JPH04271967A - 車両用動力かじ取り装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，動力かじ取り装置の液
圧−機械サーボ駆動装置が，車輪支持構造体に支持され
かつ複動かじ取りシリンダにより操作される車輪をかじ
取りし，かじ取りシリンダが調整弁を介して制御されて
，車両のかじ取りハンドルと共同作用し，かじ取り柱に
電気的手動操作力センサが設けられて，電子制御装置に
接続されている車両特に乗用自動車又は貨物自動車用動
力かじ取り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような公知の動力かじ取り装置は，
特にかじ取りハンドルへ操縦力を与えることに関して，
まだ最適には構成されておらず，更にエネルギ損失がま
だ大きすぎる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は，これ
らの欠点のない動力かじ取り装置を提供することである
。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明によれば，かじ取りシリンダの両方の圧力空間が
導管により互いに接続され，この導管に差圧センサが設
けられ，この差圧センサがかじ取り過程における両方の
圧力空間の圧力差を検出して電子制御装置へ供給し，こ
の電子制御装置が調整弁の操作用信号を発生する。

【０００５】

【発明の効果】本発明による動力かじ取り装置は，運転
者に非常によいかじ取り気分を与え，僅かなエネルギ損
失しか生じず，車両に特有な条件に簡単に合わせるのを
可能にし，特に構成空間も非常に小さいという利点を持
つている。これは前輪かじ取り装置の動力操作について
いえる。

【０００６】

【実施例】本発明の種々の実施例が図面に示されており
，以下これについて説明する。

【０００７】図１において圧力媒体源１０は一定の圧力
を供給し，即ち装置全体がいわゆる一定圧力回路である
。圧力媒体源１０から圧力導管１１が，電磁石で操作可
能な調整弁１２を介してかじ取りシリンダ１４の左の圧
力空間１３へ通じ，このかじ取りシリンダ１４内にピス
トン１５が摺動可能に案内されている。右の圧力空間１
６から導管１７が，同様に電磁石で操作可能な２ポート
２位置切換え弁１８を介して圧力導管１１へ戻り，そこ
で圧力媒体源１０に関して調整弁１２の下流側へ通じて
いる。更にかじ取りシリンダ１４と調整弁１２との間の
導管１７に戻り導管１９が接続されて，調整弁１２を介
してタンク２０へ通じている。調整弁１２は切換え位置
ＩないしＩＩＩを持つ４ポート３位置切換え弁として構
成され，２行程電磁石２１により操作され，事情によつ
ては位置センサ２２を持つている。電磁力が調整弁１２
に作用しないと，この調整弁１２は２つの互いに逆に作
用する圧縮ばね２３，２４により中位位置に保たれる。 ２行程電磁石２１は導線２５を介して制御され，この導
線は一方では位置センサ２２に接続され，他方では導線
２６を介して電子制御装置２８に接続されている。

【０００８】切換え弁１８を操作する電磁石３０も，同
様に導線３１を介して電子制御装置２８から制御される
。かじ取りシリンダ１４の近くで両方の導線１１及び１
７の間に差圧センサ３２があつて，導線３３を介して同
様に電子制御装置２８に接続されている。かじ取りシリ
ンダ１４外でピストン棒１５Ａのおねじ３４にかじ取り
ハンドル３６又はかじ取り棒のピニオン３５がかみ合つ
ている。かじ取りハンドル又はかじ取り棒には手動操作
力センサ３７が設けられて，導線３８を介して電子制御
装置２８に接続されている。

【０００９】電子制御装置２８は更に運転者の希望用及
び車両の走行速度用の２つの入力端４０及び４１を持ち
，制御部分４３に接続される自己監視安全回路４２を含
んでいる。

【００１０】調整弁１２の位置ＩＩは中立位置，切換え
位置Ｉ及びＩＩＩは動作位置である。

【００１１】上述した装置では，かじ取りハンドルに生
ずる力の調整が行われる。かじ取りの際従つて曲線路の
走行の際運転者により加えられるかじ取りハンドルトル
クは，手動操作力センサ３７により検出されて，実際値
を形成する。電子制御装置２８用目標値は，差圧センサ
３２，走行速度及び運転者の希望を介して算出される。 付加的な入力量（力センサ），かじ取り速度センサ等を
介して動特性を更に改善し，寄生効果を除去することが
できる。そのため注意すべきことは，かじ旋回の際両方
の圧力空間１３，１６の間に，異なる圧力従つて前記の
力及び調整弁１２の制御縁により差圧が生ずることであ
る。常に存在する機械的反作用，即ちかじ取りされる車
輪に生ずる力のかじ取りハンドルまで達する機械的力を
介して，そのつど存在するかじ取りトルクの大きさに関
係して，所定の評価される小さいトルクが電子制御装置
２８及び調整弁１２を介してかじ取りハンドル３６へ与
えられる。

【００１２】電子制御装置２８又は調整弁１２が故障す
ると，切換え弁１８ははね１８Ａにより導通位置Ｉ（不
動作位置）へ切換えられ，補助力なしにかじ取りが行わ
れる。

【００１３】調整弁１２は，図１の（Ａ）に示すように
調整弁１２Ａにより代えることができる。この調整弁の
中立位置においてかじ取りシリンダ１４の両方の圧力空
間１３及び１６の接続が行われ，これにより安全度が高
まる。

【００１４】図２による実施例は，導管１１と１９との
間に選択逆止弁４５が接続され，この選択逆止弁から制
御導管４６が，圧力導管に設けられる圧力調整器４７へ
通じているという点でのみ，図１の実施例と相違してい
る。この選択逆止弁４５を介して，両方の導管１１，１
９においてそのつど高い方の圧力が圧力調整器４７へ達
する。その他の点では，機能は上述したものと同じであ
る。ここでは容積流量の供給は一定圧力回路からは行わ
れない。

【００１５】図３による実施例では，調整弁のみがタン
クに接続され，圧力調整器４７は異なる所に設けられて
いるので，液圧エネルギ損失は少ない。

【００１６】図４による実施例では，かじ取りシリンダ
は少し異なるように構成され，符号５０を持つている。 ここでは両方のピストン棒５１，５２がピストンの左右
で異なる直径を持つように構成され，即ち差動ピストン
が形成され，それにより今や符号５３を持つ調整弁も異
なる構成をとる。調整弁５３の前には更に３ポート２位
置切換え弁５４が接続されているが，単に回路技術的な
意味しか持たない。即ちこの切換え弁は，導線５５を介
して，図１の実施例における切換え弁１８と同様に電子
制御装置２８から制御される。

【００１７】図５ないし７に示すように別の回路技術的
変形例も考えられる。

【００１８】図８は電子制御装置２８のブロック線図を
示している。かじ取り力に比例する信号ＦＬが評価回路
１０１へ供給される。この信号は例えばセンサによるか
又は装置内部の補助量から得られる。評価回路１０１の
出力量は負の符号で加算個所１０３へ供給される。本発
明による動力かじ取り装置を持つ図示しない車両の運転
者によりかじ取りハンドルのかじ取りの際加えられるか
じ取りハンドルトルクｍＬＲも，導線１０４を介して同
様に加算個所１０３へ供給される。更に図示しない適当
なセンサが車両の走行速度ＶＦを検出し，導線１０５を
介して対応する情報を評価回路１０１へ供給する。

【００１９】導線１０６を介してかじ取り力ＦＬが減衰
回路１０７の入力端へ与えられる。減衰回路１０７は更
に導線１０５に接続されているので，走行速度ＶＦも供
給される。

【００２０】最後に別のセンサがかじ取り速度ＶＬ（単
位時間当りの回転角）に比例する信号ＶＬを検出する。 減衰回路１０７の出力端１０８は乗算個所１０９へ通じ
ている。更に特性曲線回路１１０が設けられて，入力量
としてかじ取り速度信号ＶＬをとり，その出力端１１２
は乗算個所１０９に接続されている。減衰トルクｍｄを
発生する乗算個所の出力端１１３は，評価回路１０１の
出力端１０２と同じ符号で加算個所１０３へ通じている
。

【００２１】加算個所１０３の出力端１１４には調整器
１１５（特性曲線調整器）が接続され，加算個所１０３
の出力端１１４に存在する値が調整偏差ｒｄとしてこの
調整器へ供給される。調整器１１５の出力端１１６は導
線１１７を介して加算個所１１８に接続されている。

【００２２】更に動的調整器１１９が設けられて，第１
の入力量として導線１２０を介してかじ取り力ＦＬを受
け，第２の入力量として導線１２１を介してかじ取りハ
ンドルトルクｍＬＲを受ける。動的調整器１１９の出力
端１２２は加算個所１１８に接続されている。この加算
個所１１８の出力端１２３は別の加算個所１２５の入力
端１２４に接続されている。この加算個所１２５には，
更にかじ取り速度信号ＶＬが導線１２６を介して負の符
号で供給される。

【００２３】加算個所１２５の出力端１２７は操作装置
１２８従属調整器に接続され，この調整器の出力量１２
９は線形化回路１３０へ供給される。この線形化回路の
出力端１３１は制御可能な半導体装置を持つ操作器１３
２へ通じている。この操作器により制御される弁１３４
は，図示してないが既に述べた車輪支持構造体へ，適当
なかじ取り歯車装置を介して作用する。

【００２４】本発明による装置は次のような動作をする
。

【００２５】運転者のかじ取り過程又は車両の走行状態
により調整偏差ｒｄが生ずると，調整器１１５がこの調
整偏差を受けて出力端１１６に出力信号を形成する。こ
の出力信号は加算個所１１８を通過して，加算個所１２
５へ達する。生じ得る別の入力量（かじ取り速度ＶＬ，
動的調整器１１９の出力量）を度外視して・調整器１１
５の出力量は操作装置１２８の従属調整器へ供給される
。この調整器により例えば静摩擦及び滑り摩擦の効果が
減少せしめられる。出力量１２９は線形化回路１３０へ
達し，この線形化回路が適当な特性曲線又はアルゴリズ
ムにより特に次の操作器１３２の非線形性を考慮する。 出力端１３１を介して操作器１３２が制御されて，弁１
３４を操作するので，前述した調整偏差ｒｄが零となる
ように調整される。

【００２６】減衰トルクｍｄを度外視して，調整偏差ｒ
ｄはかじ取りハンドルトルクｍＬＲとかじ取り力ＦＬと
の差から形成され，後者は評価回路１０１により評価さ
れる。評価回路１０１は車両状態又は車両の走行状態に
関係する特性曲線群又はアルゴリズムを持つている。車
両状態関係量として例えば車両の積載荷重が考慮される
。図示した実施例では，車両の走行状態の関係量が示さ
れ，しかも評価回路１０１の出力端１０２に生ずる値は
，車両の走行速度ＶＦの影響を受ける（導線１０５によ
る走行速度ＶＦの供給）。

【００２７】図８からわかるように，調整偏差ｒｄは減
衰トルクｍｄを加えられる。減衰トルクｍｄを発生する
ため，減衰回路１０７，特性曲線回路１１０及び乗算個
所１０９が使用される。減衰回路１０７はかじ取り速度
ＶＦ，かじ取り力ＦＬ及び走行速度ＶＦに関係して適当
な減衰量を生ずる。かじ取り速度ＶＦは更に特性曲線回
路１１０より重み付けされる。これは例えば直線的，漸
増的又は漸減的に行うことができる。特性曲線回路１１
０及び減衰回路１０７の出力量は乗算個所１０９で乗算
され，その結果（減衰トルクｍｄ）を別の影響量として
加算個所１０３へ供給される。かじ取り力ＦＬを減衰回
路１０７へ供給することによつて，かじの操作方向を考
慮して影響が加えられる。これは，かじ取り装置が直線
路走行から曲線路走行へ操作されるか，又は曲線路走行
から直線路走行へ操作されるから関係して減衰量が設定
されることを意味している。

【００２８】動的な影響を非常に速やかに確認しかつ故
障の場合この影響をなくすために，動的調整器１１９が
設けられて，かじ取り歯車装置等の特に有害な高調波分
を除去する。更に動力かじ取り装置の優勢な固有周波数
を減衰する。

【００２９】本発明による動力かじ取り装置はすぐれた
戻り特性を持つている。曲線路走行後自動的に行われる
戻りのために，運転者がかじ取りハンドルから手を離す
ものと仮定する。この場合かじ取りハンドルトクルｍＬ
Ｒが″零″値をとる。戻りの際かじ取りハンドルトクル
ｍＬＲは目標値を形成し，かじ取り力ＦＬは実際値を形
成するので，かじ取り力ＦＬは″零″値をとろうとする
。即ち調整の際実際値は常に目標値の値をとろうとする
からである。従つてかじ取り力ＦＬも同様に″零″値に
設定され，車両の直線路走行が行われる。

【００３０】運転者のかじ取り過程では逆の状態が生ず
る。運転者は特定のかじ取りハンドルトルクｍＬＲを実
際値として規定し，調整段階中かじ取り力ＦＬがまずそ
れとは異なる目標値としてこの実際値に合わされる。

【００３１】本発明による動力かじ取り装置では，生ず
るかじ取り力ＦＬがなくなるように調整されるので，か
じ取りハンドルへの機械的反作用を介してかじ取りハン
ドルにも対応する力が現れ，特性曲線又はアルゴリズム
の構成や他の影響に応じて，かじ取りハンドルに生ずる
力を所望の規定可能な値に設定することができる。しか
も車両に特有な設定を行うことも可能である。特にかじ
取りハンドルに加えられる力は，男性運転者に対するよ
りも女性運転者に対して小さく設定することができる。

【００３２】更に本発明による動力かじ取り装置では，
振動の極めて良好な減衰が行われる。従来の技術におい
てかじ取り力の倍力作用により，かじ取り力の小さい変
化でもかじ取りハンドルトルクの大きい変化を生じ，こ
れが常に振動の傾向を伴うが，図９によるば，特性曲線
が漸減特性を持つているので，かじ取り力ＦＬ（横軸）
の変化の際かじ取りハンドルトルクｍＬＲ（縦軸）の比
較的小さい変化しかおこらない。こうして本発明による
調整原理に関連して，振動の少ない系が与えられる。

【００３３】本発明による解決策は，減衰又は補助力の
特性曲線処理の特別なやり方の点ですぐれている。動的
調整器１１９及び特性曲線調整器１１５により調整の外
乱と制御動作との分離が行われる。その点で制御動作は
外乱とは大幅に無関係に行われる。減衰回路１０７へか
じ取り力ＦＬを供給することにより，減衰は回転方向又
は操作に関係して影響を与えることができる。更に評価
回路１０１により理想かじ取り力制限特性曲線を規定す
ることができる。比例信号ＶＬに関係する減衰のため，
動的介入が行われる。動力かじ取りの″静的″変化は走
行速度ＶＦの考慮によつて行われる。その点で本発明の
調整原理により動作する動力かじ取り装置は，振動がな
く，走行技術上快適な直接のかじ取りを可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車両の前輪かじ取り用動力かじ取
り装置の第１実施例の構成図である。

【図２】第２実施例の構成図である。

【図３】第３実施例の構成図である。

【図４】第４実施例の構成図である。

【図５】第５実施例の構成図である。

【図６】第６実施例の構成図である。

【図７】第７実施例の構成図である。

【図８】電子制御装置のブロツク線図である。

【図９】かじ取り力とかじ取りハンドルトルクとの関係
を示す特性曲線図である。

【符号の説明】 １２　　　　　　　　　　　　調整弁 １３，１６　　　　　　圧力空間

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　動力かじ取り装置の液圧−機械サーボ
   駆動装置が，車輪支持構造体に支持されかつ複動かじ取
   りシリンダ（１４）により操作される車輪をかじ取りし
   ，かじ取りシリンダ（１４）が調整弁（１２）を介して
   制御されて，車両のかじ取りハンドル（３６）と共同作
   用し，かじ取り柱に電気的手動操作力センサ（３７）が
   設けられて，電子制御装置（２８）に接続されているも
   のにおいて，かじ取りシリンダ（１４）の両方の圧力空
   間（１３，１６）が導管により互いに接続され，この導
   管に差圧センサ（３２）が設けられ，この差圧センサが
   かじ取り過程における両方の圧力空間の圧力差を検出し
   て電子制御装置（２８）へ供給し，この電子制御装置が
   調整弁（１２）の操作用信号を発生することを特徴とす
   る，車両用動力かじ取り装置。
2. 【請求項２】　　液圧部分が一定圧力源（１０）から液
   圧を供給されることを特徴とする，請求項１に記載のか
   じ取り装置。
3. 【請求項３】　　調整弁（１２）が電磁石により操作可
   能で，位置センサ（２２）を持ち，電子制御装置（２８
   ）が位置センサの信号を処理して調整弁の電磁石（２１
   ）を制御することを特徴とする，請求項１又は２に記載
   のかじ取り装置。
4. 【請求項４】　　調整弁（１２）の後に電磁石により操
   作可能な切換え弁（１８）が接続されて，電子制御装置
   又は調整弁の故障の際切換えられて，かじ取り装置を機
   械的にのみ操作可能にすることを特徴とする，請求項１
   ないし３の１つに記載のかじ取り装置。
5. 【請求項５】　　電子制御装置（２８）が自己監視安全
   回路（４２）及びこれと相互作用する制御部分（４３）
   を持ち，電子制御装置（２８）へ運転者の希望及び走行
   速度が，手動操作力センサ（３７）を介してかじ取りハ
   ンドルトルクが，また差圧センサ（３２）を介してかじ
   取りシリンダ（１４）の両方の圧力空間（１３，１６）
   の圧力差が供給され，電子制御装置が少なくとも調整弁
   （１２）を制御することを特徴とする，請求項１ないし
   ４の１つに記載のかじ取り装置。
6. 【請求項６】　　電子制御装置（２８）が調整器（１１
   ５）を持ち・調整偏差（ｒｄ）を形成するためこの調整
   器へ，かじ取りの際運転者により加えられるかじ取りハ
   ンドルトルク（ｍＬＲ）と，サーボ駆動装置と車輪支持
   構造体との間に生ずる操作トルクに対応するかじ取り力
   （ＦＬ）も供給され，かじ取りハンドルに生ずる力が，
   機械−液圧反作用を考慮して所定の値に調整されること
   を特徴とする，請求項１ないし５の１つに記載のかじ取
   り装置。
7. 【請求項７】　　かじ取りハンドルトルク（ｍＬＲ）用
   の値が，車両又は走行の状態に関係して評価回路（１０
   １）の特性曲線群又はアルゴリズムにより影響されるこ
   とを特徴とする，請求項６に記載のかじ取り装置。
8. 【請求項８】　　かじ取りの際運転者により加えられる
   かじ取りハンドルトルク（ｍＬＲ）が調整器（１１５）
   用の実際値を形成し，かじ取り力（ＦＬ）が目標値を形
   成することを特徴とする，請求項６又は７に記載のかじ
   取り装置。
9. 【請求項９】　　かじ取りの自動戻りの際かじ取り力（
   ＦＬ）が調整器（１１５）用の実際値を形成し，かじ取
   りハンドルトルク（ｍＬＲ）が目標値を形成することを
   特徴とする，請求項６ないし８の１つに記載のかじ取り
   装置。
10. 【請求項１０】　　評価回路（１０１）が車両の走行速
    度（ＶＦ）に関係して影響を受けることを特徴とする，
    請求項６ないし９の１つに記載のかじ取り装置。
11. 【請求項１１】　　評価回路（１０１）が入力量として
    かじ取り力（ＦＬ）を受け，出力量として特性曲線トル
    クを発生し，調整偏差（ｒｄ）を形成するためこの特性
    曲線トルクが加算個所（１０３）へ供給されることを特
    徴とする，請求項６ないし１０の１つに記載のかじ取り
    装置。
12. 【請求項１２】　　調整偏差（ｒｄ）に影響を与える減
    衰トルク（ｍｄ）を加算個所（１０３）へ供給する減衰
    回路（１０７）が設けられていることを特徴とする，請
    求項６ないし１１の１つに記載のかじ取り装置。
13. 【請求項１３】　　減衰トルク（ｍｄ）に影響を与える
    ため減衰回路（１０７）へ，かじ取り力（ＦＬ）又はか
    じ取り速度に比例する信号又は走行速度（ＶＦ）又は他
    の量が供給されることを特徴とする，請求項６ないし１
    ２の１つに記載のかじ取り装置。