JPH0324455Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、操舵輪をステアリングハンドルと
の機械リンクから分離して、電気的制御により転
舵する車両用操舵装置に係り、特にサーボ系に生
じる振動に基づいて操舵系の異常を検出するよう
にした車両用操舵装置に関する。

（従来の技術） 従来、機械リンク式のステアリング装置に代替
して、油圧シリンダを用いた車両用ステアリング
装置が特開昭59−6171号公報に示されている。こ
れは、前・後輪の操舵を可能とした車両（４輪操
舵車）の後輪のステアリング装置として適用した
ものであり、ステアリングハンドルと機械的にリ
ンクされた前輪の舵角をセンサで検出してコント
ローラへ入力し、前輪舵角が所定値を越える場合
に後輪を転舵させるもので、後輪の舵角は、上記
油圧シリンダ内の油圧をサーボバルブを用いて制
御している。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来例のように、操舵輪を
サーボ制御する場合、油圧シリンダの作動が異常
となつたときの対策がなされていなかつた。

例えば、油圧シリンダの作動異常により、操舵
輪の転舵量と目標値との偏差が異常に大きくなる
と、操安性が著しく劣化する。

この事態を回避する一手段として、上記転舵量
の検出値と目標値の偏差が一定値以上になつたと
きに、異常発生と判断し、例えば操舵輪の転舵を
中止して中立位置に復帰させるようなフエールセ
ーフ装置を設けることが考えられる。

ところが、このように、異常に発生した後に、
その対策を講じるものでは、異常発生時点におい
て車両挙動が不安定になることは免れない。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、本考案は、操舵
輪に連結されるピストンロツドを備え、油圧によ
り操舵輪を転舵するとともに、油圧の供給が無い
ときに前記ピストンロツドを中立位置に保持する
スプリングが内装された油圧式転舵アクチユエー
タと、制御電流によつてスプール変位量が制御さ
れ、前記油圧式転舵アクチユエータへ供給される
作動油圧を制御するとともに、制御電流値が零の
状態のときに前記油圧式転舵アクチユエータへの
作動油圧の供給を停止するサーボ弁と、前記操舵
輪の転舵量の目標値信号と転舵量の検出値信号と
の偏差に対応する制御電流を前記サーボ弁に供給
するサーボアンプとを備え、これらによつて操舵
輪をサーボ制御する。

そして、本考案は上記構成に加えて、前記油圧
式転舵アクチユエータの可動部の振動を検出する
振動センサと、該振動センサによつて検出される
振動量が所定値以上であるか否かを判別する振動
判別手段と、該振動判別手段によつて、前記振動
量が所定値以上であると判定されるときに、前記
制御電流の出力を遮断する電流遮断手段とを具備
する。

（作用） 前記油圧式転舵アクチユエータの作動異常が発
生するときには、その直前で可動部の振動が大き
くなる。

従つて、上記油圧式転舵アクチユエータの可動
部の振動を前記振動センサで検出し、この振動量
が所定値以上のとき、前記油圧式転舵アクチユエ
ータの作動異常が発生する前兆であると判断し
て、前記サーボアンプから制御電流が出力される
のを禁止する。

これにより、サーボ弁から油圧式転舵アクチユ
エータへの作動油圧の供給が停止して、油圧式転
舵アクチユエータへのピストンロツドが中立位置
に保持される。

従つて、油圧式転舵アクチユエータの作動が異
常を生じて車両挙動が不安定になる前に、操舵が
なされることを禁止して、安全な走行が行える状
態にすることができる。

（実施例） 本考案の一実施例の構成を第１図に示す。

本実施例は、油圧シリンダ１５を転舵アクチユ
エータとして用い、これにより、操舵輪１を転舵
するようになつている。油圧シリンダ１５のピス
トン１７の両端が左右の操舵輪のサイドロツド１
９に連結されていることにより、ピストン１７の
変位がサイドロツド１９を介してナツクルアーム
１６に伝達され、操舵輪１が転舵される。

油圧シリンダ１５は、サーボ弁１１によつて制
御され、サーボ弁１１は、サーボアンプ１２によ
つて制御される。

サーボ弁１１の具体的構造は、第２図に示すよ
うになつている。

同図において、５１は略円筒形状のバルブボデ
イ、５２はバルブボデイ５１内に圧入固定された
略円筒形状のスリーブであり、バルブボデイ５１
は、その図中右端にサイドカバー５３が嵌着し、
左端に中空形状のケース５４が嵌着している。

バルブボデイ５１には、リザーバ５５へ接続さ
れたドレンポート５８、およびそれぞれが、前記
油圧シリンダ１５へ接続された２つのアウトレツ
トポート５９ａ，５９ｂが形成されている。

スリーブ５２は、インレツトポート５７に連通
した環状溝２０、ドレンポート５８に連通した２
つの環状溝２１ａ，２１ｂおよび、各アウトレツ
トポート５９ａ，５９ｂに連通した２つの環状溝
３０ａ，３０ｂが形成されている。なお、２４は
サイドカバー５３に螺合して後述するスプール２
６の図中右方向の最大変位を規制する第１ストツ
パ、２５は第１ストツパ２４に螺着して該第１ス
トツパ２４をサイドカバー５３へ締結するロツク
ナツトである。

スリーブ５２内には、スプール（可動弁体）２
６が摺動自在に嵌入されている。スプール２６に
は、前記スプール５２の環状溝３０ａ，３０ｂに
対応した２つの突条２７ａ，２７ｂが形成され、
該突条２７ａ，２７ｂにより３つの条溝２８，２
９ａ，２９ｂが設定されている。

これら条溝２８，２９ａ，２９ｂは、スプール
２６の変位に応じて、各環状溝３０ａ，３０ｂを
環状溝２０あるいは環状溝２１ａ，２１ｂに選択
的に連通し、各アウトレツトポート５９ａ，５９
ｂをインレツトポート５７あるいはドレンポート
５８に連通する。また、スプール２６の図中左端
には、薄肉円筒部３１ａを有したボビン３１が一
体的に嵌着されている。

このボビン３１は、ケース５４内に図中左右方
向の移動が可能に収容され、薄肉円筒部３１ａの
外周上に導線が巻かれて空心コイル３２を形成し
ている。すなわち、このボビン３１は、その図中
左端に一体的に空心コイル３２が取付けられてい
ることになる。この空心コイル３２には、前記サ
ーボアンプ１２からの制御電流が与えられる。

４３はスプール２６の図中右端とサイドカバー
５３との間に設けられて流体の漏洩を防止する第
１シール、同様に、４４はスプール２６の図中左
方でボビン３１とケース５４との間に設けられて
流体の漏洩を防止する第２シールである。

ケース５４内には、略環状の永久磁石３３が固
着され、また、該永久磁石３３に隣接して、該永
久磁石３３の図中左右両側にそれぞれ第１ヨーク
３４と第２ヨーク３５とが設けられている。第１
ヨーク３４は、略環状をなし、その外周面がケー
ス５４内面に固着され、その孔内に前記空心コイ
ル３２が微小距離を隔てて遊挿されている。第２
ヨーク３５は、前記薄肉円筒部３１ａ内に微小距
離を隔てて遊挿される軸部３５ａを有している。

これらの永久磁石３３、第１ヨーク３４及び第
２ヨーク３５が磁気回路３６を構成し、該磁気回
路３６内に前記空心コイル３２が位置する。な
お、これらの空心コイル３２、永久磁石３３、第
１ヨーク３４および第２ヨーク３５は、スプール
２６を駆動するリニアモータ４５を構成する。

また、第２ヨーク３５には、図中左右方向に貫
通する貫通孔が形成され、該貫通孔内に、ケース
５４に螺合してロツクナツト３８によりケース５
４に固定される中空形状のスプリングホルダ３７
が挿入されている。このスプリングホルダ３７内
には、ボビン３１の図中左端部に当接可能な第２
ストツパ３９がロツクナツト４０によりスプリン
グホルダ３７へ締結可能に螺合している。

第２ストツパ３９は、スプール２６の図中左方
向の最大変位を規制する。なお、４１はボビン３
１とスプリングホルダ３７との間に縮装された第
１セントラルスプリング、４２はケース５４とボ
ビン３１との間に縮装された第２セントラルスプ
リングであり、これら第１セントラルスプリング
４１および第２セントラルスプリング４２は、ス
プール２６を中立位置（図示の位置）へ付勢す
る。

また、前記突条２７ａ，２７ｂには、それぞれ
に、ノツチ４６ａ，４６ｂが穿設してある。これ
らノツチ４６ａ，４６ｂは、スプール２６が中立
位置にあるとき、２つのアウトレツトポート５９
ａ，５９ｂをドレンポート５８に連通させる働き
をする。

すなわち、前記空心コイル３２へ与えられる制
御電流が零になると、スプール２６が中立位置に
復帰し、上記ノツチ４６ａ，４６ｂを介して油圧
シリンダ１５に与えられていた作動油圧をドレン
してしまう。

油圧シリンダ１５内には、センタリングスプリ
ング１８が内装されており、ピストン１７を常時
中立位置方向へ付勢しているため、上記作動油圧
のドレンがなされることにより、それまではセン
タリングスプリング１８の付勢力に抗してピスト
ン１７を変位させていた作動油圧が無くなり、ピ
ストン１７は中立位置へ戻されることになる。

なお、オイルポンプ５６は、第１図に示すよう
に、バツテリー３を電源とするモータ２によつて
駆動される。８は作動油圧を定圧に保つためのリ
リーフ弁、９はアキユムレータ、１０はオイルフ
イルターである。

サーボアンプ１２は、制御回路５から供給され
る操舵輪１の操舵量目標値信号e₀と、変位センサ
１３で検出される油圧シリンダ１５のピスストン
１７の変位量の検出信号（これは、操舵輪１の転
舵量に対応する）S₂をアンプ１４で増幅した信号
e_iとの偏差に比例した電流Ｉを出力し、サーボ弁
１１を制御する。

前記制御回路５は、ハンドル操舵角センサ４で
検出されるステアリングハンドル６２の操舵角の
検出信号θ_sと、車速センサ６で検出される車速の
検出信号Ｖ，およびヨーレートセンサ７で検出さ
れるヨーレートの検出信号φに基づいて、操舵輪
１の操舵量目標値を求め、この操舵量目標値に対
応する電圧信号を操舵量目標値信号e_pとして出力
する。

前記振動判別回路６１は、油圧シリンダ１５の
ピストン１７に取付けられた振動センサ６０で検
出されるピストン１７の振動量の検出信号S₁を入
力し、この検出信号S₁に基づいて、ピストン１７
の振動量の大小を判別する。この振動判別回路６
１の具体的な構成は、第３図に示すようになつて
いる。

振動センサ６０の出力信号S₁は、増幅回路６１
１で増幅された後、発振成分を濾波（例えば、殆
ど500Hz以上の成分からなる発振成分を取り出す
ため、カツトオフ周波数が500Hzのハイパスフイ
ルタを用いる）するフイルタ回路６１２を経て、
半波整流回路６１３へ入力される。この半波整流
回路６１３で整流された後の信号Ｌは、平均化回
路６１４によつて平滑され、比較回路６１６へ入
力される。なお、振動センサとしては加速度セン
サ又は振幅検出センサのいずれでもよい。

比較回路６１６は、上記平均化回路６１４の出
力信号Ｍと、基準値発生回路６１５から与えられ
る基準値信号V_THのレベル比較を行い、出力信号
Ｍのレベルが基準値信号V_THのレベルを越える場
合に高レベルの信号を出力する。

例えば、第４図に示すように、時点t₁〜t₂の間
で、車体振動等によつて、油圧シリンダ１５のス
プール１７に大きな振動が生じたために、この振
動が振動センサ６０で検出され、フイルタ回路６
１２の出力信号Ｋの振動振幅が大きくなつたとす
る。

このとき、上記信号Ｋの半波整流および平均化
後の信号Ｍのレベルが基準信号V_THのレベルを越
えることにより、比較回路６１６の出力Ｎは、期
間t₁〜t₂の間、高レベル出力になる。

前記サーボ弁１１は、前記サーボアンプ１２か
ら供給される制御電流Ｉの大きさに比例した流量
（但し、油圧シリンダ１５の負荷の影響を受ける）
の作動油を油圧シリンダ１５へ与える。

前記制御電流Ｉは、操舵量目標値信号e₀と油圧
ピストンの変位量の検出信号e_iとの偏差が大きい
程、電流値が大となる。

例えば、第５図ａに示すように制御電流Ｉが変
化したとすると、サーボ弁１１のスプール２６
は、同図ｂに示すように、制御電流Ｉに比例して
変位する。

スプール２６の変位Ｘが一定値X₀（オーバラツ
プ量）を超えると、スプール２６の変位Ｘに対応
した開口面積で、一方のアウトレツトポート５９
ｂが：インレツトポート５７に連通するととも
に、他方のアウトレツトポート５９ａがドレイン
ポート５８に連通する。そして、スプール２６の
第２図中右端が第１ストツパ２４に当接して、ス
プール変位Ｘが最大X_naxになると、その開口面
積は最大となる。

また、制御電流Ｉが逆方向に流れる場合には、
スプール変位Ｘが一定値−X₀（オーバラツプ量）
を超えると、前述の場合は逆に、一方のアウトレ
ツトポート５９ｂがドレンポート５８に連通し、
他方のアウトレツトポート５９ａがインレツトポ
ート５７に連通することになり、操舵輪１は、逆
方向へ転舵される。

そして、操舵量目標値信号e₀と油圧シリンダの
ピストン変位量の検出信号e_iとが一致すると、サ
ーボ弁１１のスプール２６の変位Ｘは、Ｘ＝Ｏと
なり、アウトレツトポート５９ａ，５９ｂは閉じ
られて、油圧シリンダ１５のピストン１７の位置
は変化しなくなる。

上記サーボアンプ１２の具体的回路構成は、第
６図に示すようになつている。

オペアンプOP₁は、制御回路５から入力される
操舵量目標値信号e₀と、変位センサ１３からアン
プ１４を介して入力されるピストン１７の変位量
検出信号e_iとの偏差を増幅する。

オペアンプOP₁の出力e_rは、サーボ弁１１の空
心コイル３２に流す電流の目標値信号e_rとなる。
オペアンプOP₂は、前記電流目標値信号e_rの正負
を判別する比較器であり、e_rが正の信号であると
きに高レベル信号を出力し、アンプA₂を介して
トランジスタT_r4をON状態にする。また、e_rが負
のときには、オペアンプOP₂は低レベル信号を出
力し、インバータI₁およびアンプA₁を介してトラ
ンジスタT_r2をON状態にする。

オペアンプOP₃は、電流制御用のボルテージフ
オロアであり、前記信号e_rが正のときに作動す
る。すなわち、電流目標値信号e_rと、前記空心コ
イル３２に流れる電流値を検出するための電流検
出抵抗R₁の端子電圧信号e_cを入力（e_cはアンプA₃
を介して入力される）して、両信号e_rとe_cのレベ
ルが一致するように、トランジスタＴr3のベース
電流を制御する。従つて、空心コイル３２に流れ
る制御電流Ｉは、電流目標値信号e_rに比例して制
御される。

同様に、オペアンプOP₄は、信号e_rが負のとき
に作動するボルテージフオロアであり、信号e_rと
e_cのレベルが一致するように、トランジスタＴr5
のベース電流を制御する。

そして、上記トランジスタＴr2，T_r4の電源ラ
インには、電源の通過／遮断を行うリレーReが
設けられており、このリレーReは、前記振動判
別回路６１の出力Ｎが高レベルのときに接点が開
かれて電源の遮断を行う。

次に、サーボ系に故障が生じて、油圧シリンダ
１５の作動に異常が発生する前兆として、油圧シ
リンダ１５に大きな機械的振動が発生したときの
サーボアンプ１２の動作を説明する。

第４図に示したように、期間T_bにおいて、油
圧シリンダ１５に大きな機械的振動が発生し、振
動センサ６０の検出信号S₁に振動成分が現われた
とすると、この期間T_bの間、振動判別回路６１
の出力信号Ｎが高レベルとなり、油圧シリンダ１
５に一定値以上の振動が生じ、油圧シリンダ１５
の作動異常が発生することを判断する。

上記出力Ｎが高レベルとなつたことにより、サ
ーボアンプ１１内では、リレーReの接点が開か
れて、電源が遮断される。

これにより、サーボ弁１１へ与えられていた制
御電流Ｉの電流値が零となり、前述したように、
油圧シリンダ１５への作動油圧の供給が停止され
て、操舵輪１は中立位置（舵角が0゜の状態）に戻
され、この状態に保持される。

従つて、油圧シリンダ１５の作動異常によつて
車体挙動の乱れが発生する以前に、未然にこれを
防止するように、操舵輪１の転舵を停止して、中
立位置に保持することにより、安全な走行を行わ
せることができる。

（考案の効果） 以上詳細に説明したように、本考案は、操舵輪
を油圧式転舵アクチユエータを用いたサーボ機構
によつて転舵するとともに、振動センサによつて
前記油圧式転舵アクチユエータの可動部の振動を
検出して、該振動量が所定値以上のときには、操
舵輪を中立位置に保持するようにしたことによ
り、油圧式転舵アクチユエータの作動異常の発生
を未然に検知し、操舵輪の転舵を禁止して、安全
な走行を行うことができる状態にすることが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の構成図、第２図は
第１図中のサーボ弁の構成を示す断面図、第３図
は第１図中の振動判別回路の構成を示すブロツク
図、第４図は同振動判別回路内における入出力信
号の変化の例を示す波形図、第５図は第１図中の
サーボ弁に与えられる制御電流Ｉと第２図中のス
プールの変位量の関係図、第６図は第１図中のサ
ーボアンプの構成を示す回路図である。 １……操舵輪、５……制御回路、１１……サー
ボ弁、１２……サーボアンプ、１５……油圧シリ
ンダ（油圧式転舵アクチユエータ）、１７……可
動部、１８……センタリングスプリング、４６
ａ，４６ｂ……ノツチ、６０……振動センサ、６
１……振動判別回路（振動量判別手段）、Re……
リレー（電流遮断手段）、Ｉ……制御電流。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 操舵輪に連結されるピストンロツドを備え、油
   圧により操舵輪を転舵するとともに、油圧の供給
   が無いときに前記ピストンロツドを中立位置に保
   持するスプリングが内装された油圧式転舵アクチ
   ユエータと、 制御電流によつてスプール変位量が制御され、
   前記油圧式転舵アクチユエータへ供給される作動
   油圧を制御するとともに、制御電流値が零の状態
   のときに前記油圧式転舵アクチユエータへの作動
   油圧の供給を停止するサーボ弁と、 前記操舵輪の転舵量の目標値信号と転舵量の検
   出値信号との偏差に対応する制御電流を前記サー
   ボ弁に供給するサーボアンプと、 前記油圧式転舵アクチユエータの可動部の振動
   を検出する振動センサと、 該振動センサによつて検出される振動量が所定
   値以上であるか否かを判別する振動量判別手段
   と、 該振動量判別手段によつて、前記振動量が所定
   値以上であると判定されるときに、前記制御電流
   の出力を遮断する電流遮断手段とを具備すること
   を特徴とする車両用操舵装置。