JP2009083561A

JP2009083561A - オイルポンプ

Info

Publication number: JP2009083561A
Application number: JP2007252933A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Miyazawa; 茂行宮澤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2027-09-28
Also published as: JP4902481B2

Abstract

【課題】予期しない操舵アシスト力の増大による舵の切り過ぎを防止し、フェールセーフの観点から好ましいパワーステアリング装置用のオイルポンプを提供する。
【解決手段】ベーンポンプ１の吐出量を変化させる制御バルブ２１のスプール２０をソレノイド２２によって上記吐出量を増加させる方向に駆動するようになっていて、目標電流値演算部３３ｂが車両の走行状態に応じて算出した目標電流値に基づいて駆動回路３２がソレノイド２２に給電する。ソレノイド２２に通電している実電流値と上記目標電流値を比較判定部３３ａが常時監視し、万が一目標電流値を超える過剰な電流がソレノイド２２に供給された場合に、比較判定部３３ａがリレー３１をもって駆動回路３２とソレノイド２２との接続を遮断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のパワーステアリング装置に適用され、操舵アシスト用のパワーシリンダに油圧を供給するオイルポンプに関し、特に、その吐出量を車両の走行状態に応じて変化させるようにしたオイルポンプに関する。

この種のオイルポンプとして例えば特許文献１に記載のものが提案されている。特許文献１に記載のオイルポンプは、車両のエンジンを駆動源としたいわゆる可変容量型のベーンポンプであって、ポンプ一回転当たりの吐出量をエンジン回転数の増加に伴って減少させるようになっている。

詳細には、ベーン付きのロータを収容するカムリングが上記ロータとの偏心量が増減する方向に移動可能となるようにポンプボディに保持されているとともに、そのカムリングの移動方向の両側に一対の圧力室が形成されていて、ポンプ吐出側の油圧に応じて動作するスプールバルブをもって上記両圧力室内の油圧を制御するようになっている。つまり、エンジン回転数が増加すると、ポンプ吐出側の流体圧に応じて制御バルブが動作することで、カムリングが上記ロータとの偏心量が減少する方向に移動してポンプ吐出量が減少することとなる。

その上で、上記スプールバルブのスプールに上記カムリングとロータとの偏心量を増大させる方向への推力を与えるソレノイドが設けられていて、電子制御手段をもって車両の走行状態に応じた所定の通電電流を上記ソレノイドに給電するようになっている。すなわち、可変容量型ベーンポンプに電子制御を併用し、車両の走行状態に応じてポンプ吐出量を変化させることで、快適な操舵感を得ることができるようにしている。
特開２００１−３０４１３９号公報

特許文献１に記載の技術では、上記ソレノイドが上記スプールバルブのスプールに上記カムリングとロータとの偏心量を増大させる方向への推力を与えるようになっているため、上記電子制御手段の電気的な異常によって万が一上記ソレノイドへの給電が断たれた場合には、操舵アシスト用のパワーシリンダに供給される作動油の流量が小さくなって操舵アシスト力が弱くなるから、運転者が舵を切り過ぎてしまうことはないが、上記電子制御手段の電気的な異常によって万が一上記ソレノイドに過剰な電流が供給されると、上記スプールバルブのスプールに過大な推力が付与されることから、操舵アシスト用のパワーシリンダに供給される作動油の流量が過大となって操舵アシスト力が急に強くなり、運転者が舵を切り過ぎてしまう恐れがある。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであって、特に、上記ソレノイドに過剰な電流が供給されたときに、そのソレノイドへの給電を遮断することによって舵の切り過ぎを防止し、フェールセーフの観点から好ましいパワーステアリング装置用のオイルポンプを提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、パワーステアリング装置の操舵アシスト用のパワーシリンダに油圧を供給するオイルポンプであって、ポンプ吐出側の油圧に応じて動作する制御バルブを有し、その制御バルブをもって上記オイルポンプ自体の吐出量を変化させるようになっているとともに、ソレノイドによって制御バルブの弁体を上記オイルポンプ自体の吐出量を増加させる方向に駆動するようにしたものにおいて、ソレノイドに供給する目標電流値を車両の走行状態に応じて算出する駆動制御手段と、その駆動制御手段の算出した目標電流値に基づいてソレノイドに給電する電力供給手段と、ソレノイドに通電している実電流値を検出する電流センサと、を備えていて、上記駆動制御手段は、上記電流センサの検出した実電流値と上記目標電流値を常時監視していて、その実電流値と目標電流値との差が所定の値を超えた場合に、上記電力供給手段からソレノイドへの給電を遮断するようになっていることを特徴としている。

この請求項１に記載の発明では、上記駆動制御手段が上記電流センサの検出した実電流値と上記目標電流値を常時監視し、実電流値と目標電流値との差が所定の値を超えた場合に、上記電力供給手段からソレノイドへの給電が遮断されるようになっているため、電気的異常によって万が一上記ソレノイドに過剰な電流が供給された場合に、上記ソレノイドへの給電を遮断することによって操舵アシスト力の増大による舵の切り過ぎを防止することができるから、フェールセーフの観点から好ましいものとなる。

図１は本発明のより具体的な実施の形態としてパワーステアリング装置を示す構成図であって、図２は図１に示すベーンポンプの要部断面図である。

図１および図２に示すように、いわゆる可変容量型のオイルポンプであるベーンポンプ１は、複数のベーン２付きのロータ３とカムリング４およびアダプタリング５からなるポンプカートリッジをポンプボディ６内に形成された収容空間６ａ内に配置したものであって、ロータ３を回転駆動するためのドライブシャフト７がポンプボディ６に回転自在に軸支され、図示外の車両のエンジンを駆動源としてドライブシャフト７が回転駆動されることとなる。なお、ロータ３はドライブシャフト７とともに図１において反時計方向に回転するようになっている。

ポンプボディ６はフロントボディ８とリアボディ９から構成されている。フロントボディ８は、内部に収容空間６ａが形成された略カップ状をなしていて、その収容空間６ａの開口を閉塞するようにリアボディ９が組み付けられている。また、ロータ３とカムリング４およびアダプタリング５のフロントボディ８側にプレッシャプレート１０が積層配置されていて、そのプレッシャプレート１０がロータ３とカムリング４およびアダプタリング５に圧接している。

カムリング４は、ポンプボディ６のうち収容空間６ａを形成する内壁に嵌合状態で固定されたアダプタリング５とロータ３との間に配置され、プレッシャプレート１０とリアボディ９とを連結する揺動支点ピン１１によってロータ３に対して偏心した状態で揺動可能に位置決め支持されている。そして、そのカムリング４の揺動によって当該カムリング４とロータ３の偏心量が増減するようになっている。なお、カムリング４はスプリング１５をもってロータ３との偏心量が増加する方向に付勢されている。

また、カムリング４とアダプタリング５の間には、揺動支点ピン１１とシール部材１２とをもってカムリング４の揺動方向両側に隔成された第１圧力室１３および第２圧力室１４がそれぞれ形成されている。換言すれば、揺動支点ピン１１は、カムリング４を揺動可能とするための軸支部および位置決めピンとして機能する一方で、両圧力室１３，１４を隔成するためのシール部材としても機能するようになっている。

そして、カムリング４とロータ３との間には各ベーン２によって仕切られたポンプ室１６が円周方向に複数形成されていて、ロータ３の回転に伴って各ポンプ室１６がその容積を増減させながら周回移動し、リアボディ９内に形成した吸入側通路１７を介してリザーバタンクＴから作動油を吸入するとともに、フロントボディ８内に形成した吐出側通路１８を介して操舵アシスト用のパワーシリンダＰＳに油圧を供給するようになっている。

吸入側通路１７は、リアボディ９のうち収容空間６ａに望む面に開口する略三日月形状のポンプ室側開口部１７ａと、ポンプボディ６の外部に開口する外側開口部１７ｂと、を有し、そのポンプ室側開口部１７ａが収容空間６ａのうちロータ３の回転に伴ってポンプ室１６の容積が増加する吸入領域に開口している。一方、吐出側通路１８は、フロントボディ８のうち収容空間６ａに望む面に開口する略三日月状のポンプ室側開口部１８ａと、ポンプボディ６の外部に開口する外側開口部１８ｂと、を有し、そのポンプ室側開口部１８ａが収容空間６ａのうちロータ３の回転に伴ってポンプ室１６の容積が減少する吐出領域に開口している。なお、吐出側通路１８の中間部には、プレッシャプレート１０をリアボディ９側に押し付けるための室１８ｃが形成されている。

フロントボディ８のうち収容空間６ａの上方にはバルブ孔１９が形成されていて、そのバルブ孔１９と当該バルブ孔１９に挿入された弁体としてのスプール２０をもって制御バルブ２１が構成されている。この制御バルブ２１は、後述するように、吐出側通路１８の途中に設けられたメータリング絞り１８ｄの上、下流側の圧力差、およびソレノイド２２によって付与される軸線方向の推力によって駆動され、両圧力室１３，１４内の油圧を制御するようになっている。

スプール２０は、その一方側端部に第１ランド部２０ａが形成されているとともに、その中間部に第２ランド部２０ｂが形成され、それら両ランド部２０ａ，２０ｂをもってバルブ孔１９内に高圧室１９ａと中圧室１９ｂおよび低圧室１９ｃを隔成している。

中圧室１９ｂは、第１ランド部２０ａの一方側に形成され、吐出側通路１８のうち当該吐出側通路１８の途中に形成されたメータリング絞り１８ｄの下流側の圧力が第１パイロット圧通路２３によって導かれている。また、その中圧室１９ｂ内にリターンスプリング２４が配設されていて、そのリターンスプリング２４によってスプール２０を他方側に向かって付勢している。一方、高圧室１９ａは、第２ランド部２０ｂの他方側に形成され、吐出側通路１８のうちメータリング絞り１８ｄの上流側の圧力が第２パイロット圧通路２５によって導かれている。そして、低圧室１９ｃは、両ランド部２０ａ，２０ｂ間に形成され、吸入側通路１７から分岐形成された吸入圧通路２６によってポンプ吸入圧が導かれている。つまり、高圧室１９ａと中圧室１９ｂの差圧に応じてスプール２０が動作することとなる。

そして、図１に示す状態、すなわち吐出側通路１８のうちメータリング絞り１８ｄの上、下流側の圧力差が小さく、リターンスプリング２４の付勢力によってスプール２０が他方側に位置する状態においては、低圧室１９ｃが第１接続通路２７を介して第１圧力室１３に接続し、中圧室１９ｂが第２接続通路２８を介して第２圧力室１４に接続するようになっていて、カムリング４がロータ３との偏心量が最大となる位置にある。

一方、吐出側通路１８のうちメータリング絞り１８ｄの上、下流側の圧力差が図１に示す状態から大きくなり、スプール２０がリターンスプリング２４の付勢力に抗して一方側に移動した場合には、その移動に伴い、第２圧力室１４と中圧室１９ｂとの接続が次第に切り離され、その第２圧力室１４が低圧室１９ｃと接続するとともに、第１圧力室１３と低圧室１９ｃとの接続が次第に切り離され、その第１圧力室１３が高圧室１９ａと接続することとなる。これにより、カムリング４がスプリング１５の付勢力に抗して揺動して当該カムリング４とロータ３との偏心量が減少し、ポンプ吐出量が減少する。

つまり、エンジン回転数、すなわちロータ３の回転数が小さいときには、吐出側通路１８のうちメータリング絞り１８ｄの上、下流側の圧力差が小さく、カムリング４とロータ３の偏心量が大きくなるから、ポンプ吐出量が比較的多くなる一方、エンジン回転数が大きいときには、吐出側通路１８のうちパイロット絞り１８ｄの上、下流側の圧力差が大きくなり、カムリング４とロータ３の偏心量が減少するから、ポンプ吐出量が比較的少なくなるようになっている。

また、スプール２０の内部にはリリーフバルブ２０ｃが設けられ、そのリリーフバルブ２０ｃを介して中圧室１９ｂと低圧室１９ｃが連通可能になっている。なお、第１パイロット圧通路２３の途中にはパイロット絞り２３ａが設けれていて、リリーフバルブ２０ｃのリリーフ動作時に、パイロット絞り２３ａによって中圧室１９ｂ内の油圧を降下させることでポンプ吐出量を減少させるようになっている。

さらに、バルブ孔１９の一方側端部にはソレノイド２２を支持する略段付円筒状のプラグ部材２９がねじ込み固定されていて、ソレノイド２２の可動部材であるソレノイドロッド２２ａの先端がスプール２０に組み付けられたプッシュロッド３０の先端と対向している。そして、図１に示すソレノイド２２の非通電状態時には、ソレノイドロッド２２ａがプッシュロッド３０に対して所定の間隔をおいて対向しているが、ソレノイド２２に通電することで、ソレノイドロッド２２ａがスプール２０側に移動してプッシュロッド３０と当接し、ソレノイド２２がスプール２０に対して図１中左方向への推力を付与することとなる。

ソレノイド２２をもってスプール２０に推力を付与すると、その推力の大きさに応じてスプール２０が図１中左方向に移動し、カムリング４とロータ３との偏心量が大きくなってポンプ吐出量が増加することとなる。すなわち、ソレノイド２２によってポンプ吐出量を増加させる方向にスプール２０を駆動するようになっていて、いわゆるエンジン回転数感応型の可変容量型のベーンポンプ１に電子制御を併用し、車両の走行状態に応じてベーンポンプ１の吐出量を変化させることとなる。

ソレノイド２２は、継電器としてのリレー３１を介して電力供給手段たる駆動回路３２と電気的に接続されていて、その駆動回路３２が駆動制御手段たるＣＰＵ３３からの指令に基づいてソレノイド２２に給電するようになっている。なお、駆動回路３２は電源３４と接続されている。

ＣＰＵ３３は比較判定部３３ａと目標電流値演算部３３ｂを有していて、目標電流値演算部３３ｂは、図示外のステアリングホイールの中立状態からの操舵角を検出する操舵角センサ３５から操舵角信号を、車両の速度を検出する車速センサ３６から車速信号を、それぞれ入力するようになっている。そして、目標電流値演算部３３ｂは、ソレノイド２２に供給する目標電流値を操舵角信号および車速信号に基づいて算出し、その目標電流値信号を駆動回路３２および比較判定部３３ａに出力することとなる。

比較判定部３３ａは、目標電流値演算部３３ｂからの目標電流値信号に加え、ソレノイド２２に通電している実電流値を検出する電流センサ３７から実電流値信号を入力し、それらの目標電流値信号と実電流値信号との比較判定結果に基づいてリレー３１に遮断指令信号を出力して駆動回路３２とソレノイド２２との電気的な接続を遮断するようになっている。また、駆動回路３２とソレノイド２２との電気的な接続を遮断したときに、その旨を運転者に報知する警報手段である警告灯３８が比較判定部３３ａに接続され、目標電流値信号と実電流値信号との比較判定結果に基づいて比較判定部３３ａが警報手段である警告灯３８に点灯指令信号を出力するようになっている。

図３はＣＰＵ３３の処理内容を示すフローチャートである。

したがって、以上のように構成したベーンポンプ１では、図３に示すように、まず、目標電流値演算部３３ｂが操舵角センサ３５の検出した操舵角と予め設定された所定値αを比較する（Ｓ１）。その結果、操舵角センサ３５の検出した操舵角が所定値αを超える場合に、目標電流値演算部３３ｂがソレノイド２２に通電する目標電流値を算出する（Ｓ２）。

詳細には、目標電流値演算部３３ｂは、操舵角センサ３５からの操舵角信号に基づいて操舵速度を算出し、その操舵速度と車速センサ３６からの車速信号に基づいて目標電流値を算出する。そして、目標電流値演算部３３ｂは、目標電流値信号を駆動回路３２および比較判定部３３ａに出力し（Ｓ３）、駆動回路３２が目標電流値信号に基づいてソレノイド２２に給電することとなる。

図４は操舵角および車速と目標電流値の関係の一例を示すグラフである。

すなわち、目標電流値は、例えば図４に示すように、車速および操舵速度に応じて変化するようになっていて、駆動回路３２がソレノイド２２に供給する実電流値が増大すると、ソレノイド２２がスプール２０を駆動する推力が増加してポンプ吐出量が増加し、パワーシリンダＰＳが比較的強い操舵アシスト力を発生するようになる一方、上記実電流値が減少するとソレノイド２２がスプール２０を駆動する推力が減少してポンプ吐出量が減少し、パワーシリンダＰＳの発生する操舵アシスト力が比較的弱くなる。つまり、操舵速度および車速に応じて目標電流値を変化させてポンプ吐出量を増減させることで、パワーシリンダＰＳに操舵速度および車速に応じた所要の操舵アシスト力を発生させ、車両の走行状態に応じた快適な操舵フィーリングを得るように設定されている。

比較判定部３３ａは、目標電流値信号を入力すると、その目標電流値が実電流値よりも大きく、且つ上記電流センサの検出した実電流値と上記目標電流値との差が予め定められた所定値βを超えているかどうか判断する（Ｓ４）。そして、目標電流値が実電流値よりも大きく、且つ上記電流センサの検出した実電流値と上記目標電流値との差が予め定められた所定値βを超えている場合に、比較判定部３３ａが、リレー３１に対して遮断指令信号を出力し（Ｓ５）、駆動回路３２とソレノイド２２との電気的な接続を遮断する。つまり、電気的な異常によって万が一目標電流値を超える過剰な電流がソレノイド２２に供給された場合に、駆動回路３２からソレノイド２２への給電を遮断するようになっている。

その上で、比較判定部３３ａが目標電流値演算部３３ｂに対して警報信号を出力する。目標電流値演算部３３ｂは、警報信号を受信すると目標電流値を０とする（Ｓ６）。さらに、比較判定部３３ａが警告灯３８に点灯指令信号を出力し、警告灯３８を点灯させる。

したがって、本実施の形態によれば、比較判定部３３ａが電流センサ３７の検出した実電流値と目標電流値演算部３３ｂの算出した目標電流値を常時監視し、電気的な異常によって万が一目標電流値を超える過剰な電流がソレノイド２２に供給された場合に、駆動回路３２からソレノイド２２への給電をリレー３１によって遮断することができるため、予期しない操舵アシスト力の増大による舵の切り過ぎが防止されるから、フェールセーフの観点から好ましいものとなる。

また、ソレノイド２２に万が一過剰な電流が供給された場合には、ポンプ吐出量が増大してパワーステアリング装置の発熱量が増えることから、作動油温の上昇の影響により、操舵力が更に軽くなるほか、パワーステアリング装置に使用されるゴム部品が劣化するという不具合が生じるが、本実施の形態では、電気的な異常によって万が一目標電流値を超える過剰な電流がソレノイド２２に供給された場合に、駆動回路３２からソレノイド２２への給電をリレー３１によって遮断することで、それらの不具合をも解決することができる。

さらに、駆動回路３２からソレノイド２２への給電を遮断したときに警告灯３８を点灯させることで、運転者の注意を喚起してより安全性を高めることができるメリットがある。

本発明の実施の形態としてパワーステアリング装置の構成を示す図。図１におけるベーンポンプの要部断面図。図１におけるＣＰＵの処理内容を示すフローチャート。操舵速度および車速と目標電流値の関係を示すグラフ。

符号の説明

１…ベーンポンプ（オイルポンプ）
２…ベーン
３…ロータ
４…カムリング
１３…第１圧力室
１４…第２圧力室
１８…吐出側通路
１８ｄ…メータリング絞り
２０…スプール（弁体）
２１…制御バルブ
２２…ソレノイド
３１…リレー（継電器）
３２…駆動回路（電力供給手段）
３３…ＣＰＵ（駆動制御手段）
３７…電流センサ
３８…警告灯（警報手段）
ＰＳ…パワーシリンダ

Claims

パワーステアリング装置の操舵アシスト用のパワーシリンダに油圧を供給するオイルポンプであって、
ポンプ吐出側の油圧に応じて動作する制御バルブを有し、その制御バルブをもって上記オイルポンプ自体の吐出量を変化させるようになっているとともに、ソレノイドによって制御バルブの弁体を上記オイルポンプ自体の吐出量を増加させる方向に駆動するようにしたものにおいて、
ソレノイドに供給する目標電流値を車両の走行状態に応じて算出する駆動制御手段と、
その駆動制御手段の算出した目標電流値に基づいてソレノイドに給電する電力供給手段と、
ソレノイドに通電している実電流値を検出する電流センサと、
を備えていて、
上記駆動制御手段は、上記電流センサの検出した実電流値と上記目標電流値を常時監視していて、その実電流値と目標電流値との差が所定の値を超えた場合に、上記電力供給手段からソレノイドへの給電を遮断するようになっていることを特徴とするオイルポンプ。
上記電力供給手段が継電器を介してソレノイドと電気的に接続されていて、上記駆動制御手段は、上記電流センサの検出した実電流値と上記目標電流値との差が所定の値を超えた場合に上記継電器に遮断指令信号を出力し、上記電力供給手段とソレノイドとの電気的な接続を遮断するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のオイルポンプ。
上記駆動制御手段は、上記電流センサの検出した実電流値が上記目標電流値よりも大きく、且つ上記電流センサの検出した実電流値と上記目標電流値との差が所定の値を超えた場合に、上記電力供給手段からソレノイドへの給電を断つようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載のオイルポンプ。
上記駆動制御手段は、上記電流センサの検出した実電流値と上記目標電流値との差が所定の値を超え、上記電力供給手段からソレノイドへの給電を遮断したときに、その旨を報知する警報手段を作動させるようになっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のオイルポンプ。
ベーン付きのロータを収容するカムリングが上記ロータとの偏心量が増減する方向に移動可能に保持され、そのカムリングの移動方向の両側に一対の圧力室が形成されているとともに、上記制御バルブが、上記オイルポンプの吐出側通路の途中に設けられたメータリング絞りの上、下流側における作動油の圧力差に応じて動作するようになっていて、その制御バルブをもって少なくとも一方の圧力室内の油圧を制御するようになっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のオイルポンプ。