JPH03159878A

JPH03159878A - パワーステアリング用可変容量ポンプ装置

Info

Publication number: JPH03159878A
Application number: JP30039789A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Sakai; 弘正酒井
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-11-18
Filing date: 1989-11-18
Publication date: 1991-07-09

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】（産業上の利用分野）本発明は、車速感応型のパワーステアリング用可変容量
ボンブ装置に関する。

（従来の技術）従来、操舵反力の大きな低速旋回時にはステアリングア
シスト力を大きくして旋回に必要なハンドル操舵力を軽
減し、操舵反力の小さな高速旋回時にはステアリングア
シスト力を小さくしてハンドルのふらつきを抑え操舵安
定性を確保するという目的で、車速か高車速になるほど
パワーステアリングギヤに供給する吐出流量を減少制御
するパワーステアリング用可変容量ポンプ装置としては
、例えば、特開昭６０−１７６８６６号公報に記載され
ているものが知られている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記パワーステアリング用可変容量ポン
プ装置にあっては、ポンプの吐出油路の途中にフローコ
ントロールバルブ（または可変オリフィス）を設け、ポ
ンプからの吐出油量の一部をドレーンすることでパワー
ステアリングギヤに供給する吐出流量を制御する構成と
なっている為、下記に列挙するような問題があった。

■　ポンプから吐出される必要以上の過大な油量をフロ
ーコントロールバルブ等により制限する構成である為、
フローコントロールバルブ等が吐出油路の流路抵抗とな
り、ポンプでの圧力損失が大きく発生する。

この結果、少なくとも圧力損失の相当する分はポンプ駆
動トルクが増大するし、また、ポンプでの発熱量も増大
する。

■　フローコントロールバルブ等が吐出油路の途中、つ
まり高圧側に設けられている為、フローコントロールバ
ルブ等のスブールに作用するハイトロリックカが大きく
なる。

この結果、油漏れを防止のためには高いフローコントロ
ールバルブ等の加工精度が要求されるし、また、比例ソ
レノイト等による推力も高推力を必要とすることから大
型のフローコントロールバルブ等としなければならない
。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもので
、車速感応型のパワーステアリング用可変容量ポンプ装
置において、ポンプ駆動トルク低減及びポンプでの発熱
量低減と共に吐出流量制御手段の加工精度の低下と小型
化を達成することを課題とする。

（課題を解決するための手段）上記課題を解決するために本発明のパワーステアリング
用可変容量ポンプ装置では、ポンプの吸入油路の途中に
吐出流量を制御する可変絞り手段を設けた。

即ち、エンジンにより駆動され、リザーブタンクの作動
油を吸入油路から吸入し、パワーステアリングギヤに連
結される吐出油路へ吐出するポンプと、前記吸入油路の
途中に設けられた可変絞り手段と、少なくとも車速信号
を入力信号とし、該入力信号により前記可変絞り手段に
対し絞り開度制御指令を出力する吐出流量制御手段と、
を備えている事を特徴とする。

（作　用）旋回時には、車速信号を入力信号とする吐出流量制御手
段から吸入油路の途中に設けられた可変絞り手段に対し
、高車速であるほど吐出流量を減少する絞り開度制御指
令が出力される。

従って、低速旋回時には、吸入通路の絞り開度が大きく
設定され、高吐出流量がパワーステアリングギヤに供給
され、大きなステアリングアシスト力が与えられること
になり、旋回に必要なハンドル操舵力が軽減される。

また、高速旋回時には、吸入油路の絞り開度は小さく設
定され、低吐出流量がパワーステアリングギヤに供給さ
れ、小さなステアリングアシスト力が与えられることに
なり、ハンドルのふらつきが抑えられ、操舵安定性が確
保される。

（第１実施例）まず、構成を説明する。

第１図は第１実施例のパワーステアリング用可変容量ポ
ンプ装置を示すもので、図外のエンジンにより駆動され
、リザーブタンク１の作動油を吸入油路２から吸入し、
パワーステアリングギヤ３こ連結される吐出油路４へ吐
出するラジアルピストンポンブ５（ポンプ）と、前記吸
入油路２の途中に設けられた可変絞り機構６（可変絞り
手段）と、車速センサ７からの車速信号を入力信号とし
、車速Ｖが高車速であるほど吐出流量を減少するように
前記可変絞り機構６の比例ソレノイド８に対し絞り開度
制御指令を出力するＰＳコントローラ９（吐出流量制御
手段）とを備えている。

前記ラジアルピストンポンプ５は、ポンプケシング５ａ
に軸受５ｂ．５ｃで回転可能に支持されている駆動軸５
ｄと、該駆動軸５ｄのうちオイルシール５ｅ，５ｆによ
り油密状態に形成された中央部に設けられた偏心カム５
９と、該偏心カム５９が設けられた部分に形成され、吸
入ポート５ｈ及び吸入路５ｌに連通ずる吸入室５ｊと、
該吸入室５Ｊから等角放射方向に複数個形成された固定
シリンダ５ｋと、該固定シリンダ５ｋのそれぞれに配設
されたピストン５βと、該ピストン５βを前記偏心カム
５９の外周に圧接させるスブリング５ｍと、前記ピスト
ン５Ｉ２．の側壁に開穴されピストン往復動に伴なって
吸入室５Ｊに対して出没する吸入サイドポート５ｎと、
該吸入サイドボート５ｎを介して連通可能なシリンダ室
５０と、該シリンダ室５０に連通する吐出路５ｐと、各
吐出路５ｐの途中に設けられたデリバリ弁５ｑと、各デ
リバリ弁５ｑからの吐出油を１箇所に集める吐出ポート
５ｒとを有する。

尚、図中は５ｓシリンダスリーブ、５ｔはピン、５ｕは
ケーシングプレートである。

前記可変絞り機構６は、上記ボンブケーシング５ａに固
定されたバルブポディ６ａと、該バルブポディ６ａ内に
形成されたバルブ穴６ｂと、該バルブ穴６ｂ内に図面左
右方向に摺動可能に設けられたスプール６ｃと、該スプ
ール６ｃを図面左方向に付勢するスプリング６ｄと、前
記スブール６Ｃに対し比例ソレノイド８による電磁力を
図面右方向に加えるロツド６ｅと、上記吸入油路２及び
吸入ポート６ｆに連通ずる入口側通路６９と、上記ポン
ブ５の吸入ボート５ｈに連通ずる出口側通路６ｈと、該
入口側通路６９とスプリング室６１とを連通ずる連通路
６ｊと、前記スプリング室６１とロツド室６ｋとを連通
ずるスブール内通路６℃とを備えていて、比例ソレノイ
ド８への電磁力が零の時には絞り部６ｍの通路面積（絞
り開度）が最小となり、比例ソレノイド８への電磁力が
最大の時に絞り開度か最大となるように構成されている
。

次に、作用を説明する。

（イ）絞り開度設定作用第２図に吸入室内圧力Ｐと吐出流量の関係を示す。

この第２図により、ポンプ５の駆動軸回転数がＮｉの時
に吸入室圧力ＰがＰ１となり、吐出流量Ｑが固有吐出流
量Ｑｉｏとなる。つまり、吸入室圧力ＰがＰｉ以上にな
ると固有吐出流量Ｑｉｏ以上の吐出流ＩＱが得られる。

そして、吸入室圧力Ｐ′ｂ＜Ｐｉ以下になると吐出流量
０が固有吐出流量０１０以下に制限されることがわかる
。これは、シリンダ室５０と吸入室５Ｊとの差圧が小さ
くなり、ピストン５℃の吸入サイドポト５ｎから固有吐
出量分を吸い込めなくなるからである。

即ち、ポンブ５の駆動軸回転数がＮｉ以上の時には、吸
入室圧力ＰをＰｍｉｎ　（　＞　Ｐｇ　：空気分離圧）
からＰｉまで変化させると、ＱｍｉｎからＯｉｏまで変
化する吐出流量Ｑを得ることができる。

方、パワーステアリングポンプにおいて、最大必要流量
はエンシンアイドル回転時なので、その時のポンプ５の
駆動軸回転数をＮｉとすると、ポンブＮｉ回転時に吸入
室圧力Ｐｂ＜Ｐｉとなるように絞り部６ｍの絞り開度の
最大面積を設定する。

また、絞り部６ｍの絞り開度の最小面積は、吸入室圧力
Ｐ′ｂ＜Ｐｍｉｎとなるように設定する。

さらに、吸入室圧力ＰがＰｍｉｎからＰｉまでの間にお
いては、吸入室圧力Ｐと吐出流量Ｑとの関係は変化しな
い。

これは、シリンダ室５０と吸入室５Ｊとの差圧が定であ
り（ピストン吸入時にはキャビテーションで発生したエ
アーが残ったまま吸入を終えるのｑでシリンダ室圧力は空気分離圧Ｐ９で一定）、ポンプ駆
動軸回転数が上昇して吸入回数が増しても１回当たりの
吸入時間は短くなり、吸入サイドポト５口からの吸入量
には変化がないからである。

よって、上記のように絞り開度を設定することで、第３
図に示すように、ポンプ駆動軸回転数がＮ１以上である
時、ポンプ焼き付き等を防止する最小吐出流量Ｑｍｉｎ
から固有吐出流’Ｊｘ　Ｏ　ｉｏまでの間で絞り開度の
調整により流量制御を行なうことができるし、第４図の
ハッチングで示す範囲が流量制御範囲となる。

（口）可変絞り機構の作動スブール６ｃの両端にはスブール内連通路６βによって
圧力バランスがとられている。

比例ソレノイド８に通電する電流値を増すと、スブール
６Ｃは電磁力によりロツド６ｅから押され、スプリング
６ｄに抗して図面右方向へ動き、絞り部６ｍの絞り開度
を大きくする。

また、比例ソレノイド８に通電する電流値を減じると、
その逆にスブール６Ｃはスプリング６ｄに１　０よる付勢力が電磁力に打ち勝ち、図面左方向へ動き、絞
り開度を小さくする。

即ち、スブール６Ｃは比例ソレノイド８による電磁力と
スプリング６ｄによる付勢力とがバランスした位置に止
まることになり、電磁力の大きさに応じた絞り開度を得
ることができる。

（ハ）旋回走行時低速旋回時には、車速センサ７からの車速情報に応じて
ＰＳコントローラ９から比例ソレノイト８に対して大き
な電流値が供給され、絞り開度は大きく設定される。

また、高速旋回時には、車速センサ７からの車速情報に
応じてＰＳコントローラ９から比例ソレノイド８に対し
て小さな（または零）電流値が供給され、絞り開度は小
さく設定される。

従って、操舵反力の大きな低速旋回時には、ほぼ固有吐
出流量Ｑｉｏに近い吐出流量がパワーステアリングギヤ
３に供給され、大きなステアリングアシスト力が与えら
れることになり、旋回に必要なハンドル操舵力が軽減さ
れる。

１１また、操舵反力の小さな高速旋回時には、ほぼ最小吐出
流量Ｑｍｉｎに近い吐出流量がパワーステアリングギヤ
３に供給され、小さなステアリンクアシスト力が与えら
れることになり、ハンドルのふらつきが抑えられ、操舵
安定性が確保される。

さらに、電気制御系が断線による故障で、比例ソレノイ
ド８に対し電流値の印加がない時にも、最小吐出流ｆｆ
ｉｏｍｉｎが確保されることで、フエイル時にポンブ５
の焼き付きが防止される。

尚、応答遅れを減少させるため、入カセンサに操舵角セ
ンサ等を追加し、操舵角度，操舵速度．操舵力等により
旋回操作を予測し、予め吐出流量を増加する制御を加え
るようにしても良い。

以上説明してきたように、第１実施例のバヮステアリン
グ用可変容量ポンプ装置にあっては、ポンブ５の吸入油
路２の途中に吐出流量を制御する可変絞り機構６を設け
た為、下記に列挙する特長が得られる。

■　ポンブ５からの吐出油路４には、従来のようこ、吐
出油路４の流路抵抗となるフローコントロ１　２ −ルバルブ等を設けない構成である為、ポンブ５での圧
力損失が減少する。

この結果、従来技術に比較してポンプ駆動トルクを減少
させることができるし、また、ポンプ５での発熱量も減
少する。

■　吐出流量を制御する可変絞り機構６が低圧側である
吸入油路２の途中に設けられている為、可変絞り機構６
のスブール６ｃに作用するハイドロリツタ力か小さくな
る。

この結果、従来技術に比較して可変絞り機構６のパルブ
穴６ｂやスブール６０等の加工精度を低くしても十分に
油漏れを防止することができるし、また、比例ソレノイ
ド８による推力も高推力を要さないことから可変絞り機
構６を小型とすることができる。

（第２実施例）第５図は第２実施例のパワーステアリング用可変容量ポ
ンプ装置を示すもので、第１実施例が比例ソレノイド８
への印加電流か零の時に最小の絞り開度が得られる構成
としたのに対し、この第２１　３実施例では比例ソレノイド８への印加電流が零の時に最
大の絞り開度が得られる構成とした点において異なる。

即ち、第１実施例とは、ランド位置の異なるスブル６ｃ
’　としている点でのみ構成的に異なる。

尚、他の構成は第１実施例と同様であるので、対応する
構成に同一符号を付して説明を省略する。

作用効果に関しては、電気制御系が断線による故障で、
比例ソレノイド８に対し電流値の印加がない時にも、固
有吐出流ｆｔＱｉｏをパワーステアリングギヤ３に供給
できる為、フエイル時に操舵力が増大するのが防止され
る。

尚、他の作用効果に関しては第１実施例と同様であるの
で説明を省略する。

（第３実施例）第６図は第３実施例のパワーステアリング用可変容量ポ
ンプ装置を示すもので、第１及び第２実施例がポンブ５
の吸入室圧力Ｐをオーブン制御する構成としたのに対し
、この第３実施例ではポンブ５の吸入室圧力Ｐをフィー
ドバック制御する構１　４成とした点で異なる。

即ち、可変絞り機構６を第１実施例と比較した場合、ス
プール内連通路６℃を廃し、出口側通路６ｈとスプリン
グ室６１とを連通するフィードバック圧油路６口を設け
ると共に、ロツド室６ｋと吸入ポート６ｆを連通ずる連
通路６ｏを設けた構成とした。

作用効果に関しては、比例ソレノイド８への供給電流が
一定である時、絞り開度が吸入室圧力Ｐを一定に制御し
ようとスプール６ｃか動く為、吐出流量制御精度が向上
すると共に、加工精度のバラツキによる影響を受けにく
い。

（第４実施例）第７図は第４実施例のパワーステアリング用可変容量ポ
ンプ装置を示すもので、上記第３実施例ではポンブ５の
吸入室圧力Ｐを油圧信号としてス１　５ブリング室６１に導くことによってフィートパック制御
する構成としたが、この第４実施例ではさらの制御精度
を高めるべく、出口側通路６ｈ位置に圧カセンサ１０を
設け、吸入室圧力Ｐををモ二夕しながら吐出流量を制御
する構成とした点で異なる。

尚、６ｐはスプリング室６ｌと吸入ポート６ｆとを連通
ずる連通路である。

従って、この第４実施例では、吸入室圧力Ｐを圧カセン
サ１０からの信号により監視しながら絞り開度の制御を
行なうことができるので、より正確な吐出流量の制御が
可能となる。

また、吐出流量をセンシングするには、一般に吐出油路
４の途中に絞りを設け、その前後差圧により測定される
が、この場合には、流量センサの構成が複雑になりコス
ト増を招くと共に、絞りが流動抵抗となり、ポンブ５の
圧力損失を増加させるので、ポンプ駆動トルクの増大や
ポンブ５の発熱１　６問題が発生するが第４実施例ではこの様な問題が生じな
い。

（第５実施例）第８図は第５実施例のパワーステアリング用可変容量ポ
ンプ装置を示すもので、上記第１〜第４実施例の可変絞
り手段が、比例ソレノイド８と絞りとなるスブールバル
ブとの組合せによる可変絞り機構６であったのに対し、
第５実施例ではデュティソレノイド信号による弁開閉の
時間比率の変更により見かけ上の絞り効果を変更させる
ことのできるデューティソレノイド弁１６を用いた例で
ある。

作用的には、デューティソレノイド弁１６が前回と金閉
とを切換るＯＮ−ＯＦＦ弁構成である為、ゴミや微粉等
によるコンタミに強い。

また、効果的には、バルブ構成が簡単なデューテ１　７ィソレノイド弁１６を用いる為、コスト的に安価となり
、さらに、断線等のフエイル時には絞り開度全開状態の
吐出流量が確保される。

以上、実施例を図面に基づいて説明してきたが、具体的
な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても本
発明に含まれる。

（発明の効果）以上説明してきたように、本発明にあっては、車速感応
型のパワーステアリング用可変容量ポンプ装置において
、ポンプの吸入油路の途中に吐出流量を制御する可変絞
り手段を設けた為、ポンプ駆動トルク低減及びポンプで
の発熱量低減と共に吐出流量ｆｆｉｌ　ｍ手段の加工精
度の低下と小型化を達成することか出来るという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例のパワーステアリング用可変
容量ポンプ装置を示す全体図、第２図は１　８吸入室圧力に対する吐出流量特性図、第３図は絞り開度
に対する吐出流量特性図、第４図はポンプ回転数に対す
る吐出流量制御範囲を示す図、第５図は本発明第２実施
例のパワーステアリング用可変容量ポンプ装置を示す全
体図、第６図は本発明第３実施例のパワーステアリング
用可変容量ポンプ装置を示す全体図、第７図は本発明第
４実施例のパワーステアリング用可変容量ポンプ装置を
示す全体図、第８図は本発明第５実施例のパワーステア
リング用可変容量ポンプ装置を示す全体図である。１・・・リザーブタンク２・・・吸入油路３・・・パワーステアリングギヤ４・・・吐出油路５・・・ラジアルピストンポンプ（ポンプ）６・・・可変絞り機構（可変絞り手段）７・・・車速センサ１　９８・・・比例ソレノイト９・・・ＰＳコントローフ（吐出流量制御手段）１６・・−デューテイソレノイ（可変絞り手段）ド弁

Claims

【特許請求の範囲】１）エンジンにより駆動され、リザーブタンクの作動油
を吸入油路から吸入し、パワーステアリングギヤに連結
される吐出油路へ吐出するポンプと、前記吸入油路の途中に設けられた可変絞り手段と、少なくとも車速信号を入力信号とし、該入力信号により
前記可変絞り手段に対し絞り開度制御指令を出力する吐
出流量制御手段と、を備えている事を特徴とするパワーステアリング用可変
容量ポンプ装置。