュとにより支承してあり、ロータ10はこ
れらの支承位置間に嵌着してある。

【００２３】即ちポンプ本体１とモータ２とは、共通の
回転軸24を介して直結されており、ポンプ本体１のロー
タ10は、モータ２への給電に伴う回転子22の回転に応じ
て回転し、ハウジング14の外側に固設された吸込管15か
らエンドプレート13側の吸込油路16を経て前記ポンプ室
に導入される油を昇圧する動作をなし、昇圧された油
は、プレッシャプレート12背面側の圧力室17、及びこれ
に連通された弁室18を経て吐出される。

【００２４】一方油圧クラッチ３は、前記グロメット23
の外側面に同軸的に固設したクラッチハウジング30の内
部に構成してある。油圧クラッチ３への入力軸31は、玉
軸受32によりその中途部を支承されてクラッチハウジン
グ30の内外に延設させてあり、クラッチハウジング30外
側への入力軸31の延設端は、これに嵌着されたＶプーリ
33、及び該Ｖプーリ33に巻装された図示しないＶベルト
を介して前記エンジン４の出力軸に連結されている。

【００２５】また、クラッチハウジング30内側への入力
軸31の延設端は、グロメット23の軸心部に突出するモー
タ２の回転軸24の延設端に適宜に間隔を有して突き合わ
せてあり、これら両軸24，32の突き合わせ端部には、わ
ずかな間隙を有して相互に対向する一対の摩擦板34，35
が夫々嵌着してあり、入力軸31に嵌着された摩擦板35の
背面側、即ち、他方の摩擦板34との対向面の逆側には、
受圧板36が対向せしめてある。この受圧板36は、クラッ
チハウジング30の内周と入力軸31の外周との間に軸長方
向への摺動自在に嵌挿してあり、該受圧板36の背面側に
は、図示の如く、クラッチハウジング30に嵌着されたＸ
リングとオイルシールとによりその内外周を液密に封止
された導圧室37が形成されている。

【００２６】以上の構成により受圧板36は、導圧室37の
内圧を受圧して摩擦板35に向けて摺動し、該摩擦板35を
対向する摩擦板34に押し付ける作用をなし、このとき両
摩擦板34，35間に作用する摩擦力により、入力軸31と回
転軸24とが係合される。なお受圧板36の非摺動時におけ
る摩擦板35との間の間隔は、両板35，36間に図示の如く
介装されたコイルばねの作用により一定に保たれてお
り、導圧室37への油圧導入に伴う油圧クラッチ３の係合
動作、同じく油圧導出に伴う係合解除動作が確実に行わ
れるようになしてある。

【００２７】前記導圧室37は、クラッチハウジング30の
外面に開口を有して穿設された連結孔80に基端を発し、
その中途にソレノイドバルブ７を備えた導圧孔81の先端
が開口させてあり、前記連結孔80には、ポンプ本体１の
吐出側に基端を発し、図中に２点鎖線にて示す如く配管
された導圧管82の先端が連結してある。従って油圧クラ
ッチ３の前述した係合動作は、中途にソレノイドバルブ
７を備え、連結管82、連結孔80及び導圧孔81からなる導
油路８を介して導入されるポンプ本体１の吐出油圧によ
り生じる。

【００２８】導油路８を開閉するソレノイドバルブ７
は、図示の如く、クラッチハウジング30の外側に固設さ
れたバルブハウジング70に薄肉円筒形のシリンダ筒71を
内嵌固定し、このシリンダ筒71の外側に励磁コイル72を
周設すると共に、シリンダ筒71の内側に軸長方向への摺
動自在にスプール73を嵌挿して、このスプール73の一端
を前記導圧孔81の中途に嵌着した導圧ノズル74の先端に
臨ませた構成となっている。而してスプール73は、励磁
コイル72への通電によりシリンダ筒71の内部に生じる磁
界の作用によりコイルばねの付勢に抗して図の左向きに
摺動し、このとき導圧ノズル74の先端が開放されて、導
油路８全体に連通状態が得られる。即ち、導油路８を経
ての導圧室37への油圧の導入及びこの導入油圧による油
圧クラッチ３の係合動作は、励磁コイル72への通電に伴
うソレノイドバルブ７の開放により生じ、逆に励磁コイ
ル72への通電遮断時には、スプール73が導圧ノズル74の
先端を閉止して導圧室37への油圧送給が遮断される結
果、油圧クラッチ３における係合状態は解除される。

【００２９】油圧クラッチ３の係合時には、Ｖプーリ33
を介して入力軸31に伝達されるエンジン４の駆動力が回
転軸24を介してロータ10に伝達され、このときポンプ本
体１は、エンジン４により駆動されて前述のポンプ作用
を行い、一方油圧クラッチ３の係合遮断時にポンプ本体
１は、これに直結されたモータ２により駆動されて同様
のポンプ作用を行う。油圧クラッチ３の係合及び遮断
は、ソレノイドバルブ７の前述した開閉に応じて生じ、
この開閉は、開閉制御部90の前述した動作に応じて行わ
れる。

【００３０】即ち、車速センサ９により検出される現状
の車速が高いとき、即ち高速走行時には、ソレノイドバ
ルブ７の閉止に伴う油圧クラッチ３の係合遮断により、
ポンプ本体１は、モータ２により回転駆動され、逆に車
速センサ９にて検出される現状の車速が低いとき、即ち
低速走行時又は停止時には、ソレノイドバルブ７の開放
に伴って導入されるポンプ本体１自身の吐出油の作用に
より油圧クラッチ３が係合状態となり、ポンプ本体１
は、Ｖプーリ33を介して伝達されるエンジン４の出力に
より回転駆動される。

【００３１】前述した如く、動力舵取装置の出力端であ
る油圧アクチュエータ６に要求される操舵補助力は、高
速走行時において小さく、また停止時及び低速走行時に
は大きい。従って、ロータ10がモータ２により駆動され
る高速走行時には、ポンプ本体１から油圧制御弁５を経
て油圧アクチュエータ６に送給される油量は少なくてよ
く、また高い送給油圧も必要としない。このことから、
モータ２は小容量のもので十分となり、図３に示す如く
モータ２の小型化が実現される。

【００３２】一方、油圧クラッチ３の係合によりロータ
10がエンジン４により駆動される低速走行時及び停止時
においては、該エンジン４の十分に大きい出力によりポ
ンプ本体１からの送給油に高い油圧と大油量とが確保さ
れ、この送給油により動作する油圧アクチュエータ６
は、大なる操舵補助力を余裕をもって発生することがで
きる。エンジン４によるこの動力負担は低速走行時及び
停止時に限って行われるから、これによるエンジン４の
燃費低下は少ない。またこのとき、エンジン４とロータ
10との係合は、油圧による摩擦板34，35の押し付けに伴
って高い係合力が得られる油圧クラッチ３により行わ
れ、更にこの油圧クラッチ３の係合動作は、ソレノイド
バルブ７の開放に伴って導油路８を経て導入されるポン
プ本体１自身の発生油圧により行われるから、ポンプ本
体１及びモータ２と同軸上に、図示の如き小径の摩擦板
34，35を備えた小型の油圧クラッチ３によりポンプ本体
１への所要の動力の伝達が可能となる。

【００３３】一方、図２に示す動力舵取装置は、ポンプ
本体１及び油圧クラッチ３を一体的に備える図４に示す
ポンプ組立体を用いて構成される。本図におけるポンプ
本体１及び油圧クラッチ３の基本構成は図３に示すもの
と同様であり、同一の符号を付して詳細な説明は省略
し、図３との相違点についてのみ述べる。

【００３４】第１の相違点は、ポンプ本体１のハウジン
グ14にクラッチハウジング30が固定してあり、該クラッ
チハウジング30内に突出するロータ10の回転軸24と油圧
クラッチ３の入力軸31とが直接的に突き合わされ、この
付き合わせ部に摩擦板34，35が嵌着してあることであ
り、モータ２が不要となることから更なる小型化が達成
される。

【００３５】また第２の相違点は、ポンプ本体１の吐出
側を油圧クラッチ３の導圧室37に連通する導油路８が、
ハウジング14及びクラッチハウジング30に穿設された導
圧孔83により構成され、連結管82を不要としたことにあ
り、この構成もまた、モータ２の省略により達成され
る。なお、この導油路８中途のソレノイドバルブ７は、
導圧孔83の中途にハウジング14を穿設して形成された円
形断面のスプール孔75内での図示しないスプールの移動
により開閉動作をなすべく構成してある。

【００３６】更に第３の相違点は、摩擦板34，35間の初
期間隙が０であり、摩擦板35が自身の弾性により摩擦板
34に常時押し付けられるように位置決めされていること
にある。即ち、油圧クラッチ３は、常に弱い係合状態に
あり、導圧室37へ導入される油圧は、摩擦板34，35間の
押し付け力を増し、係合状態を強化する作用をなすのみ
である。

【００３７】而して、ソレノイドバルブ７が閉止されて
いる高速走行時には、ポンプ本体１は、弱い係合状態に
ある油圧クラッチ３を介して伝達されるエンジン４の駆
動力により駆動されて所定の油圧を発生するが、このと
きのエンジン４の動力負担は、油圧クラッチ３が滑りを
生じない範囲に限られており、エンジン４の燃費の低下
量は少ない。この状態で車速が所定の基準速度以下とな
り、ソレノイドバルブ７が開放されると、導油路８を経
て導入されるポンプ本体１の吐出圧により油圧クラッチ
３に強固な係合状態が得られ、ポンプ本体１への十分に
大きい動力伝達が可能となり、ポンプ本体１からの送給
油に高い油圧と大油量とが得られ、この送給油により動
作する油圧アクチュエータ６は、大なる操舵補助力を余
裕をもって発生することができる。

【００３８】なおこの実施例の場合、導油路８を経て導
入される油圧は油圧クラッチ３の係合状態の強弱の切換
えに用いられており、本願における油圧クラッチ３の係
断の内の「断」は、完全な遮断状態だけでなく、不完全
な遮断状態、即ち弱い係合状態も含んでいる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明装置において
は、操舵補助用の送給油圧を発生する油圧ポンプの駆動
軸とエンジンの出力端との間に油圧クラッチを介装し、
該油圧クラッチの係断用の油圧として、前記油圧ポンプ
の送給油圧を導いているため、車速が低く、大なる操舵
補助力を必要とする場合、油圧ポンプから動力舵取装置
に送給される油圧は、開状態にある導油路を経て油圧ク
ラッチにも導入され、該油圧クラッチは強固に係合され
て、油圧ポンプはエンジンから伝達される十分な駆動力
により駆動される。しかも、操舵補助力を発生する油圧
アクチュエータへの送給油圧を発生する油圧ポンプの駆
動軸と車両に搭載したエンジンの出力軸との間に、前記
送給油圧の作用により係合動作をなす油圧クラッチを介
装し、この油圧クラッチへ前記送給油圧を導く導油路を
車速の遅速に応じて開閉する構成により、無為な動力負
担に伴うエンジンの燃費低下を招来することなく、必要
時における十分な操舵補助力が得られ、近年における強
化された燃費規制に対処し得ると共に、このために必要
な前記油圧クラッチは小型のもので十分なことから、ポ
ンプ本体周辺の限定された空間への配設が可能であり、
実現が容易である等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の第１実施例のシステム構成を示す
ブロック図である。

【図２】本発明装置の第２実施例のシステム構成を示す
ブロック図である。

【図３】第１実施例の実施に用いるポンプ組立体の側断
面図である。

【図４】第２実施例の実施に用いるポンプ組立体の側断
面図である。

【符号の説明】

１ ポンプ本体 ２ モータ ３ 油圧クラッチ ４ エンジン ５ 油圧制御弁 ６ 油圧アクチュエータ ７ ソレノイドバルブ ８ 導油路 ９ 車速センサ 10 ロータ 24 回転軸 34 摩擦板 35 摩擦板 36 受圧板 37 導圧室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 6/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に搭載されたエンジン及び電動モー
   タ、又はエンジン単独にて駆動される油圧ポンプからの
   送給油圧により操舵補助力を発生する動力舵取装置にお
   いて、前記油圧ポンプの駆動軸と前記エンジンの出力端
   との間に介装された油圧クラッチと、該油圧クラッチの
   係断用の油圧として前記送給油圧を導く導油路と、前記
   車両の走行速度を検出する車速センサと、該車速センサ
   による検出車速の遅速に応じて前記導油路を開閉する手
   段とを具備することを特徴とする動力舵取装置。