JPH11507894A - 車両かじ取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、運転者により操作されるかじ取りハンドル（24）がかじ取り車輪（１）に付属する動力操作装置（４）に制御系を介して作用的に接続されている車両かじ取り装置に関する。ここでは液圧操作装置（４）が設けられて、場合によつては液圧回路の系回路を他方の液圧回路にも使用できるようにするため、２つの別個の液圧回路（7，8，10，14；5，6，16，20）を介して操作せしめられることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 車両かじ取り装置 本発明は、運転者により操作されるかじ取りハンドル特にかじ取りハンドル車 と、かじ取り車輪に付属する動力操作装置とを持ち、かじ取りハンドルが制御系 を介して操作装置に作用的に接続され、制御系の制御器が、目標値−実際値比較 のため、入力側を、かじ取りハンドルにより操作される目標値発生器とかじ取り 車輪のかじ取り角を記録する実際値発生器とに接続されている、車両かじ取り装 置に関する。 現在乗用自動車及び類似の自動車は、一般に液圧動力かじ取り装置（パワステ アリング）を備えており、かじ取りハンドルが機械的にかじ取り車輪に強制連結 され、即ちかじ取りハンドルとかじ取り車輪との間に機械的伝動機構が存在する 。かじ取り車輪は更に動力操作装置に伝動結合されて、かじ取りハンドルとかじ 取り車輪との間に伝達される力又はトルクに応じて制御される。このため部分例 えばかじ取りハンドルとかじ取り車輪との間の機械的伝動結合の軸部分が互いに 弾性的に結合されているので、前記の部分又は軸部分が、そのつど作用する力又 はトルクに応じて、多少の大きさの操作行程又は多少の大きさの相対回転を行う 。この操作行程又は相対回転により、液圧操作装置を制御するサーボ弁が操作さ れる。 場合によつてはこの操作行程又は相対回転により、電気操作装置も制御するこ とができる。 航空機において、尾翼装置及び翼フラツプ等と付属するハンドルとを、制御系 を介して作用的にのみ結合することが公知であり、ハンドルは目標値発生器を操 作し、翼フラツプ又は尾翼装置は実際値発生器を操作し、制御系の制御器が、目 標値−実 際値比較のために目標値発生器及び実際値発生器の信号を処理し、この比較の結 果に応じて、尾翼装置又は翼フラツプ用の動力操作装置を制御する。″フライバ イワイヤ″とも称されるこの構想は、その間に旅客機も適当に装備するように、 信頼性がある。 欧州特許出願公開第0539823号明細書からわかるように、車両かじ取り装置に おいて対比可能な装置を設けることも原理的に可能である。しかしそこでは、か じ取りハンドルとかじ取り車輪との間の機械的伝動機構は完全には省略されない 。それどころか、故障なしに動作する制御系において機械的伝動機構を不作用に 切換えることのみが考慮されている。従つて非常運転の際、機械的伝動機構とは 異なりパラメータに関係するかじ取り特性を実現する可能性がある。 さて本発明の課題は、最初にあげた種類のかじ取り装置のための有利な装置を 提示することである。 この課題を解決するため本発明によれば、液圧操作装置とこの操作装置の操作 のため２つの別々な液圧回路とが設けられ、これらの液圧回路が、他の液圧回路 の対応する装置とはなるべく構造的に相違するそれぞれ固有の制御弁装置を持ち 、一方の液圧回路が作用する正常状態と他方の液圧回路が作用する非常状態との 間で、安全弁装置が切換え可能であり、正常状態は可逆的動力操作駆動装置によ り開始可能であり、非常状態は操作駆動装置の遮断の際常に存在する戻し力によ り開始可能である。 本発明は、かじ取りハンドルとかじ取り車輪との間の機械的伝動機構をやめ、 かじ取り車輪のかじ取り操作のため制御系を介してかじ取りハンドルとかじ取り 車輪との作用的な接続のみで、液圧系を使用する、という一般的な考えに基いて おり、こ の液圧系の重要な系部分は従来の動力かじ取り装置でも使用され、そこでは高い 信頼性という点で優れたものである。 更に二重に設けられかつ互いに無関係で異なる制御弁装置を持つ液圧回路を使 用することによつて、非対称な冗長性が保証される。 適切なように制御弁装置は、制御器により出力側を制御される電磁操作駆動装 置を持ち、正常な場合この操作駆動装置の給電は車両の主電池により行われ、こ の主電池は車両の別の電流負荷にも給電することができる。更に場合によつては 第２の給電装置を持つことができるようにするため、非常電池を設けることがで きる。 更に液圧ポンプが二重に設けられ、一方の液圧ポンプが車両機関により駆動可 能であり、他方の液圧ポンプが電気的に駆動可能であり、更に遮断弁を介して液 圧回路を互いに回路網化することにより、場合によつては液圧回路の系部分を他 の液圧回路にも使用する可能性が与えられると、かじ取りハンドルとかじ取り車 輪との間に機械的伝動機構を必要とすることなしに、全体として極めて確実な車 両かじ取り装置が実現される。それにより同時に、かじ取りハンドルとかじ取り 車輪との間に強制連結を持つ車両に比べて、事放の際かじ取り装置が高い確率で 機能を維持し、かじ取りハンドルが機械的伝動機構の素子によつて運転者の方へ 押出されることがない、という利点が与えられる。 なお本発明の好ましい特徴に関しては、請求項及び特に好ましい実施例を示す 図面の以下の説明が参照される。 図１は、第１実施例の回路図を示し、非常の場合作用する液圧回路の液圧ポン プが、付属する制御弁装置の中間位置で、吐 出側を比較的圧力のない液体タンクに接続されており、 図２は、図１の実施例に対して変更された変形例を示し、非常の場合作用する 液圧回路の制御弁装置が閉じた中間位置を持ち、 図３は、かじ取り車輪の液圧操作装置も二重に存在する実施例を示している。 すべての図において弁は、正常運転の際とる位置でそれぞれ示されている。 図１によれば、残りを図示してない自動車は、図示した例では２つのかじ取り 車輪１を持ち、これらのかじ取り車輪は、車体に弾性的に保持されかつかじ取り 車輸１のかじ取りのため車両垂線の周りに旋回可能な車輪担体２にそれぞれ設け られている。車輪担体２は、タイロツド３を介して液圧操作装置４に結合され、 図示した例では、この操作装置は複動液圧ピストン−シリンダ装置として構成さ れている。 液圧操作装置４のピストンにより互いに分離される操作装置４の両方の液圧室 は、２つの互いに分離した液圧回路の接続導管５，６及び７，８に接続されてい る。 接続導管７及び８に属する第１の液圧回路は、車両機関９により駆動される液 圧ポンプ１０を持ち、このポンプの吸入側は比較的圧力のない液体タンク11に接 続され、吐出側は、常に閉じるように荷重をかけられてポンプ10の方への流れを 阻止する逆止弁12を介して、４ポート２位置弁として構成される遮断弁13の接続 口に接続されている。この遮断弁13は、更にタンク11に接続される１つの接続口 及び制御弁装置14に接続される２つの接続口を持つている。比例弁として構成さ れるこの制御弁装置14は、図示した中間位置で、それに接続されて いる接続導管７及び８を外部に対して遮断し、遮断弁13に連通する接続口を接続 する。中間位置から偏位すると、遮断弁13へ至る制御弁装置14の接続口と接続導 管７及び８との間の制御可能に絞られる接続が可能になる。 第２の液圧回路は、電動機15により駆動可能な液圧ポンプ16を持ち、このポン プの吸入側は再び液体タンク11に接続され、吐出側は、常に閉鎖方向に荷重をか けられかつポンプ16から遠ざかる液体流を許す逆止弁17及び18を介して、一方で は圧力だめ19に連通し、他方では４ポート３位置弁として構成される制御弁装置 20の接続口に連通している。制御弁装置20の別の接続口は一方ではタンクに接続 され、他方では再び４ボート２位置弁として構成される遮断弁21を介して、接続 導管５及び６に接続されている。 遮断弁22を介して、制御弁装置20と遮断弁21との間で接続導管を互いに遮断す るか、互いに接続するか、又はタンク11に接続することができる。 逆止弁12及び17の出口の間に遮断弁23が設けられている。 運転者により操作されるかじ取りハンドル24は、かじ取り車輪１の所望のかじ 取り角用の目標値発生器25に伝動結合されている。この目標値発生器25は計算機 26に接続され、この計算機26の別の入力端は、かじ取り車輪１の実際のかじ取り 角を検出する実際値発生器27に接続されている。なお計算機26は、入力側を付加 的なパラメータ用のセンサ又は信号発生器に接続されることができる。 計算機26は出力側で弁13，14及び20〜23の操作電磁石及び電動機15を制御し、 計算機26及びこれにより制御される操作電磁石及び電勧機15には、車両の主電池 とは別個の付加電池 28を付属させて、主電池が故障するか又は主電池から給電される回路内に欠陥が 生じた時にも、非常の場合給電を保証することができる。 図示した装置は次のように動作する。 正常の場合弁13及び20〜23が図示した位置をとる。計算機26により目標値発生 器25の信号と実際値発生器27の信号との間で行われる目標値−実際値比較に基い て、計算機26が比例弁14を制御し、即ち目標値−実際値偏差がなくなると、比例 弁14が図示した中間位置をとり、この位置で操作装置４のピストンが実際上拘束 され、かじ取り車輪１は設定されたかじ取り角を不変に維持する。車両機関９に より駆動されるポンプ10は、比例弁14のこの状態で液体の循環のみを行う。なぜ ならば、ポンプ10の吐出側は比例弁14を介してタンク11に接続され、このタンク 11にポンプ10の吸入側も接続されているからである。かじ取り角に目標値−実際 値偏差が現われると、比例弁14は図示した中間位置から一方又は他方の方向へ多 少移動し、その結果今や接続導管７と８との間従つて操作装置４のピストンの両 側の間に、多少の大きさの液圧の圧力差が一方又は他方の方向に生じ、操作装置 ４を多少の速さで移動させ、従つてかじ取り車輪１のかじ取り角を変化する。 比例弁14が障害を持つと、制御弁20を介して操作装置４を直ちに操作すること ができる。このために遮断弁21が開かれる。さてかじ取り角の目標値−実際値偏 差のため、制御弁20が、計算機26により図示した完全な閉鎖位置から一方又は他 方の方向へ移動せしめられると、操作装置４がピストンの片側に多少の強さで圧 力だめ19の圧力を受ける。この圧力だめ19は正常運転の際にも常に充圧状態に保 たれ、次の運転の際遮断弁23の位置に応じてポンプ16及び／又はポンプ10により 再 充圧される。ポンプ10を介して再充圧を可能にするため、場合によつては遮断弁 13が閉じられるので、比例弁14が開放中間位置にあつても、ポンプ10の吐出側は タンク11に接続されない。 例えば比例弁14をスプール弁として構成し、制御弁20を弁座制御される弁とし て構成することによつて、制御弁14及び20はなるべく構造的に異なるように構成 されている。両方の弁がスプール弁として構成されている場合、液圧媒体が万一 汚れている場合両方の弁14及び20の同時に動かなくなるのを防止するため、これ らの弁がスプールとハウジングとの間に異なる遊棚を持つているようにする。 遮断弁21及び22の開放により、場合によつては操作装置４が各運転状態におい て圧力なしになり、従つて惰行に切換えられることがある。それによりかじ取り 車輪１を場合によつては別の制御系（図示せず）を介して制御し、例えば右及び 左のかじ取り車輪１における異なる制動介入を介して制御することができる。 図示した実施例とは異なり、場合によつては比例弁14と操作装置４との間に遮 断弁21に類似の別の遮断弁を設けることができ、この別の遮断弁は通常は開放位 置をとる。この別の遮断弁は、弁14が動かなくなるのとは無関係に弁14を介して 操作装置４からタンク11へ液圧媒体が流出するのを防止するために、場合によつ ては制御弁14が動かない場合閉鎖されることができる。 図２の実施例は、図１による実施例とは、まず特に、比例弁14がポンプ10の吐 出側からタンク11へ液圧媒体が流出するのを不可能にする完全閉鎖中間位置を持 つているという点で相 違している。ポンプ10は車両機関９により常に駆動され、従つて液圧媒体を常に 送り出しているので、ポンプ10の吐出側に循環弁29が設けられ、図２の例でポン プ10により常に再充圧可能な圧力だめ19が充分充圧されていると、比例弁14の中 間位置でこの循環弁29が開かれる。 なお図２において比例弁14と操作装置４との間に、図１の説明において言及の みを行なつた別の遮断弁30が示されている。この弁30は、弁14の障害の際、弁21 の開放後制御弁20を介して操作装置４の操作を行う場合、閉じられる。 図３に示す装置では、操作装置４が互いに強制連結される２つの並列配置のピ ストン−シリンダ装置４′及び４″を持ち、これらの装置は、それぞれ比例弁又 は制御弁14及び20の位置に関係なく、遮断弁31及び32により情行に、即ちピスト ン動作空間相互及び逆止弁への接続に切換えられることができる。正常な場合遮 断弁31が開放状態に、遮断弁32が閉鎖状態に保たれるので、ピストン−シリンダ 装置４″のみが作用することができる。 比例弁又は制御弁14及び20は、いずれも完全に閉じた中間位置を持つように構 成されている。 ポンプ10及び16の各々の吐出側には、固有の液圧圧力だめ19′又は19″が付属 している。 図１及び２の実施例におけるように、ポンプ16は制御可能で場合によつては停 止可能な電動機15により駆動され、従つて常に必要に応じて動作できるが、ポン プ10はそのつどの送り出し需要には関係なく車両機関により駆動され、その際切 換え弁29の制御により圧力だめ19″又は比例弁14への実際の送出し流が制御され る。 なるべく圧力だめ19′と19″との間に設けられる遮断弁23との接続導管は、ポ ンプ10及び15の各々によつて圧力だめ19′及び19″の各々を充圧することができ る。 ピストン−シリンダ装置４″の側における液圧回路に障害がある場合、遮断弁 31を同時に閉じながら遮断弁32が開かれるので、今やピストン−シリンダ装置４ ′が制御弁20の制御を介して操作されることができる。 すべての実施例において、両方のポンプ10及び16はそれぞれ弁14及び20の各々 に接続可能であるか又は接続されているので、ポンプ10及び16は場合によつては タンデム運転で動作することができる。 なお一方の液圧回路のポンプ10又は16を他方の液圧回路へ挿入することができ る。 すべての実施例において、弁が正常位置のために考慮される位置へ操作ばねに より押され、従つて操作ばねに抗して弁を移動させるために設けられる可逆電磁 石が通電によつて遮断されさえすればよいように、弁を少なくとも一部構成する ことができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車両かじ取り装置が、運転者により操作されるかじ取りハンドル特にかじ取 りハンドル車と、かじ取り車輪に付属する動力操作装置とを持ち、かじ取りハン ドルが制御系を介して操作装置に作用的に接続され、制御系の制御器が、目標値 −実際値比較のため、入力側を、かじ取りハンドルにより操作される目標値発生 器とかじ取り車輪のかじ取り角を記録する実際値発生器とに接続されているもの において、液圧操作装置（４）とこの操作装置の操作のため２つの別々な液圧回 路とが設けられ、これらの液圧回路が、他の液圧回路の対応する装置とはなるべ く構造的に相違するそれぞれ固有の制御弁装置（14,20）を持ち、一方の液圧回 路が作用する正常状態と他方の液圧回路が作用する非常状態との間で、安全弁装 置（13,21,22,23,30,31,32）が切換え可能であることを特徴とする、車両かじ取 り装置。 ２ ただ１つの操作装固（４）が両方の液圧回路に接続可能であり、これらの液 圧回路に付属する接続導管（５〜８）が、それぞれの液圧回路に付属する制御弁 装置（14,20）及び／又は別個の遮断弁（13,21,30〜32）により遮断可能である ことを特徴とする、請求項１に記載の車両かじ取り装置。 ３ 操作装置（４）が、液圧回路のそれぞれ１つに付属する互いに並列な２つの 操作器（４′,４″）を持つていることを特徴とする、請求項１に記載の車両か じ取り装置。 ４ 二重にポンプ（10,15）が設けられて、互いに無関係な駆動装置を持つてい ることを特徴とする、請求項１〜３の１つに記載の車両かじ取り装置。 ５ 一方のポンプ（10）が車両機関（９）により駆動可能であり、他方のポンプ （16）が制御可能な電動機（15）により駆 動可能であることを特徴とする、請求項４に記載の車両かじ取り装置。 ６ ポンプ（10,16）の吐出側が互いに接続されているか又は接続可能であるこ とを特徴とする、請求項１〜５の１つに記載の車両かじ取り装置。 ７ 制御弁装置（14,20）が異なる構造を持つていることを特徴とする、請求項 １〜６の１つに記載の車両かじ取り装置。 ８ 車両の車載電源のほかに非常電源又は付加電池（28）が設けられていること を特徴とする、請求項１〜７の１つに記載の車両かじ取り装置。