JP2015160447A - power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a power steering apparatus.
従来、車両のステアリング系に対して補助トルクを付与するために、モータを動力源とする電動操舵補助装置と車両の車軸駆動源としての内燃機関を動力源とする油圧操舵補助装置とを備えるパワーステアリング装置が存在する(例えば、特許文献1参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a power provided with an electric steering assist device using a motor as a power source and a hydraulic steering assist device using an internal combustion engine as a power source for driving an axle of the vehicle in order to apply an assist torque to the steering system of the vehicle. There is a steering device (see, for example, Patent Document 1).
電動操舵補助装置はコラムアシスト式であって、ステアリングホイールに対する入力トルクにモータによる補助トルクを加えて出力トルクを生成し、当該出力トルクを油圧操舵補助装置に印加する。油圧操舵補助装置は、ロータリー式のコントロールバルブを備えたラックピニオン式の操舵補助装置である。電動操舵補助装置の出力トルクが印加されることによりコントロールバルブが操作される。当該操作を通じて油圧ポンプからラックボディに設けられたパワーシリンダへの作動油の流路および流量がコントロールバルブに内蔵されるトーションバーの捻れ角に応じて切り替わる。パワーシリンダは作動油が右操舵補助用または左操作補助用のシリンダ室に供給されることによりラック推進力(操舵補助力)を発生させる。また、油圧ポンプに連通される高圧流路とリザーバタンクに連通される低圧流路との間には電磁リリーフ弁が設けられている。 The electric steering assist device is a column assist type, which generates an output torque by adding an assist torque by a motor to an input torque to the steering wheel, and applies the output torque to the hydraulic steering assist device. The hydraulic steering assist device is a rack and pinion type steering assist device including a rotary control valve. The control valve is operated by applying the output torque of the electric steering assist device. Through this operation, the flow path and flow rate of the hydraulic oil from the hydraulic pump to the power cylinder provided in the rack body are switched according to the twist angle of the torsion bar built in the control valve. The power cylinder generates rack propulsion force (steering assist force) by supplying hydraulic oil to a cylinder chamber for assisting right steering or assisting left operation. In addition, an electromagnetic relief valve is provided between the high-pressure channel communicating with the hydraulic pump and the low-pressure channel communicating with the reservoir tank.
通常時、電動操舵補助装置は入力トルクが設定値未満の場合、モータによる補助トルクを生成しない。すなわち、入力トルクがそのまま電動操舵補助装置の出力トルクとなる。当該出力トルクが設定値に達するまでは油圧操舵補助装置によって当該出力トルクに応じた補助トルクが発生される。当該出力トルクが設定値に達した以降、電磁リリーフ弁が開弁されて作動油の一部分がリザーバタンクに戻されることにより油圧操舵補助装置により発生される補助トルクが制限される一方で、電動操舵補助装置による補助トルクの生成が開始される。このとき、電動操舵補助装置の出力トルクはステアリングホイールに対する入力トルクにモータによる補助トルクを加えた値となる。 Normally, the electric steering assist device does not generate assist torque by the motor when the input torque is less than the set value. That is, the input torque becomes the output torque of the electric steering assist device as it is. Until the output torque reaches a set value, an auxiliary torque corresponding to the output torque is generated by the hydraulic steering assist device. After the output torque reaches the set value, the electromagnetic relief valve is opened and a part of the hydraulic oil is returned to the reservoir tank, so that the auxiliary torque generated by the hydraulic steering auxiliary device is limited while the electric steering is performed. Generation of auxiliary torque by the auxiliary device is started. At this time, the output torque of the electric steering assist device is a value obtained by adding the assist torque by the motor to the input torque to the steering wheel.
電動操舵補助装置または油圧操舵補助装置が失陥した場合、残る正常な油圧操舵補助装置または電動操舵補助装置により操舵補助が継続される。
電動操舵補助装置が失陥した場合、電磁リリーフ弁を開放させる設定開放圧が通常時よりも増大される。パワーシリンダに供給される作動油の流量を通常時よりも増大させることができるので、油圧操舵補助装置は自身に印加されるトルクが設定値未満のときだけでなく、当該トルクが設定値以上のときにも当該トルクに応じた補助トルクを生成することが可能となる。すなわち、電動操舵補助装置が失陥したとき、当該失陥による補助トルクの不足分が油圧操舵補助装置による操舵補助力によって補われる。
When the electric steering assist device or the hydraulic steering assist device fails, the steering assist is continued by the remaining normal hydraulic steering assist device or the electric steering assist device.
When the electric steering assist device fails, the set opening pressure for opening the electromagnetic relief valve is increased more than usual. Since the flow rate of hydraulic oil supplied to the power cylinder can be increased more than usual, the hydraulic steering assist device not only when the torque applied to itself is less than the set value, but also when the torque exceeds the set value. Sometimes it becomes possible to generate an auxiliary torque corresponding to the torque. That is, when the electric steering assist device fails, the shortage of the assist torque due to the failure is compensated by the steering assist force of the hydraulic steering assist device.
油圧操舵補助装置が失陥した場合、電動操舵補助装置は、ステアリングホイールに対する入力トルクが設定値未満であってもモータにより補助トルクを生成する。 When the hydraulic steering assist device fails, the electric steering assist device generates the assist torque by the motor even if the input torque to the steering wheel is less than the set value.
特許文献1のパワーステアリング装置では、電動操舵補助装置の出力トルクに応じて油圧操舵補助装置のコントロールバルブが操作される。ここで、コントロールバルブのトーションバーの剛性(ばね定数)は、電動操舵補助装置の出力トルクに応じて設定される。すなわち、電動操舵補助装置が正常に動作するときの出力トルクが印加されることによりトーションバーは好適に捻れ、その結果、コントロールバルブの所望の動作特性が得られる。このため、電動操舵補助装置が失陥した場合、ステアリングホイールにおける入力トルクが設定値に達するまでは当該失陥前と同様の操舵感触が得られる。しかし、当該入力トルクが設定値を超える状況下で油圧操舵補助装置の能力を十分に発揮させようとするとき、モータによる補助トルクが得られない分通常時よりも大きな入力トルクを要する。また、大きな入力トルクを要することに起因してコントロールバルブの開度、ひいては油圧による操舵補助力が十分に得られないおそれもある。これは、操舵感触の悪化につながる。 In the power steering device of Patent Literature 1, the control valve of the hydraulic steering assist device is operated in accordance with the output torque of the electric steering assist device. Here, the rigidity (spring constant) of the torsion bar of the control valve is set according to the output torque of the electric steering assist device. That is, the torsion bar is suitably twisted by applying an output torque when the electric steering assist device operates normally, and as a result, desired operation characteristics of the control valve can be obtained. For this reason, when the electric steering assist device fails, the same steering feel as before the failure is obtained until the input torque at the steering wheel reaches the set value. However, when trying to fully demonstrate the capability of the hydraulic steering assist device in a situation where the input torque exceeds the set value, an input torque larger than that at normal time is required because the assist torque by the motor cannot be obtained. Moreover, due to the fact that a large input torque is required, there is a possibility that the opening degree of the control valve, and hence the steering assist force by the hydraulic pressure cannot be sufficiently obtained. This leads to deterioration of the steering feel.
本発明の目的は、電動パワーステアリングが失陥した場合であれ、当該失陥前と同様の操舵感触が得られるパワーステアリング装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a power steering device that can obtain the same steering feel as that before the failure even when the electric power steering has failed.
上記目的を達成し得るパワーステアリング装置は、電動パワーステアリングと油圧パワーステアリングとを備えている。電動パワーステアリングは、操舵トルクが印加されるトーションバーの捻れ量に応じた電気信号を生成するトルクセンサと、前記トルクセンサにより生成される電気信号に基づき第1の操舵補助力を発生する電動アクチュエータとを有する。油圧パワーステアリングは、ポンプから供給される作動油の流量に応じて第2の操舵補助力を発生する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに対する作動油の給排を前記トルクセンサと共用する前記トーションバーの捻れ量に応じて制御するコントロールバルブとを有する。前記電動アクチュエータは操舵トルクの伝達経路における前記トーションバーの下流に設けられてなる。 A power steering apparatus that can achieve the above object includes an electric power steering and a hydraulic power steering. The electric power steering includes a torque sensor that generates an electric signal corresponding to a torsion amount of a torsion bar to which a steering torque is applied, and an electric actuator that generates a first steering assist force based on the electric signal generated by the torque sensor. And have. The hydraulic power steering includes a hydraulic actuator that generates a second steering assist force according to a flow rate of hydraulic oil supplied from a pump, and a torsion bar that shares the supply and discharge of hydraulic oil to and from the hydraulic actuator with the torque sensor. A control valve for controlling the amount of twist. The electric actuator is provided downstream of the torsion bar in a steering torque transmission path.
この構成によれば、トーションバーに対して電動パワーステアリングによる第1の操舵補助力が印加されることはない。したがって、電動パワーステアリングが失陥した場合であれ、当該失陥前と同様の操舵感触が得られる。 According to this configuration, the first steering assist force by the electric power steering is not applied to the torsion bar. Therefore, even when the electric power steering fails, the same steering feel as before the failure can be obtained.
上記のパワーステアリング装置において、前記伝達経路は、前記トーションバーを通じて操舵トルクが伝達されることにより回転するピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトの回転に伴い直線運動する転舵軸と、を含んでいてもよい。このとき、前記電動アクチュエータは前記伝達経路における前記トーションバーの下流である前記ピニオンシャフトまたは前記転舵軸に対して連結されることが好ましい。 In the power steering apparatus described above, the transmission path may include a pinion shaft that rotates when steering torque is transmitted through the torsion bar, and a steered shaft that moves linearly as the pinion shaft rotates. Good. At this time, it is preferable that the electric actuator is connected to the pinion shaft or the steered shaft that is downstream of the torsion bar in the transmission path.
この構成によれば、ピニオンシャフトまたは転舵軸に対して電動アクチュエータによる第1の操舵補助力が付与される。この第1の操舵補助力によりピニオンシャフトの回転運動または転舵軸の直線運動が補助される。 According to this configuration, the first steering assist force by the electric actuator is applied to the pinion shaft or the steered shaft. The first steering assist force assists the rotational motion of the pinion shaft or the linear motion of the steered shaft.
上記のパワーステアリング装置において、前記電動アクチュエータは給電により回転するモータであってもよい。そして、前記電動アクチュエータに対する給電経路を開閉するリレーと、前記リレーの開閉を制御する制御装置と、を備えていてもよい。このとき、前記制御装置は前記電動パワーステアリングが失陥したときには前記リレーを開くことが好ましい。 In the power steering apparatus described above, the electric actuator may be a motor that rotates by power feeding. And the relay which opens and closes the electric power feeding path | route with respect to the said electric actuator, and the control apparatus which controls opening and closing of the said relay may be provided. At this time, it is preferable that the control device opens the relay when the electric power steering fails.
この構成によれば、電動パワーステアリングが失陥したときには、リレーが開放されることによりモータへの給電経路が遮断される。これにより、モータが発電モードへ移行することが抑制される。すなわち、モータにおける発電時の回転抵抗(回生抵抗)が操舵に対する制動力として作用することが抑制される。 According to this configuration, when the electric power steering fails, the power supply path to the motor is interrupted by opening the relay. Thereby, it is suppressed that a motor transfers to electric power generation mode. That is, the rotation resistance (regenerative resistance) during power generation in the motor is suppressed from acting as a braking force for steering.
上記のパワーステアリング装置において、前記油圧アクチュエータは前記コントロールバルブを通じて作動油の給排が選択的に切り替えられる2つの油室に発生する差圧を利用して転舵軸に対して第2の操舵補助力を付与する油圧シリンダであってもよい。そして前記コントロールバルブと前記2つの油室との間にそれぞれ連結される第1の給排管と第2の給排管との間を開閉する電動バルブと、前記電動バルブの開閉を制御する制御装置と、を備えていてもよい。このとき、前記制御装置は、前記油圧パワーステアリングが失陥したとき、前記電動バルブを開くことが好ましい。 In the power steering apparatus described above, the hydraulic actuator uses the differential pressure generated in the two oil chambers to selectively switch the supply and discharge of the hydraulic oil through the control valve to provide a second steering assist for the steered shaft. It may be a hydraulic cylinder that applies force. An electric valve that opens and closes between the first supply / discharge pipe and the second supply / discharge pipe respectively connected between the control valve and the two oil chambers, and a control that controls opening and closing of the electric valve And a device. At this time, it is preferable that the control device opens the electric valve when the hydraulic power steering fails.
この構成によれば、油圧パワーステアリングが失陥したときには、電動バルブが開かれることにより第1の給排管と第2の給排管との間が連通する。たとえば作動油の供給経路(油圧配管)のどこかに詰まりが発生した場合、油圧シリンダにおける一方または他方の油室内の作動油の逃げ場がなくなることが考えられる。この点、電動バルブを開くことにより一方または他方の油室内の作動油は第1または第2の給排管へ逃げることが可能となる。このため、逃げ場を失った一方または他方の油室内の作動油に起因する油圧抵抗が低減される。 According to this configuration, when the hydraulic power steering fails, the electric supply valve is opened so that the first supply / discharge pipe communicates with the second supply / discharge pipe. For example, when clogging occurs somewhere in the hydraulic oil supply path (hydraulic piping), it is conceivable that there is no escape area for hydraulic oil in one or the other oil chamber of the hydraulic cylinder. In this respect, the hydraulic oil in one or the other oil chamber can escape to the first or second supply / discharge pipe by opening the electric valve. For this reason, the hydraulic resistance resulting from the hydraulic oil in one or the other oil chamber that has lost its escape is reduced.
本発明によれば、電動パワーステアリングが失陥した場合であれ、当該失陥前と同様の操舵感覚が得られる。 According to the present invention, even if the electric power steering fails, the same steering feeling as before the failure can be obtained.
以下、車両のパワーステアリング装置の一実施の形態を説明する。
<パワーステアリング装置の概略>
図1に示すように、パワーステアリング装置11では、操舵機構としてラックアンドピニオン機構12が採用されている。ラックアンドピニオン機構12はステアリングホイール13の操作にステアリングシャフト14を介して連動するピニオンシャフト15の回転を、当該ピニオンシャフト15に噛み合うラック軸16の直線運動に変換する。ラック軸16の両端にはそれぞれ図示しないボールジョイントなどを介して車輪が連結される。ラック軸16が自身の軸線方向へ移動することによって車輪の向き(舵角)が変わる。
Hereinafter, an embodiment of a power steering device for a vehicle will be described.
<Outline of power steering device>
As shown in FIG. 1, the power steering device 11 employs a rack and pinion mechanism 12 as a steering mechanism. The rack and pinion mechanism 12 converts the rotation of the pinion shaft 15 interlocked with the operation of the steering wheel 13 via the steering shaft 14 into a linear motion of the rack shaft 16 meshing with the pinion shaft 15. Wheels are connected to both ends of the rack shaft 16 via ball joints (not shown). As the rack shaft 16 moves in the direction of its own axis, the direction of the wheels (steering angle) changes.
パワーステアリング装置11は、操舵を補助するための構成としてEPS(電動パワーステアリング)20およびHPS(油圧パワーステアリング)30を備えている。
<EPS>
EPS20はピニオンシャフト15(ステアリングシャフト14)の動作を補助することにより操舵を補助する。EPS20は、トルクセンサ21、アシストモータ22、減速機23およびECU(電子制御装置)24を備えている。
The power steering apparatus 11 includes an EPS (electric power steering) 20 and an HPS (hydraulic power steering) 30 as components for assisting steering.
<EPS>
The EPS 20 assists steering by assisting the operation of the pinion shaft 15 (steering shaft 14). The EPS 20 includes a torque sensor 21, an assist motor 22, a speed reducer 23, and an ECU (electronic control unit) 24.
トルクセンサ21はステアリングシャフト14の途中に設けられている。トルクセンサ21はステアリングホイール13を介してステアリングシャフト14に印加される操舵トルクに応じた電気信号Sτを生成する。 The torque sensor 21 is provided in the middle of the steering shaft 14. The torque sensor 21 generates an electric signal Sτ corresponding to the steering torque applied to the steering shaft 14 via the steering wheel 13.
アシストモータ22は減速機23を介してピニオンシャフト15に連結されている。減速機23はアシストモータ22の出力軸に連結されるウォーム23a、およびステアリングシャフト14に設けられてウォーム23aに噛合うウォームホイール23bを有している。減速機23はアシストモータ22の回転を減速し、当該減速した回転力を操舵補助力(アシスト力)としてピニオンシャフト15に伝達する。 The assist motor 22 is connected to the pinion shaft 15 via a speed reducer 23. The speed reducer 23 has a worm 23a connected to the output shaft of the assist motor 22, and a worm wheel 23b provided on the steering shaft 14 and meshing with the worm 23a. The reduction gear 23 decelerates the rotation of the assist motor 22 and transmits the decelerated rotational force to the pinion shaft 15 as a steering assist force (assist force).
ECU24はトルクセンサ21により生成される電気信号Sτに基づき操舵トルクτを検出し、当該操舵トルクτに応じてアシストモータ22を制御する。具体的には、ECU24は操舵トルクτに基づき目標アシスト力(目標アシスト量)を演算し、当該目標アシスト力を発生させるための駆動電力をアシストモータ22に供給する。なお、ECU24は車両の走行状態を示す情報としてたとえば車速(車両の走行速度)を取得し、当該車速を加味して目標アシスト力を演算してもよい。 The ECU 24 detects the steering torque τ based on the electric signal Sτ generated by the torque sensor 21 and controls the assist motor 22 according to the steering torque τ. Specifically, the ECU 24 calculates a target assist force (target assist amount) based on the steering torque τ, and supplies drive power for generating the target assist force to the assist motor 22. The ECU 24 may obtain, for example, a vehicle speed (vehicle traveling speed) as information indicating the traveling state of the vehicle, and calculate the target assist force in consideration of the vehicle speed.
<HPS>
HPS30は、ラック軸16の動作を補助することにより操舵を補助する。HPS30は油圧アクチュエータ31、コントロールバルブ32、モータ駆動ポンプ33および油タンク34を備えている。
<HPS>
The HPS 30 assists steering by assisting the operation of the rack shaft 16. The HPS 30 includes a hydraulic actuator 31, a control valve 32, a motor drive pump 33, and an oil tank 34.
モータ駆動ポンプ33はポンプ本体33a、ポンプ本体33aを駆動するポンプモータ33bおよびポンプモータ33bを制御するポンプECU(電子制御装置)33cが一体的に設けられてなる。モータ駆動ポンプ33は油タンク34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。モータ駆動ポンプ33から吐出される作動油は、コントロールバルブ32を介して油圧アクチュエータ31に供給される。 The motor drive pump 33 is integrally provided with a pump body 33a, a pump motor 33b for driving the pump body 33a, and a pump ECU (electronic control unit) 33c for controlling the pump motor 33b. The motor drive pump 33 sucks the working oil (working fluid) stored in the oil tank 34, and discharges the sucked working oil by increasing the pressure. The hydraulic oil discharged from the motor drive pump 33 is supplied to the hydraulic actuator 31 via the control valve 32.
油圧アクチュエータ31は、中空のシリンダ41およびピストン42を有している。シリンダ41はラック軸16のハウジングとして兼用される。シリンダ41にはピストンロッドとしても機能するラック軸16が挿通されている。シリンダ41の内部において、ラック軸16にはピストン42が貫通した状態で固定されている。ピストン42によってシリンダ41の内部は第1の油室41aと第2の油室41bとに区画されている。ピストン42はラック軸16と一体をなしてシリンダ41の内部をラック軸16の軸線方向へ摺動する。また、第1の油室41aと第2の油室41bとの差圧によって、ラック軸16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軸16の変位は操舵補助力として作用する。 The hydraulic actuator 31 has a hollow cylinder 41 and a piston 42. The cylinder 41 is also used as a housing for the rack shaft 16. A rack shaft 16 that also functions as a piston rod is inserted into the cylinder 41. Inside the cylinder 41, a piston 42 is fixed to the rack shaft 16 in a penetrating manner. The piston 42 divides the inside of the cylinder 41 into a first oil chamber 41a and a second oil chamber 41b. The piston 42 is integrated with the rack shaft 16 and slides in the cylinder 41 in the axial direction of the rack shaft 16. Further, the rack shaft 16 moves in the first direction LA or the second direction RA indicated by an arrow in FIG. 1 due to the differential pressure between the first oil chamber 41a and the second oil chamber 41b. The displacement of the rack shaft 16 due to the differential pressure acts as a steering assist force.
コントロールバルブ32はトルクセンサ21と一体的に設けられている。トルクセンサ21はステアリングホイール13側に、コントロールバルブ32はピニオンシャフト15側に位置している。コントロールバルブ32はステアリングホイール13の操作、すなわちステアリングシャフト14の回転に連動して油圧アクチュエータ31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。 The control valve 32 is provided integrally with the torque sensor 21. The torque sensor 21 is located on the steering wheel 13 side, and the control valve 32 is located on the pinion shaft 15 side. The control valve 32 is a rotary valve that switches between a hydraulic oil supply path and a hydraulic discharge path for the hydraulic actuator 31 in conjunction with the operation of the steering wheel 13, that is, the rotation of the steering shaft 14.
詳述すると、コントロールバルブ32のポンプポート32aは吐出管51を介してモータ駆動ポンプ33(吐出ポート)に接続されている。また、コントロールバルブ32の第1および第2のシリンダポート32b,32cは、それぞれ第1および第2の給排管52,53を介して、第1および第2の油室41a,41bにそれぞれ接続されている。また、コントロールバルブ32のタンクポート32dは排出管54を介して油タンク34に接続されている。油タンク34は吸入管55を介してモータ駆動ポンプ33(吸込ポート)に接続されている。モータ駆動ポンプ33は油タンク34に貯留されている作動油を、吸入管55を介して吸い込み、この吸い込んだ作動油の圧力を高めて吐出する。 More specifically, the pump port 32a of the control valve 32 is connected to the motor drive pump 33 (discharge port) via the discharge pipe 51. The first and second cylinder ports 32b and 32c of the control valve 32 are connected to the first and second oil chambers 41a and 41b through the first and second supply / discharge pipes 52 and 53, respectively. Has been. The tank port 32 d of the control valve 32 is connected to the oil tank 34 via the discharge pipe 54. The oil tank 34 is connected to a motor drive pump 33 (suction port) via a suction pipe 55. The motor drive pump 33 sucks the hydraulic oil stored in the oil tank 34 through the suction pipe 55, and discharges the hydraulic oil with the pressure of the sucked hydraulic oil increased.
コントロールバルブ32にはモータ駆動ポンプ33から吐出される作動油が吐出管51を介して供給される。コントロールバルブ32はステアリングホイール13に印加される操舵トルクの方向(操舵方向)および大きさ(操舵抵抗)に応じて吐出管51を介して供給される作動油を第1および第2の給排管52,53のいずれかに振り分ける。すなわち、当該作動油は第1および第2の給排管52,53のいずれか一を介して第1および第2の油室41a,41bのいずれか一に供給される。 Hydraulic fluid discharged from the motor drive pump 33 is supplied to the control valve 32 via a discharge pipe 51. The control valve 32 supplies the first and second supply / discharge pipes with hydraulic oil supplied through the discharge pipe 51 in accordance with the direction (steering direction) and magnitude (steering resistance) of the steering torque applied to the steering wheel 13. Assign to either 52 or 53. That is, the hydraulic oil is supplied to any one of the first and second oil chambers 41a and 41b via any one of the first and second supply / discharge pipes 52 and 53.
たとえば、第1の給排管52を介して第1の油室41aに作動油が供給された場合、油圧アクチュエータ31は第2の油室41bとの間に生じる油圧差に応じた油圧力を発生し、当該油圧力が操舵補助力としてラック軸16に作用する。このとき、第2の油室41b内の作動油は押し出されて、当該押し出される作動油は第2の給排管53を介してコントロールバルブ32に戻り(環流し)、さらに排出管54を介して油タンク34に戻る。ここでは、油圧力はピストン42を介して第2の方向RA(図1中の右方向)へ作用するので、ラック軸16はピストン42と共に第2の方向RAへ移動する。このラック軸16の移動によって操舵が補助される。 For example, when hydraulic oil is supplied to the first oil chamber 41a via the first supply / discharge pipe 52, the hydraulic actuator 31 generates an oil pressure corresponding to the hydraulic pressure difference generated between the first hydraulic chamber 41a and the second oil chamber 41b. The hydraulic pressure is generated and acts on the rack shaft 16 as a steering assist force. At this time, the hydraulic oil in the second oil chamber 41 b is pushed out, and the pushed-out hydraulic oil returns (circulates) to the control valve 32 via the second supply / discharge pipe 53 and further passes through the discharge pipe 54. Return to the oil tank 34. Here, since the oil pressure acts in the second direction RA (rightward in FIG. 1) via the piston 42, the rack shaft 16 moves in the second direction RA together with the piston 42. Steering is assisted by the movement of the rack shaft 16.
なお、第1の給排管52と第2の給排管53との間はバイパス管56により接続されている。バイパス管56には電動バルブ57が設けられている。電動バルブ57はECU24の制御を通じて開閉される。通常、電動バルブ57は閉じた状態に維持される。電動バルブ57が閉じた状態から開いた状態に切り替えられることにより、第1の給排管52と第2の給排管53との間が連通する。 The first supply / discharge pipe 52 and the second supply / discharge pipe 53 are connected by a bypass pipe 56. The bypass pipe 56 is provided with an electric valve 57. The electric valve 57 is opened and closed under the control of the ECU 24. Normally, the electric valve 57 is kept closed. By switching the electric valve 57 from the closed state to the open state, the first supply / discharge pipe 52 and the second supply / discharge pipe 53 communicate with each other.
<トルクセンサおよびコントロールバルブ>
つぎに、トルクセンサ21およびコントロールバルブ32の構成を詳細に説明する。
図2に示すように、トルクセンサ21およびコントロールバルブ32は中空円筒状のバルブハウジング61の内部に設けられている。トルクセンサ21はステアリングホイール13側に、コントロールバルブ32はピニオンシャフト15側(減速機23側)に位置している。
<Torque sensor and control valve>
Next, the configuration of the torque sensor 21 and the control valve 32 will be described in detail.
As shown in FIG. 2, the torque sensor 21 and the control valve 32 are provided inside a hollow cylindrical valve housing 61. The torque sensor 21 is located on the steering wheel 13 side, and the control valve 32 is located on the pinion shaft 15 side (reduction gear 23 side).
バルブハウジング61のステアリングホイール13側の端部(図中の上端部)には、円筒状のエンドストッパ62がねじ込まれることにより固定されている。バルブハウジング61の減速機23側の端部(図中の下端部)は、たとえば減速機23が収容される減速機ハウジング23cに連結されていてもよい。 A cylindrical end stopper 62 is fixed to the end of the valve housing 61 on the steering wheel 13 side (upper end in the drawing) by screwing. The end (lower end in the figure) of the valve housing 61 on the side of the speed reducer 23 may be coupled to a speed reducer housing 23c in which the speed reducer 23 is accommodated, for example.
バルブハウジング61の内部には中空円筒状の入力軸63および中空円筒状の出力軸64が同一の軸線を中心としてそれぞれ回転可能に設けられている。入力軸63と出力軸64とはこれらの内部に挿通されたトーションバー65を介して相対回転可能に連結されている。入力軸63の外端(図中の上端)はステアリングシャフト14に連結される。出力軸64の外端(図中の下端)はピニオンシャフト15に連結される。 A hollow cylindrical input shaft 63 and a hollow cylindrical output shaft 64 are provided inside the valve housing 61 so as to be rotatable about the same axis. The input shaft 63 and the output shaft 64 are connected so as to be relatively rotatable via a torsion bar 65 inserted through these. The outer end (upper end in the figure) of the input shaft 63 is connected to the steering shaft 14. The outer end (lower end in the figure) of the output shaft 64 is connected to the pinion shaft 15.
トーションバー65はステアリングホイール13に対して操舵トルクτが印加されることにより捻れる。ステアリングホイール13には適度な反力(手応え)が必要であるところ、当該手応え感を得るためにパワーステアリング装置11ではトーションバー65の捻れを反力として利用している。すなわち、トーションバー65によりステアリングホイール13の操作に伴う手応え感、すなわちいわゆるステアリングの重さが持たせられている。路面抵抗が大きいときにはトーションバー65も大きく捻れて反力が大きくなり、路面抵抗が小さいときには捻れ角も小さく反力も小さく作用する。トーションバー65の捻り剛性(ばね定数)は運転者による操舵トルクτで無理なく(十分に)捻れる程度の値に設定される。 The torsion bar 65 is twisted when a steering torque τ is applied to the steering wheel 13. When the steering wheel 13 requires an appropriate reaction force (hand response), the power steering device 11 uses the twist of the torsion bar 65 as a reaction force in order to obtain the feeling of response. In other words, the torsion bar 65 provides a feeling of response accompanying the operation of the steering wheel 13, that is, a so-called steering weight. When the road resistance is large, the torsion bar 65 is also twisted to increase the reaction force, and when the road resistance is small, the twist angle is small and the reaction force is small. The torsional rigidity (spring constant) of the torsion bar 65 is set to such a value that it can be twisted (sufficiently) by the steering torque τ by the driver.
<コントロールバルブ>
コントロールバルブ32はインナーバルブ71およびアウターバルブ72を有している。インナーバルブ71は入力軸63の外周に設けられている。アウターバルブ72はインナーバルブ71の外周とバルブハウジング61の内周との間に設けられている。アウターバルブ72はインナーバルブ71の外周およびバルブハウジング61の内周に対して摺動回転可能である。また、アウターバルブ72はその軸線向において出力軸64に連結されている。アウターバルブ72と出力軸64との連結手段としては、たとえばピン73を利用してもよい。
<Control valve>
The control valve 32 has an inner valve 71 and an outer valve 72. The inner valve 71 is provided on the outer periphery of the input shaft 63. The outer valve 72 is provided between the outer periphery of the inner valve 71 and the inner periphery of the valve housing 61. The outer valve 72 is slidably rotatable with respect to the outer periphery of the inner valve 71 and the inner periphery of the valve housing 61. The outer valve 72 is coupled to the output shaft 64 in the axial direction. As a connection means between the outer valve 72 and the output shaft 64, for example, a pin 73 may be used.
ステアリングホイール13を通じて入力軸63に印加される操舵トルクに応じてトーションバー65が捻れ、当該捻れに伴ってインナーバルブ71とアウターバルブ72との間の回転方向における位置関係(相対角)が変化する。当該位置関係の変化を利用してポンプポート32aから供給される作動油の流路が第1のシリンダポート32bと第2のシリンダポート32cとの間で切り替えられる。また、インナーバルブ71の回転角とアウターバルブ72の回転角との差(バルブ作動角)に応じて絞りが形成されることにより、第1のシリンダポート32bまたは第2のシリンダポート32cへ供給される作動油の流量が調整される。 The torsion bar 65 is twisted according to the steering torque applied to the input shaft 63 through the steering wheel 13, and the positional relationship (relative angle) in the rotational direction between the inner valve 71 and the outer valve 72 changes with the twist. . The flow path of the hydraulic oil supplied from the pump port 32a is switched between the first cylinder port 32b and the second cylinder port 32c using the change in the positional relationship. Further, a throttle is formed according to the difference between the rotation angle of the inner valve 71 and the rotation angle of the outer valve 72 (valve operating angle), so that it is supplied to the first cylinder port 32b or the second cylinder port 32c. The flow rate of hydraulic oil is adjusted.
<トルクセンサ>
トルクセンサ21はいわゆる差動トランス式のトルクセンサであって、第1の筒部81、第2の筒部82および2つのコイル83,84を有している。第1の筒部81はステアリングホイール13側(図中の上側)に配置されている。第2の筒部82は減速機23側、すなわちピニオンシャフト15側(図中の下側)に配置されている。
<Torque sensor>
The torque sensor 21 is a so-called differential transformer type torque sensor, and includes a first cylinder portion 81, a second cylinder portion 82, and two coils 83 and 84. The first cylinder portion 81 is disposed on the steering wheel 13 side (the upper side in the drawing). The second cylindrical portion 82 is disposed on the speed reducer 23 side, that is, on the pinion shaft 15 side (lower side in the figure).
第1の筒部81は入力軸63の外周に嵌められた状態で固定されている。第1の筒部81の外周面はエンドストッパ62の内周面に対して摺動回転可能である。第1の筒部81における第2の筒部82側の端部(図中の下端)には複数の切欠部(凹部)81aが円周方向において等間隔に設けられている。 The first cylinder portion 81 is fixed in a state of being fitted on the outer periphery of the input shaft 63. The outer peripheral surface of the first cylindrical portion 81 can slide and rotate with respect to the inner peripheral surface of the end stopper 62. A plurality of notches (recesses) 81a are provided at equal intervals in the circumferential direction at the end (lower end in the figure) of the first cylinder 81 on the second cylinder 82 side.
第2の筒部82は第1の筒部81とアウターバルブ72との間に設けられている。第2の筒部82は入力軸63の外周に挿通されている。第2の筒部82の内周面は入力軸63の外周面に対して、第2の筒部82の外周面はエンドストッパ62の内周面に対してそれぞれ摺動回転可能である。また、第2の筒部82はその軸線方向においてアウターバルブ72の端部に一部分が嵌められた状態で固定されている。第2の筒部82には第1の筒部81の切欠部81aが形成された側の端部(図中の下端部)が非接触状態でわずかに挿入されている。第2の筒部82における第1の筒部81側の端部(図中の上端部)には複数の切欠部(凹部)82aが円周方向において等間隔に設けられている。各切欠部82aは第2の筒部82の半径方向において各切欠部81aと対向している。 The second cylinder part 82 is provided between the first cylinder part 81 and the outer valve 72. The second cylinder portion 82 is inserted through the outer periphery of the input shaft 63. The inner peripheral surface of the second cylindrical portion 82 can slide and rotate with respect to the outer peripheral surface of the input shaft 63, and the outer peripheral surface of the second cylindrical portion 82 can slide with respect to the inner peripheral surface of the end stopper 62. The second cylindrical portion 82 is fixed in a state in which a part thereof is fitted to the end portion of the outer valve 72 in the axial direction. The end (the lower end in the figure) on the side where the notch 81a of the first cylinder 81 is formed is inserted slightly into the second cylinder 82 in a non-contact state. A plurality of notches (concave portions) 82a are provided at equal intervals in the circumferential direction at the end portion (upper end portion in the drawing) of the second tube portion 82 on the first tube portion 81 side. Each notch 82a faces each notch 81a in the radial direction of the second cylindrical portion 82.
2つのコイル83,84はエンドストッパ62(正確にはその小径部分)の外周面に設けられている。これらコイル83,84はエンドストッパ62の軸線方向において間隔をおいて並んでいる。コイル83は第1の筒部81に対応する位置に、コイル84は切欠部81a,82aに対応する位置に設けられている。2つのコイル83,84とバルブハウジング61の内周面との間には隙間が形成されている。コイル83には交流電力が供給される。 The two coils 83 and 84 are provided on the outer peripheral surface of the end stopper 62 (more precisely, its small diameter portion). These coils 83 and 84 are arranged at intervals in the axial direction of the end stopper 62. The coil 83 is provided at a position corresponding to the first cylindrical portion 81, and the coil 84 is provided at a position corresponding to the notches 81a and 82a. A gap is formed between the two coils 83 and 84 and the inner peripheral surface of the valve housing 61. AC power is supplied to the coil 83.
さて、操舵を通じて入力軸63に操舵トルクが加わるとき、入出力軸間に連結されたトーションバー65がねじれることにより第1の筒部81と第2の筒部82とが相対回転する。当該相対回転に伴って切欠部81aと切欠部82aとのオーバラップ量(半径方向における対向面積)が変化する。当該オーバラップ量の変化に応じてコイル84に発生する誘導起電力が変化(増減)する。コイル84に発生する誘導起電力が操舵トルクに応じた電気信号Sτとして取り出される。 Now, when a steering torque is applied to the input shaft 63 through steering, the torsion bar 65 connected between the input and output shafts is twisted, whereby the first cylindrical portion 81 and the second cylindrical portion 82 are relatively rotated. With the relative rotation, the overlap amount (opposite area in the radial direction) between the notch 81a and the notch 82a changes. The induced electromotive force generated in the coil 84 changes (increases / decreases) in accordance with the change in the overlap amount. The induced electromotive force generated in the coil 84 is taken out as an electric signal Sτ corresponding to the steering torque.
なお、バルブハウジング61の内部において、2つのコイル83,84のうちコントロールバルブ32側に位置するコイル84のさらにコントロールバルブ32側の部位にはリング部材85が設けられている。リング部材85はエンドストッパ62の外周面とバルブハウジング61の内周面との間に介在されている。リング部材85の内周面(エンドストッパ62の外周面に接する面)にはシール材としてOリング86が、リング部材85の外周面(バルブハウジング61の内周面に接する面)にはシール材としてOリング87が設けられている。これらOリング86,87により、リング部材85とエンドストッパ62との間、およびリング部材85とバルブハウジング61との間の液密がそれぞれ確保される。このため、コイル83,84に作動油が接触することが防止される。ちなみに、第2の筒部82の内周面および外周面にもそれぞれシール材としてOリング88,89が設けられている。これらOリング88,89により、第2の筒部82と入力軸63との間、および第2の筒部82とエンドストッパ62との間の液密がそれぞれ確保される。 In the valve housing 61, a ring member 85 is provided at a position on the control valve 32 side of the coil 84 located on the control valve 32 side of the two coils 83 and 84. The ring member 85 is interposed between the outer peripheral surface of the end stopper 62 and the inner peripheral surface of the valve housing 61. An O-ring 86 is provided as a sealing material on the inner peripheral surface of the ring member 85 (surface that contacts the outer peripheral surface of the end stopper 62), and a sealing material is provided on the outer peripheral surface of the ring member 85 (surface that contacts the inner peripheral surface of the valve housing 61). An O-ring 87 is provided. These O-rings 86 and 87 ensure liquid tightness between the ring member 85 and the end stopper 62 and between the ring member 85 and the valve housing 61, respectively. For this reason, it is prevented that hydraulic oil contacts the coils 83 and 84. Incidentally, O-rings 88 and 89 are provided as sealing materials on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the second cylindrical portion 82, respectively. These O-rings 88 and 89 ensure liquid tightness between the second cylindrical portion 82 and the input shaft 63 and between the second cylindrical portion 82 and the end stopper 62, respectively.
<電気的な構成>
つぎに、パワーステアリング装置の電気的な構成を説明する。
図3に示すように、ECU24には、トルクセンサ21、ポンプECU33cおよび電動バルブ57が接続されている。また、ECU24にはモータドライバ(PWMインバータ)91を介してアシストモータ22が接続されている。モータドライバ91とアシストモータ22との間の給電経路92にはリレー93(モータ端子リレー)が設けられている。
<Electrical configuration>
Next, an electrical configuration of the power steering apparatus will be described.
As shown in FIG. 3, the torque sensor 21, the pump ECU 33 c, and the electric valve 57 are connected to the ECU 24. The assist motor 22 is connected to the ECU 24 via a motor driver (PWM inverter) 91. A relay 93 (motor terminal relay) is provided in the power supply path 92 between the motor driver 91 and the assist motor 22.
ECU24は少なくともトルクセンサ21の検出結果、すなわち操舵トルクτに基づき目標アシスト量(目標アシストトルク)を演算する。ECU24は目標アシスト量に基づきモータドライバ91のスイッチングを制御することによりアシストモータ22へ供給する駆動電力(電流量)を制御する。また、ECU24はリレー93の開閉を制御するところ、通常はリレー93を閉じた状態に維持する。また、ECU24は電動バルブ57の開閉も制御するところ、通常は電動バルブ57を閉じた状態に維持する。 The ECU 24 calculates a target assist amount (target assist torque) based on at least the detection result of the torque sensor 21, that is, the steering torque τ. The ECU 24 controls the driving power (current amount) supplied to the assist motor 22 by controlling the switching of the motor driver 91 based on the target assist amount. The ECU 24 controls the opening and closing of the relay 93, and normally maintains the relay 93 in a closed state. The ECU 24 also controls the opening and closing of the electric valve 57, and normally maintains the electric valve 57 in a closed state.
<異常検出機能>
ECU24はEPS20の異常検出機能を有している。
ECU24はたとえばつぎの(A)または(B)の状態をEPS20の異常として検出する。ECU24はEPS20の異常が検出されるとき、リレー93を開放(OFF)させる。
<Abnormality detection function>
The ECU 24 has an EPS 20 abnormality detection function.
The ECU 24 detects, for example, the following (A) or (B) state as an abnormality in the EPS 20. The ECU 24 opens (OFF) the relay 93 when an abnormality of the EPS 20 is detected.
(A)トルクセンサ21(電気信号Sτ)の異常。
・電気信号Sτの値が正常時に取り得る値を逸脱しているとき、その逸脱した電気信号Sτは異常である。
(A) Abnormality of the torque sensor 21 (electric signal Sτ).
When the value of the electrical signal Sτ deviates from a value that can be taken at normal time, the deviated electrical signal Sτ is abnormal.
(B)アシストモータ22の異常。
・ECU24は図示しない電流センサを通じてアシストモータ22へ供給される電流を検出する。モータドライバ91に対するPWM制御信号のデューティ比を100%に設定したにも関わらずアシストモータ22に供給される電流値が零であるとき、アシストモータ22あるいはその給電経路に断線などの異常が発生している。
(B) The assist motor 22 is abnormal.
The ECU 24 detects a current supplied to the assist motor 22 through a current sensor (not shown). When the current value supplied to the assist motor 22 is zero even though the duty ratio of the PWM control signal for the motor driver 91 is set to 100%, an abnormality such as disconnection occurs in the assist motor 22 or its power supply path. ing.
また、ECU24はポンプECU33cを通じてHPS30の異常を検出する。ECU24はHPS30の異常が検出されるとき、電動バルブ57を開弁させる。
ポンプECU33cはたとえばつぎの(C)の状態をHPS30の異常として検出する。ポンプECU33cはHPSの異常が検出されるとき、異常信号Spを生成する。この異常信号Spに基づきECU24はHPS30の異常を検出する。
Further, the ECU 24 detects an abnormality of the HPS 30 through the pump ECU 33c. The ECU 24 opens the electric valve 57 when an abnormality of the HPS 30 is detected.
For example, the pump ECU 33c detects the following state (C) as an abnormality of the HPS 30. The pump ECU 33c generates an abnormality signal Sp when an abnormality of HPS is detected. Based on this abnormality signal Sp, the ECU 24 detects an abnormality in the HPS 30.
(C)ポンプ本体33aの異常。
・ポンプECU33cは図示しない電流センサを通じてポンプモータ33bへ供給される電流を検出する。また、ポンプECU33cは図示しない回転数センサを通じてポンプ本体33aの回転数を検出する。ポンプECU33cはポンプモータ33bへ供給される電流の値とポンプ本体33aの回転数との間に比例関係が成立することを利用してポンプ本体33aなどの異常を検出する。たとえばポンプモータ33bへ供給される電流の値の割にはポンプ本体33aの回転数が小さいとき、ポンプ本体33aが正常に動作していないおそれがある。また、油圧配管の詰まりなども懸念される。
(C) Abnormality of the pump body 33a.
The pump ECU 33c detects a current supplied to the pump motor 33b through a current sensor (not shown). The pump ECU 33c detects the rotation speed of the pump body 33a through a rotation speed sensor (not shown). The pump ECU 33c detects an abnormality in the pump body 33a and the like by utilizing the fact that a proportional relationship is established between the value of the current supplied to the pump motor 33b and the rotation speed of the pump body 33a. For example, when the rotation speed of the pump body 33a is small relative to the value of the current supplied to the pump motor 33b, the pump body 33a may not operate normally. There is also concern about clogging of hydraulic piping.
<パワーステアリング装置の動作>
つぎに、パワーステアリング装置11の動作を説明する。
まずEPS20およびHPS30が共に正常である場合、EPS20およびHPS30のそれぞれにより操舵を補助するようにしてもよい。EPS20によるアシスト量はトルクセンサ21を通じて取得される操舵トルクτによって決まる。HPS30によるアシスト量はコントロールバルブ32におけるインナーバルブ71の回転角とアウターバルブ72の回転角との差によって決まる。EPS20およびHPS30を併用する場合、EPS20によるアシスト量とHPS30によるアシスト量とを合計したアシスト量で操舵が補助される。
<Operation of power steering device>
Next, the operation of the power steering apparatus 11 will be described.
First, when both EPS 20 and HPS 30 are normal, steering may be assisted by each of EPS 20 and HPS 30. The assist amount by the EPS 20 is determined by the steering torque τ acquired through the torque sensor 21. The assist amount by the HPS 30 is determined by the difference between the rotation angle of the inner valve 71 and the rotation angle of the outer valve 72 in the control valve 32. When the EPS 20 and the HPS 30 are used in combination, the steering is assisted by the total assist amount of the assist amount by the EPS 20 and the assist amount by the HPS 30.
なお、たとえばECU24からの指令に基づきポンプECU33cはモータ駆動ポンプ33の吐出量を調節することにより、つぎのような操舵アシストを行うことも可能である。すなわち、省エネルギの観点から、できるだけEPS20により操舵をアシストする。そしてEPS20の最大能力でもアシストが不足するとき、その不足分に応じてHPS30によるアシスト量を増大させる。また、高速走行時など、必要とされるアシスト量が少ないときにはEPS20だけでアシストしてHPS30ではアシストしないようにしてもよい。EPS20とHPS30との協働を通じて、より高度なアシスト制御を実行することが可能である。 For example, the pump ECU 33 c can perform the following steering assist by adjusting the discharge amount of the motor-driven pump 33 based on a command from the ECU 24. That is, from the viewpoint of energy saving, the steering is assisted by the EPS 20 as much as possible. When the assist is insufficient even with the maximum capacity of the EPS 20, the assist amount by the HPS 30 is increased according to the shortage. In addition, when the amount of assist required is small, such as when traveling at high speed, the assist may be performed only with the EPS 20 and not with the HPS 30. Through cooperation between the EPS 20 and the HPS 30, it is possible to execute more advanced assist control.
つぎに、EPS20に異常(失陥)が発生したとき、EPS20によるアシスト量は零となる。すなわち、HPS30のアシスト量がそのままトータルとしてのアシスト量となる。また、EPS20に異常が発生したとき、リレー93が開放されることによりアシストモータ22への給電経路92が遮断される。これにより、アシストモータ22が発電モードへ移行すること、すなわちアシストモータ22の発電作用が抑制される。アシストモータ22における発電時の回転抵抗(回生抵抗)が操舵に対する制動力として作用することが抑制される。 Next, when an abnormality (failure) occurs in the EPS 20, the assist amount by the EPS 20 becomes zero. That is, the assist amount of the HPS 30 becomes the total assist amount as it is. Further, when an abnormality occurs in the EPS 20, the relay 93 is opened, so that the power supply path 92 to the assist motor 22 is interrupted. Thereby, the assist motor 22 shifts to the power generation mode, that is, the power generation action of the assist motor 22 is suppressed. The rotation resistance (regenerative resistance) during power generation in the assist motor 22 is suppressed from acting as a braking force for steering.
つぎに、HPS30に異常(失陥)が発生したとき、HPS30によるアシスト量は零となる。すなわち、EPS20のアシスト量がそのままトータルとしてのアシスト量となる。また、HPS30に異常が発生したとき、電動バルブ57が開かれる。これにより、第1の給排管52と第2の給排管53との間がバイパス管56を介して連通する。たとえば油圧配管、具体的には第1または第2の給排管52,53におけるバイパス管56の連結点よりもコントロールバルブ32側の部分が詰まることによって、第1または第2の油室41a,41bの内部の作動油の逃げ場がなくなることが考えられる。この点、電動バルブ57を開くことにより第1または第2の油室41a,41bの内部の作動油はバイパス管56を通って第2または第1の給排管53,52へ逃げることができる。このため、逃げ場を失った第1または第2の油室41a,41bの内部の作動油に起因する油圧抵抗が低減される。 Next, when an abnormality (failure) occurs in the HPS 30, the assist amount by the HPS 30 becomes zero. That is, the assist amount of the EPS 20 becomes the total assist amount as it is. Further, when an abnormality occurs in the HPS 30, the electric valve 57 is opened. As a result, the first supply / discharge pipe 52 and the second supply / discharge pipe 53 communicate with each other via the bypass pipe 56. For example, when the portion on the control valve 32 side of the connecting point of the bypass pipe 56 in the first or second supply / exhaust pipe 52, 53 is clogged, the first or second oil chamber 41a, It is conceivable that there is no escape space for the hydraulic oil inside 41b. In this regard, by opening the electric valve 57, the hydraulic oil inside the first or second oil chamber 41a, 41b can escape to the second or first supply / discharge pipe 53, 52 through the bypass pipe 56. . For this reason, the hydraulic resistance resulting from the hydraulic oil inside the first or second oil chamber 41a, 41b that has lost its escape is reduced.
<パワーステアリング装置の作用>
つぎに、パワーステアリング装置11の作用を説明する。
トルクセンサ21とコントロールバルブ32とで同一のトーションバー65を共用している。また、操舵トルクτの伝達経路(ステアリングシャフト12→ピニオンシャフト15→ラック軸16)において、ステアリングホイール13側を上流としたとき、アシストモータ22はトーションバー65の下流であるピニオンシャフト15に設けられている。このため、トーションバー65にEPS20(アシストモータ22)によるアシスト力が印加されることはない。したがって、EPS20が失陥した場合であれ、当該失陥前と同様の操舵感触が得られる。これは、EPS20が正常であるときであれ失陥しているときであれ、ステアリングホイール13の手応え感はトーションバー65に依存するからである。
<Operation of power steering device>
Next, the operation of the power steering device 11 will be described.
The torque sensor 21 and the control valve 32 share the same torsion bar 65. Further, in the steering torque τ transmission path (steering shaft 12 → pinion shaft 15 → rack shaft 16), the assist motor 22 is provided on the pinion shaft 15 downstream of the torsion bar 65 when the steering wheel 13 side is set upstream. ing. For this reason, the assist force by the EPS 20 (assist motor 22) is not applied to the torsion bar 65. Therefore, even when the EPS 20 has failed, the same steering feel as before the failure can be obtained. This is because the responsiveness of the steering wheel 13 depends on the torsion bar 65 whether the EPS 20 is normal or has failed.
また、トルクセンサ21およびコントロールバルブ32を分離してそれぞれにトーションバーを別個に持たせる場合に比べて、運転者の操舵感触あるいは操舵の安定性を向上させることも可能となる。操舵トルクτの伝達経路に2つのトーションバーを設けた場合、これらトーションバーが累積的に捻れることにより、柔らかめの操舵感触が得られやすい。このため、しっかりとした操舵を行う際にはやや手応え不足となることが懸念される。本例のように、トルクセンサ21とコントロールバルブ32とで同一のトーションバー65を共用することにより、しっかりとした操舵感触を得ることが可能である。 In addition, it is possible to improve the driver's steering feel or steering stability as compared with the case where the torque sensor 21 and the control valve 32 are separated and each has a torsion bar separately. When two torsion bars are provided in the transmission path of the steering torque τ, the torsion bars are twisted cumulatively, so that a soft steering feel can be easily obtained. For this reason, there is a concern that there is a slight lack of response when performing steady steering. As in this example, the torque sensor 21 and the control valve 32 share the same torsion bar 65, so that a firm steering feel can be obtained.
<実施の形態の効果>
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)操舵トルクτの伝達経路において、ステアリングホイール13側を上流としたとき、アシストモータ22はトーションバー65の下流に設けられている。このため、トーションバー65にEPS20によるアシスト力が印加されることはない。したがって、EPS20が失陥した場合であれ、当該失陥前と同様の操舵感触が得られる。
<Effect of Embodiment>
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the transmission route of the steering torque τ, the assist motor 22 is provided downstream of the torsion bar 65 when the steering wheel 13 side is upstream. For this reason, the assist force by the EPS 20 is not applied to the torsion bar 65. Therefore, even when the EPS 20 has failed, the same steering feel as before the failure can be obtained.
(2)トルクセンサ21とコントロールバルブ32とで同一のトーションバー65を共用している。このため、しっかりとした操舵感触を確保しやすい。また、単一のトーションバー65を設ければよいので部品点数の低減に寄与する。 (2) The torque sensor 21 and the control valve 32 share the same torsion bar 65. For this reason, it is easy to ensure a firm steering feel. Further, since a single torsion bar 65 may be provided, it contributes to a reduction in the number of parts.
(3)EPS20およびHPS30のどちらか一方が失陥したときであれ、正常な他方のHPS30およびEPS20により操舵のアシストを継続することができる。独立性の高い2重系を構築することができる。 (3) Even when either one of the EPS 20 and the HPS 30 is lost, the steering assist can be continued by the other normal HPS 30 and the EPS 20. A highly independent dual system can be constructed.
(4)EPS20またはHPS30が失陥したとき、当該失陥したEPS20またはHPS30が操舵抵抗(操舵負荷)とならないように、つぎの動作が実行される。すなわち、EPS20が失陥したときにはリレー93が、HPS30が失陥したときには電動バルブ57が開かれる。これにより、正常なHPS30またはEPS20のアシスト能力を最大限に発揮させることにより、トータルとしてのアシスト力不足を最小限に抑えることが可能である。 (4) When the EPS 20 or the HPS 30 fails, the following operation is performed so that the failed EPS 20 or the HPS 30 does not become a steering resistance (steering load). That is, the relay 93 is opened when the EPS 20 fails, and the electric valve 57 is opened when the HPS 30 fails. Thereby, it is possible to minimize the shortage of assist force as a whole by maximizing the assist capability of the normal HPS 30 or EPS 20.
(5)HPS30の油圧源としてモータ駆動ポンプ33を採用した。このため、HPS30による安定したアシスト力が得られる。また、エンジンの回転を利用した油ポンプを採用する場合に比べて、燃費も低減されて省エネルギである。 (5) A motor-driven pump 33 is employed as the hydraulic pressure source of the HPS 30. For this reason, the stable assist force by HPS30 is obtained. In addition, the fuel consumption is reduced and energy is saved as compared with the case where an oil pump using the rotation of the engine is employed.
<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。
・EPS20、正確にはアシストモータ22および減速機23は、操舵トルクτの伝達経路におけるトーションバー65の下流であれば設置場所は問わない。たとえばピニオンシャフト15よりも下流にアシストモータ22および減速機23を設けてもよい。具体的にはつぎの通りである。
<Other embodiments>
In addition, you may implement the said embodiment as follows.
The EPS 20, and more precisely, the assist motor 22 and the speed reducer 23 may be installed anywhere as long as they are downstream of the torsion bar 65 in the transmission path of the steering torque τ. For example, the assist motor 22 and the speed reducer 23 may be provided downstream of the pinion shaft 15. Specifically, it is as follows.
図4に示すように、ラック軸16においてピニオンシャフト15が噛合うラック歯16aと反対側の部位にもラック歯16bを設ける。その上で当該ラック歯16bに噛合うピニオンシャフト101を設ける。このピニオンシャフト101に対して減速機23を介してアシストモータ22を連結する。このようにしても、本実施の形態と同様の効果が得られる。 As shown in FIG. 4, rack teeth 16 b are also provided on a portion of the rack shaft 16 opposite to the rack teeth 16 a with which the pinion shaft 15 meshes. Then, a pinion shaft 101 that meshes with the rack teeth 16b is provided. An assist motor 22 is connected to the pinion shaft 101 via a speed reducer 23. Even if it does in this way, the effect similar to this Embodiment is acquired.
・本例では、HPS30の油圧源としてモータ駆動ポンプ33を採用したが、エンジンにより駆動されるンジン駆動ポンプを採用してもよい。
図5に示すように、たとえばエンジン駆動ポンプ102はクラッチ103を介してエンジン(内燃機関)104に連結してもよい。クラッチ103が接続された状態において、エンジン104の回転がエンジン駆動ポンプ102(正確にはその駆動軸)に伝達される。エンジン駆動ポンプ102は油タンク34に貯留された作動油を吸い込み、この吸い込んだ作動油の圧力を高めて吐出する。エンジン駆動ポンプ102から吐出される作動油はコントロールバルブ32を介して油圧アクチュエータ31に供給される。
In this example, the motor drive pump 33 is employed as the hydraulic pressure source of the HPS 30, but an engine drive pump driven by the engine may be employed.
As shown in FIG. 5, for example, the engine drive pump 102 may be connected to an engine (internal combustion engine) 104 via a clutch 103. In a state where the clutch 103 is connected, the rotation of the engine 104 is transmitted to the engine drive pump 102 (more precisely, its drive shaft). The engine drive pump 102 sucks the hydraulic oil stored in the oil tank 34, and discharges it by increasing the pressure of the sucked hydraulic oil. The hydraulic oil discharged from the engine drive pump 102 is supplied to the hydraulic actuator 31 via the control valve 32.
・本例では、EPS20が失陥したときにはリレー93を、HPS30が失陥したときには電動バルブ57を開くことにより当該失陥したEPS20またはHPS30に起因して発生し得る操舵抵抗を低減するようにしたが、リレー93および電動バルブ57は必ずしも設けなくてよい。たとえばリレー93および電動バルブ57の一方のみを設けてもよいし、両方とも設けなくてもよい。このようにしても、本例の(1)〜(3)の効果を得ることができる。 In this example, when the EPS 20 fails, the relay 93 is opened, and when the HPS 30 fails, the electric valve 57 is opened to reduce the steering resistance that may be caused by the failed EPS 20 or HPS 30. However, the relay 93 and the electric valve 57 are not necessarily provided. For example, only one of the relay 93 and the electric valve 57 may be provided, or both may not be provided. Even if it does in this way, the effect of (1)-(3) of this example can be acquired.
<他の技術的思想>
次に、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)前記ポンプはモータ駆動ポンプであること。
<Other technical ideas>
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment will be added below.
(A) The pump is a motor-driven pump.
(ロ)前記ポンプはエンジン駆動ポンプであること。 (B) The pump is an engine-driven pump.
11…パワーステアリング装置、15…ピニオンシャフト、16…ラック軸(転舵軸)、20…電動パワーステアリング、21…トルクセンサ、22…アシストモータ(電動アクチュエータ)、24…ECU(制御装置)、30…油圧パワーステアリング、31…油圧アクチュエータ、32…コントロールバルブ、33…モータ駆動ポンプ、41a…第1の油室、41b…第2の油室、52…第1の給排管、53…第2の給排管、57…電動バルブ、65…トーションバー、93…リレー。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Power steering apparatus, 15 ... Pinion shaft, 16 ... Rack axis | shaft (steering axis), 20 ... Electric power steering, 21 ... Torque sensor, 22 ... Assist motor (electric actuator), 24 ... ECU (control apparatus), 30 ... hydraulic power steering, 31 ... hydraulic actuator, 32 ... control valve, 33 ... motor-driven pump, 41a ... first oil chamber, 41b ... second oil chamber, 52 ... first supply / discharge pipe, 53 ... second , 57 ... electric valve, 65 ... torsion bar, 93 ... relay.
Claims (4)
ポンプから供給される作動油の流量に応じて第2の操舵補助力を発生する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに対する作動油の給排を前記トルクセンサと共用する前記トーションバーの捻れ量に応じて制御するコントロールバルブとを有する油圧パワーステアリングと、を備え、
前記電動アクチュエータは操舵トルクの伝達経路における前記トーションバーの下流に設けられてなるパワーステアリング装置。 Electric power having a torque sensor that generates an electric signal corresponding to the torsion amount of a torsion bar to which steering torque is applied, and an electric actuator that generates a first steering assist force based on the electric signal generated by the torque sensor Steering,
A hydraulic actuator that generates a second steering assist force according to the flow rate of hydraulic oil supplied from the pump, and a twist amount of the torsion bar that shares the hydraulic oil supply and discharge with the torque sensor. A hydraulic power steering having a control valve for controlling,
The electric actuator is a power steering device provided downstream of the torsion bar in a steering torque transmission path.
前記伝達経路は、前記トーションバーを通じて操舵トルクが伝達されることにより回転するピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトの回転に伴い直線運動する転舵軸と、を含み、
前記電動アクチュエータは前記伝達経路における前記トーションバーの下流である前記ピニオンシャフトまたは前記転舵軸に対して連結されてなるパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 1, wherein
The transmission path includes a pinion shaft that rotates when steering torque is transmitted through the torsion bar, and a steered shaft that linearly moves with the rotation of the pinion shaft,
The power steering device, wherein the electric actuator is connected to the pinion shaft or the steered shaft that is downstream of the torsion bar in the transmission path.
前記電動アクチュエータは給電により回転するモータであって、
前記電動アクチュエータに対する給電経路を開閉するリレーと、
前記リレーの開閉を制御する制御装置と、を備え
前記制御装置は、前記電動パワーステアリングが失陥したとき、前記リレーを開くパワーステアリング装置。 In the power steering device according to claim 1 or 2,
The electric actuator is a motor that rotates by feeding power,
A relay for opening and closing a power supply path to the electric actuator;
And a control device that controls opening and closing of the relay. The control device is a power steering device that opens the relay when the electric power steering fails.
前記油圧アクチュエータは前記コントロールバルブを通じて作動油の給排が選択的に切り替えられる2つの油室に発生する差圧を利用して転舵軸に対して第2の操舵補助力を付与する油圧シリンダであって、
前記コントロールバルブと前記2つの油室との間にそれぞれ連結される第1の給排管と第2の給排管との間を開閉する電動バルブと、
前記電動バルブの開閉を制御する制御装置と、を備え
前記制御装置は、前記油圧パワーステアリングが失陥したとき、前記電動バルブを開くパワーステアリング装置。 In the power steering device according to any one of claims 1 to 3,
The hydraulic actuator is a hydraulic cylinder that applies a second steering assist force to the steered shaft by using a differential pressure generated in two oil chambers that are selectively switched between supply and discharge of hydraulic oil through the control valve. There,
An electric valve that opens and closes between a first supply and discharge pipe and a second supply and discharge pipe respectively connected between the control valve and the two oil chambers;
And a control device that controls opening and closing of the electric valve. The control device is a power steering device that opens the electric valve when the hydraulic power steering fails.
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