(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵機構に油圧によるアシスト力を付与するパワーシリンダと、
該パワーシリンダに選択的に作動油を供給する可逆式の油圧ポンプと、
該可逆式の油圧ポンプの二つの吸排ポートを、ピストンによって隔成された前記パワーシリンダ内の第１作動室と第２作動室に接続する第１通路と第２通路を備えた車両用パワーステアリング装置において、
前記可逆式の油圧ポンプ側の圧力が前記作動室側の圧力よりも設定圧以上に大きくなったときに開弁する吐出弁と、前記作動室側から前記可逆式の油圧ポンプへの作動油の流入のみを許容する一方向弁とを、前記第１通路と第２通路の夫々に並列に設け、
前記吐出弁の開弁圧を、前記一方向弁の開弁圧よりも大きく設定して前記可逆式の油圧ポンプの脈圧変動を低減する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】
前記吐出弁の開弁圧を、前記可逆式の油圧ポンプの脈圧変動幅よりも大きく設定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。
【請求項３】
前記吐出弁の開弁圧を、吐出弁の弁体を閉弁方向に付勢するばね部材のばね力によって設定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。
【請求項４】
前記可逆式の油圧ポンプは、モータによって駆動される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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用パワーステアリング装置に関し、とりわけ、パワーシリンダに油圧を給排する油圧通路の構造を改良した車両用パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のパワーステアリング装置としては、例えば、特開昭５９−１１８５６９号公報に記載されているものが知られている。
【０００３】
図６に基づきその概略を説明すれば、ステアリングホイール１が上端部に取り付けられた操舵軸２と、この操舵軸２に図外のトーションスプリングを介して連結された出力軸３と、この出力軸３の下端に設けられたラック４ａ、ピニオン４ｂと、ピストンロッド５の一端に前記ラック４ａが形成され、油圧によって作動されるパワーシリンダ６と、モータ７によって作動される可逆式の油圧ポンプ８と、この油圧ポンプ８の二つのポート９ａ，９ｂを、ピストン１０によって隔成されたパワーシリンダ６内の第１作動室１１ａと第２作動室１１ｂに接続する第１通路１２ａと第２通路１２ｂと、前記操舵軸２と出力軸３の間のトーションスプリングの捩れ角から操舵トルクを検出するトルク検出機構１３と、このトルク検出機構１３の検出信号に基づいて油圧ポンプ８の回転方向と吐出圧を制御するコントローラ１４とを備えている。尚、１５は、油圧ポンプ８を迂回してパワーシリンダ６の第１作動室１１ａと第２作動室１１ｂを連通させるバイパス通路であり、１６は、操舵トルクが所定値以下のときにバイパス通路１５を開き、操舵トルクが所定値を越えたときにバイパス通路１５を閉じる電磁切換弁である。
【０００４】
そして、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、車両走行中においてステアリングホイール１が操舵されると、そのときトルク検出機構１３が検出したトルクに応じてコントローラ１４が油圧ポンプ８の回転方向と吐出圧を制御し、それによって各作動室１１ａ，１１ｂにトルクに応じた油圧を相対的に供給することにより、操舵機構にアシスト力を付与する
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来のパワーステアリング装置は、油圧源である油圧ポンプ８とパワーシリンダ６の各作動室１１ａ，１１ｂの間が直接連通しているため、例えば、一定操舵角での走行中に車輪を通しての路面からの反力とパワーシリンダ６の圧力とがほぼ釣り合い、油圧ポンプ８がリーク分を補うように低速度で回転する場合等には、図７に示すように油圧ポンプ８の吐出脈動がそのままパワーシリンダ６に伝達され、その脈動に起因するパワーシリンダ６の振動がステアリング１に入力されて操舵フィーリングを悪化させることがある。
【０００６】
そこで本発明は、油圧源の脈動に起因するパワーシリンダの振動を無くし、操舵フィーリング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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、本発明は、操舵機構に油圧によるアシスト力を付与するパワーシリンダと、該パワーシリンダに選択的に作動油を供給する可逆式の油圧ポンプと、該可逆式の油圧ポンプの二つの吸排ポートを、ピストンによって隔成された前記パワーシリンダ内の第１作動室と第２作動室に接続する第１通路と第２通路を備えた車両用パワーステアリング装置において、前記可逆式の油圧ポンプ側の圧力が前記作動室側の圧力よりも設定圧以上に大きくなったときに開弁する吐出弁と、前記作動室側から前記可逆式の油圧ポンプへの作動油の流入のみを許容する一方向弁と、を前記第１通路と第２通路の夫々に並列に設け、前記吐出弁の開弁圧を、前記一方向弁の開弁圧よりも大きく設定して前記可逆式の油圧ポンプの脈圧変動を低減することを特徴としている。
【０００８】
この発明の場合、可逆式の油圧ポンプから各作動室には、可逆式の油圧ポンプ側の圧力が作動室側の圧力よりも設定圧以上大きくなったときにだけ開弁する吐出弁を設けたため、吐出弁の開弁時には、可逆式の油圧ポンプ側の圧力が作動室側の圧力よりも吐出弁の開弁圧分だけ高くなっている。このため、この状態から可逆式の油圧ポンプ側の圧力が低下するときには、該可逆式の油圧ポンプ側の圧力が吐出弁の開弁圧分だけ低下するまでは、可逆式の油圧ポンプ側と作動室側とは同圧にならず、吐出弁の開弁圧分だけ低下した後に始めて一方向弁が開き、作動油が作動室から可逆式の油圧ポンプ側に戻される。したがって、可逆式の油圧ポンプの吐出脈動によって可逆式の油圧ポンプ側の圧力が変動する場合には、ピーク圧から低圧側に吐出弁の開弁圧分の不感帯ができ、液圧の変動が作動室側に伝達されにくくなる。
【０００９】
前記吐出弁の開弁圧は、可逆式の油圧ポンプの脈圧変動幅よりも大きく設定することが好ましい。この場合には、前記不感帯の幅が圧力源の脈圧変動幅よりも大きくなることから、可逆式の油圧ポンプ側の脈動は作動室側にまったく伝達されなくなる。
【００１０】
また、前記吐出弁の開弁圧は、吐出弁の弁体を閉方向に付勢するばね部材のばね力によって設定することが望ましい。
さらに、前記可逆式の油圧ポンプは、モータによって駆動されることが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施形態と第２の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００１２】
図１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、この実施形態のパワーステアリング装置は、上端部にステアリングホイール２０が連結された操舵軸２１と、この操舵軸２１に連結された出力軸２２と、この出力軸２２の下端に設けられて操舵機構を成すラック２３、ピニオン２４と、出力軸２２の下端近傍に設けられてステアリングホイール２０の操舵トルクや、操舵輪２５ａ，２５ｂからの路面入力を検出する検出手段２６と、前記ラック２３に連繋されたパワーシリンダ２７と、このパワーシリンダ２７に油圧を給排する油圧回路２８と、を備えている
前記パワーシリンダ２７は、車体幅方向に延設された筒状シリンダ部２９内を前記ラック２３に連繋したピストンロッド３０が貫通していると共に、このピストンロッド３０に筒状シリンダ部２９内を摺動するピストン３１が固定されている。また、シリンダ部２９内は、ピストン３１によって左右の第１作動室３２ａと第２作動室３２ｂに隔成されている。
【００１３】
前記油圧回路２８は、モータ３３によって駆動される可逆式の油圧ポンプ３４と、この油圧ポンプ３４の一方のポート３５ａと前記第１作動室３２ａを接続する第１通路３６ａと、油圧ポンプ３４の他方のポート３５ｂと前記第２作動室３２ｂを接続する第２通路３６ｂと、回路内の不足分の作動油を油圧ポンプ３４を通して補充するリザーバ３７とを備えており、第１通路３６ａと第２通路３６ｂには夫々供給路３８と排出路３９が並列に設けられ、この各供給路３８と排出路３９には後述する吐出弁４０と一方向弁４１が夫々介装されている。また、油圧ポンプ３４を駆動するモータ３３はコントローラ４２によって制御されるが、このコントローラ４２には前記検出手段２６からの信号が入力されるようになっている。尚、この実施形態においては、油圧源はモータ３３と油圧ポンプ３４等によって構成されている。
【００１４】
吐出弁４０は、油圧ポンプ３４側の圧力が作動室３２ａ（または３２ｂ）側の圧力よりも大きい設定開弁圧以上となったときに供給路３８を開き、一方向弁４１は作動室３２ａ（または３２ｂ）側から油圧ポンプ３４側への作動油の流入を常時許容するようになっている。具体的には、吐出弁４０と一方向弁４１は、図２，図３に夫々示すように通路孔４３と円錐状の弁座４４を有するバルブボディ４５と、弁座４４に近接離反して通路孔４３を開閉する球状弁体４６と、この弁体４６を収容するフレーム状のリテーナ４７とを備え、吐出弁４０側のリテーナ４７側にのみ、弁体４６を所定の力で弁座４４方向（閉弁方向）に付勢するばね部材であるスプリング４８が収容されている。
【００１５】
ここで、吐出弁４０の開弁圧Ｐsは、スプリング４８のばね剛性の設定調整によって任意に変更することができるが、この第１の実施形態の場合、開弁圧Ｐsは、図４に示すように油圧ポンプ３４の脈圧変動幅Ｐaよりも若干小さい値に設定されている。
【００１６】
以上の構成において、ステアリングホイール１が操作されると、そのときのステアリングホイール１の操舵トルクや路面入力が検出手段２６によって検出され、コントローラ４２がこの検出信号に基づいてモータ３３の回転方向と駆動トルクを制御し、それによってパワーシリンダ２７の作動圧を調整する。これにより、操舵輪は操舵条件に応じたアシスト力をパワーシリンダ２７から受け、ステアリングホイール１の操作に応じた角度だけ操舵されることとなる。
【００１７】
そして、車両が一定操舵角を維持して走行しているときのように、パワーシリンダ１に入力される路面からの反力とパワーシリンダ１の作動圧が釣り合うときには、油圧ポンプ３４が作動油のリークを補うように低速で連続若しくは間欠的に作動する。このような条件下では、油圧ポンプ３４の吐出脈動が通路３６ａ（３６ｂ）を通して作動室３２ａ（３２ｂ）側に伝達され易くなるが、このパワーステアリング装置の場合、各通路３６ａ（３６ｂ）において油圧ポンプ３４側の圧力が上昇した後には、図４に示すように油圧ポンプ３４側の圧力が作動室３２ａ（３２ｂ）側の圧力よりも吐出弁４０の開弁圧分高くなるため、作動室３２ａ（３２ｂ）側にはほとんど脈動が伝達されなくなる。
【００１８】
即ち、油圧ポンプ３４側の圧力が一旦脈動のピーク値に達すると、このピーク値から吐出弁４０の開弁圧Ｐs分だけ圧力が低下するまでは油圧ポンプ３４側の圧力の方が作動室３２ａ（３２ｂ）側の圧力よりも高くなっている。このため、このとき吐出弁４０の開弁圧Ｐs分の不感帯が作られ、油圧がこの不感帯にある限り一方向弁４１が開いて作動室３２ａ（３２ｂ）側から油圧ポンプ３４側に作動油が流れることはない。したがって、作動室３２ａ（３２ｂ）側の圧力はこのとき一定圧に維持される。
【００１９】
ただし、油圧ポンプ３４側の圧力がピーク値から吐出弁４０の開弁圧Ｐs分以上に低下すると（不感帯から外れると）、作動室３２ａ（３２ｂ）側の圧力が油圧ポンプ３４側の圧力よりも高くなるため、一方向弁４１が開いて作動室３２ａ（３２ｂ）側から油圧ポンプ３４側に作動油が流出し、作動室３２ａ（３２ｂ）側の圧力は油圧ポンプ３４側の脈動と共に低下する。そして、油圧ポンプ３４側の圧力が再度高まると、作動室３２ａ（３２ｂ）側の圧力はピーク値に対して開弁圧Ｐs分だけ低い圧力まで上昇し、そこで一定圧に維持される。
【００２０】
この実施形態のパワーステアリング装置においては、このように作動室３２ａ（３２ｂ）側に伝達されようとする油圧ポンプ３４側の脈動のほとんどの成分を遮断することができるため、パワーシリンダ２７には油圧ポンプ３４側の脈動に起因する振動が殆ど生じず、操舵フィーリングの低下を招くこともない。
【００２１】
また、図５は本発明の第２の実施形態における油圧ポンプ側と作動室側の油圧特性を示すものであるが、この実施形態のパワーステアリング装置は、基本的な構成は第１の実施形態とほぼ同様であるが、吐出弁の開弁圧Ｐsを油圧ポンプの脈圧変動幅Ｐaよりも大きく設定している点が異なっている。
【００２２】
したがって、この実施形態の場合、一方向弁の作動しない不感帯が油圧ポンプ側の脈圧変動幅Ｐaよりも大きくなり、作動室側の圧力はまったく脈動の影響を受けなくなる。よって、この実施形態においては、油圧ポンプの脈動に起因する操舵フィーリングの低下を完全に無くすことができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、可逆式の油圧ポンプと各作動室を連通する通路に、吐出弁と一方向弁を並列に設けることにより、可逆式の油圧ポンプ側の圧力が増加から減少に変化するときに吐出弁の開弁圧分の不感帯が作られるようにしたため、少なくとも吐出弁の開弁圧分の圧力幅範囲においては、可逆式の油圧ポンプの脈動が作動室側に伝達されなくなる。したがって、本発明によれば、可逆式の油圧ポンプの脈圧に起因するパワーシリンダの振動を防止して操舵フィーリングを向上させることができる。
【００２４】
また、吐出弁の開弁圧を、可逆式の油圧ポンプの脈圧変動幅よりも大きく設定した場合には、可逆式の油圧ポンプ側の脈動が作動室側に伝達されるのを完全に無くし、より確実に操舵フィーリングを向上させることができる。
【００２５】
さらに、吐出弁の開弁圧を、吐出弁の弁体を閉弁方向に付勢するばね部材のばね力によって設定するようにした場合には、ばね部材のばね剛性等の変更によって任意の開弁圧に容易に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す全体の概略構成図。
【図２】同実施形態を示す吐出弁の断面図。
【図３】同実施形態を示す一方向弁の断面図。
【図４】同実施形態の油圧ポンプ側と作動室側の圧力特性を示す図。
【図５】本発明の他の実施形態の油圧ポンプ側と作動室側の圧力特性を示す図。
【図６】従来の技術を示す全体の概略構成図。
【図７】同技術を示す油圧ポンプ側と作動室側の圧力特性を示す図。
【符号の説明】
２７…パワーシリンダ
３１…ピストン
３２ａ…第１作動室
３２ｂ…第２作動室
３４…油圧ポンプ
３６ａ…第１通路
３６ｂ…第２通路
４０…吐出弁
４１…一方向弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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