JP4881371B2 - コンプレッサと液圧ポンプのためのパワートレイン - Google Patents

Description

本発明は、自動車のコンプレッサと液圧ポンプのためのパワートレインであって、自動車はステアリングアシストのために、液圧的なパワーステアリングと電気的な重畳ステアリングとを有しており、コンプレッサと液圧ポンプとが自動車の駆動モータの共通の被駆動軸を介して駆動される形式のものに関する。

さらに本発明は、自動車のコンプレッサと液圧ポンプとを駆動するための方法であって、前記自動車は、ステアリングアシストのために、液圧的なパワーステアリングと電気的な重畳ステアリングとを有しており、コンプレッサと液圧ポンプとが自動車の駆動モータの共通の被駆動軸を介して駆動される形式のものに関する。

最近の自動車、特に商用車では、圧縮空気駆動されるシステムが多重に使用されている。例えば、ブレーキ、圧縮ばね、伝動装置等は、圧縮空気を駆動媒体として使用している。このようなシステムのコンセプトのもとで製造される際には、システムの運転安全性が継続的に維持するだけでなく、圧縮空気調達のための所要エネルギをできるだけ低く維持しなければならない。今日、圧縮空気調達のために使用されるコンプレッサを、圧縮空気を供給しない局面で、自動車のエンジンによって引き続き駆動させることが一般的である。しかしながらこの場合、供給される空気は、圧縮空気の調達のためには利用されず、周辺空気に放される。これにより典型的には、約１ｋｗの損出出力を引き起こす。

同様に通常自動車のエンジンによって駆動される別のシステムは液圧的なパワーステアリングである。液圧的なパワーステアリングは、停止時や、車両の入れ替えや運転速度を減じる場合に、運転者によって与えるべき操舵力を減じる。パワーステアリングとも言われるこのような操縦の所要出力は、アイドリング時に約１ｋＷであり、例えば、車両の入れ替えの際のように高い要求がある場合には８ｋＷまでとなる。このような形式の主要なシステムでは、ステアリングアシストの液圧ポンプをコンプレッサへの直結駆動によって駆動する。運転者に、純粋な操縦力支援の他にさらなる機能性を提供するために、いわゆる重畳ステアリングが開発された。このシステムでは、例えば電動モータとステアリングコラムにおける遊星歯車伝動装置とによって、付加的なトルクを、運転者のハンドモーメントに重畳させる。このような重畳ステアリングによって、目下の車両の運転状態に応じて例えば、電子的な安定性プログラム（ＥＳＰ）の信号を使用して、車両を安定化させるために操縦の修正を行うことができる。車両の速度並びに操縦速度に応じた可変的な変速のような機能も、重畳されたトルクを、運転者によってもたらされるトルクに応じて特徴づける可変のパワーアシストも実現することができる。

本発明の課題は、冒頭で述べた形式のパワートレインを、コンプレッサと液圧ポンプのエネルギ効率の良い運転を可能にするように改良することである。

この課題は、独立請求項の特徴により解決される。

有利な別の構成は、従属請求項に記載されている。

本発明によるパワートレインは、冒頭で述べた形式の先行技術において、コンプレッサとステアリングアシスト装置とに対する要求に応じて、被駆動軸を介してコンプレッサと液圧ポンプとに供給される出力を減じる手段が設けられていることを特徴としている。これにより、ほぼ必要に応じた、コンプレッサと液圧ポンプへの出力の供給が可能であり、不要なエネルギ消費は避けられる。この場合、例えば、コンプレッサと液圧ポンプの要求プロフィールに応じて、伝動装置等によって、伝達すべき出力を複数の段階で制御することができる。この場合、場合によっては、被駆動軸の側からの出力減少を、重畳ステアリングによる出力供給を高めることによって補償することもできる。

特に有利な構成では、コンプレッサの運転が必要でなく、必要なステアリングアシストを電気的な重畳ステアリングのみで賄える場合には、前記手段によって、被駆動軸を介してコンプレッサ及び液圧ポンプに供給される出力がゼロにまで減じられる。特に十分に高い走行速度のもとでは通常、ステアリングアシストは必要ない、もしくは比較的僅かにしか必要ではない。これは、重畳ステアリングのみによって賄うことができる。さらにコンプレッサが供給する必要がない場合には、コンプレッサ及び液圧ポンプへの被駆動軸を介した出力の流れを遮断することができる。

特に上記説明した関係で、有利には、前記手段がカップリングを有しており、該カップリングにより、コンプレッサと液圧ポンプへの出力の流れを遮断することができる。このような形式の遮断カップリングは、適当な運転状態の間、コンプレッサと液圧ポンプとを駆動モータから連結解除するために安価で堅牢な構成を成している。遮断カップリングは例えば、先行技術ではコンプレッサが周囲の空気に放出していたようなアイドリング供給の局面で操作することができる。

前記手段が電気的な制御装置を有しており、該制御装置は、供給されるパラメータ値に基づき、被駆動軸を介してコンプレッサおよび液圧ポンプに供給される出力をどの程度まで減じることができるかを決定するならば有利である。この場合、コンプレッサおよび液圧ポンプの目下の、及び／又は見込まれる、所要出力を特徴づける所定の測定値及び／又は調節値に応じて出力の流れの制御を行うことができる。車両の別の運転条件、例えば車両の目下の走行特性、液圧的、ニューマチック的、電気的なパラメータも考慮することができる。この関係で、制御の概念は、調節過程も含んでいる。

特に、液圧アキュムレータが設けられており、該液圧アキュムレータは、液圧的なパワーステアリングに対する突然の要求の際に、十分なステアリングアシストを提供することができるように充填状態に維持されていると有利である。例えば、液圧ポンプが被駆動軸によって出力を受け取らないまたは減じられた出力しか受け取らない場合のために、非常時のためにパワーステアリングを運転できる状態に維持しておくように、液圧によるステアリングアシスト装置を遮断することが必須である。この関係で、液圧ポンプの運転開始までの時間をつなぐために特に大きな液圧アキュムレータが設けられていると有利である。

本発明による方法では、冒頭で述べた先行技術において、コンプレッサとステアリングアシスト装置とに対する要求に応じて可能である場合には、被駆動軸を介してコンプレッサと液圧ポンプとに供給される出力を減じる。

このようにして、本発明の利点は、方法の範囲でも実現される。これは有利には、請求項７及び８に記載の方法の有利な構成にも言えることである。

本発明の根底をなすのは以下の思想である。

車両が、例えば高速道路を高速で走行する場合には、僅かなステアリングアシストしか必要ではない。これは例えば、重畳ステアリングのみによって賄うことができる。これにより、コンプレッサのための、ひいてはステアリングアシストポンプのための遮断カップリングを実現することができる。遮断カップリングは、インテリジェント制御されなければならない。遮断カップリングは、以下の条件が満たされた場合に操作される。

−コンプレッサが供給する必要がない、
−ステアリングによるパワーアシストに対する要求が僅かである。これは例えば、液圧系の圧力によって、および車両の速度によって算出される、
−緊急時のために液圧アキュムレータを充填した状態に維持するために、液圧によるパワーアシストが、適当な遮断装置によって遮断される。

さらに、カップリングが接続されるまでの時間を確実につなぐために、液圧アキュムレータを拡大することが提案される。

次に、本発明の有利な実施例を添付の図面につき詳しく説明する。

図１には、本発明によるパワートレインの構成がブロック図で示されている。この場合、このブロック図は概略的に、ステアリングアシスト装置の構成部分を示しており、ステアリングアシスト装置は液圧的なパワーステアリング１４と電気的な重畳ステアリング３６とを有している。さらに、図示されていない圧縮空気系の部分としての圧縮空気コンプレッサ１２と、自動車の内燃機関１６とが示されている。ここでは図面は、本発明の説明に必要な構成部分に限ったものである。内燃機関１６は被駆動軸３０を介して圧縮空気コンプレッサ１２と液圧ポンプ２４とに結合されている。被駆動軸３０は内燃機関１６とコンプレッサ１２との間に遮断カップリング２０を有している。液圧ポンプ２４はコンプレッサ１２の直結駆動部に連結されていて、液圧的なパワーステアリング１４の部分である。パワーステアリング１４はさらに、とりわけ液圧アキュムレータ２８と遮断装置２２とを含む液圧的な構成部分３２と液圧的なアクチュエータ３４とを有している。さらにステアリングアシスト装置は重畳ステアリング３６を有している。重畳ステアリング３６はとりわけ、遊星歯車伝動装置２６を介してステアリングコラム３８に接続されている電動モータ１８を有している。ステアリングコラム３８はステアリングホイール４０とステアリングギア４２に接続されていて、このステアリングギア４２はロッド・レバー装置を介して車輪４６に接続されている。さらに制御装置１０が設けられている。制御装置１０は制御ライン５０，５２を介して遮断カップリング２０と遮断装置２２とに接続されている。付加的に、信号ライン５４〜５８が、制御装置１０と、コンプレッサ１２、液圧ポンプ２４、電動モータ１８との間に設けられている。

最初にパワーステアリング１４の機能性を簡単に説明する。液圧ポンプ２４は、液圧系で必要な圧力を生ぜしめる。遮断装置２２によって、操縦のためのパワーアシスト装置を遮断することができ、従って、液圧ポンプ２４の停止時には、液圧系の圧力は一定に維持される。液圧的な構成部分３２は、液圧系の機能性のために必要な構成部分、例えば、弁や制御装置等を形成している。液圧アキュムレータ２８は、液圧系に突然高い出力が必要になった場合に十分な圧力を準備するために、液圧ポンプ２４の始動までに必要な時間をつなぐように設計されている。

装置の全体的な運転は以下のように行われる。内燃機関１６は、遮断カップリング２０が閉じられている状態で、コンプレッサ１２と液圧ポンプ２４とを駆動する。制御装置１０はとりわけ信号ライン５４〜５８と、場合によってはここに図示されていない別の情報ラインと、制御ライン５０，５２とを介して、システムの目下の状態を検出する。制御装置１０が、コンプレッサ１２が目下、圧縮空気を圧送する必要がないことを確認すると、制御装置１０は、液圧的なパワーステアリング１４に対する目下の要求プロフィールをチェックする。これにより、システムにより必要とされるトルクが、重畳ステアリング３６のみによって供給することができる程度に僅かなものであることが見込まれていることがわかると、制御装置１０は遮断装置２２を信号ライン５２を介して閉じ、これにより液圧によるパワーアシスト装置は中断される。次いで、制御装置１０は制御ライン５０によって遮断カップリング２０を分離し、これにより、内燃機関１６からコンプレッサ１２と液圧ポンプ２４への力の流れを分離する。このような運転状態では、コンプレッサ１２と液圧ポンプ２４とは主として内燃機関１６の出力を消費しない。場合によって行われるステアリングアシストは従って、電気的な重畳ステアリング３６によって行われる。電動モータ１８によってもたらすことのできない高いトルクが要求されるか、またはコンプレッサ１２が供給しなければならない場合は、制御装置１０が制御ライン５０を介して遮断カップリング２０を再び閉じ、コンプレッサ１２と液圧ポンプ２４とに再び出力を供給する。付加的に制御装置１０は制御ライン５２と遮断装置２２とを介して液圧的なパワーステアリング１４を作動させる。

図２には、本発明による方法の実行を説明するためのフローチャートが示されている。この方法は、ステップＳ１から始まる。ステップＳ２では、コンプレッサ１２に対する目下の要求プロフィールがチェックされる。この場合、コンプレッサ１２が供給しなければならないことが確認されると、ステップＳ３で、コンプレッサ１２を駆動装置に接続するカップリングが分離されているかどうかがチェックされる。このカップリングが分離されていたならば、ステップＳ４でこのカップリングは閉じられ、方法のスタート点に戻る。ステップＳ３で既にカップリングが閉じられている場合には、この方法は同様に再スタートされる。これに対してステップＳ２で、コンプレッサを遮断することができることが確認されると、ステップＳ５で液圧的なパワーステアリング１４に対する要求プロフィールがチェックされる。要求プロフィールが、システムの遮断を許さない場合には、ステップＳ６で、液圧的なパワーアシストが、目下遮断されているかどうかがチェックされる。遮断されている場合には、ステップＳ７で、液圧的なアシスト装置が作動され、方法のステップＳ３から続行される。液圧的なアシスト装置が既に作動されている場合には、すぐにステップＳ３から続けられる。システムの遮断を許すパワーステアリングプロフィールの場合には、ステップＳ８から方法が続けられる。ステップＳ８では再度、ステップＳ６と同様に、パワーアシスト装置が遮断されているかどうかがチェックされる。遮断されていない場合には、ステップＳ９でこの遮断が行われる。その後、この方法はステップＳ１０から続けられる。ここで、遮断カップリングが分離状態にあるかどうかがチェックされる。分離状態にない場合、カップリングはステップＳ１１で開かれる。次いで、この方法は、開かれたカップリングによって始点Ｓ１から続けられる。

上記記載、図面、請求項に開示された本発明の特徴は、個別にも、任意に組み合わされたものとしても、本発明の実現のために本質をなすものである。

本願発明によるパワートレインの構成を示したブロック図である。 本発明による方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０ 制御装置、 １２ コンプレッサ、 １４ パワーステアリング、 １６ 内燃機関、 １８ 電動モータ、 ２０ 遮断カップリング、 ２２ 遮断装置、 ２４ 液圧ポンプ、 ２６ 遊星歯車伝動装置、 ２８ 液圧アキュムレータ、 ３０ 被駆動軸、 ３２ 液圧的な構成部分、 ３４ 液圧アクチュエータ、 ３６ 重畳ステアリング、 ３８ ステアリングコラム、 ４０ ステアリングホイール、 ４２ ステアリングギア、 ４６ 車輪、 ５０，５２ 制御ライン、 ５４〜５８ 信号ライン

Claims (8)

1. 自動車のコンプレッサ（１２）と液圧ポンプ（２４）のためのパワートレイン（２０，３０）であって、前記自動車はステアリングアシスト装置を有しており、該ステアリングアシスト装置は液圧的なパワーステアリング（１４）と電気的な重畳ステアリング（３６）とを有しており、コンプレッサ（１２）と液圧ポンプ（２４）とが自動車の駆動モータ（１６）の共通の被駆動軸（３０）を介して駆動されており、コンプレッサ（１２）とステアリングアシスト装置とに対する要求に応じて、被駆動軸（３０）を介してコンプレッサ（１２）と液圧ポンプ（２４）とに供給される出力を減じる手段（１０，２０）が設けられており、コンプレッサ（１２）の運転が必要でなく、必要なステアリングアシストを電気的な重畳ステアリング（３６）のみで賄える場合には、前記手段（１０，２０）によって、被駆動軸（３０）を介してコンプレッサ（１２）及び液圧ポンプ（２４）に供給される出力がゼロにまで減じられることを特徴とする、自動車のコンプレッサと液圧ポンプのためのパワートレイン。
2. 前記手段がカップリング（２０）を有しており、該カップリングにより、コンプレッサ（１２）と液圧ポンプ（２４）への出力の流れを遮断することができる、請求項１記載のパワートレイン。
3. 前記手段が電気的な制御装置（１０）を有しており、該制御装置は、供給されるパラメータ値に基づき、被駆動軸（３０）を介してコンプレッサ（１２）および液圧ポンプ（２４）に供給される出力をどの程度まで減じることができるかを決定する、請求項１又は２記載のパワートレイン。
4. 液圧アキュムレータ（２８）が設けられており、該液圧アキュムレータは、液圧的なパワーステアリング（１４）に対する突然の要求の際に、十分なステアリングアシストを提供することができるように充填状態に維持されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のパワートレイン。
5. 被動軸を介して液圧的なパワーステアリング（１４）へ供給される出力の減少が、電気的な重畳ステアリング（３６）により供給される出力を高めることにより補償可能である、請求項１記載のパワートレイン。
6. 自動車のコンプレッサ（１２）と液圧ポンプ（２４）とを駆動するための方法であって、前記自動車は、ステアリングアシスト装置を有しており、該ステアリングアシスト装置は、液圧的なパワーステアリング（１４）と電気的な重畳ステアリング（３６）とを有しており、コンプレッサ（１２）と液圧ポンプ（２４）とが自動車の駆動モータの共通の被駆動軸（３０）を介して駆動されており、コンプレッサ（１２）とステアリングアシスト装置とに対する要求に応じて、被駆動軸（３０）を介してコンプレッサ（１２）と液圧ポンプ（２４）とに供給される出力を減じ、コンプレッサ（１２）の運転が必要でなく、必要なステアリングアシストを電気的な重畳ステアリング（３６）のみで賄える場合には、被駆動軸（３０）を介してコンプレッサ（１２）と液圧ポンプ（２４）とに供給される出力をゼロにまで減じることを特徴とする、自動車のコンプレッサと液圧ポンプとを駆動するための方法。
7. 適当なパラメータ値に基づき、被駆動軸（３０）を介してコンプレッサ（１２）および液圧ポンプ（２４）に供給される出力をどの程度まで減じることができるかを決定する、請求項６記載の方法。
8. 被動軸を介して液圧ポンプ（２４）へ供給される出力の減少を、電気的な重畳ステアリング（３６）により供給される出力を高めることにより補償する、請求項６記載の方法。

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