JPH03139469A - 回転位置決め装置 - Google Patents

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） 本発明゛はパワーステアリングのトーションバーとバル
ブシャフトとの回転方向の位置決めを自動的に行なう回
転位置決め装置に関する。

（従来の技術） 第６図（Ａ）（Ｂ）はパワーステアリングの一例を示す
図であり、フロントハウジング１０ａ内にはピニオン１
１が回転自在に装着されており、このビニオン１１は、
図示しない車輪に連結されるラック１２と噛合っている
。前記フロントハウジング１０ａと一体となり、ハウジ
ング１０を構成するリアハウジング１０ｂ内には、中空
のバルブボディ１３が収容されており、このバルブボデ
ィ１３はビン１４によってビニオン１１に結合されてい
る。

前記ピニオン１１の後端部には、トーシコンパ−１５の
先端部が圧入固定されており、このトーションバー１５
と前記バルブボディ１３との間には、バルブシャフト１
６が組込まれている。このバルブシャフト１６はその後
端部で前記トーションバー１５の後端部にピン１７によ
り固定されることになる。前記トーションバー１５は第
６図（Ａ）示されるように、ステアリングホイール１８
に連結されており、このホイール１８の操舵回転によっ
て、トーションバー１５及びピニオン１１を介して、ラ
ック１２が軸方向に摺動することから、車輪の舵取りが
なされることになる。

ステアリングホイール１８に加える操舵力を補助するた
めに、エンジンにより駆動される油圧ポンプ２０の圧油
吐出部２１が、リアハウジング１０ｂに形成された流入
ポート２２に接続されている。この流入ポート２２は、
第６図（Ａ）に示されるように、バルブボディ１３に形
成された環状溝２３と連通しており、この環状溝２３は
、バルブボディ１３に形成された３つの流入側連通孔２
４と、バルブシャフト１６に形成された３つの流出側連
通孔２５とを介して、バルブシャフト１６内の油室２６
に連通している。リアハウジング１０ｂには、流出ポー
ト２７が形成され、前記油室２６内の圧油はバルブシャ
フト１６に形成された他の連通孔２８と前記流出ポート
２７を介して、タンク２９に戻るようになっている。

前記流出側連通孔２５は、第６図（Ｂ）に示されるよう
に、二次弁ポート溝３２と連なっており、これらの二次
弁ポート溝３２は、相互に軸心を中心に１２０″位相が
すれており、これらの二次弁ボート溝３２に対して６０
°の位相をずらして一次弁ポート３１がバルブシャフト
１６に形成されている。これらの弁ボート溝３１．３２
の円周方向の間には、６つのスプール部３３が形成され
ている。バルブボディ１３には、右切り用のランド部３
４ａと左切り用のランド部３４ｂとが、円周方向に交互
に形成されている。これらの右切り用ランド部３４ａは
、油路３５によりパワーシリンダ３７の石川ポート３７
ａに接続され、左切り用ランド部３４ｂは、油路３６に
よりパワーシリンダ３７の大川ポート３７ｂに接続され
ている。そして、このパワーシリンダ３７内には、前記
ラック１２と一体となったピストン３８が設けられてい
る。第６図（Ｂ）おいて符号３９は、前記ラック１２に
連結されたタイヤを示す。

第６図（Ｂ）は車両を直進走行状態に設定した場合にお
けるバルブシャフト１６とバルブボディ１３との回転方
向の相対位置を示しており、このときには、それぞれの
スプール部３３の円周方向端部とランド部３４ａ、３４
ｂとにより形成された絞り部４０を通って、ポンプ２０
からの圧油がタンク２９に戻ることになり、圧油は内部
で渋滞することがないので、パワーシリンダ３７は作動
しない。

次いで、例えば、ステアリングホイール（）＼ンドル）
１８を左に操舵回転したと仮定すると、その回転により
トーションバ−１５が左に回転してビニオン１１を介し
てラック１２を軸方向に移動するだけでなく、トーショ
ンバー１５がねじれることから、バルブシャフト１６が
バルブボディ１３に対して左方向に相対的に回転する。

これにより、圧油がバルブ内で渋滞して、流路３６を介
して大川ポート３７ａに流入することになり、操舵力が
パワーシリンダ３７によって補助される。

（発明が解決しようとする課題） このようなパワーステアリングを組立てるには、ステア
リングホイール１８を中立位置に設定したときに、バル
ブシャフト１６がバルブボディ１３に対して第６図（Ｂ
）に示されるような所定の中立位置となるように、これ
らの位置関係を設定する必要がある。

そのために、ピン１７を打込む前に、バルブシャフト１
６とバルブボディ１３との位置関係を所定の中立位置に
設定しているが、従来では、このときに、トーションバ
ー１５の回転に要するトルクと、ポンプ２０の吐出部に
おける油圧の圧力との関係から、中立位置に対するずれ
角度を求めていた。しかしながら、この角度を求める際
に、従来では、トーションバ−１５のバネ定数として推
定値を用いていたために、個々のトーションバー１５で
実際にバネ定数が相違していると、正確に中立位置を設
定することができず、後に再調整等を行なう工程が不可
避となり、能率良く、パワーステアリングを組立てるこ
とができなかった。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので
あり、高い精度で中立位置にバルブシャフトを自動的に
修正し得るようにすることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上述した目的を達成するための本発明は、トーションバ
ーと、これの外側に組付けられ油圧通路部を何するバル
ブシャフトとを何するパワーステアリング構成部材にお
ける前記バルブシャフトを前記トーションバーに対する
回転方向中立位置に位置決めする回転位置決め装置にお
いて、前記バルブシャフトのみ、またはこれと前記トー
ションバーとをねじり回転させる回転手段と、このねじ
り回転時におけるトルクを測定するトルク検出手段と、
ねじり回転角度を検出する角度検出手段と、左右両方向
にねじり回転したときにおけるトルクから前記トーショ
ンバーのバネ定数を算出するバネ定数算出手段と、前記
油圧通路内の油圧が所定の基準圧力となるときの左右へ
のねじり回転トルクの値から前記トーションバーと前記
バルブシャフトとの中立位置に対するずれ角度を算出す
るずれ角変算出手段とを有し、当該ずれ角度分だけ前記
バルブシャフトを前記トーションバーに対して回転させ
てこれらを中立位置に調整する回転位置決め装置である
。

（作用） 本発明にあっては、まずトーションバーを左右にねじり
回転して、それぞれの回転角度とその角度まで回転する
ために要する回転トルクとを求めて、これらの値からト
ーションバーのバネ定数を自動的に算出する。その後に
、再度トーションバーを左右にねじり回転して、油圧通
路内の油圧が基準圧力となるときにおける回転トルク値
を求め、これらのトルク値と既に求められたバネ定数と
を用いて、中立位置に対するトーションバーとバルブシ
ャフトとのずれ角度を算出する。このずれ角度分だけバ
ルブシャフトを回転させて、これを回転位置決めするこ
とになる。

（実施例） 第１図は本発明の回転位置決め装置の一実施例を示す図
であり、第６図（Ａ）（Ｂ）に示されたパワーステアリ
ングのバルブシャフト１６とバルブボディ１３とが所定
の中立位置となるように回転方向の位置決めを行なうた
めに本発明は具体化されている。

第１図においては、前述したパワーステアリングのうち
のトーシヨンバー等の一部の部品のみが示されており、
他の部分は図示省略されている。

このパワーステアリングは前；己ビン１７つまりトーシ
ョンバー１５とバルブシャフト１６とを締結するための
ピンが止め付けられていないことを除き、第６図に示さ
れたように予め組立てた後に、フロントハウジング１０
ａの部分で締結具４５により図示しない基台に固定する
。

この締結具４５の上方には、チャック４６がユニバーサ
ルジヨイント４７を介して固定架台４８に回転自在に取
付けられている。このチャック４６を回転するために、
架台４８にはサーボモーター５０が取付けられており、
チャック４６は減速機５１を介してモーター５０により
回転することになる。前記チャック４６は、トーション
バー１５の端部を締結するトーションバー用チャック４
６ａと、バルブシャフト１６の端部を締結するバルブシ
ャフト用チャック４６ｂとを有しており、これらは一体
となっている。前記チャック４６には、第１図に示すよ
うに、第１と第２の２つの電磁ブレーキ５２ａ、５２ｂ
が組込まれている。第１電磁ブレーキ５２ａは、両方の
チャック４６ａ。

４６ｂを相互にロックしてこれらを機械的に一体に連結
させるためのものである。また、第２電磁ブレーキ５２
ｂは９、トーションバー用チャック４６ｂのみを、固定
架台４８と一体となった固定棒材４９にロックして、ト
ーションバー１５を回転しないようにするためのもので
あり、このときには、他方のチャック４６ａはモーター
５ｏにより回転し得る状態となる。

更に、第１図に示されるように、サーボモーター５０の
回転角度を検出するために、エンコーダ５３がサーボモ
ーター５０に組付けられ、油圧ポンプ２０からの突出圧
力を検出するために、油圧ポンプ２０の突出端部に圧力
センサー５４が設けられ、ユニバーサルジヨイント４７
とチャック４６とを連結する軸の部分には、ねじり回転
に要する回転トルクを検出するためのトルクセンサー５
５が設けられている。

第２図はこれらの部品の作動を制御するための制御回路
を示す図であり、前記エンコーダ５３、トルクセンサー
５５、及び圧力センサー５４からの出力信号は、ＡＤ変
換器５６でアナログ信号をディジタル信号に変換してマ
イクロコンピュータＣＰＵ５７に入力される。また、前
述したチャック４６ａ、４６ｂと、第１及び第２電磁ブ
レーキ５２ａ、５２ｂには、それぞれＣＰＵ５７から制
御信号が送られるようになっており、更にサーボモータ
５０はＣＰＵ５７に接続されている。

次に、上述した装置を用いてトーションバー１５とバル
ブシャフト１６とを中立位置に調整する手順について、
第３図に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

まず、図示しない搬送装置によってワークであるパワー
ステアリングが締結具４５の位置に位置決めされ、これ
によりワークが締結されたことがステップ６０で判断さ
れると、ステップ６１でトーションバー用のチャック４
６ａとバルブシャフト用のチャック４６ｂとが作動して
、それぞれがこれらのチャックにより締結されると共に
、第１電磁ブレーキ５２ａによって、これらのチャック
４６ａ、４６ｂが連結状態となる。そして、ステップ６
２で油圧ポンプ２０を駆動する。その後に、ステップ６
３でトーションバー１５のバネ定数Ｋを算出する。

バネ定数Ｋ　（Ｋｇ−ｃｍ／ｄｅｇ）はＴＡ　ＳＴＢ　
、θＡ１θＢを求めて、（ＴＡ　−ＴＢ　）　／　（θ
Ａ−θＢ）の値を算出することによって求められる。つ
まり、チャック４６．４７でトーションバー１５とバル
ブシャフト１６とを一体に締結した状態で、これらを左
右方向に回転すると、右方向に回転したときに、エンコ
ーダ５３によってその回転角度θＡが求められ、トルク
センサー５５によってそのときのトルク値ＴＡが求めら
れる。同様にして、左に回転したときにおけるＴＢ、θ
Ｂを求める。第４図は、トーションバ−１５をねじるた
めに要するトルクＴと各トルクのときにおける圧力セン
サー５４の測定圧力Ｐとの関係を示す特性線図であり、
それぞれの角度にθＡ１θＢに回転したときにおける圧
力センサー５４の測定値は、第４図（Ａ）においてＰＡ
ＳＰＢとなっていたものと仮定する。尚、第４図（Ａ）
に示されるように、トーションバーのねじれ角度は、そ
のトクル値と一定の関係を有している。

上述した測定値によって、据付けられたパワーステアリ
ングのトーションバー１５の実際のバネ定数がステップ
６３で算出される。

この算出終了が判断されると、次に、ステップ６４で角
度ずれ量Δθ（ｄｃｇ）を算出する。これを算出する）
には、モータ５０によってトーションバー１５とバルブ
シャフト１６とを右方向に回転して、圧力センサー５４
が所定の基準圧力値ＰＯを検出したときにおけるトルク
値Ｔ１を求めると共に、左方向に回転して、この基準圧
力値ＰＯとなったときにおけるトルクＴ２を求める。そ
して、（Ｔｌ　＋７２）／・ｌ／２　・ｌ／にの値を求
めることによって、前記ずれ角度Δθ（ｄｃｇ）が算出
されることになる。

このずれ角度量Δθ（ｄｃｇ）の値は、ＣＰＵ５７内等
の記憶媒体に格納された後に、ステップ６５が実行され
る。このステップでは、第１電磁ブレーキ５２ａが解除
され、第２電磁ブレーキ５２ｂが作動状態に設定される
。これにより、トーションバー１５は固定架台４つにロ
ックされ、バルブシャフト１６のみが回転し得る状態に
設定される。

次いで、サーボモータ５０を回転して、ステップ６６で
バルブシャフト１６のみを回転駆動する。

この回転角度は、既に測定されたΔθの角度に設定され
る。

更に、ステップ６７が実行されて、第１電磁ブレーキ５
２ａが作動状態となり、第２電磁ブレーキ５２ｂは解除
状態となる。これにより、トーションバー１５とバルブ
シャフト１６とが一体に回転し得る状態となる。

この状態で、第４図（Ｂ）に示すように、油圧ポンプ２
０からの吐出圧力が基準値ＰＯとなるときのトルク値を
、モータ５０を駆動することによっテ、トーションバー
１５とバルブシャフト１６とを右回転したときの値Ｔｌ
と左回転したときの値Ｔ２とについてそれぞれ検出する
（ステップ６８）。次いで、ステップ６９でこれらのト
ルク値ＴＩ　ＳＴ２を加算して、その値を２で割算する
ことにより、トルクずれ量ΔＴを算出する。そして、ス
テップ７０では、このずれ量ΔＴの絶対値が、中立位置
におけるトルク値ＴＯと等しい場合も含めてこれよりも
小さいか否かを判断する。

ここで、第４図（Ｂ）に示すように、所定のトルク値以
下となっていれば、中立位置設定操作は終了し、ピン１
７の打込み作業が行なわれるが、所定のトルク値以下と
なっていなければ、再度、ステップ６３に戻り上述した
処理が再度実行される。

上述のように、本発明では、トーションバー１５とバル
ブシャフト１６とが中立位置となっているか否かを、各
々のパワーステアリングにおけるトーションバー１５の
バネ定数を検出してから、検出するようにしている。

これに対して、従来では、上述したように、各々のトー
ションバー１５のバネ定数は、予め設定された所定の値
ＫＯであると仮定して、ずれの調整を行なっていた。第
５図は従来のずれｆｆｌ調整の方式を示す図であり、圧
力センサー５４によって基準圧力ＰＯとなるときのトル
ク値を右回転Ｔｌと左回転Ｔ２とについて求め、これら
の値からトルクずれ量ΔＴを求め、これにバネ定数ＫＯ
の逆数を積算して、角度ずれ量Δθを算出していた。

したがって、算出されたずれ量分だけバルブシャフトを
ずらしても、各々のパワーステアリングにおけるトーシ
ョンバー１５のバネ定数がそれぞればら付きいていると
、修正後の中立位置かばら付くことになった。例えば、
第５図（Ｂ）に示すように、修正後に正確に中立位置に
２１ｔｅ、することができない場合があった。これに対
して、本発明では、各々のトーションバーのバネ定数を
自動的に算出するようにしたので、高い精度で中立位置
に設定することが可能となった。尚、本発明はトーショ
ンバーを有するタイプのパワーステアリングであれば、
図示したタイプのパワーステアリングに限定されず、種
々のタイプのものに適用することができる。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、ねじり回転したときに
おけるトーションバーのねじれ角度と、これに要する回
転トルクとの関係から自動的にトーションバーのバネ定
数が算出され、その後に基準圧力となるときの回転トル
ク値を再度検出して、その値と既に求められたバネ定数
とからバルブシャフトが中立位置に対してどの程度ずれ
ているか否かを求め、そのずれ量だけ修正するようにし
たので、多数のパワーステアリングに組込まれたトーシ
ョンバーのバネ定数が設定値に対して、バラ付きがあっ
ても、高い精度でバルブシャフトを中立位置に位置決め
することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回転位置決め装置を示す概略正面図、
第２図は本発明の制御回路を示すブロック図、第３図は
本発明の操作手順を示すフローチャート、第４図（Ａ）
（Ｂ）はそれぞれずれ調整を行なう際におけるトルク特
性曲線を示すグラフ、第５図（Ａ）（Ｂ）は従来のずれ
：Ｉ３整方式におけるトルク性曲線を示すグラフ、第６
図（Ａ）はパワーステアリングの一例を示す断面図、第
６図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図
である。 １０・・・ハウジング、１１・・・ピニオン、１２・・
・ラック、１３・・・バルブボディ、１５・・・トーシ
ョンバー　　１６・・・バルブシャフト、２０・・・油
圧ポンプ、４６ａ・・・トーションバー用チャック、４
６ｂ・・・バルブシャフト用チャック、５０・・・サー
ボモーター５２ａ・・・第１電磁ブレーキ、５２ｂ・・
・第２電磁ブレーキ、５３・・・エンコーダ、５４・・
・圧力センサー５５・・・トルクセンサー、５７・・・
ＣＰＵ　（バネ定数算出手段、ずれ角度算出手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　トーションバーと、これの外側に組付けられ油圧通路
   部を有するバルブシャフトとを有するパワーステアリン
   グ構成部材における前記バルブシャフトを前記トーショ
   ンバーに対する回転方向中立位置に位置決めする回転位
   置決め装置において、前記バルブシャフトのみ、または
   これと前記トーションバーとをねじり回転させる回転手
   段と、このねじり回転時におけるトルクを測定するトル
   ク検出手段と、ねじり回転角度を検出する角度検出手段
   と、左右両方向にねじり回転したときにおけるトルクか
   ら前記トーションバーのバネ定数を算出するバネ定数算
   出手段と、前記油圧通路内の油圧が所定の基準圧力とな
   るときの左右へのねじり回転トルクの値から前記トーシ
   ョンバーと前記バルブシャフトとの中立位置に対するず
   れ角度を算出するずれ角度算出手段とを有し、当該ずれ
   角度分だけ前記バルブシャフトを前記トーションバーに
   対して回転させてこれらを中立位置に調整する回転位置
   決め装置。