WO2009122877A1 - パワーステアリング装置 - Google Patents

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WO2009122877A1
WO2009122877A1 PCT/JP2009/054670 JP2009054670W WO2009122877A1 WO 2009122877 A1 WO2009122877 A1 WO 2009122877A1 JP 2009054670 W JP2009054670 W JP 2009054670W WO 2009122877 A1 WO2009122877 A1 WO 2009122877A1
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port
cylinder
power steering
control valve
oil
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PCT/JP2009/054670
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English (en)
French (fr)
Inventor
理 山本
隆明 野田
柳田　靖人
Original Assignee
ダイキン工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/08—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by type of steering valve used
    • B62D5/083—Rotary valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/065—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by specially adapted means for varying pressurised fluid supply based on need, e.g. on-demand, variable assist
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D5/083—Rotary valves
    • B62D5/0837—Rotary valves characterised by the shape of the control edges, e.g. to reduce noise

Definitions

  • the present invention relates to a power steering device, and more particularly to a power steering device that generates a steering assist force using an electric motor and a hydraulic pump when a steering wheel of a vehicle is operated.
  • a power steering device there is one that reduces the steering force of a vehicle using an electric motor and a hydraulic pump (for example, see Japanese Patent No. 2735743).
  • the power steering apparatus includes a vehicle ECU (electronic control unit) 101, an inverter 102, a motor 103, a hydraulic pump 104, a control valve 105, a power cylinder 106, and a tank 107 for storing oil.
  • the piston 126 is driven by the oil supplied from the hydraulic pump 104 through the control valve 105 to generate a steering assist force.
  • the power steering apparatus includes an input shaft 112 having a handle 111 coupled to one end, one end of the torsion bar 113 connected to the other end, and a worm shaft (not shown) having one end connected to the other end of the torsion bar 113. ing.
  • the worm shaft is inserted into the piston 126 in the axial direction, and is engaged with the piston 126 by a ball screw mechanism (not shown).
  • the piston 126 is connected to or integrally formed with the output shaft 114 and can move in the axial direction of the piston 126.
  • the movement of the steering wheel 111 in the steering direction is transmitted to the control valve 105 via the torsion bar 113, and the control valve 105 is switched according to the steering direction of the steering wheel 111.
  • the output shaft 114 of the power steering apparatus has a rack 115, and a sector gear 116 is engaged with the rack 115.
  • the angles of the tires 130 on both sides are changed simultaneously by a link mechanism connected to the shaft of the sector gear 116.
  • the hydraulic pump 104 and the control valve 105 of the power steering device are connected via an oil supply passage 131 between the pump port.
  • an oil passage 132 is connected to one cylinder port of the control valve 105 and one cylinder chamber of the power cylinder 106 via an oil passage 132, and an oil passage is connected to the other cylinder port of the control valve 105 and the other cylinder chamber of the power cylinder 106.
  • 133 is connected.
  • the discharge port of the control valve 105 is connected to the tank 107 via an oil passage 134.
  • the pump port communicates with both cylinder ports and the discharge port in the neutral position, so that oil flows even when the vehicle is running straight or when the vehicle is stopped, and excess electric power is generated by the motor 103. There is a problem that is consumed. Further, in the power steering device described above, when turning back so as to pass through the neutral position during steering, the oil from the pump port side is drawn into the oil flow returning from the cylinder chamber to the tank side when passing through the neutral position. There is a problem that the driver feels caught because the state of pulling out to the side occurs.
  • an object of the present invention is to provide a power steering device that can save energy with a simple configuration and can eliminate a feeling of catching during reverse steering.
  • a power steering device includes: A hydraulic pump; An electric motor for driving the hydraulic pump; An inverter that outputs a drive signal to the electric motor; A control valve for switching a flow path of oil supplied from the hydraulic pump; A power cylinder in which a piston is driven by the oil supplied from the hydraulic pump via the control valve to generate a steering assist force; A control unit for controlling the drive signal of the inverter, The control valve A pump port to which oil from the hydraulic pump is supplied, a first cylinder port connected to the first cylinder chamber on one side of the piston, and a second cylinder chamber on the other side of the piston A second cylinder port and a discharge port; In the state steered in one direction, the first cylinder port communicates with the pump port, and the second cylinder port communicates with the discharge port.
  • the first cylinder port In communication with the discharge port, the second cylinder port in communication with the pump port,
  • the pump port communicates with the first cylinder port and the second cylinder port, and the discharge port is connected to the pump port, the first cylinder port, and the second cylinder port. It is cut off.
  • the first cylinder port of the control valve is communicated with the pump port, and the second cylinder port is communicated with the discharge port, and supplied from the hydraulic pump to the pump port.
  • Oil is supplied from the first cylinder port to the first cylinder chamber of the power cylinder.
  • the piston of the power cylinder is driven by the oil supplied from the hydraulic pump through the control valve to generate a steering assist force.
  • the oil in the second cylinder chamber of the power cylinder is discharged from the discharge port.
  • the first cylinder port of the control valve is communicated with the discharge port, and the second cylinder port is communicated with the pump port, so that the oil supplied from the hydraulic pump to the pump port is Supply from the 2-cylinder port to the second cylinder chamber of the power cylinder.
  • the piston of the power cylinder is driven in the reverse direction by the oil supplied from the hydraulic pump through the control valve to generate a steering assist force.
  • the oil in the first cylinder chamber of the power cylinder is discharged from the discharge port.
  • the control valve When the steering wheel while traveling straight or stopped is not steered at the neutral position, the control valve is in a neutral state, the pump port communicates with the first cylinder port and the second cylinder port, and the pump port and the first cylinder port.
  • the control signal is controlled by the control unit to maintain, for example, a state in which oil is filled in the first and second cylinder chambers of the power cylinder. Drive the hydraulic pump to the extent you want. By doing so, oil hardly flows in the state where the assist is not working, the flow rate of useless oil can be suppressed, the power consumption can be reduced while suppressing the heat generation of the electric motor, and energy saving can be achieved.
  • the pump port communicates with the first cylinder port and the second cylinder port, and the discharge port is shut off with respect to the pump port, the first cylinder port and the second cylinder port.
  • the oil in the first and second cylinder chambers does not return to the tank side via the first and second cylinder ports and the discharge port when passing through the neutral position by reverse steering. Oil does not escape through the tank. As a result, it is possible to suppress the phenomenon that the steering wheel operation is caught during the turn-back steering.
  • control unit is configured to maintain the state in which the first and second cylinder chambers of the power cylinder are filled with oil when the control valve is in a neutral state.
  • the inverter is controlled so that the electric motor is rotated at a lower speed than during steering.
  • the control unit controls the inverter to rotate the electric motor at a lower speed than during steering, so that the first and second cylinder chambers of the power cylinder are placed.
  • control valve is a rotary valve.
  • the rotation at the time of steering of the handle can be used as it is for the switching operation of the control valve, and it is not necessary to convert the rotational motion into the direct motion motion. Can be simplified and the size can be reduced.
  • the rotary valve has a sleeve and a cylindrical rotor that is rotatably fitted in the sleeve,
  • a groove is provided on the outer periphery of the rotor so that predetermined ports among the plurality of ports provided in the sleeve communicate with each other according to the rotation of the rotor.
  • the groove of the rotor is provided to be inclined with respect to the generatrix direction along a plane in contact with the outer peripheral surface of the rotor.
  • the rotor is provided with a groove inclined with respect to the generatrix direction along a plane in contact with the outer peripheral surface of the rotor on the outer periphery of the rotor that is rotatably fitted in the sleeve of the rotary valve.
  • a predetermined port among a plurality of ports provided in the sleeve according to the rotation of the sleeve communicates with the groove, the opening area between the groove and the port facing the groove with the rotation of the rotor Since the oil pressure gradually changes and the oil pressure changes smoothly when the rotary valve is switched, the oil pressure does not change suddenly and there is no sense of incongruity in steering operation.
  • the hydraulic pump is a gear pump.
  • the first and second cylinder chambers of the power cylinder are rotated at a very low speed in order to maintain the state filled with oil.
  • This makes it possible to supply oil and reduce power consumption.
  • it is suitable for low-speed operation in terms of self-priming, etc. compared to a vane pump normally used in a power steering device, and is simple in structure and suitable for downsizing and cost reduction.
  • a hydraulic sensor for detecting the pressure of oil supplied from the hydraulic pump to the control valve;
  • the control unit controls the drive signal of the inverter based on the oil pressure detected by the hydraulic sensor.
  • control unit controls the drive signal of the inverter based on the oil pressure detected by the hydraulic sensor, so that the oil having the pressure required for the steering assist force is transferred from the hydraulic pump to the power cylinder. Can be supplied.
  • control unit may set the oil pressure detected by the hydraulic sensor to a target value corresponding to at least one of a signal representing a vehicle speed and a signal representing a steering angle.
  • the frequency of the drive signal of the inverter is controlled.
  • the control unit controls the frequency of the drive signal output from the inverter to change the oil pressure detected by the hydraulic sensor into at least one of a signal representing the vehicle speed or a signal representing the steering angle.
  • the power steering device of the present invention it is possible to realize a power steering device that can save energy with a simple configuration and can eliminate the feeling of catching at the time of turnback steering.
  • the control unit controls the inverter to rotate the electric motor at a speed lower than that during steering, so that the first and second power cylinders are controlled.
  • the rotation at the time of steering the steering wheel can be used as it is for the switching operation of the control valve, and the rotational motion is converted into the linear motion. Therefore, the configuration can be further simplified and the size can be reduced.
  • the groove inclined with respect to the generatrix direction along the plane in contact with the outer peripheral surface of the rotor is provided on the outer periphery of the rotor rotatably fitted in the sleeve of the rotary valve.
  • the power steering device of one embodiment by using a gear pump as the hydraulic pump, the state in which the oil is filled in the first and second cylinder chambers of the power cylinder when the control valve is in the neutral state is maintained. Therefore, it becomes possible to supply oil at an extremely low speed rotation, and low power consumption can be achieved.
  • control unit controls the drive signal of the inverter based on the oil pressure detected by the oil pressure sensor, so that the oil having the pressure necessary for the steering assist force is supplied. It can be supplied from the hydraulic pump to the power cylinder.
  • control unit controls the frequency of the drive signal output from the inverter, and the oil pressure detected by the hydraulic sensor is used as a signal representing the vehicle speed or the steering angle.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a power steering body in which a control valve and a power cylinder of the power steering device are integrated.
  • FIG. 3A is a schematic diagram for explaining the operation during left steering of the control valve of the power steering apparatus.
  • FIG. 3B is a schematic diagram for explaining the operation of the control valve of the power steering device when neutral (when traveling straight).
  • FIG. 3C is a schematic diagram for explaining the operation of the control valve of the power steering device during right steering.
  • FIG. 3D is a schematic diagram for explaining symbols of control valves of the power steering apparatus.
  • FIG. 3A is a schematic diagram for explaining the operation during left steering of the control valve of the power steering apparatus.
  • FIG. 3B is a schematic diagram for explaining the operation of the control valve of the power steering device when neutral (when traveling straight).
  • FIG. 3C is a schematic diagram for explaining the operation of the control
  • FIG. 4 is a view showing the relationship of the valve opening degree with respect to the torsion angle in consideration of the restriction of the control valve of the power steering device.
  • FIG. 5 is a side view of the rotor.
  • FIG. 6 is a side view of a rotor according to another embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional power steering apparatus.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a power steering device includes a vehicle ECU (electronic control unit) 1 as an example of a control unit, and an inverter that receives a control signal from the vehicle ECU 1 and outputs a drive signal. 2, an electric motor 3 that is rotated by a drive signal from the inverter 2, a hydraulic pump 4 that is driven by the electric motor 3, and a control valve 5 that is supplied with oil from the hydraulic pump 4 to a pump port; A piston 26 is driven by oil supplied from the hydraulic pump 4 through the control valve 5 to generate a steering assist force, and a tank 7 for storing oil is provided.
  • the hydraulic pump 4 is a gear pump.
  • the power steering apparatus includes an input shaft 12 having a handle 11 coupled to one end, one end of the torsion bar 13 connected to the other end, and a worm shaft (not shown) having one end connected to the other end of the torsion bar 13. ing.
  • the worm shaft is inserted into the piston 26 in the axial direction, and is fitted to the piston 26 by a ball screw mechanism (not shown).
  • the piston 26 is connected or integrally formed with the output shaft 14 and is movable in the axial direction of the piston 26. The movement of the steering wheel 11 in the steering direction is transmitted to the control valve 5 via the torsion bar 13, and the control valve 5 is switched according to the steering direction of the steering wheel 11.
  • a rack 15 is provided on the other end side of the output shaft 14 of the power steering device, and the sector gear 16 meshes with the rack 15.
  • the pitman arm 21 having one end connected to the axis of the sector gear 16 swings, and in conjunction with the drag link 22, the knuckle arm 23, the tie rod arm 24, and the tie rod 25, the angles of the tires 30 and 30 on both sides are changed simultaneously. .
  • the vehicle ECU 1 detects, for example, the distortion of the torsion bar 13 with a distortion sensor, and determines whether the control valve 5 is steered to the left or right or the neutral state based on the output signal of the distortion sensor. To do. Alternatively, it is determined whether the steering state or the neutral state from the output signal of a steering angle sensor (not shown) attached to the handle portion.
  • the hydraulic pump 4 and the control valve 5 of the power steering apparatus are connected via an oil supply passage 31 between the pump port.
  • the oil pressure sensor 10 that detects the pressure of oil in the oil supply passage 31 is disposed in the oil supply passage 31.
  • the first cylinder port of the control valve 5 is connected to the first cylinder chamber CA of the power cylinder 6 via the oil passage 32, and the second cylinder port of the control valve 5 is connected to the second cylinder chamber CB of the power cylinder 6.
  • the oil passage 33 is connected.
  • the discharge port of the control valve 5 is connected to the tank 7 via the oil passage 34.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of a power steering body in which the control valve 5 and the power cylinder 6 of the power steering device are integrated.
  • FIG. 2 shows the same components as those of the power steering apparatus shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
  • FIG. 1 schematically shows the configuration of the power steering apparatus.
  • the piston 26 corresponds to the output shaft 14.
  • This power steering body has a piston 26 slidably disposed in a cylinder portion 41a of a body 41 as shown in FIG.
  • the piston 26 divides the cylinder portion 41a into two first and second cylinder chambers CA and CB.
  • a sector gear 16 meshes with a rack 15 formed on one side of the piston 26.
  • the small diameter portion 43a of the worm shaft 43 is screwed into the hole formed in the shaft portion of the piston 26 via a plurality of balls 45.
  • a large diameter portion 43 b of the worm shaft 43 is rotatably supported by a valve housing 42 fixed to the body 41. The piston 26 slides in the cylinder portion 41a in the axial direction by the rotation of the worm shaft 43.
  • the sleeve 51 is integrally formed with the large diameter portion 43b of the worm shaft 43.
  • a rotor 52 having one end connected to the input shaft 12 is rotatably disposed in the sleeve 51.
  • the input shaft 12 is fixed to one end of the torsion bar 13 by a stop pin (not shown), and the worm shaft 43 is fixed to the other end of the torsion bar 13 by a stop pin 44.
  • the valve housing 42 is provided with a pump port 61, two first and second cylinder ports 62 and 63, and a discharge port (not shown).
  • the pump port 61, the first and second cylinder ports 62 and 63, and the discharge port are opened to the rotor 52 side through a plurality of oil passages provided in the sleeve 51 of the large diameter portion 43b of the worm shaft 43.
  • the first cylinder port 62 communicates with the first cylinder chamber CA via an oil passage 65 provided in the body 41, and the second cylinder port 63 communicates with the second cylinder chamber CB.
  • the rotor 52 rotates with the rotation of the input shaft 12, and the rotation is transmitted to the worm shaft 43 while the torsion bar 13 is twisted. As the torsion bar 13 is twisted, the rotor 52 rotates relative to the sleeve 51, and a predetermined port communicates.
  • FIG. 3A to 3D are schematic views for explaining the operation of the control valve 5 of the power steering apparatus.
  • FIG. 3A shows a sleeve 51 and a rotor 52 during left steering
  • FIG. 3B shows a neutral state (straight forward).
  • 3C shows the sleeve 51 and the rotor 52
  • FIG. 3C shows the sleeve 51 and the rotor 52 during right steering
  • FIG. 3D shows the symbol of the control valve 5.
  • A is a first cylinder port
  • B is a second cylinder port
  • P is a pump port
  • T is a discharge port.
  • the rotor 52 rotates a predetermined angle counterclockwise with respect to the sleeve 51 so that the first cylinder port A and the pump port P communicate with each other, and the second cylinder port B
  • the discharge port T communicates.
  • the pump port P when neutral, the pump port P communicates with the first cylinder port A and the second cylinder port B, and with respect to the pump port P, the first cylinder port A, and the second cylinder port B.
  • the discharge port T is blocked.
  • the rotor 52 rotates clockwise by a predetermined angle with respect to the sleeve 51, the first cylinder port A and the discharge port T communicate with each other, and the second cylinder port B And the pump port P communicate with each other.
  • the hydraulic pump 4 is driven at a low speed by the electric motor 3 during non-steering (neutral) so that the first and second cylinder chambers CA and CB of the power cylinder 6 are driven.
  • the hydraulic pump 4 is driven to such an extent that the state filled with oil is maintained. By doing so, oil hardly flows in the state where the assist is not working, the flow rate of useless oil can be suppressed, the power consumption can be reduced while suppressing the heat generation of the electric motor 3, and energy saving can be achieved.
  • the pressure detected by the oil pressure sensor 10 so that the target pressure P S, and controls the inverter 2 to drive the hydraulic pump 4 by the electric motor 3.
  • the target pressure P S considering the pressure loss such as a control valve 5, P S > P A P S > P B Set while maintaining the relationship.
  • the pressure can be determined based on the pressure receiving area of the piston 26 and the structure of the link mechanism from the power cylinder 6 to the tire 30 based on the pressure required at the time of sudden steering and the pressure required at the time of stationary driving.
  • FIG. 4 shows the relationship of the valve opening with respect to the torsion angle in consideration of the restriction of the control valve of the power steering device.
  • the horizontal axis represents the torsion angle (deg)
  • the vertical axis represents the valve opening (deg).
  • the symbol of the control valve 5 in the case where the throttle is taken into consideration is shown on the lower side of FIG.
  • the valve opening is an angle corresponding to the opening area between the communicating ports.
  • the absolute value of the negative value of the torsion angle during left steering increases and shifts to the left position of the symbol of the control valve 5, while the absolute value of the positive value of the torsion angle increases during right steering.
  • the control valve 5 moves to the right position of the symbol.
  • FIG. 5 shows a side view of the rotor 52.
  • the rotor 52 is provided with a plurality of grooves 70 at predetermined intervals in the circumferential direction. Further, step portions 71 and 71 are provided along the edge portions on both sides of the groove 70. By these step portions 71 and 71, the opening area between the pump port P and the first cylinder port A (or the second cylinder port B) is gradually changed.
  • the rotor 52 of the rotary valve is rotated by the steering by the step portions 71 and 71 on both sides of the groove 70, oil is rapidly supplied from the hydraulic pump to the first cylinder port A (or the second cylinder port B). Without changing, the oil pressure changes smoothly. As a result, it is possible to prevent an unpleasant sensation (shock) in steering and an abnormal noise due to a hydraulic surge.
  • FIG. 6 shows a side view of a rotor according to another embodiment.
  • the groove 81 of the rotor 80 is inclined with respect to the generatrix direction along a plane in contact with the outer peripheral surface. Thereby, the opening area between the pump port P and the first and second cylinder ports A and B can be gradually changed without processing a plane.
  • the angle ⁇ with respect to the generatrix direction of the groove of the rotor 80 is appropriately set according to the configuration of the valve.
  • the first and second cylinder chambers CA and CB of the power cylinder 6 are maintained in a state of being filled with oil with a simple configuration, while maintaining the responsiveness, and being small and low cost.
  • a simple power steering device can be realized.
  • the vehicle ECU 1 controls the inverter 2 to rotate the electric motor 3 at a lower speed than during steering, so that the oil is placed in the first and second cylinder chambers of the power cylinder 6.
  • the rotation speed at the time of steering of the hydraulic pump 4 driven by the electric motor 3 is, for example, 2000 to 4000 rpm, and is 400 rpm when neutral.
  • the rotation at the time of steering of the handle can be used as it is for the switching operation of the control valve 5, and it is not necessary to convert the rotational motion into a linear motion, thereby simplifying the configuration. And miniaturization can be achieved.
  • a groove 81 inclined with respect to the generatrix direction is provided on the outer periphery of the rotor 80 that is rotatably fitted in the sleeve of the rotary valve along a plane that contacts the outer peripheral surface of the rotor 80.
  • the groove 81 and the groove 81 are connected to the groove 81 along with the rotation of the rotor 80. Since the opening area between the facing ports gradually increases and the oil pressure changes smoothly when the rotary valve is switched, the oil pressure does not change suddenly and the steering operation does not feel strange.
  • the vehicle ECU 1 serving as the control unit controls the drive signal of the inverter 2, so that the oil having the pressure necessary for the steering assist force is supplied from the hydraulic pump 4.
  • the cylinder 6 can be supplied.
  • the vehicle ECU1 the pressure detected oil by the oil pressure sensor 10 is subjected to feedback control to control the frequency of the drive signal of the inverter 2 so that the target pressure P S.
  • the vehicle ECU 1 controls the frequency of the drive signal output from the inverter 2 so that the oil pressure detected by the hydraulic sensor 10 corresponds to at least one of a signal representing the vehicle speed and a signal representing the steering angle.
  • the vehicle speed is in a state of constant value or more and the steering angle is constant below, when a predetermined time has continued, as running straight, by shifting the target pressure P S in the low-pressure side, the steering angle
  • the response to steering is dulled in the vicinity of zero, and the inclination angle of the tire 30 with respect to the steering angle can be made smaller than usual.
  • the vehicle speed is in the state of more than a certain constant value or less and the steering angle, as being a garage or stationary steering, by shifting the target pressure P S in the high-pressure side, the response to a small steering angle
  • the required steering assist force can be supplied with good responsiveness.
  • the power steering device using the rotary valve as the control valve 5 has been described.
  • the control valve is not limited to this, and the present invention is applied to a power steering device using a control valve of another configuration. Also good.
  • the pressure detected by the hydraulic sensor 10 is input to the vehicle ECU 1 and the vehicle ECU 1 controls the drive signal of the inverter 2.
  • the pressure detected by the hydraulic sensor 10 is directly applied. It is also possible to control the electric motor 3 by inputting it to the inverter 2.
  • the rotational speed of the electric motor 3 is extremely low when the control valve 5 is neutral.
  • the power consumption is 0.03 kW, and the power required for driving the motor is very small.
  • the power steering device of the present invention can be reduced in size and weight by simplifying the configuration, and the deterioration of fuel consumption due to the increase in weight can be eliminated.
  • the disadvantage of increased power consumption by driving the motor at a low speed even when the control valve is neutral is small.
  • the vehicle ECU 1 determines whether the distortion of the torsion bar 13 is a steering state or a neutral state using a strain sensor, or determines whether the steering state is a neutral state using a steering angle sensor.
  • the electric motor 3 is rotated at a lower speed than during steering by controlling the inverter 2, but not only in a steering state or a neutral state, but also in the first and second cylinder chambers of the power cylinder so as to have a predetermined pressure.
  • the inverter may be controlled to control the rotation speed of the electric motor.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

　コントロールバルブは、左方向に操舵された状態で、第１シリンダポートＡをポンプポートＰに連通させると共に第２シリンダポートＢを排出ポートＴに連通させ、右方向に操舵された状態で、第１シリンダポートＡを排出ポートＴに連通させると共に、第２シリンダポートＢをポンプポートＰに連通させる。上記コントロールバルブが中立状態のとき、ポンプポートＰと第１シリンダポートＡおよび第２シリンダポートＢが連通し、ポンプポートＰと第１シリンダポートＡおよび第２シリンダポートＢに対して排出ポートＴが遮断される。

Description

パワーステアリング装置
　この発明は、パワーステアリング装置に関し、特に車両のハンドル操作時に電動モータと油圧ポンプを用いて操舵補助力を発生させるパワーステアリング装置に関する。
　従来、パワーステアリング装置としては、電動モータと油圧ポンプを用いて車両のハンドル操舵力を軽減するものがある(例えば、特許第２７３５７４３号参照)。
　このような電動モータと油圧ポンプを用いたパワーステアリング装置の構成例を図７の模式図に示している。このパワーステアリング装置は、車両ＥＣＵ(電子制御ユニット)１０１と、インバータ１０２と、モータ１０３と、油圧ポンプ１０４と、コントロールバルブ１０５と、パワーシリンダ１０６と、油を貯えるタンク１０７とを備えている。上記コントロールバルブ１０５を介して油圧ポンプ１０４から供給された油によりピストン１２６が駆動されて操舵補助力を発生する。
　また、上記パワーステアリング装置は、ハンドル１１１が一端に連結され、トーションバー１１３の一方に他端が接続された入力軸１１２と、トーションバー１１３の他方に一端が接続された図示しないウォームシャフトを備えている。ウォームシャフトはピストン１２６へ軸方向に挿入され、図示しないボールねじ機構によりピストン１２６と嵌合している。ピストン１２６は、出力軸１１４と連結もしくは一体成形されており、ピストン１２６の軸方向に移動可能である。上記トーションバー１１３を介してハンドル１１１の操舵方向の動きがコントロールバルブ１０５に伝達され、ハンドル１１１の操舵方向に応じてコントロールバルブ１０５を切り換える。
　上記パワーステアリング装置の出力軸１１４は、ラック１１５を有し、そのラック１１５にセクタギヤ１１６が噛合している。上記セクタギヤ１１６の軸に連結されたリンク機構によって、両側のタイヤ１３０,１３０の角度を同時に変える。
　上記パワーステアリング装置の油圧ポンプ１０４とコントロールバルブ１０５は、ポンプポートとの間の油供給通路１３１を介して接続している。また、コントロールバルブ１０５の一方のシリンダポートとパワーシリンダ１０６の一方のシリンダ室に油通路１３２を介して接続すると共に、コントロールバルブ１０５の他方のシリンダポートとパワーシリンダ１０６の他方のシリンダ室に油通路１３３を介して接続している。そして、上記コントロールバルブ１０５の排出ポートを、油通路１３４を介してタンク１０７に接続している。
　上記パワーステアリング装置では、中立位置においてポンプポートと両シリンダポートおよび排出ポートが連通しているため、直進走行中や停車中のアシストが働いていない状態でも油が流れて、モータ１０３により余分な電力が消費されるという問題がある。また、上記パワーステアリング装置では、操舵時に中立位置を通過するような切り返しでは、中立位置を通過するときにシリンダ室からタンク側に戻る油の流れに引き込まれて、ポンプポート側からの油がタンク側に抜ける状態が生じるため、操舵者にひっかかり感が生じるという問題がある。
　そこで、この発明の課題は、簡単な構成で省エネルギー化が図れると共に切り返し操舵時のひっかかり感をなくすことができるパワーステアリング装置を提供することにある。
　上記課題を解決するため、この発明のパワーステアリング装置は、
　油圧ポンプと、
　上記油圧ポンプを駆動する電動モータと、
　上記電動モータに駆動信号を出力するインバータと、
　上記油圧ポンプから供給される油の流路を切り換えるコントロールバルブと、
　上記コントロールバルブを介して上記油圧ポンプから供給された油によりピストンが駆動されて操舵補助力を発生するパワーシリンダと、
　上記インバータの上記駆動信号を制御する制御部と
を備え、
　上記コントロールバルブは、
　上記油圧ポンプからの油が供給されるポンプポートと、上記ピストンの一方の側の第１シリンダ室に接続された第１シリンダポートと、上記ピストンの他方の側の第２シリンダ室に接続された第２シリンダポートと、排出ポートを有し、
　一方向に操舵された状態では、上記第１シリンダポートを上記ポンプポートに連通させると共に、上記第２シリンダポートを上記排出ポートに連通させ、他方向に操舵された状態では、上記第１シリンダポートを上記排出ポートに連通させると共に、上記第２シリンダポートを上記ポンプポートに連通させ、
　上記コントロールバルブが中立状態のとき、上記ポンプポートと上記第１シリンダポートおよび上記第２シリンダポートが連通し、上記ポンプポートと上記第１シリンダポートおよび上記第２シリンダポートに対して上記排出ポートが遮断されていることを特徴とする。
　上記構成によれば、一方向に操舵されたとき、コントロールバルブの第１シリンダポートをポンプポートに連通させると共に、第２シリンダポートを排出ポートに連通させて、油圧ポンプからポンプポートに供給された油を第１シリンダポートからパワーシリンダの第１シリンダ室に供給する。そうして、上記コントロールバルブを介して油圧ポンプから供給された油によりパワーシリンダのピストンを駆動して操舵補助力を発生させる。このとき、パワーシリンダの第２シリンダ室内の油は、排出ポートから排出される。また、他方向に操舵されたときは、コントロールバルブの第１シリンダポートを排出ポートに連通させると共に、第２シリンダポートをポンプポートに連通させて、油圧ポンプからポンプポートに供給された油を第２シリンダポートからパワーシリンダの第２シリンダ室に供給する。そうして、上記コントロールバルブを介して油圧ポンプから供給された油によりパワーシリンダのピストンを逆方向に駆動して操舵補助力を発生させる。このとき、パワーシリンダの第１シリンダ室内の油は、排出ポートから排出される。
　そして、直進走行中や停車中のハンドルが中立位置で操舵されないとき、コントロールバルブが中立状態となって、ポンプポートと第１シリンダポートおよび第２シリンダポートが連通し、ポンプポートと第１シリンダポートおよび第２シリンダポートに対して排出ポートが遮断された状態で、上記制御部によりインバータの駆動信号を制御して、例えばパワーシリンダの第１,第２シリンダ室内に油が充填された状態を維持する程度で油圧ポンプを駆動させる。そうすることによって、アシストが働いていない状態で油がほとんど流れず、無駄な油の流量を抑えることができ、電動モータの発熱を抑えつつ電力消費量を低減でき、省エネルギー化が図れる。
　また、切り返し操舵時、コントロールバルブの中立状態において、ポンプポートと第１シリンダポートおよび第２シリンダポートが連通し、ポンプポートと第１シリンダポートおよび第２シリンダポートに対して排出ポートが遮断されているので、切り返し操舵で中立位置を通過するときに第１,第２シリンダ室の油が第１,第２シリンダポートと排出ポートを介してタンク側に戻ることがなく、ポンプポート側から排出ポートを介してタンク側に油が抜けない。これにより、切り返し操舵時にハンドル操作が引っ掛かる現象を抑えることができる。
　このように、簡単な構成で省エネルギー化が図れると共に切り返し操舵時のひっかかり感をなくすことができるパワーステアリング装置を実現できる。
　また、一実施形態のパワーステアリング装置では、上記制御部は、上記コントロールバルブが中立状態のとき、上記パワーシリンダの上記第１,第２シリンダ室内に油が充填された状態を維持するために上記電動モータを操舵時よりも低速で回転させるように、上記インバータを制御する。
　上記実施形態によれば、上記コントロールバルブが中立状態のとき、制御部によりインバータを制御することにより、電動モータを操舵時よりも低速で回転させて、パワーシリンダの第１,第２シリンダ室内に油が充填された状態を維持することによって、コントロールバルブが中立状態から操舵状態に移ったときの応答性を低消費電力で維持することができる。
　また、一実施形態のパワーステアリング装置では、上記コントロールバルブがロータリバルブである。
　上記実施形態によれば、上記コントロールバルブにロータリバルブを用いることによって、ハンドルの操舵時の回転をそのままコントロールバルブの切り換え動作に利用でき、回動運動を直動運動に変換する必要がなく、構成をより簡略化でき、小型化が図れる。
　また、一実施形態のパワーステアリング装置では、
　上記ロータリバルブは、スリーブと、上記スリーブ内に回転自在に嵌合された円柱形状のロータとを有し、
　上記ロータの回転に応じて上記スリーブに設けられた複数のポートのうちの所定のポート間が連通するように、上記ロータの外周に溝が設けられ、
　上記ロータの溝が、上記ロータの外周面に接する平面に沿って母線方向に対して傾斜して設けられている。
　上記実施形態によれば、上記ロータリバルブのスリーブ内に回転自在に嵌合されたロータの外周に、ロータの外周面に接する平面に沿って母線方向に対して傾斜した溝を設けることによって、ロータの回転に応じてスリーブに設けられた複数のポートのうちの所定のポート間が上記溝により連通するときに、ロータの回転に伴って上記溝とその溝に対向するポートとの間の開口面積が徐々に広がり、ロータリバルブの切換時に油圧がスムーズに変化するので、油圧が急変してハンドル操作に違和感が生じるということがない。
　また、一実施形態のパワーステアリング装置では、上記油圧ポンプがギヤポンプである。
　上記実施形態によれば、上記油圧ポンプにギヤポンプを用いることによって、コントロールバルブが中立状態のときにパワーシリンダの第１,第２シリンダ室内に油が充填された状態を維持するために極めて低速回転で油を供給することが可能となり、低消費電力化が図れる。また、パワーステアリング装置に通常使用されるベーンポンプに比べて、自吸性などの点で低速動作に適しており、構造が簡単で小型化と低コスト化に適している。
　また、一実施形態のパワーステアリング装置では、
　上記油圧ポンプから上記コントロールバルブに供給される油の圧力を検出する油圧センサを備え、
　上記制御部は、上記油圧センサにより検出された上記油の圧力に基づいて、上記インバータの上記駆動信号を制御する。
　上記実施形態によれば、上記油圧センサにより検出された油の圧力に基づいて、制御部によりインバータの駆動信号を制御することによって、操舵補助力に必要な圧力の油を油圧ポンプからパワーシリンダに供給することができる。
　また、一実施形態のパワーステアリング装置では、上記制御部は、上記油圧センサにより検出された上記油の圧力が、車速を表す信号または操舵角を表す信号の少なくとも一方に応じた目標値になるように、上記インバータの上記駆動信号の周波数を制御する。
　上記実施形態によれば、上記制御部は、インバータから出力される駆動信号の周波数を制御して、油圧センサにより検出された油の圧力を、車速を表す信号または操舵角を表す信号の少なくとも一方に応じた目標値にすることによって、車速や操舵角に応じた最適な操舵補助力を発生させることが可能となり、操舵性を向上できる。例えば、高速走行のときは操舵補助力を弱くし、低速走行または停車時は操舵補助力を強くしたり、操舵角が小さいときは操舵補助力を弱くし、操舵角が大きいときは操舵補助力を強くしたりする。
　以上より明らかなように、この発明のパワーステアリング装置によれば、簡単な構成で省エネルギー化が図れると共に切り返し操舵時のひっかかり感をなくすことができるパワーステアリング装置を実現することができる。
　また、一実施形態のパワーステアリング装置によれば、コントロールバルブが中立状態のとき、制御部によりインバータを制御して、電動モータを操舵時よりも低速で回転させて、パワーシリンダの第１,第２シリンダ室内に油が充填された状態を維持することによって、コントロールバルブが中立状態から操舵状態に移ったときの応答性を低消費電力で維持することができる。
　また、一実施形態のパワーステアリング装置によれば、上記コントロールバルブにロータリバルブを用いることによって、ハンドルの操舵時の回転をそのままコントロールバルブの切り換え動作に利用でき、回動運動を直動運動に変換する必要がなく、構成をより簡略化でき、小型化が図れる。
　また、一実施形態のパワーステアリング装置によれば、上記ロータリバルブのスリーブ内に回転自在に嵌合されたロータの外周に、ロータの外周面に接する平面に沿って母線方向に対して傾斜した溝を設けることによって、ロータの回転に応じてスリーブに設けられた複数のポートのうちの所定のポート間が上記溝により連通するときに、ロータの回転に伴って上記溝とその溝に対向するポートとの間の開口面積が徐々に広がり、ロータリバルブの切換時に油圧がスムーズに変化するので、油圧が急変してハンドル操作に違和感が生じるということがない。
　また、一実施形態のパワーステアリング装置によれば、上記油圧ポンプにギヤポンプを用いることによって、コントロールバルブが中立状態のときにパワーシリンダの第１,第２シリンダ室内に油が充填された状態を維持するために極めて低速回転で油を供給することが可能となり、低消費電力化が図れる。
　また、一実施形態のパワーステアリング装置によれば、上記油圧センサにより検出された油の圧力に基づいて、制御部によりインバータの駆動信号を制御することによって、操舵補助力に必要な圧力の油を油圧ポンプからパワーシリンダに供給することができる。
　また、一実施形態のパワーステアリング装置によれば、上記制御部は、インバータから出力される駆動信号の周波数を制御して、油圧センサにより検出された油の圧力を、車速を表す信号または操舵角を表す信号の少なくとも一方に応じた目標値にすることによって、車速や操舵角に応じた最適な操舵補助力が発生させることが可能となり、操舵性を向上できる。
図１はこの発明の実施の一形態のパワーステアリング装置の構成を示す模式図である。 図２は上記パワーステアリング装置のコントロールバルブとパワーシリンダが一体となったパワーステアリング本体の断面図である。 図３Ａは上記パワーステアリング装置のコントロールバルブの左操舵時の動作を説明する模式図である。 図３Ｂは上記パワーステアリング装置のコントロールバルブの中立時（直進時）の動作を説明する模式図である。 図３Ｃは上記パワーステアリング装置のコントロールバルブの右操舵時の動作を説明する模式図である。 図３Ｄは上記パワーステアリング装置のコントロールバルブの記号を説明する模式図である。 図４は上記パワーステアリング装置のコントロールバルブの絞りを考慮したねじり角に対するバルブ開度の関係を示す図である。 図５は上記ロータの側面図である。 図６は他の実施の形態のロータの側面図である。 図７は従来のパワーステアリング装置の構成を示す模式図である。
　以下、この発明のパワーステアリング装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
　図１はこの発明の実施の一形態のパワーステアリング装置の構成を示す模式図である。
　この実施の形態のパワーステアリング装置は、図１に示すように、制御部の一例としての車両ＥＣＵ(電子制御ユニット)１と、上記車両ＥＣＵ１からの制御信号を受けて、駆動信号を出力するインバータ２と、上記インバータ２からの駆動信号により回転する電動モータ３と、上記電動モータ３により駆動される油圧ポンプ４と、上記油圧ポンプ４からの油がポンプポートに供給されるコントロールバルブ５と、上記コントロールバルブ５を介して油圧ポンプ４から供給された油によりピストン２６が駆動されて操舵補助力を発生するパワーシリンダ６と、油を貯えるタンク７とを備えている。上記油圧ポンプ４には、ギヤポンプを用いている。
　また、上記パワーステアリング装置は、ハンドル１１が一端に連結され、トーションバー１３の一方に他端が接続された入力軸１２と、トーションバー１３の他方に一端が接続された図示しないウォームシャフトを備えている。ウォームシャフトはピストン２６へ軸方向に挿入され、図示しないボールねじ機構によりピストン２６と嵌合している。ピストン２６は、出力軸１４と連結もしくは一体成形されており、ピストン２６の軸方向に移動可能である。上記トーションバー１３を介してハンドル１１の操舵方向の動きがコントロールバルブ５に伝達され、ハンドル１１の操舵方向に応じてコントロールバルブ５を切り換える。
　上記パワーステアリング装置の出力軸１４の他端側にラック１５を有し、そのラック１５にセクタギヤ１６が噛合する。セクタギヤ１６の軸に一端が連結されたピットマンアーム２１が揺動し、ドラグリンク２２、ナックルアーム２３、タイロッドアーム２４、および、タイロッド２５と連動して、両側のタイヤ３０,３０の角度を同時に変える。
　上記車両ＥＣＵ１は、例えばトーションバー１３の歪を歪センサにより検出して、その歪センサの出力信号に基づいて、コントロールバルブ５の左右いずれかに操舵されたときの状態かまたは中立状態かを判別する。または、ハンドル部に取り付けられた図示しない舵角センサの出力信号から、操舵状態か中立状態かを判別する。
　上記パワーステアリング装置の油圧ポンプ４とコントロールバルブ５は、ポンプポートとの間の油供給通路３１を介して接続している。この油供給通路３１内の油の圧力を検出する油圧センサ１０を油供給通路３１に配設している。また、コントロールバルブ５の第１シリンダポートをパワーシリンダ６の第１シリンダ室ＣAに油通路３２を介して接続すると共に、コントロールバルブ５の第２シリンダポートをパワーシリンダ６の第２シリンダ室ＣBに油通路３３を介して接続している。そして、上記コントロールバルブ５の排出ポートを、油通路３４を介してタンク７に接続している。
　図２は上記パワーステアリング装置のコントロールバルブ５とパワーシリンダ６が一体となったパワーステアリング本体の断面図を示している。なお、図２において、図１に示すパワーステアリング装置と同一の構成部は、同一参照番号を付している。また、図１は模式的にパワーステアリング装置の構成を示しており、この図２に示すパワーステアリング本体では、ピストン２６が出力軸１４に相当する。
　このパワーステアリング本体は、図２に示すように、ボディ４１のシリンダ部４１a内にピストン２６を摺動自在に配置している。上記ピストン２６はシリンダ部４１aを２つの第１,第２シリンダ室ＣA, ＣBに区画している。上記ピストン２６の一側面に形成されたラック１５にセクタギヤ１６が噛合している。
　上記ピストン２６の軸部に形成された穴に、複数のボール４５を介してウォームシャフト４３の小径部４３aが螺合している。そのウォームシャフト４３の大径部４３bを、ボディ４１に固定されたバルブハウジング４２により回転自在に支持している。上記ウォームシャフト４３の回転によりピストン２６がシリンダ部４１a内を軸方向に摺動する。
　上記ウォームシャフト４３の大径部４３bにスリーブ５１を一体成形している。上記スリーブ５１内に、入力軸１２に一端が連結されたロータ５２を回転自在に配置している。入力軸１２は、トーションバー１３の一端と図示しない止めピンにより固定しており、ウォームシャフト４３はトーションバー１３の他端と止めピン４４により固定している。
　上記バルブハウジング４２には、ポンプポート６１と、２つの第１,第２シリンダポート６２,６３と、排出ポート(図示せず)とを設けている。ポンプポート６１と第１,第２シリンダポート６２,６３および排出ポートは、ウォームシャフト４３の大径部４３bのスリーブ５１に設けられた複数の油通路を介してロータ５２側に開口している。また、第１シリンダポート６２は、ボディ４１に設けられた油通路６５を介して第１シリンダ室ＣAに連通し、第２シリンダポート６３は、第２シリンダ室ＣBに連通している。
　上記入力軸１２の回転に伴ってロータ５２が回転すると共に、トーションバー１３がねじれながらウォームシャフト４３に回転を伝える。このトーションバー１３のねじれ分、ロータ５２がスリーブ５１に対して相対的に回転して、所定のポートが連通する。
　図３Ａ～Ｄは上記パワーステアリング装置のコントロールバルブ５の動作を説明する模式図を示しており、図３Ａは左操舵時のスリーブ５１とロータ５２を示し、図３Ｂは中立時(直進時)のスリーブ５１とロータ５２を示し、図３Ｃは右操舵時のスリーブ５１とロータ５２を示し、図３Ｄはコントロールバルブ５の記号を示している。図３Ｄにおいて、Ａは第１シリンダポート、Ｂは第２シリンダポート、Ｐはポンプポート、Ｔは排出ポートである。
　図３Ａに示すように、左操舵時は、ロータ５２がスリーブ５１に対して反時計回りに所定角度回転して、第１シリンダポートＡとポンプポートＰが連通すると共に、第２シリンダポートＢと排出ポートＴが連通する。
　また、図３Ｂに示すように、中立時は、ポンプポートＰと第１シリンダポートＡおよび第２シリンダポートＢが連通し、ポンプポートＰと第１シリンダポートＡおよび第２シリンダポートＢに対して排出ポートＴが遮断されている。
　また、図３Ｃに示すように、右操舵時は、ロータ５２がスリーブ５１に対して時計回りに所定角度回転して、第１シリンダポートＡと排出ポートＴが連通すると共に、第２シリンダポートＢとポンプポートＰが連通する。
　上記実施の形態のパワーステアリング装置では、非操舵時(中立時)に、電動モータ３により油圧ポンプ４を低速で駆動することにより、パワーシリンダ６の第１,第２シリンダ室ＣA,ＣB内に油が充填された状態を維持する程度で油圧ポンプ４を駆動させる。そうすることによって、アシストが働いていない状態で油がほとんど流れず、無駄な油の流量を抑えることができ、電動モータ３の発熱を抑えつつ電力消費量を低減でき、省エネルギー化が図れる。
　このとき、油圧センサ１０により検出された圧力が目標圧ＰＳになるように、インバータ２を制御して電動モータ３により油圧ポンプ４を駆動する。この目標圧ＰＳは、コントロールバルブ５などの圧損を考慮して、
　　　ＰＳ＞ＰＡ
　　　ＰＳ＞ＰＢ
の関係を保ちながら設定する。また、急操舵時に必要な圧力や据え切り時に必要な圧力に基づき、ピストン２６の受圧面積と、パワーシリンダ６からタイヤ３０に至るまでのリンク機構の構成により決定することもできる。
　図４は上記パワーステアリング装置のコントロールバルブの絞りを考慮したねじり角に対するバルブ開度の関係を示している。図４において、横軸はねじり角(deg)を表し、縦軸はバルブ開度(deg)を表している。図４の下側に、絞りを考慮した場合のコントロールバルブ５の記号を示している。ここで、バルブ開度は、連通するポート間の開口面積に相当する角度である。
　図４に示すように、左操舵時にねじり角が負の値の絶対値が大きくなり、コントロールバルブ５の記号の左の位置に移る一方、右操舵時にねじり角が正の値の絶対値が大きくなり、コントロールバルブ５の記号の右の位置に移る。
　図５は上記ロータ５２の側面図を示しており、このロータ５２は、図５に示すように、周方向に所定の間隔をあけて複数の溝７０が設けられている。また、溝７０の両側の縁部に沿って段部７１,７１を設けている。この段部７１,７１によって、ポンプポートＰと第１シリンダポートＡ(または第２シリンダポートＢ)間の開口面積を徐々に変化させる。上記溝７０の両側の縁部の段部７１,７１によって、操舵によりロータリバルブのロータ５２が回転するとき、油が油圧ポンプから第１シリンダポートＡ(または第２シリンダポートＢ)に急激に供給されることなく、油圧がスムーズに変化する。これにより、操舵への違和感(ショック)や油圧のサージによる異音が生じるのを防止できる。
　図６は他の実施の形態のロータの側面図を示している。図６に示すように、ロータ８０の溝８１を、外周面に接する平面に沿って母線方向に対して傾けている。これにより、平面を加工することなく、ポンプポートＰと第１,第２シリンダポートＡ,Ｂとの間の開口面積を徐々に変化させることができる。なお、ロータ８０の溝の母線方向に対する角度θは、バルブの構成などに応じて適宜設定される。
　上記構成のパワーステアリング装置によれば、簡単な構成でパワーシリンダ６の第１,第２シリンダ室ＣA,ＣB内に油が充填された状態を保って応答性を維持しつつ、小型で低コストなパワーステアリング装置を実現することができる。
　また、上記コントロールバルブ５が中立状態のとき、車両ＥＣＵ１によりインバータ２を制御することにより、電動モータ３を操舵時よりも低速で回転させて、パワーシリンダ６の第１,第２シリンダ室内に油が充填された状態を維持することによって、コントロールバルブ５が中立状態から操舵時に移ったときの応答性を低消費電力で維持することができる。ここで、電動モータ３により駆動される油圧ポンプ４の操舵時の回転数は、例えば、２０００～４０００rpmとし、中立時は４００rpmとする。
　また、上記コントロールバルブ５にロータリバルブを用いることによって、ハンドルの操舵時の回転をそのままコントロールバルブ５の切り換え動作に利用でき、回動運動を直動運動に変換する必要がなく、構成をより簡略化でき、小型化が図れる。
　また、図６に示すように、ロータリバルブのスリーブ内に回転自在に嵌合されたロータ８０の外周に、ロータ８０の外周面に接する平面に沿って母線方向に対して傾斜した溝８１を設けることによって、ロータ８０の回転に応じてスリーブに設けられた複数のポートのうちの所定のポート間が上記溝８１により連通するときに、ロータ８０の回転に伴って上記溝８１とその溝８１に対向するポートとの間の開口面積が徐々に広がり、ロータリバルブの切換時に油圧がスムーズに変化するので、油圧が急変してハンドル操作に違和感が生じるということがない。
　また、上記ロータ８０の外周に傾斜した溝８１を形成する場合、図５に示す溝７０の両側の縁部に沿って段部７１,７１を加工する工程が必要なくなり、製造コストを低減することができる。
　また、上記油圧ポンプ４に低回転から高い自吸性が得られるギヤポンプを用いることによって、コントロールバルブ５が中立状態のときにパワーシリンダ６の第１,第２シリンダ室内に油が充填された状態を維持するために極めて低い回転数で油を供給することが可能となり、低消費電力化が図れる。また、ギヤポンプは、ベーンポンプに比べて構成が簡単なため、同一性能では価格が安く、さらに、パワーシリンダ６の第１,第２シリンダ室内に油を補給する程度の低速運転が可能である。なお、ベーンポンプを同様に低速運転した場合、遠心力不足によりベーンが充分に張り出さないために油を十分に吸い込めず、所定の油量を供給できない。
　また、上記油圧センサ１０により検出された油の圧力に基づいて、制御部である車両ＥＣＵ１によりインバータ２の駆動信号を制御することによって、操舵補助力に必要な圧力の油を油圧ポンプ４からパワーシリンダ６に供給することができる。具体的には、車両ＥＣＵ１は、油圧センサ１０により検出された油の圧力が、目標圧ＰＳになるようにインバータ２の駆動信号の周波数を制御するフィードバック制御を行っている。
　また、上記車両ＥＣＵ１は、インバータ２から出力される駆動信号の周波数を制御して、油圧センサ１０により検出された油の圧力を、車速を表す信号または操舵角を表す信号の少なくとも一方に応じた目標値にすることによって、車速や操舵角に応じた最適な操舵補助力が発生させることが可能となり、操舵性を向上できる。
　例えば、車速が一定値以上でかつ操舵角が一定以下の状態で、所定の時間が継続したときは、直進走行しているものとして、目標圧ＰＳを低圧側にシフトさせることによって、操舵角がゼロの付近で操舵に対する応答を鈍らせ、操舵角に対するタイヤ３０の傾き角度を通常よりも小さくすることができる。これにより、高速直進走行時に必要な安定性を実現することができる。
　また、車速が一定値以下でかつ操舵角が一定以上の状態であれば、車庫入れや据え切りしているものとして、目標圧ＰＳを高圧側にシフトさせることによって、小さな操舵角に対する応答性が向上し、必要な操舵補助力を応答性よく供給できる。
　上記実施の形態では、コントロールバルブ５にロータリバルブを用いたパワーステアリング装置について説明したが、コントロールバルブはこれに限らず、他の構成のコントロールバルブを用いたパワーステアリング装置にこの発明を適用してもよい。
　また、上記実施の形態では、油圧センサ１０により検出された圧力を車両ＥＣＵ１に入力し、車両ＥＣＵ１がインバータ２の駆動信号を制御する構成を示したが、油圧センサ１０により検出された圧力を直接インバータ２に入力して電動モータ３を制御運転することも可能である。
　また、上記実施の形態のパワーステアリング装置では、コントロールバルブ５の中立時に電動モータ３の回転数が極めて低速であり、
　　　目標圧ＰＳ＝１ＭＰａ
　　　油圧ポンプ４の押しのけ容積ｑ＝５cm3／rev
　　　電動モータ３の回転速度Ｎ＝４００／min　(吐出流量＝２リットル／min)
とした場合、消費電力は０．０３ｋＷとモータ駆動に必要な電力は非常に小さい。
　したがって、必要なときのみモータを駆動させる従来のパワーステアリング装置に比べて、この発明のパワーステアリング装置は、構成を簡略化することにより小型化,軽量化が図れ、重量増加による燃費悪化を解消できるメリットがあり、このような小型化,軽量化および低コスト化による相乗効果に比べて、コントロールバルブの中立時にもモータを低速で駆動することによる消費電力の増加というデメリットは小さなものであり、問題とならない。
　上記実施の形態では、トーションバー１３の歪を歪センサにより操舵状態か中立状態かを判別したり、舵角センサにより操舵状態か中立状態かを判別したりして、中立状態のときに車両ＥＣＵ１によりインバータ２を制御して電動モータ３を操舵時よりも低速で回転させたが、操舵状態や中立状態に限らず、パワーシリンダの第１,第２シリンダ室内などが所定の圧力になるように、インバータを制御して電動モータの回転数を制御してもよい。
符号の説明
　１…車両ＥＣＵ
　２…インバータ
　３…電動モータ
　４…油圧ポンプ
　５…コントロールバルブ
　６…パワーシリンダ
　７…タンク
　１０…油圧センサ
　１１…ハンドル
　１２…入力軸
　１３…トーションバー
　１４…出力軸
　１５…ラック
　１６…セクタギヤ
　２１…ピットマンアーム
　２２…ドラグリンク
　２３…ナックルアーム
　２４…タイロッドアーム
　２５…タイロッド
　２６…ピストン
　３０…タイヤ
　３１…油供給通路
　３２～３４…油通路
　４１…ボディ
　４１a…シリンダ部
　４２…バルブハウジング
　４３…ウォームシャフト
　４３a…小径部
　４３b…大径部
　４４…止めピン
　４５…ボール
　５１…スリーブ
　５２…ロータ
　６１,Ｐ…ポンプポート
　６２,Ａ…第１シリンダポート
　６３,Ｂ…第２シリンダポート
　Ｔ…排出ポート
　ＣA…第１シリンダ室
　ＣB…第２シリンダ室

Claims (7)

  1. 　油圧ポンプ(４)と、
    　上記油圧ポンプ(４)を駆動する電動モータ(３)と、
    　上記電動モータ(３)に駆動信号を出力するインバータ(２)と、
    　上記油圧ポンプ(４)から供給される油の流路を切り換えるコントロールバルブ(５)と、
    　上記コントロールバルブ(５)を介して上記油圧ポンプ(４)から供給された油によりピストン(２６)が駆動されて操舵補助力を発生するパワーシリンダ(６)と、
    　上記インバータ(２)の上記駆動信号を制御する制御部(１)と
    を備え、
    　上記コントロールバルブ(５)は、
    　上記油圧ポンプ(４)からの油が供給されるポンプポートと、上記ピストン(２６)の一方の側の第１シリンダ室に接続された第１シリンダポートと、上記ピストン(２６)の他方の側の第２シリンダ室に接続された第２シリンダポートと、排出ポートを有し、
    　一方向に操舵された状態では、上記第１シリンダポートを上記ポンプポートに連通させると共に、上記第２シリンダポートを上記排出ポートに連通させ、他方向に操舵された状態では、上記第１シリンダポートを上記排出ポートに連通させると共に、上記第２シリンダポートを上記ポンプポートに連通させ、
    　上記コントロールバルブ(５)が中立状態のとき、上記ポンプポートと上記第１シリンダポートおよび上記第２シリンダポートが連通し、上記ポンプポートと上記第１シリンダポートおよび上記第２シリンダポートに対して上記排出ポートが遮断されていることを特徴とするパワーステアリング装置。
  2. 　請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
    　上記制御部(１)は、上記コントロールバルブ(５)が中立状態のとき、上記パワーシリンダ(６)の上記第１,第２シリンダ室内に油が充填された状態を維持するために上記電動モータ(３)を操舵時よりも低速で回転させるように、上記インバータを制御することを特徴とするパワーステアリング装置。
  3. 　請求項１または２に記載のパワーステアリング装置において、
    　上記コントロールバルブ(５)がロータリバルブであることを特徴とするパワーステアリング装置。
  4. 　請求項３に記載のパワーステアリング装置において、
    　上記ロータリバルブは、スリーブ(５１)と、上記スリーブ(５１)内に回転自在に嵌合された円柱形状のロータ(８０)とを有し、
    　上記ロータ(８０)の回転に応じて上記スリーブ(５１)に設けられた複数のポートのうちの所定のポート間が連通するように、上記ロータ(８０)の外周に溝(８１)が設けられ、
    　上記ロータ(８０)の溝(８１)が、上記ロータ(８０)の外周面に接する平面に沿って母線方向に対して傾斜して設けられていることを特徴とするパワーステアリング装置。
  5. 　請求項１または２に記載のパワーステアリング装置において、
    　上記油圧ポンプ(４)がギヤポンプであることを特徴とするパワーステアリング装置。
  6. 　請求項２に記載のパワーステアリング装置において、
    　上記油圧ポンプ(４)から上記コントロールバルブ(５)に供給される油の圧力を検出する油圧センサ(１０)を備え、
    　上記制御部(１)は、上記油圧センサ(１０)により検出された上記油の圧力に基づいて、上記インバータ(２)の上記駆動信号を制御することを特徴とするパワーステアリング装置。
  7. 　請求項６に記載のパワーステアリング装置において、
    　上記制御部(１)は、上記油圧センサ(１０)により検出された上記油の圧力が、車速を表す信号または操舵角を表す信号の少なくとも一方に応じた目標値になるように、上記インバータ(２)の上記駆動信号の周波数を制御することを特徴とするパワーステアリング装置。
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