JP2524998B2 - 全油圧式パワ−ステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、フオークリフトトラック等の産業車両や自
動車等に用いられ、操舵系に機械的リンクがなく油圧の
みで操舵力を得る全油圧式パワーステアリング装置に関
する。

（従来の技術） 従来の全油圧式パワーステアリング装置としては、例
えば、特開昭60−261779号公報や「日産技報第22号」
（昭和61年12月；日産自動車株式会社発行）の第182頁
〜第187頁に記載されているような装置が知られてい
る。

この従来装置は、ハンドルによる転舵時、ハンドル回
転角θに対してステアリングシリンダのシリンダストロ
ーク量Ｓに誤差がある場合には、コントローラにおい
て、ハンドル回転速度（＝ｄθ/dt）が所定値以上
で、且つ、実シリンダストロークSjとハンドル回転角θ
により得られる目標シリンダストロークSkとのストロー
ク差δ（＝|Sj−Sk|）が演算され、このストローク差δ
が設定値δｃを超えたら、その設定値δｃより小さくな
るように作動油流出手段のソレノイドアクチュエータに
対して流出作動信号（ON信号）を出力する装置で、ハン
ドル回転速度とストローク差δ（シリンダの先行度
合，ハンドルの遅れ度合）との条件が満足されたら作動
油流出によりハンドルが空転し、ハンドル位置補正が自
動的に行なわれるという内容のものであった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この従来装置にあっては、流出手段の
作動判定条件が“シリンダの先行度合（ハンドルの遅れ
度合）”と“ハンドル回転速度”のみとなっていた為、
使用するパワーステアリングユニットがノンロードリア
クション形（操舵状態でハンドルへの操舵力を解除した
時には操舵輪がその位置で保持されるタイプ）の場合に
は特に問題はないが、ロードリアクション形（操舵状態
でハンドルへの操舵力を解除した時にタイヤ反力により
ハンドルが自転するタイプ）の場合には以下に述べるよ
うな問題点があった。

オペレータがハンドルから手を離し、タイヤ反力によ
りハンドルが自転しているような時でも上記判定条件を
満足すると流出手段が作動する為、ハンドルを自転させ
るために供給されている油量のうち一部が流出すること
になる。

この為、シリンダに対しさらにハンドルが遅れること
になってしまい、却ってハンドルの遅れが増大してしま
う。

尚、自転中はハンドルを回すのに必要な圧力相当分だ
け非操舵ライン側（ステアリングユニットとステアリン
グシリンダとを連結する油圧ラインの一方）の圧力が高
くなる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上述のような問題点を解決することを目的
としてなされたもので、この目的達成のために本発明で
は、以下に述べるような解決手段とした。

本発明の解決手段を、第１図に示すクレーム概念図に
より説明すると、ハンドル１により操作されるステアリ
ングユニット２と、操舵輪を転舵させるステアリングシ
リンダ３と、前記ステアリングユニット２とステアリン
グシリンダ３とを連結する油圧ライン４と、該油圧ライ
ン４に設けられ、アクチュエータ５を有する作動油流出
手段６と、ハンドル回転角θ及びシリンダストローク量
Ｓを検出する検出手段7,8と、該検出手段7,8からのシリ
ンダストローク量Ｓにより得られる実シリンダストロー
クとハンドル回転角θにより得られる目標シリンダスト
ロークとのストローク差δが設定値δｃを越えると作動
油の流出作動信号（ａ）を前記アクチュエータ５に対し
て出力するハンドル位置補正制御手段９と、を備えた全
油圧式パワーステアリング装置において、前記ステアリ
ングユニット２が、操舵状態でハンドル１への操舵力を
解除した時にタイヤ反力によりハンドル１が自転するロ
ードリアクション形ステアリングユニットであり、前記
ハンドル位置補正制御手段９は、ハンドル自転時かどう
かを検出するハンドル自転検出手段9aを有し、ハンドル
自転時には作動油流出条件を満足していても作動油流出
によるハンドル位置補正制御を禁止する手段であること
を特徴とする。

（作 用） 本発明の全油圧式パワーステアリング装置では、オペ
レータ操作では無くてタイヤ反力による自転で操舵が行
なわれ、ハンドル自転検出手段9aによりハンドル自転時
であることが検出された時には、実シリンダストローク
とハンドル回転角θにより得られる目標シリンダストロ
ークとのストローク差δが設定値δｃを越えた場合であ
っても、ハンドル位置補正制御手段９からの流出作動信
号（ａ）の出力が無く、作動油流出によるハンドル位置
補正制御が禁止される。

従って、ハンドル自転時には、ハンドル１を自転させ
るために供給される油量の一部が流出するようなことが
無く、シリンダ３に対するハンドル１の遅れ増大を防止
出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

尚、実施例を述べるにあたって、前輪操舵車両に適応
された全油圧式パワーステアリング装置を例にとる。

まず、構成を説明する。

実施例の全油圧式パワーステアリング装置Ａは、第２
図に示すように、ハンドル11、ステアリングユニット1
2、ステアリングシリンダ13、右油圧ライン14、左油圧
ライン15、電磁切換弁（作動油流出手段）16、コントロ
ーラ（ハンドル位置補正制御手段）17、ハンドル回転角
センサ（ハンドル回転角検出手段）18、シリンダストロ
ークセンサ（シリンダストローク量検出手段）19、ライ
ン圧力差検出器（ハンドル自転検出手段）20を備えてい
る。

前記ハンドル11は、オペレータによる操舵操作手段
で、このハンドル11には操作性をよくするためにノブ21
が設けられている。

前記ステアリングユニット12は、ステアリングシャフ
ト22を介してハンドル11に連結されていて、操舵状態で
ハンドル11への操舵力を解除した時にタイヤ反力により
ハンドル11が自転するロードリアクション形のユニット
である。

そして、このステアリングユニット12の内部には、第
３図に示すように、操舵入力方向に応じて油路を切り換
える油路切換機能を有するコントロールバルブ121と、
ハンドル回転角度θに比例した油量の作動油を配送する
ジロータによるメータリングポンプ122と、前記ステア
リングシャフト22とコントロールバルブ121とメータリ
ングポンプ122との３者に相互連結されているダイレク
トメカニカルリンク123とを有している。

尚、ステアリングユニット12には、ポンプポート12a
と、ドレーンポート12bと、右操舵ポート12cと、左操舵
ポート12dとが設けられていて、ポンプポート12aにはオ
イルポンプ23及びチェックバルブ24を有するポンプライ
ン25が接続され、ドレーンポート12bにはオイルタンク2
6に返送するドレーンライン27が接続され、右操舵ポー
ト12cには右操舵時に操舵ラインになる右油圧ライン14
が接続され、左操舵ポート12dには左操舵時に操舵ライ
ンになる左油圧ライン15が接続されている。

前記ステアリングシリンダ13は、図外の操舵輪を転舵
させる手段で、ピストン131を有するシリンダロッド13
2,133と、右操舵ポート及13aび左操舵ポート13bを有す
るシリンダチューブ134とを備えていて、一方が車体に
固定され、他方が操舵輪に接続され両者の相対移動で転
舵がなされる。

前記左右の油圧ライン14,15は、一端がステアリング
ユニット12のポート12c,12dに、他端がステアリングシ
リンダ13のポート13a,13bに連結されたラインで、操舵
時には一方のラインがステアリングユニット12からの作
動油を給送する操舵ラインとなり、他方のラインがオイ
ルタンク26へ油を戻すタンクラインとなる。

前記電磁切換弁16は、前記左右の油圧ライン14,15を
直結する作動油流出ライン30の途中に設けられたノーマ
ルクローズタイプの２位置切換弁で、補正必要時にオー
プンにするバルブソレノイド（アクチュエータ）161を
有する。

尚、前記作動油流出ライン30には、補正時に急激な作
動油流出による油圧低下を防止するオリフィス162が設
けられている。

前記コントローラ17は、車載のマイクロコンピュータ
を中心とする電子制御回路で、ハンドル回転角センサ18
からのハンドル回転角信号（θ）とシリンダストローク
センサ19からのシリンダストローク信号（ｓ）とライン
圧力差検出器20からの圧力差信号（Δｐ）を入力し、こ
れらの入力信号（θ），（ｓ），（Δｐ）に基づいて所
定の処理手順に従って演算処理がなされ、前記電磁切換
弁16のバルブソレノイド161に対しON信号（流出作動信
号）またはOFF信号（流出停止信号）を出力する。

尚、コントローラ17には、ハンドル位置補正制御の制
御目標となるハンドル回転角θに対する目標シリンダス
トロークSkとの関係が演算式の形（グラフにすると第６
図の直線で示す制御目標特性線Ｃ）で予め設定されてい
る。

前記ハンドル回転角センサ18は、前記ステアリングシ
ャフト22の途中に設けられ、ハンドル回転角θを検出
し、ハンドル回転角信号（θ）を出力する。

前記シリンダストロークセンサ19は、ステアリングシ
リンダ13部分に設けられ、シリンダストローク位置（操
舵輪の切れ角に対応）を検出しシリンダストローク信号
（ｓ）を出力する。

前記ライン圧力差検出器20は、オペレータによる操舵
時か、ハンドル11が自転するタイヤ反力による操舵時か
によって左右の油圧ライン14,15での油圧発生状況が変
わる、即ち、ハンドル11の自転を伴なう操舵中はハンド
ル11を回すのに必要な圧力相当分だけ非操舵ライン側の
圧力が高くなり、オペレータによる操舵時とは油圧発生
状況が逆になることを利用してハンドル自転時かどうか
を検出する手段である。

そして、具体的なライン圧力差検出器20は、第４図に
示すように、圧力差で左右に移動するピストン201と、
該ピストン201に連結された第１スイッチブロック202及
び第２スイッチブロック203を有し、右油圧ライン14の
ライン圧Prと左油圧ライン15のライン圧Plとの関係で、
Pr−Pl＞０の時は、圧力差信号として第２スイッチブロ
ック203側からON信号が出力され、Pl−Pr＞０の時は、
圧力差信号として第１スイッチブロック202側からON信
号が出力される。

尚、ライン圧力差検出器20としては、第５図に示すよ
うに、左右の油圧ライン14,15の夫々に圧力センサ204,2
05を設け、該圧力センサ204,205からの圧力検出値を入
力するコントローラ17により演算で求めてもよい。

尚、図中28はリリーフバルブ、29はフィルタである。

次に、作用を説明する。

まず、コントローラ17でのハンドル補正制御作動の流
れを、第７図に示すフローチャート図に従って述べる。

尚、第７図のフローチャート図は、タイヤ反力による
操舵時にはハンドル11の遅れ方向ずれが増大しないよう
にした例である。

ステップａでは、ハンドル回転角センサ18からのハン
ドル回転角度信号（θ）の読み込みによりハンドル回転
角θが検出される。

ステップｂでは、前記ステップａにより検出されたハ
ンドル回転角θと、予め設定されている制御目標とに基
づいて目標シリンダストロークSkが計算により求められ
る。

ステップｃでは、シリンダストロークセンサ19からの
シリンダストローク信号（ｓ）の読み込みにより実シリ
ンダストロークSjが検出される。

ステップｄでは、ハンドル回転角θの時間微分値であ
るハンドル回転速度（＝ｄθ/dt）とハンドル回転速
度の設定値δｖとの比較が行なわれ、右操舵を正として
設定することで右操舵時か左操舵時かの判別を行なうと
共に、所定以上の操舵速度時（右操舵時で＞δｖの時
と、左操舵時で＜−δｖの時）のみ以降の補正制御の
処理を行なうようにしている。

尚、−δｖ≦≦δｖである低速操舵時には操舵違和
感を解消する為そのままステップｅへ進み、ソレノイド
OFFとする。

ステップｆでは、前記実シリンダストロークSjと目標
シリンダストロークSkとから求められるストローク差δ
（＝Sj−Sk）と、判断基準値となるストローク差設定値
δｃとが比較され、δ≦δｃの時は補正を要しない範囲
ということでステップｅへ進み、δ＞δｃでありシリン
ダ先行の時はステップｇへ進む。

ステップｇでは、ライン圧力差検出器20からの信号読
み込みによる圧力差判断、即ち、オペレータ操舵時（Pr
−Pl≧０）かタイヤ反力操舵時（Pr−Pl＜０）かの判断
を行ない、オペレータ操舵時のみ、ステップｈへ進み、
ソレノイドON信号を出力し作動油流出によるハンドル位
置の補正を行なう。

左操舵時におけるステップｉ及びステップｊは、右転
舵時におけるステップｆ及びステップｇに相当し、同様
な判断処理が行なわれる。

従って、オペレータによる右操舵時で、ハンドル11を
速く転回させている時は、第６図の制御目標特性線Ｃの
上側に示されるように、ステップｆとステップｇでの条
件を共に満足する時にだけ作動油流出が行なわれ、ハン
ドル11の位置補正が自動的に行なわれる。

また、オペレータによる左操舵時で、ハンドル11を速
く転回させている時は、第６図の制御目標特性線Ｃの下
側に示されるように、ステップｉとステップｊでの条件
を共に満足する時にだけ作動油流出が行なわれ、ハンド
ル11の位置補正が自動的に行なわれる。

次に、コントローラ17でのハンドル補正制御作動の流
れを、第８図に示すフローチャート図に従って述べる。

尚、第８図のフローチャート図は、タイヤ反力による
操舵時にはハンドル11の遅れ方向ずれが増大しないよう
にすると共に、ハンドル先行側にずれが生じている時は
ハンドル自転時の作動油流出により、制御目標方向に補
正を行なう制御を積極的に加えた例である。

ステップａ〜ステップｊのうち第７図のフローチャー
ト図と同じ作動のステップは、同一符号を付して説明を
省略する。

ステップｆ′では、前記実シリンダストロークSjと目
標シリンダストロークSkとから求められるストローク差
δ（＝Sj−Sk）と、判断基準値となるストローク差設定
値δｃとが比較され、−δｃ≦δ≦δｃで設定値範囲内
の時は補正を要しない範囲ということでステップｅへ進
み、δ＞δｃでありシリンダ先行の時はステップｇへ進
み、δ＜−δｃでありハンドル先行の時はステップｋへ
進む。

ステップｋでは、ライン圧力差検出器20からの信号読
み込みによる圧力差判断、即ち、オペレータ操舵時（Pr
−Pl≧０）かタイヤ反力操舵時（Pr−Pl＜０）かの判断
を行ない、タイヤ反力操舵時には、ステップｈへ進み、
ソレノイドON信号を出力し作動油流出によるハンドル位
置の補正を行なう。

尚、左操舵時におけるステップｉ′及びステップｌ
は、右操舵時におけるステップｆ′及びステップｋに相
当する。

以上説明してきたように、実施例の全油圧式パワース
テアリング装置Ａにあっては、オペレータ操作では無く
てタイヤ反力による自転で操舵が行なわれている時に
は、“ハンドル回転速度”と“シリンダ先行度合”によ
るハンドル位置補正制御条件が満足されている時であっ
ても、コントローラ17からはOFF信号が出力され、作動
油流出によるハンドル位置補正制御が禁止される為、ハ
ンドル11を自転させるために供給される油量の一部が流
出するようなことが無く、ステアリングシリンダ13に対
するハンドル11の遅れ増大を防止出来る。

また、第８図に示す例にあっては、前述の効果に加え
て、ハンドル先行側にずれが生じている時はハンドル自
転時の作動油流出を利用して制御目標方向に補正を行な
う制御を加えている為、ステアリングシリンダ13に対す
るハンドル11の位置関係のずれ残りが少なくなり、適正
な位置関係精度をより高めることが出来る。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて説明してきた
が、具体的な構成はこの実施例に限られるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等
があっても本発明に含まれる。

例えば、ハンドル自転検出手段として、左右の油圧ラ
インの圧力差を検出する手段を示したが、オペレータに
よる操舵の時には、ステアリングユニットのセンタリン
グスプリングが撓み、タイヤ反力による操舵の時にはセ
ンタリングスプリングが撓まないという特性を利用し
て、センタリングスプリングの撓み量を検出する等、他
の方法によってもよい。

また、シリンダストローク信号の代りに、シリンダス
トローク相当信号として操舵輪の転舵角信号を用いても
よい。

また、ステアリングシリンダとしては、直線的に動作
するシリンダを示したが、回転動作や曲線動作を行なう
ものであってもよい。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の全油圧式パワース
テアリング装置にあっては、ステアリングユニットがロ
ードリアクション形である時には、ハンドル自転時には
作動油流出条件を満足していても作動油流出によるハン
ドル位置補正制御を禁止する手段である為、ハンドル自
転時には、ハンドル１を自転させるために供給される油
量の一部が流出するようなことが無く、シリンダに対す
るハンドルの遅れ増大を防止出来るという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全油圧式パワーステアリング装置を示
すクレーム概念図、第２図は実施例装置を示す全体図、
第３図は実施例装置で用いられるロードリアクション形
ステアリングユニットを示す概略図、第４図は実施例装
置で用いられるライン圧力差検出器を示す概略図、第５
図はライン圧力差検出器の他例を示す概略図、第６図は
ハンドル位置補正制御の制御特性図、第７図は実施例装
置のコントローラでの制御作動の流れを示すフローチャ
ート図、第８図はコントローラでの制御作動の流れの他
例を示すフローチャート図である。 １……ハンドル ２……ステアリングユニット ３……ステアリングシリンダ ４……油圧ライン ５……アクチュエータ ６……作動油流出手段 ７……シリンダストローク量検出手段 ８……ハンドル回転角検出手段 ９……ハンドル位置補正制御手段 9a……ハンドル自転検出手段 θ……ハンドル回転角 Ｓ……シリンダストローク量 （ａ）……流出作動信号

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハンドルにより操作されるステアリングユ
   ニットと、操舵輪を操舵させるステアリングシリンダ
   と、前記ステアリングユニットとステアリングシリンダ
   とを連結する油圧ラインと、該油圧ラインに設けられ、
   アクチュエータを有する作動油流出手段と、ハンドル回
   転角及びシリンダストローク量を検出する検出手段と、
   該検出手段からのシリンダストローク量により得られる
   実シリンダストロークとハンドル回転角により得られる
   目標シリンダストロークとのストローク差が設定値を越
   えると作動油の流出作動信号を前記アクチュエータに対
   して出力するハンドル位置補正制御手段と、を備えた全
   油圧式パワーステアリング装置において、 前記ステアリングユニットが、操舵状態でハンドルへの
   操舵力を解除した時にタイヤ反力によりハンドルが自転
   するロードリアクション形ステアリングユニットであ
   り、前記ハンドル位置補正制御手段は、ハンドル自転時
   かどうかを検出するハンドル自転検出手段を有し、ハン
   ドル自転時には作動油流出条件を満足していても作動油
   流出によるハンドル位置補正手段を禁止する手段である
   ことを特徴とする全油圧式パワーステアリング装置。