JPH04221272A - パワーステアリング装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両のハンドル操舵力
を軽減するためのパワーステアリング装置、特に動力源
として電動モータと油ポンプとを用いて低燃費と、ハン
ドル戻りの向上を図ったパワーステアリング装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、パワーステアリング装置
には油圧式と電気式がある。油圧式の多くは、油ポンプ
がエンジンによって駆動されるが、この方式においては
、アシストを必要としない直進走行時においても油ポン
プがエンジンによって常時駆動されることになるので、
エンジン馬力の損失が大きい問題がある。

【０００３】一方、電気式においては、上記した油ポン
プを不要にでき、必要時にのみ電動モータが起動されて
パワーアシストされる構成であるので、エンジン馬力の
損失が少ない利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、油圧式パワ
ーステアリング装置においては、ハンドル操作に対して
アシスト方向が機械的に決定されるのに対し、電気式パ
ワーステアリング装置においては、ハンドルの操作方向
に応じて電動モータを正逆回転させる必要がある。

【０００５】従って電気式パワーステアリング装置にお
いては、制御装置の暴走を防止するための安全回路の付
加および機械的異常動作検出手段等、アシストパワー制
御系の信頼性向上策が種々工夫されているが、現状の油
圧式パワーステアリング装置に比較して未だ信頼性の面
での問題が多い。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した従来の
問題点に鑑みてなされたもので、相対回転可能な入力軸
および出力軸と、この入力軸に加えられた操舵トルクを
検出するトルクセンサと、前記入力軸と出力軸との相対
回転によって供給通路をパワーシリンダの一方室に連通
しパワーシリンダの他方室を排出通路に連通させる方向
切替弁と、この方向切替弁の供給通路に回転数に応じた
圧油を吐出する油ポンプと、前記トルクセンサの出力信
号に応じた回転速度で前記油ポンプを駆動してアシスト
すべきトルクに応じた量の圧油を吐出させる電動モータ
と、前記トルクセンサの出力信号が所定以下の場合に切
替えられ前記パワーシリンダの両室を連通するバイパス
制御弁を備えたものである。

【０００７】

【作用】上記した構成により、ハンドルが操作されてい
ない直進走行状態においては、トルクセンサの出力は０
であり、油ポンプは駆動されない。ハンドルが操作され
ると、ハンドル操舵力がトルクセンサにて検出され、そ
の出力信号に応じた回転速度で電動モータが回転制御さ
れ、この電動モータの回転により油ポンプが駆動されて
アシストすべきトルクに応じた流量の油が吐出される。 一方、前記入力軸と出力軸との相対回転によって方向切
替弁が作動され、アシストすべき方向のシリンダポート
に供給ポートが連通される。従って前記油ポンプより吐
出された油が方向切替弁を介して前記一方のシリンダポ
ートに分配され、操舵力がアシストされる。

【０００８】トルクセンサの出力信号が所定以下の場合
には、非操舵状態もしくはハンドル戻り状態と判断して
バイパス制御弁を切替え、パワーシリンダの両室を連通
して流体摩擦抵抗を低減し、ハンドル戻りをよくする。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第２図において、１０はラックピニオン形のギヤハ
ウジングを示し、このギヤハウジング１０には入力軸１
１と出力軸１２が同一の軸線上にそれぞれ回転可能に収
納され、これら入力軸１１と出力軸１２はトーションバ
ー１３を介して互いに相対回転可能に連結されている。 入力軸１１は第２図に示すように操向ハンドル１４に連
結され、この操向ハンドル１４に加えられたハンドルト
ルクがトルクセンサ１５にて検出されるようになってい
る。

【００１０】前記入力軸１１および出力軸１２には方向
切替弁１７を構成するインナバルブ１９およびアウタバ
ルブ２０がそれぞれ設けられ、この方向切替弁１７は入
力軸１１と出力軸１２との相対回転により供給ポート２
１を２つのシリンダポート２２，２３の何れか一方に連
通し、他方を排出ポート２４に連通するようになってい
る。かかる方向切替弁１７は、通常の油圧式のパワース
テアリング装置に用いられるサーボ弁と異なり、圧力制
御機能はもたず、方向切替機能のみをもつゼロラップ方
向切替弁である。

【００１１】前記出力軸１２の先端にはピニオン歯２５
が形成され、このピニオン歯２５に噛合するラック歯２
６を形成したラック軸２７が前記ギヤハウジング１０に
摺動可能に収納されている。ラック軸２７には第１図に
示すように操舵トルクをアシストするアシスト用シリン
ダ３０のピストン３１が連結されている。アシスト用シ
リンダ３０内はピストン３１によって左室と右室とに区
画され、これら左右室は前記２つのシリンダポート２２
，２３にそれぞれ連通されている。

【００１２】４０は小容量低リーク油ポンプを示し、こ
の油ポンプ４０は電動モータ５０によって回転駆動され
、回転数に比例した圧油を吐出するようになっている。 かかる電動モータ５０はマイクロプロセッサからなるコ
ントローラ６０により、前記トルクセンサ１５の出力信
号に比例した回転速度で一方向に回転駆動されるように
なっている。

【００１３】７０はバイパス制御弁を示し、このバイパ
ス制御弁７０は前記アシスト用シリンダ３０の左室と右
室とを接続するバイパス通路７１中に配置され、ソレノ
イド７２による切替えによってアシスト用シリンダ３０
の左室と右室を互いに連通したり、その連通を遮断した
りするようになっている。しかしてバイパス制御弁７０
は通常、アシスト用シリンダ３０の左室と右室との連通
を遮断する位置に保持され、前記コントローラ６０によ
り、前記トルクセンサ１５の出力信号が所定以下の場合
にソレノイド７２に印加される電流によって切替えられ
、アシスト用シリンダ３０の左室と右室とを互いに連通
するようになっている。

【００１４】なお、実施例においては、前記バイパス制
御弁７０はリニア制御形の電磁弁にて構成され、コント
ローラ６０に入力される車速センサ８０の出力信号に応
じて高速時にはアシスト用シリンダ３０の左室と右室と
を絞り７３を介して連通することにより、アシスト用シ
リンダ３０によるアシスト力を低減し、高速安定性を高
めることができる。

【００１５】上記した構成において、ハンドルが操作さ
れていない、直進走行状態においては、トルクセンサ１
５の出力は０であり、この状態においては電動モータ５
０は起動されず、油ポンプ４０は駆動されていない。ハ
ンドルが操作されると、トーションバー１３が捩られて
入力軸１１と出力軸１２とが相対回転される。かかる両
軸の相対回転により方向切替弁１７が作動されて供給ポ
ート２１が一方のシリンダポート２２に連通され、他方
のシリンダポート２３が排出ポート２４に連通される。 一方、ハンドルトルクはトルクセンサ１５にて検出され
、その出力信号がコントローラ６０に入力される。これ
によってコントローラ６０はトルクセンサ１５の出力信
号に比例した回転速度で電動モータ５０を一方向に回転
制御する。この電動モータ５０の回転により油ポンプ４
０が駆動されて電動モータ５０の回転速度に比例した流
量、すなわちアシストすべきトルクに応じた流量の圧油
が吐出され、方向切替弁１７の供給ポート２１に供給さ
れる。供給ポート２１に供給された圧油は前記一方のシ
リンダポート２２に分配され、アシスト用シリンダ３０
の一方室に供給される。かかるアシスト用シリンダ３０
に供給された流量によってピストン３１が摺動され、所
要のリンク機構を介して操向車輪が操舵される。この際
、アシスト用シリンダ３０の他方室の油は方向切替弁１
７の排出ポート２４よりタンクに排出される。

【００１６】このように油ポンプ４０より吐出される油
は、方向切替弁１７でのリークがゼロと仮定すれば、ア
シスト用シリンダ３０での移動分に相当する流量を吐出
すれば足る。しかしながら、実際上方向切替弁１７での
少量のリークは避けられないことから、油ポンプ４０は
、前記アシスト用シリンダ３０での移動分にリーク分を
加えた流量を吐出すればよい。このように電動モータ５
０は所要の流量を吐出させるに必要な回転速度で油ポン
プ４０を駆動させればよいことになる。

【００１７】またコントローラ６０に入力されるトルク
センサ１５の出力信号が所定以下の場合には、非操舵状
態もしくはハンドル戻り状態と判断してバイパス制御弁
７０を切替え、アシスト用シリンダ３０の左室と右室と
を連通状態にする。これによってハンドル戻り時の流体
摩擦抵抗が低減され、ハンドル戻りが向上される。上記
した実施例においては、ハンドルトルクをトルクセンサ
１５にて検出してアシスト用シリンダ３０に入力トルク
に応じた圧油を供給するとともに、車速を車速センサ８
０にて検出してアシスト用シリンダ３０の左室と右室と
を絞り７３を介して連通する例について述べたが、ハン
ドルトルクに対する電動モータ５０の回転速度の特性を
、例えば車速に応じて第３図に示すように変化させ、こ
れによって油ポンプ４０より吐出する流量を減少させて
ピストン移動速度を遅くすることによっても、車速に応
じてハンドル操舵力を重くする車速感応性をもたせるこ
とができるようになる。

【００１８】また上記した実施例においては、入力軸１
１と出力軸１２とをトーションバー１３を介して連結し
た例について述べたが、このトーションバー１３に代え
て他のばね手段にすることもできるものである。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、電動
モータによって駆動される油ポンプは通常停止されてお
り、アシストが必要なときのみ電動モータによって駆動
されるように構成されているので、従来の油圧式パワー
ステアリング装置に比してエンジン馬力の損失を大幅に
低減できるとともに、油ポンプもアシストすべきトルク
に応じた流量の圧油を吐出するだけでよいので、低容量
ポンプを使用できる効果がある。

【００２０】しかも本発明によれば、アシスト時電動モ
ータは常に一方向に駆動されればよく、アシスト方向は
ハンドル操作によって作動される方向切替弁によって決
定されるので、信頼性が高く、いかなる状況においても
アシスト方向が反対方向に作用する不測の事態を確実に
回避できる効果がある。さらに本発明によれば、ハンド
ル戻り時においてはアシスト用シリンダの左室と右室と
がバイパス制御弁によって互いに連通されるようになっ
ているので、方向切替弁として実施例に示したようなゼ
ロラップのものを用いた場合においても、ハンドル戻り
を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はパワーステアリング装置の制御ブロック
を示す図である。

【図２】図２はパワーステアリング装置の断面図である
。

【図３】図３はハンドルトルクに対する電動モータの回
転速度を示す特性図である。・

【符号の説明】

１１　　入力軸 １２　　出力軸 １３　　トーションバー １５　　トルクセンサ １７　　方向切替弁 ３０　　アシスト用シリンダ ４０　　油ポンプ ５０　　電動モータ ６０　　コントローラ ７０　　バイパス制御弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　相対回転可能な入力軸および出力軸と
   、この入力軸に加えられた操舵トルクを検出するトルク
   センサと、前記入力軸と出力軸との相対回転によって供
   給通路をパワーシリンダの一方室に連通しパワーシリン
   ダの他方室を排出通路に連通させる方向切替弁と、この
   方向切替弁の供給通路に回転数に応じた圧油を吐出する
   油ポンプと、前記トルクセンサの出力信号に応じた回転
   速度で前記油ポンプを駆動してアシストすべきトルクに
   応じた量の圧油を吐出させる電動モータと、前記トルク
   センサの出力信号が所定以下の場合に切替えられ前記パ
   ワーシリンダの両室を連通するバイパス制御弁を備えた
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。