JPH0263966A - 車輌のパワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 髪！上皇五旦立互 本発明は、車輌用液圧作動式パワーステアリング装置に
関する。

従来の技術　び　　が解決しようとする問題点このよう
な装置においては、運転者に対して、操舵輪におけるの
と一致した「感触」があることかまず重要なことであり
、第２に、装置の構造が簡単であり、操作が効果的であ
ることが保証されること、それにより取り付は費用とラ
ンニングコストが節約できることである。殆どの装置に
おいて、液圧は両面アクチュエータに作用し、そのピス
トンはレシプロ式操舵部材に連結され、前記液圧の供給
方法は様々である。例えば、開放式センターシステムは
感触は良いが、前記流体を常に循環させなければならず
、無駄が多い。この問題を克服するために、流体の供給
源からのサーボ作動による、閉鎮式センターシステムが
使用可能であルカ、ここでは、良い感触を提供するため
に十分反応性の良いサーボ弁を作ることは困難かつ高価
である。英国特許公開明細書第２１５４１８９号に示さ
れているような他の方式のシステムにおいては、流体圧
力は、要求に従い、無限変速Ｎ勤モータにより駆動され
る可逆ポンプにより供給される。前記ポンプは液体をリ
ザーバから、そのピストンがレシプロ部材に連結されて
いる両面液圧アクチュエータの適当な室へ供給するが、
この場合はラックアンドビニオン機構のステアリングラ
ックである。この構造の利点は、動力補助を必要とする
場合だけ、液圧が発生することであり、かくて、ランニ
ングコストを節約でき、一方で電動モータを使用してい
るので、ポンプは液圧を非常に正確に供給でき、それに
より確実な感触が保証される。しかしながら、前記シス
テムはその構造がまだ複雑であり、そのため、実際にお
いては、前記システムは数個の制御弁を必要とする。

・四点を解決するための手「 本発明に従えば、車輌のステアリング機構用の液圧作動
式動力補助システムは、操舵輪により操舵されるロータ
リーステアリング部材と、他端にレシプロステアリング
制御部材とを有し、各端にはステアリングブーツがあり
、液圧は一対の液圧室に供給され、前記室内の圧力は制
御部材に対し両方向に作用し、各室は対応する封止ブー
ツにより形成される。

この構造の利点は、構造が簡単であり、アクチュエータ
は不要であり、このため動力補助が比較的低価格ででき
ることである。

液圧は、堵段変速；勤そ一夕手段により間欠的に駆動さ
れる可逆供給ポンプから供給され、前記ポンプを経て前
記室へ連結されていることが好ましい。これはランニン
グコストを節約し、安定した。感触を提供する。

前記ポンプは、液圧の供給を反転させるために可逆式で
あるのが便利であり、そのため可逆電動モータ手段によ
り駆動されることが好ましい。

前記ブーツは通常は十分な剛性を有して流体回路に適当
なレスポンスを提供し、同時に他方で流体の熱膨張に適
合するように、十分な柔軟性を提供する。そうすれば、
余分な流体リザーバは必要でない。前記リザーバは、ポ
ンプの低圧部分に真空を生じないように、加圧されてい
ることが好ましい。

前記ポンプはタービンポンプであることが好ましい。つ
まり、タービンのような別車がハウジング内で回転して
、円周チャンネル内で流体を循環させる。前記チャンネ
ルは一対の供給ポートを分離する区ｊを含む。そのよう
なポンプの利点は、比較的低速度で要求される流体圧力
をほぼ一定の流体流量で発生する。更に、この種類のポ
ンプは、それが作動していない時には液流を制限せず、
そのためステアリング機構を手動で（補助なしで）操舵
する場合に影晋を及ぼさない。独立のリザーバが提供さ
れるところでは、それは区画あるいはその区画と直径方
向反対側で前記ポンプと連結されることが好ましい。

遠心ポンプが使用可能であるが、必要な液圧を発生させ
るためには高速運転を必要とするであろう。代替案とし
ては、ギアポンプあるいは羽根ポンプのような容積式ポ
ンプが使用可能である。これらは、ステアリング機構を
手動操舵する間に流体を流すバイパス手段を必要とする
であろう。

前記バイパス手段はバイパス通路を備えて、電動モータ
が作動している間は前記通路を閉鎮し、そうでない場合
は開いている弁を含むことが好ましい。独立のリザーバ
を備えている場合は、それはバイパス手段に連結され、
バイパス通路を有する弁により閉じたり開いたりするこ
とが好ましい。

前記弁としてソレノイド作動式弁が使用可能である。

前記ステアリング機構はラックアンドピニオン形式が可
能であり、その場合、回転部材はピニオンを備え、レシ
プロ部材はラックを備えている。

λ−鳳−週 第１図はラックアンドピニオンステアリング機構１を示
している。これは操舵輪（示されていない）により操舵
されるロータリピニオン２を有し、これがレシプロステ
アリングラック３と協調する。更に液圧作動式動力補助
システムを示しているが、この中に、無段変速可逆電動
モータ５により間欠的に駆動される可逆供給タービンポ
ンプ４により液圧が供給され、更に圧力室６．７に供給
される。前記圧力室６．７はポンプ４を経て連結され、
封止ブーツ８．９内に形成され、ラック３の対向する両
端！０．１１に配置され、前記室６．７の圧力はラック
３に作用し、それぞれその対向方向に作用する。

前記機構１はハウジング１２を有し、その内部にラック
３及びピニオン２が配置され、ラック３はブツシュ１３
．１４により担持されている。ラック３の各端１０．１
１にはそれぞれボールジヨイント１５．１６があり、通
常の方式で対応するトラックロッド１７．１８に連結さ
れている。ラック３のそれぞれの端１０．１１に配置さ
れている前記ブーツ８．９は、通常のローリング形式の
ものであり、これがハウジング１２と前記トラックロッ
ドとの間を封止し、機構１にごみが入るのを防ぐと同時
に、加圧流体を保持して前記室６．７を形成する。前記
ブーツ８．９は管状ガイド１９（ブーツ８にのみ示され
ている）に支えられるか、あるいはブーツ９のように支
えなしでもよい。各圧力室６．７は対応する封止部２０
．２１によりハウジング１２から封止され、前記室、６
．７は可撓性バイブ２２．２３によりポンプ４に連結さ
れている。

前記ポンプ４はよく知られた可逆タービン形式であり、
被駆動軸２５を担持するハウジング１２を有し、前記軸
２５が半径方向の羽根２７を有する羽根車２６を回転さ
せる。羽根車２６の外側円周縁２９とハウジング２４と
の間の半径方向の隙間によりチャンネル２８が形成され
、これが、羽根車２６（第２図を見よ）の羽根２７に隣
接して配置されている側面チャンネル３１に連絡してい
る。ラジアル区画部３０はハウジング２４内に形成され
、チャンネル２８と３１とをブロックしている。供給ポ
ート３２．３３が配置され、それぞれ区画部３０の各側
面にあって、チャンネル３１に連結し、バイブ２２．２
３は前記ポート３２．３３に連結している。羽根車２６
が回転すると、羽根２７内部の流体は円周方向の速度を
有し、同時に遠心力により外側方向に押圧される。これ
により流体は側面チャンネル３１と羽根２７の内部でら
せん循環する。そのため円周方向のモメントが効率的に
羽根車２６から前記側面チャンネル３１へと流体を９送
し、側面チャンネル３１が効率的に羽根車２１ｉと連結
する６作動中は、区画部３０内に圧力低下が生じ、これ
により、羽根車２６の回転方向に従い、流体はポート３
２．３３及びバイブ２２．２３を出入りする。前記ポン
プ４が作動していない場合は、流体はバイブ２２．２３
の間をポート３２．３３及びチャンネル２８．３１を経
て自由に７荒れる。

前記ポンプ４を駆動する前記電動モータ５は適当な無段
変速可逆方式でよい。前記ポンプ４は、動力補助が必要
な場合だけ駆動され、操舵コラムのトルクあるいは操舵
角度の測定に基き、前記モータ５の速度及び方向を制御
するために適当な方法が採用される。操舵角度の測定は
、操舵機構が通常の運転において手動でされる場合に使
用され、極大の感度とフィードバックを提供し、操舵が
重くて、感度がそれほど重要でない場合に、駐車のため
及び低速での操縦性のために動力補助を行なう。

動力補助が必要でない場合、前記モータと前記ポンプは
作動せず、手動操舵中はラック３の運動により流体の移
動が生じ、これが前記ポンプ４を経て前記室６．７の間
を流れる流体の移動と協調し、この流体の流れは制約を
受けない。

動力補助が必要な場合、前記モータ５が付勢され、前記
ポンプ４が作動して例えば前記室６のような前記室の１
つから加圧液体が供給される。これによりラック３に圧
力差が生じ、前記ラック３が動いて手動操舵を補助する
。前記室７から移送された流体はこの運動の結果として
前記ポンプ４の作動と協調する。モータ５の速度はステ
アリング機構からの測定量に従い変化し、それに従いポ
ンプ４により供給される圧力が変化し、その結果動力補
助の量が決定される。動力補助が必要ない場合は、モー
タ５は付勢されず、そのため前記ポンプは作動せず、ス
テアリングは手動に戻る。

ポンプ４の作動特性は第３図のグラフに示されており、
これには前記ポンプを通過する流量と、３つの定速度に
おけるポンプにかかる圧力低下との間の関係が示されて
いる０曲線Ａを見ると、所定の速度においては、圧力が
低下するにつれて流量は非富に緩慢に減少し、臨界の圧
力減衰点Ｐに到達すると、流量は急速に減少する、とい
うことがわかる０曲線βとＣとは、それより早い速度と
遅い速度における類似の関係をそれぞれ示しているが、
臨界圧力減衰が変化するにつれて、前記ポンプの速度が
変化する。しかしながら、臨界値に到達しない場合には
、前記ポンプからの出力は、前記モータにより決定され
る前記ポンプの速度に従い、予想するように変化し、そ
の結果制御が容易となる。

ブーツ８．９と可撓性パイプ２２．２３とは、通常の場
合は、適当な反応を得るために十分な剛性を保ち、かつ
流体の熱膨張に対応するように十分な柔軟性を有して、
流体循環を提供し、それにより独立のリザーバが必要で
なくなる。第４図及び第５図は、独立のリザーバが必要
な場合の改良例を下している。

タービンポンプにおいては、前記チャンネル３１の任意
の周辺の地点における圧力は、区画部３０の中間及びそ
れと直径方向反対の地点における場合を除いて、羽根車
２６の回転の方向に従い変化する。このため、これら２
つの地点は独立のリザーバを連結するための理想の地点
である。第４図は前記区画部における連結地点を、第５
図は残りの地点を示している。

第４図は、区画部３０と流体リザーバ３４とにある、第
１図のポンプ４を通り、半径方間に垂直な面を通る部分
断面図を示している。前記リザーバ３４は、前記ハウジ
ングの部分の間に挟まれた可撓性ダイヤフラム３８によ
り２つの室３６．３７に分割された２部分からなる、ハ
ウジング３５を有する。前記室３７は、ピストン４３と
、適当な水準に前記室３６内の流体を加圧するためにダ
イヤフラム３８に作用するばね４４とを収納する。これ
により、ポンプ４が作動する場合に、前記ポンプ４の低
圧側に真空が発生するのを防ぐ。前記ポンプ４の作動中
、圧力がポート４２において発生し、リザーバ室３６内
の流体が加圧さるまで、流体はリザーバ室３６並びに適
当な室６あるいは７にポンプ送りされ、前記ポンプ４の
低圧側に真空が発生する０図示されていない改良例にお
いては、ピストン４３とばね４４とが省略され、前記室
３７が適当な水準に加圧された気体を含む。

第５図は前記ポンプ４を通る第２図に類似の部分断面図
であり、前記区画部３０の反対側の地点におけるリザー
バポート４２の配置を示している。

ポート４２に適当な配置場所の可能性は２つあり、第１
は（実線で示しである）側面チャンネル３１内であり、
第２は（点線で示しである）羽根車２６の背後である。

前記流体リザーバは図示されていないが、第４図のもの
と同一である。

第４図及び第５図のシステムの作動は、第１図から第３
図までに関連して記述されたそれと同一であり、流体の
容積が変化した場合にのみ、リザーバ３４と前記回路と
の間を流体が流れる。

改良例においては（図示されていない）、前記タービン
ポンプ４の代りに他の形式のポンプが使用可能である。

例えば、遠心ポンプが使用可能であるけれども、もっと
大きいポンプが必要となり、必要な圧力を生ずるために
はもっと早い速度で駆動することが必要であろう。更に
、その作動特性は異り、圧力逓減が生ずるにつれて流量
はもっと急速に減少し、そのため、前記タービン４に適
当ではない。

ギアあるいは羽根ポンプのような容積式ポンプも使用可
能である。しかしながら、容積式ポンプは、それらが作
動しない間は流体の流れを止めてしまい、ステアリング
が手動でされる場合は、流体の８送に協調するためには
、流体バイパス手段を提供することが必要となる。第６
図と第７図とはこの方式のシステムを図示している。第
６図には、前記システムの一般的配置は第１図のそれと
類似しており、対応する参照番号は対応する部品にかか
っている。前記ポンプ４５は容積式方式であり、バイパ
ス手段４６が含まれ、前記ポンプ４５に平行に、バイパ
ス４７の形態でバイブ２２．２３の間を連結し、モータ
５が作動する場合に前記通路を閉鎮するが、前記モータ
が作動していない間は前記開くソレノイド作動式弁４８
を有して、室６．７の間の流体の流れを行う、ソレノイ
ド作動式弁４８は通常の形式のものであり、ハウジング
５１内に配置されたコイル４９とアマチュア５０とを有
し、前記ハウジング５１は通路４７と連結するためのポ
ート５３．５４を有する流体室５２を含む、第１ポート
５３は弁封止部５５を有し、これがアマチュア５０にお
いて弁部材５６と協調する。ばね５７がアマチュア５０
を座５５から離すように押圧し、コイル４９が励起する
と、アマチュア５０がばね５７の力に抗して弁５５．５
６を閉じる。前記アマチュア５０は又長平方向の貫通路
５８を有し、これにより、前記弁が閉じた場合に通路に
かかる圧力を均等化し、それによりコイル４９が励起さ
れている場合にばね５７がアマチュア５０を迅速に戻し
て前記弁を急速に開く。

作動中は、ソレノイドコイル４９は励起されず、モータ
は作動せず、流体が流れ、モータ５が作動すると、コイ
ル４９が励起されて前記通路４６を閉じ、第１図に関連
して説明したように前記システムが作動する。

第７図はバイパス手段４６の改良例を示し、ここでは独
立のリザーバ（図示されていない）が配置されている。

前記ハウジング５１は改良され、前記ポート５３．５４
が整合し、更に前記リザーバに連結するためのポート５
９も配置されている。弁部材５６は省略され、その代り
にアマチュア５０がハウジング５１　ｒｔいを摺動して
３つのポート５３．５４．５９の間の連結を制御する。

第７図のその他のものの構造及び作動は第６図のそれと
同一である。前記モータ５が作動していない場合はりザ
ーバポート５９は開いているが、前記モータ５が作動し
ている場合は前記アマチュア５０を通り多少の澗れはあ
るがリザーバポート５９は閉じていることに気がつくで
あろう。しかしながら、この構造は、前記システムが作
動している場合に前記リザーバに流体がポンプ戻しされ
るのを防ぎ、それによりこの実施例においては前記リザ
ーバが加圧されない。

ギアポンプ用の代替的構成においては、電動モータが使
用されて、これが端推力並びにトルクを発生し、前記ポ
ンプがギアの両端にわたり封止する圧力プレートを含む
、１つの実施例においては、前記プレートが前記モータ
からの端推力によりギアと係合保持され、それにより、
前記モータが作動していない場合に前記圧力プレートは
緩み、前記ギアを通るバイパスを提供する。他の実施例
においては、前記プレートは前記ポンプからの圧力によ
り閉じたままとなり、この圧力は前記モータからの端推
力により閉じたままの弁により開放される。

容積式ポンプの利点は、タービンポンプと同一の作動特
性を有することであり、限界圧力減衰の値は圧力開放弁
により決定されることである。

そのため評価されるべき点は、タービンポンプは比較的
遅い速度で効率的に作動するため、このシステムにはタ
ービンポンプが特に適していること、その出力は制御が
容易なこと、使用に際しては構造を非常に単純にできる
こと、である、全体として、本発明は非常に単純な構造
で安価に、車輌用のステアリング機構に効率的動力補助
を提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は車輌のステアリング機構用の液圧作動式動力補
助システムの一般的構成図、第２図はタービンポンプの
図式的断面図、第３図は第２図のポンプの流量の圧力減
衰のグラフ、第４図は流体リザーバとの連結を示すター
ビンポンプの断面図、第５図は別のリザーバ連結を示す
前記ポンプの断面図、第６図は第１図に類似するが、容
積式ポンプを有する改良例を示す図、第７図は第６図の
改良例。 １・・・ラックアンドビニオンステアリング機構、２・
・・回転ピニオン、３・・・レシプロステアリングラッ
ク、４・・・可逆供給タービンポンプ、５・・・無段変
速可逆電動モータ、６．７・・・圧力室、８．９・・・
封止ブーツ、１Ｏ１１１・・・ラックの端、１２・・・
ハウジング、１３．１４・・・ブツシュ、１５．１６・
・・ボールジヨイント、１７．１８・・・トラックロン
ド、１９・・・管状ガイド、２０．２１・・・封止部、
２２．２３・・・可撓性バイブ、２４・・・ハウジング
、２５・・・被駆動軸、２６・・・羽根車、２７・・・
半径方向の羽根、２８・・・チャンネル、２９・・・外
周縁、３０・・・半径方向の区画部、３１・・・側面チ
ャンネル、３２．３３・・・ポート、３４・・・液体リ
ザーバ、３５・・・２部分ハウジング、３６．３７・・
・室、３８・・・可撓性ダイヤフラム、３９．４０・・
・コネクタ、４１・・・バイブ４２・・・リザーバポー
ト、４３・・・ピストン、４４・・・ばね、４５・・・
ポンプ、４６・・・バイパス手段、４７・・・バイパス
通路、４８・・・ソレノイド作動式弁、４９・・・コイ
ル、５０・・・アマチュア、５１・・・ハウジング、５
２・・・流体室、５３．５４・・・ポート、５５弁座、
５６・・・弁部材、５７・・・ばね、５８・・・長手方
向の１ｔａ路、５９・・・ポート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車輌用ステアリング機構（１）が操舵輪により作動
   する回転式ステアリング部材（２）と、対向する両端（
   １０、１１）を有するレシプロステアリング制御部材（
   ３）とを有し、前記各端（１０、１１）が封止ブーツ（
   ８、９）を備え、加圧流体が一対の流体圧力室（６、７
   ）に供給され、前記室（６、７）内の前記圧力が前記制
   御部材（３）において反対方向に作用する流体圧力作動
   式車輌用ステアリング機構用の動力補助装置において、
   前記各室（６、７）がそれぞれ封止ブーツ（８、９）に
   より形成されている流体圧力作動式車輌用ステアリング
   機構用の動力補助装置。 ２、流体圧力が、無段変速電動モータ手段（５）により
   間欠的に駆動される可逆供給ポンプ（４、４５）から供
   給され、前記室（６、７）が前記ポンプ（４、４５）を
   経て連結されている請求項１に記載の装置。 ３、独立の流体リザーバ（３４）を備えている請求項１
   あるいは２に記載の装置。 ４、前記ポンプ（４、４５）が、ハウジング（２４）内
   で可逆回転可能な羽根車（２６）を備えたタービンポン
   プ（４）からなり、流体を円周上のチャンネル（２８、
   ３１）内で循環させ、前記チャンネル（２８、３１）が
   一対の供給ポート（３２、３３）を分離する区画部（３
   ０）を含む請求項２あるいは３に記載の装置。 ５、前記ポンプが容積式ポンプ（４５）であり、バイパ
   ス手段（４６）が組み込まれて、前記電動モータ手段（
   ５）が作動していない間は前記ポンプ（４５）を通って
   流体が流れるようになされた請求項２あるいは３に記載
   の装置。