JP3500440B2 - 動力舵取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、車両のハンドル操
舵力を軽減するための動力舵取装置、特に動力源として
電動モータと油ポンプとを用いて低燃費化を図った動力
舵取装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】このような動力源として電動モータと油
ポンプを用いた動力舵取装置には特開平７−９６８５０
９号に示すものがある。このものは、ハンドルとともに
回転する入力軸と、操舵機構と共に回転する出力軸との
間に相対回転が生じていない時（以下、ハンドル中立状
態という）に、油ポンプとパワーシリンダの間を遮断す
るセンタークローズタイプの方向切替弁と、油ポンプに
より吐出された圧油の圧力を蓄圧して供給通路の圧力保
持を行うアキュムレータを備えている。そして、圧油が
消費されないハンドル中立状態で、電動モータによって
駆動される油ポンプの供給通路と高圧側のシリンダ室の
差圧が図８の第１所定値Ｐｂ以上になると、電動モータ
に駆動電圧Ｖｂを印加して一定の低速で駆動し続け、ア
キュムレータにより供給通路の圧力保持を行っている。
そして、この差圧ΔＰが十分大きい第２所定値Ｐｃに達
したときに電動モータを停止させるようにしている。し
かしながら、センタークローズタイプの方向切替弁と言
えどもリーク量をゼロにすることはできず、ハンドル中
立状態でハンドルが操舵されなくても差圧ΔＰは次第に
減少するため、この従来のものにおいては、再び、差圧
ΔＰが第１所定値Ｐｂになった時、差圧ΔＰが第２所定
値Ｐｃに達するまで電動モータを一定の低速で駆動する
ようにしている。 【０００３】これによりハンドル中立状態における方向
切替弁のリークによる供給通路の圧力低下を抑えてい
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな動力舵取装置においては、電動モータ停止時におけ
る供給通路の圧力保持をアキュムレータで行っているた
め、方向切替弁が作動する際（ハンドル操舵を開始する
際）に、直ちにパワーシリンダに圧油を供給して油ポン
プが作動開始するまでの操舵トルクのアシスト遅れは防
止できるが、ハンドルを素早く操舵した場合には、油ポ
ンプが作動開始しても、アキュムレータに圧油が蓄圧さ
れるので、供給通路からシリンダ室に圧油を供給するま
でに遅れが発生し、ハンドル操舵時に引っ掛かりが生じ
て滑らかな操舵フィーリングが得られない場合があっ
た。また、供給通路の圧力保持にアキュムレータを使用
しているため、部品点数が増加するという問題もあっ
た。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１のものにおいては、相対回転可能な入力軸
および出力軸と、中立時においては供給通路を閉止する
とともに排出通路をパワーシリンダの両室に連通させ、
前記入力軸と前記出力軸との相対回転によって供給通路
をパワーシリンダの一方のシリンダ室に連通しパワーシ
リンダの他方のシリンダ室を排出通路に連通させる方向
切換弁と、前記供給通路に圧油を吐出する油ポンプと、
この油ポンプを駆動する電動モータと、前記パワーシリ
ンダの高圧側のシリンダ室と前記供給通路の差圧を検出
する差圧検出器と、この差圧検出器により検出される差
圧が所定値に達していない場合には、前記差圧が前記所
定値に近づくに従って減速するように前記電動モータを
制御するとともに、前記減速の際、前記電動モータに印
加する駆動電圧を、ハンドル操舵時における前記差圧に
対する前記駆動電圧の変化量よりも、ハンドル中立状態
における前記差圧に対する前記駆動電圧の変化量が緩や
かになるように前記電動モータを制御する制御手段を備
えたことを特徴とするものである。 【０００６】請求項２のものにおいては、前記制御手段
は、前記差圧検出器から検出される差圧に対応した前記
電動モータの制御値を規定した制御マップから求め、前
記電動モータを制御することを特徴とするものである。 （作用）請求項１のものにおいて、油ポンプが駆動され
油が吐出されると、供給通路を介して方向切替弁および
差圧検出器に油が供給される。このときハンドルが操舵
されていないハンドル中立状態であれば、入力軸と出力
軸の間に相対回転がないため、方向切替弁が中立状態に
あり、パワーシリンダの両室は供給通路に連通されてお
らず、供給通路は閉止状態である。このとき、差圧検出
器により検出された差圧が所定値に達していない場合に
は、制御手段により、電動モータを所定値に近づくに従
って減速するように制御する。 【０００７】請求項２のものにおいて、制御手段は、制
御マップから差圧検出器により検出した差圧に対応する
電動モータの制御値を求め、電動モータを制御する。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図２において、１０はラックピニオ
ン形のギヤハウジングを示し、このギヤハウジング１０
には入力軸１１と出力軸１２が同一の軸線上にそれぞれ
回転可能に収納され、これら入力軸１１と出力軸１２は
トーションバー１３を介して互いに相対回転可能に連結
されている。入力軸１１は図１に示すように操向ハンド
ル１４に連結されている。 【０００９】前記入力軸１１および出力軸１２には方向
切替弁１７を構成するインナバルブ１９およびアウタバ
ルブ２０がそれぞれ設けられ、この方向切替弁１７は入
力軸１１と出力軸１２との相対回転により供給ポート２
１を２つのシリンダポート２２，２３のいずれか一方に
連通し、他方を排出ポート２４に連通するようになって
いる。この方向切替弁１７は、ハンドル中立状態の時
に、インナバルブ１９に形成された第１ランド１９ａに
よって供給ポート２１が閉止され、方向切替弁１７の作
動時に供給ポート２１がシリンダポート２２，２３のい
ずれか一方に連通するセンタクローズバルブと、ハンド
ル中立状態の時にインナバルブ１９に形成された第２ラ
ンド１９ｂによって排出ポート２４と開口し、方向切替
弁１７作動時にシリンダポート２２，２３へ流入する油
の圧力制御を行うセンタオープンバルブにて構成されて
いる 前記出力軸１２の先端にはピニオン歯２５が形成され、
このピニオン歯２５に噛合するラック歯２６を形成した
ラック軸２７が前記ギヤハウジング１０に摺動可能に収
納されている。ラック軸２７には図１に示すように操舵
トルクをアシストするパワーシリンダ３０のピストン３
１が連結されている。パワーシリンダ３０内はピストン
３１によって左室と右室とに区画されたシリンダ室を有
しており、これら左右のシリンダ室は前記２つのシリン
ダポート２２，２３にそれぞれ連通されている。 【００１０】４０はベーンポンプからなる油ポンプを示
し、この油ポンプ４０の吐出側はチエック弁４１を介し
て供給通路４３に接続され、この供給通路４３は前記方
向切替弁１７の供給ポート２１と差圧検出器６０に接続
されている。前記差圧検出器６０は図３に示すようにケ
ースハウジング６１と、このケースハウジング６１に嵌
合するスプールハウジング６２と、スプール弁６３およ
び差動トランス６４にて構成されている。前記ケースハ
ウジング６１には摺動孔６５が形成されており、この摺
動孔６５にはスプール弁６３が摺動可能に嵌挿されてい
る。このスプール弁６３は軸部６６とプランジャ６７に
て構成されており、前記プランジャ６７は前記摺動孔６
５を第１圧力室７０と第２圧力室７１に区画し、第１圧
力室７０は供給通路４３に連通し、第２圧力室７１はシ
ャトル弁７２を介してシリンダポート２２，２３に連通
している。このシャトル弁７２は通路内に配置されたボ
ール７２ａがシリンダポート２２，２３の差圧によって
移動し、シリンダポート２２，２３の圧力の高い方を第
２圧力室７１と連通するようになっている。 【００１１】また、第２圧力室７１にはスプリング６９
が介挿され、プランジャ６７を第１圧力室７０側へ押圧
している。前記スプール弁６３の軸部６６の一端はスプ
ールハウジング６２を貫通しており、この軸部６６の一
端の先端には差動トランス６４の一部を構成するコア６
８が取り付けられている。差動トランス６４は前記コア
６８の移動を図略の２次巻線に発生する起電力の変化に
よって検出することでスプール弁６３の動きを検出する
ものであり、この差動トランス６４の出力信号Ｓは図４
に示すように、供給通路４３とシリンダポート２２，２
３の高圧側との差圧の上昇に伴って増大し、この差動ト
ランス６４の出力信号Ｓは制御手段としてのコントロー
ラ７３に入力されている。このコントローラ７３には駆
動回路７４が接続されており、駆動回路７４は前記油ポ
ンプ４０を駆動する電動モータ７５に接続されている。
前記コントローラ７３はマイクロプロセッサおよびメモ
リ等から構成され、このコントローラ７３には図５に示
す差動トランス６４の出力信号Ｓに応じた電動モータの
駆動電圧Ｖを規定した制御マップが記憶されており、差
動トランス６４から入力される出力信号Ｓに応じた駆動
電圧Ｖを電動モータ７５に印加して油ポンプ４０を一方
向に回転駆動する。この図５の制御マップは、出力信号
Ｓが０〜Ｓ１（０〜Ｓ０の間は電動モータ７５に最大駆
動電圧Ｖ２が印加される）の間はハンドル操舵時を表し
ており、この間は電動モータ７５に駆動電圧Ｖ１〜Ｖ２
が印加される。また、出力信号がＳ１〜Ｓ２の間はハン
ドルが操舵されていないハンドル中立状態を表してお
り、この間は電動モータ７５に駆動電圧０〜Ｖ１（ハン
ドル操舵時よりも低い駆動電圧Ｖ）が印加されるように
なっている。特に、このハンドル中立状態では、ハンド
ル操舵時における差動トランス６４の出力信号Ｓ０〜Ｓ
１の間の出力信号Ｓに対する駆動電圧Ｖの変化量より
も、ハンドル中立状態における出力信号Ｓ１〜Ｓ２の間
の駆動電圧Ｖの変化量が緩やかになるように制御マップ
が予め規定されコントローラ７３に記憶されている。 【００１２】上記した構成の動力舵取装置の動作につい
て説明する。油ポンプ４０が電動モータ７５にて駆動さ
れると、油が吐出され供給通路４３に圧油が供給され
る。供給通路４３に供給された油は方向切替弁１７と差
圧検出器６０に流入する。このときハンドル１４が操舵
されておらず、ハンドル中立状態であれば入力軸１１と
出力軸１２との間に相対回転が発生していないため、方
向切替弁１７は作動せず、供給ポート２１はシリンダポ
ート２２，２３のいずれとも連通しない閉止状態にあ
る。従って、差圧検出器６０の第１圧力室７０に導入さ
れる圧油の圧力は高圧に維持される。一方、シリンダポ
ート２２，２３は排出ポート２４に開口しているため、
差圧検出器６０の第２圧力室７１には低圧の圧力が導入
される。このため、差圧検出器６０のスプール弁６３の
両側に作用する差圧が大きくなり、スプール６３はスプ
リング６９のばね力に抗して摺動される。差圧検出器６
０で差圧を検出すると、この差圧検出器６０の出力信号
Ｓはコントローラ７３に出力され、コントローラ７３は
図５の制御マップに基づき、出力信号Ｓに応じた駆動電
圧Ｖを電動モータ７５に印加する。 【００１３】例えば、差圧検出器６０の出力信号ＳがＳ
２になると、電動モータ７５が停止する。ここで、方向
切替弁１７にはリークが生じるので、電動モータ７５を
停止して、油ポンプ４０からの供給を止めると、差圧Δ
Ｐは減少する。この差圧ΔＰが減少すると、前記制御マ
ップに基づき、電動モータ７５が再起動されるため、電
動モータ７５は方向切替弁１７のリーク量に応じた必要
最小限の回転速度で常時回転駆動され、供給通路４３の
圧力を保持できる。 【００１４】そして、ハンドル１４が操舵され、トーシ
ョンバー１３が捩じられて入力軸１１と出力軸１２とが
相対回転されると、この方向切替弁１７が作動されて供
給ポート２１が一方のシリンダポート２２に連通され、
他方のシリンダポート２３が排出ポート２４に連通され
る。これにより、供給通路４３とシリンダポート２２が
短絡されるため、第１圧力室７０と第２圧力室７１に導
入される圧力は同圧となり、差圧ΔＰが小さくなる。こ
のためスプール弁６３がスプリング６９の力により第１
圧力室７０側へ戻され、差動トランス６４からの出力信
号ＳがＳ１以下になり、図５に示す制御マップに基づ
き、ハンドル中立状態の電動モータ７５の駆動電圧Ｖ
（≦Ｖ１）よりも高い駆動電圧Ｖ（＞Ｖ1 ）を印加し、
差動トランス６４からコントローラ７３に出力信号Ｓ１
が出力されるまでは電動モータ７５を高回転で駆動す
る。このようにして、高回転で電動モータ７５が駆動さ
れ、油ポンプ４０から圧油が吐出されると、供給通路４
３を介してシリンダポート２２からパワーシリンダ３０
の一方のシリンダ室に供給される。すると、供給された
流量によってピストン３１が摺動され、図略のリンク機
構を介して操向車輪が操舵され、操舵力がアシストされ
る。なお、この時、パワーシリンダ３０の他方室の油は
方向切替弁１７の排出ポート２４よりタンクに排出され
る。 【００１５】以後、連続してハンドル１４の操舵が行わ
れる場合には供給通路４３とシリンダポート２２に差圧
が発生しないため、油ポンプ４０は連続して高回転で駆
動される。そして、操向車輪の操舵が完了すると、イン
ナバルブ１９およびアウタバルブ２０が中立状態にな
り、再び供給ポート２１が閉止され、供給通路４３の圧
力が上昇して電動モータ７５は上記したようにリーク量
に応じた回転速度で駆動される。 【００１６】このように、ハンドル中立状態における方
向切替弁１７のリークによる供給通路４３の圧力低下を
抑えるため、ハンドル中立状態における供給通路４３と
シリンダポート２２，２３の高圧側との差圧（方向切替
弁１７のリーク量に応じて変化）が所定の差圧ΔＰ２に
近づくに従って、電動モータ７５に印加する駆動電圧Ｖ
が減少するように制御して、供給通路４３の圧力を一定
に保持できるので、ハンドル中立状態から操舵エンドに
いたるまで、供給通路４３の圧力を低下させることがな
い。また、従来のようにアキュムレータを設けて供給通
路４３の圧力保持を行う必要もない。更に、リーク量に
応じて電動モータ７５を適正に制御できるので、電動モ
ータ７５の消費電力を最小限に抑えることができる。 【００１７】ここで、ハンドル１４操舵時のハンドルト
ルクの変化およびハンドル１４操舵時の供給通路の圧力
変化の実験データを図６，図７に示す。各図中点線が従
来で実線が本発明を示し、図中時間ｔ１が操舵開始でｔ
２が操舵エンドを表している。この図６，図７から明ら
かのように、従来のアキュムレータにより供給通路４３
にて圧力を保持するものでは、操舵開始ｔ１からしばら
くしてハンドルトルと供給通路４３の圧力に急激な変化
Ａ，Ｂが発生するのに比べ、本発明においてはハンドル
１４操舵時のハンドルトルクと供給通路４３の圧力に急
激な変化が発生しないため、ハンドル１４操舵時の操舵
フィーリングが向上することが判る。 【００１８】上記した実施の形態においては、入力軸１
１と出力軸１２とをトーションバー１３を介して連結し
た例について述べたが、このトーションバー１３に代え
て他のばね手段にすることもできる。また、差動トラン
ス６４を用いた差圧検出器６０に代えて圧力センサを使
用することもできる。 【００１９】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、電動
モータによって駆動される油ポンプの供給通路と高圧側
のシリンダ室の差圧が所定差圧に達していな場合には、
所定差圧に近づくに従って減少するように電動モータの
回転を制御するようにしたので、中立状態から操舵エン
ドにいたるまで、供給通路の圧力が低下することがな
い。従って、引っ掛かり感のない滑らかな操舵フィーリ
ングを得ることができる。また、方向切替弁のリーク量
により変化する差圧に応じて電動モータの回転速度を制
御するようにしたので、電動モータを適正に制御でき、
電動モータの消費電力を最小限に抑えることができる。
更に、アキュムレータにより供給通路の圧力保持を行う
必要がないため、部品点数を低減することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の形態における動力舵取装置の制
御ブロックを示す図である。 【図２】本発明の実施の形態における動力舵取装置の断
面図である。 【図３】本発明の実施の形態における差圧検出器の構成
を示す図である。 【図４】差圧検出器の検出信号の出力特性を示す図であ
る。 【図５】電動モータを制御用の制御マップを示す図であ
る。 【図６】本発明の実施の形態におけるハンドル操舵時の
ハンドルトルクの変化を示す実験データである。 【図７】本発明の実施の形態におけるハンドル操舵時の
供給通路の圧力変化を示す実験データである。 【図８】従来の油ポンプの制御を示す図である。 【符号の説明】 １１ 入力軸 １２ 出力軸 １３ トーションバー １７ 方向切替弁 ３０ パワーシリンダ ４０ 油ポンプ ６０ 差圧検出器 ７２ シャトル弁 ７３ コントローラ ７４ 駆動回路 ７５ 電動モータ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】相対回転可能な入力軸および出力軸と、中
   立時においては供給通路を閉止するとともに排出通路を
   パワーシリンダの両室に連通させ、前記入力軸と前記出
   力軸との相対回転によって供給通路をパワーシリンダの
   一方のシリンダ室に連通しパワーシリンダの他方のシリ
   ンダ室を排出通路に連通させる方向切換弁と、前記供給
   通路に圧油を吐出する油ポンプと、この油ポンプを駆動
   する電動モータと、前記パワーシリンダの高圧側のシリ
   ンダ室と前記供給通路の差圧を検出する差圧検出器と、
   この差圧検出器により検出される差圧が所定値に達して
   いない場合には、前記差圧が前記所定値に近づくに従っ
   て減速するように前記電動モータを制御するとともに、
   前記減速の際、前記電動モータに印加する駆動電圧を、
   ハンドル操舵時における前記差圧に対する前記駆動電圧
   の変化量よりも、ハンドル中立状態における前記差圧に
   対する前記駆動電圧の変化量が緩やかになるように前記
   電動モータを制御する制御手段を備えたことを特徴とす
   る動力舵取装置。