JPH0124667B2 - - 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
は低速走行時におけるのみである。

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
非要最小限とし、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
側に給送する役割りを果たす。そして、このポン
プ１０を駆動するモータ１０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１
０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１６ａ，１６
ｂ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、１７
ｃ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、かつこのバイパス路２０をポンプ
作動時に遮断する左、右一対の弁体２１，２２を
有する制御弁２３をバイパス路２０中に配設する
とともに、この制御弁２３の各弁体２１，２２を
作動させるためにその移動方向両端側に導びかれ
る一対の流体圧信号路の一方に固定絞り２４，２
５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
３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２３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内には左、右
一対をなす弁体２１，２２が摺動自在に支持さ
れ、かつその中央に配設されたスプリング３０に
より両端側に付勢されている。そして、これら弁
体２１，２２間には、通路孔２７ａを介して低圧
側の流体圧信号路３１が接続されて低圧室３２が
形成され、この信号路３１は前記戻り管路１７ｃ
を介してタンク１２側すなわちポンプ吸込側に接
続されている。

また、各弁体２１，２２の外方端に形成された
くぼみ２１ａ，２２ａによつて形成される高圧室
３３ａ，３３ｂには、栓体２９およびバルブ本体
２７の低部に形成された通路孔３４ａ，３４ｂを
介して前記バイパス路２０を構成する左、右一対
の管路２０ａ，２０ｂが接続されている。そし
て、これら管路２０ａ，２０ｂによりポンプ停止
時にはパワーシリンダ１５の左、右シリンダ室１
５ａ，１５ｂ内の作動油が制御弁２３の各高圧室
３３ａ，３３ｂに流入するとともに、一方ポンプ
作動時にはポンプ１０からの吐出側流体圧がコン
トロールバルブ１４、左、右シリンダ室１５ａ，
１５ｂを介して導びかれるように構成されてい
る。すなわち、本発明に係る制御弁２３ではポン
プ作動時におる流体圧信号を導びく高圧側の流体
圧信号路を前記バイパス路２０を構成する管路２
０ａ，２０ｂを利用している点にも特徴を有して
いる。そして、このような構成によれば、装置全
体の回路構成が容易で、また動作上からも、組立
性、さらにコスト面からも有利であるといつた利
点がある。

また、各弁体２１，２２はバルブ孔２８の中央
寄りの外周部に環状溝３５，３６を有し、かつこ
れら各環状溝３５，３６は弁体２１，２２内に形
成された通路２１ｂ，２２ｂにより前記高圧室３
３ａ，３３ｂを形成するくぼみ２１ａ，２２ｂに
接続されている。そして、各環状溝３５，３６は
弁体２１，２２がポンプ停止時においてバルブ孔
２８の両端側に位置するとき、バルブ本体２７の
側部に形成された連通路３７により接続されるよ
うに構成され、これによつてバイパス路２０が形
成されている。なお、図中３８は各弁体２１，２
２の移動を規制するためのストツパである。

そして、前記高圧側流体圧信号路ともなるバイ
パス管路２０ａ，２０ｂ、低圧側流体圧信号路３
１のいずれか一方に、前記各弁体２１，２２の移
動速度を制御する固定絞り２４，２５または２６
が配設されている。この場合、この固定絞り２
４，２５または２６はいずれか一個所に配設すれ
ばよいものであり、またその絞り量は、ポンプ１
０のオン・オフ制御時の車速、自動車の車種によ
る積載荷重等を考慮して適宜設定される。

このような構成において、ポンプ１０の停止時
には、流体圧信号路ともなるバイパス管路２０
ａ，２０ｂと流体圧信号路３１との間に圧力差が
生じないため、弁体２１，２２は、第２図に示さ
れるように、スプリング３０の付勢力によりバル
ブ孔２８の両端側に位置し、これによつて形成さ
れるバイパス路２０にてパワーシリンダ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となる各バイパ
ス管路２０ａ，２０ｂにて高圧室３３ａ，３３ｂ
に導びかれ、これにより低圧室３２側との圧力差
を生じるため各弁体２１，２２はスプリング３０
の付勢力に抗してバルブ孔２８の中央側に移動す
ることになる。そして、このとき、信号路２０
ａ，２０ｂ；３１中の固定絞り２４，２５または
２６の存在により各弁体２１，２２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２１，２２が移動することによつ
て、環状溝３５，３６はバイパス路２０を構成す
る連通路３７から切離されることになり、これに
よつてバイパス路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１５
ａ，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
２１，２２がスプリング３０により元の状態に復
帰し、これにより左、右シリンダ室１５ａ，１５
ｂ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２１，２２の動きも前述したと同様に信号路
２０ａ，２０ｂ；３１中の固定絞り２４，２５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。

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２３の各弁体
２１，２２の動きを緩慢としてハンドルシヨツク
を軽減する高圧側流体圧信号路となるバイパス管
路２０ａ，２０ｂ、低圧側流体圧信号路３１中の
固定絞り２４，２５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４１，４２また
は４３としたところに特徴を有している。

すなわち、弁体２１，２２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４１，４２または４
３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⇒絞り量小）、積載荷重
（荷重大⇒絞り重大）、操舵力（力大⇒絞り重大）、
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。

この場合、本実施例において、コントロール１
３，４０を同一のコントローラとすることは自由
である。

なお、上述した二つの実施例では、左、右一対
の弁体２１，２２を有する制御弁２３において、
各弁体２１，２２の外方端に高圧室３３ａ，３３
ｂを、またその間に低圧室３２を形成し、この低
圧室３２を兼用した場合について説明したが、本
発明はこれに限定されず、低圧室を別個にもち、
かつ互いに離間する方向に弁体を移動させるよう
にしてもよいもので、種々の変形例が考えられ
る。また、その他各部の形状、構造等も適宜変更
し得るものである。

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
路を遮断する左、右一対の弁体を有する制御弁と
を設け、かつこの制御弁の各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各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、制御弁として一対の弁
体にてバイパス路を開閉し得る構造のものを用
い、かつ各弁体を作動させるための流体圧をバイ
パス路を利用して導びくようにしているため、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、２０
ａ，２０ｂ……バイパス管路、２１，２２……弁
体、２３……制御弁、２４，２５；２６……固定
絞り、３１……低圧側流体圧信号路、４０……コ
ントローラ、４１，４２；４３……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
   左、右一対の弁体を有する制御弁とを備え、この
   制御弁の各弁体の移動方向一端側にはポンプの吐
   出側流体圧を導びく流体圧信号路ともなるバイパ
   ス路が接続されるとともに、それぞれの他端側に
   はポンプの吸込側流体圧を導びく流体圧信号路が
   接続され、かつこれら流体圧信号路の一方には絞
   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
   左、右一対の弁体を有する制御弁とを備え、この
   制御弁の各弁体の移動方向一端側にはポンプの吐
   出側流体圧を導びく流体圧信号路ともなるバイパ
   ス路が接続されるとともに、それぞれの他端側に
   はポンプの吸込側流体圧を導びく流体圧信号路が
   接続され、かつこれら流体圧信号路の一方にはコ
   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。