JP2009196439A

JP2009196439A - パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2009196439A
Application number: JP2008038295A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yokoyama; 弘之横山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2009-09-03

Abstract

【課題】ホイールインモータ７を有する車両２において、アシストモータ５を適切に小型化することができるパワーステアリング装置１を提供する。
【解決手段】パワーステアリング装置１は、据え切り時に、アシストモータ５から減速機構６を経て転舵輪３に伝達されるトルクと、ホイールインモータ７から得られるトルクとにより、転舵輪３の転舵をアシストする。これにより、パワーステアリング装置１は、据え切りトルクとして、アシストモータ５およびホイールインモータ７の両方から得られるトルクを利用することができる。ここで、停車状態も含むあらゆる車両２の走行状態において、最も大きな操舵トルクが必要となる状態は停車状態である。このため、据え切りトルクおよびホイールインモータ７の出力能力に基づいて、アシストモータ５の出力能力および体格を決定すれば、アシストモータ５の体格を適切に小型化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、転舵輪の転舵をアシストするパワーステアリング装置に関するものである。

従来から、モータの出力や油圧等を利用して転舵輪の転舵をアシストするパワーステアリング装置が公知となっている。このパワーステアリング装置では、補助トルクを大きくするほど、モータや油圧機構等のアシスト出力発生源を大型化する必要があり、アシスト出力発生源の搭載スペースやコストの点で制約を受けることが多い。このため、搭載スペースやコストの制約から補助トルクが制限され、充分な補助トルクを得られない場合がある。

これに対し、近年、走行中の車両の挙動を安定的に制御するために、転舵輪毎に電動モータを装着するとともに、これらの電動モータ（以下、ホイールインモータと呼ぶ）を電子制御する技術が考えられている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、個々のホイールインモータは、個別に電子制御されて回転方向や出力が独立に可変され、各々の転舵輪に異なるトルクを付与することができる。このため、車両の走行状態に応じて様々な制御が可能となり、車両の挙動をより高度に安定化させることができる。

ところで、ホイールインモータが装着された車両には、同時にパワーステアリング装置が設けられている場合が多い。このため、特許文献１の技術によれば、パワーステアリング装置およびホイールインモータの両方により、転舵輪に２重にトルクを与えることができる。そこで、ホイールインモータを有する車両に関し、転舵輪に対して２重にトルク付与が可能であることを利用して、アシスト出力発生源を適切に小型化できるようにパワーステアリング装置を設定する要請が高まっている。
特開２００５−３４３２５６号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ホイールインモータを有する車両において、アシスト出力発生源を適切に小型化することができるパワーステアリング装置を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のパワーステアリング装置は、転舵輪の転舵をアシストするためのトルクを発生するアシスト出力発生源と、アシスト出力発生源から得られるトルクを減速して転舵輪の方に伝達する減速機構と、個々の転舵輪に装着され、アシスト出力発生源とは別に転舵輪毎に独立にトルクを付与する複数の転舵輪駆動源とを備える。そして、パワーステアリング装置は、車両が停車した状態で転舵輪が転舵されるときに、アシスト出力発生源から減速機構を経て転舵輪に伝達されるトルクと、転舵輪駆動源から得られるトルクとにより、転舵輪の転舵をアシストする。

これにより、パワーステアリング装置は、車両が停車した状態で転舵輪を転舵するのに必要なトルクとして、アシスト出力発生源および転舵輪駆動源（例えば、上記のホイールインモータ）の両方から得られるトルクの合計を利用することができる（以下、車両が停車した状態で転舵輪を転舵することを「据え切り」と呼ぶ）。

ここで、停車状態も含むあらゆる車両の走行状態において、最も大きな操舵トルクが必要となる状態は停車状態である。このため、アシスト出力発生源および転舵輪駆動源に関しても、据え切り時のアシストにおいて、最も大きなトルクが得られるようにしておく必要がある。

そこで、据え切りに必要なトルク（以下、「据え切りトルク」と呼ぶ）、および転舵輪駆動源の出力能力に基づいてアシスト出力発生源の出力能力を決定すれば、停車状態も含むあらゆる車両の走行状態において必要な補助トルクを得ることができる。そして、このようにして決定されたアシスト出力発生源の出力能力に応じて、アシスト出力発生源の体格を決めることができる。

このため、ホイールインモータ等の転舵輪駆動源を有する車両において、アシスト出力発生源および転舵輪駆動源の両方から据え切りトルクを得るように、パワーステアリング装置を設定することで、アシスト出力発生源を適切に小型化することができる。

最良の形態のパワーステアリング装置は、転舵輪の転舵をアシストするためのトルクを発生するアシスト出力発生源と、アシスト出力発生源から得られるトルクを減速して転舵輪の方に伝達する減速機構と、個々の転舵輪に装着され、アシスト出力発生源とは別に転舵輪毎に独立にトルクを付与する複数の転舵輪駆動源とを備える。そして、パワーステアリング装置は、車両が停車した状態で転舵輪が転舵されるときに、アシスト出力発生源から減速機構を経て転舵輪に伝達されるトルクと、転舵輪駆動源から得られるトルクとにより、転舵輪の転舵をアシストする。

〔実施例１の構成〕
実施例１のパワーステアリング装置１を図面に基づいて説明する。なお、実施例１のパワーステアリング装置１は、前輪駆動の車両２に搭載されるものであり、前側の転舵輪３の転舵をアシストするように設けられている。

パワーステアリング装置１は、例えば、図１に示すように、転舵輪３の転舵をアシストするためのトルクを発生するアシスト出力発生源としての電動モータ（以下、アシストモータ５と呼ぶ）と、アシストモータ５から得られるトルクを減速して転舵輪３の方に伝達する減速機構６と、個々の転舵輪３に装着され、アシストモータ５とは別に転舵輪３毎に独立にトルクを付与する転舵輪駆動源としての４つの電動モータ（以下、ホイールインモータ７と呼ぶ）と、アシストモータ５の動作を制御するＥＰＳＥＣＵ８と、４つのホイールインモータ７の動作を制御するモータＥＣＵ９とを備える。

そして、パワーステアリング装置１は、乗員により舵輪１１に付与される操舵トルクに、アシストモータ５およびホイールインモータ７の出力に基づく補助トルクを加えることで、転舵輪３の転舵をアシストするものである。また、操舵トルクおよび補助トルクは、ステアリングシャフト１２、ステアリングギヤボックス１３内のラックアンドピニオン１４、およびタイロッド（図示せず）を介して転舵輪３に伝達される。

なお、ステアリングシャフト１２には、舵輪１１の操舵角を検出する操舵角センサ１６、および操舵トルクを検出するトルクセンサ１７が装着されており、操舵角センサ１６の検出値およびトルクセンサ１７の検出値は、ＥＰＳＥＣＵ８に出力される。
また、アシストモータ５は、例えば、ブラシレスＤＣモータであり、コイル（図示せず）への通電量や回転子（図示せず）の回転角が検出されてＥＰＳＥＣＵ８に出力される。

また、減速機構６は、例えば、アシストモータ５の出力軸に装着されるウォーム（図示せず）と、このウォームと噛み合うウォームホイール（図示せず）とにより構成され、アシストモータ５の出力に基づくトルクを減速して、ウォームホイールからステアリングシャフト１２に伝達する。
さらに、ホイールインモータ７は、例えば、ブラシレスＤＣモータであり、コイルへの通電量や回転子の回転角が検出されてモータＥＣＵ９に出力される。

ＥＰＳＥＣＵ８は、操舵角センサ１６から得られる操舵角の検出値、トルクセンサ１７から得られる操舵トルクの検出値、および、アシストモータ５から得られる通電量や回転子の回転角の検出値等に基づいて、アシストモータ５への通電制御を行う。そして、ＥＰＳＥＣＵ８は、アシストモータ５への通電制御を行うことにより、アシストモータ５の出力に基づく補助トルクを制御する。

モータＥＣＵ９は、各々の転舵輪３の回転速度の検出値、車両２の横加速度の検出値、アクセル開度の検出値、および、各々のホイールインモータ７から得られる通電量や回転子の回転角の検出値等に基づいて、各々のホイールインモータ７への通電制御を個別に行う。そして、モータＥＣＵ９は、ホイールインモータ７への通電制御を行うことにより、例えば、走行中の車両２の挙動を安定させる。

また、モータＥＣＵ９とＥＰＳＥＣＵ８とは、ＣＡＮ通信線等で接続されており、各種検出値等のデータを相互に送受信することができる。そして、ＥＰＳＥＣＵ８は、例えば、据え切りが行われる際に、アシストモータ５の通電制御を行うとともに、モータＥＣＵ９を介してホイールインモータ７の通電制御を行う。

すなわち、ＥＰＳＥＣＵ８は、車両２の停車時に舵輪１１の操作が行われて操舵トルクの検出値が補助トルクを必要とする値になった場合、アシストモータ５およびホイールインモータ７の両方から補助トルクが得られるように、アシストモータ５およびホイールインモータ７の通電制御を行う。

ここで、転舵輪３は、据え切りにより図２（ｂ）に示すような軌跡を描いて公転する。すなわち、転舵輪３の中心線と接地面との交点（以下、接地中心と呼ぶ）は、据え切り操作により、転舵回転軸と接地面との交点Ｇを中心とし、接地中心と交点Ｇとの距離（キングピンオフセットとして図示）を半径とする円弧を描くように公転する。なお、図２（ａ）に示すストラットＡＳＳＹは、マクファーソンストラット式を図示するものであり、ストラットＡＳＳＹの軸と転舵回転軸とが一致するものである。

そして、据え切りにおいて、このような接地中心の公転を円滑に行うために、アシストモータ５およびホイールインモータ７の両方から補助トルクが転舵輪３に与えられる。例えば、転舵輪３を左へ転舵する場合、右前の転舵輪３に装着されたホイールインモータ７は、右前の転舵輪３に前進を促すトルクを与えるように通電制御され、左前の転舵輪３に装着されたホイールインモータ７は、左前の転舵輪３に後退を促すトルクを与えるように通電制御される。

〔実施例１の効果〕
実施例１のパワーステアリング装置１は、据え切りが行われるときに、アシストモータ５から減速機構６を経て転舵輪３に伝達されるトルクと、ホイールインモータ７から得られるトルクとにより、転舵輪３の転舵をアシストする。
これにより、パワーステアリング装置１は、据え切りトルクとして、アシストモータ５およびホイールインモータ７の両方から得られるトルクを利用することができる。

ここで、停車状態も含むあらゆる車両２の走行状態において、最も大きな操舵トルクが必要となる状態は停車状態である。このため、アシストモータ５およびホイールインモータ７に関しても、据え切り時のアシストにおいて、最も大きなトルクが得られるようにしておく必要がある。

これにより、ホイールインモータ７を有する車両２において、アシストモータ５およびホイールインモータ７の両方から据え切りトルクを得るようにパワーステアリング装置１を設定することで、据え切りトルクおよびホイールインモータ７の出力能力に基づいて、アシストモータ５の出力能力および体格を決定できる。このため、アシストモータ５の体格を適切に小型化することができる。

また、アシストモータ５の出力能力が下がることで、アシストモータ５をオンオフするための駆動回路に、より低電力向けの小型のものを採用することができる。さらに、アシストモータ５が省電力化され、かつ軽量化されるので、燃費の改善にも貢献できる。

〔変形例〕
実施例１のパワーステアリング装置１によれば、据え切りにおいて、ＥＰＳＥＣＵ８が主体となってモータＥＣＵ９を介してホイールインモータ７の通電制御を行っていたが、据え切りにおいて、モータＥＣＵ９が主体となってＥＰＳＥＣＵ８を介してアシストモータ５の通電制御を行うようにしてもよい。

また、実施例１のパワーステアリング装置１によれば、アシスト出力発生源および転舵輪駆動源は全て電動モータであったが、アシスト出力発生源および転舵輪駆動源の一方または両方に油圧機構を採用してもよい。

パワーステアリング装置の全体図である。（ａ）は据え切りに係わる項目を示す説明図であり、（ｂ）は据え切りにおける転舵輪の転舵を説明する説明図である。

符号の説明

１パワーステアリング装置
２車両
３転舵輪
５アシストモータ（アシスト出力発生源）
６減速機構
７ホイールインモータ（転舵輪駆動源）

Claims

転舵輪の転舵をアシストするためのトルクを発生するアシスト出力発生源と、
このアシスト出力発生源から得られるトルクを減速して前記転舵輪の方に伝達する減速機構と、
個々の前記転舵輪に装着され、前記アシスト出力発生源とは別に前記転舵輪毎に独立にトルクを付与する複数の転舵輪駆動源とを備え、
車両が停車した状態で前記転舵輪が転舵されるときに、前記アシスト出力発生源から前記減速機構を経て前記転舵輪に伝達されるトルクと、前記転舵輪駆動源から得られるトルクとにより、前記転舵輪の転舵をアシストすることを特徴とするパワーステアリング装置。