JP2009220602A

JP2009220602A - 車両用操舵装置

Info

Publication number: JP2009220602A
Application number: JP2008064014A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Saito; 貴俊斉藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2009-10-01

Abstract

【課題】電動機を駆動源とする電動式パワーステアリング装置と、内燃機関を駆動源とする油圧式パワーステアリング装置における各構成部品の一部を共用して車両用操舵装置を構成する。
【解決手段】車両用操舵装置ＰＳは、電動機Ｍを駆動源とする電動式パワーステアリング装置ＥＰＳと、内燃機関Ｅ／Ｇを駆動源とする油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳを並列的に備えている。この車両用操舵装置ＰＳは、電動式パワーステアリング装置ＥＰＳの正常時に、油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳにて油圧に応じた操舵アシスト力を出力不能とし、電動式パワーステアリング装置ＥＰＳの失陥時に、油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳにて油圧に応じた操舵アシスト力を出力可能とする電磁切換弁ＳＶ（出力切換手段）を備えている。車両用操舵装置ＰＳでは、リザーバ１１とパワーシリンダ１４が共用されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用操舵装置に係り、特に、電動機を駆動源とする電動式パワーステアリング装置と、内燃機関を駆動源とする油圧式パワーステアリング装置を並列的に備えている車両用操舵装置に関する。

この種の車両用操舵装置は、例えば、下記特許文献１に示されていて、内燃機関を停止させ電動機（電動発電機）の作動モードで車両を走行させるときには、電動機を駆動源とする電動式パワーステアリング装置にて操舵アシスト力が得られるように構成され、内燃機関の作動モードで車両を走行させるときには、内燃機関を駆動源とする油圧式パワーステアリング装置にて操舵アシスト力が得られるように構成されている。また、電動機を駆動源とする電動式パワーステアリング装置の失陥時において、前記油圧式パワーステアリング装置にて油圧に応じた操舵アシスト力を出力可能とする出力切換手段を備えている。
特開２００４−９０６８６号公報

上記した特許文献１に記載されている車両用操舵装置では、電動機を駆動源とする電動式パワーステアリング装置と、内燃機関を駆動源とする油圧式パワーステアリング装置が別個に構成されていて、コスト面や重量面等で改善の余地がある。

本発明は、上記した課題に着目してなされたものであり、電動機を駆動源とする電動式パワーステアリング装置と、内燃機関を駆動源とする油圧式パワーステアリング装置を並列的に備えるとともに、前記電動式パワーステアリング装置の正常時に、前記油圧式パワーステアリング装置にて油圧に応じた操舵アシスト力を出力不能とし、前記電動式パワーステアリング装置の失陥時に、前記油圧式パワーステアリング装置にて油圧に応じた操舵アシスト力を出力可能とする出力切換手段を備えている車両用操舵装置において、前記油圧式パワーステアリング装置が、作動油を所要量蓄えるリザーバと、このリザーバに接続され前記内燃機関によって駆動されて油圧を発生・供給する油圧ポンプと、この油圧ポンプに接続される供給ポート、前記リザーバに接続される排出ポートを有するとともに一対の給排ポートを有していて前記油圧ポンプから供給される油圧を操舵トルクに応じて制御するコントロールバルブと、このコントロールバルブの前記各給排ポートに各給排油路を通してそれぞれ接続される各油室を有していてこれら各油室に供給される油圧に応じた操舵アシスト力を出力するパワーシリンダを備え、前記電動式パワーステアリング装置が、双方向回転電動機によって駆動されて油圧を発生・供給する双方向回転油圧ポンプを備えていて、前記油圧式パワーステアリング装置の前記リザーバと前記パワーシリンダが前記電動式パワーステアリング装置にて共用されていることに特徴がある。

本発明による車両用操舵装置においては、電動式パワーステアリング装置の正常時に、出力切換手段が、油圧式パワーステアリング装置にて油圧に応じた操舵アシスト力を出力不能とする。このため、このときには、電動式パワーステアリング装置によって得られるアシスト機能によって所期の操舵機能を確保することが可能である。また、電動式パワーステアリング装置の失陥時に、出力切換手段が、油圧式パワーステアリング装置にて油圧に応じた操舵アシスト力を出力可能とする。このため、このときには、油圧式パワーステアリング装置によって得られるアシスト機能によって所期の操舵機能を確保することが可能であり、所期の操舵機能を維持することが可能である。

また、本発明による車両用操舵装置においては、主たる操舵アシスト装置を電動式パワーステアリング装置とし、従たる操舵アシスト装置を油圧式パワーステアリング装置としている。このため、電動式パワーステアリング装置の特性（油圧式パワーステアリング装置に比して、きめ細かい制御が可能である特性）と、油圧式パワーステアリング装置の特性（電動式パワーステアリング装置に比して信頼性が高いという特性）を有効に活用することが可能である。

また、本発明による車両用操舵装置においては、前記油圧式パワーステアリング装置が、作動油を所要量蓄えるリザーバと、このリザーバに接続され前記内燃機関によって駆動されて油圧を発生・供給する油圧ポンプと、この油圧ポンプに接続される供給ポート、前記リザーバに接続される排出ポートを有するとともに一対の給排ポートを有していて前記油圧ポンプから供給される油圧を操舵トルクに応じて制御するコントロールバルブと、このコントロールバルブの前記各給排ポートに各給排油路を通してそれぞれ接続される各油室を有していてこれら各油室に供給される油圧に応じた操舵アシスト力を出力するパワーシリンダを備え、前記電動式パワーステアリング装置が、双方向回転電動機によって駆動されて油圧を発生・供給する双方向回転油圧ポンプを備えていて、前記油圧式パワーステアリング装置の前記リザーバと前記パワーシリンダが前記電動式パワーステアリング装置にて共用されている。このため、当該車両用操舵装置にて必要とする部品数の削減を図ることができるとともに、油圧配管の簡素化を図ることができて、当該車両用操舵装置のコスト低減・小型軽量化等を図ることが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記出力切換手段は、前記電動式パワーステアリング装置の正常時に、前記各給排ポートと前記各油室のそれぞれの連通を共に遮断し、かつ前記各給排ポートを互に連通させ、前記電動式パワーステアリング装置の失陥時に、前記各給排ポートと前記各油室をそれぞれ連通させ、かつ前記各給排ポート間の連通を遮断する電磁切換弁を備えていることも可能である。この場合には、当該車両用操舵装置での出力の切換を電磁切換弁の作動によって容易に（少ない消費エネルギーで）切り換えることが可能である。

以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明による車両用操舵装置を概略的に示していて、この車両用操舵装置ＰＳは、双方向回転型の（正逆回転可能な）電動機Ｍを駆動源とする電動式パワーステアリング装置ＥＰＳと、内燃機関Ｅ／Ｇを駆動源とする油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳを並列的に備えている。

電動式パワーステアリング装置ＥＰＳは、作動油を所要量蓄えるリザーバ１１と、このリザーバ１１に接続され電動機Ｍによって駆動されて油圧を発生・供給する双方向回転型の（正逆回転可能な）油圧ポンプ１２と、この油圧ポンプ１２の正回転時吐出口１２ａに給排油路１３ａを通して接続された左方油室１４ａと油圧ポンプ１２の逆回転時吐出口１２ｂに給排油路１３ｂを通して接続された右方油室１４ｂを有していてこれら各油室１４ａ，１４ｂに供給される油圧に応じた操舵アシスト力を出力するパワーシリンダ１４を備えている。電動機Ｍは、正逆回転可能であって、電気制御装置ＥＣＵによって作動を制御されている。

油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳは、作動油を所要量蓄えるリザーバ１１と、このリザーバ１１に吸入口２１ａにて接続され内燃機関Ｅ／Ｇによって駆動されて油圧を発生・供給する油圧ポンプ２１と、この油圧ポンプ２１の吐出口２１ｂに供給油路２２ａを通して接続された供給ポート２３ａ、リザーバ１１に排出油路２２ｂを通して接続された排出ポート２３ｂを有するとともに一対の給排ポート２３ｃ、２３ｄを有していて油圧ポンプ２１から供給される油圧を操舵トルクに応じて制御するコントロールバルブ２３と、このコントロールバルブ２３の各給排ポート２３ｃ、２３ｄに各給排油路２２ｃ・２２ｄ、２２ｅ・２２ｆを通してそれぞれ接続される各油室１４ａ、１４ｂを有していてこれら各油室１４ａ、１４ｂに供給される油圧に応じた操舵アシスト力を出力するパワーシリンダ１４を備えている。

油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳのリザーバ１１とパワーシリンダ１４は、電動式パワーステアリング装置ＥＰＳのリザーバ１１とパワーシリンダ１４としても共用されている。なお、リザーバ１１、油圧ポンプ２１、コントロールバルブ２３、パワーシリンダ１４等自体の構成は、それぞれ周知のものである。

また、油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳは、電磁切換弁ＳＶを備えている。電磁切換弁ＳＶは、電動式パワーステアリング装置ＥＰＳの正常時に、コントロールバルブ２３の各給排ポート２３ｃ、２３ｄとパワーシリンダ１４の各油室１４ａ、１４ｂのそれぞれの連通を共に遮断し、かつコントロールバルブ２３の各給排ポート２３ｃ、２３ｄを互に連通させて、油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳにて油圧に応じた操舵アシスト力を出力不能とするように設定されている。

また、電磁切換弁ＳＶは、電動式パワーステアリング装置ＥＰＳの失陥時に、コントロールバルブ２３の各給排ポート２３ｃ、２３ｄとパワーシリンダ１４の各油室１４ａ、１４ｂをそれぞれ連通させ、かつコントロールバルブ２３の各給排ポート２３ｃ、２３ｄ間の連通を遮断させて、油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳにて油圧に応じた操舵アシスト力を出力可能とするように設定されている。このため、電磁切換弁ＳＶは、出力切換手段であって、電気制御装置ＥＣＵによって作動を制御されている。

電気制御装置ＥＣＵは、電動機Ｍと電磁切換弁ＳＶに接続されるとともに、車速センサＶＳとトルクセンサＴＳと電流計ＩＳに接続されている。車速センサＶＳは、当該車両の車速を検出可能である。トルクセンサＴＳは、ステアリングハンドル３１によって回転操作されるステアリングシャフト３２に設けられていて、操舵トルクを検出可能である。電流計ＩＳは、電気制御装置ＥＣＵから電動機Ｍへの通電回路に設けられていて、電動機Ｍに供給される実際の電流（計測電流）を検出可能である。

この電気制御装置ＥＣＵにおいては、車速センサＶＳによって検出される車速と、トルクセンサＴＳによって検出される操舵トルクに基づいて、電動機Ｍに供給される目標電流が演算されて、この目標電流が電動機Ｍに出力されるように設定されている。また、電気制御装置ＥＣＵにおいては、電流計ＩＳによって検出される計測電流と上記した目標電流に基づいて電動式パワーステアリング装置ＥＰＳの失陥（具体的には、車速センサＶＳ、トルクセンサＴＳ、電流計ＩＳおよび電動機Ｍ等電気系の失陥）有無が判別されて、電動式パワーステアリング装置ＥＰＳの失陥無（電動式パワーステアリング装置ＥＰＳの正常）が判別されたときには、電磁切換弁ＳＶが非通電状態とされて、図１の右側状態（図示状態）が維持され、また、電動式パワーステアリング装置ＥＰＳの失陥有が判別されたときには、電磁切換弁ＳＶが通電状態とされて、図１の左側状態が維持されるように設定されている。

上記のように構成したこの実施形態においては、電動式パワーステアリング装置ＥＰＳの正常時に、電磁切換弁ＳＶが、コントロールバルブ２３の各給排ポート２３ｃ、２３ｄとパワーシリンダ１４の各油室１４ａ、１４ｂのそれぞれの連通を共に遮断し、かつコントロールバルブ２３の各給排ポート２３ｃ、２３ｄを互に連通させて、油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳにて油圧に応じた操舵アシスト力を出力不能とする（すなわち、油圧ポンプ２１からコントロールバルブ２３に供給される作動油が、操舵トルクに拘わらず全てリザーバ１１に還流し、パワーシリンダ１４に供給されないようにする）。このため、このときには、電動式パワーステアリング装置ＥＰＳによって得られるアシスト機能によって所期の操舵機能を確保することが可能である。

また、電動式パワーステアリング装置ＥＰＳの失陥時（すなわち、油圧ポンプ１２の停止時）に、電磁切換弁ＳＶが、コントロールバルブ２３の各給排ポート２３ｃ、２３ｄとパワーシリンダ１４の各油室１４ａ、１４ｂをそれぞれ連通させ、かつコントロールバルブ２３の各給排ポート２３ｃ、２３ｄ間の連通を遮断させて、油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳにて油圧に応じた操舵アシスト力を出力可能とする（すなわち、油圧ポンプ２１からコントロールバルブ２３に供給される作動油が、操舵トルクに応じて、コントロールバルブ２３からパワーシリンダ１４の各油室１４ａ、１４ｂに供給・排出されるようにする）。このため、このときには、油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳによって得られるアシスト機能によって所期の操舵機能を確保することが可能であり、所期の操舵機能を維持することが可能である。

また、この実施形態においては、当該車両用操舵装置ＰＳの主たる操舵アシスト装置を電動式パワーステアリング装置ＥＰＳとし、従たる操舵アシスト装置を油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳとしている。このため、電動式パワーステアリング装置ＥＰＳの特性（油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳに比して、きめ細かい制御が可能である特性）と、油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳの特性（電動式パワーステアリング装置ＥＰＳに比して信頼性が高いという特性）を有効に活用することが可能である。

また、この実施形態においては、油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳが、作動油を所要量蓄えるリザーバ１１と、このリザーバ１１に接続され内燃機関Ｅ／Ｇによって駆動されて油圧を発生・供給する油圧ポンプ２１と、この油圧ポンプ２１に接続される供給ポート２３ａ、リザーバ１１に接続される排出ポート２３ｂを有するとともに、一対の給排ポート２３ｃ、２３ｄを有していて、油圧ポンプ２１から供給される油圧を操舵トルクに応じて制御するコントロールバルブ２３と、このコントロールバルブ２３の各給排ポート２３ｃ、２３ｄに各給排油路２２ｃ・２２ｄ、２２ｅ・２２ｆを通してそれぞれ接続される各油室１４ａ、１４ｂを有していてこれら各油室１４ａ、１４ｂに供給される油圧に応じた操舵アシスト力を出力するパワーシリンダ１４を備えている。

また、電動式パワーステアリング装置ＥＰＳが、双方向回転電動機Ｍによって駆動されて油圧を発生・供給する双方向回転油圧ポンプ１２を備えていて、油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳのリザーバ１１とパワーシリンダ１４が電動式パワーステアリング装置ＥＰＳにて共用されている。このため、この実施形態においては、当該車両用操舵装置ＰＳにて必要とする部品数の削減を図ることができるとともに、油圧配管の簡素化を図ることができて、当該車両用操舵装置ＰＳのコスト低減・小型軽量化等を図ることが可能である。

また、この実施形態においては、油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳに設けた電磁切換弁ＳＶを非通電状態に維持することで、油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳにて油圧に応じた操舵アシスト力を出力不能とすることができ、また、電磁切換弁ＳＶを通電状態に維持することで、油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳにて油圧に応じた操舵アシスト力を出力可能とすることができる。このため、当該車両用操舵装置ＰＳでの出力の切換を電磁切換弁ＳＶの作動によって容易に（少ない消費エネルギーで）切り換えることが可能である。

上記した実施形態においては、出力切換手段である電磁切換弁ＳＶを図１に示したように、単一弁で構成してシンプルかつ安価に実施したが、図２に示したように、３個の電磁切換弁（電磁開閉弁）ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３からなる複合弁で構成して実施することも可能であり、種々な変更が可能である。

また、上記した実施形態においては、電動式パワーステアリング装置ＥＰＳの正常時にも、油圧式パワーステアリング装置ＨＰＳの油圧ポンプ２１が内燃機関Ｅ／Ｇによって駆動されるように構成して実施したが、電動式パワーステアリング装置の正常時には、油圧式パワーステアリング装置の油圧ポンプが内燃機関によって駆動されないように、内燃機関と油圧ポンプ間に、電動式パワーステアリング装置の正常時に動力伝達を不能とするクラッチ装置を介装して実施することも可能である。

本発明による車両用操舵装置の一実施形態を概略的に示す全体構成図である。出力切換手段である電磁切換弁の変形実施形態を示した概略構成図である。

符号の説明

１１…リザーバ、１２…双方向回転油圧ポンプ、１４…パワーシリンダ、１４ａ…左方油室、１４ｂ…右方油室、２１…油圧ポンプ、２１ａ…吸入口、２１ｂ…吐出口、２２ａ…供給油路、２２ｂ…排出油路、２２ｃ・２２ｄ、２２ｅ・２２ｆ…各給排油路、２３…コントロールバルブ、２３ａ…供給ポート、２３ｂ…排出ポート、２３ｃ、２３ｄ…給排ポート、３１…ステアリングハンドル、３２…ステアリングシャフト、Ｍ…双方向回転電動機、ＥＰＳ…電動式パワーステアリング装置、Ｅ／Ｇ…内燃機関、ＨＰＳ…油圧式パワーステアリング装置、ＳＶ…電磁切換弁、ＥＣＵ…電気制御装置、ＩＳ…電流計、ＴＳ…トルクセンサ、ＶＳ…車速センサ、ＰＳ…車両用操舵装置

Claims

電動機を駆動源とする電動式パワーステアリング装置と、内燃機関を駆動源とする油圧式パワーステアリング装置を並列的に備えるとともに、前記電動式パワーステアリング装置の正常時に、前記油圧式パワーステアリング装置にて油圧に応じた操舵アシスト力を出力不能とし、前記電動式パワーステアリング装置の失陥時に、前記油圧式パワーステアリング装置にて油圧に応じた操舵アシスト力を出力可能とする出力切換手段を備えている車両用操舵装置において、
前記油圧式パワーステアリング装置が、作動油を所要量蓄えるリザーバと、このリザーバに接続され前記内燃機関によって駆動されて油圧を発生・供給する油圧ポンプと、この油圧ポンプに接続される供給ポート、前記リザーバに接続される排出ポートを有するとともに一対の給排ポートを有していて前記油圧ポンプから供給される油圧を操舵トルクに応じて制御するコントロールバルブと、このコントロールバルブの前記各給排ポートに各給排油路を通してそれぞれ接続される各油室を有していてこれら各油室に供給される油圧に応じた操舵アシスト力を出力するパワーシリンダを備え、
前記電動式パワーステアリング装置が、双方向回転電動機によって駆動されて油圧を発生・供給する双方向回転油圧ポンプを備えていて、
前記油圧式パワーステアリング装置の前記リザーバと前記パワーシリンダが前記電動式パワーステアリング装置にて共用されていることを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１に記載の車両用操舵装置において、前記出力切換手段は、
前記電動式パワーステアリング装置の正常時に、前記各給排ポートと前記各油室のそれぞれの連通を共に遮断し、かつ前記各給排ポートを互に連通させ、前記電動式パワーステアリング装置の失陥時に、前記各給排ポートと前記各油室をそれぞれ連通させ、かつ前記各給排ポート間の連通を遮断する電磁切換弁を備えていることを特徴とする車両用操舵装置。