JPH0124666B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、各種自動車に搭載され運転者の舵取
操作力を軽減するために用いられる動力舵取装置
に関する。

この種の動力舵取装置は、一般にパワーステア
リングと称され、軽快でかつ迅速な舵取操作を行
なえ、しかも不整地走行時などにおいてもハンド
ルを取られることなく安定した運転ができ、これ
により運転者の疲労軽減化に果たす役割が大きい
ことから、大型トラツク、バス等から小型自動車
に至るまで盛んに用いられている。

ところで、このような動力舵取装置において、
その油圧発生源となるポンプは、通常、自動車の
エンジンで回転駆動されている。したがつて、こ
のようなポンプからの作動油の吐出量はエンジン
の回転数に比例して増減するもので、そのポンプ
容量はエンジンの低回転域すなわちポンプ吐出量
が少ないときでも動作上必要な十分の流量を供給
できるように設定されている。

しかし、ポンプ容量をこのように設定すると、
エンジンの高回転域では不必要に大きな流量を吐
出することになり、無駄が多くまたこのポンプ駆
動のためのエンジンの消費馬力も大きくなり、省
エネルギ対策上好ましくない。

特に、実際の運転時において、動力舵取装置に
よる大きな操舵補助力を必要とするのは、停車時
および低速走行時であり、しかもこれとは逆に高
速走行時においては大きな操舵補助力は不要とな
る。すなわち、自動車が高速走行している際に圧
油の供給量が大きく、これにより大きな操舵補助
力が働くと、ハンドルが軽るすぎることとなり、
運転者にとつて不安感を生じるもので、操舵性の
点で好ましくなく、またこのような高速走行時に
はハンドルを大きく操作することは少なく、これ
は低速走行時においてのみである。

したがつて、従来のこの種装置では、ポンプの
吐出側通路の途中に流量制御弁を設け、エンジン
の高回転域において装置本体側への圧油の供給量
を一定に保ち、過大流量による作動不良を防ぐと
ともに、いわゆるドルーピング機構をさらに付設
して圧油の供給量をエンジンの高回転域である程
度減少できるように構成することが一般に行なわ
れている。しかし、このような構造では、折角ポ
ンプから吐出された圧油のうち、余分なものを単
にタンク側に還流させているだけであるため、ポ
ンプの消費馬力を軽減することはできず、省エネ
ルギ対策上好ましいものではない。

このため、従来から容量の小さな２台のポンプ
を用い、これら両ポンプからの圧油を流路切換機
構により選択的に供給するようにした構成のもの
が知られている。すなわち、上述した流路切換機
構により必要時にのみ両ポンプからの圧油を合流
して本体側に供給し、常時は一方のポンプのみを
油圧供給用として用い、他方はタンク側に接続し
て無負荷状態とし、これによりポンプの消費馬力
の軽減化を図るようにしている。

しかしながら、このような構造を採用したとし
ても、１台のポンプは自動車の運転中常時駆動さ
れているもので、そのロスは大きく、ポンプ消費
馬力の無駄を完全に省いたとは言えないもので、
まだまだ改善の余地が残されている。特に、近年
では自動車用エンジンの燃費向上が大きく叫ばれ
ており、上述した動力舵取装置用のポンプ消費馬
力を必要最小限にすることが望まれている。

このため、現在この種の動力舵取装置におい
て、油圧発生源となるポンプを電磁クラツチを介
してエンジンに連結したり、あるいはモータ駆動
とすることにより、ポンプを車速に応じてオン・
オフ制御することが考えられている。すなわち、
自動車の低速走行時においてはポンプを作動させ
て圧油を給送し、操舵時に十分な操舵補助力を生
じさせる一方、高速走行時にはポンプを停止し、
マニユアル操舵を行なうように構成する。この場
合、高速走行時の操舵操作はハンドルを大きく回
すといつたことが少なく、またある程度剛性が大
きい方が好ましいため、走行安定性の面で何ら支
障ないものである。そして、このような構成とす
れば、ポンプを駆動するために必要な消費馬力を
必要最小限とし、省エネルギ効果を発揮すること
が可能となる。

しかし、このようにポンプをオン・オフ制御す
るうえで問題とされることは、ポンプを作動また
は停止させたときに操舵力が急変し、ハンドルシ
ヨツクとなつてあらわれることである。これを第
１図中実線にて示している。なお、図中f_ONはポ
ンプ作動時における操舵力、f_OFFはポンプ停止時
における操舵力である。

そして、このような問題は、たとえば操舵中に
ポンプが始動されたとき、急に操舵角が大きくな
ることからハンドルの切り過ぎとなつてあらわれ
る恐れがあり、またこれとは逆に操舵中にポンプ
が停止されたとしても同様で、上述した操舵力の
急変を防ぎ、操舵力の変化を、第１図中破線で示
すように、できるだけ緩やかなものとするといつ
た対策を講じる必要がある。特に、このような操
舵力変化の問題は運転者個々の操舵力、操舵角、
車速、さらには積載荷重等によつて異なるもの
で、このような点をも考慮しなければならない。

また、上述したようにポンプをオン・オフ制御
するものでは、ポンプを停止させたときに、ハン
ドルが極端に重くなり、通常のマニユアルステア
リングよりも大きな操舵力を必要とするといつた
問題も生じる。すなわち、ポンプによる圧油の給
送が停止されたとしても、操舵補助力を生じさせ
るパワーシリンダの左、右シリンダ室には作動油
が平均して充満されている。したがつて、運転者
がハンドル操作を行なうと、舵取り輪に連結され
ているパワーシリンダのピストンが両側室内の作
動油の抵抗を受けた状態で移動することとなり、
これによりハンドルが極端に重いという感覚を運
転者に与える結果となる。

このため、従来からパワーシリンダの左、右シ
リンダ室への圧油の供給を制御するコントロール
バルブ内に、ポンプの吐出側と吸込側とを短絡す
るチエツクバルブを付設することが行なわれてい
るが、このようなチエツクバルブではパワーシリ
ンダの左、右シリンダ室内の作動油を操舵操作に
応じて迅速に排出するといつた効果は期待できな
いもので、より簡単かつ適切な構成により上述し
たハンドル操作感覚を適正なものとすることがで
きる装置の出現が要望されている。特に、オン・
オフ制御するポンプを備えた装置では、ポンプ作
動時において適正な操舵補助力を生じさせ得る構
成としなければならないもので、このような点を
も考慮しなければならない。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもの
で、操舵補助力を生じさせるパワーシリンダの
左、右シリンダ室を接続するバイパス路を設ける
とともに、ポンプ作動時に導びかれる流体圧を感
知して作動しこのバイパス路を遮断する制御弁を
バイパス路中に配設し、かつこの制御弁を作動す
る流体圧信号路に固定絞りまたはコントローラに
よつて制御される可変絞りを設けるという簡単な
構成によつて、ポンプをオン・オフ制御したと
き、制御弁を緩やかに作動させて両シリンダ室を
隔離または連通させ、これにより操舵力の急変を
防いでハンドルシヨツクを最低減に押え、かつポ
ンプ作動時には適正な操舵補助力を生じさせて軽
快な舵取操作を可能とし、またポンプ停止時にお
ける操舵力を可能な限り軽減し、操舵感覚を適正
なものとすることが可能な省エネタイプの動力舵
取装置を提供するものである。

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳
細に説明する。

第２図は本発明に係る動力舵取装置の一実施例
を示すものであり、同図において、符号１０で示
すものは動力舵取装置の油圧源となるオイルポン
プで、このポンプ１０はモータ１１により回転駆
動され、オイルタンク１２内の作動油を装置本体
側に給送する役割を果たす。そして、このポンプ
１０を駆動するモータ１１は車速に応じて制御信
号を送出するコントローラ１３によりオン・オフ
制御される。すなわち、車速が所定速度以下の低
速走行時においてはモータ１１によりポンプ１０
は作動されて圧油を給送し、所定速度以上の高速
走行時においては停止されるように構成されてい
る。勿論、このポンプ１０をオンする時点とオフ
する時点とを所望の幅をもつてずらして設定し、
ポンプ１０が断続して作動するといつたことがな
いように配慮されている。

なお、本実施例では、ポンプ１０をモータ１１
により駆動するように構成しているが、本発明は
これに限定されず、ポンプ１０をたとえば電磁ク
ラツチを介して自動車のエンジンにより駆動する
ようにし、この電磁クラツチを上述したコントロ
ーラ１３にて制御するように構成してもよいこと
は言うまでもない。

１４は前記ポンプ１０からの圧油の流路を図示
しない舵取ハンドルの操舵方向に応じて切換える
コントロールバルブ、１５はこのコントロールバ
ルブ１４にてポンプ１０からの圧油が左、右シリ
ンダ室１５ａ，１５ｂに選択的に供給されること
により操舵補助力を生じさせるパワーシリンダ
で、このパワーシリンダ１５内で摺動動作するピ
ストン１６から延設されたピストンロツド１６
ａ，１６ａが図示しない舵取りリンク機構を介し
て左、右舵取り輪に連結されている。なお、図中
１７ａ，１７ｂはポンプ１０の吸込側、吐出側管
路、１７ｃはコントロールバルブ１４からタンク
１２に至る戻り管路、１８ａ，１８ｂはコントロ
ールバルブ１４からパワーシリンダ１５の左、右
シリンダ室１５ａ，１５ｂに至る管路である。

さて、本発明によれば、上述した構成による動
力舵取装置において、前記パワーシリンダ１５の
左、右シリンダ室１５ａ，１５ｂをバイパス路２
０にて接続し、かつこのバイパス２０をポンプ作
動時に遮断する弁体２１を有する制御弁２２をバ
イパス路２０中に配設するとともに、この制御弁
２２の弁体２１を作動させるためにその移動方向
両端側に導びかれる流体圧信号路２３，２４のい
ずれか一方に固定絞り２５または２６を設けるよ
うにしたところに特徴を有している。

すなわち、上述したバイパス路２０を制御弁２
２にて開閉制御することによりポンプ作動時には
左、右シリンダ室１５ａ，１５ｂを確実に隔離し
て適正な操舵補助力を生じさせるとともに、ポン
プ停止時には左、右シリンダ室１５ａ，１５ｂを
短絡させてマニユアル舵取操作の操舵力を軽減
し、かつ前記制御弁２２の開閉制御を緩慢にする
ことによりポンプ１０の作動または停止直後の操
舵力変化を可能な限り吸収してハンドルシヨツク
をやわらげるように構成している。

これを詳述すると、図中２７はバルブ孔２８を
有するバルブ本体、２９はバルブ孔２８の開口を
閉塞する栓体で、このバルブ孔２８内にはその軸
線方向中央部外周に環状溝３０を有する弁体２１
が摺動自在に支持され、かつバルブ孔２８の一端
側、本実施例では下端側に配設されたスプリング
３１により常時上方向への付勢力を与えられてい
る。そして、弁体２１がバルブ孔２８の上端側に
位置したときにその環状溝３０に臨むようにバル
ブ本体２７の側方から一対の通路孔３２ａ，３２
ｂが穿設され、これら通路孔３２ａ，３２ｂに対
し前記左、右シリンダ室１５ａ，１５ｂからのバ
イパス管路２０ａ，２０ｂが接続され、これによ
り両管路２０ａ，２０ｂ、通路孔３２ａ，３２ｂ
および弁体２１の環状溝３０によつて前記バイパ
ス路２０を形成するように構成されている。

また、前記弁体２１の上端側に形成されたくぼ
み２１ａによつて形成される高圧室３３には、ポ
ンプ吐出側管路１７ｂからポンプ１０の吐出側流
体圧を導びく高圧側の流体圧信号路２３が栓体２
９に形成された通路孔２９ａを介して接続されて
いる。さらに、弁体２１下端側のくぼみ２１ｂに
よつて形成される低圧室３４には、バルブ本体２
７底部の通路孔２７ａを介して低圧側の流体圧信
号路２４が接続され、この信号路２４は戻り管路
１７ｃを介してタンク１２側に接続され、ポンプ
１０の吸込側流体圧が導びかれている。そして、
これら流体圧信号路２３，２４の一方に前記固定
絞り２５または２６が設けられている。なお、前
記環状溝３０と低圧室３４を形成するくぼみ２１
ｂとは通路２１ｃを介して弁体２１内に連通され
ている。

このような構成において、ポンプ１０の停止時
には、流体圧信号路２３と２４との間に圧力差が
生じないため、弁体２１は、第２図に示されるよ
うに、スプリング３１の付勢力によりバルブ孔２
８の上端側に位置し、これによつて形成されるバ
イパス路２０にはパワーシリンダ１５の左、右シ
リンダ室１５ａ，１５ｂは短絡されている。した
がつて、この状態で舵取操作が行なわれると、
左、右シリンダ室１５ａ，１５ｂ内の作動油は舵
取り輪に連動するピストン１６の動きに応じてバ
イパス路２０により互いに反対側のシリンダ室ま
たはタンク１２側に流動し、これによりピストン
１６の動きを防げる負荷となるといつた問題は生
じない。その結果、ポンプ１０の停止時における
マニユアル操舵を行なう際に、ハンドルが極端に
重くなるといつた従来の問題はなくなり、操舵力
が軽減され、適正かつ確実なハンドル操作を行な
えるものである。

また、ポンプ１０が作動され、圧油の給送が開
始されると、その流体圧が信号路２３にて高圧室
３３に導びかれ、これにより低圧室３４側との圧
力差を生じるため弁体２１はスプリング３１の付
勢力に抗して下降することになる。そして、この
とき、信号路２３，２４中の固定絞り２５または
２６の存在により弁体２１は緩慢に動作し、これ
により左、右シリンダ室１５ａ，１５ｂ内の急激
な圧力上昇を防ぎ、操舵力の急変いわゆるハンド
ルシヨツクを軽減するように機能する。

また、弁体２１が移動することによつて、環状
溝３０はバイパス路２０を構成する通路孔３２
ａ，３２ｂから切離されてバイパス路２０は遮断
される。したがつて、パワーシリンダ１５の左、
右シリンダ室１５ａ，１５ｂはポンプ作動時にお
いて確実に隔離された状態となり、これによりコ
ントロールバルブ１４を介して選択的に供給され
る圧油にて通常の操舵補助力を生じさせ、ハンド
ル操作を軽減させるように機能する。

そして、再びポンプ１０が停止されると、弁体
２１がスプリング３１により元の状態に復帰し、
これにより左、右シリンダ室１５ａ，１５ｂがバ
イパス路２０にて短絡されたマニユアル操舵状態
となる。勿論、このポンプ停止時における弁体２
１の動きも前述したと同様に信号路２３，２４中
の固定絞り２５または２６の存在により緩慢とな
り、これにより左、右シリンダ室１５ａ，１５ｂ
内での急激な圧力低下をおさえ、操舵力の急変を
防いでハンドルシヨツクを軽減させるように機能
する。

なお、上述した流体圧信号路２３，２４中の固
定絞り２５，２６はいずれか一方のみでよいもの
であり、またその絞り量は、ポンプ１０のオン・
オフ制御時の車速、自動車の車種による積載荷重
等を適宜考慮して設定される。

第３図は本発明に係る動力舵取装置の別の実施
例を示すもので、同図において第２図と同一部分
あるいは相当する部分には同一番号を付してその
詳細な説明は省略する。

さて、本実施例によれば、制御弁２２の弁体２
１の動きを緩慢としてハンドルシヨツクを軽減す
る流体圧信号路２３，２４中の固定絞り２５また
は２６を、コントローラ４０によつて制御される
可変絞り４１または４２としたところに特徴を有
している。

すなわち、弁体２１の動きを制御する絞りを可
変自在とすることによつてその制御に自由度をも
たせ、種々の走行条件に対処できるようにしたも
のである。たとえば操舵中にポンプ１０がオン・
オフされる場合には絞り量を大きくして操舵力の
急変を防ぎ、ハンドルシヨツクを軽減する必要が
あるが、直進走行中はあまり問題とはされないも
のである。そして、このときには絞り量を小さく
あるいはゼロとしてもよいものである。

したがつて、前記可変絞り４１または４２を制
御するコントローラ４０に与えられる条件として
は、たとえば操舵角（角度が大のとき、絞り量は
大）、車速（車速大⇒絞り量小）、積載荷重（荷重
大⇒絞り量大）、操舵力（力大⇒絞り量大）、運転
者の好みなどが考えられる。そして、これらの条
件にて可変絞り４１または４２の絞り量を適宜調
整すればよいものである。

なお、第３図に示す実施例において、コントロ
ーラ１３，４０を同一のコントローラとすること
は自由である。

以上説明したように、本発明に係る動力舵取装
置によれば、操舵補助力を生じさせるパワーシリ
ンダの左、右シリンダ室を接続するバイパス路
と、このバイパス路中に配置されポンプ作動時に
導びかれる流体圧を感知して作動しこのバイパス
路を遮断する弁体を有する制御弁とを設け、かつ
この制御弁の弁体を作動させるための流体圧信号
路に絞りを配設するようにしたので、簡単な構成
にもかかわらず、ポンプをオン・オフ制御したと
き制御弁の弁体を緩やかに動作させて両シリンダ
室を隔離または連通させることができ、これによ
り操舵力の急変を防いでハンドルシヨツクを軽減
することができる。また、ポンプ作動時には制御
弁の働きにより両シリンダ室を確実に隔離し、こ
れら各シリンダ室に選択的に供給される圧力流体
により適正かつ確実な操舵補助力を生じさせ、軽
快な操舵操作を行なうことができ、一方ポンプ停
止時には両シリンダ室を短絡させてピストンの動
きを妨げる負荷を取り除き、操舵力を軽減して適
正なマニユアル操舵を行なうことができる。

さらに、制御弁の弁体の動きを制御する絞りを
可変自在とすることにより、種々の走行条件に応
じた適正かつ確実な制御を行なうことが可能とな
り、これにより操舵感覚をより適正なものとする
ことができる。

そして、上述した本発明による動力舵取装置を
用い、自動車の低速走行時にはポンプを作動さ
せ、高速走行時にはポンプを停止させることによ
つて、操舵性に何らの支障を与えることなくポン
プの駆動による消費馬力を必要最小限とし、省エ
ネルギ効果を発揮させることができる。

また、本発明によれば、制御弁として１個の弁
体にてバイパス路を開閉し得る構造のものを用い
ているため、その構成が簡単で、しかも動作上の
信頼性が大きく、また量産性の面でも優れ、コス
ト的にも安価であるといつた利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の動力舵取装置においてポンプを
オン・オフ制御した際の操舵力変化を示す特性
図、第２図は本発明に係る動力舵取装置の一実施
例を示す概略構成図、第３図は本発明の別の実施
例を示す概略構成図である。 １０……ポンプ、１１……モータ、１２……タ
ンク、１３……コントローラ、１５……パワーシ
リンダ、１５ａ，１５ｂ……左、右シリンダ室、
１６……ピストン、２０……バイパス路、２１…
…弁体、２２……制御弁、２３，２４……流体圧
信号路、２５，２６……固定絞り、４０……コン
トローラ、４１，４２……可変絞り。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 必要に応じて作動されて圧力流体を送出する
   ポンプと、このポンプからの圧力流体が舵取操作
   に応じて左、右シリンダ室に選択的に供給される
   ことにより操舵補助力を生じさせるパワーシリン
   ダと、このパワーシリンダの左、右シリンダ室を
   接続するバイパス路と、このバイパス路中に設け
   られポンプ作動時にこのバイパス路を遮断する弁
   体を有する制御弁とを備え、この制御弁はその弁
   体の移動方向両端側にポンプの吐出側流体圧と吸
   込側流体圧とを導びく流体圧信号路を有し、かつ
   この流体圧信号路の途中には絞りが配設されてい
   ることを特徴とする動力舵取装置。 ２ 必要に応じて作動されて圧力流体を送出する
   ポンプと、このポンプからの圧力流体が舵取操作
   に応じて左、右シリンダ室に選択的に供給される
   ことにより操舵補助力を生じさせるパワーシリン
   ダと、このパワーシリンダの左、右シリンダ室を
   接続するバイパス路と、このバイパス路中に設け
   られポンプ作動時にこのバイパス路を遮断する弁
   体を有する制御弁とを備え、この制御弁はその弁
   体の移動方向両端側にポンプの吐出側流体圧と吸
   込側流体圧とを導びく流体圧信号路を有し、かつ
   この流体圧信号路の途中にはコントローラにより
   制御される可変絞りが配設されていることを特徴
   とする動力舵取装置。