JPH07322684A - サーボ制御装置特に自動車のパワーステアリング装置 - Google Patents

サーボ制御装置特に自動車のパワーステアリング装置

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JPH07322684A
JPH07322684A JP7149560A JP14956095A JPH07322684A JP H07322684 A JPH07322684 A JP H07322684A JP 7149560 A JP7149560 A JP 7149560A JP 14956095 A JP14956095 A JP 14956095A JP H07322684 A JPH07322684 A JP H07322684A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続回転する電動機がハンドルで制御できる
力束によってパワーステアリング装置の制御機構に連結
できるようなハンドルの調整ストロークを電気液圧式に
支援する自動車におけるパワーステアリング装置におい
て、その通常の運転挙動を僅かな経費で改善する。 【構成】 電動機（３）の電気回路に電子式負荷検出装
置付きの電動機制御装置（７）が付属され、この制御装
置（７）が電動機（３）を、電動機（３）が小さな負荷
に抗して運転するとき非常に小さな出力に維持するか非
常に小さな出力にし、電動機（３）が増大した負荷に抗
して運転するとき高い出力にするか高い出力に維持す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、連続回転する電動機が
ハンドルで制御できる力束によってサーボ制御装置ない
しパワーステアリング装置の制御機構に連結できるよう
なハンドルの調整ストロークを電気液圧式に支援するサ
ーボ制御装置特に自動車におけるパワーステアリング装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車には最近において一般に、自動車
エンジンによって運転状態に応じた種々の回転数で駆動
される液圧ポンプを有する液圧式パワーステアリング装
置が配置されている。ポンプの吐出し側にサーボ弁が配
置され、このサーボ弁は中立位置において開き、原則的
には液溜めに通じている二つの並列絞り装置を有してい
る。これらの絞り装置は互いに直列に配置された制御可
能な二つの絞りを持っている。これらの絞りは舵取りハ
ンドル車に与えるべき操作力に関係して、一方の絞り装
置の入口絞りの絞り抵抗が増大され、この絞り装置の出
口絞りの絞り抵抗が減少され、他方の絞り装置の絞りが
逆方向に制御されるように制御される。このようにして
液圧式サーボモータ一般には複動式ピストン・シリンダ
装置（その接続口は一方の絞り装置の絞り間に、他方の
接続口は他方の絞り装置の絞り間に配置されている）が
制御可能な圧力差で付勢され、これによりサーボモータ
は制御可能な補助力ないしサーボ力を発生する。ハンド
ルに与えるべき操作力が微小である間、サーボ弁は、サ
ーボモータ両接続口が同じ（非常に小さな）圧力を有す
る中立位置をとるので、補助力ないしサーボ力は発生さ
れない。
【０００３】ドイツ連邦共和国特許第３６２２２１７Ａ
１号明細書において、かかるサーボ制御装置のポンプを
自動車エンジンに無関係な電動機によって駆動すること
が知られている。その電動機の出力は、サーボポンプの
吐出し側における液圧を検出する圧力センサによって制
御される。これによってポンプ出力並びにポンプを駆動
する電動機の出力はその都度の要求に合わせられる。
【０００４】ドイツ連邦共和国特許第４２０８００４Ａ
１号明細書にも電気液圧式パワーステアリングが記載さ
れている。ここでは、電動機によって駆動されるポンプ
に純粋に機械的な弁装置を設けることが提案されてい
る。その弁装置はポンプに一体化され、ポンプが停止し
ている際従って電動機が停止している際、走行車を非常
に簡単に手動で舵取りできるようにしている。
【０００５】更に既に、液圧式パワーステアリング装置
において電動駆動式のポンプによって液圧アキュムレー
タを充填することが提案されている。この液圧アキュム
レータには中立位置において閉じられるサーボ弁が後置
接続されている。このサーボ弁はハンドルに与えるべき
操作力に関係して、サーボ弁の中立位置において両方の
接続口を介してほとんど無圧の液圧溜めに接続されてい
るサーボモータを、サーボモータ接続口が液圧溜めから
切り離され圧力アキュムレータに接続されることにより
作動する。
【０００６】この構想は、ポンプ従ってこのポンプを駆
動する電動機も、液圧アキュムレータを再充填するため
に一時的に運転すればよいという利点を有する。
【０００７】またこの構想は、圧力アキュムレータにお
ける圧力を常に監視しなければならないので非常に経費
がかかる。更にサーボ弁の制御挙動に問題がある。
【０００８】ドイツ連邦共和国特許第３６１９７０３Ｃ
２号明細書において、電動機を補助力ないしサーボ力を
発生するために直接関与させることが知られている。走
行車のバッテリが非常に大きく放電され、ほんの僅かな
残留容量しか有していない場合、電動機の電流消費が
（残留）バッテリ電圧に関係して制限されるようにされ
ている。これによって発生し得るサーボ力も制限されて
いる。このようにして、バッテリが部分的に放電されて
いるにも拘わらず走行車のヘッドライトがなお十分な照
度で照らすことが保証されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、サー
ボ制御装置ないしパワーステアリング装置の通常の運転
挙動を僅かな経費で改善することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの目的
は、電動機の電気回路に電子式負荷検出装置付きの電動
機制御装置が付属され、この制御装置が電動機を、電動
機が小さな負荷に抗して運転するとき非常に小さな出力
に維持するか非常に小さな出力にし、電動機が増大した
負荷に抗して運転するとき高い出力にするか高い出力に
維持することによって達成される。
【００１１】本発明は、電動機を制御するために、電動
機と制御機構との間の力束が変化した際に電動機が必然
的に異なった負荷に抗して運転しなければならないとい
うことを利用するという全般的な考えに基づいている。
連続して回転する電動機の場合、電動機を最適に制御す
るために、負荷状態は純粋に電気式に作動する電動機制
御装置によって常に監視できる。補助力ないしサーボ力
が不要である間、電動機は最も小さな出力および僅かな
電流消費で運転できる。補助力ないしサーボ力が必要と
されるときにはじめて、電動機の顕著なエネルギ消費が
生ずる。
【００１２】本発明の特別な利点は、電動機の負荷状態
が容易に検出でき、例えば（負荷に関係する）電動機の
内部電気抵抗あるいは（同様に負荷に関係する）電動機
における電圧降下によって検出できる。即ち電動機の負
荷状態は純粋に電気的なパラメータを表し、その監視は
安価な費用で一般にもともと存在している電動機電気式
制御装置に一体化されている。
【００１３】即ち本発明によれば、安価な費用でパワー
ステアリング装置ないしサーボ制御装置を必要に応じた
出力に制御できる。
【００１４】なお本発明の有利な実施態様は各請求項お
よび以下の図面を参照した説明から理解できる。
【００１５】
【実施例】以下図に示した実施例を参照して本発明を詳
細に説明する。
【００１６】図１において、電動機３によって駆動され
吸込み側が液溜め１に接続されているポンプ２は吐出し
側にサーボ弁４に接続されている。このサーボ弁４はそ
の中立位置において開き、二つの接続口を介して複動式
ピストン・シリンダ装置として形成されたサーボモータ
５に接続され、且つもう一つの接続口を介して液溜め１
に接続されている。ゲート弁の形で概略的に示されてい
るサーボ弁４は、すべての接続口が直接あるいは間接的
に液溜め１に接続されている図示した中立位置から両側
の終端位置に無段階に変位調整させられる。それら両終
端位置において、それぞれサーボモータ５の一方の室は
ポンプ２の吐出し側に接続され、サーボモータ５の他方
の室は液溜め１に接続される。
【００１７】安全上の理由からポンプ２の吐出し側に最
大圧力を制限するために過圧弁６も配置されている。
【００１８】電動機３の給電系統に電動機３の負荷状態
に反応する自動制御装置７が設けられている。この自動
制御装置７によって電動機３は、それが小さな抵抗に抗
して即ち小さな負荷に抗して運転する間は、非常に小さ
な出力に維持される。電動機３の負荷が増大するや否
や、電動機３の出力はその回転数を明らかに増大して著
しく高められる。
【００１９】電動機３が再び小さな負荷に抗して運転さ
れるや否や、その出力は著しく減少される。
【００２０】この制御において、ポンプ２がそれに抗し
て運転する絞り抵抗はサーボ弁４の図示した中立位置に
おいて最小であり、サーボ弁４がその中立位置から変位
調整されるや否や明らかに増大するということを利用し
ている。従ってサーボモータ５は、サーボ弁４の変位調
整によって与えられた抵抗ないしサーボ弁４の変位調整
によって決定された負荷に抗して運転しなければならな
い。
【００２１】例えば自動車のパワーステアリング装置の
場合、サーボ弁４は基本的に公知の方式で舵取りハンド
ル車に与えるべき操作力に関係して制御される。その操
作力が微小であるか非常に小さい場合、サーボ弁４は図
示した中立位置をとっている。サーボ弁４のこの中立位
置においてサーボモータ５は有用な力を発生せず、詳し
くはポンプ２ないし電動機３が大きな出力で運転するか
否かに無関係である。他方では舵取りハンドル車におけ
る操作力が微小であるか非常に小さい場合、サーボモー
タ５の補助力も要らない。
【００２２】即ちこの運転状態において、ポンプ２ある
いは電動機３は大きな出力を要求されない。従って本発
明に基づいて電動機３（および従ってポンプ２も）は極
めて小さな出力で運転する。
【００２３】いま舵取りハンドル車に与えるべき操作力
が大きくなったとき、サーボ弁４は図示した中立位置か
ら変位され、その結果、ポンプ２は明らかに大きな絞り
抵抗に抗して運転し、従って電動機３も増大した負荷に
抗して運転しなければならない。このことは制御装置７
が気づき、その結果、電動機３は大きな出力に制御さ
れ、従ってポンプ２も明らかに増大した出力で運転す
る。
【００２４】これによって（サーボ弁４が一層大きく変
位調整した際）サーボ弁４のサーボモータ接続口間に非
常に大きな圧力差が生ずるので、サーボモータ５は相応
した大きな補助力を発生する。
【００２５】サーボ弁４が再びその中立位置に戻ると、
ポンプ２がそれに抗して運転する絞り抵抗および電動機
３がそれに抗して運転しなければならない負荷も再び著
しく減少し、その結果、制御装置７は電動機３を再び非
常に小さな出力に制御する。
【００２６】即ち本発明に基づいてポンプ２並びにそれ
を駆動する電動機３は必要に応じて種々の出力で運転さ
れる。
【００２７】本発明の特別な利点は、この制御が必然的
にただ電動機３の負荷に相当して変化する電気パラメー
タを監視するだけで行われることにある。そのパラメー
タとしては例えば電動機３の内部電気抵抗あるいは電動
機において生ずる電圧降下が問題となる。そのパラメー
タは通常もともと存在する電動機電気式制御装置ないし
調整装置によって大きな構造的費用なしに考慮できる。
【００２８】図１に示されている実施例の利点は、液圧
媒体が連続して循環し、詳しくはサーボ弁４の中立位置
において（たとえ非常に少量の流れでも）循環すること
にある。非常に寒くて液圧媒体が流動し難くなっている
とき、これは電動機３の出力を相応して増大する。電動
機３は場合によってその出力が十分に大きいとき制御装
置７によって一層増大した出力に制御され、この結果、
液圧媒体はサーボ弁４の中立位置においても非常に速く
搬送され、これによって液圧媒体は温められ十分な希溶
液となり、サーボ弁４の中立位置における電動機３の負
荷は再び非常に小さな値となり、その場合、電動機３は
制御装置７によって非常に小さな出力に制御される。
【００２９】本発明は電気液圧式パワーステアリング装
置ないし制御装置に限定されるものではない。
【００３０】本発明は図２に示されているように電気機
械式系統でも実現させられる。
【００３１】図２において、電動機３は基本的に公知の
方式で互いに逆回転する二つの従動歯車８，９を駆動す
る。これらの従動歯車８，９は摩擦クラッチ１０，１１
を介してスリーブ１２に連結できる。このスリーブ１２
は循環ボールを介してスピンドル１３にそれを変位する
ために駆動連結されている。その場合、摩擦クラッチ１
０，１１はそれらの従動歯車８，９に付属されたクラッ
チ部分とスリーブ１２に付属されたクラッチ部分との軸
方向相対運動によって制御され、その結果、図２におけ
るスリーブ１２が右側に変位しようとするとき、クラッ
チ１０ないし１１が閉じられ、逆方向に変位しようとす
るとき、他方のクラッチが閉じられる。中立位置におい
て両方のクラッチ１０，１１が開放している。
【００３２】自動車のステアリング装置の場合、クラッ
チ１０，１１の運転状態は舵取りハンドル車に与えるべ
き操作力に関係し、その結果、その操作力が大きい場
合、電動機３はスリーブ１２を従動歯車８ないし９ある
いはクラッチ１０ないし１１を介して一方向あるいは他
方向に駆動し、スピンドル１３を補助力で一方向あるい
は他方向に付勢する。
【００３２】クラッチ１０ないし１１が閉鎖される際、
電動機３における負荷が必然的に増大されるはずである
ので、電動機３に付属された制御装置７は負荷変化に反
応できる。これによって電動機３の出力は再び要求に応
じて制御され、即ちクラッチ１０，１１が開かれている
場合、電動機３は非常に小さな出力で運転する。一方の
クラッチ１０ないし１１が閉鎖し、これに伴って電動機
３の負荷が増大した際、電動機３は大きな出力に制御さ
れる。
【００３３】図３は本発明における運転状態を示してい
る。そこには電動機の負荷Ｌ並びに回転数ｎが時間ｔに
関して示されている。負荷Ｌが矩形波に類似した図示し
た形状で変化すると仮定したとき、回転数ｎもそれに類
似して変化し、即ちその曲線Ｋは負荷Ｌおよび回転数ｎ
の変化を質的に示している。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、サーボ制御装置ないし
パワーステアリング装置の通常の運転挙動を僅かな経費
で改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気液圧式の本発明に基づくパワーステアリン
グ装置の概略構成図。
【図２】電気機械式の本発明に基づくパワーステアリン
グ装置の断面図。
【図３】電動機の出力制御の特性曲線図。
【符号の説明】
１ 液溜め ２ ポンプ ３ 電動機 ４ サーボ弁 ５ サーボモータ ６ 過圧弁 ７ 制御装置 １０ クラッチ １１ クラッチ １３ スピンドル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｆ１５Ｂ 11/00 11/02 (72)発明者 アルノ レーリンガー ドイツ連邦共和国 71254 デイツインゲ ン ボイテンフエルトシユトラーセ 22

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 連続回転する電動機がハンドルで制御で
    きる力束によってサーボ制御装置ないしパワーステアリ
    ング装置の制御機構に連結できるようなハンドルの調整
    ストロークを電気液圧式に支援するサーボ制御装置特に
    自動車におけるパワーステアリング装置において、 電動機（３）の電気回路に電子式負荷検出装置付きの電
    動機制御装置（７）が付属され、この制御装置（７）が
    電動機（３）を、電動機（３）が小さな負荷に抗して運
    転するとき非常に小さな出力に維持するか非常に小さな
    出力にし、電動機（３）が増大した負荷に抗して運転す
    るとき高い出力にするか高い出力に維持することを特徴
    とするサーボ制御装置特に自動車におけるパワーステア
    リング装置。
  2. 【請求項２】 電子式負荷検出装置が電動機（３）の内
    部電気抵抗を評価することを特徴とする請求項１記載の
    サーボ制御装置。
  3. 【請求項３】 電子式負荷検出装置が電動機（３）の電
    圧降下を評価することを特徴とする請求項１または２記
    載のサーボ制御装置。
  4. 【請求項４】 電動機（３）が液圧ポンプ（２）を駆動
    し、この液圧ポンプ（２）の吐出し側にサーボ弁（４）
    が後置接続され、このサーボ弁（４）が中立位置におい
    て開き、この中立位置においてサーボ弁（４）の絞り抵
    抗が最小であり、その中立位置から変位調整した際に増
    大することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１
    つに記載のサーボ制御装置。
  5. 【請求項５】 電動機（３）がクラッチ（１０，１１）
    により制御可能な力束でサーボ制御装置ないしパワース
    テアリング装置の制御機構（１３）に直接連結され、前
    記力束がハンドルの操作力に関係していることを特徴と
    する請求項１ないし３のいずれか１つに記載のサーボ制
    御装置。
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