JP2947035B2 - 自動車のパワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車の前輪を
操舵するために用いられる自動車のステアリング装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車には、運転者の軽いハンドル操作
によって操舵が行なえるように、油圧式のパワーステア
リング装置を装備しているものがある。このパワーステ
アリング装置は、ハンドルにつながる入力軸と操舵輪
（前輪）につながる出力軸とをトーションバーによって
連結し、油圧のアシスト系を介入して入力軸の回転力を
前輪の操舵力として伝達するようにしている。

【０００３】図２２に基づいて従来のパワーステアリン
グ装置を説明する。図２２には従来のパワーステアリン
グ装置の概略構成を示してある。

【０００４】図において、２はステアリング機構１を構
成する例えばラック＆ピニオン式のステアリングギヤで
あり、ステアリングギヤ２はケーシング３にラック４及
びピニオン５を内蔵した構造となっている。ラック４の
一方の端部は、ステアリングロッド６、タイロッド６ａ
及びナックル６ｂを介して一方の前輪８に連結されてい
る。また、ラック４の他方の端部は、ステアリングロッ
ド６、パワーシリンダ装置（シリンダ機構）７，タイロ
ッド６ａ及びナックル６ｂを介して他方の前輪８に連結
されている。

【０００５】ステアリングギヤ２のピニオン５には、ア
ウトプットシャフト５ａ（出力軸）を介してトーション
バー９の下端部が連結されている。トーションバー９の
上端部は、ステアリングギヤ２の上部に設けられたバル
ブユニット１０を貫通してインプットシャフト１１（入
力軸）に連結されている。またインプットシャフト１１
の端部は、ステアリングシャフト１２を介してハンドル
１３に連結されている。ハンドル１３から回転変位が入
力されると、ステアリングシャフト１２、トーションバ
ー９、ピニオン５、ラック４及びステアリングロッド６
を介して左右の前輪８が操舵されるようになっている。

【０００６】バルブユニット１０は、ステアリングギヤ
２の上部にトーションバー９を囲むようにハウジング１
４が据付けられ、このステアリングギヤ２の上部からハ
ウジング１４内にかけての部分に、バルブ駆動アクチュ
エータ１５（バルブ駆動機構）及びロータリバルブ１６
が下側から順に設けられている。ロータリバルブ１６
は、ハウジング１４の内面に筒状のアウターバルブが回
転可能に設けられ、インプットシャフト１１にアウター
バルブと組み合う筒状のインナーバルブが一体に設けら
れてなる。つまり、ロータリバルブ１６は、ハンドル１
３からの回転操作によってトーションバー９が捩じれる
と、アウターバルブとインナーバルブとの間で相対的な
変位が発生する構成となっている。ロータリバルブ１６
には流入口体１９、流出口体２０及び一対の出力ポート
部２１，２２が設けられ、出力ポート部２１，２２はパ
ワーシリンダ装置７に接続されている。

【０００７】パワーシリンダ装置７は、図に示すよう
に、シリンダ２３にはシリンダ２３を貫通するようにピ
ストンロッド２４が摺動自在に設けられ、このピストン
ロッド２４の一部にシリンダ２３を長手方向両側（左
右）に仕切るようにピストン２５が設けられている。ピ
ストン２５で仕切られた左右の室２５ａ，２５ｂと連通
する一対の入力ポート２６，２７が、流路２８，２９を
介して出力ポート部２１，２２に接続されている。

【０００８】ロータリバルブ１６の流入口体１９は、流
路３０及び分流ユニット３１（１つの入口部３１ａと２
つの出口部３１ｂ，３１ｂとがオリフィス付の流路３１
ｃ，３１ｃで接続されている）を介して、自動車の走行
用エンジン３２で駆動されるリリーフバルブ付のオイル
ポンプ３３（油圧発生部）に接続されている。またハウ
ジング３の流出口体２０は流路３４を介してオイルリザ
ーバ３５に接続され、パワーシリンダ装置７に対する油
圧回路が構成されている。

【０００９】ロータリバルブ１６のアウターバルブとイ
ンナーバルブとが相対的に変位すると、油圧回路によっ
て、操舵力及び操舵方向に応じた油圧がロータリバルブ
１６からパワーシリンダ装置７の室２５ａ，２５ｂに供
給される。つまり、前輪８は油圧でアシストされながら
操舵される。

【００１０】バルブ駆動アクチュエータ１５は、インプ
ットシャフト１１に設けられた張出し部４２と、張出し
部４２をインプットシャフト１１の周方向に押圧して回
転させるプランジャ４４ａ，４４ｂとからなり、プラン
ジャ４４ａ，４４ｂは張出し部４２を互いに逆方向に押
圧するようになっている。バルブ駆動アクチュエータ１
５には第１入出口体５４及び第２入出口体５５が設けら
れ、第１入出口体５４はプランジャ４４ａを駆動する油
圧室につながり、第２入出口体５５はプランジャ４４ｂ
を駆動する油圧室につながっている。

【００１１】第１入出口体５４及び第２入出口体５５
は、それぞれ流路５６，５７、圧力調整弁で構成される
第１，第２の制御弁５８，５９及び分流ユニット６０
（１つの入口部６０ａと２つの出口部６０ｂ，６０ｂと
がオリフィス付の流路６０ｃ，６０ｃで接続されてい
る）を介して、前記分流ユニット３１のもう一方の出口
部３１ｂに接続され、第１，第２の制御弁５８，５９の
作動により、分流ユニット３１，６０で分けたオイルポ
ンプ３３からの油圧が入出口体５４あるいは入出口体５
５に供給されるようになっている。尚、各制御弁５８，
５９の戻り部は、流路３４によりオイルリザーバ３５に
つながっている。

【００１２】以上のように構成された油圧回路６４にお
いて、第１の制御弁５８のみが作動した時は、オイルポ
ンプ３３からの圧油が第１入出口体５４を介してプラン
ジャ４４ａを駆動する油圧室に供給される。これによ
り、プランジャ４４ａが張出し部４２を押圧し、トーシ
ョンバー９に例えばロータリバルブ１６の正転方向（右
方向）の捩じりモーメントを発生させる。また、第２の
制御弁５９のみが作動した時は、オイルポンプ３３から
の圧油が第２入出口体５５を介してプランジャ４４ｂを
駆動する油圧室に供給される。これにより、プランジャ
４４ｂが張出し部４２を押圧し、トーションバー９に例
えばロータリバルブ１６の逆転方向（左方向）の捩じり
モーメントを発生させる。従って、第１及び第２制御弁
５８，５９の切換動により、トーションバー９に独立し
て捩じりモーメントを発生させることができる。

【００１３】第１及び第２の制御弁５８，５９のソレノ
イド部５８ａ，５９ａには、マイクロコンピュータ及び
その周辺回路から構成される制御手段としてのコントロ
ールユニット（ＥＣＵ）７０が接続されている。ＥＣＵ
７０には自動車の走行速度（車速）を検出する車速セン
サ７１、ハンドル１３の操舵角（ハンドル角）を検出す
るハンドル角センサ７２、ハンドル１３に作用するトル
ク（操舵トルク）を検出するトルクセンサ７３が接続さ
れている。

【００１４】この制御系により、トーションバー９の捩
じれ方向と同じ方向にロータリバルブ１６を回転させる
ことで得られるアシスト力によって目標のアシスト力の
範囲を設定し、このアシスト力になるようにプランジャ
４４ａ，４４ｂを駆動し、トーションバー９に必要な捩
じりモーメントを発生させるようにしている。

【００１５】上述したパワーステアリング装置では、ハ
ンドル１３の操舵時にトーションバー９に捩じれが生じ
ると、操舵力及び操舵方向に応じた油圧がロータリバル
ブ１６からパワーシリンダ装置７に供給され、前輪は油
圧でアシストされながら操舵される。更に、車速、ハン
ドル角及び操舵トルクに応じて第１及び第２の制御弁５
８，５９が作動され、トーションバー９に独立して捩じ
りモーメントを発生させ、走行状況に応じた目標のアシ
スト力を得るようにしている。これにより、幅広い操舵
条件でハンドル操作の負担を軽減することができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従来のパワーステアリ
ング装置では、オイルポンプ３３からの圧油が制御弁５
８，５９を介してバルブ駆動アクチュエータ１５に送ら
れるようになっているため、操舵トルクに係らず所定の
圧力の油圧が制御弁５８，５９に送られる。このため、
制御弁５８，５９はトルクセンサ７３で検出された操舵
トルクに応じて作動される。これにより、バルブ駆動ア
クチュエータ１５には操舵トルクに応じた油圧が供給さ
れる。従って、従来のパワーステアリング装置では、分
流ユニット３１を必要とすると共に、操舵トルクをアシ
スト力に反映させるためにトルクセンサ７３を必要と
し、部品点数が増加し制御が複雑になっていた。また、
ポンプ３３からの圧油を分流ユニット３１で分流してバ
ルブ駆動アクチュエータ１５に供給しているので、操舵
方向に応じてそれぞれ制御弁を設けた場合、更に分流ユ
ニット６０を必要とし部品点数が更に増加してしまう。
また、制御弁５８，５９がＯＮ状態で故障した場合、分
流ユニット３１による独立した油圧がバルブ駆動アクチ
ュエータ１５に作用するため、直進中でもハンドル１３
が自動的に作動する等の虞れがあり、フェイルセーフ上
の機能，判定等を必要とし、システムが複雑になるとい
う問題がある。

【００１７】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、部品点数を増加させることなく操舵トルクをアシス
ト力に反映させることができ、ハンドル操舵時のみ制御
が行われフェイルセーフ上も有利な構造を有するパワー
ステアリング装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成は、ハウジング内に同軸的に回動自在に
支持され、且つ互いに相対回動可能にトーションバーを
介して連結された、ハンドル側につながる入力軸と操舵
輪側につながる出力軸とを有し、前記ハンドルの操舵操
作にしたがって前記操舵輪を操舵するステアリング機構
と、所定の油圧を発生される油圧発生部と、前記ステア
リング機構の前記入力軸と前記出力軸との間に設けられ
ると共に、前記油圧発生部に接続されて前記ハンドルの
操舵操作時におけるトーションバーの捻れにしたがい相
対変位して油圧を出力するバルブ手段と、左右の室を有
し、前記ハンドルの操舵操作に伴い該左右の室の何れか
一方に前記バルブ手段からの油圧が作用して前記操舵輪
を操舵方向に駆動するシリンダ機構と、前記入力軸もし
くは前記出力軸の少なくとも一方に、軸の径方向に突出
するよう設けられた被押圧部、前記被押圧部を前記軸の
周方向に押圧可能に前記入力軸もしくは前記出力軸の少
なくとも他方側に具えられた押圧子、前記シリンダ機構
の前記左右の室に作用する油圧を前記押圧子に供給する
流路を有し、該押圧子の駆動による前記被押圧部への押
圧で前記トーションバーに独立した捻りモーメントを発
生させるバルブ駆動手段と、前記流路に設けられた電磁
弁と、前記電磁弁を励磁することによって前記押圧子に
作用する油圧を制御する押圧子駆動手段と、前記トーシ
ョンバーの捻れ方向と同方向に前記バルブ手段を回転さ
せることで得られるアシスト力の目標アシスト力を設定
し、前記ハンドルの操舵操作時に該目標アシスト力とな
るように前記バルブ機構の前記押圧子を駆動させるべ
く、前記電磁弁の励磁を行う制御手段とを備えたことを
特徴とする。

【００１９】

【作用】ハンドルを操舵操作すると、路面抵抗との差分
捩じられようとするトーションバーは、バルブ駆動機構
によって目標アシスト力となるように所定の方向に捩じ
られる。これにより、当初はバルブ駆動機構によりロー
タリバルブが駆動され、その後、路面抵抗との差分で捩
じられるトーションバーによってロータリバルブが駆動
され、シリンダ機構に必要な油圧が供給されていく。

【００２０】この時得られる操舵力は、ハンドル操作に
よって捩じられるトーションバーの作動角の領域におけ
るロータリバルブの出力によるシリンダ機構の操舵力
と、ロータリバルブの出力によるバルブ駆動機構の押圧
子の駆動によってロータリバルブがトーションバーの捩
じれ方向に回転されることで生じる操舵力とを組み合わ
せた領域で変化する。操舵力は、ハンドルの操舵トルク
に応じたロータリバルブの出力によるシリンダ機構とバ
ルブ駆動機構の作動によってアシストされる。

【００２１】

【実施例】以下本発明の第一実施例を図面に基づいて説
明する。図１には本発明の第一実施例に係るパワーステ
アリング装置の全体構成、図２にはステアリング機構を
表わす断面、図３には図２中のIII −III 線矢視、図４
には図２中のIV−IV線矢視を示してある。尚、図２３で
示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説
明は省略してある。

【００２２】図１に示すように、ロータリバルブ１６の
出力ポート２１，２２とパワーシリンダ装置７の入力ポ
ート２６，２７とを接続する流路２８，２９は分岐さ
れ、バルブ駆動アクチュエータ１５の第１，第２入出口
体５４，５５とを接続する流路１０１，１０２が設けら
れている。流路１０１，１０２には電磁弁としての第
１，第２の制御弁１０３，１０４が設けられ、第１，第
２の制御弁１０３，１０４の作動により、ロータリバル
ブ１６で出力される操舵トルクに応じた油圧が第１，第
２入出口体５４，５５に供給されるようになっている。
尚、各制御弁１０３，１０４の戻り部は流路３４に接続
されてオイルリザーバ３５につながっている。

【００２３】図２乃至図４に基づいてステアリング機構
を説明する。

【００２４】ロータリバルブ１６は、ハウジング１４の
内面に筒状のアウターバルブ１７が回転可能に設けら
れ、インプットシャフト１１にアウターバルブ１７と組
み合う筒状のインナーバルブ１８が一体に設けられてな
る。つまり、ロータリバルブ１６は、ハンドル１３から
の回転操作によってトーションバー９が捩じれると、ア
ウターバルブ１７とインナーバルブ１８との間で相対的
な変位が発生する構成となっている。

【００２５】アウターバルブ１７に形成されている流入
ポート１７ａはハウジング３に設けられた流入口体１９
に連通し、インナーバルブ１８に形成されている流出ポ
ート１８ａはハウジング３に設けられた流出口体２０に
連通している。またアウターバルブ１７に形成されてい
る出力ポート（図示省略）は、ハウジング３に設けられ
た一対の出力ポート部２１，２２に連通している。出力
ポート部２１，２２はパワーシリンダ装置７に接続され
ている。

【００２６】ロータリバルブ１６のアウターバルブ１７
とインナーバルブ１８とが相対的に変位すると、油圧回
路によって、操舵力及び操舵方向に応じた油圧がロータ
リバルブ１６からパワーシリンダ装置７の室２５ａ，２
５ｂに供給される。つまり、前輪８は油圧でアシストさ
れながら操舵される。

【００２７】バルブ駆動アクチュエータ１５を説明す
る。

【００２８】インプットシャフト１１の下端部（インナ
ーバルブ１８の直下の軸部分）には延長部分３７が形成
され、延長部分３７はインプットシャフト１１の下端部
分がトーションバー９の軸心方向に沿って下方へ延長さ
れた状態になっている。この延長部分３７の周囲のケー
シング３は大径部分となり、大径部分内には円形の室４
７が形成されている。この室４７の内部には、アウトプ
ットシャフト５ａと一体に連結された中空の円形な大径
部３８が回転自在に収容されている。大径部３８はロー
タリバルブ１６のアウターバルブ１７にピン３６を介し
て連結されている。大径部３８の外周面の全体にはイン
ナースリーブ３９が嵌め込まれ、このインナースリーブ
３９と対向する室４７の内周面にはアウタースリーブ４
０が回転自在に嵌め込まれている。

【００２９】図３，図４に示すように、大径部３８の内
部には、大径部３８の貫通孔３８ａにおける円周方向の
１８０度隔たった対称の２か所の地点から、それぞれ半
径方向の外側に延びる偏平な凹部状の室４１が形成され
ている。

【００３０】大径部３８で覆われた延長部分３７には、
円周方向の１８０度隔たった対称の２か所の地点から半
径方向の外側に張出する板状の張出し部４２（被押圧
部）がそれぞれ形成されている。張出し部４２はいずれ
も室４１の長さ及び幅寸法よりも小さな外形に形成さ
れ、張出し部４２は室４１内に同心的に遊嵌されてい
る。板状の張出し部４２と偏平な室４１との隙間は、ロ
ータリバルブ１６の作動角を補償するに必要な領域が設
定できる寸法に定められ、トーションバー９がインプッ
トシャフト１１に対して所定角度の範囲で捩じられるよ
うになっている。

【００３１】また大径部３８の室４１を挾む両側の部分
には、張出し部４２を挟んで直列に連なるように、孔
部、例えば４つの円形の孔部４３が対称に形成されてい
る。これら各孔部４３には、対称をなしてそれぞれプラ
ンジャ４４ａ，４４ｂ（押圧子）が軸方向に摺動自在に
嵌挿されている。各プランジャ４４ａ，４４ｂの先端中
央には突起４２ａが形成され、突起４２ａにより張出し
部４２の板面部分が押圧されるようになっている。また
各プランジャ４４ａ，４４ｂの全長は、孔部４３の長さ
寸法よりも短く設定され、プランジャ４４ａ，４４ｂの
後端面とインナースリーブ３９とで囲まれた孔部分には
それぞれ油圧室４５，４６が形成されている。以下、こ
れら対称な４つの油圧室４５，４６のうち、室４１に対
して時計方向後側の２つのものを第１油圧室４５、室４
１に対して時計方向前側の２つのものを第２油圧室４６
と記載する。

【００３２】図２に示すように、インナースリーブ３９
の外周面の上部には第１環状油路４８が設けられ、イン
ナースリーブ３９の外周面の下部には第２環状油路４９
が設けられている。第１環状油路４８は、図３に示すよ
うに、各第１油圧室４５の位置と対応するインナースリ
ーブ３９にそれぞれ設けられた第１孔路５０ａを介して
２つの第１油圧室４５に連通している。また第２環状油
路４９は、図４に示すように、各第２油圧室４６の位置
と対応するインナースリーブ３９に設けられた第２孔路
５０ｂを介して２つの第２油圧室４６に連通している。

【００３３】図２に示すように、アウタースリーブ４０
の外周面の上部には第１環状油路５１が設けられ、アウ
タースリーブ４０の外周面の下部には第２環状油路５２
が設けられている。なお、図中の符号で５３は、第１環
状油路５１の上段、第１環状油路５１と第２環状油路５
２との間及び第２環状油路５２の下段にそれぞれ設けら
れた油路シール用のＯリングである。

【００３４】図３に示すように、アウタースリーブ４０
の第１環状油路５１は、ケーシング３に形成された第１
入出口体５４に連通し、アウタースリーブ４０の第２環
状油路５２はケーシング３に形成された第２入出口体５
５に連通している。

【００３５】インナースリーブ３９の第１環状油路４８
とアウタースリーブ４０の第１環状油路５１とは、アウ
タースリーブ４０に設けられた第１連通孔６１，６１を
介して連通している。さらにインナースリーブ３９の第
２環状油路４９とアウタースリーブ４０の第２環状油路
５２とは、アウタースリーブ４０に設けられた第２連通
孔６２，６２を介して連通している。

【００３６】以上のように構成された油圧回路１０５
（押圧子駆動手段）における第１及び第２の制御弁１０
３，１０４の作動と第１及び第２の油圧室４５，４６へ
の油圧の作用との状況を図５，図６に基づいて説明す
る。図５（ａ），（ｂ）には第１及び第２油圧室４５，
４６への油圧の作用状況、図６（ａ），（ｂ）には図５
に対応したプランジャ４４ａ，４４ｂの動作を概略的に
示してある。

【００３７】第１及び第２の制御弁１０３，１０４は制
御電圧が増加するにしたがって流路１０１，１０２に送
られる圧力が低くなる制御弁が用いられている。第１及
び第２の制御弁１０３，１０４に設定された値の制御電
圧が印加された時は（非作動）、第１油圧室４５及び第
２油圧室４６に油圧は作用しない。

【００３８】第１の制御弁１０３のみが作動した時は図
５（ａ），図６（ａ）に示すように、ロータリバルブ１
６から出力された圧油が第１油圧室４５に供給され、プ
ランジャ４４ａが張出し部４２を押圧し、トーションバ
ー９に例えばロータリバルブ１６の正転方向（右方向）
の捩じりモーメントを発生させるようにしてある。即
ち、ロータリバルブ１６のバルブ作動角を微少に増加さ
せていく。

【００３９】第２の制御弁１０４のみが作動した時は、
図５（ｂ），図６（ｂ）に示すように、ロータリバルブ
１６から出力された圧油が第２油圧室４６に供給され、
プランジャ４４ｂが張出し部４２を押圧し、トーション
バー９に例えばロータリバルブ１６の逆転方向（左方
向）の捩じりモーメントを発生させるようにしてある。

【００４０】第１及び第２の制御弁１０３，１０４が非
作動の状態の時、ロータリバルブ１６から出力された圧
油は第１油圧室４５及び第２油圧室４６に供給されず、
プランジャ４４ａ，４４ｂは張出し部４２を押圧せず、
トーションバー９に捩じりモーメントを発生させない。
従って、トーションバー９の剛性を高くすることができ
る。

【００４１】第１及び第２の制御弁１０３，１０４のソ
レノイド部１０３ａ，１０４ａには、マイクロコンピュ
ータ及びその周辺回路から構成される制御手段としての
コントロールユニット（ＥＣＵ）７０が接続されてい
る。ＥＣＵ７０には自動車の走行速度（車速：Ｖｅｌ）
を検出する車速センサ７１及びハンドル１３の操舵角
（ハンドル角：θｈ）を検出するハンドル角センサ７２
が接続されている。この制御系により、トーションバー
９の捩じれ方向と同じ方向にロータリバルブ１６を回転
させることで得られるアシスト力によって目標のアシス
ト力の範囲を設定し、このアシスト力になるようにプラ
ンジャ４４ａ，４４ｂを駆動し、トーションバー９に必
要な捩じりモーメントを発生させるようにしている。

【００４２】このためＥＣＵ７０には、ハンドル１３が
正転（右）か逆転（左）に操作されているかを判断する
機能、このときのハンドル１３の操作に必要な目標トル
クを求める機能が接続されている。また、ソレノイド部
１０３ａ，１０４ａの制御電圧値を演算する機能、現在
のハンドル１３のハンドル角θｈの変動（ハンドル角速
度θｈｓ）を判断する機能、及び第１，第２の制御弁１
０３，１０４を上記演算結果にしたがって作動させる機
能が設定されている。

【００４３】次に、ＥＣＵ７０内の制御動作を図７乃至
図１１に基づいて具体的に説明する。

【００４４】ＥＣＵ７０はイグニッションキースイッチ
（ＩＧ）のＯＮ信号によって起動される。ステップＳ１
において初期設定がなされ、各制御フラグが０（非実行
側）に設定されると共に、全ての変数が０に設定され
る。また、各種係数が予め設定された値でセットされ
る。

【００４５】ステップＳ２においてハンドル１３の中立
信号（Ｈｃ値）が読み込まれ、ステップＳ３においてハ
ンドル角センサ７２から検出されるハンドル角θｈが読
み込まれる。その後、ステップＳ４，Ｓ５で車速センサ
７２で検出される車速Ｖｅｌ、ハンドル角速度θｈｓが
読み込まれる。ハンドル角速度θｈｓは、図１２で示し
たマップに基づいて読み込まれる。即ち、ハンドル力に
対してハンドル角θｈの位相を進める進相制御を行なう
ため、車速Ｖｅｌとの間に図１２で示した関係の進相係
数Ｋｈ−Ｖが設定され、このマップに基づいてハンドル
角速度θｈｓが制御される。

【００４６】ハンドル１３の中立信号（Ｈｃ値）、ハン
ドル角θｈ、車速Ｖｅｌ及びハンドル角速度θｈｓが読
み込まれた後、ステップＳ６の操舵力設定ルーチンが実
行され、操舵状況に応じた操舵力が設定される。図８に
基づいて操舵力設定ルーチンを説明する。

【００４７】図８に示すように、ステップＳ７でアシス
ト制御係数ＫＶ１、進相係数Ｋｈ−Ｖ及びハンドル角速
度θｈｓに基づいて操舵力総合係数（係数）ＫＫを演算
する。即ち、ＫＫ＝５０ＫＶ１＋Ｋｈ−Ｖ・｜θｈｓ｜
／５により係数ＫＫを演算する。尚、アシスト制御係数
ＫＶ１は車速Ｖｅｌとの間で図１３で示した関係に設定
されている。

【００４８】ステップＳ７で係数ＫＫが演算された後、
ステップＳ８でハンドル角θｈが１０deg 以上か否かが
判断される。ハンドル角θｈが１０deg 以上と判断され
た場合、ステップＳ９の方向決定ルーチンＴｑ−ＯＵＴ
１に進み右切りアシスト制御を実行する。ハンドル角θ
ｈが１０deg に満たないと判断された場合、ステップＳ
１０に進みハンドル角θｈが−１０deg 以下か否かが判
断される。ハンドル角θｈが−１０deg 以下と判断され
た場合、ステップＳ１１の方向決定ルーチンＴｑ−ＯＵ
Ｔ２に進み左切りアシスト制御を実行する。ハンドル角
θｈが−１０deg を越えると判断された場合、ステップ
Ｓ１２に進みハンドル角の絶対値｜θｈ｜が１０deg に
満たないか否かが判断される。ハンドル角の絶対値｜θ
ｈ｜が１０deg に満たないと判断された場合、ステップ
Ｓ１３の方向決定ルーチンＴｑ−ＯＵＴ０に進みハンド
ル中立時の制御を実行し、ハンドル角の絶対値｜θｈ｜
が１０deg 以上と判断された場合メインのフローチャー
トに戻る。

【００４９】図９に基づいてステップＳ９における方向
決定ルーチンＴｑ−ＯＵＴ１を説明する。

【００５０】図９に示すようにステップＳ１４で４．５
Ｖから係数の絶対値｜ＫＫ｜を減じた値に指令制御電圧
Ｖｏｌを設定する。ステップＳ１５で指令制御電圧Ｖｏ
ｌが２．５Ｖに満たないか否かが判断され、２．５Ｖに
満たない場合ステップＳ１６で指令制御電圧Ｖｏｌを
２．５Ｖに設定（下限値設定）してステップＳ１７に進
み、２．５Ｖ以上の場合そのままステップＳ１７に進
む。ステップＳ１７でアシスト制御フラグVolflgを１に
セット（右切りアシスト）する。

【００５１】ステップＳ１８で第１の制御弁１０３のソ
レノイド部１０３ａに指令制御電圧Ｖｏｌを出力すると
共に、第２の制御弁１０４のソレノイド部１０４ａに
４．５Ｖを出力する。即ち、図１４に実線で示すよう
に、第１の制御弁１０３には車速Ｖｅｌに応じた指令制
御電圧Ｖｏｌが出力され、指令制御電圧Ｖｏｌに応じて
油圧が発生し右切り方向のアシスト力を発生させるよう
にする（図１４（ａ））。第２の制御弁１０４には４．
５Ｖが出力され、油圧は発生せず左切り方向のアシスト
力を発生させないようにする（図１４（ｂ））。尚、指
令制御電圧Ｖｏｌは、図１６に示すように、車速Ｖｅｌ
毎にハンドル角θｈに応じて設定されている。

【００５２】図１０に基づいてステップＳ１１における
方向決定ルーチンＴｑ−ＯＵＴ２を説明する。

【００５３】図１０に示すように、ステップＳ１９，Ｓ
２０，Ｓ２１により前述同様に、指令制御電圧Ｖｏｌを
演算すると共に、指令制御電圧Ｖｏｌの下限値２．５Ｖ
を設定し、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２でア
シスト制御フラグVolflgを２にセット（左切りアシス
ト）する。

【００５４】ステップＳ２２で第１の制御弁１０３のソ
レノイド部１０３ａに４．５Ｖを出力すると共に、第２
の制御弁１０４のソレノイド部１０３ａに指令制御電圧
Ｖｏｌを出力する。即ち、図１４に点線で示すように、
第２の制御弁１０４には車速Ｖｅｌに応じた指令制御電
圧Ｖｏｌが出力され、指令制御電圧Ｖｏｌに応じて油圧
が発生し左切り方向のアシスト力を発生させるようにす
る（図１４（ｂ））。第１の制御弁１０３には４．５Ｖ
が出力され、油圧は発生せず右切り方向のアシスト力を
発生させないようにする（図１４（ａ））。

【００５５】図１１に基づいてステップＳ１３における
方向決定ルーチンＴｑ−ＯＵＴ０を説明する。

【００５６】ステップＳ２４で指令制御電圧ＶｏｌをＶ
ｏｌ＋Ｃ（所定値）と設定し、ステップＳ２５で指令制
御電圧Ｖｏｌが４．５Ｖ以上か否かが判断される。指令
制御電圧Ｖｏｌが４．５Ｖ以上の場合ステップＳ２６で
指令制御電圧Ｖｏｌを４．５Ｖに設定（上限値設定）し
てステップＳ２７に進み、４．５Ｖに満たない場合その
ままステップＳ２７に進む。

【００５７】ステップＳ２７ではアシスト制御フラグVo
lflgが１か否かが判断される。ステップＳ２７でアシス
ト制御フラグVolflg＝１と判断された場合、ステップＳ
２８で第１の制御弁１０３に指令制御電圧Ｖｏｌを出力
すると共に、第２の制御弁１０４に４．５Ｖを出力す
る。即ち、図１５に実線で示すように、この時ハンドル
角θｈが僅か（１０deg に満たない）であるので、第１
の制御弁１０３には略４．５Ｖが出力されて油圧はほと
んど発生せず右切り方向のアシスト力をほとんど発生さ
せないようにする（図１５（ａ））。第２の制御弁１０
４には４．５Ｖが出力され、油圧は発生せず左切り方向
のアシスト力を発生させないようにする（図１５
（ｂ））。

【００５８】ステップＳ２９に進み、ステップＳ２９で
はアシスト制御フラグVolflgが２か否かが判断される。
ステップＳ２９でアシスト制御フラグVolflg＝２と判断
された場合、ステップＳ３０で第１の制御弁１０３に
４．５Ｖを出力すると共に、第２の制御弁１０４に指令
制御電圧Ｖｏｌを出力する。即ち、図１５に点線で示す
ように、第１の制御弁１０３には４．５Ｖが出力され、
油圧は発生せず右切り方向のアシスト力を発生させない
ようにする（図１５（ａ））。また、この時ハンドル角
θｈが僅かであるので、第２の制御弁１０４には略４．
５Ｖが出力されて油圧はほとんど発生せず左切り方向の
アシスト力をほとんど発生させないようにする（図１５
（ｂ））。

【００５９】上述したように、ハンドル１３の操舵方
向、操舵量及び車速Ｖｅｌに応じて指令制御電圧Ｖｏｌ
を設定し、指令制御電圧Ｖｏｌに応じて第１，第２の制
御弁１０３，１０４を作動させるようにしたので、車両
の走行状態に応じてアシスト力を発生させることがで
き、ステアリング操作の負担を軽減することができる。

【００６０】また、アシスト力はロータリバルブ１６か
ら出力された圧油によって生じるようになっているの
で、常にハンドル１３の操舵力（操舵トルク）に応じた
アシスト力を得ることができ、指令制御電圧Ｖｏｌを設
定する際に操舵トルクの情報を用いる必要がない。

【００６１】次に本発明の第二実施例を図１７に基づい
て説明する。図１７には本発明の第二実施例に係るパワ
ーステアリング装置の全体構成を示してある。尚、図１
に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する
説明は省略してある。

【００６２】流路２８，２９は分岐され、バルブ駆動ア
クチュエータ１５の第１，第２入出口体５４，５５とを
接続する流路１０１，１０２が設けられている。流路１
０１，１０２には電磁弁としての制御弁１１０が設けら
れ、一つの制御弁１１０の作動により、ロータリバルブ
１６で出力される操舵トルクに応じた油圧が第１，第２
入出口体５４，５５に供給されるようになっている。制
御弁１１０の戻りポート１１１は流路３４に接続されて
オイルリザーバ３５につながっている。制御弁１１０に
は２つの入力ポート２０１，２０２及び２つの出力ポー
ト２０３，２０４が備えられている。入力ポート２０１
から出力ポート２０３に圧油が送られた場合、即ちロー
タリバルブ１６の出力ポート２１からバルブ駆動アクチ
ュエータ１５の第１入出口体５４に圧油が送られた場
合、右切り時のアシスト力が得られ、入力ポート２０２
から出力ポート２０４に圧油が送られた場合、即ちロー
タリバルブ１６の出力ポート２２からバルブ駆動アクチ
ュエータ１５の第２入出口体５５に圧油が送られた場
合、左切り時のアシスト力が得られるようになってい
る。そして、アシスト力を得る際の圧油の油圧力は、制
御弁１１０のソレノイド部１１０ａに印加される電圧値
に応じて調整される。

【００６３】図１８乃至図２１に基づいて右切り時を例
に挙げて制御弁１１０を説明する。制御弁１１０はソレ
ノイド部１１０ａに印加される電圧値が大きくなるにし
たがって軸力が増加する弁が使用されている。図１８に
は軸力が最大の場合、図１９には軸力が中程度の場合、
図２０には軸力が零の場合をそれぞれ示してある。

【００６４】制御弁１１０には入力ポート２０１，２０
２及び出力ポート２０３，２０４が形成され、各出力ポ
ート２０３，２０４に対して戻りポート１１１がそれぞ
れ形成されている。制御弁１１０にはソレノイド部１１
０ａの励磁によって軸方向に移動するピストン１１２が
設けられ、ピストン１１２は戻りばね１１３によって一
方向（図中左方向）に付勢されている。ピストン１１２
には３つの大径部１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃと２つ
の小径部１１５ａ，１１５ｂが形成されている。

【００６５】図１８に示すように、ソレノイド部１１０
ａの励磁によってピストン１１２が戻りばね１１３の付
勢力に抗して軸方向に最大移動（図中右方向）した場
合、ピストン１１２の大径部１１４ａ，１１４ｂによっ
て２つの戻りポート１１１が閉じられると共に、小径部
１１５ａ，１１５ｂによって入力ポート２０１，２０２
と出力ポート２０３，２０４との間が全開状態になる。
図２０に示すように、ピストン１１２が戻りばね１１３
の付勢力のみによって軸方向に移動（図中左方向）した
場合、ピストン１１２の大径部１１４ｂ，１１４ｃによ
って入力ポート２０１，２０２と出力ポート２０３，２
０４との間が閉じられると共に、小径部１１５ａ，１１
５ｂによって２つの戻りポート１１１が開放状態にな
る。また、図１９に示すように、ソレノイド部１１０ａ
の励磁によってピストン１１２が戻りばね１１３の付勢
力に抗して軸方向の中間部に移動した場合、ピストン１
１２の大径部１１４ａ，１１４ｂによって２つの戻りポ
ート１１１が閉じられると共に、大径部１１４ｂ，１１
４ｃによって入力ポート２０１，２０２と出力ポート２
０３，２０４との間が半分閉じられた状態になる。従っ
て、ソレノイド部１１０ａに出力される電圧に応じて入
力ポート２０１，２０２と出力ポート２０３，２０４と
の間の圧油の流量が調整され、バルブ駆動アクチュエー
タ１５によるアシスト力が調整される。

【００６６】上述した制御弁１１０を用いた場合の制御
動作を図２１に基づいて説明する。この制御動作は前述
の図７で示したフローチャートにおけるステップＳ６の
操舵力設定ルーチンが図２１で示したように実行される
ものである。

【００６７】操舵方向に応じてロータリバルブ１６から
の圧油が流路２８もしくは流路２９を介して制御弁１１
０に送られる。本実施例では、流路２８に圧油が送られ
る右切り時を例に挙げて説明する。ハンドル１３の中立
信号（Ｈｃ値）、ハンドル角θｈ、車速Ｖｅｌ及びハン
ドル角速度θｈｓが読み込まれた後、図２１で示した操
舵力設定ルーチンが実行され、操舵状況に応じた操舵力
が設定される。

【００６８】図２１に示すように、ステップＳ４１でア
シスト制御係数ＫＶ１、進相係数Ｋｈ−Ｖ及びハンドル
角速度θｈｓに基づいて操舵力総合係数（係数）ＫＫを
演算する。即ち、ＫＫ＝５０ＫＶ１＋Ｋｈ−Ｖ・｜θｈ
ｓ｜／５により係数ＫＫを演算する。尚、アシスト制御
係数ＫＶ１は、前述したように、車速Ｖｅｌとの間で図
１３で示した関係に設定されている。

【００６９】ステップＳ４１で係数ＫＫが演算された
後、ステップＳ４２で４．５Ｖから係数の絶対値｜ＫＫ
｜を減じた値に指令制御電圧Ｖｏｌを設定する。ステッ
プＳ４３で指令制御電圧Ｖｏｌが２．５Ｖに満たないか
否かが判断され、２．５Ｖに満たない場合ステップＳ４
４で指令制御電圧Ｖｏｌを２．５Ｖに設定（下限値設
定）してステップＳ４５に進み、２．５Ｖ以上の場合そ
のままステップＳ４５に進む。

【００７０】ステップＳ４５で制御弁１１０のソレノイ
ド部１１０ａに指令制御電圧Ｖｏｌを出力する。これに
より、電圧値に応じた軸力で制御弁１１０のピストン１
１２が戻りばね１１３の付勢力に抗して移動し、流路２
８から送られた圧油が入力ポート２０１及び出力ポート
２０３を介してバルブ駆動アクチュエータ１５に供給さ
れ、右切り方向のアシスト力を発生させる。尚、左切り
時にはロータリバルブ１６からの圧油が流路２９を介し
て制御弁１１０に送られ、入力ポート２０２及び出力ポ
ート２０３を介してバルブ駆動アクチュエータ１５に圧
油が供給され、左切り方向のアシスト力を発生させる。

【００７１】指令制御電圧Ｖｏｌが略４．５Ｖの場合、
図１８に示すように、ピストン１１２が戻りばね１１３
の付勢力に抗して図中右方向に最大移動し、入力ポート
２０１と出力ポート２０３との間が全開状態になる。こ
れにより、流路２８からの圧油の全てがバルブ駆動アク
チュエータ１５に供給され、大きなアシスト力が得られ
る。

【００７２】指令制御電圧Ｖｏｌが４．５Ｖと２．５Ｖ
の間（例えば３．５Ｖ）の場合、図１９に示すように、
ピストン１１２が戻りばね１１３の付勢力に抗して軸方
向の中間部に移動し、入力ポート２０１と出力ポート２
０３との間が半開状態になる。これにより、流路２８か
らの圧油が絞られてバルブ駆動アクチュエータ１５に供
給され、中程度のアシスト力が得られる。

【００７３】指令制御電圧Ｖｏｌが２．５Ｖの場合、図
２０に示すように、ピストン１１２が戻りばね１１３の
付勢力のみによって図中左方向に移動し、入力ポート２
０１と出力ポート２０３との間が全閉状態になる。これ
により、流路２８からの圧油はバルブ駆動アクチュエー
タ１５に供給されず、アシスト力は生じない。

【００７４】上述したように、第一実施例同様に、車両
の走行状態に応じてアシスト力を発生させることができ
ると共に、ハンドル１３の操舵トルクに応じたアシスト
力を得ることができる。また、１つの制御弁１１０によ
って圧油の供給量を制御しているので、ハンドル１３の
操舵方向を検出する必要がなく、部材点数を減らして制
御を簡単にすることができる。

【００７５】

【発明の効果】本発明の自動車のパワーステアリング装
置は、トーションバーに独立した捩じりモーメントを発
生させるバルブ駆動機構の駆動源として、ハンドルの操
舵操作時にロータリバルブから出力される油圧を用いる
ので、常にハンドルの操舵トルクに応じて発生する油圧
によってアシスト力を得ることができ、操舵トルクに基
づいて油圧を制御する必要がない。この結果、ハンドル
の操舵方向に応じて油圧を分流する部材や操舵トルクを
検出するセンサ部材が不要となり、部品点数の削減と制
御の簡素化を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係るパワーステアリング
装置の全体構成図。

【図２】ステアリング機構を表わす断面図。

【図３】図２中のIII −III 線矢視図。

【図４】図２中のIV−IV線矢視図。

【図５】油圧室への油圧の作用説明図。

【図６】図５に対応したプランジャの動作説明図。

【図７】パワーステアリング装置の制御フローチャー
ト。

【図８】パワーステアリング装置の制御フローチャー
ト。

【図９】パワーステアリング装置の制御フローチャー
ト。

【図１０】パワーステアリング装置の制御フローチャー
ト。

【図１１】パワーステアリング装置の制御フローチャー
ト。

【図１２】進相係数と車速の関係を表わすグラフ。

【図１３】アシスト制御係数と車速の関係を表わすグラ
フ。

【図１４】車速による指令制御電圧の特性を表わすグラ
フ。

【図１５】車速による指令制御電圧の特性を表わすグラ
フ。

【図１６】車速による指令制御電圧とハンドル角の関係
を表わすグラフ。

【図１７】本発明の第二実施例に係るパワーステアリン
グ装置の全体構成図。

【図１８】制御弁の説明図。

【図１９】制御弁の説明図。

【図２０】制御弁の説明図。

【図２１】パワーステアリング装置の制御フローチャー
ト。

【図２２】従来のパワーステアリング装置の全体構成
図。

【符号の説明】

１ ステアリング機構 ７ パワーシリンダ装置 ８ 前輪 ９ トーションバー １１ インプットシャフト １３ ハンドル １５ バルブ駆動アクチュエータ １６ ロータリバルブ ２８，２９ 流路 ３３ オイルポンプ ４２ 張出し部 ７０ コントロールユニット １０３ 第１の制御弁 １０４ 第２の制御弁 １１０ 制御弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング内に同軸的に回動自在に支持
   され、且つ互いに相対回動可能にトーションバーを介し
   て連結された、ハンドル側につながる入力軸と操舵輪側
   につながる出力軸とを有し、前記ハンドルの操舵操作に
   したがって前記操舵輪を操舵するステアリング機構と、 所定の油圧を発生される油圧発生部と、 前記ステアリング機構の前記入力軸と前記出力軸との間
   に設けられると共に、前記油圧発生部に接続されて前記
   ハンドルの操舵操作時におけるトーションバーの捻れに
   したがい相対変位して油圧を出力するバルブ手段と、 左右の室を有し、前記ハンドルの操舵操作に伴い該左右
   の室の何れか一方に前記バルブ手段からの油圧が作用し
   て前記操舵輪を操舵方向に駆動するシリンダ機構と、 前記入力軸もしくは前記出力軸の少なくとも一方に、軸
   の径方向に突出するよう設けられた被押圧部、前記被押
   圧部を前記軸の周方向に押圧可能に前記入力軸もしくは
   前記出力軸の少なくとも他方側に具えられた押圧子、前
   記シリンダ機構の前記左右の室に作用する油圧を前記押
   圧子に供給する流路を有し、該押圧子の駆動による前記
   被押圧部への押圧で前記トーションバーに独立した捻り
   モーメントを発生させるバルブ駆動手段と、前記流路に設けられた電磁弁と、 前記電磁弁を励磁することによって前記 押圧子に作用す
   る油圧を制御する押圧子駆動手段と、 前記トーションバーの捻れ方向と同方向に前記バルブ手
   段を回転させることで得られるアシスト力の目標アシス
   ト力を設定し、前記ハンドルの操舵操作時に該目標アシ
   スト力となるように前記バルブ機構の前記押圧子を駆動
   させるべく、前記電磁弁の励磁を行う制御手段と、 を備えたことを特徴とする自動車のパワーステアリング
   装置。