JPH1120721A - 動力操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車両の動力操舵装置において、エンジン負荷増
大による燃費悪化を防ぐ。 【解決手段】油圧ポンプで作動する動力操舵装置１にお
いて、油圧回路６に作動油を吐出する油圧ポンプ８の駆
動源を電動モータ１１とし、電動モータ１１を駆動制御
するコントロールユニット１５を設け、油圧回路６に設
けられた作動油を蓄圧するアキュムレータ９内の圧力
と、車両の減速走行を検出する減速検出手段１４からの
出力により、減速走行時に油圧ポンプ８を積極的に駆動
させることで通常走行時における油圧ポンプ８の駆動を
減少させる構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両のステアリン
グホイールの操舵力を軽減するための動力操舵装置に関
し、特に、油圧ポンプの駆動制御に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来の動力操舵装置は、作動油を吐出する
ことで油圧回路内に油圧を発生させる油圧ポンプと、油
圧回路の切換え及び作動油の供給量を制御するコントロ
ールバルブと、出力部であるパワーシリンダと、ステア
リングホイールの回転方向の移動を往復方向の移動に変
換するステアリング装置とから構成されており、油圧ポ
ンプにより吐出された作動油がパワーシリンダ内のピス
トンを押すことでステアリング操舵に対するアシストが
行われる構成となっている。尚、油圧ポンプは、駆動源
をエンジンとするものと電動モータとするものが用いら
れている。

【０００３】最近では、油圧ポンプの常時駆動を避け、
動力操舵装置が作動油を必要とした時にのみ油圧ポンプ
を作動させる構成とすることで、油圧ポンプの負荷を減
らし、燃費の向上を図ったものが知られている。しかし
ながら、油圧ポンプによる作動油の供給量が一定供給量
に到達するまでに時間を要し、この時間内における急操
舵時にはステアリング操舵に対するアシストが十分に行
われないという課題があった。

【０００４】このような課題を解決するものとして特開
昭６１一８５２７２号公報には、油圧回路中に作動油を
蓄圧するアキュムレータを設置すると共に圧力センサー
によりアキュムレータ内の圧力を検出し、所定の圧力値
以下になると電動モータを所定圧力に到達するまで駆動
するものが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記先行技術により、
作動油を蓄圧することで電動モータ立ち上がり時の油圧
不足を補うことは可能であるものの、ステアリング操舵
を多用した場合には油圧回路の圧力が所定値以下になり
やすく、このため、電動モータが常時駆動されるといっ
た状態になる。電動モータの駆動回数が増えた場合、電
動モータはオルタネータによる発電を電源とするため、
オルタネータに負荷をかけることになり、結果としてエ
ンジン負荷が増加し、燃費が悪化するという課題があ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明における動力操舵装置は、作動油を吐出する
ポンプと、ポンプを駆動する駆動装置と、ポンプにより
吐出された作動油を蓄圧する蓄圧装置及び蓄圧装置内の
圧力を検出する圧力検出手段と、蓄圧装置の蓄圧値に基
づき、駆動装置を駆動制御するコントロールユニットと
を備え、ステアリングホイールの回転操作時には蓄圧装
置に蓄圧された作動油により操向車輪へ加えられる操舵
力を増大させて操向車輪へ伝達する構成とした動力操舵
装置において、コントロールユニットは、圧力検出手段
からの出力信号と、車両の走行状態に基づき車速が減少
する車両の減速走行を検出する減速検出手段からの出力
信号とに基づき、車両の減速走行時に蓄圧装置の蓄圧が
所定圧になるまで駆動装置を駆動制御することを特徴と
する。

【０００７】また、作動油を吐出するポンプと、上記ポ
ンプを駆動する駆動装置と、上記ポンプにより吐出され
た作動油を蓄圧する蓄圧装置及び上記蓄圧装置内の圧力
を検出する圧力検出手段と、上記蓄圧装置の蓄圧値に基
づき、上記駆動装置を駆動制御するコントロールユニッ
トとを備え、ステアリングホイールの回転操作時には上
記蓄圧装置に蓄圧された作動油により操向車輪へ加えら
れる操舵力を増大させて操向車輪へ伝達する構成とした
動力操舵装置において、上記コントロールユニトは、上
記圧力検出手段からの出力信号と、エンジンの駆動制御
を行うエンジンコントロールユニットからの燃料噴射手
段への制御信号とに基づき、燃料噴射手段への燃料カッ
ト時に上記蓄圧装置の蓄圧が所定圧になるまで上記駆動
装置を駆動制御することを特徴とする。

【０００８】さらに、コントロールユニットは、車両の
走行速度を検出する速度検出手段からの出力信号に基づ
き、車両の走行速度が所定速度以上では、駆動装置への
供給電圧を下げることを特徴とする。

【０００９】さらにまた、駆動装置は、車両に搭載され
たエンジンと、エンジンとポンプとをコントロールユニ
ットからの出力信号に基づき接続及び遮断するクラッチ
機構とを備えることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
を示すもので、動力操舵装置１は、ラックアンドピニオ
ン式ステアリング装置２と、そのラック軸２ｄに設けら
れたパワーシリンダ３と、パワーシリンダ３へ給排回路
４を介して作動油を給排制御するコントロールバルブ５
と、コントロールバルブ５へ作動油を給排する油圧回路
６と、油圧回路６に設けられ作動油を貯蔵するタンク７
と、タンク７内の作動油を吐出する油圧ポンプ８と、作
動油を蓄圧するアキュムレータ９とから構成されてい
る。

【００１１】動力操舵装置１では、ステアリングホイー
ル２ａを操舵することで、ステアリングホイール２ａに
一端が接続され他端にピニオン歯２ｂが形成されたステ
アリングシャフト２ｃを介して、ピニオン歯２ｂと噛み
合うラック歯２ｅが形成されたラック軸２ｄに操舵力が
伝達され、ステアリングシャフト２ｃの回転方向及び捩
れに応じて、コントロールバルブ５によりパワーシリン
ダ３内のシリンダ室３ａ、３ｂの一方に作動油が供給さ
れると共に、シリンダ室３ａ、３ｂの他方の作動油が排
出され、作動油がラック軸２ｄに設けたピストン３ｃを
付勢することで操舵力がアシストされる従来より周知の
構成となっている。

【００１２】次に、油圧回路６について説明する。油圧
回路６はコントロールバルブ５に作動油を供給する供給
回路６ａと、コントロールバルブ５から作動油をタンク
７に排出する排出回路６ｂとから構成されている。タン
ク７内の作動油は油圧ポンプ８により供給回路６ａに吐
出され、作動油の流出方向を規制する逆止弁１０を介し
て、アキュムレータ９内に蓄圧される。尚、油圧ポンプ
８は図示しないオルタネータの発電により駆動される電
動モータ１１を駆動源とする構成となっている。

【００１３】本発明における動力操舵装置１では、アキ
ュムレータ９には、アキュムレータ９内に蓄圧された作
動油の圧力を測定する圧力センサー１２が設けられてお
り、圧力センサー１２の出力信号と、車両が加速または
一定速の状態で走行している通常走行中であるのか車速
が減少している状態で走行している減速走行中であるの
かを判断する減速検出手段１４からの通常走行信号及び
減速走行信号とがマイクロプロセッサ及びメモリから構
成されたコントロールユニット１５に入力され、電動モ
ータ１１の駆動を制御する構成となっている。尚、減速
検出手段１４は、車両の車速を検出する車速センサー１
３からの車速信号、ブレーキが作動した時に出力される
ブレーキ信号、エンジン回転数信号等に基づき車両の減
速走行を検知する従来より周知の手段である。

【００１４】上記構成の動力操舵装置１の動作について
説明する。コントロールユニット１５からの出力信号に
基づき、油圧ポンプ８が電動モータ１１により駆動され
ると、作動油が供給回路６ａに吐出されアキュムレータ
９内に蓄圧される。

【００１５】コントロールユニット１５では、圧力セン
サー１２からのアキュムレータ９内の圧力と、減速検出
手段１４からの出力信号に基づいて電動モータ１１の駆
動制御を行う。図２に示すように、ステップ１０１にお
いて、減速検出手段１４からコントロールユニット１５
に入力される信号を判別し、通常走行を示す通常走行信
号が検出されると、ステップ１０３に進み通常制御を行
う。また、減速走行を示す減速走行信号が検出されると
ステップ１０２に進み減速制御を行う。

【００１６】次に、図３のフローチャートを用いて通常
制御について説明する。ステップ２０１では、圧力セン
サー１２によりアキュムレータ９内の圧力Ｐを検出し、
ステップ２０２で圧力Ｐが下限値Ｐ１以下であるかを判
別する。圧力Ｐが下限値Ｐ１以下と判別すると、ステッ
プ２０３に進み、フラグ１を立て、ステップ２０４で電
動モータ１１を駆動する。ステップ２０２で圧力Ｐが下
限値Ｐ１以上と判別すると、ステップ２０５に進み、フ
ラグ１が立っているかを判別する。フラグ１が立ってい
ると判別すると、ステップ２０６に進み、圧力Ｐが上限
値Ｐ２に到達したかどうかを判別する。ステップ２０６
で圧力Ｐが上限値Ｐ２に到達していないと判別するとス
テップ２０３に進み引き続き電動モータを駆動する。ス
テップ２０６で圧力Ｐが上限値Ｐ２に到達していると判
別すると、ステップ２０７に進み、電動モータを停止さ
せ、ステップ２０８でフラグ１を戻す。尚、ステップ２
０５でフラグ１が立っていないと判別するとそのままル
ーチンをぬける。図４に通常制御における電動モータ１
１の駆動とアキュムレータ９内の圧力の関係を示す。

【００１７】尚、下限値Ｐ１及び上限値Ｐ２は実験によ
り求めた値であり、油圧回路内の最高油圧を１００％と
すると、下限値Ｐ１は市街地域に必要とされる圧力で最
高油圧に対して略５０％とし、上限値Ｐ２は急操舵また
は危険回避に必要とされる圧力で最高油圧に対して略８
０％としたものである。

【００１８】次に、減速制御について説明する。減速走
行時は、車両の惰性走行によりエンジンが駆動されてい
るため、オルタネータに電気負荷をかけたとしても、燃
費に何等影響を及ぼすことがない。この減速走行時に、
コントロールユニット１５では、上限値Ｐ２よりも高い
圧力値であるリリーフ設定圧Ｐ３に到達するまで、また
は減速検出手段１４から通常走行信号が入力されるまで
電動モータ１１を駆動させ、アキュムレータ９内の蓄圧
を行う。

【００１９】図５に示すように、ステップ３０１では減
速検出手段１４からの信号を検出し、ステップ３０２で
はアキュムレータ９内の圧力Ｐを検出する。ステップ３
０３で減速走行中であるかを判別し、減速走行中である
と判別すると、ステップ３０４に進み、ステップ３０４
で圧力Ｐがリリーフ設定圧Ｐ３に到達したかを判別す
る。ステップ３０５でリリーフ設定圧Ｐ３に到達してい
ないと判別するとステップ３０５に進み、フラグ２を立
て、ステップ３０６で電動モータを駆動する。ステップ
３０３で減速走行でないと判別、又は、ステップ３０４
で圧力Ｐがリリーフ圧Ｐ３に到達していると判別する
と、ステップ３０７に進み、フラグ２が立っているかを
判別する。フラグ２が立っているとステップ３０８に進
み電動モータを停止し、ステップ３０９でフラグ２を戻
す。尚、ステップ３０７でフラグ２が立っていないと判
別すると。ルーチンをぬける。図６は減速制御における
電動モータ１１の駆動とアキュムレータ９内の圧力の関
係を示すもので、電動モータ１１はアキュムレータ９内
の圧力がＰ３以下でかつ、減速走行時に駆動される。

【００２０】さらに、図７に示すように、コントロール
ユニット１５では、車速センサー１３からの出力信号に
基づき、電動モータ１１のモータ回転数を車速が低い低
速走行時には通常回転数Ｎ１とし、油圧ポンプ８による
油圧回路６への作動油の吐出を行い、車速が所定値（Ｖ
１：アシストを殆ど必要としない車速）以上になると、
電動モータ１１への供給電圧を下げ、通常回転Ｎ１より
も低い回転数であるＮ２とし、油圧ポンプ８による油圧
回路６への作動油の吐出量を下げる制御を行う。車速が
所定値以上だと作動油の吐出量が下がるものの、所定値
以上では操舵に対してアシストが殆ど必要なくなる（一
般に、高速走行では、急操舵を避けるためにステアリン
グホイールの操舵力を重くするため）と共に、常にアシ
ストに必要とされる最低量の圧力はアキュムレータ９内
に蓄えられているため、アシスト不足が生じることがな
い。

【００２１】本発明における動力操舵装置１では、通常
走行時には、通常制御を行うことで、ステアリングホイ
ール２ａの操舵により、アキュムレータ９内の圧力が低
下し下限値Ｐ１以下になると、上限値Ｐ２になるまで電
動モータ１１を駆動し油圧ポンプ８を駆動するため、ア
キュムレータ９内には常時下限値Ｐ１以上の作動油を蓄
圧することができ、ステアリングホイール２ａの操舵に
何等影響を及ぼすことがない。

【００２２】また、減速走行時にはアキュムレータ９内
の作動油を十分確保するよう作動するため、ステアリン
グホイール２ａの操舵を多用しても、圧力が下限値Ｐ１
を下回ることを極力さけることができ、電動モータ１１
の駆動回数を減らすことができる。尚、減速走行時は車
両の惰性走行によりエンジンが駆動されているため、電
動モータ１１を駆動させても惰性走行中のエンジン出力
の一部がオルタネータ駆動のために消費されるだけであ
り、電動モータ１１の駆動による燃費悪化を抑えること
ができる。

【００２３】さらに、アシストを殆ど必要としない車速
領域では、電動モータ１１への供給電圧を下げるため、
電動モータ駆動１１の駆動による燃費悪化を抑えること
ができる。

【００２４】さらに、坂道等においては、エンジンの出
力の一部がオルタネータ駆動のために損失されることか
らエンジンブレーキの効きが向上する。

【００２５】図８は、本発明の第２の実施の形態を示す
もので、インジェクタによる燃料の噴射を制御するエン
ジンコントロールユニットを備えた車両に適用したもの
で、エンジンコントロールユニット１６によるインジェ
クタの燃料の噴射（噴射時間、噴射量）を制御する制御
信号を常時入力し、この制御信号と圧力センサー１２か
らの出力信号とに基づいて電動モータ１１の駆動制御を
行う構成としたものである。

【００２６】制御信号は、図９に示すように、エンジン
回転数を検出するためのエンジン回転数センサー１７
と、エンジンのシリンダー周囲を冷却するエンジン冷却
水の温度を検出する水温センサー１８と、車速センサー
１３と、スロットルが全閉の時にオンとなるアイドルス
イッチ１９からの信号とにより、エンジン運転状態や走
行状態を検出し、車速が所定車速以上でかつアイドルス
イッチ１９がオンの状態で、かつ、エンジン回転数が所
定回転数以上のときにインジェクタａによる燃料噴射を
停止させ（燃料カット）、これらの条件を１つでも満た
さなくなるとインジェクタａによる燃料噴射を再開させ
る（リカバリ）従来よりエンジンの燃料噴射制御に用い
られている信号である。尚、所定回転数については、水
温によって燃料カットの条件となるエンジン回転数が適
宜変更される構成となっている。

【００２７】コントロールユニット１５では、エンジン
コントロールユニット１６からの制御信号を入力し、イ
ンジェクタａによる燃料噴射が行われている状態ならば
通常走行であると判断し、第１の実施の形態と同様に通
常制御を行う。また、インジェクタａによる燃料噴射が
カットされている状態ならば減速走行であると判断し、
第１の実施の形態と同様に減速制御を行う。

【００２８】第２の実施の形態においては、通常制御と
減速制御の判別にエンジンコントロールユニット１６か
ら出力されるのインジェクタａの燃料噴射制御を行う制
御信号を用いる構成としたことにより、インジェクタａ
による燃料噴射を行うエンジンを用いたものに容易に適
用させることができる。

【００２９】図１０は、本発明の第３の実施の形態を示
すもので、油圧ポンプ８の駆動源としてクラッチ機構２
０を介して、油圧ポンプ８に接続されたエンジン２１を
用いたものである。クラッチ機構２０は、コントロール
ユニット１５からの出力信号に基づき、エンジン２１と
油圧ポンプ８を接続及び遮断し、油圧ポンプ８の駆動を
制御する構成となっている。尚、コントロールユニット
１５では、圧力センサー１２からの出力信号及び車速セ
ンサー１３からの出力信号に基づいて第１の実施の形態
または第２の実施の形態と同様の制御を行う構成となっ
ている。

【００３０】第３の実施の形態においては、エンジンの
出力により油圧ポンプ８を駆動させるため、オルタネー
タやバッテリーを小型化することが可能であると共に、
第１の実施の形態及び第２の実施の形態同様に燃費及び
エンジンブレーキの効きを向上させることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、エンジン
が惰性により駆動される減速走行時にポンプを積極的に
駆動することで、通常走行時におけるポンプ駆動回数を
減らすことができ、ポンプ駆動による燃費悪化を防ぐこ
とができる。また、減速走行時に積極的にエンジンに負
荷をかけることで、坂道等におけるエンジンブレーキの
効きを高め、ブレーキシュー等の摩擦を抑えることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による動力操舵装置の第１の実施の形態
の全体構成図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の全体制御のフロー
チャートである。

【図３】図２の全体制御の中の通常制御を説明するフロ
ーチャートである。

【図４】通常制御における電動モータと圧力の関係を示
す説明図である。

【図５】図２の全体制御の中の減速制御を説明するフロ
ーチャートである。

【図６】減速制御における電動モータと圧力の関係を示
す説明図である。

【図７】電動モータと車速の関係を示す説明図である。

【図８】本発明による動力操舵装置の第２の実施の形態
の全体構成図である。

【図９】図７のエンジンコントロールユニットとコント
ロールユニットの関係を示すブロック図である。

【図１０】本発明による動力操舵装置の第３の実施の形
態の全体説明図である。

【符号の簡単な説明】

１ 動力操舵装置 ２ ステアリング装置 ３ パワーシリンダ ４ 給排回路 ５ コントロールバルブ ６ 油圧回路 ７ タンク ８ 油圧ポンプ ９ アキュムレータ １１ 電動モータ １３ 車速センサー １４ 減速検出手段 １５ コントロールユニット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動油を吐出するポンプと、上記ポンプ
   を駆動する駆動装置と、上記ポンプにより吐出された作
   動油を蓄圧する蓄圧装置及び上記蓄圧装置内の圧力を検
   出する圧力検出手段と、上記蓄圧装置の蓄圧値に基づ
   き、上記駆動装置を駆動制御するコントロールユニット
   とを備え、ステアリングホイールの回転操作時には上記
   蓄圧装置に蓄圧された作動油により操向車輪へ加えられ
   る操舵力を増大させて操向車輪へ伝達する構成とした動
   力操舵装置において、上記コントロールユニットは、上
   記圧力検出手段からの出力信号と、車両の走行状態に基
   づき車速が減少する車両の減速走行を検出する減速検出
   手段からの出力信号とに基づき、車両の減速走行時に上
   記蓄圧装置の蓄圧が所定圧になるまで上記駆動装置を駆
   動制御することを特徴とする動力操舵装置。
2. 【請求項２】 作動油を吐出するポンプと、上記ポンプ
   を駆動する駆動装置と、上記ポンプにより吐出された作
   動油を蓄圧する蓄圧装置及び上記蓄圧装置内の圧力を検
   出する圧力検出手段と、上記蓄圧装置の蓄圧値に基づ
   き、上記駆動装置を駆動制御するコントロールユニット
   とを備え、ステアリングホイールの回転操作時には上記
   蓄圧装置に蓄圧された作動油により操向車輪へ加えられ
   る操舵力を増大させて操向車輪へ伝達する構成とした動
   力操舵装置において、上記コントロールユニトは、上記
   圧力検出手段からの出力信号と、エンジンの駆動制御を
   行うエンジンコントロールユニットからの燃料噴射手段
   への制御信号とに基づき、燃料噴射手段への燃料カット
   時に上記蓄圧装置の蓄圧が所定圧になるまで上記駆動装
   置を駆動制御することを特徴とする動力操舵装置。
3. 【請求項３】 上記コントロールユニットは、車両の走
   行速度を検出する速度検出手段からの出力信号に基づ
   き、車両の走行速度が所定速度以上では、上記駆動装置
   への供給電圧を下げることを特徴とする請求項１又は請
   求項２記載の動力操舵装置。
4. 【請求項４】 上記駆動装置は、車両に搭載されたエン
   ジンと、上記エンジンと上記ポンプとを上記コントロー
   ルユニットからの出力信号に基づき接続及び遮断するク
   ラッチ機構とを備えたことを特徴とする請求項１乃至請
   求項３記載の動力操舵装置。