JP2024508271A - 車両用電気液圧ステアリングアシスト装置 - Google Patents

Abstract

車両（１００）用電気液圧ステアリングアシスト装置（１０５）は、液圧ポンプ（１１０）と、駆動部（１１５）と、第１の作動管路（１２０）と、第２の作動管路（１２５）と、熱交換器ユニット（１３０）とを含む。液圧ポンプ（１１０）は、液圧オイルを第１の旋回方向では液圧ポンプ（１１０）の第１のポンプ出口（１３５）に圧送し、第２の旋回方向では液圧ポンプ（１１０）の第２のポンプ出口（１４０）に圧送するように構成されている。駆動部（１１５）は、液圧ポンプ（１１０）に連結されており、液圧ポンプ（１１０）を選択的に第１の旋回方向または第２の旋回方向に駆動するように構成されている。第１の作動管路（１２０）は、第１のポンプ出口（１３５）を第１の作動チャンバ（１４５）に流体接続するように形成されており、第１の作動チャンバ（１４５）は、ステアリング（１５５）のステアリングロッド（１５０）に連結可能なピストン（１６０）を第１の方向（１６５）に移動させるのに適している。熱交換器ユニット（１３０）は、作動管路（１２０，１２５）を通って流れる液圧オイルを加熱するために、駆動部（１１５）の動作中に生成された熱（１８０）を、作動管路（１２０，１２５）のうちの少なくとも一方に伝達するように構成されている。

Description

本アプローチは、車両用電気液圧ステアリングアシスト装置に関する。

大型商用車用の液圧ステアリングアシスト装置（ＨＰＳ：Hydraulic Power Steering）は、ブロックステアリングと、配管と、液圧オイル用ポンプと、液圧オイル用サージタンクとを有する。この場合、液圧ポンプは内燃機関により持続的に駆動される。液圧オイルを常時循環させることによって、液圧オイルは常に十分に温度調整されており、したがってブロックステアリングは持続的に十分に温められる。

このような背景を踏まえ、本アプローチの課題は、改善された車両用電気液圧ステアリングアシスト装置を提供することである。

この課題は、装置請求項１の特徴を備えた電気液圧ステアリングアシスト装置によって解決される。

提示されるアプローチによって達成することができる利点とは、以下のような電気液圧ステアリングアシスト装置が提供されることにある。すなわちこのステアリングアシスト装置は、車両の内燃機関または電動モータから分離されて機能するが、それにもかかわらずこのステアリングアシスト装置の液圧オイルの加熱が行われる。

車両用電気液圧ステアリングアシスト装置は、液圧ポンプと、駆動部と、第１の作動管路と、第２の作動管路と、熱交換器ユニットとを有する。液圧ポンプは、液圧オイルを第１の旋回方向では液圧ポンプの第１のポンプ出口に圧送し、第２の旋回方向では液圧ポンプの第２のポンプ出口に圧送するように構成されている。駆動部は、液圧ポンプに連結されており、液圧ポンプを選択的に第１の旋回方向または第２の旋回方向に駆動するように構成されている。第１の作動管路は、第１のポンプ出口を第１の作動チャンバに流体接続するように形成されており、その際に第１の作動チャンバは、ステアリングのステアリングロッドに連結可能なピストンを第１の方向に移動させるのに適している。第２の作動管路は、第２のポンプ出口を第２の作動チャンバに流体接続するように形成されており、その際に第２の作動チャンバは、ステアリングのステアリングロッドに連結可能なピストンを、第１の方向とは逆の第２の方向に移動させるのに適している。熱交換器ユニットは、作動管路を通って流れる液圧オイルを加熱するために、駆動部の動作中に生成された熱を、作動管路のうちの少なくとも一方に伝達するように構成されている。

これらの電気液圧ステアリングアシスト装置を、たとえば８トンまでの軸荷重を有する商用車における車両ステアリングのために使用することができる。ステアリングアシスト装置は、電気液圧原理に基づくいわゆる「ＥＰＳ」（Electronic Power Steering）ステアリングアシスト装置を装備している。かかるＥＰＳステアリングは、断続的な動作特性であることを特徴としており、すなわちステアリングの液圧回路内に存在する液圧オイルは、ステアリングが動くときにだけ、つまり「Power on Demand」方式に従い、ポンプユニットによって圧送される。ステアリングが操作されなければ、液圧オイルは静止状態のままであり、液圧ポンプと駆動部とから成るモータ・ポンプユニットも同様に静止状態にある。このような種類のステアリングアシスト装置を、「Power on Demand」ステアリングシステムとして機能させる目的で、たとえば内燃機関を備えていない電動商用車において、またはたとえばＤＡＳ／ＡＤＡＳ（レベル１－２）およびＨＡＤ（レベル３－５）のような運転者支援システムにより自律的に運転者の介入なしに自動走行要求を実現する目的で、使用することができる。断続的にオイルが搬送され、これに伴い液圧オイルが冷えてしまうことから、液圧オイルを予め加熱することが必要とされる。したがって本明細書で提示される電気液圧ステアリングアシスト装置は、熱交換器ユニットを設けたことで有利には、駆動部から生成された廃熱を液圧オイルの加熱に利用することができる。

熱交換器ユニットは、少なくとも１つの作動管路を通って流れる液圧オイルを加熱するための加熱装置を有することができる。これによって液圧オイルを能動的に加熱することができるようになる。作動管路を加熱するために、加熱装置を作動管路にじかに接触させておくことができるけれども、または液圧オイルそのものを直接加熱する目的で、作動管路の内部空間に入り込ませてもよい。

液圧ポンプを双方向液圧ポンプとして形成することができる。かくして液圧オイルの圧送／吸引を、要求されたステアリングアシストに従い２つの方向で行うことができる。

１つの実施形態によれば、ステアリングアシスト装置は、ステアリングロッドとピストンと第１の作動チャンバと第２の作動チャンバとを備えたステアリングを有することもできる。ステアリングをブロックステアリングとすることができる。かくして包括的なステアリングシステムが提供されている。ブロックステアリングをさらに、ステアリングホイールと連結可能に形成することができる。

第１の作動チャンバおよび第２の作動チャンバを、切替可能な弁、たとえば電磁弁、を介して互いに流体接続することができ、または流体接続可能に形成することができる。かくして、回路全体における加温をただ１つの熱交換器ユニットだけでも可能にする一貫した液圧オイル回路を提供することができる。

第１の作動管路を、駆動部の少なくとも一方の駆動部側で、駆動部の周囲を巡るように配置することができ、付加的にまたは択一的に第２の作動管路を、この駆動部側とは反対側の駆動部側で、駆動部の周囲を巡るように配置することができる。このようにして、駆動部から近くに位置する作動管路への理想的な熱伝達が保証されている。駆動部はラジアルフラックス機械を含むことができる。

ステアリングアシスト装置が１つの実施形態によればモータハウジングを有し、このモータハウジング内に駆動部および付加的にまたは択一的に液圧ポンプが収容されていると、さらに有利である。モータハウジングは、理想的には熱伝導性材料を有することができる。このようにすれば、材料を介した少なくとも１つの作動管路への熱伝達が促進される。

熱交換器ユニットを、モータハウジング外に配置することができる。このケースでは、熱交換器ユニットをモータハウジングに収容する必要がない。択一的に、熱交換器ユニットはモータハウジング内に組み込まれている。
これによって、コンパクトな構造形態および高い熱伝達を達成することができる。

本明細書で提示されるアプローチの実施例について、図面を参照しながら以下の記載で詳しく説明する。

１つの実施例による電気液圧ステアリングアシスト装置を備えた車両を示す概略図である。 １つの実施例による電気液圧ステアリングアシスト装置を示す斜視図である。

本アプローチの好適な実施例の以下の説明では、それぞれ異なる図面に描かれ同様に作用する要素に対し、同じまたは類似した参照符号が用いられ、その際にそれらの要素について繰り返し説明はしない。

図１には、１つの実施例による電気液圧ステアリングアシスト装置１０５を備えた車両１００の概略図が示されている。

単なる例示として、この実施例による電気液圧ステアリングアシスト装置１０５は、車両１００にまたは車両１００内に収容されており、この車両１００は、本実施例によれば商用車として、たとえば８トンまでの軸荷重を有する商用車として、形成されている。１つの実施例による車両１００は、電化されたまたは高度に自動化されて走行可能な車両１００である。

電気液圧ステアリングアシスト装置１０５は、液圧ポンプ１１０と、駆動部１１５と、第１の作動管路１２０と、第２の作動管路１２５と、熱交換器ユニット１３０とを有する。液圧ポンプ１１０は、液圧オイルを第１の旋回方向では液圧ポンプ１１０の第１のポンプ出口１３５に圧送し、第２の旋回方向では液圧ポンプ１１０の第２のポンプ出口１４０に圧送するように構成されている。したがって液圧ポンプ１１０は、調整可能な体積流量を有するポンプである。駆動部１１５は、液圧ポンプ１１０に連結されており、液圧ポンプ１１０を選択的に第１の旋回方向または第２の旋回方向に駆動するように構成されている。第１の作動管路１２０は、第１のポンプ出口１３５を第１の作動チャンバ１４５に流体接続するように形成されており、その際に第１の作動チャンバ１４５は、ステアリング１５５のステアリングロッド１５０に連結可能なピストン１６０を第１の方向１６５に移動させるのに適している。第２の作動管路１２５は、第２のポンプ出口１４０を第２作動チャンバ１７０に流体接続するように形成されており、その際に第２の作動チャンバ１７０は、ステアリング１５５のステアリングロッド１５０に連結可能なピストン１６０を、第１の方向１６５とは逆の第２の方向１７５に移動させるのに適している。熱交換器ユニット１３０は、作動管路１２０，１２５を通って流れる液圧オイルを加熱する目的で、駆動部１１５の動作中に生成された熱１８０を、作動管路１２０，１２５のうちの少なくとも一方に伝達するように構成されている。

本実施例によればステアリングアシスト装置１０５はさらに、ステアリングロッド１５０とピストン１６０と第１の作動チャンバ１４５と第２の作動チャンバ１７０とを備えたステアリング１５５、および／またはモータハウジング１８２も含む。ステアリング１５５は、本実施例によればブロックステアリングである。モータハウジング１８２内には、本実施例によれば駆動部１１５および／または液圧ポンプ１１０が収容されている。モータハウジング１８２は、本実施例によれば熱伝導性の材料を有する。熱交換器ユニット１３０は、１つの実施例によればモータハウジング１８２外に配置されている。択一的に熱交換器ユニット１３０は、モータハウジング１８２内に配置されており、たとえばモータハウジング１８２内に組み込まれている。熱交換器ユニット１３０は本実施例によれば任意選択的に、少なくとも１つの作動管路１２０，１２５を通って流れる液圧オイルを加熱するための加熱装置１８５を有する。加熱装置１８５は本実施例によれば、第１の作動管路１２０内に、または作動管路１２０に、または第１の作動管路１２０の周囲に接触させられている。熱交換器ユニット１３０は本実施例によれば、駆動部１１５の高さに配置されている。たとえば熱交換器ユニット１３０は、直接または熱ブリッジを介して、熱伝導のためにモータハウジング１８２に接続されている。１つの実施例によれば熱交換器ユニット１３０は、モータハウジング１８２内に組み込まれている。

第１の作動チャンバ１４５および第２の作動チャンバ１７０は、本実施例によれば切替可能な弁１９０、ここではたとえば電磁弁、を介して互いに流体接続されているかまたは流体接続可能に形成されている。第１の作動管路１２０は本実施例によれば、駆動部１１５の少なくとも一方の駆動部側で、駆動部１１５の周囲を巡るように配置されており、かつ／または第２の作動管路１２５は、この駆動部側とは反対側の駆動部側で、駆動部１１５の周囲を巡るように配置されている。駆動部１１５は本実施例によれば、ラジアルフラックス機械を含む。

本明細書で提示されるステアリングアシスト装置１０５は有利には、電気液圧「Electronic Power Steering」ステアリングギヤ、略して「ＥＰＳステアリングギヤ」のための内部加熱ユニットを有する。

ＥＰＳステアリングアシスト装置１０５は、完全一体型のプラグアンドプレイアプローチに従っている。この場合、液圧オイル回路は、車両１００の内燃機関または電動モータといった車両駆動部から分離されており、コンパクトな駆動ユニットとしてブロックステアリングに取り付けられており、これについては図２も参照されたい。

断続的にオイルが搬送され、これに伴いＥＰＳステアリングアシスト装置の駆動ユニットにおける液圧オイルが冷えてしまうことから、液圧オイルを予め加熱することが必要とされる。予め加熱された液圧オイルは、本明細書で提示されるステアリングアシスト装置１０５内で有利には分配され、均一にこのステアリングアシスト装置１０５を十分に温める。本明細書で説明するアプローチによって、生成された熱エネルギーがそのまま液圧オイルに伝達される。このことは１つの体積流帯域幅全体および圧力帯域幅全体において、本実施例によれば０～１６ｌ／ｍｉｎの体積流量帯域幅および／または０～１８０ｂａｒの圧力帯域幅において、可能になる。液圧オイルの加熱は、不変のシステム安定性ならびにこれに付随するステアリングフィーリングにとって重要である。

熱源として、駆動ユニットにおいて液圧ポンプ１１０の駆動部１１５が用いられ、この駆動部１１５は本実施例によれば駆動モータである。駆動モータはこの実施例によれば電動モータであり、たとえばラジアルフラックス機械またはラジアルフラックスモータである。駆動部１１５の廃熱は、作動オイルを加熱する目的で利用される。液圧管路として形成された作動管路１２０，１２５を、駆動部１１５の周囲に空間的に隔てて配置することにより、動作中に廃熱が駆動部１１５のハウジング材料の熱伝導によって、そのまま液圧媒体に伝達される。

ステアリングアシスト装置１０５は、生成された熱を駆動部１１５の廃熱という形態で液圧オイルに放出するというタスクを満たし、この液圧オイルは、ブロックステアリングの作動チャンバ１４５，１７０内にそのまま流入する。このような配置によって、アシスト動作中、オイルを加熱してステアリングアシスト装置１０５全体を十分に温めるために、モータの廃熱を利用することができる。

さらに本実施例によるステアリングアシスト装置１０５は任意選択的に、ステアリング１５５の両方の作動チャンバ１４５，１７０を接続する切替可能な弁１９０を有する。したがって１つの実施例によれば、駆動部１１５のコイルが加熱素子として使用される加熱機能を適用することができる（比較的長い停止時間から静止状態にある車両１００、たとえば作動休止後の駐車）。発生した熱は１つの実施例によれば、本明細書で説明するステアリングアシスト装置１０５を介して液圧オイルに導かれ、車両１００の動き出しを可能にする特定の目標温度に到達するまで、切替可能な弁１９０によって回路内で圧送される。

ここでは、双方向ＥＰＳステアリングアシスト装置１０５の簡略化された液圧回路図が概略的に示されている。組み込まれた熱ユニットの形態の熱交換器ユニット１３０は、液圧オイルの温度調節のために廃熱を第１の作動管路１２０に放出するように構成されている。第１の作動管路１２０が圧力運転状態にある場合、液圧オイルはそのまま第１の作動チャンバ１４５内に搬送され、運転者のアシスト要求に従いピストン１６０を右へ移動させる。第１の作動管路１２０の吸い込み動作中、熱は、吸い込まれたオイルに第１の作動管路１２０から放出され、第２の作動管路１２５を介して第２の作動チャンバ１７０へ伝達される。このケースでは、第２の作動管路１２５は圧力動作状態にある。本明細書で提示されるアプローチによって述べられているのは、熱交換器ユニット１３０を設けたことでラジアルフラックスモータの廃熱をそのまま作動管路１２０，１２５にもたらすことができる、ということである。かくして液圧オイルが加熱され、オイル粘度がいっそう僅かになりかついっそう均一になることからシステム特性が改善される。

図２には、１つの実施例による電気液圧ステアリングアシスト装置１０５の斜視図が示されている。このステアリングアシスト装置１０５を、図１において説明したステアリングアシスト装置１０５とすることができる。ＥＰＳステアリングアシスト装置１０５は、完全一体型のプラグアンドプレイアプローチに従っている。この場合、液圧オイル回路は、車両１００の内燃機関または電動モータから分離されており、コンパクトな駆動ユニット２００としてブロックステアリングの形態のステアリング１５５に取り付けられている。ステアリング１５５はさらに、ステアリングホイール２０５と連結するように形成されている。

１つの実施例によれば、ステアリングアシスト装置１０５はさらに制御装置を有し、この制御装置は、ステアリングホイール２０５の操作を表すステアリング操作信号に応答して、駆動部および／または液圧ポンプをアクティベートするように構成されたアクティベート信号を出力するように構成されており、かつ／またはステアリングホイール１９４の静止状態を表すステアリング静止信号に応答して、駆動部および／または液圧ポンプをディアクティベートするように構成されたディアクティベート信号を出力するように構成されている。

１００ 車両
１０５ 電気液圧ステアリングアシスト装置
１１０ 液圧ポンプ
１１５ 駆動部
１２０ 第１の作動管路
１２５ 第２の作動管路
１３０ 熱交換器ユニット
１３５ 第１のポンプ出口
１４０ 第２のポンプ出口
１４５ 第１の作動チャンバ
１５０ ステアリングロッド
１５５ ステアリング
１６０ ピストン
１６５ 第１の方向
１７０ 第２の作動チャンバ
１７５ 第２の方向
１８０ 熱
１８２ モータハウジング
１８５ 加熱装置
１９０ 弁
２００ 駆動ユニット
２０５ ステアリングホイール

Claims (10)

1. 車両（１００）用電気液圧ステアリングアシスト装置（１０５）であって、当該ステアリングアシスト装置（１０５）は以下の特徴を有する、すなわち、
   液圧ポンプ（１１０）が設けられており、該液圧ポンプ（１１０）は、液圧オイルを第１の旋回方向では該液圧ポンプ（１１０）の第１のポンプ出口（１３５）に圧送し、第２の旋回方向では該液圧ポンプ（１１０）の第２のポンプ出口（１４０）に圧送するように構成されており、
   前記液圧ポンプ（１１０）に連結された駆動部（１１５）が設けられており、該駆動部（１１５）は、前記液圧ポンプ（１１０）を選択的に前記第１の旋回方向または前記第２の旋回方向に駆動するように構成されており、
   第１の作動管路（１２０）が設けられており、該第１の作動管路（１２０）は、前記第１のポンプ出口（１３５）を第１の作動チャンバ（１４５）に流体接続するように形成されており、前記第１の作動チャンバ（１４５）は、ステアリング（１５５）のステアリングロッド（１５０）に連結可能なピストン（１６０）を第１の方向（１６５）に移動させるのに適しており、
   第２の作動管路（１２５）が設けられており、該第２の作動管路（１２５）は、前記第２のポンプ出口（１４０）を第２の作動チャンバ（１７０）に流体接続するように形成されており、前記第２の作動チャンバ（１７０）は、前記ステアリング（１５５）の前記ステアリングロッド（１５０）に連結可能な前記ピストン（１６０）を、前記第１の方向（１６５）とは逆の第２の方向（１７５）に移動させるのに適しており、
   熱交換器ユニット（１３０）が設けられており、該熱交換器ユニット（１３０）は、前記作動管路（１２０，１２５）を通って流れる前記液圧オイルを加熱するために、前記駆動部（１１５）の動作中に生成された熱（１８０）を、前記作動管路（１２０，１２５）のうちの少なくとも一方に伝達するように構成されている、
   車両（１００）用電気液圧ステアリングアシスト装置（１０５）。
2. 前記熱交換器ユニット（１３０）は、少なくとも１つの前記作動管路（１２０，１２５）を通って流れる前記液圧オイルを加熱するための加熱装置（１８５）を有する、請求項１記載のステアリングアシスト装置（１０５）。
3. 前記液圧ポンプ（１１０）は、双方向液圧ポンプ（１１０）として形成されている、請求項１または２記載のステアリングアシスト装置（１０５）。
4. 前記ステアリングロッド（１５０）と前記ピストン（１６０）と前記第１の作動チャンバ（１４５）と前記第２の作動チャンバ（１７０）とを備えた前記ステアリング（１５５）が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載のステアリングアシスト装置（１０５）。
5. 前記第１の作動チャンバ（１４５）および前記第２の作動チャンバ（１７０）は、切替可能な弁（１９０）を介して互いに流体接続されているかまたは流体接続可能に形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のステアリングアシスト装置（１０５）。
6. 前記第１の作動管路（１２０）は、前記駆動部（１１５）の少なくとも一方の駆動部側で、前記駆動部（１１５）の周囲を巡るように配置されており、かつ／または前記第２の作動管路（１２５）は、前記駆動部側とは反対側の前記駆動部（１１５）の駆動部側で、前記駆動部（１１５）の周囲を巡るように配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のステアリングアシスト装置（１０５）。
7. モータハウジング（１８２）が設けられており、該モータハウジング（１８２）内に前記駆動部（１１５）および／または前記液圧ポンプ（１１０）が収容されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のステアリングアシスト装置（１０５）。
8. 前記モータハウジング（１８２）は熱伝導性材料を有する、請求項７記載のステアリングアシスト装置（１０５）。
9. 前記熱交換器ユニット（１３０）は前記モータハウジング（１８２）内に組み込まれて配置されている、請求項７または８記載のステアリングアシスト装置（１０５）。
10. 前記駆動部（１１５）はラジアルフラックス機械を含む、請求項１から９までのいずれか１項記載のステアリングアシスト装置（１０５）。

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