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JP2735743B2 - 動力舵取装置 - Google Patents

動力舵取装置

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JP2735743B2
JP2735743B2 JP4153756A JP15375692A JP2735743B2 JP 2735743 B2 JP2735743 B2 JP 2735743B2 JP 4153756 A JP4153756 A JP 4153756A JP 15375692 A JP15375692 A JP 15375692A JP 2735743 B2 JP2735743 B2 JP 2735743B2
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JP
Japan
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cylinder
differential pressure
supply passage
pressure
power
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JP4153756A
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JPH05338549A (ja
Inventor
恭輔 芳賀
義治 稲熊
啓之 鈴木
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Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
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Publication date
Application filed by Toyoda Koki KK filed Critical Toyoda Koki KK
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Priority to DE69324954T priority patent/DE69324954T2/de
Priority to EP93104306A priority patent/EP0562426B1/en
Priority to US08/034,869 priority patent/US5372214A/en
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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両のハンドル操舵力
を軽減するための動力舵取装置、特に動力源として電動
モータと油ポンプとを用いて低燃費を図った動力舵取装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】周知のように、動力舵取装置には油圧式
と電気式がある。油圧式の多くは、油ポンプがエンジン
によって駆動されるが、この方式においては、アシスト
を必要としない直進走行時においても油ポンプがエンジ
ンによって常時駆動されることになるので、エンジン馬
力の損失が大きい問題がある。
【0003】一方、電気式においては、上記した油ポン
プを不要にでき、必要時にのみ電動モータが起動されて
パワーアシストされる構成であるので、エンジン馬力の
損失が少ない利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、油圧式動力
舵取装置においては、ハンドル操作に対してアシスト方
向が機械的に決定されるのに対し、電気式動力舵取装置
においては、ハンドルの操作方向に応じて電動モータを
正逆回転させる必要がある。
【0005】従って電気式動力舵取装置においては、制
御装置の暴走を防止するための安全回路の付加および機
械的異常動作検出手段等、アシストパワー制御系の信頼
性向上策が種々工夫されているが、現状の油圧式動力舵
取装置に比較して未だ信頼性の面での問題が多い。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した従来の
問題点に鑑み、油圧式動力舵取装置にて省エネルギ化を
図ることを目的としたもので、請求項1の発明において
は、相対回転可能な入力軸および出力軸と、操舵の中立
状態においては供給通路とパワーシリンダの両シリンダ
室との連通を閉止し前記入力軸と出力軸との相対回転に
よって供給通路をパワーシリンダの一方のシリンダ室に
連通するとともにパワーシリンダの他方のシリンダ室を
排出通路に連通させる方向切替弁と、前記供給通路に回
転数に応じた圧油を吐出する油ポンプと、この油ポンプ
を駆動する電動モータと、前記パワーシリンダの高圧側
のシリンダ室と前記供給通路の差圧を検出する差圧検出
手段と、この差圧検出手段にて検出された差圧に基づい
て前記電動モータを制御する制御手段とを備えたもので
あり、請求項2の発明においては、相対回転可能な入力
軸および出力軸と、操舵の中立状態においては供給通路
とパワーシリンダの両シリンダ室との連通を閉止し前記
入力軸と出力軸との相対回転によって供給通路をパワー
シリンダの一方のシリンダ室に連通するとともにパワー
シリンダの他方のシリンダ室を排出通路に連通させる方
向切替弁と、前記供給通路に回転数に応じた圧油を吐出
する油ポンプと、この油ポンプを駆動する電動モータ
と、前記油ポンプにて吐出された圧油の圧力を蓄圧する
アキュムレータと、前記パワーシリンダの高圧側のシリ
ンダ室と前記供給通路の差圧を検出する差圧検出手段
と、この差圧検出手段にて検出された差圧に基づいて前
記電動モータを制御する制御手段とを備えたものであ
る。
【0007】
【作用】上記した構成により、電動モータにより油ポン
プが駆動されて油が吐出されると、方向切替弁および差
圧検出手段に油が供給される。このときハンドルが操作
されていない直進走行状態であれば、入力軸と出力軸の
間に相対回転がないため、方向切替弁は中立状態にあ
り、供給通路は閉止されてパワーシリンダの両シリンダ
室は供給通路には連通されない。このため、差圧検出手
段にて検出されるパワーシリンダの高圧側のシリンダ室
と供給通路との差圧が高くなり、この差圧が所定値以上
になると電動モータが停止され、油ポンプからの油の吐
出が停止される。
【0008】次に、ハンドルが操作され、前記入力軸と
出力軸とに相対回転が発生すると、方向切替弁が作動さ
れ、アシストすべき方向のシリンダ室に供給通路が連通
される。アシストすべき方向の一方のシリンダ室と供給
通路が連通されると、差圧検出手段にて検出される供給
通路と前記一方のシリンダ室の差圧が減少し、その差圧
が所定値以下となると、油ポンプの吐出量を増加するよ
うに電動モータが制御され、操舵力がアシストされる。
そしてアシストが完了し、再び入力軸と出力軸の間に相
対回転がなくなって供給通路が閉止状態になり、差圧検
出手段にて検出される差圧が上昇し、この差圧が所定値
以上に上昇すると、電動モータが停止される。
【0009】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図2において、10はラックピニオン形のギヤハウ
ジングを示し、このギヤハウジング10には入力軸11
と出力軸12が同一の軸線上にそれぞれ回転可能に収納
され、これら入力軸11と出力軸12はトーションバー
13を介して互いに相対回転可能に連結されている。入
力軸11は図1に示すように操向ハンドル14に連結さ
れている。
【0010】前記入力軸11および出力軸12には方向
切替弁17を構成するインナバルブ19およびアウタバ
ルブ20がそれぞれ設けられ、この方向切替弁17は入
力軸11と出力軸12との相対回転により供給ポート2
1を2つのシリンダポート22,23の何れか一方に連
通し、他方を排出ポート24に連通するようになってい
る。かかる方向切替弁17は、中立状態のときに、イン
ナバルブ19に形成された第1ランド19aによって供
給ポート24が閉止され、方向切替弁17作動時に供給
ポート24がシリンダポート22,23の何れか一方に
連通するセンタクローズバルブと、中立状態のときにイ
ンナバルブ19に形成された第2ランド19bによって
排出ポート24と開口し、方向切替弁17作動時にシリ
ンダポート22,23へ流入する油の圧力制御を行うセ
ンタオープンバルブにて構成されている。
【0011】前記出力軸12の先端にはピニオン歯25
が形成され、このピニオン歯25に噛合するラック歯2
6を形成したラック軸27が前記ギヤハウジング10に
摺動可能に収納されている。ラック軸27には図1に示
すように操舵トルクをアシストするパワーシリンダ30
のピストン31が連結されている。パワーシリンダ30
内はピストン31によって左室と右室とに区画されたシ
リンダ室を有しており、これら左右室は前記2つのシリ
ンダポート22,23にそれぞれ連通されている。
【0012】40はプランジャタイプの油ポンプを示
し、この油ポンプ40の吐出側はチェック弁41を介し
て吐出された油の圧力を畜圧するアキュムレータ42に
接続されている。このアキュムレータ42は供給通路4
3を介して前記方向切替弁17の供給ポート21と差圧
検出器60に接続され、方向切替弁17が作動時に直ち
にパワーシンダ30に圧油を供給して油ポンプ40が作
動するまでのアシスト遅れを防止するものである。
【0013】前記差圧検出器60は図3に示すようにケ
ースハウジング61と、このケースハウジング61に嵌
合するスプールハウジング62と、スプール弁63およ
び差動トランス64にて構成されている。前記ケースハ
ウジング61には摺動孔65が形成されており、この摺
動孔65にはスプール弁63が摺動可能に嵌挿されてい
る。このスプール弁63は軸部66とプランジャ67に
て構成されており、前記プランジャ67は前記摺動孔6
5を第1圧力室70と第2圧力室71に区画し、第1圧
力室70は供給通路43に連通し、第2圧力室71はシ
ャトル弁72を介してシリンダポート22,23に連通
している。このシャトル弁72は通路内に配置されたボ
ール72aがシリンダポート22,23の圧力差によっ
て移動し、シリンダポート22,23の圧力の高い方を
第2圧力室71と連通するようになっている。
【0014】また、第2圧力室71にはスプリング69
が介挿され、プランジャ67を第1圧力室70側へ押圧
している。前記スプール弁63の軸部66の一端はスプ
ールハウジング62を貫通しており、この軸部66の一
端の先端には差動トランス64の一部を構成するコア6
8が取り付けられている。差動トランス64は前記コア
68の移動を図略の2次巻線に発生する起電力の変化に
よって検出することでスプール弁63の動きを検出する
ものであり、この差動トランス64の出力信号は図4に
示すように、供給通路43とシリンダポート22,23
の高圧側との差圧の上昇に伴って増大し、この差動トラ
ンス64の出力信号はコントローラ73に入力されてい
る。
【0015】このコントローラ73には駆動回路74が
接続されており、駆動回路74は前記油ポンプ40を駆
動する電動モータ75に接続されている。前記コントロ
ーラ73はマイクロプロセッサおよびメモリから構成さ
れ、差動トランス64の出力信号が図4に示す供給通路
43とシリンダポート22,23の高圧側との差圧ΔP
1に相当する出力信号値V1 以下になったときに駆動回
路74に電動モータ75を駆動する指令信号を出力し、
前記駆動回路は74はコントローラ73から指令信号が
出力されたときのみ電動モータ75に電力を供給して油
ポンプ40を一方向に回転駆動する。
【0016】上記した構成の動作について説明する。油
ポンプ40が電動モータ75にて駆動されると、油が吐
出されアキュムレータ42および供給通路43に圧油が
供給される。圧油が供給されるとアキュムレータは所定
圧まで畜圧を行い、供給通路43に供給された油は方向
切替弁17と差圧検出器60に流入する。このときハン
ドル14が操作されておらず、直進走行状態であれば入
力軸11と出力軸12との間に相対回転が発生していな
いため、方向切替弁17は作動せず、供給ポート21は
シリンダポート22,23の何れとも連通しない閉止状
態にある。この閉止状態においてはシリンダポート2
2,23は排出ポート24に対して開口しているため油
圧が作用しておらず、差圧検出器60の第2圧力室71
には圧力は作用しない。このため、差圧検出器60のス
プール弁63の移動は供給通路43の油圧によってのみ
決定され、差圧検出器60の差動トランス64から差圧
ΔP1 に相当する出力信号V1 がコントローラ73に出
力された時点で電動モータ75が停止される。
【0017】一方、ハンドル14が操作され、トーショ
ンバー13が捩られて入力軸11と出力軸12とが相対
回転されると、かかる両軸の相対回転により方向切替弁
17が作動されて供給ポート21が一方のシリンダポー
ト22に連通され、他方のシリンダポート23が排出ポ
ート24に連通される。シリンダポート22と供給ポー
ト21が連通されると、アキュムレータ42に畜圧され
ていた圧力によってシリンダポート22からパワーシリ
ンダ30の一方のシリンダ室に供給される。かかるパワ
ーシリンダ30に供給された流量によってピストン31
が摺動され、所要のリンク機構を介して操向車輪が操舵
される。この際、パワーシリンダ30の他方室の油は方
向切替弁17の排出ポート24よりタンクに排出され
る。
【0018】そして、この方向切替弁17が作動されて
供給ポート21が一方のシリンダポート22に連通さ
れ、他方のシリンダポート23が排出ポート24に連通
されたことによって、アキュムレータ42によって保持
されていた供給通路43の油の圧力が低下するととも
に、差圧検出器60の第2圧力室71にシリンダポート
22からの圧力が作用するため、第1圧力室70と第2
圧力室71の差圧が小さくなる。このためスプール弁6
3が第1圧力室70側へ戻され、差動トランス64から
出力信号が小さくなり、V1 以下になった時点で油ポン
プ40は差圧検出器60の差動トランス64から所定値
の出力信号がコントローラ73に出力されるまで電動モ
ータ75にて駆動される。以後、連続してハンドル14
の操作が行われる場合には供給通路43とシリンダポー
ト22に圧力差が発生しないため、油ポンプ40は連続
して駆動される。そして操向車輪の操舵が完了して入力
軸11と出力軸12との間に相対回転がなくなり、イン
ナバルブ19およびアウタバルブ20が中立状態になる
と、再び供給ポート21が閉止され、供給通路の通路の
圧力が上昇して差圧検出器60から検出信号V1 となっ
た時点で油ポンプ40は停止する。
【0019】このように、供給通路43とシリンダポー
ト22,23の高圧側との圧力差がΔP1 以下になった
とき、すなわちハンドル操舵時のみ油ポンプ40から圧
油を吐出するようにしたので、油ポンプの無駄な吐出動
作がなくなり、省エネルギ化が図られる。また、アキュ
ムレータ42にて圧力を保持することによってハンドル
14操作開始時のアシスト遅れを防止できる。
【0020】なお、上記実施例においては供給通路43
とシリンダポート22,23の高圧側との圧力差を一定
の所定値ΔP1 としていたが、例えば車速に応じて変化
させ、これによって油ポンプ40より吐出する流量を減
少させてピストン移動速度を遅くするようにすれば、車
速に応じてハンドル操舵力を重くする車速感応性をもた
せることができる。
【0021】また上記した実施例においては、入力軸1
1と出力軸12とをトーションバー13を介して連結し
た例について述べたが、このトーションバー13に代え
て他のばね手段にすることもできるものである。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように本発明は、操舵の中立
状態においては供給通路とパワーシリンダの両シリンダ
室との連通を閉止する方向切替弁と、パワーシリンダの
高圧側のシリンダ室と供給通路の差圧を検出する差圧検
出手段を備え、油ポンプを駆動する電動モータを、差圧
検出手段にて検出された差圧に基づいて制御するように
構成したので、従来の油圧式パワーステアリング装置に
比して直進走行時におけるエンジン馬力の損失を大幅に
低減できる効果がある。
【0023】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は動力舵取装置の制御ブロックを示す図で
ある。
【図2】図2は動力舵取装置の断面図である。
【図3】図3は差圧検出器の構成を示す図である。
【図4】図4は差圧検出器の検出信号の出力特性を示す
図である。
【符号の説明】
11 入力軸 12 出力軸 13 トーションバー 17 方向切替弁 30 パワーシリンダ 40 油ポンプ 42 アキュムレータ 75 電動モータ 60 差圧検出器 72 シャトル弁 73 コントローラ 74 駆動回路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】相対回転可能な入力軸および出力軸と、
    舵の中立状態においては供給通路とパワーシリンダの両
    シリンダ室との連通を閉止し前記入力軸と出力軸との相
    対回転によって供給通路をパワーシリンダの一方のシリ
    ンダ室に連通するとともにパワーシリンダの他方のシリ
    ンダ室を排出通路に連通させる方向切替弁と、前記供給
    通路に回転数に応じた圧油を吐出する油ポンプと、この
    油ポンプを駆動する電動モータと、前記パワーシリンダ
    の高圧側のシリンダ室と前記供給通路の差圧を検出する
    差圧検出手段と、この差圧検出手段にて検出された差圧
    に基づいて前記電動モータを制御する制御手段とを備え
    たことを特徴とする動力舵取装置。
  2. 【請求項2】相対回転可能な入力軸および出力軸と、操
    舵の中立状態においては供給通路とパワーシリンダの両
    シリンダ室との連通を閉止し前記入力軸と出力軸との相
    対回転によって供給通路をパワーシリンダの一方のシリ
    ンダ室に連通するとともにパワーシリンダの他方のシリ
    ンダ室を排出通路に連通させる方向切替弁と、前記供給
    通路に回転数に応じた圧油を吐出する油ポンプと、この
    油ポンプを駆動する電動モータと、前記油ポンプにて吐
    出された圧油の圧力を蓄圧するアキュムレータと、前記
    パワーシリンダの高圧側のシリンダ室と前記供給通路の
    差圧を検出する差圧検出手段と、この差圧検出手段にて
    検出された差圧に基づいて前記電動モータを制御する制
    御手段とを備えたことを特徴とする動力舵取装置。
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WO2009122877A1 (ja) 2008-03-31 2009-10-08 ダイキン工業株式会社 パワーステアリング装置

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