JPH0372506B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、車速感応型パワーステアリング装置
に関し、特に、パワーシリンダへの圧油を発生す
るオイルポンプの駆動機構の改良に関するもので
ある。

一般に、ステアリング操作時の操舵力の一部を
受け持ち、運転者の負担を軽減するために用いら
れるパワーステアリング装置において、その操舵
アシスト力を車速に関係なく一定にした場合に
は、高速時、操舵抵抗の減少に起因してハンドル
が軽くなり過ぎ、危険を感じることになる。この
危険に対処すべく、高車速時には操舵アシスト力
を低車速時のそれより軽減させるようにしたいわ
ゆる車速感応型のパワーステアリング装置が広く
採用されている。

このような車速感応型パワーステアリング装置
において、ステアリングの操舵力をアシストする
パワーシリンダへの圧油を発生するためのオイル
ポンプを駆動する駆動機構として、従来、例えば
特開昭55−55059号公報に開示されているように、
オイルポンプを電動モータに駆動連結し、該モー
タの回転数を車速に応じて増減制御することによ
り、高車速時にはオイルポンプの回転数を低下さ
せてパワーシリンダへの圧油の圧力を低下させ、
操舵アシスト力を軽減させるようにしたモータ駆
動方式のものが提案されている。

ところで、この種車速感応型パワーステアリン
グ装置では、操舵感覚の向上を図るために、運転
者の体力や好み等に応じて操舵アシスト力特性を
ある程度の範囲内で自由に選択できるようにする
機能を持つことが好ましい。この点では、上記提
案のものはモータ回転数の増減制御が容易である
ので、操舵アシスト力特性の選択切換えを簡単に
行い得る利点を有する。

しかしながら、その反面、上記モータ駆動方式
のものは、充分な操舵アシスト力を得るのに必要
な量の圧油をオイルポンプで発生させるためには
大型のモータを必要とし、車両の重量化およびコ
ストアツプを招く嫌いがあつた。

そこで、上記したオイルポンプをエンジンで駆
動するようにしてもよいが、その場合、車速の増
加に伴つてエンジン回転数も相対的に上昇するた
め、車両の高速走行域では操舵アシスト力が増大
することになり、適正なパワーステアリング機能
を発揮し得ないとともに、オイルポンプのポンピ
ング作用によつてエンジンの出力ロスが大となる
問題がある。

本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもので、
上記のようにオイルポンプをエンジンで駆動する
こととし、かつエンジンとオイルポンプとの間の
動力伝達比を車速の変化に応じて増減制御する変
速機構を設け、該車速機構の制御特性を手動操作
により変更するようにすることにより、車両の高
速走行域では、エンジン回転数は上昇してもオイ
ルポンプの回転数は相対的に低下させてパワース
テアリング機能を適正に発揮させるとともに、エ
ンジンの出力ロスを低減させ、しかも操舵アシス
ト力特性の切換変更を容易に行い得るようにし、
よつて電動モータを省略して車両の軽量化および
コストダウン化を図ることを目的とするものであ
る。

この目的のため、本発明の構成は、ステアリン
グの操舵力を補助するパワーシリンダと、エンジ
ンに駆動され、上記パワーシリンダへの圧油を発
生するオイルポンプと、該オイルポンプへのエン
ジン駆動力の伝達速度を変化させてオイルポンプ
の回転数を制御する変速手段と、少なくとも車速
センサより発せられる車速信号と回転数センサよ
り発せられるエンジン回転数信号とが入力され、
これら双方の信号を処理して車速の増加に応じて
上記オイルポンプの回転数を上記信号処理特性に
したがつて低下させる変速指令信号を上記変速手
段に発するコントロール手段と、該コントロール
手段の信号処理特性を変化させる特性変更手段と
を備えたものであり、このことによつてオイルポ
ンプをエンジンにより両者間の動力伝達比を車速
にしたがつて変化させながら駆動するようにした
ものである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図ないし第５図は第１実施例を示し、１は
ハンドル、２は一端に該ハンドル１が、また他端
にピニオン３ａを有するピニオン軸３がそれぞれ
一体に取り付けられたステアリングシヤフト、４
は上記ピニオン３ａと螺合するラツク（図示せ
ず）を有するラツクバーであつて、該ラツクバー
４の両端にはそれぞれナツクルアーム５，５を介
して左右の前車輪６，６が連結されており、ハン
ドル１の回し操作によりラツクバー４を左右方向
に移動させて前車輪６，６に舵角を与えるように
したラツクピニオン式のステアリング装置が構成
されている。

上記ラツクバー４の中間位置には、ラツクバー
４をピストンロツドとして摺動自在に貫通せしめ
たパワーシリンダ７が配設され、該パワーシリン
ダ７は内部に、ラツクバー４と一体的に固定され
たピストン８と、該ピストン８の両側に位置する
左右の圧力室９，１０とを有している。上記各圧
力室９，１０はそれぞれ圧油通路１１，１２を介
して、上記ピニオン軸３の周りに配設したコント
ロールバルブ１３に接続され、該コントロールバ
ルブ１３は圧油供給通路１４および圧油リターン
通路１５を介して、上記パワーシリンダ７への圧
油を発生するオイルポンプ１６に接続されてお
り、ステアリング操作に応じてコントロールバル
ブ１３を切換作動させることにより、オイルポン
プ１６で発生した圧油を圧油供給通路１４、コン
トロールバルブ１３および圧油通路１１，１２を
介してパワーシリンダ７の一方の圧力室９，１０
に供給するとともに、他方の圧力室１０，９内の
圧油を圧油通路１２，１１、コントロールバルブ
１３および圧油リターン通路１５を介してオイル
ポンプ１６に還流させ、このことによつてパワー
シリンダ７のピストン８を押動してステアリング
の操舵力を補助するようにしたパワーアシスト装
置が構成されている。

そして、上記オイルポンプ１６は車載エンジン
１７に、オイルポンプ１６へのエンジン駆動力の
伝達速度を変化させてオイルポンプ１６の回転数
を制御する変速手段としての無段変速機構１８を
介して駆動連結されている。上記無段変速機構１
８はエンジン１７の出力軸１７ａに取り付けられ
た可変駆動プーリ１９と、オイルポンプ１６の入
力軸１６ａに取り付けられた可変従動プーリ２０
と、該両プーリ１９，２０間に掛け渡されて両者
を連結するベルト部材２１とを備えてなる。上記
可変駆動プーリ１９はエンジン１７の出力軸１７
ａに固定された固定シエイブ１９ａと、出力軸１
７ａに摺動可能にかつ回転不能に支持された可動
シエイブ１９ｂと、該可動シエイブ１９ｂを駆動
プーリ１９の有効径（ベルト部材２１が接触する
部分の直径）が増大するように固定シエイブ１９
ａ側に付勢するスプリング１９ｃとからなる。一
方、可変従動プーリ２０は可変駆動プーリ１９と
同様に、オイルポンプ１６の入力軸１６ａに固定
され固定シエイブ２０ａと、入力軸１６ａに摺動
可能にかつ回転不能に支持された可動シエイブ２
０ｂと、該可動シエイブ２０ｂを従動プーリ２０
の有効径が減少するように固定シエイブ２０ａか
ら離れる方向に付勢するスプリング２０ｃとから
なる。さらに、上記可動従動プーリ２０の可動シ
エイブ２０ｂの背面側には、該可動シエイブ２０
ｂとポンプケーシング１６ｂとによつて圧油導入
室２２が密閉形成されており、後述のコントロー
ル手段３５（コントローラ２７および流量制御バ
ルブ２３）からの変速指令信号にしたがい、上部
圧油導入室２２内の圧力が低下したときには、ス
プリング１９ｃ，２０ｃの付勢力によつて駆動プ
ーリ１９の有効径を従動プーリ２０の有効径より
も大にする一方、圧油導入室２２内の圧力が上昇
したときには、スプリング１９ｃ，２０ｃの付勢
力に抗して駆動プーリ１９の有効径を従動プーリ
２０の有効径よりも小にするように、すなわち変
速指令信号によつて各プーリ１９，２０の有効径
が互いに逆方向に増減変化するように作動し、こ
のことによつて両プーリ１９，２０間のプーリ比
を変化させてオイルポンプ１６へのエンジン駆動
力の伝達速度を変化させオイルポンプ１６の回転
数を制御するようになされている。

また、上記無段変速機構１８の圧油導入室２２
は電磁三方バルブよりなる流量制御バルブ２３を
介して圧油供給装置２４に接続されている。上記
流量制御バルブ２３は第２図に拡大詳示するよう
に、ハウジング２３ａと、該ハウジング２３ａ内
に摺動自在に嵌装された弁体２３ｂと、該弁体２
３ｂをノーマル位置に付勢するリターンスプリン
グ２３ｃと、弁体２３ｂをリターンスプリング２
３ｃの付勢力に抗してオフセツト位置に移動させ
るソレノイド２３ｄとを備えている。上記ハウジ
ング２３ａには圧油供給装置２４に連通する圧力
ポート２３ｅと、無段変速機構１８の圧力導入室
２２に連通する出力ポート２３ｆと、ドレーンポ
ート２３ｇとが形成されている。また、弁体２３
ｂには上記出力ポート２３ｆを、弁体２３ｂがノ
ーマル位置にあるときには圧力ポート２３ｅに、
またオフセツト位置にあるときにはドレーンポー
ト２３ｇにそれぞれ連通させる連通路２３ｈが形
成されており、無段変速機構１８の圧油導入室２
２への圧油供給量を増減制御するものである。

一方、２５は車速を検出する車速センサ、２６
はエンジン１７の回転数を検出する回転数センサ
であつて、上記両センサ２５，２６の出力は上記
流量制御バルブ２３の作動を制御するコントロー
ラ２７に接続されている。該コントローラ２７
は、第３図に詳示するように、車速センサ２５よ
り発せられる車速信号（パルス信号）をそれに対
応した電圧に変換する第1f−Ｖ変換回路２８と、
回転数センサ２６より発せられる回転数信号（パ
ルス信号）をそれに対応した電圧に変換する第2f
−Ｖ変換回路２９と、該第2f−Ｖ変換回路２９か
らの信号を反転増幅する反転増幅回路３０と、第
４図ａで実線にて示すような所定の傾きを持つ三
角波信号を発生する三角波発生回路３１と、該三
角波発生回路３１からの信号を、上記第2f−Ｖ変
換回路２８からの信号に増幅回路３０からの信号
を加えた補正信号（第４図ａで一点鎖線にて示
す）と比較して、三角波信号が補正信号より大き
いときＨレベル信号を出力する比較器３２と、該
比較器３２からのＨレベル信号を受けて上記流量
制御バルブ２３のソレノイド２３ｄにバツテリ３
４からの電圧を印加するパワートランジスタ３３
とからなる。しかして、車速センサ２５からの車
速信号を、回転数センサ２６からの回転数信号に
より変速機のギヤ変速段の違いに応じて補正した
上で処理し、車速が低いときには、第４図ｂに示
すようにトランジスタ３３からの出力信号パルス
のパルス幅を長く保つて流量制御バルブ２３の作
動割合を増加させ、該流量制御バルブ２３からの
圧油ドレン量を増加させて無段変速機構１８の圧
油導入室２２の圧力を下げ、可変従動プーリ２０
の有効径を小さくしてオイルポンプ１６へのエン
ジン駆動力の伝達速度を速める一方、車速が高い
ときには、第４図ｃに示すようにトランジスタ３
３からの出力信号パルス幅を短くして流量制御バ
ルブ２３の作動割合を下げ、該流量制御バルブ２
３からの圧油ドレン量を減少させて無段変速機構
１８の圧油導入室２２の圧力を上昇させ、可変従
動プーリ２０の有効径を増大させてオイルポンプ
１６へのエンジン駆動力の伝達速度を遅らせるよ
うに作動するものである。上記流量制御バルブ２
３およびコントローラ２７により、車速の増加に
応じてオイルポンプ１６の回転数を上記車速信号
に対する処理特性にしたがいつつ低下させる変速
指令信号を無段変速機構１８（変速手段）に発す
るコントロール手段３５が構成される。

さらに、３６は上記コントローラ２７の三角波
発生回路３１から出力される三角波信号の振幅を
増減変更する可変抵抗で、この可変抵抗３６によ
りコントロール手段３５の上記信号処理特性を変
化させるようにした特性変更手段を構成するもの
である。

次に、上記実施例の作動について説明すると、
エンジン１７の停止時、無段変速機構１８の駆動
プーリ１９はスプリング１９ｃの付勢力によつて
最大有効径に、また従動プーリ２０はスプリング
２０ｃの付勢力によつて最小有効径にそれぞれ保
たれ、両プーリ１９，２０間のプーリ比は最小値
になつている。

この状態でエンジン１７が始動運転されると、
該エンジン１７に駆動連結されたオイルポンプ１
６が回転してパワーシリンダ７への圧油を発生す
る。また、そのときの車速が車速センサ２５によ
つて検出されて、該車速センサ２５から車速信号
がコントローラ２７に出力され、この車速信号を
受けたコントローラ２７は該車速信号を回転数セ
ンサ２６からのエンジン１７の回転数信号に応じ
て補正しながら処理して、出力信号を流量制御バ
ルブ２３に出力する。そして、車速が零ないしは
低速状態にあるときには、上記コントローラ２７
の出力信号は第４図ｂに示すようにパルス幅の長
い信号となり、この出力信号により上記流量制御
バルブ２３からの圧油ドレーン量が多くなつて、
無段変速機構１８の圧油導入室２２内の油圧が低
く保たれる。このことによつて上記両プーリ１
９，２０間のプーリ比が上記エンジン停止時と略
近似した小さい値に維持されて、オイルポンプ１
６へのエンジン駆動力の伝達速度が速く、上記パ
ワーシリンダ７への圧油の圧力が高くなつて操舵
アシスト力が増大し、よつてパワーステアリング
機能を効果的に発揮することができる。

一方、車速が高速状態に移行したときには、上
記コントローラ２７からの出力信号は第４図ｃに
示すようにパルス幅の短い信号となり、この出力
信号により流量制御バルブ２３からの圧油ドレー
ン量が少なくなつて、無段変速機構１８の圧油導
入室２２内の油圧が高くなる。このことによつて
両プーリ１９，２０間のプーリ比が増大してオイ
ルポンプ１６へのエンジン駆動力の伝達速度が遅
く、パワーシリンダ７への圧油の圧力が低くなつ
て操舵アシスト力が低下し、よつて車両の高速走
行安定性を確保することができる。

また、運転者の体力や好み等に応じて車速に対
する操舵アシスト力特性を変えたい場合には、可
変抵抗３６を調整操作する。これに伴い、上記コ
ントローラ２７の三角波発生回路３１から出力さ
れる三角波信号の振幅が第４図ａで破線にて示す
ように変化して、該コントローラ２７の出力信号
が正規の状態から変化し、このことによつて車速
に対する操舵アシスト力特性が変つて運転者の要
求を満たすことができる。

したがつて、この場合、オイルポンプ１６をエ
ンジン１７で駆動するため、従来の如き大型の電
動モータは不要であり、軽量化およびコストダウ
ン化を図ることができる。

また、オイルポンプ１６へのエンジン駆動力の
伝達速度を車速に応じて変え、操舵アシスト力が
さほど要求されない車両の高速走行時には、オイ
ルポンプ１６の回転数を下げてそのポンピング作
用を抑制するので、オイルポンプ１６で消費され
るエンジン１７の出力ロスを最小に保つことがで
きる。

さらに、エンジン１７とオイルポンプ１６とが
一対の可変プーリ１９，２０とベルト部材２１と
からなる無段変速機構１８によつて連結されてい
るので、オイルポンプ１６へのエンジン駆動力の
伝達速度を車速の変化に応じてスムーズに変化さ
せることができ、操舵感覚を向上させることがで
きる。

尚、上記実施例では、コントローラ２７の三角
波発生回路３１から出力される三角波信号の振幅
を可変抵抗３６によつて変更することにより、車
速に対する操舵アシスト力特性を変化させるよう
にしたが、第５図に示すように、直接流量制御バ
ルブ２３からのドレーン量を規制することによつ
て操舵アシスト力特性を変化させるようにしても
よい。

すなわち、第５図は変形例を示し（尚、第２図
および第３図と同じ部分については同じ符号を付
してその詳細は説明は省略する）、３７は流量制
御バルブ２３のドレーンポート２３ｇに配設され
た電磁バルブで、ドレーンポート２３ｇの通路面
積を２段階に切り換えて圧油ドレーン量を制御す
るものである。また、３８は上記電磁バルブ３７
を作動制御するON−OFF式の切換スイツチで、
特性変更手段を構成するものである。

したがつて、本変形例では、操舵アシスト力特
性を正規の状態から変化させるときには、切換ス
イツチ３８を操作して電磁バルブ３７を作動させ
れば、流量制御バルブ２３からの圧油ドレーン量
が規制され、無段変速機構１８の圧油導入室２２
内の油圧が変化することにより、操舵アシスト力
特性を変えることができる。

第６図は第２実施例を示し（尚、第１図および
第３図と同じ部分は同じ符号を付してその詳細な
説明を省略する）、エンジン１７とオイルポンプ
１６とを上記実施例の如き可変プーリ機構ではな
く、可変クラツチ機構を介して駆動連結したもの
である。

すなわち、第６図において、３９はエンジン１
７で回転駆動される固定プーリであつて、該プー
リ３９とオイルポンプ１６とは変速手段としての
パウダークラツチ４０を介して駆動連結されてい
る。またコントロール手段を構成するコントロー
ラ２７′は、ｆ−Ｖ変換回路２８で変換され車速
信号に対応する電圧を車速に反比例した信号に反
転増幅する反転増幅回路４１と、該増幅回路４１
からの電圧信号をそれに応じた電流に変換してパ
ワートランジスタ３３′に出力する電圧電流変換
回路４２とを備えている。さらに、上記反転増幅
回路４１のフイードバツク抵抗４３は可変抵抗か
らなり、コントロール手段（コントローラ２７′）
の信号処理特性を変化させる特性変更手段を構成
している。

したがつて、本実施例では、車速が増加する
と、パウダークラツチ４０に流れる電流値が減少
してオイルポンプ１６へのエンジン駆動力の伝達
速度が減少変化し、よつて車速に応じて操舵アシ
スト力を変化させることができる。

また、操舵アシスト力特性を正規の状態から変
える場合には、コントローラ２７′における反転
増幅回路４１のフイードバツク抵抗４３の抵抗値
を変更すれば、パウダークラツチ４０へ流れる電
流が変化して該クラツチ４０の動力伝達特性が変
わり、よつて操舵アシスト力特性を変化させるこ
とができる。

以上説明したように、本発明によれば、ステア
リングの操舵力を補助するパワーシリンダへ圧油
を供給するためのオイルポンプをエンジンに対
し、両者間の動力伝達比を変化させる変速手段を
介して駆動連結し、かつ車速の増加に応じて上記
オイルポンプの回転数を相対的に低下させるよう
に上記変速手段を制御するコントロール手段と、
該コントロール手段の制御特性を変化させる特性
変更手段とを設けたことにより、オイルポンプ駆
動専用の大型の電動モータが不要となるので、車
両の軽量化およびコストダウン化を図ることがで
きる。また操舵アシスト力を略不要とする高車速
時には、オイルポンプの回転数が低下するので、
オイルポンプによるエンジンの出力ロスを最小に
することができる。さらに上記特性変更手段によ
つて操舵アシスト力特性を運転者の体力や好み等
に応じて容易に変更できるので、操舵感覚の向上
を図ることができる。

そして、上記変速手段を、エンジンおよびオイ
ルポンプの各回転軸にそれぞれ取り付けられ、コ
ントロール手段からの出力に応じて有効径が変化
する一対の可変プーリと、該両プーリ間を連結す
るベルト部材とからなる無段変速機構で構成すれ
ば、低車速時から高車速時までの操舵アシスト力
の変化がズムーズとなり、よつて操舵感覚のより
一層の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図な
いし第５図は第１実施例を示し、第１図は全体概
略説明図、第２図は流量制御バルブの断面図、第
３図はコントローラの説明図、第４図はコントロ
ーラにおける信号処理状態を示す説明図、第５図
はコントロール手段の変形例を示す説明図、第６
図は第２実施例を示す概略説明図である。 ３……ピニオン軸、４……ラツクバー、７……
パワーシリンダ、１３……コントロールバルブ、
１６……オイルポンプ、１６ａ……入力軸、１７
……エンジン、１７ａ……出力軸、１８……無段
変速機構、１９……可変駆動プーリ、２０……可
変従動プーリ、２１……ベルト部材、２２……圧
油導入室、２３……流量制御バルブ、２３ｄ……
ソレノイド、２３ｇ……ドレーンポート、２５…
…車速センサ、２６……回転数センサ、２７，２
７′……コントローラ、３１……三角波発生回路、
３５……コントロール手段、３６……可変抵抗、
３７……電磁バルブ、３８……切換スイツチ、４
０……パウダークラツチ、４１……反転増幅回
路、４３……フイードバツク抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステアリングの操舵力を補助するパワーシリ
   ンダと、エンジンに駆動され、上記パワーシリン
   ダへの圧油を発生するオイルポンプと、該オイル
   ポンプへのエンジン駆動力の伝達速度を変化させ
   てオイルポンプの回転数を制御する変速手段と、
   少なくとも車速センサより発せられる車速信号と
   回転数センサより発せられるエンジン回転数信号
   とが入力され、これら双方の信号を処理して車速
   の増加に応じて上記オイルポンプの回転数を信号
   処理特性にしたがつて低下させる変速指令信号を
   上記変速手段に発するコントロール手段と、該コ
   ントロール手段の信号処理特性を変化させる特性
   変更手段とを備えていることを特徴とするパワー
   ステアリング装置。 ２ 変速手段は、エンジンの出力軸およびオイル
   ポンプの入力軸にそれぞれ設けられ変速指令信号
   によつて各々の有効径が互いに逆方向に増減変化
   する一対の可変プーリと、該両プーリ間を連結す
   るベルト部材とからなる無段変速機構である特許
   請求の範囲第１項記載のパワーステアリング装
   置。