(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
第1の駆動源により駆動するメインポンプと、第2の駆動源により駆動するサブポンプとを備え、前記メインポンプによるオイルの給送状態に応じて前記メインポンプと前記サブポンプとを切り替え、いずれかのポンプによりオイルタンク内のオイルを操舵補助機構に給送し、舵取ハンドルの操舵補助を行う動力舵取装置であって、
前記メインポンプにより給送されるオイルの圧力または流量が所定値以上のときに第1の位置に移動し、前記メインポンプにより給送されるオイルの圧力または流量が前記所定値未満のときに第2の位置に移動するスプールと、
前記第2の位置に移動した前記スプールと接触することでオンとなり、前記第1の位置に移動した前記スプールと非接触となることでオフとなる接点スイッチと、
前記サブポンプの駆動を制御する制御部と、を有し、
前記サブポンプは、
前記接点スイッチがオンであるときに駆動し、
前記制御部は、
前記サブポンプの駆動が開始された後に前記接点スイッチがオフとなった場合、前記サブポンプの駆動を継続させる、
動力舵取装置。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0012】
図1は、本発明の実施の形態に係る動力舵取装置を搭載した車両の構成例を示す側面図である。
【0013】
車両1は、例えば、トレーラを牽引するトラクター、または、トラック等の車両であり、車体の前側部分に、本実施の形態に係る動力舵取装置10を備える。なお、動力舵取装置10を搭載する車両は、
図1に示す車両1に限定されず、例えば、4輪駆動の乗用車であってもよいし、または、後側のパワーシリンダ13を除いた構成にした、前輪のみの舵取機構しか持たない普通乗用車であってもよい。
【0014】
動力舵取装置10は、パワーステアリングユニット12、パワーシリンダ13、およびポンプ部14を備える。なお、パワーステアリングユニット12とパワーシリンダ13を合わせて、「操舵補助機構」と呼んでもよい。
【0015】
動力舵取装置10は、車体の前部に備えられた左右1対の前側車輪2と、車体の後部に備えられた左右1対の後側車輪3とを舵取制御する。
【0016】
舵取ハンドル11の操作による動力は、パワーステアリングユニット12、およびリンク機構15のアーム15aを介して、前側車輪2のドラッグリンク2aに伝達される。これにより、前側車輪2が左右に操舵される。
【0017】
また、アーム15aの動力は、コネクティングロッド15bを介して、後部の従動アーム15cに伝えられる。この従動アーム15cの動きが後側車輪3のドラッグリンク3aに伝達され、後側車輪3が左右に操舵される。
【0018】
パワーステアリングユニット12は、給送パイプ16(後述の
図2に示すメイン送り流路16a、メイン戻り流路16b、サブ送り流路16c、サブ戻り流路16d)を介して、ポンプ部14と連結している。
【0019】
ポンプ部14は、後述の
図2に示すように、メインポンプ(MP)142およびサブポンプ(SP)145等を有しており、オイルタンク141、144内のオイルを状況に応じてパワーステアリングユニット12に給送する。このオイルの供給により、パワーステアリングユニット12は、前側車輪2の操舵を補助する。
【0020】
また、パワーステアリングユニット12は、給送パイプ17(後述の
図2に示すパイプ17a、17b)を介して、後側のパワーシリンダ13と連結している。パワーシリンダ13は、給送パイプ17からオイルの供給を受け、後側車輪3の操舵を補助する。
【0021】
さらに、車両1には、警告ランプ18が設けられている。警告ランプ18は、後述の
図2に示す接点スイッチ125がオンとなったとき(詳細は後述)に点灯し、車両1の乗員に警告を行う。
【0022】
次に、動力舵取装置10の構成について、
図2を用いて説明する。
図2は、動力舵取装置10の構成例を示す図である。
図2に示す各矢印は、オイルの流れを示している。
【0023】
動力舵取装置10は、ポンプ部14、パワーステアリングユニット12、パワーシリンダ13を備える。
【0024】
まず、ポンプ部14について説明する。
【0025】
ポンプ部14には、メイン回路として、オイルタンク141、メインポンプ142、メイン送り流路16a、メイン戻り流路16bが設けられている。
【0026】
メインポンプ142は、メイン送り流路16aの途中に設けられている。このメインポンプ142は、例えば、エンジン(図示略)を駆動源とする機械式ポンプである。メインポンプ142は、オイルタンク141内のオイルを吸い上げ、そのオイルを、メイン送り流路16aを介してパワーステアリングユニット12へ給送する。この場合、パワーステアリングユニット12からの戻りオイルは、メイン戻り流路16bを介してオイルタンク141に戻される。
【0027】
また、ポンプ部14には、サブ回路として、オイルタンク144、サブポンプ145、サブ送り流路16c、サブ戻り流路16dが設けられている。
【0028】
オイルタンク144は、連通パイプ149を介して、オイルタンク141と連通している。これにより、オイルタンク144の内部とオイルタンク141の内部は、常に同じ圧力に保持される。
【0029】
サブポンプ145は、サブ送り流路16cの途中に設けられている。このサブポンプ145は、例えば、バッテリ147を駆動源とする電動式ポンプである。サブポンプ145は、オイルタンク144内のオイルを吸い上げ、そのオイルを、サブ送り流路16cを介してパワーステアリングユニット12へ給送する。この場合、パワーステアリングユニット12からの戻りオイルは、サブ戻り流路16dを介してオイルタンク144に戻される。
【0030】
バッテリ147は、オルタネータ(図示略)と接続されており、エンジンの駆動中は常時充電されている。
【0031】
SP駆動用スイッチ150は、バッテリ147とモータ(M)151との間に設けられている。SP駆動用スイッチ150は、接点スイッチ125がオフのときにオフとなり、接点スイッチ125がオンとなったときにオンとなる。なお、接点スイッチ125のオン/オフについては後述する。
【0032】
図2は、SP駆動用スイッチ150がオフである場合を示している。この場合、バッテリ147とモータ151とが接続されないため、バッテリ147の電圧は、モータ151に供給されない。一方、SP駆動用スイッチ150がオンとなった場合、SP駆動用スイッチ150を介してバッテリ147とモータ151とが接続され、バッテリ147の電圧は、モータ151に供給される。
【0033】
モータ151は、SP駆動用スイッチ150がオンとなった場合に、バッテリ147から電圧の供給を受けて動作し、サブポンプ145を駆動させる。
【0034】
制御部152は、接点スイッチ125と接続されており、接点スイッチ125のオン/オフを検知する。また、制御部152は、SP駆動用スイッチ150と接続されており、SP駆動用スイッチ150を制御する。この制御の詳細については後述する。
【0035】
以上、ポンプ部14について説明した。
【0036】
次に、パワーステアリングユニット12およびパワーシリンダ13について説明する。
【0037】
パワーステアリングユニット12は、ポンプ切替バルブ121、ロータリバルブ122、パワーシリンダ123、およびシリンダ切替バルブ124を有する。これらは、例えば、同一のハウジング内に収容されている。
【0038】
ポンプ切替バルブ121は、メイン送り流路16a、メイン戻り流路16b、サブ送り流路16c、サブ戻り流路16dと連結している。また、ポンプ切替バルブ121は、送り流路121aおよび戻り流路121bを介して、ロータリバルブ122と連通している。
【0039】
このポンプ切替バルブ121は、例えば、コイルスプリングに接続されたスプール(スプールバルブともいう)を有している。このスプールは、メインポンプ142からのオイルの圧力をパイロット圧として受け取る。
【0040】
ここで、スプールについて、
図3、
図4を用いて説明する。
図3、
図4は、ポンプ切替バルブ121の内部構成を示す図である。
【0041】
図3、
図4に示すように、ポンプ切替バルブ121の内部には、接点スイッチ125、スプール126、コイルスプリング127が設けられている。
図3、
図4に示す両矢印は、スプール126の移動方向を示している。
【0042】
メインポンプ142によりポンプ切替バルブ121へ給送されるオイルの圧力または流量が所定値以上である場合、スプール126は、正常なパイロット圧を受け、
図3に示すように、コイルスプリング127の付勢力に抗して第1の位置に移動する。これにより、メイン送り流路16aが送り流路121aに連通され、かつ、メイン戻り流路16bが戻り流路121bに連通される。
【0043】
また、このとき、
図3に示すように、接点スイッチ125は、スプール126と非接触となることでオフとなる。接点スイッチ125は、オフ信号を制御部152とSP駆動用スイッチ150へ出力する。これにより、上述したとおり、SP駆動用スイッチ150がオフとなり、サブポンプ145は駆動されない。よって、この場合、メインポンプ142によるオイルの給送が行われる。
【0044】
一方、メインポンプ142によりポンプ切替バルブ121へ給送されるオイルの圧力または流量が所定値未満である場合、スプール126が受けるパイロット圧が低下する。この場合の例としては、例えば、メイン送り流路16aまたはメイン戻り流路16bが破損し、オイル漏れによりメイン回路を循環するオイル量が減少した場合、または、エンジンが停止した場合などが挙げられる。この場合、スプール126は、
図4に示すように、コイルスプリング127の付勢力を受けて第2の位置に移動する。これにより、サブ送り流路16cが送り流路121aに連通され、かつ、サブ戻り流路16dが戻り流路121bに連通される。
【0045】
また、このとき、
図4に示すように、接点スイッチ125は、スプール126と接触することでオンとなる。接点スイッチ125は、オン信号を制御部152とSP駆動用スイッチ150へ出力する。これにより、上述したとおり、SP駆動用スイッチ150がオンとなり、サブポンプ145が駆動される。よって、この場合、サブンポンプ145によるオイルの給送が行われる。
【0047】
ロータリバルブ122は、流路123a、123bを介してパワーシリンダ123と連通している。また、ロータリバルブ122は、流路124a、124bを介してシリンダ切替バルブ124と連通している。また、図示は省略するが、ロータリバルブ122は、舵取ハンドル11と機械的に連結している。
【0048】
ロータリバルブ122は、舵取ハンドル11の回転方向に応じて、パワーシリンダ123に連通する流路123a、123bの役割(機能)を切り替える。
【0049】
例えば、舵取ハンドル11が所定方向に回転する場合、ロータリバルブ122は、流路123aを送り流路、流路123bを戻り流路として機能させる。一方、舵取ハンドル11が上記所定方向の逆方向に回転する場合、ロータリバルブ122は、流路123aを戻り流路、流路123bを送り流路として機能させる。
【0050】
また、ロータリバルブ122は、舵取ハンドル11の回転方向に応じて、シリンダ切替バルブ124に連通する流路124a、124bの役割(機能)を切り替える。
【0051】
例えば、舵取ハンドル11が所定方向に回転する場合、ロータリバルブ122は、流路124aを送り流路、流路124bを戻り流路として機能させる。一方、舵取ハンドル11が上記所定方向の逆方向に回転する場合、ロータリバルブ122は、流路124aを戻り流路、流路124bを送り流路として機能させる。
【0052】
パワーシリンダ123は、上述したロータリバルブ122による流路の切替に応じて動作することで、舵取ハンドル11の左右の舵取操作の方向に対応して、前側車輪2の操舵補助を行う。
【0053】
シリンダ切替バルブ124は、ポンプ切替バルブ121と同様の構成である。すなわち、メインポンプ142からのオイル圧を、供給路(図示略)を介してパイロット圧として受け取り、パイロット圧が正常値であれば、給送パイプ17の各パイプ17a、17bを介してパワーシリンダ13へオイルを給送する。そして、パイロット圧が低下すると、シリンダ切替バルブ124は、パワーシリンダ13へのオイルの供給を停止させる。
【0054】
パワーシリンダ13は、メイン回路の正常時、上述したロータリバルブ122による流路の切替に応じて動作することで、舵取ハンドル11の左右の舵取操作方向に対応して、後側車輪3の操舵補助を行う。
【0055】
なお、
図2では例として、シリンダ切替バルブ124がパワーステアリングユニット12に含まれる構成としたが、シリンダ切替バルブ124は、パワーステアリングユニット12と別体として設けられてもよい。
【0056】
以上、パワーステアリングユニット12およびパワーシリンダ13について説明した。
【0057】
次に、本実施の形態の動力舵取装置10の動作について、
図5を参照して説明する。
図5は、動力舵取装置10の動作例を示すフローチャートである。
【0058】
まず、エンジンが駆動されると、メインポンプ142の駆動が開始される(ステップS101)。
【0059】
このとき、例えば、ポンプ切替バルブ121へ供給されるオイルの圧力または流量が所定値以上であるとする。この場合、スプール126は、正常なパイロット圧を受け、
図3に示す第1の位置に移動する。
【0060】
スプール126が第1の位置に移動すると、接点スイッチ125はオフとなる、よって、SP駆動用スイッチ150もオフとなり、サブポンプ145は駆動されない。
【0061】
メインポンプ142の駆動により、オイルタンク141内のオイルは吸い上げられ、吸い上げられたオイルは、メイン送り流路16aを流れてポンプ切替バルブ121に送られる。
【0062】
ポンプ切替バルブ121では、スプール126が第1の位置へ移動したことにより、メイン送り流路16aおよびメイン戻り流路16bが、ロータリバルブ122と連通する。そして、ポンプ切替バルブ121からのオイルは、ロータリバルブ122を介してパワーシリンダ123に供給される。そして、パワーシリンダ123は、前側車輪2の操舵補助を行う。
【0063】
また、この場合、シリンダ切替バルブ124におけるパイロット圧も正常であるため、ポンプ切替バルブ121からのオイルは、ロータリバルブ122およびシリンダ切替バルブ124を介してパワーシリンダ13に供給される。そして、パワーシリンダ13は、後側車輪3の操舵補助を行う。
【0064】
以上のように、メインポンプ142の駆動により、オイルは、ポンプ部14のメイン回路、パワーステアリングユニット12、およびパワーシリンダ13を循環することになる。
【0065】
その後、例えば、ポンプ切替バルブ121へ供給されるオイルの圧力または流量が所定値未満になったとする。この場合、スプール126が受けるパイロット圧が低下し、スプール126は、
図4に示す第2の位置に移動する。
【0066】
スプール126が第2の位置に移動すると、接点スイッチ125はオンとなる(ステップS102/YES)。よって、SP駆動用スイッチ150もオンとなり、サブポンプ145の駆動が開始される(ステップS103)。また、接点スイッチ125がオンとなることで、警告ランプ18が点灯する。このとき、メインポンプ142も駆動し続けている。
【0067】
サブポンプ145の駆動により、オイルタンク144内のオイルは吸い上げられ、吸い上げられたオイルは、サブ送り流路16cを通ってポンプ切替バルブ121に送られる。
【0068】
ポンプ切替バルブ121では、スプール126が第2の位置へ移動したことにより、サブ送り流路16cおよびサブ戻り流路16dが、ロータリバルブ122と連通し、メイン送り流路16aおよびメイン戻り流路16bが遮断される。すなわち、ロータリバルブ122と連通する流路は、メイン送り流路16aおよびメイン戻り流路16bからサブ送り流路16cおよびサブ戻り流路16dへと切り替えられる。
【0069】
この切り替えにより、ポンプ切替バルブ121からのオイルは、ロータリバルブ122を介してパワーシリンダ123に供給される。そして、パワーシリンダ123は、前側車輪2の操舵補助を行う。
【0070】
また、この場合、シリンダ切替バルブ124は、パワーシリンダ13へのオイルの供給を停止させる。これにより、後側車輪3の操舵補助は停止する。
【0071】
以上のように、サブポンプ145の駆動により、オイルは、ポンプ部14のサブ回路、パワーステアリングユニット12を循環することになる。
【0072】
その後、例えば、ポンプ切替バルブ121へ供給されるオイルの圧力または流量が所定値以上になったとする。この場合、スプール126が受けるパイロット圧が正常に戻り、スプール126は、第1の位置に移動する。
【0073】
スプール126が第1の位置に移動すると、接点スイッチ125はオフとなり(ステップS104/YES)、メイン送り流路16aおよびメイン戻り流路16bがロータリバルブ122と連通し、オイルは、メインポンプ142により、ポンプ部14のメイン回路、パワーステアリングユニット12、およびパワーシリンダ13を循環することになる。
【0074】
本来は、接点スイッチ125がオフとなることでSP駆動用スイッチ150がオフとなり、サブポンプ145の駆動が停止されるが、ここで制御部152は、サブポンプ145の駆動を継続させる(ステップS105)。すなわち、制御部152は、接点スイッチ125がオンになった後(ステップS102/YES)でオフになった場合(ステップS104/YES)、SP駆動用スイッチ150をオンに維持することで、サブポンプ145の駆動を継続させ、オイルの脈動によって、スプール126が第1の位置と第2の位置とを往復し、サブ送り流路16cおよびサブ戻り流路16dが、ロータリバルブ122と連通した際に、オイルの供給が継続できるようにする。
【0075】
また、制御部152は、接点スイッチ125がオフになった時点(ステップS104/YES)から、そのオフが継続する時間を計測し、計測した時間が所定時間を超えた場合、サブポンプ145の駆動を停止させる(ステップS106)。
【0076】
そして、エンジンが停止した場合(ステップS107/YES)、フローは終了する。エンジンが停止していない場合(ステップS107/NO)、フローはステップS102へ戻る。
【0077】
なお、上記説明において、本来、接点スイッチ125がオフとなることで警告ランプ18も消灯するが、制御部152は、接点スイッチ125がオンになった後でオフになった場合、警告ランプ18の点灯を継続させてもよい。
【0078】
以上説明したように、本実施の形態の動力舵取装置10によれば、接点スイッチ125がオンとなってサブポンプ145の駆動が開始された後で、接点スイッチ125がオフになった場合であっても、サブポンプ145の駆動を継続させることを特徴とする。これにより、メイン送り流路16aおよびメイン戻り流路16bにおいてオイルの脈動が発生した場合でも、オイルをパワーステアリングユニット12およびパワーシリンダ13へ供給できる。
【0079】
また、本実施の形態の動力舵取装置10によれば、接点スイッチ125がオフになった時点から、そのオフが継続する時間を計測し、計測した時間が所定時間を超えた場合、サブポンプ145の駆動を停止させることを特徴とする。これにより、メイン送り流路16aおよびメイン戻り流路16bにおいてオイルの脈動が発生していない場合で、且つ、ポンプ切替バルブ121へ供給されるオイルの圧力または流量が所定値以上の場合には、継続させていたサブポンプ145の駆動から、メインポンプ142の駆動へと切り替えることができる。
【0080】
なお、上記実施の形態では、メインポンプ142がエンジンを駆動源とする機械式ポンプであり、サブポンプがバッテリを駆動源とする電動式ポンプである場合を例に挙げて説明したが、メインポンプ142およびサブポンプ145ともにバッテリを駆動源とするポンプであってもよい。これにより、本実施の形態の動力舵取装置は、電気自動車にも適用することができる。
【0081】
<本発明のまとめ>
本発明の動力舵取装置は、第1の駆動源により駆動するメインポンプと、第2の駆動源により駆動するサブポンプとを備え、前記メインポンプによるオイルの給送状態に応じて前記メインポンプと前記サブポンプとを切り替え、いずれかのポンプによりオイルタンク内のオイルを操舵補助機構に給送し、舵取ハンドルの操舵補助を行う動力舵取装置であって、前記メインポンプにより給送されるオイルの圧力または流量が所定値以上のときに第1の位置に移動し、前記メインポンプにより給送されるオイルの圧力または流量が前記所定値未満のときに第2の位置に移動するスプールと、前記第2の位置に移動した前記スプールと接触することでオンとなり、前記第1の位置に移動した前記スプールと非接触となることでオフとなる接点スイッチと、前記サブポンプの駆動を制御する制御部と、を有し、前記サブポンプは、前記接点スイッチがオンであるときに駆動し、前記制御部は、前記サブポンプの駆動が開始された後に前記接点スイッチがオフとなった場合、前記サブポンプの駆動を継続させる。
【0082】
なお、上記動力舵取装置において、前記制御部は、前記接点スイッチがオフになった時点から該オフが継続する時間を計測し、該時間が所定時間を超えた場合、前記サブポンプの駆動を停止させてもよい。