JP2001516671A - 自動車のサーボステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は無軌道自動車のサーボステアリング装置装置に関するもので、サーボステアリング装置の新しい利点のある構造を明らかにするために、サーボモータはステアリングダンパとしての機能と共に、サーボに支援されて操舵を真直ぐな位置に復帰させる機能を担う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は下記により構成される自動車のサーボステアリング装置に関するもの
である。 ・ ステアリングハンドル、特にステアリングハンドル、 ・ ステアリングハンドルに連結されて操舵される車両の車輪、 ・ 操舵される車両の車輪に強制的に連結される復動式の静圧サーボモータ、特 にピストン−シリンダ装置、 ・ 比較的圧力のかからないリザーバータンク、 ・ 液体圧力源、 ・液体圧力源に接続される圧力通路、リザーバータンクに接続される低圧通路、
およびそれぞれがサーボモータの片側に接続される２つのモータ通路を有し、ス
テアリングハンドルと操舵される車両の車輪の相対的な変位に相関して、または
ステアリングハンドルおよび正常位置から外れて操舵される車両の車輪に伝達さ
れる操舵力に相関して、サーボモータに操舵方向の転換を支援するサーボ力を発
生させるためモータ通路に差圧が生じるよう、モータ通路が無圧になるか、また
はリザーバータンクに接続されるように調整される、サーボモータを制御するサ
ーボ弁装置、 ・およびそれぞれの場合に各モータ通路およびそれに接続されるサーボモータ間
にある制御可能な絞り。

【０００２】

【従来の技術】

この種のサーボステアリング装置は、例えばドイツ公開特許４４４６１２３Ａ
１号によって既知であり、自動車に標準的に組み込まれている。この場合、一般
にステアリングハンドルとして設けられるステアリングホイールは、若干の弾性
を有する機械的な貫通駆動装置を介して、操舵される車両の車輪に強制的に連結
される。このときステアリングハンドルおよび操舵される車両の車輪の間に力ま
たはモーメントを伝達するために使用される２つの伝達要素に、復帰力に対抗し
てある程度の限定された相対的な変位が互いの間に発生するようにする。この相
対変位に相関して、サーボモータが生成する所望のサーボ力を発生するようにサ
ーボ弁装置が作動される。ここでサーボ弁の作動は、一方ではステアリングハン
ドルと操舵される車両の車輪間に力およびモーメントを伝達する要素の相対的変
位によって、他方では伝達される力およびモーメントの大きさによって行なわれ
る。

【０００３】 基本的に、ステアリングハンドルおよび操舵される車両の車輪間の機械的な貫
通駆動装置なしで自動車の操舵を行なうことも可能である。この場合は、例えば
サーボ弁装置の制御は、ステアリングハンドルによって与えた操舵角度および操
舵される車両車輪に生ずる実際の操舵角度の期待値および実際値の差に基づき、
したがって純粋に結果に相関して制御される。その結果、サーボモータはステア
リングハンドルによって与えられる設定値に対応して操舵される車両の車輪を作
動させる。

【０００４】 あらゆる車両のステアリング装置において、直線方向への操舵を強要する復帰
装置を備える可能性がある。例えばドイツ公開特許３９１８９８６Ａ１号によれ
ば、このためにばね装置が設けられる。快適性を向上させるため、車両のステア
リング装置には多くの場合ステアリングダンパが備えられ、操舵される車両の車
輪からの衝撃作用を低減させ、またそれによってステアリングハンドルも衝撃な
しに保たれる。ステアリングダンパの機能は、サーボ弁のモータ通路およびサー
ボモータ間の接続にダンパ弁が装着されている場合は、サーボモータによって行
なうことができる。

【０００５】

【本発明が解決しようとする課題】

本発明の課題は、導入部に述べた種類のサーボステアリング装置の新しい利点
のある構造を明らかにすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 この課題は、本発明によって、運転状態において制御可能な絞りが、そうでな
ければ絞りの効果がある状態から比較的絞りの効果のない状態に切り替えられて
、 サーボ弁装置のモータ通路間に差圧を発生するように調整され、直線方向への
操舵から離れる場合は、液体の流れがサーボモータの該当する側に与えられ、液
体圧力が加わることによって直線方向へ作動させる力が生ずるように復帰弁を設
けることによって解決される。

【０００７】 本発明は、操舵が直線方向から外れた方向でサーボ弁装置が正常な位置にある
場合に、サーボモータをステアリングダンパ作用および復帰力の発生のために利
用するという概略的な考えに基づいている。

【０００８】 この目的のため、ステアリングシステムでは直線方向から外れた場合は、復帰
弁によって液体の流れを、サーボモータが直線方向に復帰する場合に液体媒体を
受け入れる側に与える。この液体の流れは、サーボモータの上記の側に配置され
た制御可能な絞りの状態によって種々の方法で作用し、サーボ弁装置がステアリ
ングハンドルに加えられる手動力に対応して正常な位置から外れた位置を占めて
いる限り、制御可能な絞りは絞りの効果のない状態となり、上記の液体の流れは
効果を生ずることなくサーボ弁を経てリザーバータンクに流出できる。これと逆
にサーボ弁装置が正常位置を占めている場合は、制御可能な絞りは絞りの効果を
有し、上記の液体の流れはサーボモータの上記の側で絞られた状態だけで流出す
ることができ、それに伴って多少を問わず高い液圧を発生し、サーボモータに よって直線方向への操舵の復帰力に変換される。

【０００９】 本発明の利点は、サーボモータが制御可能な絞りと共働して、絞りが絞り効果
を持つと直ぐに、自動的にステアリングダンパの役目を果たすことである。

【００１０】 その他の本発明の好ましい特徴は、請求項および特に好ましい実施態様につい
て説明した以下の図面の説明に示される。

【００１１】

【発明の実施の形態】

図１によれば、詳細には表示されていない自動車は、操舵される車輪１を有す
る（前方の）車軸を備え、トラック・ロッド２を介して共通に操舵調整されるた
め、図示された例においては、静圧のサーボモータ４として設けられた復動式の
ピストン−シリンダ装置に形成されたピストンロッドの一部であるラック３に連
結される。ラック３は、操舵軸６を介して操舵できるようにステアリングハンド
ル７に連結されるピニオン５と噛み合う。ステアリングハンドル７の回転操作に
よって車輪１の操舵調整が行なわれ、その逆も同様である。

【００１２】 サーボモータ４の両側は、図示された絞り効果のある位置から比較的絞り効果
のない位置に切り替えることができる制御可能な絞り弁８および９を経て、基本
的に３／４方比例弁の原理で構成されるサーボ弁装置１２のモータ通路１０およ
び１１に接続される。サーボ弁装置１２は圧力通路１３を経て液体ポンプ１４の
高圧側に、低圧通路１５を経て液体ポンプ１４の吸い込み側が接続されている比
較的圧力の低いリザーバータンク１６に接続される。

【００１３】 サーボモータ４の両側は、さらに３／４方弁として構成される復帰弁１９にモ
ータ通路１７および１８によって直接接続される。復帰弁は、入り口２０を経て
、入り口側が液体ポンプ１４の高圧側に接続される流れ制御弁１の出口側に、出
口２２を経てリザーバータンク１６に接続されている。

【００１４】 図１に示される操舵システムは次のように動作する。 車両が直線走行しており手動力を全く必要としないか極めて僅かしか必要とし
ない場合、すべての弁８，９，１２および１９は図１に示した状態である。サー
ボ弁装置１２においては、モータ通路１０および１１ならびに圧力通路および低
圧通路１３および１５は互いに接続されているので、流体ポンプ１４はずっと無
圧で循環する運転を続け、モータ通路１０および１１には同じ（僅かな）液体圧
力が存在する。復帰弁１９のモータ通路１７および１８は遮断されているので、
サーボモータ４の両側は圧力が均衡状態となり、したがってサーボモータ４は全
く調整力を発生していない。絞り弁８および９は絞り効果のある位置にあるので
、サーボモータ４のピストン軸を衝撃的に動かそうとし、且つ車輪１を衝撃的に
動かそうとする外部から加わる衝撃的な操舵力は著しく減衰される。サーボモー
タの両側間の液体媒体の交換、またはサーボモータの片側から液体媒体が流出し
他方に流入することは、絞り効果のある絞り弁８および９を介してのみ行なわれ
る。ステアリングハンドル７が操舵方向の転換のため相当の手動力が必要になる と直ぐに、サーボ弁装置１２はある方向かそれと別の方向に調整される。

【００１５】 これは基本的に既知の方法によって次のように行われる。すなわち、ステアリ ングハンドル７および操舵される車両の車輪１の間の連結は、例えば操舵軸の２
つの部分６’および６”が相対的に互いに限定された範囲のばね変位が可能で、
ステアリングハンドル７および操舵される車両の車輪１の間に操舵力が伝達され
るとそれに応じて多少に拘らず相対的な移動を生ずる。この相対的な移動がサー ボ弁装置１２の調整に利用される。図１においてハンドル７が時計の針の方向す
なわち右側に回転され、このときに操舵力がこれに打ち勝たなければならない場
合は、サーボ弁装置は右側に移動されるので、モータ通路１０は圧力通路１３に
、またモータ通路１１は低圧通路１５に接続される。サーボ弁装置１２はサーボ
弁装置１２に連結されている絞り弁８および９を絞り効果のある位置に切り替え
るように調整する。復帰弁１９の位置は、操舵される車両の車輪１またはそれに 強制的に連結されているラック３の位置にリンクする。

【００１６】 操舵される車輪１が真直ぐな位置にある場合、復帰弁１９は図１に示す位置を
占める。操舵される車両の車輪１が左に旋回されると、図１のラック３は右側に
動かされ、復帰弁１９も右側に移動し、したがってモータ通路１８は入り口２０
に接続される。ラック３が図１の中央位置から左側に移動した場合、すなわち操
舵される車輪１が右に旋回されると、復帰弁１９は左に移動し、この場合入り口
２０はモータ通路１７に接続される。

【００１７】 ここで先ず、ステアリングハンドル７が操舵の真直ぐな位置から時計の針と反
対の方向に大きな手動力が加えられた場合に着目すると、図１のサーボ弁装置１
２は右側の終端位置に向かって移動され、圧力通路１３はモータ通路１０と、モ
ータ通路１１は低圧通路１５に接続される。しかし、操舵はまだ真直ぐな位置か
ら外れてはならない。したがって、復帰弁１９は図１に示された位置を占める。
サーボ弁装置１２の上記の調整によって、両方の絞り弁８および９は絞りの効果
のある位置に変化する。モータ通路１０および１１の間に存在する圧力差は、サ
ーボモータ４の両側に作用し、それによってステアリングハンドル７の手動力を
支援するサーボ力を発生する。

【００１８】 このように操舵される車両の車輪１は左側に旋回しようとする。このためラッ
ク３は図示された中央位置から右側に移動し、復帰弁１９は右側に移動した終端
位置に動き、入り口２０はモータ通路１８に接続される。ステアリングハンドル
７に時計の針と反対方向の十分に大きな手動力が続けて加えられ、サーボ弁装置
１２はそれに対応して右側に移動した位置を占め、絞り弁８および９は絞り効果
のない位置を占めている限り、復帰弁１９に導かれる液体の流れは、この弁１９
の上記の位置によって入り口２０から出口１８に導かれ、開放された絞り弁９お
よびサーボ弁１２の低圧通路１５に接続されているモータ通路１１を経てリザー
バータンク１６に流出し、何ら影響を与えない。

【００１９】 ここで、まだ左に旋回させる操舵のままステアリングハンドル７の手動力がな
くなるまで低減させる。このためサーボ弁装置１２は図１に示す中心位置に戻る
が、操舵された車両の車輪１の位置に応じて作動されている復帰弁１９は、なお
右側に移動した終端位置に留まっている。このとき絞り弁８および９は、サーボ
弁１２が中心位置に戻っているので絞り効果のある位置を占めており、復帰弁１
９の入り口２０から出口１８に流れる液体の流れは、図１におけるサーボモータ
４の右側に作用し、したがって、この液体の流れは絞り弁９の絞り抵抗によって
決定される大きさの液体圧力として作用する。この液体圧力は、操舵される車両
の車輪１を真直ぐな位置に強制的に復帰させる力をサーボモータ４に発生させる
。これによってサーボに支援された操舵の復帰が確実に行なわれる。 操舵される車両の車輪１が真直ぐな位置になると直ぐに、復帰弁１９は図１に
示す中央位置に復帰し、上記の復帰力は遮断される。

【００２０】 図２に示される実施態様は、先ず絞り弁８および９の代わりに、並列に配置さ
れた閉止弁８”および９”を有する絞り管８’および９’が設けられていること
がことが図１に示される実施態様と異なる。弁８”および９”が閉止位置を占め
ると、それぞれの絞り管８’および９’が有効となる。弁８”および９”が開放
された場合は、それぞれの絞り管８’および９’は無効となる。

【００２１】 図２にはそれ以外に、図１の絞り弁８および９に相当する並列の絞り管８’お
よび９’が組み合わされた閉止弁８”および９”が、サーボ弁装置１２の入り口
１３における圧力に相関して制御される。この圧力はサーボ弁装置１２が図２に
示される中央位置を占めている場合は比較的低い。これに対してサーボ弁装置１ ２が右または左に調整されている場合は圧力は相当上昇し、所定の圧力しきい値
を超えると閉止弁８”および９”（またはこの代わりに設けられる絞り弁８およ
び９、図１参照）が開放される。中央位置からのサーボ弁装置の調整は、ステア リングハンドル７および操舵される車両の車輪１の間に伝達される操舵力、また
は操舵モーメントによって行なわれるので、ここでもサーボ弁装置１２のモータ
通路１０および１１およびサーボモータ４の間のそれぞれの絞り８’および９’
は上記の力またはモーメントに相関して有効となる。

【００２２】 最後に図２には、図１の流れ制御弁２１の変わりに流れ分配弁２３が設けられ
る。これによって、復帰弁１９を完全に閉止する中央位置を有する３／３方弁と して形成させ、この弁１９とリザーバータンク１６との接続を省略する可能性が
提供される。このため、復帰弁１９の中央位置においては接続２０を経て液体媒
体が流出しない利点が生ずる。それ以外は、図２のシステムは方向転換時に図１
のシステムと基本的に同じ作用をする。

【００２３】 図３の実施態様は、復帰弁１９および流れ分配弁２３の間の逆止弁２４によっ
て、流れ分配弁２３の方向が空になることを防ぐ液体アキュムレータ２５が設け
られていることが、図２の実施態様に対して本質的に異なっている。これによっ て復帰弁１９の入り口２０の圧力変動が著しく低減される。さらに、復帰弁１９ が図示の閉止位置から離れた場合、高い圧力が直ちに使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を実施するため特に好ましい態様を示す回路構成図である。

【図２】 本発明を実施するため特に好ましい態様を示す回路構成図である。

【図３】 本発明を実施するため特に好ましい態様を示す回路構成図である。

【符号の説明】

１ 車輪、２ トラック・ロッド、３ ラック、４ サーボモータ、５ ピニ オン、６ 操舵軸、６' 操舵軸、６" 操舵軸、７ ステアリングハンドル、８ 絞り弁、８' 絞り管、８" 閉止弁、９ 絞り弁、９' 絞り管、９" 閉止弁 、１０ モータ通路、１１ モータ通路、１２ サーボ弁装置、１３ 圧力通路 、１４ 液体ポンプ、１５ 低圧通路、１６ リザーバータンク、１７ モータ 通路、１８ モータ通路、１９ 復帰弁、２０ 入り口、２１ 流れ制御弁、２ ２ 出口、２３ 流れ分配弁、２４ 逆止弁、２５ アキュムレータ。

【手続補正書】

【提出日】平成１２年４月２８日（２０００．４．２８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】 サーボモータ４の両側は、さらに３／４方弁として構成される復帰弁１９にモ
ータ通路１７および１８によって直接接続される。復帰弁は、入り口２０を経て
、入り口側が液体ポンプ１４の高圧側に接続される流れ制御弁２１の出口側に、
出口２２を経てリザーバータンク１６に接続されている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】 これは基本的に既知の方法によって次のように行われる。すなわち、ステアリ ングハンドル７および操舵される車両の車輪１の間の連結は、例えば操舵軸の２
つの部分６’および６”が相対的に互いに限定された範囲のばね変位が可能で、
ステアリングハンドル７および操舵される車両の車輪１の間に操舵力が伝達され
るとそれに応じて多少に拘らず相対的な移動を生ずる。この相対的な移動がサー ボ弁装置１２の調整に利用される。図１においてハンドル７が時計の針の方向す
なわち右側に回転され、このときに操舵力がこれに打ち勝たなければならない場
合は、サーボ弁装置は右側に移動されるので、モータ通路１０は圧力通路１３に
、またモータ通路１１は低圧通路１５に接続される。サーボ弁装置１２はサーボ
弁装置１２に連結されている絞り弁８および９を絞り効果のない位置に切り替え
るように調整する。復帰弁１９の位置は、操舵される車両の車輪１またはそれに 強制的に連結されているラック３の位置にリンクする。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】 ここで先ず、ステアリングハンドル７が操舵の真直ぐな位置から時計の針と反
対の方向に大きな手動力が加えられた場合に着目すると、図１のサーボ弁装置１
２は右側の終端位置に向かって移動され、圧力通路１３はモータ通路１０と、モ
ータ通路１１は低圧通路１５に接続される。しかし、操舵はまだ真直ぐな位置か
ら外れてはならない。したがって、復帰弁１９は図１に示された位置を占める。
サーボ弁装置１２の上記の調整によって、両方の絞り弁８および９は絞りの効果
のない位置に変化する。モータ通路１０および１１の間に存在する圧力差は、サ
ーボモータ４の両側に作用し、それによってステアリングハンドル７の手動力を
支援するサーボ力を発生する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】 最後に図２には、図１の流れ制御弁２１の代わりに流れ分配弁２３が設けられ
る。これによって、復帰弁１９を完全に閉止する中央位置を有する３／３方弁と して形成させ、この弁１９とリザーバータンク１６との接続を省略する可能性が
提供される。このため、復帰弁１９の中央位置においては入り口２０を経て液体
媒体が流出しない利点が生ずる。それ以外は、図２のシステムは方向転換時に図
１のシステムと基本的に同じ作用をする。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ・ ステアリングハンドル、特にステアリングホイール、 ・ 操舵のためステアリングハンドルに連結され操舵される車両の車輪、 ・ 操舵される車両の車輪に強制的に連結される復動式の静圧サーボモータ、特
   にピストン−シリンダ装置、 ・ 比較的圧力のかからないリザーバータンク、 ・ 液体圧力源、 ・ 液体圧力源に接続される圧力通路、リザーバータンクに接続される低圧通路
   、およびそれぞれがサーボモータの片側に接続される２つのモータ通路を有し、
   ステアリングハン ドルと操舵される車両の車輪の相対的な変位に相関して、ま
   たはステアリングハンドルおよび正常位置から外れて操舵される車両の車輪に伝
   達される操舵力に相関して、サーボモータに操舵方向転換を支援するサーボ力を
   発生させるためモータ通路に差圧が生じるよう、モータ通路が無圧になるか、ま
   たはリザーバータンクに接続されるように調整されるサーボモータを制御するサ
   ーボ弁装置、および、 ・ それぞれの場合に各モータ通路およびそれに接続されるサーボモータの間に
   ある制御可能な絞りとから構成される無軌道自動車のサーボステアリング装置に
   おいて、 運転状態において制御可能な絞り（８，９，８’ ，９’ ）が、絞りの効果が
   ある状態から比較的絞りの効果のない状態に切り替えられてサーボ弁装置のモー
   タ通路間に差圧を発生するように調整され、および、直線方向の操舵から離れる
   場合は、作動液体がサーボモータ（４）の該当する側に与えられ、液体圧力が加
   わることによって真直ぐな方向へ作動させる力を生じさせるように復帰弁（１９
   ）が設けられることを特徴とするサーボステアリング装置。
2. 【請求項２】 サーボ弁装置（１２）が絞り（８，９，８’ ，９’ ）を制御す
   ることを特徴とする請求項１によるサーボステアリング装置。
3. 【請求項３】 絞り（８，９，８’ ，９’ ）がサーボ弁装置に強制的に連結さ
   れているか、またはその一部として構成されていることを特徴とする請求項１に
   よるサーボステアリング装置。
4. 【請求項４】 絞り（８，９，８’ ，９’ ）が圧力通路（１３）の圧力に相関
   して制御可能であることを特徴とする請求項１によるサーボステアリング装置。
5. 【請求項５】 復帰弁（１９）の入り口（２０）が流れ制御弁（２１）を介して
   圧力源（１４）に接続されることを特徴とする請求項１ないし４の何れかによる
   サーボステアリング装置。
6. 【請求項６】 復帰弁（１９）の入り口（２０）が流れ分配弁（２３）を介して
   圧力源（１４）に接続されることを特徴とする請求項１ないし４の何れかによる
   サーボステアリング装置。
7. 【請求項７】 復帰弁（１９）の入り口（２０）にサーボ弁装置（１２）の方向
   が空になることを防止するための液体アキュムレータが配置されていることを特
   徴とする請求項１ないし６の何れかによるサーボステアリング装置。
8. 【請求項８】 操舵が真直ぐな位置から外れる場合、復帰弁（１９）の片側の出
   口（１７，１８）がその都度サーボモータ（４）の片側に直接接続されることを
   特徴とする請求項１ないし７の何れかによるサーボステアリング装置。