(57)【要約】【課題】操舵アシスト後の保舵時において、可逆式オイルポンプのリーク量にかかわらず、常に十分な流量をパワーシリンダ外へ分岐でき、ポンプ低回転時の脈動等に起因するポンプ停止を防止するパワーステアリング装置を提供する。【解決手段】油圧パワーシリンダ１０の両圧力室１０ａ，１０ｂに対し、第１，第２油路１１ａ，１１ｂを介して油圧を供給する一対の吐出ポート６ａ，６ｂを備えたオイルポンプ６と、オイルポンプ６を正逆回転させる電動モータ７と、吐出ポート６ａ，６ｂから吐出される吐出油の一部を油圧パワーシリンダ１０の両圧力室１０ａ，１０ｂ外に分岐させる分岐流路１６とを備えたパワーステアリング装置において、分岐流路１６の流路断面積を、オイルポンプ６のリーク断面積の合計よりも大きくなるように設定した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダと、
この油圧パワーシリンダの両圧力室に対し、第１，第２油路を介して油圧を供給する一対の吐出ポートを備えた可逆式オイルポンプと、
この可逆式オイルポンプを正逆回転させる電動機と、
前記可逆式オイルポンプの一対の吐出ポートから吐出される吐出油の一部を、油圧パワーシリンダの両圧力室外に分岐させる分岐流路と、
運転者の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、
検出された操舵状態に基づいて、電動機に対し駆動指令を出力する電動機制御手段と、を備えたパワーステアリング装置において、
前記分岐流路の流路断面積を、可逆式オイルポンプのリーク断面積の合計よりも大きくなるように設定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に記載のパワーステアリング装置において、
前記分岐流路を、可逆式オイルポンプのポンプハウジングに形成し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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワーステアリング装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、操舵アシスト後の保舵状態においては、油圧パワーシリンダの加圧側圧力室の油圧が必要以上に上昇しないよう、電動機の回転速度を低下させる制御が実施される。このとき、可逆式オイルポンプと加圧側圧力室とを結ぶ閉回路が高圧のまま保持されるため、可逆式オイルポンプの脈動が大きくなる。この脈動に加えて、電動機および可逆式オイルポンプの動フリクションにより、電動機が回転速度を維持できず、次の操舵アシストが実施されるまでの間に、回転と停止が繰り返され、運転者に違和感を与えることがある。
【０００３】
この問題に対応して、従来のパワーステアリング装置では、可逆式オイルポンプの吐出油の一部を、両圧力室外に分岐させる分岐流路を設けたものが知られている。すなわち、分岐流路により可逆式オイルポンプから吐出される吐出油を、油圧パワーシリンダの外に分岐させることで、操舵アシスト後の保舵状態における可逆式オイルポンプの脈動を低減させ、ポンプ停止を抑制している（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１４５０８８号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術にあっては、ポンプ内における一対のギア（外歯車，内歯車）とサイドプレートとの間に形成されたクリアランスを分岐流路としているため、そのクリアランスがポンプの製造誤差によってバラつき、リーク量を精密に管理することが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、可逆式オイルポンプのリーク量にかかわらず、常に十分な流量をパワーシリンダ外へ分岐でき、ポンプ低回転時の脈動等に起因するポンプ停止を防止するパワーステアリング装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明では、パワーステアリング装置において、分岐流路の流路断面積を、可逆式オイルポンプのリーク断面積の合計よりも大きくなるように設定した。
【０００８】
すなわち、可逆式オイルポンプのリーク量に関係なく、常に十分な流量をパワーシリンダ外へ分岐させることができるため、加圧側圧力室の圧力上昇を抑制することでポンプ低回転時の脈動が低減され、ポンプ停止を防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のパワーステアリング装置を実現する実施の形態を、第１〜第３実施例に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施例）
図１は、第１実施例のパワーステアリング装置を示す概略構成図である。
第１実施例のパワーステアリング装置は、ステアリングホイール１と、ステアリングシャフト２と、ラックアンドピニオン式のステアリングギア３と、運転者のステアリング操舵力をアシストするパワーステアリング機構４と、ポンプユニット５を主要な構成としている。
【００１１】
モータポンプユニット５は、可逆式のオイルポンプ６と、このオイルポンプ６を正逆回転させる電動モータ（電動機）７と、フェールセーフ弁８と、リターンチェック弁９と、分岐流路１６とから構成されている。
【００１２】
オイルポンプ６は、電動モータ７の回転方向により吐出方向を切り換える一対の第１，第２吐出ポート６ａ，６ｂを有している。第１吐出ポート６ａとパワーステアリング機構４の油圧パワーシリンダ１０の第１圧力室１０ａは、第１油路１１ａにより連通している。一方、第２吐出ポート６ｂと油圧パワーシリンダ１０の第２圧力室１０ｂは、第２油路１１ｂにより連通している。
【００１３】
前記フェールセーフ弁８は、第１油路１１ａと第２油路１１ｂとを、オイルポンプ６を介すことなく連通する油路８ａ上に設けられている。このフェールセーフ弁８は、図外のコントロールユニット（電動機制御手段）からの指令信号により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を用いている。これにより、ステアリング系に何らかの異常が発生し、電源の供給をシャットダウンした場合であっても、第１圧力室１０ａと第２圧力室１０ｂを連通状態とすることが可能となり、アシストトルク無しの通常の操舵を確保できる。
【００１４】
前記オイルポンプ６の吐出ポート１０ａは、第１油路１１ａと連通する油路１２を介してリザーバタンク１４から油を供給される。また、吐出ポート１０ｂは、第２油路１１ｂと連通する油路１３を介してリザーバタンク１４から油を供給される。両油路１２，１３には、リザーバタンク１４から吐出ポート１０ａ，１０ｂへの油の通過を許可し、吐出ポート１０ａ，１０ｂからリザーバタンク１４への油の通過を禁止するチェック弁１２ａ，１３ａが設けられている。
【００１５】
前記リターンチェック弁９は、第１油路１１ａと第２油路１１ｂの差圧により駆動するメカ弁である。具体的には、第１油路１１ａ側の油圧が第２油路１１ｂ側の油圧よりも高圧となったとき、油路８ａを介して第２油路１１ｂと連通するバイパス油路９ｂとリザーバタンク１４とを連通し、第２圧力室１０ｂを大気解放する。一方、第２油路１１ｂ側の油圧が第１油路１１ａ側の油圧よりも高圧となったとき、油路８ａを介して第１油路１１ａと連通するバイパス油路９ａとリザーバタンク１４とを連通し、第１圧力室１０ａを大気解放する。すなわち、非加圧側回路の油圧を素早くリザーバタンク１４へドレンすることで、加圧側回路の油圧上昇が促進され、操舵応答性が高まる。なお、リターンチェック弁９とリザーバタンク１４との間の油路１５には、リターンチェック弁９からリザーバタンク１４へ向かう流れを許可し、逆方向の流れを禁止する一方向弁１５ａが設けられている。
【００１６】
前記ステアリングシャフト２には、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ（操舵状態検出手段）１７が設けられている。トルクセンサ１７により検出された運転者の操舵トルクは、操舵トルク信号として図外のコントロールユニットへ出力される。
【００１７】
運転者がステアリングホイール１を操作すると、操作方向と操舵トルクに応じて電動モータ７の回転方向が切り換えられ、油圧パワーシリンダ１０の第１圧力室１０ａと第２圧力室１０ｂとの間の油を給排することで、運転者の操舵力をアシストする。具体的には、図中ステアリングホイール１を右に操舵すると、第２圧力室１０ｂから第１圧力室１０ａに油圧が供給される方向に電動モータ７が駆動することで、ラック軸４ａと一体に移動するピストン４ｂを第２圧力室１０ｂ側にアシストする。
【００１８】
前記分岐流路１６は、油路８ａと同様に、第１油路１１ａと第２油路１１ｂとを、オイルポンプ６を介すことなく連通する油路であり、流量調整のためのオリフィス１６ａが設けられている。
【００１９】
次に、オイルポンプ６の構造について説明する。
図２はオイルポンプ６のポンプハウジングの構造を示す図、図３はオイルポンプ６の構造を示す図２のＳ３−Ｓ３断面図であり、オイルポンプ６は、ポンプハウジング２０と、カムリング２１と、ポンプカバー２２とを主要な構成とし、これらは図示しないボルト等によって互いに締結固定されている。
【００２０】
前記ポンプハウジング２０には、貫通孔２０ａが形成されるとともに、この貫通孔２０ａ内には軸支持部２０ｂを介して回動自在に軸支された駆動軸２３が設けられている。この駆動軸２３の第１端部２３ａは、電動モータ７の出力軸と連結され、第２端部２３ｂは、カムリング２１を貫通してポンプカバー２２の凹部２２ａ内にブッシュ２４を介して遊嵌されている。
【００２１】
また、ポンプハウジング２０の下部には、図１に示したリターンチェック弁９が形成されるとともに、このリターンチェック弁９と連通して上方には、バイパス油路９ａ，９ｂ、下方に油路１５の一部が形成されている。さらに、ポンプハウジング２０の上部には、中央にオリフィス１６ａを有する分岐流路１６が形成されている。
【００２２】
前記カムリング２１内には、リング状の外歯車２５および内歯車２６が設けられている。外歯車２５は、カムリング２１と内歯車２６との間に設けられ、その内周に内歯車２６よりも１つ多い歯数の歯部２５ａを有している。内歯車２６は、その内周が駆動軸２３にスプライン結合され、外周にはトロコイド曲線を基本とした高次関数曲線で形成された複数の歯部２６ａを有している。これら外歯車２５と内歯車２６は回転中心が上下方向に所定寸法Ｗだけ偏心した状態で密に噛み合い、歯部２５ａ，２６ａ同士間に複数のポンプ室２７が形成されている。
【００２３】
このポンプ室２７の容積は、外歯車２５と内歯車２６の回転に伴って変化する。すなわち、ポンプ室２７の容積は歯部２５ａと歯部２６ａが完全に噛み合う位置では略ゼロとなり、噛み合いが解ける位置で最大となり、噛み合いが始まる区間では縮小していく。
【００２４】
また、カムリング２１の下部には、図１の油路１５の一部が形成され、この油路１５は、ポンプカバー２２の下部から凹部２２ａを介して上方へ延び、その上端には、一方向弁１５ａが設けられている。
【００２５】
図４にも示すように、ポンプハウジング２０におけるカムリング２１との当接面には、ポンプ室２７の容積が拡張する区間に連通して、所定の深さで三日月状に形成された第１吐出ポート６ａが設けられている。また、この第１吐出ポート６ａと対照位置には、ポンプ室２７の容積が縮小する区間に連通して、所定の深さで三日月状に形成された第２吐出ポート６ｂが設けられている。これら第１，第２吐出ポート６ａ，６ｂの中央には、図１の第１，第２油路１１ａ，１１ｂと連通する第１，第２吐出口２８ａ，２８ｂが設けられている。
【００２６】
以上のように構成されたオイルポンプ６において、分岐流路１６のオリフィス１６ａの流路断面積は、オイルポンプ６のリーク断面積の合計よりも大きく形成されている。すなわち、オイルポンプ６には、外歯車２５と内歯車２６との間の隙間（リップクリアランス部Ｃ）と、ポンプハウジング２０とカムリング２１との間の隙間からリークが発生する。オリフィス１６ａの流路断面積は、これらリーク部分の断面積の合計よりも大きくなるように設定されている。
【００２７】
次に、作用を説明する。
［操舵アシスト時］
ステアリングホイール１が操作されると、トルクセンサ１７のトルクセンサ信号に応じて、電動モータ７に駆動電流が出力され、オイルポンプ６が駆動される。これにより、油圧パワーシリンダ１０の両圧力室１０ａ，１０ｂに供給される油圧が制御され、操舵力が補助される。
【００２８】
［操舵アシスト後の保舵時］
操舵アシスト後の保舵時においては、オイルポンプ６を駆動する電動モータ７が停止しない程度にオイルポンプ６が駆動される。このとき、第１，第２吐出ポート６ａ，６ｂの一方から吐出される吐出油の一部が、分岐流路１６を介して第１，第２油路１１ａ，１１ｂの高圧側から低圧側へ移動する。すなわち、吐出油の一部が、油圧パワーシリンダ１０外へ排出される。
【００２９】
ここで、分岐流路１６のオリフィス１６ａの流路断面積は、オイルポンプ６のリーク断面積の合計よりも大きく設定されているため、分岐流路１６により分岐される吐出油は、オイルポンプ６のリーク量よりも常に多くなる。
【００３０】
［第１実施例と従来技術の対比］
ここで、分岐流路１６を設けず、オイルポンプ６のリーク量、すなわち、ポンプハウジング２０とカムリング２１との間のクリアランスの断面積と、その長さを調整することで、分岐流路を代用した従来技術（特許文献１）について考える。
【００３１】
この場合、必要十分なリーク量を得るためには、ポンプハウジング２０とカムリング２１に高い加工精度および組み付け精度が要求され、加工および組み付けに手間がかかり、コスト高を招く。また、製品の個体差により、オイルポンプ６のリーク量にはバラツキが生じるため、全ての製品で均一な分岐流量を設定するのは不可能である。
【００３２】
これに対して、第１実施例のパワーステアリング装置では、ポンプハウジング２０に貫通孔を形成して分岐流路１６とし、この分岐流路１６のオリフィス１６ａの流路断面積を、オイルポンプ６のリーク断面積よりも大きく設定したため、分岐流量の設定が非常に簡単で、かつ、オイルポンプ６のリーク量のバラツキに影響されることなく、常に必要十分な分岐流量が得られる。
【００３３】
図５は、分岐流路を設けない従来の電動パワーステアリング装置において、操舵アシスト後の加圧側圧力室の油圧と電動モータ７の回転速度（回転数）とを示す図である。図を見れば明らかなように、加圧側圧力室の油圧は、脈動の発生により不安定となり、目標油圧６．０ＭＰａから大きく外れている。これに伴い、電動モータ７の回転速度は、回転が停止する２５０ｒｐｍまで何度も低下し、停止と駆動が繰り返されている。
【００３４】
一方、図６に示すように、第１実施例の電動パワーステアリング装置では、分岐流路１６により高圧側加圧室への吐出油を十分排出できるため、脈動が小さく抑えられ、電動モータ７の回転速度が１０００ｒｐｍ付近、すなわち、回転が停止する回転速度２５０ｒｐｍよりも高い回転速度で維持されている。
【００３５】
次に、効果を説明する。
第１実施例のパワーステアリング装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
【００３６】
（１）  オイルポンプ６の吐出油を油圧パワーシリンダ１０外へ排出する分岐流路１６を設け、この分岐流路１６のオリフィス１６ａの流路断面積を、オイルポンプ６のリーク断面積よりも大きく設定したため、オイルポンプ６のリーク量のバラツキに影響されることなく、常に必要十分な分岐流量が得られ、ポンプ停止を招く脈動を低減できる（請求項１に対応）。
【００３７】
（２）  分岐流路１６をポンプハウジング２０内に形成したため、ポンプハウジング２０は高剛性であることから、分岐流路１６を通過することで脈動が低減される。また、分岐流路１６をポンプハウジング２０外のパイプ等により構成した場合と比較して、脈動に起因する分岐流路１６自身の振動を防止できる（請求項２に対応）。
【００３８】
（３）  分岐流路１６を第１，第２油路１１ａ，１１ｂと連通させてオイルポンプ１６と並列に設けたため、オイルポンプ６のリーク量のバラツキを吸収できる。すなわち、製品毎の加工精度によらず、オイルポンプ６のリーク量を一定にでき、加工精度を向上させることなく製品精度の均一化を図ることができる。
【００３９】
（第２実施例）
まず、構成を説明する。
図７は、第２実施例のパワーステアリング装置を示す概略構成図であり、第２実施例は、分岐流路をポンプユニット５の外の配管とした点で第１実施例と異なり、その他は同一であるため、同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図１の第１油路１１ａに相当する配管３０ａと、第２油路に相当する配管３０ｂに、それぞれ分岐配管３１ａ，３１ｂが接続され、これら分岐配管３１ａ，３１ｂを接続する配管３２により、分岐流路が構成されている。配管３２の中央には、流量調整のためのオリフィス３２ａが形成されている。このオリフィス３２ａの流路断面積は、第１実施例と同様、オイルポンプ６のリーク断面積よりも大きく設定されている。
【００４１】
次に、効果を説明する。
（４）  第２実施例のパワーステアリング装置にあっては、分岐流路（配管３２）を配管３０ａと配管３０ｂとを接続する配管３２で構成したため、レイアウト自由度が高く、既存のシステムに分岐流路を容易に追加できる。
【００４２】
（第３実施例）
まず、構成を説明する。
図８は、第３実施例のパワーステアリング装置を示す概略構成図であり、第３実施例は、油圧パワーシリンダ１０の両圧力室１０ａ，１０ｂを仕切るピストン４ｂに、両圧力室１０ａ，１０ｂを連通する貫通孔５０を形成し、これを分岐流路とした点で、第１，第２実施例と異なる。この貫通孔５０の流路断面積は、第１，第２実施例のオリフィス１６ａ，３２ａと同様、オイルポンプ６のリーク断面積よりも大きく設定されている。
【００４３】
次に、効果を説明する。
（５）  第３実施例のパワーステアリング装置にあっては、分岐流路（貫通孔５０）を油圧パワーシリンダ１０の両圧力室１０ａ，１０ｂを仕切るピストン４ｂに設けたため、油圧パワーシリンダ１０にダンパー効果を持たせることができ、突き当てによる衝撃吸収性を向上できる。
【００４４】
（その他の実施例）
以上、本発明の実施の形態を第１〜第３実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００４５】
例えば、第１実施例では、分岐流路として、ポンプハウジング２０に貫通孔を形成した構成を示したが、図９に示すように、ポンプハウジング２０において、第１吐出ポート６ａと第２吐出ポート６ｂとの間を連通する溝６０を形成して分岐流路としてもよい。
【００４６】
さらに、上記第１〜第３実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００４７】
（イ）  請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
前記分岐流路を、可逆式オイルポンプの第１，第２吐出ポートと油圧パワーシリンダの両圧力室とを接続する配管内に設けたことを特徴とするパワーステアリング装置。
これにより、分岐流路のレイアウト自由度が高まり、既存のシステムに分岐流路を容易に追加できる。
【００４８】
（ロ）  請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
前記分岐流路を、油圧パワーシリンダ内に設けたことを特徴とするパワーステアリング装置。
これにより、油圧パワーシリンダにダンパー効果を持たせることができ、突き当てによる衝撃吸収性能が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のパワーステアリング装置を示す概略構成図である。
【図２】オイルポンプのポンプハウジングの構造を示す図である。
【図３】図２のＳ３−Ｓ３断面図である。
【図４】ポンプハウジングのカムリング当接面の要部を示す図である。
【図５】従来装置の作用を示す図である。
【図６】第１実施例の作用を示す図である。
【図７】第２実施例のパワーステアリング装置を示す概略構成図である。
【図８】第３実施例のパワーステアリング装置を示す概略構成図である。
【図９】その他の実施例の連通流路を示す図である。
【符号の説明】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  ステアリングギア
４  パワーステアリング機構
５  ポンプユニット
６  オイルポンプ
６ａ  第１吐出ポート
６ｂ  第２吐出ポート
７  電動モータ
８  フェールセーフ弁
８ａ  油路
９  リターンチェック弁
９ａ，９ｂ  バイパス油路
１０  油圧パワーシリンダ
１０ａ  第１圧力室
１０ｂ  第２圧力室
１１ａ  第１油路
１１ｂ  第２油路
１２，１３  油路
１２ａ，１３ａ  チェック弁
１４  リザーバタンク
１５  油路
１５ａ  一方向弁
１６  分岐流路
１６ａ  オリフィス
１７  トルクセンサ
２０  ポンプハウジング
２０ａ  貫通孔
２０ｂ  軸支持部
２１  カムリング
２２  ポンプカバー
２３  駆動軸
２３ａ  第１端部
２３ｂ  第２端部
２４  ブッシュ
２５  外歯車
２５ａ，２６ａ  歯部
２６  内歯車
２７  ポンプ室
２８ａ  第１吐出口
２８ｂ  第２吐出口
【図１】
2005047296.tif 000003
【図２】
2005047296.tif 000004
【図３】
2005047296.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2005047296.tif 000008
【図７】
2005047296.tif 000009
【図８】
2005047296.tif 000010
【図９】
2005047296.tif 000011