JP6268912B2 - 油圧パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
<操舵機構>
図1に示すように、操舵機構10は、ステアリングホイール11およびステアリングホイール11が連結されるステアリングシャフト12を備えている。ステアリングシャフト12は、ステアリングホイール11側から順にコラムシャフト12a、インターミディエイトシャフト12bおよびピニオンシャフト12cが連結されてなる。ピニオンシャフト12cはその軸線方向に対して交わる方向へ延びるラックシャフト13に噛合されている。したがって、ステアリングシャフト12の回転運動は、ピニオンシャフト12cおよびラックシャフト13からなるラックアンドピニオン機構14によりラックシャフト13の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動がラックシャフト13の両端にそれぞれ連結されたタイロッド15,15を介して左右の転舵輪16,16にそれぞれ伝達されることにより、これら転舵輪16,16の転舵角が変更される。
油圧パワーステアリング装置20は、ラックシャフト13の動作を補助することによりステアリング操作を補助する。油圧パワーステアリング装置20は、ステアリング操作を補助するための構成として、油圧アクチュエータ21、ステアリングバルブ22、第1の電動ポンプ23、第2の電動ポンプ24および油タンク25を備えている。第1および第2の電動ポンプ23,24はそれぞれ油圧アクチュエータ21に対する油圧源として機能する。第1および第2の電動ポンプ23,24は油タンク25に貯留された作動油(作動流体)を吸い込み、この吸い込んだ作動油の圧力を高めて吐出する。第1および第2の電動ポンプ23,24からそれぞれ吐出される作動油は、ステアリングバルブ22を介して油圧アクチュエータ21に供給される。
油圧アクチュエータ21は、中空のシリンダ31およびピストン32を有している。シリンダ31はラックシャフト13のハウジングとして兼用される。シリンダ31にはピストンロッドとしても機能するラックシャフト13が挿通されている。シリンダ31の内部において、ラックシャフト13にはピストン32が貫通した状態で固定されている。ピストン32によって、シリンダ31の内部は、第1の室31aと第2の室31bとに区画されている。ピストン32は、ラックシャフト13と一体をなしてシリンダ31の内部をラックシャフト13の軸線方向に沿って摺動する。また、第1の室31aと第2の室31bとの差圧によって、ラックシャフト13は図1に矢印で示される第1の方向LAまたは第2の方向RAへ移動する。当該差圧によるラックシャフト13の変位がステアリング操作を補助するアシスト力として機能する。
ステアリングバルブ22は、ピニオンシャフト12cに設けられている。ステアリングバルブ22は、ステアリングホイール11の操作、すなわちピニオンシャフト12cの回転に連動して油圧アクチュエータ21(第1および第2の室31a,31b)に対する作動油の供給経路および排出経路をそれぞれ切り替えるロータリバルブである。詳述すると、ステアリングバルブ22は、ポンプポート41、タンクポート42、第1のシリンダポート43および第2のシリンダポート44を有している。ポンプポート41は、途中で二股に分岐する供給管45を介して第1および第2の電動ポンプ23,24の吐出ポート(図示略)にそれぞれ接続されている。タンクポート42は、排出管46を介して油タンク25に接続されている。第1のシリンダポート43は第1の給排管47を介して第1の室31aに、第2のシリンダポート44は第2の給排管48を介して第2の室31bに接続されている。なお、第1および第2の電動ポンプ23,24の吸入ポート(図示略)はそれぞれ吸入管45a,45bを介して油タンク25に接続されている。
図2に示すように、第1の電動ポンプ23は第1のモータ51、第1のモータ51により駆動される第1のポンプ52、および第1のモータ51の作動を制御する第1のECU(電子制御装置)53を備えている。第1のモータ51としてはブラシレスモータが、第1のポンプとしては外接型の歯車ポンプが採用されている。第1のECU53は、第1のモータ51を定められた一方向へ回転させることにより第1のポンプ52を駆動する。なお、第2の電動ポンプ24は第1の電動ポンプ23と同一品であって、第2のモータ61、第2のポンプ62および第2のECU63を備えている。
ハウジング71の内部には、駆動歯車72および従動歯車73が収容される収容室74が設けられている。ハウジング71(収容室74)の内周面75には、駆動歯車72および従動歯車73の外径にそれぞれ対応する2つの円弧面75a,75bが設けられている。またハウジング71には、収容室74における2つの円弧面75a,75bの間から外部へ向けてハウジング71を貫通する吸入口76および吐出口77が設けられている。吸入口76は吸入管45aに、吐出口77は供給管45にそれぞれ接続される。
<電気的な構成>
つぎに、油圧パワーステアリング装置の電気的な構成を説明する。
つぎに、油圧アクチュエータ21に対する供給油量について説明する。
次式(1)に示されるように、油圧アクチュエータ21には第1の電動ポンプ23の吐出流量Q1と第2の電動ポンプ24の吐出流量Q2を合計した総流量Qの作動油が供給される。
ここで、第1および第2のマイコン54,64はそれぞれ同一のモータ回転数制御マップMpを使用してモータ回転数指令値N*を演算する。また、モータ回転数指令値N*の演算に使用される車速Vおよび操舵速度ωについてもそれぞれ同じである。このため、次式(2)に示されるように、第1および第2のモータ51,61の回転数、ひいては第1および第2の電動ポンプ23,24の吐出流量Q1,Q2は基本的には同じになる。したがって、次式(3)に示されるように、油圧アクチュエータ21には、第1の電動ポンプ23の吐出流量Q1の2倍、または第2の電動ポンプ24の吐出流量Q2の2倍の作動油が供給される。
Q=2・Q1=2・Q2 …(3)
第1および第2の電動ポンプ23,24の吐出流量Q1,Q2は、第1および第2のモータ51,61の回転数によって決まる。第1および第2の電動ポンプ23,24の吐出流量Q1,Q2は、次式(4)で表される。
ただし、「Q0」は第1および第2のポンプ52,62の一回転当たりの吐出流量(単位:cc)である。「N」は第1および第2のモータ51,61の回転数(単位:rpm)である。
すなわち通常、第1のポンプ52では、駆動歯車72および従動歯車73の回転に伴い、たとえば駆動歯車72とハウジング71の内周面75(円弧面75a)との間の隙間D1、および従動歯車73とハウジングの内周面(円弧面75b)との間の隙間D2にそれぞれ油膜が形成される。この油膜により、駆動歯車72および従動歯車73の回転負荷がそれぞれ低減される。当該油膜が形成されるかどうかは駆動歯車72および従動歯車73の回転数に依存する。当該回転数は第1のモータ51の回転数と相関する。このため、第1の電動ポンプ23では第1のモータ51に対して許容される回転数の下限である最低回転数が設定される。この最低回転数は、前述の油膜が形成される第1のモータ51の最低限の回転数を基準として実験などによって定められる。また、第1のポンプ52の吐出流量Q1は、駆動歯車72および従動歯車73の回転数にほぼ比例する。このため、第1のモータ51の最低回転数が設定されることにより、第1のポンプ52の吐出流量Q1の下限である下限流量Q1minも決まる。なお、このことは第1の電動ポンプ23と同一の構成を有しかつ同一の制御が実行される第2の電動ポンプ24についても同様である。すなわち、第2のモータ61の最低回転数が設定されることにより、第2のポンプ62の吐出流量Q2の下限である下限流量Q2minも決まる。
Qmin=Q1min+Q2min …(5)
Q1min=Q2min …(6)
図4のグラフに破線で示されるように、油圧アクチュエータ21に対する供給油量を下限流量Qminよりも少なくしたい状況が想定される。車種あるいは製品仕様などによって異なるものの、たとえば高速走行時などにおいて、より好適なアシスト力を得るために必要とされる作動油の総流量Qが下限流量Qminよりも少ない場合である。しかし前述した油膜が形成される状態を維持する観点から総流量Qを下限流量Qminよりも少なくすることはできない。このため、図4のグラフに実線で示されるように、油圧アクチュエータ21に対する供給油量がたとえば下限流量Qminよりも若干多くなるように、第1および第2のポンプ52,62の吐出流量Q1,Q2が設定される。
第1および第2のポンプ52,62の回転数を最低回転数より少なくすることはできないので下限流量Qminも3400ccより少なくすることができない。このため、たとえば総流量Qが下限流量Qminである3400ccよりも多くなるように、換言すれば第1および第2のポンプ52,62の吐出流量Q1,Q2が下限流量Q1min,Q2minよりも多くなるように、第1および第2のモータ51,61の回転数を最低回転数(ここでは1000rpm)よりも大きいな値(たとえば1300rpm)に設定せざるを得ない。すなわち、アシスト力は下限流量Qminである3400ccに応じたアシスト力よりも弱くすることができない。
つぎに、第1のマイコン54による第1のモータ51の回転数制御の処理手順を図5(a)のフローチャートに従って説明する。当該フローチャートの各処理は第1のマイコン54の記憶部54aに格納される制御プログラムに従って所定の制御周期で実行される。
つぎに、第2のマイコン64による第2のモータ61の回転数制御の処理手順を図5(b)のフローチャートに従って説明する。当該フローチャートの各処理は第2のマイコン64の記憶部64aに格納される制御プログラムに従って所定の制御周期で実行される。
つぎに、第1および第2のモータ51,61の回転数制御を実行することによる作用を説明する。
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)第1及び第2の電動ポンプ23,24において、第1および第2のモータ51,61に対するモータ回転数指令値N*が定められた最低回転数以下になるとき、第2のモータ61は停止される。また第1のモータ51は最低回転数を超える回転数、すなわち本来のモータ回転数指令値N*の2倍の回転数で駆動される。このため、油膜切れを抑制しつつ総流量Qの低減幅を拡大することができる。高車速域などにおける過アシストも抑制される。
<他の実施の形態>
なお、前記実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
つぎに、前記実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(イ)前記制御装置は異なるモータ回転数制御マップを使用して各モータを制御すること。
Claims (2)
- アシスト力を発生させる油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータに作動油を供給する複数の電動ポンプと、各電動ポンプを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、通常時には各電動ポンプを駆動させる一方、各電動ポンプのうちいずれか一の吐出流量に相関する制御指令値が各電動ポンプに許容される当該制御指令値の下限に基づき設定される閾値未満であるとき、少なくとも一の電動ポンプを停止させるとともに当該停止に伴う吐出流量の減少を補うように残りの電動ポンプに対する制御指令値を増大させるものであって、
各電動ポンプは、前記制御装置により回転数制御されるモータと、当該モータにより駆動される歯車ポンプを備え、
前記吐出流量に相関する指令値は前記モータの回転数指令値、前記閾値は歯車ポンプの歯車と当該歯車を収容するハウジングとの間に油膜が形成される最低限の回転数に基づき設定される回転数判定閾値である油圧パワーステアリング装置。 - 請求項1に記載の油圧パワーステアリング装置において、
前記制御装置は、車速および操舵速度に基づき前記回転数指令値を演算するモータ回転数制御マップが格納された記憶部を有し、
前記制御装置は、同一の前記モータ回転数制御マップを使用して各モータを制御する油圧パワーステアリング装置。
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