JPS5977967A - パワ−ステアリング装置 - 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、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は持ち
、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基
因してハンドルが軽くなり過ぎ、危険を生じることにな
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ずぶ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と簡単に
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ップを招く嫌いがあっ
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、車速の増加に伴ってエン
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ってエンジンの出力ロスが犬
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、該変速機構の
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、よって電動モータを省
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１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、
車速センサより発せられる車速信号が入力され、該車速
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って低下させる変速
指令信号を上記変速手段に発するコントロール手段と、
手動操作により上記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
とによっ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って変化させながら駆動するよう
にしたものである。

以下、本発明を図面に示す実施例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、ｌはハンド
ル、２は一端に該ノ・ンドル１が、他端にピニオン３ａ
を有するピニオン軸３がそれぞれ７体に取り付けられた
ステアリングシャフト、４は上記ピニオン３ａと噛合す
るラック（図示せず）を有するラックバ−であって、該
ラックバー４の両端にはそれぞれナックルアーム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ｌの回し操作によりラックバー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ックピニ
オン式のステアリング装置が構成されている。

上記ラックバー４の中間位置にはラックバー４をピスト
ンロッ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、ラックバ
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　ルハ／Ｌ／　フ１３　ニ［続すレ、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への圧油ヲ発生する
オイルポンプ１６に接続されており、ステアリンク操作
に応じてコントローラバ／ｌ／７’１３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、コントロールパルプ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
．ＩＱに供給するとともに、他方の圧力室１ｏ、９内の
圧油を圧油通路１２，１１、コントロールパルプ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、このことによってパフ−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１８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１
６の入力軸１６ａに取り付けられた可変従動プーリ２ｏ
と、該両ブー！／１９，２０間に掛は渡されて両者を連
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の出刃軸１７ａに固定された固
定シェイプ１９ａと、出方４ｍｌ　１７　ａに摺動可能
にかつ回転不能に支持された可動ンエイプ１９ｂと、該
可動シェイブ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
シェイプエ９ａ側に付勢するスプリング１９ＣＬからな
る。一方、可変従動プーリ２ｏ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に固定された
固定シェイプ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ェイブ２０ｂと、該可動シ
ェイプ２０ｂを従動ブーｌ）　２０の有効径が減少する
ように固定シェイブ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、上記可変従動プーリ２０の可動シエイプ２０ｂ
の背面側には該可動シェイブ２０ｂとポンプケーシング
１６ｂ、ｌ！：＋こよって圧油導入室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および流量制御パルプ２３）からの変速指令信号に
したがって、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の付勢力によって駆動プーリ１９の有効径を従動
ブー１，１２０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ブーＩＪ　ｌ　９の有効
径を従動グーリ２ｏ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って各グー！／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
ことによって両プーリ１９，２０間のプーリ比を変化さ
せてオイルポンプ１６−＼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。上記流量制御パルプ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２３
ｂと、該弁体２３ｂ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
２３Ｃの付勢力に抗してオフセッ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に連通する圧力ボート２３ｅと、
無段変速機構１８の圧油導入室２２に連通ずる出力ポー
ト２３ｆと、ドレーンポート２３ｇとが形成されている
。また、弁体２３ｂには上記出力ポート２３　ｆを、弁
体２３ｂがノーマル位置にあるときには圧力ボート２３
ｅに、オフセット位置にあるときにはドレーンポート２
３ｇ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２２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って、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−■変換回
路２９と、該第２　ｆ−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−■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
結線にて示す）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にバッテリ３４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５ｉ速信号を、回転数センサ２６から
の回転数信号によって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（１
））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って流量制御バルブ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２ｏ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３３からの出力信号パルスのパルス幅を短
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２３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２３およびコンｌ−ｏ
−ラ２７によって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、その手動操作によりコン１−ｏ−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の付勢力によって最大有効径に、また従
動プーリ２ｏはスプリング２０Ｃの付勢力によって最小
有効径にそれぞれ保たれ、両ブー１）　１９　、２０間
のプーリ比は最小値になっている。

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１６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によって検出さ
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、と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の出方信
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がらの
圧油ドレーン量が多くなって無段変速機構１８の圧油導
入室２２内の油圧が低く保たれる。このことによって上
記両ブー１）　１９　、２０間のプーリ比が上記エンジ
ン停止時と略近似した小ざい値に維持されてオイルポン
プ１６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って操舵アシスト
力が増大し、よってパワーステア　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って無段変
速機構１８の圧油導入室２２内の油圧が高くなる。この
ことによって両ブー１Ｊ１９，２０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って操
舵アシスト力が低下し、よっ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を手
動により調整操作すると上記コントローラ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２
７の出力信号が正規の状態から変化し、このことによっ
て車速に対する操舵アシスト方特性が変って運転者の要
求を満たすことができる。

したがって、この場合、オイルポンプ１６をエンジン１
７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７’１６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
に持つことができる。

さらに、エンジン１７とオイルポンプ１６とが一対の可
変ブー１）　１９　、２０とベルト部材２１とからなる
無段変速機構１８によっ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。

同、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
によっ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
とによっ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図は変形例を示しく伺、第２図および第
３図と同じ部分についＣ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０Ｎ−ＯＦＦ式の切換スイッチで
、特性変更手段を構成するものである。

したがって、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ッチ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実施例を示しく伺、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て可変クラッチ機構を介し
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１７で回転
駆動される固定プーリであって、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ッチ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−■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４１０フイードバック抵抗４３は可変抵抗からな
り、その手動操作によ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。

したがって、本実施例では、車速が増加するとパウダー
クラッチ４０に流れる電流値が減少してオイルポンプ１
６へのエンジン駆動力の伝達速度が減少変化し、よって
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
ィードバック抵抗４３の抵抗値を手動操作により変更す
ればパウダークラッチ４０へ流れる電流が変化して該ク
ラッチ４０の動力伝達特性が変わり、よって操舵アシス
ト力特性を変化させることができる。

辺、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、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
、手動操作により上記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っ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ブー　り
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スムーズとなり、よって操舵感覚
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・・・ビニオン軸、４・・・ラックバ−０，７・・・
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・・・可変駆動ブー１ハ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、２３ａ”レノイド、２３ｇ
・・・ドレーンポート、２５・・・車速センサ、２７．
２７’・・・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・・・切換スイッチ、４ｏ
・・・パウダークラッチ、４１・・・反転増幅回路、４
３′・・・フィードバック抵抗。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステアリングの操舵力を補助するノくワーシリン
   ダと、エンジンに駆動され、上記ノ々ワーシリンダへの
   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、車速センサより発せられる
   車速信号、　が入力され、該車速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
   にしたがっ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、手動操作により上記コント
   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. （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って各
   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。