JP2002274401A - 回転式流体圧装置と、該装置を有する全流リンク式ステアリングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速車両に好適な流体圧パワーステアリング
システムを提供する。 【解決手段】 ステアリングホイール操作に応じて、圧
力源11からステアリングアクチュエータ19まで流体流を
制御する流体コントローラ21を備える流体圧ステアリン
グシステムである。コントローラ21は回転自在のスター
を含む流体メータ65を備え、スターの移動をアクチュエ
ータ19に流れる流体流に合わせる。コントローラ21はセ
ンサ125を備えてスターの移動を感知し、流体メータ65
内を流れる流体を示す電気信号127を出力する。そして
車載型マイクロプロセッサ25を用いて信号127と操舵車
輪位置信号107を比較し、「誤差」を示す操作信号111、
113、115を発生させて弁23に伝送し、流体メータ65の移
動と操舵車輪の差をなくすようにステアリングアクチュ
エータ19まで流れる流路に調整流体を流出入させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用の流体圧
（例えば、油圧）パワーステアリングシステムに関する
ものである。より特徴的には、本発明は比較的高速走行
する車両用のパワーステアリングシステムに関するもの
であって、具体例を挙げると、自動車、軽トラックをは
じめとする「ハイウェー（例えば、高速道路）」走行す
る車両、及び「高速」トラクター等の車両用の流体圧パ
ワーステアリングシステムに関するものである。ただ
し、これら車両の具体例は本発明の請求の範囲を限定し
ない。また、これら車両は約３０mph以上の速度で走行
するものとする。以下、理解の容易化を図るため、本明
細書で使用する車両には上記「ハイウェー」走行及び
「高速」走行する車両の双方を抱合するものとして説明
する。

【０００２】

【従来の技術】上述のように本発明は車両用の流体圧パ
ワーステアリングシステムに関するが、より特徴的に
は、本発明は全流リンク式ステアリングコントロールユ
ニット（ＳＣＵ：steering control unit）を備えるタ
イプの車両用の流体圧パワーステアリングシステムに関
するものである。この際、ＳＣＵは圧力源（例えば、パ
ワーステアリングポンプ）から流体を操舵車輪と連動
し、流体圧によって操作するアクチュエータに流動する
ように制御する。このＳＣＵの操作は車両の運転者の手
動操作に応答するように行われる。さらに、本発明に関
するシステムは調整弁手段（compensation valving）を
備えて、ステアリング入力（ステアリングホイール位
置）とステアリング出力（操舵車輪位置）の間の「誤差
（error）」を感知することに応じて、アクチュエータ
に調整用の流体を流出入させる。このタイプのシステム
は米国特許第６，０７６，３４９号によって開示されて
いる。この米国特許は本出願の譲受人に譲渡されてお
り、この内容は参照上、本説明に抱合される。

【０００３】尚、本発明に抱合され、上記米国特許に開
示されるタイプのステアリングシステムを実現するため
には、流体圧アクチュエータの任意の場所にセンサを付
設して操舵車輪位置を検出するとともに、ステアリング
コラムに近接してセンサを付設してステアリングホイー
ル位置を検出する。

【０００４】本発明に抱合され、上記米国特許に開示さ
れるＳＣＵの重要な特徴は、繰り返しセンタリングされ
るばねの剛性（ばね定数）を実質的に増大させること
で、ＳＣＵのスプール弁（主弁部材）及びスリーブ弁
（追従弁部材）の相対変位がない場合でも、ステアリン
グホイールの回転開始に応じて、ステアリングアクチュ
エータに流体を送ることができる点にある。しかしなが
ら、ステアリングホイールと（繰り返しセンタリングさ
れるばねの剛性によって測定する）流体メータの間の位
置関係は、主に流体の圧縮性（compressability）及び
ホース（導管）を含む様々なシステムエレメントの弾性
（compliance）に基いて定められるＳＣＵの流体メータ
と操舵車輪の位置関係と比較して、比較的関連が弱かっ
た。ただし、操舵車輪と流体メータの間には比較的強い
関連がある一方、この関連には流体の漏出という問題が
生じることがあり、このことを主な原因として、システ
ムに「調整」流体を加えていた。

【０００５】従って、本発明に抱合する上記米国特許を
改良するため、システムコントローラが操舵車輪位置と
ステアリングホイール位置との間に誤差を検出する場合
は、常に一つまたは複数の問題が発生したことを判断し
て、ＳＣＵとステアリングアクチュエータの間の流体に
調整を加えることを開始させる。この流路（回路）に加
える調整用の流体はステアリング流路の圧力を増大さ
せ、そしてこの圧力増大が流体メータに衝撃（負荷）を
与える。この際、流体メータの位置はステアリングホイ
ール位置と、ＳＣＵのスプール弁とスリーブ弁の間の変
位または偏差によって主に決められるが、上述したよう
に、ステアリングホイールと流体メータの間の関連（繰
り返しセンタリングされるばね）は比較的弱く、圧力増
大が流体メータに衝撃を加える結果、車両の運転者によ
って感じられるように、ステアリングホイールの抵抗ト
ルクに好ましくない増加または減少が生じる。

【０００６】上記システムに関する他の問題として、Ｓ
ＣＵのスプール弁とスリーブ弁の偏差の不透明さがあ
る。この不透明さはシステムの制御性能に限界を定め
る。換言すると、ステアリングホイール位置と操舵車輪
位置との間の差、つまり誤差は、システム全体の不透明
さよりも小さくすることができず、そして瞬間的なスプ
ール弁の偏差が実質的にこの不透明さに加えられてい
る。

【０００７】本発明に係るタイプのステアリングシステ
ムでは、ステアリング操作入力を感知する必要がある
が、このステアリングシステムの性能は操作位置信号を
生じさせるセンサの解像度を増大することによって向上
する。尚、「解像度（resolution）」は、コントローラ
（車載型マイクロプロセッサ）によって移動毎に検出さ
れる個々のポイントの総数である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点に
鑑みてなされたものであり、先行技術の有する上記問題
を克服する、ハイウェー用車両またはハイウェー以外で
高速走行する車両に適切に改良した、流体圧ステアリン
グシステムを提供することを目的とする。

【０００９】本発明に係る他の目的は、上記問題を克服
するとともにステアリング操作中に運転者に与える操作
感覚を実質的に向上させる流体圧ステアリングシステム
を提供することを目的とする。

【００１０】本発明に係るさらなる目的は、実質的に高
価な構造をステアリングコントロールユニットに加える
ことなく、より優れた解像度の操作位置信号を容易に提
供する、改良したステアリングコントロールユニットを
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するための手段として、ステアリング装置への手動入力
に応じて車両の一組の操舵車輪に入力運動を与える、改
良した全流リンク式ステアリングシステムを備えること
を特徴とする。ただし、このステアリングシステムは圧
力源（流体ポンプ）、流体コントローラ（回転式流体圧
装置またはステアリングコントロールユニット）、そし
て流体圧作動型アクチュエータ（ステアリングアクチュ
エータ）を備え、また該アクチュエータを一組の操舵車
輪と連動して備えて、ステアリング装置への手動入力に
応じて、この一組の操舵車輪に入力運動を与えるように
構成する。また、流体コントローラは圧力源と流通する
入口ポートとアクチュエータと流通する制御ポートを有
するハウジングを備えるとともに、さらに流体メータを
備え、この流体メータ内を流れる流体を測定するために
流体メータ内に可動部材（スター部材）を備える。さら
に流体コントローラは弁機構（バルブ手段）を備え、ス
テアリング装置への手動入力に応答して、入口ポートか
ら流体メータへ、さらに制御ポートまで流れる流体流を
制御する。この際、弾性部材（ばね）を用いて弁機構を
ニュートラル位置に偏向させる。そして、操舵車輪用位
置センサを使用して、操舵車輪の瞬間の位置を示す信号
を車載型マイクロプロセッサに伝送する。

【００１２】上記改良型ステアリングシステムは流体コ
ントローラと連動しかつ流体メータ内の可動部材（スタ
ー部材）の移動を感知する入力位置センサを用いて、車
載型マイクロプロセッサに流体メータの瞬間の位置を伝
送することを特徴とする。また、車載型マイクロプロセ
ッサはコンパレータ（比較測定器）を備えて、流体メー
タの位置信号と操舵車輪の位置信号を比較して、操作信
号を出力する。さらに、システムは圧力源と流通する入
口とアクチュエータと流通する出口を有する調整弁（co
rrection valve）を備えて、この調整弁に操作信号を受
信させて、入力位置信号と操舵車輪の位置信号との間の
差をゼロにするようにアクチュエータへ流れる流体流を
調整する。

【００１３】また、本発明に係る他の特徴では、流体コ
ントローラに回転式流体圧装置（流体コントローラまた
はステアリングコントロールユニット）を備える。この
装置は入口ポートと出口ポートを有するハウジングと、
このハウジングに連接する流動機構（流体メータ）と、
そして内歯付リング部材と外歯付スター部材（可動部
材）を備え、スター部材は偏心してリング部材内に収容
されて、このリング部材内で軌道及び回転移動（orbita
l and rotational movement）を行う。このスター部材
の軌道及び回転移動に伴って、互いに噛合するスター部
材とリング部材はリング部材の内側で複数Ｎの膨張、収
縮する流量チャンバを形成する。また、ハウジング内に
回転弁機構（バルブ手段）を連動して備えて、この入口
ポートを膨張する流量チャンバと流通させるとともに、
出口ポートを収縮する流量チャンバと流通させる。そし
て、センサアセンブリを回転式流体圧装置と連動して備
えて、この装置の操作状態を示す出力電気信号を出力す
る。

【００１４】さらに、本発明に係る改良型回転式流体圧
装置は、センサアセンブリに第１部材（クランク部材）
をスター部材の軌道状の移動速度に対応する速度で回転
させるように、スター部材と連動して備えることを特徴
とする。さらに、センサアセンブリはセンサ素子を備え
て、第１部材の回転速度を感知し、そしてスター部材の
変位を示す電気信号を提供するようにセンサ素子を操作
することを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に係る特徴並びに発明の要
点は、詳細な説明、請求項、並びに図面を参照すること
により、より明瞭に理解される。図１は、本発明の実施
の形態に係る流体圧パワーステアリングシステムを示す
略図である。図示されるように、本発明の実施の形態に
係るシステムは、入口をシステムリザーバＲと流通させ
る流体ポンプ（圧力源）１１を備える。ポンプ１１の出
口は導管１３を介して、符号１５に示す負荷感知型主流
用制御弁（load sensing priority flow control valv
e）の入口と流通する。尚、この弁１５は米国特許第
３，４５５，２１０号によって開示されており、本発明
の譲受人に譲渡され、本発明の参照上、抱合される。そ
して圧力リリーフ弁１７を用いて、流体ポンプ１１の出
口の圧力が所定の最大値を越える場合には、超過分の圧
力をシステムリザーバＲまで戻すように流体ポンプ１１
の出口圧力を制限する。

【００１６】図１に示したシステムは負荷感知型である
が、しかしながら当業者であれば本明細書の説明から、
本発明に係る実施の形態はクローズドセンタータイプ
（closed center type）またはオープンセンタータイプ
（open center type）の双方の流体圧パワーステアリン
グシステムに使用できることを理解できるであろう。さ
らに、本発明に係る実施の形態は負荷反応型システムに
従って図解、説明されているが、本発明に係る実施の形
態は非負荷反応型システムに従って構成されてもよい。

【００１７】本発明の実施の形態に係る流体圧パワース
テアリングシステムはこの他複数の部材から構成され、
例えばステアリングアクチュエータ（流体圧作動型アク
チュエータ）１９、符号２１に示す流体コントローラま
たはステアリングコントロールユニット（回転式流体圧
装置、図１では説明を容易にするために簡略化して示し
ているが、この部材の詳細は図２に示してある）、符号
２３に示す電気油圧制御（ＥＨＣ：Electro-Hydraulic
Control）弁アセンブリ（調整弁）、そして符号２５に
示す車載型マイクロプロセッサ（ＥＣＵ）を含む。

【００１８】負荷感知制御技術における当業者には公知
のように、主弁１５は導管２７と接続する「ＣＦ（cont
rol flow）」(制御流または主流)出口と、導管２９と接
続する「ＥＦ（excess flow）」(超過流または補助流)
出口を備える。図１に示すように、導管２７は、ＳＣＵ
２１及びＥＨＣ弁アセンブリ２３の双方に流通する導管
３１に対してＴ字状に接続される。また、図１に示すよ
うに、導管２９は導管３３に対してＴ字状に接続され、
また導管３３はシステムリザーバＲへ戻される導管３５
に対してＴ字状に接続される。

【００１９】本発明に係る実施の形態では、例示に過ぎ
ないが、アクチュエータ１９を出力軸３７あるいは他の
適当な回転出力部材を有するモータ(即ちロータリーア
クチュエータ)として概略的に示している。この回転出
力部材（出力軸）３７は、例えばピットマンアーム及び
ドラッグリンクによって機械的に連結されて、一対の操
舵車輪(図示略)に対して実際上の機械入力を与える。
尚、当業者であれば、使用するアクチュエータ１９の具
体的な形態及び操舵車輪へステアリング入力を提供する
具体的な方法は、本発明に係る実施の形態を構成する上
で本質的な特徴ではないことを理解できるであろう。例
えば、本発明の請求の範囲を逸脱することなく、ロータ
リーアクチュエータの替わりにシリンダを使用すること
は可能である。そして、アクチュエータ１９の両側に導
管３９及び４１を接続して、導管３９内の加圧流体（流
体圧）によって車両の右旋回を行うとともに、導管４１
内の加圧流体（流体圧）によって車両の左旋回を行う。

【００２０】導管３１には符号４３に示す、ＳＣＵ２１
に操作上連動する、２位置２方向切換型ソレノイド弁が
接続される。このソレノイド弁４３の出口は導管４５に
よって、ＳＣＵ２１の入口ポート４７(図２参照)に接続
される。また、導管３３に接続するようにして導管４９
を設け、また導管３５を介して導管４９をシステムリザ
ーバＲに接続する。そして、導管４９にＳＣＵ２１の戻
りポート５１(図２参照)を接続する。

【００２１】上述したように、導管３１はＥＨＣ弁アセ
ンブリ２３への入力としても機能する。本発明に係る実
施形態では、例示に過ぎないが、ＥＨＣ弁アセンブリ２
３を一対の同一の比例ソレノイド(ＥＨＣ)弁５３及び５
５から構成する。この一対の弁５３及び５５は、単一の
３方向３位置切換弁によって代用することもでき、さら
には適切な操作信号に従って「調整（compensation）」
流体をステアリングアクチュエータ１９まで供給する一
般的な機能を有する他の任意の流通機構によって代用し
てもよい。ＥＨＣ弁５３は、導管５７を介して出口ポー
トを導管３９に接続しているのに対して、ＥＨＣ弁５５
は、導管５９及び導管６１を介して出口ポートを導管４
１に接続する。以下、参照する弁５３及び５５の「出
口」又は「出口ポート」を、それぞれ参照符号５７及び
５９の導管で示す。また、この点は本発明に係る基本的
な特徴ではないが、このステアリングシステムは米国特
許第５，９６０，６９４号の開示例である「車輪のスリ
ップを減少させる流体圧パワーステアリングシステム」
に従って構成してもよい。尚、この米国特許は、本発明
の譲受人に譲渡されており、この内容は参照上、本説明
に抱合される。

【００２２】主に図２を参照すると、ＳＣＵ２１は、ス
テアリングホイールＷをはじめとするステアリング入力
装置によって操作されて、ＳＣＵ技術に関する当業者に
は公知の方法で、入口ポート４７からアクチュエータ１
９（図１参照）へ流れる流体流を制御する。尚、本発明
は、以下に説明する点を除いて、ＳＣＵのいかなる特定
の形式又は構造によって限定されないことを理解された
い。ＳＣＵ２１は、符号６３に示す弁機構（バルブ手
段）と、流体メータ（流動機構）６５を備える。ステア
リング技術に関する当業者には公知のように、流体メー
タ６５の機能の一つは、ＳＣＵ２１内を流れる流体を
「測定」することであり、また弁機構６３に追従運動を
付与して、所望量の流体がアクチュエータ１９へ流通し
た後、弁機構６３をこのニュートラル位置(図１及び図
２に示す中央位置)に復帰させる（センタリングさせ
る）ことである。好適には、このタイプのＳＣＵは、弁
機構６３がニュートラル位置にあるとき、ＳＣＵ２１は
「負荷反応」性能を示し、図２に概略的に示すように、
流体メータ６５の両側で、弁機構６３を介して、導管３
９及び４１を比較的無制限に流通させる。この結果、当
該技術において公知のように、操舵車輪にさらなる負荷
が作用して、出力軸３７に外部負荷が作用し、流体圧
（油圧）負荷を導管３９又は４１のうちの一方に(作用
力の方向に依存して)作用させて、流体メータ６５に流
体圧（油圧）負荷を作用させる。この負荷は、ステアリ
ングホイールＷを介して運転者によって感知することが
でき、これにより、「従来の技術」で説明したように、
本発明に関連するタイプの「ハイウェー」及び「高速」
車両用のパワーステアリングシステムに備えることが望
まれる「路面感触」が実現される。

【００２３】図２に示すように、流路の多くに逆止弁、
より具体的にはアンチ―キャビテーション逆止弁（anti
-cavitation check valve）を備える。好適にはＳＣＵ
２１は「流体コントローラ及びそのコントローラに用い
る改良した逆止弁構造」に関する米国特許第５,１０１,
８６０号の開示例に従って構成される。この米国特許
は、本発明の譲受人に譲渡されており、この内容は参照
上、本説明に抱合される。

【００２４】継続して図２を参照すると、ＳＣＵ２１
は、導管３９及び４１にそれぞれ接続する一対の制御流
体ポート６７及び６９を備える。また、ＳＣＵ２１は後
述するように、負荷信号７３と相互通信する負荷信号ポ
ート７１を備える。そして、図２に示すように、付勢ス
プリングアセンブリ７５を用いて、ＳＣＵ弁機構６３を
図２に示すニュートラル位置に付勢する。尚、添付した
図２では、このスプリングアセンブリ７５を２つの分離
した付勢手段から構成することを概略的に示している
が、当業者には公知のように、単一のスプリングアセン
ブリからスプリングアセンブリ７５を構成して、弁機構
６３を右旋回状態Ｒおよび左旋回状態Ｌからニュートラ
ル(中央)位置へ復帰させるように作用させる。この付勢
スプリングアセンブリ７５の断面図は図３に示している
が、この詳細については後述する。

【００２５】ここで、主に図３を参照してＳＣＵ２１に
ついて説明するが、上述の米国特許第５,１０１,８６０
号にも開示されている点を考慮して、簡単に行う。尚、
ＳＣＵ２１は米国特許第４,１０９,６７９号の開示例に
従って構成することもできる。この米国特許は本出願の
譲受人に譲渡されており、この内容は参照上、本説明に
抱合される。図３に示すように、ＳＣＵ２１はハウジン
グ部７７、ポート（または磨耗）プレート７９、流体メ
ータ６５を有する部分及びエンドプレート（エンドキャ
ップ部材）８１を含む複数の部材から構成される。これ
ら部分は、複数のボルト８３(この頭部のみが図３に示
される)によって固く結合されて、一体に保持される。
尚、通常、ハウジング部７７は上述した全てのポートを
含むが、図３の平面図では、右側のポート６７と左側の
ポート６９のみを示していることを理解されたい。

【００２６】さらに、ハウジング部７７は弁ボア８５を
形成し、この内に図１及び図２に概略的に示した弁機構
６３を回転自在に備える。弁６３は、回転自在の主弁部
材８７(「スプール」)と、この部材と協働して相対回転
を行う追従弁部材８９(「スリーブ」)を含む。この際、
主弁部材８７と追従弁部材８９は互いに対するニュート
ラル位置と、互いに対して変位する操作位置とを有す
る。尚、当該技術において公知のように、スプール８７
の前方端部(図３の左方向)に小径部を備えて、ここに一
組の内側スプライン９１を形成してステアリングホイー
ルＷとスプール８７を直接、機械連結させる。

【００２７】上記流体メータ６５は当該技術において公
知のものでもよい。また、内歯付固定リング部材９３お
よび外歯付可動スター部材９５を備えて、当業者に公知
な手段によって、これらスター部材９５とリング部材９
３を相対移動させて、両者の間に複数の膨張、収縮する
流量チャンバ９６（図５参照）を形成する。この際、ス
ター部材９５は一組の内側スプライン９７（図３参照）
を形成して、駆動軸９９(図１及び図２の略図参照)の後
端部に形成する外側スプライン９８とスプライン結合す
る。また、駆動軸９９は前方端部を分岐させてピン１０
１と係合する。ＳＵＣ技術において公知のように、スタ
ー部材９５の軌道及び回転運動を駆動軸９９及びピン１
０１によってスリーブ８９の回転追従運動に変換する。
この追従構造の機能の一つはステアリングホイールＷに
作用するトルク関数でもあるステアリングホイールＷの
回転速度に比例して、スプール８７とスリーブ８９の間
に特定の相対変位を維持することにある。また、軸９９
及びピン１０１の前方に、上記付勢スプリングアセンブ
リ７５を配置する。図示した付勢スプリング７５は通常
の形状及び構造のものでもよく、またこのアセンブリ７
５の詳細は本発明の請求の範囲を限定しない。そして、
上記米国特許第６，０７６，３４９号の開示例に従って
アセンブリ７５を構成する場合には、このアセンブリ７
５は「従来の技術」において公知なように、一般的な
「ハイウェー以外で高速走行する」車両に用いられる、
通常の流体コントローラよりも相当に大きな付勢力、即
ちセンタリング力を提供する。本発明に係る実施の形態
を構成する上で、このように増大したセンタリング力は
所定のシステムでは好適であるが、しかしながら当業者
であれば、このことは本発明に係る実施の形態を構成す
る上で必ずしも必須の要件ではないことを理解するであ
ろう。

【００２８】再度図１を参照して、本発明の実施の形態
に係るシステムのさらなる特徴について説明する。即
ち、本発明に係る実施の形態では、ステアリングホイー
ルＷ(または、ステアリングコラムのいずれかの部分等)
と連動するようにステアリングホイール位置センサ１０
３を設けて、ステアリングホイールの瞬間の位置を示す
信号１０５をＥＣＵ２５に送信する。同様に、操舵車輪
または出力軸３７、またはステアリングリンク機構の他
の部分と連動するように操舵車輪位置センサ１０７を設
けて、操舵車輪の瞬間の位置を示す信号１０９をＥＣＵ
２５に送信する。そして、ＥＣＵ２５の出力によって、
オン／オフ操作信号１１１を用いてソレノイド弁４３の
位置を制御するとともに、一対の比例操作信号１１３及
び１１５を用いて、ＥＨＣ弁５３及び５５の各々を制御
する。

【００２９】また、本発明の実施の形態に係るステアリ
ングシステムは一対のシャトル弁１１７及び１１９を備
える。シャトル弁１１７は、ＥＨＣ弁５３及び５５から
の２つの負荷信号のうちの高い方の信号を負荷信号１２
１として伝送して、この信号をシャトル弁１１９への一
方の入力信号とする。そしてＳＣＵ２１からの負荷信号
７３をシャトル弁１１９の他方の入力信号とする。シャ
トル弁１１９の出力である負荷信号１２３は、これら負
荷信号７３及び１２１のうちの高い方の信号に相当す
る。そして、負荷信号１２３を当業者に公知の方法で負
荷感知主弁１５の負荷信号チャンバへ戻すことにより、
弁１５の流圧出力を導管２７にて、全ステアリングシス
テムの中で感知されたもののうち最大の負荷信号に相当
させる。

【００３０】符号１２５に示すように、流体メータ６５
と連動するメータセンサアセンブリを備えて、流体メー
タ６５の変位（流動）を表す信号１２７、より具体的に
は外歯付スター部材９５の変位を示す信号１２７をＥＣ
Ｕ２５に伝送させる。一つまたは複数の信号からなる信
号１２７は流体メータ内を流れる流量を示してもよく、
またはＥＣＵ２５に含む制御アルゴリズムによって決定
される他のシステムパラメータを示してもよい。尚、図
１に概略的にメータセンサアセンブリ１２５を示してい
るが、図３及び図４にこの軸方向の断面図を示してい
る。信号１２７を生じさせる目的とこの信号を利用する
方法については、以下においてより詳細に後述する。

【００３１】ここで図３とともに主に図４を参照して説
明すると、図示するように、メータセンサアセンブリ１
２５はハウジング部１２９とカバー部材１３１を有し、
エンドプレート８１に隣接して固定される。ただし、こ
の固定手段は任意であって、例えば複数のボルトまたは
キャップスクリュー１３３を用いて行う。そして、好適
には、主弁部材８７と追従弁部材８９をリング部材９３
及びスター部材９５の前方に配置するとともに、センサ
アセンブリ１２５をリング部材とスター部材の後方に配
置する。

【００３２】エンドプレート８１は中央に軸方向に延び
るボア１３５を形成し、この中にジャーナルブッシング
１３７を挿入し、図４の右方向に向けてボア１３５の外
側にまで延ばす。ブッシング１３７内にクランク部材
（第１部材、軸部）１３９を回転自在に配置するととも
に、図４を参照してこの左方向端部に略円形状のフラン
ジ部（偏心部）１４１を備える。このフランジ部１４１
には、偏心ピン（eccentric pin）１４３を用いて略円
筒形状のスペーサ１４５を取付ける。このスペーサ１４
５は外面である略円筒面にて内部スプライン９７とほぼ
隣接するのが好ましい。このように構成することによっ
て、固定したリング部材９３内での外歯付スター部材９
５の軌道及び回転移動により、クランク部材１３９をス
ター部材９５の軌道移動速度で回転させることが可能に
なる。

【００３３】図４に示すように、クランク部材１３９の
右方向端部に、略円形状の外歯付部材１４７をクランク
部材１３９と同時に回転するように固定する。この固定
手段は任意であって、例えばキャップスクリュー１４９
を用いて行う。そして部材１４７を囲むように略環状の
ターゲットディスク（モーションディスク）１５１を備
えるが、この際、ターゲットディスク１５１を部材１４
７とスプライン結合させて、部材１４７とともに回転さ
せる。そして、上記ハウジング部１２９内に、ターゲッ
トディスク１５１の回転を感知する任意の手段を備え
る。尚、この手段の詳細は本発明の主要な特徴ではな
く、また当業者には公知であるため、ここでは簡単に説
明するに留める。即ち、ターゲットディスク１５１の前
方側部（図４の左側）に二つの環状の、交互に北と南の
極性を示す同心状の磁性パターン（図示略）を備えて、
この磁性パターンに隣接して多層状のセンサ（図４にこ
の単体のセンサ１５２を示す）をハウジング部１２９に
固定して備える。この際、各々のセンサを磁性パターン
の内の一つを読むように適合させるが、磁性パターンと
読み取りセンサの全体配列を、直角位相かつインデック
ス配列（quadrature andindex arrangement）として参
照する形態で行う。このように構成することで、当業者
であれば、ＥＣＵ２５をプログラムして、取付けた回転
部材（ターゲットディスク１５１）の絶対位置と相対運
動及びこの方向を識別させることができる。

【００３４】「従来の技術」で説明したように、本発明
の実施の形態に係るタイプのステアリングシステムは、
図１に概略的に示した、通常のステアリングホイール位
置センサ１０３によって一般的に得られるものよりも高
い解像度を有するステアリングホイール位置信号を提供
する。例示に過ぎないが、図５に示すように、例えばス
ター部材９５が６つの外歯（ローブ）を有するとする
と、ステアリングホイールＷが何時回転するにせよ、部
材１４７とターゲットディスク１５１の回転速度に従っ
て、クランク部材１３９の回転速度はステアリングホイ
ールＷの回転速度の６倍となり、故にメータセンサアセ
ンブリ１２５によって伝送される信号１２７の解像度は
信号１０５の解像度と比較して６倍優れる。信号１２７
はスター部材９５の移動と同期するが、しかしスプール
バルブ８７とスリーブバルブ８９の瞬間的な偏差（変
位）のために、ステアリングホイールＷの移動と相（ph
ase）を異にする。

【００３５】図５を参照して、本発明に係る他の実施形
態について説明する。ただし、図４に示す実施形態と比
較して同等の機能を有するエレメントについては同一の
参照番号を用いて説明し、また新規に加えたものについ
ては数字「１５２」より大きい数字の符号を用いて説明
する。図示するように、メータセンサアセンブリはクラ
ンク部材１３９と、この部材１３９と偏心してスペーサ
部材１４５を取付けて備えて、本発明に係る主要な実施
形態と同様に機能する。即ち、スター部材９５の軌道状
の移動を、スター部材９５の軌道速度に合わせて、もし
くは少なくともこの軌道速度を示すように、クランク部
材１３９の回転運動に転換させる。そして、本発明に係
る主要な実施形態と同様にして、クランク部材１３９の
端部をターゲットディスク１５１に対して直接または間
接的に固定させる。

【００３６】図５を参照すると、部材１３９を覆うよう
にスター軸（第２部材、中空軸部）１５３を配置し（つ
まり、第２部材の中空軸部１５３により第１部材１３９
の軸部１３９を覆う）、そしてこの軸１５３をエンドプ
レート８１のボア１３５内で軸方向に延設する。このよ
うにして、ハウジング７７にリング部材９３及びスター
部材９５と隣接してエンドキャップ部材（エンドプレー
ト）８１を軸方向に配置して備え、センサアセンブリ１
２５の第１部材１３９と第２部材１５３をエンドキャッ
プ部材８１の開口部１３５内で軸方向に延ばして、この
外側で留める。そして、このスター軸１５３の後方端部
（図５の右方向端部）にインデックスディスク１５５を
取付け、そしてパッケージング及びアセンブリを容易に
するために、ディスク１５５をターゲットディスクの環
状の溝内に収容させて、モーションディスク（ターゲッ
トディスク）１５１をインデックスディスク１５５と隣
接して配置する。この際、インデックスディスク１５５
の前面には上記目的に従うように、つまりスター部材９
５の回転位置を決定するように磁性パターンを備える。
またスター軸１５３の前方端部にスロット１５９を形成
するフランジ部材１５７を取付ける。通常の操作では、
このフランジ部材をジェロータースター部材９５の後面
のすぐ直後に配置し、また上記スロット１５９内にスタ
ー部材９５から軸方向に延びるピン１６１（図６参照）
を挿入する。このように、スロット１５９及びピン１６
１から駆動アレンジメント１５９、１６１を構成するこ
とによって、スター部材が軌道及び回転移動をする際
に、スター部材の移動のうち回転移動のみをスター軸１
５３に伝達させる（つまり、スター部材の軌道及び回転
移動による回転移動を第２部材１５３のフランジ部１５
７の回転移動に転換させる）。そして、インデックスデ
ィスク１５５の瞬間的な回転位置をスター部材９５の瞬
間的な回転位置に相当させるとともにステアリングホイ
ールＷの位置に近似（スプールバルブ及びスリーブバル
ブの偏差の分を足すか引く）させる。故に、センサアセ
ンブリ１２５にスター部材９５と連動する第２部材１５
３を備えて、該第２部材１５３をスター部材９５の回転
移動速度で回転させることにより、スター部材９５の瞬
間の方向に対応する瞬間の方向を示し、そしてセンサエ
レメント１５２を用いて第２部材１５３の瞬間の方向を
感知する。従って、図５に示した本発明に係る実施の形
態を用いることで、メータセンサアセンブリ１２５を用
いて、ステアリングホイールの位置信号１０５を生じさ
せることができ、故にステアリングコラム上にまたは隣
接して取付けるステアリングホイール位置センサ１０３
を別体に備える必要をなくす。

【００３７】そして、本発明の実施の形態では、（ａ）
流体コントローラ２１と連動し、流体メータ６５の可動
部材９５の移動を感知する入力位置センサ１２５を用い
て、流体メータの瞬間の位置を示す信号１２７を車載型
マイクロプロセッサ２５に伝送し、（ｂ）車載型マイク
ロプロセッサ２５にコンパレータを備えて流体メータ６
５の位置信号１２７と操舵車輪の位置信号１０７を比較
した操作信号１１１、１１３、１１５を発生させ、か
つ、（ｃ）圧力源（１１）と流通する入口とアクチュエ
ータ１９と流通する出口５７、５９を有する調整弁２３
に操作信号１１３、１１５を伝送して、位置信号１２７
と操舵車輪の位置信号１０７との間の差異をゼロにする
ようにアクチュエータ１９へ流れる流体流を調整する。

【００３８】本発明の実施の形態に係るタイプのステア
リングシステム技術に関する知識を有する当業者であれ
ば、流体メータ６５とステアリングアクチュエータ１９
内を流れる流量はできる限り等しいように保つことが好
ましいことを理解するであろう。しかしながら、調整用
流体（ＥＨＣ弁アセンブリ２３からの流体）の流量制御
をステアリングホイール位置の感知に応答して行う際
に、アクチュエータ１９に流出入する調整用流体の流量
が多量になると、結果としてシステムの安定性を損なう
ことになる。そして上述したように、調整用流体の追加
または減少は流体メータ６５に衝撃を加え、ステアリン
グホイールＷの抵抗トルクを増加または減少させること
になる。本発明に係る実施の形態では、流体メータ内を
流れる流量とスター部材９５の瞬間的な位置の感知に応
じて、調整用流体の流れを制御することによって、調整
用流体の流量を大幅に減少させて、システムの制御性と
操作感覚（つまり、ステアリングホイールの抵抗トルク
の変化）を一層向上させる。

【００３９】本発明は、以上記載した特定された実施の
形態と関連して説明したが、しかし当業者であれば、こ
の明細書を読み、理解することによって、様々な変形及
び修正を行うことができるものと思料する。ただし、こ
れら変形及び修正は、添付した請求の範囲内に含まれる
限り、全て本発明に抱合されることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る流体圧パワーステ
アリングシステムを示す略図である。

【図２】 図１に示したステアリングコントロールユニ
ットの拡大図である。

【図３】 図２に示したステアリングコントロールユニ
ットの軸方向断面図である。

【図４】 図３に示したステアリングコントロールユニ
ットの第１の実施形態に係るセンサアセンブリの拡大図
である。

【図５】 他の実施形態に係るセンサアセンブリの分解
斜視図である。

【図６】 図５に示したセンサアセンブリの組付時の軸
方向断面図である。

【符号の説明】

W ステアリングホイール １１ 流体ポンプ（圧力源） １５ 負荷感知型主流制御弁（主弁） １９ ステアリングアクチュエータ（流体圧
作動型アクチュエータ） ２１ 流体コントローラ（回転式流体圧装置
またはステアリングコントロールユニット） ２３ 電気油圧制御（ＥＨＣ）弁アセンブリ
（調整弁） ２５ 車載型マイクロプロセッサ（ＥＣＵ） ３７ 出力軸 ４３ ソレノイド弁 ６３ 弁機構（バルブ手段） ６５ 流体メータ（流動機構） ７７ ハウジング ８１ エンドプレート（エンドキャップ部
材） ８７ 主弁部材（スプール） ８９ 追従弁部材（スリーブ） ９３ リング部材 ９５ スター部材（可動部材） １０７ 操舵車輪位置センサ １２５ センサアセンブリ（入力位置センサ） １３９ クランク部材（第１部材、軸部） １４１ フランジ部（偏心部） １５１ ターゲットディスク（モーションディ
スク） １５３ スター軸（第２部材、中空軸部） １５５ インデックスディスク １５７ フランジ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング（７７）、流動機構（６
   ５）、回転弁機構（６３）及びセンサアセンブリ（１２
   ５）を含む回転式流体圧装置（２１）であって、 前記ハウジング（７７）は入口ポート（４７）と出口ポ
   ート（５１）を有し、 前記流動機構（６５）は前記ハウジング（７７）と連な
   りかつ内歯付リング部材（９３）と外歯付スター部材
   （９５）を有し、この際、前記外歯付スター部材（９
   ５）を前記内歯付リング部材（９３）内に偏心して配置
   して軌道及び回転運動を行わせ、前記外歯付スター部材
   （９５）と前記内歯付リング部材（９３）を内噛合させ
   て、前記軌道及び回転運動によって複数Ｎの膨張及び収
   縮する流量チャンバ（９６）を形成し、 前記回転弁機構（６３）は前記ハウジング（７７）と操
   作上関連しかつ前記入口ポート（４７）と前記膨張する
   流量チャンバ（９６）を流通させるとともに前記出口ポ
   ート（５１）と前記収縮する流量チャンバ（９６）を流
   通させ、 前記センサアセンブリ（１２５）は前記回転式流体圧装
   置（２１）と連動して該装置の操作状態を示す出力電気
   信号を提供し、この際、 （ａ）前記センサアセンブリ（１２５）に前記スター部
   材（９５）と連動する第１部材（１３９）を備えて、該
   第１部材（１３９）を前記スター部材（９５）の前記軌
   道運動速度に対応する速度で回転させ、かつ、 （ｂ）前記センサアセンブリ（１２５）にさらにセンサ
   エレメント（１５２）を備えて、前記第１部材（１３
   ９）の回転速度を感知させるとともに前記スター部材
   （９５）の変位に対応するように前記出力電気信号（１
   ２７）を生じさせることを特徴とする回転式流体圧装
   置。
2. 【請求項２】 前記センサアセンブリ（１２５）は前記
   スター部材（９５）と連動する第２部材（１５３）を備
   えて、該第２部材（１５３）を前記スター部材（９５）
   の前記回転移動速度で回転させることにより、前記スタ
   ー部材（９５）の瞬間の方向に対応する瞬間の方向を示
   し、前記センサエレメント（１５２）を用いて前記第２
   部材（１５３）の前記瞬間の方向を感知することを特徴
   とする請求項１に記載の回転式流体圧装置。
3. 【請求項３】 前記ハウジング（７７）は前記リング部
   材（９３）及び前記スター部材（９５）と隣接してエン
   ドキャップ部材（８１）を軸方向に配置して備え、前記
   センサアセンブリ（１２５）の前記第１部材（１３９）
   と第２部材（１５３）を前記エンドキャップ部材（８
   １）の開口部（１３５）内で軸方向に延ばして、この外
   側で留めることを特徴とする請求項１に記載の回転式流
   体圧装置。
4. 【請求項４】 前記センサアセンブリ（１２５）の前記
   第１部材（１３９）は前記スター部材（９５）に形成す
   る開口部（９７）内に配置する偏心部（１４１）を備
   え、かつ前記エンドキャップ部材（８１）の前記開口部
   （１３５）内に軸方向に延設する軸部（１３９）を備え
   ることを特徴とする請求項３に記載の回転式流体圧装
   置。
5. 【請求項５】 前記センサアセンブリ（１２５）の前記
   第２部材（１５３）は前記スター部材（９５）に隣接し
   て配置するフランジ部（１５７）を備え、かつ駆動アレ
   ンジメント（１５９、１６１）を備えて、前記スター部
   材の前記軌道及び回転移動による回転移動を前記第２部
   材（１５３）の前記フランジ部（１５７）の回転移動に
   転換することを特徴とする請求項４に記載の回転式流体
   圧装置。
6. 【請求項６】 前記第２部材はさらに前記エンドキャッ
   プ部材（８１）の前記開口部（１３５）内に軸方向に延
   びる中空軸部（１５３）を備え、この際、前記第２部材
   の前記中空軸部（１５３）は前記第１部材（１３９）の
   前記軸部（１３９）を覆うことを特徴とする請求項５に
   記載の回転式流体圧装置。
7. 【請求項７】 前記第１部材（１３９）は前記第１部材
   の前記軸部（１３９）とともに回転するモーションディ
   スク（１５１）を固定して備え、前記第２部材（１５
   ３）は前記第２部材の前記中空軸（１５３）とともに回
   転するインデックスディスク（１５５）を固定して備
   え、さらに、前記モーションディスク（１５１）を前記
   インデックスディスク（１５５）と隣接して配置するこ
   とを特徴とする請求項６に記載の回転式流体圧装置。
8. 【請求項８】 前記回転弁機構（６３）は回転自在な主
   弁部材（８７）と、該主弁部材（８７）と協働して相対
   回転する追従弁部材（８９）を備え、この際、前記主弁
   部材と前記追従弁部材は互いに対するニュートラル位置
   と、互いに対して変位する操作位置とを有することを特
   徴とする請求項１に記載の回転式流体圧装置。
9. 【請求項９】 前記主弁部材（８７）と前記追従弁部材
   （８９）を前記リング部材（９３）及び前記スター部材
   （９５）の前方に配置するとともに、前記センサアセン
   ブリ（１２５）を前記リング部材と前記スター部材の後
   方に配置することを特徴とする請求項８に記載の回転式
   流体圧装置。
10. 【請求項１０】 ステアリング部材(Ｗ)への手動入力に
    応じて、車両の一対の操舵車輪へ入力運動を提供する全
    流リンク式ステアリングシステムであって、圧力源(１
    １)と、流体コントローラ(２１)と、前記一対の操舵車
    輪に連動し、前記ステアリング部材(Ｗ)への手動入力に
    応じて前記入力運動を出力軸(３７)に与える流体圧作動
    型アクチュエータ(１９)とを備え、この際、前記流体コ
    ントローラ(２１)は前記圧力源(１１)と流通する入口ポ
    ート(４７)と前記アクチュエータ(１９)と流通する制御
    ポート(６７)を有するハウジング(７７)を含み、さらに
    前記流体コントローラ(２１)は可動部材（９５）を含む
    流体メータ（６５）を備えて該流体メータ（６５）内を
    流れる流体流を測定し、さらに前記ステアリング部材
    (Ｗ)への前記手動入力に応じて、前記入口ポート(４７)
    から前記流体メータ（６５）へさらに前記制御ポート
    (６７)まで流れる流体流を制御する弁機構（６３）を備
    え、該弁機構（６３）をニュートラル位置（図２参照）
    に偏向させるばね（７５）を備え、さらに操舵車輪の瞬
    間の位置を表す信号（１０９）を車載型マイクロプロセ
    ッサ（２５）に伝送する操舵車輪位置センサ（１０７）
    を備え、この際、 （ａ）前記流体コントローラ（２１）と連動し、前記流
    体メータ（６５）の前記可動部材（９５）の移動を感知
    する入力位置センサ（１２５）を用いて、前記流体メー
    タの瞬間の位置を示す信号（１２７）を前記車載型マイ
    クロプロセッサ（２５）に伝送し、 （ｂ）前記車載型マイクロプロセッサ（２５）にコンパ
    レータを備えて前記流体メータ（６５）の前記位置信号
    （１２７）と前記操舵車輪の位置信号（１０７）を比較
    した操作信号（１１１、１１３、１１５）を発生させ、
    かつ、 （ｃ）前記圧力源（１１）と流通する入口と前記アクチ
    ュエータ（１９）と流通する出口（５７、５９）を有す
    る調整弁（２３）を備え、該調整弁（２３）に前記操作
    信号（１１３、１１５）を伝送して、前記位置信号（１
    ２７）と前記操舵車輪の位置信号（１０７）との間の差
    異をゼロにするように前記アクチュエータ（１９）へ流
    れる流体流を調整することを特徴とするステアリングシ
    ステム。