JP2010089662A

JP2010089662A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2010089662A
Application number: JP2008262317A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Saito; 充雄斎藤; Shingo Ishige; 伸吾石毛
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-04-22

Abstract

【課題】電動パワーステアリング装置の車両への搭載性を向上し、アシスト作用の確実を図り、ラック軸の打音を抑制すること。
【解決手段】電動パワーステアリング装置において、車速が一定値より低いときに電動アシストポンプ３１を駆動し、電動アシストポンプ３１が圧送する油圧により油圧シリンダ３３を作動し、油圧シリンダ３３が出力する油圧アシスト力をラック軸１４に付与することにより、電動アシストモータ１７が出力する電動アシスト力を補助するもの。
【選択図】図２

Description

本発明は電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置として、特許文献１に記載の如く、ステアリング軸に連結されているピニオンに噛み合うラック軸をハウジング内に直線動可能に設け、ステアリング軸に入力された手動操舵トルクに応じて電動アシストモータを駆動し、電動アシストモータが出力する電動アシスト力によりラック軸の直線動をアシストして該ラック軸に連結される車輪を操舵するものがある。
特開2007-145248

特許文献1に記載の電動パワーステアリング装置には以下の問題点がある。
(1)大型車両では、車庫入れ等の低速操舵時に大きなアシスト力が必要となり、電動アシストモータやその減速機等が大型化し、車両への搭載性が悪い。

(2)電動アシストモータの故障時にはアシスト作用が完全になくなる。

(3)ラック軸がピニオンとの噛合いのバックラッシュに起因する打音を生ずる。

本発明の課題は、電動パワーステアリング装置の車両への搭載性を向上し、アシスト作用の確実を図り、ラック軸の打音を抑制することにある。

請求項１の発明は、ステアリング軸に連結されているピニオンに噛み合うラック軸をハウジング内に直線動可能に設け、ステアリング軸に入力された手動操舵トルクに応じて電動アシストモータを駆動し、電動アシストモータが出力する電動アシスト力によりラック軸の直線動をアシストして該ラック軸に連結される車輪を操舵する電動パワーステアリング装置において、車速が一定値より低いときに電動アシストポンプを駆動し、電動アシストポンプが圧送する油圧により油圧シリンダを作動し、油圧シリンダが出力する油圧アシスト力をラック軸に付与することにより、電動アシストモータが出力する電動アシスト力を補助するようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記油圧シリンダの油室がハウジング内のラック軸まわりに設けられるようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において更に、前記ステアリング軸が中立転舵状態にあるときに、油圧シリンダの左右の油室に作動油を供給するための左右の油路を絞る流路絞り弁を設けたものである。

（請求項１）
(a)車速が一定値より低いときに、電動アシストポンプによって油圧シリンダを作動させ、油圧シリンダが出力する油圧アシスト力により、電動アシストモータが出力する電動アシスト力を補助する。従って、大型車両において、電動アシストモータやその減速機等を大型化することなく、油圧シリンダによる油圧アシスト力の補助を受け、車庫入れ等の低速操舵時に大きなアシスト力を発生できる。電動アシストモータやその減速機等を大型化する必要がなく、電動パワーステアリング装置の車両への搭載性を向上できる。

(b)電動アシストモータと電動アシストポンプの一方が故障しても、他方のアシスト作用を受けることができる。

（請求項２）
(c)油圧シリンダの油室がハウジング内のラック軸まわりに設けられる。これにより、油圧シリンダをハウジング内にコンパクトに設け、電動パワーステアリング装置の車両への搭載性を向上できる。

(d)ラック軸が油圧シリンダの油室に収容される作動油に接するから、ピニオンとの噛合いのバックラッシュに起因するラック軸の打音を作動油により減衰できる。

（請求項３）
(e)ステアリング軸が中立転舵状態にあるときに、油圧シリンダの左右の油室に作動油を供給するための左右の油路を絞る流路絞り弁を設けた。車両の中立操舵時に、油圧シリンダがラック軸の直線動に対するダンパとなってラック軸を動きにくくし、車両の中立走行状態を安定化する。

図１は電動パワーステアリング装置を示す正面図、図２は電動パワーステアリング装置を示す制御ブロック図、図３は電動パワーステアリング装置の油圧回路を示す回路図、図４は電動パワーステアリング装置の流路切換弁と流量調整弁を示す断面図、図５は電動パワーステアリング装置の油圧回路の変形量を示す回路図である。

電動パワーステアリング装置１０は、図１に示す如く、ハウジング１１にステアリングホイールが連結されたステアリング軸１２を支持し、ステアリング軸１２にトーションバー１３を介して出力軸（不図示）を連結し、この出力軸にピニオン（不図示）を設け、このピニオンと噛合うラック軸１４をハウジング１１内の左右方向に直線動可能に設ける。

電動パワーステアリング装置１０は、ステアリング軸１２と出力軸の間にトルクセンサ１５を設けている。トルクセンサ１５は、ステアリングホイールからステアリング軸１２に入力された手動操舵トルクに起因するトーションバー１３の弾性ねじり変形により、ステアリング軸１２と出力軸の間に生ずる相対回転変位量に基づき、手動操舵トルク信号Ｔｓを出力する。

電動パワーステアリング装置１０は、ラック軸１４の両端部をハウジング１１の両側に突出し、それらの端部にタイロッド１６Ａ、１６Ｂを連結し、ラック軸１４の直線動に連動するタイロッド１６Ａ、１６Ｂを介して、左右の車輪を転舵する。

電動パワーステアリング装置１０は、ハウジング１１に電動アシストモータ１７を固定してある。電動アシストモータ１７の回転軸（不図示）にはウォーム（不図示）が固定され、このウォームに噛合うウォームホイール（不図示）が前述の出力軸に固定されている。

電動パワーステアリング装置１０は、図２に示す如く、電動アシスト制御回路２０を有している。電動アシスト制御回路２０は、電動アシストモータ電流算出部２１を有する。電動アシストモータ電流算出部２１は、トルクセンサ１５が出力する手動操舵トルク信号Ｔｓ（手動操舵トルクとその操舵方向）と、車速センサ１８が出力する車速信号Ｖｓを受け、予めメモリに設定してある電動アシストのための目標電流マップから、車速信号Ｖｓをパラメータにした手動操舵トルク信号Ｔｓに対するアシスト電流（電動アシストモータ１７が目標電動アシスト力を発生する目標アシスト電流）を読み出し、このアシスト電流に基づいて電動アシストモータ１７を駆動する。電動アシストモータ１７が出力する電動アシスト力により、ウォームとウォームホイール、ピニオンとラック軸１４を介して、手動操舵トルクによるラック軸１４の直線動をアシストし、ラック軸１４に連結される車輪を転舵する。

しかるに、電動パワーステアリング装置１０は、図１〜図３に示す如く、電動アシストポンプ３１、作動油タンク３２、油圧シリンダ３３を有する。電動パワーステアリング装置１０は、車速が一定値より低いときに電動アシストポンプ３１を駆動し、電動アシストポンプ３１が圧送する油圧により油圧シリンダ３３を作動し、油圧シリンダ３３が出力する油圧アシスト力をラック軸１４に付与することにより、前述の電動アシストモータ１７が出力する電動アシスト力を補助する。

尚、電動パワーステアリング装置１０は、ハウジング１１のラック軸１４を収容する筒状部を油圧シリンダ３３とし、ハウジング１１内のラック軸１４まわりに油圧シリンダ３３の左右の油室３４Ａ、３４Ｂを設ける。即ち、油圧シリンダ３３を貫通するラック軸１４にピストン３５を設け、油圧シリンダ３３の内部にピストン３５によって仕切られる左油室３４Ａと右油室３４Ｂを設ける。

電動パワーステアリング装置１０は、図２に示す如く、油圧アシスト制御回路４０を有している。油圧アシスト制御回路４０は、油圧アシスト判断部４１、電動アシストポンプ電流算出部４２を有する。油圧アシスト判断部４１は、車速センサ１８が出力する車速信号Ｖｓを受け、予めメモリに設定してあるアシスト車速を基準とし、現在の車速がアシスト車速より低い低速時に、油圧アシストの必要を判断する。電動アシストポンプ電流算出部４２は、油圧アシスト判断部４１が油圧アシストの必要を判断したことを受け、電動アシストポンプ３１の駆動電流（電動アシストポンプ３１が油圧アシストに必要十分な作動油を圧送する目標駆動電流）を算出し、電動アシストポンプ３１を駆動する。このとき、電動アシストポンプ電流算出部４２は、車速センサ１８が検出した車速の低速度合に応じて電動アシストポンプ３１の駆動電流を異なるものとし、例えば低速時に駆動電流を小電流、極低速時の駆動電流を中電流、停車時の駆動電流を大電流とすることができる。

油圧アシスト制御回路４０は、操舵方向検出部４３、流路切換弁４４、４５を有する。両流路切換弁４４、４５は、図４に示す如く、バルブボディ５０に設けられるスプール弁からなり、ソレノイド４４Ａ、４５Ａのオン／オフにより駆動される。このとき、バルブボディ５０は、電動アシストポンプ３１の供給口３１Ａが連通する供給油路５１と、作動油タンク３２への戻り口３２Ａが開口する戻り油路５２と、流路切換弁４４の切換位置により供給油路５１と戻り油路５２を選択的に油圧シリンダ３３の左油室３４Ａに連通する左油路５３と、流路切換弁４５の切換位置により供給油路５１と戻り油路５２を選択的に油圧シリンダ３３の右油室３４Ｂに連通する右油路５４を有する。

従って、操舵方向検出部４３が、トルクセンサ１５が出力する手動操舵トルク信号Ｔｓを受けて操舵方向を検出したとき、左操舵方向に対しては、ソレノイド４４Ａのオンにより流路切換弁４４をばね４４Ｂに抗して押し下げ、流路切換弁４４の細径部Ａにより供給油路５１を左油路５３に接続し、ソレノイド４５Ａのオフにより流路切換弁４５をばね４５Ｂにより押し上げ、流路切換弁４５の細径部Ａにより戻り油路５２を右油路５４に接続し、電動アシストポンプ３１が圧送する作動油を供給油路５１から左油路５３を経由して左油室３４Ａに供給し、右油室３４Ｂの作動油を右油路５４から戻り油路５２を経由して、戻り口３２Ａを介し、作動油タンク３２に戻し（図３の１点鎖線矢印）、ラック軸１４を左転舵方向へ直線動させる。他方、右操舵方向に対しては、ソレノイド４５Ａのオンにより流路切換弁４５をばね４５Ｂに抗して押し下げ、流路切換弁４５の細径部Ａにより供給油路５１を右油路５４に接続し、ソレノイド４４Ａのオフにより流路切換弁４４をばね４４Ｂにより押し上げ、流路切換弁４４の細径部Ａにより戻り油路５２を左油路５３に接続し、電動アシストポンプ３１が圧送する作動油を供給油路５１から右油路５４を経由して右油室３４Ｂに供給し、左油室３４Ａの作動油を左油路５３から戻り油路５２を経由して、戻り口３２Ａを介し、作動油タンク３２に戻し（図３の２点鎖線矢印）、ラック軸１４を右転舵方向へ直線動させる。

油圧アシスト制御回路４０は、アシスト力演算部４６、流量調整弁４７を有する。流量調整弁４７は、図４に示す如く、バルブボディ５０に設けられるスプール弁からなり、ソレノイド４７Ａのオン／オフにより駆動される。このとき、バルブボディ５０は、供給油路５１と戻り油路５２をつなぐバイパス路５５に流量調整弁４７を挿入し、流量調整弁４７の挿入位置の調整により、流量調整弁４７の細径部Ａの相対位置によりバイパス路５５の通路面積の絞り度合を可変調整可能にする。

従って、アシスト力演算部４６が、トルクセンサ１５が出力する手動操舵トルク信号Ｔｓと、車速センサ１８が出力する車速信号Ｖｓを受け、予めメモリに設定してある油圧アシストのための目標アシスト力マップから、車速信号Ｖｓをパラメータとした手動操舵トルク信号Ｔｓに対する油圧シリンダ３３のアシスト力（電動アシストモータ１７が出力する電動アシスト力を補助するために、油圧シリンダ３３が出力すべき油圧アシスト力）を読み出し、このアシスト力を実現するように流量調整弁４７を駆動する。油圧シリンダ３３が出力すべき油圧アシスト力を増加させるときには、ソレノイド４７Ａのオンにより流路調整弁４７をばね４７Ｂに抗して押し下げてバイパス路５５を絞り、電動アシストポンプ３１が圧送した作動油を供給油路５１からバイパス路５５経由で戻り油路５２へバイパスさせ難くすることにより、供給油路５１から左油路５３又は右油路５４経由で油圧シリンダ３３の油室３４Ａ、３４Ｂへ供給される作動油の圧力を増大化し、ひいては油圧シリンダ３３がラック軸１４に付与する油圧アシスト力を増加させる。

尚、流路調整弁４７は、油圧シリンダ３３が出力すべき油圧アシスト力の増減の程度により、バイパス路５５の絞り度合を調整し、油圧シリンダ３３がラック軸１４に付与する油圧アシスト力を適度に調整できる。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)車速が一定値より低いときに、電動アシストポンプ３１によって油圧シリンダ３３を作動させ、油圧シリンダ３３が出力する油圧アシスト力により、電動アシストモータ１７が出力する電動アシスト力を補助する。従って、大型車両において、電動アシストモータ１７やその減速機等を大型化することなく、油圧シリンダ３３による油圧アシスト力の補助を受け、車庫入れ等の低速操舵時に大きなアシスト力を発生できる。電動アシストモータ１７やその減速機等を大型化する必要がなく、電動パワーステアリング装置１０の車両への搭載性を向上できる。

(b)電動アシストモータ１７と電動アシストポンプ３１の一方が故障しても、他方のアシスト作用を受けることができる。

(c)油圧シリンダ３３の油室３４Ａ、３４Ｂがハウジング１１内のラック軸１４まわりに設けられる。これにより、油圧シリンダ３３をハウジング１１内にコンパクトに設け、電動パワーステアリング装置１０の車両への搭載性を向上できる。

(d)ラック軸１４が油圧シリンダ３３の油室３４Ａ、３４Ｂに収容される作動油に接するから、ピニオンとの噛合いのバックラッシュに起因するラック軸１４の打音を作動油により減衰できる。

図５は、電動パワーステアリング装置１０の油圧回路の変形例を示すものであり、図２の実施例と異なる点は、中立操舵判断部４８、流路絞り弁４９を付加したことにある。中立操舵判断部４８は、舵角センサ１９によるステアリング軸１２やラック軸１４等の位置検出に基づき、運転者により駆動操舵されたステアリング軸１２が中立転舵状態にあることを判断する。流路絞り弁４９は、ステアリング軸１２が中立転舵状態にあるときに、電動アシストポンプ３１が圧送する作動油を油圧シリンダ３３の左右の油室３４Ａ、３４Ｂに給排するための左右の油路５３、５４を絞る。本実施例では、流路絞り弁４９として、流路切換弁４４、４５を用いることができ、左右の油路５３、５４に対する流路切換弁４４、４５の細径部Ａの位置の調整により、左右の油路５３、５４を供給油路５１又は戻り油路５２に接続する通路面積を絞る。

即ち、ステアリング軸１２が中立転舵状態にあるときに、油圧シリンダ３３の左右の油室３４Ａ、３４Ｂに作動油を供給するための左右の油路５３、５４を絞る流路絞り弁４９（流路切換弁４４、４５）を設けた。車両の中立操舵時に、油圧シリンダ３３がラック軸１４の直線動に対するダンパとなってラック軸１４を動きにくくし、車両の中立走行状態を安定化する。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

図１は電動パワーステアリング装置を示す正面図である。図２は電動パワーステアリング装置を示す制御ブロック図である。図３は電動パワーステアリング装置の油圧回路を示す回路図である。図４は電動パワーステアリング装置の流路切換弁と流量調整弁を示す断面図である。図５は電動パワーステアリング装置の油圧回路の変形量を示す回路図である。

符号の説明

１０電動パワーステアリング装置
１１ハウジング
１２ステアリング軸
１４ラック軸
１７電動アシストモータ
３１電動アシストポンプ
３３油圧シリンダ
３４Ａ、３４Ｂ油室
４９流路絞り弁
５３、５４油路

Claims

ステアリング軸に連結されているピニオンに噛み合うラック軸をハウジング内に直線動可能に設け、
ステアリング軸に入力された手動操舵トルクに応じて電動アシストモータを駆動し、
電動アシストモータが出力する電動アシスト力によりラック軸の直線動をアシストして該ラック軸に連結される車輪を操舵する電動パワーステアリング装置において、
車速が一定値より低いときに電動アシストポンプを駆動し、電動アシストポンプが圧送する油圧により油圧シリンダを作動し、油圧シリンダが出力する油圧アシスト力をラック軸に付与することにより、電動アシストモータが出力する電動アシスト力を補助することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記油圧シリンダの油室がハウジング内のラック軸まわりに設けられる請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
前記ステアリング軸が中立転舵状態にあるときに、油圧シリンダの左右の油室に作動油を供給するための左右の油路を絞る流路絞り弁を設けた請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。