JPH0124111B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は油圧力によりハンドル操作力を軽減す
る自動車のパワーステアリング装置に関する。

通常のパワーステアリング装置は、ハンドルに
連結する入力軸の回転を機械的に検知して切換わ
るコントロールバルブをもち、このコントロール
バルブの切換動作により入力軸の先端に配設され
たパワーシリンダに選択的に圧油を供給して、ス
テアリングリンクを介して車輪の向きを入力軸の
回転に比例して転向するようになつている。

とくに自動車のパワーステアリング装置では、
安全性を確保するために、油圧系の故障で油圧ア
シスト力が得られなくても操縦操作が可能なよう
に、パワーシリンダのピストンに対して入力軸の
先端がボール・スクリユアツセンブリを介して機
械的に連系している。

ところで、入力軸の回転によつてこのパワーシ
リンダに送り込む圧油の方向を制御するコントロ
ールバルブは、入力軸の動きとともに実際の出力
側のピストンの動きにも連動し、フイードバツク
制御されるようになつているため、その設置には
著しく制約を受け、通常はパワーシリンダに対す
る入力軸の連結部分などに限定されて配置されて
いる。また、このような機械的なフイードバツク
制御を行うために、コントロールバルブの構造は
極めて複雑となり、とくに走行速度に応じて変化
する車輪の接地抵抗に対応して油圧力を制御し、
常に最適な操縦力を得るようにした速度感応型の
パワーステアリング装置では、コントロールバル
ブの構造はなお一層緻密化せざるを得ず、これら
のため、整備性、保安性が悪く、高価にもなると
いう欠点があつた。

他方、種々の運転条件に応じて最適な操縦力が
得られるように制御することは、自動車の快適
性、安全性の追求の観点から今後より強く要請さ
れるところであり、そこでマイクロコンピユータ
を利用してあらゆる運転条件下で常に最適な操縦
力を得られるようにしたパワーステアリング装置
が本出願人により、特願昭56―19196号（特開昭
57―134363号参照）として提案されている。

これを第１図にもとづいて説明すると、ハンド
ル１に連結した入力軸２は、油圧アクチユエータ
としてのパワーシリンダ３のピストン４に連系す
る。

この場合、ピストン４は入力軸２と図示しない
ボール・スクリユアツセンブリを介して連系する
のであり、入力軸２の回転方向と速度に応じてピ
ストン４はシリンダ３の内部で滑動する。

ピストン４の側面にはラツク５が設けてあり、
このラツク５にセクターギヤ６が噛み合い、ピス
トン４の移動に伴いセクターギヤ６に連動するピ
ツトマンアーム７を介して図示しないステアリン
グリンクを駆動するようになつている。

入力軸２の入力回転によりピストン４が移動す
るが、この移動を油圧力でアシストするため、ピ
ストン４の両面に隔成された油室８Ａと８Ｂに、
PSコントロールバルブ９によりポンプＰから圧
油が選択的に制御されて供給されるのである。

このコントロールバルブ９は、入力軸２の回転
方向及び回転力あるいは回転速度が入力するとと
もに出力側の操縦負荷がフイードバツクされるマ
イクロコンピユータ１０によつて動作が制御され
る電磁式バルブである。

ここで１１は入力軸２に取り付けられたロード
センサで、入力軸２の捩りを検出することにより
回転力及び回転方向を検出するストレンゲージな
どで構成する。１２は同じく入力軸２の回転速度
を検出するための磁気ピツクアツプである。

そして、これらの検出信号は、それぞれ増幅、
信号波形処理機能をもつ入力インターフエース１
４を介して、マイクロコンピユータ１０の演算制
御部１５に入力する。

演算制御部（CPU）１５はこれらの入力にも
とづいて演算を行い、予め運転条件に対応しての
最適値を記憶してある記憶部（ROM）１６から
の記憶値を選び出し、出力インターフエース１７
を介して前記コントロールバルブ９に出力する。

コントロールバルブ９はソレノイドバルブで構
成されていて、入力信号にもとづいて切換方向及
び切換量が制御され、パワーシリンダ３の左右の
油室８Ａと８Ｂに送り込む圧油の量を制御する。

ハンドル１を操作して入力軸２をいずれかの方
向に回転させる場合、入力軸２にはパワーシリン
ダ３のピストン４にかかる操縦負荷に比例した反
力が発生するため、これがハンドル操作力として
運転者に伝達されようとするのであるが、この操
作力（回転力と回転方向）を、入力軸２に取り付
けたロードセンサ１１が感知し、また同時に入力
回転速度をピツクアツプ１２が検出し、これらが
マイクロコンピユータ１０に入力する。

記憶部１６には予め入力信号に対応しての最適
値が設定してあるので、演算制御部１５がこれを
読み出して出力インターフエース１７で所定の信
号波形処理、増幅を施して、コントロールバルブ
９に入力する。

したがつて、コントロールバルブ９はハンドル
操作力の大きさと方向に比例して、必要量の圧油
をパワーシリンダ３の油室８Ａ又は８Ｂに送り込
む（このときいずれか他方の油室８Ａ，８Ｂはタ
ンクＴ側へ接続される。）この場合、車速が低く
車輪の換向抵抗の大きいときは、ロードセンサ１
１は入力軸２の捩り角が大きいことを検出するの
で、パワーシリンダ３に供給される油圧を高める
し、またハンドル回転速度の速いときは、これに
対応して圧油の送油量を増大させるようにコント
ロールバルブ９の切換量が大きくなるように、マ
イクロコンピユータ１０は出力値を制御する。

この結果、入力軸２によりピストン４を移動さ
せようとする操作は、操作負荷に対応しての油室
８Ａまたは８Ｂの油圧力のアシストを受けるの
で、ハンドル操作は適切な操作感覚を伴いながら
軽快に行うことができる。

一方、ハンドル１を固定すると、その時点で入
力軸２を操作負荷に応じて捩ろうとする反力が減
少するため、ロードセンサ１１の出力値が小さく
なり、コントロールバルブ９はこれに応じて中立
位置へとマイクロコンピユータ１０を介して復帰
させられ、これによりパワーシリンダ３に対する
圧油の供給が止められる。

つまり、フイードバツク入力も同時に得ること
ができ、入力軸２が停止した時点でパワーシリン
ダ３も作動を停止し、車輪をその切換角度にホー
ルドするのである。

ところで、このパワーステアリング装置では、
PSコントロールバルブ９が独立して存在してい
るため、仮に作動油中のゴミ等により、中立状態
への復帰がスムーズに行われなかつたりすると、
ハンドルは中立位置へ戻しているにもかかわら
ず、パワーシリンダ３に圧油が供給されるとい
う、非常に危険な状態が生じる。

本発明はこのような問題を解決する、すなわち
ハンドル中立位置では電磁式PSコントロールバ
ルブを強制的に中立位置へ戻すことを目的とす
る。

本発明は、ハンドル中立位置信号が入力してい
るときに、PSコントロールバルブがいずれか一
方向に切り換わつている場合に、バルブスプール
の端部に高圧を導いて中立位置へと強制的に復帰
させるものである。

以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明
する。

第２図において、電磁式PSコントロールバル
ブ９は、バルブボデイ２０にスプール２１が摺動
自由に収装され、スプール２１の端部にはソレノ
イド２２の駆動ロツド２３が連結し、これにより
スプール２１を左右に切換作動させる。

バルブボデイ２０には油圧ポンプ側の高圧ポー
トＰと、これを挾んでリザーバ側の２つの低圧ポ
ートＴと、これらの間に位置してパワーシリンダ
３の油室８Ａ，８Ｂに接続する作動ポートＡ，Ｂ
とが形成され、スプール２１に形成した３つのラ
ンド部C₁，C₂，C₃により、図の中立位置では、
高圧ポートＰからの作動油を低圧ポートＴへとリ
ターンし、スプール２１が右方向へ切換わつたと
きは、高圧ポートＰからの圧油を作動ポートＡへ
（このとき作動ポートＢは低圧ポートＴと接続）、
また逆にスプール２１が左方へ切換わつたとき
は、高圧ポートＰの圧油を作動ポートＢへ（作動
ポートＡは低圧ポートＴと接続）それぞれ送り込
む。

スプール２１の両端に位置して中立リターンス
プリング２４と２５が介設されたスプリング室２
６と２７が形成される。

このスプリング室２６，２７はそれぞれスプー
ル２１の周囲からリークなどにより低圧側へと連
通し、スプール２１の左右への変位を妨げること
はない。

ところで左方のスプリング室２６は作動ポート
Ｂと圧力通路２９を介して連通し、同様に右方の
スプリング室２７は作動ポートＡと通路３０を介
して連通し、それぞれその途中には常閉の電磁弁
３１と３２が介装される。

前記ソレノイド２２は２つのコイル３３Ａと３
３Ｂをもちマイクロコンピユータ１０（第１図参
照）からの励磁電流が回路３４Ａと３４Ｂを介し
て供給され、例えばコイル３３Ａが励磁されると
スプール２１は左へ変位し、コイル３３Ｂが励磁
されると同じく右へ変位する。

一方、ソレノイド２２の動きを検出するバルブ
位置センサ３５が設けられ、この検出信号が
AND回路３７に入力する。

なお、バルブ位置センサ３５はバルブ中立位置
以外のときにハイレベルの信号“１”を出力し、
中立位置では出力がローレベル“０”に切換わ
る。

マイクロコンピユータ１０からの信号回路３４
Ａ，３４Ｂの両出力はOR回路３８に取り出さ
れ、インバータ３９を介してAND回路３７に入
力される。ソレノイドコイル３３Ａまたは３３Ｂ
にステアリング信号が入つているときは、回路３
４Ａまたは３４Ｂの出力はハイレベル“１”とな
り、ハンドル中立位置ではローレベル“０”にな
る。

したがつて、AND回路３７は、両入力信号が
共に“１”のとき、すなわち、バルブスプール２
１がいずれか一方に切換わつていて、かつソレノ
イド２２にはステアリング信号が入つていないと
きのみ、その出力がハイレベル“１”に切換わ
り、増巾器４０を介して前記電磁弁３１と３２を
励磁して開弁させるようになつている。つまり、
バルブ位置センサ３５とインバータ３９を介して
のOR回路３８の出力とに基づいて作動するAND
回路３７と、このAND回路３７の出力を増幅す
る増幅器４０は、ステアリング信号が中立位置に
あるにもかかわらずバルブスプール２１が中立位
置にないときに電磁弁３１，３２を開きスプール
端部に圧油を導いて中立位置へと戻させる制御手
段を構成している。

以上したがつて、マイクロコンピユータ１０か
らのステアリング信号が、ソレノイド２２のいず
れか一方のコイル、例えば３３Ａに入力すると、
これにもとづいてスプール２１が左方へ移動し、
作動ポートＢが高圧、作動ポートＡが低圧とな
り、パワーシリンダ３に圧油が送り込まれてハン
ドル操作をパワーアシストする。

この場合、バルブ位置センサ３５はスプール２
１の変位を検出してAND回路３７へ“１”を出
力するが、回路３４Ａの出力が“１”のためイン
バータ３９によりAND回路３７の他方の入力は
“０”となり、したがつて、AND回路３７はロー
レベルの出力のままで電磁弁３１，３２は非励磁
となる。

このようなステアリング状態からハンドルを戻
してステアリング信号が中立信号に切換わつたと
きに、ソレノイド２２の励磁が解けたにもかかわ
らず、スプール２１が例えば油中のゴミなどによ
り戻り不良を起こしたとすると、OR回路３８に
入力するステアリング信号が“０”のため、イン
バータ３９がこれを反転して、これによりAND
回路３７はバルブ位置センサ３５の出力も“１”
であることから、電磁弁３１と３２に励磁信号を
出力する。

この結果、電磁弁３１，３２が開き、スプール
２１の両端のスプリング室２６と２７は、それぞ
れ作動ポートＢとＡに連通する。

スプール２１が左方位置に戻り不良を起こす
と、作動ポートＢは依然として高圧状態のため、
この圧力が左方のスプリング室２６に作用し、ス
プール２１を右方に向けて押し戻すのである。こ
のとき、右方のスプリング室２７は低圧の作動ポ
ートＡに連通しており、スプール２１の戻り作用
を妨げることはない。またこの逆にスプール２１
が右方位置にあつて戻り不良を起こしたときは、
右方のスプリング室２７と連通する作動ポートＡ
が高圧となつているため、スプール２１を左方へ
と押し戻すことができる。

このようにして、スプール２１が変位したまま
で戻り不良を起こしたときは、油圧力を利用して
スプール２１を中立状態に強制的に復帰させられ
るのであり、この油圧力はスプール２１が中立位
置へ戻ると自動的に消滅するので、仮にバルブ位
置センサ３５が中立復帰をすばやく検出できずに
電磁弁３１，３２が開いたままでも、スプール２
１の中立位置で保持されるので、スプール２１が
そのまま反対側へ切換わるような不都合は発生し
ない。

また、両電磁弁３１，３２を同時に開弁して
も、スプール２１を戻し側に働くスプリング室に
のみ高圧が必らず供給されるので、誤作動を起こ
す心配はない。

なお、この実施例では、ソレノイド２２に２つ
のコイル２３Ａ，２３Ｂを設けて両効きのものと
したが、スプール２１の両端にそれぞれソレノイ
ドを配置して、かつバルブ位置センサも２つ設
け、戻り不良時にスプール２１を押し戻す側のス
プリング室の電磁弁のみを開弁させるようにして
もよいことは、勿論である。また、PSコントロ
ールバルブ９の制御は必らずマイクロコンピユー
タによるというものではなく、要はステアリング
操作を感知して信号を出力する制御回路を備えて
いればよい。

以上のように本発明によれば、スプールの戻り
不良時に、スプール端部に油圧を作用させ、強制
的に中立位置へと復帰させることができ、ハンド
ル中立位置にもかかわらず、コントロールバルブ
が切換わつたままでパワーシリンダ圧油が供給さ
れるという危険を確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の概略構成図、第２図は本発
明の要部を示す構成図である。 ２…入力軸、３…パワーシリンダ、９…PSコ
ントロールバルブ、１０…マイクロコンピユー
タ、１１…ロードセンサ、２１…スプール、２２
…ソレノイド、２３Ａ，２３Ｂ…コイル、２６，
２７…スプリング室、２９，３０…油通路、３
１，３２…電磁弁、３５…バルブ位置センサ、３
７…AND回路、３８…OR回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ハンドルに結ばれた入力軸の負荷及び回転方
   向を検出する手段と、この検出値にもとづいてス
   テアリング信号を出力する制御回路と、この制御
   回路からの信号で切換動作して操舵系の油圧アク
   チユエータに選択的に圧油を供給する電磁コント
   ロールバルブとからなるパワーステアリング装置
   において、前記コントロールバルブが切換位置に
   あることを検出する手段と、前記ステアリング信
   号を検出する手段と、コントロールバルブのスプ
   ールの両端にそれぞれコントロールバルブの作動
   ポートからの圧油を導く通路と、両通路にそれぞ
   れ介装した電磁弁と、前記ステアリング信号が中
   立位置にあるにもかかわらず、バルブスプールが
   中立位置にないときに電磁弁を開きスプール端部
   に圧油を導いて中立位置へと戻させる制御手段と
   を備えたことを特徴とするパワーステアリング装
   置。