JP2009220643A - Electric pump unit for electrohydraulic power steering device - Google Patents
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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,
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。
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Claims (3)
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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