JPH0224269A - パワーステアリング装置の操舵力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、操舵力をパワーアシストするパワーステア
リング装置に関する。

（従来の技術） 従来から知られているパワーステアリング装置は、ハン
ドルの操舵方向に応じて、パワーステアリングバルブを
切り換え、ポンプからの圧力流体をパワーシリンダに供
給して、操舵力をパワーアシストするようにしていた。

（本発明が解決しようとする問題点） 上記のようにした従来のパワーステアリング装置では、
例えば、腕力が相違する男性と女性とに応じてアシスト
力を制御し、個々のドライバーに最も適した運転条件を
設定するということができなかった。

この発明の目的は、ドライバーの腕力に応じて操舵アシ
スト力を選択できるようにした装置を提供することであ
る。

（問題点を解決する手段） 第１の発明は、ハンドルの操舵方向に応じて、ステアリ
ングバルブを切り換え、パワーシリンダへの供給流量を
制御するパワーステアリング装置を前提にするものであ
る。

上記の装置を前提にしつつ、この第１の発明は、パワー
シリンダへの供給流量を制御する電磁流量制御弁と、こ
の電磁流量制御弁への通電量を制御するコントローラと
、ドライバーの腕力を測定し、その測定値をコントロー
ラに伝達する腕力測定装置とを備え、この腕力測定装置
の測定値に応じてコントローラの出力信号を制御する構
成にした点に特徴を有する。

また、第２の発明は、ハンドルの操舵方向に応じてステ
アリングバルブを切り換え、パワーシリンダへの供給流
量を制御するとともに、このステアリングバルブに、操
舵反力を発生させる反力室を設けてなるパワーステアリ
ング装置を前提にするものである。

そして、上記の装置を前提にしつつ、この第２の発明は
、反力室の圧力を制御する電磁圧力制御弁と、この電磁
圧力制御弁への通電量を制御するコントローラと、ドラ
イバーの腕力を測定し、その測定値をコントローラに伝
達する腕力測定装置とを備え、この腕力測定装置の測定
値に応じてコントローラの出力信号を制御する構成にし
た点に特徴を有する。

さらに、第３の発明は、ステアリングシャフトの先端に
ピニオンを設け、このピニオンをラックにかみ合せると
ともに、電動モータｍの出力側に設けたピニオンも上記
ラックにかみ合せてなるパワーステアリング装置を前提
にするものである。

そして、上記の装置を前提にしつつ、この５ＩＩ３の発
明は、電動モータの出力を制御するコントローラと、ド
ライバーの腕力を測定し、その測定値をコントローラに
伝達する腕力測定装置とを備え、この腕力測定装置の測
定値に応じてコントローラの出力信号を制御する構成に
した点に特徴を有する。

（本発明の作用） この発明は上記のように構成したので、腕力測定装置で
測定した測定値に応じて、操舵アシスト力を制御するこ
とができる。

（本発明の効果） この発明の装置によれば、ドライバーが自分の腕力にあ
った操舵アシスト力を制御できるので、例えば、腕力の
弱い女性でも、操舵が安定するようになる。

（本発明の実施例） 第１図に示した第１実施例は、図示していないハンドル
の操舵方向に応じて切り換わるステアリングバルブＳｖ
に、供給通路１、戻り通路２及び−対のアクチュエータ
通路３．４を接続している。

そして、供給通路１にはポンプＰを接続し、戻り通路２
にはタンクＴを接続している。また、アクチュエータ通
路３．４は、パワーシリンダＣの圧力室５．６に接続し
ている。

さらに、上記供給通路ｌにはバイパス通路７を接続する
とともに、このバイパス通路７は、可変絞りからなる電
磁流量制御弁ＦＶを接続している。

この電磁流量制御弁ＦＶは、コントローラ８に接続して
いるが、このコントローラ８には、運転席の近傍に設け
た腕力測定装ｆｉＡを接続し、この測定装置Ａの測定値
に応じてコントローラ８の出力信号を制御できるように
している。

そして、上記腕力測定装置Ａとして、例えば、第２図に
示すものが考えられる。この腕力測定装置Ａは、ステア
リングシャフト９０に舵角センサ８１を設けるとともに
、ドライバーの腕に筋肉の緊張度を測定する筋力センサ
９２を貼り付けるようにしたものである。

しかして、ドライバーがエンジンを駆動する以前に、マ
ニアルでステアリングホイール９３を回すようにする。

そして、このステアリングホイールを回したときの、舵
角とドライバーの腕の筋肉の緊張度とで、腕力の度合を
測定するとともに、その測定値をコントローラ８に入力
する。この測定値を受信したコントローラ８は、当該ド
ライ／＜−の腕力を記憶し、以後の操舵反力を制御する
ための信号は、すべてこの測定値を基準にして出力する
ようにしている。

このコントローラ８の出力信号に応じて、電磁流量制御
弁ＦＶが全開状態になると、／（イノ゛フス通路７に流
れる流量がゼロになるので、ポンプ吐出量全量が供給通
路１からステアリング／クルシブＳｖに供給される。し
たがって、この場合には、パワーシリンダＣによる操舵
アシスト力が大きくなる。

これに対して、電磁流量制御弁ＦＶの開度を最大にする
と、ポンプ吐出量のほとんどがバイパス通路７を経由し
てそのままタンクＴに戻されるので、当該パワーシリン
ダＣの操舵アシスト力がゼロに近くなる。

つまり、この実施例によれば、電磁流量制御弁ＦＶの開
度を制御することによって、パワーシリンダＣによる操
舵アシスト力を制御できるとともに、そのアシスト力は
ドライバーの腕力に応じて制御されるものである。

また、腕力測定装置Ａとしては、第３．４図に示すもの
も考えられる。すなわち第３図の腕力測定装置Ａは、握
力針と同様の可動アーム１３を握って、それをスプリン
グ９５に抗して移動させる。このときの可動アーム９４
の歪を歪センサ９Ｂで検出し、その測定値をコントロー
ラ８に入力するようにしたものである。また、第４図の
腕力測定装置Ａは、可動アーム８４を握って、それをス
ズ１ノング９５に抗して移動すること第３図の場合と同
様であるが、この第４図の場合は、当該可動アーム９４
の移動量を近接センサ９７で検出し、その測定値をコン
トローラ８に入力するようにしたものである。

なお、第３．４図の装置は、握力を測定するもので、そ
の腕力を直接測定するものではない、しかし、人の握力
は腕力にほぼ比例するので、この装置で測定した握力で
腕力を換算し、それをコントローラ８に記憶させるよう
にしたものである。

そして、腕力を直接測定する装置としては、第５図に示
すものが考えられる。この第５図に示した腕力測定装置
Ａは、レバー９８を回動してシャフト９９をスプリング
８５に抗して移動させるとともに、そのときの歪を歪セ
ンサ８Ｂで検出するようにしたもので、ドライバーの腕
力を直接測定する装置である。

また、上記のようにして測定した腕力に応じて操舵アシ
スト力を制御するが、操舵アシスト力がどのように設定
されているかを、ドライ／＜−が確認できるように、運
転席の近傍に現在の操舵アシスト力を表示する手段を設
けるのが最適である。

なお、第６図に示した第２実施例は、アクチュエータ通
路３．４間に電磁流量制御弁ＦＶを設けたもので、その
他は第１実施例と同様である。

第７図に示した第３実施例は、第１実施例のステアリン
グバルブを具体的に示したもので、このステアリングバ
ルブＳｖは、従来公知のロータリバルブタイプのもので
ある。

すなわち、このステアリングバルブＳＶは、スリーブ１
０内にローター１１を設けるとともに、図示していない
ハンドルの操舵方向に応じて、スリーブ１０とローター
１１とが相対回転するようにしている。

上記スリーブｌＯの内周には所定の間隔を保持して凹部
１２〜１５を形成し、ローター１１の外周には凹溝１６
〜１９を形成している。そして、スリーブ１０とロータ
ー１１とが図示の中立位置にあるとき、互１．）に隣り
合う四部と凹溝とが連通ずるいわゆるアンダーラップの
状態を保つようにしている。

また、スリーブｌＯには供給通路ｌを介してボンプＰに
連通するポンプボート２０を形成しているが、このポン
プボート２０は、上記凹溝１６に常時連通するようにし
ている。さらに、このスリーブ１０には一対のシリンダ
ボート２１．２２を形成し、一方のシリンダボート２１
を凹部１２に開口させ、他方のシリンダボート２２を凹
部１３側に開口させている。

上記ローター１１には、複数のタンクボート２３を放射
状にして形成し、その外端を上記凹溝１７．１８側に開
口させ、内端をタンク通路２４偏に開口させている。

さらに、上記スリーブ１０には制御ボート２５を形成し
ているが、この制御ボート２５の内端を上記凹溝１９側
に開口させ、外端は電磁流量制御弁ＦＶを設けたバイパ
ス通路７を経由してポンプＰに接続している。

しかして、スリーブ１０とローター１１とが図示の中立
位置にあるときは、シリンダボート２１．２２のそれぞ
れがポンプボート２０とタンクボート２３との両者に連
通ずるので、ポンプＰの吐出流体は、タンクポート２３
及びタンク通路２４を経由してタンクＴに流出する。

そして、ハンドルの操舵方向に応じてローター１１が例
えば図面左方向に回転したとすると、一方のシリンダボ
ート２１がポンプボート２０に連通した状態を保つが、
他方のシリンダボート２２はタンクボート２３に連通す
る。したがって、パワーシリンダＣのいずれか一方の圧
力室がポンプＰに連通し、他方の圧力室がタンクＴに連
通ずることになり、当該シリンダＣが動作する。

このとき制御ボート２５はタンクボート２３に連通した
状態を保つとともに、その切り換え量が大きくなると、
その連通が遮断される関係にしている。したがって、所
定の切り換え位置までは、当該制御ボート２５がタンク
ボート２３に連通したままなので、電磁流量制御弁ＦＶ
の開度に応じた流量がバイパス通路７を経由してタンク
Ｔに戻されることになる。

このようにポンプＰの吐出量のうちタンクＴに戻される
流量が多くなればなるほど、パワーシリンダＣの出力が
小さくなるので、その操舵アシスト力も小さくなり、操
舵感も重くなる。したがって、この第２実施例において
も、電磁流量制御弁ＦＶの開度を制御することによって
、パワーシリンダＣによる操舵アシスト力を制御できる
とともに、このアシスト力をドライバーの腕力に応じて
制御することができる。

第８図に示した第４実施例は、第１実施例のステアリン
グバルブＳｖを従来公知のスプールタイプにしたもので
ある。

すなわち、このステアリングバルブｓｖは、バルブケー
ス２Ｂにスプール２７を摺動自在に内装するとともに、
このスプール２７の両端にセンタリングスプリング２８
を設けている。

そして、このスプール２７の周囲には第１〜５環状溝２
３〜３３を形成するとともに、第２〜４環状溝３０〜３
２は、スプール２７の中心に形成した通孔３４を介して
互いに連通している。

また、上記バルブケース２８の内周には、第１〜４環状
凹部３５〜３８を形成している。そして、第１．２環状
囲部３５．３８の間にポンプボート３３を形成する一方
、シリンダボート４０．４１の内端を上記第１．２環状
囲部３５．３Ｂに開口させている。また、第２環状四部
３６の外側にはタンクポート４２を形成ているが、この
タンクポート４２は第３環状溝３１に常時連通ずるよう
にしている。さらに、第３．４環状囲部３７．３８の間
には制御ボート４３を形成しているが、この制御ボート
４３は電磁流量制御弁ＦＶを設けたバイパス通路７を経
由して供給通路ｌに接続している。

上記のようにしたステアリングバルブＳＶは、スプール
２７が図示の中立位置にあるとき、互いに隣り合う環状
溝と環状凹部とが連通ずるいわゆるアンダーラップの状
態を保つようにしている。

したがって、このスプール２７が中立位置にあれば、ポ
ンプＰの吐出量全量が、通孔３４→第３環状溝３１→タ
ンクボ一ト４２→タンク通路２を経由してタンクＴに戻
される。

上記の状態からハンドルを操舵して、例えばスプール２
７を図面左方向に移動したとすると、ポンプボート３８
が一方のシリンダボート４０に連通し、他方のシリンダ
ボート４１がタンクボート４２に連通して、パワーシリ
ンダＣを動作させる。

このとき制御ボート４３は、第５環状溝３３→第３環状
四部３７→第４環状溝３２→通孔３４→第３環状溝３１
→タンクボート４２→タンク通路２を経由してタンクＴ
に戻される。

このようにした第３実施例においても、ポンプＰの吐出
量のうちタンクＴに戻される流量が多くなればなるほど
、パワーシリンダＣの出力が小さくなるので、その操舵
アシスト力も小さくなり、その操舵感が重くなる。した
がって、電磁流量制御弁ＦＶの開度を制御することによ
って、パワーシリンダＣによる操舵アシスト力を制御で
きるとともに、このアシスト力はドライバーの腕力に応
じて制御されることになる。

第９図に示した第５実施例は、ステアリング／くルブＳ
ｖの反力室Ｒの圧力を制御するようにしたものである。

すなわち、ステアリングバルブＳｖを介してノくワーシ
リンダＣのいずれか一方の圧力室をポンプＰに連通し、
いずれか他方の圧力室をタンクＴに連通させること第１
実施例と同様である。ただ。

この実施例では、ステアリングバルブＳｖに反力室Ｒを
設けるとともに、この反力室Ｒの圧力を、電磁圧力制御
弁ＰＶで制御するようにしたものである。そして、この
電磁圧力制御弁Ｐｖは、バイパス通路７に設けるととも
に、第１．２可変絞り４４．４５を主要素にしてなるも
のである。

このようにした電磁圧力制御弁Ｐｖの両可変絞り４４．
４５間をステアリングバルブＳｖの反力室Ｒに導くよう
にしている。

しかして、ステアリングバルブＳＶを切り換えて例えば
パワーシリンダＣの圧力室５に圧力流体を供給し、他方
の圧力室６をタンクＴに接続し、当該シリンダＣを作動
させる。

このとき電磁圧力制御弁Ｐｖの第１．２可変絞り４４．
４５の開度を制御すると、両者間の圧力がその開度に応
じて変化する０例え、ば、第１可変絞り４４の開度を最
大にして、第２可変絞り４５の開度を絞り込めば絞り込
むほど、両者間の圧力が高くなる。逆に、第１可変絞り
４４の開度を最少にして第２可変絞り４５の開度を大き
くすればするほど、両者間の圧力が低くなる。

このように反力室Ｒの圧力を制御することによって、ス
テアリングバルブＳｖを切り換えるときの反力、すなわ
ち、操舵反力を制御することができるので、前記各実施
例と同様にしてドライバーの腕力に応じた操舵アシスト
力を設定できる。

第１０図に示した第６実施例は、第５実施例のステアリ
ングバルブＳｖをスプールタイプとしたもので、そのバ
ルブケース４８内にスプール４７を摺動自在に内装する
とともに、このスプールの両端を反力室Ｒ１、Ｒ２に臨
ませている。そして、これら反力室にはセンタリングス
プリング４８．４８を設け、通常は、スプール４７が図
示の中立位置を保つようにしている。

上記のようにしたバルブケース４６のスプール孔内周に
は第１〜３環状溝５０〜５２を形成するとともに、第１
．２環状溝５０．５１の間にポンプボート５３を形成し
ている。また、第３環状溝５２にはタンクボート５４を
開口させている。

なお、上記第１．２環状溝５ｏ、５１には、図示してい
ないシリンダボートを開口させている。

上記スプール４７の外周には第１〜３Ｎ状凹部５５〜５
７を形成するとともに、第２．３環状囲部５８．５７は
通孔５８を介して常時連通させている。

上記のようにした第１〜３環状溝５０〜５２と第１〜３
環状凹部５５〜５７とは、スプールが図示の中立位置に
あるとき、互いに隣り合うもの同志が連通ずるいわゆる
アンダーラップの状態にしている。

また、上記反力室Ｒ１、Ｒ２は、連通孔５８を介して互
いに連通させるとともに、この連通孔５９を電磁圧力制
御弁ＰＶの可変絞り４４．４５間に連通している。

しかして、ハンドルを回転すると、その操舵方向に応じ
て、例えば操作レバー８０が支点６１を中心に左方向に
回動すると、スプール４７が左方向に移動する。このよ
うにスプールが移動すると、ポンプポート５３が第１環
状凹部５５及び第１環状溝５０を介してパワーシリンダ
Ｃに連通ずる。また、第２環状ｆｌｊ　５１が第３環状
凹部５７→通孔５８→第２環状凹部５６→第３環状溝５
２を介してタンクボート５４に連通する。したがって、
パワーシリンダＣが作動し操舵アシスト力を発揮する。

そして、上記反力室Ｒ，，Ｒ２のそれぞれには、電磁圧
力制御弁Ｐｖの可変絞り４４．４５間の圧力が導かれる
が、この圧力は第５実施例と同様に可変絞りの開度に応
じて変化する。

このように電磁圧力制御弁Ｐｖの可変絞りの開度を制御
することによって反力室の圧力を制御できるが、この反
力室の圧力が高ければ高いほど、操舵感が重くなる。し
たがって、この電磁圧力制御弁Ｐｖを制御すれば、ドラ
イバーの腕力に応じて操舵アシスト力を制御できるもの
である。

第１１．１２図に示した第７実施例は、ピストンとセク
タギヤを内装したギヤケース８２の一側にバルブケース
６３を嵌着し、さらにこのバルブケース６３の外側にプ
ラグ６４を嵌着している。

そして、上記ピストンにら合したウオームシャフト６５
のスリーブ部６５ａ及びこのスリーブ部６５ａよりも外
端に形成した大径部８５ｂを、上記バルブケース６３に
挿入するとともに、大径部８５ｂの外周をスラストベア
リング８６で支持している。

このウオームシャフト６５には、スタブシャフト６７を
相対回転自在に挿入するとともに、これらウオームシャ
フト６５とスタブシャフト６７とを、トーションバー６
８を介して連結している。つまり、上記トーションバー
６８の一端を図示していないビンでウオームシャフト６
５に連結し、他端を連結ビン８９でスタブシャフト６７
に連結している。そして、この連結ビン６９の両端は、
スタブシャフト６７の軸線に直交する方向に突出させて
いる。

上記のようにしたウオームシャフト６５のスリーブ部８
５ａには、ローター７０を回転自在に挿入しているが、
このローター７０の具体的な構成は、前記第３実施例の
場合と同様である。

また、上記ウオームシャフト６５には、この圧入リング
７１を設けるとともに、この圧入リング７１には、第８
図に示すように、対称位置に反力機構を設けている。こ
れら反力機構は、軸線に直交する方向に形成した一対の
反力室Ｒ１、Ｒ２及びＲ３、Ｒａ　を互いに対向させる
とともに、それら対向した反力室Ｒ１とＲ２、Ｒ３とＲ
４の境界部分に、上記連結ピン８８の両端を臨ませてい
る。そして、これら各反力室Ｒ１〜Ｒ４には反力ブラン
ジャ７２〜７５を内装している。また、ウオームシャフ
ト６５であって、上記連結ピン６９の両端に対応する位
置に孔７６．７７を形成し、この孔７６．７７からアジ
ャストストッパ７８．７９をら合し、それを反力ブラン
ジャ７２と７３．７４と７５の間に臨ませている。

上記のようにした各反力室には、導入通路８０〜８３を
開口させているが、この導入通路８０〜８３は電磁圧力
制御弁Ｐｖの可変絞り４４．４５間に連通させている。

しかして、ハンドルを回転すると、その回転力がスタブ
シャフト６７に伝わるので、トーションバー６８がよじ
れ、スタブシャフト６７とウオームシャフト６５とが相
対回転する。

このようにスタブシャフト６７が回転すると、連結ピン
６９を介してスタブシャフト６７と連結したローター７
０が回転する。つまり、ローター７０もウオームシャフ
ト６５と相対回転する。

したがって、上記のようにスタブシャフト６７が回転し
て、連結ビン８９が回動すると、対角線上に位置する反
力ブランジャが移動するが、このときの反力室内の圧力
が操舵反力として作用する。そして、この反力室内の圧
力は電磁圧力制御弁Ｐｖの可変絞りの開度に応じて異な
ること第６実施例と全く同様である。

第１３図に示した第８実施例は、電動モータｍを用いた
パワーステアリング装置で、この電動モータｍに設けた
減速機８４の出力側にピニオン８５を設け、このピニオ
ン８５をラック８Ｂにかみ合わせたものである。

そして、この電動モータｍの出力はコントローラ８で制
御されるが、このコントローラの出力信号を制御するの
が操舵力選択スイッチ９である。

なお、図中符号８７はハンドル、８８はステアリングシ
ャフト、８９はステアリングシャフトに設けたビニオン
である。

したがって、この操舵力選択スイッチ９を操作して電動
モータｍの出力を制御すれば、その操舵アシスト力を制
御することができ、前記各実施例と同様に、ドライバー
の腕力に応じた操舵アシスト力を設定できる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示すもので、第１図は第１実
施例の回路図、第２〜５図は腕力測定装置の例を示す説
明図、第６図は第２実施例の回路図、第７．８図は第１
実施例のステアリングバルブを具体的に示した第３．４
実施例の断面図、第９図は第５実施例の回路図、第１０
図は第５実施例のステアリングバルブを具体的に示した
第６実施例の断面図、第１１．１２図は第７実施例を示
すもので、第７図は部分断面図、第８図は要部の断面図
、第１３図は第８実施例の回路図である。 Ｓｖ・・・ステアリングバルブ、Ａ・・・腕力測定装置
１、ＦＶ・・・電磁流量制御弁、ｐｖ・・・電磁圧力制
御弁、Ｃ・・・パワーシリンダ、Ｒ１−Ｒ４・・・反力
室、ｍ・・・電動モータ、８５．８３・・・ビニオン、
８６・・・ラック、８８・・・ステアリングシャフト。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハンドルの操舵方向に応じて、ステアリングバル
   ブを切り換え、パワーシリンダへの供給流量を制御する
   パワーステアリング装置において、パワーシリンダへの
   供給流量を制御する電磁流量制御弁と、この電磁流量制
   御弁への通電量を制御するコントローラと、ドライバー
   の腕力を測定し、その測定値をコントローラに伝達する
   腕力測定装置とを備え、この腕力測定装置の測定値に応
   じてコントローラの出力信号を制御する構成にしたパワ
   ーステアリング装置の操舵力制御装置。
2. （２）ハンドルの操舵方向に応じてステアリングバルブ
   を切り換え、パワーシリンダへの供給流量を制御すると
   ともに、このステアリングバルブに、操舵反力を発生さ
   せる反力室を設けてなるパワーステアリング装置におい
   て、上記反力室の圧力を制御する電磁圧力制御弁と、こ
   の電磁圧力制御弁への通電量を制御するコントローラと
   、ドライバーの腕力を測定し、その測定値をコントロー
   ラに伝達する腕力測定装置とを備え、この腕力測定装置
   の測定値に応じてコントローラの出力信号を制御する構
   成にしたパワーステアリング装置の舵力制御装置。
3. （３）ステアリングシャフトの先端にピニオンを設け、
   このピニオンをラックにかみ合せるとともに、電動モー
   タｍの出力側に設けたピニオンも上記ラックにかみ合せ
   てなるパワーステアリング装置において、上記電動モー
   タの出力を制御するコントローラと、ドライバーの腕力
   を測定し、その測定値をコントローラに伝達する腕力測
   定装置とを備え、この腕力測定装置の測定値に応じてコ
   ントローラの出力信号を制御する構成にしたパワーステ
   アリング装置の操舵力制御装置。