(57)【要約】【課題】制御自由度が高く、構成機器の負荷を増大させることなく、構成機器の配置上の問題を生じることのない、電動パワーステアリング装置と油圧パワーステアリング装置を組み合わせたパワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】本発明に係るパワーステアリング装置１は、油圧パワーステアリング装置と、電動パワーステアリング装置と、前記電動パワーステアリング装置を制御する制御手段１９ａとを備えるパワーステアリング装置であって、電動パワーステアリング装置の電動アシスト力発生部１０を、油圧パワーステアリング装置を構成する油圧バルブ４よりも下流側に設置し、油圧パワーステアリング装置を構成する油圧アシスト力発生部の油圧アシスト力を検出する検出手段１９ｂを備えるとともに、制御手段１９ａが検出手段１９ｂの検出した油圧アシスト力に基づいて、電動パワーステアリング装置を構成する電動アシスト力発生部１０を制御することを特徴とする。【選択図】図１
2008120267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧パワーステアリング装置と、電動パワーステアリング装置と、前記電動パワーステアリング装置を制御する制御手段とを備えるパワーステアリング装置であって、
前記電動パワーステアリング装置の電動アシスト力発生部を、前記油圧パワーステアリング装置を構成する油圧バルブよりも下流側に設置し、
前記油圧パワーステアリング装置を構成する油圧アシスト力発生部の油圧アシスト力を検出する検出手段を備えるとともに、
前記制御手段が前記検出手段の検出した油圧アシスト力に基づいて、前記電動パワーステアリング装置を構成する電動アシスト力発生部を制御することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
前記検出手段が、前記油圧アシスト力を前記油圧アシスト力発生部の油圧に基づいて検出することを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車、トラック、バス等の自動車に適用して好適なパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両に使用されるパワーステアリング装置としては、例えば特許文献１に記載されたような油圧パワーステアリング装置と電動パワーステアリング装置を組み合わせて、車速に応じて油圧パワーステアリング装置と電動パワーステアリング装置とにアシスト力を分担させたものが提案されており、油圧パワーステアリング装置と電動パワーステアリング装置のそれぞれの動作特性を十分に活用することが図られている。
【特許文献１】特開２００６−２１３０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところがこのようなパワーステアリング装置において、電動パワーステアリング装置を構成するトルクセンサ及び電動アシスト力発生部を、油圧パワーステアリング装置を構成する油圧バルブの上流側（ステアリングホイール側）に配置する構成とした場合には、油圧バルブに入力される操作力が電動アシスト力発生部により増大されるため、油圧パワーステアリング装置による油圧アシスト力が、電動パワーステアリング装置の電動アシスト力に先行して、油圧パワーステアリング装置を構成する油圧ポンプの負荷が大きくなり、かつ、アシスト力全体が小さい領域において油圧アシスト力が支配的となり、電動パワーステアリング装置による制御の自由度を活用できないという問題が生じる。
【０００４】
また、電動パワーステアリング装置を構成するトルクセンサ及び電動アシスト力発生部を、油圧パワーステアリング装置を構成する油圧バルブの下流側（ステアリングホイールと反対側）に配置する構成とした場合でも、油圧バルブとトルクセンサとをステアリング装置を構成するピニオンの上流側のほぼ同位置に配置する必要があり、既存の油圧バルブとトルクセンサでは車両艤装上の配置が困難となるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑み、制御自由度を高くでき、構成機器の負荷を増大させることなく、構成機器の配置上の問題を生じることのない、電動パワーステアリング装置と油圧パワーステアリング装置を組み合わせたパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明に係わるパワーステアリング装置は、
油圧パワーステアリング装置と、電動パワーステアリング装置と、前記電動パワーステアリング装置を制御する制御手段とを備えるパワーステアリング装置であって、
前記電動パワーステアリング装置の電動アシスト力発生部を、前記油圧パワーステアリング装置を構成する油圧バルブよりも下流側に設置し、
前記油圧パワーステアリング装置を構成する油圧アシスト力発生部の油圧アシスト力を検出する検出手段を備えるとともに、
前記制御手段が前記検出手段の検出した油圧アシスト力に基づいて、前記電動パワーステアリング装置を構成する電動アシスト力発生部を制御することを特徴とする。
【０００７】
ここで、前記検出手段が、前記油圧アシスト力を前記油圧アシスト力発生部の油圧に基づいて検出することを特徴とすることが好ましい。
【０００８】
これによれば、前記油圧アシスト力をより検出が容易な油圧に基づいて検出でき、検出した油圧アシスト力に基づいて、前記電動パワーステアリング装置を構成する電動アシスト力発生部を制御することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、制御自由度が高く、構成機器の負荷を増大させることなく、構成機器の配置上の問題を生じることのない、電動パワーステアリング装置と油圧パワーステアリング装置を組み合わせたパワーステアリング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明に係るパワーステアリング装置の一実施形態を示す模式図である。
【００１２】
本発明に係わるパワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２、コラムメインシャフト３、油圧バルブ４、油圧リザーバタンク５、サクションホース６、油圧ポンプ７、高圧配管８、低圧配管９、ターンチューブ１０、ターンチューブ１１、油圧シリンダ左室１２、油圧シリンダ右室１３、ピストン１４、ラックバー１５、ピニオン１６、圧力センサ１７、圧力センサ１８、ＥＰＳＥＣＵ１９(Electronic  Control  Unit)、モータ２０を備えて構成される。
【００１３】
ここで、サクションホース６は油圧リザーバタンク５と油圧ポンプ７の入力側を液密に連通し、高圧配管８は油圧ポンプ７の出力側と油圧バルブ４とを液密に連通する。さらに、低圧配管９は油圧バルブ４と油圧リザーバタンク５とを液密に連通する。加えて、ターンチューブ１０は油圧バルブ４と油圧シリンダ左室１２とを液密に連通し、ターンチューブ１１は油圧バルブ４と油圧シリンダ右室とを液密に連通する。
【００１４】
ピストン１４はラックバー１５と同軸上に設けられ、ピストン１４の左には油圧シリンダ左室１２が液密に形成され、ピストン１４の右には油圧シリンダ右室１３が液密に形成され、これらの油圧シリンダ左室１２と、油圧シリンダ右室１３及びピストン１４は油圧アシスト力発生部を構成する。モータ２０は電動アシスト力発生部を構成し、油圧バルブ４より下流に配置されて、ピニオン１６に駆動連結され、ＥＰＳＥＣＵ１９の指令に基づいて回転方向とトルクが制御される。
【００１５】
なお、ステアリングホイール２、コラムメインシャフト３、油圧バルブ４、油圧リザーバタンク５、サクションホース６、油圧ポンプ７、高圧配管８、低圧配管９、ターンチューブ１０、１１、油圧シリンダ左室１２、油圧シリンダ右室１３、ピストン１４、ラックバー１５、ピニオン１６により油圧パワーステアリング装置が構成され、ステアリングホイール２、コラムメインシャフト３、ラックバー１５、ピニオン１６、圧力センサ１７、１８、ＥＰＳＥＣＵ１９、電動アシスト力発生部を構成するモータ２０により電動パワーステアリング装置が構成される。
【００１６】
ステアリングホイール２は、車室内に配置され、運転者の操作力を、コラムメインシャフト２を介して油圧バルブ７及びピニオン１６に伝達するものである。
【００１７】
コラムメインシャフト３はステアリングホイール２とピニオン１６とを連結して、ステアリングホイール２に入力される運転者の操作力をピニオン１６に伝達するものである。
【００１８】
油圧ポンプ７は、図示しないエンジンに連結されて駆動され、油圧リザーバタンク５内に大気圧にて貯留された作動油を昇圧して、高圧配管８に供給するものである。
【００１９】
油圧バルブ４は、コラムメインシャフト２とピニオン１６に連結される図示しないトーションバーと、コラムメインシャフト２に連結される図示しないコントロールバルブシャフトと、コントロールバルブシャフトの外周側に設けられた図示しない螺旋溝とボールによる螺旋機構と、螺旋機構によりトーションバーの延在方向に移動可能に設けられる図示しないスプールバルブと、油圧シリンダ左室１２及びそれに連通するターンチューブ１０と、油圧シリンダ右室１３及びそれに連通するターンチューブ１１と、高圧配管８、低圧配管９とを、スプールバルブの移動に基づいて選択可能に連通する図示しないスリーブバルブにより構成される。
【００２０】
これとともに、ラックバー１５は車幅方向に延びて、コラムメインシャフト２に連結されるピニオン１６と相互に噛み合わされており、運転者によりステアリングホイール２に入力された操作力Ｔ０をピニオン１６からラックバー１５に伝達し、運転者がステアリングホイール２に入力する操作力Ｔ０に基づいてモータ２０により発生した電動アシスト力がピニオン１６に入力されると、その電動アシスト力をピニオン１６からラックバー１５に伝達する。
【００２１】
なお、ラックバー１５は図示しない前輪中心から車両後方にオフセットされて設けられており、右操舵の場合にはラックバー１５はピニオン１６の回転により車幅方向左側に、左操舵の場合にはラックバー１５はピニオン１６の回転により車幅方向右側に移動させられる。
【００２２】
ステアリングホイール２に運転者により右操舵の操作力が入力されると、油圧バルブ４のトーションバーの上端部が下端部に対して右回りに捩られ、螺旋機構によりスプールバルブが上方に移動されて、油圧シリンダ右室１３と高圧配管８とがターンチューブ１１を介して連通され、油圧シリンダ左室１２と低圧配管９とがターンチューブ１０を介して連通される。
【００２３】
これにより、高圧配管８から油圧シリンダ右室１３に高圧の作動油が供給され、油圧シリンダ左室１２から低圧配管９を介して油圧リザーバタンク５に作動油が排出され、ピストン１４及びラックバー１５を車幅方向左側に移動させる油圧アシスト力Ｆ１（Ｐ１３×Ａ；Ｐ１３：油圧シリンダ右室１３の油圧、Ａ：ピストン１４の受圧面積）が発生する。
【００２４】
ステアリングホイール２に運転者により左操舵の操作力が入力されると、油圧バルブ４のトーションバーの上端部が下端部に対して左回りに捩られ、螺旋機構によりスプールバルブが下方に移動されて、油圧シリンダ左室１２と高圧配管８とがターンチューブ１０を介して連通され、油圧シリンダ右室１３と低圧配管９とがターンチューブ１１を介して連通される。
【００２５】
これにより、高圧配管８から油圧シリンダ左室１２に高圧の作動油が供給され、油圧シリンダ右室１３から低圧配管９を介して油圧リザーバタンク５に作動油が排出され、ピストン１４及びラックバー１５を車幅方向右側に移動させる油圧アシスト力Ｆ１（Ｐ１２×Ａ；Ｐ１２：油圧シリンダ左室１２の油圧、Ａ：ピストン１４の受圧面積）が発生する。
【００２６】
なお、ステアリングホイール２に運転者により操作力が入力されない場合は、油圧バルブ４のトーションバーの上端部が下端部に対して中立位置を保ち、螺旋機構によりスプールバルブも中立位置を保って、油圧シリンダ左室１２と高圧配管８とがターンチューブ１０を介して連通され、油圧シリンダ右室１３と高圧配管８とがターンチューブ１１を介して連通される。
【００２７】
これにより、高圧配管８から油圧シリンダ左室１２及び油圧シリンダ右室１３の双方に高圧の作動油が供給され、ピストン１４及びラックバー１５は中立位置を保ち、油圧アシスト力は発生しない。
【００２８】
圧力センサ１７は油圧シリンダ左室１２内の作動油の油圧（ゲージ圧力または絶対圧力）を測定し、これを電圧信号に変換してＥＰＳＥＣＵ１９に対して発信・伝送するものである。
【００２９】
圧力センサ１８は油圧シリンダ右室１３内の作動油の油圧（ゲージ圧力または絶対圧力）を測定し、これを電圧信号に変換してＥＰＳＥＣＵ１９に対して発信・伝送するものである。
【００３０】
ＥＰＳＥＣＵ１９は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを相互に連結するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、圧力センサ１７及び圧力センサ１８により測定した油圧に基づいて油圧アシスト力Ｆ１を検出する検出手段１９ｂを構成すると共に、電動パワーステアリング装置の電動アシスト力発生部を構成するモータ２０を制御して電動アシスト力の制御を行う制御手段１９ａを構成するものである。
【００３１】
ＥＰＳＥＣＵ１９は具体的には、圧力センサ１７の測定した油圧シリンダ左室１２の油圧Ｐ１２が、圧力センサ１８の測定した油圧シリンダ右室１３の油圧Ｐ１３よりも大きい場合には、ステアリングホイール２に運転者により左操舵の操作力が入力されていることになるので、モータ２０を左回転させ、かつ、圧力センサ１７の測定した油圧Ｐ１２に基づいて検出された油圧アシスト力Ｆ１に比例した電動アシスト力Ｔ２を発生させるように制御する。
【００３２】
加えて、ＥＰＳＥＣＵ１９は、圧力センサ１８の測定した油圧シリンダ右室１３の油圧Ｐ１３が、圧力センサ１７の測定した油圧シリンダ左室Ｐ１２の油圧Ｐ１２よりも大きい場合には、ステアリングホイール２に運転者により右操舵の操作力が入力されていることになるので、モータ２０を左回転させ、かつ、圧力センサ１８の測定した油圧Ｐ１３に基づいて検出された油圧アシスト力Ｆ１に比例した電動アシスト力Ｔ２を発生させるように制御する。
【００３３】
すなわち本実施例のステアリング装置１において、ステアリングホイール２に運転者により操作力Ｔ０が入力されると、油圧アシスト力Ｆ１と電動アシスト力Ｔ２が同時に発生されて、操作力Ｔ０と電動アシスト力Ｔ２はピニオン１６を介してラックバー１５に入力され、油圧アシスト力Ｆ１は直接ラックバー１５に入力される。
【００３４】
これにより、ラックバー１５にはアシスト力＋操作力＝ラックバー推進力Ｆ＝Ｆ１＋（Ｔ０＋Ｔ２）／Ｒ（Ｒ：ピニオン１６の半径）が作用して、ラックバー１５は車幅方向にストロークされ、ラックバー１５の両端に連結された図示しないタイロッドの車幅方向のストロークにより、タイロッドに連結された図示しない前輪が操舵される。
【００３５】
上述したような本実施例に関わるパワーステアリング装置１においては、電動パワーステアリング装置を構成するトルクセンサ及び電動アシスト力発生部であるモータ２０を、油圧パワーステアリング装置を構成する油圧バルブ４の上流側つまりはステアリングホイール２側に配置する構成を廃することができる。
【００３６】
このため、油圧バルブ４に入力される操作力Ｔ０が電動アシスト力発生部により増大されることを防止して、油圧パワーステアリング装置による油圧アシスト力が、電動パワーステアリング装置の電動アシスト力に先行して、油圧パワーステアリング装置を構成する油圧ポンプ７の負荷が大きくなり、かつ、アシスト力全体が小さい領域において油圧アシスト力が支配的となり、電動パワーステアリング装置による制御の自由度を活用できないという問題を廃することができる。
【００３７】
つまり、本実施例によるパワーステアリング装置１においては、電動パワーステアリング装置と油圧パワーステアリング装置のそれぞれの制御の利点を最大限引き出す構成とすることができる。すなわち、電気系が失陥してもアシスト力が無くなることを防止でき、電動パワーステアリング装置と油圧パワーステアリング装置により、並列してアシスト力を発生することが可能となる。
【００３８】
また、電動パワーステアリング装置を構成するトルクセンサは、従来技術においてはコラムメインシャフト３に対して直列配置された図示しないトーションバーとこのトーションバーの捻り量を検出するための図示しない二個のレゾルバにより構成され、このトルクセンサと油圧バルブ４とを、パワーステアリング装置１のほぼ同位置に配置する必要があり、既存の油圧バルブ４とトルクセンサでは車両の艤装上配置することが難しいという問題があった。
【００３９】
ところが、本実施例のパワーステアリング装置１のように、圧力センサ１７を油圧シリンダ左室１２に、圧力センサ１８を油圧シリンダ右室１３に設けて、それぞれの測定した圧力に基づいて検出した油圧アシスト力に比例させてモータ２０の発生する電動アシスト力Ｔ２を制御することにより、従来のトルクセンサを廃した構成とすることができる。
【００４０】
これにより、従来技術において問題となった、トルクセンサと油圧バルブ４とをパワーステアリング装置のほぼ同位置に配置する必要性を廃して、トルクセンサと油圧バルブ４とをパワーステアリング装置の同一部位に配置する場合に生じる車両艤装上の問題点をも解消することができる。
【００４１】
加えて、従来技術のトルクセンサに比べて、圧力センサ１７及び圧力センサ１８は比較的占有スペースの大きい機械部品であるトーションバー及びエンコーダを廃した構成とすることができるため、装置としての省スペース化を図る上でも有利な構成とすることができる。
【００４２】
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【００４３】
例えば、ＥＰＳＥＣＵ１９がモータ２０の電動アシスト力を演算するにあたり、本実施例では、圧力センサ１７及び圧力センサ１８により測定した油圧を用いたが、圧力センサ１７により測定した油圧Ｐ１２と、圧力センサ１８により測定した油圧Ｐ１３の差圧を用いることも可能である。
【００４４】
また本実施例では、油圧バルブ４については、スプールバルブタイプのものを例示したが、この形態に限られるものではなく、種々の形態のものを使用することが可能である。
【００４５】
また、本実施例においては、圧力センサ１７を油圧シリンダ左室１２に、圧力センサ１８を油圧シリンダ右室１３に設けたが、この構成に換えて、圧力センサ１７をターンチューブ１０に、圧力センサ１８をターンチューブ１１に設けることも可能である。
【００４６】
さらに、本実施例においては、ＥＰＳＥＣＵ１９が油圧アシスト力を検出するにあたり、圧力センサ１７、１８により測定した油圧を用いたが、例えばラックバー１５に作用する軸力等を歪みゲージ等により測定してその測定結果を用いることも可能である。その他油圧アシスト力を検出するためのパラメータであれば、どのパラメータを用いても構わない。
【００４７】
また、本実施例においては、電動パワーステアリング装置の電動アシスト力発生部を構成するモータ２０をピニオン１６に駆動連結して設けたが、図２に示すように、モータ２１をラックバー１５に図示しない減速機構とボールネジ機構を介して駆動連結して設けて、ピニオン１６を介さずに直接ラックバー１５を図示しない減速機構とボールネジ機構を介して車幅方向に動かす形態のものとしても良い。なお、図２中において、図１に示したものと共通する要素については同一の符号を付して、詳細な説明は省略している。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、自動車に適用されるパワーステアリング装置に関するものであり、特には電動パワーステアリング装置と油圧パワーステアリング装置を組み合わせたパワーステアリング装置において、制御自由度が高く保持して、構成機器の負荷を増大させることを防止して、構成機器の配置上の問題を解消することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るパワーステアリング装置の一実施例を示す模式図である。
【図２】本発明に係るパワーステアリング装置の一実施例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１      パワーステアリング装置
２      ステアリングホイール
３      コラムメインシャフト
４      油圧バルブ
５      油圧リザーバタンク
６      サクションホース
７      油圧ポンプ
８      高圧配管
９      低圧配管
１０      ターンチューブ
１１      ターンチューブ
１２      油圧シリンダ左室
１３      油圧シリンダ右室
１４      ピストン
１５      ラックバー
１６      ピニオン
１７      圧力センサ
１８      圧力センサ
１９      ＥＰＳＥＣＵ
２０      モータ
２１      モータ
【図１】
2008120267.tif 000003
【図２】
2008120267.tif 000004