JPH05170126A - 車速応動型油圧パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧反力室を必要とせず車速の増大に対応し
てパワーアシスト量を低下させた油圧パワーステアリン
グ装置を供する点にある。 【構成】 ベーンポンプ１に連なる給油路28およびオイ
ルタンク２に連なる排油路19をパワーシリンダ５の左方
シリンダ室17、右方シリンダ室18のいずれか選択的に切
換えて接続するロータリサーボバルブ４を設け、給油路
28中に計量オリフィス29を介装し、該計量オリフィス29
に対し並列関係の可変給油路32に可変絞り弁33の可変絞
り部34と固定絞り39とを介装し、可変絞り弁33のパイロ
ット油圧室35を吸入路38を介してトロコイドポンプ７の
吸入口７ａに接続し、計量オリフィス29より下流側の給
油路28ｂから吸入路38に通ずる油路に圧力制御弁40の入
口ポート41、出口ポート42とオリフィス46とを介装し、
流量制御弁30は計量オリフィス29の上流側の給油路28ａ
および計量オリフィス29より下流側の給油路28ｂに接続
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の油圧パワース
テアリング装置において、油圧反力室を必要とせず車速
の増大に応じてパワーアシスト量を低下させることがで
きる構造が簡単でコストの安い車速応動型油圧パワース
テアリング装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術および解決しようとする課題】油圧反力室を
用いない従来の油圧パワーステアリング装置では、作動
油圧源よりパワーシリンダへの給油路中に流量制御弁が
介装されており、該流量制御弁の制御特性は、図５に図
示される如く、ポンプ回転数すなわちエンジン回転数が
極低速回転域にある場合に、回転数の上昇に伴なって吐
出流量が急速に増加し、アイドリング域に達してから中
速回転域迄の間は、略一定の吐出流量となり、さらに回
転数が増加すると、吐出流量が漸減し、一定の回転数を
越えると、前記中速回転域における吐出流量より低い水
準の一定吐出流量となるように設定されている。

【０００３】このような特性の油圧パワーステアリング
装置においては、アイドリング状態で据切り、巾よせ、
切返しを行なう場合に、大流量の作動油供給により、軽
快なハンドル操作で容易に操舵を行なうことができるよ
うにすると、加速時、減速時、昇坂時、登坂時のように
変速比が変速することにより回転数が変化した際に、操
舵力が不自然に軽すぎることが生じ、運転者の操舵感覚
に違和感をもたらす場合がある。

【０００４】また油圧反力室を用いた従来の油圧パワー
ステアリング装置では、特開昭63−219477号公報に示さ
れるように、油圧反力室内の油圧を、車速の増減に対応
して減少または増大させ、変速比の変化と無関係に、車
速が低い状態では、操作反力を軽減させ、これと反対に
車速が高い状態では、操舵反力を増大させることがで
き、ドライバーの操舵負担を軽減できるとともに、適正
な操舵感覚をドライバーに与えることができる。

【０００５】しかし油圧反力室を用いた油圧パワーシリ
ンダでは、油圧回路が複雑化するとともに、油圧反力室
内のプランジャと切換弁とを機械的に結合する必要が生
じて、機械的構造も複雑化し、部品点数が増大してコス
トアップおよび重量増大が避けられなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、こ
のような難点を克服した車速応動型油圧パワーステアリ
ング装置の改良に係り、作動油圧源に連なる給油路およ
び油タンクに連なる排油路をパワーシリンダの１対の油
圧室いずれかに選択的に切換えて接続する切換弁の入力
部と該切換弁の出力部とが弾性部材とで結合され、該切
換弁の入力部は操向軸に連結されるとともに該切換弁の
出力部はステアリングリンク機構を介して車輪に連結さ
れた油圧パワーステアリング装置において、前記給油路
中に固定絞りが介装され、流量制御弁が該固定絞りの上
流部と下流部に接続され、該固定絞りに対し並列関係で
前記給油路に接続された並列油路中にパイロット圧の減
少に伴なって絞りが狭まる可変絞り弁の可変絞り部が介
装され、該可変絞りのパイロット油圧室は、作動油圧源
から圧力制御弁を介して車速の増大に対応し排油量が増
大する車速センサーに通ずる車速検出油路に接続された
ことを特徴とするものである。

【０００７】本発明は前記したように構成されているの
で、停車または車速が低速状態の場合には、車速センサ
ーの排油量が小量であり、車速検出油路および該油路に
接続された可変絞り弁のパイロット油圧室の油圧が高圧
状態となり、該高い油圧に対して前記可変絞り弁の絞り
が広く設定され、給油路中の該可変絞り弁を介してのパ
ワーシリンダのいずれか一方の油圧室への給油量が高水
準となり、パワーアシスト量が大きく、操舵力が軽くな
り、運転者は軽快な操舵が可能となる。

【０００８】また本発明では、車速が増加するにつれて
車速センサーの排油量が増大して、車速検出油路および
可変絞り弁のパイロット油圧室の油圧が低下し、該可変
絞り弁の絞りが狭くなり、該可変絞り弁を介してのパワ
ーシリンダへの給油量が減少し、パワーアシスト量が低
下して、操舵力が重くなり、運転者は安定した走行が可
能となる。

【０００９】

【実 施 例】以下図１ないし図４に図示された本発明
の一実施例について説明する。本実施例の車速応動型油
圧パワーステアリング装置の全体構成の概略を図示した
図２およびその要部を拡大した図１および図４におい
て、自動車に搭載されたエンジン０のクランク軸Ｏａ
に、伝動機構造８を介して作動油圧源たるベーンポンプ
１が連結されており、エンジン０によってベーンポンプ
１は回転駆動され、オイルタンク２から油を吸引して油
圧制御ユニット３およびロータリサーボバルブ４を介し
てパワーシリンダ５に圧油を供給するようになってい
る。またエンジン０に付設された変速機６の出力軸（図
示されず）に車速センサーたるトロコイドポンプ７の回
転軸が連結されており、トロコイドポンプ７は車速に比
例した回転数で回転駆動されるようになっている。

【００１０】さらにベーンポンプ１に油圧制御ユニット
３が一体に組付けられ、ロータリサーボバルブ４のバル
ブハウジング10はパワーシリンダ５に一体に結合され、
図４に図示されるように、バルブハウジング10内に油密
にかつ回転自在にスタブシャフトスリーブ11が嵌装され
るとともに、スタブシャフトスリーブ11の内周面にスタ
ブシャフト12が回転自在に嵌装され、かつスタブシャフ
ト12の延長線上でバルブハウジング10に回転自在にピニ
オンシャフト13が嵌合され、スタブシャフトスリーブ11
に中心方向へ圧入されたピン14はピニオンシャフト13の
溝13ａに嵌合されて、スタブシャフトスリーブ11はピニ
オンシャフト13に一体に結合され、スタブシャフト12と
ピニオンシャフト13とは、トーションバー15を介して弾
性的に捩れ可能に結合されるとともに、ピン14の嵌合部
横断面部にてスプライン嵌合されており、スタブシャフ
ト12とピニオンシャフト13とは、一定の角度以内では相
対的に回転可能となるとともに、この角度以上には相対
的に回転不可能となってスタブシャフト12とピニオンシ
ャフト13とは一体に回転するようになっている。

【００１１】さらにまたピニオンシャフト13の外端には
ピニオン13ｂが一体に形成され、該ピニオン13ｂはパワ
ーシリンダ５のピストン杆16に形成されたラック16ａに
噛合されており、パワーシリンダ５の操作量がラック16
ａおよびピニオン13ｂを介してロータリサーボバルブ４
のスタブシャフトスリーブ11に伝達されてロータリサー
ボバルブ４にフィードバックされるようになっている。

【００１２】しかもロータリサーボバルブ４のスタブシ
ャフト12に、図示されないステアリングシャフトを介し
てステアリングハンドル９が連結されており、ステアリ
ングハンドル９を回転操作すると、トーションバー15が
捩られてロータリサーボバルブ４のスタブシャフト12が
スタブシャフトスリーブ11に対して相対的に回転し、後
記するように例えばベーンポンプ１の圧油をパワーシリ
ンダ５の左方シリンダ室17に供給するとともに、パワー
シリンダ５の右方シリンダ室18内の油をオイルタンク２
に排出し、パワーシリンダ５がステアリングハンドル９
の回転操作量に対応して動作にした後には、スタブシャ
フトスリーブ11がスタブシャフト12の回転角度と同一の
回転角度に回転して、相対的な回転角度差がなくなり、
パワーシリンダ５の動作が停止するようになっている。

【００１３】またロータリサーボバルブ４のバルブハウ
ジング10には、ベーンポンプ１の吐出口１ａに接続する
給油ポート20とオイルタンク２に接続する排油ポート21
が形成されるとともに、パワーシリンダ５の左方シリン
ダ室17に接続する左方シリンダポート22とパワーシリン
ダ５の右方シリンダ室18に接続する右方シリンダポート
23が形成されている。

【００１４】さらにロータリサーボバルブ４のスタブシ
ャフトスリーブ11には、バルブハウジング10の給油ポー
ト20に連通する給油通路24とバルブハウジング10の排油
ポー21に連通する排油通路25とが形成されるとともに、
バルブハウジング10の左方シリンダポート22に連通する
左方シリンダ通路26とバルブハウジング10の右方シリン
ダポート23に連通する右方シリンダ通路27とが形成され
ており、ステアリングハンドル９を時計方向または反時
計方向に回転操作すると、給油通路24より左方シリンダ
通路26または右方シリンダ通路27を介して左方シリンダ
室17または右方シリンダ室18に圧油が供給されるととも
に右方シリンダ室18または左方シリンダ室17内の油が右
方シリンダ通路27または左方シリンダ通路26を介して排
油ポート21に排出され、車輪が右方または左方へ操舵さ
れるようになっている。

【００１５】次に図１を参照して本実施例の油圧回路に
ついて説明すると、ベーンポンプ１の吐出口１ａからロ
ータリサーボバルブ４の給油ポート20に接続する給油路
28中に、ロータリサーボバルブ４への最少限油量を規定
する固定絞りたる計量オリフィス29が介装され、計量オ
リフィス29より上流側の給油路28ａにエンジン０の回転
数と無関係に一定の流量の圧油を供給する流量制御弁30
が設けられ、該流量制御弁30には給油路28内の油圧が一
定圧力以上に上昇するのを防止するリリーフ弁31が付設
されている。

【００１６】また計量オリフィス29に対して並列に給油
路28に接続された可変給油路32に可変絞り弁33の可変絞
り部34が介装され、可変絞り弁33のパイロット油圧室35
は吸入路38を介してトロコイドポンプ７の吸入口７ａに
接続され、可変絞り弁33の背圧室36にバネ37が設けら
れ、背圧室36は排油路19を介してオイルタンク２に接続
され、可変給油路32に流量安定のためのオリフィス39が
介装されている。

【００１７】さらに計量オリフィス29より下流側の給油
路28ｂはロータリサーボバルブ４の給油ポート20に接続
されるとともに、圧力制御弁40の入口ポート41に接続さ
れ、圧力制御弁40の出口ポート42はオリフィス46を介し
て吸入路38に接続されており、圧力制御弁40のパイロッ
ト油圧室43内の油圧が一定に保持されるようになってい
る。そして圧力制御弁40の背圧室44にバネ45が設けられ
ている。

【００１８】また、トロコイドポンプ７には、高速時、
吸入路38内の圧力が負圧になるのを防止する負圧防止弁
48が付設されている。さらに、後退時、トロコイドポン
プ７は逆転されるので、吸入路38の圧力が一定の圧力以
上に上昇するのを防止するリリーフ弁47が付設されてい
る。

【００１９】次に図２と図３とを参照してベーンポンプ
１と油圧制御ユニット３の機械的構造について説明する
と、ベーンポンプ１のポンプ蓋体50はポンプ本体51に着
脱自在に装着され、該ポンプ本体51のキャビティ52にサ
イドプレート53およびカムリング54が嵌装されるととも
に、該カムリング54内にロータ55が嵌装され、ポンプ蓋
体50に回転自在に嵌装された回転軸56の先端にロータ55
が一体に嵌合され、回転軸56はエンジン０のクランク軸
０ａに伝動機構８を介して連結されている。

【００２０】またロータ55には放射方向に指向した複数
のベーン57が周方向に亘り等間隔にかつ放射方向へ摺動
自在に嵌装され、図１および図２に図示されるように、
カムリング54，ロータ55およびベーン57で囲まれた空間
が、ロータ55の回転に伴って膨張する回転膨張空間58
と、ロータ55の回転に伴って収縮する回転収縮空間59と
に分けられ、ベーンポンプ１の吸入口１ｂは、カムリン
グ54の外周側の低圧チャンバー60と吸入ポート61を介し
て回転膨張室58に連通され、ベーンポンプ１の吐出口１
ａは、サイドプレート53の吐出ポート62を介して回転収
縮空間59に連通されている。

【００２１】さらにポンプ本体51には固定絞り29と流量
制御弁30とが設けられ、ポンプの回転数が増大すると、
余剰の流量は流量制御弁30の環流ポート30ａの開度が大
きくなり、カムリング54の外周側の低圧チャンバー60を
経て吸入ポート61に連通されており（図示せず）、ベー
ンポンプ１の吐出流量がほぼ一定量に制御される。そし
て回転軸56とロータ55およびポンプ蓋体50との外周空隙
63は、ポンプ蓋体50の排油路64およびポンプケーシング
51の吸入通路65を介してポンプ１の吸入口１ｂに連通さ
れており、ロータ55とポンプ蓋体50およびポンプケーシ
ング51との間から洩れた油は、外周空隙63，排油路64お
よび吸入通路65を介してポンプ１の吸入口１ｂに戻るよ
うになっている。

【００２２】さらにポンプ本体51におけるポンプ蓋体50
との接合面と反対側の面にバルブケーシング66がボルト
67によって着脱自在に装着され、バルブケーシング66に
は可変絞り弁33と圧力制御弁40とが組込まれている。さ
らにまたバルブケーシング66では、図２に図示されるよ
うに、ポンプ本体51の吐出口１ａと吸入口１ｂとそれぞ
れ連通する給油路28ａと排油路19とが形成され、該バル
ブケーシング66の給油路28ａは分岐されて、一方は計量
オリフィス29を介して給油路28ｂに接続されるとともに
他方は可変給油路32に接続され、可変給油路32は、可変
絞り部34を有する可変絞り弁34に接続され給油路28ｂに
合流する。また給油路28ｂより分岐された入口ポート41
をもつ圧力制御弁40には、出口ポート42の下流側にオリ
フィス45が設けられている。さらに各々の背圧室36，44
はバネ37，45を有し、吸入口１ｂに接続される。そして
ポンプ本体51にバルブチーシング66を一体に装着するこ
とにより油圧制御ユニット３が構成される。

【００２３】図１ないし図４に図示された実施例に基づ
いて次に作動説明をすると、エンジン０が始動してベー
ンポンプ１が駆動されると、流量制御弁30によりベーン
ポンプ１はエンジン０の回転数と無関係に一定流量の圧
油を吐出する。

【００２４】そしてエンジン０がアイドリング運転状態
で自動車が停車した場合は、変速機６の出力軸は停止し
て、トロコイドポンプ７が回転駆動されないため、ベー
ンポンプ１より給油路28、圧力制御弁40の入口ポート4
1、出口ポート42、オリフィス45を介して吸入路38に流
入した圧油の圧力が上昇し、可変絞り弁33のパイロット
油圧室35内の圧力も上昇し、バネ37のバネ力に打勝って
可変絞り弁33の弁本体が右方向へ移動し、可変絞り部34
が開き、給油路28内を流れる圧油の流量は、計量オリフ
ィス29で規定された流量の外に、計量オリフィス29と並
列の可変給油路32を流れる流量が加わり、ロータリサー
ボバルブ４の給油ポート20には大量の圧油が供給される
ので、ステアリングハンドル９を操作して、ロータリサ
ーボバルブ４のスタブシャフトスリーブ11に対しスタブ
シャフト12を相対的に回転させると、大量の圧油がパワ
ーシリンダ５の左方シリンダ室17、右方シリンダ室18の
いずれか一方に供給され、パワーアシスト量が増大し、
結果的にはステアリングハンドル９に加えなければなら
ない操舵力が大巾に軽減される。

【００２５】次に車速が増大した場合には、トロコイド
ポンプ７の回転数が増大して、圧油吐出量が増加し、吸
入路38内の圧油がオイルタンク２に排出されて、吸入路
38内の圧力ひいては可変絞り弁33のパイロット油圧室35
内の圧力が低下するので、可変絞り部34の開度が車速に
対応して絞られ、ロータリサーボバルブ４の給油ポート
20への圧油の供給量が低下し、パワーアシスト量が減少
し、結果的にはステアリングハンドル９の操舵に必要な
操舵力が増大する。

【００２６】そして車速が或る一定の値を越えると、パ
イロット油圧室35内の圧力が著しく低下して、可変絞り
弁33の可変絞り部34が閉じるので、ロータリサーボバル
ブ４の給油ポート20を介してパワーシリンダ５には、計
量オリフィス29で規定された小流量の圧油が供給され、
ステアリングハンドル９を操舵するに必要な操舵力がさ
らに増大する。また、車両が後退する場合には、トロコ
イドポンプ７は逆転されるので、タンク２から吸引され
た作動油はトロコイドポンプ７の吸入ポート76より吐出
ポート７ａへ排出されると、吸入路38の油圧は上昇し、
リリーフ弁47により一定の圧力まで上昇する。従ってパ
イロット室35の圧力が上昇し、可変絞り弁33をバネ力37
に打ち勝って右方向へ移動させるので、可変絞り弁33の
開度は最大となり、ロータリーサーボバルブに供給され
る油量は最大となる。その結果パワーアシスト量は最大
となる。

【００２７】流量制御弁30および計量オリフィス29をポ
ンプ本体51に組込み、オリフィス39，45、可変絞り弁33
および圧力制御弁40をバルブケーシング67に組込み、し
かもポンプ本体51にバルブケーシング67を一体に装着す
ることにより油圧制御ユニット３を構成したため、配管
を省略でき、かつ油圧制御ユニット３がコンパクトにな
り、さらにコストダウンと軽量化とを図ることができ
る。圧油の配管抵抗が低下して燃費の改善を図ることが
でき、しかも油漏れの惧れが少なくなり、耐振性と耐久
性と信頼性とが向上する。

【００２８】当システムは車速の増大とともに、ポンプ
１の吐出量が減少するので、給油路28、給油ポート20、
排油ポート21、排油路19の圧力損失が低減でき、その結
果ポンプの負荷を低減するので、油温上昇が少なくな
り、オイルクーラーを廃止することもできる。

【００２９】

【発明の効果】このように本発明においては、操舵抵抗
の大きな低車速状態ではパワーアシスト量を増大させ、
車速が増大するにつれてパワーアシスト量を漸減したた
め、低速では軽快な操舵、高速では安定した走行が可能
となる。

【００３０】また本発明では、前記流量制御弁と前記可
変絞り弁でパワーシリンダへの圧油の供給流量を制御す
るため、シリンダー圧を直接制御する方式に比べて制御
が容易であり、かつ高精度加工を必要としないため、コ
ストが安くできる。さらに本発明は電気方式ではなく油
圧方式で制御を行なっているため、コスト及信頼性の面
から有利である。

【００３１】さらにまた本発明においては、高精度を必
要としない可変絞り弁を用い、構造の複雑な油圧反力室
を用いないため、大巾なコストダウンと軽量化を図るこ
とができる。

【００３２】また本発明では、固定絞り、可変絞り、圧
力制御弁および流量制御弁をポンプと一体化したため、
配管を省略でき、かつ油圧制御ユニットをコンパクトに
まとめることができ、コストダウンと軽量化をさらに進
めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車速応動型油圧パワーステアリン
グ装置の一実施例の全体構成概略図である。

【図２】その要部拡大縦断面図である。

【図３】図２の III−III 線に沿った断面図である。

【図４】前記実施例におけるロータリバルブの縦断側面
図である。

【図５】エンジン回転数応動型油圧パワーステアリング
装置の流量制御弁の制御特性図である。

【符号の説明】

０…エンジン、２…オイルタンク、３…油圧制御ユニッ
ト、４…ロータリサーボバルブ、５…パワーシリンダ、
６…変速機、７…トロコイドポンプ、８…伝動機構、９
…ステアリングハンドル、10…バルブハウジング、11…
スタブシャフトスリーブ、12…スタブシャフト、13…ピ
ニオンシャフト、14…ピン、15…トーションバー、16…
ピストン杆、17…左方シリンダ室、18…右方シリンダ
室、19…排油路、20…給油ポート、21…排油ポート、22
…左方シリンダポート、23…右方シリンダポート、24…
給油通路、25…排油通路、26…左方シリンダ通路、27…
右方シリンダ通路、28…給油路、29…計量オリフィス、
30…流量制御弁、31…リリーフ弁、32…可変給油路、33
…可変絞り弁、34…可変絞り部、35…パイロット油圧
室、36…背圧室、37…バネ、38…吸入路、39…オリフィ
ス、40…圧力制御弁、41…入口ポート、42…出口ポー
ト、43…パイロット油圧室、44…背圧室、45…バネ、46
…オリフィス、47…リリーフ弁、48…負圧防止弁、50…
ポンプ蓋体、51…ポンプ本体、52…キャビティ、53…サ
イドプレート、54…カムリング、55…ロータ、56…回転
軸、57…ベーン、58…回転膨張空間、59…回転収縮空
間、60…低圧チャンバー、61…吸入ポート、62…吐出ポ
ート、63…外周空隙、64…排油路、65…吸入通路、66…
バルブケーシング、67…ボルト。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動油圧源に連なる給油路および油タン
   クに連なる排油路をパワーシリンダの１対の油圧室いず
   れかに選択的に切換えて接続する切換弁の入力部と該切
   換弁の出力部とが弾性部材とで結合され、該切換弁の入
   力部は操向軸に連結されるとともに該切換弁の出力部は
   ステアリングリンク機構を介して車輪に連結された油圧
   パワーステアリング装置において、 前記給油路中に固定絞りが介装され、流量制御弁が該固
   定絞りの上流部と下流部に接続され、該固定絞りに対し
   並列関係で前記給油路に接続された並列油路中にパイロ
   ット圧の減少に伴なって絞りが狭まる可変絞り弁の可変
   絞り部が介装され、該可変絞りのパイロット油圧室は、
   作動油圧源から圧力制御弁を介して車速の増大に対応し
   排油量が増大する車速センサーに通ずる車速検出油路に
   接続されたことを特徴とする車速応動型油圧パワーステ
   アリング装置。
2. 【請求項２】 前記作動油圧源はベーンポンプであっ
   て、前記固定絞りおよび流量制御弁は、前記ベーンポン
   プと一体化されたことを特徴とする前記請求項１記載の
   車速応動型油圧パワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 前記車速センサーは変速機出力軸により
   駆動されるトロコイドポンプであることを特徴とする前
   記請求項１記載の車速応動型パワーステアリング装置。