JPS6366707B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は動力舵取装置、殊に省エネルギーを
目的とした動力舵取装置に関する。

近年、前輪駆動車の増加に伴なう前輪荷重の増
大、女性ドライバーの増加等により動力舵取装置
の需要が増大している。しかし従来の動力舵取装
置は、エンジンの回転中は常に作動可能の状態に
維持されており、石油価格の高騰、資源節約等の
見地から見直しを迫られ、システムの小型軽量
化、消費エネルギの節減等が強く望まれている。

第１図は従来の動力舵取装置を示すシステム図
であつて、ステアリングギヤは、ラツクシリンダ
１、パワーコントロールバルブ２等からなるパワ
ーアシスト機構を有する。ポンプ３は、エンジン
４によりプーリ５等を介してエンジン４の回転中
常時回転駆動されて、タンク６内の流体を加圧
し、パワーアシスト機構に供給し、そしてタンク
６に環流させる。７はリリーフ弁、８は流量制御
弁であつて、パワーアシスト機構内の流体圧が異
常に高くなつたり、ポンプの吐出流量が必要以上
に増大したときに油圧回路を短絡させて過剰の圧
力流体をタンクに環流させる。このような動力舵
取装置については、従来から多くの提案がなされ
ているのでその詳細な説明は省略する。

ところでこのような従来の動力舵取装置には次
のような欠点がある。

エンジンの回転中は常にポンプも回転させら
れて圧力流体を吐出しパワーアシスト機構に供
給しており、自動車の運転において、動力補助
を必要としない直進走行中、及び高速走行中に
おいても依然として圧力流体が吐出されてい
る。そのためにエンジン負荷が増してエネルギ
ーロスを招いている。

従来から使用されているポンプは、定容量型
ポンプであつて、回転数の増加に伴ない、吐出
流量、消費エネルギーが直線的に増加する。一
方、加速時、高速走行時におけるハンドルの操
作抵抗は小さく、動力補助を殆んど必要としな
いが、加速時、高速走行時はエンジン回転数の
増加と共にポンプも高速回転し、そのためのエ
ネルギー消費が全く無駄になる。

前記の無駄を省くために、フローコントロー
ルバルブや、ドルービングバルブを組込んだポ
ンプがあるが、ポンプ自体の吐出流量に変化が
なく、ポンプ内部の撹拌抵抗（駆動馬力P.S）
が、第２図に示す如く回転数Ｎに対し二次関数
的に増加することから、ロスを大きく軽減する
ことができない。

この発明は、以上のような動力舵取装置におい
て、自動車の走行中に動力補助を必要としない状
況下では、圧力流体を吐出するポンプの回転を停
止せしめ、必要なときにのみ、必要な圧力と流量
の流体をパワーアシスト機構に供給して、そのエ
ネルギー消費を大巾に低減させると同時に、ポン
プの耐久性を向上させることを目的とするもので
ある。

第３図はこの発明の１つの実施例のシステム図
であつて、ポンプ１０は、ベルト１１及び電磁ク
ラツチ１２を介してエンジン１３に駆動されて回
転する。パワーアシスト機構を有するステアリン
グギヤ１４は、周知の如くポンプ１０が吐出する
圧力流体を供給されて、操舵力に対する動力補助
を行う。１５は流体タンクである。

電磁クラツチ１２は、その断接動作を電気的制
御機構１６により制御され、自動車の走行操作に
おける状況変化に従つてポンプ１０に伝達するエ
ンジン１３の回転力を断接する。

自動車の走行操作における状況変化は、この場
合、操向操作における操舵力の変化として捉え
る。すなわちハンドル１７の軸１８に、歪み検出
器１９等を装着し、ハンドル軸１８のねじり変形
が一定値以上になると歪み検出器１９からの電気
信号を制御装置１６に送り、電磁クラツチ１２に
作動指令信号を送つて図示しないリレーを介介し
て該クラツチ１２を接続し、エンジンの回転力を
ポンプ１０に伝達する。或はまたハンドル軸１８
のねじり変形がある値以下になると歪み検出器１
９が電気信号を送り、電磁クラツチ１２を切断す
る構成としてもよい。いずれにしても、ハンドル
軸１８のねじり変形を自動車の走行操作における
状況変化として捉え、電磁クラツチ１２の断接を
制御する。２０は油圧回路、２１は電気回路であ
る。

以上において、ハンドル１７がニユートラル位
置、すなわち操向車輪が直進走行位置にあるとき
は、ハンドル軸１８にねじり変形は生じない。こ
の状態では、動力補助の必要はなく、電磁クラツ
チ１２はオフの状態にあり、ポンプ１０は回転し
ない。

ハンドル１７を右又は左に回転させると、ハン
ドル軸１８に操舵抵抗によるねじり変形が発生す
る。この変形量が歪み検出器１９により検出さ
れ、一定値以上になると電気信号として制御機構
１６に取出され、リレーが作動して電磁クラツチ
１２をオンとし、ポンプ１０を回転させる。ポン
プ１０が吐出する圧力流体はステアリングギヤ１
４のパワーアシスト機構に送られて動力補助を行
う。

操舵が終了してハンドル軸１８のねじり変形が
ある値以下になると、歪み検出器１９の信号によ
り制御機構１６がリレーを作動させて電磁クラツ
チ１２をオフとしポンプ１０を停止させる。

電磁クラツチ１２がオンでポンプ１０が回転す
るのは、ハンドル軸１８に作用する操舵抵抗が一
定値以上の間のみであり、操舵抵抗の小さい直進
走行時、および高速走行時等にはポンプ１０は回
転しない。

なおステアリングギヤのラツクシリンダ２２に
は、第３図に示すように電磁弁２３を介してシリ
ンダ２２の右室と左室との間を連通させ或は遮断
する機構を設けてある。

これは、ポンプ１０が回転しない（圧力流体が
供給されない）状態でハンドル操作を行うと、パ
ワーコントロールバルブ２４とラツクシリンダ２
２との間に設けた絞り２５によりラツクシリンン
ダ２２の一方の室内の流体の排出抵抗が発生し、
また流体が排出された後に該室内が負圧状態にな
ることを防ぐためである。すなわち電磁クラツチ
１２のオフと同時に電磁弁２３を開いてシリンダ
２２の右室と左室とを連通（短絡）させ、絞り２
５を通ることなく流体が右室から左室へ、又は左
室から右室へ自由に移動し得るようにして、ハン
ドル操作により前記排出抵抗及び負圧が発生する
ことを防止し、電磁クラツチ１２がオンすると電
磁弁２３を閉じて、前記連通路を遮断し、正常な
動力補助が行われるようにしたものである。

第４図に示す実施例は、歪み検出器１９を、自
動車の操向車輪２７を操作するステアリングシス
テム部品の１つであるリンケージ２６に設けたも
のであつて、第３図と同一の部分には同一の符号
を付してある。

この場合は、自動車の走行操作における状況変
化を、ステアリングシステム部品に作用する操舵
抵抗として歪み検出器１９にて検出するようにし
たものである。

操舵が行われないとき、或は直進走行中、高速
走行中等においては、リンケージ２６に引張り
力、或は圧縮力として作用する操舵抵抗は小さ
く、従つて操舵抵抗がある値以下の間は電磁クラ
ツチ１２をオフとしポンプ１０を停止させてお
く。そして操向操作が行われ、操舵抵抗が一定値
以上になると電磁クラツチ１２をオンとしポンプ
１０を回転させて動力補助を行わせる。

第５図に示す実施例は、自動車の走行操作にお
ける状況変化を車速の変化として検出するように
した場合について示したものであつて、自動車の
トランスミツシヨン２８の出力軸の回転を電気的
又は機械的に検出する車速センサー２９を前記歪
み検出器に代えて設け、該センサー２９の出力信
号により制御機構１６を動作させ、車速が一定値
以下で電磁クラツチ１２をオンとしポンプ１０を
回転させて動力補助を行わせ、車速がある値以上
になると電磁クラツチ１２をオフとしてポンプ１
０を停止させる。該実施例においても第３図と同
一の部分には同一符号を付してある。

以上説明した各実施例において、自動車の走行
操作における状況変化によりクラツチ機構が可逆
的に作動するが、クラツチが接続するときの「一
定値」と、クラツチが切断されるときの「ある
値」とは必ずしも同一とは限らず、「一定値」と
「ある値」との間にヒステリシス特性を付与して
よいことはいうまでもない。

以上の各実施例に示すように、自動車の走行操
作における状況変化を、操舵抵抗の変化、車速の
変化として捉える他、エンジンの回転数、パワー
アシスト機構内の圧力等の変化として捉えること
も可能であり、またこれらの各信号を同時に制御
機構に入力して演算を行わせ、その状態に適した
駆動状態をポンプに与えることもできる。

以上詳述したように、本発明によれば、以下に
列挙するような種々のすぐれた効果が得られ、ポ
ンプのエネルギー消費を大幅に低減させると同時
に、ポンプの耐久性を向上させる動力舵取装置を
提供することができる。

(1) ポンプの駆動部にエンジンの回転力を断接す
る電磁クラツチが設けられるとともに、自動車
の走行操作における状況変化を検出して上記電
磁クラツチの断接動作を制御する電気的制御機
構が設けられているから、上記ポンプの駆動を
動力補助が必要な場合のみに限ることができ、
動力補助が不要な間、ポンプの駆動を停止して
エンジンの負荷を軽減し、ポンプ駆動のための
エネルギーロスをゼロにすることができる。

(2) ポンプの駆動を動力補助が必要な場合のみに
限ることができる結果、該ポンプの駆動時間が
著しく短縮されるから、走行時間に対するポン
プの耐久性が大幅に延長される。

(3) 電磁クラツチの断接動作を制御する制御機構
が電気的に作動するため、ポンプ駆動の制御信
号として、操舵抵抗、走行速度等を直接に検出
して入力することができ、的確な作動が期待で
きる。

(4) ポンプの作動が電気的制御機構と電磁クラツ
チとの比較的簡単な構成で制御されるため、ポ
ンプ駆動によるエネルギー消費を少なくするた
めの複雑な装置を、取り付けまたは組み込む必
要がなく、通常の小型軽量ポンプを使用して何
らの差支えがない。

(5) パワーアシスト機構のラツクシリンダに、作
動ピストンの両側の作動室間を連通する通路路
が設けられるとともに、該連通路に、上記電磁
クラツチの断接動作に連動する電磁弁が設けら
れているから、停止時、低速・中速・高速走行
時の全範囲において円滑なハンドル操作が行え
る。

すなわち、パワーアシスト機構のパワーコン
トロールバルブとラツクシリンダとの間には絞
りが設けられているが、電磁クラツチのオフ
（ポンプの停止）と同時に上記電磁弁が開いて、
上記ラツクシリンダの両作動室が連通路を介し
て連通されることとなる。よつて、ポンプが回
転せず、圧力流体が供給されない状態において
は、ハンドル操作に伴う作動ピストンの移動に
より、上記両作動室内の流体は、上記絞りを通
ることなく上記連通路を介して相互に移動しう
る。このため、上記作動ピストンの移動は、上
記絞りの作用による抵抗を受けずに円滑に行な
われ、この結果、円滑なハンドル操作を行うこ
とができる。

一方、電磁クラツチのオンと同時に上記電磁
弁が閉じて、上記連通路が遮断され、圧力流体
による正常な動力補助が行なわれることとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の動力舵取装置を示すシステム
図、第２図はポンプの回転数と駆動馬力との関係
を示す図、第３図はこの発明の実施例を示すシス
テム図、第４図及び第５図は、それぞれ他の実施
例のシステム図である。 １０……ポンプ、１２……電磁クラツチ、１３
……エンジン、１４……ステアリングギヤ、１５
……タンク、１６……制御機構、１７……ハンド
ル、１８……ハンドル軸、１９……歪み検出器、
２０……油圧回路、２１……電気回路、２２……
シリンダ、２３……電磁弁、２４……パワーコン
トロールバルブ、２５……絞り、２６……リンケ
ージ、２８……トランスミツシヨン、２９……車
速センサー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの回転により駆動されるポンプと、
   該ポンプが吐出する圧力流体を供給されて動力補
   助を行うパワーアシスト機構を有するステアリン
   グギヤと、前記ポンプにより環流させられる流体
   を貯溜するタンクとを備えた動力舵取装置におい
   て、 前記ポンプの駆動部にエンジンの回転力を断接
   する電磁クラツチを設け、 自動車の走行操作における状況変化を検出して
   前記電磁クラツチの断接動作を制御する電気的制
   御機構を設け、 前記パワーアシスト機構のラツクシリンダに、
   作動ピストンの両側の作動室間を連通する連通路
   を設け、 該連通路に、前記電磁クラツチの断接動作に連
   動する電磁弁を設けたことを特徴とする動力舵取
   装置。 ２ 前記状況変化を、ハンドル軸のねじり変形と
   して検出し、 前記電気的制御機構を、操舵抵抗が一定値以上
   に増加したときに、前記電磁クラツチを作動させ
   て前記ポンプを駆動する一方、操舵抵抗がある値
   以下に減少したときに、前記電磁クラツチを切断
   して前記ポンプの回転を停止する如く構成した特
   許請求の範囲１記載の動力舵取装置。 ３ 前記状況変化を、ピツトマンアーム、リンケ
   ージ等のステアリングギヤの出力軸から車輪に至
   る間のステアリングシステム部品の曲げ、ねじ
   り、引張り、圧縮等の変形として検出し、 前記電気的制御機構を、操舵抵抗が一定値以上
   に増加したときに、前記電磁クラツチを作動させ
   て前記ポンプを駆動する一方、操舵抵抗がある値
   以下に減少したときに、前記電磁クラツチを切断
   して前記ポンプの回転を停止する如く構成した特
   許請求の範囲１記載の動力舵取装置。 ４ 前記状況変化を、車速の変化として検出し、
   前記電気的制御機構を、車速が一定値以下に減少
   すると、前記電磁クラツチを作動させてポンプを
   駆動する一方、車速がある値より増加すると、前
   記電磁クラツチを切断して前記ポンプの回転を停
   止する如く構成した特許請求の範囲１記載の動力
   舵取装置。