JPS5897563A - 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関する。

通常のパワーステアリング装置は、ハンドルに　　　　
一連結する入力軸の回転を機械的に検知して切換ねるコ
ントロールパルプをもち、このコントロールパルプの切
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パルプは、
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、通常はパワーシ
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
制御を行うために、コントロールバルブの構造は極めて
複雑となり、と（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御し、常に最適な操縦力を
得るようにした速度感応型の７（ワーステアリング装置
では、コントロールパルプ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（要請されるところであり（そこ
で７６イクロコンピユータ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５６−１９１９
６号とじて提案されている。

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′にはラック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コントロールパル
プ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。

このコントロールパルプ９は、入力軸２の回転方向及び
回転力あるいは回転速疾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ＩＩ　１１１部１５に入
力する。

演算制御部（ＣＰＵ）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パ
ルプ９に出力する。

コントロールパルプ９はソ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
込合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にかか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に取り付けたロードセンサ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
マイクロコンピュータ１０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、コントロールパルプ９に入力する。

したがって、コントロールパルプ９はハンドル操作力の
大きさと方向に比例して、必要量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ｆｆ８Ａ、８ＢはタンクＴ側へ接続される。）
この場合、中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の切換量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、パワーステアリング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、ソレノイドコイルに交番電流を印加し
てスプールをディーザー発振させ、戻り不良を解消して
中立位置へと確実に一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文、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
２３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３の油室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、高圧ポートＰからの作動油を低圧ポー
トＴへとリターンし、スプール２１が右方向へ切換ねっ
たときは、高圧ボートＰからの圧油を作動ポートＡへ（
このとき作動ポートＢは低圧ポートＴと接続）、また逆
にスプール２１が左方へ切換わったときは、高圧ポート
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の動きを検出するバルブ位置セン
サ３５が設けられ、この検出信号がＡＮＤ回路３７に入
力する。

なお、バルブ位置センサ３５はバルブ中立位置以外のと
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゛０″に切換ねる。

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ＯＲ回路３８に取り出され、インバータ３
９を介してＡＮＤ回路３７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゛Ｏ″になる。

したがって、ＡＮＤ回路３７は、両人力信号が共【“１
″のとき、すなわち、バルブスプール２１がいずれか一
方に切換わっでいて、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１１１　ＩＩに切換わる。

このＡＮＤ回路３７の出力により作動する発振回路４１
が設けられ、この発振出力は増幅器４０を介してソレノ
イドコイル３３Ａ、３３Ｂに印加される。４２Ａ、４２
Ｂは逆流防止用ダイオードである。

以上したがって、マイクロコンピュータ１０からのステ
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３５はスプール２１の変位
を検出してＡＮＤ回路３７へ１°′を出がするが回路３
４Ａの出力が１″のためインバータ３９によりＡＮＤ回
路３７の他方の入力は０′°となり、したがってＡＮＤ
回路３７はローレベルの出力のままで発振回路４１は作
動しない。

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すスプール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
、ＯＲ回路３８を介してのステアリング信号がＯ°゛と
なっていてインバータ３９がこれを反転するため、へＮ
Ｏ回路３７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、これにより発振
回路４１が作動し、増幅８４０を介して交番電流がソレ
ノイドコイル３３Ａ１３３Ｂに印加される。

この結果、スプール２１はソレノイドコイル３３Ａ、３
３Ｂにより発振作用を起こすのであり、戻り不良の原因
となっていたゴミなどの詰りか、このディーザー発振に
より除去されるとスプリング２４または２５の弾力でス
プール２１が中立位置に向けて押し戻されるのである。

このようにして、スプール２１が変位したままで戻り不
良を起こしたときは、ディーザー発振による加振力を利
用してスプール２１を中立状態に強制的に復帰させられ
るのであり、この加振スプール２１が中立位置へ戻ると
、位置センサ３５がこれを感知した時点で自動的に消滅
する。

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（ｐ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２つ設けるようにしてもよいことは
、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
、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
ソレノイドコイルに交番電流を印加してスプールに加振
力を作用させ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ががわらずコントロールバルブが
切換わっだままでパワーシリンダに圧匝７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
５・・・バルブ位置センサ、３７・・・ＡＮＤ回路、３
８・・・ＯＲ回路、４１・・・発振回路。

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ＩＩＪＩ１１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、前記コントロールパルプ
   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パルプスプールが中立位置
   にないときにソレノイドコイルに交番電流を印加してス
   プールを加振する制御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。