JPH08290779A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポンプやモータが故障してしまった場合に、
マニュアルステアリングを可能とするパワーステアリン
グ装置を提供することである。 【構成】 切換弁１８は、一方の通路に接続するポート
１９と、他方の通路に互いに逆向きのチェック弁２４
ａ、２４ｂを介して接続する２つのポート２０、２１を
備え、これら３つのポート１９、２０、２１は、切換弁
１８の中立位置でそれぞれ閉じている。そして、制御回
路１３は、ハンドルＨからの入力トルクが設定値よりも
大きくなると、その回転方向に応じて、切換弁１８を所
定の切換位置１８ａあるいは１８ｂに切換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パワーステアリング
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に示したパワーステアリング装置で
は、操舵軸１の一端にハンドルＨを連結させるととも
に、他端には出力軸２を連係させている。さらに、この
出力軸２の下端にはピニオン３を設けている。パワーシ
リンダＰＣは、シリンダ４内にピストンロッド５を組み
込むとともに、このピストンロッド５に設けたピストン
６で、シリンダ４内を第１室４ａと第２室４ｂに区画し
ている。また、ピストンロッド５にはラック７を設け、
このラック７を上記ピニオン３にかみ合わせている。し
たがって、ハンドルをきると、出力軸２の回転によりピ
ストンロッド５は図左右方向へ移動し、その両端に連係
する車輪を転舵することになる。ポンプＰはモータｍに
連結されている。このポンプＰは、第１ポートＰａと第
２ポートＰｂを備え、モータｍの正転あるいは逆転によ
ってその吐出方向を変えるものである。そして、第１ポ
ートＰａはシリンダの第１室４ａに、また、第２ポート
Ｐｂは第２室４ｂに、それぞれ通路８ａ、８ｂを介して
接続している。

【０００３】上記通路８ａと通路８ｂとをバイパス通路
９で接続するとともに、このバイパス通路９の途中にバ
イパス弁１０を設けている。バイパス弁１０は、通常、
スプリング１１の弾性力によって切換位置１０ａに保た
れており、通路８ａと通路８ｂを連通している。また、
操舵軸１と出力軸２との間に、ハンドルＨから操舵軸１
に入力されるトルク、及びその回転方向を検知するトル
ク検出機構１２を備える。そして、このトルク検出機構
１２は制御回路１３に接続している。さらに、この制御
回路１３は、上記モータｍ、及びバイパス弁１０の電磁
ソレノイド１４に接続しており、検知信号に応じてこれ
らを制御するものである。なお、符号１５はリリーフ弁
である。このリリーフ弁１５は、通路８ａ、８ｂとそれ
ぞれチェック弁１６を介して接続しており、回路内の最
高圧力を一定に保つものである。また、通路８ａ、８ｂ
は、それぞれチェック弁１７を介してタンクＴに接続し
ている。

【０００４】次に、このパワーステアリング装置の作用
を説明する。ハンドルＨからの入力トルクが設定値ｔよ
りも小さい場合、すなわち、車両高速走行時や、ハンド
ルＨを小さくきった時、トルク検出機構１２は、このこ
とを制御回路１３に伝達する。そして、制御回路１３は
バイパス弁１０を図３に示す中立状態に保つとともに、
モータｍを停止させている。したがって、パワーシリン
ダＰＣの両室４ａ、４ｂは、バイパス通路９を介して互
いに連通することになり、ピストンロッド５は左右いず
れの方向へも移動することができる。このように、入力
トルクが設定値ｔよりも小さい場合には、ハンドルＨを
操舵してもアシスト力が付与されることがなく、マニュ
アルステアリング状態となっている。

【０００５】ハンドルＨからの入力トルクが設定値ｔよ
りも大きくなった場合、すなわち、車両低速時や、ハン
ドルＨを大きくきった時に、トルク検出機構１２はこの
ことを検知すると同時に、ハンドルＨの回転方向を検知
し、これらの検知信号を制御回路１３に送る。そして、
制御回路１３は電磁ソレノイド１４を励磁する。したが
って、バイパス弁１０は切換位置１０ｂに切換わり、バ
イパス通路９を遮断することになる。同時に、制御回路
１３は、ハンドルの回転方向に応じて、モータｍを正転
あるいは逆転させる。そして、モータｍが正転あるいは
逆転すると、ポンプが駆動することになる。例えば、ハ
ンドルＨを一方の方向にきった場合、トルク検出機構１
２からの信号に応じて、制御回路１３はモータｍを正転
させる。そして、モータｍが正転すると、ポートＰｂが
吐出口、ポートＰａが吸込口となる。したがって、室４
ｂにポンプＰの吐出流体が供給される一方、室４ａ内の
流体はポートＰａに戻されることになる。そして、ピス
トンロッド５は図左方向に移動して、アシスト力を付与
する。なお、ハンドルＨを他方の方向にきった場合は、
制御回路１３はモータｍを逆転させ、ピストンロッド５
を図右方向に移動させることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のパワーステ
アリング装置では、ポンプＰやモータｍが故障してしま
った場合であっても、ハンドルＨからの入力トルクが設
定値ｔよりも大きくなると、制御回路１３が電磁ソレノ
イド１４を励磁することになる。そして、電磁ソレノイ
ド１４を励磁すれば、バイパス弁１０は切換位置１０ｂ
に切換わって、バイパス通路９を遮断してしまう。しか
も、ポンプＰやモータｍが故障している状況では、ポン
プＰは駆動することがなく、ポートＰａ、Ｐｂも遮断さ
れた状態となっている。

【０００７】このようにバイパス通路９が遮断され、し
かも、ポートＰａ、Ｐｂも遮断されると、パワーシリン
ダの室４ａ、４ｂには流体が閉じこめられた状態となっ
てしまう。したがって、車輪を転舵させるためには、ハ
ンドルＨをきってピストン６を移動させ、室４ａあるい
は４ｂの流体圧をリリーフ弁１５の設定圧よりも高くし
なければならない。ただし、上記リリーフ弁１５の設定
圧はある程度高く設定されている。そうしなければ、正
常時に、ポンプＰの吐出流体のほとんどがリリーフ弁１
５を介してタンクＴに戻されてしまい、パワーステアリ
ング装置として機能しなくなってしまうからである。こ
のように従来例のパワーステアリング装置では、もしポ
ンプＰやモータｍが故障してしまうと、ハンドル操作が
マニュアルステアリング以上に重くなってしまう恐れが
ある。この発明の目的は、ポンプやモータが故障してし
まった場合に、マニュアルステアリングを可能とするパ
ワーステアリング装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、ハンドルに
連係し、第１室と第２室とを有するパワーシリンダと、
第１ポート及び第２ポートを備えたポンプと、このポン
プに連結するモータと、第１ポートをパワーシリンダの
第１室に連通する通路と、第２ポートをパワーシリンダ
の第２室に連通する通路と、ハンドルからの入力トルク
及び回転方向を検出するトルク検出機構と、このトルク
検出機構からの検出信号に応じて、モータを正転あるい
は逆転させる制御回路とを備えたパワーステアリング装
置を前提とする。そして、制御回路からの出力信号によ
って切換わる切換弁を設けるとともに、この切換弁は、
上記通路のうち一方の通路に接続するポートと、他方の
通路に互いに逆向きのチェック弁を介して接続する２つ
のポートとを備え、これら３つのポートは切換弁の中立
位置でそれぞれ閉じる構成とする一方、制御回路は、ハ
ンドルからの入力トルクが設定値よりも小さいときに、
切換弁を中立位置に保ち、また、入力トルクが設定値よ
りも大きくなると、ハンドルの回転方向に応じて切換弁
を切換え、一方の通路に接続するポートを、他方の通路
に接続する２つのポートのうち所定のポートに連通させ
る構成とした点に特徴を有する。

【０００９】

【作用】この発明のパワーステアリング装置では、モー
タやポンプが故障していても、次のようにしてマニュア
ルステアリングが可能となる。ポンプあるいはモータが
故障してしまったとする。したがって、ハンドルをきっ
て入力トルクが設定値に達しても、ポンプは駆動しな
い。ただし、入力トルクが設定値に達すれば、制御回路
は切換弁を切換えることになる。そして、切換弁は、一
方の通路に接続するポートを、他方の通路に接続する２
つのポートのうち所定のポートに連通させる。例えば、
ハンドルを一方にきって、パワーシリンダの第１室側に
ピストンを移動させる場合には、他方の通路に接続する
２つのポートのうち、第１室から第２室の流れを許すチ
ェック弁を設けた側のポートを、一方の通路に接続する
ポートに連通させる。したがって、第１室の流体はチェ
ック弁を介して第２室に移動でき、マニュアルステアリ
ングが可能となる。

【００１０】しかも、ピストンの移動と反対の向きに外
力が作用したとしても、第２室の流体は逆流できないの
で、第２室の流体が外力に対する抗力となって作用す
る。したがって、外力に対してハンドル操舵ががたつい
てしまうこともない。反対に、ハンドルを他方にきっ
て、パワーシリンダの第２室側にピストンを移動させる
場合には、他方の通路に接続する２つのポートのうち、
第２室から第１室の流れを許容するチェック弁を設けた
側のポートを、一方の通路に接続するポートに連通させ
る。そして、マニュアルステアリングを可能とすること
は上記と同様である。

【００１１】

【実施例】図１、２に示すこの発明の実施例は、従来例
と同じくハンドルＨからの入力トルク、及びその回転方
向に応じて、制御回路１３がモータｍを正転あるいは逆
転させるものである。なお、従来例と同一の構成要素に
ついては、同一の符号を付すとともに、その詳細な説明
は省略する。そして、この実施例では、バイパス弁とし
て、次に述べるような切換弁１８を用いている。切換弁
１８は、通路８ｂに接続するポート１９と、通路８ａに
接続する２つのポート２０、２１とを備えている。これ
ら２つのポート２０、２１は、流路２２、２３を介して
通路８ａに接続されており、しかも、この流路２２、２
３の途中にそれぞれチェック弁２４ａ、２４ｂが設けら
れている。なお、チェク弁２４ａ、２４ｂは互いに逆向
きとなっており、各流路２２、２３における流体の流れ
を一方通行としている。

【００１２】そして、この切換弁１８は、通常、センタ
リングスプリング２５によって図示する中立位置を保
ち、上記各ポート１９〜２１を遮断している。また、こ
の切換弁１８は、電磁ソレノイド２６ａ、２６ｂを励磁
すると切換わるものである。そして、これら電磁ソレノ
イド２６ａ、２６ｂは、制御回路１３に接続しており、
制御回路１３が、トルク検出機構１２からの検知信号に
応じて、いずれかの電磁ソレノイド２６ａ、２６ｂを励
磁するものである。例えば、電磁ソレノイド２６ａを励
磁すると、切換弁１８は切換位置１８ａに切換わって、
ポート１９をポート２０に連通させることになる。反対
に、電磁ソレノイド２６ｂを励磁すると、切換弁１８は
切換位置１８ｂに切換わって、ポート１９をポート２１
に連通させる。

【００１３】なお、この実施例のパワーステアリング装
置では、トルク検出機構１２として具体的には、図２に
示すようなものを用いている。操舵軸１と出力軸２を、
それぞれピン２７、２８を介してトーションバー２９に
固定している。つまり、操舵軸１と出力軸２とは、トー
ションバー２９によって連係している。そして、ハンド
ルＨをきって操舵軸１を回転させると、車輪側の負荷に
よって出力軸２はその回転を妨げられるので、トーショ
ンバー２９をねじりつつ、両者は相対回転することにな
る。上記トーションバー２９の周囲には筒部材３０を設
けるとともに、この筒部材３０に溝３１、３２を形成し
ている。そして、これら各溝３１、３２にピン２７、２
８をそれぞれ臨ませている。ただし、操舵軸１側におけ
る溝３１は斜めに形成されているので、操舵軸１が回転
すると、その回転量に応じて筒部材３０が図上下方向に
移動することになる。

【００１４】さらに、この筒部材３０にはポテンショメ
ータ３３のロッド３３ａを当接させている。ポテンショ
メータ３３は、そのロッド３３ａが移動すると、移動の
方向及び量に応じて制御回路１３に信号を送るものであ
る。このようにしたトルク検出機構１２では、例えば、
操舵軸１が矢印ｋ方向に回転すると、溝３１がピン２７
に導かれ、筒部材３０が図上方向に移動することにな
る。そして、筒部材３０の端部がロッド３３ａを押し
て、制御回路１３に信号を送ることになる。なお、操舵
軸１が矢印ｋと反対に回転すると、筒部材３０は図下方
向に移動することになる。

【００１５】次に、この実施例のパワーステアリング装
置の作用を説明する。ハンドルＨからの入力トルクが設
定値ｔよりも小さい場合、制御回路１３は、モータｍを
停止させたままで、しかも、切換弁１８を中立位置に保
っている。このように入力トルクが設定値ｔよりも小さ
いときは、各ポート１９〜２１は遮断されているので、
室４ａ、４ｂに流体が閉じこめられた状態となってい
る。なお、設定値ｔは、ハンドル操舵が重く感じられる
前に、制御回路が切換弁１８を切換えるように設定され
ている。ハンドルＨをきって、その入力トルクが設定値
ｔよりも大きくなると、トルク検出機構１２はその検知
信号を制御回路１３に送ることになる。そして、制御回
路１３は、モータｍを正転あるいは逆転させポンプＰを
駆動させる。同時に、制御回路１３は、切換弁１８を電
磁ソレノイド２６ａあるいは２６ｂのいずれかを励磁す
る。

【００１６】例えば、ハンドルＨを一方の方向にきっ
て、ピストンロッド５を図左方向に移動させようとする
と、トルク検出機構１２はそれを検知するとともに、制
御回路１３に伝達する。そして、制御回路１３はモータ
ｍを正転させるとともに、電磁ソレノイド２６ａを励磁
し、切換弁１８を切換位置１８ａに切換える。モータｍ
が正転すると、ポートＰｂが吐出口、ポートＰａが吸込
口となるので、室４ｂに流体が供給され、また、室４ａ
内の流体はポートＰａに戻ることになる。しかも、切換
弁１８は切換位置１８ａに切換わっている。つまり、チ
ェック弁２４ａによって、通路８ｂの流体が通路８ａに
逆流することがなく、ポンプＰの供給流体はすべて室４
ｂに導かれる。なお、室４ｂの流体は、より低圧である
吸込口に戻ろうとするので、チェック弁２４ａを開くこ
となくすべてが吸込口に戻ることになる。このようにし
て、室４ｂにポンプＰの吐出流体が導かれ、室４ａの流
体はポンプＰに戻るので、ピストン６は図左方向に移動
しアシスト力を付与することとなる。

【００１７】さらに、このパワーステアリング装置で
は、ハンドルを急激にきってもアシスト力が不足してし
まうことがない。例えば、上記のようにハンドルＨを一
方の方向にきった状態から、さらにハンドルＨを大きく
きって、ポンプＰの吐出が追いつけなくなったとする。
そして、通路８ｂの流体圧が負圧に近い状態となって
も、通路８ａの流体の一部が、チェック弁２４ａを通っ
て通路８ｂ側に導かれるので、アシスト力が不足してし
まうようなことがない。さらにまた、このパワーステア
リング装置では、車輪側からの外力に対して、ハンドル
Ｈががたついてしまうことがない。例えば、ハンドルＨ
を一方の方向にきった状態で、ピストンロッド５の移動
方向と反対向きの外力が車輪に作用したとする。このと
き、この外力によってピストンロッド５には、室４ｂの
流体を押し出す力が作用する。しかし、室４ｂの流体は
チェック弁２４ａを開くことができないので、室４ｂの
流体圧がこの外力に対する抗力となって作用する。この
ように、車輪側からの外力によって、ハンドル操舵がが
たついてしまうことがない。なお、ハンドルＨを他方の
方向にきった場合は、制御回路はモータｍを逆転させる
とともに、切換弁１８を切換位置１８ｂに切換える。

【００１８】このようにした実施例のパワーステアリン
グ装置では、ポンプＰあるいはモータｍが故障してしま
ったとしても、次のようにしてマニュアルステアリング
が可能となる。ポンプＰあるいはモータｍが故障してし
まったとする。したがって、ハンドルＨをきって入力ト
ルクが設定値ｔに達しても、ポンプＰは駆動しない。た
だし、入力トルクが設定値ｔより大きくなると、制御回
路１３は電磁ソレノイド２６ａあるいは２６ｂを励磁す
るので、切換弁１８はいずれかの切換え位置に切換わる
ことになる。例えば、ポンプＰあるいはモータｍが故障
している状況で、ハンドルを一方の方向にきってピスト
ンロッド５を図左方向に移動させたとする。このとき、
制御回路１３は、切換弁１８を切換位置１８ａに切換え
る。したがって、室４ａの流体はピストン６に押し出さ
れるとともに、チェック弁２４ａを介して通路８ｂ側に
導かれる。そして、この流体が室４ｂに導かれるので、
マニュアルステアリングが可能となる。

【００１９】なお、この場合にも、ピストン６の移動と
反対向きに外力が作用したとしても、室４ｂの流体はチ
ェック弁２４ａを開くことができない。そして、室４ｂ
の流体がこの外力に対する抗力となって作用するので、
ハンドル操舵ががたついてしまうことがない。もちろ
ん、ハンドルＨを反対にきって、ピストンロッド５を図
左方向に移動させたときは、切換弁１８は切換位置１８
ｂに切換わるので、同様にマニュアルステアリングが可
能となる。

【００２０】

【発明の効果】この発明のパワーステアリング装置で
は、モータやポンプが故障してしまっても、マニュアル
ステアリングが可能となる。しかも、ピストンが一方の
室側に移動しているときに、その移動と反対の向きに外
力が車輪側から作用したとしても、他方の室の流体は逆
流できない。そして、この他方の室の流体が抗力となっ
て作用するので、ハンドル操舵を安定させれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のパワーステアリング装置の回路図で
ある。

【図２】この発明の実施例において、トルク検出機構の
一例を具体的に示した図である。

【図３】従来例のパワーステアリング装置に回路図であ
る。

【符号の説明】

ＰＣ パワーシリンダ Ｈ ハンドル Ｐ ポンプ ｍ モータ ４ａ、４ｂ 室 ８ａ、８ｂ 通路 １２ トルク検出機構 １３ 制御回路 １８ 切換弁 １９〜２１ ポート ２４ａ、２４ｂ チェック弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドルに連係し、第１室と第２室とを
   有するパワーシリンダと、第１ポート及び第２ポートを
   備えたポンプと、このポンプに連結するモータと、第１
   ポートをパワーシリンダの第１室に連通する通路と、第
   ２ポートをパワーシリンダの第２室に連通する通路と、
   ハンドルからの入力トルク及び回転方向を検出するトル
   ク検出機構と、このトルク検出機構からの検出信号に応
   じて、モータを正転あるいは逆転させる制御回路とを備
   えたパワーステアリング装置において、制御回路からの
   出力信号によって切換わる切換弁を設けるとともに、こ
   の切換弁は、上記通路のうち一方の通路に接続するポー
   トと、他方の通路に互いに逆向きのチェック弁を介して
   接続する２つのポートとを備え、これら３つのポートは
   切換弁の中立位置でそれぞれ閉じる構成とする一方、制
   御回路は、ハンドルからの入力トルクが設定値よりも小
   さいときに、切換弁を中立位置に保ち、また、入力トル
   クが設定値よりも大きくなると、ハンドルの回転方向に
   応じて切換弁を切換え、一方の通路に接続するポート
   を、他方の通路に接続する２つのポートのうち所定のポ
   ートに連通させる構成としたことを特徴とするパワース
   テアリング装置。