JPH0321388B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車のパワーステアリング装置に
関し、特に、反力室タイプのものの改良に関す
る。

一般に、自動車のパワーステアリング装置は、
ステアリングシヤフトと連動するピストンおよび
該ピストンの両側に圧力室を有するパワーシリン
ダと、エンジンにより駆動され、上記パワーシリ
ンダのピストン両側の各圧力室にそれぞれ圧油を
供給するメインポンプと、上記ステアリングシヤ
フトの操舵力に対する反力（路面からの操舵抵
抗）により上記パワーシリンダの各圧力室への圧
油供給をそれぞれ相反する方向に切り換える切換
バルブとを備え、操舵方向に応じて切換バルブを
切換作動させてパワーシリンダの一方の圧力室に
圧油を供給することにより操舵力にアシスト力を
作用させて操舵力の軽減を図るようにしたもので
ある。

しかし、この種パワーステアリング装置では、
切換バルブの作動初期セツト荷重（切換バルブを
切換作動させるための最小の荷重）を自動車の低
速走行時に合せて小さい値に一定にセツトしてお
くと、自動車の高速走行時の軽操舵力に対しても
切換バルブが感応してアシスト力が作用してしま
い、その結果自動車の高速安定性が損われる危険
がある。

そのため、このような問題を解消すべく、従
来、例えば特公昭54−9769号公報等に開示されて
いるように、上記した切換バルブのハウジング内
に弁体の移動を油圧によつて規制する反力室を形
成し、該反力室に、車速に比例して回転変動する
変速機の出力軸等により駆動される制御ポンプか
ら圧油を供給して、切換バルブの作動初期セツト
荷重を車速に応じて増減変化させることにより、
自動車の高速走行時には切換バルブの作動初期セ
ツト荷重を増大させて走行安定性を確保するよう
にしたいわゆる反力室タイプのものが提案されて
いる。

しかしながら、この提案のものでは、メインポ
ンプを直接エンジンに駆動連結しているため、メ
インポンプの圧油吐出量がエンジン回転数すなわ
ち車速の変動に応じて変化して、エンジンの高回
転領域（高速走行領域）ではアシスト力を付与す
るために最低必要な圧油吐出量を大幅に上回つて
しまい、その結果不要なポンピング作用の発生に
よつてエンジンのエネルギーロスが大きいという
問題があつた。

そこで、本発明はかかる点に鑑み、上記した制
御ポンプを車速に応じて回転トルクが変化する電
動モータに駆動連結し、かつ該制御ポンプによる
油圧を利用してエンジンとメインポンプとの間の
回転数伝達比を変化させるようにすることによ
り、メインポンプの圧油吐出量を車速（エンジン
回転数）の変動に拘らず略一定に保つてその不要
なポンピング作用を抑制するようにし、よつてエ
ンジンのエネルギーロスを低減するようにするこ
とを目的とするものである。

この目的を達成すべく、本発明の構成は、ステ
アリングシヤフトと連動するピストンおよび該ピ
ストンの両側に圧力室を有するパワーシリンダ
と、エンジンにより可変プーリ機構を介して駆動
され、上記パワーシリンダのピストン両側の各圧
力室にそれぞれ圧油を供給するメインポンプと、
ステアリングシヤフトの操舵力に対する反力によ
り上記パワーシリンダの各圧力室への圧油供給を
切り換える切換バルブと、該切換バルブに圧油を
供給して切換バルブの作動初期セツト荷重を制御
するとともに、上記可変プーリ機構のプーリ比制
御装置に圧油を供給して可変プーリ機構のプーリ
比を制御する制御ポンプと、該制御ポンプを駆動
する電動モータと、車速を検出する車速センサ
と、該車速センサの出力に応じて上記電動モータ
の回転トルクを制御するコントローラとを備えて
なり、このことにより車速の変動に拘らずメイン
ポンプの圧油吐出量を略一定に保つてその不要な
ポンピング作用を抑制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図および第２図はラツクピニオン式のステ
アリング装置に適用した例を示し、１はハンド
ル、２は一端に該ハンドル１が、他端にピニオン
３ａを有するピニオン軸３がそれぞれ一体に取り
付けられたステアリングシヤフト、４は上記ピニ
オン３ａと噛合するラツク（図示せず）を有する
ラツクバーであつて、該ラツクバー４の両端には
それぞれナツクルアーム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１の回し
操作によりラツクバー４を左右方向に移動させて
前車輪６，６に舵角を与えるものである。

上記ラツクバー４上の中間位置にはラツクバー
４をピストンロツ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、ラツクバー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。すなわち
上記ピストン８は上記ステアリングシヤフト２と
連動するように設けられている。

上記パワーシリンダ７のピストン８両側の各圧
力室９，１０はそれぞれ圧油通路１１，１２を介
して後述する切換バルブ２４に接続され、該切換
バルブ２４は、圧油供給通路１３を介してメイン
ポンプ１４の吐出側に接続されているとともに圧
油リターン通路１５を介してリザーバ１６に接続
され、該リザーバ１６とメインポンプ１４の吸入
側とは接続通路１７によつて接続されており、メ
インポンプ１４から吐出された圧油を圧油供給通
路１３、切換バルブ２４および圧油通路１１，１
２を介してパワーシリンダ７の一方の圧力室９，
１０に供給するとともに、他方の圧力室１０，９
内の圧油を圧油通路１２，１１、切換バルブ２４
および圧油リターン通路１５を介してリザーバ１
６に還流させ、このことによつてパワーシリンダ
７内のピストン８を押動してステアリングシヤフ
ト２（ハンドル１）の操舵力にアシスト力（補助
力）を付与するように構成されている。

そして、上記メインポンプ１４は可変プーリ機
構１８を介して車載エンジン２３に駆動連結され
ている。上記可変プーリ機構１８はエンジン２３
の出力軸２３ａに取り付けられた駆動プーリ１９
と、メインポンプ１４の回転軸１４ａに取り付け
られた従動プーリ２０と、両プーリ１９，２０間
に掛け渡されたＶベルト２１と、両プーリ１９，
２０間のプーリ比を制御するプーリ比制御装置２
２とを備えてなる。上記駆動プーリ１９はエンジ
ン２３の出力軸２３ａに固定された固定シエイブ
１９ａと、出力軸２３ａに摺動可能にかつ回転不
能に支持された可動シエイブ１９ｂと、該可動シ
エイブ１９ｂを駆動プーリ１９のプーリ径が増大
するように固定シエイブ１９ａ側に付勢するスプ
リング１９ｃとからなる。また、従動プーリ２０
は駆動プーリ１９と同様に、メインポンプ１４の
回転軸１４ａに固定された固定シエイブ２０ａ
と、回転軸１４ａに摺動可能にかつ回転不能に支
持された可動シエイブ２０ｂと、該可動シエイブ
２０ｂを従動プーリ２０のプーリ径が減少するよ
うに固定シエイブ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、プーリ
比制御装置２２は、従動プーリ２０の可動シエイ
ブ２０ｂの背面側に、該シエイブ２０ｂとポンプ
ケーシングに一体のフランジ部１４ｂとによつて
密閉形成された圧油導入室２２ａを有し、該圧油
導入室２２ａ内の圧油圧が低いときには各プーリ
１９，２０のスプリング１９ｃ，２０ｃの付勢力
によつて駆動プーリ１９のプーリ径を従動プーリ
２０のプーリ径よりも大にしてプーリ比を減少さ
せる一方、圧油導入室２２ａ内の圧油圧が高いと
きにはスプリング１９ｃ，２０ｃの付勢力に抗し
て駆動プーリ１９のプーリ径を従動プーリ２０の
プーリ径よりも小にしてプーリ比を増大させるよ
うに作動するものである。

一方、２４は上記ピニオン軸３近傍にピニオン
軸３と直交するように配設された４ポート３位置
のスプールバルブよりなる切換バルブであつて、
該切換バルブ２４は、ピニオン軸３のケーシング
３ｂに一体形成されたハウジング２５と、該ハウ
ジング２５内をピニオン軸３と直交する方向に摺
動する弁体２６とを備えている。上記ハウジング
２６の一側部には上記圧油供給通路１３に連通す
る圧力ポート２７と、該圧カポート２７の両側に
上記各圧油通路１１，１２にそれぞれ連通する第
１および第２ポート２８，２９と、該第１ポート
２８の側方に上記圧油リターン通路１５に連通す
るリターンポート３０とがそれぞれ開設されてい
る。一方、上記弁体２６には、上記ハウジング２
５の各ポート２７〜３０に対応する一側部に、第
１ポート２８が圧力ポート２７に連通したとき第
２ポート２９をリターンポート３０に連通させる
連通路３１と、略中央部（ピニオン軸３に近い部
分）にピニオン軸３に向う方向の貫通孔３２とが
形成され、該貫通孔３２にはピニオン軸３に回転
自在に外嵌支持せしめたピニオンホルダ３３の一
端アーム部３３ａが係合され、該ピニオンホルダ
３３の他端アーム部３３ｂは上記ピニオン軸３の
ケーシング３ｂに係止されており、ピニオン軸３
すなわちステアリングシヤフト２が操舵によつて
回転したとき、その操舵力に対するラツクバー４
からの反力によりピニオンホルダ３３がその他端
アーム部３３ｂのケーシング３ｂへの係止位置を
中心として揺動して弁体２６を所定ストローク量
（例えば約１mm）だけ摺動させ、この弁体２６の
摺動により上記メインポンプ１４からパワーシリ
ンダ７の各圧力室９，１０に至る圧油の供給を切
り換え、弁体２６が第２図左側へ移動したときに
は圧力ポート２７と第１ポート２８との連通およ
びリターンポート３０と第２ポート２９との連通
により左側の圧力室９に圧油を供給するとともに
右側の圧力室１０内の圧油をリザーバ１６に還流
し、逆に弁体２６が第２図右側へ移動したときに
は圧力ポート２７と第２ポート２９との連通およ
びリターンポート３０と第１ポート２８との連通
により右側の圧力室１０に圧油を供給するととも
に左側の圧力室９内の圧油をリザーバ１６に還流
させるように作動するものである。

また、上記弁体２６の他側部には、弁体２６に
形成した肩部２６ａによつて第２図右方向への移
動が規制される第１スプリング受板３４と、該第
１スプリング受板３４より左側（端部側）へ所定
距離離れた部位の弁体２６に係止せしめたクリツ
プ３５によつて第２図左方向への移動が規制され
る第２スプリング受板３６とが各々摺動可能に外
嵌され、該両スプリング受板３４，３６間のハウ
ジング２５内には反力室３７が形成され、該反力
室３７内には両スプリング受板３４，３６を互い
に離隔する方向に付勢するスプリング３８が配設
されており、上記ラツクバー４から上記スプリン
グ３８のバネ力より大きい反力が弁体２６に作用
したときにのみ該弁体２６を移動させるように、
すなわち切換バルブ２４の作動初期セツト荷重を
設定するように構成されている。

さらに、上記切換バルブ２４の反力室３７は圧
油供給通路３９を介して制御ポンプ４０の吐出側
に連通され、上記圧油供給通路３９の途中部分は
オリフイス４１ａを有する圧油リターン通路４１
を介して上記リザーバ１６に接続され、該リザー
バ１６と制御ポンプ４０の吸入側とは接続通路４
２によつて接続されており、制御ポンプ４０から
の圧油を反力室３７に供給して該反力室３７の圧
力を増減させることにより、上記切換バルブ２４
の作動初期セツト荷重をスプリング３８のバネ力
に対応する値以上に増大させるように制御し、反
力室３７内の圧力が低いときには作動初期セツト
荷重を低くし、圧力が高いときには作動初期セツ
ト荷重を高くするようになされている。

また、上記制御ポンプ４０に接続された圧油供
給通路３９の途中部分は補助圧油供給通路４３を
介して上記可変プーリ機構１８のプーリ比制御装
置２２の圧油導入室２２ａにも接続されており、
該圧油導入室２２ａに制御ポンプ４０から上記切
換バルブ２４への圧油と同圧の圧油を供給するこ
とにより、可変プーリ機構１８における両プーリ
１９，２０のプーリ比を制御するように構成され
ている。

そして、上記制御ポンプ４０は、入力電圧の変
化に応じて回転トルク（回転数）が変動する電動
モータ４４に駆動連結されている。該電動モータ
４４はコントローラ４５を介して車載バツテリ４
６に接続され、上記コントローラ４５には車速を
検出する車速センサ４７の出力が入力されてい
る。しかして、車速センサ４７の出力に応じてコ
ントローラ４５の作動により電動モータ４４の回
転トルクすなわち該電動モータ４４に駆動連結さ
れた制御ポンプ４０の圧油吐出量を増減制御し、
第３図に示すように制御ポンプ４０の圧油吐出量
を車速の増大に伴つて該車速の平方根値と対応さ
せるように構成されている。尚、第２図中、４８
は制御ポンプ４０から切換バルブ２４および可変
プーリ機構１８のプーリ比制御装置２２に供給さ
れる圧油の最大圧値を規制するように圧油供給通
路３９と圧油リターン通路４１のオリフイス４１
ａ下流側との間に介設されたリリーフバルブであ
る。

次に、上記実施例の作動について説明すると、
エンジン２３の停止時、可変プーリ機構１８の駆
動プーリ１９はスプリング１９ｃの付勢力によつ
て最大プーリ径に、また従動プーリ２０はスプリ
ング２０ｃの付勢力によつて最小プーリ径にそれ
ぞれ保たれ、両プーリ１９，２０のプーリ比は最
小値になつている。

この状態でエンジン２３が始動運転されると始
動からアイドリング運転状態までの間すなわち自
動車の停止時には、車速センサ４７およびコント
ローラ４５の不作動によつて電動モータ４４およ
び該モータ４４に駆動連結された制御ポンプ４０
は作動せず、このことにより、可変プーリ機構１
８のプーリ比制御装置２２が不作動状態に保たれ
て上記駆動プーリ１９と従動プーリ２０とのプー
リ比は変化せず、第５図左側部分に示すようにメ
インポンプ１４からエンジン回転数に比例した量
の圧油が吐出される。また、切換バルブ２４の反
力室３７内の油圧は零となつて該切換バルブ２４
の作動初期セツト荷重はそのスプリング３８に対
応した値である最小値となる。その結果ステアリ
ングシヤフト２（ハンドル１）に軽操舵力が作用
しても切換バルブ２４が感応作動して上記メイン
ポンプ１４からの圧油がパワーシリンダ７の一方
の圧力室９，１０に供給され、よつて操舵力に対
してアシスト力が作用してパワーステアリング機
能が発揮される。

一方、自動車が走行状態に移行するとその車速
が車速センサ４７により検出され、この車速セン
サ４７からの検出信号によりコントローラ４５が
作動して電動モータ４４および制御ポンプ４０
を、該制御ポンプ４０の圧油吐出量が第３図に示
すように車速の平方根値に対応して増加するよう
に作動させる。このように制御ポンプ４０から圧
油が車速の平行根値に対応して吐出されると切換
バルブ２４の反力室３７内の圧力（制御ポンプ４
０の吐出圧）は圧油リターン通路４１のオリフイ
ス４１ａでの通路抵抗によつて第４図に示すよう
に車速に比例して増大するようになり、このこと
により、該切換バルブ２４の作動初期セツト荷重
が車速の増大に比例して増大する。また、上記制
御ポンプ４０からの圧油は補助圧油供給通路４３
を介して可変プーリ機構１８のプーリ比制御装置
２２の圧油導入室２２ａにも上記切換バルブ２４
の反力室３７と同じ圧力でもつて供給され、この
圧油圧によつてプーリ比制御装置２２が作動して
従動プーリ２０のプーリ径をスプリング２０ｃの
付勢力に抗して大きくするとともに駆動プーリ１
９のプーリ径をスプリング１９ｃの付勢力に抗し
て小さくし、両プーリ１９，２０のプーリ比を増
大させる。その際、車速の増大に伴つてエンジン
回転数が変速機でのギヤポジシヨン位置に応じた
ある範囲をもつて上昇するが、その回転数上昇分
と相殺するように上記プーリ比が増大することに
よりメインポンプ１４の回転数がエンジン回転数
に対して相対的に低下し、メインポンプ１４の圧
油吐出量は第５図右側部分に示すように車速の変
化に拘らず略一定に保たれる。以上のことから、
車速の低いときには軽操舵力に対しても切換バル
ブ２４が感応作動してメインポンプ１４からの一
定圧の圧油がパワーシリンダ７の一方の圧力室
９，１０に供給されパワーステアリング機能が発
揮される一方、車速が増大したときには軽操舵力
に対しては切換バルブ２４が作動せず、パワース
テアリング機能が抑制されて自動車の走行安定性
の向上が図られる。

したがつて、このように、自動車の走行時には
車速（エンジン回転数）の増大に応じて可変プー
リ機構１８の両プーリ１９，２０のプーリ比を増
大させてメインポンプ１４の回転数すなわち圧油
吐出量を第５図実線でに示ように略一定に保つの
で、第５図破線で示す従来例に比べてメインポン
プ１４における不要なポンプ作用が抑制され、よ
つてエンジン２３のエネルギーロスを低減するこ
とができる。

尚、上記実施例では、可変プーリ機構１８のプ
ーリ比制御装置２２を従動プーリ２０側（メイン
ポンプ１４側）に設けたが、駆動プーリ１９側
（エンジン２３側）に変更してもよいのは言うま
でもない。

また、上記実施例では、ラツクピニオン式のス
テアリング装置に適用した例を説明したが、本発
明はその他、ウオームピン式やボールスクリユー
式等各種方式のステアリング装置に適用すること
ができるのは勿論のことである。

以上説明したように、本発明によれば、自動車
の反力室タイプのパワーステアリング装置におい
て、エンジンとメインポンプとを可変プーリ機構
によつて駆動連結する一方、パワーシリンダ切換
制御用の切換バルブの作動初期セツト荷重を制御
するための制御ポンプを、車速に応じて回転トル
クが変化する電動モータに駆動連結し、上記制御
ポンプによる圧油を上記可変プーリ機構のプーリ
比制御装置に供給してエンジンとメインポンプと
の回転数伝達比を車速に応じて変化させるように
したことにより、メインポンプの圧油吐出量を車
速の変動に拘らず略一定に保つことができるの
で、メインポンプでの不要なポンピング作用を抑
制してエンジンのエネルギーロスを低減すること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体概
略説明図、第２図は要部拡大説明図、第３図は車
速と制御ポンプの圧油吐出量との関係を示す説明
図、第４図は車速と切換バルブの反力室圧力との
関係を示す説明図、第５図はエンジン回転数およ
び車速とメインポンプの圧油吐出量との関係を示
す説明図である。 ２……ステアリングシヤフト、３……ピニオン
軸、４……ラツクバー、７……パワーシリンダ、
８……ピストン、９，１０……圧力室、１４……
メインポンプ、１８……可変プーリ機構、１９…
…駆動プーリ、２０……従動プーリ、２２……プ
ーリ比制御装置、２３……エンジン、２４……切
換バルブ、２５……ハウジング、２６……弁体、
３３……ピニオンホルダ、３７……反力室、３８
……スプリング、４０……制御ポンプ、４１……
圧油リターン通路、４１ａ……オリフイス、４４
……電動モータ、４５……コントローラ、４７…
…車速センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ステアリングシヤフトと連動するピストンお
   よび該ピストンの両側に圧力室を有するパワーシ
   リンダと、エンジンにより可変プーリ機構を介し
   て駆動され、上記パワーシリンダのピストン両側
   の各圧力室にそれぞれ圧油を供給するメインポン
   プと、ステアリングシヤフトの燥舵力に対する反
   力により上記パワーシリンダの各圧力室への圧油
   供給を切り換える切換バルブと、該切換バルブに
   圧油を供給して切換バルブの作動初期セツト荷重
   を制御するとともに、上記可変プーリ機構のプー
   リ比制御装置に圧油を供給して可変プーリ機構の
   プーリ比を制御する制御ポンプと、該制御ポンプ
   を駆動する電動モータと、車速を検出する車速セ
   ンサと、該車速センサの出力に応じて上記電動モ
   ータの回転トルクを制御するコントローラとを備
   えていることを特徴とする自動車のパワーステア
   リング装置。