(57)【要約】      （修正有）【課題】油圧回路に負圧が発生する不具合を確実に無くし、操舵フィーリングの向上と静粛性の向上を図る。【解決手段】パワーシリンダ４の二つの作動室１１，１２に可逆ポンプ５によって作動油を選択的に給排し、そのパワーシリンダ４によって操舵機構を操作する。一方の作動室１１と可逆ポンプ５の第１給排ポート５ａを接続する接続路１４と、他方の作動室１２と可逆ポンプ５の第２給排ポート５ｂを接続する接続路１５に、夫々チェック弁２１，２２を介してリザーバタンク１６を接続する。リザーバタンク１６の内部は大気圧よりも高圧に設定し、各接続路１４，１５には常時大気圧よりも高圧の作動油が補充されるようにする。【選択図】図１
2005138614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンによって二つの作動室に隔成され、この両作動室に作動油を選択的に給排することによって操舵機構に操作力を付与するパワーシリンダと、
前記一方の作動室に接続される第１給排ポートと前記他方の作動室に接続される第２給排ポートを有し、ステアリングの操舵に応じて駆動方向と出力が制御される可逆ポンプと、を備えた車両用パワーステアリング装置において、
前記両作動室と第１，第２吸排ポートを接続する接続路を常時大気圧よりも高圧に維持するようにしたことを特徴とする車両用パワーステアリング装置。
【請求項２】
作動油を貯留するリザーバタンクを設け、そのリザーバタンクを、同タンク側への作動油の戻りを阻止するチェック弁を介して前記各接続路に接続すると共に、前記リザーバタンク内の油圧を大気圧よりも高圧にしたことを特徴とする請求項１に記載の車両用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、ステアリングの操舵に応じて操舵機構に操作力を付与する車両用パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のパワーステアリング装置として、特許文献１のようなものが案出されている。
【０００３】
このパワーステアリング装置は、操舵機構を成すラック＆ピニオンのラック部分にパワーシリンダが設けられ、このパワーシリンダがモータ駆動される可逆ポンプによって油圧操作されるようになっている。具体的には、パワーシリンダは前記ラックに一体に設けられたピストンと、このピストンによって二つの作動室に隔成されるシリンダ本体と、を備え、前記各作動室が可逆ポンプの逆側の吸排ポートに夫々接続されている。そして、両作動室と可逆ポンプを接続する接続路は基本的に閉回路を成し、可逆ポンプの作動により一方の接続路から他方の接続路に作動油を流入させるようになっている。ただし、パワーシリンダが急激に作動するとき等には作動油の流入量が不足するため、各接続路には不足分の作動油を補うためにチェック弁を介してリザーバタンクが接続されている。
【特許文献１】特開平６−１６１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この従来のパワーステアリング装置においては、作動油の不足を補償するためにリザーバタンクが設けられているものの、リザーバタンク内の作動油は大気圧になっているため、パワーシリンダの作動方向が急激に変わるとき、特に冷寒時に作動油の粘度が高くなっているとき等には作動油の補償が追いつかずに接続路が負圧になることがある。つまり、リザーバと各作動室の間には少なからず管路抵抗があるうえ、接続路に作動油を導入するためにはチェック弁を押し開かなければならないため、これらの抵抗が作動時に負圧を発生する原因となってしまう。そして、接続路が負圧になると、操舵フィーリングの悪化やキャビテーションによる異音の発生を招くことが考えられる
そこで本発明は、油圧回路に負圧が発生する不具合を確実に無くし、操舵フィーリングの向上と静粛性の向上を図ることのできる車両用パワーステアリング装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するための手段として、本発明は、パワーシリンダの両作動室と可逆ポンプの第１，第２吸排ポートを接続する接続路を常時大気圧よりも高圧に維持するようにした。
【０００６】
この発明の場合、作動室に作動油が急激に吸い入れられるときにも接続路が大気圧よりも高圧に維持されているため、接続路には負圧が生じなくなる。
【０００７】
具体的には、例えば、請求項２に記載のように、作動油を貯留するリザーバタンクを設け、そのリザーバタンクを、同タンク側への作動油の戻りを阻止するチェック弁を介して前記各接続路に接続すると共に、前記リザーバタンク内の油圧を大気圧よりも高圧にすれば良い。
【０００８】
この場合、リザーバタンク内の圧力が予め大気圧よりも高圧に設定されているため、不足分の作動油がリザーバから接続路に補充されるときにも接続路が一時的に負圧になる不具合は生じなくなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は接続路を常時大気圧よりも高圧に維持するようにしたため、油圧回路に負圧が発生する不具合を確実に無くすことができる。したがって、本発明によれば、負圧発生による操舵フィーリングの悪化や異音の発生を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の第１の実施形態を図１，図２に基づいて説明する。
【００１１】
図２は、第１の実施形態のパワーステアリング装置の全体概略構成を示し、同図に示すように、このパワーステアリング装置は、上端部に図示しないステアリングホイールが連結された操舵軸１と、この操舵軸１の下端側に設けられて操舵機構を成すラック＆ピニオン２と、前記操舵軸１に設けられて操舵トルクを検出するトルクセンサ３（操舵状態検出手段）と、ラック＆ピニオン２のラック部分に設けられて操舵トルクに応じた油圧アシスト力を発生するパワーシリンダ４と、このパワーシリンダ４に油圧を吸排する可逆ポンプ５を含む油圧回路６と、前記可逆ポンプ５をトルクセンサ３の出力等に応じて制御するコントローラ７と、を備えている。
【００１２】
パワーシリンダ４は、シリンダ本体８が車体側に固定設置され、そのシリンダ本体８を貫通するピストンロッド９が前記ラックに一体に結合されている。ピストンロッド９に一体に設けられたピストン１０はシリンダ本体８に摺動自在に嵌合され、そのシリンダ本体８の内部を第１作動室１１と第２作動室１２に隔成している。
【００１３】
油圧回路６は、図１に示すように、電動モータ１３によって正逆駆動される可逆ポンプ５と、この可逆ポンプ５の一方の吸排ポート５ａ（以下、「第１吸排ポート５ａ」と呼ぶ。）と前記第１作動室１１を接続する接続路１４と、可逆ポンプ５の他方の吸排ポート５ｂ（以下、「第２吸排ポート５ｂ」と呼ぶ。）と前記第２作動室１２を接続する接続路１５と、作動油を貯留するリザーバタンク１６と、前記各接続路１４，１５とリザーバタンク１６を接続する補充路１７，１８と、前記両接続路１４，１５を可逆ポンプ５を迂回して接続するバイパス通路１９と、電動モータ１３等の異常時にこのバイパス通路１９を開くフェイルセーフ弁２０と、を備えている。前記補充路１７，１８には接続路１４，１５からリザーバタンク１６側への逆流を阻止するチェック弁２１，２２が夫々設けられており、油圧回路６は、基本的に両作動室１１，１２を接続路１４，１５と可逆ポンプ５を介して接続する閉回路となっている。
【００１４】
リザーバタンク１６は密閉構造とされ、その内部には作動油と共に窒素ガス等のガスＧが充填されており、このガスＧのガス圧によってタンク１６内の作動油が常時設定圧以上に維持されている。リザーバタンク１６内のガス圧は、作動油が補充路１７，１８を介して接続路１４，１５に導入されたときに接続路１４，１５内が常時大気圧よりも高圧になるように、つまり、管路抵抗やチェック弁２１，２２の開弁圧等を考慮して高圧に設定されている。
【００１５】
尚、可逆ポンプ５とリザーバタンク１６の間にはリーク通路２３が設けられ、接続路１４，１５内の余剰油をリザーバタンク１６側に適宜戻すようになっている。
【００１６】
このパワーステアリング装置は以上のような構成であるため、車両の運転中にステアリングホイールが操作されると、操舵トルクがトルクセンサ３によって検出され、電動モータ１３がこのときの検出信号に基づいて制御される。これにより、可逆ポンプ５の回転方向と吐出量が操舵トルクに応じて制御され、パワーシリンダ４がステアリングホイールの操舵状態に応じたアシスト力を発生する。
【００１７】
このように可逆ポンプ５によってパワーシリンダ４が操作されるときには、接続路１４（または、１５）を通して一方の作動室１１（または、１２）に作動油が導入される同時に、他方の作動室１２（または、１１）の作動油が別の接続路１５（または、１４）を通して排出される。この両作動室１１，１２の作動油の給排は基本的に接続路１４，１５を介して相互補完的に行われるが、ステアリングの操作方向が急激に切換えられるとき等には作動室１１（または、１２）に導入される作動油が不足するため、このとき、その不足分の作動油が補充路１７（または、１８）を通してリザーバタンク１６から供給される。
【００１８】
この実施形態のパワーステアリング装置の場合、リザーバタンク１６の作動油が予め高圧に維持され、作動油が接続路１４（１５）に大気圧よりも高圧の状態で導入されるようになっているため、接続路１４（１５）や作動室１１（または、１２）はこのとき負圧になるようなことはない。特に、冷寒時等には作動油の粘度が高くなり、管路内の流通抵抗が大きくなり易いが、このような条件下においても接続路１４（１５）には作動油が大気圧よりも高圧になった状態で補充されるため、負圧の発生を確実に防止することができる。
【００１９】
したがって、このパワーステアリング装置においては、接続路１４（１５）での負圧の発生を無くすことができるため、負圧の発生に起因する操舵フィーリングの悪化や異音の発生を未然に防止することができる。
【００２０】
また、この実施形態のパワーステアリング装置の場合、リザーバタンク１６が密閉構造とされているため、リザーバタンク１６を傾けて設置しても作動油が外部に流出する心配がない。したがって、この装置においてはリザーバタンク１６の配置の自由度が高いという利点がある。
【００２１】
つづいて、図３に示す第２の実施形態と図４に示す第３の実施形態について説明する。これらの実施形態は、基本的な構成は第１の実施形態のものとほぼ同様であるが、リザーバタンクの構造が若干異なっている。以下では、各実施形態をこの相違点を中心に説明するが、同一部部分には同一符号を付し、重複する部分については説明を省略するものとする。
【００２２】
第２の実施形態のリザーバタンク１１６は、第１の実施形態のものと同様に密閉状態に形成されているが、そのタンク１１６の内部がダイヤフラム３０（隔壁）によって油室３１とガス室３２とに隔成されている。そして、油室３１には各補充路１７，１８が接続され、ガス室３２には第１の実施形態と同様の高圧ガスＧが充填されている。ガス室３２の圧力はダイヤフラム３０を通して油室３１内の作動油に作用している。
【００２３】
この実施形態の装置の場合、リザーバタンク１１６内の作動油とガスＧがダイヤフラム３０によって完全に分離されているため、タンク１１６内のガスＧが作動油に混入するのを確実に防止することができる。したがって、接続路１４，１５内でのキャビテーションの発生をより確実に防止することができる。
【００２４】
また、この実施形態の装置は、リザーバタンク１１６を横向きや上下逆向きに設置してもガスが補充路１７，１８に吸い込まれることがないため、リザーバタンク１１６の配置の自由度がさらに高まるという利点がある。さらに、この実施形態のようにリザーバタンク１１６内を隔成する隔壁としてダイヤフラム３０を用いる場合には、リザーバタンク１１６自体の形状が隔壁によって制限を受けにくく、リザーバタンク１１６の形状の自由度が高まる。
【００２５】
一方、第３の実施形態のリザーバタンク２１６は、その内部に隔壁であるピストン３５が摺動自在に収容され、ピストン３５によって隔成された一方の空間が油室３１とされ、他方の空間にはピストン３５を油室３１方向に付勢するばね部材３６（付勢手段）が収容されている。尚、タンク２１６とピストン３５の間はシールリング３７によってシールされ、他方の空間は大気に開放されている。
【００２６】
この実施形態のリザーバタンク２１６は、内部の作動油がピストン３５によって大気と非接触状態にされているため、作動油中にエアが混入する不具合を無くし、接続路１４，１５でのキャビテーションの発生をより確実に防止することができる。しかも、このリザーバタンク２１６は、第２の実施形態のように高圧ガスを内部に封入するものではないため、タンク２１６の組付けが容易になるという利点がある。また、この実施形態の場合も、リザーバタンク２１６を横向きや上下逆に設置しても作動油が流出する心配がないため、タンク２１６の配置の自由度が高いという利点がある。
【００２７】
次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【００２８】
（イ）  前記リザーバタンクを密閉し、そのタンクの内部に作動油と共に大気圧よりも高圧のガスを充填したことを特徴とする請求項２に記載の車両用パワーステアリング装置。
【００２９】
この場合、リザーバタンク内に高圧のガスを充填するだけで作動油の圧力を高圧に維持することができるうえ、リザーバタンクからの作動油の漏れを確実に防止することができる。さらに、リザーバタンクを傾けて設置しても作動油が流出する心配がないため、車載にあたっての配置の自由度も高まる。
【００３０】
（ロ）  前記リザーバタンクの内部に作動油とガスを分離する隔壁を設け，その隔壁を通して高圧ガスの圧力を作動油に作用させたことを特徴とする前記（イ）に記載の車両用パワーステアリング装置。
【００３１】
この場合、タンク内のガスが作動油に直接接触しなくなるため、ガスが作動液に混入することによるキャビテーションの発生を無くすことができる。また、リザーバタンクは横向きや上下逆向きに設置してもガスが吸い込まれる心配がないため、リザーバタンクの配置の自由度がさらに高まるという利点がある。
【００３２】
（ハ）  前記リザーバタンクの内部に油室を隔成する隔壁を設け、その隔壁を油室方向に付勢部材によって付勢したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタミング制御装置。
【００３３】
この場合、リザーバタンクに高圧ガスを充填することなく、作動油を高圧に維持することができるため、リザーバタンクの組付けが容易になる。また、付勢部材の配置側は必ずしも密閉する必要がないが、その場合であっても、作動油は隔壁によって流出を阻止されるため、リザーバタンクを自由な向きに配置することが可能となる。したがって、この場合も配置の自由度が高まる。
【００３４】
（ニ）  接続路内の余剰油をリザーバタンクに戻すリーク通路を設けたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタミング制御装置。
【００３５】
この場合、作動油の過剰な流れ込みや熱膨張による回路内圧力の異常上昇を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す油圧回路図。
【図２】同実施形態を示す全体構成図。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す油圧回路図。
【図４】本発明の第３の実施形態を示す油圧回路図。
【符号の説明】
【００３７】
２…ラック＆ピニオン（操舵機構）
４…パワーシリンダ
５…可逆ポンプ
５ａ…第１給排ポート
５ｂ…第２給排ポート
１０…ピストン
１１…第１作動室
１２…第２作動室
１４，１５…接続路
１６，１１６，２１６…リザーバタンク
２１，２２…チェック弁
【図１】
2005138614.tif 000003
【図２】
2005138614.tif 000004
【図３】
2005138614.tif 000005
【図４】
2005138614.tif 000006