JPH0152228B2 - - 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、高速走行時の舵取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
とするようになることである。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、上述し
たマニユアル操舵時の操舵力は、車速や積載荷
重、さらには操舵角等の走行条件によつて異なる
もので、このような点を考慮した適正なハンドル
操作感覚を得られるようにすることが望まれてい
る。また、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。

また、上述したポンプをオン・オフ制御するも
のでは、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
れるという問題も生じている。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もある。特に、このような操
舵変化の問題も、運転者個々の操舵力、操舵角、
車速、さらには積載荷重時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。

本発明はこのような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と、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を配
設するとともに、前記バイパス路中に制御弁と直
列にポンプ停止時において車輌の各種走行条件等
に応じてコントローラにより可変制御される可変
絞りを設けるという簡単な構成によつて、ポンプ
をオン・オフ制御したとしても、ポンプ作動時に
は両シリンダ室を確実に隔離して適正な操舵補助
力を生じさせることができ、またポンプ停止時に
は両シリンダ室がバイパス路を介して短絡され、
しかもその流路抵抗が調整されるため走行条件等
に応じた適正なマニユアル操舵を行なうことがで
き、さらに制御弁の作動を制御する流体圧信号路
にも同様にポンプの作動または停止直後において
車輌の各種走行条件等に応じてコントローラによ
り可変制御される可変絞りを設けることによりポ
ンプのオン・オフ時の操舵力の急変を防止するこ
とも可能となる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、かつこのバイパス路２０をポンプ
作動時に導びかれる流体圧を感知して作動される
ことにより遮断する弁体２１を有する制御弁２２
を、バイパス路２０中に介在させて配設するとと
もに、ポンプ停止時において車輌の各種走行条件
等に応じてコントローラ２３により可変制御され
る可変絞り２４，２５を、前記バイパス路２０中
で制御弁２２に直列して配設するようにしたとこ
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操舵操作の操舵力を軽減
し、かつこのポンプ停止時における操舵力を種々
の走行条件により調整できるように構成したもの
である。

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３４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３５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３６が接続され、この信号路３６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。なお、前
記環状溝３０と低圧室３５を形成するくぼみ２１
ｂとは通路２１ｃを介して弁体２１内で連通され
ている。

そして、上述した構成による制御弁２２を有す
るバイパス路２０の途中、すなわち各シリンダ室
１５ａ，１５ｂからのバイパス管路２０ａ，２０
ｂに、それぞれポンプ停止時において車輌の各種
走行条件等に応じてコントローラ２３により可変
制御される可変絞り２４，２５を配設している。

すなわち、上述した構成において、ポンプ１０
の停止時には、流体圧信号路３４，３６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２８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の動きを妨げる負荷となるといつた問題
はなくなり、従来のようなハンドルが極端に重く
なるといつた不具合のない、操舵力の軽減された
適正なマニユアル操舵を行なうことが可能とな
る。

そして、このとき、本発明による可変絞り２
４，２５をバイパス路２０中に設けることによつ
て、このポンプ停止時におけるマニユアル操舵力
を種々の走行条件等によつて調整することが可能
となるものである。これは、これら可変絞り２
４，２５の絞り量によつて両シリンダ室１５ａ，
１５ｂ間で流動する作動油が抵抗を受け、これが
ピストン１６に対する負荷となつて操舵力が変化
することから容易に理解されよう。

たとえば高速車などでは操舵力は重い方が好ま
しく、可変絞り２４，２５の絞り量を大きくする
とよいが、一方低速車などでは操舵力はできるだ
け軽い方が好ましく、絞り量を小さくまたはゼロ
とする必要がある。

したがつて、これら可変絞り２４，２５を制御
するコントローラ２３に与えられる条件として
は、たとえば車速（速度大のとき絞り量大）、積
載荷重（荷重大⇒締り量小）、操舵角（角度大⇒
絞り量小）、操舵力（力大⇒絞り量小）などが考
えられ、さらに手動つまみなどを設けて運転者の
好みにより調整できるようにしてもよく、種々の
条件が考えられる。

なお、この場合のコントローラ２３とモータ１
１等を制御するコントローラ１３とを同一のもの
とすることは自由である。また、上述した可変絞
り２４，２５はいずれか一方で充分に機能し得る
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３４にて高圧室
３３に導びかれ、これにより弁体２１はスプリン
グ３１の付勢力に抗して低圧室３５側に移動す
る。そして、このように弁体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
る通路溝３２ａ，３２ｂから切離され、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は確実
に隔離された状態となり、これによつてコントロ
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はスプリング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。

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、バイパス路２０中に
設けられた第１の可変絞り２４，２５のほかに、
同じくコントローラ２３によつてポンプ１０の作
動または停止直後に車輌の各種走行条件に応じて
可変制御される第２の可変絞り４０または４１
を、制御弁２２の弁体２１を作動させるための流
体圧信号路３４，３６のいずれか一方に設けたと
ころに特徴を有している。すなわち、前記流体圧
信号路３４，３６の一部に絞りを設けることによ
り制御弁２２の開閉制御動作を緩慢にしてポンプ
１０の作動または停止直後の操舵力の急変を防
ぎ、ハンドルシヨツクを軽減するようにし、しか
も上述した絞りを可変自在とすることによつてそ
の制御の自由度をもたせ、種々の走行条件に対処
できるようにしたものである。

これを詳述すると、ポンプ１０が作動または停
止すると、圧油がパワーシリンダ１５側に急送さ
れたり、あるいは圧油の送出が急に停止されるた
め、左、右シリンダ室１５ａ，１５ｂ内で急激な
圧力上昇、または低下を招き、これが操舵力の急
変を引き起すものであるが、上述したように流体
圧信号路３４，３６の一部に可変絞り４０または
４１を設けることによつて弁体２１を緩慢に動作
させることができ、上述した急激な変化を吸収す
ることが可能となる。

しかし、上述した弁体２１の緩慢な動作は種々
の走行条件によつてその必要性が異なり、場合に
よつては不用となるものである。

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。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、前記第２の可変絞り４０または４
１を制御するコントローラ２３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４０または４１の絞り量を適
宜調整すればよいものである。

そして、このようなコントローラ２３による第
２の可変絞り４０または４１の制御において、注
目すべきことは、前述した第１の可変絞り２４ま
たは２５の制御と全く逆になることで、このため
本実施例では同一のコントローラ２３にて両可変
絞りを制御するようにしている。しかし、これに
限定されず、別々の制御部として設けるようにし
てもよいことは言うまでもない。

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動作時に
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
前記バイパス路中にポンプ停止時において車輌の
各種走行条件等に応じてコントローラにより可変
制御される可変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
制御したとしても、ポンプ作動時には両シリンダ
室を確実に隔離して適正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る一方、
ポンプ停止時には両シリンダ室を短絡させ、しか
も流路抵抗を調整して走行条件に応じた適正かつ
適切なマニユアル操舵を行なうことができる。

また、本発明によれば、上述した制御弁を作動
させるための流体圧信号路にも同様にしてコント
ローラによりポンプの作動または停止直後におい
て車輌の各種走行条件等により可変制御される可
変絞りを設けることによつて、ポンプをオン・オ
フ制御した際の操舵力の急変を、走行条件等を考
慮して防ぎ、ハンドルシヨツクを軽減することが
でき、動力舵取装置としての信頼性、さらにはよ
り機能的に優れたものとすることが可能となり、
その効果は大きい。

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……弁体、２
２……制御弁、２３……コントローラ、２４，２
５……第１の可変絞り、３４，３６……流体圧信
号路、４０，４１……第２の可変絞り。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 必要に応じてオン・オフ作動され圧力流体を
   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
   中に介在して設けられポンプ作動時に導びかれる
   流体圧を感知して作動されることによりこのバイ
   パス路を遮断する弁体を有する制御弁とを備えて
   なり、前記バイパス路中には、ポンプ停止時にお
   いて車輌の各種走行条件等に応じてコントローラ
   により可変制御される可変絞りが、前記制御弁に
   直列して配設されていることを特徴とする動力舵
   取装置。 ２ 必要に応じてオン・オフ作動され圧力流体を
   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
   中に介在して設けられポンプ作動時に導びかれる
   流体圧を感知して作動されることによりこのバイ
   パス路を遮断する弁体を有する制御弁と、前記バ
   イパス路中にこの制御弁に直列して設けられポン
   プ停止時において車輌の各種走行条件等に応じて
   コントローラにより可変制御される第１の可変絞
   りとを備えてなり、前記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、ポンプの作動または停止直
   後において車輌の走行条件等に応じてコントロー
   ラにより可変制御される第２の可変絞りが設けら
   れていることを特徴とする動力舵取装置。