JP3507940B2 - 動力舵取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等のハンド
ル操舵力を軽減するための動力舵取装置、殊に動力源と
して電動モータによって駆動する油ポンプを用いて低燃
費を図った動力舵取装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】動力舵取装置には、油圧式と電気式とが
ある。油圧式の多くは、油ポンプをエンジンによって駆
動するが、この方式においてはアシストを必要としない
直進走行時においても油ポンプがエンジンによって常時
駆動されるため、油ポンプの駆動で消費するエンジン動
力の損失が大きい問題がある。 【０００３】一方、電気式においては、上記した油ポン
プが不要であり、必要時のみ電動モータが起動してパワ
ーアシストされる構成であるので、エンジン動力の損失
が少ない利点があるが、前記油圧式動力舵取装置におい
ては、ハンドル操作に対してアシスト方向が機械的に決
定されるのに対し、電気式動力舵取装置においては、ハ
ンドルの操作方向に応じて電動モータを正逆回転させる
必要がある。 【０００４】そこで、動力源として電動モータを用い、
必要時のみ電動モータを起動して油ポンプを駆動し、低
燃費を図った動力舵取装置が知られている。この動力舵
取装置は、入力軸と出力軸との相対回転によって圧油の
供給通路をパワーシリンダの左右２つのシリンダ室の油
給排ポートの一方のシリンダ室の油給排ポートに連通
し、パワーシリンダの他方のシリンダ室の油給排ポート
を排出通路に連通させる方向切替弁と、前記供給通路に
回転数に応じた圧油を吐出する油ポンプと、この油ポン
プを駆動する電動モータとを備え、パワーシリンダの高
圧側と供給圧との差圧を検知し、その差圧に応じて電動
モータを制御するようにしている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記従来の動力舵取装
置は、ハンドルを切った操舵直後に発振現象が生じやす
いことがある。この原因は、差圧が小さい時にはモータ
駆動電圧を大きくして供給圧流量を増大させ、差圧が大
きい時にはモータ駆動電圧を小さくして供給圧流量を減
少し差圧を小さくするような差圧−モータ駆動電圧の制
御システムであるからである。 【０００６】すなわち、無操舵時にはモータ駆動電圧は
ゼロで電動モータは停止しているが供給通路内の圧油の
圧力により無操舵時の差圧領域が保持されている。この
ような状態でハンドルを切るとパワーシリンダの高圧側
と供給圧との差圧が減少しモータ駆動電圧を漸次大きく
して供給圧流量を増大するが、この供給圧流量の増大に
より差圧が大きくなるためモータ駆動電圧は下がる傾向
となり、供給圧流量が減少する。 【０００７】このようなモータ最大駆動電圧に到達する
までの過程における差圧の変動によりモータ駆動電圧も
変動してしまうためハンドルを切ったときに軽くなった
り重たくなったりする発振現象が生じる。また、ハンド
ルを切った後のハンドル戻りもハンドルを切った時の差
圧−モータ駆動電圧の軌跡でモータ駆動電圧を降下制御
するため同じような現象が生じて操舵フィーリングを悪
くしている。 【０００８】本発明の目的は、操舵時のハンドル発振現
象をなくし、操舵フィーリングを向上した電動モータの
油圧式動力舵取装置を提供することである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の構成要旨は、相相対回転可能な入力軸およ
び出力軸と、前記入力軸と出力軸との相対回転によって
圧油の供給通路をパワーシリンダの一方のシリンダ室に
連通しパワーシリンダの他方のシリンダ室を排出通路に
連通させる方向切替弁と、前記供給通路に電動モータの
駆動によって回転数に応じた圧油を吐出する油ポンプ
と、前記パワーシリンダの高圧側のシリンダ室と前記供
給通路の供給圧との差圧を検出する差圧検出器と、この
差圧検出器からの検出信号によって示されるパワーシリ
ンダの高圧側と供給圧との差圧が所定値より大きい場
合、供給通路内の圧力を低圧に保つよう低いモータ駆動
電圧で電動モータを低回転で制御するとともに、前記差
圧が前記所定値以下の場合、差圧が所定値よりも減少す
る時のモータ駆動電圧と、差圧が所定値よりも低い状態
から増加する時のモータ駆動電圧にヒステリシスを設定
するコントローラとを備えたものである。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。図２において、１０はラックピニオン形
のギヤハウジングであり、このラックピニオン形のギヤ
ハウジング１０には入力軸１１と出力軸１２が同一の軸
線上にそれぞれ回転可能に収納され、これら入力軸１１
と出力軸１２はトーションバー１３を介して互いに相対
回転可能に連結されている。尚、入力軸１１は図１に示
すように操向ハンドル１４に連結されている。 【００１１】図１及び図２において、前記入力軸１１及
び出力軸１２には方向切替弁１７を構成するインナバル
ブ１９及びアウタバルブ２０がそれぞれ設けられ、この
方向切替弁１７は前記入力軸１１と出力軸１２との相対
回転により供給ポート２１を２つのシリンダポート２
２，２３の何れか一方に連通し、他方を排出ポート２４
に連通するようになっている。 【００１２】前記方向切替弁１７は、中立状態のときに
インナバルブ１９に形成された第１ランド１９ａによっ
て供給ポート２１が閉止され、方向切替弁１７の作動時
に供給ポート２１がシリンダポート２２，２３の何れか
一方に連通するセンタクローズバルブと、中立状態のと
きにインナバルブ１９に形成された第２ランド１９ｂに
よって排出ポート２４と開口し、方向切替弁１７の作動
時にシリンダポート２２，２３へ流入する油の圧力制御
を行うセンタオープンバルブとによって構成されてい
る。 【００１３】前記出力軸１２の先端にはピニオン歯２５
が形成され、このピニオン歯２５に噛合するラック歯２
６を形成したラック軸２７が前記ギヤハウジング１０に
摺動可能に収納されている。前記ラック歯２７には図１
で示すように、操舵トルクをアシストするパワーシリン
ダ３０のピストン３１が連結されている。また、パワー
シリンダ３０内はピストン３１によって区画された左右
シリンダ室３０ａ，３０ｂを有しており、これら左右シ
リンダ室３０ａ，３０ｂは前記２つのシリンダポート２
２，２３にそれぞれ連通されている。 【００１４】４０はプランジャタイプあるいはベーンタ
イプの油ポンプであり、この油ポンプ４０の吐出側はチ
ェック弁４１を介して吐出された油の圧力を供給通路４
３によって前記方向切替弁１７の供給ポート２１と差圧
検出器６０に供給するよう接続されている。 【００１５】前記差圧検出器６０は図３で示すように、
ケースハウジング６１と、このケースハウジング６１に
嵌合するスプールハウジング６２と、スプール弁６３及
び差動トランス６４によって構成されている。 【００１６】前記ケースハウジング６１には摺動孔６５
が形成されており、この摺動孔６５にはスプール弁６３
が摺動可能に嵌挿されている。このスプール弁６３は軸
部６６とプランジャ６７で構成されており、前記プラン
ジャ６７は前記摺動孔６５を第１圧力室７０と第２圧力
室７１に区画し、第１圧力室７０は供給通路４３に連通
し、第２圧力室７１はシャトル弁７２を介してシリンダ
ポート２２，２３に連通している。このシャトル弁７２
は通路内に配置されたボール７２ａがシリンダポート２
２，２３の圧力差によって移動し、シリンダポート２
２，２３の圧力の高い方を第２圧力室７１と連通するよ
うになっている。 【００１７】また、第２圧力室７１にはスプリング６９
が介装され、プランジャ６７を第１圧力室７０側へ押圧
している。前記スプール弁６３の軸部６６の一端はスプ
ールハウジング６２を貫通しており、この軸部６６の一
端には差動トランス６４の一部を構成するコア６８が取
り付けられている。差動トランス６４は前記コア６８の
移動を図略の２次巻線に発生する起電力の変化によって
検出することでスプール弁６３の動きを検出するもので
あり、この差動トランス６４の出力信号は図４に示すよ
うに、供給通路４３とシリンダポート２２，２３の高圧
側との差圧△Ｐの上昇に伴って増大し、この差動トラン
ス６４の出力信号Ｓはコントローラ７３に入力されてい
る。 【００１８】前記コントローラ７３には駆動回路７４が
接続されており、駆動回路７４は前記油ポンプ４０を駆
動する電動モータ７５に接続されている。 【００１９】前記コントローラ７３はマイクロプロセッ
サ及びメモリから構成され、差動トランス６４の出力信
号Ｓが図４に示す供給通路４３とシリンダポート２２，
２３の高圧側との差圧△Ｐ１に相当する出力信号Ｓ１以
下になったとき（ハンドル１４が操舵されたときに相
当）に駆動回路７４に電動モータ７５をモータ駆動電圧
ＶＭで駆動する指令信号を出力し、差圧△Ｐ２に相当す
る出力信号Ｓ２以上になったときに電動モータ７５を停
止する指令信号を出力する。 【００２０】前記駆動回路７４はコントローラ７３から
指令信号ＳがＳ１＜Ｓ＜Ｓ２のとき、供給通路内の圧油
を低圧に保つように低いモータ駆動電圧で電動モータ７
５を低回転で制御し、指令信号ＳがＳ≦Ｓ１のとき、操
舵アシストに必要な供給圧を供給できるように高いモー
タ駆動電圧ＶＭで電動モータ７５を高回転で制御して油
ポンプ４０を一方向に回転駆動する。 【００２１】そこで本発明は、コントローラ７３によっ
て前記差圧検出器６０からの検出信号がパワーシリンダ
３０の高圧側と供給圧との差圧が所定値よりも減少する
時のモータ駆動電圧と、差圧が所定値よりも低い状態か
ら増加する時のモータ駆動電圧にヒステリシスを設定す
るようにしたものである。 【００２２】すなわち、図４，図５で示すように、パワ
ーシリンダ３０の高圧側と供給圧との差圧△Ｐが△Ｐ１
よりも減少し、差動トランス６４の出力信号ＳがＳ１よ
りも減少する時（ハンドルを切った時に相当）にモータ
駆動電圧Ｖを最大モータ駆動電圧ＶＭに一挙に増大して
供給圧流量を速やかに増量するＡマップと、差圧△Ｐが
△Ｐ１よりも減少し、差動トランス６４の出力信号がＳ
１よりも低い状態から増加する時（ハンドル戻し時に相
当）にモータ駆動電圧Ｖを所定値（＜ＶＭ）まで速やか
に降下して供給圧流量を減少するＢマップとのヒステリ
シスを設定するものである。 【００２３】上記構成の動作について説明する。油ポン
プ４０が電動モータ７５で駆動されると、油が吐出され
供給通路４３に供給された油は方向切替弁１７と差圧検
出器６０に流入する。このときハンドル１４が操作され
ておらず、直進走行状態であれば入力軸１１と出力軸１
２との間に相対回転が発生していないため、方向切替弁
１７は作動せず、供給ポート２１はシリンダポート２
２，２３の何れにも連通しない閉止状態である。 【００２４】この閉止状態においては、シリンダポート
２２，２３は排出ポート２４に対して開口しているため
油圧が作用しておらず、差圧検出器６０の第２圧力室７
１には圧力は作用しない。これにより、差圧検出器６０
のスプール弁６３の移動は供給通路４３の油圧によって
のみ決定され、差圧検出器６０の差動トランス６４から
差圧△Ｐ２に相当する出力信号Ｓ２がコントローラ７３
に出力された時点で電動モータ７５が停止する。 【００２５】一方、ハンドル１４が操作され、トーショ
ンバー１３が捩じられて入力軸１１と出力軸１２とが相
対回転されると、この両軸の相対回転により方向切替弁
１７が作動して例えば供給ポート２１が一方のシリンダ
ポート２２に連通し、他方のシリンダポート２３が排出
ポート２４に連通する。シリンダポート２２と供給ポー
ト２１が連通すると、シリンダポート２２からパワーシ
リンダ３０の一方のシリンダ室３０ａに供給される。こ
のパワーシリンダ３０に供給された流量によってピスト
ン３１が摺動し、所要のリンク機構を介して操向車輪が
操舵される。この時、パワーシリンダ３０の他方室３０
ｂの油は方向切替弁１７の排出ポート２４からタンクに
排出する。 【００２６】前記方向切替弁１７が作動して供給ポート
２１が一方のシリンダポート２２に連通し、他方のシリ
ンダポート２３が排出ポート２４に連通することによっ
て、供給通路４３内の油の圧力が低下すると共に、差圧
検出器６０の第２圧力室７１にシリンダポート２２から
の圧力が作用するため、第１圧力室７０と第２圧力室７
１の差圧が小さくなる。 【００２７】このため、スプール弁６３が第１圧力室７
０側へ戻され、差動トランス６４からの出力信号Ｓが小
さくなり、図５に示すように、出力信号ＳがＳ１以下に
なった時点で油ポンプ４０は差圧検出器６０の差動トラ
ンス６４から所定値の出力信号がコントローラ７３に出
力されるまで高いモータ駆動電圧ＶＭで電動モータ７５
により高回転で駆動される。 【００２８】以後、連続してハンドル１４の操作が行わ
れる場合には、供給通路４３とシリンダポート２２の差
圧が△Ｐ１以上にならないため、油ポンプ４０は高回転
で連続して駆動され、操向車輪の操舵が完了して入力軸
１１と出力軸１２との間に相対回転がなくなり、インナ
バルブ１９及びアウタバルブ２０が中立状態になると、
再び供給ポート２１が閉止され、供給通路４３内の圧力
が上昇して差圧検出器６０からの出力信号ＳがＳ２とな
った時点で電動モータ７５へのモータ駆動電圧Ｖが遮断
して油ポンプ４０は停止する。 【００２９】上記のような動作において、図６のフロー
チャートで示すように、ステップ８０で差圧△Ｐを検出
し、この差圧△Ｐが△Ｐ１以下（＝差動トランス６４か
らの出力信号ＳがＳ１以下）と判定された場合にステッ
プ８１以下の処理が行われる。ステップ８１ではステッ
プ８０により検出した差圧△Ｐが増加であるか減少であ
るかを判定する。差圧△Ｐが減少であることを判定した
場合（ハンドルを切った時に相当）にはステップ８２で
Ａマップを選択し、ステップ８４でモータ駆動電圧Ｖを
演算し、ステップ８５でモータ駆動電圧Ｖを出力して最
大モータ駆動電圧ＶＭに一挙に増大し、供給圧流量を速
やかに増量する。 【００３０】また、ステップ８１で差圧△Ｐの増加を判
定する。この差圧△Ｐの増加の判定によって増加と判定
された場合（ハンドルの戻し時に相当）にはステップ８
３でＢマップを選択し、ステップ８４でモータ駆動電圧
を演算し、ステップ８５でモータ駆動電圧を出力して所
定値まで速やかに降下させ供給圧流量を減少する。 【００３１】このようなパワーシリンダ３０の高圧側と
供給圧との差圧△Ｐの減少と増加によるモータ駆動電圧
Ｖの増大と減少を制御するヒステリシスを設けることに
より、差圧△Ｐの変動が抑制されハンドルを切った時及
びハンドルの戻し時に軽くなったり重たくなったりする
発振現象を防止することができる。 【００３２】 【発明の効果】以上述べたように本発明によると、パワ
ーシリンダの高圧側のシリンダ室と供給通路の供給圧と
の差圧が所定値以下の場合、差圧の減少と増加によるモ
ータ駆動電圧の増大と減少を制御するヒステリシス特性
を持たせたことにより、モータ駆動電圧の制御時におけ
るハンドルの発振現象を防止し操舵フィーリングを向上
する。また、ハンドル操作時の異音を減少する利点を有
している。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明装置の制御ブロック図 【図２】本発明装置の断面図 【図３】差圧検出器の構成図 【図４】差圧検出器の検出信号の出力特性図 【図５】本発明による差圧−モータ駆動電圧マップ 【図６】本発明を実施するための処理手順を示すフロー
チャート 【符号の説明】 １１ 入力軸 １２ 出力軸 １７ 方向切替弁 ３０ パワーシリンダ ４０ 油ポンプ ６０ 差圧検出器 ７３ コントローラ ７５ 電動モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 5/07

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】相対回転可能な入力軸および出力軸と、前
   記入力軸と出力軸との相対回転によって圧油の供給通路
   をパワーシリンダの一方のシリンダ室に連通しパワーシ
   リンダの他方のシリンダ室を排出通路に連通させる方向
   切替弁と、前記供給通路に電動モータの駆動によって回
   転数に応じた圧油を吐出する油ポンプと、前記パワーシ
   リンダの高圧側のシリンダ室と前記供給通路の供給圧と
   の差圧を検出する差圧検出器と、この差圧検出器からの
   検出信号によって示されるパワーシリンダの高圧側と供
   給圧との差圧が所定値より大きい場合、供給通路内の圧
   力を低圧に保つよう低いモータ駆動電圧で電動モータを
   低回転で制御するとともに、前記差圧が前記所定値以下
   の場合、差圧が所定値よりも減少する時のモータ駆動電
   圧と、差圧が所定値よりも低い状態から増加する時のモ
   ータ駆動電圧にヒステリシスを設定するコントローラと
   を備えたことを特徴とする動力舵取装置。