JPS58458A - パワ−ステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は車両に装着されるパワーステアリング装置の
制御装置、詳しくは、パワーステアリング装置に消費さ
れるエネルギの低減とともに操作性の向上を画っタハワ
ーステアリング装置の制御装置に関する。

パワーステアリング装置の駆動には相当の動力を必要と
し、車両の燃費に与える影響も大きいものであった。こ
のため、従来からその駆動を制御してパワーステアリン
グ装置に消費されるエネルギの減少を画る制御装置が種
々提案されておシ、例えば、特公昭５４−９７４４に示
すようなものが−ある。この制御装置は、ステアリング
ホイールに連結したトーションバーの捩れ角により操舵
力を検出し、この所定の位置に設けられ九マイクロスイ
ッチがトーションバーの捩シによシ作動して、操舵力が
捩れ角に対応する所定の値を超えるときポンプが駆動さ
れ、この所定の値以下であればポンプは停止するように
な？ている。

しかしながら、このような従来のパワーステアリング装
置の制御装置にあっては、ポンプの駆動および停止がと
もに所定の零よシ大きい１つの設定値により制御されて
いる。このため、操舵終了直前においても、操舵力がこ
の所定値に達した時ポンプの駆動は停止され、ステアリ
ングホイールへの操舵補助力も消失する。しかるに、こ
のような場合においても車両の横方向の運動量（ヨーイ
ングモーメント）はまだ残存しており、操舵補助力が急
に消失すると、第９図中の破線（Ｆ、）で示した操舵力
のように、運転者にはとのヨーイングモーメントの路面
反力がより拡大して感じられ、操舵が不安定になるとい
う問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、パワーステアリング装置の制御装置に、操舵
力が零より大きな所定の値を越えるときボン７プを駆動
し、操舵力がこの所定の値より小さい零乃至はぼ零の値
に低下し九ときポンプの駆動を停止するヒステリシス回
路を設け、パワーステアリング装置に消費されるエネル
ギの増大を招くことなく操作性を向上し、上記問題点を
解決することを目的としている。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図〜第６図は、この発明の一実施例を示す図である
。

まず、構成を説明すると、（１）はステアリングホイー
ル、　（２）はステアリングホイール（１）に連結した
ステアリングシャフト、（３）はこのステアリングシャ
フト（２）を内挿したステアリングコラムであり、ステ
アリングコラム（３）は車体に固定される。（４）はス
テアリングシャフト（２）の下方に配設されてステアリ
ングシャフト（２）に接続するパワーステアリング装置
であり、第２１１〜第７図に示すような構成を有してい
る。すなわち、（５）はハウジング、（６）はこのハウ
ジング（５）の開口端を覆う端蓋τあり、このハウジン
グ（５）内にはスタブシャフト（７）が内包され、その
一端が端蓋（６）から外部に突出している。スタブシャ
フト（７）の突出する端部はセレーション（７ａ）を形
成されてステアリングシャフト（２）に連結するととも
に、他端は同軸に対設されたウオームシャ７）（８）と
相対回転自在に係合しそいる＝このウオームシャフト（
８）は、リサーキュレーテイングボール式ステアリング
ギアとして周知である図示しない′ボールナツトおよび
セクタギアを介して後述するピットマンアームを回動可
能に連結する。なお、本発明にはこれらステアリングギ
アの詳細は関連がないので、以下省略して説明する。ま
た、スタブシャフト（７）は中空軸であり、その中空孔
にトーションバー（９）を内挿する。このトーションバ
ー（９）は、その両端をそれぞれビンＱｌ（Ｉｌｌによ
りスタブシャフト（７）およびウオームシャフト（８）
に回転方向および軸方向で一体結合されている。さらに
、スタブシャフト（７）には第５図に示すように、切欠
ａｚが形成され、この切欠（１２１にウオームシャフト
（８）の突起０を係合せしめている。この突起ａ３は切
欠０２１の幅より若干小さくしであるため、スタブシャ
フト（７）とウオームシャフト（８）との回転方向の揺
動、すなわち突起（１３１が切欠０３の端壁に当接する
までの回転変位をトーションバー（９）の捩れとともに
許容している。Ｑ４１はハウジング（５）内のスタブシ
ャ７）（７１外方にスタブシャフト（７）との相対回転
自在に摺接されたスリーブであり、このスリーブＩけ、
ビンａ５１ｉよりウオームシャフト（８）と一体回転可
能に結合されている。また、このスリーブａ４には略径
方向へ貫通する孔Ｑ６）が、形成されるとともにこのス
リーブ（１４１とハウジング（５）との摺接部にはイン
レットボー）Ｑηへ連通する条溝（ｔ４ｍ）が設けられ
ている。また、（５鴫はドレンボートα＆へ連通するド
レン室である。これらインレットボート０ηおよびドレ
ンボート０８はそれぞれ後述するポンプおよびリザーバ
タンクへ接続する。さらに、スリーブα４とスタブシャ
フト（７）との間には窪みａ！Ｉが形成され、作動流体
の流動をステアリングホイール（１）の操舵に応じて切
換えるとともに絞り作用を与えて、図示しないパワーシ
リンダへ供給ｆるコントロールパルプ（至）となってい
る。なお、このパワーシリンダは周知のように、ウオー
ムシャフト（８）に設けられシリンダ内に２つの流体室
を画成するピストンを、ステアリングホイール（１）の
操舵ニ応シてコントロールパルプ（ト）から作動流体が
流入した流体室間の圧力差によりウオームシャ７）（８
）とともに操舵方向に押圧し、操舵補助力を生じるもの
である。これらコントロールバルブυとパワーシリンダ
とによシバワーステアリング装置（４）は構成されてい
る。

また、このハウジング（５）内には操舵力検出手段橢を
内装している。すなわち、ウオームシャフト（８）の突
起ＯＪに近接センサー１２１１を固定して設け、この近
接センサーＱ１１と協動する衝合板（ハ）をスタブシャ
フト（７）に設ける。近接センサーＱυにはコア（ハ）
と一体のロッドＣ２４）を軸線方向に摺動自在に支承し
て設け、ロッドＱ４をスプリング（ハ）によって近接セ
ンサーＱυのｉ端から常時突出するよう付勢し、コア（
ハ）の周りにコイル０６１＠（ハ）を配置する。これら
のコイル＠（５）＠に接続した複数個のブラシ＠５）ｒ
３１１をセンサー＋２１１から円筒形ハウジング（５）
の内周壁に向は突出させ、内周壁に固着し次絶縁体のス
リーブ０２に設けた導体（至）（財）Ｇ５にブラシ＠（
７）ｔ３１）が接触しながら回転してセンサーＱＤと後
述する制御回路との接続を保つよう構成し、近接センサ
ー＋２１＋のロッドＣ？４）の外端に接触する位置に前
記衝合板（２２をスタブシャフト（７）の端面に固定し
て設ける。これによシト−ジョンパー（９）の捩れによ
るウオームシャフト（８）とスタブシャフト（８）との
相対的回転量、すなわち操舵負荷をコア（ハ）の位置の
変化により発生する電圧の強さによシ検出するよう構成
している。なお、コア（ハ）およびコイル（ハ）＠（至
）からなる近接センサ（２）の差動原理は差動コイルと
して周知であるので、説明は省く。

再び、゛第１図において、Ｃ（７）ｔＪ：パワーステア
リング装置（４）のセクタギアに連結して回動可能のピ
ットマンアームであり、このピットマンアームＣ３７）
は操向車輪（至）に連結したステアリングリンケージ６
Ｉを作動する。なお、（４Ｇはリンケージ０９を車体（
４１１に支持するアイドラアームである。

（４５はパワーステアリング装置（４）に油などの作動
流体を加圧して供給するポンプであり、導ＩＦＴ４３（
４４を昇してパワーステアリング装装置（４）に連結さ
れている。すなわち、ポンプ（４３からの作動流体は吐
出側の導管（４３を経てパワーステアリング装置（４）
のボートαηへ供給され、戻り個の導管（４４１および
リザーバタンク（４９を経てパワーステアリング装置（
４）のボートαδから還流されるようなされている。（
４６１はポンプ（４２１の駆動源としてのエンジンであ
り、ポンプ（４３とエンジン（４６）とは、ポンプ（４
に＠のプーリ（４７１とエンジン叩側のプーリ１ｇ＋と
の間に橋架されたベル）　（４９１で連結されている。

１５０）はポンプ（４２１とプーリ（４ηとの間に設け
られた電磁クラッチであり、この電磁クラッチ６■はエ
ンジン０ｅからの駆動力を断続可能にポンプ（４２１に
伝達する。

５Ｂはこの電磁クラッチ６ｅを介してポンプ（４２１の
駆動を制御する制御回路であり、この制御回路６υは第
６図のブロック図に示すような構成を有している。すな
わち、５２１は操舵力検出手段■からの左右方向の操舵
力に対応した信号（Ｓ、、）が入力されて、この信号値
（Ｓｏ）の絶対値信号（Ｓ）を出力する絶対値回路であ
り、この絶対値回路６ηでは、この発明にかかるヒステ
リシス付比較回路□□□が接続されている。このヒステ
リシス付比較回路酷は、たとえばオペアンプを有して構
成され、周知のようにヒステリシスを有した２つの基準
所定信号（Ｃ，）　（ｃｔ）　（ｃｔχ、）を有すると
ともに、絶対値信号（Ｓ）が入力され、この信号（Ｓ）
が増加するときは零より大きな基準所定値（Ｃ１）と信
４（８１を比較し、信号値）が基準所定値（Ｃ１）以下
の場合（Ｓ≦ｃｉ）にＯＦＦ信号を出力し、信号（Ｓ）
が基準所定値（Ｃ１）を超える時（Ｓａｃ、）にＯＮ信
号を出力するとともに、信号（Ｓ）が減少する場合にお
いては、信号値）が基準所定値（〜を超える大きさの時
（Ｓ＞Ｃ，）にはＯＮ信号を出力しており、また、この
信号［Ｆ］）が基準所定値（Ｃ１）以下の時（Ｓ≦Ｃ，
）にはＯＦＦ信号を出力する。なお、この所定の基準信
号値（ＣＩ）　（ｃ、）は、本発明者の実験によれば、
基準信号値（Ｃ１）は操舵力が０．０５〜Ｑ、１３　（
＃ｌに相当する信号値、基準信号値（Ｃ８）は０〜０．
０３　〔ｋｇｍ　）に相当する信号値が、車両の燃費上
またステアリングホイール（１）の操作性上最良である
。（財）はＯＲ回路である。このＯＲ回路６４）はその
２つの入力部をヒステリシス付比較回路６３の出力部と
接続されるとともに、信号（Ｖｃ）の出力源とリバース
スイッチ（へ）を介して接続され、ヒステリシス付比較
回路（至）からＯＮ信号を入力された時、あるいは、リ
バーススイッチ６！１９が接続され信号（Ｖｃ）が入力
された時には、駆動信号（ＤＪを増幅回路−に出力する
。リバーススイッチ６つは、図示し、ない変速機が後進
の変速位置にシフトされた時、接続状態となるよう構成
されており、これにより操舵頻度の高い後進走行時には
、常にポンプ（４ｚの駆動をするものである。なお、増
幅回路−は、駆動信号（ＤＪが入力された場合にのみ、
この信号（ＤＪを増幅し、電磁クラッチ６Ｇを通電し接
続状態とする。なお、これらの操舵力検出手段■と制御
回路６１）とにより制御装置６７）は構成されている。

なお、上述の本実施例においては、周知のオペアンプ等
を用いたヒステリシス付比較回路□□□を用いているが
、通常の比較回路を用いて、この比較回路にヒステリシ
スを有した２つの基準値を切換えて入力するヒステリシ
ス回路を付加するよう構成しても可能であることは言う
までもない。

次に作用を説明する。

車両の前進走行時においては、ステアリングホイール（
１）が操舵されると操舵力検出手段■が操舵力を検出し
て、この操舵力に対応する信号（Ｓｏ）を制御手段６１
１の絶対値回路６ｚに出方する。

スナワチ、トーションバー（９）がウオームシャフト（
８）の突起（１３１がスタプシャフ）（７）Ｋ当接する
までの間で操舵力に比例して捩られると、ロッドｃ！４
および一体のコア（ハ）が変位し、このコア（ハ）の位
置に対応してコイル（ハ）＠（ハ）がらブラシ翰■６υ
を経て発生し友電圧が制御回路６υに入力される。

このとき、トーションバー（９）の捩れ量は操舵力に対
応しているため、電圧もこの操舵力に比例している。よ
って、この電圧値が操舵力に対応した信号（ｓｏｌとな
る。この信号（ｓｏ）はトーションバー（９）の捩れ方
向すなわちステアリングホイール（１）の操舵方向によ
り正負の値を有しており、この信号（Ｓｏ）が入力され
た絶対値回路（５２１Ｆｉ、この信号（Ｓｏ）を絶対値
信号（Ｓ）に変換しヒステリシス付比較回路曽に出力す
る。この場合、操舵力（信号（Ｓ））が増加する時であ
り、比較の基準信号は零より大きい所定値（ＣＩ）とな
っており、この信号（Ｓ）が所定値（Ｃ１）より大きい
ときＯＮ信号を出力し、所定値（Ｃ，）以下であればＯ
ＦＦ信号を出力する。なお、この所定値（Ｃ１）を操舵
力が０．０５〜０．１３（＃ＦＦＩ）の範囲に設定すれ
ば、操舵力補助への移行が滑らかに行表われ、操舵に異
和感が生じない。また、前進走行時であるため、リバー
ススイッチ（至）は切離状態であり、ＯＲ回路（財）は
ヒステリシス付比較回路（へ）の出力する信号のみによ
り作動する。よって、ヒステリシス付比較回路＠がＯＮ
信号を出力した場合にのみ、ＯＲ回路（財）は駆動信号
■）を増幅回路国に出力する。増幅回路−は、この信号
（Ｄ）を増幅し、電磁クラッチ−を通電、接続状態とす
るため、ポンプ０ｚはエンジン（ト）、に連結し回転さ
れ、コントロールパルプ（至）ヲ介してパワーシリンダ
に作動流体を供給し、操舵に応じた補助力を生じる。

一方、操舵が終了し、操舵力検出手段■の出力する信号
（Ｓ−が減少する場合、ヒステリシス付比較回路（ト）
の、比較基準値は信号（Ｃイに変わっている。よって、
操舵力検出手段■の出力する信号（Ｃ１）以下に低下し
九とき、ヒステリシス付比較回路（至）の出力する信号
はＯＮ信号から０ＦＦ（１号に変換され、電磁クラッチ
ωへの通電を停止する。よって、ポンプ０りの駆動も停
止され操舵補助力は消失する。なお、この比較基準信号
（Ｃ２）を０〜α０３（＃ｍ）の操舵力に対応する信号
に設定すれば、操舵終了直前のステアリングホイール（
１）の操作がヨーイングモーメントの影替を弱められて
円滑となる。

また、車両の後進時においては、リバーススイッチ缶が
接続状態となり、ＯＲ回路（財）の一方の入力部には信
号（ｖｃ）が常に入力されているため、ＯＲ回路６４）
はヒステリシス付比較回路□□□の出力する信号の如何
にかかわらず駆動信号を増幅回路−に出力する。よって
、駆動回路（イ）は電磁クラッチ６１を通電励磁し、ポ
ンプ（４２１とエンジン■を連結し、ポンプ（４ｚを運
転する。これにより、パワーピストンに作動流体が供給
され常に補助力が生じる。このような後進時においては
、その操舵頻度が高く、また、運転者は不自然な姿勢で
のステアリングホイール（１）の操作を余儀無くされる
ため、このように常時パワーステアリング装置に作動流
体が供給され操舵補助力が生じていれば、その操作は容
易となシ、また、常時ポンプ（４２）を駆動していれば
ステアリングホイール（１）の操舵頻度が高くても電磁
クラッチωが頻繁に断続されることが防止され、その機
器の耐久寿命の向上が画れる。

今、−例として第７図に示すように、車両が進路変更を
行い図中曲線囚で示される軌道上を走行し穴場台を説明
すると、その操舵角、操舵力およびパワーステアリング
装置（４）へ供給される作動流体の圧力は、それぞれ図
中曲線（２）。

（Ｅｌ’）　、　ＣＰ）で示される。なお、それぞれの
横軸は車両の走行（曲線（４））に対応する時間を、操
舵角（２）、操舵力ＣＦ’）はそれぞれ横軸の上部が右
方向の転舵、操舵力を、下部が左方向の転舵、操舵力を
示している。すなわち、車両が直進走行にあれば操舵力
ははは零であり、補助力の必要は無くポンプ１３は駆動
されず、よって、車両の燃費には影響を与えない。ここ
で、右方向にステアリングホイール（１）を転舵すると
操舵力は上昇し、この操舵力■が所定の値（ヒステリシ
ス付比較器（至）の比較基準値（Ｃ３）に対応する操舵
力）となれば、電磁クラッチ（至）が制御装置６？）に
よシ通電されてポンプりをエンジン（ハ）に連結し、ポ
ンプ（４３が駆動され流体圧力鱈は上昇する。この俵、
車両の進行方向を再び直進状態に変更するためステアリ
ングホイール（１）を左方向に転舵すれば、操舵力は瞬
間的に零となり、その彼、左方向への操舵力躬が上昇し
基準値（Ｃ８）に対応する操舵力を−える。この時、操
舵力昧所定の値（ヒステリシス付比較器（至）の比較基
準値（Ｃ２）に対応する操舵力）となるため、ポンプ（
４２は、操舵力（Ｐｉがこの値（Ｃコから値（Ｃ１）ま
での開停止する。しかるに、この間の時間は短く、また
、ポンプ（４２１および流体のイナーシャがあるため、
作動流体の圧力は若干低下するのみである。この後の左
方向操舵時においては、ポンプ（４２が駆動し１操舵力
が補助されるため、通常のパワーステアリング装置と同
等に補助力を生じる。さらに、この後、進路変更終了直
前においては、操舵角（Ｒおよび操舵力□の値は徐々に
小さくなシ、操舵力（社）が前述の所定の値に達すれば
制御装置６？）は電磁クラッチ（至）の通電を停止して
ポンプ（４２の駆動を停止する。しかるに、この停止す
る操舵力いの値はほぼ零乃至零の値でおるため、操舵終
了時に残留する車両のヨーイングモーメントの影響を受
けることもない。すなわち、図中破線（ＦＯ）　（ｐｏ
）は従来のパワーステアリング装置の操舵力と流体圧力
を示しているが、この図にみられるような操舵終了直前
にヨーイングモーメントの反力として拡大される操舵力
の上昇が生しない。なお、この従来と本発明とのポンプ
（４′！Ｊの駆動時間の終了時の差は、０．１　（Ｓ　
）程度であり、車両の燃費への影響は無視できる程度の
ものである。

以上説明してきたように、゛この発明によれば、ステア
リングホイールに加えられる操舵力を検出し操舵力に対
応した信号を出力する操舵力検出手段と、この操舵力検
出手段からの信号によりポンプの駆動を制御する制御手
段と、を偏えたパワーステアリング装置の制御装置にお
いて、操舵力が零より大青な所定値を超えるときポンプ
を駆動し、操舵力が前記所定値より小さい零乃至はぼ零
の値に低下するときポンプの駆動を停止するヒステリシ
ス回路を設けるようにしたため、車両の燃費を悪化させ
ることなく、操舵特に操舵終了時の操舵が円滑となり、
その操舵感が向上するという効果が得られる。

また、この実施例においては、変速器が抜進変、速位置
にあれば操舵力とは関係なく、常時パワーステアリング
装置を作動させるようにしたため、上記効果に加えて、
ステアリングホイールの操舵頻度の高い後進走行時の転
舵が容、易になるとともに、この頻度が高いことから生
じる弊害たとえば電磁クラッチの耐久性の低下等を防止
できるという効果が得られる。また、実施例では電磁ク
ラッチ（５１の断続によりポンプ（４１の駆動を制御す
る例のみを示したが、ポンプの駆動源として電動機を用
い九場合にも本発明のヒステリシス回路を設は友ポンプ
の駆動を制御する制御回路を用いれば、前述した実施例
と同様の効果を得られることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にかかるパワーステアリン
グ装置をその油圧系および制御系機器とともに模式的に
示す図、第２図は第１図のパワーステアリング装置を一
部断面して示す図、第３図は第２図のパワーステアリン
グ装置をｌ−１１線で断面して示す図、第４図は第２図
のパワーステアリング装置を第３図中のｆＶ−ｆＶ線で
断面して示す図、第５図は第２図のパワーステアリング
装置を■−ｖ線で断面して示す図、第６図はこの発明の
一実施例に係るパワーステアリング装置の制御装置の制
御手段を示すブロック図、第７図はこの発明のパワース
テアリング装置の制御装置を装着された車両の操舵時に
おける操舵力と操舵角と作動流体圧力との関係を示す図
である。 （１）−・・ステアリングホイール （４）・・・パワーステアリング装置 （至）・・・操舵力検出手段　ＧＩＱ−・・ポンプ６１
）・・・制御手段　　　　（至） （至）・・・ヒステリシス付比較回路（ヒステリシス回
路）６η・・・制御装置 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　　有　我　軍　−部 第５図 第４図 第５図 ｔＡ６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステアリングホイールに加えられる操舵力を検出し操舵
   力に対応した信号を出力する操舵力検出手段と、この操
   舵力検出手段からの信号によりポンプの駆動を制御する
   制御回路と、を備えたパワーステアリング装置の制御装
   置において、前記操舵力が零より大きな所定値を超える
   時ポンプを駆動し、前記操舵力が前記所定値より小さい
   零乃至はぼ零の値に低下する時ポンプの駆動を停止する
   ヒステリシス回路を設けたことを特徴とするパワーステ
   アリング装置の制御装置。