JPS5967164A - 自動車のパワ−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】 本発明は、自動車のパワーステアリング装置に関し、特
（て、反力室タイプのものの改良１て関する。

一般に、自動車のパワーステアリング装置は、ステアリ
ングン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フ−７リンダと、エンジンによ列
駆動され、上記パワー／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
アリングシャフトの操舵力に討する反力（路面からの操
舵抵抗）により上記パワー７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／リンダの一方の圧力室に圧油を供給することに
ょシ操舵カ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
ブの作動初期セット荷重（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
い値に一定にセットしておくと、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ンスト力が
作用してしまい、その結果自動車の高速安定性が損わｈ
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
圧によっ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
初期セント４ｒｇ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
上ノ）−＜ｆ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
アンスト力を付与するために最低必要な圧油吐出量を大
幅に上回ってしまい、その結果不要なボンピング作用の
発生によってエンジンのエネルギーロスか大きいという
問題があった。

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か変化する電動モータに５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ってそ
の不要なボンピング作用を抑制するようにし、よってエ
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
ン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／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／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、ステアリングシャフトの操舵力に対する反力
により上記パワー／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２
て切換バルブの作動初期セッ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型に圧油を供
給して可変プーリ機構のブーり比を制御する制御ポンプ
と、該制御ポンプを１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一ヒ
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、このことに上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ってその不要なボンピ
ンク作用を抑制するようにしたものである。

以下、本発明を（ス面に示す実施例に基ついて詳細に説
明する。

第１図および第２図はラッ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はハンドノペ２は一端に該
）・７ドル１か、他端にピニオン３ａを有するピニオン
■ｌ］１ＩＩ３がそれぞれ一体に取り伺けＣ）　しｌ’
ｔステアリングンヤフト、４は上記ピニオン３ａと・噛
合するランク（図示せす）を有するラックバ−であって
、該ラックバ−４の両端にはそれぞれナックルアーム５
，５を介して左右の前車輪６．６が連結されており、・
・ントル１０回し操作によりランクパー４をフＴ１右方
向に移動させて前車＠６．６＋＝て舵角を与えるもので
ある。

上記ラックバ−４上の中間位置に（はラノクノ＜−４を
ピストンロットとして摺動自在に貫通せしめたパワー／
リンダ７か配設され、該パワー／リンダ７は内部に、ラ
ックバ−４と一体的に固定ａ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ン
ヤフト２と連動するように設けられている。

上記パワー７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ｌＬ１２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を介してメインポツプ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（て接続され、該リザーバ１Ｇとメインポンプ１４
の吸入側とは接続通路１７によって接続されており、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１１，１２を介してパ
ワーンリンダ７の一方の圧力室９゜１０に供玲するとと
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１６に還流させ、このことによってパワー
ノリング７内のピストン８を押動してステアリングノヤ
フト２（・・ンドル１）の操舵力にアシスト力（補助力
）を伺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１駆動連結きれている。上記
可変プーリ機構１８はエンジン２３の出力軸２３ａに取
り伺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間に掛は渡されたＶベルト２１と、両プー
リ１９゜２０間のブーり比を制御するプーリ比制御装置
２２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２３　ａ　（、で固定された固定／エイゾ
１９ａと、出力軸２３ａに摺動可能にかつ回転不能に支
持ａれた可動／エイゾ１９ｂと、該可動ンエイブ１９１
）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側に伺勢するスプリング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１４０回転軸１４ａに固定づれた固定ン
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／エイゾ２０ｂと、核町動ンエイブ
２０ｂを従動プーリ２０のプーリ径が減少するように固
定７エ・ｒブ２０ａから離れる方向に（＝Ｊ勢するスズ
１ノング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の可動ンエイブ２Ｑｂ背面側に
、該ンエイブ２０１）とボンプケーンングに一体のフラ
ンジ部１４１）とによって密閉形成６れた圧油導入室２
２ａを有し、該圧油導入室２２ａ内の圧油圧か低いとき
には各グー１Ｊ１９゜２０のスプリング１９Ｃ，２０Ｃ
のイマ］勢力によって駆動プーリ１９のプーリ径を従動
プーリ２０のプーリ径よりも犬にしてプーリ比を減少さ
せる一方、圧油導入室２２ａ内の圧油圧か高いときには
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は一ヒ記ピニオン軸３近傍にピニオン軸３と
直交するよって配設された４ポー１−３位置のスプール
バルブよりなる切換バルブであって、該切換バルブ２４
は、ピニオン軸３のケー／ンダ３ｂに一体形成されたハ
ウジング２５と、該・・ウジフグ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・・ウジノブ２６の一側部には上記圧油供給通路１３
に連通ずる圧力ボート２７と、積圧カポート２７の両側
に上記各圧油通路ｌＬ１２にそれぞれ連通ずる第１およ
び第２ボート２８．２９と、該第１ボート２８の（Ｆｉ
ｌｌ　１５　Ｋ−、）：記圧油リターン通路１５に連通
ずるリターンボート３０とがそれぞれ開設されている。

一方、−［二記弁体２６には、上記）・つ／フグ２５の
各ボート２７〜３０に対応する一側部に、第１ボート２
８か圧力ボート２７に連通しだとき第２ポート２９をリ
ターンボート３０に連通芒せる連通路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に回転自在にりを嵌支持せしめたピニオンホルダ３
３の一始アーム部３３ａか係合され、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３ｂＫ＋系止きれており、ピニオン軸３すなわちス
テアリ／グノヤフト２が操舵によって回転したとき、そ
の操舵力に対するラックツク−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／／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ｏ−り鍍（例えば約１ｔｒｍ　）たけ摺動させ、こ
の弁体２６の摺動によリー上記メイノポンプ１４からパ
ワーノリンダ７の各圧力室９，１０に至る圧油の供給を
切り換え、弁体２６か第２図左側へ移動したときには圧
力ボート２７と第１ポート２Ｂとの連通およびリターン
ボート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ボート２７と第２ポート２９と
の連通およびリターンボート３０と第１ポート２８どの
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によって第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）へ所定距離離れだ部位の弁体２６に
係止せしめたクリップ３５によって第２図左方向への移
動が規制される纂２スプリング受板３６復が各々摺動可
能に外嵌され、咳両スプリング受板３４．３６間のノ・
ウジンダ２５内には反力室３７か形成され、該反力室３
７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が配設きれてち・す、上
記ラックパー４から上記スプリング３８のバネ力より太
さい反力か弁体２６に作用したときにのみ該弁体２６を
移動さぜるように、すなわち切換バルブ２４の作動初期
セット荷重を設定するように構成されている。

づらに、上記切換バルブ２４の反力室３７は圧油供給通
路３９を介して制御ポツプ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、ｄ−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１
６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４２によって接続されており、制御ポン
プ４０からの圧油を反力室３７４て供給して該反力室３
７の圧力を増減させることにより、上記切換バルブ２４
の作動初期セット荷重をスプリング３８のバネ力に対応
す６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ット荷重を低くし、圧力
が高いときには作動初期セン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３
９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２
２ａ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？１ｉｌ）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）か変動する電動モータ４４に駆
動連結されている６該電動モータ４４はコントローラ４
５を介して車載・４ノテリ４６に接続され、上記コン）
ｏ−ラ４５には車速を検出する車速センサ４７の出力か
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ツプ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って該車速の平方根
値と対応させるように構成されている。尚、第２図中、
４８は匍制御ポンプ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に供給さ汎る圧
油の最大王位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のオリフィス４１ａ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１
９はスプリング１９゛Ｃ”の付勢力によって最大プーリ
径に、また従動プーリ２０はスプリング２０Ｃの付勢力
によって最小プーリ径にそれぞれ保たれ、両ブーＩＪ１
９，２０のプーリ比は最小値になっている。

この状態でエンジン２３か始動運転されると始動からア
イドリンク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
よって電動モータ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１８のプーリ比制御装置２２か不作動゛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
油圧は零となって該切換バルブ２４の作動初期セント荷
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／ギフト２（ハンドル１）に
軽操舵力か作用しても切換バルブ２４が感応作動１〜て
上記メインポンプ１４からの圧油かパワー／リンダ７の
一方の圧力室９，１０に供給され、よって操舵力に対し
てアン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７：多行するとその車速か車
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′、Ｌ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９、このように制御ポ
ンプ４０から圧油が車速の平方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
４０の吐出圧うは圧油リターン通路４１のオリフィス４
１ａでの通路抵抗によって第４図に示すように車速に比
例して増大するようになｐｌこのことにより、該切換バ
ルブ２４の作動初期セン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からの圧油パは補
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と同じ圧力でもって供給され、この
圧油圧によってプーリ比制御装置２２か作動して従動プ
ーリ２０のプーリ径をスプリング２０Ｃの付勢力に抗し
−Ｃ大きくするとともに駆動プーリ１９のプーリ径をス
プリング１９Ｃの付勢力に抗して小さくし、両ブーＩＪ
１９，２０のプーリ比を増大させる。その際、車速の増
大に伴ってエンジン回転数が変速機でのギヤボジンヨン
位置に応したりる範囲をもって上昇するか、その回転数
上昇分と相殺するように」二記プーリ比か増大すること
によりメインポンプ１４の回転数かエンジン回転級に対
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（ｄ軽
操舵力に対しても切換バルブ２４か感応作動してメイン
ポンプ１４からの一定圧の圧油かパワー／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
か発揮される一方、車速か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
グ機能か抑制されて自動車の走行安定性の向上か図られ
る。

したがって、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
ブー’Ｊ１９，２０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図実線で示す
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（テおける不要なポンプ作用か抑
制され、よってエンジン２３のエネルギーロスを低減す
ることかできる。

尚、−上記実施例では、可変プーリ機構１８のブーり比
制御装置２２を従動プーリ２０側（メインポンプｌ１ｌ
）に設けたか、１駆動プ〜す１９　（１１１１（エンジ
ン２３側）に変更してもよいのは言う寸でもない。

また、上記実施例では、ラッ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か、本発明はその他、ウ
オームピン式やボールスクリュ一式等各ｆ重方式のステ
アリング装置に適用することか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グーり機構によって１駆動連結す
る一方、パワーンリング切換制御用の切換バルブの作動
初期セント荷重を制御するための制御ポンプを、車速に
応じて回転トルクか変化する電動モータに５駆動連結し
、上記制御ポツ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かできるので、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
スを低減することかできるものである。

【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１既略説明
図、第２図は要部拡大説明図、第３図に、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・・ステアリングンヤフト、３・・ピニオン軸、４　
・ラックバ−１７・・パワー７リンダ、８・・ピストン
、９．１０・・圧力室、１４　メインポンプ、１８・・
可変ブーり機構、１９　・、駆動プーリ、２０・従動グ
ー　リ、２２　グーり比制ｍ＋装置、２３・・エンジ／
、２４　・切換バルブ、２５・ハウジング、２６・・−
千体、３３・ピｚニオンホルダ、３７　・反力室、３８
・スプリング、４０　側脚ポンプ、４１・圧油リターン
通路、４１ａ　・オリフィス、４４・・電動モータ、４
５　・コントローラ、４７・車速センサ。 目） 銀 精−１迦ｂホＣ田叱用■ｊ馴 必←＼ヤ≧にベトＣ田川すＨ鴫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （＋）　　ステアリングン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１駆動され
   、上記パワー／す７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、ステアリングシャ
   フトの操舵力に７１する反力により上記パワー／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ン
   ト荷重を制御するとともに、上記可変プーリ機構のブー
   り比制御装置ｔ　Ｋ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。