JP3714797B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明はパワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両のパワーステアリング装置として、オイルポンプから供給される油圧でハンドルの操作力をアシストするものがよく採用される。パワーステアリング用のオイルポンプは一般にエンジンで駆動されるが、ハイブリッド電気自動車において、エンジンと電動モータ(走行用モータ)にオイルポンプを選択的に連結するようにしたものが見られる(特開平7ー315059号公報)。また、ハイブリッド電気自動車において、パワーステアリング用のオイルポンプを駆動するエンジンが停止状態のときは、車両の走行を禁止するようにしたものがある(特開平8ー98318号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ハイブリッド電気自動車の例に見られるように、エンジンまたは電動モータでオイルポンプを選択的に駆動するにしても、一般の場合(エンジンで駆動する)と同じく常時運転を行うのでは、オイルポンプの空運転に伴うエネルギ損失が大きいという不具合が考えられる。
【0004】
この発明は、このような不具合に着目してなされたものであり、パワーステアリング用のオイルポンプの運転を不要時は停止することにより、エネルギ損失を低減しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
第1の発明では、オイルポンプから供給される油圧でハンドルの操作力をアシストするパワーステアリング装置において、オイルポンプの駆動手段として電動モータを採用する一方、車両のイグニッションスイッチと、車両の変速操作手段として電気信号を発生するシフタと、これらの信号に基づいてシフタがニュートラルのときはオイルポンプを停止すると共に、イグニッションスイッチがオンでかつシフタがニュートラル以外のときはオイルポンプを運転するように電動モータを制御する手段と、を設ける。
【0006】
第2の発明では、エンジンで駆動されるオイルポンプから供給される油圧でハンドルの操作力をアシストするパワーステアリング装置において、エンジンからオイルポンプへの駆動力の伝達を断続する電磁クラッチを設ける一方、エンジン回転を検出する手段と、車両の変速操作手段として電気信号を発生するシフタと、これらの信号に基づいてシフタがニュートラルのときはオイルポンプを停止すると共に、エンジンが回転中でかつシフタがニュートラル以外のときはオイルポンプを運転するように電磁クラッチを制御する手段と、を設ける。
【0008】
【発明の効果】
第1の発明では、電動モータはイグニッションスイッチがオンでかつシフタがニュートラル以外のときに運転され、シフタのニュートラルで停止される。このため、パワーステアリング用のオイルポンプについて、その不要時の空運転に伴うエネルギ損失を低減できる。
【0009】
第2の発明では、電磁クラッチはエンジンが回転中でかつシフタがニュートラル以外のときに接続され、シフタのニュートラルで切断される。このため、パワーステアリング用のオイルポンプについて、その不要時の空運転に伴うエネルギ損失を低減できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は第1の実施形態としてハイブリッド電気自動車への適用例を表すものである。インテグラル型のパワーステアリング装置において、ステアリングギヤボックス1には、図示しないパワーシリンダおよびコントロールバルブが組み込まれる。2はオイルポンプであり、その油圧はステアリングギヤボックス1へ供給され、ステアリングホイール3(ハンドル)の操作に応じて作動するコントロールバルブを介してパワーシリンダに導かれ、ピストンの動きによって操舵出力をパワーアシストする。
【0012】
ステアリングギヤボックス1の入力軸にステアリングシャフト4を介してステアリングホイール3が、同じく出力軸にピットマンアーム5を介してステアリングリンケージのドラックリンク6が連結される。8は車輪左右のナックルアーム7を連結するタイロッドであり、ドラックリンク6は一方のナックルアーム7にピットマンアーム5を連結する。10はオイルリザーバを表す。
【0013】
ステアリングホイール3を操作すると、その回転はステアリングギヤボックス1に入力され、既述のようにパワーシリンダのアシスト力とともに出力される。この操舵出力は、ピットマンアーム5から各ナックルアーム7へと伝達され、運転者の操舵角に応じて車輪9を操向する。
【0014】
図示しないが、ハイブリッド電気自動車(ハイブリッド駆動システム)においては、エンジンで駆動される発電機と、発電機により充電されるバッテリと、車両の動力源として発電機およびバッテリを電源に駆動される走行用モータ(電動モータ)と、その出力を車両の駆動輪へ伝達する駆動系と、走行用モータへの電流を制御するインバータおよびそのコントローラと、を備える。
【0015】
駆動系に変速機構が介装され、運転室にその変速操作手段としてのシフタ11が設けられる。シフタ11はD(ドライブ)モードとR(リバース)モードとN(ニュートラル)モードを備えるものであり、レバー操作でこれらモードのひとつを選択すると、それに対応するモード選択スイッチ(図示せず)の信号を出力するようになっている。
【0016】
12はイグニッションスイッチであり、これをオンするとハイブリッド駆動システムの電源が投入される。そして、アクセルペダルを操作すると、インバータから走行用モータへ電流が供給され、車両走行用の駆動力を発生する。その駆動力は、シフタ11がDモードのときは変速機構を介して正回転で駆動輪へ伝達され、Rモードのときは同じく逆回転で駆動輪へ伝達される。また、シフタ11がNモードのときは変速機構が中立位置になり、駆動力の伝達を遮断するのである。
【0017】
図1において、オイルポンプ2の駆動手段として電動モータ15が採用され、その運転を制御するコントローラ16が設けられる。コントローラ16はシフタ11の信号およびイグニッションスイッチ12の信号に基づいて、図2のような制御を実行する。すなわち、電動モータ15は、イグニッションスイッチ12がオンでシフタ11がDモードまたはRモードのときに運転され、イグニッションスイッチ12がオフまたはシフタ11がNモードのときは停止される。
【0018】
図3はオイルポンプ2の特性を表すものであり、ポンプ流量は所定の回転数以上で流量制御弁により一定に調整され、余分な油量は低圧側へ逃がすようになっている。なお、オイルポンプ2には流量制御弁のほか、最高圧力を制限する圧力制御弁が備えられる。図3のPはポンプの駆動に要する動力を表す。
【0019】
このような構成により、イグニッションスイッチ12がオフまたはシフタ11がNモードのときは、パワーステアリング用のオイルポンプ2を駆動する電動モータ15は停止されるため、常時運転の場合に較べると、オイルポンプ2の空運転時のエネルギ損失を低減できる。
【0020】
イグニッションステアリング12がオンでシフタ11がDモードまたはRモードのときは、電動モータ15でオイルポンプ2は駆動されるため、車両の据え切り時のパワーステアリング機能も確保できる。なお、車両の据え切り時は、イグニッションスイッチ12をオンするとともにシフタ11をDモードまたはRモードに入れ、アクセルペダルを踏めば、車両は走行用モータの駆動力で動き出すため、アクセルペダルを踏まずにステアリングホイール3を操舵することになる。
【0021】
図4は第2の実施形態としてハイブリッド電気自動車への適用例を表すものであり、パワーステアリング用のオイルポンプ2は、発電用のエンジン20で駆動される。エンジン20からオイルポンプ2への駆動力の伝達を断続する電磁クラッチ21が設けられる。パワーステアリングの安全対策の上からも、電磁クラッチ21は通電時に伝達経路を切断する一方、非通電時に伝達経路を接続するようになっている。
【0022】
23は電磁クラッチ21を制御するのがコントローラであり、シフタ11のほか、エンジン20の回転数を検出する手段24(エンジン回転を表示する計器)が設けられる。コントローラ23は、これらの信号に基づいて、図5のようにエンジン20が停止のときは、シフタ11に関係なく電磁クラッチ21を接続すると共に、エンジン20が回転中でかつシフタ11がNモードのときは、電磁クラッチ21を切断する。また、エンジン20が回転中でかつシフタ11がDモードまたはRモードのときは、電磁クラッチ21を接続する。
【0023】
これによると、エンジン20が回転中でかつシフタ11がNモードのときは、電磁クラッチ21の切断により、オイルポンプ2は停止されるため、常時運転の場合に較べると、空運転に伴うエネルギ損失を低減できる。また、エンジン20が回転中でかつシフタ11がDモードまたはRモードのときは、電磁クラッチ21の接続により、オイルポンプ2は駆動されるため、車両の据え切り時のパワーステアリング機能も確保できる。
【0024】
図6は第3の実施形態としてハイブリッド電気自動車への適用例を表すものであり、インテグラル型のパワーステアリング装置において、25は流量制御弁および圧力制御弁を持たないオイルポンプ(たとえば、ギヤポンプ)であり、その駆動手段としての電動モータ15を備える。
【0025】
ステアリングギヤボックス1の入力軸にステアリングシャフト4を介してステアリングホイール3が、同じく出力軸にピットマンアーム5を介してステアリングリンケージのドラックリンク6が連結される。そして、ステアリングホイール3を操作すると、その回転はステアリングギヤボックス1に入力され、パワーシリンダのアシスト力とともに出力される。この操舵出力は、ピットマンアーム5から各ナックルアームへと伝達され、運転者の操舵角に応じて車輪を操向する。
【0026】
電動モータ15の運転を制御するのがコントローラ26であり、ステアリングギヤボックス1に入力される操舵トルクTを検出するトルクセンサ27が設けられる。コントローラはイグニッションスイッチ12がオフのときに電動モータ15を停止する一方、イグニッションスイッチ12がオンのときは、図7のようにトルクセンサ27で検出される操舵トルクTに応じて電動モータ15の回転数を制御する。
【0027】
これによると、イグニッションスイッチ12がオンのときは、電動モータ15は操舵トルクTに応じた回転数に制御され、オイルポンプ25から操舵トルクTに応じた油量がステアリングボックス1へ供給され、油圧も操舵トルクTに応じて変化するため、車両の据え切り時においても、必要かつ十分なパワーアシスト力が得られるようになる。
【0028】
この場合、イグニッションスイッチ12のオンにより、電動モータ15は常時運転されるが、その回転数を操舵トルクTに応じて制御することにより、余分な油量を生じることもなく、オイルポンプ25のエネルギ損失を低減できる。
【0029】
なお、オイルポンプ25からステアリングギヤボックス1へ供給される油の最高圧力を制限するため、図9のように配管途中に過剰な油圧を低圧側(オイルリザーバ10)へ逃がす圧力制御弁28を設けることが望ましい。また、電動モータ15の制御特性については、図8のように操舵トルクTが所定値以下のときは電動モータ15を停止状態に維持するように不感帯を設定してもよい。
【0030】
第1の実施形態〜第3の実施形態においては、ハイブリッド電気自動車への適用例を説明したが、この発明はエンジンを動力源とする通常車両のパワーステアリング装置としても適用可能である。図4または図6において、図1と同じ部品は同じ符号を付ける。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態を表す構成図である。
【図2】同じく電動モータの制御特性を説明する表である。
【図3】同じくオイルポンプの特性図である。
【図4】第2の実施形態を表す一部構成図である。
【図5】同じく電磁クラッチの制御特性を説明する表である。
【図6】第3の実施形態を表す構成図である。
【図7】同じく電動モータの制御特性図である。
【図8】同じく電動モータの制御特性図である。
【図9】同じく圧力制御弁を付加する一部構成図である。
【符号の説明】
1 ステアリングギヤボックス
2,25 オイルポンプ
3 ステアリングホイール
4 ステアリングシャフト
5 ピットマンアーム
6 ドラックリンク
7 ナックルアーム
8 タイロッド
9 車輪
10 オイルリザーバ
11 シフタ
12 イグニッションスイッチ
15 電動モータ
16,23 コントローラ
21 電磁クラッチ
24 エンジン回転計
27 トルクセンサ
Claims (2)
- オイルポンプから供給される油圧でハンドルの操作力をアシストするパワーステアリング装置において、オイルポンプの駆動手段として電動モータを採用する一方、車両のイグニッションスイッチと、車両の変速操作手段として電気信号を発生するシフタと、これらの信号に基づいてイグニッションスイッチがオフまたはシフタがニュートラルのときはオイルポンプを停止すると共に、イグニッションスイッチがオンでかつシフタがニュートラル以外のときはオイルポンプを運転するように電動ポンプを制御する手段と、を設けたことを特徴とするパワーステアリング装置。
- オイルポンプから供給される油圧でハンドルの操作力をアシストするパワーステアリング装置において、エンジンからオイルポンプへの駆動力の伝達を断続するクラッチを設ける一方、エンジン回転を検出する手段と、車両の変速操作手段として電気信号を発生するシフタと、これらの信号に基づいてエンジンが停止中またはシフタがニュートラルのときはオイルポンプを停止すると共に、エンジンが回転中でかつシフタがニュートラル以外のときはオイルポンプを運転するように電磁クラッチを制御する手段と、を設けたことを特徴とするパワーステアリング装置。
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