JP6169314B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、パワーステアリング装置に係り、詳しくはキックバック現象を防止するための油圧制御技術に関する。

自動車の多くには、油圧又はモータの力を用いて運転者の操舵を補助するパワーステアリング装置が設けられている。
油圧式パワーステアリング装置では、エンジン及びモータ等の原動機により駆動される油圧ポンプによって作動油を操舵補助機構に供給し、当該操舵補助機構において操舵に応じた操舵アシストトルクを発生させている。

また、近年、駐停車や信号待ちの間にエンジンを自動的に停止させ、発進時には自動的に再始動させることで燃費や排ガス性能を向上させる、いわゆるアイドルストップ・オートスタート（自動停止再始動）制御が行われている。
このような自動停止再始動制御が行われる車両において、ステアリングホイールを大きく切った旋回状態のままで車両を停止させて、エンジンが自動停止されると、油圧ポンプも停止することとなり、急激に操舵アシストトルクが低下する。車両の車輪は直進走行時の位置に戻るよう構成されており、旋回状態で操舵アシストトルクが急激に低下すると、車輪が直進走行時の位置に戻ろうとするのと同時にステアリングホイールも周方向に急激に戻される、いわゆるキックバック現象が生じる。

このようなキックバック現象を防止すべく、旋回操舵状態にありパワーステアリング装置に供給される作動油の圧力が所定値以上である場合には、エンジンの自動停止条件が成立してもエンジン自動停止制御は行わず、エンジンをアイドリング状態に保持するエンジン自動停止制御技術がある（特許文献１参照）。

特開２０００−１６１１００号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術のように、ステアリングホイールを旋回操舵している時にエンジン自動停止制御を行わないものとすると、当該エンジン自動停止制御を実行する機会が減少し、燃費向上効果が低下するという問題がある。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジン等の原動機における自動停止制御を実行する機会を減少させることなくのステアリングホイールに対する不快なキックバック現象を抑制することのできるパワーステアリング装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１のパワーステアリング装置では、運転者の操舵に応じて車輪を転向させる操舵手段と、原動機により駆動されて作動油の供給を行う第１のポンプと、補機モータにより駆動されて作動油の供給を行う第２のポンプと、前記第１のポンプ又は前記第２のポンプにより供給される作動油の油圧により前記操舵手段の操舵に対し操舵アシストトルクを付与する操舵補助機構と、前記操舵手段の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記原動機のアイドルストップ条件が成立したときに前記原動機を停止させる原動機自動停止手段と、前記アイドルストップ条件が成立すると、前記操舵角検出手段により検出された操舵角に応じた目標回転数に前記補機モータを制御し、前記補機モータの回転数が前記目標回転数に達すると、前記原動機自動停止手段により前記原動機を停止させる油圧供給制御手段と、を備えることを特徴としている。

請求項２のパワーステアリング装置では、請求項１において、前記油圧供給制御手段は、前記原動機の回転の停止後から所定時期までに前記第２のポンプの回転が停止するよう、前記補機モータにより、当該第２のポンプの回転数を漸減させることを特徴としている。
請求項３のパワーステアリング装置では、請求項１または２において、前記油圧供給制御手段は、前記アイドルストップ条件が成立すると、前記操舵角検出手段により検出された前記操舵角が大きいほど、前記目標回転数を高くして前記補機モータを制御することで前記操舵角に応じた作動油を供給することを特徴としている。

上記手段を用いる本発明の請求項１のパワーステアリング装置によれば、油圧による操舵アシストトルクを付与する操舵補助機構へと作動油を供給する油圧ポンプとして、原動機により駆動する第１のポンプと、補機モータにより駆動する第２のポンプとを備えており、原動機のアイドルストップ条件が成立して原動機を自動的に停止させる際には、当該原動機の回転が停止するまでに、第２のポンプにより操舵角に応じた油圧供給を行うよう補機モータを制御する。

つまり、原動機の自動停止（アイドルストップ）に伴い第１のポンプからの油圧供給が低下していくのに対して、第２のポンプにより操舵角に応じた油圧供給を行う。これにより、原動機の自動停止時に大きな旋回操舵等を行っていたとしても、操舵補助手段への油圧供給は確保されることから、キックバック現象を防止することができる。また、このように旋回操舵停車時にもキックバック現象なく原動機の自動停止を行えることで、原動機の自動停止の機会を減少させる必要もなく、燃費向上効果を拡大することができる。

請求項２のパワーステアリング装置によれば、原動機を自動停止させた後は、所定時期までに第２のポンプの回転を停止するよう、前記補機モータにより第２のポンプの回転数を漸減させる。
このように、原動機の回転停止後は、徐々に第２のポンプの回転数を低下させて、操舵アシストトルクを徐々に減少させることで急激なキックバック現象を抑制しつつ、補機モータを停止させることができる。これにより原動機の回転停止後にキックバック現象を抑制しながら補機モータによる電力消費も抑えることができる。

請求項３のパワーステアリング装置によれば、アイドルストップ条件が成立して原動機を自動的に停止させる際には、当該原動機の回転が停止するまでに、操舵角が大きいほど第２のポンプの回転数を高くする。これにより、容易に操舵角に応じた油圧供給を行うことができる。

本発明の一実施形態に係るパワーステアリング装置を備えた車両の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係るパワーステアリング装置のＥＣＵ４４が実行するエンジン自動停止時の油圧供給制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るパワーステアリング装置を備えた車両の概略構成図であり、同図に基づき説明する。
図１に示すように、本実施形態のパワーステアリング装置を搭載する車両は、駆動源としてエンジン２（原動機）及び走行用モータ４を備えたハイブリッド電気自動車である。

エンジン２は、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の一般的に自動車に用いられる内燃機関であり、ここでは特にその種類を問わない。
エンジン２と走行用モータ４との間にはクラッチ６が設けられており、当該クラッチ６の入力軸にはエンジン２の出力軸が、当該クラッチ６の出力軸には走行用モータ４の回転軸がそれぞれ連結されている。

走行用モータ４は発電も可能な例えば永久磁石式同期電動機であり、走行用モータ４の回転軸は変速機８の入力軸と連結されている。そして、変速機８の出力軸は図示しないがプロペラシャフト、差動装置、及び駆動軸等を介して駆動輪へと駆動力が伝達されるよう構成されている。
また、車両には、図示しない車輪に対して転向操作を行うステアリングホイール１０（操舵手段）が設けられており、当該ステアリングホイール１０の回転を伝達するステアリングシャフト１２には操舵補助機構１４が設けられている。当該操舵補助機構１４は、ステアリングホイール１０による操舵に応じて油圧による操舵アシストトルクを付与する機能を有する。当該操舵補助機構１４は、作動油が循環する油圧回路を介して、当該車両に搭載されたリザーバタンク１６、メイン油圧ポンプ１８（第１のポンプ）、及びサブ油圧ポンプ２０（第２のポンプ）と接続されている。

詳しくは、当該操舵補助機構１４には、作動油が供給される供給経路３０と、余分な作動油を排出する排出経路３２が接続されている。そして、当該排出経路３２は、作動油を貯留するリザーブタンク１６に接続されている。
リザーバタンク１６には、排出経路３２の他、メイン油圧ポンプ１８へと接続されたメイン吸入経路３４、及びサブ油圧ポンプ２０と接続されたサブ吸入経路３６が接続されている。

メイン油圧ポンプ１８は、エンジン２の回転が伝達されるよう構成されており、当該エンジン２を動力源として回転駆動することで、リザーバタンク１６に貯留された作動油を吸入する。そして、当該メイン油圧ポンプ１８には上記供給経路３０に合流するメイン吐出経路３８が接続されており、メイン油圧ポンプ１８から吐出される作動油は当該メイン吐出経路３８から供給経路３０を介して操舵補助機構１４に供給される。

また、サブ油圧ポンプ２０は、車両に搭載された補機モータ２２の回転が伝達されるよう構成されており、当該補機モータ２２を動力源として回転駆動することで、リザーバタンク１６に貯留された作動油を吸入する。なお、当該補機モータ２２は図示しない補機用バッテリからの電力供給を受けて駆動するものとする。そして、当該サブ油圧ポンプ２０には、上記供給経路３０に合流するサブ吐出経路４０が接続されており、サブ油圧ポンプ２０から吐出される作動油は当該サブ吐出経路４０から供給通路３０を介して操舵補助機構１４に供給される。

当該サブ吐出経路４０には、供給経路３０に合流する手前に逆止弁４２が設けられており、当該逆止弁４２により供給経路３０からサブ油圧ポンプ２０へと作動油が逆流するのが防止されている。つまり、サブ吸入経路３６からサブ吐出経路４０の逆止弁４２が設けられている位置までは、メイン油圧ポンプ１８を含む油圧経路から独立している。

また、車両には、各種制御を行うＥＣＵ（電子コントロールユニット）４４が搭載されている。
ＥＣＵ４４は、ステアリングホイール１０に対する操舵角を検出する操舵角センサ（操舵角検出手段）４６、車速を検出する車速センサ４８、アクセルの踏込量を検出するアクセルセンサ５０、ブレーキの踏込量を検出するブレーキセンサ５２等の各種センサ類と電気的に接続されており、これらの検出情報を取得可能である。また、ＥＣＵ４４はエンジン２、補機モータ２２、及び操舵補助機構１４等と電気的に接続されており、当該各種装置の作動情報等を取得、演算等して、これら各種装置の制御を行うことが可能である。

例えば、本実施形態におけるＥＣＵ４４は、メイン油圧ポンプ１８及びサブ油圧ポンプ２０を用いての作動油の供給を制御する油圧供給制御を行う。詳しくは、ＥＣＵ４４は、車両がエンジン２による走行をしている場合等でエンジン２が駆動状態にある場合には、補機モータ２２を停止して、メイン油圧ポンプ１８のみを駆動して操舵補助機構１４に作動油を供給する。一方、車両が走行用モータ４のみでの走行を行っている場合等で、エンジン２が停止している場合には、補機モータ２２を駆動してサブ油圧ポンプ２０により操舵補助機構１４に作動油を供給する。

また、ＥＣＵ４４は、所定のエンジン自動停止条件（所定の停止条件）を満たした際には、エンジン２への燃料供給を停止する、いわゆるエンジン自動停止制御（アイドルストップ）を行う（原動機自動停止手段）。さらに当該ＥＣＵ４４は、エンジン２の自動停止後に所定のエンジン自動始動条件を満たした際には、エンジン２をクランキングさせて燃料供給を再開することで当該エンジン２を再始動させる、いわゆるエンジン自動始動制御（オートスタート）を行う。このようにＥＣＵ４４は、いわゆるエンジン自動停止再始動（アイドルストップ・オートスタート）制御を行うものである。

ここで、所定のエンジン自動停止条件とは、例えば、車速が略０であり、ブレーキペダルが踏み込まれており、且つアクセルペダルの踏み込まれていない状態である。所定のエンジン自動始動条件は、上記エンジン自動停止条件が満たされなくなった状態、即ちブレーキペダルの踏み込みが解除、又はアクセルペダルが踏み込まれた場合である。

特に本実施形態におけるＥＣＵ４４は、エンジン自動停止制御時に、ステアリングホイール１０に対するキックバック現象を抑制するようエンジン自動停止時の油圧供給制御を行う（油圧供給制御手段）。
以下、ＥＣＵ４４が実行するエンジン自動停止時の油圧供給制御について詳しく説明する。

図２を参照すると、本発明の一実施形態に係るパワーステアリング装置のＥＣＵ４４が実行するエンジン自動停止時の油圧供給制御ルーチンを示すフローチャートが示されており、以下同フローチャートに基づき説明する。
まず、ステップＳ１として、ＥＣＵ４４は、上述したエンジン自動停止条件が成立しているか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合は、当該ルーチンをリターンする。一方、当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、次のステップＳ２に進む。

ステップＳ２において、ＥＣＵ４４は、補機モータ２２を制御してサブ油圧ポンプ２０を作動させる。このときＥＣＵ４４は、図２のステップＳ２に示す、
操舵角に応じてサブ油圧ポンプ２０の回転数が設定されるマップに基づき、補機モータ２２を制御する。当該マップは、操舵角センサ４６により検出される操舵角が大きいほどサブ油圧ポンプ２０から操舵補助機構１４への作動油供給量を増やすべく、エンジン自動停止条件成立時における操舵角が大きいほどサブ油圧ポンプ２０の回転数を高くするよう設定されている。なお、当該マップでは、操舵角が所定の角度まで達した後はサブ油圧ポンプの回転数を一定値としているが、これに限られるものではなく、操舵角の上限値までサブ油圧ポンプ２０の回転数が上昇するマップとしても構わない。

そして、ステップＳ２において、操舵角に応じたサブ油圧ポンプ２０の回転数に達すると、次のステップＳ３に進む。
ステップＳ３において、ＥＣＵ４４は、エンジン２を停止させるべく当該エンジン２への燃料供給を停止する。これによりエンジン２の回転数は減少していき、メイン油圧ポンプ１８による作動油供給量は低下するが、上記ステップＳ２においてサブ油圧ポンプ２０により操舵角に応じた作動油供給量はまかなえているので、操舵アシストトルクが減少することはない。

続くステップＳ４において、ＥＣＵ４４は、エンジン回転数が略０であるか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合は、当該ステップＳ４の判別を繰り返す。一方、当該判別結果が真（Ｙｅｓ）となった場合、即ちエンジン２の回転が停止した場合には、次のステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、ＥＣＵ４４は、補機モータ２２を制御してサブ油圧ポンプ２０を停止させる。このときＥＣＵ４４は、図２のステップＳ５に示す、時間に応じてサブ油圧ポンプの回転数が設定されるマップに基づき、補機モータ２２を制御する。当該マップは、エンジン２の回転が停止してから、所定時間に達するまで一定の割合でサブ油圧ポンプの回転数を漸減させるよう設定されている。

こうしてステップＳ５において、ＥＣＵ４４は、所定時間後にサブ油圧ポンプ２０の回転数を０にまで低下させた後、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、ＥＣＵ４４は補機モータ２２への電力供給を停止させることで補機モータ２２を停止させ、当該ルーチンを終了する。
以上のように、ＥＣＵ４４は、エンジン２の自動停止条件が成立し、エンジン２への燃料供給を停止するまでに、操舵角が大きいほどサブ油圧ポンプ２０の回転数を高くして、操舵角に応じた作動油供給を行う。つまり、エンジン２の自動停止に伴いメイン油圧ポンプ１８からの油圧供給が低下していくのに対して、サブ油圧ポンプ２０により操舵角に応じた油圧供給を行う。これにより、エンジン自動停止条件が成立した時に大きな旋回操舵等を行っていたとしても、操舵補助機構１４への油圧供給は確保されていることから、キックバック現象を防止することができる。

また、このように旋回操舵停車時にもキックバック現象なくエンジン２の自動停止を行えることで、エンジン２の自動停止の機会を減少させる必要なく、燃費向上効果を拡大することができる。
さらに、エンジン２の回転が停止した後は、徐々にサブ油圧ポンプ２０の回転数を低下させ、操舵アシストトルクを徐々に減少させることで、急激なキックバック現象を抑制しつつ、補機モータ２２を停止させることができる。これによりエンジン２の回転停止後にキックバック現象を抑制しながら補機モータ２２による電力消費も抑えることができる。

以上で本発明に係るパワーステアリング装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
上記実施形態の車両は、エンジン２と走行用モータ４との間にクラッチ６の設けられたハイブリッド電気自動車であるが、本発明が適用可能な車両は当該構成のハイブリッド電気自動車に限られるものではない。例えば、エンジンと走行用モータが常時連結され、走行用モータと変速機との間にクラッチが設けられた構成のハイブリッド電気自動車にも適用可能である。さらに、当該パワーステアリング装置を備える車両は、第１の油圧ポンプと、電動の第２の油圧ポンプを備えた車両に適用可能であり、ハイブリッド電気自動車に限られるものではない。

また、上記実施形態のメイン油圧ポンプ１８はエンジン駆動であるが、駆動源は原動機であればよく、例えば走行用モータにより駆動するものであっても構わない。
また、上記実施形態の油圧回路の構成はこれに限られるものではない。例えば、上記実施形態では、リザーバタンク１６からメイン吸入経路３４とサブ吸入経路３６のそれぞれが接続されているが、リザーバタンクには１つの吸入経路のみ接続し、途中でメイン吸入経路とサブ吸入回路とに分岐する構成としても構わない。また、上記実施形態では、メイン吐出経路３８とサブ吐出経路４０とが供給経路３０に合流しているが、合流せずにそれぞれ独立して操舵補助機構に接続された構成としても構わない。

また、上記実施形態のＥＣＵ４４は、エンジン自動停止制御時の油圧供給制御において、操舵角に応じてサブ油圧ポンプを回転させた後（ステップＳ２）にエンジン２への燃料供給を停止させているが（ステップＳ３）、エンジンの燃料供給を停止させ、エンジンの回転が停止するまでの間に、操舵角に応じてサブ油圧ポンプを回転させればよい。従って、例えば上記実施形態の図２に示すステップＳ２とステップＳ３を入れ替えても構わない。

２ エンジン（原動機）
４ 走行用モータ
１０ ステアリングホイール（操舵手段）
１４ 操舵補助機構
１８ メイン油圧ポンプ（第１のポンプ）
２０ サブ油圧ポンプ（第２のポンプ）
２２ 補機モータ
４４ ＥＣＵ（原動機自動停止手段、油圧供給制御手段）
４６ 操舵角センサ（操舵角検出手段）

Claims (3)

1. 運転者の操舵に応じて車輪を転向させる操舵手段と、
   原動機により駆動されて作動油の供給を行う第１のポンプと、
   補機モータにより駆動されて作動油の供給を行う第２のポンプと、
   前記第１のポンプ又は前記第２のポンプにより供給される作動油の油圧により前記操舵手段の操舵に対し操舵アシストトルクを付与する操舵補助機構と、
   前記操舵手段の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   前記原動機のアイドルストップ条件が成立したときに前記原動機を停止させる原動機自動停止手段と、
   前記アイドルストップ条件が成立すると、前記操舵角検出手段により検出された操舵角に応じた目標回転数に前記補機モータを制御し、前記補機モータの回転数が前記目標回転数に達すると、前記原動機自動停止手段により前記原動機を停止させる油圧供給制御手段と、
   を備えることを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 前記油圧供給制御手段は、前記原動機の回転の停止後から所定時期までに前記第２のポンプの回転が停止するよう、前記補機モータにより、当該第２のポンプの回転数を漸減させることを特徴とする請求項１記載のパワーステアリング装置。
3. 前記油圧供給制御手段は、前記アイドルストップ条件が成立すると、前記操舵角検出手段により検出された前記操舵角が大きいほど、前記目標回転数を高くして前記補機モータを制御することで前記操舵角に応じた作動油を供給することを特徴とする請求項１又は２記載のパワーステアリング装置。

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