JPH082758B2 - 液圧式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、自動車用の液圧式パワーステアリング装置
に関し、特に、所定のレベルのステアリング支援力を発
生させるのに必要とされるドライバのステアリング力を
変化させる電磁制御装置に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 従来の液圧式パワーステアリング装置は、加えられる
流体の量に関係させてパワーステアリング連結機構を動
かす液圧アクチュエータと、運転者が作用させるステア
リングトルクに関係させてアクチュエータへの流体量を
制御する回転液圧制御弁とを備えている。この制御弁
は、全体として弁ハウジング内にて回転可能な円筒状の
弁体と、該弁体内に配設された弁スプールとを備えてい
る。液圧流体は弁スプールに形成されたキャビティ内に
供給され、弁体には弁スプール及び弁体間の相対的な回
転に関係して流体量を受け入れ得るように溝が形成され
ている。このようにして受け入れられた流体は、次いで
アクチュエータに向けられ、このため、弁体及び弁スプ
ールの相対的な回転に関係してステアリング力が発生さ
れる。

弁スプールは、車両の運転者により手操作にて回転さ
れ、ロストモーション（むだな運動による）結合を介し
てパワーステアリング連結機構を機械的に駆動し得るよ
うに接続されている。トーションバーのような弾性的要
素が弁スプールと弁体とを係合させ且つこれらの弁スプ
ールと弁体とを整合させる中心決め力を提供すると共
に、少なくともロストモーション結合部の制限内にて運
転者が作用させるステアリングトルクに関係させて上記
弁体及び弁スプール間の相対的回転を許容する。

上記形式の装置において、所定のレベルのステアリン
グ力を発生させるのに必要とされるドライバのステアリ
ング力の値は主としてトーションバーのコンプライアン
ス如何による。トーションバーが比較的大きいコンプラ
イアンスを有する場合、ドライバのステアリング力は比
較的小さくて済む。このことは、比較的大きいステアリ
ング力が必要とされる車両の低速走行時に一般に望まし
いことである。トーションバーが比較的小さいコンプラ
イアンスを有する場合、比較的大きい値のドライバのス
テアリング力が必要とされる。このことは比較的小さい
ステアリング力で済む車両の高速走行時に一般に望まし
いことである。

上述の技術的に相反する二つの問題点を解決するた
め、車両速度の関数として、所定の値のステアリング支
援力を提供するのに必要とされるドライバのステアリン
グ力を変化させる各種の機構が提案されている。かかる
機構の一例が米国特許第4,624,025号の明細書に記載さ
れている。この機構においては、車両速度の増加に応じ
てステアリングアクチュエータへの流体の流れを減少さ
せるために、制御された液圧流体のポンプ出力の一部を
流体ポンプのリザーバに戻している。

（課題を解決するための手段） 本発明は、相対的に回転可能であり、ステアリング軸
とステアリング歯車との間に結合されてこれらの部材の
相対的回転に応じて液圧流を発生させる一対の液圧要素
と、及び液圧要素を回転可能に結合する装置とを備える
液圧式パワーステアリング装置において、前記一対の液
圧要素のうちの一方と共に回転するように支持され、一
組の交互換性の回転永久磁極を形成する永久磁石手段
と、前記永久磁極に近接して配設された一組の交互極性
の電磁極要素を有する励起コイル及びこれを包囲するコ
アを備える電磁石手段とを備え、該電磁極要素は前記対
の液圧要素のうちの他方と共に前記永久磁極に対して回
転し得るように支持され、液圧要素が最小の液圧流れと
なるように中心決めされたときに、その間の磁束経路の
リラクタンスが最小となるようにし、これにより、液圧
要素が中心決めされた状態から相対的に変位されたと
き、磁束経路のリラクタンスが増大し、その結果、磁気
的中心決めトルクが生じ、これにより、液圧要素がかか
る中心決めされた関係に復帰されるようにしたことを特
徴とする液圧式パワーステアリング装置である。

本発明は、流体の流れを調節するための従来型式の相
対的に回転可能な弁スプール要素及び弁体要素と、弁ス
プール及び弁体間に可変弾性の結合部を形成し、所定の
レベルのステアリング支援力を提供するのに必要とされ
るドライバのステアリング力を調節する一体化された電
磁機構とを備える液圧式パワーステアリング装置を対象
とする。

本発明の一体化された電磁機構は第１及び第２の磁気
組立体を備えている。この第１の磁気組立体は、弁スプ
ール及び弁体のうちの一方と共に回転可能であるように
支持された多極型回転永久磁石リングを備えている。第
２の磁気組立体は、上記の弁スプール及び弁体のうちの
他方と共に回転可能であるように支持された回転磁束案
内要素と、及び該磁束案内要素に磁気的に結合された静
止型励起コイルとを備えている。

一実施例において、第１の磁気組立体の回転永久磁石
はその外周を中心としてＮ個の磁極が交互に変わる磁気
領域（極）を有するリング磁石の形態をしており、第２
の磁気組立体の回転磁束案内要素は励起コイルに磁気的
に結合されたコア片により形成されると共に、Ｎ個の相
互嵌合させた歯又は電磁極を有する。隣接する磁気領域
は、（内部的に又は外部磁束案内リングの何れかによ
り）磁気的に結合され、回転磁束案内要素の相互嵌合し
た歯はかかる領域に隣接させて配設され、その間に作用
空隙を形成する。

励起コイルに直流が通電されると、相互嵌合した歯は
Ｎ個の永久磁石磁極と相互作用する交互極性の電磁極を
形成する。磁束経路は、コイルの周囲を回り、電磁極及
び永久磁石の磁極、及び回転磁束案内要素のコア片の中
を通って進む。

電磁極及び永久磁石磁極は、スプール及び弁体が中心
決めされ且つ励起コイルに第１の極性の電流が通電され
たとき、反対極性の電磁石及び永久磁石磁極が半径方向
に整合されるように方向決めされる。これにより、スプ
ール及び弁体要素間に相対的な変位が生じるときに、電
磁極及び永久磁石磁極間に吸引力及び正の磁気的中心決
めトルクが生じる。このトルクにより、組立体は中心決
めされた位置に復帰する傾向となる。コイルに反対極性
の電流が通電されたとき、半径方向に整合させた電磁極
及び永久磁石磁極は同一の極性となる。これにより、ス
プール及び弁体要素間に相対的な変位が生じるときに、
電磁極及び永久磁石磁極間に反発力が発生し、また、負
の磁気的中心決めトルクが生じる。このトルクにより、
組立体は更に変位する傾向となる。何れの場合でも、磁
気的中心決めトルクの大きさはコイルに供給される電流
の大きさ如何により広い範囲に亙って変化可能である。

別の形態として、本発明の一体化された電磁機構は、
第１及び第２の磁気組立体を備えている。第１の磁気組
立体は、スプール要素と共に回転可能に支持された多極
型回転永久磁石を備えている。第２の磁気組立体は、磁
気的に結合された励起コイル及び磁束案内要素を備えて
いる。この磁束案内要素は、弁体要素と共に回転可能で
あるように支持され、励起コイルがステアリング歯車ハ
ウジング内に支持した磁束案内コア内に配設されてい
る。

本発明の別の実施例においては、第１の磁気組立体の
回転型永久磁石は非磁性のスペーサを介して弁スプール
上に取り付けられたリング磁石の形態をしている。この
リング磁石は、その外周にＮ個の極性が交互の永久磁石
を有している。このリング磁石における周方向において
互いに隣接する磁極は、内部的に若しくはスペーサと磁
石の内径との間に配設された磁束案内リングによって互
いに磁気的に結合されている。第２の磁気組立体の回転
型磁束案内要素は、リング磁石の外径と励起コイルの内
径との間に配設されたＮ個の相互に嵌合した歯（電磁
極）及び相互に嵌合した歯の軸線方向端部上に配設され
た一対の磁束集中磁極面により形成されている。相互に
嵌合した回転歯及び磁束集中面は、回転型永久磁石磁極
及び静止型磁束案内コアにそれぞれ磁気的に結合されて
いる。

永久磁石磁極及び相互に嵌合した歯の向きは、スプー
ル及び弁が最小の液圧の流れであるように中心決めされ
たときに、それらの間の磁束経路のリラクタンスが最小
となるように設定する。スプール及び弁が前記の中心決
めされた関係から相対的に変位されるとき、リラクタン
スが増大し、これにより、磁気的中心決めトルクが発生
され、このトルクは、スプール及び弁をかかる中心決め
された位置に復帰させようとする。

励起コイルに直流が通電されたとき、相互嵌合した歯
は、永久磁石磁極と相互作用するＮ個の極性が交互の電
磁極を形成する。磁束経路は、コイルを包囲し且つ電磁
極及び永久磁石の磁極並びに回転磁束案内要素の磁束集
中磁極面の中を進む。

スプール及び弁が中心決めされ且つ励起コイルに第１
の極性の電流が通電されたならば、反対の極性の電磁極
及び永久磁石磁極が半径方向に整合される。これによ
り、スプール及び弁が相対的に変位するときに、電磁極
と永久磁石磁極との間に吸引力及び正の磁気的中心決め
トルクが生じ、このトルクにより、組立体は中心決めさ
れた位置にしようとする。コイルに反対極性の電流が通
電されると、半径方向に整合させた電磁極及び永久磁石
磁極は同一の極性となる。これにより、スプール及び弁
が相対的に変位するとき、電磁石と永久磁石との間に反
発力及び負の磁気的中心決めトルクが生じ、このトルク
により、組立体は更に変位される傾向となる。何れの場
合でも、磁気的中心決めトルクの大きさは、コイルに供
給された電流の大きさに応じた広い範囲に亙って変化可
能である。

図示した実施例においては、本発明の機構は、従来の
トーションバーと共に使用されて液圧流体供給要素間に
可変の弾性結合部を形成している。トーションバーは中
間的な弾性力の結合部を形成する機械的中心決めトルク
を提供し、かかるトルクにより、スプールと弁体との間
に相対的な変位が生ずるときに組立体は中心決めされた
位置に復帰する傾向となる。これにより、所定のドライ
バのステアリング力の入力に対して中程度のステアリン
グ支援力が提供される。励起コイルに第１の極性の電流
の可変状態で通電することにより、正の磁気的中心決め
トルクが発生し、このトルクにより、結合部の弾性が可
変的に増大し、このため、所定のレベルのステアリング
支援力を得るためのドライバのステアリング力はより小
さくて済む。コイルの通電は、車両速度の増大に伴って
ステアリング支援力の値が低下するように車両速度と関
連させて設定することが望ましい。

（実施例） 以下、本発明について添付図面を参照しながら詳細に
説明する。

第1a図、第1b図及び第５図を参照すると、参照符号10
は、全体としてステアリング歯車（自動車両の液圧式パ
ワー支援のラック及びピニオン）の一部分を示す。この
ステアリング歯車10は、（円筒状の小さい壁からなる）
ボア14が形成された２つの部分からなるハウジング12内
に配設されている。このボア14内に配設された円筒状の
回転パワーステアリング歯車弁組立体16は、軸受組立体
20により２つの部分からなるハウジング12内に回転可能
に取り付けられた細長い円筒状のスプール軸18を備えて
いる。スプール軸18の内側端は環状の流体シール22を貫
通して突出し、従来のステアリング軸及び運転者によっ
て操作されるハンドル（図示せず）に接続される。

スプール軸18の外側端は、参照符号24で示すように細
長いピニオン歯車28にスプライン結合されており、その
間にロストモーション結合部を形成する。ピニオン歯車
28は、スリーブ軸受30により及びピニオン歯車28の軸部
分34を受け入れる玉軸受組立体32により、２つの部分か
らなるハウジング12内に回転可能に取り付けられる。カ
ップ状のカバー38は、２つの部分からなるハウジング12
の端部内に摩擦によってに嵌め込まれ、修理のためのア
クセス手段を提供する。

ピニオン歯車28の歯は、２つの部分からなるハウジン
グ12内にて直線的に摺動可能なように取り付けられた細
長いラック42の歯付き部分40とかみ合う。このラック42
は、適当なボールジョイント及びタイロッド（図示せ
ず）により、車両の操舵可能な車輪に作用可能に接続さ
れている。このような構造において、ラック42が直線動
作をすると、車両の操舵可能な車輪が回動せしめられて
車両が操舵される。

ラック42はまた、図示されていない流体によって作動
する倍力シリンダ（パワーシリンダ）機構又はアクチュ
エータに接続されてステアリング支援力を付与される。
以下に説明するように、パワーステアリング弁組立体16
は、液圧流体を倍力シリンダの右側又は左側チャンバに
導入し、ラック42に対して右側又は左側パワーステアリ
ング力を作用させる。上記に該当する倍力シリンダは本
明細書において参考として取り入れている米国特許第4,
454,801号の明細書に詳細に説明されている。

ピニオン歯車28とラック42との間の緊密なかみ合い係
合は、ハウジングのボア47内に摺動可能に取り付けられ
たラック接触シュー46により実現される。ラック接触シ
ュー46と調節プラグ50との間に着座させた弦巻ばね48が
ラック接触シュー46に圧力を加える。調節プラグ50は、
ハウジングのボア47の端部に螺入され、その内部にて軸
方向に調節してばね力を変化させる。調節プラグ用のナ
ット52が調節プラグ50を選択された位置に維持する。

パワーステアリング弁組立体16のスプール軸18は、円
筒状の弁スプール54を備えている。この弁スプール54の
外周には複数の円弧状の軸線方向に伸長している油供給
スロット56が設けられている。弁組立体16はまた、弁ス
プール54のボア14内に回転可能に取り付けられた円筒状
の弁体64を有している。弁体64の外端は、ピニオン歯車
28の端部上に重なって伸長し且つラジアルピン66によっ
てピニオン歯車28に駆動可能に接合されている。弁スプ
ール54及び弁体64は液圧要素を形成する。

弁体64は、ボア14との間に右回転チャンバ76、供給チ
ャンバ78及び左回転チャンバ80をそれぞれ形成する。液
圧ポンプ82が供給チャンバ78に流体を供給し、供給され
た流体は、弁スプール54と弁体64との間の相対的な回転
方向及び回転程度に応じて、弁スプール54の油供給スロ
ット56及び穿孔した通路84,86を介して右回転チャンバ7
6及び左回転チャンバ80へと導かれる。右回転チャンバ7
6及び左回転チャンバ80は、図示するように倍力シリン
ダ（アクチュエータ）の右側（RT）チャンバ及び左側
（LT）チャンバに接続され、上述のように、ラック42内
にて対応するレベルのステアリング支援力を発生させ
る。排出通路チャンバ88は、液圧流体を液圧ポンプ82の
流体リザーバ86に戻す。弁組立体16及びその液圧装置の
詳細な説明は、上記の米国特許第4,454,801号の明細書
に記載されている。

弁スプール54と弁体との間の弾性的な中心決め結合
は、トーションバー90（機械的弾性手段）と参照符号92
によって全体的に示した本発明の電磁石機構との組み合
わさった作用により提供される。トーションバー90及び
電磁石機構92は、運転者により付与されたステアリング
トルクに関係して弁スプール54が弁体64に対して回転す
るのを可能にし、これにより、弁組立体16は流体をパワ
ーシリンダ（図示せず）に導入して所望の値のステアリ
ング支援力を発生させる。運転者によって付与されるス
テアリングトルクが停止されると、トーションバー90及
び電磁石機構92は弁体64及び弁スプール54を中心決めし
て、パワーステアリング力の発生を停止させる。

トーションバー90は、スプール軸18の軸方向の開口69
内を同心状に伸長している。横ピン70がトーションバー
90の入力端をスプール軸18に接続させる。トーションバ
ー90の出力端は、72で示す場所においてピニオン歯車28
にスプライン結合され且つ固着されている。軸受スリー
ブ74は、スプール軸18の内端をトーションバー90の円筒
状部分上に支持している。

電磁石機構92は、全体的に参照番号100,102によって
示した第１及び第２の磁石組立体を備えている。第１の
磁石組立体100（永久磁石手段）は、ピニオン歯車28及
び弁体64と共に回転可能であるように支持された（多極
型回転永久）リング磁石130を有している。第２の磁石
組立体102（電磁石手段）は、弁スプール54と共に回転
可能であるように支持された一対の（回転型磁束案内）
コア要素132,133及び該弁スプールに磁気的に結合され
た（静止型）励起コイル134を備えている。

リング磁石130は、半径方向に磁化されてその外周を
中心としてＮ個の極性が交互の永久磁極を形成してい
る。これは、第1c図に略図で示すように、（磁束案内）
補助リング136上に支持された半径方向に磁化された磁
石130により実現することができる。補助リング136が、
半径方向に磁化された互いに反対の極性の磁極の磁石13
0同士を磁気的に結合させる。半径方向の磁化された磁
石130と補助リング136との組み合わせ体は、ピニオン歯
車28の内端に固着された非磁性ハブ138上に弁体64と共
に回転可能であるように支持されている。

別の形態として、リング磁石130′は、第1d図に略図
で図示するように、Ｕ字形のパターンにて内部的に磁化
させることができ、これにより、全ての磁極がリング磁
石の外周上に形成される。この場合、第1c図の補助リン
グ136のような磁束案内補助リングは必要とされず、リ
ング磁石130′はハブ138′のような非磁性ハブ上に直接
支持することが可能である。

第２の磁石組立体102の（回転型磁束案内）コア要素1
32,133は非磁性リング140により機械的に結合される。
コア要素133は弁スプール54に固着され、コア要素組立
体を共に回転可能であるように支持する。このコア要素
132は、（静止型の）磁極片144を介して励起コイル134
に磁気的に結合される。この励起コイル134は絶縁ボビ
ン146に巻かれ、２つの部分からなるハウジング12の適
当な開口部174を貫通して以下に説明するコンピュータ
利用の制御装置178（制御手段）に接続する導線端170,1
72を有している。

第５図の斜視図に図示するように、各コア要素132,13
3は、各々、相互に嵌合して合計Ｎ個の電磁極を形成す
る（N/2個の軸方向に伸長するかみ合い磁極の）歯152,1
54を有している。これらの歯152,154はリング磁石130の
半径方向外周に接近して配設されており、それらの間に
作用空隙を形成している。励起コイル134に第１の方向
の直流が通電されると、歯152,154は第2a図乃至第2d図
に図示するように、別の磁気極性を有するようになり、
磁束は、リング磁石130と、補助リング136と、（回転
型）コア要素132（歯152を介して）と、（静止型）磁極
片142,144と、及び（回転型）コア要素133（歯154を介
して）とを備える磁束経路内を流れる。半径方向に吸引
する磁力は対称的であるために均衡状態となる。歯152,
154は別の極性の電磁極要素を形成する。

第2a図及び第2b図を参照すると、第１及び第２の磁石
組立体100,102は斜め方向に角度がつけられており、こ
のため、弁体54,64が中心決めされ、及び励起コイル134
は、第１の方向の電流が通電されると、各種の歯152,15
4は反対極性の永久磁石磁極に対向し且つ該磁石磁極と
整合される。第2b図の断面図に示すように、磁束は、励
起コイル134を包囲し、補助リング136を通り、北（Ｎ）
極の歯154と南（Ｓ）極の歯152との間の作用空隙を横断
して戻る。この状態は磁束に対してリラクタンスが最も
低い経路を提供するため、磁気的に好ましい。

しかし、弁スプール及び弁体要素54,64が相対的に回
転すると、互いに反対の極性の歯152,154及び永久磁石
磁極が第2c図に図示するように、半径方向に非整合状態
となる。これにより、第2d図に磁力線で図示するよう
に、磁束経路のリラクタンスが増大し、そのため、正の
磁気中心決めトルクが発生し、このトルクにより、組立
体は望ましい位置すなわち中心決めした位置に復帰す
る。

これと同様に、励起コイル134に第２すなわち反対方
向の電流が通電されると、半径方向に整合させた電磁極
及び永久磁石磁極は同じ極性となる。これにより、電磁
石と永久磁石磁極との間に反発力が生じ、この反発力
は、弁スプール及び弁体54,64が相対的に変位すると
き、組立体を更に変位させようとする負の磁気的中心決
めトルクを発生させる。

磁気的中心決めトルク（正又は負）の大きさは、非整
合の程度又は弁スプール及び弁体54,64間の相対的変
位、並びに励起コイル134に供給される電流に関係して
ほぼ正弦的に変化する。この図示した実施例において、
コイル電流は車両速度に関係して決められて、運転者の
入力トルクとパワー支援トルクとの間の速度依存性の相
互関係を提供する。

第３図には、相対的な変位の関数として、所定の大き
さのコイル電流に対する磁気的中心決めトルクが図示さ
れている。この軌跡122は正の中心決めトルクを描いて
おり、第１の方向のコイル電流に対応する。軌跡122′
は負の中心決めトルクを描いており、反対方向のコイル
電流に対応する。図示した実施例の場合、極の数Ｎが40
であるとき、力は相対的回転が約±4.5°の機械的角度
にて最大となる。スプール軸18及びピニオン歯車28間の
ロストモーションスプライン結合により相対的に更に動
くことが阻止される。

弁スプール54及び弁体64間の結合の有効弾性力（resi
liency）は本発明のトーションバー90の機械的中心決め
力と電磁機構92の磁気的中心決め力の合計により決ま
る。この組合わさった中心決め力は第４図において相対
的な変位の関数として図示されている。トーションバー
による中心決め力は所定の装置に対して一定であるが、
磁気的中心決め力は励起コイルに通電される電流の大き
さ及び方向によって変化し、その結果、第４図に曲線で
示し以下に説明する全体的な中心決め力が発生する。

第１図のコンピュータ利用の制御装置178は、車両搭
載バッテリー（図示せず）から作動電力が供給され且つ
マイクロコンピュータ（μＣ）180と、入力／出力（I/
O）装置182と、入力カウンタ（INP CTR）184と、及びパ
ルス幅変調ドライバ（PWM）186とを備えており、これら
は全て従来形式のものとすることができる。マイクロコ
ンピュータ180はI/O装置182を介して装置の他の部分と
つながっており、このマイクロコンピュータ180は種々
の入力情報に応答して一連の所定のプログラムを実行
し、励起コイル134の所望の通電に関する出力命令を発
する。プログラムの指令は第６図のフロー図を参照しな
がら以下に説明する。

一次制御回路の入力は図示しない従来の速度ピックア
ップ装置から得られるライン188上の車両速度の振動信
号である。この速度信号は入力カウンタ184を通じてI/O
装置182に供給され、入力カウンタ184は速度信号の周波
数を所定の係数で割り算する。励起コイル134に対するP
WM命令は、双方向PWMドライバ186（これは従来のＨスイ
ッチドライバの形態を採ることが出来る）に印加され、
図示しない車両格納バッテリからの電流によって励起コ
イル134を対応して変調させることができる。コイル電
流を示す信号が適当な電流シャントを有するライン176
上のPWMドライバ186により発生され、かかる信号はI/O
装置182のアナログポートに入力として印加され、コイ
ル電流の閉ループ制御に使用される。所望であれば、こ
れとは別に開ループの電圧制御を採用することもでき
る。

図示した実施例において、トーションバー90と磁気的
中心決め力との組合わさった効果により第４図に軌跡20
0で示す中程度水準のステアリング支援力が発生され
る。このステアリング支援力の程度は48KpH（毎時30マ
イル）のような中速度の車両に適している。車両の速度
が増加すると、コンピュータ利用の制御装置178が第１
の極性の徐々に増大する電流を励起コイル134へ通電開
始し、軌跡202により図示するように、弁スプール54及
び弁体64の単位相対変位当たりの運転者のステアリング
力を増加させる。車両速度が低下すると、ステアリング
支援の程度は弁スプール54及び弁体64の相対的変位に直
接関係しているため、これにより力が可変である効果が
得られる。

相対的変位の最大限界値（MAX）は、スプール軸18と
ピニオン歯車28との間のスプライン結合されたロストモ
ーション結合により決定される。最大の変位が生じたな
らば、操舵車輪を更に回転させたときの動きは、ロスト
モーション結合を介してピニオン歯車28に機械的に伝達
される。図示した実施例においては、ロストモーション
結合により、磁気的中心決め力の傾斜が正である領域、
すなわち、相対的変位が増すことにより磁気的中心決め
力を増大させる領域上にて約±4.5°の機械的角度の相
対的変位が可能となる。

勿論、別の制御方法を採用することができる。例え
ば、トーションバー90は完全に省略するか又はその中心
決め力との組み合わせにより極端に大きいステアリング
支援力が得られるように設計することもできる。これら
何れの場合でも、コンピュータ利用の制御装置178は励
起コイル134の単方向電流制御を行い、弁体／弁スプー
ルの結合の全体的な弾性力を調節し、及び双方向性PWM
ドライバ186を単方向ドライバに代えることもできる。

採用される制御方法いかんに関係なく、第６図には、
コンピュータプログラム指令を示す簡単化したフロー線
図が図示されており、この指令は第１図のコンピュータ
利用の制御装置178により実行される。ブロック250は、
車両の運転の各時点に開始される各種のレジスタ及びプ
ログラムを所定の値に初期化する一連のプログラム指令
を図示している。

その後、ブロック252〜262が以下に説明するように実
行される。

決定ブロック252,262は入力カウンタ184の車両速度信
号の出力が低速から高速に移行するときを検出する。こ
の移行が検出されたならば、指令ブロック254,256,258,
260が連続して実行され、車両速度Nvが計算され、コイ
ル電流値Icが読み取られ、及びPWMドライバ186に対する
PWMパルス幅を計算し且つ出力する。このブロック254に
おける車両速度の計算は、車両速度Nvに反比例する入力
カウンタのキャリービットが低い値から高い値に移行す
る経過時間を基にする。PWMパルス幅命令の計算は、所
望のコイル電流が測定されたコイル電流Icから変位する
変位程度を基にして行われ、その所望の電流は第４図に
図示するように車両速度に従って決定される。

第7a及び第7b図には、本発明の第２実施例が図示され
ており、同様の部品には同様の参照符号が付してある。
この場合、電磁石機構92′は全体として参照符号100′
及び102′で示した第１及び第２の磁気組立体を備えて
いる。第１の磁気組立体100′は、共に回転可能である
ように弁スプール54上に支持された（多極型回転永久）
リング磁石230を備えている。このリング磁石230は、第
1c図に示すような機構を有し、この機構内にて、リング
磁石及び補助リング236が弁スプール54と共に回転可能
であるように非磁性のスペーサ238上に支持されてい
る。このスペーサ238は製造時に弁スプール54上に成形
することができる。

別の形態として、リング磁石230は第1d図に図示する
ように、内部的に磁化させることができる。この場合、
リング磁石230は非磁性のスペーサ238上に直接支持する
ことができる。

第２の磁気組立体102′は、ピニオン歯車28及び弁体6
4と共に回転可能であるように支持された一対の磁束案
内要素232,233及び（静止型）励起コイル134を備えてい
る。これらの磁束案内要素232,233は非磁性リング140に
より機械的に結合され、磁束案内要素133はピニオン歯
車28の内端に固着されているため、全体的な磁気組立体
102′は弁体64と共に回転する。

第7b図の斜視図に図示するように、磁束案内要素232,
233の各々は、相互に嵌合されて合計Ｎ個の電磁極を形
成する（N/2個の軸線方向に伸長するクロー磁極の）歯1
52,154を有している。磁束案内要素232,233の軸線方向
及び半径方向に伸長する端部は、励起コイル134を包囲
する（静止型）磁極片142,144に近接して配設されてい
る。特に、（静止型）磁極片144は、半径方向及び軸線
方向に伸長する２つの空隙145,147を通って回転磁束案
内要素233に結合される。

このようにして、第２の磁気組立体102′の相互に嵌
合した歯152,154は、（１）相互に近接しているために
リング磁石230に磁気的に結合され、及び（２）磁束案
内要素232,233及び（静止包囲型の）磁極片142〜144間
の結合部により励起コイル134に磁気的に結合される。

第8a図乃至第8b図には、本発明の第３実施例が図示さ
れており、この実施例においては、磁束案内要素233′
は第１の磁気的組立体100′から軸線方向に変位され、
その間における磁束の漏れを最小にする。ステアリング
歯車の外形を維持するならば、このことはまた、（静止
型）極片144′を図示するように短くすることが必要と
なる。この場合、（静止型）極片144′は軸線方向に伸
長する空隙147を通じて回転磁束案内要素233′に係合さ
れる。理想的には、この目的はリング磁石230及び磁束
案内要素233′間の磁束の漏れを最小にすると共に、第
２の磁気組立体102′の回転及び静止型磁束案内要素23
2,233′;142,144′間の接続を最大にすることである。
実際上、スペース上の制限により、両方の目的を達成す
ることは難しい。

第２及び第３実施例のその他の全ての態様は第１実施
例と略同一であり、第1c図、第1d図、第2a図乃至第2d
図、第３図、第４図及び第６図に関する説明は第２及び
第３実施例にも当てはまるものである。

本発明は図示した実施例について説明したが、当業者
には各種の変形例が明らかであろう。

基本的な形態において、本発明の制御装置は相対的に
回転可能である電磁及び永久磁石回路を備えている。こ
れらの回路の機能は（ディスクのような）別の形態にて
実現することも可能であり、本発明の範囲は特許請求の
範囲に記載された事項によってのみ判断されるべきであ
る。更に、運転者による選択手段（軽、中及び重パワー
ステアリング力）又は圧力フィードバック手段を別個に
又は上述の車両速度パラメータと組み合わせて使用する
ことも可能である。

【図面の簡単な説明】

第1a図は本発明の第１実施例による一体の電磁機構を具
備する液圧制御弁組立体の断面図、及びそのコンピュー
タ利用の制御装置のブロック図、 第1b図は第1a図の線1b-1bに沿った弁組立体の断面図、 第1c図及び第1d図は第1a図乃至第1c図に示した電磁機構
の電磁極及び永久磁石の磁極を略図的に示す線形図、 第2a乃至第2d図は第1a図乃至第1c図に示した電磁機構の
電磁極及び永久磁石の磁極を略図的に示す線形図、 第３図は所定のコイル電流に対するステアリング軸の回
転を関数とする、第１図の電磁機構により発生される中
心決め力の図、 第４図は第１図の制御弁及びコンピュータ利用の制御装
置により、各種の車両速度に対して実現されるドライバ
のステアリング力の変化を示す図、 第５図は第1a図乃至第1c図の電磁機構の斜視図、 第６図は本発明の電磁機構を制御する場合、第1a図のコ
ンピュータ利用の制御装置により実行されるコンピュー
タプログラム指令のフロー線図、 第7a図は本発明の第２実施例による一体の電磁機構を具
備する液圧制御組立体の断面図、及びそのコンピュータ
利用の制御装置のブロック図、 第7b図は第7a図に図示した電磁機構の断面斜視図、 第8a図は本発明の第３実施例による一体の電磁機構を具
備する液圧制御弁組立体の断面図、及びそのコンピュー
タ利用の制御装置のブロック図、 第8b図は第8a図に図示した電磁機構の断面斜視図であ
る。 18……ステアリング軸、28……ステアリング歯車、54,6
4……液圧要素（弁体）、90……弾性手段（トーション
バー）、102……永久磁石手段、134……励起コイル、14
2,144……包囲コイル、152,154……電磁極要素（歯）、
178……制御手段、230……永久磁石リング手段、232,23
3……磁束案内要素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−50277（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−50278（ＪＰ，Ａ)

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対的に回転可能であり且つステアリング
   軸（18）とステアリング歯車（28）との間に接続されて
   その相対的な回転に関係して液圧流れを発生させる一対
   の液圧要素（54,64）と、同液圧要素（54,64）を回転可
   能に接続する装置とを備える液圧式パワーステアリング
   装置において、 前記一対の液圧要素（54,64）のうちの一方と共に回転
   可能に支持され、一組の回転交互極性の永久磁極を形成
   する永久磁石手段（100）と、 励起コイル（134）と、前記永久磁石磁極に近接させて
   配設された一組の交互極性の電磁極要素（152,154）を
   有する包囲コア（142,144）とを有する電磁石手段（10
   2）とを備え、 前記電磁極要素（152,154）は、液圧要素（54,64）が最
   小の液圧流れとなるように中心決めされたとき、前記電
   磁極要素と永久磁石磁極との間の磁束経路のリラクタン
   スが最小となるように、前記対の液圧要素（54,64）の
   うちの他方の液圧要素と共に前記永久磁石磁極に関係し
   て回転可能であるように支持され、これにより、液圧要
   素（54,64）が中心決めされた状態から相対的に変位さ
   れたとき、磁束経路のリラクタンスが増大し、その結
   果、液圧要素（54,64）を前記中心決めされた関係に復
   帰させる磁気的中心決めトルクが生じるようにしたこと
   を特徴とする液圧式パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】液圧要素（54,64）を機械的に結合する弾
   性手段（90）であって、前記液圧要素の中心決めされた
   相対的位置で回転方向に釣り合っているが、前記中心決
   めされた相対的位置から相対的に回転するのに抵抗し、
   これにより、磁気的及び機械的中心決め力の組み合わせ
   により前記液圧要素間の全体的な結合が形成されるよう
   にする機械的中心決め力を生じる機械的弾性手段（90）
   を備えることを特徴とする、請求項１に記載の液圧式パ
   ワーステアリング装置。
3. 【請求項３】前記弾性手段がトーションバー（90）であ
   ることを特徴とする、請求項１に記載の液圧式パワース
   テアリング装置。
4. 【請求項４】励起コイル（134）への通電を変化させる
   制御手段（178）を備え、これにより、液圧要素（54,6
   4）の所定の相対的変位に対する磁気的中心決め力の大
   きさを前記通電量に対応して変化させ、液圧要素を所定
   の相対的回転させるのに必要とされる運転者によるステ
   アリング力、従って所定の値のパワーステアリング力が
   該コイルの通電によって変化可能であるようにしたこと
   を特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載の液圧式
   パワーステアリング装置。
5. 【請求項５】制御手段（178）が車両速度に関係してコ
   イルへの通電量を変化させ、これにより、液圧要素（5
   4,64）の相対的な回転、従ってステアリング軸（18）に
   対する運転者の所定の操作に対する液圧の流れが車両速
   度に伴って変化するようにしたことを特徴とする、請求
   項４に記載の液圧式パワーステアリング装置。
6. 【請求項６】ステアリング軸に加えられた運転者による
   ステアリング力が液圧要素を相対的に回転させ、所望の
   値のパワー支援ステアリング力に関係して液圧流れを発
   生させるようにステアリング軸（18）とステアリング歯
   車（28）との間に接続され且つ相対的に回転可能である
   一対の液圧要素（54,64）と、 前記液圧要素を回転可能に接続する装置であって、同液
   圧要素を互いに結合して同液圧要素の中心決めされた相
   対的位置では回転方向に釣り合っているが同液圧要素の
   相対的回転に抵抗する機械的中心決め力を生じる機械的
   弾性手段（90）を有する前記装置と、 を備えるパワーステアリング装置において、 前記一対の液圧要素（54,64）の一方と共に回転可能に
   支持され、一組の交互極性の回転永久磁石磁極を形成す
   る永久磁石手段（100）と、 励起コイル（134）と、前記永久磁石磁極に近接させて
   配設された一組の交互極性の電磁極要素（152,154）を
   有する包囲コア（142,144）とを有する電磁石手段（10
   2）とを備え、 前記電磁極要素が前記対の液圧要素のうちの他方の液圧
   要素と共に前記永久磁石磁極に対して回転可能であるよ
   うに支持され、前記液圧要素が最小の液圧流れであるよ
   うに中心決めされたとき、電磁極要素と永久磁石磁極と
   の間の磁束経路のリラクタンスが最小であるようにし、 前記励起コイルに直流電流を通電して磁気極性及び電磁
   極の強度を制御し、これにより、電磁極と永久磁石磁極
   とが協働して液圧要素の変位及び励起コイルの通電量に
   関係して可変の磁気的中心決めトルクを発生させ、液圧
   要素間の全体的な結合が磁気的及び機械的中心決めトル
   クの組み合わせにより形成されるようにした制御手段
   （178）を備える、ことを特徴とする液圧式パワーステ
   アリング装置。
7. 【請求項７】制御手段（178）が車両速度に関係してコ
   イルの通電量を変化させ、これにより、液圧要素（54,6
   4）の所定の相対的回転を生じさせるのに必要とされる
   運転者のステアリング操作力、従って所定のパワーステ
   アリング力が、車両速度に伴って変化するようにしたこ
   とを特徴とする、請求項６に記載の液圧式パワーステア
   リング装置。
8. 【請求項８】前記機械的弾性手段（90）が、比較的低速
   の車両速度に適した比較的大きい値のステアリング支援
   液圧流を提供する比較的小さい機械的中心決めトルクを
   形成し、 前記制御手段（178）が、励起コイル（134）に一方向直
   流電流を通電し、前記比較的低速の車両速度を越える車
   両速度に対する機械的中心決めトルクを支援する磁気的
   中心決めトルクを発生させ、これにより、車両速度の増
   大に伴い、液圧要素（54,64）間の全体的な結合を増大
   させる一方、ステアリング支援液圧流を減少させること
   を特徴とする、請求項７に記載の液圧式パワーステアリ
   ング装置。
9. 【請求項９】前記機械的な弾性手段（90）が、比較的高
   速の車両速度に適した比較的小さい値のステアリング支
   援液圧流を提供する比較的大きい機械的中心決めトルク
   を発生させ、 前記制御手段（178）が、励起コイル（134）に直流電流
   を通電し、前記比較的高速の車両速度以下の車両速度に
   対する機械的な中心決めトルクに対抗する磁気的中心決
   めトルクを発生させ、これにより、車両速度の低下に伴
   い、液圧要素（54,64）間の全体的な結合を減少させる
   一方、ステアリング支援液圧流を増加させることを特徴
   とする、請求項７に記載の液圧式パワーステアリング装
   置。
10. 【請求項１０】制御手段（178）が、励起コイル（134）
    に第１方向の直流電流を通電して液圧要素（54,64）間
    の全体的な結合を増大させる機械的中心決めトルクを支
    援する磁気的中心決めトルクを発生させ、及び反対方向
    の直流電流を通電して液圧要素（54,64）間の全体的な
    結合を減少させる機械的中心決めトルクに対抗する磁気
    的中心決めトルクを発生させることを特徴とする、請求
    項７に記載の液圧式パワーステアリング装置。
11. 【請求項１１】機械的中心決めトルクにより形成された
    結合部（90）が、中間の車両速度に適した中程度のステ
    アリング支援液圧流を設定し、 制御手段（178）が、励起コイル（134）に、（１）前記
    中間車両速度を越える車両速度に対する前記第１方向の
    直流電流を通電し、全体的な結合を増大させると共に、
    所定のドライバのステアリング力に対するステアリング
    支援流を減少させ、及び（２）前記中間車両速度以下の
    車両速度に対し前記第１方向とは反対方向の電流を通電
    し、全体的な結合を減少させると共に所定のドライバの
    ステアリング力に対するステアリング支援液圧流を増加
    させることを特徴とする、請求項10に記載の液圧式パワ
    ーステアリングステアリング装置。
12. 【請求項１２】ステアリング軸（18）と共に回転可能で
    あるように接続された弁スプール（54）と、ステアリン
    グ歯車（28）と共に回転可能であるように接続された弁
    体（64）と、弁スプール（54）及び弁体（64）の相対的
    回転に関連して液圧流を発生させる手段（82）と、及び
    弁スプール及び弁体を回転可能に結合する装置と、を備
    える液圧式パワーステアリング装置において、 共に回転可能であるように弁スプール（54）上に支持さ
    れ、その外周に一組の交互極性の永久磁石磁極を形成す
    る永久磁石リング手段（230）と、 永久磁石リング手段（230）の回りのハウジング（12）
    内に支持された磁束案内コア（142,144）及びその内部
    に配設された励起コイル（134）を有し、励起コイル（1
    34）の内径が永久磁石リング手段（230）の外径に対面
    するがその外径から半径方向に離間されている静止型電
    磁石手段と、 弁体（64）と共に回転可能であるように支持された回転
    磁束案内手段であって、永久磁石リング手段（230）の
    外径と励起コイル（134）の内径との間に配設された一
    組の相互嵌合した歯（152,154）と、同相互嵌合した歯
    （152,154）の軸方向端部上に配設された一対の磁束集
    中磁極面（232,233）とを形成する回転磁束案内手段と
    を備え、 相互嵌合した歯（152,154）と磁束集中磁極面（232,23
    3）とがそれぞれ永久磁石磁極及び磁束案内コア（142,1
    44）に磁気的に結合され、その結果、弁スプール及び弁
    体（54,64）が最小の液圧流に関係して中心決めされた
    とき、相互嵌合した歯（152,154）と永久磁石磁極との
    間の磁束経路の最小のリラクタンスが生じるようにし、
    且つ弁スプール及び弁体（54,64）が中心決めされた状
    態から相対的に変位されたとき前記リラクタンスが増大
    し、その結果、弁スプール及び弁体（54,64）をかかる
    中心決めされた関係に復帰させようとする磁気的中心決
    めトルクが生じるようにしたことを特徴とする、液圧式
    パワーステアリング装置。
13. 【請求項１３】弁体（64）と共に回転可能な前記回転磁
    束案内手段の支持体が、永久磁石リング手段（230）か
    ら軸方向に変位された箇所にて前記磁束集中磁極面の一
    つとステアリング歯車（28）との間の機械的結合により
    形成されることを特徴とする、請求項12に記載の液圧式
    パワーステアリング装置。