JPH0752811A - 遮断可能なサーボ操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】操舵補助ポンプを一時的に確実に遮断させるこ
とができ、操舵補助ポンプの付加的な駆動を必要としな
いような、遮断可能なサーボ操舵装置を提供する。 【構成】操舵補助ポンプ（２０）は、オイル循環系を介
して、有利には駆動機（１０）の潤滑油循環系（１４）
を介して操作可能な液圧クラッチ（１８）を有してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の駆動機を介し
て駆動可能な操舵補助ポンプを備えた、遮断可能なサー
ボ操舵装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の操舵を補助するために、いわゆ
るサーボ操舵装置を設けることは知られている。サーボ
操舵装置には、操舵補助ポンプにより、操舵補助のため
に必要なオイル流またはオイル圧が供給される。操舵補
助ポンプは、通常例えばＶベルト等の駆動手段を介して
自動車の駆動機（例えばエンジン）に連結されており、
よって操舵補助ポンプは、自動車の駆動機が作動してい
るときには常に駆動される。この場合の欠点は、操舵補
助ポンプに接続されている消費装置、即ち操舵装置が補
助を必要としないときも常に操舵補助ポンプが作動して
いることである。例えば、ハンドル操作をあまりせずに
高速道路を走行しているような場合である。このような
場合、操舵補助ポンプは本来必要のないものであるが、
アイドリング状態で作動しており、自動車の駆動機の負
荷が２０００ないし６０００Ｕ／ｍｉｎとすると、ほぼ
０．３ないし２ＫＷのロスエネルギーを消費している。
これは燃料の過剰消費の原因になる。

【０００３】操舵補助ポンプを自動車の駆動機を介して
駆動させるのではなく、別個の電動機を介して駆動させ
ることが既に提案されている。しかしながら、この提案
の欠点は、操舵補助ポンプを駆動させるために、比較的
大型で重量のある電動機を付加的に設けねばならず、作
用効率のロスを招くことである。

【０００４】さらに、操舵補助ポンプに電子クラッチを
付設することが知られている。この電子クラッチを用い
ると、操舵補助ポンプを必要としないときには操舵補助
ポンプを遮断させることができる。しかしこの構成の欠
点は、電子クラッチに付加的に電流を供給する必要があ
り、電子クラッチを操作する電磁石のために比較的大き
な取付け空間を必要とすることである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、この
種の遮断可能なサーボ操舵装置を次のように構成するこ
と、即ち操舵補助ポンプを一時的に確実に遮断させるこ
とができ、操舵補助ポンプの付加的な駆動を必要としな
いように構成することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、操舵補助ポンプが、オイル循環系を介し
て、有利には駆動機の潤滑油循環系を介して操作可能な
液圧クラッチを有していることを特徴とするものであ
る。

【０００７】本発明の有利な構成によれば、潤滑油循環
系の、クラッチに通じている分岐管は、自動車の操舵装
置と協働する制御回路を介して操作可能な電磁弁を有し
ている。制御回路は、自動車の操舵装置の変更時に（操
作時に）反応するセンサ、特にトルクセンサにより作動
するのが有利である。この場合センサは、自動車の操舵
システムを設けた領域の適当な位置には位置される。本
発明の有利な構成によれば、トルクセンサは、自動車の
ハンドルに付設されている。この場合トルクセンサは、
ハンドルのトルクが一定の値を越えると作動する。これ
により、例えば高速道路での直線走行時に生じるような
低い車輪動力時に、もし手によってもたらされるハンド
ルのトルクがちょうど３Ｎ／ｍよりも小さいと、ハンド
ル内に設けたトルクセンサを介して制御回路が作動して
電磁弁が開弁し、よって潤滑油循環系のオイル圧が液圧
クラッチに作用し、これによって液圧クラッチが操舵補
助ポンプを遮断する。例えばカーブ走行時とか、タイヤ
がパンクしたときのように、手でもたらされるハンドル
のトルクがほぼ３Ｎ／ｍよりも大きくなった場合には、
ハンドル内に配置されているトルクセンサにより制御回
路が作動して、該制御回路が電磁弁を閉弁させ、同時
に、液圧クラッチに通じている、潤滑油循環系の分岐管
が、脱気される。その結果液圧クラッチは即座に操舵補
助ポンプを再び連結させ、よって操舵補助が機能する。

【０００８】本発明の他の有利な構成によれば、クラッ
チは、潤滑油循環系の分岐管を介して圧力で付勢可能な
少なくとも１つの液圧シリンダを有し、有利には、液圧
シリンダを付勢するため、駆動機の最小回転数に依存す
る圧力、よって潤滑油ポンプの最小回転数に依存する圧
力を用いる。これにより、液圧クラッチが概して操作可
能である前に駆動機の高速回転が必要であること、よっ
て駆動機と協働する潤滑油ポンプ（潤滑油循環系を構成
している）の高速作動が必要であることが、達成され
る。この場合、潤滑油ポンプがエンジンの潤滑のために
確実に作用する潤滑油循環系を作り上げたときに初め
て、潤滑油ポンプが液圧クラッチの操作のために付加的
な圧力で付勢されるのが非常に有利である。前記最小回
転数は次のように選定することができ、即ち、例えば回
転数が４０００Ｕ／ｍｉｎを越えているような非常に高
速な走行時にだけ操舵補助ポンプが遮断されるように選
定することができる。しかしこの最小回転数をより低く
設定することもでき、その結果操舵補助ポンプは、操舵
の必要がない低回転数の走行の場合も遮断させることが
できる。

【０００９】本発明の他の有利な構成によれば、クラッ
チは、液圧シリンダを介して且つばねの力に抗して操作
可能なクラッチ部分を有し、ばねを介して第１のクラッ
チ部分が、常時回転している第２のクラッチ部分と連結
可能、且つ連結解除可能である。これにより、第１のク
ラッチ部分の非操作時には、液圧クラッチは液圧シリン
ダを介して常時連結状態にあり、よって操舵補助ポンプ
が作動しているので、非常に有利である。従って、液圧
シリンダが潤滑油循環系からの圧力で付勢されなくなる
と、即座に操舵補助ポンプを自動的に連結させることが
でき、有利である。このように操舵補助ポンプが即座に
連結されるので、操舵補助ポンプが必要であればいつで
も即座に操舵補助ポンプが作動し、例えば事故破損時に
は安全性が向上する。

【００１０】本発明の他の有利な構成は、他の従属項に
記載されている。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて
説明する。

【００１２】図１には、例えば内燃機関として構成され
た、図示していない自動車の駆動機１０が図示されてい
る。駆動機１０は、特に潤滑油ポンプ１２を駆動する。
潤滑油ポンプ１２からは潤滑油循環系１４が出ている。
潤滑油循環系１４は、ここでは詳細に述べないが、駆動
機１０の潤滑に用いる。潤滑油循環系１４からは、分岐
管１６が、液圧クラッチ１８を備えた操舵補助ポンプ２
０へ通じている。操舵補助ポンプ２０またはクラッチ１
８は、図の例ではベルトプーリ２２を介して駆動され
る。ベルトプーリ２２は、図示していないベルトを介し
て駆動機１０と連結されている。分岐管１６内には電磁
弁２４が配置されている。電磁弁２４は、制御回路２６
を介して駆動可能である。電磁弁２４は、切換え要素２
８を有している。切換え要素２８は、クラッチ１８を分
岐管１６と連結させることができ、他方本実施例では、
クラッチ１８を、図示していないタンクに通じている連
結管３０と連結させることができる。切換え要素２８
は、ばね２９の力に抗して切換え可能である。制御回路
２６は、例えば自動車のハンドル３２内に設けたトルク
センサ３４に連結されている。

【００１３】図１に図示した装置は次のように作動す
る。

【００１４】自動車の駆動機１０をスタートさせると、
潤滑油ポンプ１２を介して潤滑油循環系１４内に圧力が
発生する。この圧力は、分岐管１６を介して電磁弁２４
にも作用する。同時に駆動機１０を介してベルトプーリ
２２が駆動され、且つ連結状態にあるクラッチ１８を介
して操舵補助ポンプ２０が駆動される。この場合操舵補
助ポンプ２０は、図には図示していない消費装置、例え
ば操舵装置にオイル流またはオイル圧を供給する。ホー
ムポジションにおいてクラッチ１８は連結状態にあり、
且つ切換え要素２８とタンクに通じる連結管３０とを介
して液圧的に除荷される。今、駆動機１０が高回転数に
あるとすると、例えば高速道路を走行していて、自動車
の車輪の車輪動力が小さいとすると、ハンドル３２には
低い手動トルクが生じる。この手動トルクはトルクセン
サ３４を介して検出され、制御回路２６に送られる。ハ
ンドル３２に付設されているトルクセンサ３４は単に一
例にすぎず、自動車の操舵装置に発生する動力の検出
は、自動車の操舵システム全体の適当な位置に配置され
るセンサであればどのようなセンサでもよい。

【００１５】いま、手動トルクが所定の値以下にあると
すると、例えばちょうど３Ｎ／ｍよりも小さいとする
と、制御回路２６を介して電磁弁２６が操作され、その
結果切換え要素２８は分岐管１６とクラッチ１８とを連
結させる。潤滑油ポンプ１２の回転数がほぼ１０００Ｕ
／ｍｉｎ以上の場合には、潤滑油循環系１４及び分岐管
１６内のオイル圧の大きさは、クラッチ１８を難なく操
作できる程度の大きさである。潤滑油ポンプ１２から来
る圧力によってクラッチ１８を付勢することにより、ク
ラッチ１８は遮断され、従って操舵補助ポンプ２０はベ
ルトプーリ２２から遮断される。これにより、操舵補助
ポンプ２０は、操舵にとって該操舵補助ポンプ２０が必
要のない運転状態において駆動機から切り離され、よっ
て０．３ないし２ｋＷの回転数に依存している操舵補助
ポンプ２０のロスエネルギーが駆動機１０を負荷させな
い。従って、例えば駆動機１０を作動させるための燃料
を節約することができる。

【００１６】例えば自動車の車輪の車輪動力を生じさせ
るカーブ走行またはタイヤのパンクにより、ハンドル３
２の手動トルクが所定の値よりも大きい場合には、トル
クセンサ３４はこれに対応する信号を制御回路２６へ送
る。制御回路２６は即座に電磁弁２４を操作し、その結
果切換え要素２８はばね２９の力によりクラッチ１８と
タンクに通じている連結管３０とを連結させ、クラッチ
１８を液圧的に除荷する。同時にばね値からによりクラ
ッチ１８が連結され、その結果操舵補助ポンプ２０は再
びその駆動部と連結され、接続されている消費装置にオ
イル流を供給して操舵を補助する。この構成により、操
舵力が小さい場合エネルギーの節約が達成され、一方必
要な場合には即座に高い動力密度と操舵動力が液圧サー
ボ操舵装置に供給される。

【００１７】ばね２９の配置は故障防止、いわゆる“fa
il safe”のためでもある。制御回路２６が故障する
と、ばね２９の力によりクラッチ１８と連結管３０とが
連結され、よってクラッチ１８が除荷され、従ってすで
に述べたようにクラッチ１８が連結される。他の故障防
止は、クラッチ１８が図１に図示していないばねの力だ
けで解除されるようにして達成される。潤滑油ポンプ１
２から来る圧力が例えば事故によって一定の値以下に低
下すると、前記ばねによりクラッチ１８が連結される。
このように、いずれの場合にも、操舵補助ポンプ２０に
よる操舵の補助が即座に提供される。

【００１８】図２は、クラッチ１８の構成を断面図にて
示すものである。図２には、クラッチ１８をフランジ結
合した操舵補助ポンプ２０が図示されている。クラッチ
１８は、ベルトプーリ２２と連結されている部分３６を
有している。部分３６は、拡大部３８内に軸受４０を収
容している。軸受４０は、軸受シェル４２で支持されて
いる。軸受シェル４２は、同時に軸４４をも支持してい
る。軸４４は、その一端に操舵補助ポンプ２０のロータ
４６を有している。軸４４には、回転対称な部分４８に
固定されている。回転対称な部分４８の外周は、Ｕ字状
の領域５０で終わっている。領域５０は、定置の脚部５
２と、独占方向に移動可能な脚部５４とを有している。
脚部５２と５４によって形成される底部５６には、図面
には図示していないが、半径方向に延在し、互いに間隔
をもって配置される薄板が設けられている。Ｕ字状の領
域５０に対向するように、部分３６に中間部材５８が固
定されている。中間部材５８は、互いに間隔をもって半
径方向に配置される薄板を有し、該薄板は、底部５６に
配置されている薄板と領域６０において交互にオーバー
ラップしている。さらにクラッチ１８は、定置部分６２
を有している。定置部分６２は、操舵補助ポンプ２０に
連結され、且つ軸４４によって軸受６４で案内されてい
る。定置部分６２は、図１に図示した分岐管１８と電磁
弁２４を介して連結されるダクト６６を有している。ダ
クト６６は、環状室６８に開口している。環状室６８内
には、液圧シリンダ（シリンダピストン）７０が配置さ
れている。液圧シリンダ７０は、パッキン７２を介して
部分６２にたいして密封されている。液圧シリンダ７０
は、操舵補助ポンプ２０とは逆の側７４に鼻状の突起７
６を有している。突起７６は、皿ばね７８のほうへ向け
られている。皿ばね７８は、ガイド８０で支持されてお
り、その端部８２は脚部５４に押圧されている。クラッ
チ１８及び操舵補助ポンプ２０の機械的な構成に関する
これ以上の説明は省略する。

【００１９】図２に図示した装置は次のように作動す
る。

【００２０】図示していない駆動機を介してベルトプー
リ２２が回転し、よって部分３６が回転する。部分３６
と同時に、領域６０において中間部材５８に連結されて
いる薄板が回転する。皿ばね７８の力により脚部５４は
脚部５２の方向へ押され、その結果、底部５６に配置さ
れた薄板が、中間部材５８に配置された薄板とのオーバ
ーラップ領域において圧縮される。これにより力の伝動
が行われ、その結果部分４８が、よって軸４４が部分３
６の回転数に対応して一緒に回転する。軸４４の回転に
より、操舵補助ポンプ２０のロータ４６が回転し、ここ
では説明しないたいようでオイル流を、接続された消費
装置、特に操舵装置へ搬送させる。このとき、すでに図
１において説明したように小さな車輪動力が生じると、
液圧シリンダ７０はダクト６６と環状室６８とを介し
て、潤滑油循環系１４から来る圧力により付勢される。
この圧力のために液圧シリンダ７０は操舵補助ポンプ２
０とは逆方向へ軸線方向に移動し、その突起７６が皿ば
ね７８を押す。これにより、皿ばね７８はそのガイド８
０の回りに回動し、よって脚部５４との係合が解除され
る。脚部５４があらかじめ緊張しているので、皿ばね７
８による力の中断により、領域６０でオーバーラップし
ている薄板にたいする押圧力は中断する。その結果、こ
れらの間にはこれ以上の力は作用しない。よって、ベル
トプーリ２２を介して駆動される部分３６はさらに回転
し、一方部分４８は停止し、よってロータ４６も停止す
る。よって操舵補助ポンプ２０の作動が停止され、ロス
エネルギーを消費しない。より高い車輪動力が生じる
と、すでに図１に関して述べたように、ダクト６６は連
結管３０を介して脱気され、その結果液圧シリンダ７０
は皿ばね７８を介してそのホームポジションへ戻され
る。同時に皿ばね７８は再び脚部５４を押圧し、その結
果部分４８はすでに述べた態様で部分３６と摩擦連結さ
れる。

【００２１】図３は、クラッチ１８の変形例である。図
２の部品と同一の部品には同一の符号を付し、その詳細
な説明は省略する。この実施例では、ダクト６６は軸線
方向の穴８４に開口している。軸線方向の穴８４は、ダ
クト６６をＬ字状の環状室８６に連通させている。環状
室８６内には、液圧シリンダ７０が配置されている。液
圧シリンダ７０には、円板状部材８８が付設されてい
る。円板状部材８８は、半径方向の向けられている突起
９０を有している。突起９０は、皿ばね７８の端部９２
に接している。Ｕ字状の領域５０の脚部５４は、鼻状の
突出部９４を有している。突出部９４には、皿ばね７８
の端部８２が接している。皿ばね７８には保持リベット
９６が付設されており、該保持リベット９６により皿ば
ね７８がクラッチに固定されている。

【００２２】この実施例の作用は、既に図１で述べた実
施例とほぼ同一である。ダクト６６が圧力で付勢され、
よって穴８４と環状室８６とが圧力で付勢されることに
より、液圧シリンダ７０は円板状部材８８のほうへ移動
する。円板状部材８８は、その突起９０により皿ばね７
８の端部９２を回転対称な部分４８の方向へ押し、その
結果皿ばね７８の端部８２はガイド８０のまわりを液圧
シリンダ７０の方向へ回動する。従って、ばね力はもは
や脚部５４と図１の領域６０において既に述べた薄板と
に作用しない。その結果クラッチ１８は解除される。

【００２３】図４は、クラッチ１８の他の変形例であ
る。図２と図３に図示した実施例と同一の部品には同一
の符号を付し、その詳細な説明は省略する。この実施例
の場合、ダクト６６は環状室９８に開口している。環状
室９８は、振動する壁１００を有している。壁１００
は、オイルを液圧シリンダ７０へ好適に流動さることを
可能にする。液圧シリンダ７０は、その側面７４に円板
１０２を有している。円板１０２は、スリーブ１０４で
案内されている。スリーブ１０４上には、円板１０２に
隣接するようにリング１０６が配置されている。リング
１０６はカラーアーム１０８を有し、該カラーアーム１
０８は、皿ばね７８の端部９２に接している鼻状の突起
１１０を有している。図４に図示したこの実施例の作用
は、図２と図３に図示した実施例の作用とほぼ同一であ
る。液圧シリンダ７０を移動させることにより、円板１
０２は、よってリング１０６は軸線方向へ移動し、その
結果突起１１０が皿ばね７８の端部９２を押圧し、皿ば
ね７８が回動し、よってガイド８０が回動する。

【００２４】図２から図４までに図示した液圧クラッチ
の構成は単に例示にすぎず、少なくとも１つの液圧シリ
ンダを移動させることにより、操舵補助ポンプの駆動軸
に連結されているクラッチ部分が解除されるように構成
すれば、クラッチを他の任意のどのような構成にしても
よい。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、オイル循環系を介し
て、有利には駆動機の潤滑油循環系を介して操作可能な
液圧クラッチが設けられているので、本来駆動機のため
に設けられている潤滑油循環系を液圧クラッチの操作に
利用することができる。従って、操舵補助ポンプを駆動
するための付加的な駆動装置を設ける必要がなく、しか
も操舵補助ポンプを遮断させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による遮断可能なサーボ操舵装置の全体
の構成を示す簡略図である。

【図２】液圧クラッチの第１実施例を備えた操舵補助ポ
ンプの縦断面図である。

【図３】液圧クラッチの第２実施例を備えた操舵補助ポ
ンプの縦断面図である。

【図４】液圧クラッチの第３実施例を備えた操舵補助ポ
ンプの縦断面図である。

【符号の説明】

１０ 駆動機 １４ 潤滑油循環系 １８ 液圧クラッチ ２０ 操舵補助ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス・ユルゲン ラウト ドイツ デー・61250 ウージンゲン フ ランツ・シューベルト・シュトラーセ ２ (72)発明者 トーマス ニート・メニンガー ドイツ デー・61250 ウージンゲン ラ ントラート・ベックマン・シュトラーセ 41 (72)発明者 ゲルハルト オーヴァーディーク ドイツ デー・61381 フリードリッヒス ドルフ グラディオーレンヴェーク 15

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車の駆動機を介して駆動可能な操舵
   補助ポンプを備えた、遮断可能なサーボ操舵装置におい
   て、 操舵補助ポンプ（２０）が、オイル循環系を介して、有
   利には駆動機（１０）の潤滑油循環系（１４）を介して
   操作可能な液圧クラッチ（１８）を有していることを特
   徴とする遮断可能なサーボ操舵装置。
2. 【請求項２】 潤滑油循環系（１４）の、クラッチ（１
   ８）に通じている分岐管（１６）が、自動車の操舵装置
   と協働する制御回路（２６）を介して操作可能な電磁弁
   （２４）を有していることを特徴とする、請求項１に記
   載の遮断可能なサーボ操舵装置。
3. 【請求項３】 制御回路（２６）が、自動車の操舵装置
   の操作時に制御回路（２６）を作動させるセンサに接続
   されていることを特徴とする、請求項１または２に記載
   の遮断可能なサーボ操舵装置。
4. 【請求項４】 センサが、ハンドル（３２）内に配置さ
   れるトルクセンサであり、該トルクセンサは、ハンドル
   （３２）のトルクが一定の値を越えたときに制御回路
   （２６）を作動させることを特徴とする、請求項３に記
   載の遮断可能なサーボ操舵装置。
5. 【請求項５】 トルクが１ないし５Ｎｍ、有利にはほぼ
   ３Ｎｍであることを特徴とする、請求項４に記載の遮断
   可能なサーボ操舵装置。
6. 【請求項６】 クラッチ（１８）が、潤滑油循環系（１
   ４）の分岐管（１６）を介して圧力で付勢可能な少なく
   とも１つの液圧シリンダ（７０）を有していることを特
   徴とする、請求項１から５までのいずれか１つに記載の
   遮断可能なサーボ操舵装置。
7. 【請求項７】 液圧シリンダ（７０）を付勢するため、
   駆動機（１０）の最小回転数に依存する圧力、よって潤
   滑油ポンプ（１２）の最小回転数に依存する圧力を用い
   ることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１
   つに記載の遮断可能なサーボ操舵装置。
8. 【請求項８】 最小回転数が５００ないし１５００Ｕ／
   ｍｉｎ、有利にはほぼ１０００Ｕ／ｍｉｎであることを
   特徴とする、請求項１から７までのいずれか１つに記載
   の遮断可能なサーボ操舵装置。
9. 【請求項９】 クラッチ（１８）が、液圧シリンダ（７
   ０）を介して且つばね（７８）の力に抗して操作可能な
   クラッチ部分（７６，８８，１０２，１０６）を有し、
   ばね（７８）を介して第１のクラッチ部分（４８）が、
   常時回転している第２のクラッチ部分（３６）と連結可
   能、且つ連結解除可能であることを特徴とする、請求項
   １から８までのいずれか１つに記載の遮断可能なサーボ
   操舵装置。
10. 【請求項１０】 第１のクラッチ部分（３６）が、操舵
    補助ポンプ（２０）のロータ（４６）を担持している軸
    （４４）に設けられていることを特徴とする、請求項１
    から９までのいずれか１つに記載の遮断可能なサーボ操
    舵装置。
11. 【請求項１１】 潤滑油循環系（１４）の故障等により
    分岐管（１６）内の圧力が降下したときに、ばね（７
    ８）の力によりクラッチ（１８）を連結可能であること
    を特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１つに
    記載の遮断可能なサーボ操舵装置。
12. 【請求項１２】 制御回路（２６）の故障時に、電磁弁
    （２４）が、ばね（２９）の力により、クラッチ（１
    ８）を例えばタンクに通じている連結管（３０）と連結
    させる位置へ付勢可能であり、これによりクラッチ（１
    ８）が連結可能であることを特徴とする、請求項１から
    １１までのいずれか１つに記載の遮断可能なサーボ操舵
    装置。