JPH0789442A - 流体式特に液圧式サーボ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 随意に操作できる入力部分と、この入力部分
に限られた弾性的遊びをもって駆動結合された出力部分
とを有し、弾性的遊びによって可能であり入力部分と出
力部分との間で伝達する力ないしトルクの大きさに関係
する入力部分と出力部分の相対運動が調整行程として外
部制御も可能な補助サーボ弁に伝達され、このサーボ弁
が出力部分に駆動連結された流体サーボモータを制御す
るような流体式特に液圧式サーボ制御装置において、こ
れを、特に安価な構造費用で実現し、その場合特にクロ
ーズドセンタのサーボ弁も利用できるようにする。 【構成】 外部制御可能な調整装置（１６，１７，１
８；３１，３２，３３）によって、入力部分（１）並び
に出力部分（２）のサーボ弁（６，７）に駆動連結され
た部分が相対変位できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、随意に操作できる入力
部分と、この入力部分に限られた弾性的遊びをもって駆
動結合された出力部分とを有し、弾性的遊びによって可
能であり入力部分と出力部分との間で伝達する力ないし
トルクの大きさに関係する入力部分と出力部分の相対運
動が調整行程として外部制御も可能な補助サーボ弁に伝
達され、このサーボ弁が出力部分に駆動連結された流体
サーボモータを制御するような流体式特に液圧式サーボ
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】無限軌道自動車において、運転手の舵取
り作業を容易にするために、パワーステアリング装置と
して形成されたサーボ制御装置が広く採用されている。
かかるパワーステアリング装置において入力部分は普通
は舵取りハンドルとして形成されているかこれに駆動結
合され、出力部分はサーボモータによって支援され走行
車の舵取り車輪を転向する。

【０００３】自動車におけるかかるパワーステアリング
装置を、これが一方では運転手によって随意に操作で
き、他方では運転手の操作なしに走行車が所定の軌跡に
追従するか障害物回避操縦を行う外部制御装置によって
操作できるように形成することは基本的に公知である。

【０００４】ドイツ連邦共和国特許第３４１４８９１Ｃ
２号公報で公知の冒頭に述べた形式の液圧式パワーステ
アリング装置の場合、外部制御装置は通常サーボ弁から
液圧リザーバに通じる液圧戻り流が関与している。戻り
流のせき止めによって液圧が発生され、この液圧が制御
通路を通って種々の方式でサーボ弁の制御スライダの両
側端面を付勢し、これによってサーボ弁を変位調整でき
る。このようにしてサーボモータはサーボ弁の外部制御
によって走行車の車輪を転向するために操作させられ
る。

【０００５】ドイツ連邦共和国特許第３４１４８９１Ｃ
２号公報で公知の構造は、いわゆるオープンセンタを有
するサーボ弁、即ち中央位置で常に液圧媒体によって戻
り流を供給しながら貫流されるサーボ弁を前提としてい
る。更に外部舵取り操作はサーボ弁の中央位置からずれ
た位置においては、この弁位置においても戻り流が生ず
るときしかできない。しかし代表的には、場合によって
液圧源の全出力をサーボモータに導入できるようにする
ために、通常貫流されるサーボ弁はその終端位置におい
て戻り流を遮断する。

【０００６】ドイツ連邦共和国特許第３４１４８９１Ｃ
２号公報に相応した構造の場合、サーボ弁の終端位置で
も、外部制御をできるようにするために、或る程度の戻
り流が存在しなければならない。しかしこれは、圧力源
がサーボ弁の終端位置でも非常に大きな動力で作動しな
ければならないことを意味する。なお戻り流のせき止め
は、せき止め状態で追加的な絞りが作用するので、液圧
媒体の非常に大きな加熱を伴わせる。

【０００７】ドイツ連邦共和国特許第２６５２８１５Ｃ
２号公報において、随意に制御可能なパワーステアリン
グ装置を外部制御可能で常に走行車の舵取り車輪に駆動
結合された補助ハイドロモータと組み合わせることが知
られている。そのハイドロモータはパワーステアリング
装置のサーボモータと無関係に作動できる。ここで構造
費用が望ましくない程高いことを無視しても、補助ハイ
ドロモータは走行車の通常の随意制御の場合に常に一緒
に動かされねばならず、従って常に作用する補助的な舵
取り抵抗として迅速な舵取り操縦を阻止する。

【０００８】ドイツ連邦共和国特許第２８１８７５４Ａ
１号公報において、走行車ステアリング装置に、舵取り
車輪ないしドロップアームシャフトの舵取りハンドル側
部分に作用する外部制御可能なサーボモータを備えるこ
とが知られている。ここでも構造費用が高い他に、サー
ボモータによって引き起こされる補助的な舵取り抵抗が
特に急速な舵取り操縦の際に不利に作用する。更にステ
アリング装置の戻りが舵取りハンドル管における増大し
た摩擦によって阻止される。

【０００９】ドイツ連邦共和国特許第３３０３０６３Ａ
１号公報並びにＷＯ特許第８５／０２３８０号公報は、
サーボ弁が回転弁装置として形成され、その部品が分割
構造形の舵取りハンドル軸の入力部分並びに出力部分に
直接結合され、入力側および出力側の舵取りハンドル軸
部分が互いにねじり棒によって弾性的に駆動結合され、
これらの舵取りハンドル軸部分の相対回転がサーボ弁に
一体化されているストッパによって制限されているよう
な液圧式パワーステアリング装置に関している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、冒頭
に述べた形式のサーボ制御装置を、特に安価な構造費用
で実現し、その場合特にクローズドセンタのサーボ弁も
利用できるようにしようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によればこの目的
は、外部制御可能な調整装置によって、入力部分並びに
出力部分のサーボ弁に駆動連結された部分が相対変位で
きることによって達成される。

【００１２】本発明は、外部制御がサーボ弁の調整行程
を引き起こすために入力部分と出力部分との間の駆動伝
達系統に直接関与するという全般的な考えに基づいてい
る。その場合特に、任意の形式の基本的なサーボ弁特に
クローズドセンタのサーボ弁も採用できるという利点が
ある。

【００１３】本発明の有利な実施態様において、外部制
御可能な調整装置は入力部分と出力部分との間で直接作
用し、入力部分と出力部分との間の制御された相対運動
を可能にしている。

【００１４】この場合、調整装置は外部制御操作の際に
入力部分と出力部分との相対変位即ちサーボモータの作
動が引き起こされ、通常の随意制御の際に入力部分にお
いてサーボモータのその都度の調整力に類似した抵抗を
感知できるようにするために、入力部分に反作用する反
動力ないし相応した反動トルクが発生されるので、この
調整装置は二重の機能を負うという利点がある。

【００１５】本発明の有利な実施態様において、入力部
分と出力部分とを駆動連結し入力部分と出力部分との間
に弾性的遊びを生じさせる弾性伝達要素に対して平行
に、サーボ弁と入力部分あるいは出力部分との間の駆動
結合部に外部制御可能な調整装置が配置され、この調整
装置によって、サーボ弁の入力部分あるいは出力部分に
対応した部分がサーボ弁を制御するために入力部分ある
いは出力部分に対して変位できることを提案する。この
ようにして調整装置はサーボ弁の変位の際に実際に、弾
性伝達要素の弾性応力がサーボ弁の作動抵抗に影響を与
えないので、実際に動力なしにあるいは僅かな動力で作
動する。

【００１６】本発明に基づくサーボ制御装置がトルクを
伝達するためのパワーステアリング装置として形成され
る場合、サーボ弁を回転弁状に形成することはコンパク
トで単純な構成となるので有利である。

【００１７】なお本発明の有利な特徴については他の各
請求項に記載されている。以下図を参照して本発明の有
利な実施例を詳細に説明する。

【００１８】

【実施例】図１に示されている自動車のパワーステアリ
ング装置は入力部分１とこれに対して同軸的な出力部分
２とを持つ２分割構造の舵取りハンドル軸を有してお
り、その入力部分１は舵取りハンドル（図示せず）に固
く結合され、出力部分２はそれに形成されたピニオン３
を介してラック４と駆動的に共働する。ラック４は走行
車の舵取り車輪（図示せず）をそれに結合されているス
テアリングアームなどを介して作動する。

【００１９】入力部分１および出力部分２は互いにねじ
り棒５を介してねじり弾性的に駆動結合され、入力部分
１と出力部分２の起こり得る相対回転はストッパ（図示
せず）によって中央位置の両側において制限される。ね
じり棒５は入力部分１および出力部分２にある軸方向孔
の中に収納されている。

【００２０】入力部分１の出力部分２側端は回転弁６と
して形成されている。この回転弁６はこれを包囲し出力
部分２に相対回転不能に配置されている制御ブッシュ７
と共働し、サーボ弁６，７を形成している。

【００２１】制御ブッシュ７はハウジング８の内部に配
置され、その場合制御ブッシュ７とハウジング８との間
に種々の環状室が互いにパッキンによって分離されてい
る。それらの環状室を介してサーボ弁６，７は基本的に
公知の方式で液圧サーボポンプ１０あるいは他の液圧源
の圧力配管９並びに戻り配管１１に接続されている。戻
り配管１１はサーボポンプ１０の吸込み側が接続されて
いる液圧リザーバ１２に通じている。なおサーボ弁６，
７は、複動ピストン・シリンダ装置１５のそれぞれの室
に連通している二つの作動接続口１３，１４にも接続さ
れている。このピストン・シリンダ装置１５はラック４
ないし出力部分２に駆動的に結合され、従ってステアリ
ング装置のサーボモータとして作用する。

【００２２】入力部分１と出力部分２との間で伝達する
トルクに関係して多かれ少なかれ相対回転が、入力部分
１と出力部分２との間に伝達トルクの方向に応じて一方
向にあるいは他方向に生ずる。ねじり棒５を復帰させよ
うとするこの相対回転は、回転弁６および制御ブッシュ
７を相応した制御距離だけ一方向にあるいは他方向に中
央位置に対して相対変位させる働きをする。これによっ
てサーボポンプ１０の運転中において、ピストン・シリ
ンダ装置１５によって形成されたサーボモータが相応し
た調整力を発生するように、作動接続口１３，１４に一
方向あるいは他方向に向いた差圧が生ずる。サーボモー
タの調整力によって舵取りハンドルないし入力部分１に
おいて走行車ステアリング装置を作動するために必要な
操作力は明白に減少される。

【００２３】入力部分１とハウジング８との間に環状ピ
ストン１６が軸方向に移動可能に配置されている。この
環状ピストン１６によってハウジング８の内部に二つの
環状室１７，１８が分割形成されている。これらの環状
室１７，１８は後述する方式で作動接続口１３，１４な
いしピストン・シリンダ装置１５の両方の室に接続させ
られる。

【００２４】環状ピストン１６は環状延長部１９を有し
ている。この環状延長部１９は内側はす歯２０で入力部
分１にある外側はす歯にかみ合い、外側直歯２１を介し
て制御ブッシュ７のブッシュ状延長部にある内側直歯に
かみ合っている。従って入力部分１と制御ブッシュ７な
いし出力部分２との相対回転は強制的に環状ピストン１
６を軸方向に移動させる。

【００２５】環状室１７，１８が作動接続口１３，１４
ないしピストン・シリンダ装置１５の室に連通している
間、環状ピストン１６にピストン・シリンダ装置１５の
調整力に類似した軸方向力が作用するので、環状ピスト
ン１６は入力部分１および制御ブッシュ７ないし出力部
分２をその中央位置に相対戻し回転しようとし、これに
よって入力部分１に操作抵抗として感知できる反動力が
発生する。この反動力の大きさはピストン・シリンダ装
置１５の調整力に類似して変化する。

【００２６】上述した特徴は基本的に公知である（ＷＯ
特許第８５／０２３８０号公報参照）。

【００２７】本発明に基づいていまや、環状室１７，１
８を作動接続口１３，１４ないしピストン・シリンダ装
置１５の室に接続するか外部の圧力制御装置２４に接続
する切換弁２２，２３を持った弁装置が設けられてい
る。この制御装置２４は制御弁２５を有している。この
制御弁２５を介して環状室１７，１８は、（弁２２，２
３を図１に示されていない切換位置に切り換えた後）両
者の間で作用する一方向あるいは他方向における差圧を
発生するために制御可能にポンプ２６の圧力側にあるい
はリザーバ１２に接続される。制御弁２５は外部から
（自動的に）制御され、詳しくは自動的に行うべき走行
操縦例えば障害物回避操縦に関係して制御される。この
ようにして環状ピストン１６には外部制御可能な一方向
あるいは他方向の軸方向力が作用し、その結果、入力部
分１ないし回転弁６および出力部分２ないし制御ブッシ
ュ７が環状ピストン１６の軸方向移動のもとで相対回転
され、ピストン・シリンダ装置１５は環状ピストン１６
の軸方向移動に類似した調整力を発生し、走行車ステア
リング装置を相応して操作できる。入力部分１ないしこ
れに固く結合されている舵取りハンドルが運転手によっ
て大きな力で拘束されないか別の方式で操作されないこ
とが前提とされる。

【００２８】図１に示されている実施例と異なって、切
換弁２２，２３を持った弁装置を省略し、環状室１７，
１８を常に制御弁２５に接続することが、即ち環状室１
７，１８と作業接続口１３，１４との接続を行わないこ
とが基本的に可能である。外部の制御作用が行われてい
ない場合、制御弁２５は図示されている中央位置をと
り、この中央位置において環状ピストン１６には軸方向
力は作用しない。従ってステアリング装置は普通の方式
で手動で操作できる。外部の制御作用が行われた場合、
制御弁２５は一方向あるいは他方向に変位される。

【００２９】別個のポンプ２６の代わりに、場合によっ
てはサーボポンプ１０を制御弁２５のポンプ接続口に接
続することもできる。

【００３０】外部の制御作用が行われている場合も、環
状室１７，１８間に発生される差圧従って環状ピストン
１６の軸方向調整力が十分に制限されることが保証され
ているとき、運転手はなおステアリング装置を操作でき
る。この調整力は入力部分１に必要な場合に運転手によ
って打ち負かせる限られた操作抵抗を生じさせる。

【００３１】図２に示されている実施例は図１における
実施例と、環状室１７，１８が常に作動接続口１３，１
４ないしピストン・シリンダ装置１５の両方の室に接続
されている点で相違している。

【００３２】大きな相違点は、制御ブッシュ７が回転変
位可能に出力部分２に結合されていることにある。この
目的のために、環状フランジ２７によってハウジング８
の内部に軸方向に支持されている制御ブッシュ７は、摺
動ブッシュ２８を介して出力部分２に確動的に連結され
ている。摺動ブッシュ２８はその内周面において一端に
はす歯２９を、他端に直歯３０を有している。これらの
はす歯２９および直歯３０は、制御ブッシュ７および出
力部分２の隣接する端部における外歯にそれぞれかみ合
っている。即ち摺動ブッシュ２８が軸方向に移動する
際、制御ブッシュ７は出力部分２に対して相対回転す
る。

【００３３】摺動ブッシュ２８はその外周に環状フラン
ジ状のピストン３１を有している。このピストン３１に
よってハウジング８の一部区域の内部に二つの環状室３
２，３３が分割形成されている。これらの環状室３２，
３３の内部に、ピストン３１従って摺動ブッシュ２８を
中央位置に押しつける環状重ねばね３４が配置されてい
る。この重ねばね３４はピストン３１の端面にアキシャ
ル転がり軸受３５を介在して支持されているので、ピス
トン３１ないし摺動ブッシュ２８は環状重ねばね３４の
大きな押圧力においても容易に回転できる。

【００３４】相互におよびハウジング８の他の内部室に
対してパッキン３６によって遮断されている環状室３
２，３３は接続口３７，３８を介して外部の圧力制御装
置２４の制御弁２５に接続されている。制御弁２５の図
示された中央位置において、環状室３２，３３には同じ
圧力がかかるので、重ねばね３４はピストン３１並びに
摺動ブッシュ２８を常に中央位置に保持する。従って制
御ブッシュ７およびサーボ弁６，７の回転弁６は、入力
部分１と出力部分２との間にトルクが作用しているとき
だけその中央位置から相対変位される。このようにして
パワーステアリング装置の通常の随意の操作ができる。

【００３５】これに対して環状室３２，３３間に差圧が
発生されたとき、摺動ブッシュ２８は多かれ少なかれ軸
方向に左側にあるいは右側に移動し、これによって、出
力部分２が入力部分１に対して全くあるいはほんの僅か
しか移動されない間、制御ブッシュ７は出力部分２に対
して従って入力部分１に対しても回転される。このよう
にして外部の舵取り作用のために、サーボ弁６，７の外
部調整ができ、従ってピストン・シリンダ装置１５の外
部操作ができる。

【００３６】図２に示されている実施例と変えて、場合
によっては入力部分１にピストン・シリンダ装置１５の
調整力に類似した反動力が作用しないようにするとき、
環状ピストン１６並びに環状室１７，１８を省略でき
る。

【００３７】なお、入力部分１を図示されていない舵取
りハンドルあるいは他の操縦手段に制御機構を介して連
結することが考えられる。その制御機構は、舵取りハン
ドルないし操縦手段と入力部分１との間に大きな力ない
しトルクが伝達されるや否や反応し、制御弁２５を少な
くとも部分的に図示した中央位置の方向に戻す。このよ
うにして、運転手が自動舵取り操作の場合においてもス
テアリング装置を舵取り操作による「所望の」調整方向
と逆に操作できることが確実に保証される。

【００３８】図２における実施例の場合もサーボポンプ
１０は場合によってはポンプ２６の目的も負うことがで
きるので、後者のポンプ２６は省略できる。

【００３９】すべての実施例において、制御装置２４を
サーボポンプ１０に無関係な圧力レベルで作動しようと
する場合は、補助的なポンプ２６を設けることが有利で
ある。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、特に安価な構造費用
で、特にクローズドセンタのサーボ弁も利用できるよう
なサーボ制御装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく液圧サーボ装置の第１の実施例
の断面図。

【図２】本発明に基づく液圧サーボ装置の第２の実施例
の断面図。

【符号の説明】

１ 入力部分 ２ 出力部分 ５ ねじり棒 ６ 回転弁 ７ 制御ブッシュ １５ サーボモータ １６ 環状ピストン １７ 環状室 １８ 環状室 ３１ ピストン ３２ 環状室 ３３ 環状室

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 随意に操作できる入力部分と、この入力
   部分に限られた弾性的遊びをもって駆動結合された出力
   部分とを有し、弾性的遊びによって可能であり入力部分
   と出力部分との間で伝達する力ないしトルクの大きさに
   関係する入力部分と出力部分の相対運動が調整行程とし
   て外部制御も可能な補助サーボ弁に伝達され、このサー
   ボ弁が出力部分に駆動連結された流体サーボモータを制
   御するような流体式特に液圧式サーボ制御装置におい
   て、 外部制御可能な調整装置（１６，１７，１８；３１，３
   ２，３３）によって、入力部分（１）並びに出力部分
   （２）のサーボ弁（６，７）に駆動連結された部分が相
   対変位できることを特徴とする流体式特に液圧式サーボ
   制御装置。
2. 【請求項２】 外部制御可能な調整装置（１６，１７，
   １８）が入力部分（１）と出力部分（２）との間で直接
   作用し、入力部分（１）と出力部分（２）との間の制御
   された相対運動を可能にしてい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】 外部制御可能な調整装置（１６，１７，
   １８）が通常運転において入力部分（１）に操作抵抗と
   して感知できサーボモータ（１５）の調整力に類似して
   変化する反動力を与えることができることを特徴とする
   請求項２記載のサーボ制御装置。
4. 【請求項４】 入力部分（１）と出力部分（２）とを駆
   動連結し入力部分（１）と出力部分（２）との間に弾性
   的遊びを生じさせる弾性伝達要素（５）に対して平行
   に、サーボ弁（６，７）と入力部分（１）あるいは出力
   部分（２）との間の駆動結合部に外部制御可能な調整装
   置（３１，３２，３３）が配置され、この調整装置（３
   １，３２，３３）によって、サーボ弁（６，７）の入力
   部分（１）あるいは出力部分（２）に対応した部分がサ
   ーボ弁を制御するために入力部分（１）あるいは出力部
   分（２）に対して変位でき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】 サーボ弁（６，７）の入力部分（１）あ
   るいは出力部分（２）に対応した部分の間の調整装置
   （３１，３２，３３）に対して直列に反動装置（１６，
   １７，１８）が配置され、この反動装置（１６，１７，
   １８）が入力部分（１）に操作抵抗として感知できサー
   ボモータ（１５）の調整力に類似して変化する反動力を
   与えることができることを特徴とする請求項４記載のサ
   ーボ制御装置。
6. 【請求項６】 サーボ弁（６，７）が回転弁装置として
   形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のい
   ずれか１つに記載のサーボ制御装置。
7. 【請求項７】 調整装置（１６，１７，１８；３１，３
   ２，３３）が回転弁装置として形成されたサーボ弁
   （６，７）の軸線に対して同軸的な環状ピストン（１
   ６；３１）を有し、この環状ピストン（１６；３１）が
   流体圧力によって軸方向に移動でき、種々の歯で入力部
   分（１）および出力部分（２）と、あるいはサーボ弁
   （６，７）の入力部分（１）あるいは出力部分（２）に
   対応した部分と、並びに入力部分（１）ないし出力部分
   （２）と、これらの部分がピストン（１６；３１）の軸
   方向移動の際に相対回転されるように共働することを特
   徴とする請求項６記載のサーボ制御装置。
8. 【請求項８】 入力部分（１）とその操作機構との間に
   制御機構が配置され、この制御機構が入力部分（１）と
   制御機構との間で伝達する力ないしトルクに反応し、こ
   の力ないしトルクの敷居値以上で調整装置（１６，１
   ７，１８；３１，３２，３３）を無効にするか、調整力
   を減少するように制御することを特徴とする請求項１な
   いし７のいずれか１つに記載のサーボ制御装置。