JPH0332980A

JPH0332980A - 自動車用パワーステアリング・システム

Info

Publication number: JPH0332980A
Application number: JP2165827A
Authority: JP
Inventors: Hans-Christof Klein; ハンス―クリストフ・クライン; Dr Manfred Kahrs; マンフレート・カールス; Peter Drott; ペーター・ドロット; Wilhelm Beer; ビルヘルム・ベーア; Juergen Balz; ユルゲン・バルツ; Kurt Wollsiffer; クルト・ボルジファー
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1989-06-26
Filing date: 1990-06-26
Publication date: 1991-02-13
Also published as: DE3920862A1; GB2233293B; FR2648776B1; GB2233293A; DD300360A5; FR2648776A1; PL285726A1; IT1240896B; IT9020341A1; CS298990A2; IT9020341A0; GB9012244D0

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）この発明は、請求項１の好適部分に説明されるような形
式の、自動車用パワーステアリングシステムに関する。

（従来の技術）前述のステアリング・システムは、ＤＥ−Ｏ３３１００
０６７において明白に説明されるように、電力は速度に
応答して電気モータに供給される。しかし、これはステ
アリング・システムが作動したときにのみ適用される。

（発明が解決しようとする課題）ポンプが常に動作するパワーステアリング・システムに
比べ、そのパワーステアリング・システムは、エネルギ
節約には役立つが、緊急事態が生じたときに、即座にそ
の全サーボ力を提供することができない。

従ってこの発明の目的は、少ないエネルギで動作し、電
気モータの発熱が少なく、応答時間が極めて短く、しか
も簡単な構造を特徴とする、前述した形式の自動車用パ
ワーステアリング・システムを提供することである。

（課題を解決するための手段及び作用）この問題は請求
項１に記載した本発明の特徴を実施することによって解
決できる。

この発明の解決方法によれば、電気モータは、例えば通
常外部に設けられる領域のような高速で、オフされる。

都市交通で頻繁に使用される速度領域において、ポンプ
はいわゆる°スタンバイ”モードで動作し、電気的エネ
ルギを節約する一方、それによって油圧流体が加熱する
ことが無いので、油圧に関係する部品の寿命とシステム
の総合的効率に良い影響を及ぼす。約２０　ｋ　ｍ　／
　ｈ以外の速度領域において、電気モータは通常”スタ
ンバイ”モードで動作するが、高い油圧が突然要求され
る場合、このような要求はポンプが既に回転している場
合に、極めて短時間の間に満足することができ、全出力
を発生することができる。

本発明の好適実施例によれば、油圧サポート（ｈｙｄｒ
ａｕｌｉｃ　５ｕｐｐｏｒｔ）は、所定の操舵トルク・
スレショルド（ｓｔｃｅｒｌｎｇ　ｔｏｒｑｕｅ　ｔｈ
ｒｅｓｈｏｌｄ）が越えられた時にだけ動作し、それに
よって、最小サポート要求がある時にのみ電気モータの
出力が上昇する。これは、エネルギ節約効果を改善し、
勿論それによって、ノイズの発生を最小限に抑えること
ができる。

電気モータの電源は、例えばセンタータップ・バッテリ
または二つのバッテリよりなるバッテリから供給される
のが望ましい。中間の速度領域においてバッテリ電圧が
出力される一方、低速度のときに高出力要求が生じたと
き、バッテリは直列に接続される。

この発明の他の実施例によれば、電気モータは速度に応
答して励起される二つの励起巻線が提供される。

パワーステアリング・システムが、標準的自動車用バッ
テリで動作し、単一位相電気モータにより動作する場合
、対応する持続ファクタのパルス休止（ｐｕｌｓｅ−ｐ
ａｕｓｅ）動作の採用は、特に低電圧損失を達成するの
に適している。

更に、以下に示すこの発明の実施例に関する説明、及び
図面を参照することによって、この発明の有益な特徴及
び動作方法が明示される。

（実施例）第１図はステアリング機構を示しており、ステアリング
・シャフト２とハウジング３の間の機構部は、制御バル
ブの制御スライド１を作動するのに使用される。この目
的に関して、ステアリングギアのハウジング３は車のボ
デーに固定される。

ステアリングギアはラック・アンド・ピニオン・ステア
リングギアとして構成され、角度歯が設けられる。駆動
ピニオン５を作動させるステア、リング・シャフト２の
区分（ｓｅｃｔｉｏｎ）４は、軸方向に移動可能な方法
でハウジング３の内部に位置する。

この軸の可動性は、ステアリング・シャフトに軸的に固
定されたボールベアリング６の外リングがストップ７と
８の間の滑り面上を移動可能に案内されることによって
達成される。

ステアリング・シャフト１の区分４は、結合部材９にピ
ボット接続され、この結合部は区分４の球面構成の端部
１０によって、なべ形式（ｐａｎ−ｔｙｐｅ）の方法で
塞がれる。ネジ１１は、制御スライド１との接合、及び
ハウジング３との連携に関して結合部材９にねじ込まれ
、予め弾力的負荷が加わり、拘束されたスプリング要素
１２が介在する。ステアリング・シャフトの区分４の軸
ストロークの均整をとるために、ステアリング・シャフ
トは均衡する方法でステアリング・ホイールと関連する
。

運転者によって、−度ステアリング・ホイールが一方向
に回転されると、駆動ピニオン５の回転運動は、ギアラ
ック（ｇｅａｒ　ｒａｃｋ）１４の軸方向運動に変換さ
れる。角度歯によって、区分４の軸方向の力成分は、ス
テアリング・ホイールの回転方向に依存して、ボールベ
アリング６の外リングがストップ７またはストップ８に
接触するまで、その部分の軸方向変位の発生に影響する
。このようにして、圧力は操舵の方向に応答して、制御
スライドｌに供給される。制御スライド１は、一般に知
られる方法で、作動ピストンが提供され、機械ステアリ
ング機構に接続されるワーキング・シリンダ（ｗｏｒｋ
ｉｎｇ　ｃｌｌｎｄｅｒ）　（図示せず）に対する圧力
を規制する。制御スライド１は、ポンプ接続１５、高圧
力発生面を示すワーキング・シリンダのチャンバ（チャ
ンバー接続１６）及び圧力が適用されないコンテナ（コ
ンテナ接続１７）の間の動作を規制する。

第２図はポンプを駆動する電気モータに使用される励起
回路を概略示す。ステアリング・シャフト２は、例えば
第１図に示されるような形式の総合制御バルブを有し、
油圧シリンダが接゛続されるステアリングギアに導かれ
る。制御バルブまたは駆動ピニオンには、方向センサ（
ｗａｙ　５ｅｎｓｏｒ）が供給され、このセンサの信号
は接続部２０を介して、電子制御手段２１に供給される
。更に、操舵速度及び／または操舵トルクセンサ２２の
信号、及び車速センサ２３の信号は、人力信号を形威し
、電子制御手段２１に供給され、この車速センサ信号は
、電子速度メータまたはアンチ・ロックシステムが供給
された場合に、そのホイールセンサによって形成される
。電子制御手段２１は、イグニッション・ロックを介し
てバッテリに接続することができ、また、電線管（ｃｏ
ｎｄｕｌｔ）　２４を介して、エンジン・ポンプ・アッ
センブリ２５の電気モータに接続することができる。

電子制御手段２１は、常に変化する、速度、操舵トルク
及び／または操舵速度に応答して電気モータを作動させ
、または（この発明の好適実施例に説明されるような）
記録された車速スレショルドに対して別個に応答して、
電気モータを作動する。

車速センサ２３が、−度６５　ｋ　ｍ　／　ｈ以上の車
速を示すと、電気モータへの電源供給は干渉される。し
かし、通常よく発生するこのような速度では、操舵トル
クが小さいために、予め負荷の加わった制御スライド・
バルブは油圧サポートを作動しない。また、スイッチ・
オフ信号を、制御スライドまたは駆動ピニオン上の方向
センサによって発生することができる。これによって、
比較的小さな半径を有する長いハイウェイのカーブでも
、油圧サポートが６５　ｋ　ｍ　／　ｈを越える速度で
動作することができる。

２０　ｋ　ｍ　／　ｈと６０　ｋ　ｍ　／　ｈの間の車
速域において、エンジンはいわゆる２スタンバイ２モー
ドに切り替わる。この速度域において、方向センサまた
は操舵速度センサによっても検出される低速ポンプの動
作性能が十分発揮していないとき、エンジンはその性能
を高める。この速度域で運転者が、例えばステアリング
・ホイールを大きく切った場合、電気モータはその回転
速度を増加し、多量の油圧流体を使用できるようにする
。この速度域で低速ポンプの動作が適切であったならば
、エンジンは“スタンバイ”モードを維持する。

２０　ｋ　ｍ　／　ｈ以下の速度での電気モータは、ス
テアリング動作が開始されるまで、スタンバイ・モード
を維持する。センサが一度ステアリング動作を検出する
と、電子制御手段２１は即座に最高性能に切り替わる。

第５図に示される速度／トルク特性図は、ステアリング
機構を２０　ｋ　ｍ　／　ｈ以下の速度領域で作動した
場合での、電気モータのスタンバイ・モードから最高性
能への立ち上がりを示す。また、２５　ｋ　ｍ　／　ｈ
と６５　ｋ　ｍ　／　ｈの間の速度領域においては、油
圧エネルギは、スタンバイ・モードのときにポンプによ
って配分されるエネルギよりも大きなエネルギを必要と
し、電気モータはスタンバイ・モードから最高性能に立
ち上がるのではなく、破線で示されるように”スタンバ
イ”と１００％の間の値にも立ち上がる。

第３図は車速と、操舵速度と、電気モータの出力に応答
するエンジン動作を示す。ワーキング・シリンダを加圧
するとき、ポンプの負荷が増加するので、エンジンの取
り出し出力もまた増加する。

これによって、取り出し出力もまた、操舵トルクを示す
。従って、２に示されるように、電流センサは制御スラ
イドまたは駆動ピニオン上の方向センサの機能を引き継
ぐことができる。それによって方向センサはそのアッセ
ンブリに加えて、機械油圧部と電子ユニットの間の電気
的接続を更に必要とする。電気モータの励起制御は、第
２図と同様な構成に従う。

電気モータの励起に使用する電子ユニット内の電圧減少
は、持続ファクタに一致するパルス休止（ｐｕｌｓｅ　
ｐａｕｓｅ）動作を介して、電子回路を形成するいわゆ
るパワーＭＯＳ　　ＦＥＴを採用することによって、特
に低損失に実現できる。この形式の回路は、第４図に概
略示される。パワーＭＯＳＦＥＴ２７及び出力検出抵抗
２６は、エンジン・ポンプ・ユニット２５の電流供給に
おいて、直列に接続される。エンジン電流に比例する、
出力検出抵抗２６の電圧降下は、フィルタ２８を介して
、コンパレータに供給され、実際の電圧が参照電圧と比
較される。パワーＭＯＳ　　ＦＥＴスイッチ２７は、制
御部３０を介して、コンパレータ出力信号に応答し、脈
動的にオン・オフ、または常にオン状態となる。電流検
出抵抗２６の電圧降下が参照電圧以下の場合、エンジン
６は脈動的に動作し、その電圧が参照電圧を一度越える
と、エンジンは常にオンである。コンパレータ２９の動
作を確実にするために、前記比較特性はヒステリスを示
す。

第６図において、エンジン電流に比例する電圧信号は、
抵抗２６から二つのコンパレータに供給される。実際の
電圧が、コンパレータに１に関する参照電圧ＵＲｅｒ＋
を一度越えると、コンパレータに１は、パルス休止（ス
タンバイ）から常に励起の状態に切り替わる。

ステアリング動作の後、実際の電圧がコンパレータに２
に関する参照電圧ＵＲ１□より低下すると、動作はスタ
ンバイ・モードに戻る。二つのコンパレータの動作形式
は方向的に従属しており、さもなければ二つの電圧スレ
ショルドの間に定義されない状態が存在するであろう。

この点に関して第８図は、ステアリング動作を表わす、
出力−時間特性図である。ステアリング動作が開始され
ると、即座に必要な操舵トルクが上昇し、それによって
、電流が立ち上がる。所定電流値に一度到達すると、第
１参照電圧ＵＲＩ１１を越える電圧により、電流検出抵
抗２６の第１の実際の電圧は低下する。従ってエンジン
は高い動作性能で作動する。ステアリング動作が終結さ
れた後、エンジン・トルクが低下した場合、第２参照電
圧ＵＲ＠１２よりも小さい、実際の電圧が電流検出抵抗
２６に発生する。従って電気モータはスタンバイ状態を
実行するだけである。第６図において、制御部３０は、
スタンバイ・モードのときに提供されるパルス休止励起
を概略示す。常に動作する状態が上部に示される。

第４図による回路構成は、可変または段階的に切り替わ
るパルス休止関係が、車速を介して更に提供される点で
、以前説明した構成とは異なる。

従って、エンジンの停止状態から、常に励起される状態
にいたるまで、あらゆる所望の特性に調整することがで
きる。

（発明の効果）この発明によって、少ないエネルギで動作し、電気モー
タの発熱が少なく、応答時間が極めて短く、しかも簡単
な構造を有する、自動車用パワーステアリング・システ
ムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は拘束されたスプリングを介して、ステアリング
・シャフトに接続される制御バルブを具備する、この発
明の実施例を示し、第２図は油圧ポンプの電気モータに
用いられる回路励起を示し、第３図は他の回路励起を示
し、第４．６．７図は電気モータに使用される作動機構
を示し、第５図は直流電気モータの速度−トルク特性を
示し、第８図はステアリング動作の間の出力−時間特性
を示す。１・・・制御スライド、２・・・ステアリング・シャフ
ト、３・・・ハウジング、５・・・ビンオン、１４・・
・ギアラック、２２・・・操舵トルク・センサ、２３・
・・車速センサ、２５・・・電気モータ、２９・・・コ
ンパレータ、３０・・・制御部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）油圧機構部を介して、電気モータによって作動す
る油圧ポンプを具備し、操舵力を助ける機械ステアリン
グ機構に接続される油圧シリンダの少なくとも一つのワ
ーキング・チャンバに接続することができる制御バルブ
によって作動するパワー・ステアリング・システムであ
り、前記電気モータに供給される電力は車速に応答する
信号によって制御され、前記電気モータへの電力供給は、第１車速スレショルド
以上で中断され、前記第１車速スレショルド以下で、前記電気モータは減
少した電力で作動され、前記第１車速スレショルドより小さい第２車速スレショ
ルド以下のとき、油圧サポートが一度作動すると、全電
力が前記電気モータに供給されることを特徴とするパワ
ー・ステアリング・システム。
（２）前記油圧サポートは、操舵トルク・スレショルド
が越えられた後にのみ作動することを特徴とする請求項
１記載のパワー・ステアリング・システム。
（３）前記減少した電力は、バッテリ端子によって達成
されることを特徴とする請求項１記載のパワー・ステア
リング・システム。
（４）前記電気モータは、速度に応答して動作可能の励
起巻線が提供されることを特徴とする請求項１記載のパ
ワーステアリング・システム。
（５）前記電気モータの励起は、持続ファクタ及び／ま
たは周波数が速度に応答して変化する、パルス休止励起
を介することを特徴とする請求項１乃至４記載のパワー
・ステアリング・システム。
（６）パルス休止励起に関して用いられるパワーＭＯＳ
ＦＥＴ及び電流検出抵抗が前記電源供給回路に提供され
ることを特徴とする請求項５記載のパワーステアリング
・システム。
（７）操舵力によって生じ、車体に対して移動可能な方
法で設定され、弾力的負荷が予め加えられた構成部の変
位は、制御バルブの機械的ステアリング動作に利用され
ることを特徴とする請求項１乃至６記載のパワーステア
リング・システム。
（８）前記弾力的負荷は、拘束されたスプリング要素が
供給されることを特徴とする請求項７記載のパワーステ
アリング・システム。
（９）前記第１車速スレショルドは、約６５ｋｍ／ｈで
あり、一方前記第２車速スレショルドは２０ｋｍ／ｈで
あることを特徴とする請求項１乃至８記載のパワーステ
アリング・システム。
（１０）前記電気モータに供給される電力は、ａ）操舵
速度及び／または操舵加速、ｂ）操舵トルク、ｃ）制御バルブ動作または、操舵力に応答する操舵変位
を構成する要素の動作、ｄ）圧力及び／または圧力変化、ｅ）力及び／または力の変化、ｆ）速度及び／または速度変化、の変数の内、一つまたはそれ以上の変数に応答すること
を特徴とする請求項１乃至９記載のパワーステアリング
・システム。
（１１）前記電気モータに供給され、速度に対応する電
力変化は連続的であることを特徴とする請求項１乃至１
０記載のパワーステアリング・システム。
（１２）前記電気モータに供給され、速度にする電力変
化は、記録された車速に対応する、別の電力変化による
ことを特徴とする請求項１乃至１１記載のパワーステア
リング・システム。