JP2002519245A - 油圧アシスト式パワーステアリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ステアリングハンドル１６がステアリングシャフト１５を介してステアリングギア装置２の入力部材に連結され、出力部材である扇形シャフト７が、転舵車輪１１に連結されたパワーステアリングであり、パワー増幅サーボ装置の２つの作動チャンバ１２，１３には、ステアリングシャフト１５のトルクに応じてサーボポンプ１９から高圧媒体が供給される。ステアリングシャフト１５及び扇形シャフト７には、回転角度及びトルクを検知する２つのセンサ２３，２４が設けられている。操舵操作後にステアリングハンドル１６を解放すると、転舵車輪１１及びステアリングギア装置２は油圧アシスト力によって復元される。油圧アシスト力の大きさ、方向、及び転舵車輪１１の復元は、共通の電子制御式電磁弁１８を介して制御できる。専用の操舵力センサ２３及び／またはトルクセンサ２８によって、制御行程を極めて強く抑制でき、従って、高い操舵精度が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、請求項１のプレアンブルに記載の自動車用油圧アシスト式パワース
テアリングに関する。この場合、ステアリングハンドルを備えたステアリングシ
ャフトは、ステアリングギア装置の入力部材に連結されている。ステアリングギ
ア装置の出力部材は、自動車の転舵車輪に連結されている。パワー増幅機構のサ
ーボ装置の２つの作動チャンバは、ステアリングシャフト／入力部材の領域にお
けるトルク生成に応じてステアリングバルブを介してサーボポンプから高圧媒体
の供給を受ける。回転角度及びトルクを検知する少なくとも１つのセンサは、ス
テアリングシャフトに設けてある。操舵角度を検知するセンサは、ステアリング
ギア装置の出力部材に設けてある。上記センサは、ステアリングシャフトの回転
角度センサ機構に組込むこともできる。復元装置は、操舵操作後にステアリング
ハンドルを解放した後、ステアリングギア装置及び転舵車輪の復元の油圧アシス
トに役立つ。

【０００２】

【従来の技術】

この種のパワーステアリングは、欧州特許第0 440 638号公報に記載されてい
る。この場合、油圧アシスト式パワーステアリングは、ステアリングハンドルに
感知される逆作用力を各パラメータに依存して制御する特徴を有している。更に
、ステアリングバルブをその中心に正確に調心するのに役立つ電動機を備えてい
る。更に、電動機を使用して、ステアリングハンドルの解放後、中立位置を越え
て操舵方向反転に対応する制御位置にステアリングバルブを変位させることによ
って、転舵車軸を油圧的に復元できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】

本発明の課題は、公知のパワーステアリングに存在するプラスの特性（例えば
、正確なバルブ調心及び転舵車軸の油圧的復元）を、電動機を使用せずにより簡
単な手段によって実現することにある。本発明は更に、操舵精度の改善を意図す
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

この課題は、請求項１のプレアンブルに開示のパワーステアリングにおいて、
油圧アシスト力の大きさ及び方向と転舵車輪の復元とを共通の電子制御式電磁弁
を介して制御することによって解決される。電磁弁は、基本とするパワーステア
リングに組込むことができるが、外部の任意の箇所に設けることもできる。更に
、操舵力の検知のための操舵力センサ及び／またはトルクセンサを設けたことに
よって、ねじりばねは不要となる。操舵力センサ及び／またはトルクセンサによ
って、最小の制御行程が実現され、従って、高い操舵精度が達成される。油圧ア
シストのための補助力は、もっぱら、サーボポンプから供給される。電動機は不
要である。

【０００５】 本発明の目的に適い有利な実施形態は、従属請求項に開示してある。欠陥が生
じた場合の危険性を排除するため、ステアリングシャフトとステアリングギア装
置との間には短絡弁が設けてある。公知のパワーステアリングには、この代わり
に、ステアリングバルブが設けてある。短絡弁は、回転ダンパ弁として構成され
ているので、その中立位置において、サーボ装置の双方の作動チャンバが相互に
連通されることはない。短絡弁は、欠陥が生じた場合に初めて、開放位置に切換
えられ、かくして、サーボ装置の双方の作動チャンバが相互に連結される。この
場合、双方の作動チャンバは短絡されるので、サーボ装置内に圧力が形成される
ことはない。この場合、操舵エネルギは、もっぱら、ステアリングハンドルの機
械的操作によって生ずる。

【０００６】 電磁弁は、電子ユニットを介して、少なくとも１のパラメータ（例えば、車両
の走行速度、操舵速度、ヨーレート、車両の重量など）に応じて簡単に制御でき
る。

【０００７】 電子ユニットの対応するプログラミング及び対応するセンシングによって、電
子ユニットを介して、車両の現時点の位置及び将来の所望の位置に関する情報を
与える信号によって電磁弁を制御できる。かくして、この種のパワーステアリン
グを自動ステアリングとして用いることができる。

【０００８】 操舵力センサ及び／またはトルクセンサは、圧力センサまたはピエゾ素子で構
成すると目的に適っている。このような素子によって、制御行程を0〜0.1°にま
で減少させることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】

以下、図示の２つの実施形態を参照しながら本発明を詳細に説明する。

【００１０】 ここでは、ボールナット式パワーステアリングを例として本発明を説明する。
しかしながら、ラック式パワーステアリングに本発明を適用しても、同様の効果
が得られる。

【００１１】 ステアリングギア装置２は、ボール列４を介してねじシャフト５に結合され且
つ歯列６を介して扇形シャフト７に結合された作動ピストン３をステアリングハ
ウジング１内に備えている。この場合、ねじシャフト５は、ステアリングギア装
置２の入力部材を構成し、扇形シャフト７は、ステアリングギア装置２の出力部
材を構成している。

【００１２】 扇形シャフト７は、ステアリングロッドレバー８及びステアリングロッド１０
を介して、自動車の少なくとも２つの転舵車輪１１に連結されている。

【００１３】 ハウジング１内には、作動ピストン３によって相互に分離された２つの円筒形
作動チャンバ１２，１３が形成されている。

【００１４】 ステアリングギア装置２の入力部材であるねじシャフト５は、ステアリングハ
ンドル１６を支持するステアリングシャフト１５に連結されている。ステアリン
グシャフト１５には、ねじりばねの代わりに、操舵力センサ及び／またはトルク
センサ２３を挿入する。ステアリングシャフト１５は、ユニバーサルジョイント
１７によって分割できる。

【００１５】 双方の作動チャンバ１２，１３は、電磁弁１８（例えば、比例制御弁）を介し
て、サーボポンプ１９によってタンク２０から送られる圧力媒体の供給を受ける
。サーボポンプ１９は、例えば、車両エンジン２１または電動機によって駆動さ
れる。

【００１６】 電磁弁１８は、開放媒体方式または閉鎖媒体方式で構成できる。閉鎖媒体方式
の場合、サーボポンプ１９に加えて、圧力媒体リザーバ（図示してない）を設置
する。

【００１７】 電磁弁１８は、電子ユニット２２によって制御される。電子ユニット２２は、
ステアリングシャフト１５に設置した操舵力センサ及び／またはトルクセンサ２
３の形の、回転角度及びトルクを検知する少なくとも１つの第１センサから信号
を受ける。操舵角度を検知する第２センサ２４は、ステアリングギア装置２の出
力部材、即ち、扇形シャフト１７に設置してあり、対応する信号を電子ユニット
２２に供給する。センサをステアリングギア装置２の入力部材に設置した場合も
、同一の効果が得られる。車両の現在の状態に関するパラメータに対応した他の
信号は、例えば、電子ユニット２２に接続された電子式回転速度計２５及びヨー
レートセンサ２６から供給される。

【００１８】 図１の実施形態の場合、安全上の理由から、ステアリングシャフト５とステア
リングギア装置２の入力部材、即ち、ねじシャフト５との間には、短絡弁２７が
挿入されている。この短絡弁は、図１に、模式的に示している。ステアリングシ
ャフト１５／ねじシャフト５の領域にほぼ４５０Ｎの操作力に対応するトルクが
生じた場合、短絡弁２７は開くことになる。この操作力は、欧州共同体推奨規格
に準拠したパワーステアリングに欠陥が生じた場合に許容される大きさである。
短絡弁２７の開放によって、作動チャンバ１２，１３は相互に接続され、従って
、ステアリングギア装置２の作動チャンバ１２，１３内に圧力が形成されること
はない。この場合、ステアリングギア装置２は、もっぱら、ステアリングハンド
ルに対する手動入力によって作動する。

【００１９】 電子ユニット２２の対応するプログラミングによって、自動ステアリング用に
パワーステアリングを設計できる。車両外部に設けた統制装置（図示せず）から
電子ユニット２２に信号を伝送できる。統制装置は、例えば、誘導ケーブルを使
用して道路に装備できる。視覚的誘導または衛星制御も可能である。信号は、車
両の現時点の位置及び将来の所望の位置に関する情報を与える。この場合、電子
ユニット２２によって目標値−現在値間の偏差を検知し、対応して修正した制御
命令を電磁弁１８に送ることができる。運転者は、ステアリングハンドルを操作
して自動ステアリング機能をオフすることできる。

【００２０】 図２に示す他の実施形態の場合、短絡弁は、電磁弁１８に組込んである。この
場合、短絡弁は、電磁弁１８と共に電子制御できる。

【００２１】 この実施形態の場合、第１センサは、トルクセンサ２８として構成されている
。別の回転角度センサ２９は、ステアリングハウジング１の下端にねじシャフト
５に連結して取付けてある。この別の回転角度センサ２９によって、扇形シャフ
ト７に設けた第２センサ２４の角度分解能を改善できる。

【００２２】 第２実施形態におけるその他の構成要素は、第１実施形態の当該要素に対応し
ているので、同一の符号で示した。

【００２３】 ステアリングハンドル１６の操舵角度は、ステアリングシャフト１５の回転角
度センサ２８によって検知される。操舵運動は、ステアリングシャフト１５から
、この場合には操作トルクに応じた負荷を受ける操舵力センサ及び／またはトル
クセンサ２３を経由して伝達される。操舵力センサ及び／またはトルクセンサ２
３は、ねじシャフト５の半径方向突起に設けてある。操舵力センサ及び／または
トルクセンサ２３は、ピエゾ素子で構成することができる。更に、別の圧力セン
サによって、操舵力センサ及び／またはトルクセンサ２３の機能を達成すること
もできる。

【００２４】 操舵角度信号及びトルク信号は、電子ユニット２２によって評価される。この
場合、電子ユニット２２は、ポンプ１９から電磁弁１８を介して回転方向に応じ
て作動する作動チャンバ１２，１３にオイル流を供給する。扇形シャフト７に設
けた第２センサ２４の全振れ角度は約９０°に過ぎないので、センサの分解能は
、あまり高くない。従って、上記センサには変速機構を前置する必要がある。こ
のようなコストのかかる変速機構の代わりに、ねじシャフト５と共に回転する回
転角度センサ２９を使用してもよい。

【００２５】 トルクセンサ２８及び回転角度センサ２９も扇形シャフト７の第１・第２セン
サ２３，２４も電子ユニット２２も、重複して設計されている。センサ及び電子
ユニットの領域の重複性によって、欠陥を認知し、電磁弁１８に組込んだ電子ト
リガ式短絡弁を介してステアリングギア装置の油圧発生機能を非作動化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るステアリングギア装置の一実施形態を示す模式図で
ある。

【図２】 本発明に係るステアリングギア装置の他の実施形態を示す模式図
である。

【符号の説明】

１ ステアリングハウジング ２ ステアリングギア装置 ３ 作動ピストン ４ ボール列 ５ ねじシャフト ６ 歯列 ７ 扇形シャフト ８ ステアリングロッドレバー １０ ステアリングロッド １１ 車輪 １２，１３ 作動チャンバ １５ ステアリングシャフト １６ ステアリングハンドル 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 車両エンジン ２２ 電子ユニット ２３ 操舵力センサ及び／またはトルクセンサ − 第１センサ ２４ 回転角度センサ − 第２センサ ２５ 回転速度計 ２６ ヨーレートセンサ ２７ 短絡弁 ２８ 操舵力センサ及び／またはトルクセンサ ２９ 回転角度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドレアス・ブラウン ドイツ・Ｄ−73529・シュベビシュ・グミ ュント・ホイバッヒャー・ストラッセ・70 (72)発明者 ヴォルフガング・ツァイツ ドイツ・Ｄ−73527・シュベビシュ・グミ ュント・ザンドヴェーク・37 Ｆターム(参考） 3D032 DA02 DA03 DA09 DA15 DA23 DA33 DA50 EB11 EB12 EC04 EC16 EC18 GG01 3D033 DC01

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車用油圧アシスト式パワーステアリングであって、 ・ステアリングハンドル（１６）を備えたステアリングシャフト（１５）が、ス
   テアリングギア装置（２）の入力部材に結合され、 ・前記ステアリングギア装置（２）の出力部材が、前記自動車の転舵車輪（１１
   ）に結合され、 ・パワー増幅機構のサーボ装置の２つの作動チャンバ（１２，１３）が、前記ス
   テアリングシャフト（１５）／入力部材の領域におけるトルク生成時、ステアリ
   ングバルブを介してサーボポンプ（１９）から高圧媒体の供給を受け、 ・前記ステアリングシャフト（１５）には、回転角度及びトルクを検知する少な
   くとも１つのセンサ（２３）が設けられ、 ・ステアリングギア装置（２）の出力部材または入力部材には、操舵角度を検知
   するセンサ（２４）が設けられ、 ・操舵操作後にステアリングハンドル（１６）を解放した後、ステアリングギア
   装置（２）及び転舵車輪（１１）の復元の油圧アシストに寄与する復元装置を備
   えた、油圧アシスト式パワーステアリングにおいて、 油圧アシスト力の大きさ及び方向と転舵車輪（１１）の復元とが、共通の電子
   制御式電磁弁（１８）を介して制御され、操舵力の検知のために、専用の操舵力
   センサ（２３）及び／またはトルクセンサ（２８）を備えていることを特徴とす
   るパワーステアリング。
2. 【請求項２】 前記ステアリングシャフト（１５）と前記ステアリングギア
   装置（２）の入力部材との間には、短絡弁（２７）が設けられていることを特徴
   とする請求項１に記載のパワーステアリング。
3. 【請求項３】 前記短絡弁（２７）の開放位置では、前記サーボ装置の双方
   の作動チャンバ（１２，１３）が相互に連通されることを特徴とする請求項２に
   記載のパワーステアリング。
4. 【請求項４】 前記電磁弁（１８）が、電子ユニット（２２）を介して、少
   なくとも１つのパラメータ（例えば、車両の走行速度、操舵速度、ヨーレート、
   車両の重量など）に応じて制御されることを特徴とする請求項１から３のいずれ
   か１項に記載のパワーステアリング。
5. 【請求項５】 前記電磁弁（１８）が、電子ユニット（２２）を介して、車
   両の現時点の位置及び将来の所望の位置に関する情報を与える信号に応じて制御
   されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のパワーステアリ
   ング。
6. 【請求項６】 前記電子ユニット（２２）には、車両外に設けられた統制装
   置から信号が伝送されることを特徴とする請求項５に記載のパワーステアリング
   。
7. 【請求項７】 前記電磁弁（１８）は、閉鎖媒体型の弁であり、サーボポン
   プに加えて、圧力媒体リザーバが設けられていることを特徴とする請求項１から
   ６のいずれか１項に記載のパワーステアリング。
8. 【請求項８】 前記短絡弁は、電子的にトリガ可能な状態で前記電磁弁（１
   ８）に組込まれていることを特徴とする請求項２に記載のパワーステアリング。
9. 【請求項９】 前記ステアリングシャフト（１５）に設けられた回転角度及
   びトルクを検知するセンサ（２３）に加えて、この種の他のセンサが前記ステア
   リングギア装置（２）の入力部材に設けられていることを特徴とする請求項８に
   記載のパワーステアリング。
10. 【請求項１０】 前記センサ（２３，２４，２８，２９）及び前記電子ユニ
    ット（２２）が、重複して構成されていることを特徴とする請求項１から９のい
    ずれか１項に記載のパワーステアリング。
11. 【請求項１１】 前記電磁弁（１８）は、比例制御弁であることを特徴とす
    る請求項１から１０のいずれか１項に記載のパワーステアリング。
12. 【請求項１２】 前記操舵力センサ及び／またはトルクセンサ（２８）は、
    圧力センサで構成されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項
    に記載のパワーステアリング。
13. 【請求項１３】 前記操舵力センサ及び／またはトルクセンサ（２８）は、
    ピエゾ素子で構成されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項
    に記載のパワーステアリング。