JP5985260B2

JP5985260B2 - 電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置及びその作動制御方法

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Publication number: JP5985260B2
Application number: JP2012133405A
Authority: JP
Inventors: ソクジョン，デ; クイ，オン; ボパク，スウ
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2016-09-06
Anticipated expiration: 2032-06-13
Also published as: US20130030652A1; DE102012105516A1; JP2013028333A; CN102897209B; CN102897209A; DE102012105516A9; DE102012105516B4; US8954236B2

Description

本発明は、電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置及びその作動制御方法に係り、より詳しくは、車両の電動式パワーステアリング装置とエアコン用コンプレッサを機能統合のために一体化し、各作動モードの変換時、作動遅延（ｄｅｌａｙ）時間を短縮させることができる電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置及びその作動制御方法に関する。

周知の通り車両のパワーステアリング装置は、ステアリングホイールの各回転の操作力を軽減させるための装置であって、通常、油圧を用いたパワーステアリング（ＰｏｗｅｒＳｔｅｅｒｉｎｇ）方式が用いられてきた。油圧式パワーステアリング装置は、エンジンにより駆動される油圧ポンプからステアリングホイールの操作のための作動シリンダーに油圧を供給して駆動され、低速走行時にはステアリングホイールに対する操舵力を軽くし、高速走行時には走行安全性のために重くするものである。

最近の車には、走行速度に応じて操舵力を変化させるために電動式パワーステアリング装置（ＭＤＰＳ：ｍｏｔｏｒｄｒｉｖｅｎｐｏｗｅｒｓｔｅｅｒｉｎｇ）が搭載されている。電動式ステアリング装置は、図１２に示すように、モータの回転力により操向力をアシスト（ａｓｓｉｓｔ）する装置であって、操向のための動力発生用モータ１４と、モータ１４の出力軸とステアリングシャフト１０との間を連結するラック駆動型減速ギアボックス１２と、車速が入力されるとモータの駆動を制御するＥＣＵ３２と、で構成され、操向力をアシスト（ａｓｓｉｓｔ）する機能を有する。

一方、車両には電動式パワーステアリング装置だけでなく、エアコンを作動するための電動式コンプレッサにもモータが含まれている。図１３に示すように、電動式コンプレッサは、インバータ３４をはじめとしてモータ３６及びコンプレッサ３０が組み込まれた装置であって、エアコンをオンすると、モータ３６の駆動によりコンプレッサ３０が作動する構造を有する。上述のように、車両は電動式パワーステアリング装置、電動式コンプレッサなど様々なモータを含むため、部品数、組み立て工数及び製造費用が増加し、他の部品の設置空間を減少させるなどの問題点がある。

特開２００４−１８９１４０号公報

本発明の目的は、上述した点を考慮してなされたものであって、車両の電動式パワーステアリング装置のモータを電動式コンプレッサ用モータとしても使用し、モータの機能統合による部品数と作業工数の低減を図ることができる、電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、車両の電動式パワーステアリング装置と電動式コンプレッサを１つのモータで作動するよう共用化した一体化した装置において、各作動モードの変換時、モータの減速制御及びクラッチのオン／オフ制御を同時に実施し、作動モードの変換時の遅延（ｄｅｌａｙ）時間を短縮することができる電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法を提供することにある。

本発明による電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置は、ステアリングシャフトに連結された減速ギアボックスと、減速ギアボックスに操向力を提供するモータと、前記減速ギアボックスとモータの第１軸との間に装着され、モータの動力を減速ギアボックスに伝達または解除する第１電磁石クラッチと、前記モータの動力をコンプレッサ側に伝達する動力伝達ギアセットと、モータの第２軸と動力伝達ギアセットの入力側との間に装着され、モータの動力を動力伝達ギアセットに伝達または解除する第２電磁石クラッチと、前記動力伝達ギアセットの出力側に連結されるエアコン用コンプレッサと、を含んで構成されることを特徴とする。

本発明の一実施例による電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法は、電動式パワーステアリング装置と電動式コンプレッサを駆動するためのモータの回転力が第１電磁石クラッチのオンにより減速ギアボックスに伝達され、運転者の操舵時にアシストが行われるＭＤＰＳモード作動段階と、モータの回転力が第２電磁石クラッチのオンによりコンプレッサに伝達され、室内冷房のための冷媒圧縮作動が行われるエアコンモード作動段階と、モータの回転力が減速ギアボックス及びコンプレッサに同時に連結され、パワーステアリング装置とコンプレッサが同時に作動されるＭＤＰＳ＋エアコンモード作動段階と、を含み、ステアリングホイールに対する運転者の操舵操作があるか否かを確認し、エアコン作動モードからＭＤＰＳモードに変換される時、第２電磁石クラッチをオフすると共にモータの回転方向に応じて第１電磁石クラッチのオン時点を異なるように適用してＭＤＰＳモードが作動されることを特徴とする。

本発明の他の実施例による電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法は、電動式パワーステアリング装置と電動式コンプレッサを駆動するためのモータの回転力が第１電磁石クラッチのオンにより減速ギアボックスに伝達され、運転者の操舵時にアシストが行われるＭＤＰＳモード作動段階と、モータの回転力が第２電磁石クラッチのオンによりコンプレッサに伝達され、室内冷房のための冷媒圧縮作動が行われるエアコンモード作動段階と、モータの回転力が減速ギアボックス及びコンプレッサに同時に連結され、パワーステアリング装置とコンプレッサが同時に作動されるＭＤＰＳ＋エアコンモード作動段階と、を含み、前記ＭＤＰＳモードからエアコン作動モードに変換される時、第１電磁石クラッチをオフすると共に第２電磁石クラッチをオンした後、エアコンのオン前の運転者の操舵方向によるモータの現在回転方向と同一になるようにエアコンの稼働のためのモータの回転方向を決めて加速する制御が行われることを特徴とする。

本発明によれば、車両の電動式パワーステアリング（ＭＤＰＳ）に用いられるモータが、電動式エアコン用コンプレッサを駆動させる用途も兼ねるようにして部品数の低減及びそれによる製造費用の低減を実現でき、組み立て作業工数を低減でき、部品搭載空間をさらに確保してパッケージのレイアウトを改善することができる。特に、電動式パワーステアリングモータは両方向回転が必要であり、コンプレッサは一方向回転だけが必要である点を考慮して、モータとコンプレッサとの間に動力伝達ギアセットを組み込むことにより、モータの両方向の回転力をコンプレッサの駆動に利用できるため、コンプレッサの作動効率を増大させることができる。

本発明によれば、車両の電動式パワーステアリング（ＭＤＰＳ）に用いられるモータが、電動式エアコン用コンプレッサを駆動させる用途も兼ねるようにして、各作動モードの変換時（特に、エアコン作動モードからＭＤＰＳモードへの変換時）、モータの現在回転方向と運転者の操舵操作による必要回転方向に応じてモータの減速制御を異なるように適用すると共に減速ギアボックスに連結された第１電磁石クラッチのオン時点を異なるように適用することにより、作動モードの変換時の遅延（ｄｅｌａｙ）時間を短縮でき、それによってＭＤＰＳの応答性を改善することができる。

また、車両の電動式パワーステアリング（ＭＤＰＳ）に用いられるモータが、電動式エアコン用コンプレッサを駆動させる用途も兼ねるようにして、各作動モードの変換時（特に、ＭＤＰＳモードからエアコン作動モードへの変換時）、モータの現在回転方向を、エアコンが作動するためのモータの回転方向に決めてエアコンの作動のためのＲＰＭ水準まで加速することにより、ＭＤＰＳ作動モードからエアコン作動モードへの変換時の遅延（ｄｅｌａｙ）時間を短縮でき、それによってＭＤＰＳ作動モードからエアコン作動モードへの応答性を向上させることができる。

本発明による電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置を示す構成図である。本発明による電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置を示す斜視図である。本発明による電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の動力伝達ギアセットを示す斜視図である。本発明による電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の動力伝達ギアセットの作動図である。本発明による電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動モードを説明する概略図である。本発明による電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法に対する一実施例を説明するフローチャートである。本発明による電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法に対する一実施例を具体的に説明するフローチャートである。本発明による電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法に対する一実施例であって、モードの変換時期を説明する波形図である。本発明による電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法に対する他の実施例を説明するフローチャートである。本発明による電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法に対する他の実施例を説明するフローチャートである。本発明による電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法に対する他の実施例であって、モードの変換時期を説明する波形図である。従来の電動式パワーステアリングの構成を示す概略図である。従来の電動式コンプレッサの構成を示す概略図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

上述ノように、電動式パワーステアリング装置は、ＥＣＵが車両速度に応じてモータを制御して最適の操向感を運転者に提供するもので、モータの駆動によりラック駆動型ステアリングシャフトが左右に移動することで操向が行われる。

図２に示すように、ステアリングシャフト１０には、モータ１４の動力を減速させてステアリングシャフト１０に伝達する減速ギアボックス１２の出力端が連結され、減速ギアボックス１２の入力端には操向のための動力を提供するモータ１４が連結される。モータ１４は、両方向に回転するモータであり、両側端を通して第１軸及び第２軸が突出した形態を有する。図１及び図２に示すように、減速ギアボックス１２の入力端とモータ１４の第１軸との間には通常の第１電磁石クラッチ１６が装着され、モータ１４の動力を減速ギアボックス１２に伝達または解除する役割をする。

より詳しくは、第１電磁石クラッチ１６が減速ギアボックス１２の入力ギア（図示せず）に連結された状態で、第１電磁石クラッチ１６に電流が印加されると、モータ１４の第１軸に第１電磁石クラッチ１６が移動してくっつくようになって動力の伝達が行われ、逆に電流の印加が解除されると、第１電磁石クラッチ１６はリターンスプリング（図示せず）の復原力によりモータ１４の第１軸から離れて動力の伝達が解除される。一方、モータ１４の反対側に突出している第２軸２８には、モータ１４の動力をコンプレッサ３０側に伝達する動力伝達ギアセット２０が連結される。この時、モータ１４の第２軸２８と動力伝達ギアセット２０の駆動ギア２１との間にはモータ１４の動力を動力伝達ギアセット２０に伝達または解除する第２電磁石クラッチ１８が装着される。

具体的には、第２電磁石クラッチ１８に駆動ギア２１の軸が連結された状態で、第２電磁石クラッチ１８に電流が印加されると、モータ１４の第２軸２８に第２電磁石クラッチ１８が移動すると共に第２電磁石クラッチ１８の一面の中心に形成されている連結溝２６に角張った第２軸２８が挿入結合されることにより、モータ１４の動力が駆動ギア２１に伝達され、逆に電流印加が解除されると、第２電磁石クラッチ１８はリターンスプリング（図示せず）の復原力によりモータ１４の第２軸２８から離れて動力伝達が解除される。

図３を参照して、動力を伝達可能にするためにモータとコンプレッサを連結する動力伝達ギアセットの構成を説明する。動力伝達ギアセット２０の一構成では、駆動ギア２１の中心軸が第２電磁石クラッチ１８に連結され、駆動ギア２１の歯面には第１及び第２ワンウェイベアリング２２、２３が同時に噛み合う。この時、第１ワンウェイベアリング２２には、コンプレッサ３０のボディ部にヒンジにより連結された動力伝達媒介ギア２４が同軸に連結され、第２ワンウェイベアリング２３には、コンプレッサ３０の入力軸と一体に連結された出力ギア２５が同軸に連結される。第１及び第２ワンウェイベアリング２２、２３は、自転車の後輪ベアリングのように一側方向にだけ動力を伝達するワンウェイクラッチのようなベアリングであって、第１及び第２ワンウェイベアリング２２、２３は相異なる一方向に回転する時には動力を伝達し、相異なる他方向に回転する時には動力を遮断する。

具体的には、第１ワンウェイベアリング２２は、駆動ギア２１が反時計方向に回転する時、動力伝達媒介ギア２４に動力を伝達し、駆動ギア２１が時計方向に回転する時、空回転しながら動力を遮断する機能を行い、また、第２ワンウェイベアリング２３は、駆動ギア２１が時計方向に回転する時、出力ギア２５に動力を伝達し、駆動ギア２１が反時計方向に回転する時、空回転しながら動力を遮断する機能を行う。この時、動力伝達媒介ギア２４と出力ギア２５は、互いに平行に配列され、動力伝達を可能にするために各歯面が互いに噛み合う。

次に、このような構成における本発明の電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置に対する作動フローを説明する。図５に示すように、本発明の電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動モードは、車両走行時の操向のためのＭＤＰＳ作動モードと、駐停車時のエアコンだけが作動するエアコン作動モードと、操向及びエアコンが両方とも作動するＭＤＰＳ＋エアコン作動モードと、を含む。

ＭＤＰＳ作動モードは、電動式パワーステアリング装置による操向モードであって、第１電磁石クラッチ１６に電流が印加されて第１電磁石クラッチ１６がモータ１４の第１軸に結合され、第２電磁石クラッチ１８には電流が印加されないため、モータ１４の動力が伝達されない状態となる。したがって、モータ１４の動力が第１電磁石クラッチ１６により減速ギアボックス１２に伝達されると共にステアリングシャフト１０には減速ギアボックス１２の出力動力が伝達されて動作することで、モータ１４による操向が行われる。

エアコン作動モードは、例えば、電動式パワーステアリング装置による操向が行われていない駐停車時にエアコンを作動する作動モードであって、第２電磁石クラッチ１８に電流が印加されて第２電磁石クラッチ１８がモータ１４の第２軸２８に結合され、第１電磁石クラッチ１６には電流が印加されないため、モータ１４の動力が減速ギアボックス１２に伝達されない状態となる。したがって、モータ１４の動力が第２電磁石クラッチ１８により動力伝達ギアセット２０に伝達されると共にコンプレッサ３０が作動してエアコンが作動することになる。

ＭＤＰＳ＋エアコン作動モードは、操向が行われると共にエアコンが同時作動するモードであって、上述したＭＤＰＳ作動モード及びエアコン作動モードが同時に行われる。

エアコン作動モードと、ＭＤＰＳ＋エアコン作動モードにおいて、コンプレッサに動力が伝達される過程を図４の（Ａ）と（Ｂ）を参照して詳細に説明する。先ず、モータ１４が時計方向に回転して駆動すると、第２電磁石クラッチ１８により駆動ギア２１に動力が伝達されると共に駆動ギア２１もモータ１４と同じ時計方向に回転する。この時、駆動ギア２１に同時に噛み合っている第１及び第２ワンウェイベアリング２２、２３のうち、動力伝達媒介ギア２４と同軸に連結された第１ワンウェイベアリング２２は、空回転しながら動力を遮断する役割をし、第２ワンウェイベアリング２３は、反時計方向に回転しながら駆動ギア２１の動力を出力ギア２５に伝達する。したがって、出力ギア２５が反時計方向に回転しながらコンプレッサ３０の駆動が行われてエアコンが作動する。

一方、モータ１４が操向のために反時計方向に駆動すると、第２電磁石クラッチ１８により駆動ギア２１に動力が伝達されると共に駆動ギア２１もモータ１４と同じ反時計方向に回転する。この時、駆動ギア２１に同時に噛み合っている第１及び第２ワンウェイベアリング２２、２３のうち、動力伝達媒介ギア２４と同軸に連結された第１ワンウェイベアリング２２は、時計方向に回転しながら動力伝達媒介ギア２４に動力を伝達し、第２ワンウェイベアリング２３は、空回転しながら出力ギア２５に対する動力を遮断する役割をする。したがって、動力伝達媒介ギア２４が時計方向に回転すると共に動力伝達媒介ギア２４に噛み合っている出力ギア２５が反時計方向に回転しながらコンプレッサ３０の駆動が行われるようになってエアコンが作動する。

この構成に基づいた本発明の一実施例による電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法を説明する。図１及び図２に示すように、ステアリングシャフト１０には、モータ１４の動力を減速させてステアリングシャフト１０に伝達する減速ギアボックス１２の出力端が連結され、減速ギアボックス１２の入力端には操向のための動力を提供するモータ１４が連結され、この時のモータ１４は、両方向に回転するモータであり、両側端を通して第１軸及び第２軸が突出した形態を有する。

この時、減速ギアボックス１２の入力端とモータ１４の第１軸との間には通常の第１電磁石クラッチ１６が装着され、モータ１４の動力を減速ギアボックス１２に伝達または解除する役割をする。より詳しくは、第１電磁石クラッチ１６が減速ギアボックス１２の入力ギア（図示せず）に連結された状態で、第１電磁石クラッチ１６に電流が印加されると、モータ１４の第１軸に第１電磁石クラッチ１６が移動してくっつくようになって、ＭＤＰＳギアボックス、すなわち、減速ギアボックス１２にモータの動力が伝達されて操向のためのアシスト動作が行われる。逆に、電流の印加が解除されると、第１電磁石クラッチ１６はリターンスプリング（図示せず）の復原力によりモータ１４の第１軸から離れて動力の伝達が解除される。

一方、モータ１４の反対側に突出している第２軸には、モータ１４の動力をコンプレッサ３０側に伝達する動力伝達用遊星ギアセットの動力伝達ギアセット２０が連結され、モータ１４の第２軸と動力伝達ギアセット２０の駆動ギアとの間にはモータ１４の動力を動力伝達ギアセット２０に伝達または解除する第２電磁石クラッチ１８が装着される。したがって、第２電磁石クラッチ１８に動力伝達用遊星ギアセットの動力伝達ギアセット２０の駆動ギア軸が連結された状態で、第２電磁石クラッチ１８に電流が印加されると、モータ１４の第２軸に第２電磁石クラッチ１８が移動して結合されることにより、モータ１４の動力が遊星ギアセット、すなわち、動力伝達ギアセット２０の駆動ギアに伝達されてコンプレッサの高速回転作動が行われる。

図５に示すように、本発明の電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動モードは、車両走行時の操向のためのＭＤＰＳ作動モードと、駐停車時のエアコンだけが作動するエアコン作動モードと、操向及びエアコンが両方とも作動するＭＤＰＳ＋エアコン作動モードと、を含む。

エアコン作動モードは、例えば、電動式パワーステアリング装置による操向が行われていない駐停車時のエアコンを作動する作動モードであって、第２電磁石クラッチ１８に電流が印加されて第２電磁石クラッチ１８がモータ１４の第２軸に結合され、第１電磁石クラッチ１６には電流が印加されないため、モータ１４の動力が減速ギアボックス１２に伝達されない状態となる。したがって、モータ１４の動力が第２電磁石クラッチ１８により動力伝達ギアセット２０に伝達されると共にコンプレッサ３０が作動してエアコンが作動することになる。

一方、ＭＤＰＳ＋エアコン作動モードは、操舵トルクの小さい操向が行われると共にエアコンが同時に作動するモードであって、上述したＭＤＰＳ作動モード及びエアコン作動モードが同時に行われる。しかし、エアコンモードからＭＤＰＳモードへの変換時、各モード別のＲＰＭ差（ＭＤＰＳ：〜２０００ｒｐｍ、Ａ／Ｃ：〜６０００ｒｐｍ）により、そしてＭＤＰＳ減速ギアボックス１２側の第１電磁石クラッチ１６とコンプレッサ３０側の第２電磁石クラッチ１８が単一のモータ１４にそれぞれくっついたり離れたりする場合にかかる時間により、モード変換遅延（ｄｅｌａｙ）時間が発生する問題がある。

特に、エアコンモードでフル（ＦＵＬＬ）稼働させて、モータが時計方向に６０００ｒｐｍ回転する場合、運転者が反対方向に操舵操作をしてＭＤＰＳモードへの変換が行われる時、モータは反時計方向に２０００ｒｐｍの回転が必要となる。この時、モータの減速→コンプレッサ側の第２電磁石クラッチのオフ→ＭＤＰＳ側の第１電磁石クラッチのオン→モータの再加速（反時計）などの過程が行われるため、エアコンモードからＭＤＰＳモードに変換される時に遅延（ｄｅｌａｙ）時間が発生する問題がある。

この問題を解決するため、本発明の電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法を具体的に説明する。図６から図８に示すように、電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置は、単一のモータ１４の回転力が第１電磁石クラッチ１６のオンにより減速ギアボックス１２に伝達され、運転者の操舵時にアシストが行われるＭＤＰＳモード作動段階と、単一のモータ１４の回転力が第２電磁石クラッチ１８のオンによりコンプレッサ３０に伝達され、室内冷房のための冷媒圧縮作動が行われるエアコンモード作動段階と、モータ１４の回転力が減速ギアボックス１２及びコンプレッサ３０に同時に連結され、パワーステアリング装置とコンプレッサが同時に作動されるＭＤＰＳ＋エアコンモード作動段階と、を含む。

本発明の一実施例によれば、エアコン作動モードからＭＤＰＳモードに変換される時、モータ１４の現在回転方向と運転者の操舵操作によるモータの必要回転方向に応じてモータの減速制御を異なるように適用し、それと同時に減速ギアボックスに連結された第１電磁石クラッチのオン時点を異なるように適用することにより、エアコン作動モードからＭＤＰＳモードへの作動モードの変換時の遅延（ｄｅｌａｙ）時間を最小化した点に主眼点がある。

このために、図６の太い破線部分及び図７のフローチャートに示すように、先ず、第２電磁石クラッチ１８がモータ１４に連結され、モータ１４の高速回転によるコンプレッサ３０の駆動が行われるエアコンモードの作動中に、運転者の操舵操作があるか否かを確認する段階が先行するが、運転者によるステアリングホイールの操舵操作があるか否か及びその方向はステアリングホイール側に装着されるトルクセンサにより感知することができる。

次に、運転者によるステアリングホイールの操舵操作が行われると、第２電磁石クラッチ１８に対する電流を遮断して第２電磁石クラッチ１８をオフする。これにより、モータ１４の回転動力がコンプレッサ３０側にそれ以上伝達されることはない。次に、モータ１４の現在回転方向（例えば、コンプレッサを駆動させた時計方向）と、ステアリングホイールの操舵方向（時計方向）によるモータの必要回転方向（例えば、時計方向）が同じである場合、モータの現在速度と必要速度が同じになるまでモータ１４を減速させる。

例えば、モータの現在速度が６０００ｒｐｍで、必要速度が２０００ｒｐｍであれば、現在速度を必要速度の２０００ｒｐｍまで減速させる。このようにモータの現在速度と必要速度が同じになる瞬間、第１電磁石クラッチ１６に電流を供給してオンすることにより、モータ１４の動力が減速ギアボックス１２に伝達され、運転者が所望する時計方向の操舵に対するアシストが行われる。

反面、第２電磁石クラッチ１８をオフした後、モータ１４の現在回転方向（例えば、コンプレッサを駆動させた時計方向）とステアリングホイールの操舵方向（反時計方向）によるモータの必要回転方向（例えば、反時計方向）が逆である場合、モータの現在速度がゼロになるまでモータ１４を減速させる。次に、モータの現在速度がゼロになる瞬間、第１電磁石クラッチ１６に電流を供給してオンすることにより、モータ１４の動力が減速ギアボックス１２に伝達され、運転者が所望する反時計方向の操舵に対するアシストが行われる。

一方、運転者の操舵トルクが基準値以下である場合は、第１及び第２電磁石クラッチ１６、１８が同時にモータ１４に連結されてＭＤＰＳ作動モード及びエアコン作動モードが同時に作動されるＭＤＰＳ＋エアコン作動モードが実行される。

また、前記構成に基づいた本発明の他の実施例による電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法を説明する。上述したように、本発明の電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動モードは、車両走行時の操向のためＭＤＰＳ作動モードと、駐停車時のエアコンだけが作動するエアコン作動モードと、操向及びエアコンが両方とも作動するＭＤＰＳ＋エアコン作動モードと、を含む。

エアコン作動モードは、例えば、電動式パワーステアリング装置による操向が行われていない駐停車時にエアコンを作動する作動モードであって、第２電磁石クラッチ１８に電流が印加されて第２電磁石クラッチ１８がモータ１４の第２軸に結合され、第１電磁石クラッチ１６には電流が印加されないため、モータ１４の動力が減速ギアボックス１２に伝達されない状態となる。したがって、モータ１４の動力が第２電磁石クラッチ１８により動力伝達遊星ギアセットの動力伝達ギアセット２０に伝達されると共にコンプレッサ３０が作動してエアコンが作動することになる。

一方、ＭＤＰＳ＋エアコン作動モードは、操舵トルクの小さい操向が行われると共にエアコンが同時に作動するモードであって、上述したＭＤＰＳ作動モード及びエアコン作動モードが同時に行われる。しかし、各作動モードにおいて、ＭＤＰＳモードからエアコンモードへの変換時、モータの回転方向を決める制御が行われないことにより、モード変換遅延時間が発生する問題がある。

例えば、ＭＤＰＳモード（運転者がステアリングホイールを右側方向に操舵、モータの回転方向：ＣＷ）の作動後、エアコンのオン（Ａ／ＣのＯＮ）信号及び運転者のステアリングホイールに対する未操舵信号が感知されると、モータ１４の現在速度がゼロになる時点まで待機する時間とエアコンを稼働するためのＲＰＭ水準までモータ１４を反時計方向（ＣＣＷ）に再加速する時間など、エアコンの作動に時間がかかることになるため、結局ＭＤＰＳモードからエアコンモードへの変換時、長い遅延時間が発生する問題がある。

この問題を解決するため本発明の他の実施例による電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法を具体的に説明する。図９〜図１１に示すように、電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置は、単一のモータ１４の回転力が第１電磁石クラッチ１６のオンにより減速ギアボックス１２に伝達され、運転者の操舵時にアシストが行われるＭＤＰＳモード作動段階と、単一のモータ１４の回転力が第２電磁石クラッチ１８のオンによりコンプレッサ３０に伝達され、室内冷房のための冷媒圧縮作動をするエアコンモード作動段階と、モータ１４の回転力が減速ギアボックス１２及びコンプレッサ３０に同時に連結され、パワーステアリング装置とコンプレッサが同時に作動されるＭＤＰＳ＋エアコンモード作動段階と、を含む。

本発明によれば、ＭＤＰＳモードからエアコン作動モードに変換される時、第１電磁石クラッチ１６をオフすると共に第２電磁石クラッチ１８をオンした後、エアコンのオン前の運転者の操舵方向によるモータ１４の現在回転方向と同一になるようにエアコンの稼働のためのモータ１４の回転方向を決めて加速する制御が行われることにより、ＭＤＰＳモードからエアコン作動モードへの変換遅延（ｄｅｌａｙ）時間を最小化した点に主眼点がある。

図９の太い破線部分に示すように、運転者がステアリングホイールを操舵する時、ＭＤＰＳモードが作動し、運転者によるステアリングホイールの操舵が感知されないと共にエアコンスイッチをオン（ｏｎ）すると、エアコン作動モードに変換される。この時、運転者によるステアリングホイールの操舵操作があるか否か及びその方向はステアリングホイール側に装着されるトルクセンサにより感知することができる。次に、運転者によるステアリングホイールの操舵が感知されないと共にエアコンスイッチをオン（ｏｎ）すると、第１電磁石クラッチ１６に対する電流を遮断してオフする。これにより、モータ１４の回転力がＭＤＰＳ減速ギアボックス１２側にそれ以上伝達されることはない。

次に、第１電磁石クラッチ１６をオフすると共に第２電磁石クラッチ１８をオンした後、エアコンのオン前の運転者の操舵方向によるモータの現在回転方向と同一になるようにエアコンの稼働のためのモータの回転方向を決めると共にエアコンの稼働のためのＲＰＭまで加速する制御が行われる。

本発明の好ましい一実施例として、上記のようにＭＤＰＳモードからエアコン作動モードへの変換時、第１電磁石クラッチ１６をオフすると共に第２電磁石クラッチ１８をオンした後、エアコンのオン前の運転者のステアリングホイールの右側操舵によるモータ１４の現在回転方向が時計方向であれば、モータ１４の回転方向を時計方向に決めると共にエアコンの作動のための回転速度まで加速する制御が行われる。

また、本発明の好ましい他の実施例として、上記のようにＭＤＰＳモードからエアコン作動モードへの変換時、第１電磁石クラッチ１６をオフすると共に第２電磁石クラッチ１８をオンした後、エアコンのオン前の運転者のステアリングホイールの左側操舵によるモータ１４の現在回転方向が反時計方向であれば、モータ１４の回転方向を反時計方向に決めてエアコンを作動するための回転速度まで加速する制御が行われる。

上述のように、ＭＤＰＳモードからエアコン作動モードへの変換時、モータ１４を減速させる過程なしに、ＭＤＰＳモード時のモータ１４の回転方向をエアコン作動時にもそのまま維持しながらエアコンの稼働のためのＲＰＭ水準まで加速すれば良いため、ＭＤＰＳ作動モードからエアコン作動モードへの変換時の遅延（ｄｅｌａｙ）時間を短縮させることができる。同様に、運転者の操舵トルクが基準値以下である場合は、第１及び第２電磁石クラッチ１６，１８が同時にモータ１４に連結されてＭＤＰＳ作動モード及びエアコン作動モードが同時に作動されるＭＤＰＳ＋エアコン作動モードが実行される。

１０ステアリングシャフト
１２減速ギアボックス
１４モータ
１６第１電磁石クラッチ
１８第２電磁石クラッチ
２０動力伝達ギアセット
２１駆動ギア
２２第１ワンウェイベアリング
２３第２ワンウェイベアリング
２４動力伝達媒介ギア
２５出力ギア
２６連結溝
２８第２軸
３０コンプレッサ
３２ＥＣＵ
３４インバータ
３６モータ

Claims

ステアリングシャフト（１０）に連結された減速ギアボックス（１２）と、
減速ギアボックス（１２）に操向力を提供するモータ（１４）と、
減速ギアボックス（１２）とモータ（１４）の第１軸との間に装着され、モータ（１４）の動力を減速ギアボックス（１２）に伝達または解除する第１電磁石クラッチ（１６）と、
モータ（１４）の動力をコンプレッサ（３０）側に伝達する動力伝達ギアセット（２０）と、
モータ（１４）の第２軸と動力伝達ギアセット（２０）の入力側との間に装着され、モータ（１４）の動力を動力伝達ギアセット（２０）に伝達または解除する第２電磁石クラッチ（１８）と、
動力伝達ギアセット（２０）の出力側に連結されるエアコン用コンプレッサ（３０）と、
を含んで構成されることを特徴とする電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置。
動力伝達ギアセット（２０）は、
モータ（１４）の第２軸に第２電磁石クラッチ（１８）により連結される駆動ギア（２１）と、
駆動ギア（２１）に同時に噛み合う第１及び第２ワンウェイベアリング（２２、２３）と、
第１ワンウェイベアリング（２２）と同軸に連結される動力伝達媒介ギア（２４）と、
一側端は第２ワンウェイベアリング（２３）と同軸に連結され、他側端はコンプレッサ（３０）の入力軸に連結される出力ギア（２５）と、で構成されることを特徴とする請求項１に記載の電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置。
動力伝達媒介ギア（２４）と出力ギア（２５）は、平行に配列され、動力伝達を可能にするために互いに噛み合うことを特徴とする請求項２に記載の電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置。
第１ワンウェイベアリング（２２）は、駆動ギア（２１）が反時計方向に回転する時、動力伝達媒介ギア（２４）に動力を伝達し、駆動ギア（２１）が時計方向に回転する時、空回転しながら動力を遮断することを特徴とする請求項２に記載の電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置。
第２ワンウェイベアリング（２３）は、駆動ギア（２１）が時計方向に回転する時、出力ギア（２５）に動力を伝達し、駆動ギア（２１）が反時計方向に回転する時、空回転しながら動力を遮断することを特徴とする請求項２に記載の電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置。
電動式パワーステアリング装置と電動式コンプレッサを駆動するためのモータ（１４）の回転力が第１電磁石クラッチ（１６）のオンにより減速ギアボックス（１２）に伝達され、運転者の操舵操作によりアシストが行われるＭＤＰＳモード作動段階と、
モータ（１４）の回転力が第２電磁石クラッチ（１８）のオンによりコンプレッサ（３０）に伝達され、室内冷房のための冷媒圧縮作動が行われるエアコンモード作動段階と、
モータ（１４）の回転力が減速ギアボックス（１２）及びコンプレッサ（３０）に同時に連結され、パワーステアリング装置とコンプレッサが同時に作動されるＭＤＰＳ＋エアコンモード作動段階と、
を含み、
ステアリングホイールに対する運転者の操舵操作があるか否かを確認し、エアコン作動モードからＭＤＰＳモードに変換される時、第２電磁石クラッチ（１８）をオフすると共にモータ（１４）の回転方向に応じて第１電磁石クラッチ（１６）のオン時点を異なるように適用してＭＤＰＳモードが作動されることを特徴とする電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法。
前記エアコン作動モードからＭＤＰＳモードに変換される時、第２電磁石クラッチ（１８）をオフすると共にモータ（１４）の現在回転方向と必要回転方向が同じである場合、モータの現在速度と必要速度が同じになるまでモータ（１４）を減速させ、同じになる瞬間、第１電磁石クラッチ１６に電流を供給してオンすることを特徴とする請求項６に記載の電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法。
前記エアコン作動モードからＭＤＰＳモードに変換される時、第２電磁石クラッチ（１８）をオフすると共にモータ（１４）の現在回転方向と必要回転方向が逆である場合、モータの現在速度がゼロになるまでモータ（１４）を減速させ、ゼロ時点になる瞬間、第１電磁石クラッチ（１６）に電流を供給してオンすることを特徴とする請求項６に記載の電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法。
電動式パワーステアリング装置と電動式コンプレッサを駆動するためのモータ（１４）の回転力が第１電磁石クラッチ（１６）のオンにより減速ギアボックス（１２）に伝達され、運転者の操舵操作によりアシストが行われるＭＤＰＳモード作動段階と、
モータ（１４）の回転力が第２電磁石クラッチ（１８）のオンによりコンプレッサ（３０）に伝達され、室内冷房のための冷媒圧縮作動が行われるエアコンモード作動段階と、
モータ（１４）の回転力が減速ギアボックス（１２）及びコンプレッサ（３０）に同時に連結され、パワーステアリング装置とコンプレッサが同時に作動されるＭＤＰＳ＋エアコンモード作動段階と、
を含み、
前記ＭＤＰＳモードからエアコン作動モードに変換される時、第１電磁石クラッチ（１６）をオフすると共に第２電磁石クラッチ（１８）をオンした後、エアコンのオン前の運転者の操舵方向によるモータの現在回転方向と同一になるようにエアコンの稼働のためのモータの回転方向を決めて加速する制御が行われることを特徴とする電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法。
前記ＭＤＰＳモードからエアコン作動モードに変換される時、第１電磁石クラッチ（１６）をオフすると共に第２電磁石クラッチ（１８）をオンした後、エアコンのオン前の運転者のステアリングホイールの右側操舵によるモータ（１４）の現在回転方向が時計方向であれば、モータ（１４）の回転方向を時計方向に決めてエアコンを作動するための回転速度まで加速することを特徴とする請求項９に記載の電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法。
前記ＭＤＰＳモードからエアコン作動モードに変換される時、第１電磁石クラッチ（１６）をオフすると共に第２電磁石クラッチ（１８）をオンした後、エアコンのオン前の運転者のステアリングホイールの左側操舵によるモータ（１４）の現在回転方向が反時計方向であれば、モータ（１４）の回転方向を反時計方向に決めてエアコンを作動するための回転速度まで加速することを特徴とする請求項９に記載の電動式パワーステアリングとコンプレッサの一体化装置の作動制御方法。