JPH06316271A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハンドル操舵時のみ油ポンプを駆動して省エ
ネを図るパワーステアリング装置で、油ポンプをベーン
ポンプにしたタイプにおいて、ポンプの回転開始直後か
ら規定吐出量を吐出できるようにする。 【構成】 ロータ４１に設けたベーン溝４２の底部にあ
る背圧室４８に導く圧油を、切換弁５０で切り換えるよ
うにして、ベーンポンプ４０が起動される時は、背圧室
４８にアキュムレータ６２の圧油を導くように切換え
る。 【効果】 ハンドル非操舵時にベーンポンプを停止させ
ても、ハンドル操舵を開始してポンプが起動する時に即
時に規定吐出量を吐出することができるので、ハンドル
非操舵時において低速回転させる必要がなくなり、大幅
なエンジン馬力の低減が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両のハンドル操舵力
を軽減するためのパワーステアリング装置、特に動力源
として電動モータで駆動される油ポンプを用いたパワー
ステアリング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、パワーステアリング装置
には油圧式と電気式があり、油圧式の多くは、油ポンプ
がエンジンによって駆動される。しかし、この油圧式
は、パワーアシストを必要としない直進走行時において
も油ポンプが駆動されるので、エンジン馬力の損失が大
きい問題がある。

【０００３】そのため、油圧式パワーステアリング装置
の油ポンプを電動モータで駆動するようにし、かつパワ
ーシリンダの両室と供給通路の油圧の差を検出する差圧
検出器を設置して、その差圧により電動モータの駆動を
制御するものが考え出されている。このものは、油ポン
プから吐出された圧油はアキュムレータに蓄圧される。
ハンドルが操舵されていない直進走行時では、ノーマル
クローズタイプのサーボ弁の入力軸と出力軸の相対回転
がなく、アキュムレータと連通する供給通路はパワーシ
リンダの両室と連通されずに閉止状態であるため、供給
通路の油圧とパワーシリンダの両室との圧力差が上昇す
る。差圧検出器でその圧力差を検知して設定値以上にな
ると、電動モータを非駆動状態にして油ポンプを停止す
る。

【０００４】また、ハンドルを操舵すると、サーボ弁の
入力軸と出力軸の相対回転が生じ、パワーシリンダのア
シストすべき方向のシリンダ室と供給通路が連通され
る。そして、アキュムレータに蓄圧された圧油がそのア
シストすべき方向のシリンダ室に分配され、そのシリン
ダ室の圧力が上昇して、ハンドル操舵力をアシストす
る。また、差圧検出器で検出したパワーシリンダの両室
と供給通路の圧力差が設定値以下になると、電動モータ
を駆動して油ポンプから圧油を吐出し、アキュムレータ
を蓄圧させるようにするものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この差圧検出器を備え
た電動ポンプ式の油圧式パワーステアリング装置におい
て、吐出油の脈動や回転時の振動の低減を図るため、ベ
ーンポンプを用いると、回転が停止した状態から回転を
開始する直後は、ベーンが十分飛び出していないため、
吐出量が少ない状態となり、即時に規定吐出量を吐出す
ることができず、油の吐出遅れが生じて、ハンドルのひ
っかかりが感じられ、操舵フィーリングが悪くなってし
まう。そのため、ベーンポンプを用いると、ハンドル非
操舵時でもポンプを停止させずに低速で回転させる必要
があり、エネルギーのロスが生じてしまう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
を解決するためになされたもので、相対回転可能な入力
軸及び出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との相対回転
によって供給通路をパワーシリンダの一方の室に連通さ
せパワーシリンダの他方の室を排出通路に連通させるノ
ーマルクローズタイプのサーボ弁と、このサーボ弁の前
記供給通路に圧油を吐出する油ポンプと、この油ポンプ
にて吐出された圧油の圧力を蓄圧するアキュムレータ
と、前記パワーシリンダの高圧側のシリンダ室と前記供
給通路の差圧を検出する差圧検出器と、この差圧検出器
で検出した差圧が所定値以下の場合に前記油ポンプを駆
動して圧油を吐出する電動モータを備えたラックピニオ
ン型のパワーステアリング装置において、前記油ポンプ
を、ロータに形成したベーン溝の底部に圧油が導かれる
背圧室を有するベーンポンプから構成するとともに、前
記差圧検出器で検出した差圧が小さくなった時に前記背
圧室と前記アキュムレータの圧力通路を連通するように
切り換えられる切換弁を設けたことを特徴とするもので
ある。

【０００７】

【作用】ハンドル操舵を行うと、差圧検出器で検出した
差圧が所定値以下になり、電動モータが駆動されて油ポ
ンプが回転を開始する。そのモータが回転する直前に、
切換弁の作動により、アキュムレータの圧力をベーンポ
ンプの背圧室に導入する。そのため、電動モータが駆動
を開始してベーンポンプが回転し始めるときには、ベー
ンが十分に飛び出した状態になり、即時に規定吐出量を
吐出することができる。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１はパワーステアリング装置の全体構成を示し
たもので、操舵ハンドル１４が一端に連結された入力軸
１１と出力軸１２の間には図略のトーションバーが設け
られ、操舵ハンドル１４を回転するとトーションバーが
捩じられて入力軸１１と出力軸１２が相対回転する。入
力軸１１と出力軸１２には、サーボ弁１７を構成するイ
ンナバルブ１９とアウタバルブ２０がそれぞれ設けられ
ている。サーボ弁１７は、ロータリーバルブタイプのも
のであり、中立状態では供給ポート２１が閉止され、ハ
ンドル操舵時は操舵ハンドル１４から入力軸１１に与え
られたハンドルトルクに応じた入力軸１１と出力軸１２
の相対回転により、供給ポート２１を２つのシリンダポ
ート２２，２３のいずれかに連通させ、供給ポート２１
からの作動流体の給排を制御するように作動する圧力制
御機能と方向切替機能を有する弁である。

【０００９】前記出力軸１２の先端にはピニオン歯２５
が形成され、ピニオン歯２５にはラック軸２７に形成し
たラック歯２６が噛合している。また、ラック軸２７に
はピストン３１が固定され、このピストン３１は円筒形
状のシリンダ３２の内周面を液密に移動し、これらピス
トン３１とシリンダ３２からパワーシリンダ３０を構成
している。パワーシリンダ３０内はピストン３１によっ
て左室と右室に区画され、これら左室と右室は前記シリ
ンダポート２２，２３のそれぞれに連通している。

【００１０】４０は油ポンプで、この油ポンプ４０の回
転軸は電動モータ３９によって回転駆動され、電動モー
タ３９の回転数に比例した圧油を吐出する。油ポンプ４
０の吐出側は、チェック弁６１を経て、圧力を蓄圧する
アキュムレータ６２に連通され、さらにサーボ弁１７の
供給ポート２１に連通している。電動モータ３９は、後
述する差圧検出器６０の信号が入力されるコントローラ
９０から出力された信号に応じて一方向に回転駆動され
る。

【００１１】差圧検出器６０は、油ポンプ４０の吐出油
の圧力Ｐ0 と、両シリンダポート２２，２３からシャト
ル弁７２を経た両シリンダポート２２，２３の高い方の
圧力Ｐ1 を導いて、両者の圧力差を検出する。なお、シ
ャトル弁７２は、通路内にボール７２ａを配置した構成
からなり、シリンダポート２２，２３の圧力差によって
ボール７２ａが移動して、両シリンダポート２２，２３
の高い方の圧力を差圧検出器６０に導く作動をする。

【００１２】油ポンプ４０は、ロータ４１に円周方向に
等角度間隔に設けたベーン溝４２にベーン４３が摺動可
能に介挿され、ベーン４３の先端がカムリングのカム面
４４を摺接しながらロータ４１が回転し、その回転に伴
って、ベーン４３間に形成したポンプ室４５の容積を変
化させて、吸入ポート４６から吸入した油を吐出ポート
４７から吐出するようにした公知構造のベーンポンプで
ある。また、ベーン溝４２の底部には背圧室４８が形成
されていて、この背圧室４８は、後述の切換弁５０の作
動で切り換えられた油圧が導入され、ベーン４３の飛び
出し性向上を図っている。

【００１３】背圧室４８に油を導く通路４９の途中に
は、切換弁５０が設けられている。切換弁５０は、ハウ
ジングに設けた摺動孔にスプール５１が液密で往復動可
能に介挿され、スプール５１の両端に位置する室５２，
５３の圧力と室５３内に設けたスプリング５４の弾性力
のつりあいによってスプール５１の位置を制御すること
で、ハウジングに開口したポートを切り換える方向切換
弁である。室５２にはアキュムレータ６２の圧力Ｐ0 が
通路５５を介して導入され、室５３には両シリンダポー
ト２２，２３の高い方の圧力Ｐ1 が通路５６を介して導
入されている。

【００１４】そして、ハンドル非操舵時でＰ0 とＰ1 の
差圧が大きい時は、スプール５１は、図１図示の位置に
あり、背圧室４８に通じる通路４９は、アキュムレータ
６２の圧力Ｐ0 が導かれる通路５８との連通が遮断さ
れ、吐出通路のチェック弁６１の上流側に接続されてベ
ーンポンプ４０の吐出圧Ｐ2 が導かれる通路５７と連通
する。またハンドルの操舵を開始してＰ0 とＰ1 の差圧
が減少すると、スプール５１が左動して、図２に示すよ
うに、通路４９は通路５７との連通が遮断され、アキュ
ムレータ６２の圧力Ｐ0 が導かれる通路５８と連通する
位置に移動する。さらにハンドル操舵を続けて、Ｐ0 と
Ｐ1 の差圧がほとんど０になると、図３に示すように、
スプール５１は摺動孔の左端面に位置して、通路５７が
通路４９と通路５８の両方に連通する位置に移動する。

【００１５】上記した構成の作動について説明する。油
ポンプ４０が電動モータ３９にて駆動されると、吐出さ
れた油はアキュムレータ６２に導かれて蓄圧されるとと
もに、供給ポート２１に導かれる。ハンドルが操舵され
ていない直進走行状態では、入力軸１１と出力軸１２の
相対回転が生じていないため、サーボ弁１７は、供給ポ
ート２１はシリンダポート２２，２３のいずれとも連通
しない閉止状態で、シリンダポート２２，２３は排出ポ
ート２４と連通する。そのため、シリンダポート２２，
２３とシャトル弁７２を経由して連通する通路の圧力Ｐ
1 は低く、供給ポート２１側の油の圧力Ｐ0 が上昇し
て、差圧検出器６０から決められた差圧に相当する出力
信号が出力された時点で電動モータ３９が停止する。

【００１６】しかる状態で、ハンドル１４を操舵する
と、トーションバーが捩じられ、サーボ弁１７の入力軸
１１と出力軸１２が相対回転し、供給ポート２１を一方
のシリンダポート２２に連通し、他方のシリンダポート
２３を排出ポート２４に連通する。供給ポート２１がシ
リンダポート２２と連通することにより、アキュムレー
タ６２に蓄圧されていた圧油がパワーシリンダ３０の一
方の室に供給され、ピストン３１を摺動して、所要のリ
ンク機構を介して操向車輪を操舵する。パワーシリンダ
３０の他方の室の油はサーボ弁１７の排出ポート２４よ
りタンクに排出される。この際、アキュムレータ６２に
蓄圧されていた供給ポート２１側の油の圧力Ｐ0 が低下
する。またシリンダポート２２，２３とシャトル弁７２
を経由して連通する通路の圧力Ｐ1 は上昇するので、差
圧検出器６０で検知される差圧が小さくなり、決められ
た設定値まで低下するとその信号がコントローラ９０に
入力され、コントローラ９０からの信号により電動モー
タ３９が駆動を開始して油ポンプ４０を駆動させる。以
後、連続してハンドル１４を操舵すると、供給ポート２
１側とシリンダポート２２の圧力差は小さいままのた
め、油ポンプ４０は連続して駆動する。ハンドル１４の
操舵が完了して操舵を停止すると、入力軸１１と出力軸
１２の相対回転がなくなり、供給ポート２１はシリンダ
ポート２２，２３のいずれとも連通しない閉止状態とな
る。そのため供給ポート２１の油圧が上昇して、差圧検
出器６０で検知される差圧が大きくなり、出力信号が設
定値となった時点で電動モータ３９を停止する。

【００１７】このように、ハンドルを操舵して供給ポー
ト２１とシリンダポート２２，２３の高圧側の間の圧力
差が設定値以下になった時に、油ポンプ４０を駆動して
圧油を吐出するようにしたので、油ポンプ４０の無駄な
吐出動作がなくなり、エンジン馬力の損失を小さくする
ことができる。上記の作動に加えて、直進走行状態で供
給ポート２１の圧力Ｐ0 とシリンダポート２２，２３の
高圧側の圧力Ｐ1 間の差圧が大きい状態では、切換弁５
０がスプリング５４に抗して図１に示す状態に切換えら
れ、ベーンポンプ４０の背圧室４８に接続する通路４９
を、吐出圧Ｐ2 が導かれる通路５７と連通するようにし
ている。ところが、ハンドル１４の操舵を開始して、前
記Ｐ0 と前記Ｐ1 の差圧が減少しはじめると、ベーンポ
ンプ４０が回転を始める直前に、切換弁５０が図２に示
す状態に切換えられ、背圧室４８に接続する通路４９は
アキュムレータ６２の圧力が導かれる通路５８と連通す
る。これにより、アキュムレータ６２に蓄圧された圧力
Ｐ0 がベーンポンプ４０の背圧室４８に導入される。こ
のように、前記差圧が設定値まで低下して、その信号が
コントローラ９０に入力され、コントローラ９０からの
信号により電動モータ３９が駆動を開始して、べーンポ
ンプ４０のロータ４１が回動を開始する時、回転開始直
後からベーン４２が飛び出した状態になり、すみやかに
決められた流量の油を吐出することができる。

【００１８】また、ハンドル１４を操舵し続けてべーン
ポンプ４０を回転させると、前記Ｐ0 と前記Ｐ1 の差圧
がほとんど０になり、切換弁５０がスプリング５４の弾
性力により図３に示す状態に切換えられ、べーンポンプ
４０の吐出圧Ｐ2 が導かれる通路５７は通路４９と通路
５８の両方に連通する。この状態では、チェック弁６１
上流側のベーンポンプ４０の吐出圧Ｐ2 が背圧室４８に
導かれるので、ベーン４３の両端に作用する圧力を同じ
にすることができ、ベーンの飛び出し性を良くすること
ができる。

【００１９】このように、本発明は、ハンドルを操舵し
て供給ポート２１の圧力Ｐ0 とシリンダポート２２，２
３の高圧側の間の圧力Ｐ1 の差圧が設定値以下になる
と、ベーンポンプ４０を駆動するようにしたので、ベー
ンポンプ４０の無駄な吐出動作がなくなり、エンジン馬
力の損失を小さくすることができる。さらに、切換弁５
０により、ハンドル１４の操舵を開始するとき、べーン
ポンプ４０の背圧室４８にアキュムレータ６２の圧力が
導かれるので、ポンプを回転開始した直後からベーン４
２が十分飛び出した状態となり、圧油の吐出作用が十分
発揮でき即時に規定吐出量を吐出することができる。し
たがって、油ポンプにベーンポンプを採用するときに生
じる問題である、ハンドル非操舵時にポンプを停止する
と、ポンプ回転開始直後に規定吐出量を吐出することが
できないためハンドルのひっかかりが感じられる点が解
消でき、ハンドル非操舵時はポンプを停止することがで
きるようになり、大幅なエンジン馬力の低減をはかるこ
とができる。

【００２０】なお、上記実施例の切換弁５０は、ハンド
ル非操舵時のＰ0 とＰ1 の差圧が大きい時は、ベーンポ
ンプ４０の背圧室４８に通じる通路４９が、ベーンポン
プ４０の吐出圧Ｐ2 が導かれる通路５７と連通するよう
に、スプール５１の形状を設定しているが、図４に示す
ように、切換弁１５０のスプール１５１の形状を、Ｐ0
とＰ1 の差圧が大きい時は、通路４９を遮断するように
してもよい。このようにすると、Ｐ0 とＰ1 の差圧が大
きいモータ停止状態では、背圧室４８の油をクリアラン
スからのわずかな漏れを除いて閉じ込めることができ、
ポンプ停止状態のベーンの落ち込みを抑制することがで
きる。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、相対回転
可能な入力軸及び出力軸と、前記入力軸と前記出力軸と
の相対回転によって供給通路をパワーシリンダの一方の
室に連通させパワーシリンダの他方の室を排出通路に連
通させるノーマルクローズタイプのサーボ弁と、このサ
ーボ弁の前記供給通路に圧油を吐出する油ポンプと、こ
の油ポンプにて吐出された圧油の圧力を蓄圧するアキュ
ムレータと、前記パワーシリンダの高圧側のシリンダ室
と前記供給通路の差圧を検出する差圧検出器と、この差
圧検出器で検出した差圧が所定値以下の場合に前記油ポ
ンプを駆動して圧油を吐出する電動モータを備えたラッ
クピニオン型のパワーステアリング装置において、前記
油ポンプを、ロータに形成したベーン溝の底部に圧油が
導かれる背圧室を有するベーンポンプから構成するとと
もに、前記差圧検出器で検出した差圧が小さくなった時
に前記背圧室と前記アキュムレータの圧力通路を連通す
るように切り換えられる切換弁を設けたことを特徴とす
るので、ハンドルの操舵を開始してべーンポンプが起動
する時に、切換弁の作動で、アキュムレータの圧力をベ
ーンポンプの背圧室に導くようにしたため、ベーンポン
プが回転し始めるときから即時に規定吐出量を吐出する
ことができる。そのため、油ポンプにべーンポンプを使
用するときに、従来のように、ハンドル非操舵時におい
てポンプを低速で回転させる必要がなくなり、ポンプを
停止することができるので、大幅なエンジン馬力の低減
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すパワーステアリング装置
の全体構成図である。

【図２】本発明の実施例を示すパワーステアリング装置
の切換弁の作動状態を示す図である。

【図３】本発明の実施例を示すパワーステアリング装置
の切換弁の作動状態を示す図である。

【図４】本発明の他の実施例を示すパワーステアリング
装置の切換弁を示した図である。

【符号の説明】

１１ 入力軸 １２ 出力軸 １７ サーボ弁 ３０ パワーシリンダ ３９ 電動モータ ４０ ベーンポンプ（油ポンプ） ４１ ロータ ４２ ベーン溝 ４３ ベーン ４８ 背圧室 ５０ 切換弁 ６０ 差圧検出器 ６２ アキュムレータ

【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対回転可能な入力軸及び出力軸と、前
   記入力軸と前記出力軸との相対回転によって供給通路を
   パワーシリンダの一方の室に連通させパワーシリンダの
   他方の室を排出通路に連通させるノーマルクローズタイ
   プのサーボ弁と、このサーボ弁の前記供給通路に圧油を
   吐出する油ポンプと、この油ポンプにて吐出された圧油
   の圧力を蓄圧するアキュムレータと、前記パワーシリン
   ダの高圧側のシリンダ室と前記供給通路の差圧を検出す
   る差圧検出器と、この差圧検出器で検出した差圧が所定
   値以下の場合に前記油ポンプを駆動して圧油を吐出する
   電動モータを備えたラックピニオン型のパワーステアリ
   ング装置において、前記油ポンプを、ロータに形成した
   ベーン溝の底部に圧油が導かれる背圧室を有するベーン
   ポンプから構成するとともに、前記差圧検出器で検出し
   た差圧が小さくなった時に前記背圧室と前記アキュムレ
   ータの圧力通路を連通するように切り換えられる切換弁
   を設けたことを特徴とするパワーステアリング装置。