(57)【要約】【課題】複雑な構造を要することなく低コストで、油圧アクチュエータの発生操舵補助力を操舵方向と運転状態に応じてきめ細かに制御できるパワーステアリングユニットを提供する。【解決手段】操舵補助力発生用油圧アクチュエータ10への作動油の流路を電動の切換バルブ23により切り換えることで、右操舵補助力を発生する状態と左操舵補助力を発生する状態とを択一的に選択できる。求められた操舵方向に応じた操舵補助力が作用するように切換バルブ23を制御すると共に、求められた運転状態に応じてポンプ21から吐出される作動油の圧力が変化するように、ポンプ21の駆動用電動モータ22を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助力発生用油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータの作動油を貯留するタンクと、
前記タンクに貯留された作動油の吐出用ポンプと、
前記ポンプの駆動用電動モータと、
右操舵補助力を発生する状態と左操舵補助力を発生する状態とを択一的に選択できるように、前記油圧アクチュエータへの作動油の流路を切り換える電動の切換バルブと、
求められた操舵方向に応じた操舵補助力が作用するように前記切換バルブを制御すると共に、求められた運転状態に応じて前記ポンプから吐出される作動油の圧力が変化するように前記モータを制御する制御装置とを備えるパワーステアリングユニット。
【請求項２】
操舵補助力発生用油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータの作動油を貯留するタンクと、
前記タンクに貯留された作動油の吐出用ポンプと、
前記ポンプの駆動用電動モータと、
右操舵補助力を発生する状態と左操舵補助力を発生する状態とを択一的に選択できるように、前記油圧アクチュエータへの作動油の流路を切り換える電動の切換バルブと、
前記ポンプの吐出側と前記タンクとの間の作動油流路における開度を変化させる電動バルブと、
求められた操舵方向に応じた操舵補助力が作用するように前記切換バルブを制御すると共に、求められた運転状態に応じて操舵補助力が変化するように前記電動バルブを制御する制御装置とを備えるパワーステアリングユニット。
【請求項３】
求められた運転状態に応じて前記ポンプから吐出される作動油の圧力が変化するように、前記モータが前記制御装置により制御される請求項２に記載のパワーステアリングユニット。
【請求項４】
前記タンク、ポンプ、モータ、切換バルブおよび制御装置が、前記油圧アクチュエータに対して一体的に着脱可能なように一体化されている請求項１〜３の中の何れかに記載のパワーステアリングユニット。
【請求項５】
前記油圧アクチュエータは右操舵補助力発生用油室と左操舵補助力発生用油室とを有し、
前記各油室それぞれと前記タンクとの間の作動油流路に、前記各油室から前記タンクへの作動油の流れを規制すると共に前記タンクから前記各油室への作動油の流れを許容するチェックバルブが配置されている請求項１〜４の中の何れかに記載のパワーステアリングユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵補助力発生用油圧アクチュエータに供給される作動油を吐出するポンプを電動モータにより駆動するパワーステアリングユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、操舵補助力発生用油圧アクチュエータに供給される作動油を吐出するポンプを電動モータにより駆動するパワーステアリング装置においては、操舵方向に応じて操舵補助力の作用方向を変化させ、操舵トルクや車速等の運転状態に応じて操舵補助力の大きさを変化させるためにコントロールバルブが用いられていた（特許文献１、２、３参照）。
【特許文献１】特開平６−２０６５５４号公報
【特許文献２】特公平１−２７９０８号公報
【特許文献３】米国特許第６４１９０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のパワーステアリング装置におけるコントロールバルブは、作動油の流路を構成する絞りの開度を操舵方向や運転状態に応じて機械的に変化させている。そのため、操舵補助力をきめ細かに制御するのか困難であり、機械的な構造が複雑になるために製造工数、製造コストが増大する。また、マニュアルタイプのステアリング装置との部品の共用ができず、製造コストの低減が困難であるだけでなく、マニュアルタイプのステアリング装置のパワーステアリング装置化に寄与することもできない。さらに、油圧アクチュエータにおいて作動油が供給される側の油室が負圧になると、操舵補助力の付与に遅れが生じて操舵フィーリングが低下する。本発明は以上のような問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のパワーステアリングユニットは、操舵補助力発生用油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータの作動油を貯留するタンクと、前記タンクに貯留された作動油の吐出用ポンプと、前記ポンプの駆動用電動モータと、右操舵補助力を発生する状態と左操舵補助力を発生する状態とを択一的に選択できるように、前記油圧アクチュエータへの作動油の流路を切り換える電動の切換バルブと、求められた操舵方向に応じた操舵補助力が作用するように前記切換バルブを制御する制御装置とを備える。
さらに、求められた運転状態に応じて前記ポンプから吐出される作動油の圧力が変化するように、前記モータが前記制御装置により制御される。あるいは、前記ポンプの吐出側と前記タンクとの間の作動油流路における開度を変化させる電動バルブを備え、求められた運転状態に応じて操舵補助力が変化するように前記電動バルブが前記制御装置により制御される。あるいは、前記モータと前記電動バルブの双方が、そのように前記制御装置により制御されても良い。
本発明によれば、油圧アクチュエータにより操舵補助力を発生させる場合において、電動の切換バルブにより作動油の流路を切り換えることで操舵方向に応じて操舵補助力の作用方向を変化させることができ、また、モータあるいは電動バルブを運転状態に応じて制御することで操舵補助力のきめ細かな制御が可能になる。
【０００５】
本発明のパワーステアリングユニットにおいて、前記タンク、ポンプ、モータ、切換バルブおよび制御装置が、前記油圧アクチュエータに対して一体的に着脱可能なように一体化されているのが好ましい。これにより、組み立てを効率良く行うことができる。また、マニュアルタイプのステアリング装置の操舵力伝達部材に操舵補助力発生用油圧アクチュエータの出力部材を連結し、一体化されたタンク、ポンプ、モータ、切換バルブおよび制御装置を油圧アクチュエータに取り付けるだけで、そのステアリング装置をパワーステアリング装置化できる。
【０００６】
本発明のパワーステアリングユニットにおいて、前記油圧アクチュエータは右操舵補助力発生用油室と左操舵補助力発生用油室とを有し、前記各油室それぞれと前記タンクとの間の作動油流路に、前記各油室から前記タンクへの作動油の流れを規制すると共に前記タンクから前記各油室への作動油の流れを許容するチェックバルブが配置されているのが好ましい。これにより、油圧アクチュエータにおいて作動油が供給される側の油室が負圧になると、その油室にタンクから作動油がチェックバルブを介して流入するので、油圧アクチュエータの作動遅れを防止して迅速に操舵補助力を発生できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のパワーステアリングユニットによれば、複雑な構造を要することなく低コストで、油圧アクチュエータの発生操舵補助力を操舵方向と運転状態に応じてきめ細かに制御でき、また、マニュアルタイプのステアリング装置のパワーステアリング装置化に寄与することができ、さらに、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１、図２は、本発明に係るパワーステアリングユニットを備えたラックピニオン式パワーステアリング装置１を示し、車両のステアリングホイール２に連結されたステアリングシャフト３に自在継手４を介し連結される入力シャフト５を備えている。入力シャフト５はベアリング（図示省略）を介してハウジング６により支持されている。入力シャフト５にピニオン７が連結され、ピニオン７に噛み合うラック歯８ａが形成されたラックロッド８に図外タイロッド、ナックルアーム等を介して車輪が連結される。これにより、ステアリングホイール２の操舵によるピニオン７の回転によりラックロッド８が移動し、このラックロッド８の動きが車輪に舵角が変化するように伝達される。
【０００９】
そのパワーステアリングユニットは、操舵補助力発生用油圧アクチュエータとして油圧シリンダ１０を備えている。油圧シリンダ１０は、ラックロッド８を覆うようにハウジング６と一体的に成形されるシリンダ１１と、ラックロッド８に一体化されるピストン１２を備える。シリンダ１１の内周とラックロッド８の外周との間に、ピストン１２によって仕切られる右操舵補助力発生用油室１３と左操舵補助力発生用油室１４が形成され、各油室１３、１４の端部はラックロッド８の外周とハウジング６の内周との間のオイルシール１５、１６によりシールされている。
【００１０】
油圧シリンダ１０の作動油がタンク２０に貯留され、このタンク２０に貯留された作動油はポンプ２１により吐出される。ポンプ２１は、例えばベーンポンプやギヤポンプ等により構成され、電動モータ２２により駆動される。
【００１１】
ポンプ２１から吐出される作動油は電動の切換バルブ２３を介して油圧シリンダ１０に送られる。本実施形態の切換バルブ２３はソレノイドバルブとされ、ソレノイド２３ａにより変位されるスプール２３ｂを有し、スプール２３ｂは右操舵補助位置と左操舵補助位置とニュートラル位置に択一的に位置決めされる。スプール２３ｂが右操舵補助位置に位置することで、右操舵補助力発生用油室１３にポンプ２１から作動油を油圧が上昇するように導くと共に左操舵補助力発生用油室１４から作動油をタンク２０に導く状態に作動油の流路が切り換えられる。スプール２３ｂが左操舵補助位置に位置することで、左操舵補助力発生用油室１４にポンプ２１から作動油を油圧が上昇するように導くと共に右操舵補助力発生用油室１３から作動油をタンク２０に導く状態に作動油の流路が切り換えられる。これにより、切換バルブ２３によって作動油の流路を切り換えることで、右操舵補助力を発生する状態と左操舵補助力を発生する状態とを択一的に選択できる。スプール２３ｂがニュートラル位置に位置することで、両油室１３、１４は共にタンク２０に通じるものとされる。
【００１２】
油圧シリンダ１０の両油室１３、１４は、油圧シリンダ１０の外部において固定絞り２４を有する作動油流路を介して接続されている。固定絞り２４により作動油圧力の急変時における操舵補助力の急変が抑制される。なお、固定絞り２４を有する作動油流路は、油圧シリンダ１０内のピストン１２に設けてもよく、また、必須のものではないので設けなくてもよい。
【００１３】
ポンプ２１の吐出側とタンク２０がリリーフバルブ３１を有する作動油流路を介して接続される。リリーフバルブ３１は、ポンプ２１の吐出側圧力が設定値未満では閉じ、設定値以上になるとポンプ２１から吐出される作動油をタンク２０に還流するように開く。
【００１４】
油圧シリンダ１０の各油室１３、１４それぞれとタンク２０との間の作動油流路に、各油室１３、１４からタンク２０への作動油の流れを規制すると共にタンク２０から各油室１３、１４への作動油の流れを許容するチェックバルブ３２、３３が配置されている。
【００１５】
操舵方向を求める手段として、操舵トルクを検出するトルクセンサ４０が入力シャフト５に設けられている。左右一方への操舵時におけるトルクセンサ４０の出力を正値、左右他方への操舵時におけるトルクセンサ４０の出力を負値とすることで、その出力値の正負に応じた操舵方向が求められる。トルクセンサ４０は公知のものを用いることができる。トルクセンサ４０は車両の運転状態として操舵トルクの大きさを求める手段を兼用するものとされている。さらに、車両の運転状態を求める手段として車速センサ４１が設けられている。
【００１６】
モータ２２、切換バルブ２３、トルクセンサ４０および車速センサ４１は制御装置５０に接続されている。タンク２０、ポンプ２１、モータ２２、切換バルブ２３および制御装置５０は、油圧シリンダ１０に対してボルト等により一体的に着脱可能なように一体化されている。本実施形態では、モータ２２とポンプ２１のケーシングに制御装置５０のケーシングが挟み込まれるように取り付けられ、ポンプ２１のケーシングに切換バルブ２３のケーシングとタンク２０が取り付けられ、モータ２２の回転シャフトは制御装置５０のケーシングを貫通してポンプ２１の回転シャフトに連結され、切換バルブ２３のケーシング内に作動油の流路と固定絞り２４が形成されている。
【００１７】
制御装置５０は、トルクセンサ４０による検出操舵トルクの正負から求められる操舵方向に応じた操舵補助力が作用するように切換バルブ２３を制御し、これにより、ソレノイド２３ａの電磁力によりスプール２３ｂは右操舵補助位置あるいは左操舵補助位置に変位する。また、操舵トルクが検出されていない場合、制御装置５０はスプール２３ｂをニュートラル位置に変位させる。さらに制御装置５０は、トルクセンサ４０により検出された操舵トルクの大きさと車速センサ４１により検出された車速とに応じてポンプ２１から吐出される作動油の圧力が変化するように、モータ２２を制御する。例えば図３に示すように、検出操舵トルクの大きさが大きく、検出車速が低速である程に、作動油が高圧になって操舵補助力が大きくなるようにモータ２２の駆動電力を増加させ、また、検出操舵トルクが小さく、検出車速が高速である場合はモータ２２を停止させて操舵補助力を解除し、省エネルギー化を図る。
【００１８】
上記実施形態によれば、油圧シリンダ１０により操舵補助力を発生させる場合において、電動の切換バルブ２３により作動油の流路を切り換えることで操舵方向に応じて操舵補助力の作用方向を変化させることができ、さらに、電動モータ２２を運転状態に応じて制御することで操舵補助力のきめ細かな制御が可能になる。また、タンク２０、ポンプ２１、モータ２２、切換バルブ２３および制御装置５０は、油圧シリンダ１０に対して一体的に着脱可能に一体化されているの、組み立てを効率良く行うことができる。さらに、油圧シリンダ１０において両油室１３、１４の中で作動油が供給される側が負圧になると、その油室にタンク２０から作動油が両チェックバルブ３２、３３の中の対応する側を介して流入するので、油圧シリンダ１０の作動遅れを防止し迅速に操舵補助力を発生できる。
【００１９】
図４に示す第１変形例においては、上記実施形態における固定絞り２４に代えて、制御装置５０に接続される電動バルブとして電動流量制御バルブ６０が油圧シリンダ１０の両油室１３、１４の間の作動油流路に設けられ、流量制御バルブ６０が可変絞りとして機能することでポンプ２１とタンク２０との間の作動油流路における開度が変更可能とされている。制御装置５０は、求められた運転状態に応じて操舵補助力が変化するように、モータ２２と共に流量制御バルブ６０を制御する。例えば、操舵補助力を付与する際は制御装置５０はモータ２２を検出操舵トルクの大きさが大きくなる程に駆動電力が大きくなるように制御し、また流量制御バルブ６０を検出車速が低速になる程に作動油流路の開度が小さくなるように制御する。あるいは、操舵補助力を付与する際は制御装置５０によりモータ２２を一定出力で駆動すると共に、流量制御バルブ６０を運転状態に応じて制御してもよく、例えば検出操舵トルクの大きさが大きく、検出車速が低速である程に流量制御バルブ６０により作動油流路の開度を小さくする。電動流量制御バルブ６０はタンク２０、ポンプ２１、モータ２２、切換バルブ２３および制御装置５０に一体化されるのが好ましい。他は上記実施形態と同様とされる。
【００２０】
図５に示す第２変形例においては、上記実施形態におけるチェックバルブ３２、３３に代えて、各油室１３、１４それぞれとタンク２０との間の作動油流路に電動バルブとして電動の流量制御バルブ６０が設けられ、各流量制御バルブ６０が可変絞りとして機能することでポンプ２１とタンク２０との間の作動油流路の開度が変更可能とされている。制御装置５０によりモータ２２と両油室１３、１４の中で高圧側に接続される流量制御バルブ６０が第１変形例と同様に制御され、低圧側に接続される流量制御バルブ６０は作動油流路の開度が一定、例えば全開あるいは全閉となるように制御される。他は上記実施形態と同様とされる。
【００２１】
図６に示す第３変形例においては、上記実施形態におけるリリーフバルブ３１に代えて、電動バルブとして作動油流路を開閉する電磁開閉バルブ６１とポンプ２１の吐出側圧力を検知する圧力センサ６２が、ポンプ２１の吐出側とタンク２０との間に配置され、これによりポンプ２１とタンク２０との間の作動油流路の開度が変更可能とされている。圧力センサ６２により検出されるポンプ２１の吐出側圧力が設定値以上にならないように制御装置５０により電磁開閉バルブ６１が制御されることで、電磁開閉バルブ６１はリリーフバルブとして機能する。さらに、制御装置５０は求められた運転状態に応じて操舵補助力が変化するように、モータ２２と共に電磁開閉バルブ６１を制御する。例えば、操舵補助力を付与する際は制御装置５０はモータ２２を検出操舵トルクの大きさが大きくなる程に駆動電力が大きくなるように制御し、また電磁開閉バルブ６１を検出車速が低速になる程にポンプ２１の作動油吐出圧力が大きくなるように制御する。あるいは、操舵補助力を付与する際は制御装置５０によりモータ２２を一定出力で駆動すると共に、電磁開閉バルブ６１を運転状態に応じて制御してもよく、例えば検出操舵トルクの大きさが大きく、検出車速が低速である程に圧力センサ６２により検出されるポンプ２１の吐出側圧力が大きくなるように電磁開閉バルブ６１を制御する。他は上記実施形態と同様とされる。
【００２２】
本発明は上記実施形態に限定されない。運転状態として求めるのは操舵トルクや車速に限定されず、例えば、舵角や操舵速度や操舵加速度を運転条件として求め、舵角や舵角速度や操舵加速度の大きさが大きい程に操舵補助力が大きくなるように制御を行ってもよい。また、舵角センサを設け、その検出値から操舵方向を求めるようにしてもよい。さらに、マニュアルタイプのステアリング装置に本発明のパワーステアリングユニットを取り付けることでパワーステアリング装置化してもよく、例えばマニュアルタイプのラックピニオン式ステアリング装置のラックに油圧シリンダのピストンロッドを連結し、車体側に油圧シリンダのシリンダチューブを固定し、一体化されたタンク、ポンプ、電動モータ、切換バルブおよび制御装置をその油圧シリンダに取り付ける。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態のパワーステアリングユニットの構成説明図
【図２】本発明の実施形態のパワーステアリングユニットを備えた油圧パワーステアリング装置の正面図
【図３】本発明の実施形態のパワーステアリングユニットにおける操舵トルクと車速と作動油圧力との関係の一例を示す図
【図４】本発明の第１変形例のパワーステアリングユニットの構成説明図
【図５】本発明の第２変形例のパワーステアリングユニットの構成説明図
【図６】本発明の第３変形例のパワーステアリングユニットの構成説明図
【符号の説明】
【００２４】
１０  油圧シリンダ
１３、１４  油室
２０  タンク
２１  ポンプ
２２  モータ
２３  切換バルブ
３２、３３  チェックバルブ
４０  トルクセンサ
４１  車速センサ
５０  制御装置
６０  流量制御バルブ（電動バルブ）
６１  電磁開閉バルブ（電動バルブ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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