(57)【要約】【課題】操舵応答性に優れたパワーステアリング装置を提供する。【解決手段】パワーステアリング装置において、第１，第２油路９ａ，９ｂに、リザーバタンク１２と連通する第１，第２分岐油路１５ａ，１５ｂを設けるとともに、これら分岐油路上１５ａ，１５ｂに第１，第２電磁切換弁１６ａ，１６ｂを設け、ステアリングコントロールユニット７は、操舵アシスト時、加圧側圧力室を閉回路とするとともに、非加圧側圧力室をリザーバタンク１２と連通させることとした。【選択図】        図１
2005041302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者のステアリング操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
運転者のステアリング操舵力をアシストするパワーシリンダと、
一対の吐出ポートを備えた可逆式のポンプと、
このポンプを正逆回転させる電動モータと、
前記ポンプの第１吐出ポートから出力された吐出圧を、パワーシリンダの第１圧力室へ導く第１油路と、
前記ポンプの第２吐出ポートから出力された吐出圧を、パワーシリンダの第２圧力室へ導く第２油路と、
検出された操舵トルクに基づいて、電動モータに対し駆動指令を出力するアシスト操舵制御手段と、を備えたパワーステアリング装置において、
前記第１油路と低圧室とを連通する第１分岐油路と、
この第１分岐油路上であって、アシスト操舵制御手段からの制御信号に基づいて開閉状態を制御可能な第１電磁切換弁と、
前記第２油路と低圧室とを連通する第２分岐油路と、
この第２分岐油路上であって、アシスト操舵制御手段からの制御信号に基づいて開閉状態を制御可能な第２電磁切換弁と、
前記電動モータの異常を検出するモータ異常検出手段と、
運転者の非操舵状態を検出する非操舵状態検出手段と、を設け、
前記アシスト操舵制御手段を、
操舵アシスト時にポンプから第１圧力室へ油圧が供給されているとき、第１電磁切換弁に対して閉弁指令を出力するとともに、第２電磁切換弁を開弁状態とし、
操舵アシスト時にポンプから第２圧力室へ油圧が供給されているとき、第２電磁切換弁に対して閉弁指令を出力するとともに、第１電磁切換弁を開弁状態とし、
非操舵または電動モータの異常が検出されたとき、第１電磁切換弁と第２電磁切換弁を開弁状態とする出段としたことを特徴とするパワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータでオイルポンプを駆動することにより、運転者のステアリング操作をアシストするパワーステアリング装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来技術としては、パワーシリンダの２つの圧力室を連通させるバイパス管路と、このバイパス管路の連通・非連通状態を切り換えるバイパス用電磁切換弁を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この技術では、操舵アシスト時には、バイパス管路を非連通とし、直進走行時のような非操舵アシスト時には、バイパス管路を連通させることにより、両圧力室の差圧を解消し、運転者の操舵によるマニュアル操舵を可能としている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５９−１１８５６９号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術にあっては、操舵アシスト時にはバイパス管路が遮断されるため、非加圧側の回路も閉回路となってしまう。よって、非加圧側圧力室内の油圧の抜けが悪く、加圧側圧力室への油圧の供給が遅れるため、操舵応答性に劣るという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、操舵応答性に優れたパワーステアリング装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明では、パワーステアリング装置において、第１，第２油路に、低圧室と連通する第１，第２分岐油路を設けるとともに、これら分岐油路上に第１，第２電磁切換弁を設け、アシスト操舵制御手段は、操舵アシスト時、加圧側圧力室を閉回路とするとともに、非加圧側圧力室を低圧室と連通させることとした。
【０００８】
すなわち、加圧側圧力室内の油圧が両圧力室を仕切るピストンを非加圧側へ押圧するとき、非加圧側圧力室内の油圧が分岐油路を介して低圧室へドレンされるため、加圧側圧力室への油圧の供給が妨げられず、高い操舵応答性が得られる。
【０００９】
さらに、アシスト操舵制御手段は、非操舵時または電動モータの異常が検出されたとき、第１，第２油路を共に低圧室と連通させるため、フェール時に運転者の操舵によるマニュアル操舵が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のパワーステアリング装置を実現する実施の形態を、第１実施例に基づいて説明する。
【００１１】
（第１実施例）
図１は、第１実施例のパワーステアリング装置を示す概略構成図である。
第１実施例のパワーステアリング装置は、ステアリングホイール１と、ステアリングシャフト２と、ラックアンドピニオン式のステアリングギア３と、運転者のステアリング操舵力をアシストするパワーステアリング機構４と、電動モータ５と、この電動モータ５により駆動する可逆式のオイルポンプ６と、ステアリングコントロールユニット（アシスト操舵制御手段）７と、を主要な構成としている。
【００１２】
前記オイルポンプ６は、電動モータ５の回転方向により吐出方向を切り換える一対の第１，第２吐出ポート６ａ、６ｂを有している。第１吐出ポート６ａとパワーシリンダ８の第１圧力室８ａは、第１油路９ａにより連通している。一方、第２吐出ポート６ｂとパワーシリンダ８の第２圧力室８ｂは、第２油路９ｂにより連通している。
【００１３】
前記ステアリングシャフト２には、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ（操舵トルク検出手段）１０が設けられている。トルクセンサ１０により検出された運転者の操舵トルクは、操舵トルク信号としてステアリングコントロールユニット７へ出力される。なお、トルクセンサ１０は、ステアリングホイール１が右に操作されたとき、センサ値が上昇するよう設定されている。
【００１４】
運転者がステアリングホイール１を操作すると、操作方向と操舵トルクに応じて電動モータ５の回転方向が切り換えられ、パワーシリンダ８の第１圧力室８ａと第２圧力室８ｂとの間の油を給排することで、運転者の操舵力をアシストする。具体的には、運転者がステアリングホイール１を右に操舵すると、第１圧力室８ａに油圧が供給される方向に電動モータ５が駆動することで、ラック軸１１と一体に移動するピストン８ｃを第２圧力室８側へアシストする。
【００１５】
オイルポンプ６は、油路１２ａと油路１２ｂを介して、リザーバタンク１２から油を供給される。また、油路１２ｂには、リザーバタンク１２からオイルポンプ６への油の通過を許可し、オイルポンプ６からリザーバタンク１２への油の通過を禁止するチェック弁１３，１３が設けられている。また、リザーバタンク１２には、オイルポンプ６からリークした油をリザーバタンク１２へ戻すドレン油路１４が接続されている。
【００１６】
前記第１油路９ａと第２油路９ｂには、リザーバタンク１２と連通する第１分岐油路１５ａと第２分岐油路１５ｂが接続されている。これら第１，第２分岐油路１５ａ，１５ｂ上には、第１電磁切換弁１６ａ，第２電磁切換弁１６ｂが設けられている。
【００１７】
これら第１，第２電磁切換弁１６ａ，１６ｂは、ステアリングコントロールユニット７からの指令信号により電圧が供給されると閉じた状態となり、電圧の供給がない状態では開いた状態となるノーマルオープン弁が用いられている。これにより、操舵系に何らかの異常が発生し、電源の供給をシャットダウンした場合であっても、パワーシリンダ８の第１圧力室８ａと第２圧力室８ｂとがリザーバタンク１２と連通した状態となり、アシストトルク無しの通常の操舵を確保できる。
【００１８】
ステアリングコントロールユニット７は、トルクセンサ１０からの操舵トルク信号に基づいて、電動モータ５に供給する指令電圧を演算し、オイルポンプ６の駆動を制御し、運転者のステアリング操舵力をアシストする。
【００１９】
次に、作用を説明する。
［操舵アシスト制御処理］
図２は、ステアリングコントロールユニット７にて実施される操舵アシスト制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、この制御処理は、イグニッションキースイッチがオンされた後、所定間隔（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。
【００２０】
ステップＳ１０１では、トルクセンサ１０の操舵トルク信号からトルクセンサ値を読み込み、ステップＳ１０２へ移行する。
【００２１】
ステップＳ１０２では、今回のトルクセンサ１０のセンサ値と、前回値とを比較し、センサ値が上昇しているかどうかを判断する。ＹＥＳの場合にはステップＳ１０３へ移行し、ＮＯの場合にはステップＳ１１７へ移行する。
【００２２】
ステップＳ１０３では、センサ値が予め設定されたしきい値Ｔａ以上であるかどうかを判断する。ＹＥＳの場合にはステップＳ１０４へ移行し、ＮＯの場合にはステップＳ１０２へ移行する。
【００２３】
ステップＳ１０４では、第１電磁切換弁１６ａに対し、閉弁指令を出力し、ステップＳ１０５へ移行する。
【００２４】
ステップＳ１０５では、電動モータ５の回転指令目標電流を演算し、ステップＳ１０６へ移行する。
【００２５】
ステップＳ１０６では、電動モータ５の指令電圧を演算し、ステップＳ１０７へ移行する。
【００２６】
ステップＳ１０７では、電動モータ５の電流値と電圧値（または指令電圧値）を読み込み、ステップＳ１０８へ移行する。
【００２７】
ステップＳ１０８では、電動モータ５の回転数を演算し、ステップＳ１０９へ移行する。
【００２８】
ステップＳ１０９では、電動モータ５の回転数がゼロであるかどうかを判断する。ＹＥＳの場合にはステップＳ１１０へ移行し、ＮＯの場合にはステップＳ１１４へ移行する。
【００２９】
ステップＳ１１０では、回転数ゼロが予め設定された所定時間継続したかどうかを判断する。ＹＥＳの場合にはステップＳ１１１へ移行し、ＮＯの場合にはステップＳ１１４へ移行する。
【００３０】
ステップＳ１１１では、電動モータ５の異常と判断し、ステップＳ１１２へ移行する。ステップＳ１０８から本ステップまでが、モータ異常検出手段に相当する。
【００３１】
ステップＳ１１２では、第１電磁切換弁１６ａに対し、開弁指令を出力し、ステップＳ１１３へ移行する。
【００３２】
ステップＳ１１３では、電動モータ５の電源を遮断する制御指令を出力し、本制御を終了する。
【００３３】
ステップＳ１１４では、センサ値が下降しているかどうかを判断する。ＹＥＳの場合にはステップＳ１１５へ移行し、ＮＯの場合にはステップＳ１０４へ移行する。
【００３４】
ステップＳ１１５では、センサ値がしきい値Ｔｃ（＜Ｔａ）以下であるかどうかを判断する（非操舵状態検出手段に相当）。ＹＥＳの場合にはステップＳ１１６へ移行し、ＮＯの場合にはステップＳ１０４へ移行する。
【００３５】
ステップＳ１１６では、第１電磁切換弁１６ａに対し、開弁指令を出力し、本制御を終了する。
【００３６】
ステップＳ１１７では、センサ値が下降しているかどうかを判断する。ＹＥＳの場合にはステップＳ１１８へ移行し、ＮＯの場合にはステップＳ１０２へ移行する。
【００３７】
ステップＳ１１８では、センサ値がしきい値Ｔｂ（＜Ｔｃ）以下であるかどうかを判断する。ＹＥＳの場合にはステップＳ１１９へ移行し、ＮＯの場合にはステップＳ１０２へ移行する。
【００３８】
ステップＳ１１９では、第２電磁切換弁１６ｂに対し、閉弁指令を出力し、ステップＳ１２０へ移行する。
【００３９】
ステップＳ１２０では、電動モータ５の回転指令目標電流を演算し、ステップＳ１２１へ移行する。
【００４０】
ステップＳ１２１では、電動モータ５の指令電圧を演算し、ステップＳ１２２へ移行する。
【００４１】
ステップＳ１２２では、電動モータ５の電流値と電圧値（または指令電圧値）を読み込み、ステップＳ１２３へ移行する。
【００４２】
ステップＳ１２３では、電動モータ５の回転数を演算し、ステップＳ１２４へ移行する。
【００４３】
ステップＳ１２４では、電動モータ５の回転数がゼロであるかどうかを判断する。ＹＥＳの場合にはステップＳ１２５へ移行し、ＮＯの場合にはステップＳ１２９へ移行する。
【００４４】
ステップＳ１２５では、回転数ゼロが予め設定された所定時間継続したかどうかを判断する。ＹＥＳの場合にはステップＳ１２６へ移行し、ＮＯの場合にはステップＳ１２９へ移行する。
【００４５】
ステップＳ１２６では、電動モータ５の異常と判断し、ステップＳ１２７へ移行する。ステップＳ１２３から本ステップまでが、モータ異常検出手段に相当する。
【００４６】
ステップＳ１２７では、第２電磁切換弁１６ｂに対し、開弁指令を出力し、ステップＳ１２８へ移行する。
【００４７】
ステップＳ１２８では、電動モータ５への電源を遮断する制御指令を出力し、本制御を終了する。
【００４８】
ステップＳ１２９では、センサ値が上昇しているかどうかを判断する。ＹＥＳの場合にはステップＳ１３０へ移行し、ＮＯの場合にはステップＳ１１９へ移行する。
【００４９】
ステップＳ１３０では、センサ値がしきい値Ｔｄ（Ｔｂ＜Ｔｄ＜Ｔｃ）以下であるかどうかを判断する（非操舵状態検出手段に相当）。ＹＥＳの場合にはステップＳ１３１へ移行し、ＮＯの場合にはステップＳ１１９へ移行する。
【００５０】
ステップＳ１３１では、第２電磁切換弁１６ｂに対し、開弁指令を出力し、本制御を終了する。
【００５１】
［操舵アシスト制御作用］
運転者がステアリングを右に切った場合には、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１０１→ステップＳ１０２→ステップＳ１０３へと進み、トルクセンサ値がしきい値Ｔｃ以下となるまで、ステップＳ１０４→ステップＳ１０５→ステップＳ１０６→ステップＳ１０７→ステップＳ１０８→ステップＳ１０９→ステップＳ１１４→ステップＳ１１５へと進む流れが繰り返される。
【００５２】
すなわち、ステップＳ１０４において第１電磁切換弁１６ａが閉じられ、パワーシリンダ８の第１圧力室８ａ側が閉回路となる。続いて、ステップＳ１０６においてトルクセンサ値に基づいて指令電圧が演算されるとともに、この指令電圧により電動モータ５が駆動され、第１圧力室８ａが加圧される。このとき、ノーマルオープン弁である第２電磁切換弁１６ｂは開いているため、第２油路９ｂは、リザーバタンク１２と連通し、大気解放された状態となる。これにより、第２圧力室８ｂからリザーバタンク１２へ油が排出される。
【００５３】
ここで、電動モータ５に故障が発生した場合には、ステップＳ１０９からステップＳ１１０→ステップＳ１１１→ステップＳ１１２→ステップＳ１１３へと進む流れとなる。
【００５４】
すなわち、ステップＳ１１０において電動モータ５の回転数ゼロが所定時間継続したと判断され、ステップＳ１１１において電動モータ５に異常が発生したと判断され、ステップＳ１１２において第１電磁切換弁１６ａに対し、開弁指令が出力され、ステップＳ１１３において電動モータ５の電源が遮断される。これにより、第１油路９ａがリザーバタンク１２と連通し、第１圧力室８ａが大気解放されるため、第１圧力室８ａから油が排出され、アシスト無しでの操舵が可能となる。
【００５５】
運転者がステアリングを左に切った場合には、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１０１→ステップＳ１０２→ステップＳ１１７→ステップＳ１１８へと進み、トルクセンサ値がしきい値Ｔｄ以下となるまで、ステップＳ１１９→ステップＳ１２０→ステップＳ１２１→ステップＳ１２２→ステップＳ１２３→ステップＳ１２４→ステップＳ１２９→ステップＳ１３０へと進む流れが繰り返される。
【００５６】
すなわち、ステップＳ１１９において第２電磁切換弁１６ｂが閉じられ、パワーシリンダ８の第２圧力室８ｂ側が閉回路となる。続いて、ステップＳ１２１においてトルクセンサ値に基づいて指令電圧が演算されるとともに、この指令電圧により電動モータ５が駆動され、第２圧力室８ｂが加圧される。このとき、ノーマルオープン弁である第１電磁切換弁１６ａは開いているため、第１油路９ａは、リザーバタンク１２と連通し、大気解放された状態となる。これにより、第１圧力室８ａからリザーバタンク１２へ油が排出される。
【００５７】
ここで、電動モータ５に故障が発生した場合には、ステップＳ１２４からステップＳ１２５→ステップＳ１２６→ステップＳ１２７→ステップＳ１２８へと進む流れとなる。
【００５８】
すなわち、ステップＳ１２５において電動モータ５の回転数ゼロが所定時間継続したと判断され、ステップＳ１２６において電動モータ５に異常が発生したと判断され、ステップＳ１２７において第２電磁切換弁１６ｂに対し、開弁指令が出力され、ステップＳ１２８において電動モータ５の電源が遮断される。これにより、第２油路９ｂがリザーバタンク１２と連通し、第２圧力室８ｂが大気解放されるため、第２圧力室８ｂから油が排出され、アシスト無しでの操舵が可能となる。
【００５９】
［第１実施例とリターンチェック弁を用いた従来技術との対比］
ここで、第１油路９ａと第２油路９ｂに代えて、図３に示すようなリターンチェック弁０１を用いて、操舵アシスト時の操舵応答性の向上を図る従来装置について説明する。
【００６０】
このリターンチェック弁０１は、第１リターンチェック弁０１ａと第２リターンチェック弁０１ｂと、スプールバルブ０２と、このスプールバルブ０２を中央に付勢するリターンスプリング０３ａ，０３ｂとから構成されている。
【００６１】
第１リターンチェック弁０１ａには、第１油路９ａとの接続ポートを有する第１油圧室０４ａと、第１油路９ａとドレン油路０６との接続ポートを有する第１ピストン室０５ａが設けられている。同様に、第２リターンチェック弁０１ｂには、第２油路９ｂとの接続ポートを有する第２油圧室０４ｂと、第２油路９ｂとドレン油路０６との接続ポートを有する第２ピストン室０５ｂが設けられている。
【００６２】
スプールバルブ０２には、リターンスプリング０３ａによる付勢力と、第１油圧室０４ａの油圧と、第１ピストン室０５ａの油圧により図中右側の付勢力が作用する。一方、反対側（図中左側）の付勢力として、リターンスプリング０３ｂによる付勢力と、第２油圧室９ｂの油圧と、第２ピストン室０５ｂの油圧が作用する。これによりスプールバルブ０２の位置が決定される。
【００６３】
図３の油圧回路において、例えば、ステアリングホイール１が右に切られ、第１油路９ａ側が高油圧となった場合には、第１ピストン室０５ａと第２ピストン室０５ｂ、および第１油圧室０４ａと第２油圧室０４ｂに差圧が生じ、スプールバルブ０２が図３中右側に移動する。これにより第２油路９ｂがドレン油路０６と連通され、第２ピストン室０５ｂは大気解放された低油圧となる。すなわち、第１回路９ａと第２回路９ｂの差圧を利用してスプールバルブ０２を作動させ、非加圧側回路からの油の抜けを促進している。
【００６４】
ところが、上記従来技術にあっては、リターンチェック弁０１は、第１油路９ａと第２油路９ｂに差圧が発生した時点で作動を開始するため、作動が遅く、操舵応答性に劣るという問題がある。さらに、操舵アシスト時に加圧側回路が閉回路となった状態で、スプールバルブ０２がスティックした場合、アシスト無しでの操舵が非常に困難となる。
【００６５】
これに対して、第１実施例のパワーステアリング装置では、第１，第２分岐油路１５ａ，１５ｂの開閉を、ステアリングコントロールユニット７からの指令信号で制御するため、応答性に優れ、操舵アシスト時に高い操舵応答性が得られる。
【００６６】
また、第１，第２電磁切換弁１６ａ，１６ｂは、ノーマルオープン弁であるため、システムフェール時に電力供給が停止して作動不能となった場合には、パワーシリンダ８の第１圧力室８ａと第２圧力室８ｂが共に大気解放された状態となり、操舵アシスト無しの通常の操舵を確保できる。
【００６７】
さらに、上記第１実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００６８】
（イ）請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
前記低圧室を、リザーバタンクとしたことを特徴とするパワーステアリング装置。
【００６９】
これにより、操舵アシスト時に非加圧側回路が大気解放されるため、油抜けがより促進され、操舵応答性がより高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のパワーステアリング装置を示す概略構成図である。
【図２】ステアリングコントロールユニットにて実施される操舵アシスト制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】リターンチェック弁の構造を示す回路図である。
【符号の説明】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  ステアリングギア
４  パワーステアリング機構
５  電動モータ
６  オイルポンプ
６ａ  第１吐出ポート
６ｂ  第２吐出ポート
７  ステアリングコントロールユニット
８ａ  第１圧力室
８ｂ  第２圧力室
８ｃ  ピストン
９ａ  第１油路
９ｂ  第２油路
１０  トルクセンサ
１１  ラック軸
１２  リザーバタンク
１２ａ，１２ｂ  油路
１３  チェック弁
１４  ドレン油路
１５ａ  第１分岐油路
１５ｂ  第２分岐油路
１６ａ  第１電磁切換弁
１６ｂ  第２電磁切換弁
【図１】
2005041302.tif 000003
【図２】
2005041302.tif 000004
【図３】
2005041302.tif 000005