JP4182953B2 - 操舵装置およびその作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、操舵装置およびその作動方法に関する。

従来、この種の操舵装置としては、駆動源としての内燃機関と電動発電機とを備えるハイブリッド自動車に搭載され、内燃機関の回転出力を動力源とする油圧パワーステアリング装置と電動パワーステアリング装置とを併設するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、通常時には油圧パワーステアリング装置により作動し、車両が内燃機関を停止して電動発電機により駆動されるときには電動パワーステアリング装置を利用して作動する。なお、この装置では、電動パワーステアリング装置の異常時には内燃機関を停止して走行する運転モードを禁止している。
特開２００４−９０６８６号公報

しかしながら、上述の操舵装置では、油圧パワーステアリング装置と電動パワーステアリング装置を併設するため、中・小型車においては設置スペースや搭載重量などの問題を生じる。

本発明の操舵装置およびその作動方法は、単一の操舵用アクチュエータを用いて操舵装置をより安定的に作動することを目的の一つとする。本発明の操舵装置およびその作動方法は、走行中に車載バッテリから操舵装置への電力が遮断されたときでも操舵装置を作動することを目的の一つとする。

本発明の操舵装置およびその作動方法は、上述の目的の少なくとも一つを達成するために以下の手段を採った。

本発明の第１の操舵装置は、
アクチュエータの駆動により作動する車載用の操舵装置であって、
車載されたバッテリからの電力を用いて前記アクチュエータを駆動する第１駆動手段と、
車軸に連結された回転軸の動力を用いて前記アクチュエータを駆動する第２駆動手段と、
通常時には前記第１駆動手段により前記アクチュエータが駆動され、車両が走行している最中に前記第１駆動手段による前記アクチュエータの駆動が不能な状態に至った非通常時には前記第２駆動手段により前記アクチュエータが駆動されるよう前記第１駆動手段と前記第２駆動手段とを切り替える切替手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第１の操舵装置では、通常時には操舵装置を作動させるアクチュエータを第１駆動手段により車載されたバッテリからの電力を用いて駆動し、車両が走行している最中に第１駆動手段によるアクチュエータの駆動が不能な状態に至った非通常時にはアクチュエータを第２駆動手段により車軸に連結された回転軸の動力を用いて駆動するよう第１駆動手段と第２駆動手段とを切り替える。これにより、走行中に車載されたバッテリからの電力が遮断されたことなどにより第１駆動手段によるアクチュエータの駆動ができないときでも、車軸に連結された回転軸の回転を利用して第２駆動手段によりアクチュエータを駆動することにより操舵装置を作動することができる。したがって、単一のアクチュエータを用いて操舵装置をより安定的に作動することができる。

こうした本発明の第１の操舵装置において、前記アクチュエータは圧送された作動流体を用いて駆動するアクチュエータであり、前記第１駆動手段は前記バッテリからの電力を用いて前記作動流体を圧送する手段であり、前記第２駆動手段は前記回転軸の動力を用いて前記作動流体を圧送する手段であるものとすることもできる。

また、本発明の第１の操舵装置において、前記アクチュエータは電動機を備え、前記第１駆動手段は前記バッテリからの電力を前記電動機に供給する手段であり、前記第２駆動手段は前記回転軸の動力を用いて発電した電力を前記電動機に供給する手段であるものとすることもできる。この場合、前記回転軸と前記第２駆動手段との接続および該接続の解除を行なう接続解除手段を備え、前記切替手段は前記通常時には前記回転軸と前記第２駆動手段との接続が解除されるよう前記接続解除手段を制御し、前記非通常時には前記回転軸と前記第２駆動手段とが接続されるよう前記接続解除手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車載されたバッテリからの電力が遮断されたことなどによりアクチュエータが備える電動機に電力供給できないときでも、第２駆動手段が車軸に連結された回転軸の回転を利用して発電し、アクチュエータが備える電動機に電力供給することにより操舵装置を作動することができる。

さらに、本発明の第１の操舵装置において、前記切替手段は前記バッテリから前記第１駆動手段への電力の供給が遮断されたときを前記非通常時として切り替える手段であるものとすることもできる。

本発明の第２の操舵装置は、
電動アクチュエータの駆動により作動する車載用の操舵装置であって、
車載されたバッテリからの電力を前記電動アクチュエータに供給する第１電力供給手段と、
発電電力を前記電動アクチュエータに供給する第２電力供給手段と、
通常時には前記第１電力供給手段から供給される電力により前記電動アクチュエータが駆動され、車両が走行している最中に前記第１電力供給手段から供給される電力による前記電動アクチュエータの駆動が不能な状態に至った非通常時には前記第２電力供給手段から供給される電力により前記電動アクチュエータが駆動されるよう前記第１電力供給手段からの電力供給と前記第２電力供給手段からの電力供給とを切り替える切替手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第２の操舵装置では、通常時には操舵装置を作動させる電動アクチュエータを車載されたバッテリから第１電力供給手段を介して供給される電力により駆動し、車両が走行している最中に第１電力供給手段から供給される電力による電動アクチュエータの駆動が不能な状態に至った非通常時には第２電力供給手段の発電電力により電動アクチュエータを駆動するよう第１電力供給手段からの電力供給と第２電力供給手段からの電力供給とを切り替える。これにより、走行中に車載されたバッテリからの電力が遮断されたことなどにより第１電力供給手段から電動アクチュエータに電力供給ができないときでも、第２電力供給手段の発電電力を電動アクチュエータに供給して操舵装置を作動することができる。したがって、単一のアクチュエータを用いて操舵装置をより安定的に作動することができる。

本発明の第１の操舵装置の作動方法は、
アクチュエータの駆動により作動する車載用の操舵装置の作動方法であって、
通常時には車載されたバッテリからの電力を用いて前記アクチュエータを駆動することにより前記操舵装置を作動し、車両が走行している最中に前記バッテリからの電力を用いたアクチュエータの駆動が不能な状態に至った非通常時には車軸に連結された回転軸の動力を用いて前記アクチュエータを駆動することにより前記操舵装置を作動する
ことを要旨とする。

この本発明の第１の操舵装置の作動方法では、通常時には車載されたバッテリからの電力を用いてアクチュエータを駆動することにより操舵装置を作動し、車両が走行している最中にこのバッテリからの電力を用いたアクチュエータの駆動が不能な状態に至った非通常時には車軸に連結された回転軸の動力を用いてアクチュエータを駆動することにより操舵装置を作動する。これにより、走行中に車載されたバッテリからの電力が遮断されたことなどによりアクチュエータの駆動ができないときでも操舵装置を作動することができる。したがって、単一のアクチュエータを用いて操舵装置をより安定的に作動することができる。

本発明の第２の操舵装置の作動方法は、
電動アクチュエータの駆動により作動する車載用の操舵装置の作動方法であって、
通常時には車載されたバッテリからの電力を前記電動アクチュエータに供給することにより前記操舵装置を作動し、車両が走行している最中に前記バッテリから前記電動アクチュエータに電力の供給が不能な状態に至った非通常時には車軸の動力を用いて発電した電力を前記電動アクチュエータに供給することにより前記操舵装置を作動する
ことを要旨とする。

この本発明の第２の操舵装置の作動方法では、通常時には車載されたバッテリからの電力を電動アクチュエータに供給することにより操舵装置を作動し、車両が走行している最中にこのバッテリから電動アクチュエータに電力の供給が不能な状態に至った非通常時には車軸の動力を用いて発電した電力を電動アクチュエータに供給することにより操舵装置を作動する。これにより、走行中に車載されたバッテリからの電力が遮断されたことなどにより電動アクチュエータに電力供給ができないときでも操舵装置を作動することができる。したがって、単一のアクチュエータを用いて操舵装置をより安定的に機能することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の第１実施例としての操舵装置６０を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、走行用の動力を車軸に連結された駆動軸３２に出力する動力出力装置２１と、車両が備える機器に電力を供給するバッテリ５０と、動力出力装置２１が接続された高圧系の電力ライン５４とバッテリ５０との電気的な接続および遮断を行なうシステムメインリレー（以下、ＳＭＲという）５１と、運転者のステアリング操作に基づいたステアリングトルクを最終的に駆動輪３９ａ，３９ｂに出力する操舵装置６０と、高圧系からの電力を電圧を変換して操舵装置６０などが接続された低圧系の電力ライン５５に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ５６と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット７０とを備える。

動力出力装置２１は、ガソリンなどの炭化水素系の燃料により動力を出力するエンジン２２と、エンジン２２の出力軸と駆動軸３２とに接続されたプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０に接続されたモータＭＧ１と、同じくプラネタリギヤ３０に接続されたモータＭＧ２とを備える。動力出力装置２１は、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３０と二つのモータＭＧ１，ＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸３２に出力するよう電子制御ユニット７０により制御されている。モータＭＧ１やモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、高圧系の電力ライン５４に接続されたインバータ４１，４２から電力を供給されて駆動する。なお、エンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２の制御についての詳細な説明は本発明の中核をなさないので省略する。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号が入力されており、必要に応じてこれらの信号に関する情報を電子制御ユニット７０に送信する。ＳＭＲ５１は、図示しない複数の切替リレーにより構成されており、イグニッションがオフされたなどの所定の場合にバッテリ５０と高圧系の電力ライン５４とを遮断するよう電子制御ユニット７０により管理されている。

操舵装置６０は、ステアリングホイール６１になされたステアリング操作に基づくステアリングトルクをインターミディエイトシャフト６９ａやステアリングギヤ６９ｂを介して最終的に駆動輪３９ａ，３９ｂに出力する油圧式パワーステアリング装置６４と、低圧系の電力ライン５５からの電力により駆動されると共にリザーブタンク６５に貯留された作動オイルを圧送する電動オイルポンプ６６と、駆動軸３２の動力により駆動されると共に同じくリザーブタンク６５に貯留された作動オイルを圧送する機械オイルポンプ６７と、電動オイルポンプ６６からの作動オイルと機械オイルポンプ６７からの作動オイルとのいずれを油圧式パワーステアリング装置６４に供給するかを切り替える切替バルブ６８と、装置全体をコントロールするパワーステアリング用ＥＣＵ（以下、ＰＳＥＣＵ６３という）とを備える。ＰＳＥＣＵ６３は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、その入力ポートにはステアリング操作を検出するトルクメータ６２からのステアリング操作信号などが入力されており、その出力ポートからは油圧式パワーステアリング装置６４への制御信号や切替バルブ６８の図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力されている。また、ＰＳＥＣＵ６３は、電子制御ユニット７０と通信を行なっている。なお、図中、二点鎖線で示す操舵装置６０の範囲における実線矢印は作動オイルの流れを示す。

電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶したＲＯＭ７４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートや通信ポートを備える。電子制御ユニット７０には、ＳＭＲ５１の接続状態やイグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１のポジションを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速を検出する車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット７０からは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５６へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。

次に、こうして構成された第１実施例のハイブリッド自動車２０において、油圧式パワーステアリング装置６４への作動オイルの供給源を切り替える際の動作について説明する。図２は、ＰＳＥＣＵ６３により実行される切替ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間（例えば数ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。

切替ルーチンが実行されると、ＰＳＥＣＵ６３の図示しないＣＰＵは、まず、車速ＶやＳＭＲ５１の接続状態，ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の状態などのデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、車速Ｖは、車速センサ８８からの信号を電子制御ユニット７０から通信により入力するものとした。また、ＳＭＲ５１の接続状態やＤＣ／ＤＣコンバータ５６の状態は、これらを管理している電子制御ユニット７０から通信により入力するものとした。こうしてデータを入力すると、車速Ｖに基づいて車両が走行中であるか否かを判定すると共に（ステップＳ１１０）、電動オイルポンプ６６の作動が不能であるか否かを判定し（ステップＳ１２０）、車両が走行していないときや電動オイルポンプ６６の作動が可能なときには、切替バルブ６８による切り替えは不要と判断し、本ルーチンを終了する。ここで、電動オイルポンプ６６の作動が不能であるか否かの判定は、実施例では、ＳＭＲ５１が遮断された状態であるか否かの判定やＤＣ／ＤＣコンバータ５６が正常に作動できるか否かの判定によって行なうものとした。

一方、車両が走行している最中に電動オイルポンプ６６の作動が不能と判定されたときには、機械オイルポンプ６７からの作動オイルが油圧式パワーステアリング装置６４に供給されるよう切替バルブ６８を駆動し（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。これにより、油圧式パワーステアリング装置６４から継続してステアリングトルクを出力することができ、ステアリング操作が急に重くなるような不都合を回避することができる。

以上説明した第１実施例のハイブリッド自動車２０によれば、車両が走行している最中にＳＭＲ５１が遮断されたなどの原因により電動オイルポンプ６６の作動が不能となったときには、切替バルブ６８を駆動して機械オイルポンプ６７からの作動オイルを油圧式パワーステアリング装置６４に供給するから、油圧式パワーステアリング装置６４から継続してステアリングトルクを出力することができ、走行中にステアリング操作が急に重くなるような不都合を回避することができる。

第１実施例のハイブリッド自動車２０では、図示しないアクチュエータにより切替バルブ６８を駆動するものとしたが、電動オイルポンプ６６からの作動オイルと機械オイルポンプ６７からの作動オイルとを引き込み、引き込んだ作動オイルの圧力差で切替バルブ６８を駆動する差圧駆動機構を用いるものとしてもよい。この場合、電動オイルポンプ６６の作動が不能になったときには電子制御ユニットなどの処理を行なうことなく自動的に機械オイルポンプ６７に切り替えることができる。

第１実施例のハイブリッド自動車２０では、ＳＭＲ５１が遮断された状態のときやＤＣ／ＤＣコンバータ５６が正常に作動できない状態のときに電動オイルポンプ６６の作動が不能であると判定するものとしたが、これに限られず、如何なる方法により電動オイルポンプ６６の作動が不能であることを判定するものとしてもよい。例えば、電動オイルポンプ６６への作動要求がされているにも拘わらず電動オイルポンプ６６の吐出圧が変化しないことや電動オイルポンプ６６への電流値が変化しないことにより電動オイルポンプ６６の作動の不能を判定するものとしてもよい。

図３は、本発明の第２実施例としての操舵装置９０を搭載するハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。第２実施例のハイブリッド自動車１２０は、図示するように、操舵装置６０に代えて操舵装置９０を搭載する点を除いて第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一のハード構成をしている。したがって、第２実施例のハイブリッド自動車１２０のハード構成のうち第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一のハード構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。

操舵装置９０は、クラッチ９５を介して駆動軸３２にその回転軸が接続されて発電する発電機９６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５６からの電力や発電機９６からの電力により駆動する電動式パワーステアリング装置９４と、装置全体をコントロールするパワーステアリング用ＥＣＵ（以下、ＰＳＥＣＵ９３という）とを備える。電動式パワーステアリング装置９４は、ステアリングホイール９１になされたステアリング操作に基づくステアリングトルクをインターミディエイトシャフト６９ａやステアリングギヤ６９ｂを介して最終的に駆動輪３９ａ，３９ｂに出力する。ＰＳＥＣＵ９３は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、その入力ポートにはステアリング操作を検出するトルクメータ９２からのステアリング操作信号などが入力されており、その出力ポートからは、電動式パワーステアリング装置９４への制御信号やクラッチ９５への駆動信号などが出力されている。また、ＰＳＥＣＵ９３は、電子制御ユニット７０と通信を行なっている。

こうして構成された第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、図２の切替ルーチンに代えて図４の切替ルーチンを実行する。切替ルーチンが実行されると、ＰＳＥＣＵ９３の図示しないＣＰＵは、まず、車速ＶやＳＭＲ５１の接続状態，ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の状態などのデータを入力し（ステップＳ１００）、車速Ｖに基づいて車両が走行中であるか否かを判定すると共に（ステップＳ１１０）、ＤＣ／ＤＣコンバータ５６から電動式パワーステアリング装置９４への電力供給が不能であるか否かを判定し（ステップＳ１２０Ｂ）。車両が走行していないときやＤＣ／ＤＣコンバータ５６から電動式パワーステアリング装置９４への電力供給が可能なときには電力供給の切り替えは不要と判断し、本ルーチンを終了する。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ５６から電動式パワーステアリング装置９４への電力供給の不能の判定は、実施例では、ＳＭＲ５１が遮断された状態であるか否かの判定やＤＣ／ＤＣコンバータ５６が正常に作動できるか否かの判定によって行なうものとした。

一方、車両が走行している最中にＤＣ／ＤＣコンバータ５６から電動式パワーステアリング装置９４への電力供給が不能と判定されたときには、クラッチ９５を接続して発電機９６からの発電電力を電動式パワーステアリング装置９４へ供給して（ステップＳ１３０Ｂ）、本ルーチンを終了する。これにより、電動式パワーステアリング装置９４から継続してステアリングトルクを出力することができ、ステアリング操作が急に重くなるような不都合を回避することができる。

以上説明した第２実施例のハイブリッド自動車１２０によれば、車両が走行している最中にＳＭＲ５１が遮断されたなどの原因によりＤＣ／ＤＣコンバータ５６から電動式パワーステアリング装置９４への電力供給が不能となったときには、クラッチ９５を接続して発電機９６を駆動して発電電力を電動式パワーステアリング装置９４に供給するから、電動式パワーステアリング装置９４から継続してステアリングトルクを出力することができ、走行中にステアリング操作が急に重くなるような不都合を回避することができる。

第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、発電機９６をクラッチ９５を介して駆動軸３２に接続するものとしたが、クラッチ９５を設けないものとしてもよい。この場合、発電機９６は駆動軸３２に連れ回されることになる。

第１実施例のハイブリッド自動車２０や第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、エンジン２２と２つのモータＭＧ１，ＭＧ２とプラネタリギヤ３０とにより構成された動力出力装置２１を備えるものとしたが、操舵装置６０や操舵装置９０を備えるものであれば、如何なる構成の動力出力装置を備えるものとしてもよい。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車産業などに利用可能である。

本発明の第１実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 本発明の第２実施例としてのハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 実施例のＰＳＥＣＵ６３により実行される切替ルーチンの一例を示すフローチャートである。 実施例のＰＳＥＣＵ９３により実行される切替ルーチンの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

２０，１２０ ハイブリッド自動車２０、２１ 動力出力装置、２２ エンジン、３０ プラネタリギヤ、３２ 駆動軸、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、５１ ＳＭＲ、５２ バッテリＥＣＵ、５４，５５ 電力ライン、５６ ＤＣ／ＤＣコンバータ、６０，９０ 操舵装置、６１，９１ ステアリングホイール、６２，９２ トルクメータ、６３，９３ ＰＳＥＣＵ、６４ 油圧式パワーステアリング装置、６５ リザーブタンク、６６ 電動オイルポンプ、６７ 機械オイルポンプ、６８ 切替バルブ、６９ａ インターミディエイトシャフト、６９ｂ ステアリングギヤ、７０ 電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、９４ 電動式パワーステアリング装置、９５ クラッチ、９６ 発電機。

Claims (3)

1. 電動アクチュエータの駆動により作動する車載用の操舵装置であって、
   車載されたバッテリからの電力を前記電動アクチュエータに供給することにより該電動アクチュエータを駆動する第１駆動手段と、
   車軸に連結された回転軸の動力を用いて発電した電力を前記電動アクチュエータに供給することにより該電動アクチュエータを駆動する第２駆動手段と、
   前記バッテリから前記第１駆動手段への電力が供給されている通常時には前記第１駆動手段により前記電動アクチュエータが駆動され、車両が走行している最中に前記バッテリから前記第１駆動手段への電力の供給が遮断されたことにより前記第１駆動手段による前記電動アクチュエータの駆動が不能な状態に至った非通常時には前記第２駆動手段により前記電動アクチュエータが駆動されるよう前記第１駆動手段と前記第２駆動手段とを切り替える切替手段と、
   を備える操舵装置。
2. 請求項１記載の操舵装置であって、
   前記回転軸と前記第２駆動手段との接続および該接続の解除を行なう接続解除手段を備え、
   前記切替手段は、前記通常時には前記回転軸と前記第２駆動手段との接続が解除されるよう前記接続解除手段を制御し、前記非通常時には前記回転軸と前記第２駆動手段とが接続されるよう前記接続解除手段を制御する手段である
   操舵装置。
3. 電動アクチュエータの駆動により作動する車載用の操舵装置の作動方法であって、
   車載されたバッテリからの電力が供給されている通常時には前記バッテリからの電力を前記電動アクチュエータに供給することにより前記操舵装置を作動し、車両が走行している最中に前記バッテリからの電力の供給が遮断されたことにより前記バッテリから前記電動アクチュエータに電力の供給が不能な状態に至った非通常時には車軸の動力を用いて発電した電力を前記電動アクチュエータに供給することにより前記操舵装置を作動する
   操舵装置の作動方法。

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