JPH11512056A - ステアリング弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 入力軸２と、出力軸３と、一端が入力軸２と結合され他端が出力軸３と結合された捩り弾性部材とを有するステアリング弁を、さらに発展させ、簡単な手段で測定可能な、かつまたそれ以降の制御に利用可能な信号を検出可能にし、特に、トルクに依存する測定値が得られるようにし、さらに捩り弾性部材が複数の別個に配置されたウエブ５、８〜１１によって形成されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】 ステアリング弁 本発明は、入力軸と、出力軸と、一端が入力軸と結合され、他端が出力軸と結 合された捩り弾性部材とを有するステアリング弁(Lenkventil)に関するものであ る。 この種のステアリング弁、特に、いわゆる回転滑り弁は、サーボステアリング 装置に好んで用いられる。その場合、例えば液圧制御手段が用いられ、該液圧制 御手段が、入力軸と、捩り弾性部材のばね特性に依存する出力軸との相対捩りに 応じて液圧制御穴を相互にずらすことにより、液圧媒体の流れが生じる。しかし 、別の種類の制御形式を用いることも考えられる。 この種の装置を一定の形式で制御して使用できるようにするためには、センサ によって信号の検出ができるように、極めてさまざまな措置が取られる。しかし 、その場合、直接の測定値は事実上得られず、得られるのは間接的な機能値 Wert）を決定することができる。例えば、ステアリングモーメントに依存する電 信号を制御に利用する。この目的のためには、ステアリングモーメント(Lenkmom ent)を、トーション部材を介して、この種のステアリング装置の２つの構成部品 の測定可能な相対運動に変換できるようにするか、またはトーション部材の表面 の伸びを直接に測定できるようにする。伸びの測定には、高い精度を有する種々 の安価な方法が知られている。しかし、ステアリングモーメントの測定に応用す るには、もちろん問題がある。なぜなら、ステアリングシャフト（入力軸）は、 捩り応力のみでなく、曲げ応力も受け、かつまた円形横断面を有する従来のトー ション部材の場合、曲げモーメントによる表面応力 小さいからである。 例えば、ステアリングシャフトまたは案内スリーブを多重支承することで、こ れら２種類の応力を機械式に分離する措置は、ステアリング装置の製造費を著し く高くするのみでなく、不可避的な支承部の摩擦(Lagerreibung)により、ステア リングモーメント信号に許容できないヒステリシスを導く恐れがある。 ＤＥ２７３４１８２Ａ１には、車両のステアリングモーメントとステアリング アングルを測定する装置が開示されている。この装置の場合、ステアリングホイ ール区域(Lenkradbereich)に、ステアリングスピンドルと、該ステアリングスピ ンドルと接続可能なステアリングモーメント測定用測定ハブとが設けられ、かつ また上下のリングから成る付加的な測定部材が備えられている。これらのリング のような付加測定部材を備えるには、従来のステアリング弁を改装し、著しく拡 張せねばならない。また、ＥＰ０５７５６３４Ａ１にはトルクセンサ(Drehmomen tsensor)が開示されている。 以上の点を前提として、本発明が課題とすることは、冒頭に述べた形式のステ アリング弁の場合に、一方では、ステアリングモーメントが、構成部材の１つの ところでの、簡単に測定可能な表面伸びとなるようにし、他方では、ステアリン グシャフト（入力軸）の曲げ応力(Biegebeanspruchungen)が、測定値に著しい影 響を与えないようにすることにある。 この課題の技術的解決のために、本発明では、捩り弾性部材が、複数の別個に 設けられたウエブ(Stege)によって形成されることを提案する。 本発明の解決策により、ステアリングモーメントが、実質的に、容易に測定可 能な表面伸びを示すウエブ曲げ応力になるようにすることができ、他方、ステア リングシャフト（入力軸）の曲げモーメントが、実質的に、当然の極めて小さい 表面伸びを示すウエブ引張り応力ないし圧縮応力を生じさせるだけにすることが できる。 本発明の解決策により、いまや、トーション部材を形成する複数ウエブのうち の少なくとも２つウエブの機械的荷重(mechanische Belastung)を、測定により 評価でき、それによって、例えばステアリングモーメントを正確に測定できる。 本発明は、複数ウエブを、入力軸または出力軸の軸線方向に間隔をおいて延在 するように配置することを提案する。これらのウエブは、リング状に配置するの が特に好ましい。 本発明の前述の好ましい構成の場合には、また従来形式のトーション部材に代 えて、リング状に配置したウエブ、すなわち棒状のウエブ部材が用いられる。こ れらのウエブ部材は、本発明の提案によれば、方形または台形の横断面を有する のが好ましく、仮想円筒体の表面上に互いに平行に間隔をおいて延在するように 配置され、一端が入力軸に、他端が出力軸に取り付けられる。前記仮想円筒体は 、入力軸と出力軸とにより形成されるユニットの長手方向中心軸線と同心的に位 置している。出力軸に対する入力軸の相対捩り時には、したがってウエブ部材に 均等に荷重が加わり、その結果、例えばトルクを示す信号を直接に測定可能であ る。これらのウエブは、少なくとも一端を、リング部材によって互いに結合して おくことができる。このリング部材は、入力軸または出力軸と結合しておくこと ができる。 これらのウエブは、各自が一定の変形能(Verformbarkeit)を有するようにする のが特に好ましい。それによって、信号測定が著しく簡単化される。 信号測定には、本発明の好ましい提案によれば、ウエブ上に、伸び測定センサ ゆるＳＡＷ（表面音波）センサ、すなわち Surface-Acoustic-Wave-Devicesを配 置する。有利なやり方としては、これら伸び測定センサは、補償評価可能に配置 されている。 さらに本発明の提案によれば、測定値の伝送はワイヤレスで行われる。しかし また、いうまでもなく導体、例えば螺旋状に巻き上げた平形テープケーブルを用 いて相対捩りが測定値伝送に不都合な影響を与えないようにすることもできる。 あるいはまた、ワイヤレスの伝送方法、例えば誘導式の方法を利用することもで きる。補償評価可能(Kompensierend beschaltbar)とは、例えば、向かい合った ウエブの複数センサを測定に使用することを意味する。こうすることの特別な利 点は、曲げモーメントを補償可能なことである。さらに特に好ましいのは、それ ぞれ９０°の間隔をおいて４つのウエブを設けた場合である。歪み測定ゲージは 、容易に接近可能なウエブ側面区域に取り付け可能なので、量産車に使用する場 合 も、高価なセンサ、例えばＳＡＷセンサを経済的に使用できる。 最後に、本発明の提案によれば、過剰応力防止手段が、本発明による構造の破 壊を防止するために備えられている。この防止手段は、例えば、入力軸と出力軸 とが所定の軸方向長さにわたって互いに移行し合い、しかもそれぞれ外側の軸が 、拡大された、方形の受容孔を有し、該受容孔内には、それぞれ他方の軸の比較 的短いエッジが差し込まれる構成を有している。このため、入力軸と出力軸とが 接触するのは、特定の回転角度を超えてからであり、トルクを伝達するウエブ構 成体に、それ以上は荷重が加わらなくなる。 本発明によって、簡単かつ経済的で、ステアリングモーメント−測定信号の検 出と、制御に使用する電気信号の検出とが可能なステアリング弁が製造される。 本発明のこのほかの利点及び特徴は、図面についての以下の説明で明かになろ う。 図面： 図１はステアリング弁の略示図。 図２はトーション部材の一実施例の略示図。 図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図。 図４は荷重が加わったウエブ部材の略示図。 図５は荷重が加わった捩り弾性部材の荷重負荷区域を網目パターン (gerasterten Darstellung)で示した図。 図１には、入力軸２と、ケーシング内に挿入された出力軸３とを含むサーボス テアリング装置１の概略の構造が示されている。出力軸３は、この場合、例えば ステアリングギヤのラック６と噛み合っている。入力軸と出力軸とが互いに移行 (Abschnitt)を示し、これは、入力軸の方形の凹部に突入している。入力軸の方 形の凹部は、入力軸の方形の部分より大きいため、双方の軸２、３は、互いに接 触するまで所定角度だけ互いに回動可能である。この回動可能範囲内で、双方の 軸は、捩り弾性部材によって付勢されている。捩り弾性部材は、自体公知の形式 の、例えばトーションバー４である。該トーションバーは、図１にもっぱら説明 目的で示されている。以上に説明したこのサーボステアリング装置は、ステアリ ２と出力軸３との相対捩りの測定によって得ることができる。ステアリングモー メントを示す測定値を表面伸びの測定によって得るには、トーションバー４の代 わりに、トーションウエブ構成体(Torsionssteganordnung)５を用いる。 図２および図３には、トーションウエブ構成体５の一実施例が示されているが 、図示の実施例では、入力軸２が、ウエブ８、９、１０、１１の一端と一体に構 成されたディスク状の端フランジ７を有している。これらのウエブは、仮想円筒 体１２の表面に沿って互いに平行に、入力軸２及び出力軸３により形成されたユ ニットと同心的に配置され、ウエブの他端には、別の端フランジが一体形成され ており、この端フランジには、溶接継ぎ手１３を介して出力軸３が結合されてい る。既述の形式で過剰応力防止手段を形成するため、入力軸２を、中心で、また は同心的に任意の太さで、さらに延在させ、出力軸３内へ突入するようにするこ と、および／またはその逆が可能である。 図４には、トーションウエブ構成体に矢印方向の荷重が負荷された場合の、ウ エブ１４、１５の応力形式が略示されている。入力軸は、出力軸に対し時計回り 方向に捩りを与える。測定センサ２２、２３、２４、２５が配置されたウエブ１ ４、１５は、図示の形式で変形する。伸び測定センサ、例えば歪み測定ゲージま たはＳＡＷセンサの電気式または電子式評価により、トルクを表す信号が測定で きる。測定の場合に、それぞれ対向位置にあるウエブを利用することによって、 例えば曲げモーメントを完全に補償できる。 図３に平面図で示したように、ウエブが４つの場合には、ウエブヘ接近するさ いの空間が完全に空いているため、歪み測定ゲージをウエブ側縁に容易に取り付 けることができる。したがって、この構成は、工業的な量産に特に適している。 最後に、図５にはトーションウエブ構成体５の一実施例が示してある。この場 合、リング１６、１７の間に４角のバー１８、１９、２０、２１が配置されてい る。上方のリングが下方のリングに対して時計回り方向に捩られているため、図 示の荷重が生じている。網目パターンによって、容易に荷重中心(Belastungszen tren)を知ることができる。相応の歪みゲージを使用することによって、極めて 簡単に所望の測定信号を得ることができる。関連符号リスト １ ステアリング装置 ２ 入力軸 ３ 出力軸 ４ トーションバー ５ トーションウエブ構成体 ６ ラック ７ フランジ ８ ウエブ ９ ウエブ １０ ウエブ １１ ウエブ １２ 仮想円筒体 １３ 溶接継手 １４ ウエブ １５ ウエブ １６ リング １７ リング １８ ウエブ １９ ウエブ ２０ ウエブ ２１ ウエブ ２２ 測定センサ ２３ 測定センサ ２４ 測定センサ ２５ 測定センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．サーボステアリング装置用のステアリング弁であって、入力軸と、出力軸 と、一端が入力軸と結合され他端が出力軸と結合された捩り弾性部材とを有する 形式のものにおいて、 前記捩り弾性部材が別個に配置された複数のウエブによって形成されているこ とを特徴とする、サーボステアリング装置用のステアリング弁。 ２．前記ウエブが、入力軸または出力軸の軸線方向に延在し、互いに間隔をお いて並置されていることを特徴とする、請求項１に記載されたステアリング弁。 ３．前記ウエブが、リング状に配置されていることを特徴とする、請求項１ま たは請求項２に記載されたステアリング弁。 ４．前記ウエブが、少なくとも１つのリング部材によって互いに結合されてい ることを特徴とする請求項３に記載されたステアリング弁。 ５．前記ウエブが、方形または台形の横断面を有することを特徴とする請求項 １から請求項４までのいずれか１項に記載されたステアリング弁。 ６．前記ウエブが、一定の変形能を有することを特徴とする、請求項１から請 求項５までのいずれか１項に記載されたステアリング弁。 ７．前記ウエブが、測定センサを装着されていることを特徴とする請求項１か ら請求項６までのいずれか１項に記載されたステアリング弁。 ８．伸び測定センサとして歪み測定ゲージが配置されていることを特徴とする 請求項７に記載されたステアリング弁。 ９．伸び測定センサとしてＳＡＷセンサが配置されていることを特徴とする請 求項７に記載されたステアリング弁。 10．伸び測定センサが補償評価可能であることを特徴とする請求項７から請求 項９までのいずれか１項に記載されたステアリング弁。 11．測定値の伝送がワイヤレスで行われることを特徴とする、請求項１から請 求項１０までのいずれか１項に記載されたステアリング弁。