JPH01148663A

JPH01148663A - 電子動力補助制御かじ取装置

Info

Publication number: JPH01148663A
Application number: JP63271107A
Authority: JP
Inventors: James J Duffy; ジェームス　ジョセフ　ダフィ
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1987-10-30
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1989-06-12
Also published as: DE3835774A1; DE3835774C2; GB8822412D0; GB2211802B; GB2211802A; US4828067A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野及び従来の技術本発明は、１９８６年９月２日に出願された［電子圧力
Ｉ制御を使用する可変補助動力かじ取装置］と題する先
の米国特許出願第９０２，９１９号（本発明の譲受人に
譲渡されている）に開示されている発明の改良である。

先の発明は車両機関によって駆動される容積式ポンプを
有する動力かじ取装置に関する。ポンプは、通常の動力
がじ、取装置にお番ノるように、ポンプの駆動速度に係
わりなく一定の流れ送出を行う流れ制御弁を有する容積
式ポンプである。車両の操縦可能な車輪のがじ段歯車リ
ンク仕掛機構のラックのような被駆動部材は棒ばねを介
して運転者制御トルク入力軸へ連結されたビニオンによ
って作動される。入力軸は内方弁部材へも連結されてお
り、且っピニオンは内方弁部材を取囲む弁スリーブへ連
結されている。

スリーブに対する内方弁部材の相対的変位は棒ばねの撓
みに比例する。

回転弁組立体が配置されており且つポンプとがじ段歯車
ラックを作動する流体モータの対向する作動室との間に
圧５カ分配ロ路を部分的に画成する。

先の発明では、ソレノイドアクチュエータの作用下にあ
る圧力調整弁を使用するかじ段歯車回転制御弁組立体に
利用し得るようにされた圧力を分配する装置と、電子モ
ジコールの形の中央処理装置ユニットへ制御信号を送る
車両速度センサー及びかじ取トルクセン丈−とを設けて
いる。モジュールからの出力信号は増幅され且つ通常ソ
レノイドの形の電子アクチュエータを付勢するために使
用され、それによりかじ取圧力はかし取トルクの変化に
直接に応答して変化される。

本発明者の米国特許第４．５６１．５２１号に記載され
た関連した発明は、回転弁組立体の補助弁部分への流量
を制御するソレノイド弁を使用するり変補助かじ段歯車
機構を含む。補助弁部分は回転弁組立体の主計量弁要素
に関して平行に配置されている。機関速度に応動するソ
レノイド弁は動力かじ取ポンプの排出側の流れ面積を変
化させる。このようにして、可変補助がポンプの排出側
の流れ面積を変化さゼてかじ取圧力を＆１１御すること
によって特許第４．５６１．５２１号に示された組立体
で達成される。結果はかじ取トルクに応じたかじ取圧力
の直接制御がない。

発明が解決しようとする課題、課題を解決するための手
段及び作用本発明は特許第４，５６１．５２１号に開示された回転
かじ取置と概ね同様な弁を組込んでいる。

本発明で使用ｌ１ｉＪ能ぐある回転かじ取置の別９例は
米国特許用４．５７０，７３６号に示されている。

これら特許の両方は本発明の譲受−人にｆｆｉ渡されて
いる。

本発明は出願第９０２．９１９号の発明並びに特許用４
，５６１．５２１号及び同第４，５７０゜７３６号の発
明と区別することができる。それは本発明が実際のかじ
取トルクと直接に比例するかじ数比力１ＩＩＪ　ａｌｌ
を達成するが、出願第９０２．９１９号の発明で必要と
されるような電子トルクセンサーを必要としないからで
ある。本発明の回転弁組立体が特許用４．５６１．５２
１号及び同第４゜５７０．７３６号の発明の場合のよう
に２つの別個の流れ調整部分を組入れているが、回転弁
組立体の所謂補助部分がポンプの排出側の動力かじ取流
体の流れ面積を変えるために使用されていない。

むしろ、それはかし取トルクの指示器として使用される
流体圧力信号を発生するかじ取トルクセンサー流れ制御
弁と協働して作用するように使用される。

かじ取トルクセンサー流れ制御弁によって利用可能にさ
れた信号はマイクロブ０セツ勺の人力信号として使用さ
れ、該入力信号は車両速濱センサー信号と一緒にマイク
ロプロセッサがかじ数比力＆１１１１ソレノイド弁によ
って使用される出力信号を発生することを許す。その弁
はかじ取トルクの直接の関数としてかじ数比力を直接に
変化させる。

それは特許用４．５６１．５２１号及び同第４゜５７０
．７３６号の発明の場合のように可変流れ面積を得るた
めに使用されない。このように、本発明者は複雑な電子
トルクセンサーの使用を必要とせずに変化するかじ取ト
ルクに応じたかじ数比力の直接制御を達成し、且つそれ
を特許用４，５６１．５２１号及び同第４．５７０，７
３６号に記載されているかじ取装置に共通する要素を使
用することによって行った。これは特許出願第９０２．
９１９＠の同等の装置よりも作動の信頼性があり且つ製
作コストが低い動力補助かじ取ｇ！＠を得る。

実施例第１図で、符号１０は本発明の改良点を具現化するかじ
段歯車機構の回転弁組立体の部分を全体的に示す。それ
は回転弁ハウジング１２、かじ取トルク入力軸１４及び
かじ取駆動ピニオン１６を含む。弁ハウジング１２内に
円筒状弁スリーブ１８が回転可能に取付けられており、
該弁スリーブは主部分２０及び補助部分２２をそれぞれ
画成する２組の計母弁ランドを有する。主部分は弁スリ
ーブ及び内部弁要素にそれぞれ形成されたシールリング
２４によって補助部分から分離されている。

主部分２０はシールリング２４及び整合リング２６によ
って計暑弁ランドの軸線方向端上にシールされている。

補助弁部分はシールリング２４及びシールリング２８に
よって各軸線方向端上にシールされている。内部弁ラン
ドが形成される軸１４は弁ハ３ジング１２内で軸受３０
及び３２によって離開し５た一縮方向位置で軸支されて
いる。

入力軸１４は棒ばね３６の右端に３４において゛ピン止
めされている。捧ばね３６の左端は、３８において見ら
れるように、ビン１６及び棒ばね端３８の整合する開口
中に受入れられた横ビン４０によって駆動ビニオン１６
にピン止めされている。

軸１４へ加えられるトルクは棒ばね３８を通してピニオ
ン１６へ伝達される。軸１４に加えられたトルクのため
に棒ばねが撓むにつれて、内方弁部材はスリーブ１８に
対して相対的に回転し、該スリーブは駆動ビン４２によ
ってビニオン１６にビン止めされている。

加圧された流体はスリーブ１８中の環状溝４６と連通す
る高圧力通路４４を通して回転弁組立体へ分配される。

シール満が満４６の各側に見られるように配置されてい
る。満４６へ分配された流体は主弁部分２０の整合する
弁ランドを通過し且つ口４６を通して内部軸線方向流れ
通路４８へ出る。次に流体は口５０を流出し且つ弁スリ
ーブの左端における輯稈、力室５２と連通する。彎体枯
次に流れ戻り通路５．４へ通り且つ５６で示す動りかじ
取ボ゛ンプの吸込−へ４通、Ｌ、−＋　　゛　　　　　
・。

ポンプ、５６の戻り通１１５Ｑび些力送出通路４４の両
方に連通ずるかじ地圧力制御ソレノイド及びかじ取圧力
制御弁５８が第１Ａ図に概略的に図示されている。また
、圧力送出通路４４並びに補助入口通路６２へ連通する
かじ取トルクセンサー流れ制御弁６０が概略的に図示さ
れており、該補助入口通路は弁スリーブ中の溝６４と連
通し、該満６４は補助弁部分２２の入力通路として作用
する。

電子制御モジュール６６は制御ライン６８を通してかじ
数比力＄１１＠ソレノイド及びかじ数比力訓御弁５８へ
分配される信号を提供する。モジュール６６は補助入口
通路６２中の圧力をも感知する。

車両速度センサー７０は指示したようにモジュール６６
のための信号を提供する。

第１Ｂ図において、ピニオン１６は後部軸受７２及び前
部軸受７４によってまたぎ取付けされており、咳軸受の
それぞれは回転弁ハウジング１２の部分を形成するかじ
取歯車ハウジング７６中に取付けられている。

ピニオンはピニオン１６の軸ＩＩＩａ８２に関して直角
に取付けられたラック８０の歯７８に係合する歯を有す
る。ラック８０はコーク組立体８４の概ね半円形の表面
８２と係合する丸くされた下方表面を有し、ヨーク組立
体８４はばね８６によって第１Ｂ図をみて上方向へばね
荷重されており、それによりラック８０は零バツクラツ
シでピニオン１６の歯と整合し且つ噛合う。

ピニオンの口板時に、ラックはその軸線の方向へ往復動
する。ラックは図示しないかじ取ｍｉリンク仕掛機構に
よって車両の操縦可能な車輪へ連結されている。

流体シール８８はラック及びピニオン組立体を回転弁ハ
ウジング１２の内部から分離する。弁ハウジング１２の
右端は第１Ａ図に見られるように弁シール９０によって
シールされている。

第２図は主回転弁部分２０の内部弁ランド及び外部弁ラ
ンドの関係を示す。第２図に見られるように、９２及び
９４で、示す２組の主弁部分入口がある。これらは第１
Ａ図に関して説明した環状溝４６と連通する。口９２に
近接して、右ＩＩＬ回圧力送出口９６及び左旋回圧力送
出口９８が配置されている。これらは第１Ｂ図で１００
で概略的に例示された流体ピストンの両側と連通する。

ピストン１００は前述したうツク８０へ機械的に連結さ
れた流体モータシリンダ１０２中で往復動する。

ピストン１００は操縦可能な車輪のかじ取＃４車リンク
仕掛へも連結されている。

第２図に示すように、第２の組の弁口１０４及び１０６
はピストン１００の両側と連通する。

主弁部分２０は４つの弁ランド１０８，１１０゜１１２
及び１１４を画成するために第２図に示すように概ね四
角形断面をもって形成され得る。これらはそれぞれ口９
８，９６．１０６及び１０４に近接する弁スリーブの内
部弁ランドと整合する。

右旋回中に、内方弁部材は第２図の方向矢線で指−示し
たように移動し、それにより入口９２及び右旋回口９６
の間の連通の程度を増加し且つ左旋回、口９８及び入口
９２の間の連通の程度を減少する。

同時に、左旋四日及び入口９４の間の連通の程度は減少
され且つ入口９４及び右旋回口１０６の間の連通の程度
は減少される。左旋回操縦中に、ランド１０８，１１０
，１１２及び１１４は反対方向へ１転され且つ入【コ及
び左旋回口の間の連通は増加されると共に入口及び右旋
回口のそれぞれの間の連通の程度は減少される。

第３図に１１６及び１１８で示す２つの補助入口がある
。これらのそれぞれは第１Ａ図に示す環状溝６４と連通
ずる。補助弁部分は内部弁部材を形成する外部弁ランド
１２０，１２２．１２４及び１２６を有する。これらは
弁スリーブ１８に形成された内部弁ランドと整合する。

入口１１６及び１１８を通して補助弁部分へ分配される
流体の出口流れ経路は、第１Ａ図に示す軸線方向流れ内
部通路４８と連通する出口１２８及び１３０を含む。主
弁部分の対応する出口流れ口は第２図に１３２及び１３
４で示されている。

右旋回操縦中に、トルクはかし爪軸へ加えられ且つ第３
図に示す内部弁部材は方向矢線の方向へ移動し、それに
より入口１１８及び出口１２８の間の連通の程度を減少
し且つ入口１１６及び出口１３０の間の連通の程度を減
少する。左旋回操縦中に、トルクは反対方向へ加えられ
、且つ入口１１８及び出口１３０の間の連通の程度は減
少され且つ入口１１６及び出口１２８の間の連通の程度
は減少される。このようにして、加えられるトルクの各
方向へ、第１Ａ図の通路６２を通る流体の流れ経路はＩ
ｌｌ限される。

第４図を参照すると、６２で示す補助弁部分６０の入口
通路はかし取トルク流れ＆ＩＪ御弁１３２と連通する。

ポンプ５６の出口側は通路４４及び分岐通路１３４を通
してかじ環トルクセンサー流れ制御弁１３２の可動弁要
素１３６の一端と連通ずる。かじ環トルクセンサー流れ
制御弁の他端はスプール１３６を上方向へ押汗するばね
１３８を有する。弁スプールの両端は制御オリフィス１
４０を有するクロスオーバー通路によって連結されてい
る。

弁スプール１３６は通路６２へ連結された弁口１４２と
整合する弁ランドを画成する。従って一定の流れが通路
４４から通路６２へ分配される。

回転両市かじ取組立体の補助弁部分の弁ランドの相対的
変位時に、棒ばねへ加えられるトルクの大きさに直接に
関係した圧力が通路６２中に発生される。その圧力は圧
力対電圧変換器として作用するかじ環トルク圧力センサ
ー１４６へ通路１４４を通して分配される。該かじ環ト
ルク圧力センサーは電圧信号を制御ライン１５０を通し
てマイクロプロセッサ１４８の中央処理装置ユニットへ
分配する。

車両の駆動される速度を電子的に測定する車両速度セン
サー１５２はｌｌ１ＩＩｌ信号を制御ライン１５４を通
してマイクロプロセッサ１４８へ分配する。

マイクロプロセッサ１４８の出力は前述したかじ板圧力
制御ソレノイド弁へ制御ライン６８を通して分配される
。

かじ取圧力制御ソレノイド及びかじ取圧力制御弁組立体
５８はかじ取圧力制御ソレノイド弁スプール１５６及び
かじ取圧力制御弁スプール１６０を有する。

弁スプール１５６は離間したランド１６２．１６４及び
１６６を有する。それは弁ランド１６２゜１６４及び１
６６と整合する内部弁ランドを有する弁部材中に滑動可
能に配置されている。弁スプール１５６の左端はソレノ
イドアクチュエータ１７０の接極子軸１６８へ連結され
又はそれと一体に形成されている。アクチュエータ１７
０はソレノイド巻１１７４内に配置された芯１７２を有
する。巻１１７４が中央処理装置ユニット１４８によっ
て付勢されると、接極子１６８及び弁１５６はかじ板圧
力制御ソレノイド弁の弁室１７６中の圧力の対抗する力
に抗して右方向へｗ４ｍされる。

ポンプ５６の高圧力側の通路４４はランド１６２及び１
６４の中間の位置においてかじ板圧力制御ソレノイド弁
の弁室と通路１７８を通して連通している。ポンプ５６
の低圧力側と連通ずる通路５２は図示したようにランド
１６２に近接する位置においてかじ数比力ＭＥソレノイ
ド弁の弁室と通路１８０を通して連通している。それは
図示したようにランド１６４及び１６６の中間の位置に
おいてかじ取圧力制御弁室とち連通している。

かじ板圧力制御ソレノイド弁の弁室の右側の圧力室１７
６は内部通路１８２及び１８４並びにかじ板圧力制御ソ
レノイド弁の弁室中に形成された環状溝１８６と連通し
、該環状溝はかし地圧力制御弁１６０の弁スプールの左
側と連通している。

かじ数比力１１１１１弁１６０の右側は通路１８６を通
して通路５２と連通している。それは流れオリフィス１
８８を通して通路４４と連通している。

かじ地圧力制御弁は通路４４及び５２の間のバイパス流
れの程度を統御する。それは弁ＦＳ１８６からそれへ分
配される圧力に応動する。ソレノイド巻線へ利用可能に
される信号の増加の際に、右方向へ作用する力が増加さ
れる。これは通路４４から通路１８６へのバイパス流れ
を制限する満１８６中の圧力を増加させる。反対の現象
はマイクロプロセッサによってかじ板圧力制御ソレノイ
ド弁へ利用可能にされる信号の減少の際に起こる。

このようにして、かじ板圧力制御ソレノイド弁はかし地
圧力制御弁のパイロット弁として作用し、それにより小
さい力が大きい液圧力を発生させる。

かじ取圧力制御ソレノイド弁の誤動作のとぎ、通路４４
及び５２はオリフィス１８８を通して連結され、このた
め最小のかじ取補助を生じるように少なくとも最小の圧
力差をとる。

ソレノイドへ分配される全電流によって、例えば車両が
０ＫＪ１／ｈ　（Ｏマイル／時）及び２４．１Ｆｍ／ｈ
（１５マイル／時）の間の速度で走行している時、ソレ
ノイド弁圧力は最大であり且つかじ取圧力制御弁は閉じ
られている。その時かじ取及び駐車作用力はポンプ及び
主かじ袋弁の調整特性の１［数である。速度が例えば２
４．１ｂ／ｈ　（１５マイル／時）より上に増加すると
、カーブのための所望の圧力−トルクは中央処理装置ユ
ニット１４８のソフトウェアによって発生される。マイ
クロブ［Ｉセッサはかじ取トルクセンサー流れ制御弁に
よって発生される圧力に応動して所望のかじ数比力対か
じ取トルク性能曲線を選択する。曲線は第５図に例示さ
れている。個々の曲線は多くの車両速度のそれぞれにつ
いて第５図に示されている。

中央処理装置ユニットはかじ取トルク及び車両速度を感
知してソレノイド電流、ソレノイド弁圧力及びかじ数比
力を制御する。

かじ数比力υ制御弁の有効弁面積は１９０で示す通路４
４中の圧力を作用を受ける。この面積は弁１６０の反対
側の面１ｍ！１１９２よりも実質的に小さい。この面積
差はソレノイド弁圧力がかじ数比力の約１／１０である
ことを許容し、それによりソレノイドの寸法を縮小し且
つソレノイドのコストを減らす。

かじ取トルクセン勺−自体は１３２に見られるような流
れｕｌ’ｌＢ弁だけからなり、該流れ制御弁は約１１１
／■１ｎ（３ガロン／分）の一定の流れを補助弁部分へ
送出する。この弁はかじ取トルクをと感知するためにだ１す使用される。それは弁変位は流体
力学的に測定することによって棒ばねの捩じれを測定す
る。補助弁部分のランドが左旋回かじ取トルク又は右旋
回かじ取トルクの適用時にｍじると、圧力センサー中の
１．１１／ｇｔｉｎ　（０，３ガロン／分）の瞬間の一
定流れが棒ばねの捩じれを実際に指示する圧力を提供す
る。その圧力は次にプロセッサ１４８によってトルク信
号として使用される。

ものである。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は回転弁組立体を含み且つ動力かじ環ポンプの
出口側及び動力かじ環ポンプの流れ戻り側にそれぞれ配
置されたかじ取トルクセンサー流れ制御弁及びかじ取圧
力制御ソレノイド弁を含むかじ取歯車組立体を示し、第
１Ｂ図は第１Ａ図に部分的に例示されたかじ取歯１１機
構のラック及びビニオン部分を示し、第２図は第１Ａ図
の断面線２−２の平面から見た第１Ａ図の弁組立体の断
面図であり、第３図は第１Ａ図の断面＄１３−３の平面
から見た第１Ａ図の回転弁機構の断面図であり、第４図
は本発明の改良された弁装置の主要素を示す概略ｌ路線
図であり、第５図は種々の車両速度におけるかじ数比力
及びかじ取トルクの閘の関係を示す性能線図である。１０・・・回転弁組立体、１２・・・回転弁ハウジング
、１４・・・かじ取りトルク入力軸、１６・・・かじ双駆動ビニオン、　２０・・・主弁部分
、２２・・・補助弁部分、　３６・・・棒ばね、４４・
・・高圧力通路、　５２・・・低圧力室、５８・・・か
じ数比力ｔｓｍソレノイド及びかじ数比力ａｌＩＩＩｌ
弁、６０・・・かじ取トルクセンサー流れ制御弁、６６・・
・電子制御モジュール、７０・・・車両速度センサー、　８０・・・ラック、１
００・・・流体ピストン、１０８．１１０，１１２，１１４，１６２゜１６４．１
６６・・・弁ランド、１２０．１２２，１２４，１２６・・・外部弁ランド、
１３２・・・かじ取トルク流れａｄｌ　ｉｌｌ弁、１３
６・・・可動弁要素即ち弁スプール、１４６・・・かじ
取トルクセンサー、１４８・・・マイクロプロセッサ、１５２・・・車両速度センサー、１５６・・・かじ取圧力制御ソレノイド弁スプール、１
６０・・・かじ取圧力制御弁スプール・１８８・・・流
れオリフィス。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）車両の操縦可能な車輪を制御する動力かじ取歯車
装置であつて、一定の流れ流体圧力ポンプと、運転者かじ取トルクを受取るようになつているトルク入
力部材及び操縦可能な車輪へ連結されるようになつてい
るトルク出力部材を有する歯車機構並びにかじ取トルク
を増加する圧力可動部材を有する流体モータと、可変流体流れ面積を画成する整合弁ランドを有する主及
び補助弁部分並びに圧力かじ取補助を提供するように前
記圧力可動部材の反対側への圧力分配を制御する主弁ラ
ンドを有するかじ取弁組立体と、前記主弁部分の流れ入口側を前記ポンプの高圧力側に連
結する高圧力通路並びに前記主弁部分の流れ出口側を前
記ポンプの低圧力側に連結する低圧力通路と、前記高圧力通路から前記低圧力通路への制御されたバイ
パス流れを生じさせるかじ取圧力制御弁装置と、圧力信号を生じるために前記高圧力通路及び前記低圧力
通路を連通させるかじ取圧力制御ソレノイド弁装置、並
びに前記かじ取圧力制御ソレノイド弁及び前記かじ取圧
力制御弁を連結し、それによりかじ取圧力制御弁を前記
制御信号に応動させて前記高圧力通路及び前記低圧力通
路の間のバイパス流れを制御する圧力信号通路と、前記高圧力通路から前記補助弁部分の入口側へ延びるか
じ取トルクセンサー圧力通路と、前記かじ取トルク圧力通路の部分中に配置され且つそれ
を形成して前記補助弁部分への一定の流れを確立するか
じ取トルクセンサー流れ制御弁装置と、データ入力部分、出力駆動機構部分及び記憶装置部分を
含み、前記駆動機構部分が前記ソレノイド弁へ連結され
、前記記憶装置部分が種々の車両速度についてかじ取ト
ルク及びかじ取圧力の間の所望の作用関係をその中に記
憶して有する電子処理装置ユニットと、前記処理装置ユニットのデータ入力部分へ連結されたか
じ取トルク圧力センサー及び車両速度センサーであつて
、前記圧力センサーが前記かじ取トルクセンサー圧力通
路へ連結されたかじ取トルク圧力センサー及び車両速度
センサーと、を具備する動力かじ取歯車装置。
（２）前記かじ取圧力制御弁が前記高圧力通路及び前記
低圧力通路を連結する流れ制限オリフィスを含み、それ
により最小のかじ取圧力が前記流体モータ装置に維持さ
れる特許請求の範囲第１項記載の装置。
（３）前記かじ取圧力制御ソレノイド弁が弁スプールと
、該弁スプールに連結されたアクチュエータを有するソ
レノイドとを具備し、前記弁スプールの一方の側が前記
圧力信号通路へ連結され、それによりソレノイド力が圧
力信号力によつて対抗され且つ平衡される特許請求の範
囲第１項記載の装置。
（４）前記圧力信号の大きさが前記高圧力通路中のかじ
取圧力の値の半分よりも小さく、且つ前記かじ取圧力に
露呈される前記かじ取圧力制御弁の有効面積が前記低圧
力通路に露呈される前記かじ取圧力制御弁の面積の半分
よりも小さい特許請求の範囲１項記載の装置。
（５）前記圧力信号の大きさが前記高圧力通路中のかじ
取圧力の値の半分よりも小さく、且つ前記かじ取圧力に
露呈される前記かじ取圧力制御弁の有効面積が前記低圧
力通路に露呈される前記かじ取圧力制御弁の面積の半分
よりも小さい特許請求の範囲第２項記載の装置。