JP2006188232A - 液圧パワーステアリング装置のポンプの回転速度をステアリング速度に応じて調整する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術を前提として、自動車の液圧パワーステアリング装置の、電動機により駆動されるポンプの回転速度を、ステアリング速度に応じて調整する方法を改善し、簡単に装置全体の効率を最適化可能にすることである。
【解決手段】検出されたステアリング速度に基づいて算出された、最大値までの所要液圧体積流量に、装置全体の効率を考慮に入れた付加補正値を加算し、その答からポンプの目標回転速度を算出し、調整を行なう。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の液圧パワーステアリング装置の、電動機によって駆動されるポンプの回転速度を、ステアリング速度に応じて調整する方法に関するものである。

この種の公知のパワーステアリング装置の場合、装置圧力が低圧のさい、パワーステアリング装置による補助は不要とはいえ、常に一定の供給体積流量が、ステアリング弁を介してタンクに供給される。この結果、パワーステアリング装置が、絶えず動力を消費することになり、この動力消費が燃料消費量の増加というかたちで現れる。加えて、常時、液圧媒体が貫流するため、パワーステアリング装置が、絶えず騒音源となる。

この種のパワーステアリング装置を最適化するため、特に経済性を改善するため、従来技術において、既に、いわゆる待機回路（Stand‐ by‐ Schaltung）の使用が提案されている。ステアリングモーメントがモーメント閾値以下になると直ちに、待機回路が電動機の回転速度を減速し、これによりポンプの供給体積流量が低減される。

特許文献１により公知の、自動車のポンプを調整するこの種の方法の場合、ポンプの作動エネルギー節約のため、ステアリング速度限界値以下の場合には、ステアリング速度に応じて、ポンプ回転速度を、減速させた値に一定に維持し、ステアリング速度限界値を超えた場合に初めて直線形又は段階的に高めることが提案されている。その場合、一定の回転速度は、供給体積流量が所定ステアリング速度限界値に達した場合に、流量調整することによって得られるようにされている。この方法の場合、少なくとも短時間の間、十分な供給体積流量が往々にして利用不可能となることは別としても、純経験的な近似式に基づいて大凡の効率最適化が行なわれるに過ぎない。加えて、パワーステアリング装置に関連する影響は考慮されないので、この方法では、どの使用例の場合にも同程度に経済性が改善されるという訳にはいかない。

特許文献２に開示されているモータ回転速度調整の場合には、モータ回転速度が、流量限界値に達するまで、一定に維持される。また、特許文献２により公知のパワーステアリング装置の場合は、ステアリングホイールの回転速度が、センサを介して検出され、パルス幅変調処理によって、回転速度に応じて、ポンプ駆動用電動機を制御するために利用される。この場合、効率の最適化は行われず、ステアリングホイールの回転速度と、パワーステアリング装置のモータ出力との間の比例関係が造出されねばならない。
ドイツ連邦共和国出願公開第４３０１５８１号明細書 ドイツ連邦共和国特許公開第４０３２８７６号明細書 ヨーロッパ特許公開第０５３４３３２号明細書

このような従来技術を前提として、本発明が課題とすることは、自動車の液圧パワーステアリング装置の、電動機により駆動されるポンプの回転速度を、ステアリング速度に応じて調整する方法を改善し、簡単に装置全体の効率を最適化可能にすることである。

本発明の意味での装置全体の効率とは、モータ／ポンプ・ユニットの効率と、液圧弁の効率との積を意味している。これらに効率は、その時々の使用条件や組付け条件に応じて、経験平均値とは異なることがある。

この課題を技術的に解決するために、本発明は、検出されたステアリング速度に基づいて算出された、最大までの、又は最大の所要液圧体積流量に、装置全体の効率を考慮に入れた補正値を加算し、その答からポンプの目標回転速度を算出し、調整を行なうことを提案する。

本発明の解決策によれば、単に、経験的に確定された低速定回転速度値が、実際の必要には不十分な値となるまで、調整されるだけではなく、モータ／ポンプ・ユニット効率と液圧弁効率との双方を考慮して、最低回転速度値を、補正値だけ高めることにより、相応の最低動力消費量が調整される。この最低動力消費量は、一方では、供給体積流量を増す必要があるさいには、自動的に利用され、他方では、この措置により、パワーステアリング装置全体の効率が最適化される。

本発明の提案によれば、ステアリング速度は、ステアリング回転速度を測定することを介して、確定される。本発明は、更に、液圧媒体の流量測定を行なうことも提案する。

本発明の特に好ましい提案によれば、その時々のステアリング体積流量に応じて、補正値が算出される。本発明の方法は、コンピュータ制御により行うことができ、その場合には、ステアリング体積流量に関連した補正値を記憶させておく。これらの補正値は、加えて、装置に関連させて修正しておくことができる。それによって、全体的に学習可能な装置が得られる。この装置では、その時々に調整された値に応じて、モータ／ポンプ・ユニットの効率と液圧弁の効率とを考慮に入れて、効率が算定され、かつ最適化のため、補正値が変更される。モータと液圧の効率は、表にして、自体公知の形式で読出し可能にコンピュータに記憶させることができる。相応の数式は、自体公知である。したがって、その時々の使用例を考慮して、その時々のステアリング体積流量に応じて、最適補正値を確定し、その補正値だけ、検出ステアリング速度に基づいて算出された所要液圧体積流量を補正することにより、パワーステアリング装置全体の効率が最適に維持される。

本発明の別の提案によれば、モータ回転速度の調整が、パルス幅変調処置によって行われる。

本発明の方法は、簡単に適用でき、かつ既存のパワーステアリング装置に追加適用可能である。この方法を適用することにより、装置効率は最適化され、それにより、この種の装置を使用するさいの経済性が、著しく向上する。

本発明のその他の利点及び特徴を、以下で図面につき説明する。
図１は、横座標に圧力を、縦座標に体積流量を記載した線図である。従来式のパワーステアリング装置の場合、所定ステアリング体積流量Ｑｌｅｎｋが所定シリンダ圧ｐｚｙｌで出力として消費され、他方、ポンプにより付加的に供給される圧力ｐｚｙｌでの体積流量の残量（Ｑｐｕｍｐ−Ｑｌｅｎｋ）は、損失となる。

図２に示したパワーステアリング装置の場合は、測定されたステアリング回転速度に基づいて決定された所要液圧体積流量に、補正値Ｂを加えることによって、液圧体積流量供給特性線ｂが得られる。この特性線ｂは、パルス幅変調によって液圧体積流量供給特性線ａまで高められる。この液圧体積流量供給特性線ａは、１００％の入力電圧時の最大液圧体積流量を示す直線である。

図３には、常に一定の体積流量が供給される装置と、測定されたステアリング回転速度に基づき決定された所要液圧体積流量に種々の補正値Ｂを加えた液圧体積流量供給特性線を有する装置との、ステアリング速度に応じた液圧弁効率の推移が示されている。この線図から分かることは、本発明による方法が、低速から中速に至るステアリング速度の場合には、自体公知の常に一定の体積流量が供給されるシステムより、明らかに高い効率を有し、したがって所要エネルギーが節約される、ということである。

このように実際のステアリング回転速度に基づき決定された所要液圧体積流量に供給液圧体積流量を適合させるには、シリンダ圧、要するに、例えばモータの電流消費量と、ステアリング速度とを監視する必要がある。これらシリンダ圧(モータの電流消費量)とステアリング速度とによって、ステアリングギヤのパラメータに応じて、図２に示されるように、体積流量／圧力‐供給線図において所要液圧体積流量とシリンダ圧に対応する１つの状態（ハッチングされた領域の角部に○で示される）が決定される。この状態から、所望バイパス（補正）流量Ｂを考慮に入れて、モータ／ポンプ・ユニットの所要回転速度が算出できる。その答により、システム全体の最適化による騒音の最小化とエネルギー節約が確認できる。

モータ回転速度を調整して、流量限界値まで、供給液圧体積流量をステアリング回転速度に基づき決定された所要液圧体積流量に適合させるには、そのような体積流量／圧力‐供給特性線を考慮に入れた上で、必要になるのは、ステアリング回転速度だけである。

図４に示したパワーステアリング装置の場合、ステアリングシャフト１は、速度センサ２を備え、かつステアリング弁３と接続されている。ステアリング弁３には、モータ／ポンプ・ユニット４の液圧出力が、電子ユニット５の制御に従って供給される。電子ユニット５は、速度センサ２と接続されている。ステアリングギヤ６の操作用に調達されるステアリング力は、液圧により補助される。

調整処置なしの場合の体積流量／圧力‐線図である。 調整処置を伴った場合の体積流量／圧力‐線図である。 体積流量／弁効率‐線図である。 パワーステアリング装置の略示図である。

符号の説明

Ｑｐｕｍ ポンプの体積流量
Ｑｌｅｎｋ 所要ステアリング体積流量
ｐｚｙｌ シリンダ圧
Ｂ 補正値
ｂ 入力電圧低減時のモータ／ポンプ・ユニットの特性線
ａ １００％入力電圧時のモータ／ポンプ・ユニットの特性線
ＰＷＭ パルス幅変調
１ ステアリングシャフト
２ 速度センサ
３ ステアリング弁
４ モータ／ポンプ・ユニット
５ 電子ユニット
６ ステアリングギヤ

Claims (1)

1. 自動車の液圧パワーステアリング装置の、電動機により駆動されるポンプの回転速度を調整する方法において、
   検出されたステアリング速度に基づいて所要液圧体積流量を算出することと、
   補正値Ｂと算出された所要液圧体積流量との組合せからポンプの目標回転速度を算出することと、
   算出されたポンプの目標回転速度に応じてポンプの回転速度を調整することと、を含む方法。

Images