JPH0125114Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、動力舵取装置、殊に操舵力補助を
あまり必要としない状況において、パワーアシス
ト機構を含むステアリングギヤ装置に圧力流体を
供給する液圧ポンプの駆動を制御して省エネルギ
ー化を推進する動力舵取装置に関する。

近時、前輪荷重の増大に伴なつて操舵トルクが
増大する前輪駆動車の増加、女性ドライバーのた
めの操舵トルクの軽減等の目的から動力舵取装置
の需要が確実に増加している。しかし石油の供給
不足による省資源、省エネルギー問題が社会的要
求として強く叫ばれており、動力消費の大きい動
力舵取装置装着車両についてもその見直しが迫ら
れている。

すなわち従来の動力舵取装置は、 ステアリング装置に対するパワーアシストの
必要があるか否かを問わず、ステアリング装置
に圧力流体を供給するための液圧ポンプが、エ
ンジンが回転している間、常時回転しており、
その分だけエンジンの負荷が増大し、殊にパワ
ーアシストを全く必要としない状況下における
エネルギーロスが大きい。

従来から使用されている液圧ポンプは、定容
量型ポンプであつて、エンジン回転数の増大に
伴ない、吐出流量、消費エネルギーが直線的に
増加する。ところで自動車の走行においては、
加速時、高速走行時にエンジン回転数が高くな
る反面、ハンドル操作における操舵抵抗が小さ
く、パワーアシストを殆ど必要としなくなる。
すなわち加速時、高速走行時にエンジン回転数
の増大につれて液圧ポンプの回転数が増大し、
その吐出量が増大するが、この間におけるポン
プの作動は、自動車の操向操作にほとんど役に
立つていない。

以上のロスを軽減するために、フローコント
ロールバルブやドルーピングバルブを組込んだ
ポンプがあるが、ポンプ自体の吐出流量が変ら
ないこと、ポンプ内部の撹拌抵抗が回転数に対
して２次関数的に増加することから、ロスを大
きく軽減することができない。

この考案は、以上のような従来技術のもつ欠点
を解消し、殊にエンジンの始動時、自動車の加速
時、高中速走行時等のように、ステアリングギヤ
装置がパワーアシストを必要としないか、殆ど必
要としない間における動力舵取装置の駆動力を大
巾に軽減し、消費エネルギーを大きく低減する動
力舵取装置を提供することを目的とするものであ
る。

実施例について説明すれば、第１図において、
１はパワーアシスト機構を備えたステアリングギ
ヤ装置であつて、周知の如何なる型式のものでも
よく、液圧回路２を介して液圧ポンプ３が吐出す
る圧力流体を供給されて作動し、その作動流体を
リザーバータンク４に還流する。液圧回路２に
は、圧力流体の供給量を制御する既知の絞り５、
流量制御弁６、およびリリーフ弁７を設けてあ
る。

以上において、液圧ポンプ３の駆動部に、図示
しないエンジンの始動と共に回転するプーリ８の
回転力を断接する液圧クラツチ９を設ける。液圧
クラツチ９への作動用圧力流体の供給は、液圧ポ
ンプ３とは別に設けたサブポンプ１０により行
う。

サブポンプ１０と液圧クラツチ９との間に、ソ
レノイド弁１１を介在させ、ソレノイド弁１１と
液圧クラツチ９とを結ぶ液圧回路１２に、固定絞
り１３を介して圧力流体をリザーバータンク４に
還流させる分岐回路１４を設ける。

ソレノイド弁１１は、車両の操作状況の変化、
例えば車速の変化、エンジン回転数の変化、パワ
ーアシスト機構を含むステアリングギヤ装置１へ
の液体圧力の変化、操舵トルクの変化等を検出し
て液圧回路を変更する如く、サブポンプ１０から
ソレノイド弁１１に至る液圧回路１５に、前記液
圧回路１２またはいま１つの液圧回路１６を選択
的に接続する２つのポート１７，１８を有し、ポ
ート１７を介して液圧回路１５と１２とを連通さ
せ、ポート１８を介して液圧回路１５と１６とを
連通させるようになつている。

液圧回路１６は、自動車の高速走行時等におい
てパワーアシストを全く行わない型式とするとき
は、そのままリザーバータンク４に圧力流体を還
流する構成としてもよいが、これは図に示すよう
に、液圧ポンプ３からステアリング装置１への液
圧回路２に、ソレノイド弁１１が回路を変更した
ときにサブポンプ１０の圧力流体を供給する如く
連結し、その連結部１９と液圧ポンプ３との間
に、液圧ポンプ３に向つて圧力流体が逆流するこ
とを阻止するチエツク弁２０を設ける。

サブポンプ１０は、エンジンの回転力で駆動す
る構成としてもよいが、図示の場合は、電源電池
２１を駆動源とする電動機２２により駆動する構
成としてある。電動機２２で駆動する方が、サブ
ポンプ１０の吐出流量を一定に保つ上で有利であ
る。２３は電源スイツチ、２４はサブポンプ１０
のリリーフ弁である。

ソレノイド弁１１を作動させるための電気信号
発生手段２５は、例えば自動車の走行速度を検出
して、該速度が一定値以上となつたときにソレノ
イド弁の作動用電気信号を発して液圧回路を１２
から１６に変更させる車速センサー、エンジンの
回転数が一定値以上になると前記同様の電気信号
を発するエンジン回転数センサー、ステアリング
ギヤ装置への流体圧力が一定値以下になると前記
同様の電気信号を発する回路圧センサー、操舵ト
ルクが一定値以下になると前記同様の電気信号を
発する操舵トルクセンサー等種々のものがあり、
これらの１つ或いは複数のセンサーの電気信号を
ソレノイド弁１１に印加して作動させる。

第２図は液圧クラツチ９の一例を示す図であつ
て、３０はシリンダハウジングで、ボルト３１を
介して図示しないポンプハウジングに固定する。
シリンダハウジング３０に、摺動子３２を内装し
てシリンダ室３３を形成し、該室３３のポート３
４にソレノイド弁１１からの液圧回路１２を接続
する。摺動子３２の内径穴に、軸受ブツシユ３５
を介して摩擦板軸３６を可回転に嵌合し、摩擦板
軸３６の鍔部内側に、軸受ブツシユ３７を介して
プーリ８を回転自在に嵌合支持し、摺動子３２と
プーリ８との間、及び摩擦板軸３６に螺合して該
軸をシリンダハウジング３０に支持するナツト３
８とシリンダハウジング３０との間のそれぞれに
スラスト軸受３９，４０を介装し、さらに摺動子
３２と摩擦板軸３６との間に、クラツチを切断す
る向きに作用する戻しばね４１を働かせる。摩擦
板軸３６は、軸取付けナツト４２をもつて液圧ポ
ンプ駆動軸４３上に固定する。図中４４，４５は
オイルシールである。

すなわちシリンダ室３３の液圧が一定値以下の
状態では、戻しばね４１により摺動子３２をプー
リ８から離す向きに付勢して、プーリ８を摩擦板
軸３６上で空転させており、シリンダ室３３に後
述の如く一定値以上の液圧が作用すると、ばね４
１の付勢に抗して摺動子３２をプーリ８に向つて
移動させ、該プーリ８と摩擦板軸３６の鍔部の間
に軸力を発生させる。従つてこの軸力と、プーリ
８と摩擦板軸３６の鍔部との接触面の摩擦係数と
により生ずる摩擦力によつて、プーリ８の回転に
摩擦板軸３６を従転させ、液圧ポンプ駆動軸４３
を回転させる。プーリ８がエンジンの回転により
常時回転していることはいうまでもない。なお実
施例では、図示の都合上、戻しばね４１の一端を
摩擦板軸３６の段部に着座させ、他端を摺動子３
２に着座させた形で示してあるが、戻しばね４１
が、摩擦板軸３６の回転、非回転とは無関係に摺
動子３２と共に回転しないか、又はその逆に、摺
動子３２の回転方向の静止状態とは無関係に、摩
擦板軸３６と共に回転又は停止する構造とするこ
とはいうまでもない。

ソレノイド弁１１は、例えば第３図に示す如
く、バルブハウジング５０に、２条のポート１
７，１８を形成したスプール５１を、ソレノイド
コイル５２で作動する図示しない作動子に連結し
て内装し、戻しばね５３で作動子の電磁作動と逆
向きに付勢した構造とし、インポート５４にサブ
ポンプ１０からの液圧回路１５を、アウトポート
５５に液圧クラツチ９への液圧回路１２を、アウ
トポート５６にいま１つの液圧回路１６をそれぞ
れ接続し、ソレノイドコイル５２に既述の信号発
生手段からの信号が印加されていない間、戻しば
ね５３の付勢でポート１７を介して回路１５と１
２とを連通させ、回路１６を遮断、反対にソレノ
イドコイル５２に既述の電気信号による電流が印
加されて該コイル５２が励磁されると戻しばね５
３の付勢に抗してスプール弁５１を移動させ、ポ
ート１８を介して回路１５と１６とを連通させ、
回路１２を遮断する構成とする。なおスプール弁
５１を内装する弁室の両端には、それぞれドレー
ンをリザーバータンク４に戻流させる手段を設け
てある。

この考案は以上のような構造であつて、自動車
のスタートスイツチをオンとしてエンジンを始動
させると共に、サブポンプ１０の駆動用電動機２
２を起動させる。このとき、エンジンが回転を始
めるまでサブポンプ駆動用電動機２２が起動しな
いようにその電源スイツチ２３に対し適宜のリレ
ー装置等によつてタイムラグを与えておくと、通
常の動力舵取装置装着車両が、エンジン始動時に
必要とする始動時エネルギーを少なくすることが
できる。これは、この考案において以下に説明す
るように、エンジンの始動によるもサブポンプの
駆動が開始されて、液圧クラツチ９のシリンダ室
３３の液圧が一定値以上にならない限り液圧ポン
プ３が始動せず、そしてエンジンの回転が開始さ
れた後にサブポンプ１０が駆動されることによ
り、前記エンジン始動時に液圧ポンプ３の駆動エ
ネルギーとサブポンプの駆動エネルギーの両方が
不要となるからである。

サブポンプ１０の駆動が開始された時点では、
車速センサー等の信号発生手段２５が作動してお
らず、従つてソレノイド弁１１のソレノイドコイ
ル５２に電流が流れていないので、スプール弁５
１がポート１７を介して液圧回路１５と１２とを
連通させ、液圧クラツチ９のシリンダ室３３に液
圧を働かせる。液圧回路１２の分岐回路１４に固
定絞り１３を設けてあるので、シリンダ室３３の
液圧が次第に上昇し、固定絞り１３の絞り量に対
応する液圧が得られる。

シリンダ室３３の液圧が一定値以上になると、
戻しばね４１に抗して摺動子３２を右行させ、そ
れまで空転していたプーリ８を摩擦板軸３６の鍔
部に次第に強く押しつけ、液圧クラツチ９を接続
状態として液圧ポンプ３を駆動する。従つて該ポ
ンプ３の吐出流体がステアリングギヤ装置１に供
給され、液圧ポンプ３の吐出流体による通常のパ
ワーアシスト作動が行われ、例えばハンドルのす
え切り操作等を軽い操舵力で行うことができる。
すなわち充分のパワーアシストが行える。なおサ
ブポンプ１０の吐出流体は、液圧回路１２、固定
絞り１３、液圧回路１４を介してリザーバータン
ク４に還流するから、回路１２及びシリンダ室３
３の液圧は固定絞り圧よりも高くなることがな
い。

次に自動車が発進して車速が一定値以上（或は
エンジン回転数、液圧回路２の回路圧、操舵トル
ク等が一定値以上）となると電気信号発生手段２
５が作動してその電気信号によりソレノイド弁１
１のソレノイドコイル５２に励磁電流が流れ、ス
プール弁５１を作動させて液圧回路１５と１２と
の連通を遮断し、液圧回路１５と１６とを連通さ
せる。従つて液圧クラツチ９への流体の供給が遮
断され、そのシリンダ室３３の液圧が回路１２、
固定絞り１３、回路１４を介して消滅し、戻しば
ね４１により摺動子３２が左方付勢されてプーリ
８に対する軸力を消滅し、このためクラツチ断の
状態となつてプーリ８が空転して液圧ポンプ３の
作動が停止する。

一方、液圧回路１６が、液圧回路２に接続され
ているので、サブポンプ１０の吐出流体がステア
リングギヤ装置１のパワーアシスト機構部を介し
てリザーバータンクに還流するようになり、従つ
てステアリングギヤ装置１に対しては、サブポン
プ１０の吐出流体によるパワーアシスト、すなわ
ち流体の流量が少ない状態でのパワーアシストが
行われることになる。

この考案は以上のように、自動車が停止及び低
速走行状態で、大きな流量によるパワーアシスト
を必要とする間のみ主ポンプである液圧ポンプを
駆動し、加速時、高速走行時等のパワーアシスト
を殆んど必要としない状態では、吐出流量の少な
いサブポンプの吐出流体によつてパワーアシスト
を行う構成とされるものであつて、例えば第４図
に示すように、車速Ｓをヨコ軸に、ポンプの吐出
流量をタテ軸にとり、液圧ポンプ３の吐出流量
を₁、サブポンプ１０の吐出流量を₂として、
パワーアシスト機構への液圧ポンプ３からの吐出
流体の供給と、サブポンプ１０からの吐出流体の
供給の切換え時点における流量は、ソレノイド
弁作動時における液圧ポンプ３の吐出流量と、サ
ブポンプ１０の吐出流量とがほとんど同じになる
ように設計しておくことで、図示のようになだら
かに変化し、操舵フイーリングの極端な変化を防
ぐことができる。なお図中Ｏはエンジンの始動後
車速がゼロの状態、Ｌ，Ｍ，Ｈは、それぞれ低
速、中速、高速の各領域を示している。

すなわちこの考案によれば、車両のすえ切り操
作時、極く低速走行時等にあつては、液圧ポンプ
３の吐出流体によつて充分のパワーアシストを行
い、エンジンの始動時、中、高速走行時等にあつ
ては、液圧ポンプ３を不作動としてエンジン負荷
を大巾に低減してエネルギーロスを防止すること
ができ、しかも液圧ポンプ３とそれを駆動するプ
ーリ８との間の液圧クラツチ自体の構造が簡単で
あるから、従来の動力舵取装置に僅かの改造を行
い、サブポンプとその液圧配管等を付設すること
で容易に適応させることができる。

以上詳述したように、本考案によれば、パワー
アシスト機構を備えたステアリングギヤ装置に圧
力流体を供給するポンプ手段が、エンジンにより
駆動される大容量の主ポンプと、電源電池を動力
源とする電動機により駆動される小容量のサブポ
ンプとからなり、上記主ポンプの駆動部に、エン
ジンの回転力を断接する液圧クラツチが設けられ
るとともに、上記サブポンプの液圧回路に、車両
の操作状況の変化を検出する電気信号発生手段に
より作動制御されるソレノイド弁が設けられてな
り、該ソレノイド弁の作動により、上記サブポン
プの液圧回路が、パワーアシストが必要な時、上
記液圧クラツチに連通される第１の液圧回路に連
通される一方、パワーアシストが不要もしくは殆
ど不要な時、上記主ポンプからパワーアシスト機
構に至る主液圧回路の中間に連結されている第２
の液圧回路に連通されるように構成されているか
ら、以下のような種々のすぐれた効果が得られ
る。

(1) 自動車が停止しているときのすえ切り操作時
や極く低速走行時のように、ステアリングギヤ
装置が大きな流量によるパワーアシストを必要
する間は、大容量の主ポンプのみが駆動する一
方、エンジンの始動時、自動車の加速時、中高
速走行時のように、ステアリングギヤ装置がパ
ワーアシストを必要としないか、殆ど必要とし
ない間は、小容量のサブポンプのみが駆動する
ため、特に、ステアリングギヤ装置がパワーア
シストを不要もしくは殆ど不要とする時の動力
舵取装置の駆動力が大巾に軽減され、消費エネ
ルギーを大きく低減することができる。

これにより、近時の前輪駆動車の増加、女性
ドライバーの操舵トルクの軽減目的等に起因す
る動力舵取装置の需要増加と、省資源、省エネ
ルギーの要望に起因するこの種の動力舵取装置
の消費エネルギーの大巾な低減という二つの要
求を同時に満足することができる動力舵取り装
置を提供することができる。

(2) サブポンプは、主ポンプが駆動する時はその
液圧クラツチの駆動源として、また、主ポンプ
が停止している時はパワーアシストの駆動源と
して作用するため、きわめて効率的な駆動が可
能である。

(3) 大容量の主ポンプと小容量のサブポンプの２
つのポンプを適宜切り替えることによつて、ス
テアリングギヤへの圧力流体の供給量を調節す
るものであるから、その流量の切り替えが滑ら
かなものとなり、低速走行域から中、高速走行
域へのパワーアシスト切換時においても快適な
運転フイーリングが得られる。

しかも、主ポンプが停止した中高速走行域に
おいても、サブポンプが作動して、圧力流体を
常時ステアリングギヤに供給するため、動力舵
取装置専用に設計されたシリンダ、ギヤ内部の
シール類が摩擦抵抗となることもなく、中高速
走行域における快適な運転フイーリングが得ら
れる。

しかして、低、中、高速走行全域において、
快適な運転フイーリングが得られる。

(4) サブポンプは小容量のものでよいため、電源
電池を動力源とする電動機駆動とすることがで
き、これにより、大容量の主ポンプと小容量の
サブポンプの動力源として、各ポンプの容量に
対応した大きさの動力源を用いることができ、
この点でも、エネルギーロスを最小限に抑えた
効率的なパワーアシストが行える。

しかも、サブポンプが電動機で駆動されるよ
うにすれば、エンジンの回転に関係なく、その
吐出流量が常時一定に保たれ、この点も省エネ
ルギー対策上有利である。

(5) 従来の動力舵取装置にわずかの改造を行い、
サブポンプとその液圧配管等を付設するのみ
で、容易に本考案の動力舵取装置を適応させる
ことができ、汎用性に富む。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の構成を示す図、
第２図は液圧クラツチの一例を示す縦断面図、第
３図はソレノイド弁の一例を示す縦断面図、第４
図は車速と吐出流量の関係を示す図である。 １……ステアリングギヤ装置、２，１２，１
４，１５，１６……液圧回路、３……液圧ポン
プ、４……リザーバータンク、５……絞り、８…
…プーリ、９……液圧クラツチ、１０……サブポ
ンプ、１１……ソレノイド弁、１７，１８……ポ
ート、１９……連結部、２０……チエツク弁、２
２……電動機、２３……スイツチ、２５……電気
信号発生手段、３０……シリンダハウジング、３
２……摺動子、３３……シリンダ室、３６……摩
擦板軸、４１……戻しばね、４３……駆動軸、５
０……バルブハウジング、５１……スプール弁、
５２……ソレノイドコイル、５３……戻しばね。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) パワーアシスト機構を備えたステアリングギ
   ヤ装置と、該ステアリングギヤ装置に圧力流体
   を供給するポンプ手段とを備えて、操舵力補助
   を行う動力舵取装置において、 前記ポンプ手段が、大容量の主ポンプと、小
   容量のサブポンプとからなり、 前記主ポンプの駆動部に、エンジンの回転力
   を断接する液圧クラツチが設けられ、 前記サブポンプの液圧回路に、車両の操作状
   況の変化を検出する電気信号発生手段により作
   動制御されて、サブポンプの液圧回路を第１の
   液圧回路と第２の液圧回路のいずれかに選択的
   に連通するソレノイド弁が設けられ、 前記第１の液圧回路は、前記液圧クラツチに
   連通されるとともに、固定絞りを介してリザー
   バータンクに圧力流体を還流させる分岐回路に
   連通され、 前記第２の液圧回路は、前記主ポンプからパ
   ワーアシスト機構に至る主液圧回路の中間に連
   結され、 該主液圧回路の連結部と主ポンプとの間に、
   前記主ポンプに向かつて逆流する圧力流体を阻
   止するチエツク弁が設けられ、 パワーアシストが必要な時、前記ソレノイド
   弁により、前記サブポンプの液圧回路と第１の
   液圧回路が連通されて、前記主ポンプが駆動さ
   れ、一方、パワーアシストが不要もしくは殆ど
   不要な時、前記ソレノイド弁により、前記サブ
   ポンプの液圧回路と第２の液圧回路が連通され
   て、前記主ポンプが駆動停止されるとともに、
   前記サブポンプの吐出流体によりパワーアシス
   トがなされることを特徴とする動力舵取装置。 (2) 前記サブポンプが、電源電池を動力源とする
   電動機で駆動される小型ポンプとされた実用新
   案登録請求の範囲(1)記載の動力舵取装置。 (3) 車両の操作状況の変化を検出する電気信号発
   生手段が、車速に対応した電気信号を発生する
   車速センサー、エンジン回転数に対応した電気
   信号を発生するエンジン回転数センサー、パワ
   ーアシスト機構を含むステアリングギヤ装置へ
   の流体圧力に対応した電気信号を発生する回路
   圧センサー、操舵トルクに対応した電気信号を
   発生する操舵トルクセンサーのずれか一つ以上
   のセンサーからなる実用新案登録請求の範囲(1)
   または(2)記載の動力舵取装置。 (4) 前記サブポンプの始動が少なくともエンジン
   の始動後に行われるようにされた実用新案登録
   請求の範囲(1)から(3)までのいずれか一つに記載
   の動力舵取装置。