JP2541671B2 - 回転位置決め装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はパワーステアリングのトーションバーとバル
ブシャフトとの回転方向の位置決めを自動的に行なう回
転位置決め装置に関する。

（従来の技術） 第６図（Ａ）（Ｂ）はパワーステアリングの一例を示
す図であり、フロントハウジング10a内にはピニオン11
が回転自在に装着されており、このピニオン11は、図示
しない車輪に連結されるラック12と噛合っている。前記
フロントハウジング10aと一体となり、ハウジング10を
構成するリアハウジング10b内には、中空のバルブボデ
ィ13が収容されており、このバルブボディ13はピン14に
よってピニオン11に結合されている。

前記ピニオン11の後端部には、トーションバー15の先
端部が圧入固定されており、このトーションバー15と前
記バルブボディ13との間には、バルブシャフト16が組込
まれている。このバルブシャフト16はその後端部で前記
トーションバー15の後端部にピン17により固定されるこ
とになる。前記トーションバー15は第６図（Ａ）示され
るように、ステアリングホイール18に連結されており、
このホイール18の操舵回転によって、トーションバー15
及びピニオン11を介して、ラック12が軸方向に摺動する
ことから、車輪の舵取りがなされることになる。

ステアリングホイール18に加える操舵力を補助するた
めに、エンジンにより駆動される油圧ポンプ20の圧油吐
出部21が、リアハウジング10bに形成された流入ポート2
2に接続されている。この流入ポート22は、第６図
（Ａ）に示されるように、バルブボディ13に形成された
環状溝23と連通しており、この環状溝23は、バルブボデ
ィ13に形成された３つの流入側連通孔24と、バルブシャ
フト16に形成された３つの流出側連通孔25とを介して、
バルブシャフト16内の油室26に連通している。リアハウ
ジング10bには、流出ポート27が形成され、前記油室26
内の圧油はバルブシャフト16に形成された他の連通孔28
と前記流出ポート27を介して、タンク29に戻るようにな
っている。

前記流出側連通孔25は、第６図（Ｂ）に示されるよう
に、二次弁ポート溝32と連なっており、これらの二次弁
ポート溝32は、相互に軸心を中心に120゜位相がずれて
おり、これらの二次弁ポート溝32に対して60゜の位相を
ずらして一次弁ポート31がバルブシャフト16に形成され
ている。これらの弁ポート溝31、32の円周方向の間に
は、６つのスプール部33が形成されている。バルブボデ
ィ13には、右切り用のランド部34aと左切り用のランド
部34bとが、円周方向に交互に形成されている。これら
の右切り用ランド部34aは、油路35によりパワーシリン
ダ37の右用ポート37aに接続され、左切り用ランド部34b
は、油路36によりパワーシリンダ37の左用ポート37bに
接続されている。そして、このパワーシリンダ37内に
は、前記ラック12と一体となったピストン38が設けられ
ている。第６図（Ｂ）おいて符号39は、前記ラック12に
連結されたタイヤを示す。

第６図（Ｂ）は車両を直進走行状態に設定した場合に
おけるバルブシャフト16とバルブボディ13との回転方向
の相対位置を示しており、このときには、それぞれのス
プール部33の円周方向端部とランド部34a、34bとにより
形成された絞り部40を通って、ポンプ20からの圧油がタ
ンク29に戻ることになり、圧油は内部で渋滞することが
ないので、パワーシリンダ37は作動しない。

次いで、例えば、ステアリングホイール（ハンドル）
18を左に操舵回転したと仮定すると、その回転によりト
ートョンバー15が左に回転してピニオン11を介してラッ
ク12を軸方向に移動するだけでなく、トーションバー15
がねじれることから、バルブシャフト16がバルブボティ
13に対して左方向に相対的に回転する。これにより、圧
油がバルブ内で渋滞して、流路36を介して左用ポート37
aに流入することになり、操舵力がパワーシリンダ37に
よって補助される。

（発明が解決しようとする課題） このようなパワーステアリングを組立てるには、ステ
アリングホイール18を中立位置に設定したときに、バル
ブシャフト16がバルブボディ13に対して第６図（Ｂ）に
示されるような所定の中立位置となるように、これらの
位置関係を設定する必要がある。

そのために、ピン17を打込む前に、バルブシャフト16
とバルブボディ13との位置関係を所定の中立位置に設定
しているが、従来では、このときに、トーションバー15
の回転に要するトルクと、ポンプ20の吐出部における油
圧の圧力との関係から、中立位置に対するずれ角度を求
めていた。しかしながら、この角度を求める際に、従来
では、トーションバー15のバネ定数として推定値を用い
ていたために、個々のトーションバー15で実際にバネ定
数が相違していると、正確に中立位置を設定することが
できず、後に再調整等を行なう工程が不可避となり、能
率良く、パワーステアリングを組立てることができなか
った。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
であり、高い精度で中立位置にバルブシャフトを自動的
に修正し得るようにすることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上述した目的を達成するための本発明は、バルブシャ
フトのみ、またはこれとトーションバーとを一体として
ねじり回転させる回転手段と、ねじり回転のトルクを測
定するトルク検出手段と、ねじり回転のねじり回転角度
を検出する角度検出手段とを有し、前記バルブシャフト
を前記トーションバーに対する回転方向中立位置に位置
決めするパワーステアリングの回転位置決め装置におい
て、前記バルブシャフトと前記トーションバーとを一体
として、左右両方向にねじり回転したときに測定される
トルクと検出される回転角度とから、Ｋ＝（ＴA−ＴB）
／（θＡ−θＢ）で表される前記トーションバーのバネ
定数を算出するバネ定数算出手段と、当該バネ定数算出
手段により前記トーションバーの前記バネ定数を算出し
た後、前記バルブシャフトと前記トーションバーとを、
再度一体として、左右両方向にねじり回転し、前記バル
ブシャフトに設けられた駆動用の油圧通路内の油圧が所
定の基準圧力となるときに測定されるトルクの値と、前
記バネ定数算出手段により算出された前記トーションバ
ーの前記バネ定数とから、Δθ＝（T1−T2）・（1/2）
・（1/K）で表される前記中立位置に対する前記トーシ
ョンバーと前記バルブシャフトとのずれ角度を算出する
ずれ角度算出手段とを有し、前記バルブシャフトを、算
出される前記ずれ角度分だけ前記トーションバーに対し
て回転させて、前記中立位置に調整する回転位置決め装
置である。

（作用） 本発明にあっては、まずパワーステアリングに組込ま
れているトーションバーを左右にねじり回転して、それ
ぞれの回転角度とその角度まで回転するために要する回
転トルクとを求めて、これらの値からトーションバーの
実際のバネ定数を自動的に算出する。その後に、再度ト
ーションバーを左右にねじり回転して、油圧通路内の油
圧が基準圧力となるときにおける回転トルク値を求め、
これらのトルク値と既に求めているバネ定数の実測値と
を用いて、中立位置に対するトーションバーとバルブシ
ャフトとのずれ角度を算出する。そして、このずれ角度
分だけバルブシャフトを回転させて、中立位置に回転位
置決めする。

（実施例） 第１図は本発明の回転位置決め装置の一実施例を示す
図であり、第６図（Ａ）（Ｂ）に示されたパワーステア
リングのバルブシャフト16とバルブボディ13とが所定の
中立位置となるように回転方向の位置決めを行なうため
に本発明は具体化されている。

第１図においては、前述したパワーステアリングのう
ちのトーションバー等の一部の部品のみが示されてお
り、他の部分は図示省略されている。このパワーステア
リングは前記ピン17つまりトーションバー15とバルブシ
ャフト16とを締結するためのピンが止め付けられていな
いことを除き、第６図に示されたように予め組立てた後
に、フロントハウジング10aの部分で締結具45により図
示しない基台に固定する。

この締結具45の上方には、チャック46がユニバーサル
ジョイント47を介して固定架台48に回転自在に取付けら
れている。このチャック46を回転するために、架台48に
はサーボモーター50が取付けられており、チャック46は
減速機51を介してモーター50により回転することにな
る。前記チャック46は、トーションバー15の端部を締結
するトーションバー用チャック46aと、バルブシャフト1
6の端部を締結するバルブシャフト用チャック46bとを有
しており、これらは一体となっている。前記チャック46
には、第１図に示すように、第１と第２の２つの電磁ブ
レーキ52a、52bが組込まれている。第１電磁ブレーキ52
aは、両方のチャック46a、46bを相互にロックしてこれ
らを機械的に一体に連結させるためのものである。ま
た、第２電磁ブレーキ52bは、トーションバー用チャッ
ク46bのみを、固定架台48と一体となった固定棒材49に
ロックして、トーションバー15を回転しないようにする
ためのものであり、このときには、他方のチャック46a
はモーター50により回転し得る状態となる。

更に、第１図に示されるように、サーボモーター50の
回転角度を検出するために、エンコーダ53がサーボモー
ター50に組付けられ、油圧ポンプ20からの突出圧力を検
出するために、油圧ポンプ20の突出端部に圧力センサー
54が設けられ、ユニバーサルジョイント47とチャック46
とを連結する軸の部分には、ねじり回転に要する回転ト
ルクを検出するためのトルクテンサー55が設けられてい
る。

第２図はこれらの部品の作動を制御するための制御回
路を示す図であり、前記エンコーダ53、トルクセンサー
55、及び圧力センサー54からの出力信号は、AD変換器56
でアナログ信号をディジタル信号に変換してマイクロコ
ンピュータCPU57に入力される。また、前述したチャッ
ク46a、46bと、第１及び第２電磁ブレーキ52a、52bに
は、それぞれCPU57から制御信号が送られるようになっ
ており、更にサーボモータ50はCPU57に接続されてい
る。

次に、上述した装置を用いてトーションバー15とバル
ブシャフト16とを中立位置に調整する手順について、第
３図に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

まず、図示しない搬送装置によってワークであるパワ
ーステアリングが締結具45の位置に位置決めされ、これ
によりワークが締結されたことがステップ60で判断され
ると、ステップ61でトーションバー用のチャック46aと
バルブシャフト用のチャック46bとが作動して、それぞ
れがこれらのチャックにより締結されると共に、第１電
磁ブレーキ52aによって、これらのチャック46a、46bが
連結状態となる。そして、ステップ62で油圧ポンプ20を
駆動する。その後に、ステップ63でトーションバー15の
バネ定数Ｋを算出する。

バネ定数Ｋ（Kg・cm/deg）はＴA、ＴB、θＡ、θＢを
求めて、（ＴA−ＴB）／（θＡ−θＢ）の値を算出する
ことによって求められる。つまり、チャック46、47でト
ーションバー15とバルブシャフト16とを一体に締結した
状態で、これらを左右方向に回転すると、右方向に回転
したときに、エンコーダ53によってその回転角度θＡが
求められ、トルクセンサー55によってそのときのトルク
値ＴAが求められる。同様にして、左に回転したときに
おけるＴB、θＢを求める。第４図に、トーションバー1
5をねじるために要するトルクＴを各トルクのときにお
ける圧力センサー54の測定圧力Ｐとの関係を示す特性線
図であり、それぞれの角度にＴA、ＴBに回転したときに
おける圧力センサー54の測定値は、第４図（Ａ）におい
てＰA、ＰBとなっていたものと仮定する。尚、第４図
（Ａ）に示されるように、トーションバーのねじれ角度
は、そのトルク値と一定の関係を有している。

上述した測定値によって、据付けられたパワーステア
リングのトーションバー15の実際のバネ定数がステップ
63で算出される。

この算出終了が判断されると、次に、ステップ64で角
度ずれ量Δθ（deg）を算出する。これを算出するに
は、モータ50によってトーションバー15とバルブシャフ
ト16とを右方向に回転して、圧力センサー54が所定の基
準圧力値P0を検出したときにおけるトルク値T1を求める
と共に、左方向に回転して、この基準圧力値P0となった
ときにおけるトルクT2を求める。そして、（T1＋T2）・
（1/2）・（1/K）の値を求めることによって、前記ずれ
角度Δθ（deg）が算出されることになる。

このずれ角度量Δθ（deg）の値は、CPU57内等の記憶
媒体に格納された後に、ステップ65が実行される。この
ステップでは、第１電磁ブレーキ52aが解除され、第２
電磁ブレーキ52bが作動状態に設定される。これによ
り、トーションバー15は固定架台49にロックされ、バル
ブシャフト16のみが回転し得る状態に設定される。次い
で、サーボモータ50を回転して、ステップ66でバルブシ
ャフト16のみを回転駆動する。この回転角度は、既に測
定されたΔθの角度に設定される。

更に、ステップ67が実行されて、第１電磁ブレーキ52
aが作動状態となり、第２電磁ブレーキ52bは解除状態と
なる。これにより、トーションバー15とバルブシャフト
16とが一体に回転し得る状態となる。

この状態で、第４図（Ｂ）に示すように、油圧ポンプ
20からの吐出圧力が基準値P0となるときのトルク値を、
モータ50を駆動することによって、トーションバー15と
バルブシャフト16とを右回転したときの値T1と左回転し
たときの値T2とについてそれぞれ検出する（ステップ6
8）。次いで、ステップ69でこれらのトルク値T1、T2を
加算して、その値を２で割算することにより、トルクず
れ量ΔＴを算出する。そして、ステップ70では、このず
れ量ΔＴの絶対値が、中立位置におけるトルク値T0と等
しい場合も含めてこれよりも小さいか否かを判断する。

ここで、第４図（Ｂ）に示すように、所定のトルク値
以下となっていれば、中立位置設定操作は終了し、ピン
17の打込み作業が行なわれるが、所定のトルク値以下と
なっていれば、再度、ステップ63に戻り上述した処理が
再度実行される。

上述のように、本発明では、トーションバー15とバル
ブシャフト16とが中立位置となっているか否かを、各々
のパワーステアリングにおけるトーンションバー15のバ
ネ定数を検出してから、検出するようにしている。

これに対して、従来では、上述したように、各々のト
ーションバー15のバネ定数は、予め設定された所定の値
K0であると仮定して、ずれの調整を行なっていた。第５
図は従来のずれ量調整の方式を示す図であり、圧力セン
サー54によって基準圧力P0となるときのトルク値を右回
転T1と左回転T2とについて求め、これらの値からトルク
ずれ量ΔＴを求め、これにバネ定数K0の逆数を積算し
て、角度ずれ量Δθを算出していた。したがって、算出
されたずれ量分だけバルブシャフトをずらしても、各々
のパワーステアリングにおけるトーションバー15のバネ
定数がそれぞればらついていると、修正後の中立位置が
ばら付くことになった。例えば、第５図（Ｂ）に示すよ
うに、修正後に正確に中立位置に調整することができな
い場合があった。これに対して、本発明では、各々のト
ーションバーのバネ定数を自動的に算出するようにした
ので、高い精度で中立位置に設定することが可能となっ
た。尚、本発明はトーションバーを有するタイプのパワ
ーステアリングであれば、図示したタイプのパワーステ
アリングに限定されず、種々のタイプのものに適用する
ことができる。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、パワーステアリング
に組込まれているトーションバーを左右両方向にねじり
回転したときのねじれ角度と、これに要する回転トルク
との関係から自動的にトーションバーの実際のバネ定数
が算出され、その後に基準圧力となるときの回転トルク
値を、再度左右両方向にねじり回転したときに検出し
て、その値と既に求めているバネ定数の実測値とからバ
ルブシャフトが中立位置に対してどの程度ずれているか
否かを求め、そのずれ量だけ修正するようにしている。
したがって、組込まれたトーションバーの実際のバネ定
数が、設定値に対してばらつきがあっても、高い精度で
バルブシャフトを中立位置に位置決めすることが可能で
あるため、種々のタイプのパワーステアリングに適用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回転位置決め装置を示す概略正面図、
第２図は本発明の制御回路を示すブロック図、第３図は
本発明の操作手順を示すフローチャート、第４図（Ａ）
（Ｂ）はそれぞれずれ調整を行なう際におけるトルク特
性曲線を示すグラフ、第５図（Ａ）（Ｂ）は従来のずれ
調整方式におけるトルク特性曲線を示すグラフ、第６図
（Ａ）はパワーステアリングの一例を示す断面図、第６
図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図で
ある。 10……ハウジング、11……ピニオン、12……ラック、13
……バルブボディ、15……トーションバー、16……バル
ブシャフト、20……油圧ポンプ、46a……トーションバ
ー用チャック、46b……バルブシャフト用チャック、50
……サーボモーター、52a……第１電磁ブレーキ、52b…
…電２電磁ブレーキ、53……エンコーダ、54……圧力セ
ンサー、55……トルクセンサー、57……CPU（バネ定数
算出手段、ずれ角度算出手段）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バルブシャフトのみ、またはこれとトーシ
   ョンバーとを一体としてねじり回転させる回転手段と、
   ねじり回転のトルクを測定するトルク検出手段と、ねじ
   り回転のねじり回転角度を検出する角度検出手段とを有
   し、前記バルブシャフトを前記トーションバーに対する
   回転方向中立位置に位置決めするパワーステアリングの
   回転位置決め装置において、 前記バルブシャフトと前記トーションバーとを一体とし
   て、左右両方向にねじり回転したときに測定されるトル
   ク（ＴA,TB）と検出される回転角度（θA,θＢ）とか
   ら、 Ｋ＝（ＴA−ＴB）／（θＡ−θＢ） で表される前記トーションバーのバネ定数（Ｋ）を算出
   するバネ定数算出手段と、 当該バネ定数算出手段により前記トーションバーの前記
   バネ定数（Ｋ）を算出した後、前記バルブシャフトと前
   記トーションバーとを、再度一体として、左右両方向に
   ねじり回転し、前記バルブシャフトに設けられた駆動用
   の油圧通路内の油圧が所定の基準圧力となるときに測定
   されるトルクの値（T1,T2）と、前記バネ定数算出手段
   により算出された前記トーションバーの前記バネ定数
   （Ｋ）とから、 Δθ＝（T1＋T2）・（1/2）・（1/K） で表される前記中立位置に対する前記トーションバーと
   前記バルブシャフトとのずれ角度（Δθ）を算出するず
   れ角度算出手段とを有し、 前記バルブシャフトを、算出される前記ずれ角度（Δ
   θ）分だけ前記トーションバーに対して回転させて、前
   記中立位置に調整する回転位置決め装置。