JP2012086792A - 油圧式パワーステアリング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】アシスト力の制御の自由度が高い油圧式パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】油圧式パワーステアリング装置1は、転舵シャフト16に設けられたピストン42によりその内部が第1油圧室43及び第2油圧室44に区画される油圧シリンダ21と、この油圧シリンダ21に作動油を供給する可変容量式の電動ポンプ22とを備えている。そして、第1油圧室43及び第2油圧室44に対する作動油の給排を切替可能な切替弁23と、トルクセンサ32、操舵角センサ33及び車速センサ34と、各センサ32〜34の検出結果に基づいて油圧シリンダ21に作動油を給排する際の給排態様を設定し、その設定された給排態様に応じて切替弁23の切替位置と電動ポンプ22の作動油供給量を制御するECU31とを含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、転舵シャフトに設けられたピストンによりその内部が第1油圧室及び第2油圧室に区画される油圧シリンダと、この油圧シリンダに作動油を供給する可変容量式の電動ポンプとを備え、第1油圧室及び第2油圧室の間の油圧差に応じて油圧シリンダに発生する力により車両のステアリング操作をアシストする油圧式パワーステアリング装置に関する。
車両のステアリング操作を油圧シリンダによってアシストする油圧式パワーステアリング装置では、ステアリングシャフトからピニオン・ラック機構を介して転舵シャフトに伝達される操舵トルクの量に応じて油圧シリンダに対する作動油の給排態様を制御する切替弁が設けられている(例えば、特許文献1参照)。
このような切替弁では、ステアリングシャフトに固定されたシャフトと、トーションバーを介してシャフトに連結されたロータリバルブとの相対位相差、すなわちトーションバーの捩り量に応じて油圧シリンダに対する作動油の給排態様が決定されている。
特開2006―123580号公報
ところで、こうした従来の油圧式パワーステアリング装置では、運転者のステアリング操作については適切にアシストすることができるとはいえ、そのアシスト力、換言すれば油圧シリンダに対する作動油の給排態様がステアリングシャフトの捩りトルクによって一義的に決定されるため、その他の車両の運転状態に基づく種々の要求に応じてアシスト力を変更することはできない。すなわち、従来の油圧式パワーステアリング装置にあっては、油圧シリンダのアシスト力を種々の要求に見合う高い自由度をもって変更するうえで改善の余地が残されている。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、油圧シリンダのアシスト力を高い自由度をもって制御することのできる油圧式パワーステアリング装置を提供することにある。
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、転舵シャフトに設けられたピストンによりその内部が第1油圧室及び第2油圧室に区画される油圧シリンダと、この油圧シリンダに作動油を供給する可変容量式の電動ポンプとを備え、第1油圧室及び第2油圧室の間の油圧差に基づいて生じる力によりピストンとともに転舵シャフトを変位させることで車両のステアリング操作をアシストする油圧式パワーステアリング装置において、第1油圧室及び第2油圧室に対する作動油の給排を切替可能な切替弁と、車両の運転状態を検出する検出手段と、検出手段の検出結果に基づいて油圧シリンダに作動油を給排する際の給排態様を設定し、その設定された給排態様に応じて切替弁の切替位置と電動ポンプの作動油供給量を制御する制御部とを含むことを要旨とする。
この発明によれば、油圧シリンダに作動油を給排する際の給排状態を車両の運転状態に基づいて設定し、その設定結果に基づいて切替弁の切替位置と電動ポンプの作動油供給量とを制御することにより、油圧シリンダのアシスト力をそのときどきの車両の運転状態に即したかたちで任意に変更することができる。このため、運転者によるステアリングホイールの操作に応じて一義的に油圧シリンダに対する作動油の給排態様が決定される従来の油圧式パワーステアリング装置と異なり、油圧シリンダのアシスト力をより高い自由度をもって制御することができるようになる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の油圧式パワーステアリング装置において、検出手段は操舵トルク及び操舵角並びに車速の少なくとも一つを車両の運転状態として検出することを要旨とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の油圧式パワーステアリング装置において、制御部は、目標駐車位置と現在の車両位置との位置関係に応じた情報を取り込んで同情報と検出される車両の運転状態の検出結果とに基づいて車両位置が目標駐車位置に一致するように切替弁及び電動ポンプを制御することを要旨とする。
この発明によれば、運転者によりステアリングホイールの操作がなされなくても、電動ポンプ及び切替弁の制御を通じて油圧シリンダに対する給排態様を設定することで車両位置を目標駐車位置と一致させるように操舵輪の操舵角を調節することができ、車両をその目標駐車位置に駐車させる、いわゆる駐車支援制御を実行することができる。
請求項4に記載の発明は、請求項2または3に記載の油圧式パワーステアリング装置において、制御部は、路面の走行レーンに対する車両位置に応じた情報を取り込んで同情報と検出される車両の運転状態の検出結果とに基づいて車両が走行レーン内に位置するように切替弁及び電動ポンプを制御することを要旨とする。
この発明によれば、運転者によりステアリングホイールの操作がなされなくても、電動ポンプ及び切替弁の制御を通じて油圧シリンダに対する給排態様を設定することで車両が走行レーン内に位置するように操舵輪の操舵角を調節することができ、車両が走行レーンよりも外側に逸脱することを抑制する、いわゆるレーン逸脱抑制制御を実行することができる。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の油圧式パワーステアリング装置において、制御部は、ステアリングの切り戻し操作時において、各油圧室のうち容積が減少する油圧室に作動油が供給可能な状態に切替弁の切替位置を制御することを要旨とする。
この発明によれば、ステアリングの切り戻し操作時には、容積が減少する油圧室に対して作動油が供給可能な状態に切替弁の切替位置が制御されるため、その油圧室からは作動油が排出されるものの、その排出が抑制されることとなる。このため、ステアリングの切り戻し操作時において、操舵角が急激に変化することを抑制することができる。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の油圧式パワーステアリング装置において、第1油圧室及び第2油圧室から排出される作動油の量を調節するドレンバルブを備え、切替弁は、作動油が供給される供給ポート、第1油圧室に接続される第1ポート、第2油圧室に接続される第2ポートがそれぞれ形成されたハウジングと、このハウジングに往復運動可能に収容されるとともに、各ポートの連通態様を、供給ポートと第1ポートとを連通する第1モードと、供給ポートと第2ポートとを連通する第2モードとに切り替える弁部と、同弁部を往復駆動する駆動機構とを含み、ドレンバルブは、第1油圧室から排出された作動油が供給される第1ポートと、第2油圧室から排出された作動油が供給される第2ポートと、作動油を排出する排出ポートとがそれぞれ形成されたハウジングと、このハウジングに往復運動可能に収容されるとともに、各ポートの連通態様を、第1ポートと排出ポートとを連通する第1モードと、第2ポートと排出ポートとを連通する第2モードとを切り替える弁部と、同弁部を往復駆動する駆動機構とを含み、制御部は、設定された給排態様に応じて両弁部の移動量を各駆動機構を通じて調節することにより、切替弁の第1モードとドレンバルブの第2モードとの組み合わせと、切替弁の第2モードとドレンバルブの第1モードとの組み合わせとを切り替えることを要旨とする。
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の油圧式パワーステアリング装置において、ドレンバルブにおいて、弁部には、各ポートの連通態様が、第2モードであるときに第1ポートと排出ポートとを連通する一方、第1モードであるときに第2ポートと排出ポートとを連通する連通部が設けられ、連通部を通過する作動油の流量は、各ポートの連通態様が、第1モードのときに第1ポートから排出ポートを通じて排出される作動油の流量及び第2モードのときに第2ポートから排出ポートを通じて排出される作動油の流量よりも少なくなるように同連通部の流路断面積が設定されてなることを要旨とする。
この発明によれば、第1モードと第2モードとを切り替えるときには、連通部を通じて排出される作動油の流量を抑制することができるとともに、ステアリングの切り戻し操作時において第1油圧室及び第2油圧室から作動油の排出が遅れることにより、同切り戻し操作が緩慢になることを抑制することができ、ステアリングの切り戻し操作を速やかに行うことができるようになる。
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の油圧式パワーステアリング装置において、連通部は弁部の外面に設けられた環状溝であることを要旨とする。
請求項9に記載の発明は、請求項7に記載の油圧式パワーステアリング装置において、ドレンバルブは、弁部の位置に応じて第1ポート及び第2ポートの流路断面積を変更してステアリングの切り戻し操作時に第1油圧室及び第2油圧室のいずれか一方から排出される作動油の排出量を調整可能な傾斜部が連通部として弁部に形成されてなることを要旨とする。
この発明によれば、ステアリングの切り戻し操作時において第1油圧室及び第2油圧室から作動油の排出が遅れることにより、同切り戻し操作が緩慢になることを抑制することができ、ステアリングの切り戻し操作を速やかに行うことができるになる。その上、傾斜部により第1油圧室及び第2油圧室から排出される作動油の流量を調節することができるため、ステアリングの切り戻し操作を円滑に行うことができるようになる。
本発明の油圧式パワーステアリング装置によれば、油圧シリンダのアシスト力を高い自由度をもって制御することができる。
本発明の油圧式パワーステアリング装置を具体化した第1実施形態について、同装置の全体構成を示す模式図。 同実施形態の制御構成を示すブロック図。 同実施形態の油圧式パワーステアリング装置について、(a)〜(c)は切替弁及び油圧シリンダの断面構造を示す断面図。 本発明の第2実施形態について、切替弁、油圧シリンダ及びドレンバルブの断面構造を示す断面図。 同実施形態の切替弁、油圧シリンダ及びドレンバルブの各断面構造を示す断面図。 同実施形態の切替弁、油圧シリンダ及びドレンバルブの各断面構造を示す断面図。 同実施形態の制御構成を示すブロック図。 本発明の第3実施形態について、(a)は切替弁、油圧シリンダ及びドレンバルブの各断面構造を示す断面図、(b)及び(c)は(a)の一点鎖線円の拡大図。
(第1実施形態)
図1〜図3を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。
図1に示すように、油圧式パワーステアリング装置1において、ステアリングホイール11が固定されたステアリングシャフト12と転舵シャフト16とは、それらに形成されたラック及びピニオンからなるピニオン・ラック機構15を介して連結されている。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト12の回転は、このピニオン・ラック機構15により転舵シャフト16の往復直線運動に変換される。そして、このステアリングシャフト12の回転に伴う転舵シャフト16の往復直線運動が、同転舵シャフト16の両端に連結されたタイロッド17を介して図示しないナックルに伝達されることにより、操舵輪18の舵角が変更されるようになっている。
また、油圧式パワーステアリング装置1は、ステアリング操作をアシストする機構として、転舵シャフト16と一体に設けられた油圧シリンダ21と、油圧シリンダ21に作動油を供給する可変容量式の電動ポンプ22と、油圧シリンダ21への作動油の切替態様を制御する切替弁23と、切替弁23から排出された作動油を貯留する貯留タンク24とを備えている。
また、油圧シリンダ21、電動ポンプ22、切替弁23及び貯留タンク24は、第1油路25〜第5油路29により接続されている。第1油路25は、電動ポンプ22と切替弁23とを接続している。第2油路26及び第3油路27は、切替弁23と油圧シリンダ21とをそれぞれ接続している。第4油路28は、油圧シリンダ21と貯留タンク24とを接続している。第5油路29は、貯留タンク24と電動ポンプ22とを接続している。
油圧シリンダ21の外枠を構成するハウジング41には、転舵シャフト16が挿通されている。この転舵シャフト16には、ピストン42が設けられている。ハウジング41の内部には、ピストン42によって区画される第1油圧室43と第2油圧室44とが形成されている。また、第2油路26は第1油圧室43に接続され、第3油路27は第2油圧室44に接続されている。
電動ポンプ22は、その動力源として、一方向回転のみを行う3相コイルのブラシレスモータ(以下、「モータ45」)を内蔵している。また電動ポンプ22には、モータ45の出力軸と連結する図示しない羽根車が設けられ、モータ45の回転に伴ってこの羽根車が回転することにより、第5油路29を介して貯留タンク24内の作動油を吸い上げるとともに、その作動油を第1油路25を介して切替弁23に向けて吐出する。
また、電動ポンプ22及び切替弁23は制御部としての電子制御装置(以下、「ECU31」)により制御される。具体的には、ECU31には、検出手段としてのトルクセンサ32、操舵角センサ33及び車速センサ34が電気的に接続されており、ECU31は、これらセンサの出力信号に基づいて、車両の運転状態である操舵トルクτ、操舵角θ及び車速Vを検出する。
次に、図2を参照して、油圧式パワーステアリング装置1の制御構成について説明する。
ECU31には、トルクセンサ32、操舵角センサ33及び車速センサ34の出力信号に基づいて算出した操舵トルクτ、操舵角θ及び車速Vに基づいてアシスト方向及びアシスト力の大きさを指令するアシスト力指令値TAを演算するアシスト力演算部51が設けられている。そして、ECU31は、アシスト力演算部51のアシスト力指令値TAに基づいて、電動ポンプ22の圧力Pと、切替弁23による油圧シリンダ21に対する作動油の給排態様を制御する。
具体的には、アシスト力指令値TAは、流量制御部52に入力されるとともに、同制御部52によりアシスト力指令値TAに応じた流量指令値QA、すなわち油圧室へ供給する作動油の目標流量に換算された後、電流演算部53に入力される。一方、電流演算部53には、モータ45の電流値を検出する電流検出部54により検出された実電流IR及びモータ45の回転角度を検出する回転角検出部55により検出された実回転角度SRがそれぞれ入力される。この電流演算部53は、流量指令値QAと、実電流IR及び実回転角度SRの電流フィードバック制御とに基づいて生成したモータ制御信号を駆動回路56に出力する。これにより、電動ポンプ22の圧力Pが制御される。
一方、流量指令値QAは、切替制御部57にも入力される。この切替制御部57は、流量指令値QAに基づいて、切替弁23の切替位置、すなわち第1油圧室43及び第2油圧室44のいずれに作動油を供給するかを切り替える。これにより、切り替えられた油圧室に対して所定量の作動油が供給されるようになる。
また、本実施形態にかかる装置では、ステアリングの切り戻し操作時において操舵角θの急激に変化することを抑制する操舵制御が実行される。
この操舵制御は、ステアリングの切り戻し操作時か否か判定した後、ステアリングの切り戻し操作時であれば、切り戻し方向のピストン42の移動速度を小さくするように電動ポンプ22及び切替弁23をそれぞれ制御するものである。
具体的には、ECU31は、操舵角センサ33により検出される操舵角θを微分することにより算出される実操舵角速度SVRと、現在のアシスト力指令値TAとの関係に基づいて現在のステアリングの切り戻し操作時か否か判定する。
そして、ステアリングの切り戻し操作時である旨判定したとき、各油圧室43,44のうち容積が減少する油圧室に作動油が供給可能な状態となるように切替弁23の切替位置を制御する。
またそのときの操舵トルクτ、操舵角θ及び車速Vに基づいて、目標操舵速度SVAを算出する。この目標操舵速度SVAと実操舵角速度SVRとが一致するようにモータ45の電流値、すなわち電動ポンプ22の圧力Pを制御する。これにより、容積が減少する油圧室から電動ポンプ22に向けて排出される作動油の流量が調節される。
また、本実施形態かかる装置では、車両の走行支援制御として駐車支援制御を行う。
駐車支援制御は、駐車時に車両に取り付けられたモニタからの情報に基づいて、自動的にステアリング操作を実行することにより予め設定した駐車位置に車両を駐車するものである。この駐車支援制御では、まず、図示しない車両側のECUによって予め設定された目標駐車位置とモニタからの情報である現在の車両位置との位置関係に応じて車両を駐車するためのトルク指令値τaが算出される。そして、このトルク指令値τaはECU31(アシスト力演算部51)に入力されるとともに、アシスト力演算部51は、トルク指令値τa、車速V及び操舵トルクτに基づいて、現在の車両位置が目標駐車位置と一致するようなアシスト力指令値TAを算出する。そして、このアシスト力指令値TAに基づいて、上述のように電動ポンプ22の圧力P及び切替弁23の切替位置を制御する。
図3を参照して、切替弁23の構成及び動作について説明する。
切替弁23は、各油路の連通態様が以下の第1モード〜第3モードに切り替えられる。図3(a)に示すように、第1モードは、第1油路25と第4油路28とを連通するとともに第2油路26と第3油路27とを連通する。図3(b)に示すように、第2モードは、第1油路25と第2油路26とを連通するとともに第3油路27と第4油路28とを連通する。図3(c)に示すように、第3モードは、第1油路25と第3油路27とを連通するとともに第2油路26と第4油路28とを連通する。ここで、切替弁23は、車両の直進走行時や停止時等のステアリング操作がなされないときに第1モードに切り替えられ、車両の右旋回時に第2モードに切り替えられ、車両の左旋回時に第3モードに切り替えられる。
次に、各連通態様における作動油の流れについて説明する。
第1モードでは、電動ポンプ22から第1油路25を介して切替弁23に吐出された作動油が第4油路28を介して貯留タンク24に排出される。また、第2油路26と第3油路27とが連通するため、第1油圧室43と第2油圧室44との油圧差が発生しなくなる。このため、ステアリング操作のアシスト力は「0」となる。
第2モードでは、電動ポンプ22から第1油路25を介して切替弁23に吐出された作動油が第2油路26を介して第1油圧室43に供給される。これに伴い、第2油圧室44の作動油は、第3油路27、切替弁23及び第4油路28を介して貯留タンク24に排出される。このとき、ピストン42は、実線の白抜き矢印にて示すように図中の左側に移動することにより、第1油圧室43の容積が増大するとともに第2油圧室44の容積が減少する。
第3モードでは、電動ポンプ22から第1油路25を介して切替弁23に吐出された作動油が第3油路27を介して第2油圧室44に供給される。これに伴い、第1油圧室43の作動油は、第2油路26、切替弁23及び第4油路28を介して貯留タンク24に排出される。このとき、ピストン42は、実線の白抜き矢印にて示すように図中の右側に移動することにより、第2油圧室44の容積が増大するとともに第1油圧室43の容積が減少する。
第2モードかつステアリングの切り戻し操作時において、図3(b)に示すように、ステアリング操作によりピストン42が破線の白抜矢印にて示すように右側に移動する。このため、第1油圧室43の容積が減少することに伴い、第1油圧室43から第2油路26、切替弁23及び第1油路25を介して電動ポンプ22に作動油が供給される。一方、第2油圧室44の容積が増大することに伴い、貯留タンク24の作動油が第4油路28、切替弁23及び第3油路27を介して第2油圧室44に供給される。
このとき、操舵制御が実行されるときには、切替弁23の切替位置は第2モードを維持している。そして、電動ポンプ22の羽根車は、切替弁23から同ポンプ22に供給される作動油により、モータ45により回転する羽根車の回転方向とは反対方向に回転する。一方、モータ45は、操舵制御に基づいて所定の電流値(出力)にて駆動する。このモータ45の回転トルクは、羽根車は上記反対方向への回転の抵抗となる。このため、羽根車は、モータ45が停止したときよりも反対方向へ回転し難くなっている。その結果、モータ45が停止した場合と比較して、第1油圧室43から切替弁23に向かう作動油の流量が少なくなる。これに伴い、第1油圧室43の容積の減少速度が小さくなり、ピストンの移動速度が小さくなる。さらに、切替弁23における第1油圧室43に連通するポートの開度を調節することにより同ポートを介して第1油圧室43から切替弁23に流入する作動油の流量が調節される。これにより、ピストンの移動速度を調節する。なお、第3モードかつ切り戻し時についても、図3(c)の破線の矢印および破線の白抜き矢印にて示すように第2モードかつ切り戻し時と概ね同様の内容であるため、その説明を省略する。
本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)本実施形態では、油圧シリンダ21に作動油を給排する際の給排状態をアシスト力指令値TAとして設定し、そのアシスト力指令値TAに基づいて電動ポンプ22の作動油供給量及び切替弁23の切替位置を制御することにより、油圧シリンダ21のアシスト力をそのときどきの車両の運転状態に即したかたちで変更することができる。このため、運転者によるステアリング操作に応じて一義的に油圧シリンダにおける作動油の給排態様が決定される従来の油圧式パワーステアリング装置と異なり、油圧シリンダ21のアシスト力をより高い自由度をもって制御することができるようになる。
(2)本実施形態によれば、運転者によりステアリングホイール11の操作がなされなくても、切替弁23の制御を通じて油圧シリンダ21に対する給排態様を設定することができるため、駐車支援制御を実行することができる。
(3)本実施形態では、ステアリングの切り戻し操作時に容積が小さくなる側の油圧室と電動ポンプ22とが連通するように切替弁23の切替位置を制御するため、その油圧室からは作動油が排出されるものの、その排出が抑制されることとなる。このため、ステアリングの切り戻し操作時において、操舵角θが急激に変化することを抑制することができる。
(第2実施形態)
図4〜図7を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態と比較して異なる部分について詳細に説明するとともに、同一構成には同一符号を付してその説明を省略する。本実施形態では、電動ポンプ22の制御構成と、切替弁の構成と、油圧シリンダ21に接続される油路の接続態様とが異なる。
図4に示すように、油圧式パワーステアリング装置1には、切替弁60に加え、油圧シリンダ21の作動油を排出するドレンバルブ70が設けられている。
油圧シリンダ21と切替弁60及びドレンバルブ70とは、以下の第1接続油路81〜第4接続油路84によりそれぞれ接続されている。第1接続油路81は、切替弁60と第1油圧室43とを接続している。第2接続油路82は、切替弁60と第2油圧室44とを接続している。第3接続油路83は、第1接続油路81とドレンバルブ70とを接続している。第4接続油路84は、第2接続油路82とドレンバルブ70とを接続している。
箱状をなす切替弁60のハウジング61内には、同ハウジング61の長手方向に往復運動する弁部62が収容されている。ハウジング61外には、モータ63と、モータ63の回転運動を直線運動に変換するとともに弁部62に連結される変換機構64とが設けられている。この変換機構64は、モータ63の出力軸に連結されるとともに雄ねじが形成されたシャフトと、このシャフトに螺合するねじ穴が形成されるとともに弁部62に取り付けられる取付部材とにより構成されている。このため、モータ63の回転に伴い、弁部62が往復運動する。
また、ハウジング61には、第1油路25に接続される供給ポート65と、第1接続油路81(第1油圧室43)に接続される第1ポート66と、第2接続油路82(第2油圧室44)に接続される第2ポート67がそれぞれ設けられている。
切替弁60は、弁部62の往復運動により、各ポート65,66,67の連通態様が以下の第1モードと第2モードとに切り替えられる。第1モードは、供給ポート65と第1ポート66(第1油圧室43)とを連通するとともに、供給ポート65と第2ポート67(第2油圧室44)とを遮断する。第2モードは、供給ポート65と第2ポート67(第2油圧室44)とを連通するとともに、供給ポート65と第1ポート66(第1油圧室43)とを遮断する。
箱状をなすドレンバルブ70のハウジング71内には、同ハウジング71の長手方向に往復運動する弁部72が収容されている。ハウジング71外には、モータ73と、モータ73の回転運動を直線運動に変換するとともに弁部72に連結される変換機構74とが設けられている。なお、変換機構74は、切替弁60の変換機構64と概ね共通であるため、その説明を省略する。
また、ハウジング71には、第3接続油路83(第1油圧室43)に接続される第1ポート75と、第4接続油路84(第2油圧室44)に接続される第2ポート76と、ドレンバルブ70内の作動油を排出する排出ポート77とがそれぞれ設けられている。
弁部72には、第1ポート75を開閉するための第1弁体72Aと、第2ポート76を開閉するための第2弁体72Bとが設けられている。各弁体72A,72Bの外周面(外面)の長手方向の中央部には、円環溝78が設けられている。弁部72が各ポート75,76を閉じた状態においても、円環溝78により各ポート75,76と排出ポート77とが連通するようになる。
ドレンバルブ70は、弁部72の往復動作により以下の第1モードと第2モードとに切り替えられる。第1モードは、第1弁体72Aが第1ポート75を開けるとともに第2弁体72Bが第2ポート76を閉じる。第2モードは、第2弁体72Bが第2ポート76を開けるとともに第1弁体72Aが第1ポート75を閉じる。
ここで、円環溝78を通過する作動油の流量がドレンバルブ70の第1モードのときの第1ポート75から排出ポート77を通じて排出される作動油の流量及びドレンバルブ70の第2モードのときの第2ポート76から排出ポート77を通じて排出される作動油の流量よりも小さくなるように円環溝78の長手方向の幅および溝深さ、すなわち流路断面積が設定されている。
このような切替弁60及びドレンバルブ70は、ステアリング操作によりそれぞれ以下の組み合わせに制御される。すなわち、車両の左旋回時においては、図5に示すように、切替弁60が第1モードに制御されるとともにドレンバルブ70が第2モードに制御される(以下、「第1組合モード」)。また、車両の右旋回時においては、図6に示すように、切替弁60が第2モードに制御されるとともにドレンバルブ70が第1モードに制御される(以下、「第2組合モード」)。
次に、各組合態様のときの作動油の流れについて説明する。
図5に示すように、第1組合モードでは、電動ポンプ22から第1油路25を介して切替弁60に供給された作動油は、第1接続油路81を介して第1油圧室43に供給される。これに伴い、第2油圧室44の作動油は第4接続油路84を介してドレンバルブ70に排出されるとともに、排出ポート77を介して貯留タンク24に排出される。
図6に示すように、第2組合モードでは、電動ポンプ22から第1油路25を介して切替弁60に供給された作動油は、第2接続油路82を介して第2油圧室44に供給される。これに伴い、第1油圧室43の作動油は第3接続油路83を介してドレンバルブ70に排出されるとともに、排出ポート77を介して貯留タンク24に排出される。
また、図5に示すように、第1組合モードにおいて、ステアリングの切り戻し操作されるとき、すなわちピストン42を破線の白抜矢印のように移動させるようにするとき、この切り戻し操作に対して第1組合モードから第2組合モードに変更するまで所定期間必要となる。この期間内においては、第1油圧室43の容積の減少に伴い排出される作動油は、第3接続油路83及び円環溝78を介してドレンバルブ70の排出ポート77に排出される。このため、上記所定期間においてもピストンの移動が許容される。なお、第2組合モードにおいて、ステアリングの切り戻し操作されるときについても、概ね同様の内容であるため、その説明を省略する。
次に、図7を参照して、電動ポンプ22、切替弁60及びドレンバルブ70の制御について説明する。
流量制御部52により算出された流量指令値QAは、電動ポンプ22のモータ45の回転速度を制御する回転速度制御部91に入力される。また、この回転速度制御部91には、モータ45の回転角度を検出する回転角検出部55により検出された実回転角度SRと、モータ45の回転速度を検出する回転速度検出部92により検出された実回転速度VRとがそれぞれ入力される。回転速度制御部91は、流量指令値QAと、実回転角度SR及び実回転速度VRの回転速度フィードバック制御とに基づいて生成したモータ制御信号を駆動回路56に出力する。これにより、電動ポンプ22の流量Qが制御される。
一方、流量指令値QAは、切替制御部57及びドレンバルブ制御部93にそれぞれ入力される。切替制御部57は、流量指令値QAに基づいて、切替弁60の切替位置を第1モードと第2モードとに切り替える。また、ドレンバルブ制御部93は、流量指令値QAに基づいて、ドレンバルブ70の切替位置を第1モードと第2モードとに切り替える。
本実施形態によれば、第1実施形態の効果(1)及び(2)に加え、以下の効果を奏することができる。
(4)本実施形態では、ドレンバルブ70の弁部72に円環溝78が設けられるとともに、ドレンバルブ70が第1モード及び第2モードであるときにも円環溝78を介して各ポート75,76と排出ポート77とが連通する。そして、円環溝78を通じて排出される作動油の流量がドレンバルブ70の第1モードのときの第1ポート75から排出ポート77を通じて排出される作動油の流量及びドレンバルブ70の第2モードのときの第2ポート76から排出ポート77を通じて排出される作動油の流量よりも小さくなるように円環溝78の長手方向の幅および溝深さ、すなわち流路断面積が設定されている。したがって、切替弁60の第1モードと第2モードとを切り替えるときには、円環溝78を通じて排出される作動油の流量を抑制することができるとともに、ステアリングの切り戻し操作時において第1油圧室43及び第2油圧室44から作動油の排出が遅れることにより、同切り戻し操作が緩慢になることを抑制することができる。その結果、ステアリングの切り戻し操作を速やかに行うことができるになる。
(その他の実施形態)
本発明の油圧式パワーステアリング装置の具体的な構成は、上記各実施形態の内容に限定されるものではなく、例えば以下の変更が可能である。また、以下の変形例は、上記各実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。
・第1実施形態において、図7に示すように、アシスト力指令値TAから流量指令値QAを算出した後、流量指令値QAと、実回転角度SR及び実回転速度VRの回転速度フィードバック制御とに基づいて生成したモータ制御信号を駆動回路56に出力することにより、電動ポンプ22の流量Qを制御することもできる。
・第2実施形態において、図2に示すように、アシスト力指令値TAから流量指令値QAを算出した後、この流量指令値QAと、実電流IR及び実回転角度SRの電流フィードバック制御とに基づいて生成したモータ制御信号を駆動回路56に出力することにより、電動ポンプ22の圧力Pを制御することもできる。
・第2実施形態のドレンバルブ70において、円環溝78に代えて、図8(a)に示すように第1弁体72Aの左側端部及び第2弁体72Bの右側端部に傾斜部79をそれぞれ設けることもできる。この場合、図8(b)及び(c)に示すように、弁部72を往復動作させることにより、第2ポート76の開度を変更することができる。これにより、ステアリングの切り戻し操作時において、各油圧室からドレンバルブ70に排出される作動油の排出量を調節することができる。このため、ステアリングの切り戻し操作を円滑に行うことができる。
・上記各実施形態において、操舵トルクτ、操舵角θ及び車速Vに基づいてアシスト力指令値TAを算出したが、操舵トルクτ及び操舵角θに基づいてアシスト力指令値TAを算出することもできる。また、操舵トルクτ及び車速Vに基づいてアシスト力指令値TAを算出することもできる。また、操舵トルクτ、操舵角θ及び車速Vのいずれかのみに基づいてアシスト力指令値TAを算出することもできる。
・上記各実施形態において、油圧式パワーステアリング装置1は電動ポンプ22を制御するためのECUと、切替弁23を制御するためのECUとを各別に備えることもできる。この場合、各ECUは、CAN通信による接続がなされる。
・上記各実施形態において、走行支援制御として駐車支援制御の他にレーン逸脱抑制制御を実行することもできる。レーン逸脱抑制制御は、走行時に車両に取り付けられるとともに路面の走行レーンを検出するレーン検出手段としてのモニタからの情報に基づいて、ステアリング操作することにより車両が走行レーンから逸脱することを抑制する制御である。レーン逸脱抑制制御では、モニタからの情報である現在の走行レーンに対する車両位置に応じて車両が走行レーンから逸脱することを抑制するためのトルク指令値を算出する。そして、トルク指令値、車速V及び操舵トルクτに基づいてアシスト力指令値TAを算出する。そして、その指令値TAに基づいて、電動ポンプ22の流量Q及び切替弁23による各油圧室43,44への作動油の供給の切り替え及び切り替えられた油圧室への作動油の量を制御する。このような構成によれば、第1実施形態の効果(2)に準じた効果を奏することができる。
1…油圧式パワーステアリング装置、16…転舵シャフト、21…油圧シリンダ、22…電動ポンプ、23…切替弁、31…電子制御装置(ECU)、32…トルクセンサ、33…操舵角センサ、34…車速センサ、42…ピストン、43…第1油圧室、44…第2油圧室、60…切替弁、61…ハウジング、62…弁部、63…モータ(駆動機構)、64…変換機構(駆動機構)、65…供給ポート、66…第1ポート、67…第2ポート、70…ドレンバルブ、71…ハウジング、72…弁部、73…モータ(駆動機構)、74…変換機構(駆動機構)、75…第1ポート、76…第2ポート、77…排出ポート、78…円環溝(連通部)、79…傾斜部、τ…操舵トルク、θ…操舵角、V…車速。

Claims (9)

  1. 転舵シャフトに設けられたピストンによりその内部が第1油圧室及び第2油圧室に区画される油圧シリンダと、この油圧シリンダに作動油を供給する可変容量式の電動ポンプとを備え、前記第1油圧室及び前記第2油圧室の間の油圧差に基づいて生じる力により前記ピストンとともに前記転舵シャフトを変位させることで車両のステアリング操作をアシストする油圧式パワーステアリング装置において、
    前記第1油圧室及び前記第2油圧室に対する作動油の給排を切替可能な切替弁と、
    前記車両の運転状態を検出する検出手段と、
    前記検出手段の検出結果に基づいて前記油圧シリンダに作動油を給排する際の給排態様を設定し、その設定された給排態様に応じて前記切替弁の切替位置と前記電動ポンプの作動油供給量を制御する制御部とを含む
    ことを特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
  2. 前記検出手段は操舵トルク及び操舵角並びに車速の少なくとも一つを前記車両の運転状態として検出する
    請求項1記載の油圧式パワーステアリング装置。
  3. 前記制御部は、目標駐車位置と現在の車両位置との位置関係に応じた情報を取り込んで同情報と前記検出される車両の運転状態の検出結果とに基づいて前記車両位置が前記目標駐車位置に一致するように前記切替弁及び前記電動ポンプを制御する
    請求項2に記載の油圧式パワーステアリング装置。
  4. 前記制御部は、路面の走行レーンに対する車両位置に応じた情報を取り込んで同情報と前記検出される車両の運転状態の検出結果とに基づいて前記車両が前記走行レーン内に位置するように前記切替弁及び前記電動ポンプを制御する
    請求項2または3に記載の油圧式パワーステアリング装置。
  5. 前記制御部は、ステアリングの切り戻し操作時において、各油圧室のうち容積が減少する油圧室に作動油が供給可能な状態に前記切替弁の切替位置を制御する
    請求項1〜4のいずれか一項に記載の油圧式パワーステアリング装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の油圧式パワーステアリング装置において、
    前記第1油圧室及び前記第2油圧室から排出される作動油の量を調節するドレンバルブを備え、
    前記切替弁は、作動油が供給される供給ポート、前記第1油圧室に接続される第1ポート、前記第2油圧室に接続される第2ポートがそれぞれ形成されたハウジングと、このハウジングに往復運動可能に収容されるとともに、各ポートの連通態様を、前記供給ポートと前記第1ポートとを連通する第1モードと、前記供給ポートと前記第2ポートとを連通する第2モードとに切り替える弁部と、同弁部を往復駆動する駆動機構とを含み、
    前記ドレンバルブは、前記第1油圧室から排出された作動油が供給される第1ポートと、前記第2油圧室から排出された作動油が供給される第2ポートと、作動油を排出する排出ポートとがそれぞれ形成されたハウジングと、このハウジングに往復運動可能に収容されるとともに、各ポートの連通態様を、前記第1ポートと前記排出ポートとを連通する第1モードと、前記第2ポートと前記排出ポートとを連通する第2モードとを切り替える弁部と、同弁部を往復駆動する駆動機構とを含み、
    前記制御部は、前記設定された給排態様に応じて両弁部の移動量を前記各駆動機構を通じて調節することにより、前記切替弁の前記第1モードと前記ドレンバルブの前記第2モードとの組み合わせと、前記切替弁の前記第2モードと前記ドレンバルブの前記第1モードとの組み合わせとを切り替える
    ことを特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
  7. 前記ドレンバルブにおいて、前記弁部には、各ポートの連通態様が、前記第2モードであるときに前記第1ポートと前記排出ポートとを連通する一方、前記第1モードであるときに前記第2ポートと前記排出ポートとを連通する連通部が設けられ、
    前記連通部を通過する作動油の流量は、各ポートの連通態様が、前記第1モードのときに前記第1ポートから前記排出ポートを通じて排出される作動油の流量及び前記第2モードのときに前記第2ポートから前記排出ポートを通じて排出される作動油の流量よりも少なくなるように同連通部の流路断面積が設定されてなる請求項6に記載の油圧式パワーステアリング装置。
  8. 前記連通部は前記弁部の外面に設けられた環状溝である
    請求項7に記載の油圧式パワーステアリング装置。
  9. 前記ドレンバルブは、前記弁部の位置に応じて前記第1ポート及び前記第2ポートの流路断面積を変更してステアリングの切り戻し操作時に前記第1油圧室及び前記第2油圧室のいずれか一方から排出される作動油の排出量を調整可能な傾斜部が前記連通部として前記弁部に形成されてなる
    請求項7に記載の油圧式パワーステアリング装置。
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