JPH05180201A - 流体コントローラおよびそれに用いる論理制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 手動によるステアリング能力を維持して特に
電子制御装置が故障した場合に流体コントローラが電気
油圧弁の作動に優先するようにした流体コントローラお
よびその論理制御システムを提供すること。 【構成】ステアリングホィール17によって作動される回
転弁機構47と、補正信号31に応じて電気油圧弁113 によ
って制御される軸方向弁機構49との両方を備える流体コ
ントローラ15で、回転弁機構及び軸方向弁機構の両方
が、主弁部材63及び追従弁部材65で構成され、回転及び
軸方向の弁部材の両方を同時に作動可能にする。電気油
圧弁の閉ループ制御を行うための論理制御システムを開
示し、これによって自己ステアリング、ふらつき、ドリ
フト等の性能問題をほぼ排除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加圧流体源から全流体
リンク式ステアリング装置の一部を構成しているステア
リングシリンダ等の流体圧作動装置への流体の流れを制
御するために使用される形式の流体コントローラに関す
るものである。特に、本発明は、補助の並列流体路及び
その並列流体路を制御するための論理制御システムを備
えたステアリング装置に関するものである。

【０００２】本発明は、様々な形式の流体コントローラ
に様々な用途で使用できるが、全流体リンク式ステアリ
ング装置に使用される形式の流体コントローラに使用さ
れる時に特に好都合であり、以下にはそれに関して説明
する。

【０００３】

【従来の技術】本発明が関連する形式の典型的な流体コ
ントローラには、様々な流体ポートが形成されているハ
ウジングと、流体メータと、弁手段と、流体メータを流
体が流れるのに応答して弁手段に追従移動を与える構造
体とが設けられている。コントローラの弁手段を流れる
流量は、主流体路の可変流量制御オリフィスの面積に正
比例しており、この流量制御オリフィスの面積はステア
リングホィールの回転率に比例している。

【０００４】本発明が関連する形式の流体コントローラ
を使用する車両の代表例として、農業用トラクタまたは
コンバインがある。そのような車両を電気油圧ステアリ
ング装置で、好ましくは「閉ループ」形式のもの、すな
わちステアードホィールの位置とステアリングホィール
の位置との間の「誤差」が常時補正されるもので操舵で
きるようにすることに関心が高まっている。

【０００５】従来装置では、従来の回転入力全流体リン
ク式ステアリングと、何らかの閉ループ式電気油圧制御
の両方を車両に設けるには、従来形流体コントローラ
と、ステアードホィール位置信号やステアリングホィー
ル位置信号等の様々な信号に応答して作動する別の並列
制御システムとを設ける必要がある。そのようなシステ
ムは、少なくとも概念的には一般的に知られているが、
そのようなシステムを商業的に使用することは非常に限
られていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そのようなシステムに
伴う問題点の１つとして、従来形流体コントローラの作
動を並列電気油圧弁の作動と協調させることが難しい。
例えば、一定の状況では、流体コントローラが電気油圧
弁をオーバライドできるようにすることが望ましい。ま
た、車両を流体コントローラで手動操舵できるようにす
ることが望ましく、多くの種類の車両ではそれが絶対的
に必要であり、これによって流体コントローラ及び電気
油圧弁間の協調がさらに複雑になる。

【０００７】流体コントローラ及び並列電気油圧弁の両
方を含む装置に伴う別の問題として、車両の運転者が特
に関心を持つ一連のステアリング性能基準がある。これ
らの性能基準は、ステアリングシリンダへ送られる流れ
部分が、流体コントローラ及びそのようなコントローラ
に一般的に設けられている流体メータから独立している
そのような装置では特に重要である。

【０００８】例えば、ステアリング装置に「ふらつき」
または「ドリフト」があってはならない、すなわち運転
者がステアリングホィールを回転していない時はいつ
も、ステアードホィールが移動してはならない。別の例
として、適当な「握り」制御がなければならない、すな
わち運転者がステアリングホィールの握りを一定の位置
へ戻した時にはいつも、ステアードホィールが常に対応
位置へ戻らなければならない。最後の例として、並列電
気油圧弁によって行われる補正が、ステアリング装置の
制御が完全に行われていないと運転者が容易に気付かな
いようにすることが望ましい。

【０００９】このような事情に鑑みて、本発明は、流体
コントローラの外部に別体の高価な弁を必要とせず、ま
た手動によるステアリング能力を維持して特に電子制御
装置が故障した場合に流体コントローラが電気油圧弁の
作動に優先するようにした流体コントローラおよびそれ
に用いる論理制御システムを提供することを目的として
いる。

【００１０】本発明の別の目的は、流体コントローラ内
に並列電気油圧弁を設けることによって上記目的を達成
できる改良形流体コントローラを提供することである。

【００１１】本発明のさらなる目的は、改良形流体コン
トローラと、前述したような様々な性能基準を満たすこ
とができる並列電気油圧弁を制御するための論理制御シ
ステムとを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、加圧流体源から流体圧作動装置へ流れる流体の流量
を制御する流体コントローラが提供される。コントロー
ラは、加圧流体源に連結される入口ポート、装置タンク
に連結される戻りポート及び流体圧作動装置に連結され
る第１及び第２制御流体ポートを形成したハウジング手
段を含む形式のものである。弁手段がハウジング手段内
に配置され、主回転弁部材及びそれと協働する相対回転
可能な追従弁部材を有しており、主及び追従弁部材は、
中立回転位置と、主弁部材が追従弁部材に対して中立回
転位置から回転変位している回転作動位置とを備えてい
る。

【００１３】弁部材が回転作動位置にある時、ハウジン
グ手段及び弁部材の協働によって、入口ポートから第１
制御流体ポートまで、及び第２制御流体ポートから戻り
ポートまでを流体連通させる主流体路が形成されるよう
になっている。

【００１４】主及び追従弁部材は、中立軸方向位置及び
軸方向作動位置を備えている。コントローラには、弁部
材を中立軸方向位置の方へ付勢する手段と、弁部材を軸
方向作動位置へ変位させる手段とが設けられている。

【００１５】主弁部材に第１及び第２軸方向流体通路が
形成され、また追従弁部材には、入口ポートと常時流体
連通している第１軸方向流体ポートと、第１制御流体ポ
ートと常時流体連通している第２軸方向流体ポートとが
形成されている。

【００１６】第１及び第２軸方向流体ポートは、弁部材
が中立軸方向位置にある時、それぞれ第１及び第２軸方
向流体通路との流体連通が遮断され、弁部材が軸方向作
動位置にある時、それぞれ第１及び第２軸方向流体通路
と流体連通して、これによって並列流体路の一部を形成
するようになっている。

【００１７】主及び追従弁部材が回転作動位置であると
同時に軸方向作動位置にある時、弁部材及びハウジング
手段の協働によって主流体路及び並列流体路が同時に形
成され、これによって流体圧作動装置へ流れる全流量が
およそ主流体路及び並列流体路の合計流量になるよう
に、軸方向流体ポート及び軸方向流体通路が構成されて
いる。

【００１８】本発明の別の特徴によれば、入力装置の位
置及び移動に応じて加圧流体源から流体コントローラへ
流れる流体の流量を制御することによって、ステアリン
グシリンダの位置を入力装置の位置に一致させる制御方
法が提供されている。

【００１９】この方法は、流体コントローラに、主流体
路を形成するように主弁機構を操作して前記入力装置の
移動に応じてそれを流れる流体の流量を制御させ、か
つ、補助流体路を形成するように補助弁機構を操作して
コマンド信号の変化に応じてそれを流れる流体の流量を
制御させる段階とを有している。

【００２０】本方法にはさらに、入力装置の位置を感知
して入力位置信号を発生する段階と、ステアリングシリ
ンダの位置を感知して出力位置信号を発生する段階と、
出力位置信号を入力位置信号と比較してコマンド信号を
発生する段階とを有し、その最終段階として、コマンド
信号を表す信号を補助弁機構へ送って、出力位置信号を
入力位置信号に近づけるように補助弁機構を調節する。

【００２１】

【作用】上記構成によれば、流体コントローラはステア
リングホィール１７から回転入力を受け、ポンプから流
体圧作動式車両ステアリングシリンダに送られる流量を
制御する。位置センサ２１からステアリングホィール１
７の瞬時回転位置を示す入力位置信号が発生し、また、
位置センサ２５からは出力位置信号を発生する。これら
の信号は論理装置に送られ、ステアードホィールの所望
位置と実際の位置との差である補正信号を発生する。

【００２２】一方、流体コントローラは、ステアリング
シリンダへの主流体路を形成する回転弁機構と、ステア
リングシリンダへの並列流体路を形成する軸方向弁機構
を備え、回転弁機構がステアリングホィールにより制御
され、軸方向弁機構はパイロットステージ制御装置によ
り制御されるが、軸方向弁機構をステアリングホィール
の回転によってオーバライド（優先操作）することがで
きる。

【００２３】そして、本発明の弁機構によれば、回転お
よび軸方向の入力の両方を同時に受けることができ、回
転入力はステアリングの方向を選択して、一定量の流体
を主流体路に流し、軸方向入力はステアリングシリンダ
が必要とする流量全体を制御するために必要な流体の残
量を選択するように作動する。

【００２４】したがって、ステアリングホィールがいず
れの回転量であっても、入力位置信号と出力位置信号と
の差に基づく補正信号がパイロットステージ制御装置に
送られて、ステアリングシリンダを所望位置に位置決め
るため軸方向弁機構に流れる流量を制御する。

【００２５】

【実施例】次に添付の図面を参照しながら説明するが、
これらは本発明を制限するものではなく、図１は、本発
明に従って構成された流体コントローラを含む車両用油
圧パワーステアリング装置を示している。

【００２６】本装置には、本実施例では流量及び圧力補
償形ポンプとして示されている流体ポンプ１１が設けら
れており、その入口は装置のタンク１３に連結してい
る。本装置は流体コントローラ１５を含み、これはステ
アリングホィール１７から回転入力を受け取って、ポン
プ１１から流体圧作動式車両ステアリングシリンダ１９
へ送られる流体の流量を制御する。

【００２７】本発明による１つの重要な特徴によれば、
図１に示されているステアリング装置には、ステアリン
グホィール位置センサ２１が含まれており、このセンサ
２１はステアリングホィール１７の瞬時回転位置を表す
入力位置信号２３を発生する。本装置にはステアードホ
ィール位置センサ２５（好ましくはシリンダ１９に物理
的に関連させる）も設けられており、これは出力位置信
号を発生する。当業者には公知のように、ここで言う
「ステアードホィール位置」とは実際には、ステアード
ホィールに機械的連結していることから、それの位置を
表すステアリングシリンダ１９の位置のことである。

【００２８】入力及び出力位置信号２３及び２７は論理
装置へ送られるが、これは本実施例では一例として速度
選択スイッチ及びコントローラ２９として示されてお
り、その機能については詳細に後述する。当業者には公
知にように、スイッチ２９は信号２３及び２７を比較し
て、ステアードホィールの所望位置（信号２３で表され
ている）とステアードホィールの実際位置（信号２７で
表されている）との差を表す補正信号３１を発生する。
補正信号は、例えば「高速」または「低速」などの運転
者が選択した速度を表す尺度による。補正信号３１は、
詳細に後述するパイロットステージ制御装置３３へ送ら
れる。

【００２９】さらに図１を参照しながら説明すると、流
体コントローラ１５には入口ポート３５と、戻りポート
３７と、１対の制御（シリンダ）流体ポート３９及び４
１とが設けられており、流体ポート３９及び４１はステ
アリングシリンダ１９の両端部に連結している。流体コ
ントローラ１５にはさらに負荷信号ポート４３が設けら
れており、これは信号線４５によってポンプ１１の流れ
及び圧力補償器に接続されている。

【００３０】本発明の中心的特徴によれば、流体コント
ローラ１５には、２種類の関連機能を実施することがで
きる弁機構が設けられており、これについてはここに参
考として包含される同時係属中の米国特許出願第５１３
３６６号に記載されている。弁機構には、ステアリング
シリンダ１９へ連通した主流体路を形成する回転弁機構
４７と、ステアリングシリンダ１９へ連通した並列流体
路を形成する軸方向弁機構４９とが設けられている。回
転弁機構４７の作動はステアリングホィール１７によっ
て制御されるのに対して、軸方向弁機構４９の作動はパ
イロットステージ制御装置３３によって制御されるが、
詳細に後述するように、これはステアリングホィール１
７の回転によってオーバライドすることができる。

【００３１】以上に全体的な説明を行った弁構造体は、
上記米国特許出願第５１３３６６号に詳細に記載されて
いる。親出願の流体コントローラは、主流体路を形成す
るための回転入力または並列流体路を形成するための軸
方向移動のいずれも受けることができるが、主及び並列
流体路の両方を同時に形成できるように機能する弁につ
いては記載されていない。

【００３２】本発明の１つの特徴によれば、流体コント
ローラの弁機構は、回転及び軸方向入力の両方を同時に
受けることができる構造になっている。制限的ではなく
一般的な説明として例を挙げると、回転入力は、ステア
リングの方向を選択して、一定量の流体を主流体路に流
すように弁機構を作動させるのに対して、軸方向入力
は、ステアリングシリンダ１９が必要とする流体の全量
を正確に制御するために必要な流体の残量を選択するよ
うに弁機構を作動させる。あるいは、軸方向入力を多段
比または可変比ステアリングを行うために利用すること
もできる。

【００３３】図２に示されているように、流体コントロ
ーラ１５には、弁ハウジング部分５１、ウェアプレート
５３、流体メータ５５を設けた部分（図１も参照）及び
端部キャップ５７を含めた幾つかの部分が設けられてい
る。これらの部分は、複数のボルト５９（１つだけが図
２に示されている）を弁ハウジング５１に螺着すること
によって密封状に連結保持されている。

【００３４】弁ハウジング５１には、入口ポート３５、
戻りポート３７、制御ポート３９及び４１、及び負荷感
知ポート４３が形成されている。弁ハウジング５１には
弁孔６１も形成されており、この中に回転可能な主弁部
材６３（以下の説明では「スプール」と呼ぶ）及びそれ
と協働する相対回転可能な追従弁部材６５（以下の説明
では「スリーブ」とも呼ぶ）を有している弁構造体が回
転可能に配置されている。スプール６３の前端部に小径
部が設けられており、それに形成されている１組の内側
スプライン６７によって、スプール６３とステアリング
ホィール１７との間が直接的機械連結されている。スプ
ール６３及びスリーブ６５については以下に詳細に説明
するが、スプール及びスリーブは共に回転弁機構４７及
び軸方向弁機構４９の両方を形成していることに注目す
る必要がある。

【００３５】流体メータ５５は公知の形式のものでよ
く、本実施例では内側歯付きのリング部材６９と外側歯
付き星形部材７１とで構成されており、星形部材７１は
リング部材６９内にそれに対して軌道回転移動可能に配
置されている。星形部材７１には１組の内側スプライン
７３が形成されており、これは駆動軸７７の後端部に形
成された１組の外側スプライン７５とスプライン係合し
ている。駆動軸７７には、駆動ピン８１を介して駆動軸
７７とスリーブ６５とを駆動連結させる二股の前端部７
９が設けられている。ピン８１の端部は、スプール６３
に形成された１対の特大のピン開口８３（図８を参照）
に挿通されて、スリーブ６５の開口に比較的締まりばめ
状態ではめ込まれている。ピン開口８３の形状について
は、図８〜１１のスプール−スリーブ配置図を参照しな
がら詳細に説明する。

【００３６】当業者には公知のように、入口ポート３５
からスプール６３及びスリーブ６５に形成された様々な
通路及びポートを流れた加圧流体が次に流体メータ５５
を流れることによって、星形部材７１がリング６９内で
軌道回転移動する。星形部材７１のそのような移動が駆
動軸７７及び駆動ピン８１を介してスリーブ６５を回転
追従移動させることによって、スプール６３とスリーブ
６５との間にステアリングホィール１７の回転率に比例
した特定の相対回転変位量（以下の説明では「回転作動
位置」と呼ぶ）が維持される。

【００３７】スプール６３の前端部（図２の左端部）付
近に中立センタリングばね装置８５が配置されており、
これは、本発明の譲受人に譲渡されており、引例として
本説明に含まれている、ドワイト(Dwight)Ｂ．スティー
ブンソン(Stephenson)が１９９０年１０月２９日付けで
出願した「たわみ角度が大きい回転変調ステアリング
弁」と題する同時係属中の米国特許出願第６０２，８２
９号に詳細に記載されている形式のものである。一般的
に、センタリングばね装置８５には、スリーブ６５をス
プール６３に対して「回転中立」位置（この言葉は図８
に関連した説明で定義する）に向けて付勢する少なくと
も１つの螺旋形の圧縮コイルばねが設けられている。

【００３８】さらに図２を参照しながら説明すると、弁
ハウジング５１の弁孔６１には、スリーブ６５を取り囲
む複数の環状流体室が形成されており、様々なポートと
スリーブ６５の外表面との間を流体連通させている。環
状室３５ｃは入口ポート３５から加圧流体を受け取る一
方、環状室３７ｃは戻り流体を戻りポート３７へ送る。
また、環状室３９ｃは制御ポート３９と連通しており、
環状室４１ｃは制御ポート４１と連通している。さら
に、環状室４３ｃは負荷信号ポート４３と連通してい
る。

【００３９】リング６９内を軌道回転する星形部材７１
の噛合相互作用によって複数の膨張及び収縮流体容積室
８７が形成され、そのような容積室８７の各々に隣接す
る位置においてポートプレート５３に流体ポート８９が
形成されている。弁ハウジング５１には複数の軸方向の
孔９１（図２には１つだけ示されている）が形成されて
おり、それらの各々は流体ポート８９の１つと開放連通
している。弁ハウジング５１にはさらに１対の半径方向
の孔９３Ｌ及び９３Ｒが設けられて、各軸方向孔９１と
弁孔６１との間を連通させており、これについては詳細
に後述する。

【００４０】図１に示されている一般形式のコントロー
ラ弁機構３５の通常の回転作動は当業者には公知である
と考えられるので、そのような作動についてはここでは
簡単に説明するだけとする。

【００４１】ステアリングホィール１７を例えば時計回
り方向へ回転させると、スプール６３も、車両の運転者
から見て時計回りに回転して、スプール６３及びスリー
ブ６５間の一連の可変流量制御オリフィス（回転弁機構
４７を構成している）を開放する。これらのオリフィス
によって、流体が入口ポート３５から一連のオリフィス
の幾つかを流れ、さらに半径方向の孔９３Ｒ及び軸方向
の孔９１を通って流体メータ５５の膨張容積室８７へ流
れることができるようになる。

【００４２】流体メータ５５の収縮容積室から流出した
流体は、残りの軸方向の孔９１を通り、さらに半径方向
の孔９３Ｌを通ってから弁機構内の別の可変オリフィス
を通り、シリンダポート３９から流出してステアリング
シリンダ１９へ送られる。ステアリングシリンダから戻
った流体は、シリンダポート４１へ流入してから、弁機
構内の別の可変オリフィスを通って戻りポート３７へ流
れる。

【００４３】上記の流体路は本明細書で「主流体路」と
呼ぶものであり、この用語は、スプール及びスリーブが
回転作動位置にある時の上記流体路またはその一部を意
味するために使用されているものである。以上に説明し
た部材はいずれもすでに公知であり、本発明の譲受人に
譲渡されている様々な先行特許に記載されている。

【００４４】次に、本発明の様々な特徴を有する新しく
付け加えられた部材について説明するが、それらの多く
は上記親出願にも記載されている。スプールースリーブ
形式の従来形コントローラでは、弁機構内の流量制御オ
リフィスの面積は、スプール及びスリーブ間の相対回転
のみで変化させるものである。従って、そのようなコン
トローラでは、スリーブの軸方向長さをスプールの長さ
（但し、小径部分を除く）とほぼ同じにするのが一般的
であった。

【００４５】スプール及びスリーブ間の相対回転とスプ
ール及びスリーブ間の相対軸方向移動との両方に応答し
て、弁機構内の流量制御オリフィスを定めること、及び
前述したように同時にそれを定めることができること
が、本発明の１つの重要な特徴である。制限的ではない
が、一例として、本実施例ではスリーブ６５をスプール
６３の隣接部分よりも軸方向に短くし、またスリーブ６
５をスプール６３に対して中立軸方向位置から「軸方向
作動位置」（この用語については詳細に後述する）へ軸
方向に変位させる手段を設けることによって、この相対
軸方向移動を実施できるようにしている。

【００４６】主に図３及び４に示されているように、半
径方向において弁ハウジング５１及びスプール６３間に
シールグランド９５が配置されており、スナップリング
９７によって弁ハウジング５１に固定されている。図４
からわかるように、シールグランド９５には４つの円弧
部分９９が設けられて、シールグランド９５の本体部分
から軸方向後方（図３の右方向）へ延出している。円弧
部分９９は、弁ハウジング５１の隣接した円筒形表面に
密接するように配置されている。円弧部分９９の半径方
向内側にボールベアリングセット１０１が設けられてい
る。円弧部分９９と弁ハウジング５１及びボールベアリ
ングセット１０１とによって４つのほぼ正方形の開口１
０２が形成されており、これらの正方形の開口１０２の
各々の中に圧縮コイルばね１０３が配置され、ばねの左
端部はシールグランド９５の本体部分に当接し、ばねの
右端部はウェアワッシャ１０５に当接している。

【００４７】図５は、図３と同様な構造を示しており、
ポートプレート５３がスリーブ６５と協働して室１０６
を形成しており、またポートプレート５３に４つの開口
が形成されて、その各々の開口の中に圧縮コイルばね１
０７が配置されている。各ばね１０７の図５において右
端部はポートプレート５３に当接しており、左端部はウ
ェアワッシャ１０９に当接している。ばね１０３及びば
ね１０７の主たる機能は、スリーブ６５を図３及び５に
示されている中立軸方向位置の方へ押し付けること、す
なわちスリーブ６５が軸方向作動位置へ変位した後にス
リーブ６５を中立軸方向位置へ戻すことである。

【００４８】再び図３及び５を参照しながら説明する
と、加圧時に室１０２がスリーブ６５を図３の右方向
へ、後述する図１０及び１１に示されている軸方向作動
位置にほぼ相当する位置へ押し付ける。室１０２が加圧
されると、室１０６内の圧縮ばね１０７（図５を参照）
が圧縮される。同様に、加圧時に室１０６がスリーブ６
５を図５の左方向へ押し付ける。室１０６が加圧される
と、開口１０２内の圧縮ばね１０３が圧縮される。

【００４９】再び主に図２を参照しながら、スリーブ６
５を軸方向作動させるための電気油圧制御回路について
簡単に説明する。端部キャップ５７に段差付き孔１１１
が形成されており、図１に概略的に示されているパイロ
ットステージ制御装置３３を有する電磁ソレノイド弁１
１３がその中に収容されている。ソレノイド弁１１３に
設けられた弁スプール１１５は、図２に示されている中
立の中央位置から上方作動位置または下方作動位置へ移
動可能である。ソレノイド弁１１３の構造及び機能につ
いては、上記親出願に詳細に記載されているので、ここ
では簡単に説明するだけとする。

【００５０】図２に幾分概略的に示されているように、
端部キャップ５７には、室１０２に連通している流体通
路１１７が形成されている。同様に端部キャップ５７に
形成された流体通路１１９は、ボルト５９の小径部分を
介して室１０６に連通している。端部キャップ５７には
さらにポート１２１が形成されており、これは装置タン
ク１３または他の低圧または高圧の圧力源に連通させる
ことができる。説明の便宜上、ポート１２１をタンクに
接続するとすると、弁スプール１１５が図２に示されて
いる中央位置にある時、両方の室１０２及び１０６がタ
ンクに連通し、スリーブ６５は図２、７及び９に示され
ている軸方向中立位置に維持される。スリーブ６５を軸
方向作動位置へ移動させるためのソレノイド弁１１３の
作動を説明するためには、スプール及びスリーブについ
てさらに詳細に説明する必要があるから、それについて
は後述することにする。

【００５１】本発明の範囲内において、ソレノイド弁１
１３はオン／オフ式にすることができ、その場合には図
２に示されている中央位置と所望の作動位置との間でパ
ルス幅変調することができる。あるいは、ソレノイド弁
１１３は、両端作動位置間のいずれの位置へも比例制御
できる形式にしてもよい。その他の様々な電気油圧制御
装置も使用することができ、それらはすべて、添付の請
求項に記載されている機能を実行する限り、本発明の特
許請求の範囲に含まれる。

【００５２】弁機構 次に、図６〜図８を参照しながら、スプール６３及びス
リーブ６５をそれらに形成された様々なポート及び通路
に関して詳細に説明する。以下の説明において、一部の
ポート及び通路は、仮想中央基準面ＲＰ（図８を参照）
に対して対称的またはほぼ対称的に配置されており、そ
れらの部材は、基準面ＲＰの左側または右側にあること
を示すため、参照番号の後にそれぞれＬまたはＲを付け
て示されている。それに対して、その他の部材のあるも
のは、基準面ＲＰの反対側に対応の部材を備えておら
ず、それらは参照番号だけで示されている。

【００５３】図８〜図１１の重合図は、主にスプール６
３（点線）とスリーブ６５（実線）との間の接合面を示
すためのものであり、そのためスリーブ６５の外表面だ
けに見られる一部の構造的特徴は図７の立面図だけに示
されており、後続のスプール−スリーブ重合図には示さ
れていない。図６及び図７のスプール６３及びスリーブ
６５は、図２，図８及び図９に示されている中立軸方向
位置に対応した相対軸方向位置にある。

【００５４】スプール６３には１対の環状のメータ溝１
２３Ｌ及び１２３Ｒが形成されており、これらはそれぞ
れ半径方向孔９３Ｌ及び９３Ｒと軸方向に整合してい
る。メータ溝１２３Ｌには圧力通路１２５Ｌが流体連通
しており、メータ溝１２３Ｒには圧力通路１２５Ｒが流
体連通している。円周方向において各圧力通路１２５Ｌ
に隣接して戻り通路１２７Ｌが設けられ、また反対側の
円周方向において各圧力通路１２５Ｒに隣接して戻り通
路１２７Ｒが設けられている。図６及び図８の左端部側
において、スプール６３に４つのタンクポート１２９が
形成されている。戻り通路１２７Ｌ及び１２７Ｒとタン
クポート１２９の両者はスプール６３の内部まで延在し
ている。

【００５５】図７及び図８において、スリーブ６５には
２対の圧力ポート１３１が基準面ＲＰの幾分右側に設け
られている。各対の圧力ポート１３１の左側に１対の負
荷感知ポート１３３が設けられており、それらは共にス
リーブ６５の外表面に形成された環状負荷感知溝１３５
と開放連通している。溝１３５は、環状室４３ｃを介し
て負荷感知ポート４３と常時連通している。スリーブ６
５にはさらに、戻り通路１２７Ｌ付近に作動ポート１３
７Ｌが設けられ、戻り通路１２７Ｒ付近に作動ポート１
３７Ｒが設けられている。

【００５６】スリーブ６５にはさらに、メータ溝１２３
Ｌと常時連通している複数のメータポート１３９Ｌと、
メータ溝１２３Ｒと常時連通している複数のメータポー
ト１３９Ｒとが設けられている。メータポート１３９Ｌ
及び１３９Ｒの各々には、スリーブ６５の外表面に形成
されたほぼ矩形の開口が設けられており、矩形開口は、
スリーブ６５が図７及び図８に示されている中立軸方向
位置からいずれかの軸方向に変位した場合でも、メータ
ポート１３９Ｌ及び１３９Ｒと半径方向孔９３Ｌ及び９
３Ｒとの間をそれぞれ整流流体連通させることを可能に
するものである。

【００５７】スリーブ６５には複数のタンクポート１４
１が設けられており、その各々は環状室３７ｃを介して
戻りポート３７と常時連通している。上記のポート及び
通路は全て回転弁機構４７に関するものであって、当業
者には公知であるから、以下に簡単に説明するだけとす
る。

【００５８】次に、図９を参照しながら説明すると、ス
テアリングホィール１７及びスプール６３を時計回りに
回転させる（スプール６３が図９において「下方」へ移
動する）と、加圧流体が入口ポート３５から環状室３５
ｃへ流れ、次に圧力ポート１３１を通るが、この時に圧
力ポート１３１は圧力通路１２５Ｒと重合して主可変流
量制御オリフィスＡ１ｒを形成している。「Ａ１」の後
の「ｒ」は、スプール及びスリーブの相対回転移動に応
答して形成されたオリフィスであることを示しているに
すぎない（図１も参照）。同時に、上記のようにして通
路１２５Ｒ（Ａ１ｒオリフィスの下流側）内の圧力が上
側負荷感知ポート１３３を介して負荷感知ポート４３で
「感知」される、または伝達される。オリフィスＡ１ｒ
を流れた流体はメータ溝１２３Ｒに流入してから、メー
タポート１３９Ｒを通って流体メータ５５へ流れ、メー
タから戻ってメータポート１３９Ｌを通り、メータ溝１
２３Ｌへ流入する。この「計量」流体は圧力通路１２５
Ｌへ流入するが、この時に圧力通路１２５Ｌは作動ポー
ト１３７Ｌと重合しており、可変流量制御オリフィス
（Ａ４ｒ）を形成している。計量流体は、オリフィスＡ
４ｒから環状室３９ｃへ流れ、さらにそこから制御ポー
ト３９へ、続いてステアリングシリンダ１９へ流れる。
ステアリングシリンダ１９の排出側から戻る流体は制御
ポート４１へ流れてから、環状室４１ｃへ流入し、作動
ポート１３７Ｒ及び戻り通路１２７Ｒの重合によって形
成されたオリフィスＡ５ｒを流れる。この戻り流体は次
に、スプール６３の内部を流れて、タンクポート１２９
及びタンクポート１４１から環状室３７ｃへ半径方向外
向きに流れてから、戻りポート３７へ、続いて装置タン
ク１３へ流れる。このように、上記流体路は、スプール
及びスリーブが中立回転位置から回転作動位置へ変位し
た時に形成される「主流体路」を構成している。しか
し、図８及び９では、スプール及びスリーブが共にまだ
互いに対して中立軸方向位置にあることに注意する必要
がある。

【００５９】弁機構の軸方向作動 上記親出願の場合と同様に、弁部材の軸方向作動によっ
て流体コントローラ内に並列流体路が形成され、好まし
くはそれがスプール及びスリーブの相対回転に応じて形
成される主流体路から独立するように弁部材を配置する
ことが、本発明の重要な特徴である。ここで主及び並列
流体路に関して「独立している」とは、主流体路は流体
メータ５５を流れるのに対して、並列流体路はそれを流
れないという事実を主に言っているものである。当然な
がら、主及び並列流体路が環状室３５ｃから始まり、両
流体路が環状室３９ｃ（右旋回の場合）で合流するとい
う観点からすれば、両流体路は完全には分離していな
い。

【００６０】軸方向弁機構４９の以下の説明及び特許請
求の範囲の記載において、様々な部材（ポート、通路
等）に対して「軸方向」という用語が用いられている。
この用語「軸方向」は、必ずしも特定の部材の構造的特
徴または特定の取り付け向きを定めるのではなく、その
特定の部材がスリーブ６５の軸方向作動に関連している
こと、または軸方向機構４９に組み込まれていることを
表している。

【００６１】図８及び図９に示されているように、上記
のほとんどすべての部材は回転弁機構４７に関するもの
であり、これらの部材の多くはピン開口８３に軸方向に
隣接している。さらに図８及び図９からわかるように、
円周方向においてピン開口８３間に、まだ詳細に説明し
ていないが軸方向弁機構４９を構成するポート及び通路
部分が設けられている。

【００６２】次に図１０を参照しながら、軸方向弁機構
４９について詳細に説明する。スプール６３には複数の
圧力通路１５１Ｌが形成されており、これらは円周方向
に設けられた通路１５３Ｌによって相互連通しており、
スプール６３にはさらに複数の圧力通路１５１Ｒが形成
されており、これらは円周方向に設けられた通路１５３
Ｒによって相互連通している。圧力通路１５１Ｌは、軸
方向連結通路１５７を介して複数の作動通路１５５Ｌ
（図１０の右側部分に設けられている）と無制限連通し
ている。同様に、圧力通路１５１Ｒは、軸方向連結通路
１５７を介して複数の作動通路１５５Ｒ（図１０の左側
部分に設けられている）と無制限連通している。スプー
ル６３にはさらに複数のタンク通路１５９Ｌ及び複数の
タンク通路１５９Ｒが設けられている。軸方向弁機構４
９の説明において、「複数の」と説明を付けた様々な通
路のそれぞれが３つずつ示されているが、その数は本発
明の重要な点ではなく、並列流体路に所望の流量が得ら
れさえすればよい。

【００６３】スリーブ６５には複数の圧力ポート１６１
が形成されており、これらは環状室３５ｃを介して入口
ポート１３５と常時連通している。圧力ポート１６１の
左側に１つの負荷感知ポート１６３が設けられている。
スリーブ６５にはさらに、複数の作動ポート１６５Ｌ
（図１０の右端部側）と複数の作動ポート１６５Ｒ（図
１０の左端部側）とが設けられている。

【００６４】ステアリングホィール１７を時計回りに回
転させて右旋回する場合、スプール６３がスリーブ６５
に対して図９を参照しながら説明した回転作動位置へ回
転する。本発明の重要な特徴によれば、回転弁機構４７
は、ステアリングホィール１７の回転によって主流体路
（回転弁機構４７）に流体が流れ、それによってステア
リングホィール１７で選択された変位量よりも少ない量
だけステアリングシリンダ１９が変位するように意図的
に設計されている。言い換えれば、ステアリングホィー
ル１７がいずれの回転量であっても、入力位置信号２３
と出力位置信号２７とを比較すると、必ず「誤差」が生
じ、このためステアリングシリンダ１９を所望位置に位
置決めするためには軸方向弁機構４９を流れる追加流量
が必要であることを表す信号３１が発生する。

【００６５】従って、通常のステアリング作動中は常
に、軸方向弁機構４９を流れる流量を調整できるように
補正信号３１が図１のパイロットステージ制御装置３３
へ送られる。再び図２を参照すると、補正信号３１がソ
レノイド弁１１３へ送られると、右旋回状態であると仮
定して、弁スプール１１５が下向きに移動して、前側の
室１０２から通路１１７を介して排油される一方、通路
１１９を介した室１０６から排油が遮断される。

【００６６】その結果、室１０６内で圧力が上昇し、ス
リーブ６５が図２の左方向へ図１０に示されている位置
まで移動する。一般的に、戻りポート３７の下流側で管
路を規制し、これによってスプール６３内で圧力が上昇
し、その圧力が通路１０８を介して室１０６内へ伝達さ
れることによって、室１０６が加圧される。同様に、室
１０２も通路１０４を介して加圧できる。

【００６７】その後、補正信号３１が変化すると、スプ
ール１１５の位置及びスプール６５の軸方向位置が変化
して、回転弁機構４７を流れる流量に加えられた時にス
テアリングシリンダ１９を所望位置に位置決めできる流
量になる流量を軸方向弁機構４９に維持できるようにな
っている。

【００６８】再び図１０を参照しながら説明すると、ス
リーブ６５が左方向へ図示の位置まで移動すると、各圧
力ポート１６１が対応の圧力通路１５１Ｒと連通して、
その間の合計重合部分でオリフィスＡ１ａが形成され
る。Ａ１の後のａは、スプール及びスリーブの相対軸方
向移動に応じて形成されたオリフィスであることを示し
ているだけである。圧力通路１５１Ｒに流入した加圧流
体は軸方向連結通路１５７を流れてから、作動通路１５
５Ｒに流入する。この時に通路１５５Ｒは作動ポート１
６５Ｒと連通しており、その間の合計重合部分でオリフ
ィスＡ４ａが形成される。作動ポート１６５Ｒを流れた
流体は環状室３９ｃに流入して、主流体路の流体と合流
する。

【００６９】前述したように、ステアリングシリンダ１
９から戻った流体は環状室４１ｃを流れ、そこから一部
が主流体路の残りの部分を流れる、すなわち作動ポート
１３７Ｒと戻り通路１２７Ｒとの重合部分で形成された
オリフィスＡ５ｒを流れる。残りの流体は、作動ポート
１６５Ｌとタンク通路１５９Ｒとの合計重合部分で形成
されたオリフィスＡ５ａを流れる。次に、この流体はす
べてスプール６３の内部へ流入して、そこから「調整」
状態で装置タンク１３へ流れて、それによってスリーブ
６５の軸方向位置を制御するために必要なパイロット圧
力が得られる。

【００７０】手動オーバライド（優先操作） 軸方向弁機構４９は、運転者がまだ車両に乗っている時
間の少なくとも一部で使用される自動誘導装置の一部と
して作動させることができると考えられる。例えば運転
者が自動誘導装置によって決定された公称車線から外れ
る必要に突然気付いた場合、運転者がそのような自動誘
導装置を手動でオーバライドできることが本発明の重要
な特徴の１つである。

【００７１】また、運転者がステアリングホィール１７
を回転してメータ５５をハンドポンプとして作動させる
ことができるようにして、車両を手動で操舵できるよう
にすることが重要である。いずれの場合も、補正信号３
１が存在しても軸方向弁機構４９へ流体をまったく流さ
ないで、回転弁機構４７で操舵できることが必要であ
る。

【００７２】次に図１１を参照しながら説明すると、ス
プール及びスリーブは、圧力ポート１３１が圧力通路１
２５Ｒと全開放連通する最大回転作動位置へ相対変位し
ており、回転弁機構４７に最大流量が得られる。スプー
ル及びスリーブがこの最大回転作動位置にある時、図１
１に示されているように、軸方向弁機構４９内で圧力ポ
ート１６１は圧力通路１５１Ｒに連通していない。

【００７３】同様に、作動ポート１６５Ｒは作動通路１
５５Ｒと連通しておらず、作動ポート１６５Ｌはタンク
ポート１５９Ｒと連通していない。従って、並列流体路
のオリフィスＡ１ａ、Ａ４ａ及びＡ５ａはすべて閉鎖さ
れる（流れ面積がゼロになる）ので、回転弁機構４７、
すなわち主流体路を流れる流体だけがステアリングシリ
ンダ１９へ送られる。

【００７４】当業者には公知のように、メータ５５をハ
ンドポンプとして使用して手動で操舵する時、コントロ
ーラの弁機構を流れる「短絡」流体路がないことが重要
である。公知のように、本発明が関連した形式のコント
ローラでは、手動操舵は最大回転弁偏位（すなわち図１
１に示されている回転位置）において行われるものであ
る。

【００７５】従って、軸方向弁機構４９を図１１に示さ
れている構成にして、並列流体路を閉鎖することによっ
て、手動操舵を行うことができる。また、コントローラ
が車両誘導装置の一部として作動しており、図１０に示
されている軸方向スリーブ位置が命令されている場合
で、運転者が誘導装置を「オーバライド」する必要に気
付いた場合、ステアリングホィール１７を反対方向の最
大回転作動位置まで反対方向へ回転させることができ
る。

【００７６】圧力通路１２５Ｌが圧力ポート１３１と開
放連通するまで、スプールが図１１において「上向き
に」移動する。同時に、スプール６３に形成されている
様々な通路が同じ量だけ「上向きに」移動し、スリーブ
６５は、（電子制御装置が正常に機能している場合）、
図１１のほぼ右方向へ移動するか、（電子制御装置が正
常に機能していない場合）、図１１に示されている位置
と同じ軸方向位置に留まる。いずれの場合も、各圧力通
路１５１Ｌはそれぞれ対応の圧力ポート１６１よりも
「上方」に位置するので、軸方向弁機構４９に流体が流
れない。

【００７７】制御論理 図１２及び図１３は、制御システムに以上に説明した流
体コントローラ１５を好適に含むことができる、車両の
ステアリング用の好適な論理制御システムを示してい
る。

【００７８】図１２の論理図内の部材の一部は図１の油
圧概略図のものと同一であるが、それによって図１と図
１２との間に特別な関係があることを示すものではな
い。図１の概略図は主に、流体コントローラ１５と、速
度選択及びコントローラ２９が入力位置信号２３及び出
力位置信号２７を受け取って比較し、それから得られる
補正信号３１を発生する簡略化したシステムでの流体コ
ントローラ１５の用法を説明するためのものである。補
正信号３１がパイロットステージ制御装置３３へ送られ
ることによって、補正信号３１を「無」にしようとす
る、すなわち補正信号３１がゼロになるまで、出力位置
信号を入力位置信号に近づけるように軸方向弁機構４９
が調整される。

【００７９】それに対して、図１２の制御論理図は、図
１３のグラフと合わせて、流体コントローラ１５を用い
る形式のステアリング装置全体の重要な特徴であると考
えられる様々な制御機能及びアルゴリズムを説明するた
めの基本となるブロック図である。

【００８０】まず図１２を参照しながら、図を簡単に説
明した後、様々な制御機能及びアルゴリズムについて順
次詳細に説明することにする。図１の概略図の場合と同
様に、ステアリングホィール１７には、入力位置信号２
３を発生するステアリングホィール位置センサ２１が設
けられている。入力位置信号２３は参照用テーブル１７
１へ送られ、この参照用テーブル１７１へは速度選択ス
イッチ１７５から車両状態信号１７３も送られる。速度
選択スイッチ１７５を利用して、２種類（またはそれ以
上）のステアリング「利得」、すなわちステアリングホ
ィール１７のある回転量に対してステアードホィール位
置の２種類の変化率のうちで手動選択する機会を運転者
に与えることができるようにしてもよい。

【００８１】参照用テーブル１７１へのさらなる入力と
して、実際の瞬時ステアードホィール位置を表す出力位
置信号２７がある。参照用テーブル１７１からの出力
は、所望のステアードホィール角度（位置）を表す信号
１７７である。所望ステアードホィール角度信号１７７
は加算器１７９へ送られ、加算器１７９へは他の入力と
して出力位置信号２７が送られる。加算器１７９の出力
は、当業者には公知のように、基本的に信号１７７及び
２７間の差である位置誤差信号１８１である。

【００８２】所望ステアードホィール角度信号１７７は
導関数回路１８３へも送られ、導関数回路１８３は信号
１７７を微分する（それの導関数を得る）ためのもので
ある。そのため、当業者には公知のように、回路１８３
の出力は、所望ステアードホィール角度の変化率を表す
信号１８５である。この変化率信号１８５は、以下に説
明する制御機能の幾つかにおいて利用される。変化率信
号１８５は積分回路１８７へ送られ、積分回路１８７の
機能は、変化率信号１８５を積分すること、すなわち変
化率信号１８５を位置を表す信号へ、ここではステアー
ドホィールの所望位置へ変換し直すことである。積分回
路１８７へは別の入力として状態変化信号１７３が送ら
れるが、その理由については以下に説明する。

【００８３】変化率信号１８５は回路１８９へも送ら
れ、この回路には位置誤差信号１８１も送られており、
その機能は利得信号１９１を変化させることによって積
分回路１８７の利得を変調させることである。利得信号
１９１は、出力位置信号２７と共に積分回路１８７へ追
加入力として送られる。積分回路１８７の出力であるコ
マンド信号は、P.I.D.制御ループ１９５の正入力部へ送
られ、P.I.D.の負入力部へは出力位置信号２７が送られ
る。当業者には公知のように、P.I.D.とは、「比例・積
分・微分」のことである。本実施例では、P.I.D.制御ル
ープ１９５には、少なくともパイロットステージ制御装
置３３、流体コントローラ１５、ステアリングシリンダ
１９及びステアードホィール位置センサ２５が含まれて
いるため、P.I.D.制御ループ１９５の出力は、図１２に
示されているように、出力位置信号２７である。P.I.D.
制御ループ１９５の機能は、コマンド信号１９３の変化
に応じて、出力位置信号２７がコマンド信号１９３に近
づくように、すなわち差が「無」になるようにパイロッ
トステージ制御装置３３を調節することである。

【００８４】本発明の制御論理の重要な特徴は、コマン
ド信号１９３が瞬間的に命令されたステアードホィール
位置を表わすものであって、所望のステアリングホィー
ル位置を真に表すステアリングホィール１７の位置に単
に等しいものではなく、またそれに正比例しているもの
でも、その位置そのものを表すものでもないということ
である。反対に、コマンド信号１９３は、様々な時間及
び様々な状況において所望ステアードホィール角度信号
１７７とは幾分異なって、ステアリング装置を幾つかの
所望の性能基準に合わせることができるようにしてい
る。これらの基準を簡単に説明した後、システムをそれ
ぞれの基準に合わせることができるようにする制御機能
及びアルゴリズムについて詳細に説明することにする。
性能基準には以下のものが含まれる。

【００８５】１．車両の始動時に、実際のステアードホ
ィール（ステアリングシリンダ１９の実際の位置）とス
テアリングホィール１７の位置との間の「誤差」は、運
転者が気付かない方法及び比率で補正されなければなら
ない。

【００８６】２．車両「状態」の変化によって、ステア
ードホィールの位置の誤差が直ちに過剰補正されること
がないようにする。

【００８７】３．ステアリングホィール１７を運転者が
移動させていない時はいつも、ステアードホィールがま
ったく移動しないようにする。

【００８８】４．ステアリングホィール１７を運転者が
移動させた時だけ、ステアードホィールが移動する（ス
テアリングシリンダ１９が移動する）ようにする。

【００８９】５．ステアリングホィール１７を運転者が
移動させた時はいつも、運転者が期待する方向へ期待さ
れた適量だけステアードホィールが移動するようにす
る。 ６．通常のステアリング作動中、及び上記基準に従っ
て、ステアードホィールは所望ステアードホィール角度
（位置）からずれてはならない。

【００９０】始動 図１３は、絶対ステアリングホィール変位量に対するス
テアリングホィール及びステアードホィールの位置を示
すグラフである。言い換えれば、図１３のグラフは、流
体コントローラ１５に対するステアリング「入力装置」
が、あるステアリングホィール位置に対して複数の所望
ステアードホィール角度が存在し得るステアリングホィ
ールであるという仮定に基づいている。

【００９１】本実施例では、一例として、ステアリング
ホィール１７がロック位置間で６回転させることができ
る車両について本発明のシステムを説明する。言い換え
れば、中立の中央位置から、ステアリングホィール１７
はストップに係合するまでに反時計回りに３回転させる
ことができ、また他方のストップに係合するまでに時計
回りに３回転させることができる。

【００９２】ステアリングホィール位置（入力位置信号
２３）のグラフの上にステアードホィール位置（出力位
置信号２７）のグラフが重なっている。このため、例え
ばステアリングホィール１７の各回転でステアードホィ
ール１５が所定角度回転して、ステアリングホィール１
７がストップに当接するまで回転させると、ステアード
ホィールがその特定方向に４５度回転する。エンジンす
なわち車両を始動させると、幾つかの異なった基準及び
制御機能が作用する。

【００９３】車両エンジンが始動するか、車両状態に他
の何かの変化、例えば速度選択スイッチ１７５が別の
「速度」位置へ移動するなどの変化がある時はいつも、
適当な車両状態信号１７３が参照用テーブル１７１へ、
また積分回路１８７へ送られる。状態信号１７３が状態
の変化を示している時はいつも、積分回路１８７がリセ
ットされ、コマンド信号１９３がステアードホィール位
置信号２７に等しくなるように初期化されるため、最初
はステアードホィール位置の補正は行われない。これは
上記第１及び第２基準を満足させる。

【００９４】瞬時初期化の後、ステアリングホィール及
びステアードホィールにミスアラインメントがあれば、
補正を行うことができる。再び、図１２及び図１３を参
照すると、始動時にステアリングホィールの位置が通常
通りに感知され、瞬時ステアリングホィール位置信号２
３が参照用テーブル１７１に送られる。瞬時ステアリン
グホィール位置を図１３のグラフ中の線「Ｉ」で表した
時、その特定のステアリングホィール位置が線２７上の
６つのステアードホィール位置のいずれかの１つに対応
し得ることがわかるであろう。線Ｉと線２３との６つの
交点から線２７まで引いた６本の垂直線に注目された
い。

【００９５】また図１３には、初期ステアードホィール
位置を表している点「２７ｉ」を含む点線が引かれてい
ることに注目されたい。初期ステアードホィール位置信
号２７ｉを理論的に可能なステアードホィール位置信号
２７−１〜１７−６の各々と数学的に比較して、どの対
の信号の場合に絶対差が最も小さくなるかを調べる。図
１３に示されている例では、初期信号２７ｉと信号２７
−５との間で絶対差が最も小さくなることがわかり、こ
れによってステアードホィール位置信号２７が、ステア
リングホィール位置信号２３の第５傾斜の上方の信号２
７−５であることが示される。

【００９６】図１３に示されている例では、初期ステア
ードホィール位置信号２７ｉが信号２７−５の右側に位
置している、すなわちステアリングホィールの回転方向
が時計回りであると仮定すると、実際のステアードホィ
ール位置（信号２７ｉ）が所望のステアードホィール位
置（信号２７−５）より「進んでいる」。そのため、信
号２７ｉと２７−５との間の誤差の補正を行うため、積
分回路の利得を決定する利得信号を発生する際に回路１
８９によって１．０以下の利得係数を掛ける。「進んで
いる」とは、ステアードホィールの方がステアリングホ
ィールよりもステアリング方向へ多く変位していること
を意味している。

【００９７】反対に、やはりステアリングホィールの回
転方向が時計回りであると仮定して、初期ステアードホ
ィール位置信号２７ｉが所望位置信号２７−５の左側に
位置している場合、ステアードホィール位置がステアリ
ングホィール位置より「遅れている」ことがそれによっ
てわかり、その場合には回路１８９が１．０より大きい
利得信号１９１を発生して、実際のステアードホィール
位置がステアリングホィール位置に追いつくことができ
るようにする。

【００９８】例えば、本実施例では、ステアードホィー
ル位置が進んでいる場合、０．８の利得が掛けられるの
に対して、ステアードホィール位置が遅れている場合、
１．２の利得が掛けられる。当業者には明らかなよう
に、利得信号１９１が１．０からずれる量は、位置誤差
信号１８１の相対大きさの関数にすることができる。

【００９９】通常のステアリング 通常のステアリングでは、上記の初期始動手順の後、ス
テアリングシリンダ１９へ送られる流体の流量を制御す
ることによって、ステアードホィール位置信号２７とコ
マンド信号１９３との誤差が「無くなる」ようにP.I.D.
制御ループ１９５が常に「駆動」されている。

【０１００】通常のステアリングでは、さらに正確に言
えば通常の車両作動では、ステアリングホィール１７に
２つの可能な作動状態がある。ホィールがある速度で回
転中であるか、ホィールが静止しているかである。

【０１０１】第３の性能基準によれば、ステアリングホ
ィール１７が静止している場合、ステアードホィールは
まったく移動してはならない。言い換えれば、ステアー
ドホィールに「ドリフト」があってはならない。導関数
回路１８３が図１２の論理制御システムに含まれている
のは、１つにはステアリングホィール移動の有無に関す
る２つの性能基準のためである。

【０１０２】ステアリングホィールが静止している時、
変化率信号１８５は０である（定数の導関数は０にな
る）。変化率信号１８５が０である時、積分回路１８７
の機能は、ステアードホィール位置信号２７を一定に維
持できるようにP.I.D.制御ループ１９５を駆動するコマ
ンド信号１９３を発生することである。ステアリングホ
ィール１７が移動しない時にステアードホィールが移動
しないようにする必要があるということは、ステアリン
グシリンダ１９へ流体がまったく流れないことを意味し
ているのではないことをはっきり理解する必要がある。

【０１０３】典型的な全流体リンク油圧パワーステアリ
ング装置では、装置内で流体が漏れると、ステアリング
ホィールの移動が無い場合でもステアードホィールが移
動するのが一般的である。従って、ステアリングホィー
ル１７が静止している限りは固定のステアードホィール
位置を維持できるように、必要に応じて小量の流体がス
テアリングシリンダ１９へ流れるようにする適当なコマ
ンド信号１９３を発生することが、本発明の論理制御シ
ステムの１つの特徴である。

【０１０４】運転者がステアリングホィール１７を回転
させ始めると、ステアードホィール信号１７７が変化し
て、導関数回路がゼロ以外の変化率信号１８５を発生す
る。積分回路１８７は、ゼロ以外の変化率信号１８５を
受け取っている時だけ、ステアードホィール位置を、従
って位置信号２７を変化させることができるコマンド信
号１９３を発生する。これによって、第３及び第４の性
能基準が満たされる。運転者がステアリングホィール１
７を回転さている間、変化率信号１８５の符号（正また
は負）が、ステアリングホィールの回転方向を表す。積
分回路１８７は信号１８５を受け取り、信号１８５の符
号を感知して、シリンダの移動方向がステアリングホィ
ールの回転方向に一致するように適当なコマンド信号１
９３が発生されていることを確認する。これによって、
第５の性能基準が満たされる。以上に本発明を詳細に説
明してきたが、以上の説明を読んで理解すれば、当業者
であれば様々な変化及び変更を考えることができるであ
ろう。そのような変化及び変更はすべて、特許請求の範
囲内であれば本発明に含まれる。

【０１０５】

【発明の効果】本発明によれば、流体コントローラはス
テアリングホィールによって作動される回転弁機構と、
補正信号に応じて電気油圧弁によって制御される軸方向
弁機構との両方を備えており、この回転弁機構及び軸方
向弁機構が、主弁部材及び追従弁部材によって構成され
ているので、回転及び軸方向弁部材の両方を同時に作動
させることができる。そして、論理制御装置により軸方
向弁機構を流れる流量を調整してステアリングシリンダ
をステアリングホィールの回転量に応じた所望位置に位
置決めるので、自己ステアリング、ふらつき、ドリフト
等の性能問題をほぼ排除することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による油圧パワーステアリング装置の概
略図である。

【図２】図１に概略的に示されている流体コントローラ
の軸方向断面図である。

【図３】図２と同様な拡大部分軸方向断面図であり、本
発明の詳細な構造を示している。

【図４】図３の４−４線に沿ったほぼ同じ縮尺の横断面
図である。

【図５】図２と同様な軸方向断面図であって、本発明の
変更例を示している。

【図６】図２の流体コントローラの主弁部材の立面図で
ある。

【図７】図２の流体コントローラの追従弁部材の、図６
とほぼ同じ縮尺の立面図であって、弁ハウジングの一部
も（軸方向断面で）示されている。

【図８】図２に示されている流体コントローラに用いら
れる弁機構の重合図であり、図２よりも大きい縮尺で弁
機構が回転中立及び軸方向中立位置にあるところを示し
ている。

【図９】弁機構が回転作動、中立軸方向位置にあるとこ
ろを示す、図８と同様な拡大部分重合図である。

【図１０】弁機構が回転作動及び軸方向作動位置にある
ところを示す、図９と同様な拡大部分重合図である。

【図１１】同一縮尺で弁機構が最大回転作動位置にある
ところを示す、図１０と同様な拡大部分重合図である。

【図１２】本発明の流体コントローラを使用するための
制御論理システムのブロック図である。

【図１３】絶対ステアリングホィール変位量に対するス
テアリングホィール位置（度）及びステアードホィール
位置（度）を示す重合グラフである。

【符号の説明】

１１ 流体ポンプ １３ 装置タンク １５ 流体コントローラ １９ ステアリングシリンダ ３５ 入口ポート ３７ 戻りポート ３９、４１ 制御流体ポート ４７ 回転弁機構 ４９ 軸方向弁機構 ５１ 弁ハウジング ５５ 流体メータ ６３ スプール ６５ スリーブ ９５ シール押え １０３、１０７ 圧縮コイルばね １１３ 電磁ソレノイド弁 １５１ 圧力通路 １５５ 作動通路 １６１ 圧力ポート １６５ 作動ポート

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧流体源に連結される入口ポート、装
   置タンクに連結される戻りポート及び流体圧作動装置に
   連結される第１及び第２制御流体ポートを形成したハウ
   ジング手段を含む形式の、加圧流体源から流体圧作動装
   置への流体の流量を制御するコントローラであって、 主回転弁部材及びそれと協働する相対回転可能な追従弁
   部材を有する弁手段が前記ハウジング手段に配置されて
   おり、前記主及び追従弁部材は、中立回転位置と、前記
   主弁部材が前記追従弁部材に対して前記中立回転位置か
   ら回転変位している回転作動位置とを備えて、前記弁部
   材が前記回転作動位置にある時、前記ハウジング手段及
   び前記弁部材の協働によって前記入口ポートから前記第
   １制御流体ポートまで、及び前記第２制御流体ポートか
   ら前記戻りポートまでを流体連通させる主流体路が形成
   され、 前記主及び追従弁部材は、中立軸方向位置及び軸方向作
   動位置を備え、 前記コントローラは、前記弁部材を前記中立軸方向位置
   の方へ付勢する手段と、前記弁部材を前記軸方向作動位
   置へ変位させる手段とを含み、 前記主弁部材には第１及び第２軸方向流体通路が形成さ
   れ、前記追従弁部材には、前記入口ポートと常時流体連
   通している第１軸方向流体ポートと、前記第１制御流体
   ポートと常時流体連通している第２軸方向流体ポートと
   が形成され、 前記第１及び第２軸方向流体ポートは、前記弁部材が前
   記中立軸方向位置にある時、それぞれ前記第１及び第２
   軸方向流体通路との流体連通が遮断され、前記弁部材が
   前記軸方向作動位置にある時、それぞれ前記第１及び第
   ２軸方向流体通路と流体連通して、これによって並列流
   体路の一部を形成しており、 前記主及び追従弁部材が前記回転作動位置であると同時
   に前記軸方向作動位置にある時、前記弁部材及び前記ハ
   ウジング手段の協働によって前記主流体路及び前記並列
   流体路が同時に形成され、これによって流体圧作動装置
   へ流れる全流量がおよそ前記主流体路及び並列流体路の
   合計流量となるように、前記軸方向流体ポート及び前記
   軸方向流体通路が構成されていることを特徴とするコン
   トローラ。
2. 【請求項２】 前記主弁部材には第１及び第２回転流体
   通路が形成され、前記追従弁部材には、前記入口ポート
   と常時流体連通している第１回転流体ポートと、前記第
   １制御流体ポートと常時流体連通している第２回転流体
   ポートとが形成されており、前記第１回転流体ポート
   は、前記弁部材が前記中立回転位置にある時、前記第１
   回転流体通路との流体連通が遮断されることを特徴とす
   る請求項１のコントローラ。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２回転流体ポートは、前
   記弁部材が前記回転作動位置にある時、それぞれ前記第
   １及び第２回転流体通路と流体連通して第１及び第２可
   変流量制御オリフィスを形成するようになっており、前
   記主流体路は、前記弁部材が前記回転作動位置にある
   時、前記第１及び第２可変流量制御オリフィス間を流体
   連通させることを特徴とする請求項２のコントローラ。
4. 【請求項４】 前記弁部材が前記回転作動位置にある
   時、前記主流体路を流れる流体の容積に比例した前記主
   弁部材に対する回転追従移動を前記追従弁部材に与える
   流体作動手段が設けられており、前記並列流体路には前
   記流体作動手段が含まれていないことを特徴とする請求
   項１のコントローラ。
5. 【請求項５】 前記主弁部材及び追従弁部材には、前記
   回転作動位置の方向とは逆方向へ前記主弁部材が前記追
   従弁部材に対して回転変位している別の回転作動位置が
   形成されており、 前記弁部材は、前記別の回転作動位置において、前記入
   口ポートから前記第２制御流体ポートへ、また前記第１
   制御流体ポートから前記戻りポートへ流体を連通させる
   ことを特徴とする請求項１のコントローラ。
6. 【請求項６】 前記第１，第２の軸方向流体ポート及び
   前記第１，第２の軸方向流体通路が、前記弁部材が前記
   別の回転作動位置であると同時に別の軸方向作動位置に
   ある時、前記弁部材及び前記ハウジング手段の協働によ
   って別の主流体路及び別の並列流体路が同時に形成さ
   れ、これによって流体圧作動装置へ流れる全流量がおよ
   そ前記別の主及び並列流体路の合計流量となるように構
   成されていることを特徴とする請求項５のコントロー
   ラ。
7. 【請求項７】 前記主及び追従弁部材と前記ハウジング
   手段との協働によって第１軸方向室が形成されており、
   該第１軸方向室は前記弁部材を前記軸方向作動位置へ変
   位させる前記手段を含んでいることを特徴とする請求項
   １のコントローラ。
8. 【請求項８】 前記主及び追従弁部材は最大変位回転位
   置を備えており、前記第１及び第２軸方向流体通路は、
   前記弁部材がいずれの軸方向位置においても最大変位回
   転位置にある時に、それぞれ前記第１及び第２軸方向流
   体ポートとの流体連通が遮断されるように構成されてい
   ることを特徴とする請求項１のコントローラ。
9. 【請求項９】 前記第１及び第２軸方向流体ポートは、
   それぞれ前記第１及び第２軸方向流体通路と流体連通し
   て、第１及び第２可変軸方向流量制御オリフィスを形成
   しており、前記軸方向流量制御オリフィスは、前記主及
   び追従弁部材の相対的軸方向位置の変化に応じて変化す
   ることを特徴とする請求項７のコントローラ。
10. 【請求項１０】 前記電気油圧弁手段が外部電気信号の
    変化に応じて作動して、前記第１軸方向室内の流体圧を
    制御し、前記主及び追従弁部材の相対軸方向位置を変化
    させることを特徴とする請求項９のコントローラ。
11. 【請求項１１】 加圧流体源から流体圧作動出力装置へ
    の流体の流量を制御するコントローラと、前記コントロ
    ーラを制御する入力手段と、前記入力手段の位置を感知
    して入力位置信号を発生する入力位置感知手段と、前記
    出力装置の位置を感知して出力位置信号を発生する出力
    位置感知手段と、前記入力及び出力位置信号を受取って
    補正信号を発生する論理制御手段とを含み、前記加圧流
    体源から前記流体圧作動装置への流体の流量を制御し
    て、前記出力装置を所望位置に位置に定めるようにする
    制御装置であって、 前記コントローラは、加圧流体源に連結される入口ポー
    ト、戻りポート及び出力装置に連結される第１及び第２
    制御流体ポートを形成したハウジング手段と、主回転弁
    部材及びそれと協働する相対回転可能な追従弁部材を有
    する、前記ハウジング手段に配置された弁手段とを含
    み、 前記弁部材は、中立回転位置と、前記主弁部材が前記追
    従弁部材に対して前記中立回転位置から回転変位してい
    る回転作動位置とを備えており、前記ハウジング手段と
    前記主及び追従弁部材との協働によって前記弁部材が前
    記回転作動位置にある時、前記入口ポートから前記第１
    制御流体ポートまで、及び前記第２制御流体ポートから
    前記戻りポートまでを流体連通させる主流体路が形成さ
    れるようになっており、 （ａ）前記主及び追従弁部材は、中立軸方向位置と、前
    記追従弁部材が前記主弁部材に対して前記中立軸方向位
    置から軸方向に変位している軸方向作動位置とを備えて
    おり、 （ｂ）前記弁部材が前記軸方向作動位置にある時、前記
    ハウジング手段及び前記弁部材の協働によって前記入口
    ポートから前記第１制御流体ポートまで、及び前記第２
    制御流体ポートから前記戻りポートまでを流体連通させ
    る並列流体路が形成され、前記並列流体路を流れる流量
    は、いずれの回転変位であっても、前記追従弁部材の前
    記中立軸方向位置からの前記軸方向変位量にほぼ比例し
    ており、 （ｃ）前記入力位置信号は、前記コントローラから前記
    出力装置へ流れる所望流量Ｘを表しており、 （ｄ）前記主流通路は、前記弁部材が前記回転作動位置
    にある時、作動可能であり、前記流量Ｘより小さい流量
    Ｙが前記出力装置に連通させるようになっており、 （ｅ）前記コントローラには、前記補正信号に応答し
    て、前記追従弁部材の前記軸方向変位量を変化させるこ
    とによって、前記並列流体路に流量Ｚを流通させるよう
    に作動可能な手段が設けられており、 （ｆ）前記論理制御手段は、適当な補正信号を発生する
    ことによって、前記流量Ｙと前記流量Ｚとの合計がほぼ
    前記所望流量Ｘに等しくなるように作動可能であること
    を特徴とする装置。
12. 【請求項１２】 前記主弁部材に第１及び第２回転流体
    通路が形成され、前記追従弁部材には、前記流体入口ポ
    ートと常時流体連通している第１回転流体ポートと、前
    記第１制御流体ポートと常時流体連通している第２回転
    流体ポートとが形成されており、前記第１回転流体ポー
    トは、前記弁部材が前記中立回転位置にある時、前記第
    １回転流体通路との流体連通が遮断されることを特徴と
    する請求項１１の装置。
13. 【請求項１３】 前記第１及び第２回転流体ポートは、
    前記弁部材が前記回転作動位置にある時、それぞれ前記
    第１及び第２回転流体通路と流体連通して第１及び第２
    可変流量制御オリフィスを形成し、前記主流体路は、前
    記弁部材が前記回転作動位置にある時、前記第１，第２
    の可変流量制御オリフィス間を流体連通させることを特
    徴とする請求項１２の装置。
14. 【請求項１４】 前記主弁部材に第１及び第２軸方向流
    体通路が形成され、前記追従弁部材には、前記入口ポー
    トと常時流体連通している第１軸方向流体ポートと、前
    記第１制御流体ポートと常時流体連通している第２軸方
    向流体ポートとが形成されており、前記第１及び第２軸
    方向流体ポートは、前記弁部材が前記中立回転位置にあ
    る時、それぞれ前記第１及び第２軸方向流体通路との流
    体連通が遮断されることを特徴とする請求項１１の装
    置。
15. 【請求項１５】 前記第１及び第２軸方向流体ポート
    は、前記弁部材が前記軸方向作動位置にある時、前記第
    １及び第２軸方向流体通路と流体連通して、これによっ
    て前記並列流体路の一部を形成するようになっているこ
    とを特徴とする請求項１４の装置。
16. 【請求項１６】 前記弁部材が前記回転作動位置にある
    時、前記主流体路を流れる流体の容積に比例した前記主
    弁部材に対する回転追従移動を前記追従弁部材に与える
    流体作動手段が設けられ、前記並列流体路には前記流体
    作動手段が含まれていないことを特徴とする請求項１１
    の装置。
17. 【請求項１７】 前記主弁部材及び追従弁部材は、前記
    回転作動位置の方向とは逆方向へ前記主弁部材が前記追
    従弁部材に対して回転変位している別の回転作動位置を
    備えており、前記弁部材が前記別の回転作動位置にある
    時、前記入口ポートから前記第２制御流体ポートまで
    を、また前記第１制御流体ポートから前記戻りポートま
    でを流体連通させることを特徴とする請求項１１の装
    置。
18. 【請求項１８】 前記追従弁部材の軸方向変位量を変化
    させる前記手段は、前記補正信号の変化に応答して、前
    記追従弁部材及び前記ハウジング手段によって定められ
    た第１軸方向室内の流体圧を変化させる電気油圧弁手段
    を有していることを特徴とする請求項１１の装置。
19. 【請求項１９】 ステアリングシリンダの位置を入力装
    置の位置に一致させるために、前記入力装置の位置及び
    移動に応じて加圧流体源から流体コントローラへ流れる
    流体の流量を制御する方法であって、 （ａ）前記流体コントローラに、主流体路を形成するよ
    うに主弁機構を操作して前記入力装置の移動に応じてそ
    れを流れる流体の流量を制御させ、かつ、補助流体路を
    形成するように補助弁機構を操作してコマンド信号の変
    化に応じてそれを流れる流体の流量を制御させる段階
    と、 （ｂ）前記入力装置の位置を感知して、入力位置信号を
    発生する段階と、 （ｃ）前記ステアリングシリンダの位置を感知して、出
    力位置信号を発生する段階と、 （ｄ）前記出力位置信号を前記入力位置信号と比較し
    て、前記コマンド信号を発生する段階と、 （ｅ）前記コマンド信号を表す信号を前記補助弁機構へ
    送って、前記出力位置信号を前記入力位置信号に近づけ
    るように前記補助弁機構を調節する段階とを有している
    ことを特徴とする方法。
20. 【請求項２０】 さらに、車両状態変化を感知する段階
    と、車両状態変化の感知に応答して状態変化信号を発生
    する段階と、前記状態変化信号の存在に応答して、前記
    コマンド信号が前記出力位置信号に等しくなるように設
    定する段階とを有していることを特徴とする請求項１９
    の方法。
21. 【請求項２１】 さらに、反時計回り停止位置から時計
    回り停止位置まで１回転を超える量だけ回転可能な入力
    装置を準備し、車両の始動時に前記入力位置信号に対応
    した前記ステアリングシリンダの複数の所望位置を決定
    する段階と、前記出力位置信号を前記複数の所望位置の
    各々と比較して、前記出力位置信号と比較した時の絶対
    差が最も小さい所望位置を選択する段階と、前記出力位
    置信号と前記入力位置信号との間に誤差が存在する場
    合、前記ステアリングシリンダが前記入力装置よりも遅
    れていれば、前記コマンド信号を１．０より大きい係数
    で変更し、前記ステアリングシリンダが前記入力装置よ
    りも進んでいれば、前記コマンド信号を１．０より小さ
    い係数で変更する段階とを有していることを特徴とする
    請求項１９の方法。
22. 【請求項２２】 前記入力装置の位置を感知して入力位
    置信号を発生する前記段階はさらに、前記入力位置信号
    の変化率を表す微分信号を発生して、前記微分信号によ
    って前記入力装置の移動が無いことを示す時はいつも、
    前記ステアリングシリンダの移動を阻止する前記コマン
    ド信号を発生する段階を有していることを特徴とする請
    求項１９の方法。
23. 【請求項２３】 前記入力装置の位置を感知して入力位
    置信号を発生する前記段階はさらに、前記入力位置信号
    の変化率及び前記入力位置信号の変化方向を表す微分信
    号を発生して、前記微分信号によって前記入力装置の移
    動が示されている間だけ、前記ステアリングシリンダを
    前記入力装置の移動方向と同じ方向だけへ移動させる前
    記コマンド信号を発生する段階を有していることを特徴
    とする請求項１９の方法。
24. 【請求項２４】 加圧流体源から流体圧作動装置への流
    体の流量を制御して、出力装置を所望位置に位置に定め
    るようにする制御装置であって、 前記加圧流体源から前記流体圧作動出力装置への流体の
    流れを制御する流量制御弁手段と、所望位置信号を発生
    する手段と、前記出力装置の位置を感知して出力位置信
    号を発生する出力位置感知手段と、前記所望及び出力位
    置信号を受け取って比較し前記所望及び出力位置信号間
    の差をほぼ表すコマンド信号を発生する論理制御手段
    と、前記コマンド信号の変化に応じて前記出力位置信号
    を前記所望位置信号に近づけるように前記流量制御弁手
    段及び出力装置へ流れる流量を変化させる電気油圧弁手
    段とを有しており、 前記論理制御手段には、前記所望位置信号を受け取っ
    て、前記所望位置信号の変化率を表す微分信号を発生す
    る回路手段と、前記変化率信号を受け取って、前記微分
    信号によって前記所望位置信号の変化率がゼロであるこ
    とが示された時はいつも、前記出力装置の移動を阻止す
    る前記コマンド信号を発生する回路手段とを備えている
    ことを特徴とする装置。
25. 【請求項２５】 さらに、車両状態変化を感知して車両
    状態変化の感知に応答して状態変化信号を発生する手段
    を有し、前記論理制御手段は、前記状態変化信号の存在
    に応答して前記出力位置信号に等しい前記状態変化信号
    を受け取ることを特徴とする請求項２４の装置。