JPH0141655Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は油圧力によりハンドル操作力を軽減す
る自動車のパワーステアリング装置に関する。

通常のパワーステアリング装置は、ハンドルに
連結する入力軸の回転を機械的に検知して切換わ
るコントロールバルブをもち、このコントロール
バルブの切換動作により入力軸の先端に配設され
たパワーシリンダに選択的に圧油を供給して、ス
テアリングリングを介して車輪の向きを入力軸の
回転に比例して転向するようになつている。

とくに自動車のパワーステアリング装置では、
安全性を確保するために、油圧系の故障で油圧ア
シスト力が得られなくても操縦操作が可能なよう
に、パワーシリンダのピストンに対して入力軸の
先端がボール・スクリユアツセンブリを介して機
械的に連系している。

ところで、入力軸の回転によつてこのパワーシ
リンダに送り込む圧油の方向を制御するコントロ
ールバルブは、入力軸の動きとともに実際の出力
側のピストンの動きにも連動し、フイードバツク
制御されるようになつているため、その設置には
著しく制約を受け、通常はパワーシリンダに対す
る入力軸の連結部分などに限定されて配置されて
いる。また、このような機械的なフイードバツク
制御を行なうために、コントロールバルブの構造
は極めて複雑となり、とくに走行速度に応じて変
化する車輪の接地抵抗に対応して油圧力を制御
し、常に最適な操縦力を得るようにした速度感応
型のパワーステアリング装置では、コントロール
バルブの構造はなお一層緻密化せざるを得ず、こ
れらのため、整備性、保安性が悪く、高価にもな
るという欠点があつた。

他方、種々の運転条件に応じて最適な操縦力が
得られるように制御することは、自動車の快適
性、安全性の追及の観点から今後より強く要請さ
れるところであり、そこでマイクロコンビユータ
を利用してあらゆる運転条件下で常に最適な操縦
力を得られるようにしたパワーステアリング装置
が本出願人により、特願昭56−19196号として提
案されている。

これを第１図にもとづいて説明すると、ハンド
ル１に連結した入力軸２は、油圧アクチユエータ
としてのパワーシリンダ３のピストン４に連系す
る。

この場合、ピストン４は入力軸２と図示しない
ボール・スクリユーアツセンブリを介して連系す
るのであり、入力軸２の回転方向と速度に応じて
ピストン４はシリンダ３の内部で滑動する。

ピストン４の側面にはラツク５が設けてあり、
このラツク５にセクターギヤ６が噛み合い、ピス
トン４の移動に伴いセクターギヤ６に連動するピ
ツトマンアーム７を介して図示しないステアリン
グリンクを駆動するようになつている。

入力軸２の入力回転によりピストン４が移動す
るが、この移動を油圧力でアシストするため、ピ
ストン４の両面に隔成された油室８Ａと８Ｂに、
PSコントロールバルブ９によりポンプＰから圧
油が選択的に制御されて供給されるのである。

このコントロールバルブ９は、入力軸２の回転
方向及び回転力あるいは回転速度が入力するとと
もに出力側の操縦負荷がフイードバツクされるマ
イクロコンピユータ１０によつて動作が制御され
る電磁式バルブである。

ここで１１は入力軸２に取付けられたロードセ
ンサで、入力軸２の捩りを検出することにより回
転力及び回転方向を検出するストレンゲージなど
で構成する。１２は同じく入力軸２の回転速度を
検出するための磁気ピツクアツプである。

そして、これらの検出信号は、それぞれ増幅、
信号波形処理機能をもつ入力インターフエース１
４を介して、マイクロコンピユータ１０の演算制
御部１５に入力する。

演算制御部（CPU）１５はこれらの入力にも
とづいて演算を行ない、予め運転条件に対応して
の最適値を記憶してある記憶部（ROM）１６か
らの記憶値を選び出し、出力インターフエース１
７を介して前記コントロールバルブ９に出力す
る。

コントロールバルブ９はソレノイドバルブで構
成されていて、入力信号にもとづいて切換方向及
び切換量が制御され、パワーシリンダ３の左右の
油圧８Ａと８Ｂに送り込む圧油の量を制御する。

ハンドル１を操作して入力軸２をいずれかの方
向に回転させる場合、入力軸２にはパワーシリン
ダ３のピストン４にかかる操縦負荷に比例した反
力が発生するため、これがハンドル操作力として
運転者に伝達されようとするのであるが、この操
作力（回転力と回転方向）を、入力軸２に取り付
けたロードセンサ１１が感知し、また同時に入力
回転速度をピツクアツプ１２が検出し、これらが
マイクロコンピユータ１０に入力する。

記憶部１６には予め入力信号に対応しての最適
値が設定してあるので、演算制御部１５がこれを
読み出して出力インターフエース１７で所定の信
号波形処理、増幅を施して、コントロールバルブ
９に入力する。

したがつて、コントロールバルブ９はハンドル
操作力の大きさと方向に比例して、必要量の圧油
をパワーシリンダ３の油室８Ａ又は８Ｂに送り込
む（このときいずれか他方の油室８Ａ，８Ｂはタ
ンクＴ側へ接続される。）この場合、車速が低く
車輪の換向抵抗の大きいときは、ロードセンサ１
１は入力軸２の捩り角が大きいことを検出するの
で、パワーシリンダ３に供給される油圧を高める
し、またハンドル回転速度の早いときは、これに
対応して圧油の送油量を増大させるようにコント
ロールバルブ９の切換量が大きくなるように、マ
イクロコンピユータ１０は出力値を制御する。

この結果、入力軸２によりピストン４を移動さ
せようとする操作は、操作負荷に対応して油室８
Ａまたは８Ｂの油圧力アシストを受けるので、ハ
ンドル操作は適切な操作感覚を伴いながら軽快に
行なうことができる。

一方、ハンドル１を固定すると、その時点で入
力軸２を操作負荷に応じて捩ろうとする反力が減
少するため、ロードセンサ１１の出力値が小さく
なり、コントロールバルブ９はこれに応じて中立
位置へとマイクロコンピユータ１０を介して復帰
させられ、これによりパワーシリンダ３に対する
圧油の供給が止められる。

つまり、フイードバツク入力も同時に得ること
ができ、入力軸２が停止した時点でパワーシリン
ダ３も作動を停止し、車輪をその切換角度にホー
ルドするのである。

ところが、このようなパワーステアリング装置
では、PSコントロールバルブ９の切換えを電気
的に行つているため、運転条件に応じた油圧アシ
スト力の細かい制御が可能となつているが、例え
ば断線等により電気系統が故障すると、コントロ
ールバルブ９の作動が止まり、パワーステアリン
グが効かなくなつてしまう。また、作動油中のゴ
ミ等によつて、コントロールバルブ９のスプール
の作動状態が悪化したりステイツクしたりする
と、的確なアシスト力が得られなくなるばかり
か、ハンドルを元に戻してもバルブ９が中立状態
に戻らなくなるという危険があつた。

この考案は、PSコントロールバルブの切換え
を電気的に行なうと共に、ハンドル入力軸と所定
の遊びを持たせて連動させ、その切換えを機械的
にも行なえるようにすることにより、パワーステ
アリングの機能を高め、その信頼性を向上するこ
とを目的としている。

以下、本考案を図面に基づいて説明する。

第２図、第３図は本考案をラツクアンドピニオ
ン式のパワーステアリングに適用した一実施例を
示す断面図と要部断面図で、１８はPSコントロ
ールバルブ、１９は図示しないステアリングリン
クに連動するラツク２０と、このラツク２０に噛
み合うピニオン２１とからなるステアリングギヤ
である。

このステアリングギヤ９の機構は公知のもの
で、そのピニオン軸（入力軸）２２は図示しない
ステアリングシヤフトを介してハンドルに連結さ
れると共に、ハウジング２３に対し軸受２４，２
５を介して回転自在に支持される。

この軸受２４，２５は、ラツク２０と平行方向
にその長軸が存在する楕円形の長孔２６にアウタ
ーレース２７が挿入され、左右に所定距離だけピ
ニオン軸２２が変位しうるようになつている。

PSコントロールバルブ１８は、ハウジング２
３の上部に形成したスリーブ部２８に、ラツク２
０と平行方向に摺動する作動弁体（スプール）２
９が収装され、このスプール２９がロツド３０を
介してソレノイド３１の可動鉄心３２に連結され
る。

ソレノイド３１には２つのコイル３３，３４が
配設され、このコイル３３，３４の励磁によりス
プール２０が左右（第３図において）に駆動さ
れ、その位置を変える。

スプール２９の外周には２つの環状溝３５，３
６が設けられ、左右に動かされるとその変位に応
じて、スリーブ部２８に形成したポンプポート３
７、タンクポート３８および図示しないパワーシ
リンダの前後の油室につながる各制御ポートとを
選択的に連通し、圧油の供給方向、供給量を切換
える。

ソレノイド３１の励磁動作は、従来例（第１
図）と同じようにマイクロコンピユータからの信
号により制御され、ピニオン軸２２の回転力、回
転方向を検出するロードセンサや回転速度を検出
する磁気ピツクアツプ等からの信号値に基づき、
最適なパワーアシストが得られるようにスプール
２９が駆動される。

一方、このソレノイド３１から離れた位置でス
プール２９には、ピニオン軸２２と直交するピン
穴３９が形成され、このピン穴３９に所定の遊び
寸法δを持たせて、ピニオン軸２２に取付けたリ
ングレバー４０の駆動ピン４１がハウジング２３
の開口部４２を通して挿入される。

このリングレバー４０は、ピニオン軸２２にベ
アリング４３を介して回転自由に装着され、駆動
ピン４１の反対側に球状の支持ピン４４が突設さ
れると共に、この支持ピン４４がハウジング２３
に形成した支持穴４５に嵌められる。

ハンドルを操作してピニオン軸（入力軸）２２
を回転したときに、ラツク（出力軸）２０の抵抗
が大きいと、ピニオン軸２２は前記長孔２６によ
り支持ピン４４を中心にして左右に振れ、この振
れがある程度以上に即ち前記ピン穴３９との遊び
寸法δ以上に大きくなると、駆動ピン４１がスプ
ール２９に当接し、スプール２９を左右に駆動す
る。換言すると、リングレバー４０は入出力軸間
の回転位相差に応動することにより、PSコント
ロールバルブ１８を切換作動させるものである。

この駆動ピン４１とスプール２９のピン穴３９
との遊び寸法δは、前記ソレノイド３１によりス
プール２９の駆動に影響を及ぼさない範囲に設定
され、また通常の状態ではピニオン軸２２が揺動
することのないように、その左右の振れ方向に
は、例えば第４図に示すように、スプリング４６
によりピニオン軸２２を中心方向に押圧支持する
ストツパ４７が対称的に設けられる。

なお、第３図中の４８はスプール２９を中立位
置に付勢するニユートラルスプリングである。

このような構成において、通常のハンドル操作
時には、マイクロコンピユータからの信号で動作
するソレノイド３１により、PSコントロールバ
ルブ１８が切換制御される。

したがつて、ハンドルの操作状態や運転条件等
に応じた的確なパワーアシストが得られ、良好な
操舵性が維持される。

一方、マイクロコンピユータやソレノイド３１
等の電気系統が故障してコントロールバルブ１８
の切換制御ができなくなつたり、あるいは作動油
中のゴミ等がつまつてそのスプール２９の動きが
悪化した場合、ハンドルを操作してピニオン軸２
２を回転させても、即座にパワーアシストが行な
われず、ラツク２０の抵抗が大きくなることか
ら、ピニオン軸２２がその回転方向に振れ、これ
に伴つてリングレバー４０が支持ピン４４を支点
にして傾き、駆動ピン４１が機械的に当接してス
プール２９を押す。

このため、コントロールバルブ１８がハンドル
操作方向に対応して強制的に切換わり、パワーア
シストが行なわれる。

したがつて、従来例のようにパワーステアリン
グが効かなくなつたり、ステアリングが危険な状
態になるようなことはなく、常に安定した操舵性
能を保つことができ、信頼性の大幅な向上が図れ
る。

また、スプール２９がステイツクを起こして
も、駆動ピン４１による押圧力は機械的に伝えら
れソレノイド力よりもはるかに強いから、スプー
ル２９が動かなくなることはなく、コントロール
バルブ１８を確実に切換えることができる。

なお、本実施例では、ラツクアンドピニオン式
のパワーステアリング機構に適用した例を示した
が、ブースタ式、インテグラル式のパワーステア
リング機構のスライデイングスプールバルブある
いはロータリロールバルブ等にも容易に適用する
ことが可能である。

第５図は本考案の他の実施例で、リングレバー
４０の駆動ピン４１の遊びを、ステアリング系の
中立スプリング４６とは別個に設けられたソレノ
イド３１の中立復帰用スプリング４８によつて中
立保持されたスプール４９の両サイドに設けてい
る。

この場合、スプール４９の内部を摺動自由に貫
通するバー５０に駆動ピン４１が直接係合し、ス
プール４９から露出した両端部分のバー５０外周
に環状の係止部材５１が形成または取付けられ、
当該係止部材５１とスプール端面との間に遊び寸
法δが形成される。

これによれば、駆動ピン４１の押圧力が一点に
集中することはなく、面圧が小さくなるから、ス
プール４９の変形を防止でき、耐久性が向上す
る。

以上説明した通り、本考案によれば、コントロ
ールバルブを電気的に切換制御して、ハンドル操
作や運転状態に適合したパワーステアリングが得
られると共に、この電気系統が故障したときに
は、機械的にもコントロールバルブを切換えるこ
とができ、パワーステアリングの機能を充分を発
揮しつつその作動信頼性を著しく向上することが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の概略構成断面図、第２図は本
考案の実施例を示す断面図、第３図はそのＡ−Ａ
線に沿う要部断面図、第４図は同じくＢ−Ｂ線に
沿う部分断面図、第５図は本考案の他の実施例を
示す部分断面図である。 １……ハンドル、１０……マイクロコンピユー
タ、１８……PSコントロールバルブ、１９……
ステアリングギヤ、２０……ラツク（出力軸）、
２２……ピニオン軸（入力軸）、２９……作動弁
体、３１……ソレノイド。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ハンドルに結ばれた入力軸の負荷および回転方
   向を検出する手段と、この検出値にもとづいてス
   テアリング信号を出力する制御回路と、この制御
   回路からの信号で切換動作して操舵系の油圧アク
   チユエータに選択的に圧油を供給する電磁コント
   ロールバルブとからなるパワーステアリング装置
   において、前記コントロールバルブの作動弁体を
   ステアリングリンクに結ばれた出力軸と前記入力
   軸との回転位相差に応動する部材と機械的にかつ
   所定の遊びを持たせて連結したことを特徴とする
   パワーステアリング装置。