JPS6364870A - パワ−ステアリング装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両の走行速度に応じてステアリング操作系
の剛性を変化させ、これによって車速に適したステアリ
ング操作力が得られるように機能する油圧反力！！！１
構を備えたパワーステアリング装置に関するものである
。

（従来の技術） 上記の油圧反力機構を備えたパワーステアリング装置と
しては、これまでにも種々の構造のものが提供されてお
り、本出願人によっても既に同種の出願がなされている
（例えば特願昭５９−１３７８６号参照）。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の油圧反力機構を備えたパワーステアリング装置に
おいては、車両の低速走行時に較べて高速走行時のステ
アリグ操作系の剛性が常に高くなる。このため、車両の
走行時間が長くなると運転者の操作感覚の慣れや疲労感
に伴い、ステアリング操作が段々と重く感じられて操作
フィーリング上好ましくない。

本発明はこのような問題点の解決を、その目的とするも
のである。

（問題点を解決するための手段） 上記の問題点を解決するために本発明は次のように構成
している。

まず、本発明は油圧に応じてステアリング操作系の剛性
を変化させるように機能する油圧反力機構を偏えている
。この油圧反力機構のドレーン回路には、供給電流によ
って弁開口面積がｕＪ　ＩｌｌされるＭｖＡ弁が組込ま
れている。つまり、この電磁弁の弁開口面積に応じて上
記油圧反力機構の油圧が制御されるようになっている。

上記の電磁弁に対する電流値を決定するための信号を出
力する制御回路は、イグニッションスイッチの最初のオ
ン操作によって出力される信号を起算点とし、クロック
回路からの信号に基づいて車両の走行時間を算出するよ
うに構成されている。

しかし、この制御回路は車両の走行時間が一定時間を越
えると車両走行速度に応じた車速センサーからの信号と
は無関係にステアリング操作系の剛性を低下させるべく
、前記の電磁弁に信号を出力するように構成している。

（作　用） 上記の構成によれば、車両が高速で走行しているときに
１．を前記制御回路からの信号に基づいて電磁弁の弁開
口面積が絞られる傾向となり、もって前記油圧反力機構
のドレーン回路におけるフルードの流量が低減する。こ
の結束、油圧反力機構（こよるステアリング操作系の剛
性が高められ、高速走行に適したステアリングの操作抵
抗が得られる。

車両の走行時間が一定時間を越えると、前記制御回路か
らの信号に基づき、例え高速走行状態であってら電磁弁
の弁開口面積が開放される傾向となる。このため、上記
油圧反力機構のドレーン回路におけるフルード流量が増
加する。これにより、油圧反力機構によるステアリング
操作系の剛性が低下し、長時間の走行に伴う運転前の操
作慣れや疲労感等に適したステアリング操作抵抗が得ら
れる′こととなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

まず、ラックアンドビニオン式パワーステアリング装置
のｌＩｌ断面を表わした第２図において、バルブハウジ
ング１の内部にはステアリングホイール（図示しない）
からその操作に伴う回転力を受けるバルブシャフト５が
、その輸心回りに回転するように軸支されている。また
、同じくバルブハウジング１内において上記バルブシャ
７１−５の外周には、このバルブシャフト５と共にパワ
ーステアリング装置のコントロールバルブ３を構成する
バルブボディ４が、このバルブシャフト５に対して相対
回転可能に組込まれている。

上記バルブハウジング１の下部には、ギヤハウジング２
が互いの内部を連通さぽた状態で固定されている。この
ギヤハウジング１の内部にはビニオンシャフト１０が、
上記パル１シｔ／フト５と同軸上において回転可能に軸
支されており、かっこのビニオンシャフト１０と上記バ
ルブボディ４とは互いに一体関係で回転するように結合
されている。なお、ビニオンシャフト１０と一体に形成
されているビニオン１０ａは通常よく知られているよう
にラックパー１１のラック歯１１ａと常に噛合っている
。したがって、ビニオンシャフト要１０の回転とラック
パー１１の軸方向へのスライド動作とは互いに連動関係
にあり、ラックパー１１のスライド動作が車両の操舵輪
（図示しない）へステアリング操作力として伝えられる
のである。

上記バルブシャフト５の軸心には、トーションバー１２
が組込まれている。この＋−−ジョンバー１２の上部は
ビン１３によってバルブシャフト５に結合され、かつ下
部は別のピン１４によって上記ビニオンシャフト１０に
結合されている。これにより、バルブシャフト５の回転
は上記１−−ジョンバー１２を通じてビニオンシャフト
１０へ伝達されることとなる。

次にパワーステアリング装置の油圧反力機構１５につい
て説明すると、上記ピニオンシャフト１Ｏの上部はバル
ブハウジング１内に位置しており、このとニオンシャフ
ト１０の内部には第２図の■−■線断面を表わした第３
図から明らかなように左右一対のシリンダ１６．１７が
形成されている。

これらの各シリンダ１６．１７の内部には、前記バルブ
シャフト５の外周面から左右へ一体に張出させた羽根板
２０がそれぞれ位置している。しかも、各シリンダ１６
．１７内にはそれぞれ二個のプランジャ２１が、上記の
羽根板２０をその両側から挟みつけるような位置関係で
組込まれている。

さて、前記のコントロールバルブ３はバルブハウジング
１に形成された四個のボート６〜９を備えており、油圧
反力機構１５についても第２図及び第３図に示すように
バルブハウジング１に形成したボート１８．１９をそれ
ぞれ儀えている。そこで、これら各ボートの油圧配管を
、パワーステアリング装置の概略を表わした第１図によ
って説明すると、まずコントロールバルブ３の一つのボ
ート６は分流弁３０を通じてポンプ３１に連通していて
、このポンプ３１からコントロールバルブ３内に所定の
フルードが送油されるようになっている。また、別のボ
ート７はリザーバタンク３２に通じており、さらに別の
ボート８，９はステアリング操作のアシスト機能を果す
パワーシリンダ３３の左右のシリンダ室にそれぞれ連通
している。

なお、このパワーシリンダ３３内のピストンに連動する
のが前記のラックパー１１であり、このラックパー１１
の軸方向のスライド動作を油圧作用によって補助するこ
とでステアリング操作がアシストされるのである。

一方、油圧反力機構１５における前記のボート１８は、
前記の分流弁３０を通じてポンプ３１に連通しており、
このポンプ３１から油圧反力機構１５の各シリンダ１６
．１７内にフルードが送油されるようになっている。ま
た、別のボート１９はドレーン回路３５を通じて前記の
リザーバタンク３２に通じている。

さて、第１図において前記油圧反力機構１５のドレーン
回路３５には電磁弁３４が組込まれている。この電磁弁
３４はそのコイルに供給される電流に応じて弁開口面積
が制御されるように構成されている。そして、この電磁
弁３４のコイルに供給される’ａｆ流１と弁開口面積Ｓ
との関係は、第４図で示す特性となるように予め設定さ
れている。

すなわち、電磁弁３４に対する供給電流Ｉが増加するに
伴って弁開口面積Ｓ　Ｇ、を開放し、供給電流Ｉが減少
すれば弁開口面積Ｓは絞られるのである。

次に、第１図において前記電磁弁３４のコイルに対する
供給電流Ｉを制御するための制御回路５０について説明
する。まず、この制御回路５０には車両の走行速度を感
知する車速センサー４０からのパルス信号と、イグニッ
ションスイッチ４１のオン、オフ操作によって発生する
信号と、クロック回路４２によって所定のく例えば１履
秒）のパルス幅をもって所定の周期で発生する矩形パル
ス信号と、モード切換スイッチ４３からの後述する切換
信号とがそれぞれ入力される。そして、この制御回路５
０は上記の各信号に基づいて前記電磁弁３４のコイルに
電流を供給するための信号を出力するマイクロコンピュ
ータ５１と、このマイクロコンピュータ５１からのディ
ジタル信号をアナログ信号に変換し、かつその信ｑに対
応する電流を電磁弁３４のコイルに供給するディジタル
・アナログ変換器５２とを備えている。また、上記のマ
イクロコンピュータ５１は第９図で示すフローチャーｉ
・に対応したプログラムを記憶した読込み専用メモリ（
ＲＯＭ）、このプログラムを実行する中央処理袋ｆ！！
（ＣＰＵ）及び同プログラムに必要な変数を一時的に記
憶する読込み可能メモリ（ＲＡＭ）等を備えている。

上記のように構成したパワーステアリング装置において
、図示しないステアリングホイールの操作によって第２
図及び第３図で示すバルブシャフト５が左右いずれかの
方向に回転操作されると、このバルブシャフト５はピニ
オンシャフト１０及びこれと一体関係にある前記バルブ
ボディ４に対し、トーションバー１２の捩れ量の範囲で
相対的に回転する。このことは、コントロールバルブ３
を構成するバルブボディ４とバルブシャフト５との間に
相互の回転方向のずれが生じる。この結果、第１図で示
すポンプ３１から分流弁３０を通じてコントロールバル
ブ３に送油されているフルードが、ボート８，９のいず
れか一方を通じてパワーシリンダ３３の左右いずれかの
シリンダ室に送油されることとなる。これにより、周知
のようにラックパー１１を左右いずれかの方向へスライ
ドさせる力が生じ、もってステアリング操作がアシスト
される。なお、コントロールバルブ３によって例えばパ
ワーシリンダ３３の右シリンダ室にフルードが送油され
た場合、左シリンダ室のフルードは同じくコン］・ロー
ルバルブ３を通じてボート７からリデーバタンク３３に
戻される。

・一方、上記のポンプ３１から送り出されるフルードは
、前記の分流弁３０を通じて油圧反力機構１５における
両シリンダ１６．１７にも常時送油されている。そして
、この油圧反力機構１５のドレーン回路３５に設けた前
記ｒｉ電磁弁４の供給電流■を制御することで、前述し
たようにそのバルブ開口面積Ｓが調整され、もってドレ
ーン回路３５を流れるドレーン流量が制御される。つま
り、′Ｆｉ磁電磁４に対する供給電流Ｉが小さい場合は
、第４図で示す特性にしたがって弁開口面積Ｓが絞られ
、油圧反力機構１５の両シリンダ１６．１７に対する油
圧が上昇する。この結果、シリンダ１６．１７内の各プ
ランジャ２１がバルブシャフト５の羽根板２０をその両
側から強力に押圧することとなる。このため、バルブシ
ャフト５とピニオンシャフト１０との相対的な回転は、
前記トーションバー１２の捩れ抵抗に、各プランジャ２
１の押圧力が加わった状態で抑制されることとなり、ス
テアリング操作系の剛性が高められる。そこで、このス
テアリング操作系の剛性をｋとしたとき、この剛性にと
電磁弁３４における弁開口面積Ｓとの関係は第５図で示
す特性となるように設定されている。

また、電磁弁３４に対する供給電流■と車速Ｖとの関係
は第６図で示す特性となるように設定されている。

さて、第１図で示す前記のモード切換スイッチ４３は制
御回路５０に対してモードエあるいはモード■の切換信
号を発生するもので、モードエの場合にはその制御係数
ａを「１」とする。そして、モード■の場合は第７図（
Ａ）及び第７図（Ｂ）で示すように運転時間あるいは休
息時間の経過に応じて制御係数ａが「１」から「ａｌ」
に切換ねるようになっている。つまり、上記のモード切
換スイッチ４３は、侵で詳しく説明するように運転者の
疲労度等に応じてステアリング操作系の剛性を変化させ
るか否かを選択するためのスイッチであって、例えばモ
ード■のときは上記１１１１０回路５０にオンの信号を
出力し、モード■のときはオフの信号を出力する。

なお、上記のモード■によるυｊ＠係数ａ、イグニッシ
ョンスイッチ４１および時刻ｔの関係は第８図で示すタ
イムヂャートのように設定されている。この第８図にお
いてイグニッションスイッチ４１が最初にオンされた時
刻ｔ１からの杼道時間が運転時間Δｔである。また、上
記の時刻ｔ１ののち、イグニッションスイッチ４１がオ
フに切換えられる時刻ｔ４から再びオンに切換えられる
時刻ｔ６よでの時間Δｆ−が運転者の休息時間である。

次に、前記電磁弁３４のコイルに対する供給電流Ｉを制
御するための制御回路５０におけるマイクロコンピュー
タ５１の機能を、第９図で示すフローチャー１・に従っ
て説明ザる。まず、マイクロコンピュータ５１の電源を
オンにすることによってその中央処理装置がプログラム
の実行を開始（スタート）する。これに伴い、第９図で
示すステップ１００において前記の運転時間Δ１ならび
に休息時間Δを−を共にゼロとする。そして、ステップ
１０１においてイグニッションスイッチ４１がオンか否
かを判断する。イグニツシ」ンスイッチ４１がオンであ
ればＹＥＳの判断をし、次のステップ１０２においてそ
の時刻ｔｌ　　（第８図参照）を読込む。続いてステッ
プ１０３において車速Ｖ及び現時刻ｔを読込み、ステッ
プ１０４において運転時間Δｔを算出する。

次にステップ１０５において運転時間Δｔがピロより大
さいか否かを判断し、ＹＥＳであ机Ｉ３τステップ１０
６において車速Ｖに応じた電流Ｉ（第６図参照）を詐出
する。この侵ステップ１０８においてモード■であるか
否かを判断し、ＹＥＳと判断された場合にはステップ１
０９においてモード■による運転時間Δｔに応じた制御
係数ａを第８図のタイムチャートに基づいて算出する。

なお、前記のステップ１０５においてＮＯと判断された
場合はステップ１０７において運転時間Δｔをゼロと決
定し、その後はステップ１０６、ステップ１０８を経て
ステップ１０９に進み、ここで運転時間へｔをゼロとし
たうえでモード■による制御係数ａｌｆｉｎ出されるこ
ととなる。

上記のステップ１０９においてモード■による制御係数
ａを粋出したのちは、ステップ１１１において前記の電
磁弁３４のコイルに対するυ１罪電流値ｌｘを（ｌｘ−
Ｉ−ａ）によって算出する。

そして、このステップ１１１において得られた制御１ｆ
ｆｉ流値ｌｘを電磁弁３４のコイルに供給するための信
号を出力する。

なお、ステップ１０８においてＮＯと判断された場合は
ステップ１１０において制御係数ａを「１」と決定し、
ステップ１１１でその制御係数ａに応じた制ｔｌｌ電１
値ｌｘを粋出し、これに基づく信号を電磁弁３４に供給
するための信号を出力する。

次にステップ１１２においてイグニッションスイッチ４
１がオンであるか否かを再び判断し、ＹＥＳと判断され
た場合はスフツブ１０３に戻って以下循環処理を続ける
。

前記のステップ１０１あるいはステップ１１２において
Ｎｏと判断された場合にはステップ１１３に進み、イグ
ニッションスイッチ４１がオフとなった時刻ｔ４　　（
第８図参照）を読込む。続いてステップ１１４において
運転の休息時間Δを−を咋出する。次にステップ１１５
において休息時間Δｔ′が第８図で示づ時刻ｔ４から時
刻ｔ５までの時間Δｔ５より大ぎいか否かを判断し、Ｙ
ＥＳと判断された場合にはステップ１１６において休息
時間Δｔ′−Δｔ５と決定する。なお、この時間Δｔ５
はイグニッションスイッチ４１をオフにすることにより
、モード■における制御係数ａが「ａｌ」から「１」に
切換わる時間であって、これは休息時間Δｔ′の最大値
である。つまり、これ以上体息時間へｔ′を増やしても
モード■の制御係数ａには何ら影響を生じない。

次にステップ１１７において三たびイグニッションスイ
ッチ４１がオンであるか否かを判断し、ＹＥＳと判断さ
れた場合にはステップ１０２に進んで以下処理を続ける
。また、ステップ１１７においてＮｏと判断された場合
はステップ１１４に戻り、以下循環処理を続ける。

なお、ステップ１１５においてΔｔ′がΔｔ５より小さ
くてＮＯと判断された場合は、そのままステップ１１７
に進む。

上述したようにして制御回路５０から出力される信号に
基づき、電磁弁３４のコイルに対する供給′＃ｉ流ｌｘ
を決定する。これにより、例えば前記のモードｌ７ＩＪ
％スイッチ４３の操作によってモード■を選択した場合
、第８図で示す運転時間Δｔの経過によってモード■に
おける制御係数ａが「１」から「ａｌ」に切換ねると、
電磁弁３４に対する電ｉ値ｌｘはモード■を選択した場
合よりも大さくなる。この結果、第４図で示す特性図か
ら明らかなように電磁弁３４の弁開口面積Ｓも増加し、
これによって第５図で示４特性図から明らかなようにス
テアリングの操作剛性ｋが低下する。したがって、例え
高速走行状態であってもその運転時間Δｔが長い場合に
は、運転者の疲労感等に合せてステアリング操作力を小
さくし、その操作フィーリングを良好にする。

また、モード■において運転者が一定の休息時間Δｔ′
をとったのちに運転を再開した場合でも、この休息時間
Δを−を考慮した上で運転時間Δｔを算出しく第９図の
ステップ１０４参照）、これに応じたモードＨの制御係
数ａを得ているため、長距離運転による運転者の疲労感
等を正確に把握することができる。

なお、前記のモード切換スイッチ４３によってモードエ
を選択した場合は、中速に応じた中速センサー４０から
の信号に基づき、第６図で示す特性で明らかなように車
速■の変化に応じて電磁弁３４のコイルに対する供給ｌ
ｆ流Ｉを制即し、第４図及び第５図で示す特性に基づい
てステアリングの操作剛性ｋを決定する。つまり、高速
走行時にはステアリング操作系の剛性ｋを増大させ、ス
テアリング操作に抵抗感を与えるのである。

（発明の効果） 以上のように本発明は、イグニッションスイッチ、クロ
ック回路及び車速センサーからのそれぞれの信号が入力
される制御回路により、車両の走行速度とは別に車両の
走行時間を算出し、これが一定時間を越えたときには車
両走行速度とは無関係にステアリング操作系の剛性を低
下させるべく、油圧反力機構のドレーン回路に組込まれ
ている電磁弁に対してその弁開口面積を制御するための
電流値決定の信号を出力するように構成したため、例え
ば長時間の高速走行によって運転者に操作感の慣れや疲
労感が生じたときには、通常の轟速走行状態と比較して
ステアリング操作系の剛性を低下させ、もって運転者の
疲労感等に応じたステアリング操作フィーリングを得る
ことができるといった利点を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はパワーステアリ
ング装置と電磁弁１ｌＩ１１１回路との関連を表わした
概略図、第２図はラックアンドビニオン式パワーステア
リング装置の縦断面図、第３図は第２図の■−■線断面
図、第４図は電磁弁に対する供給′Ｆｉ流と弁開口面積
との関係を表わした特性図、第５図は弁開口面積とステ
アリング操作系の剛性との関連を表わした特性図、第６
図は車速と電磁弁に対する供給電流との関連を表わした
特性図、第７図（Ａ）はモード■におけるυ１＠係数ａ
と運転時間との関連を表わした特性図、第７図（Ｂ）は
モード■における制御係数ａと休息時間との関連を表わ
した特性図、第８図はイグニッションスイッチとモード
■における制御係数との関連を表わしたブイムチレート
、第９図はマイクロコンピュータのフローチャートであ
る。 ３・・・コントロールバルブ １５・・・油圧反力機構 ３３・・・パワーシリンダ ３４・・・電　　磁　　弁 ３５・・・油圧反力機構のドレーン回路４０・・・車速
センサー ４１・・・イグニッションスイッチ ４２・・・クロック回路 ５０・・・制御回路 出願人　　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　　弁叩士　岡田英彦（外３名）第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステアリング操作に連動するコントロールバルブによっ
   てアシスト用のフルードの給排が制御されるパワーシリ
   ンダと、油圧に応じてステアリング操作系の剛性を変化
   させるように機能する油圧反力機構と、この油圧反力機
   構のドレーン回路に組込まれ、その供給電流によつて弁
   開口面積が制御される電磁弁とを備え、この電磁弁の弁
   開口面積に応じて前記油圧反力機構の油圧を制御するよ
   うに構成したパワーステアリング装置であって、前記の
   電磁弁に供給される電流値を決定するための信号を出力
   する制御回路は、イグニッションスイッチの最初のオン
   操作によって出力される信号を起算点とし、クロック回
   路からの信号に基づいて車両の走行時間を算出し、これ
   が一定時間を越えると車両走行速度に応じた車速センサ
   ーからの信号とは無関係にステアリング操作系の剛性を
   低下させるべく、前記の電磁弁に信号を出力するように
   構成してなるパワーステアリング装置。