JP5831142B2 - 油圧パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
油圧パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール2の操作を転舵輪4に伝達するステアリング装置10と、ステアリングホイール2の操作に必要な力を補助するアシスト装置20と、アシスト装置20を制御する制御部30とを有する。
運転者がステアリングホイール2を操作したとき、ステアリングシャフト11がステアリングホイール2とともに回転する。ラックアンドピニオン機構12は、ステアリングシャフト11の回転運動を転舵シャフト13の軸方向の直線運動に変換する。したがって、転舵シャフト13は、ラックアンドピニオン機構12から伝達される力により軸方向に移動する。そして、転舵シャフト13の軸方向への移動にともないタイロッド3が転舵輪4の舵角を変更する。
アシスト装置20は、転舵シャフト13に油圧を付与するパワーシリンダー21と、パワーシリンダー21に作動油を供給する電動ポンプ24と、パワーシリンダー21への作動油の流れを制御する電動バルブ装置40と、作動油を貯留する貯留部27とを備える。なお、パワーシリンダー21は「操舵補助装置」に相当する。また、電動ポンプ24は「オイルポンプ」に相当する。
(a)第1油圧室21Aおよび第2油圧室21Bのうち一方を作動油供給先として、この作動油供給先へ流れる作動油の流量の制御。
(b)第1油圧室21Aおよび第2油圧室21Bのうち他方(すなわち、作動油供給先と異なる方)を作動油排出元として、この作動油排出元から流れる作動油の流量の制御。
(c)第1油圧室21Aおよび第2油圧室21Bのうち一方である作動油供給先と、他方である作動油排出元とを切り替える制御。
(a)ポンプ吸入油路91は、貯留部27と電動ポンプ24とを互いに接続する。電動ポンプ24は、貯留部27からポンプ吸入油路91を通して作動油を吸入する。
(b)ポンプ吐出油路92は、電動ポンプ24と電動バルブ装置40のポンプポート72(図2)とを互いに接続する。電動ポンプ24は、ポンプ吐出油路92を通して作動油を電動バルブ装置40に吐出する。
(c)第1供給油路93は、電動バルブ装置40の第1ポート73(図2)とパワーシリンダー21の第1油圧室21Aとを互いに接続する。電動バルブ装置40は、第1供給油路93を通して作動油を第1油圧室21Aに供給する。
(d)第2供給油路94は、電動バルブ装置40の第2ポート74(図2)とパワーシリンダー21の第2油圧室21Bとを互いに接続する。電動バルブ装置40は、第2供給油路94を通して作動油を第2油圧室21Bに供給する。
(e)排出油路95は、電動バルブ装置40のタンクポート75(図2)と貯留部27とを互いに接続する。電動バルブ装置40は、排出油路95を通して作動油を貯留部27に排出する。
(f)連通油路96は、第1供給油路93と第2供給油路94とを互いに接続する。連通油路96が開放されているとき、かつ、第1油圧室21Aの油圧および第2油圧室21Bの油圧が互いに異なるとき、油圧室21A,21B間の連通油路96を作動油が流れる。
図2に示されるように、電動バルブ装置40は、電動モーター50と回転角センサ60とロータリーバルブ70とを収納するハウジング41と、電動モーター50のローター54とロータリーバルブ70の弁体76とを兼ねるシャフト42と、ハウジング41とともにシャフト42を覆うカバー43とを有する。なお、ハウジング41は「弁筐体」に相当する。また、シャフト42は「出力軸」に相当する。
図4(a)に示されるように、第1相コイル53Aに通電することにより、第1相コイル53Aが第1磁石56Aおよび第3磁石56Cを吸引して、ローター54が、図3の回転中立位置から矢印Y1の方向に回転する。こうして回転中立位置から回転した図4(a)のローター54の位置を「第1回転位置」とする。
中立モードにおいて電動ポンプ24(図2)から吐出された作動油は、ポンプ吐出油路92、ポンプポート72の円環溝72Aと連通孔72B、および第2弁体溝76Bを通って、各ポート73,74の縦軸溝73C,74C(図11)とに供給される。また、作動油は、各ポート73,74の縦軸溝73C,74Cから、第1弁体溝76A、入口連通孔76C、内部空間42S、出口連通孔76D(図2)、タンクポート75、および排出油路95を通って、電動バルブ装置40から貯留部27に排出される。
第1モードにおいて電動ポンプ24(図2)から吐出された作動油は、ポンプ吐出油路92、ポンプポート72の円環溝72Aと連通孔72B、第2弁体溝76B、第1ポート73の縦軸溝73C(図12)と連通孔73Bと円環溝73A、および第1供給油路93(図2)を通って、第1油圧室21Aに供給される。すなわち、電動バルブ装置40においては図12中の矢印R1で示すように作動油が流れる。
第2モードにおいて電動ポンプ24(図2)から吐出された作動油は、ポンプ吐出油路92、ポンプポート72の円環溝72Aと連通孔72B、第2弁体溝76B、第2ポート74の縦軸溝74C(図13)と連通孔74Bと円環溝74A、および第2供給油路94(図2)を通って、第2油圧室21Bに供給される。すなわち、電動バルブ装置40においては図13中の矢印R3で示すように作動油が流れる。
(a)第1油圧室21Aへの作動油の供給量を変更する第1供給開度。
(b)第2油圧室21Bへの作動油の供給量を変更する第2供給開度。
(c)第1油圧室21Aからの作動油の排出量を変更する第1排出開度。
(d)第2油圧室21Bからの作動油の排出量を変更する第2排出開度。
第1供給開度は、第1ポート73の縦軸溝73Cと第2弁体溝76Bとを互いに連通する通路の面積に相当する。また、第2供給開度は、第2ポート74の縦軸溝74Cと第2弁体溝76Bとを互いに連通する通路の面積に相当する。また、第1排出開度は、第1ポート73の縦軸溝73Cと第1弁体溝76Aとを互いに連通する通路の面積に相当する。また、第2排出開度は、第2ポート74の縦軸溝73Cと第2弁体溝76Bとを互いに連通する通路の面積に相当する。
制御部30は、ステアリングホイール2の操作状態に応じて電動バルブ装置40の弁体76の位置を制御する。すなわち、ステアリングホイール2の操作が行なわれないとき、制御部30は、ローター54の回転位置が回転中立位置となるように電動モーター50を制御して、電動バルブ装置40を中立モードとする。また、ステアリングホイール2が右方向に回転操作されるとき、制御部30は、ローター54の回転位置が第1回転位置となるように電動モーター50を制御して、電動バルブ装置40を第1モードとする。また、ステアリングホイール2が左方向に回転操作されるとき、制御部30は、ローター54の回転位置が第2回転位置となるように電動モーター50を制御して、電動バルブ装置40を第2モードとする。
制御部30は、トルクセンサ14を用いて操舵部材であるステアリングシャフト11に作用する操舵トルクを検出するとともに、操舵トルクに基づいて電動モーター50を制御する。すなわち、ステアリングホイール2の操作に応じて電動モーター50を制御する。このとき、電動モーター50が回転させるシャフト42の一部、すなわち弁体部42Cが、作動油の流量を調整するロータリーバルブ70の弁体76として構成されているため、電動モーター50のローター54とロータリーバルブ70の弁体76とが一体的に回転する。そして、制御部30は、回転角センサ60を用いて一部がロータリーバルブ70の弁体76として構成されたシャフト42の回転角度、すなわちロータリーバルブ70の弁体76の回転角度を検出するとともに、弁体76の回転角度に基づいて電動モーター50を制御する。すなわち、制御部30は、弁体76の回転角度の制御において、回転角センサ60により検出された弁体76の回転角度に基づいてフィードバック制御を行う。
本実施形態の油圧パワーステアリング装置1は以下の効果を奏する。
(1)油圧パワーステアリング装置1は電動モーター50のシャフト42の回転角度を検出する回転角センサ60を有し、ロータリーバルブ70は、電動モーター50のシャフト42と一体的に回転する弁体76と、ポンプ吐出油路92と第1供給油路93および第2供給油路94と接続される空間を内部に有するハウジング41とを有する。そして、制御部30は、電動モーター50の制御に回転角センサ60の出力を反映する。このような構成によれば、ロータリーバルブ70の弁体76が電動モーター50のシャフト42と一体的に回転して、回転角センサ60が電動モーター50のシャフト42の回転角度を検出する。そして、制御部30が電動モーター50の制御に回転角センサ60の出力を反映するため、ロータリーバルブ70の弁体76の角度制御を精度良く行うことができ、作動油の供給量を正確に制御することができる。
本発明は、上記実施形態以外の実施形態を含む。以下、本発明のその他の実施形態としての上記実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。
Claims (6)
- ステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトの回転を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構と、
前記ラックアンドピニオン機構の動作にともない軸方向に移動する転舵シャフトと、
オイルポンプと、
前記オイルポンプから供給される作動油により前記転舵シャフトに油圧を付与する操舵補助装置と、
前記ステアリングシャフトに機械的に連結されておらず前記オイルポンプから前記操舵補助装置に供給される作動油の流れを制御する流量制御弁と、
前記流量制御弁を駆動する電動モーターと、
前記オイルポンプと前記流量制御弁とを互いに接続する第1油路と、
前記操舵補助装置と前記流量制御弁とを互いに接続する第2油路と、
前記電動モーターの出力軸の回転角度を検出する回転角センサと、
前記ステアリングシャフトに作用する操舵トルクを検出するトルクセンサと、
検出された前記操舵トルクに基づいて前記電動モーターを制御する制御部と、を有し、
前記流量制御弁は、前記電動モーターの出力軸と一体的に回転する回転弁と、前記第1油路および前記第2油路と接続される空間を内部に有する弁筐体とを有し、
前記制御部は、前記電動モーターの制御に前記回転角センサの出力を反映する
ことを特徴とする油圧パワーステアリング装置。 - 請求項1に記載の油圧パワーステアリング装置において、
前記回転角センサは、前記電動モーターの出力軸と一体的に回転する第1センサ要素と、前記弁筐体のうちの前記第1センサ要素に対応する箇所に取り付けられる第2センサ要素とを有し、
前記電動モーターは、前記弁筐体に取り付けられるステーターと、前記電動モーターの出力軸のうちの前記ステーターと対応する位置に取り付けられるローターとを有する
ことを特徴とする油圧パワーステアリング装置。 - 請求項2に記載の油圧パワーステアリング装置において、
前記電動モーターの出力軸は、同出力軸の軸方向に沿って、前記回転弁、前記第1センサ要素、および前記ローターの順、または前記第1センサ要素、前記回転弁、および前記ローターの順に、前記回転弁、前記第1センサ要素、および前記ローターを有する
ことを特徴とする油圧パワーステアリング装置。 - 請求項2に記載の油圧パワーステアリング装置において、
前記電動モーターの出力軸は、同出力軸の軸方向に沿って、前記回転弁、前記第1センサ要素、および前記ローターの順、または前記回転弁、前記ローター、および前記第1センサ要素の順に、前記回転弁、前記第1センサ要素、および前記ローターを有し、
前記弁筐体は、前記回転弁を収容する第1収容室と、前記第1センサ要素および前記ローターを収容する第2収容室と、前記第1収容室および前記第2収容室を区画するオイルシールとを有する
ことを特徴とする油圧パワーステアリング装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の油圧パワーステアリング装置において、
前記回転角センサによる前記回転角度の検出可能範囲が360°未満である
ことを特徴とする油圧パワーステアリング装置。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の油圧パワーステアリング装置において、
前記電動モーターが有する前記出力軸の回転可能範囲が360°未満である
を特徴とする油圧パワーステアリング装置。
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