(57)【要約】【課題】  消費電力量を大幅に低減して燃費の向上に寄与できるパワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】  パワーシリンダ２０の各油室２４，２５にはそれぞれ油路Ｐ１，Ｐ２が接続されており、油路Ｐ１，Ｐ２には電動ポンプユニット３０、リザーバタンク４０および流路制御機構５０が連通可能に接続されている。制御機構５０は、油路Ｐ１，Ｐ２に設けられたメカニカル弁５１，５２と、差圧動作機構部５３とを備えている。差圧動作機構部５３は、ロッド５３ａ、差圧ピストン５３ｂおよびシリンダ５３ｃから構成され、圧力室５３ｄ，５３ｅが形成される。また、各圧力室５３ｄ，５３ｅはそれぞれオイルポンプ３１に連通する吐出油路３４，３３と接続されている。そして、作動油をそれぞれの圧力室５３ｄ，５３ｅに導入することにより、メカニカル弁５１，５２の流路制御位置を連通禁止位置に切り替える。【選択図】  図２
2008195307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者によるステアリングホイールの操作を伝達するステアリングシャフトに連結された転舵機構と、この転舵機構に連結された転舵輪を操舵するための操舵力を補助するパワーシリンダと、同パワーシリンダの各油室に連通した第１油路または第２油路を介して作動油を圧送する一対の吐出ポートを有する可逆式のオイルポンプおよび同オイルポンプを正逆回転させる電動モータとからなる電動ポンプユニットと、前記第１油路および前記第２油路と連通可能なリザーバタンクと、前記第１油路および前記第２油路と前記リザーバタンクとの連通を許可または禁止する流路制御機構とを備えたパワーステアリング装置であって、
前記流路制御機構を、
前記第１油路と前記リザーバタンクとの間および前記第２油路と前記リザーバタンクとの間にそれぞれ設けられて、作動油の流通を許可する連通許可状態と作動油の流通を禁止する連通禁止状態とに切り替え可能であり、前記オイルポンプが停止しているときに所定の付勢力に設定された弾性部材によって前記連通許可状態を維持する一対のメカニカル弁と、
前記オイルポンプが作動して前記一対の吐出ポートのうちのいずれか一方から前記第１油路または前記第２油路に作動油を圧送しているときに、前記一対のメカニカル弁のうち前記吐出ポートから作動油が圧送される前記第１油路側または前記第２油路側に設けたメカニカル弁を、前記吐出ポートから圧送された作動油の圧力を用いて前記弾性部材による付勢力に抗して前記連通許可状態から前記連通禁止状態に切り替える差圧動作機構部とで構成したことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載したパワーステアリング装置において、
前記差圧動作機構部を、
前記一対のメカニカル弁に対して当接可能なロッドと、
同ロッドに液密的に固定されたピストンと、
前記ロッドおよびピストンを液密的にかつ摺動可能に収容するシリンダとで構成し、
前記ロッド、ピストンおよびシリンダによって形成される各圧力室の一方に対して前記電動ポンプユニットの作動に伴い前記一対の吐出ポートのうちのいずれか一方から圧送された作動油を導入し、前記ロッドおよびピストンを前記導入した作動油の圧力に起因する圧力差によって移動させて、前記一対のメカニカル弁のうち前記吐出ポートから作動油が圧送される第１油路側または第２油路側に設けたメカニカル弁を前記弾性部材による付勢力に抗して前記連通許可状態から前記連通禁止状態に切り替えるようにしたことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項１に記載したパワーステアリング装置において、さらに、
前記電動ポンプユニットと前記流路制御機構との間にて、前記一対のメカニカル弁を前記連通許可状態に維持する弾性部材の付勢力よりも大きな付勢力に設定された弾性部材を有して前記第１油路および前記第２油路内の作動油の圧力を所定の圧力に制御する制御弁を設けたことを特徴とするパワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者によるステアリングホイールの操作を伝達するステアリングシャフトに連結された転舵機構と、この転舵機構に連結された転舵輪を操舵するための操舵力を補助するパワーシリンダと、同パワーシリンダの各油室に連通した第１油路または第２油路を介して作動油を圧送する一対の吐出ポートを有する可逆式のオイルポンプおよび同オイルポンプを正逆回転させる電動モータとからなる電動ポンプユニットと、前記第１油路および前記第２油路と連通可能なリザーバタンクと、前記第１油路および前記第２油路と前記リザーバタンクとの連通を許可または禁止する流路制御機構とを備えたパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、下記特許文献１に示されるようなパワーステアリング装置は知られている。この従来のパワーステアリング装置は、パワーシリンダの両圧力室に連通された両吐出側連通路を相互にバイパスするバイパス流路と、このバイパス流路の途中に設けられた電磁弁とを備えている。そして、この電磁弁は、通電することにより閉状態となり、通電を解除することにより開状態となる。このような電磁弁を備えることにより、パワーステアリング装置に故障が検出されたときには、電磁弁が開状態とされ、パワーシリンダの作動がバイパス流路によりフリー状態となるようになっている。これにより、操舵フィーリングの悪化を防止してマニュアルステアリング状態を確保するようになっている。
【０００３】
また、従来から、例えば、下記特許文献２に示されるようなパワーステアリング装置も知られている。この従来のパワーステアリング装置は、パワーシリンダの両圧力室に連通された第１油路および第２油路をオイルポンプを介することなく連通する油路上に設けられたフェールセーフ弁を備えている。そして、このフェールセーフ弁としては、電圧が供給されると閉じた状態となり、電圧の供給がない状態では開いた状態となるノーマルオープン弁が用いられるようになっている。このようなフェールセーフ弁を備えることにより、ステアリング系に何らかの異常が発生し、電源の供給がシャットダウンされたときであっても、パワーシリンダの両圧力室を連通状態とすることができ、アシストトルク無しの通常の操舵が確保できるようになっている。
【０００４】
さらに、従来から、例えば、下記特許文献３に示されるようなパワーステアリング装置も知られている。この従来のパワーステアリング装置は、パワーシリンダの両圧力室に連通された第１油路と第２油路とに接続されてリザーバタンクに連通する第１分岐油路と第２分岐油路と、この第１分岐油路と第２分岐油路に対してそれぞれ設けられた第１電磁切替弁と第２電磁切替弁とを備えている。そして、この第１電磁切替弁および第２電磁切替弁は、電圧が供給されると閉じた状態となり、電圧の供給がない状態では開いた状態となるノーマルオープン弁が用いられるようになっている。このような第１電磁切替弁および第２電磁切替弁を備えることにより、操舵系に何らかの異常が発生し、電源の供給がシャットダウンされたときであっても、パワーシリンダの両圧力室がリザーバタンクと連通した状態にすることができ、アシストトルク無しの通常の操舵が確保できるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−１４５０８７号公報
【特許文献２】特開２００５−４７２９６号公報
【特許文献３】特開２００５−４１３０２号公報
【発明の開示】
【０００５】
ところで、上記特許文献１〜３に示されたパワーステアリング装置においては、運転者によるステアリングホイールの回転操作に対してアシストトルクを付与するときには、電磁弁や、フェールセーフ弁、第１または第２電磁切替弁に電圧を供給し続ける必要がある。その結果、通常の走行時においては、消費電力量が増大し、燃費が悪化することが懸念される。また、上記特許文献１〜３に示されたパワーステアリング装置においては、電磁弁や、フェールセーフ弁、第１または第２電磁切替弁を電気的に制御するための複雑な電気回路が必要であり、パワーステアリング装置自体が複雑となる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、消費電力量を大幅に低減して燃費の向上に寄与できるパワーステアリング装置を提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、運転者によるステアリングホイールの操作を伝達するステアリングシャフトに連結された転舵機構と、この転舵機構に連結された転舵輪を操舵するための操舵力を補助するパワーシリンダと、同パワーシリンダの各油室に連通した第１油路または第２油路を介して作動油を圧送する一対の吐出ポートを有する可逆式のオイルポンプおよび同オイルポンプを正逆回転させる電動モータとからなる電動ポンプユニットと、前記第１油路および前記第２油路と連通可能なリザーバタンクと、前記第１油路および前記第２油路と前記リザーバタンクとの連通を許可または禁止する流路制御機構とを備えたパワーステアリング装置であって、前記流路制御機構を、前記第１油路と前記リザーバタンクとの間および前記第２油路と前記リザーバタンクとの間にそれぞれ設けられて、作動油の流通を許可する連通許可状態と作動油の流通を禁止する連通禁止状態とに切り替え可能であり、前記オイルポンプが停止しているときに所定の付勢力に設定された弾性部材によって前記連通許可状態を維持する一対のメカニカル弁と、前記オイルポンプが作動して前記一対の吐出ポートのうちのいずれか一方から前記第１油路または前記第２油路に作動油を圧送しているときに、前記一対のメカニカル弁のうち前記吐出ポートから作動油が圧送される前記第１油路側または前記第２油路側に設けたメカニカル弁を、前記吐出ポートから圧送された作動油の圧力を用いて前記弾性部材による付勢力に抗して前記連通許可状態から前記連通禁止状態に切り替える差圧動作機構部とで構成したことにある。
【０００８】
この場合、前記差圧動作機構部を、前記一対のメカニカル弁に対して当接可能なロッドと、同ロッドに液密的に固定されたピストンと、前記ロッドおよびピストンを液密的にかつ摺動可能に収容するシリンダとで構成し、前記ロッド、ピストンおよびシリンダによって形成される各圧力室の一方に対して前記電動ポンプユニットの作動に伴い前記一対の吐出ポートのうちのいずれか一方から圧送された作動油を導入し、前記ロッドおよびピストンを前記導入した作動油の圧力に起因する圧力差によって移動させて、前記一対のメカニカル弁のうち前記吐出ポートから作動油が圧送される第１油路側または第２油路側に設けたメカニカル弁を前記弾性部材による付勢力に抗して前記連通許可状態から前記連通禁止状態に切り替えるようにするとよい。
【０００９】
これらによれば、運転者がステアリングホイールを操作して転舵輪を操舵するときには、同ステアリングホイールの操作方向に応じて電動ポンプユニットが作動し、パワーシリンダの各油室に対して第１油路または第２油路を介して作動油を圧送することにより操舵力が補助（アシスト）される。このとき、流路制御機構においては、差圧動作機構部が、電動ポンプユニットの作動により圧送される作動油の圧力を用いて、作動油が圧送される第１油路または第２油路、より詳しくは、パワーシリンダの油室に高圧の作動油を供給する第１油路または第２油路に対応する側に設けられたメカニカル弁を連通許可状態から連通禁止状態に切り替える。
【００１０】
より具体的には、差圧動作機構部をロッド、ピストンおよびシリンダから構成することにより形成される各圧力室の一方に対して作動油を導入することにより、これら圧力室間に圧力差が生じ、ロッドおよびピストンは一体的に低圧側方向に移動する。そして、パワーシリンダの油室に高圧の作動油を供給する第１油路または第２油路に対応する側に設けられたメカニカル弁は、ロッドの移動に伴って機械的に作用する力によって連通許可状態から連通禁止状態に切り替えられる。これにより、高圧の作動油がメカニカル弁を介してリザーバタンクに流通することが防止することができ、パワーシリンダは操舵力を適切に補助（アシスト）することができる。したがって、運転者は容易にステアリングホイールを操作することができる。
【００１１】
このように、操舵力を補助（アシスト）するために必要な作動油の圧力を利用してメカニカル弁を連通許可状態から連通禁止状態に切り替えることができる。すなわち、操舵力を補助（アシスト）するためにパワーシリンダを作動させるときには、電動ポンプユニットを除き、電磁切替弁など電力を必要とする部材を設ける必要がない。したがって、無駄な電力消費を大幅に低減することができ、その結果、燃費の向上が期待できる。また、機械的にメカニカル弁を切替動作させることができるため、複雑な電気回路が不要となる。したがって、パワーステアリング装置自体を簡略化することもできる。
【００１２】
また、電動ポンプユニットが停止している場合、例えば、運転者によってステアリングホイールが操作されていない場合や電動ポンプユニットが故障により停止している場合においては、作動油が圧送されないため、一対のメカニカル弁は弾性部材により連通許可状態で維持される。このため、特に、電動ポンプユニットが故障している場合には、第１油路および第２油路とリザーバタンクとが連通した状態、言い換えれば、パワーシリンダの各油室とリザーバタンクとが連通した状態に維持されるため、パワーシリンダの各油室とリザーバタンクとの間で作動油を循環させることができる。したがって、電動ポンプユニットが故障した場合であっても、運転者は、パワーシリンダによる補助が得られないものの、ステアリングホイールを操作して転舵輪を操舵することができる。
【００１３】
また、本発明の他の特徴は、さらに、前記電動ポンプユニットと前記流路制御機構との間にて、前記一対のメカニカル弁を前記連通許可状態に維持する弾性部材の付勢力よりも大きな付勢力に設定された弾性部材を有して前記第１油路および前記第２油路内の作動油の圧力を所定の圧力に制御する制御弁を設けたことにもある。
【００１４】
これによれば、メカニカル弁を連通許可状態に維持する弾性部材の付勢力よりも大きな付勢力に設定された弾性部材を有する制御弁を電動ポンプユニットと流路制御機構との間に設けることができる。これにより、電動ポンプユニットが作動油の圧送を開始し、圧送された作動油が第１油路または第２油路からリザーバタンクに流れる前に、優先して差圧動作機構部を作動させることができ、その結果、速やかにメカニカル弁を連通許可状態から連通禁止状態に切り替えることができる。これにより、運転者によるステアリングホイールの操作に対して、応答性よくパワーシリンダの各油室に作動油を圧送することができて操舵力を補助（アシスト）することができる。したがって、運転者は、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明によるパワーステアリング装置をラックアンドピニオン式パワーステアリング装置に適用した実施形態を概略的に示している。このパワーステアリング装置は、運転者によって回動操作されるステアリングホイール１１を備えている。ステアリングホイール１１は、ステアリングシャフト１２の上端に固定され、ステアリングシャフト１２の下端にはラックアンドピニオン式の転舵機構を構成するピニオンギア１３が一体的に組み付けられている。そして、ピニオンギア１３は、転舵機構を構成するラックバー１４と歯合している。
【００１６】
ラックバー１４は、運転者によるステアリングホイール１１の回動操作に伴って一体的に回転するピニオンギア１３の回転が伝達されると、軸方向に移動するようになっている。これにより、ラックバー１４の両端に周知のようにして連結される転舵輪（図示省略）がラックバー１４の軸方向移動に伴って転舵される。そして、このパワーステアリング装置においては、ラックバー１４の軸方向移動、言い換えれば、運転者によるステアリングホイール１１の回動操作が、パワーシリンダ２０によって補助（アシスト）されるようになっている。
【００１７】
パワーシリンダ２０は、ラックバー１４の一部をロッド２１とするとともに、ピニオンギア１３およびラックバー１４から構成される転舵機構を収容するハウジング１５の一部をシリンダ２２として構成されるものである。そして、ロッド２１の外周にはピストン２３が液密的にかしめ固定されており、ピストン２３は、シリンダ２２の内周面との間で液密的にかつ摺動可能に収容されている。このように構成されるパワーシリンダ２０においては、ロッド２１、シリンダ２２およびピストン２３によって第１油室２４および第２油室２５が形成される。そして、形成された第１油室２４および第２油室２５には、それぞれ、第１油路Ｐ１および第２油路Ｐ２が連通しており、第１油路Ｐ１および第２油路Ｐ２には電動ポンプユニット３０とリザーバタンク４０とがそれぞれ連通可能に接続されている。
【００１８】
電動ポンプユニット３０は、可逆式のオイルポンプ３１と、このオイルポンプ３１を正逆回転させる電動モータ３２とから構成される。オイルポンプ３１は、電動モータ３２の回転方向により吐出方向を切り替える一対の第１吐出ポート３１ａおよび第２吐出ポート３１ｂを有している。そして、オイルポンプ３１の第１吐出ポート３１ａは、第１吐出油路３３を介して第１油路Ｐ１と接続されて、パワーシリンダ２０の第１油室２４と連通している。また、オイルポンプ３１の第２吐出ポート３１ｂは、第２吐出油路３４を介して第２油路Ｐ２と接続されて、パワーシリンダ２０の第２油室２５と連通している。
【００１９】
リザーバタンク４０は、第１油路Ｐ１の終端部と第２油路Ｐ２の終端部とを互いに接続する第３油路Ｐ３に連通して設けられている。そして、リザーバタンク４０は、大気圧に維持されていて、パワーシリンダ２０および電動ポンプユニット３０の作動に伴って第１油室２４および第２油室２５に対して給排するための作動油を蓄えておくものである。
【００２０】
また、第１油路Ｐ１および第２油路Ｐ２には、電動ポンプユニット３０とリザーバタンク４０との間にて、パワーシリンダ２０に対する作動油の供給または排出を切り替える流路制御機構５０が連通可能に接続されている。流路制御機構５０は、第１油路Ｐ１に設けられた第１メカニカル弁５１と、第２油路Ｐ２に設けられた第２メカニカル弁５２と、第１および第２メカニカル弁の流路制御位置を切り替える差圧動作機構部５３とを備えている。
【００２１】
第１メカニカル弁５１および第２メカニカル弁５２は、第１油路Ｐ１または第２油路Ｐ２の電動ポンプユニット３０の配置側（以下、上流側という）に接続される第１ポート５１ａ，５２ａとリザーバタンク４０の配置側（以下、下流側という）と接続される第２ポート５１ｂ，５２ｂとを有するとともに、第１ポート５１ａ，５２ａと第２ポート５１ｂ，５２ｂとの連通状態を許可する流路制御位置（以下、この位置を連通許可位置という）と第１ポート５１ａ，５２ａと第２ポート５１ｂ，５２ｂとの連通状態を禁止する流路制御位置（以下、この位置を連通禁止位置という）との切り替えが可能な２ポート２位置切替弁である。また、第１メカニカル弁５１および第２メカニカル弁５２には、それぞれ、流路制御位置が連通禁止位置から連通許可位置となるように付勢力を付与する弾性部材としてのスプリング５１ｃ，５２ｃが設けられている。
【００２２】
差圧動作機構部５３は、軸方向に移動することによって第１または第２メカニカル弁５１，５２の流路制御位置を連通許可位置から連通禁止位置に切り替えるロッド５３ａと、ロッド５３ａに対して液密的にかしめ固定された差圧ピストン５３ｂと、差圧ピストン５３ｂを液密的にかつ摺動可能に収容するシリンダ５３ｃとから構成されている。この構成により、差圧動作機構部５３においては、ロッド５３ａ、差圧ピストン５３ｂおよびシリンダ５３ｃによって第１圧力室５３ｄおよび第２圧力室５３ｅが形成される。そして、形成された第１圧力室５３ｄは、第１分岐油路５４を介して、電動ポンプユニット３０における第２吐出油路３４と連通するようになっている。また、形成された第２圧力室５３ｅは、第２分岐油路５５を介して、電動ポンプユニット３０における第１吐出油路３３と連通するようになっている。
【００２３】
このように流路制御機構５０を構成することにより、差圧動作機構部５３の第１圧力室５３ｄと第２圧力室５３ｅとの間に圧力差が生じる状況においては、ロッド５３ａおよび差圧ピストン５３ｂが高圧側から低圧側に移動する。このようにロッド５３ａおよび差圧ピストン５３ｂが移動すると、ロッド５３ａが移動に伴う機械的な力を付与することにより、移動方向にある第１メカニカル弁５１または第２メカニカル弁５２の流路制御位置は、それぞれのスプリング５１ｃ，５２ｃの付勢力に抗して連通許可位置から連通禁止位置に切り替えられる。また、差圧動作機構部５３の第１圧力室５３ｄと第２圧力室５３ｅとの間に圧力差が生じない状況においては、ロッド５３ａおよび差圧ピストン５３ｂが第１メカニカル弁５１および第２メカニカル弁５２の各スプリング５１ｃ，５２ｃの付勢力によって中立位置まで移動する。これにより、第１メカニカル弁５１および第２メカニカル弁５２の流路制御位置は、それぞれ、連通許可位置で維持される。
【００２４】
ここで、差圧ピストン５３ｂの受圧面積は第１ポート５１ａおよび第１ポート５２ａの受圧面積よりも大きく設定される。このため、第１吐出油路３３または第２吐出油路３４内における作動油の圧力が上昇した場合であっても、確実に第１メカニカル弁５１または第２メカニカル弁５２の流路制御位置を連通禁止位置に維持することができる。
【００２５】
さらに、第１油路Ｐ１および第２油路Ｐ２には、電動ポンプユニット３０と流路制御機構５０との間にて、それぞれ、複合弁６０が設けられている。複合弁６０は、第１油路Ｐ１または第２油路Ｐ２の上流側から下流側への作動油の流通を禁止するチェック弁６１と、所定の圧力以上で上流側から下流側への作動油の流通を許可する制御弁としてのスプリング付チェック弁６２とから形成されている。スプリング付チェック弁６２は、第１および第２メカニカル弁５１，５２におけるスプリング５１ｃ，５２ｃの付勢力よりも大きな付勢力に設定された弾性部材としてのスプリング６２ａを備えており、このスプリング６２ａによって所定の圧力以上で上流側から下流側への作動油の流通を許可する。
【００２６】
また、パワーステアリング装置には、電動ポンプユニット３０を構成する電動モータ３２の回転駆動を制御する電気制御装置７０が設けられている。電気制御装置７０は、運転者によるステアリングホイール１１の回動操作量（実操舵角に対応）を検出する操舵角センサ７１と、運転者によるステアリングホイール１１の回動操作力（実操舵トルクに対応）を検出する操舵トルクセンサ７２とを備えている。
【００２７】
操舵角センサ７１は、例えば、ステアリングホイール１１と一体的に回転するステアリングシャフト１２に組み付けられており、運転者によるステアリングホイール１１の回動操作量を操舵角θとして出力する。操舵トルクセンサ７２は、例えば、ステアリングシャフト１２に組み付けられており、同シャフト１２の回転に伴う捩れ量を検出し、この検出した捩れ量に対応するトルクを操舵トルクTとして出力する。
【００２８】
そして、これらセンサ７１，７２は、電子制御ユニット７３に接続されている。電子制御ユニット７３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするもので、図示しない各種プログラムの実行により、電動モータ３２の回転駆動を制御する。このため、電子制御ユニット７３の出力側には、電動モータ３２を回転駆動させるための駆動回路７４が接続されている。駆動回路７４内には、電動モータ３２に流れる駆動電流を検出するための電流検出器７４ａが設けられている。電流検出器７４ａによって検出された駆動電流は、電子制御ユニット７３にフィードバックされており、このフィードバックされた駆動電流に基づき、電子制御ユニット７３は、電動モータ３２を回転駆動させるとともに同モータ３２の回転駆動が正常であるか否かを判断する。
【００２９】
次に、上記のように構成した本実施形態に係るパワーステアリング装置の作動について説明する。運転者によってステアリングホイール１１が左右方向に回動操作されると、電子制御ユニット７３は、操舵角センサ７１および操舵トルクセンサ７２からの検出操舵角θおよび検出操舵トルクTに応じて、電動ポンプユニット３０の電動モータ３２を回転駆動させる。具体的に説明すると、運転者がステアリングホイール１１を図１にて右方向に回動操作している場合には、電子制御ユニット７３は、電動モータ３２を正回転駆動させる。また、運転者がステアリングホイール１１を図１にて左方向に回動操作している場合には、電子制御ユニット７３は、電動モータ３２を逆回転駆動させる。なお、以下の説明においては、運転者がステアリングホイール１１を右方向に回動操作、言い換えれば、電動モータ３２が正回転駆動する場合を代表して詳細に説明する。
【００３０】
電動ポンプユニット３０の電動モータ３２が正回転駆動すると、この正回転駆動に伴ってオイルポンプ３１も正回転する。これにより、オイルポンプ３１は、第１吐出ポート３１ａから第１吐出油路３３を介して第１油路Ｐ１に加圧した作動油を供給するとともに、第１吐出油路３３に接続された第２分岐油路５５を介して流路制御機構５０の差圧動作機構部５３における第２圧力室５３ｅに加圧した作動油を供給する。
【００３１】
このように、オイルポンプ３１から第１油路Ｐ１および差圧動作機構部５３の第２圧力室５３ｅに加圧された作動油が供給された状態においては、まず、第１メカニカル弁５１の流路制御位置が連通許可位置から連通禁止位置に切り替えられる。以下、この流路制御位置の切り替えについて図２を用いて具体的に説明する。
【００３２】
上述したように、複合弁６０を形成するチェック弁６１は、上流側から下流側への作動油の流通を禁止する。また、複合弁６０を形成するスプリング付チェック弁６２は、スプリング６２ａによる付勢力によって、作動油の圧力が所定の圧力以上となるまでは上流側から下流側への作動油の流通を禁止する。このため、オイルポンプ３１の第１吐出ポート３１ａから吐出される作動油の圧力は、第１メカニカル弁５１の流路制御位置が連通許可位置にあるときには、第１吐出油路３３、複合弁６０よりも上流側における第１油路Ｐ１、第２分岐油路５５および差圧動作機構部５３の第２圧力室５３ｅにおいて、所定の圧力となるまで加圧される。
【００３３】
一方、オイルポンプ３１が正回転すると、第２吐出ポート３１ｂにおいては作動油を吸入する。すなわち、オイルポンプ３１が正回転している場合には、第１吐出ポート３１ａ側と第２吐出ポート３１ｂ側との間で圧力差が発生し、第２吐出ポート３１ｂ側の作動油は、第１吐出ポート３１ａ側に比して低圧となる。このため、第２吐出ポート３１ｂと連通する第２吐出油路３４、この第２吐出流路３４に連通する第２油路Ｐ２および第１分岐油路５４、第１分岐油路５４と連通する第１圧力室５３ｄも相対的に低圧となる。
【００３４】
ここで、第２メカニカル弁５２の流路制御位置は連通許可位置で維持されるため、複合弁６０よりも上流側（電動ポンプユニット３０の配置側）が低圧となり、下流側（リザーバタンク４０の配置側）が大気圧と等しくなる。そして、この圧力差によって、図２に示すように、複合弁６０のチェック弁６１が下流側から上流側への作動油の流通を許可する状態となり、第２吐出油路３４、第２油路Ｐ２、第１分岐油路５４、第１圧力室５３ｄおよびリザーバタンク４０が連通した状態となる。これにより、作動油はリザーバタンク４０からオイルポンプ３１の第２吐出ポート３１ｂ方向に流通することができ、第２吐出ポート３１ｂ側、すなわち、差圧動作機構部５３の第１圧力室５３ｄ内の作動油の圧力は、大気圧と等しい低圧側となる。
【００３５】
ところで、第１メカニカル弁５１に設けられたスプリング５１ｃの付勢力は、複合弁６０を形成するスプリング付チェック弁６２におけるスプリング６２ａの付勢力よりも小さく設定されている。このため、複合弁６０のスプリング付チェック弁６２が上流側から下流側に作動油の流通を許可する前に、言い換えれば、加圧された作動油の圧力が所定の圧力となる前に、第２圧力室５３ｅに対してオイルポンプ３１の第１吐出ポート３１ａから流入した作動油の圧力によって、ロッド５３ａおよび差圧ピストン５３ｂは、スプリング５１ｃの付勢力に抗して一体的に第１メカニカル弁５１の方向に移動する。これにより、第１メカニカル弁５１の流路制御位置は、図２に示すように、連通許可位置から連通禁止位置に切り替えられる。ここで、差圧ピストン５３ｂの受圧面積は第１ポート５１ａの受圧面積よりも大きく設定されるため、第１吐出油路３３内における作動油の圧力が上昇した場合であっても、確実に第１メカニカル弁５１の流路制御位置を連通禁止位置に維持することができる。
【００３６】
なお、ロッド５３ａおよび差圧ピストン５３ｂが一体的に第１メカニカル弁５１の方向に移動することにより、差圧動作機構部５３の第１圧力室５３ｄ内の作動油は圧縮される。この場合、第２吐出油路３４、第２油路Ｐ２、第１分岐油路５４、第１圧力室５３ｄおよびリザーバタンク４０が連通した状態であるため、圧縮された作動油は一部がオイルポンプ３１の第２吐出ポート３１ｂから吸入され、残りがリザーバタンク４０に流れて蓄えられる。
【００３７】
このように、第１メカニカル弁５１の流路制御位置が連通禁止位置に切り替えられた状態において、オイルポンプ３１の第１吐出ポート３１ａから吐出される作動油の圧力が所定の圧力以上に上昇すると、スプリング付チェック弁６２が上流側から下流側への作動油の流通を許可する。この状況においては、第１メカニカル弁５１の流路制御位置が流通禁止位置となっているため、パワーシリンダ２０の第１油室２４、第１油路Ｐ１のパワーシリンダ２０から複合弁６０（より詳しくは、チェック弁６１およびスプリング付チェック弁６２）までの間、第１吐出流路３３、第２分岐油路５５および差圧動作機構部５３の第２圧力室５３ｅの圧力は所定の圧力以上で等しくなる。
【００３８】
一方、パワーシリンダ２０の第２油室２５は、第２油路Ｐ２に連通している。ここで、第２油路Ｐ２内の作動油の圧力は、上述したように、大気圧と等しくなっている。このため、第２油室２５内の作動油の圧力も大気圧に等しくなる。これにより、パワーシリンダ２０のピストン２３は、第１油室２４と第２油室２５との間の圧力差によって、ロッド２１とともに低圧側の第２油室２５方向に移動する。したがって、運転者がステアリングホイール１１を図２にて右方向に回動操作した場合には、パワーシリンダ２０によって適切なアシスト力が付与されて、運転者がステアリングホイール１１に入力する操舵トルクTを小さくすることができる。
【００３９】
また、運転者がステアリングホイール１１を回動操作していない場合、すなわち、運転者が車両を直進走行させるためにステアリングホイール１１を中立位置にて保持して操舵角θおよび操舵トルクTが略「０」である場合には、電子制御ユニット７３は、電動ポンプユニット３０の電動モータ３２を回転駆動させない。このため、オイルポンプ３１から作動油が吐出されず、図３に示すように、流路制御機構５０の差圧動作機構部５３における第１圧力室５３ｄと第２圧力室５３ｅとの圧力差は発生しない。したがって、第１メカニカル弁５１と第２メカニカル弁５２の流路制御位置は、それぞれ、スプリング５１ｃ，５２ｃの付勢力によって連通許可位置で維持される。
【００４０】
一方、パワーシリンダ２０の第１油室２４および第２油室２５からリザーバタンク４０への作動油の流通は、第１油路Ｐ１と第２油路Ｐ２のそれぞれに設けられた複合弁６０のチェック弁６１およびスプリング付チェック弁６２によって規制される。すなわち、パワーシリンダ２０の第１油室２４および第２油室２５内の作動油の圧力は、スプリング付チェック弁６２によって、所定の圧力未満となるように調圧される。これにより、例えば、路面の凹凸に起因して転舵輪から外乱が入力する状況であっても、第１油室２４および第２油室２５内の作動油の圧力が適切に維持されて、良好なダンピング特性を得ることができる。
【００４１】
さらに、電動ポンプユニット３０における電動モータ３２の作動異常や電力供給に異常が発生し、適切なアシスト力を付与できない場合であっても、運転者は、アシスト力無しのマニュアル操作によってステアリングホイール１１を回動操作して転舵輪を転舵させることができる。具体的に説明すると、電子制御ユニット７３は、駆動回路７４の電流検出器７４ａからフィードバックされる駆動電流に基づいて電動モータ３２の作動や電力供給に異常が発生していると判断すると、電動モータ３２の回転駆動を停止させる。この場合、例えば、差圧動作機構部５３における第１圧力室５３ｄと第２圧力室５３ｅとの間で圧力差が生じている場合には、それぞれ、第１分岐油路５４、第２分岐油路５５およびオイルポンプ３１を介して連通することにより圧力差が解消される。これにより、第１メカニカル弁５１および第２メカニカル弁５２の流路制御位置は、図３に示したように、それぞれ、スプリング５１ｃ，５２ｃの付勢力によって連通許可位置に切り替わる。
【００４２】
この状態において、運転者がステアリングホイール１１を左右方向に回動操作すると、同ホイール１１の回転がステアリングシャフト１２およびピニオンギア１３を介して、ラックバー１４に伝達される。そして、ラックバー１４は、伝達された回転により、パワーシリンダ２０のピストン２３とともに軸方向に移動する。これにより、例えば、運転者によってステアリングホイール１１が、図３における右方向に回動操作されていればピストン２３が右方向に移動し、左方向に回動操作されていればピストン２３が左方向に移動する。その結果、パワーシリンダ２０においては、ピストン２３の右方向への移動によって第２油室２５内の作動油の圧力が増大し、ピストン２３の左方向への移動によって第１油室２４内の作動油の圧力が増大する。
【００４３】
このように、パワーシリンダ２０の第１油室２４または第２油室２５内の作動油の圧力が増大することにより、各油室２４，２５のそれぞれに連通する第１油路Ｐ１または第２油路Ｐ２内の作動油の圧力も増大する。そして、第１油路Ｐ１または第２油路Ｐ２内の作動油の圧力が所定の圧力以上に増大すると、複合弁６０を形成するスプリング付チェック弁６２が下流側への作動油の流通を許可し、流通した作動油は第１メカニカル弁５１または第２メカニカル弁５２を通ってリザーバタンク４０に流れる。
【００４４】
一方で、ピストン２３が移動する方向とは逆側の第２油室２５または第１油室２４においては、ピストン２３の移動に伴って作動油を吸入する。すなわち、逆側の第２油室２５または第１油室２４においては、ピストン２３の移動に伴って圧力が相対的に減少することにより、各油室２５，２４のそれぞれに連通する第２油路Ｐ２または第１油路Ｐ１内の作動油の圧力も相対的に減少する。そして、第２油路Ｐ２または第１油路Ｐ１内の作動油の圧力が相対的に減少すると、複合弁６０を形成するチェック弁６１は、大気圧に等しいリザーバタンク４０内の作動油と第２油路Ｐ２または第１油路Ｐ１内の作動油との間の圧力差により、リザーバタンク４０から第２油室２５または第１油室２４方向への作動油の流通を許可する状態となる。これにより、リザーバタンク４０に溜められた作動油は第２メカニカル弁５２または第１メカニカル弁５１を通って第２油室２５または第１油室２４に流れる。
【００４５】
したがって、電動ポンプユニット３０の電動モータ３２が作動しない状況であっても、作動油を適切に循環させることができる。その結果、マニュアル操作時に必要な操舵トルクTの増大を防止することができる。
【００４６】
以上の説明からも理解できるように、本実施形態によれば、電動ポンプユニット３０の電動モータ３２を除き、適切なアシスト力を付与するために電気的に作動する部材（例えば、電磁弁）を排除することができる。これにより、消費電力量を大幅に低減することができ、この消費電力量の低減に伴って燃費を向上させることができる。また、パワーシリンダ２０に供給する作動油を利用して流路制御機構５０を機械的に作動させることができる。このため、電気的に作動する電磁弁を制御するための複雑な電気回路を用いる必要がなく、パワーステアリング装置自体の構成を簡略化することができる。
【００４７】
また、電動ポンプユニット３０の電動モータ３２が停止している場合、例えば、運転者によってステアリングホイール１１が中立位置に保持されている場合や電動ポンプユニット３０が故障により停止している場合においては、作動油が圧送されないため、一対のメカニカル弁５１，５２の流路制御位置はスプリング５１ｃ，５２ｃにより連通許可位置で維持される。このため、特に、電動ポンプユニット３０が故障している場合には、第１油路Ｐ１および第２油路Ｐ２とリザーバタンク４０とが連通した状態、言い換えれば、パワーシリンダ２０の各油室２４，２５とリザーバタンク４０とが連通した状態に維持される。これにより、パワーシリンダ２０の各油室２４，２５とリザーバタンク４０との間で作動油を循環させることができる。したがって、電動ポンプユニット３０が故障した場合であっても、運転者は、パワーシリンダ２０による補助（アシスト）が得られないものの、ステアリングホイール１１を操作して転舵輪を操舵することができる。
【００４８】
また、メカニカル弁５１，５２の流路制御位置を連通許可位置に付勢するスプリング５１ｃ，５２ｃの付勢力よりも大きな付勢力に設定されたスプリング６２ａを有するスプリング付チェック弁６２を電動ポンプユニット３０と流路制御機構５０との間に設けることができる。これにより、電動ポンプユニット３０が作動油の圧送を開始し、圧送された作動油が第１油路Ｐ１または第２油路Ｐ２からリザーバタンク４０に流れる前に、優先して差圧動作機構部５３を作動させることができ、その結果、速やかにメカニカル弁５１，５２を連通許可位置から連通禁止位置に切り替えることができる。これにより、運転者によるステアリングホイール１１の操作に対して、応答性よくパワーシリンダ２０の各油室２４，２５に作動油を圧送することができて操舵トルクTを軽減することができる。したがって、運転者は、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００４９】
上記実施形態においては、流路制御機構５０を、第１メカニカル弁５１、第２メカニカル弁５２および差圧動作機構部５３を個別に用いて構成するように実施した。この場合、第１メカニカル弁５１、第２メカニカル弁５２および差圧動作機構部５３の各機能を一体的に集約して実施することも可能である。以下、この変形例を説明するが、上記実施形態の流路制御機構５０に対応する符号を付すことにより、詳細な説明を省略する。
【００５０】
この変形例における流路制御機構１５０は、図４に示すように、第１油路Ｐ１および第２油路Ｐ２に設けられて上記第１メカニカル弁５１および第２メカニカル弁５２に対応するカット弁１５１，１５２と、カット弁１５１，１５２を切り替え動作させるために、上記ロッド５３ａ、差圧ピストン５３ｂおよびシリンダ５３ｃのそれぞれに対応するロッド１５３ａ、差圧ピストン１５３ｂおよびシリンダ１５３ｃを備えている。
【００５１】
カット弁１５１，１５２は、それぞれ、上流側に接続される第１ポート１５１ａ，１５２ａと下流側に接続される第２ポート１５１ｂ，１５２ｂとを有している。また、カット弁１５１，１５２は、それぞれ、スプリング１５１ｃ，１５２ｃの付勢力が付与される弁部１５１ｄ，１５２ｄと、弁座１５１ｅ，１５２ｅとを有している。
【００５２】
そして、このカット弁１５１，１５２における流路制御位置については、弁部１５１ｄ，１５２ｄがスプリング１５１ｃ，１５２ｃの付勢力に抗して弁座１５１ｅ，１５２ｅに当接することによって、第１ポート１５１ａ，１５２ａと第２ポート１５１ｂ，１５２ｂとの間の連通を禁止する連通禁止位置となる。一方、弁部１５１ｄ，１５２ｄがスプリング１５１ｃ，１５２ｃの付勢力によって弁座１５１ｅ，１５２ｅと離間することによって、第１ポート１５１ａ，１５２ａと第２ポート１５１ｂ，１５２ｂとの間の連通を許可する連通許可位置となる。なお、この変形例におけるスプリング１５１ｃ，１５２ｃの付勢力も、上記実施形態におけるスプリング５１ｃ，５２ｃと同様に、複合弁６０を構成するスプリング付チェック弁６２のスプリング６２ａの付勢力よりも小さく設定されている。
【００５３】
また、この変形例における流路制御機構１５０においては、ロッド１５３ａの両端にカット弁１５１，１５２の弁部１５１ｄ，１５２ｄが配置されている。また、この変形例における流路制御機構１５０においては、ロッド１５３ａ、差圧ピストン１５３ｂおよびシリンダ１５３ｃによって上記実施形態における第１圧力室５３ｄ，５３ｅに対応する第１圧力室１５３ｄ，１５３ｅが形成される。そして、形成された第１圧力室１５３ｄは、第１分岐油路１５４を介して、電動ポンプユニット３０における第２吐出油路３４と連通し、形成された第２圧力室１５３ｅは、第２分岐油路１５５を介して、電動ポンプユニット３０における第１吐出油路３３と連通するようになっている。
【００５４】
このように構成される流路制御機構１５０においても、上記実施形態と同様に、パワーシリンダ２０がアシスト力を発生するための加圧された作動油を利用して、カット弁１５１，１５２を切り替え動作させることができる。すなわち、運転者がステアリングホイール１１を左右方向に回動操作すると、電子制御ユニット７３は、同ホイール１１の回動操作方向に応じて電動ポンプユニット３０の電動モータ３２を回転駆動させる。これにより、オイルポンプ３１から吐出された作動油は、第２吐出油路３４および第１分岐油路１５４、または、第１吐出油路３３および第２分岐油路１５５を介して、流路制御機構１５０の第１圧力室１５３ｄまたは第２圧力室１５３ｅに流入する。
【００５５】
そして、ステアリングホイール１１が左方向に回動操作されて第１圧力室１５３ｄに加圧された作動油が流入した場合には、ロッド１５３ａおよび差圧ピストン１５３ｂが一体的にカット弁１５２方向に移動することにより、弁部１５２ｄがスプリング１５２ｃの付勢力に抗して弁座１５２ｅに当接する。また、ステアリングホイール１１が右方向に回動操作されて第２圧力室１５３ｅに加圧された作動油が流入した場合には、ロッド１５３ａおよび差圧ピストン１５３ｂが一体的にカット弁１５１方向に移動することにより、弁部１５１ｄがスプリング１５１ｃの付勢力に抗して弁座１５２ｅに当接する。
【００５６】
これにより、ステアリングホイール１１の回動操作方向に応じて、カット弁１５１またはカット弁１５２の流路制御位置が連通禁止位置に切り替えられ、他方のカット弁１５２またはカット弁１５１の流路制御位置が連通許可位置に維持される。したがって、この変形例においても、運転者がステアリングホイール１１を左右方向に回動操作した場合には、適切なアシスト力が付与されて、運転者は容易にステアリングホイール１１を回動操作することができる。
【００５７】
また、ステアリングホイール１１が中立位置に維持される場合や電動ポンプユニット３０の電動モータ３２に作動異常が発生した場合には、カット弁１５１，１５２の流路制御位置は、上記実施形態の場合と同様に、ともに連通許可位置で維持される。したがって、ステアリングホイール１１が中立位置に維持される直進走行時においては、第１油路Ｐ１および第２油路Ｐ２の複合弁６０よりも上流側の圧力が、スプリング付チェック弁６２によって調整される所定の圧力に保圧される。これにより、転舵輪を介して入力される外乱に対して優れたダンピング特性を発揮することができる。
【００５８】
また、電動ポンプユニット３０の電動モータ３２に作動異常が発生した場合においても、カット弁１５１，１５２の流路制御位置は、上記実施形態の場合と同様に、ともに連通許可位置で維持される。これにより、ステアリングホイール１１の回動操作に伴ってパワーシリンダ２０の第１油室２４または第２油室２５の圧力が所定の圧力以上となると、スプリング付チェック弁６２によって、第１油室２４または第２油室２５とリザーバタンク４０とが連通した状態となる。一方、第２油室２５または第１油室２４の圧力が相対的に減少すると、チェック弁６１によって、第２油室２５または第１油室２４とリザーバタンク４０とが連通した状態となる。したがって、電動モータ３２に作動異常が発生した場合であっても、作動油を確実に循環させることができて、マニュアル操作時における操舵トルクTの増大を防止することができる。
【００５９】
本発明の実施にあたっては、上記実施形態および変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００６０】
例えば、上記実施形態および変形例においては、ラックアンドピニオン方式を採用した転舵機構を有するパワーステアリング装置に本発明を適用して実施した。しかし、運転者によるステアリングホイール１１の回動操作に応じて、転舵輪を転舵させることができるものであれば、いかなる転舵機構を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態に係るパワーステアリング装置を概略的に示した概略図である。
【図２】運転者がステアリングホイールを回動操作したときの状態を説明するための概略図である。
【図３】電動ポンプユニットが作動していないときの状態を説明するための概略図である。
【図４】本発明の変形例を説明するために一部を断面で示した概略図である。
【符号の説明】
【００６２】
１１…ステアリングホイール、１２…ステアリングシャフト、１３…ピニオンギア、１４…ラックバー、２０…パワーシリンダ、２１…ロッド、２２…シリンダ、２３…ピストン、２４…第１油室、２５…第２油室、３０…電動ポンプユニット、３１…オイルポンプ、３１ａ…第１吐出ポート、３１ｂ…第２吐出ポート、３２…電動モータ、３３…第１吐出油路、３４…第２吐出油路、４０…リザーバタンク、５０…流路制御機構、５１…第１メカニカル弁、５２…第２メカニカル弁、５１ｃ，５２ｃ…スプリング、５３…差圧動作機構部、５３ａ…ロッド、５３ｂ…差圧ピストン、５３ｃ…シリンダ、５３ｄ…第１圧力室、５３ｅ…第２圧力室、５４…第１分岐油路、５５…第２分岐油路、６０…複合弁、６１…チェック弁、６２…スプリング付チェック弁、６２ａ…スプリング、７０…電気制御装置、７１…操舵角センサ、７２…操舵トルクセンサ、７３…電子制御ユニット、７４…駆動回路、７４ａ…電流検出器、Ｐ１…第１油路、Ｐ２…第２油路
【図１】
2008195307.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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