JP2001524905A - 油圧パワーアシスト機構付きのパワーステアリング装置 - Google Patents

油圧パワーアシスト機構付きのパワーステアリング装置

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Abstract

(57)【要約】 自動車用の油圧パワーアシスト機構付きのパワーステアリング装置において、ステアリングホイール(16)を備えたステアリングシャフト(15)がトーションスプリング(14)を介してステアリングギア(2)の入力部材に結合されており、ステアリングギア(2)の出力部材が自動車の操舵される車輪に結合されており、1つの倍力装置のサーボモータの2つの作業室(12、13)が、前記入力部材に対するステアリングシャフト(15)の相対回転に伴って1つのステアリングバルブを介してサーボポンプ(19)からの圧力媒体によって給圧可能であり、ステアリングシャフト(15)もしくはステアリングギア(2)の出力部材に回転角及びトルク又はそのいずれかを検出するために2つのセンサー(23、24)が配置されており、操舵後に車輪(11)及びステアリングギア(2)は油圧アシスト機構によって元位置へ戻され、油圧パワーアシストの大きさ並びに方向と車輪(11)の戻しとが1つの共通の電子制御式の電磁弁(18)を介して制御される。

Description

【発明の詳細な説明】 油圧パワーアシスト機構付きのパワーステアリング装置 技術分野 本発明は、請求の範囲第1項中の上位概念による構成の自動車用の油圧パワー アシスト機構付きのパワーステアリング装置に関する。このパワーステアリング 装置の場合、ステアリングホイールを有するステアリングシャフトがトーション スプリングを介してステアリングギアの入力部材に結合されている。ステアリン グギアの出力部材は自動車の操舵される車輪に結合されている。入力部材に対し てステアリングシャフトが相対回転するのに伴って倍力装置のサーボモータの2 つの作業室が1つのステアリングバルブを介してサーボポンプからの圧力媒体で 給圧される。ステアリングシャフトには回転角及びトルク又はそのいずれかを検 出するために少なくとも1つのセンサーが配置されている。ステアリングギアの 出力部材にも操舵角を検出するためにセンサーが配置されている。このセンサー はステアリングシャフトの回転角検出部に一体に組み込んでもよい。操舵後にス テアリングギア並びに車輪の戻しを油圧式にアシストするために1つの戻し機構 が用いられる。 背景技術 この種のパワーステアリング装置は既にEP 0440638 B1によって 公知である。この公知例の場合、油圧アシスト機構付きのパワーステアリング装 置に付加的に1つの電気モータが配置されていて、ステアリングホイールに感知 される反応を種々のパラメータに関連して変化させるのに用いられる。また、こ の電気モータはステアリングバルブをその中央位置へ正確にセンタリングするた めにも利用される。さらに、この電気モータを介して油圧式にステアリングシャ フトの戻しを行うことができ、その際にはステアリングホイールへの力を緩めた 後にステアリングバルブがその中立位置を越えて操舵方向転換に相当する1つの 制御位置へ操作される。 本発明の課題は、公知のパワーステアリング装置に見られる正確なバルブ位置 センタリング並びに油圧式のステアリングシャフトの戻しのようなプラスの特性 を、一層簡単な手段によって電気モータを使用せずに可能にすることである。さ らに、電子システムの故障発生の際にも操舵の安全性を図ることである。 発明の開示 このような課題を、本発明は請求の範囲第1項中の上位概念に示すパワーステ アリング装置において次のようにして解決した。即ち、油圧アシストの大きさ及 び方向のみならず、操舵された車輪の戻しも、1つの共通の電子制御式の電磁弁 を介して制御されるようにしたのである。電磁弁は本来のパワーステアリング装 置内に一体に組み込むか又は外部の任意の個所に配置する。油圧アシスト用のア シスト力はサーボポンプによって供給され、電気モータは使用しない。 本発明の有利かつ効果的な実施形態が請求の範囲第2項以降に示されている。 故障等の発生の場合の危険を回避するために、ステアリングシャフトとステアリ ングギアの入力部材との間に1つの短絡弁が配置される。この個所には公知のパ ワーステアリング装置の場合ステアリングバルブが位置を占めていた。短絡弁は クローズドセンタ式の回転スプール弁として構成されており、その中立位置では サーボモータの両方の作業室相互の接続は不能である。故障発生の際にはじめて この短絡弁はその開放位置へ切り替わり、サーボモータの両方の作業室が互いに 接続される。両方の作業室は短絡し、サーボモータ内に圧力発生は生じない。こ のような場合操舵エネルギーはもっぱらステアリングホイールの機械的な操作力 による。 電磁弁は1つの電子装置ユニットを介して簡単な形式で例えば車速、ステアリ ング速度、ヨーイング速度、荷重、加速度その他の少なくとも1つのパラメータ に関連して制御することができる。 電子装置ユニットの適宜なプログラミング及び相応のセンシングによれば、電 磁弁を車の現在位置並びに今後の所望位置に関する情報を与える信号によって制 御することができる。かくして、パワーステアリング装置に自動ステアリングの ためのオプション設定が可能である。 図面の簡単な説明 第1図は本発明のパワーステアリング装置の第1実施例の概念図、第2図は第 2実施例の概念図である。 発明を実施するための最良の形態 次に、図示の実施例に従って本発明を説明する。説明はボールナット式のパワ ーステアリング装置を例としているが、ラックピニオン式のパワーステアリング 装置においても同じ作用効果の下に適用される。 ステアリングギアボックス1内においてステアリングギア2が作動ピストン3 を備えており、この作動ピストン3はガイドボール4を介してねじスピンドル5 に、また歯6を介してセクター軸7にそれぞれ伝動接続されている。ねじスピン ドル5はステアリングギア2の入力部材であり、セクター軸7は出力部材である 。 セクター軸7からはステアリングレバー8及びタイロッド10を介して少なく とも2つの操舵される車輪11への連結がなされる。 ステアリングギアボックス1は、作動ピストン3によって互いに仕切られた2 つのシリンダ状の作業室12、13から成っている。 ステアリングギア2の入力部材であるねじスピンドル5は、ステアリングホイ ール16を保持するステアリングシャフト15にトーションスプリング14を介 して連結されており、ステアリングシャフト15はユニバーサルジョイント17 を介して分割されている。 両方の作業室12、13は例えば比例動作弁のような1つの電磁弁18を介し て、タンク20からサーボポンプ19によって供給される圧力媒体で給圧される 。サーボポンプ19は例えば自動車のエンジン21又は電気モータによって駆動 される。 電磁弁18はオープンセンター型又はクローズドセンター型に構成するとよい 。クローズドセンター型の場合にはサーボポンプ19に付加的に1つの圧力媒体 タンク(図示せず)が配置される。 電磁弁18は電子装置ユニット22によって制御される。この電子装置ユニッ ト22は、ステアリングシャフト15に配置された回転角及びトルク又はこのい ずれかを検出するための少なくとも1つの第1のセンサー23からの信号を受け る。操舵角を検出するための第2のセンサー24がステアリングギア2の出力部 材、即ちセクター軸7に配置されていて、相応の信号を電子装置ユニット22に 発信する。同様の作用のセンサーをステアリングギア2の入力部材、即ちねじス ピンドル5にも設けてよい。自動車のそのつどの走行状態を表す別の信号は例え ば電子タコメータ25及びヨーイング速度センサー26から電子装置ユニット2 2へ送られる。 第1図に示す実施例においては安全上の理由からステアリングシャフト15と ステアリングギア2の入力部材、即ちねじスピンドル5との間に1つの短絡弁2 7が接続されている。この短絡弁27はクローズドセンター型の回転スプール弁 として構成されており、第1図中に記号表示されている。ステアリングシャフト 15とねじスピンドル5との間の相対回転に伴い、トーションスプリング14が 与えられたステアリングモーメントに関連してねじられると、短絡弁27が45 0N以下のの操作力で開くことができる。この操作力はパワーステアリング装置 の故障発生時にEWG基準に従って認められている。短絡弁27は「普通の」パ ワーステアリング装置の回転スプール弁と同様に機械式に操作され、従って極め て確実である。この短絡弁17の開放によってステアリングギア2の両方の作業 室12、13が互いに接続され、従って作業室12、13内に圧力上昇が生ずる ことはない。ステアリングギア2はこのような場合ステアリングホイールに加え られる手の力だけで操作される。 電子装置ユニット22の相応のプログラミングによってはパワーステアリング 装置を自動ステアリング用に設計することができる。その際には車外に配置され る図示してない誘導機構から信号を電子装置ユニット22へ伝送する。誘導機構 は例えば誘導ケーブルと共に道路内に設置すればよい。ビデオナビゲーション又 はサテライト制御も可能である。信号は自動車の現在の位置並びに今後の所望位 置に関する情報を与える。電子装置ユニット22は目標値・現在値偏差を演算し 、相応に修正した制御命令を電磁弁18へ送る。必要によりドライバーがステア リングホイール16を操作すれば自動ステアリング機能を解除することができる 。 第2図に示す第2実施例においては短絡弁が電磁弁18内に一体に組み込まれ ている。この短絡弁は電磁弁18と共通に電子制御可能である。 この実施例の場合第1のセンサーが回転角度センサー28として構成されてい る。別の付加的な回転角度センサー29がステアリングギアボックス1の下端部 にねじスピンドル5に連結されて組み付けられている。この付加的な回転角度セ ンサー29によってセクター軸7に配置された第2のセンサー24の角度検出を 改良することができる。 第2実施例のその他の構成部分は第1実施例と同様であり、同一符号で示され ている。 ステアリングホイール16における操舵運動はステアリングシャフト15の回 転角度センサー28によって検出される。操舵運動はステアリングシャフト15 から操作トルクに関連してねじりを受けるトーションスプリング14を介して伝 達される。トーションスプリング14は伝達側の端部においてねじスピンドル5 と固定結合されている。 トーションスプリング14のねじれはセクター軸7の第2のセンサー24に対 する第1の回転角度センサー28の関係に変化を与える。この相対的な角度変化 は電子装置ユニット22によって評価される。次いで電子装置ユニット22はポ ンプ19からの圧力媒体流を電磁弁18を介して回転方向に応じて相応の作業室 12もしくは13へ向ける。一般に、セクター軸7における第2のセンサー24 はたんに約90度の角度幅を有しているだけであって、センサーとしての検出能 力も比較的精密ではないので、1つの変速歯車装置を前置せざるを得なかった。 しかし、この高価な変速歯車装置の代わりに、ねじスピンドル5と一緒に回転す る回転角度センサー29が用いられる。 両方の回転角度センサー28、29及び第1、第2のセンサー23、24並び に電子装置ユニット22は冗長に構成されている。センサー並びに電子装置ユニ ットの範囲における冗長性によって、故障を検知することが可能であり、電磁弁 18に組み込まれた電子式に方向制御可能な短絡弁を介してステアリングギア2 の油圧アシストを不作動にすることが可能である。 符号の説明: 1 ステアリングギアボックス 2 ステアリングギア 3 作動ピストン 4 ガイドボール 5 ねじスピンドル 6 歯 7 セクター軸 8 ステアリングレバー 10 タイロッド 11 車輪 12、13 作業室 14 トーションスプリング 15 ステアリングシャフト 16 ステアリングホイール 17 ユニバーサルジョイント 18 電磁弁 19 サーボポンプ 20 タンク 21 エンジン 22 電子装置ユニット 23 第1のセンサー 24 第2のセンサー 25 タコメーター 26 ヨーイング速度センサー 27 短絡弁 28、29 回転角度センサー
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】平成11年2月20日(1999.2.20) 【補正内容】 …ステアリングバルブがその中立位置を越えて操舵方向転換に相当する1つの 制御位置へ操作される。 US-A-4745985によれば、請求の範囲第1項中の上位概念の特徴部分 を備えたステアリング機構が知られている。このステアリング機構においては付 加的に油圧パワーアシストの大きさ並びに方向と操舵される車輪の戻しとが1つ の共通の電子制御式の電磁弁を介して制御される。しかし、電子制御機構にもし 故障が発生した際には誤操舵が生じて危険を招くおそれがある。 本発明の課題は、公知のパワーステアリング装置に見られる正確なバルブ位置 センタリング並びに油圧式のステアリングシャフトの戻しのようなプラスの特性 を、一層簡単な手段によって電気モータを使用せずに可能にすることである。さ らに、電子システムの故障発生の際にも操舵の安全性を図ることである。 発明の開示 このような課題を、本発明は請求の範囲第1項中の上位概念に示すパワーステ アリング装置において次のようにして解決した。即ち、油圧アシストの大きさ及 び方向のみならず、操舵された車輪の戻しも、1つの共通の電子制御式の電磁弁 を介して制御されるようにしたのである。電磁弁は本来のパワーステアリング装 置内に一体に組み込むか又は外部の任意の個所に配置する。油圧アシスト用のア シスト力はサーボポンプによって供給され、電気モータは使用しない。 故障等の発生の場合の危険を回避するために、ステアリングシャフトとステア リングギアの入力部材との間に1つの短絡弁が配置される。この個所には公知の パワーステアリング装置の場合ステアリングバルブが位置を占めていた。短絡弁 はクローズドセンタ式の回転スプール弁として構成されており、その中立位置で はサーボモータの両方の作業室相互の接続は不能である。故障発生の際にはじめ てこの短絡弁はその開放位置へ切り替わり、サーボモータの両方の作業室が互い に接続される。両方の作業室は短絡し、サーボモータ内に圧力発生は生じない。 このような場合操舵エネルギーはもっぱらステアリングホイールの機械的な操作 力による。 本発明の有利かつ効果的な実施形態が請求の範囲第2項以降に示されている。 電磁弁は1つの電子装置ユニットを介して簡単な形式で例えば車速、ステアリ ング速度、ヨーイング速度、荷重、加速度その他の少なくとも1つのパラメータ に関連して制御することができる。 電子装置ユニットの適宜なプログラミング及び相応のセンシングによれば、電 磁弁を車の現在位置並びに今後の所望位置に関する情報を与える信号によって制 御することができる。かくして、パワーステアリング装置に自動ステアリングの ためのオプション設定が可能である。 図面の簡単な説明 第1図は本発明のパワーステアリング装置の第1実施例の概念図、第2図は第 2実施例の概念図である。 発明を実施するための最良の形態 次に、図示の実施例に従って本発明を説明する。説明はボールナット式のパワ ーステアリング装置を例としているが、ラックピニオン式のパワーステアリング 装置においても同じ作用効果の下に適用される。 ステアリングギアボックス1内においてステアリングギア2が作動ピストン3 を備えており、この作動ピストン3はガイドボール4を介してねじスピンドル5 に、また歯6を介してセクター軸7にそれぞれ伝動接続されている。ねじスピン ドル5は… 請求の範囲 1. 自動車用の油圧パワーアシスト機構付きのパワーステアリング装置であ って、 ステアリングホイール(16)を備えたステアリングシャフト(15)がトー ションスプリング(14)を介してステアリングギア(2)の入力部材に結合さ れており、 ステアリングギア(2)の出力部材が自動車の操舵される車輪に結合されてお り、 1つの倍力装置のサーボモータの2つの作業室(12、13)が、前記入力部 材に対するステアリングシャフト(15)の相対回転に伴って、1つのステアリ ングバルブを介してサーボポンプ(19)からの圧力媒体によって給圧可能であ り、 ステアリングシャフト(15)には回転角及びトルク又はそのいずれかを検出 するために少なくとも1つのセンサー(23)が配置されており、 ステアリングギア(2)の1部分、特に出力部材又は入力部材に操舵角を検出 するためのセンサー(24)が配置されており、 操舵後にステアリングギア(2)並びに車輪(11)の戻しを油圧式にアシス トするために1つの戻し機構が設けられている形式のものにおいて、 油圧パワーアシストの大きさ及び方向と車輪(11)の戻しとが1つの共通の 電子制御式の電磁弁(18)を介して制御可能であり、ステアリングシャフト( 15)とステアリングギア(2)の入力部材との間に1つの短絡弁(27)が配 置されていることを特徴とする、パワーステアリング装置。 2. 短絡弁(27)がクローズドセンター型の回転スプール弁として構成さ れていることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のパワーステアリング装置 。 3. 短絡弁(27)の開放位置でサーボモータの両方の作業室(12、13 )が互いに接続されることを特徴とする、請求の範囲第2項に記載のパワーステ アリング装置。 4. 短絡弁(27)が安全弁として機械的に操作可能に構成されていること を特徴とする、請求の範囲第1項から第3項までのいずれか1項に記載のパワー ステアリング装置。 5. 電磁弁(18)が、車速、ステアリング速度、ヨーイング速度、荷重そ の他のような少なくとも1つのパラメータに関連して電子装置ユニット(22) を介して制御可能であることを特徴とする、請求の範囲第1項から第4項までの いずれか1項に記載のパワーステアリング装置。 6. 電磁弁(18)が、車の現在位置並びに今後の所望位置に関する情報を 与える信号に関連して電子装置ユニット(22)を介して制御可能であることを 特徴とする、請求の範囲第1項から第5項までのいずれか1項に記載のパワース テアリング装置。 7. 車の外部に配置される誘導機構からの信号が電子装置ユニット(22) へ伝達されることを特徴とする、請求の範囲第6項に記載のパワーステアリング 装置。 8. 電磁弁(18)がクローズドセンター型の弁であり、サーボポンプに付 加的に圧力媒体タンクが配置されていることを特徴とする、請求の範囲第1項か ら第7項までのいずれか1項に記載のパワーステアリング装置。 9. 短絡弁が電磁弁(18)内に電子制御可能に一体に組み込まれているこ とを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のパワーステアリング装置。 10. ステアリングシャフト(15)に回転角及びトルク又はそのいずれか を検出するために配置されたセンサー(23)に加えて同様の別のセンサーがス テアリングギア(2)の入力部材に配置されていることを特徴とする、請求の範 囲第9項に記載のパワーステアリング装置。 11. センサー(23、24、28、29)及び電子装置ユニット(22) が冗長に構成されていることを特徴とする、請求の範囲第1項から第10項まで のいずれか1項に記載のパワーステアリング装置。 12. 電磁弁(18)が比例動作弁であることを特徴とする、請求の範囲第 1項から第11項までのいずれか1項に記載のパワーステアリング装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B62D 137:00 B62D 137:00

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 自動車用の油圧パワーアシスト機構付きのパワーステアリング装置であ って、 ステアリングホイール(16)を備えたステアリングシャフト(15)がトー ションスプリング(14)を介してステアリングギア(2)の入力部材に結合さ れており、 ステアリングギア(2)の出力部材が自動車の操舵される車輪に結合されてお り、 1つの倍力装置のサーボモータの2つの作業室(12、13)が、前記入力部 材に対するステアリングシャフト(15)の相対回転に伴って、1つのステアリ ングバルブを介してサーボポンプ(19)からの圧力媒体によって給圧可能であ り、 ステアリングシャフト(15)には回転角及びトルク又はそのいずれかを検出 するために少なくとも1つのセンサー(23)が配置されており、 ステアリングギア(2)の1部分、特に出力部材又は入力部材に操舵角を検出 するためのセンサー(24)が配置されており、 操舵後にステアリングギア(2)並びに車輪(11)の戻しを油圧式にアシス トするために1つの戻し機構が設けられている形式のものにおいて、 油圧パワーアシストの大きさ及び方向と車輪(11)の戻しとが1つの共通の 電子制御式の電磁弁(18)を介して制御されることを特徴とする、パワーステ アリング装置。 2. ステアリングシャフト(15)とステアリングギア(2)の入力部材と の間に1つの短絡弁(27)が配置されていることを特徴とする、請求の範囲第 1項に記載のパワーステアリング装置。 3. 短絡弁(27)がクローズドセンター型の回転スプール弁であることを 特徴とする、請求の範囲第2項に記載のパワーステアリング装置。 4. 短絡弁(27)の開放位置でサーボモータの両方の作業室(12、13) が互いに接続されることを特徴とする、請求の範囲第3項に記載のパワーステア リング装置。 5. 短絡弁(27)が安全弁として機械的に操作可能に構成されていること を特徴とする、請求の範囲第2項から第4項までのいずれか1項に記載のパワー ステアリング装置。 6. 電磁弁(18)が、車速、ステアリング速度、ヨーイング速度、荷重そ の他のような少なくとも1つのパラメータに関連して電子装置ユニット(22) を介して制御可能であることを特徴とする、請求の範囲第1項から第5項までの いずれか1項に記載のパワーステアリング装置。 7. 電磁弁(18)が、車の現在位置並びに今後の所望位置に関する情報を 与える信号に関連して電子装置ユニット(22)を介して制御可能であることを 特徴とする、請求の範囲第1項から第6項までのいずれか1項に記載のパワース テアリング装置。 8. 車の外部に配置される誘導機構からの信号が電子装置ユニット(22) へ伝達されることを特徴とする、請求の範囲第7項に記載のパワーステアリング 装置。 9. 電磁弁(18)がクローズドセンター型の弁であり、サーボポンプに付 加的に圧力媒体タンクが配置されていることを特徴とする、請求の範囲第1項か ら第8項までのいずれか1項に記載のパワーステアリング装置。 10. 短絡弁が電磁弁(18)内に電子制御可能に一体に組み込まれている ことを特徴とする、請求の範囲第2項に記載のパワーステアリング装置。 11. ステアリングシャフト(15)に回転角及びトルク又はそのいずれか を検出するために配置されたセンサー(23)に加えて同様の別のセンサーがス テアリングギア(2)の入力部材に配置されていることを特徴とする、請求の範 囲第10項に記載のパワーステアリング装置。 12. センサー(23、24、28、29)及び電子装置ユニット(22) が冗長に構成されていることを特徴とする、請求の範囲第1項から第11項まで のいずれか1項に記載のパワーステアリング装置。 13. 電磁弁(18)が比例動作弁であることを特徴とする、請求の範囲第 1項から第12項までのいずれか1項に記載のパワーステアリング装置。
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