JPH082755B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車の操舵を行なうためのパワーステアリ
ング装置に係り、とくにステアリングハンドルの操作に
連動して油圧制御弁を切換え、油圧を用いて操舵機構を
作動させて操舵を行なうようにした装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、ステアリングハンドルの回転操作によって
生ずる力を操舵力センサによって検出するとともに、こ
の検出に連動して電磁弁を開いて油圧制御弁のスプール
を切換え方向に押すことによって切遅れの補正を行なう
ようにしたパワーステアリング装置において、油圧制御
弁のスプールの移動を操舵力センサの検出出力を用いて
検出するとともに、この検出に連動して電磁弁を閉じて
切遅れの補正の動作を停止するようにしたものであっ
て、これによって過補正を防止するようにしたものであ
る。

〔従来の技術〕

車両の操舵を行なうためのステアリングハンドルの操
作力を軽減するために、パワーステアリング装置が広く
用いられている。パワーステアリング装置は、ステアリ
ングハンドルを回転操作することによって油圧制御弁を
切換え、油圧を用いて操舵機構を作動させて操舵を行な
うようにしたものである。

このようなパワーステアリング装置においては、ステ
アリングハンドルを回転操作しても油圧が操舵機構に加
わるまでは操舵の動作が行なわれず、切遅れの現象が発
生する。そこでステアリングハンドルの回転操作を操舵
力センサによって検出するとともに、この検出に連動し
て電磁弁を開いて油圧制御弁のスプールを切換え方向に
押すことによって、切遅れの補正を行なうことが可能に
なる。このようにしてパワーステアリング装置の応答性
が向上するようになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のこのようなパワーステアリング装置に用いられ
ている切遅れの補正の制御によれば、ステアリングハン
ドルの回転操作の開始時に良好な応答性を与えることに
なる。ところが従来のこのような補正機構においては、
制御の効果をフィードバックしていなかったために、過
補正が起り、これによってステアリング動作のフィーリ
ングが悪化するという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであ
って、切遅れの補正が適正なタイミングで停止されるよ
うにし、これによって過補正を防止するようにしたパワ
ーステアリング装置を提供することを目的とするもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は第１図に示すように、ステアリングハンドル
の操作に連動して油圧制御弁を切換え、油圧を用いて操
舵機構を作動させて操舵を行なうとともに、 前記ステアリングハンドルの回転操作によって生ずる
力を操舵力センサによって検出し、この検出に連動して
電磁弁を開いて前記油圧制御弁のスプールを切換え方向
に押すことによって切遅れの補正を行なうようにした装
置において、 前記ステアリングハンドルによる操舵の開始時の前記
操舵力センサの出力の微分値を演算によって求める演算
手段と、 前記操舵力センサの出力の微分値が所定の値以下にな
ったときに前記切遅れの補正の動作を停止する停止手段
と、 をそれぞれ具備するパワーステアリング装置に関する
ものである。

〔作用〕 ステアリングハンドルの回転操作によって生ずる力が
操舵力センサによって検出され、この検出に連動して電
磁弁が開かれ、電磁弁を通して油圧制御弁に油圧が供給
され、油圧制御弁のスプールが切換え方向に押され、切
遅れの補正が行なわれる。

このような切遅れの補正が行なわれるステアリングハ
ンドルによる操作の開始時における操舵力センサの出力
が演算手段によって微分されるとともに、操舵力センサ
の出力の微分値が所定の値以下になったときに停止手段
によって上記切遅れ補正の動作が停止される。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例に係るパワーステアリング
装置を示すものであって、このステアリング装置はステ
アリングハンドル10を備えている。ステアリングハンド
ル10はステアリングコラム11に連結されるとともに、コ
ラム11の先端側にはステアリングシャフト12が連結され
ている。ステアリングシャフト12は操舵用シリンダ13の
ピストン14を軸線方向に貫通するとともに、先端部に設
けられている雄ねじがポールねじ15と螺合されるように
なっている。そしてボールねじ15を介してステアリング
シャフト12はスリーブ16に係合されるようになってい
る。スリーブ16はアーム17を備えており、このアーム17
が油圧制御弁18のスプール19の下部に係合されるように
なっている。

第２図においては、油圧制御弁18を操舵用シリンダ13
に連結して示すとともに、適宜上その断面を油圧管路を
介して操舵用シリンダ13の上部に独立に配するようにし
て示している。そしてこの断面から明らかなように、油
圧制御弁18のスプール19の外周面には４つのランド21、
22、23、24が設けられている。これらのランド21〜24の
間には３つの溝25、26、27が形成されるようになってい
る。さらに油圧制御弁18においては、そのシリンダの上
部に２つのポート28、29が設けられている。またその下
側には３つのポート30、31、32が設けられている。そし
て上側のポート28、29はそれぞれリザーバ35およびオイ
ルポンプ34と連通されるようになっている。これに対し
て油圧制御弁18の下側の中央のポート31は操舵用シリン
ダ13の一方のチャンバに連通されるようになっており、
またその両側のポート30、32は操舵用シリンダ13の他方
のチャンバと連通されるようになっている。

上記操舵用シリンダ13内に摺動可能に配されているピ
ストン14の外周面には歯36が形成されるとともに、この
歯36がセクタギヤ37と噛合うようになっている。そして
セクタギヤ37にはピットマンアーム38が設けられるとと
もに、ピットマンアーム38はドラッグリング39と連続さ
れている。ドラッグリング39はさらにナックルアーム40
と連結されており、ナックルアーム40を介してナックル
を動かし、キングピン41を中心として車輪42を旋回させ
るようしている。

つぎにこのパワーステアリング装置の制御装置につい
て説明すると、ステアリングハンドル10には操舵力セン
サ45が設けられている。そして操舵力センサ45の出力は
マイクロコンピュータ47に入力されるようになってい
る。マイクロコンピュータ47はステッピングモータ48を
制御するようにしている。ステッピングモータ48を油圧
制御弁18の両側のチャンバを連通させる連通路49に設け
られている絞り50の絞り量を調整するようにしている。
なお連通路49は油圧制御弁18の下側の両端ポート51、52
を連通させるように接続されている。

さらに上記油圧制御弁18の上部には、その両端であっ
てスプール19の両端のチャンバに連通するポート55、56
が設けられている。これらのポート55、56へは、オイル
ポンプ34によって加圧されたオイルが供給されるよう
に、電磁弁57、58がそれぞれ接続されるようになってい
る。電磁弁57、58はオイルポンプ34からのオイルの管路
に互いに分岐して接続されるようになっており、その吐
出側が上記ポート55、56と接続されている。そして電磁
べん57、58はマイクロコンピュータ47によってその開閉
が制御されるようになっている。

以上のような構成において、ステアリングハンドル10
が中立位置にある場合には、第２図に示す油圧制御部18
のポート28、29はそれぞれスプール19のランド22、23に
よって閉塞されており、オイルポンプ34によって加圧さ
れたオイルは直接リザーバ35に戻るようになっている。
従ってこの場合には油圧が操舵用シリンダ13に供給され
ることはなく、この操舵装置は作動しない。

つぎにステアリングハンドル10を右または左に回転操
作すると、この運転がステアリングコラム11を介してス
テアリングシャフト12に伝達され、ピストン14内におい
てシャフト12が回転する。ところがピストン14の歯36は
セクタギヤ37と噛合っており、しかもセクタギヤ37がピ
ットマンアーム38、ドラッグリング39、およびナックル
アーム40を介して車輪42に連結されているために、ピス
トン14の軸線方向の移動が阻止される。従ってステアリ
ングハンドル10の回転に伴うステアリングシャフト12の
回転運動は、ボールねじ15を介してスリーブ16に伝達さ
れ、スリーブ16がステアリングシャフト12の軸線を中心
として回転される。これによってスリーブ16のアーム17
がシャフト12の軸線を中心として回動される。そしてア
ーム17は油圧制御弁18のスプール19と係合しているため
に、アーム17の回動によってスプール19が油圧制御弁18
内において軸線方向に移動するようになる。

いまスプール19が断面で示す制御弁18内を左方に移動
した場合について考えると、これによってボート29が溝
27と連通されることになる。従ってオイルポンプ34で加
圧されたオイルはポート29、溝27、ポート32を通って操
舵用シリンダ13のピストン14の右側のチャンバに流入す
る。このときにピストン14の左側のチャンバのオイルは
制御弁18のポート31、溝26、ポート28を通ってリザーバ
35に戻されることになる。

これに対して断面で示す油圧制御弁18内をスプール19
が右方に移動されると、ポート29が中央の溝26と整合さ
れることになる。従ってオイルポンプ34で加圧されたオ
イルはポート29、スプール19の溝26、ポート31を通って
制御用シリンダ13のピストン14の左側のチャンバに流入
することになる。そしてピストン14の右側のチャンバの
オイルは制御弁18のポート30、スプール19の溝25、ポー
ト28を通ってリザーバ35に戻されることになる。

操舵用シリンダ13内においてピストン14が右方または
左方へ移動されると、このピストン14の歯36と噛合うセ
クタギヤ37が回転されることになる。このセクタギヤ37
の回転によってピットマンアーム38が回動される。そし
てアーム38の回動運動がドラッグリング39およびナック
ルアーム40を介して車輪42に伝達されることになり、こ
れによって車輪42がキングピン41を中心として左方ある
いは右方に旋回されることになり、車両の操舵が達成さ
れるようになる。

このようにして操舵を行なうステアリング装置のステ
アリングハンドル10には操舵力セン45が設けられてお
り、センサ45によってハンドル10に生ずる操舵力を常時
検出している。そしてこの操舵力に関する情報がマイク
ロコンピュータ47に供給されるようになっており、マイ
クロコンピュータ47はセンサ45の出力に応じてステッピ
ングモータ48を介して連通路49の絞り50を調整するよう
にしている。

絞り50は上述の如く油圧制御弁18のスプール19の両側
の反力室を構成するチャンバを連通する連通路49に設け
られているために、絞り50によってスプール19の動き易
さを調整することになる。そして油圧制御弁18のスプー
ル19が上述の如くスリーブ16のアーム17を介してステア
リングシャフト12に係合されているために、絞り50によ
ってステアリングハンドル10の重さを調整することが可
能になり、ステアリングハンドル10に対して常に適正な
負荷を与え、操作し易いパワーステアリング装置として
いる。

つぎにマイクロコンピュータ47によって制御される電
磁弁57、58による切遅れの補正の動作について説明す
る。油圧式の操舵用シリンダ13を用いてパワーステアリ
ング装置においては、ステアリングハンドル10を回転操
作しても、シリンダ13に油圧が加わるまでは操舵が行な
われず、切遅れ現象が発生する。そこでステアリングハ
ンドル10を回転操作することによって生ずる操舵力を操
舵力センサ45によって検出するとともに、この検出出力
をマイクロコンピュータ47が読込む。そしてこの読込み
に連動して、対応する方向の電磁弁57、58を開くことに
よって、オイルポンプ34で加圧されたオイルをポート5
5、56を通して油圧制御弁18のスプール19の左側または
右側のチャンバに加えるようにしており、これによって
スプール19を右方あるいは左方に押すようにしている。

従ってステアリングシャフト12によってスリーブ16の
アーム17を介してスプール19が押される前に、電磁弁5
7、58を介して加えられる油圧によってスプール19が移
動されるようになり、これによって速やかに油圧制御弁
18の切換えが行なわれる。このようにしてステアリング
ハンドル10の回転操作の開始時における切遅れの補正を
行なうことが可能になる。

このような切遅れの補正の動作が適正なタイミングで
停止されない場合には、過補正が起り、ステアリングハ
ンドル10の操作あるいはステアリング機構の操作フィー
リングが滑らかでなく悪化する。そこで本実施例に係る
切遅れ補正の制御においては、ステアリングハンドル10
の回転操作の開始時における切遅れ補正をつぎのように
して停止するようにしている。切遅れの補正は電磁弁5
7、58を開くことによってスプール19の両側の反力を制
御するようにしているために、スプール19が移動すると
操舵力が小さくなる。すなわち、操舵力の上昇時に制御
を開始するとともに、この操舵力の微分値がほぼ０にな
ったときに切遅れ補正の効果が現れたものとして制御を
停止するようにしており、これによって適切な切遅れ補
正を与えるようにしている。

この動作はマイクロコンピュータ47によって、第３図
に示すフローチャートに基いて行なわれるようになって
おり、マイクロコンピュータ47は操舵力センサ45から操
舵力を読込むとともに、その微分値を演算によって算出
する。そして操舵力が正でその微分値が正のときまたは
操舵力が負でその微分値が負のときに切遅れ補正の制御
を開始する。制御を行なった後に再び操舵力を読込むと
もに、その微分値を算出する。そして微分値が０にほぼ
等しい所定の値ａよりも小さくなった段階で、切遅れ補
正の停止を行なうようにしており、制御効果をフィード
バックして切遅れ補正の停止を行なうようにしている。
このようにして過補正を防止し、ステアリングハンドル
10の操作フィーリングの悪化が防止されるようにしてい
る。

このときの操舵力とその微分値は第４図に示されるよ
うになっており、右あるいは左にステアリングハンドル
10を回転操作すると、その操作力が次第に大きくなる。
ところが切遅れ補正の動作によってスプール19が移動さ
れ、操舵用シリンダ13に油圧が立上ると、この時点で操
舵力の上昇が停止する。従ってその微分値はほぼ０の値
になる。そして上記操舵力の変化は操舵力センサ45を介
して検出されるとともに、この値がマイクロコンピュー
タ47によって演算されることになる。従って油圧制御弁
18にスプール19の移動を検出するセンサを設けたり、あ
るいは油圧制御弁18に油圧センサを設けたりすることな
く、しかも確実に適正なタイミングで切遅れの補正の動
作を停止することが可能になる。

〔応用例〕

以上本発明を図示の一実施例につき述べたが、本発明
は上記実施例によって限定されることなく、本発明の技
術的思想に基いて各種の変更が可能である。例えば上記
実施例においては操舵力をステアリングハンドルのとこ
ろで検出しているが、例えばステアリングシャフトで操
舵力を検出してもよく、また操舵力を変位で検出するよ
うにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、ステアリングハンドルによる
操作の開始時の操舵力センサの出力を演算手段によって
微分するとともに、この微分値が所定の値以下になった
ときに停止手段によって切遅れの補正の動作を停止する
ようにしたものである。

従ってこのような構成によれば、切遅れの補正の動作
が適正なタイミングで停止されるようになり、過補正に
伴うステアリング動作のフィーリングの悪化が効果的か
つ確実に防止されるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要旨を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例に係るパワーステアリング装置のブロック
図、第３図は切遅れ補正の停止の動作を示すフローチャ
ート、第４図は同グラフである。 なお図面に用いた符号において、 10……ステアリングハンドル 13……操舵用シリンダ 18……油圧制御弁 19……スプール 45……操舵力センサ 47……マイクロコンピュータ 57、58……電磁弁 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリングハンドルの操作に連動して油
   圧制御弁を切換え、油圧を用いて操舵機構を作動させて
   操舵を行なうとともに、 前記ステアリングハンドルの回転操作によって生ずる力
   を操舵力センサによって検出し、この検出に連動して電
   磁弁を開いて前記油圧制御弁のスプールを切換え方向に
   押すことによって切遅れの補正を行なうようにした装置
   において、 前記ステアリングハンドルによる操舵の開始時の前記操
   舵力センサの出力の微分値を演算によって求める演算手
   段と、 前記操舵力センサの出力の微分値が所定の値以下になっ
   たときに前記切遅れの補正の動作を停止する停止手段
   と、 をそれぞれ具備するパワーステアリング装置。