JP2024508271A - 車両用電気液圧ステアリングアシスト装置 - Google Patents
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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。
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。
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
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
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150 ステアリングロッド
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180 熱
182 モータハウジング
185 加熱装置
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200 駆動ユニット
205 ステアリングホイール
Claims (10)
- 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)。 - 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)。
- 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)。
- 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)。
- 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)。
- 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)。
- 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)。
- 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)。
- 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)。
- 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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