(57)【要約】【課題】フェール時に仮に油圧ポンプが停止していなくても確実にバイパス油路を開放する油圧パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】フェール時に第２弁３２が開放する。中圧室４３から中圧室４３の作動油が、第２絞り４７を有する第２連通路４６を介して低圧室３９側へ流れる。中圧室４３の圧力が低下し、第１弁３１が開放する。高圧室４１，４２と中圧室４３を連通する第１連通路４４に第１絞り４５を設ける。高圧室、中圧室、低圧室の圧力をＰ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 、第１絞り、第２絞りの断面積をＡ1 ，Ａ2 、第１弁３１に関して圧力Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 をそれぞれ受ける受圧面積をＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 として、式Ａ1 ＞Ａ2 √［Ｓ1 Ｐ1 −（Ｓ2 −Ｓ3 ）Ｐ3 ］／√［（Ｓ2 −Ｓ1 ）Ｐ1 −Ｓ3 Ｐ3 ］が成立する。【選択図】図４
2015137075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１油室および第２油室を含み転舵軸に油圧力を与えるパワーシリンダと、
前記パワーシリンダの作動油圧の発生源としての油圧ポンプと、
前記パワーシリンダの作動油を回収する油タンクと、
前記油圧ポンプと前記パワーシリンダとの間に介在し前記第１油室および前記第２油室のうち操舵方向に応じた一方を前記油圧ポンプに接続し他方を油タンクに接続する油圧制御弁と、
前記油圧制御弁と前記第１油室とを接続する第１油路と、
前記油圧制御弁と前記第２油室とを接続する第２油路と、
前記第１油路と前記第２油路とを接続し、前記油圧制御弁を介さずに前記第１油室と前記第２油室とを連通させるバイパス油路と、
前記バイパス油路に配置され、前記バイパス油路を開閉するバイパスバルブと、を備え、
前記バイパスバルブは、前記第１油路または前記第２油路を介して前記油圧ポンプに連通する高圧室と、前記油タンクに連通する低圧室と、前記高圧室の圧力と前記低圧室の圧力との中間の圧力である中圧室と、前記高圧室と前記低圧室とを仕切る第１弁と、前記中圧室と前記低圧室とを仕切る第２弁と、前記高圧室と前記中圧室とを連通する第１連通路と、前記第１連通路に設けられた第１絞りと、前記中圧室と前記低圧室とを連通する第２連通路と、前記第２連通路に設けられた第２絞りと、を含み、
前記高圧室の圧力をＰ1 とし、前記中圧室の圧力をＰ2 とし、前記低圧室の圧力をＰ3 とし、前記第１絞りの断面積をＡ1 とし、前記第２絞りの断面積をＡ2 とし、前記高圧室の圧力Ｐ1 を受ける前記第１弁の受圧面積をＳ1 とし、前記中圧室の圧力Ｐ2 を受ける前記第１弁の受圧面積をＳ2 とし、前記低圧室の圧力Ｐ３を受ける前記第１弁の受圧面積をＳ3 として、下記式を満足する油圧パワーステアリング装置。
Ａ1 ＞Ａ2 √［Ｓ1 Ｐ1 −（Ｓ2 −Ｓ3 ）Ｐ3 ］／√［（Ｓ2 −Ｓ1 ）Ｐ1 −Ｓ3 Ｐ3 ］
【請求項２】
第１油室および第２油室を含み転舵軸に油圧力を与えるパワーシリンダと、
前記パワーシリンダの作動油圧の発生源としての油圧ポンプと、
前記パワーシリンダの作動油を回収する油タンクと、
前記油圧ポンプと前記パワーシリンダとの間に介在し前記第１油室および前記第２油室のうち操舵方向に応じた一方を前記油圧ポンプに接続し他方を油タンクに接続する油圧制御弁と、
前記油圧制御弁と前記第１油室とを接続する第１油路と、
前記油圧制御弁と前記第２油室とを接続する第２油路と、
前記第１油路と前記第２油路とを接続し、前記油圧制御弁を介さずに前記第１油室と前記第２油室とを接続する第１バイパス油路と、
前記第１油室および前記第２油室にそれぞれ接続された第１入力ポートおよび第２入力ポートと、前記第１油室および前記第２油室の油圧の高い方を出力する出力ポートとを含み、前記第１バイパス路に配置されたシャトル弁と、
前記シャトル弁の前記出力ポートと前記油タンクとを連通する第２バイパス油路と、
前記第２バイパス油路を開閉するバイパスバルブと、を備え、
前記バイパスバルブは、前記第１油路または前記第２油路を介して前記油圧ポンプに連通する高圧室と、前記油タンクに連通する低圧室と、前記高圧室の圧力と前記低圧室の圧力との中間の圧力である中圧室と、前記高圧室と前記低圧室とを仕切る第１弁と、前記中圧室と前記低圧室とを仕切る第２弁と、前記高圧室と前記中圧室とを連通する第１連通路と、前記第１連通路に設けられた第１絞りと、前記中圧室と前記低圧室とを連通する第２連通路と、前記第２連通路に設けられた第２絞りと、を含み、
前記高圧室の圧力をＰ1 とし、前記中圧室の圧力をＰ2 とし、前記低圧室の圧力をＰ3 とし、前記第１絞りの断面積をＡ1 とし、前記第２絞りの断面積をＡ2 とし、前記高圧室の圧力Ｐ1 を受ける前記第１弁の受圧面積をＳ1 とし、前記中圧室の圧力Ｐ2 を受ける前記第１弁の受圧面積をＳ2 とし、前記低圧室の圧力Ｐ３を受ける前記第１弁の受圧面積をＳ3 として、下記式を満足する油圧パワーステアリング装置。
Ａ1 ＞Ａ2 √［Ｓ1 Ｐ1 −（Ｓ2 −Ｓ3 ）Ｐ3 ］／√［（Ｓ2 −Ｓ1 ）Ｐ1 −Ｓ3 Ｐ3 ］
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動式の油圧ポンプおよび油タンクとパワーシリンダの一対の油室との間に介在する油圧制御弁をステアリングシャフトとは別体に形成し、且つ前記油圧制御弁を電動式とする油圧パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
特許文献１では、油圧制御弁を介さずにパワーシリンダの一対の油室を連通するバイパス油路が設けられ、前記バイパス油路に配置されたバイパスバルブが、フェール時に開放される。これにより、パワーシリンダの一対の油室間で直接、作動油が流通されて、マニュアル操作による操舵が可能となる。
【０００３】
前記バイパスバルブとして、二段式のポペット弁である第１弁と第２弁とを用いる方式が提案されている（例えば特許文献２を参照）。特許文献２では、第１弁の背部（第２弁側）に、高圧室と低圧室との間の中間の圧力の中圧室が区画されている。第１弁によって、高圧室と低圧室とが仕切られ、第２弁によって中圧室と低圧室とが仕切られている。
通常時は、ソレノイドの励磁によって第２弁が閉弁され、第１弁も閉弁されている。フェール発生時に、ソレノイドの励磁がオフされて、第２弁が開弁すると、中圧室から低圧室に作動油が流れて、中圧室の圧力が低下する。この中圧室の圧力低下に伴って、第１弁が開弁し、高圧室と低圧室とが連通される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１０００１６号公報
【特許文献２】特開２００６−１１１１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、油圧ポンプが作動している間は、バイパスバルブ内に油圧ポンプから供給される作動油が所定の流量で流されている。このため、バイパスバルブ内において低圧室側へ至る流路が絞りとして機能し、その結果、中圧室の圧力低下が抑制されるおそれがある。その場合、第２弁が開弁しているにも拘らず、第１弁が開弁されないので、バイパス油路が開放されない。
【０００６】
本発明の目的は、フェール時に仮に油圧ポンプが停止していなくても確実にバイパス油路を開放することができる油圧パワーステアリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、請求項１の発明は、第１油室（１３ａ）および第２油室（１３ｂ）を含み転舵軸（８）に油圧力を与えるパワーシリンダ（１１）と、前記パワーシリンダの作動油圧の発生源としての油圧ポンプ（１５）と、前記パワーシリンダの作動油を回収する油タンク（１６）と、前記油圧ポンプと前記パワーシリンダとの間に介在し前記第１油室および前記第２油室のうち操舵方向に応じた一方を前記油圧ポンプに接続し他方を油タンクに接続する油圧制御弁（１８）と、前記油圧制御弁と前記第１油室とを接続する第１油路（２５）と、前記油圧制御弁と前記第２油室とを接続する第２油路（２６）と、前記第１油路と前記第２油路とを接続し、前記油圧制御弁を介さずに前記第１油室と前記第２油室とを連通させるバイパス油路（２７）と、前記バイパス油路に配置され、前記バイパス油路を開閉するバイパスバルブ（２８；２８Ｐ）と、を備え、前記バイパスバルブは、前記第１油路または前記第２油路を介して前記油圧ポンプに連通する高圧室（４１，４２）と、前記油タンクに連通する低圧室（３９）と、前記高圧室の圧力と前記低圧室の圧力との中間の圧力である中圧室（４３）と、前記高圧室と前記低圧室とを仕切る第１弁（３１；３１Ｐ）と、前記中圧室と前記低圧室とを仕切る第２弁（３２）と、前記高圧室と前記中圧室とを連通する第１連通路（４４；４４Ｐ）と、前記第１連通路に設けられた第１絞り（４５；４５Ｐ）と、前記中圧室と前記低圧室とを連通する第２連通路（４６）と、前記第２連通路に設けられた第２絞り（４７）と、を含み、前記高圧室の圧力をＰ1 とし、前記中圧室の圧力をＰ2 とし、前記低圧室の圧力をＰ3 とし、前記第１絞りの断面積をＡ1 とし、前記第２絞りの断面積をＡ2 とし、前記高圧室の圧力Ｐ1 を受ける前記第１弁の受圧面積をＳ1 とし、前記中圧室の圧力Ｐ2 を受ける前記第１弁の受圧面積をＳ2 とし、前記低圧室の圧力Ｐ3 を受ける前記第１弁の受圧面積をＳ3 として、下記式を満足する油圧パワーステアリング装置（１；１Ｐ）を提供する。
Ａ1 ＞Ａ2 √［Ｓ1 Ｐ1 −（Ｓ2 −Ｓ3 ）Ｐ3 ］／√［（Ｓ2 −Ｓ1 ）Ｐ1 −Ｓ3 Ｐ3 ］  また、請求項２の発明は、第１油室（１３ａ）および第２油室（１３ｂ）を含み転舵軸（８）に油圧力を与えるパワーシリンダ（１１）と、前記パワーシリンダの作動油圧の発生源としての油圧ポンプ（１５）と、前記パワーシリンダの作動油を回収する油タンク（１６）と、前記油圧ポンプと前記パワーシリンダとの間に介在し前記第１油室および前記第２油室のうち操舵方向に応じた一方を前記油圧ポンプに接続し他方を油タンクに接続する油圧制御弁（１８）と、前記油圧制御弁と前記第１油室とを接続する第１油路（２５）と、前記油圧制御弁と前記第２油室とを接続する第２油路（２６）と、前記第１油路と前記第２油路とを接続し、前記油圧制御弁を介さずに前記第１油室と前記第２油室とを接続する第１バイパス油路（７１）と、前記第１油室および前記第２油室にそれぞれ接続された第１入力ポート（８１）および第２入力ポートと（８２）、前記第１油室および前記第２油室の油圧の高い方を出力する出力ポート（８３）とを含み、前記第１バイパス路に配置されたシャトル弁（８０）と、前記シャトル弁の前記出力ポートと前記油タンクとを連通する第２バイパス油路（７２）と、前記第２バイパス油路を開閉するバイパスバルブ（２８Ｑ；２８Ｒ）と、を備え、前記バイパスバルブは、前記第１油路または前記第２油路を介して前記油圧ポンプに連通する高圧室（４１Ｑ）と、前記油タンクに連通する低圧室と、前記高圧室の圧力と前記低圧室の圧力との中間の圧力である中圧室と、前記高圧室と前記低圧室とを仕切る第１弁と、前記中圧室と前記低圧室とを仕切る第２弁と、前記高圧室と前記中圧室とを連通する第１連通路（４４；４４Ｒ）と、前記第１連通路に設けられた第１絞り（４５；４５Ｒ）と、前記中圧室と前記低圧室とを連通する第２連通路（４６）と、前記第２連通路に設けられた第２絞り（４７）と、を含み、前記高圧室の圧力をＰ1 とし、前記中圧室の圧力をＰ2 とし、前記低圧室の圧力をＰ3 とし、前記第１絞りの断面積をＡ1 とし、前記第２絞りの断面積をＡ2 とし、前記高圧室の圧力Ｐ1 を受ける前記第１弁の受圧面積をＳ1 とし、前記中圧室の圧力Ｐ2 を受ける前記第１弁の受圧面積をＳ2 とし、前記低圧室の圧力Ｐ３を受ける前記第１弁の受圧面積をＳ3 として、下記式を満足する油圧パワーステアリング装置（１Ｑ；１Ｒ）を提供する。
Ａ1 ＞Ａ2 √［Ｓ1 Ｐ1 −（Ｓ2 −Ｓ3 ）Ｐ3 ］／√［（Ｓ2 −Ｓ1 ）Ｐ1 −Ｓ3 Ｐ3 ］  なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、高圧室と中圧室との間を連通する第１連通路に第１絞りを設ける。その第１絞りの断面積Ａ1 が、各圧力Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 、各受圧面積Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 および第２絞りの断面積Ａ2 を用いた前記の式を満足するように設定される。したがって、フェール時に、仮に油圧ポンプからの作動油がバイパスバルブ内に供給されている状態であっても、確実にバイパスバルブを作動させてバイパス油路を開放することができる。その結果、マニュアル操作による操舵を確実に可能として、確実なフェールセーフを実現することができる。
【０００９】
請求項２の発明によれば、高圧室と中圧室との間を連通する第１連通路に第１絞りを設ける。その第１絞りの断面積Ａ1 が、各圧力Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 、各受圧面積Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 および第２絞りの断面積Ａ2 を用いた前記の式を満足するように設定される。したがって、フェール時に、仮に油圧ポンプからの作動油がバイパスバルブ内に供給されている状態であっても、確実にバイパスバルブを作動させて油タンク側への第２バイパス油路を開放することができる。その結果、マニュアル操作による操舵を確実に可能として、確実なフェールセーフを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態の油圧パワーステアリング装置の概略構成の模式図である。
【図２】第１実施形態において、バイパスバルブの模式的断面図を含む油圧回路の模式図であり、フェールが発生していない通常時の状態を示している。
【図３】第１実施形態のバイパスバルブの概略断面図であり、図２のIII −III 線に沿う断面図に相当する。
【図４】第１実施形態において、バイパスバルブの模式的断面図を含む油圧回路の模式図であり、フェール時に、第２弁が開弁した状態を示している。
【図５】第１実施形態において、バイパスバルブの模式的断面図を含む油圧回路の模式図であり、フェール時に、第１弁が開弁し、バイパス油路が開放されてパワーシリンダの両油室が連通した状態を示している。
【図６】本発明の第２実施形態の油圧パワーステアリング装置において、バイパスバルブの模式的断面図を含む油圧回路の模式図であり、フェールが発生していない通常時の状態を示している。
【図７】第２実施形態において、バイパスバルブの模式的断面図を含む油圧回路の模式図であり、フェール時に、第２弁が開弁した状態を示している。
【図８】第２実施形態において、バイパスバルブの模式的断面図を含む油圧回路の模式図であり、フェール時に、第１弁が開弁し、バイパス油路が開放されてパワーシリンダの両油室が連通した状態を示している。
【図９】本発明の第３実施形態の油圧パワーステアリング装置の概略構成の模式図である。
【図１０】第３実施形態において、バイパスバルブの模式的断面図を含む油圧回路の模式図であり、フェールが発生していない通常時の状態を示している。
【図１１】第３実施形態において、バイパスバルブの断面図であり、図１０のＸ１−Ｘ１線に沿う断面図に相当する。
【図１２】本発明の第４実施形態の油圧パワーステアリング装置において、バイパスバルブの模式的断面図を含む油圧回路の模式図であり、フェールが発生していない通常時の状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る油圧パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、油圧パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２の操作を転舵輪３に伝達するステアリング装置４と、操舵部材２の操作に必要な力を補助する操舵補助装置５と、操舵補助装置５を制御する制御部としてのＥＣＵ（Electronic control unit ）６とを備える。
【００１２】
ステアリング装置４は、操舵部材２に連結されたステアリングシャフト７と、ステアリングシャフト７の回転を転舵軸８の軸方向の直線運動に変換するラックアンドピニオン機構等の転舵機構９とを備える。
操舵補助装置５は、転舵軸８を挿通させるシリンダハウジング１０と転舵軸８との間に区画された操舵補助用のパワーシリンダ１１を備える。パワーシリンダ１１は、転舵軸８と一体移動するピストン１２と、ピストン１２の両側に配置された第１油室１３ａおよび第２油室１３ｂとを含む。
【００１３】
また、操舵補助装置５は、パワーシリンダ１１の作動油圧の発生源であり、電動モータ１４により駆動される油圧ポンプ１５と、パワーシリンダ１１からの作動油の排出先としての油タンク１６とを備える。また、操舵補助装置５は、油圧ポンプ１５および油タンク１６とパワーシリンダ１１との間に介在し、アクチュエータとしての電動モータ１７により駆動される電動の油圧制御弁１８を備える。
【００１４】
また、操舵補助装置５は、車両の走行状態（例えば車速、操舵角度等）を検出する走行状態センサ１９と、ステアリングシャフト７に付与される操舵トルクを検出するトルクセンサ２０とを備える。
ＥＣＵ６は、走行状態センサ１９から与えられる走行状態およびトルクセンサ２０から与えられる操舵トルクに基づいて、油圧ポンプ１５を駆動する電動モータ１４および油圧制御弁１８を駆動する電動モータ１７を駆動制御する。本実施形態では、油圧ポンプ１５が電動モータ１４により駆動される例に則して説明するが、油圧ポンプ１５がエンジンにより駆動されてもよい。
【００１５】
ＥＣＵ６による制御により、油圧制御弁１８は、油圧ポンプ１５からの作動油を、パワーシリンダ１１の第１油室１３ａおよび第２油室１３ｂのうち操舵方向に応じた一方の油室に択一的に供給し、他方の油室からの作動油を油タンク１６に排出する給排制御動作をする。
油圧制御弁１８は、油圧ポンプ１５に接続された第１ポート２１と、油タンク１６に接続された第２ポート２２と、第１油室１３ａに接続された第３ポート２３と、他方の油室１３ｂに接続された第４ポート２４とを含む。
【００１６】
油圧制御弁１８は、第１ポート２１を第３ポート２３に接続し且つ第２ポート２２を第４ポート２４に接続する第１の状態と、第１ポート２１を第４ポート２４に接続し且つ第２ポート２２を第３ポート２３に接続する第２の状態とを、操舵方向に応じて切り換える方向制御弁として機能する。また、油圧制御弁１８は、内部の絞りを変化させて、パワーシリンダ１１への供給油圧を制御する圧力制御弁としても機能する。
【００１７】
操舵補助装置５は、油圧制御弁１８の第３ポート２３と第１油室１３ａとを連通する第１油路２５と、油圧制御弁１８の第４ポート２４と第２油室１３ｂとを連通する第２油路２６とを含む。
また、操舵補助装置５は、第１油路２５の途中部２５ａと第２油路２６の途中部２６ａとを連通するバイパス油路２７と、バイパス油路２７を開閉するバイパスバルブ２８とを含む。バイパス油路２７は、バイパスバルブ２８の開放状態で、油圧制御弁１８を介さずに第１油室１３ａと第２油室１３ｂとの間で作動油を流通させる。
【００１８】
バイパスバルブ２８は、通常時はバイパス油路２７を閉じ、第１油室１３ａと第２油室１３ｂとの間の作動油の流通を遮断している。バイパスバルブ２８は、フェール時に、バイパス油路２７を開放し、第１油室１３ａと第２油室１３ｂとの間の作動油の流通を許容する。また、バイパスバルブ２８は、フェール時に、バイパス油路２７を低圧の油タンク１６に連通させる。
【００１９】
バイパスバルブ２８は、第１油路２５の途中部２５ａを介して第１油室１３ａに連通する第１ポート２８ａと、第２油路２６の途中部２６ａを介して第２油室１３ｂに連通する第２ポート２８ｂと、油タンク１６に連通する第３ポート２８ｃとを含む。
図２に示すように、バイパスバルブ２８は、電磁バルブであり、筒状のバルブハウジング３０と、バルブハウジング３０内に収容された第１弁３１および第２弁３２と、ロッド３３を介して第２弁３２を進退させるために電磁アクチュエータ３４とを備える。第１弁３１および第２弁３２は、それぞれポペット弁である。
【００２０】
バルブハウジング３０は、筒状の外ハウジング３５と、外ハウジング３５の内周に嵌合された筒状の内ハウジング３６とを含む。外ハウジング３５は、軸方向に延びて内ハウジング３６を収容する収容孔３７と、収容孔３７の一端（電磁アクチュエータ３４側とは反対側の端部）を閉塞する端壁３８とを含む。内ハウジング３６は、電磁アクチュエータ３４側の第１端部３６ａと、第１端部３６ａとは反対側の第２端部３６ｂとを含む。
【００２１】
バイパスバルブ２８は、内ハウジング３６の第２端部３６ｂと外ハウジング３５の端壁３８との間に形成された低圧室３９を含む。低圧室３９は、第３ポート２８ｃおよび油路４０を介して油タンク１６に連通している。
バイパスバルブ２８は、バルブハウジング３０内に形成された第１高圧室４１および第２高圧室４２を含む。第１高圧室４１および第２高圧室４２は、バイパス油路２７の一部を形成している。第１高圧室４１は、第１ポート２８ａおよび第１油路２５を介してパワーシリンダ１１の第１油室１３ａに連通する。第２高圧室４２は、第２ポート２８ａおよび第２油路２６とを介してパワーシリンダ１１の第２油室１３ｂに連通する。第１ポート２８ａおよび第２ポート２８ｂは、それぞれ、外ハウジング３５を径方向に貫通する貫通孔３５ａ，３５ｂに設けられた開口である。
【００２２】
図２のIII −III 線に沿う断面図である図３に示すように、第１高圧室４１と第２高圧室４２とは、バルブハウジング３０の周方向に離隔しており、バルブハウジング３０の周方向に互いに仕切られている。
図２および図３に示すように、第１高圧室４１は、外ハウジング３５の内周と内ハウジング３６の外周との間に形成された油室４１ａと、内ハウジング３６の内周と第１弁３１の弁体との間に形成された油室４１ｂと、内ハウジング３６を径方向に貫通し油室４１ａと油室４１ｂとを連通する油路４１ｃとを含む。
【００２３】
第２高圧室４２は、外ハウジング３５の内周と内ハウジング３６の外周との間に形成された油室４２ａと、内ハウジング３６の内周と第１弁３１の弁体との間に形成された油室４２ｂと、内ハウジング３６を径方向に貫通し油室４２ａと油室４２ｂとを連通する油路４２ｃとを含む。
図２に示すように、バイパスバルブ２８は、内ハウジング３６内に形成された中圧室４３を含む。中圧室４３の圧力は、各高圧室４１，４２の圧力と低圧室３９の圧力との中間の圧力である。第１弁３１は、各高圧室４１，４２と低圧室３９とを仕切る機能を果たす。第２弁３２は、中圧室４３と低圧室３９とを仕切る機能を果たす。
【００２４】
バイパスバルブ２８は、各高圧室４１，４２と中圧室４３とを連通する第１連通路４４と、第１連通路４４に設けられた第１絞り４５と、中圧室４３と低圧室３９とを連通する第２連通路４６と、第２連通路４６に設けられた第２絞り４７とを含む。
第１連通路４４において最小断面積の部分が第１絞り４５を構成する。したがって、第１連通路４４の全体が、第１絞り４５を構成していてもよいし、第１連通路４４の一部が、第１絞り４５を構成していてもよい。
【００２５】
電磁アクチュエータ３４は、ロッド３３と一体移動するアーマチュア４８と、アーマチュア４８を駆動するためのコイル４９と、外ハウジング３５と一体に設けられたコイル４９を固定したボディ５０とを含む。アーマチュア４８、コイル４９およびボディ５０は、模式的に示されている。
内ハウジング３６は、軸心方向に貫通する貫通孔５１を有している。貫通孔５１は、第１端部３６ａ側に配置された大径部５１ａと、第２端部３６ｂ側に配置され大径部５１ａよりも小径の小径部５１ｂとを含む。また、貫通孔５１は、大径部５１ａと小径部５１ｂとの間に介在し、大径部５１ａの径と小径部５１ｂの径との中間の径である中径部５１ｃを含む。また、貫通孔５１は、大径部５１ａと中径部５１ｃとの間に設けられた環状の段部５１ｄと、中径部５１ｃと小径部５１ｂとの間に設けられた環状の段部５１ｅとを含む。
【００２６】
各高圧室４１，４２と低圧室３９とを仕切る第１弁３１は、段部５１ｅの内周（貫通孔５１の小径部５１ｂの周縁部）に設けられた環状の弁座５２と、貫通孔５１の中径部５１ｃ内に軸方向に摺動可能に収容されて弁座５２に接触、離隔することにより開弁、閉弁する弁体５３とを備える。また、第１弁３１は、弁体５３を開弁方向（ロッド３３側）に付勢する付勢部材５４を備える。
【００２７】
第１弁３１は、弁体５３が弁座５２に接触する閉弁状態で、第１高圧室４１と第２高圧室４２との間の作動油の流通を遮断し、各高圧室４１，４２と低圧室３９との間の作動油の流通を遮断する。
第１弁３１の弁体５３は、一端のシール部が弁座５２に接触、離隔する細軸部５５と、細軸部５５の他端に連結され細軸部５５より大径の太軸部５６と、細軸部５５および太軸部５６を軸方向に貫通する前述の第２連通路４６とを含む。付勢部材５４は、貫通孔５１の段部５１ｅと太軸部５６の端面との間に介在している。第２絞り４７は、第２連通路４６の一端に配置された縮径部により形成されている。
【００２８】
第２弁３２は、第１弁３１の弁体５３の太軸部５６の端面において第２絞り４７の周縁に設けられた弁座５７と、弁座５７に接触、離隔することにより開弁、閉弁する弁体５８と、弁体５８を開弁方向に付勢する付勢部材５９とを備える。第２弁３２の弁体５８および電磁アクチュエータ３４のロッド３３は、貫通孔５１の大径部５１ａ内に軸方向に摺動可能に収容されている。
【００２９】
中圧室４３は、貫通孔５１の大径部５１ａ内において、第１弁３１の弁体５３と第２弁３２の弁体５８との間に形成されている。各高圧室４１，４２と中圧室４３とを連通し第１絞り４５を形成する前述の第１連通路４４は、第１弁３１の弁体５３の太軸部５６の外周と、内ハウジング３６の貫通孔５１の中径部５１ｃとの間に形成されている。
第２弁３２の弁体５８は、一端のシール部が弁座５７に接触、離隔する細軸部６０と、内ハウジング３６の貫通孔５１の大径部５１ａに軸方向に摺動可能に支持された太軸部６１とを含む。付勢部材５９は、内ハウジング３６の貫通孔５１の段部５１ｄと第２弁３２の弁体５８の太軸部６１との間に介在している。また、第２弁３２の弁体５８は、細軸部６０と太軸部６１とを連結し、付勢部材５９のガイドとして働く中軸部６２を含む。
【００３０】
油圧パワーステアリング１の動作を説明する。イグニッションキーがオンされた状態における通常時は、ＥＣＵ６が電磁アクチュエータ３４のコイル４９に励磁電流を流しており、コイル４９に通電されている。すなわち、アーマチュア４８が、ロッド３３を介して、第２弁３２の弁体５８を付勢部材５９に抗して閉弁方向に付勢している。このため、通常時は、図２に示すように、第１弁３１および第２弁３２は、共に閉状態にあり、バイパス油路２７は閉じられている。
【００３１】
イグニッションキーがオンされた状態においてフェールが発生すると、ＥＣＵ６が、油圧ポンプ１５を駆動する電動ポンプ１４を停止させるとともに、電磁アクチュエータ３４のコイル４９への通電をオフする。これにより、電磁アクチュエータ３４の付勢力が無くなるため、付勢部材５９の働きで、図４に示すように、第２弁３２の弁体５８が、弁座５７から離隔し、第２弁３２が開状態となる。これにより、中圧室４３と低圧室３９との間の第２連通路４６が、開放されるので、中圧室４３の作動油が、第２絞り４７により絞られながら第２連通路４６を介して低圧室３９側へ流れる。このため、第１弁３１の弁体５３を閉じ方向に付勢している中圧室４３の圧力が低下する。
【００３２】
その結果、高圧側となっている一方の油室１３ａ又は１３ｂと連通する側の高圧室４１又は４２の圧力を開放方向に受け、且つ付勢部材５４による付勢力を開放方向に受けている第１弁３１の弁体５３が、図５に示すように、弁座５２から離隔し、第１弁３１が開状態となる。
これにより、バイパス油路２７が開放され、第１油路２５と第２油路２６とが連通するので、パワーシリンダ１１の第１油室１３ａと第２油室１３ｂとの間の作動油の流通が許容される。その結果、マニュアル操作による操舵が可能となり、フェールセーフが実現される。
【００３３】
ここで、パワーシリンダ１１の第１油室１３ａおよび第２油室１３ｂのうち高圧側である一方の油室と連通されている高圧室４１又は４２の圧力をＰ1 とし、中圧室４３の圧力をＰ2 とし、低圧室３９の圧力をＰ3 とする。また、第１絞り４５の断面積をＡ1 とし、第２絞り４７の断面積をＡ2 とする。
流量の式から、流量をＱとし、作動油の密度をρとし、流量係数をＣとして、下記式（１）、（２）が成立する。
【００３４】
Ｑ＝Ｃ・Ａ1 ・√［２（Ｐ1 −Ｐ2 ）／ρ］                    …（１）
Ｑ＝Ｃ・Ａ2 ・√［２（Ｐ2 −Ｐ3 ）／ρ］                    …（２）
式（１）、（２）から下記の式（３）が成立する。
Ｐ2 ＝（Ａ1 2 Ｐ1 ＋Ａ2 2 Ｐ3 ）／（Ａ1 2 ＋Ａ2 2 ）        …（３）
フェール時に第２弁３２が開弁した図４の状態において、油圧力によって第１弁３１が開弁する条件は、第１弁３１の弁体５３を開放させる方向に働く油圧力Ｆ1 が、弁体５３を閉じさせる方向に働く油圧力Ｆ2 よりも大きいことである。すなわち、
Ｆ1 ＞Ｆ2                         …（４）
ここで、パワーシリンダ１１の第１油室１３ａおよび第２油室１３ｂのうち高圧側である一方の油室と連通されている高圧室４１又は４２の圧力Ｐ1 を受ける第１弁３１の弁体５３の受圧面積をＳ1 とする。中圧室４３の圧力Ｐ2 を受ける第１弁３１の弁体５３の受圧面積をＳ2 とする。低圧室３９の圧力Ｐ3 を受ける第１弁３１の弁体５３の受圧面積をＳ3 とする。これらの圧力と受圧面積とを用いて、油圧力Ｆ1 および油圧力Ｆ2 は、下記式（５）、（６）で表される。
【００３５】
Ｆ1 ＝Ｓ1 Ｐ1 ＋Ｓ3 Ｐ3           …（５）
Ｆ2 ＝Ｓ2 Ｐ2                     …（６）
式（５）、（６）を式（４）に代入して、下記式（７）が求められる。
Ｓ1 Ｐ1 ＋Ｓ3 Ｐ3 ＞［（Ａ1 2 Ｐ1 ＋Ａ2 2 Ｐ3 ）／（Ａ1 2 ＋Ａ2 2 ）］Ｓ2 
…（７）
式（７）から、第１絞り４５の断面積Ａ1 と第２絞り４７の断面積Ａ2 との間には、下記式（８）が成立する。本実施形態では、下記式（８）が成立するように、諸元Ａ1 ，Ａ2 ，Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ，Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 の値が設定される。
【００３６】
Ａ1 ＞Ａ2 √［Ｓ1 Ｐ1 −（Ｓ2 −Ｓ3 ）Ｐ3 ］／√［（Ｓ2 −Ｓ1 ）Ｐ1 −Ｓ3 Ｐ3 ］                                                                    …（８）
本実施形態によれば、高圧室４１，４２と中圧室４３との間を連通する第１連通路４４に第１絞り４５を設ける。その第１絞り４５の断面積Ａ1 が、各圧力Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 、各受圧面積Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 および第２絞り４７の断面積Ａ2 を用いた前記の式（８）を満足するように設定される。したがって、フェール時に、仮に油圧ポンプ１５からの作動油がバイパスバルブ２８内に供給されている状態であっても、確実にバイパスバルブ２８を作動させてバイパス油路２７を開放することができる。その結果、マニュアル操作による操舵を確実に可能として、確実なフェールセーフを実現することができる。
【００３７】
しかも、高圧室４１，４２と中圧室４３との間に所要の断面積の第１絞り４５を設ける簡単な構成で、確実なフェールセーフを実現することができる。                      （第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態の油圧パワーステアリング装置１Ｐにおいて、バイパスバルブ２８Ｐの模式的断面図を含む油圧回路の模式図であり、フェールが発生していない通常時の状態を示している。
【００３８】
図６の第２実施形態が図２の第１実施形態と主に異なるのは、下記である。図２の第１実施形態では、第１絞り４５を有する第１連通路４４が、第１弁３１の弁体５３の太軸部５６の外周と内ハウジング３６の貫通孔５１の中径部５１ｃとの間に設けられている。
これに対して、図６の第２実施形態では、第１弁３１Ｐの弁体５３Ｐの太軸部５６Ｐの外周と、内ハウジング３６の貫通孔５１の中径部５１ｃとの間は、環状のシール部材６３によって封止されている。シール部材６３は、太軸部５６Ｐの外周に設けられた周溝６４に収容されている。
【００３９】
また、図６の第２実施形態では、各高圧室４１，４２と中圧室４３とを連通する第１連通路４４Ｐが、内ハウジング３６を径方向に貫通して貫通孔５１の大径部５１ａに開口する貫通孔である。第１連通路４４Ｐの一部又は全部によって、第１絞り４５Ｐが構成されている。
フェール発生時に、まず、図７に示すように、第２弁３２が開状態となり、中圧室４３の作動油が、第２連通路４６を介して低圧室３９側へ流れる。これにより、中圧室４３の圧力が低下する。
【００４０】
中圧室４３の圧力低下に伴って、図８に示すように、第１弁３１が開状態となる。これにより、バイパス油路２７が開放され、パワーシリンダ１１の第１油室１３ａと第２油室１３ｂとの間の作動油の流通が許容される。
図６〜図８の第２実施形態の構成要素において、図２、図４、図５の第１実施形態の構成要素と同じ構成要素には、図２、図４、図５の第１実施形態の構成要素の参照符号と同じ参照符号を付してある。
【００４１】
第２実施形態においても、第１絞り４５Ｐの断面積Ａ1 として、前述の式（８）が成立している。第２実施形態においても、フェール時に、仮に油圧ポンプ１５からの作動油がバイパスバルブ２８Ｐ内に供給されている状態であっても、確実にバイパスバルブ２８Ｐを作動させてバイパス油路２７を開放することができる。その結果、マニュアル操作による操舵を確実に可能として、確実なフェールセーフを実現することができる。  
（第３実施形態）
図９は本発明の第３実施形態の油圧パワーステアリング装置１Ｑを示している。
【００４２】
図９の第３実施形態の油圧パワーステアリング装置１Ｑが、図１の第１実施形態の油圧パワーステアリング装置１と主に異なるのは下記である。すなわち、図９の第３実施形態の油圧パワーステアリング装置１Ｑは、第１油路２５と第２油路２６とを接続する第１バイパス油路７１と、第１バイパス油路７１に配置されたシャトル弁８０と、シャトル弁８０と油タンク１６とを接続する第２バイパス油路７２と、第２パイパス油路７２に配置されたバイパスバルブ２８Ｑとを備える。
【００４３】
第１バイパス油路７１は、第１油路２５の途中部２５ａと第２油路２６の途中部２６ａとを接続する。シャトル弁８０は、第１油路２５の途中部２５ａを介してパワーシリンダ１１の第１油室１３ａに接続された第１入力ポート８１と、第２油路２６の途中部２６ａを介してパワーシリンダ１１の第２油室１３ｂに接続された第２入力ポート８２とを含む。また、シャトル弁８０は、第１油室１３ａおよび第２油室１３ｂの油圧の高い方を出力する出力ポート８３を含む。
【００４４】
バイパスバルブ２８Ｑは、シャトル弁８０の出力ポート８３に接続された第１ポート２８Ｑａと、油タンク１６に接続された第２ポート２８Ｑｃとを含む。
バイパスバルブ２８Ｑは、通常時、第２バイパス油路７２を閉じ、パワーシリンダ１１の両油室１３ａ，１３ｂのうちシャトル弁８０を介して連通される高圧側の油室と油タンク１６との間の作動油の流通を遮断している。バイパスバルブ２８Ｑは、フェール時に、第２バイパス油路７２を開放し、パワーシリンダ１１の両油室１３ａ，１３ｂのうちシャトル弁８０を介して連通される高圧側の油室と油タンク１６との間の作動油の流通を許容する。また、フェール時のバイパスバルブ２８Ｑによる第２バイパス油路７２の開放によって、油圧制御弁１８の第３ポート２３および第４ポート２４のうちの高圧側のポート（油圧ポンプ１５と接続されている側のポート）と油タンク１６との間の作動油の流通を許容する。すなわち、油圧ポンプ１５からパワーシリンダ１１を介さずに油タンク１６に作動油を導くことができる。
【００４５】
図１０および図１１に示すように、バイパスバルブ２８Ｑは、バルブハウジング３０Ｑ内に単一の高圧室４１Ｑを備える。高圧室４１Ｑは、内ハウジング３６Ｑの全周を取り囲む環状の油室４１Ｑａと、第１弁３１Ｑの弁体５３Ｑの細軸部５５Ｑの全周を取り囲む環状の油室４１Ｑｂと、内ハウジング３６Ｑを径方向に貫通し油室４１Ｑａと油室４１Ｑｂとを連通する一対の油路４１Ｑｃとを含む。
【００４６】
第２バイパス油路７２は、外ハウジング３５Ｑに設けられた第１ポート２８Ｑａから第２ポート２８Ｑｃに至るバイパスバルブ２８Ｑの内部油路と、第２ポート２８Ｑｃから油タンク１６に至る油路４０とを含んで構成される。
図９および図１０の第３実施形態の構成要素において、図１および図２の第１実施形態の構成要素と同じ構成要素には、図１および図２の第１実施形態の構成要素の参照符号と同じ参照符号を付してある。
【００４７】
第２実施形態においても、第１絞り４５の断面積Ａ1 として、前述の式（８）が成立している。第２実施形態においても、フェール時に、仮に油圧ポンプ１５からの作動油がバイパスバルブ２８Ｑ内に供給されている状態であっても、確実にバイパスバルブ２８Ｑを作動させて第２バイパス油路７２を開放することができる。その結果、マニュアル操作による操舵を確実に可能として、確実なフェールセーフを実現することができる。  
（第４実施形態）
図１２は本発明の第４実施形態の油圧パワーステアリング装置１Ｒを示している。
【００４８】
図１２の第４実施形態の油圧パワーステアリング装置１Ｒが、図１０の第３実施形態の油圧パワーステアリング装置１Ｑと主に異なるのは下記である。
図１０の第３実施形態では、バイパスバルブ２８Ｑにおいて、第１絞り４５を有する第１連通路４４が、第１弁３１Ｑの弁体５３Ｑの太軸部５６の外周と内ハウジング３６Ｑの貫通孔５１の中径部５１ｃとの間に設けられている。
【００４９】
これに対して、図１２の第４実施形態では、バイパスバルブ２８Ｒにおいて、第１弁３１Ｒの弁体５３Ｒの太軸部５６Ｒの外周と、バルブハウジング３０Ｒの内ハウジング３６Ｒの貫通孔５１の中径部５１ｃとの間は、環状のシール部材６３によって封止されている。シール部材６３は、太軸部５６Ｒの外周に設けられた周溝６４に収容されている。
また、図１２の第４実施形態では、高圧室４１Ｑと中圧室４３とを連通する第１連通路４４Ｒが、内ハウジング３６Ｒを径方向に貫通して貫通孔５１の大径部５１ａに開口する貫通孔である。第１連通路４４Ｒの一部又は全部によって、第１絞り４５Ｒが構成されている。
【００５０】
図１２の第４実施形態の構成要素において、図１０の第３実施形態の構成要素と同じ構成要素には、図１０の第３実施形態の構成要素の参照符号と同じ参照符号を付してある。  第４実施形態においても、第１絞り４５Ｒの断面積Ａ1 として、前述の式（８）が成立している。第２実施形態においても、フェール時に、仮に油圧ポンプ１５からの作動油がバイパスバルブ２８Ｒ内に供給されている状態であっても、確実にバイパスバルブ２８Ｒを作動させて第２バイパス油路７２を開放することができる。その結果、マニュアル操作による操舵を確実に可能として、確実なフェールセーフを実現することができる。  
【００５１】
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００５２】
１；１Ｐ；１Ｑ；１Ｒ…油圧パワーステアリング装置、２…操舵部材、４…ステアリング装置、５…操舵補助装置、６…ＥＣＵ、１１…パワーシリンダ、１３ａ…第１油室、１３ｂ…第２油室、１４…電動モータ、１５…油圧ポンプ、１６…油タンク、１７…電動モータ、１８…油圧制御弁、２５…第１油路、２５ａ…途中部、２６…第２油路、２６ａ…途中部、２７…バイパス油路、２８；２８Ｐ；２８Ｑ；２８Ｒ…バイパスバルブ、３０；３０Ｑ；３０Ｒ…バルブハウジング、３１；３１Ｐ；３１Ｑ；３１Ｒ…第１弁、３２…第２弁、３３…ロッド、３４…電磁アクチュエータ、３５；３５Ｑ…外ハウジング、３６；３６Ｑ；３６Ｒ…内ハウジング、３９…低圧室、４０…油路、４１…第１高圧室、４２…第２高圧室、４１Ｑ…高圧室、４３…中圧室、４４；４４Ｐ；４４Ｒ…第１連通路、４５；４５Ｐ；４５Ｒ…第１絞り、４６…第２連通路、４７…第２絞り、５１…貫通孔、５２…（第１弁の）弁座、５３；５３Ｐ；５３Ｑ；５３Ｒ…（第１弁の）弁体、５４…付勢部材、５５；５５Ｑ…細軸部、５６；５６Ｐ；５６Ｒ…太軸部、５７…（第２弁の）弁座、５８…（第２弁の）弁体、５９…付勢部材、７１…第１バイパス油路、７２…第２バイパス油路、８０…シャトル弁、８１…第１入力ポート、８２…第２入力ポート、８３…出力ポート
【図１】
2015137075.tif 000003
【図２】
2015137075.tif 000004
【図３】
2015137075.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2015137075.tif 000011
【図１０】
2015137075.tif 000012
【図１１】
2015137075.tif 000013
【図１２】
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