JPS58139871A - 動力舵取装置 - 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】 本発明は、各種自動車に搭載され運転者の舵取操作力を
軽減するために用いられる動力舵取装置に関する。

この種の動力舵取装置は、一般にパワーステア　−リン
グと称され、軽快でかつ迅速な舵取操作を行なえ、しか
も不整地滝行時などにおいてもハンドルを職られること
なく安定した運転ができ、これによ）運転者の疲労軽減
化に果たす役割が大をいことから、大蓋トラック、パス
等から小型自動車に至るまで盛んに用いられている。

ところで、とのような動力舵取装置において、その油圧
発生源となるポンプは、通常、自動車のエンジンで回転
駆動されている。したがって、このようなポンプからの
作動油の吐出量は工ンジ／の回転数に比例して増減する
もので、そのポンプ容量はエンジンの低回転域すなわち
ポンプ吐出量が少ないときでも動作上必要な十分の流量
を供給できるように設定されている。

しかし、ポンプ容量をこのように設定すると、エンジン
の高回転域では不必要に大きな流量を吐出することにな
）、無駄が多く１＋このポンプ駆動のためのエンジンの
消費馬力も大過〈なシ、省エネルギ対策上好ましくない
。

特に、実際の運転時において、動力舵取装置による大き
な操舵補助力を必要とするのは、停車時および低速走行
時であシ、シかもこれとは逆に高速走行時においては大
きな操舵補助力は不要となる。すなわち、自動車が高速
走行している際に圧油の供給量が大きく、これによシ大
きな操舵補助力が働くと、ハンドルが軽るすぎることと
なり、運転者にとって不安感を生じるもので、操舵性の
点で好壕しくなく、マたこのような高速走行時にはハン
ドルを大きく操作することは少なく、これは低速走行時
においてのみである。

し九がって、従来のこの種装置では、ポンプの吐出側通
路の途中に流量制御弁を設け、エンジンの高回転域にお
いて装置本体側への圧油の供給量を一定に保ち、過大流
量による作動不良を防ぐとともに、いわゆるドルーピン
グ機構をさらに付設して圧油の供給量をエンジンの高回
転域である程度減少できるように構成することが一般に
行なわれている。しかし、このような構造では、折角ポ
ンプから吐出された圧油のうち、余分なものを単にタン
ク側に還流させているだけであるため、ポンプの消費馬
力を軽減することはできず、省エネルギ対策上好ましい
ものではない。

このため、従来から容量の小さな２台のポンプを用い、
これら両ポンプからの圧油を流路切換機構によ）選択的
に供給するようにした構成のものが知られている。すな
わち、上述した流路切換機構によシ必要時にのみ両ポン
プからの圧油を合流して本体側に供給し、常時は一方の
ポンプのみを油圧供給用として用い、他方はタンク側に
接続して無負荷状態とし、これにょシボンプの消費馬方
の軽減化を図るようにしている しかしながら、仁のような構造を採用したとしても、１
台のポンプは自動車の運転中常時駆動されているもので
、そのロスは大きく、ポンプ消費馬力の無駄を完全に省
いたとは言えないもので、まだまだ改善の余地が残され
ている。特に、近年では自動車用エンジンの燃費向上が
大きく叫ばれておシ、上述した動力舵取装置用のポンプ
消費馬力を必要最小限にすることが望まれているこのた
め、現在この樵の動力舵取装置において、油圧発生源と
なるポンプを電磁クラッチを介してエンジンに連結しｋ
　’ｐ　、あるいはモータ駆動とすることによ）、ポン
プを車速に応じてオン・オフ制御することが考えられて
いる。すなわち、自動車の低速走行時においてはポンプ
を作動させて圧油を給送し、操舵時に十分な操舵補助力
を生じさせる一方、高速走行時にはポンプを停止し、マ
ニエアル操舵を行なうように構成する。この場合、高速
走行時の操舵操作はハンドルを大きく回すといつ九こと
が少なく、またある程度剛性が大きい方が好ましいため
、走行安定性の面で何ら支障ないものである。そして、
このような構成とすれば、ポンプを駆動するために必要
な消費馬力を必要最小限とし、省エネルギ効果を発揮す
ることが可能となる。

しかし、このようにポンプをオン・オフ制御するうえで
問題とされることは、ポンプを停止させたときに、ハン
ドルが極端に重くなシ、通常のマニエアルステアリング
よシも大きな操舵力を必要とするようになることである
。すなわち、ポンプによる圧油の給送が停止されたとし
ても、操舵補助力を生じさせるパワーシリンダの左、右
シリンダｌ［Ｋは作動油が平均して充満されている。し
たがって、運転者がへンドル操作を行なうと、舵取〕翰
に連結されているパワーシリンダのピストンが両肯室内
の作動油の抵抗を受けた状態で移動すること、となシ、
これによ〕ハンドルが極端に重いという感覚を運転者に
与える結果となる。

このため、従来からパワーシリンダの左、右シリンダ室
への圧油の供給を制御するコントロールパルプ内に、ポ
ンプの吐出側と吸込側とｔ−短絡するチェックパルプを
付設することが行なわれているが、このようなチェック
パルプではパワーシリンダの左、右シリンダ室内の作動
油を操舵操作に応じて迅速に排出するといった効果は期
待できないもので、よシ簡単かつ適切な構成によシ上述
したハンドル操作感覚を適正なものとすることができる
装置の出現が要望されている。特に、上述したマニュア
ル操舵時の操舵力は、車速や積載荷重、さらには操舵角
等の走行条件によって異なるもので、このような点を考
慮した適正なハンドル操作感５ｔｔ−得られるようにす
ることが望まれている。

また、オン・オフ制御するポンプを備えた装置では、ポ
ンプ作動時において適正な操舵補助力を生じさせ得る構
成としなければならない４ので、このような点をも考慮
しなければならない。

また、上述したポンプをオン・オフ制御するものでは、
ポンプを作動または停止させたときに操舵力が急変し、
ハンドルショックとなってあられれるという問題も生じ
ている。これを第１図中実１１にて示している。なお、
図中ｆｏＮはポンプ作動時における操舵力％　ｆＯＦＦ
はポンプ停止時における操舵力である。

そして、このような問題は、たとえば操舵中にポンプが
始動されたとき、急に操舵角が大きくなることからハン
ドルの切シ過ぎとなってあられれる恐れがあり、またこ
れとは逆に操舵中にポンプが停止されたとしても同様で
、上述した操舵力の急変を防ぎ、操舵力の変化を、第１
図中破線で示すように１できるだけ緩やかなものとする
といった対策ｔ−Ｗｔじる必要もある。特に、このよう
な操舵力変化の問題も、運転者個々の操舵力、操舵角、
車速、さらに娘積載荷重等によって異なるもので、この
ような点をも考慮しなければならない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、操舵
補助力を生じさせるパワーシリンダの左、右シリンダ室
を接続するバイパス路と、ポンプ作動時に導びかれる流
体圧を感知して作動し乙のバイパス路を遮断する弁体を
有する制御弁を配設するとともに、前記バイパス路中に
制御弁と直列にコントローラにて制御される可変絞ｐを
設けるという簡単な構成によって、ポンプをオン−オフ
制御したとしても、ポンプ作動時には両シリンダ室を確
実に隔離して適正な操舵補助力を生じさせることができ
、またポンプ停止時には両シリンダ室がバイパス路を介
して短絡され、しかもその流路抵抗が調整されるため走
行条件勢に応じた適正なマニュアル操舵を行なうことが
でき、さらに制御弁の作動を制御する流体圧信号路にも
可変絞シを設けることによシボングのオ／・オフ時の操
舵力の急変を防止することも可能となる省エネタイプの
動力舵取装置を提供するものである。

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第２図社本発明に係る動力舵取装置の一実施飼を示すも
のであシ、同図において、符号１０で示すものは動力舵
取装置の油圧源となるオイルポンプで、このポンプ１０
はモータ１１によ多回転駆動され、オイルタンク１２内
の作動油を装置本体側に給送する役割を果たす。そして
、このポンプ１０を駆動するモータ１１は車速に応じて
制御信号を送出するコントａ−ラ１３によりオン・オフ
制御される。すなわち、車速が所定速度以下の低速走行
時においてはモータ１１によシボンプ１０は作動されて
圧油を給送し、所定速度以上の高速走行時においては停
止されるように構成されている。勿論、このポンプ１０
をオンする時点とオフする時点と會所望の幅をもってず
らして股壷し、ポンプ１０が断続して作動するといつ几
ことがないように配慮されている。

なお、本実施例では、ポンプ１０をモータ１１によ）駆
動するように構成しているが、本発明はこれに限定され
ず、ポンプ１０會たとえば電磁クラッチを介して自動車
のエンジンによシ駆動するようにし、この電磁クラッチ
を上述したコントロ−５１３にて制御するように構成し
てもよいことは言うまでもない。

１４は前記ポンプ１０からの圧油の流路を図示しない舵
取ハンドルの操舵方向に応じて切換えるコントロールパ
ルプ、１５ｔｔコント四−ルパルプ１４にてポンプ１ｏ
からの圧油が左、右シリンダ室１５ａ　ｔ　ＩＳｂに選
択的に供給されることにょシ操舵補助力を生じさせるバ
？−シリンダで１．このパワーシリンダ１５内で摺動動
作するピストン１６から延設されたピストンロンド１ｌ
ｉａ　ｊ　１Ｂ’＆−りＥ図示しない舵取りリンク機構
を介して左、右舵取９輪に連結されている。なお、図中
１７ａ　ｐ　ＩＴｂはポンプ１０の吸込側、吐出側管路
、１１ｅはコントロールパルプ１４からタンク１２に至
る戻ｐ管路、１に＊１８ｂ！ｄコントロールパルプ１４
からパワーシリンダ１５の左、右シリンダ室Ｉｓ、　、
　１５ｂに至る管路である。

さて、本発明によれば、上述し九構成にょ石動力舵取装
置において、前記パワーシリンダ１５の左、右シリンダ
室１５．　、１５ｂｔ−バイパス路２ｏにて接続し、か
つこのバイパス路２０をポンプ作動時Ｋｌｌ断する弁体
２１ｆ：有する制御弁２２をバイパス路２０中に配設す
るとともに、コントローラ２３にて制御される可変絞＃
）２４．２５を前記バイパス路２０中で制御弁２２と直
列に配設するようＫしたところに特徴を有している。

すなわち、上述したバイパス路２０を制御弁２３にて開
閉制御することによシボンプ作動時には左、右シリンダ
室１５ａｅ１５ｂを確実に隔離して適正な操舵補助力を
生じさせるとともに、ポンプ停止時には左、右シリンダ
室ＩＳａ　、　ｌ５ｂｔ−短絡させてマニュアル舵取操
作の操舵力を軽減し、かつこのポンプ停止時における操
舵力を種々の走行条件により調整できるように構成した
ものである。

これを詳述すると、図中２７はパルプ孔２８ｔ−有する
パルプ本体、２９はパルプ孔２８の開口を閉塞する栓体
で、このパルプ孔２８内にはその軸線方向中央部外周に
環状溝３０を有する弁体２１が摺動自在に支持され、か
つパルプ孔２８の一端側、本奥施例では下端側に配設さ
れたスプリング３１により常時上方向への付勢力を与え
られている。そして、弁体２１がパルプ孔２８の上端側
に位置したときにその環状溝３０に臨むようにパルプ本
体２Ｔの側方から一対の通路孔３２．　、３２ｂが穿設
され、これら通路孔３２．　、３２ｂに対し前記左、右
シリンダ室１５＆、　１５ｂからのバイパス管路２０轟
。

２０ｂが接続され、これにより両管路２Ｇ＆、２０ｂ。

通路孔３２．　、３２ｂおよび弁体２１の環状溝３０に
よってバイパス路２０ｔ−形成するように構成されてい
る。

また、前記Ｊｒ体２１の上端側く形成されたくぼみ２１
ｍによって形成される高圧室３３には、ポンプ吐出側管
路１７ｂからポンプ１０の吐出側流体圧を導ひく高圧側
の流体圧信号路３４が栓体２ｓに形成された通路孔２１
１ａｔ−介して接続されている。

さらに、弁体２１下端側のくぼみ２１ｂによって形成さ
れる低圧室３５には、パルプ本体２Ｔ底部の通路孔２Ｔ
＆’ｒ：、介して低圧側の流体圧信号路３６が接続され
、この信号路３６は戻〕管路１７ｃｔ−介してタンク１
２１１に接続され、ポンプ１０の吸込！［流体圧が導び
かれている。なお、前記環状＃１３Ｇと低圧室３ｓｔ−
形成するくぼみ２１ｂとは通＊　２１　ｃを介して弁体
２１内で連通されている。

そして、上述した構成による制御弁２２ｔ−有するバイ
パス路２０の途中、すなわち各シリンダ室ｌｓａ、　１
５ｂからのバイパス管路２０．　、２０ｂに、それぞれ
コントローラ２３にて制御される可変絞り２４．２５を
配設している。

すなわち、上述した構成において、ポンプ１０の停止時
には、流体圧信号路３４．３６間に圧力差が生じないた
め、弁体２１は、第２図に示されるように、スプリング
３１の付勢力によりパルプ孔２１の上端側に位置し、こ
れによって形成されゐバイパス路２◎にてパワーシリン
ダ１５の左、右シリンダ室１５ａ　、　１５ｂは短絡さ
れている。したがって、この状態で舵取操作が行なわれ
ると、左、右シリンダ室Ｉｓ、　、　１５ｂ内の作動油
は舵取シ輪に連動するピストン１６の動きに応じてバイ
パス路２０によｐ互いに反対側のシリンダ室またはタン
ク１１側に流動し、これによシピストン１６の動きを妨
げる負荷となるといった問題はなくなシ、従来のような
ハンドルが極端に重くなるといった不具合のない、操舵
力の軽減された適正なｉ二二２５′ｔ−バイパス路２０
中に設けることによって、このポンプ停止時におけるマ
ニュアル操舵力を種々の走行条件等によって調整するこ
とが可能となるものである。これは、これら可変絞］）
２４．２５の絞り童によって両シリンダ室１５．　、１
５ｂ間で流動する作動油が抵抗を受け、これがピストン
１Ｂに対する負荷となって操舵力が便化することから容
易に理解されよう。

たとえば高速車などでは操舵力は重い方が好ましく、可
変絞シ２４，２５の絞シ量を大きくするとよいが、一方
低速車などでは操舵力はできるだけ軽い方が好ましく、
絞）量を小さくｔ九はゼロとする必要がある。

したがって、これら可変絞！り２４，２５１：制御する
コントローラ２３に与えられる条件としては、たとえば
車速（速度大のとき絞り量大）、積載荷重（荷重大φ絞
シ量率）、操舵角（角度犬→絞り量小）、操舵力（量大
→絞り量小）なｅが考えられ、さらに手動つまみなどを
設けて運転者の好みによシ調整できるようにしてもよく
、種々の条件が考えられる。

なお、この場合のコントローラ２３とモータ１１等を制
御するコントローラ１３とを同一のものとすること祉自
由である。また、上述した可変絞り２４．２５はいずれ
か一方で充分に機能し得るものである。

また、ポンプ１０が作動され、圧油の給送が開始される
と、その流体圧が信号路３４にて高圧室３３に導びかれ
、これにより弁体２１はスプリング３１の付勢力に抗し
て低圧室３５側に移動する。

そして、このように弁体２１が移動することによって、
環状溝３０はバイパス路２０を構成する通路溝３２．　
、３２ｂから切離され、バイパス路２０Ｖｉ遮断される
。したがって、パワーシリンダ１５の左、右シリンダ室
１５．　、１５ｂは確実に隔離された状態となシ、これ
によってコントロールバルブ１４を介して選択的に供給
される圧油にて通常の操舵補助力を生じさせ、ハンドル
操作を軽減させるように機能する。

ぞして、再びポンプ１０→（停止されると、弁体２１は
スプリング３１により元の状態に復帰し、これによシ左
、右シリンダｍ１５．　、１５ｂがバイパス路２０にて
短絡されたマニュアル操舵状態となる。

第３図は本発明に係る動力舵取装置の別の実施例を示す
もので、同図において第２図と同一部分あるいは相当す
る部分には同一番号を付してその評細な説明は省略する
。

さて、本実施例によれば、バイパス路２Ｇ中に設けられ
た第１の可変絞！り２４．２５のほかに、同じくコント
ローラ２３によって制御される第２の可変絞Ｄ４０ｔた
は４１を、制御弁２２の弁体２１を作動させるための流
体圧信号路３４，３１ｉのいｒれか一方に設けたところ
に特徴を有している。すなわち、前記流体圧信号路３４
．３６の一部に絞〕を設けることによシ制御弁２２の開
閉制御動作管緩慢にしてポンプ１０の作動または停止直
後の操舵力の急変を防ぎ、ハンドルショックを軽減する
ようにし、しかも上述した絞シヲ可変自在とすることに
よってその嘗Ｕ御に自由度をもたせ、種々の走行条件に
対処できるようにしたものである。

これを詳述すると、ポンプ１０が作動または停止すると
、圧油がパワーシリンダ１５１１４１１に急送されたシ
、あるいは圧油の送出が急に停止されるため、左、右シ
リンダ室Ｉｓ、　、　１５ｂ内で急激な圧力上昇、また
は低下を招き、これが操舵力の急変を引き起すものであ
るが、上述したように流体圧信号路３４．＄１１の一部
に可変絞９４０または４１を設けることによって弁体２
１ｔ−緩慢に動作させることができ、上述した急激な変
化を吸収することが可能となゐ。

しかし、上述した弁体２１の緩慢な動作は檀々の走行条
件によってその必要性が異なシ、場合によっては不用と
なるものである。

たとえば操舵中にポンプ１０がオン・オフされる場合に
社絞プ量を大きくして操舵力の急変を防ぎ、ハンドルシ
ロツクを軽減する必要があるが、直進走行中はあｔｂ問
題とはされない。そして、このと色には絞夛量を小さく
あるい社ゼロとしてもよいものである。

したがって、前記第２０可変絞１（Ｉまたは４１を制御
するコントローラ１３に与えられる条件としては、たと
えば操舵角（角度が大のと１、絞９量は大）、車速（車
速大→絞カ量率）、積載荷重（荷重大→絞ヤ量大）、操
舵力（カ大−＠Ｒ６量大）、運転者の好みなどが考えら
れる。そして、これらの条件にて可変絞ｌｏｔたは４１
の絞り量會適宜調整すればよいものである。

そして、このようなコントローラ２３に！る第２の可変
絞）４０壕九は４１の制御において、注目すべきことは
、前述した第１の可変絞）２４ｔたは２５の制御と全く
逆になることで、このため本実施例では同一のコントロ
ーラ２３にて両可変絞り音制御するようにしている。し
かし、これに限定されず、別々の制御部として設けるよ
うにしてもよいこと紘言うまでもない。

以上説明したように、本発明に係る動力舵取装置によれ
ば、操舵補助力を生じさせるパワーシリンダの左、右シ
リンダ室を接続するバイパス路と、ヒのバイパス路中に
配置されポンプ作動時に導びかれる流体圧を感知して作
動しこのバイパス路を連断する弁体を有する制御弁とを
設け、かつ前記バイパス路中にコントローラにて制御さ
れる可変絞〉を配設するようにしたので、簡単な構成に
もかかわらず、ポンプをオン・オフ制御したとしても、
ポンプ作動時には両シリンダ室を確実に隔離して適正な
操舵補助力を生じさせ、軽快な操舵操作上行なうことか
で亀る一方、ポンプ停止時には両シリンダ室を短絡させ
、しかも流路抵抗ｔｖ４ｍして走行条件に応じた適正か
つ適切なマニュアル操舵を行なうことができる。

を九、本発明によれば、上述した制御弁を作動させる丸
めの流体圧信号路に４同様にしてコントローラによｐ制
御される可変絞ルを設けることによって、ポンプをオン
・オフ制御し九際の操舵力の急変を、走行条件等を考慮
して防ぎ、ハンドルシロツクを軽減することができ、動
力舵取装置としての信頼性、さらにはよ多機能的に優れ
たものとすることが可能となシ、その効果は大きい。

そして、上述した本発明による動力舵取装置管用い、自
動車の低速走行時にはポンプを作動させ、高速走行時に
はポンプを停止させる仁とによって、操舵性に・何らの
支障を与えることなくポンプの駆動による消費馬力を必
要最小限とし、省エネルギ効果を発揮させることができ
る。

また、本発明によれば、制御弁として１個の弁体にてバ
イパス路を開閉し得る構造のものを用いているため、そ
の構成が簡単で、しかも動作上の信頼性が大きく、また
量産性の面でも優れ、コスト的に安価であるといつ九利
点が゛ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の動力舵取装置においてポンプ作動時・オ
フ制御した際の操舵力変化を示す特性図、第２図は本発
明に係ゐ動力舵取装置の一実施例を示す概略構成図、籐
３図は本発明の別の実施例を示す概略構成図である。 １０−−・・ポンプ、１１・φ・・モータ、１２拳・・
・タンク、１３・・・・コンドロー？、１５・・・・パ
ワーシリンダ、１５ｍ、１５ｂ　・・＠−左、右シリン
グ室、１６・・・・ピストン、２０・・・・バイパス路
、２０ｍ　、　２０ｂ・・・−バイハス管路、２１・・
・・弁体、２２・・ｅ・制御弁、２３・・・−コント四
−９，２４ｙ２５・・・・第１の可変絞り、３４．３８
・・・・流体圧信号路、４０゜４１・・・・第２の可変
絞シ。 特許出願人　　自動車機器株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）必要に応じて作動されて圧力流体を送出するポン
   プと、このポンプからの圧力流体が舵取操作に応じて左
   、右シリンダ室に選択的に供給されることによ）操舵補
   助力を生じさせるパワーシリンダと、このパワーシリン
   ダの左、右シリンダ室管接続するバイパス路と、このバ
   イパス路中に設けられポンプ作動時にこのバイパス路を
   線断する弁体を有する制御弁とを備え、前記バイパス路
   中Ｋｔｉコントローラにて制御される可変絞シが前記制
   御弁と直列に配設されていることを特徴とする動力舵取
   装置。
2. （２）必要に応じて作動されて圧力流体を送出するポン
   プと、仁のポンプからの圧力流体が舵取操作に応じて左
   、右シリンダ室に選択的に供給されるととによ〕操舵補
   助力を生じさせゐパワーシリンダと、このパワーシリン
   ダの左、右シリンダ室を接続するバイパス路と、このバ
   イパス路中に設けられポンプ作動時にこのバイパス路を
   遮断する弁体を有す為制御弁と、前記バイパス路中にこ
   の制御弁と直列に設けられコントローラにて制御される
   第１の可変絞シとを備え、前記制御弁はその弁体の移動
   方向両端側にポンプの吐出側流体圧と吸込側流体圧とを
   導びく流体圧信号路を有し、かつこの流体圧信号路の除
   中にはコントローラにより制御される第２の可変絞シが
   配設されていることを特徴とする動力舵取装置。