JP2009220643A - Electric pump unit for electrohydraulic power steering device - Google Patents

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公仁 千野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily adopt an electrohydraulic power steering device to a larger vehicle by minimizing an increase of the size of the device and increases of power consumption and heating amount. <P>SOLUTION: This electric pump unit 15 for an electrohydraulic power steering device is provided with an oil pump 5 and an electric motor 4 for driving the oil pump 5. An input shaft 5i of the oil pump 5 is connected to a rotary shaft 4o of the electric motor 4 via a torque amplifying mechanism 16. The electrohydraulic power steering device includes an electronic control unit 3 for controlling driving of the electric motor 4 according to a steering operation. The electronic control unit 3 may be arranged between facing parts of the electric motor 4 and the oil pump 5. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電動モータにより駆動されるオイルポンプが発生した油圧により、運転者による車両のステアリング（ハンドル）操作をアシストする電動油圧パワーステアリング装置において、少なくとも電動モータとオイルポンプとにより構成される電動ポンプユニットに関する。   The present invention relates to an electrohydraulic power steering apparatus that assists a steering operation of a vehicle by a driver with hydraulic pressure generated by an oil pump driven by an electric motor, and is configured by at least an electric motor and an oil pump. It relates to the pump unit.

一般に、油圧パワーステアリング装置は、エンジンにより駆動されるオイルポンプが発生した油圧を、運転者のステアリング操作に応じて作動するロータリーバルブを介して、ステアリング機構に含まれるパワーシリンダに供給し、このパワーシリンダが発生する駆動力で運転者のステアリング操作をアシストするようになっている。   In general, a hydraulic power steering device supplies hydraulic power generated by an oil pump driven by an engine to a power cylinder included in a steering mechanism via a rotary valve that operates according to a steering operation of a driver. The driving force generated by the cylinder assists the driver's steering operation.

しかしながら、エンジンでオイルポンプを駆動すると、エンジンにパワーロスが発生して燃料消費量が増大するため、エンジンの代わりに電気モータでオイルポンプを駆動する電動油圧パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。   However, when an oil pump is driven by an engine, power loss occurs in the engine and fuel consumption increases. Therefore, an electrohydraulic power steering apparatus that drives an oil pump by an electric motor instead of the engine has been proposed (for example, Patent Document 1).

上記の電動油圧パワーステアリング装置の具体的構成を図２に示す。図２において、符号１は、電動油圧パワーステアリング装置の全体を示し、この電動油圧パワーステアリング装置１は、トルクセンサ２（舵角センサでもよい）と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３と、電動モータ４と、オイルポンプ５と、ロータリーバルブ６と、ステアリング機構７に含まれるパワーシリンダ８とを備えている。トルクセンサ２は、操舵部材であるステアリングホイール（ハンドル）９に直結するステアリング軸１０に対して設けられていて、運転者のステアリング操作を検出する。電子制御ユニット３は、上記トルクセンサ２により検出された運転者のステアリング操作に応じて電動モータ４の駆動を制御する。オイルポンプ５は、上記電動モータ４に駆動されて油圧を発生する。ロータリーバルブ６は、ステアリング軸１０の下端側に設けられていて、ステアリング軸１０の回転に伴い、上記オイルポンプ５からの圧油の通路を切り換える。ステアリング機構７は、ステアリング軸１０に連結するピニオン軸１１の回転をラック軸１２の左右横方向の移動に変換するのであるが、このラック軸１２の周囲にはパワーシリンダ８が設けられていて、このパワーシリンダ８に上記ロータリーバルブ６を通じて油圧が供給される。パワーシリンダ８が発生する駆動力で、運転者のステアリング操作がアシストされ、操向用車輪１３の向きが所望の向きに変化することになる。図２中、符号１４はオイルタンクである。   A specific configuration of the electrohydraulic power steering apparatus is shown in FIG. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes the entire electrohydraulic power steering apparatus. The electrohydraulic power steering apparatus 1 includes a torque sensor 2 (or a steering angle sensor), an electronic control unit (ECU) 3, an electric motor. 4, an oil pump 5, a rotary valve 6, and a power cylinder 8 included in the steering mechanism 7. The torque sensor 2 is provided for a steering shaft 10 that is directly connected to a steering wheel (handle) 9 that is a steering member, and detects a steering operation of the driver. The electronic control unit 3 controls the driving of the electric motor 4 according to the steering operation of the driver detected by the torque sensor 2. The oil pump 5 is driven by the electric motor 4 to generate hydraulic pressure. The rotary valve 6 is provided on the lower end side of the steering shaft 10 and switches the passage of the pressure oil from the oil pump 5 as the steering shaft 10 rotates. The steering mechanism 7 converts the rotation of the pinion shaft 11 connected to the steering shaft 10 into the lateral movement of the rack shaft 12. A power cylinder 8 is provided around the rack shaft 12. Hydraulic pressure is supplied to the power cylinder 8 through the rotary valve 6. The driving force generated by the power cylinder 8 assists the driver's steering operation, and the direction of the steering wheel 13 changes to a desired direction. In FIG. 2, reference numeral 14 denotes an oil tank.

なお、上記の電動油圧パワーステアリング装置１では、電動モータ４の回転軸は、従来、オイルモータ５の入力軸を直結した構造となっている。
特開２００３−２１２１３７号公報 In the electrohydraulic power steering apparatus 1 described above, the rotating shaft of the electric motor 4 has conventionally been directly connected to the input shaft of the oil motor 5.
JP 2003-212137 A

ところで、最近、上記の電動油圧パワーステアリング装置は、小型車から順次より大型の車両への搭載が進められている。   By the way, recently, the electrohydraulic power steering device has been increasingly installed on a larger vehicle in order from a small vehicle.

その場合、搭載車両の大型化に伴い、より多くの圧油を必要とするので、オイルポンプを大型化してその容量を増す必要が生じてくる。また、オイルポンプが大型化すれば、それに見合った高トルクの電動モータが必要となり、延いては、バッテリを容量の大きな大型のものとしたり、電動モータの駆動回路を大電流に対応したものに変更したりする必要性が生じる。   In that case, as the mounted vehicle becomes larger, more pressure oil is required, so that it is necessary to enlarge the oil pump and increase its capacity. In addition, if the oil pump is increased in size, an electric motor with high torque corresponding to the oil pump will be required, and as a result, the battery will have a large capacity and a large capacity, and the drive circuit of the electric motor will support a large current. Need to be changed.

このように、電動油圧パワーステアリング装置をより大型の車両に搭載しようとすれば、電動油圧パワーステアリング装置自体が格段に大型化するだけでなく、消費電力や発熱量が大幅に増大するという問題がある。   Thus, if the electro-hydraulic power steering device is to be mounted on a larger vehicle, the electro-hydraulic power steering device itself is not only greatly increased in size, but also has a problem that power consumption and heat generation are greatly increased. is there.

本発明は、装置の大型化、ならびに消費電力や発熱量の増大を極力抑えて、より大型の車両への電動油圧パワーステアリング装置の採用を容易にすることを課題とする。   An object of the present invention is to facilitate the adoption of an electrohydraulic power steering device for a larger vehicle by minimizing the increase in size of the device and the increase in power consumption and heat generation as much as possible.

本発明は、電動モータとオイルモータとの連結構造に着目し、この連結構造を改良することにより、上記課題を達成するようにしたものであって、
オイルポンプと、このオイルポンプを駆動する電動モータとを備え、上記電動モータの回転軸に上記オイルポンプの入力軸がトルク増幅機構を介して連結されている電動油圧パワーステアリング装置用電動ポンプユニットを構成した。 The present invention focuses on the connection structure between the electric motor and the oil motor, and improves the connection structure to achieve the above-described problem.
An electric pump unit for an electrohydraulic power steering apparatus comprising an oil pump and an electric motor for driving the oil pump, wherein an input shaft of the oil pump is connected to a rotating shaft of the electric motor via a torque amplification mechanism. Configured.

上記本発明の電動ポンプユニットにおいて、トルク増幅機構は、例えば、電動モータの回転軸に取り付けられた小径ギヤと、この小径ギヤに噛合する状態でオイルポンプの入力軸に取り付けられた大径ギヤとからなるものである。このほか、トルク増幅機構としては、ウォームギヤとウォームホイールのような他の種類のギヤによる減速機構や、遊星歯車機構、ローラによる遊星機構を用いてもよく、要するに、電動モータの回転軸の回転を減速することで、オイルポンプの入力軸に伝達するトルクを増大させる機構であればよい。   In the electric pump unit of the present invention, the torque amplifying mechanism includes, for example, a small-diameter gear attached to the rotating shaft of the electric motor, and a large-diameter gear attached to the input shaft of the oil pump in mesh with the small-diameter gear. It consists of In addition, as the torque amplification mechanism, a reduction mechanism using other types of gears such as a worm gear and a worm wheel, a planetary gear mechanism, or a planetary mechanism using a roller may be used. In short, the rotation shaft of the electric motor is rotated. Any mechanism that increases the torque transmitted to the input shaft of the oil pump by decelerating may be used.

上記本発明では、オイルポンプは、その入力軸が電動モータの回転軸に直結されている場合より大きなトルクで駆動されることになるので、オイルポンプが大型で容量が大きく、高いトルクの駆動力を必要とする場合でも、電動モータは、小型で低トルクのものでよく、モータ電流の増大も抑制される。   In the present invention, the oil pump is driven with a larger torque than when the input shaft is directly connected to the rotating shaft of the electric motor. Therefore, the oil pump is large and has a large capacity and a high torque driving force. Even when the motor is required, the electric motor may be small and have a low torque, and an increase in motor current is also suppressed.

本発明の電動ポンプユニットは、さらに、電動油圧パワーステアリング装置においてステアリング操作に応じて電動モータの駆動を制御する電子制御ユニットを含み、上記電子制御ユニットが、電動モータとオイルポンプの対面部間に配置されているものであってもよい。   The electric pump unit of the present invention further includes an electronic control unit that controls the driving of the electric motor in accordance with a steering operation in the electrohydraulic power steering apparatus, and the electronic control unit is disposed between facing portions of the electric motor and the oil pump. It may be arranged.

上記構成の電動ポンプユニットでは、電動モータとオイルポンプと電子制御ユニットとが一体にまとまるとともに、電子制御ユニットは、電動モータとオイルポンプとに挟まれた形で保護されるので、一体物として扱うことが容易になる。   In the electric pump unit configured as described above, the electric motor, the oil pump, and the electronic control unit are integrated together, and the electronic control unit is protected by being sandwiched between the electric motor and the oil pump. It becomes easy.

本発明によれば、オイルポンプが大型で容量が大きく、高いトルクの駆動力を必要とする場合でも、電動モータは、小型で低トルクのものでよいから、電動油圧パワーステアリング装置全体の大型化が抑制される。また、電動モータは小型で低トルクのものでよいから、バッテリや電動モータの駆動回路を大型化する必要がなく、そのため、電動油圧パワーステアリング装置の各部の規格を全面的に変更しなくても、大型の車両にも容易に搭載できる。   According to the present invention, even when the oil pump is large and has a large capacity and requires a high torque driving force, the electric motor may be small and low torque. Is suppressed. In addition, since the electric motor may be small and have a low torque, it is not necessary to increase the size of the drive circuit of the battery or the electric motor, so that it is not necessary to completely change the specifications of each part of the electrohydraulic power steering device. It can be easily mounted on large vehicles.

以下、本発明の最良の実施の形態を、図を参照して説明する。図１は、本発明の最良の実施の形態に係る電動ポンプユニットを一部分解して示した構成図である。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially exploded view showing an electric pump unit according to the best embodiment of the present invention.

上記実施形の態の電動ポンプユニットは、図２に示した電動油圧パワーステアリング装置に設けられるもので、図１では、その全体が符号１５で示されている。この電動ポンプユニット１５は、オイルポンプ５と、このオイルポンプ５を駆動する電動モータ４と、電動モータ４の駆動を制御する電子制御ユニット３とを備えるものである。   The electric pump unit according to the above embodiment is provided in the electrohydraulic power steering apparatus shown in FIG. 2, and the whole is indicated by reference numeral 15 in FIG. 1. The electric pump unit 15 includes an oil pump 5, an electric motor 4 that drives the oil pump 5, and an electronic control unit 3 that controls the driving of the electric motor 4.

オイルポンプ５は、ケーシング５ａ内に互いに噛合する一対のギヤ５ｂ，５ｃを設けたギヤポンプである。このオイルポンプ５は、電動モータ４の駆動により油圧を発生し、その油圧は吐出口５ｄから送出され、図２に関して既に説明したように、ロータリーバルブ６を介してステアリング機構７のパワーシリンダ８に供給されるようになっている。   The oil pump 5 is a gear pump provided with a pair of gears 5b and 5c that mesh with each other in a casing 5a. The oil pump 5 generates hydraulic pressure by driving the electric motor 4, and the hydraulic pressure is sent out from the discharge port 5d. As already described with reference to FIG. 2, the oil pump 5 is supplied to the power cylinder 8 of the steering mechanism 7 via the rotary valve 6. It comes to be supplied.

本発明では、電動モータ４の回転軸４ｏとオイルポンプ５の入力軸５ｉとの連結構造に特徴があって、電動モータ４の回転軸４ｏにオイルポンプ５の入力軸５ｉがトルク増幅機構１６を介して連結されている。   In the present invention, there is a feature in the connection structure of the rotating shaft 4o of the electric motor 4 and the input shaft 5i of the oil pump 5, and the input shaft 5i of the oil pump 5 is connected to the torque amplifying mechanism 16 on the rotating shaft 4o of the electric motor 4. Are connected through.

本実施の形態では、電動モータ４とオイルポンプ５とが、それらの前面側（回転軸４ｏもしくは入力軸５ｉが突出する側）の部分が互いに対向し、かつ回転軸４ｏと入力軸５ｉとが所定の間隔をおいて平行に位置するよう配置されており、トルク増幅機構１６は、電動モータ４の回転軸４ｏに取り付けた小径のギヤ１７と、この小径のギヤ１７に噛合する状態でオイルポンプ５の入力軸５ｉに取り付けられた大径のギヤ１８とから構成されている。このトルク増幅機構１６では、電動モータ４の回転軸４ｏの回転が減速されることで、トルクを増し、そのトルクを増した回転がオイルポンプ５の入力軸５ｉに伝達される。   In the present embodiment, the electric motor 4 and the oil pump 5 are such that their front side portions (the side from which the rotating shaft 4o or the input shaft 5i protrudes) face each other, and the rotating shaft 4o and the input shaft 5i are The torque amplifying mechanism 16 is arranged so as to be positioned in parallel at a predetermined interval. The torque amplifying mechanism 16 has a small-diameter gear 17 attached to the rotating shaft 4o of the electric motor 4 and an oil pump engaged with the small-diameter gear 17. And a large-diameter gear 18 attached to the five input shafts 5i. In the torque amplifying mechanism 16, the rotation of the rotating shaft 4 o of the electric motor 4 is decelerated to increase the torque, and the increased rotation is transmitted to the input shaft 5 i of the oil pump 5.

また、電動モータ４の前面側には、前面板４ａが設けられていて、その前面板４ａのオイルポンプ５側に電子制御ユニット３が取り付け用ボルト１９により装着されており、これにより、電子制御ユニット３は、電動モータ４の前面板４ａとオイルポンプ５の前面側の部分との対向部間に配置されている。   In addition, a front plate 4a is provided on the front side of the electric motor 4, and the electronic control unit 3 is mounted on the oil pump 5 side of the front plate 4a by mounting bolts 19, whereby electronic control is performed. The unit 3 is disposed between opposing portions of the front plate 4 a of the electric motor 4 and the front side portion of the oil pump 5.

電子制御ユニット３は、カバーケース３ａの内部に、ＣＰＵやスイッチング素子等からなる電子回路部（図示省略）を内蔵したものである。カバーケース３ａは、平面形状が前面板４ａと同形状で、かつ厚みが一定で扁平な形状に形成されており、その中央側の個所では、電動モータ４の回転軸４ｏがオイルポンプ５側へ貫通している。カバーケース３ａの各部分のうち、電動モータ４とオイルポンプ５との対向部間よりも、図２において下側に突出する部分には、信号用コネクタ２０と、電源用コネクタ２１とが設けられている。また、符号３ｂは、取り付け用ボルト１９に対応してカバーケース３ａに形成したボルト螺合部である。   The electronic control unit 3 includes an electronic circuit unit (not shown) including a CPU, a switching element, and the like inside the cover case 3a. The cover case 3a has a flat shape that is the same as that of the front plate 4a and is formed in a flat shape with a constant thickness. At the central portion, the rotating shaft 4o of the electric motor 4 is directed to the oil pump 5 side. It penetrates. A signal connector 20 and a power connector 21 are provided in a portion of the cover case 3a that protrudes downward in FIG. 2 from between the opposing portions of the electric motor 4 and the oil pump 5. ing. Reference numeral 3 b denotes a bolt threaded portion formed in the cover case 3 a corresponding to the mounting bolt 19.

上記実施の形態の電動ポンプユニット１５では、電動モータ４の回転軸４ｏの回転が、トルク増幅機構１６、すなわち、小径のギヤ１７と大径のギヤ１８とにより、トルクを増してオイルポンプ５の入力軸５ｉに伝達されるので、オイルポンプ５は大きなトルクで駆動されることになり、オイルポンプ５は大型で容量が大きく、高いトルクの駆動力を必要とする場合でも、電動モータ４は、小型で低トルクのものでよく、モータ電流の増大も抑制される。   In the electric pump unit 15 of the above embodiment, the rotation of the rotating shaft 4o of the electric motor 4 is increased by the torque amplifying mechanism 16, that is, the small diameter gear 17 and the large diameter gear 18 to increase the torque. Since it is transmitted to the input shaft 5i, the oil pump 5 is driven with a large torque, and even when the oil pump 5 is large and has a large capacity and requires a high torque driving force, the electric motor 4 It can be small and have a low torque, and an increase in motor current is also suppressed.

したがって、大型車両に搭載する電動油圧パワーステアリング装置１において、オイルポンプ５として大型のものを使用するにしても、電動モータ４は小型のもので済み、電動油圧パワーステアリング装置１自体の大型化が抑制される。また、電動モータ４が小型のもので済めば、電動モータ４の駆動回路やバッテリをより大電流に対応したものにする必要がなくなり、小型車両に搭載している電動油圧パワーステアリング装置１を、全体的な規格を変更せずに、比較的容易に大型車両への搭載が可能になる。   Therefore, in the electrohydraulic power steering apparatus 1 mounted on a large vehicle, even if a large oil pump 5 is used, the electric motor 4 can be small, and the electrohydraulic power steering apparatus 1 itself can be enlarged. It is suppressed. Further, if the electric motor 4 is small, it is not necessary to make the drive circuit and battery of the electric motor 4 compatible with a larger current, and the electric hydraulic power steering device 1 mounted on the small vehicle can be It can be mounted on a large vehicle relatively easily without changing the overall standard.

なお、電動モータ４の回転軸４ｏの回転は減速されてオイルポンプ５に伝わるので、その減速した分に対応して、電動モータ４の回転数を上げる必要が生じ、その場合は、モータ印加電圧（スイッチング素子のオンオフデューティ比）を上げる必要が生じるが、その場合の消費電力の増加量は、大型の電動モータを用いた場合の消費電力の増加量に比べると少ないものであり、結局、電動モータ４の回転数を上げても、消費電力の増加量は低いレベルに抑えられる。   Since the rotation of the rotating shaft 4o of the electric motor 4 is decelerated and transmitted to the oil pump 5, it is necessary to increase the number of rotations of the electric motor 4 corresponding to the decelerated amount. It is necessary to increase (on / off duty ratio of the switching element), but the increase in power consumption in that case is small compared to the increase in power consumption when using a large electric motor. Even if the number of rotations of the motor 4 is increased, the increase in power consumption can be suppressed to a low level.

また、上記実施の形態の電動ポンプユニット１５では、オイルポンプ５と、このオイルポンプ５を駆動する電動モータ４と、電動モータ４の駆動を制御する電子制御ユニット３とが一つにまとまるとともに、機械的な強度が低く衝撃に弱い電子制御ユニット３が、電動モータ４の前面板４ａとオイルポンプ５の前面側の部分とに挟まれた形で保護されるので、電子回路部分が外部からの衝撃等の影響を受けにくい状態で一体物として扱うことができ、車両への配置設計や実際の組み込みをするに当たって有利である。   In the electric pump unit 15 of the above embodiment, the oil pump 5, the electric motor 4 that drives the oil pump 5, and the electronic control unit 3 that controls the driving of the electric motor 4 are combined into one, Since the electronic control unit 3 having low mechanical strength and weak against impact is protected by being sandwiched between the front plate 4a of the electric motor 4 and the front side portion of the oil pump 5, the electronic circuit portion is externally connected. It can be handled as an integrated object that is not easily affected by impacts, etc., and is advantageous in designing the layout and actual installation in a vehicle.

本発明の最良の形態に係る電動ポンプユニットの一部分解して示した構成図1 is a partially exploded view of an electric pump unit according to the best mode of the present invention. 電動油圧パワーステアリング装置の構成図Configuration diagram of electro-hydraulic power steering device

符号の説明Explanation of symbols

１ 電動油圧パワーステアリング装置
２ トルクセンサ（もしくは舵角センサ）
３ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４ 電動モータ
４ｏ 回転軸
５ オイルポンプ
５ｉ 入力軸
１５ 電動ポンプユニット
１６ トルク増幅機構
１７ 小径のギヤ
１８ 大径のギヤ 1 Electric hydraulic power steering device 2 Torque sensor (or rudder angle sensor)
3 Electronic control unit (ECU)
4 Electric motor 4o Rotating shaft 5 Oil pump 5i Input shaft 15 Electric pump unit 16 Torque amplification mechanism 17 Small diameter gear 18 Large diameter gear

Claims (3)

オイルポンプと、このオイルポンプを駆動する電動モータとを備え、
上記電動モータの回転軸に上記オイルポンプの入力軸がトルク増幅機構を介して連結されていることを特徴とする電動油圧パワーステアリング装置用電動ポンプユニット。 An oil pump and an electric motor that drives the oil pump;
An electric pump unit for an electrohydraulic power steering apparatus, wherein an input shaft of the oil pump is connected to a rotating shaft of the electric motor via a torque amplification mechanism. 上記トルク増幅機構が、上記電動モータの回転軸に取り付けられた小径ギヤと、この小径ギヤに噛合する状態で上記オイルポンプの入力軸に取り付けられた大径ギヤとからなるものである、請求項１に記載の電動油圧パワーステアリング装置用電動ポンプユニット。   The torque amplifying mechanism includes a small-diameter gear attached to a rotating shaft of the electric motor, and a large-diameter gear attached to the input shaft of the oil pump in a state of meshing with the small-diameter gear. The electric pump unit for an electrohydraulic power steering apparatus according to 1. 電動油圧パワーステアリング装置においてステアリング操作に応じて電動モータの駆動を制御する電子制御ユニットを含み、
上記電子制御ユニットが、上記電動モータと上記オイルポンプの対面部間に配置されている、請求項１または２に記載の電動油圧パワーステアリング装置用電動ポンプユニット。 Including an electronic control unit for controlling the drive of the electric motor in accordance with the steering operation in the electrohydraulic power steering device;
The electric pump unit for an electrohydraulic power steering apparatus according to claim 1 or 2, wherein the electronic control unit is disposed between facing portions of the electric motor and the oil pump.
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