(57)【要約】  本発明は、ピニオン（８）に接続される、かじ取り部材（１）を含む、自動車用のかじ取り装置に関する。ピニオン（８）は、マスターピストン（２０）に接続されたステアリングラック（９）と噛み合わされる。かじ取り装置はまた、車輪（６）に接続される、スレーブピストン（２６）を含み、さらにそれぞれのスレーブピストン（２６）とマスターピストン（２０）との間に位置し、操舵力を伝達する作動油で満たされる容積空間（１７、１７’）を含む。本発明によれば、第１の容積空間（１７）は、ステアリングギヤ比に影響を与えるために作動油を空間（１７、１７’）間で移動できる油圧ライン（１８）を介して第２の容積空間（１７’）に接続される。本発明のかじ取り装置は、自動車、特に乗用車に使用される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオン（８）に効果的に接続されるかじ取り部材（１）であって、該ピニオン（８）はマスターピストン（２０）に接続されるステアリングラック（９）と噛み合い状態にあるかじ取り部材（１）と、
車輪（６）に接続されるスレーブピストン（２６）、及び
スレーブピストン（２６）とマスターピストン（２０）との間に配置され、操舵力を伝達する作動油で満たされる容積空間（１７、１７’）を有する、自動車用のかじ取り装置であって、
第１の容積空間（１７）が油圧ライン（１８）を介して第２の容積空間（１７’）に接続され、作動油は、ステアリングギヤ比に影響を及ぼす容積空間（１７、１７’）間で移動可能であることを特徴とするかじ取り装置。
【請求項２】
可変スロットル要素（１９）が前記油圧ライン（１８）に組み込まれることを特徴とする請求項１に記載のかじ取り装置。
【請求項３】
前記スロットル要素（１９）が電気的に作動可能であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のかじ取り装置。
【請求項４】
容積空間（１７、１７’）がポンプを介して互いに接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のかじ取り装置。
【請求項５】
前記ステアリングラック（９）が各端部にマスターピストン（２０）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のかじ取り装置。
【請求項６】
前記ステアリングラック（９）が車輪（６）に接続されたチューブ要素（２２）内の前記マスターピストン（２０）と共に配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のかじ取り装置。
【請求項７】
前記チューブ要素（２２）の端面がスレーブピストン（２６）として構成されることを特徴とする請求項６に記載のかじ取り装置。
【請求項８】
前記チューブ要素（２２）がタイロッド（７）を介して車輪に連接されることを特徴とする請求項６あるいは７に記載のかじ取り装置。
【請求項９】
ばね（２７）が前記マスターピストンとスレーブピストン（２０、２６）間に配置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のかじ取り装置。
【請求項１０】
前記かじ取り装置がかじ取り補助装置（５）を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のかじ取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載のかじ取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ハンドル及び車輪が油圧的に連結されるかじ取り装置が記載されている。かじ取り装置はマスターユニット及びスレーブユニットを含む。マスター及びスレーブユニットは復動ピストン／シリンダユニット形式である。ハンドルに接続されたピニオンは、滑り運動を実行するステアリングラックに運転者のかじ取り運動を伝達する。ステアリングラックは、マスターユニットのピスト（以後マスターピストンと呼ぶ）に接続される。スレーブユニットのピストン（以後スレーブピストンと呼ぶ）は、車輪に接続される。作動油で満たされた容積空間は、その両側のマスターピストンとスレーブピストンとの間に配置される。容積空間は、マスター及びスレーブユニット及び油圧ラインに比例して分配される。
【０００３】
これらの容積は一定値を有し；マスター及びスレーブピストンの横断面積は等しい。マスターピストンが移動されると、ピストンの両側に配置された容積が移動されるので、スレーブピストンも同量だけ移動され、車輪のかじ取りが達成可能となる。
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９６  ０３  ５６８  Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記と異なり、ステアリングギヤ比の変更を可能にするかじ取り装置を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１の特徴を有するかじ取り装置によって達成される。
【０００７】
本発明によるかじ取り装置（ステアリングシステム）は、油圧ラインが第１の容積空間（容積、容積部）と第２の容積空間を接続し、作動油がステアリングギヤ比に影響を与える容積空間間で移動可能であることを特徴とする。第１の容積空間と第２の容積空間とはマスターピストンとスレーブピストンとの間に配置される。これらの容積空間は作動油で満たされる。第１及び第２の容積空間は、油圧ライン内の作動油の流れを介して変更可能である。第１の容積空間がある値だけ減少又は増加される場合、第２の容積空間がこの値だけ増加又は減少される。スレーブピストンの移動は、マスターピストンの移動から有利に切り離すことができる。油圧ラインを経由して流れる作動油の流れを特定することによって、マスターピストンとスレーブピストンとの間の伝達比、ゆえに、ステアリングギヤ比は、説明される装置で決定できる。
【０００８】
本発明の実施形態において、可変スロットル要素は油圧ラインに組み込まれる。スロットル要素は、流れ開口部の横断面を変更することによって、又は前記流れ開口部をパルス開閉することによって流動抵抗を変える。油圧ラインは、有利にスロットル要素を介して完全に閉鎖できるので；かじ取り装置は、ラック及びピニオンによって決まるステアリングギヤ比を有する。かじ取り動作中にスロットル要素を開口させると、作動油を油圧ラインを通して流動させ、それによってステアリングギヤ比が増加される。
【０００９】
本発明の他の実施形態において、スロットル要素は電気的に作動可能である。スロットル要素の電気的作動可能性は、制御ユニットを介しての作動を可能にするので、スロットル要素の流動抵抗は、例えば、車載コンピュータネットワーク（ＣＡＮ）で利用できる車両データ、に従って変更可能である。
【００１０】
本発明の他の実施形態において、容積空間はポンプを経由して相互に接続される。作動油は、好ましくは電気的に作動可能なポンプを介して第１の容積空間から第２の容積空間に、さらにその逆に運ばれる。ポンプは、車輪に接続されたスレーブピストンの移動を可能にし、それによってステアリングラックの運動から独立してかじ取り運動が実行される。ポンプの回転方向及び流量は有利に変更可能である。
【００１１】
本発明の他の実施形態において、ステアリングラックは各端部にマスターピストンを有する。ピストンは、ねじ接続のような噛み合い方式、プレス嵌めのような非噛み合い方式を介して、及び／又は溶接又ははんだ付けのような接合方式を介してステアリングラックに接続される。他の代替方法では、マスターピストンとステアリングラックとは一体形成される。ピストンは、密封リングを介して接触表面に対して密封される。
【００１２】
本発明の他の実施形態において、ステアリングラックは車輪に接続されたチューブ要素内のマスターピストンと共に配置される。マスターピストン付きステアリングラックは、チューブ要素内で移動可能に配置されるので、チューブ要素はステアリングラックに関して可動である。チューブ要素は低コストで製造できる。さらに、チューブ要素は高い剛性を有するので、操舵力の影響下でいかなる変形も生じない。
【００１３】
本発明の他の実施形態において、チューブ要素の両端面は、スレーブピストンとして構成される。チューブ要素を閉じる基部は、ここでは端面と称される。端面は、チューブ要素と一体的に形成されても良い；同様に、一端又は両端が追加部品の形であっても良い。追加部品の形の端面は、例えば、ねじ螺刻によってチューブ要素に接続可能である。第１及び第２の容積空間は、マスターピストン及び端面によって区切られる。費用効果的な構造において、端面はスレーブピストンとして利用される。
【００１４】
本発明の他の実施形態において、チューブ要素は、タイロッドを介して車輪に連接される。チューブ要素は、車輪間の実接続を代表するので、両車輪のかじ取り角が常に互いに一定の応答性を有する。
【００１５】
本発明の他の実施形態において、ばねは、マスターピストンとスレーブピストンとの間に配置される。ばねは、第１及び第２の容積空間に配置される。ステアリングラックは、ゆえにばね間で支えられる。無荷重状態において、ステアリングラックは所定位置を取る。ばねはつる巻きばねの形式である。作動油の粘度の温度依存変動を補正するために、温度依存特性曲線を有するばねが利用されても良い。個々のばねに加えて、並列及び／又は直列に配置されたばねが容積空間内に配置されても良い。
【００１６】
本発明の他の実施形態において、かじ取り装置は油圧補助（アシスト）装置を有する。第１及び第２の容積空間内と同じ作動油が、油圧かじ取り補助装置に使用されても良い。かじ取り補助装置及び本発明によるかじ取り装置用の共通オイル供給装置がゆえに有利に使用される。
【００１７】
他の特徴や特徴の組み合わせは、説明や図面から明らかになろう。
【００１８】
本発明の具体的な実施形態は、図面で簡素化した形で表され、次の説明でより詳細に説明される。
【００１９】
図１〜２の同一構成要素には同一参照記号が付されるものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、油圧かじ取り補助装置５及び可変ステアリングギヤ比を提供する装置を含む自動車の本発明によるかじ取り装置（詳細に示さず）を示す。ステアリングコラム２は、運転者によってハンドルの形のかじ取り部材１に加えられた操舵モーメントを、ステアリングギヤ１６の入力軸３に伝達する。現在かじ取り角及びかじ取り角速度はかじ取り角センサ２８を介して検出される。
【００２１】
ステアリングギヤ１６は、ピニオン８及びステアリングラック９が連結されるハウジングを含む。ピニオン８は、一方で、入力軸３に効果的に接続され、他方で、ステアリングラック９と噛み合い状態にある。この配置は、入力軸３及びピニオン８の回転運動をステアリングラック９の滑り運動に変換する。
【００２２】
ステアリングラック９は、作動油で満たされる第１及び第２の容積空間１７、１７’を介して、左手及び右手タイロッド７に接続される。容積空間１７、１７’はステアリングラック９の滑り運動を車輪６に伝達する。ステアリングラック９の運動方向により、車輪６は左又は右にかじが取られる。作動油で満たされた容積空間１７、１７’は、電気的に作動可能なスロットル要素１９が組み込まれる、油圧ライン１８を介して互いに接続される。
【００２３】
さらに、ステアリングラック９に連結された複動ピストン／シリンダユニット１０を含むかじ取り補助装置５は、ステアリングギヤ１６に配置される。ハンドル１の回転方向により、右手又は左手側のどちらかのかじ取り補助ピストンが圧力を受ける。ステアリング弁４は操舵モーメントに基づいて所望油圧を制御する。ステアリング弁４の概略図に加えて、その動作についてより理解できるように、ステアリング弁４の記号ブロック回路線図が図１において矢印で示される。
【００２４】
機械的又は電気的被駆動かじ取り補助ポンプ１２はかじ取り補助装置用の所要油圧を発生させる。かじ取り補助ポンプ１２は、作動油をリザーバ１１から供給ライン及び弁１３を経由してかじ取り弁４まで、さらにそこから圧力ライン１５を経由してステアリングギヤ１６まで送る。放出された作動油は、リターンラインを経由してリザーバ１１に戻る。変形した実施形態では、圧力アキュムレータ１４が油圧回路内に配置される。かじ取り補助ポンプ１２が誤作動した場合、かじ取り補助装置はゆえに尚も一定時間維持される。
【００２５】
図２は、可変ステアリングギヤ比を可能にするステアリングギヤ１６の配置を詳細に示す。２つのマスターピストン２０は、ステアリングラック９に配置される。ステアリングラック９は、チューブ要素２２内のマスターピストン２０を介して案内される。ステアリングラック９は、図１のハンドル１に効果的に接続されるピニオン８の回転を介して軸方向に移動可能である。ピニオン８はその全外周にわたり歯を有するが；単純化のために、ステアリングラック９と噛み合っている歯だけが示されている。作動油で満たされた容積空間１７、１７’は、マスターピストン２０と、スレーブピストンとして構成される、チューブ要素２２の端面２６との間に供される。チューブ要素２２と連結されているのは、図１に示されたタイロッド７への接続を確立するロッド要素２３である。チューブ要素２２及びマスターピストン２０で区切られた容積空間１７、１７’は、油圧ライン１８を介して相互に接続される。電気的に作動可能なスロットル要素１９は油圧ライン１８に組み込まれる。スロットル要素１９は、車速、操舵モーメント、ヨー角速度、かじ取り角、及び／又はかじ取り角速度のようなパラメータに基づいてスロットル要素１９を作動させる制御ユニット２９に接続される。さらに、油圧容積空間１７、１７’はタンク２４に接続される。タンク２４の前に配置された逆止め弁２５は、作動油がタンク２４内に逆流するのを防止する。タンク２４は、機能的なユニットとして図１のリザーバ１１と組み合わされることが好ましい。油圧容積空間１７、１７’は、タンク２４との接続を介して作動油で恒久的に満たされる。
【００２６】
弁１９が閉じられる場合、かじ取りは、直接選択されたステアリングギヤ比のため非常にスポーツ特性を有する。この減速比は、駐車時又は低運転速度における、高速かじ取り運動に有利である。ピニオン８が、例えば、図２に示された矢印の方向に回転する場合、次の値の圧力が、ピニオン８の左の作動油で満たされた容積空間１７内で増大する：
【数１】
2007534545.tif 000003
ここで
Ｐ１７：容積空間１７の作動油圧力
ＭＬ：操舵モーメント
ｄｋｐｉｎｉｏｎ：ピニオン８の基準直径
Ａｋ：マスターピストン２０の断面積
【００２７】
この圧力Ｐ１７は寸法が断面積Ａｋに対応するチューブ要素２２の内面２６に作用する。操舵モーメントＭＬから結果的に生じるステアリングラック９への力は、ゆえに、タイロッド７を介して車輪６に接続される、チューブ要素２２に作用する。閉じられたスロットル要素１９で、ステアリングラック９とタイロッド７との間の固定機械的接続を有する従来型の装置に相当する、ステアリングギヤ比ｉ１が確立される。かじ取りギヤ減速比は、ｉ１＝δＨ／δｍで決まり、ここでδｍ＝（δａ＋δｉ）／２は平均ロードホイール旋回角度を、さらにδＨはハンドル回転角度を示す；図１を参照。
【００２８】
より高い運転速度において、直接かじ取りは不快である；第１に、ハンドル１の少しの動きでも高ヨー加速度の原因となり、さらに、第２に、路面で発生された振動が不安にさせるほど感じられる。例えば、駐車時よりも、上昇速度で直接かじ取りをあまり利用しない方がゆえに望ましい。電気的スロットル要素１９を開くことによって、ステアリングラック９の左及び右に配置された容積空間１７、１７’間での作動油の交換は達成される。スロットル要素１９の流動抵抗は、スロットル要素１９の電気的作動を介して調整可能である。
【００２９】
ピニオン８が、例えば、開かれたスロットル要素１９で図２に示された矢印の方向に回転する場合、ステアリングラック９は、チューブ要素２２に対して移動する。相対的速度ｖｒｅｌは、スロットル要素１９で支配された油圧ライン１８を通る作動油の体積流量Ｑで決まり、その相対的速度は次の等式で定義される。
Ｖｒｅｌ＝Ｑ／Ａｋ
【００３０】
チューブ要素２２の移動速度は、チューブ要素２２の面２６に作用する、左手容積空間１７内で増大された圧力Ｐ１７に依存する。この圧力は、かじ取り速度に、すなわち、ステアリングラック９の移動速度やスロットル要素１９において設定された流動抵抗に依存する。所定流動抵抗で、低ｖｒｅｌが確立される、例えば、第１の高かじ取り速度において、すなわち、チューブ要素２２に対するステアリングラック９の相対的運動は非常に小さい。それに反して、より低いかじ取り速度において、第１のものと比べて、より高いｖｒｅｌが発生される。
【００３１】
スロットル要素１９を開いてロードホイール旋回角度δｍを生成するために、ハンドルの回転角度δＨは、追加の相対的運動のため、固定かじ取りギヤ減速比ｉ１を有する配置よりも大きい、すなわち、かじ取りはより高い減速比ｉ２＞ｉ１を有する。
【００３２】
ステアリングラック９を中間位置に中心寄せするか又は同ラック９を中間位置に復帰させるために、２つのばね２７が容積空間１７、１７’内に配置される。ばね２７はマスターピストン２０とチューブ要素２２の内面２６との間で支えられる。中間位置への復帰は、かじ取りのリターン運動中にスロットル要素１９を作動させることによって行われる。
【００３３】
ステアリングギヤ比ｉ２でのかじ取り動作は、例えば、次のように行われる。かじ取り角センサ２８はカーブに進入するかじ取りを検出し；かじ取り角センサ２８は、例えば、車載コンピュータネットワークを介して、かじ取り角速度及び車速に基づいてスロットル要素１９における流動抵抗を設定する、制御ユニット２９にこの情報を送る。カーブを運転するとき、運転者は、所望かじ取り角δｍが車輪６において確立されるまでハンドル１を切る。こうなると、相対的運動がステアリングラック９とチューブ要素２２との間で起こる。実践中の回転が終了すると、運転者は、スロットル要素１９が再び閉じる、略固定位置にハンドル１を保持する。カーブを運転することが終了すると、運転者は、操舵復帰モーメントによって補助された、ハンドル１を、直進位置に戻るように切る。この復帰局面において、スロットル要素１９は開くので、ばね２７が再びステアリングラック９をチューブ要素２２に対し中心に寄せる。
【００３４】
本発明によるかじ取り装置は、例えば、路面の衝撃、シミー又はフラッタを弱めるために有利に利用されても良い。直進運転中、路面によって誘導された衝撃は、スロットル要素１９の部分的開口によって弱められる；追加のかじ取りダンパの使用は無用となる。
【００３５】
上述のかじ取り装置で、広く異なるかじ取り特性が、電気的なスロットル要素１９の作動を介して有利に再現される。
【００３６】
直接かじ取りの実施も、電気的なスロットル要素１９の閉口を終了することに加え、油圧ラインを遮断する追加の弁によって、達成される。
【００３７】
変形した実施形態（図示せず）において、電気的に作動可能なポンプは油圧ライン１８に組み込まれる。能動的かじ取り介入動作はポンプを介して実施される。これは、高い基礎減速比ｉ１、すなわち、間接特性曲線を有する減速比を設定する可能性を供する。作動油を第１の容積空間１７から第２の容積空間１７’又はその逆にポンプ供給することによって、チューブ要素２２に対しステアリングラック９の相対的移動が生成される。かじ取り角δｍはゆえに、ハンドル角度δＨが変更されることなく、値Δδｍだけ増加される。
【００３８】
追加かじ取り角Δδｍを分配する可能性は、ｉ２＜ｉ１のより直接的なかじ取りを実施するために使用できる。さらに、能動的かじ取り介入動作は、特に制動介入動作を介して動作する他の装置と同時に、車両安定化に使用できる。
【００３９】
他の変形した実施形態において、スロットル要素１９及びポンプの両方がかじ取り装置に供される。電気的に作動可能な弁はスロットル要素１９及びポンプを一緒に又は選択的に油圧ライン１８に接続する。ポンプは、スロットル要素１９と並列又は直列に配置されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明よるかじ取り装置の概略図である。
【図２】可変ステアリングギヤ比を実行する図１の装置の詳細を示す。
【符号の説明】
【００４１】
１  かじ取り部材、ハンドル
２  ステアリングコラム
３  入力軸
４  かじ取り弁
５  かじ取り補助装置
６  車輪
７  タイロッド
８  ピニオン
９  ステアリングラック
１０  ピストン／シリンダユニット
１１  リザーバ
１２  かじ取り補助ポンプ
１３  弁
１４  圧力アキュムレータ
１５  圧力ライン
１６  ステアリングギヤ
１７  作動油で満たされた第１の容積空間
１７’  作動油で満たされた第２の容積空間
１８  油圧ライン
１９  電気的に作動可能なスロットル要素
２０  マスターピストン
２１  密封リング
２２  チューブ要素
２３  ロッド要素
２４  タンク
２５  逆止め弁
２６  チューブ要素の内面、スレーブピストン
２７  ばね
２８  かじ取り角センサ
２９  制御ユニット
【図１】
2007534545.tif 000004
【図２】
2007534545.tif 000005
【国際調査報告】
2007534545.tif 000006
2007534545.tif 000007
2007534545.tif 000008
2007534545.tif 000009