JPS5897562A - パワ−ステアリング装置 - 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】 本発明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ｒ！ＩＪ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、ステアリングリンクを介して車輪の向
きを入力軸の回転に比例して転向するようになっている
。

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・スクリュアッ
センブリを介して機械的に連系している。

ところで、入力軸の回転によっ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、フィードバック制御されるようになっている
ため、その設置には著しく制約を受け、通常はパワ−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ィードバック
制卸を行うために、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卸し、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、フ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った。

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、安全性の追求
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１−夕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、油圧アクチュ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・
スクリュアッ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の側面にはうツク５が設けてあり、このラッ
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に連動するピットマンアーム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
なっている。

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
縦負荷がフィードバックされるマイクロコンピュータ１
０によっ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に取り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ック
アップである。

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ェース１４を介して、マ
イクロコンピュータ１０の演算制御部１５に入力する。

演算Ｉｌｌ　１１１部（ＣＰＬＩ）１５はこれらの入力
にもとづいて演算を行い、予め運転条件に対応しての最
適値を記憶しである記憶部（ＲＯＭ＞１６からの記憶値
を選び出し、出力インターフェース１７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はン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の左右の油室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にかが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０−ドセンサ１１が感知し、また同時
に入力回転速度をピックアップ１２が検出し、これらが
Ｙイクロコンピュータ１ｏ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
しであるので、演算制御部１５がこれを読み出して出力
インターフェース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。

したがって、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−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１１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速いときは、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ｔ！ｋｌＩが大きくなるように、マイクロコンピ
ュータ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の油室８Ａまたは８Ｂ
の油圧力の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ュー
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、フィードバッ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。

ところで、このパワーステアリング装置では、ＰＳコン
トロールバルブ９が独立して存在しているため、仮に作
動油中のゴミ等により、中立状態への復帰がスムーズに
行われなかったりすると、ハンドルは中立位置へ戻して
いるにもかかわらず、パワーシリンダ３に圧油が供給さ
れるという、非常に危険な状態が生じる。

本発明はこのような問題を解決する、すなわちハンドル
中立位置では電磁式ＰＳコントロールバルブを強制的に
中立位置へ戻すことを目的とする。

本発明は、ハンドル中立位置信号が入力しているときに
、ＰＳコントロールバルブがいずれか一方向に切り換わ
っている場合に、バルブを駆動するソレノイドに通常制
御電流よりも著しく大きな駆動電流を印加して、バルブ
スプールを中立位置へと強制的に復帰させるものである
。

以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。第
２図において、電磁式ＰＳコントロールバルブ９は、バ
ルブボディ２０にスプール２１が摺動自由に収装され、
スプール２１の端部にはソレノイド２２の駆動ロッド２
３が連結し、これによりスプール２１を左右に切換作動
させる。

バルブボディ２０には油圧ポンプ側の高圧ボートＰと、
これを挾んでリザーバ側の２つの低圧ポートＴと、これ
らの間に位置してパワーシリンダ３０油室８Ａ、８Ｂに
接続する作動ポートＡ％Ｂとが形成され、スプール２１
に形成した３つのランド部Ｃ１，Ｃ２、Ｃ３により、図
の中立位置では、高圧ボートＰからの作動油を低圧ボー
トＴへとリターンし、スプール２１が右方向へ切換わっ
だときは、高圧ボートＰからの圧油を作動ポートＡ、へ
（この牟き作動ポートＢは低圧ボートＴと接続）、また
逆にスプール２１が左方へ切換ねったときは、高圧ボー
トＰの圧油を作動ポートＢへ（作動ポートＡは低圧ポー
トＴと接続）それぞれ送り込む。

スプール２１の両端に位置して中立リターンスプリング
２４と２５が介設されたスプリング室２６と２７が形成
される。

このスプリング室２６．２７はそれぞれスプール２１周
囲からのリークなどにより低圧側へと連通し、スプール
２１の左右への変位を妨げることはない。

前記ソレノイド２２は２つのコイル３３Ａと３３Ｂをも
ち、マイクロコンピュータ１０（第１図参照）からの励
磁電流が回路３４Ａと３４Ｂを介して供給され、例えば
コイル３３Ａが励磁されるとスプール２１は左へ変位し
、コイル３３Ｂが励磁されると同じく右へ変位する。

一方、ソレノイド２２（スプール２１）の動きを検出す
るバルブ位置センサ３５Ａと３５８が設けられ、この検
出信号がそれぞれＡＮＤ回路３７Ａと３７８に入力する
。

なお、バルブ位置センサ３５Ａと３５Ｂはバルブ中立位
置以外（ただし、反対側への変位時は含まない）のとき
にハイレベルの信号“１″を出力し、中立位置では出力
がローレベル°“ＯＩＩに切換わる。

マイクロコンピュータ１０からの信号回路３４Ａ、３４
Ｂの両出力はそれぞれインバータ３９Ａ、３９Ｂを介し
て反転され、それぞれＡＮＤ回路３７Ａと３７Ｂに入力
される。

ソレノイドコイル３３Ａまたは３３Ｂにステアリング信
号が入っているときは、回路３４Ａまたは３４Ｂの出力
はハイレベル″゛１″となり、ハンドル中立位置ではロ
ーレベル゛０”になる。

【ノたがって、ＡＮＤ回路３７Ａと３７Ｂは、肉入力信
号が共に１′°のとき、すなわち、バルブスプール２１
がいずれか一方に切換わっていて、かつソレノイド２２
にはステアリング信号が入っていないときのみ、その出
力がハイレベル゛１′。

に切換わりそれぞれ増幅器４０Ａ、４０Ｂに信号を出力
する。増幅器４０Ａ、４０Ｂはこれに伴い通常の制御電
流よりも著しく大きい駆動電流をスプール２１を引き戻
す方向に働くソレノイドコイル３３Ａまたは３３Ｂに印
加する。なお、４１Ａ、４１Ｂはこのような大電流印加
時の逆流を防ぐダイオードである。

以上したがって、マイクロコンピュータ１０ｈ１らのス
テアリング信号が、ソレノイド２２のいずれか一方のコ
イル、例えば３３Ａに入力すると、これにもとづいてス
プール２１が左方へ移動し、作動ポートＢが高圧、作動
ポートＡが低圧となり、パワーシリンダ３に圧油が送り
込まれて、ハンドル操作をパワーアシストする。

この場合、バルブ位置センサ３５Ａはスプール２１の変
位を検出してＡＮＤ回路３７Ａへ１″を出力するが回路
３４Ａの出力が１”のためインバータ３９ＡによりＡＮ
Ｄ回路３７Ａの他方の入力は“Ｏｎとなり、したがって
ＡＮＤ回路３７Ａはローレベルの出力のままで増幅器４
０△は大電流を出力しない。

このようなステアリング状態からハンドルを戻してステ
アリング信号が中立位置に切換ねったときに、ソレノイ
ド２２の励磁が解けたにもかかわらずスプール２１が例
えば油中のゴミなどにより戻り不良を起こしたとすると
、このときステアリング信号は既に°゛Ｏ″となってい
てインバータ３９Ａがこれを反転するため、ＡＮＤ回路
３７Ａはバルブ位置センサ３５の出力も“１′′である
ことから、ハイレベルの信号を出力し、これにより増幅
器４０Ａが大電流を前記とは逆のソレノイドコイル３３
Ｂに印加する。

このとき、他方のＡＮＤ回路３７Ｂはインバータ３９Ｂ
を介しての入力は“１″であるが、位置センサ３５Ｂか
らの入力が“′０”であるため、ハイレベルを出力せず
、したがって増幅器４０Ｂの出力はなく、ソレノイドコ
イル３３Ａは励磁されない。

この結果、スプール２１が切換わ〕たまま戻り不良を生
じても、通常の制御電流よりもはるかに大きい駆動電流
が、スプール２１を引き戻す方向へ働く反対側のコイル
３３Ｂにのみ流れるので、スプール２１は強制的に中立
位置へと復帰するのである。

祷そして、中立位置へ戻ると、位置センサ３５Ａの出力
が０″に切換ねるので、大電流の印加は停止され、初期
状態へと復帰する。また、スプール２１がこれとは反対
側に切換ねって戻り不良を起こしたときは、上記と逆に
強制的な電磁復帰力が働くことは容易に理解されるであ
ろう。

なお、この実施例では、ソレノイド２２に２つのコイル
３３Ａ、３３Ｂを設けて両効きのものとしたが、スプー
ル２１の両端にそれぞれソレノイドを配置して、かつバ
ルブ位置センサも両端に設けてもよいことは、勿論であ
る。また、ＰＳコントロールバルブ９の制御は必ずマイ
クロコンピュータによるというものではなく、要はステ
アリング操作を感知して信号を出力する制御回路を備え
ていればよい。

以上のように本発明によれば、スプールの戻り不良時に
ダレノイドに強力な電磁力を作用させ強制的に中立位置
へと復帰させるようにしたので、ハンドル中立位置にも
かかわらずコントロールバルブが切換ねったままとなり
パワーシリ・ンダに圧油が供給されつづけるという危険
を確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の概略構成図、第２図は本発明の要部
を示す構成図である。 ２・・・入力軸、３・・・パワーシリンダ、９・・・Ｐ
Ｓコントロールバルブ、１０・・・マイクロコンピュー
タ、１１・・・ロードセンサ、２１・・・スプール、２
２・・・ソレノイド、３３Ａ、３３Ｂ・・・コイル、３
５Ａ。 ３５Ｂ・・・バルブ位置センサ、３７Ａ、３７Ｂ・・・
ＡＮＤ回路、３９Ａ、３９Ｂ・・・インバータ、４０Ａ
。 ４０Ｂ・・・増幅器。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ハンドルに結ばれた入力軸の負荷及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ｔｌｌｆｔＭ１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ュエータに選択的
   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
   ブが切換位置にあることを検出する手段と、前記ステア
   リング信号を検出する手段と、前記ステアリング信号が
   中立位置にあるにもかかわらずバルブスプールが中立位
   置にないときにスプールを中立位置へ戻すようにソレノ
   イドコイルに通常の制御電流よりも大きい駆動電流を供
   給する糾一手段とを備えたことを特徴とするパワーステ
   アリング装置。