JP2006264622A - Power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大型トラックやバス等の車両に用いて好適の、パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to a power steering apparatus suitable for use in vehicles such as large trucks and buses.
従来より、トラックやバスのように運転席が前輪の車軸よりも前方に配置されるいわゆるキャブオーバ型の車両では、リジット式サスペンションが広く用いられている。また、このようなリジッド式サスペンションを有する車両では、ステアリング装置(操舵装置)としてボールナット式油圧パワーステアリング機構が広く適用されている。
図5はこのようなパワーステアリング機構を示す図であって、ステアリングホイール101,ステアリングコラム102,ステアリングギアボックス103,ピットマンアーム104等を備えて構成されている。
Conventionally, a rigid suspension has been widely used in a so-called cabover type vehicle in which a driver's seat is disposed in front of an axle of a front wheel, such as a truck or a bus. Further, in a vehicle having such a rigid suspension, a ball nut type hydraulic power steering mechanism is widely applied as a steering device (steering device).
FIG. 5 is a diagram showing such a power steering mechanism, which includes a
ステアリングホイール101はステアリングコラム102内に設けられたステアリングシャフト102aを介してステアリングギアボックス103に接続されており、ステアリングギアボックス103にはピットマンアーム104が接続されている。また、詳細は図示しないが、このステアリングギアボックス103は、スチールボール(リサーキュレーティングボール)を介してステアリングシャフト102aの回転をピットマンアーム104に伝達する、いわゆるボールナット式のギアボックスとして構成されている。
The
そして、このステアリングギアボックス103には、図示しない油圧源から高圧の作動油が供給されるようになっており、操舵時にはこの高圧作動油の作用により操舵がアシストされるようになっている。
また、ピットマンアーム104は、ドラグリンク105及びナックルアーム106を介して右前輪109に接続されており、右前輪109はタイロッド107及びタイロッドアーム108を介して左前輪110に接続されている。
The
The
そして、このような構成により、ステアリングホイール101を回転させると、ステアリングシャフト102aを介してステアリングギアボックス103に操舵トルクが伝達されるとともに、油圧によりアシストトルクが付与されて、これらの操舵トルクとアシストトルクとの合計トルクによりピットマンアーム104が揺動駆動される。そして、このピットマンアーム104の揺動運動によりドラグリンク105が前後方向に駆動されてナックルアーム106,タイロッド107及びタイロッドアーム108が駆動され、左右の前輪109,110が操舵されるようになっている。
With such a configuration, when the
ところで、近年では、車両に取り付けられたカメラにより車両前方の画像を取得するとともに、道路車線認識等の画像処理の結果から車両横位置(走行レーンの中心に対する横ずれ量)を算出し、この横ずれ量が低減されるように操舵をアシストして車線を維持するようにした、車線維持支援装置(レーンキープアシストシステム)が研究,開発され、一部の乗用車ではすでに実用化されている。 By the way, in recent years, an image in front of the vehicle is acquired by a camera attached to the vehicle, and the vehicle lateral position (lateral deviation amount with respect to the center of the lane) is calculated from the result of image processing such as road lane recognition. A lane keeping assist device (lane keep assist system) that assists steering to maintain the lane so as to reduce the lane has been researched and developed, and has already been put into practical use in some passenger cars.
一方、乗用車ではサスペンションとして独立懸架式サスペンション装置が一般的に採用されており、このような独立懸架式サスペンション装置を有する車両の操舵装置としては、ラックアンドピニオン式のステアリング機構が広く適用されている。また、一般にこのようなラックアンドピニオン式ステアリング機構においても操舵をアシストするためのパワーステアリング装置が設けられている。 On the other hand, an independent suspension type suspension device is generally adopted as a suspension in a passenger car, and a rack and pinion type steering mechanism is widely applied as a steering device for a vehicle having such an independent suspension type suspension device. . In general, such a rack and pinion type steering mechanism is also provided with a power steering device for assisting steering.
そして、このようなパワーステアリング装置として油圧式パワーステアリング機構が適用される車両では、車線維持支援装置を搭載するに当たってステアリングコラムに新たに電動モータ(又はアシストモータという)を設け、このアシストモータを作動させることで、車線から逸脱しないように操舵アシストが実行される(例えば特許文献1参照)。
また、ラックアンドピニオン式ステアリング機構のパワーステアリング装置として電動モータ式パワーステアリング機構が採用されている場合には、車線維持支援装置を搭載するに当たって、パワーステアリング用の電動モータにアシストモータとしての機能も兼用させている。
In a vehicle to which a hydraulic power steering mechanism is applied as such a power steering device, an electric motor (or an assist motor) is newly provided in the steering column when the lane keeping assist device is mounted, and the assist motor is operated. By doing so, steering assist is executed so as not to deviate from the lane (see, for example, Patent Document 1).
In addition, when an electric motor type power steering mechanism is employed as a power steering device of a rack and pinion type steering mechanism, a function as an assist motor is also provided for the electric motor for power steering when the lane keeping assist device is installed. I also use it.
なお、このような車線維持支援装置による操舵制御に電動モータを用いるのは、アシストトルクを調整するための構造が比較的簡単で済むからであって、油圧パワーステアリング機構を操舵アクチュエータとして適用しようとすると構造の複雑化が避けられないからである。なぜなら、油圧パワーステアリング機構ではアシスト力は油圧バルブ開度により調節されるが、この油圧バルブ開度はハンドル角と実舵角との相対角によって決まる構造となっているため単純にはアシストトルクを調節することができないからである。 The reason why the electric motor is used for the steering control by the lane keeping assist device is that the structure for adjusting the assist torque is relatively simple, and the hydraulic power steering mechanism is applied as a steering actuator. This is because the structure becomes inevitable. This is because, in the hydraulic power steering mechanism, the assist force is adjusted by the hydraulic valve opening, but the hydraulic valve opening is determined by the relative angle between the steering wheel angle and the actual steering angle, so the assist torque is simply set. Because it cannot be adjusted.
また、このような乗用車用の電動パワーステアリング機構では、上述したような車線維持支援機能のみでなく、電動モータによる制御性の高さを利用して操舵後のハンドル戻りを積極的に行うハンドル戻り向上制御や、常に操舵中立位置を保持しようとする常時中立位置制御や、操舵アシストが不要の場合には電力供給を停止して燃費の向上を図る省燃費制御などが適用されている。
ところで、このような車線維持支援装置に対しては、高速で長距離を走行する機会の多い大型トラックへの採用が期待されている。
しかしながら、独立懸架式サスペンションを用いた小型トラックや大型バスの一部には、乗用車と同様のラックアンドピニオン式ステアリング機構を用いたものがあるが、独立懸架式サスペンションは許容軸荷重やコンポーネント重量、小回り性の確保等の面から大型トラックに採用される例は極めて少なく、通常はリジット式サスペンションが用いられる。したがって、ステアリング装置としては、上述したようなピットマンアーム104やドラグリンク等のリンク機構を用いたボールナット式のステアリング機構が適用される。
By the way, such a lane keeping support device is expected to be applied to a large truck that has many opportunities to travel a long distance at a high speed.
However, some small trucks and large buses that use independent suspensions use rack and pinion type steering mechanisms similar to passenger cars, but independent suspensions have an allowable axial load, component weight, There are very few examples that are adopted for large trucks from the standpoint of securing a small turning property, and a rigid suspension is usually used. Therefore, as the steering device, a ball nut type steering mechanism using a link mechanism such as the
また、パワーステアリング機構としては、大型トラックでは大きな操舵アシストトルクが要求されるため、電動モータ式のパワーステアリング機構が採用されることは皆無に等しく、通常は油圧パワーステアリング機構が採用される。
したがって、このような技術的背景を考慮すると、大型トラック等の車両に車線維持支援装置を設けて車線維持支援制御を実現するには、ボールナット式の油圧パワーステアリング機構に新たにアシストモータ追加するのが現実的である。この場合、図6に示すように、ステアリングコラム102にアシストモータ111をマウントすることが考えられるが、単にステアリングコラム102にアシストモータ111を取り付けた場合、モータ111の室内(キャブ内)側へ大きく張り出すこととなり、衝突安全性を考慮すると好ましくないという課題がある。
As a power steering mechanism, a large truck requires a large steering assist torque. Therefore, an electric motor type power steering mechanism is not employed at all, and a hydraulic power steering mechanism is usually employed.
Therefore, in view of such technical background, in order to implement lane keeping support control by providing a lane keeping assist device in a vehicle such as a heavy truck, a new assist motor is added to the ball nut type hydraulic power steering mechanism. Is realistic. In this case, as shown in FIG. 6, it is conceivable to mount the
なお、キャブよりも下方にモータを設けることも考えられるが、このように単にモータの配設位置を下方に移動させてしまうと、ピットマンアーム104の取付け位置も下方に移動してしまうことになる。この場合、リンク機構が操舵輪と干渉する恐れがあるほか、リジット式サスペンションの車両ではステアリングリンクとサスペンションとの瞬間回転中心にずれが生じるため、車両がロールしたときのステアリングホイールの振れも大きくなり、操縦安定性確保の面からも好ましくないという課題がある。
Although it is conceivable to provide a motor below the cab, if the motor is simply moved downward, the mounting position of the
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、油圧パワーステアリング機構を有するキャブオーバ型の車両、特に大型トラックに対して、衝突安全性を損なうことなく電動モータを配設した、パワーステアリング装置を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of such problems, and is a power steering system in which an electric motor is disposed without impairing collision safety for a cabover type vehicle having a hydraulic power steering mechanism, particularly a large truck. An object is to provide an apparatus.
このため、本発明のパワーステアリング装置は、車両の乗員空間内部に配置されるステアリングホイールの回転トルクを前記乗員空間の外部に伝達するステアリングシャフトを有するステアリングコラムと、前記乗員空間の外部に配置されるとともに、リンク機構を介して前記回転トルクを前記車両の操舵輪に伝達するステアリングギアボックスと、前記乗員空間の外部であって、且つ前記ステアリングギアボックスの上方に設けられ、前記ステアリングシャフトから伝達される回転トルクにアシストトルクを付与するアシストモータと、前記ステアリングシャフトから伝達される回転トルクに油圧によりアシストトルクを付与する油圧パワーステアリング機構とをそなえたことを特徴としている(請求項1)。 For this reason, the power steering device of the present invention is disposed outside the occupant space and a steering column having a steering shaft that transmits the rotational torque of a steering wheel disposed inside the occupant space of the vehicle to the outside of the occupant space. A steering gear box that transmits the rotational torque to the steering wheel of the vehicle via a link mechanism, and is provided outside the passenger space and above the steering gear box, and is transmitted from the steering shaft. An assist motor that applies assist torque to the rotational torque that is applied, and a hydraulic power steering mechanism that applies assist torque by hydraulic pressure to the rotational torque transmitted from the steering shaft are provided.
また、前記アシストモータの最大アシストトルクと前記油圧パワーステアリング機構の最大アシストトルクとの合計値が、前記車両に要求されるアシストトルクの最大値と略一致するように設定されていることを特徴としている(請求項2)。
また、前記ステアリングホイールを所定角度まで操舵したとき、前記アシストモータによる前記アシストトルクの付与を中止することを特徴としている(請求項3)。
The total value of the maximum assist torque of the assist motor and the maximum assist torque of the hydraulic power steering mechanism is set so as to substantially match the maximum value of the assist torque required for the vehicle. (Claim 2).
Further, when the steering wheel is steered to a predetermined angle, the application of the assist torque by the assist motor is stopped (claim 3).
前記車両が高速域で走行しているときには、前記油圧パワーステアリング機構による前記アシストトルクの付与を中止することを特徴としている(請求項4)。
また、前記アシストモータが、前記ステアリングギアボックス近傍に配設されていることを特徴としている(請求項5)。
また、前記アシストモータと前記ステアリングギアボックスとがアッセンブリ化されていることを特徴としている(請求項6)。
When the vehicle is traveling in a high speed range, the application of the assist torque by the hydraulic power steering mechanism is stopped (Claim 4).
Further, the assist motor is arranged in the vicinity of the steering gear box (Claim 5).
Further, the assist motor and the steering gear box are assembled (claim 6).
また、前記車両が、操舵輪の前方に運転席が設けられるキャブオーバ型の車両であって、前記車両がリジット式サスペンションを備えていることを特徴としている(請求項7)。
また、前記リンク機構が、前記ステアリングギアボックスに基端が接続されて前記基端を中心に揺動可能なピットマンアームと、一端が前記ピットマンアームに接続され、他端が前記車両の左右の操舵輪のいずれか一方のナックルアームに接続されたドラグリンクと、前記左右の操舵輪を接続するタイロッドとを備えていることを特徴としている(請求項8)。
Further, the vehicle is a cab-over type vehicle in which a driver's seat is provided in front of the steering wheel, and the vehicle includes a rigid suspension (claim 7).
The link mechanism includes a pitman arm that has a base end connected to the steering gear box and can swing around the base end, one end connected to the pitman arm, and the other end to the left and right steering of the vehicle. A drag link connected to one of the knuckle arms of the wheel and a tie rod connecting the left and right steered wheels are provided (claim 8).
本発明のパワーステアリング装置によれば、アシストモータが乗員空間内部に設置されないので、運転席の空間を確保でき、十分な衝突安全性を確保することができる。またアシストモータは内部抵抗により発熱するが、この発熱による乗員への影響を低減することができる。また、油圧パワーステアリング機構及びアシストモータの2つの機構により操舵がアシストされるので、どちらか一方の機構が故障しても、他方の機構が作動するので安全性の向上を図ることができる(請求項1)。 According to the power steering apparatus of the present invention, since the assist motor is not installed in the passenger space, the space for the driver's seat can be secured and sufficient collision safety can be secured. The assist motor generates heat due to internal resistance, but the influence on the passenger due to the generated heat can be reduced. Further, since the steering is assisted by the two mechanisms of the hydraulic power steering mechanism and the assist motor, even if one of the mechanisms breaks down, the other mechanism operates, so that the safety can be improved (claims). Item 1).
また、油圧パワーステアリング機構の最大アシストトルクをアシストモータを設けなかった場合に比べて低下させることができ、したがって、油圧パワーステアリング機構を小型化できる。これにより、アシストモータを追加して設けても、油圧パワーステアリング機構とアシストモータとを合わせた全体のシステムが大型化するような事態を回避できる(請求項2)。 Further, the maximum assist torque of the hydraulic power steering mechanism can be reduced as compared with the case where no assist motor is provided, and thus the hydraulic power steering mechanism can be reduced in size. Thus, even if an additional assist motor is provided, it is possible to avoid a situation in which the entire system including the hydraulic power steering mechanism and the assist motor is increased in size (claim 2).
据え切り時に操舵機構のリンクやアーム類に過大な入力が作用しないので、上記リンクやアーム類を確実に保護することが出来る。また、このような効果を簡素で安価な構成で得ることができる(請求項3)。
また、前記車両が高速域で走行しているときには、要求される操舵アシストトルクが小さいので油圧パワーステアリング機構によるアシストトルクの付与を中止することで燃費の向上を図ることができる(請求項4)。
Since excessive input does not act on the links and arms of the steering mechanism at the time of stationary, the links and arms can be reliably protected. Moreover, such an effect can be obtained with a simple and inexpensive configuration.
Further, when the vehicle is traveling in a high speed range, the required steering assist torque is small, so that the application of assist torque by the hydraulic power steering mechanism can be stopped to improve fuel efficiency. .
アシストモータとステアリングギアボックスとを近接させて配設したり、アシストモータとステアリングギアボックスとをアッセンブリ化(一体化)することにより、小型化を図ることが出来るとともに組み付け性が向上する(請求項5,6)。
また、リジット式サスペンションを有するキャブオーバ型の車両に容易に車線維持支援装置を容易に適用できるようになる(請求項7)。
By arranging the assist motor and the steering gear box close to each other and assembling (integrating) the assist motor and the steering gear box, it is possible to reduce the size and improve the assembling property. 5, 6).
In addition, the lane keeping assist device can be easily applied to a cab-over type vehicle having a rigid suspension.
また、ステアリングギアボックス,ピットマンアーム,ドラグリンク及びタイロッド等からなるステアリング機構をそなえた車両に車線維持支援装置を容易に適用できるようになる(請求項8)。 In addition, the lane keeping assist device can be easily applied to a vehicle having a steering mechanism including a steering gear box, a pitman arm, a drag link, a tie rod, and the like.
以下、図1〜図4を用いて本発明の一実施形態に係るパワーステアリング装置について説明すると、図1及び図2は本装置が適用される車両の操舵系の構造を示す模式図、図3はその要部の構成を示す模式的な断面図、図4はその作用について説明するための図である。
まず、最初に本発明が適用される車両について説明すると、本実施形態では、車両として前輪(操舵輪)9,10(図2参照)の前方に運転席が設けられるキャブオーバ型の車両が適用されている。このようなキャブオーバ型の車両としては具体的にはトラックやバス等が挙げられる。
Hereinafter, a power steering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIGS. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the main part, and FIG. 4 is a diagram for explaining the operation.
First, a vehicle to which the present invention is applied will be described. In this embodiment, a cab-over type vehicle in which a driver's seat is provided in front of front wheels (steering wheels) 9 and 10 (see FIG. 2) is applied. ing. Specific examples of such cab-over vehicles include trucks and buses.
また、この車両は、図2に示すようなリジット式サスペンション12を備えており、図示しない板バネを介して車体に取り付けられている。なお、図2の一点鎖線は車両のキャブ(キャビン、即ち乗員空間)14を示している。
次に、車両のステアリング装置(操舵装置)について説明すると、図1及び図2に示すように、本実施形態が適用される操舵装置は、ステアリングホイール1,ステアリングシャフト2aを有するステアリングコラム2,ステアリングギアボックス3,ピットマンアーム4及びモータ(アシストモータ)17等を備えて構成されている。
Further, this vehicle includes a
Next, a vehicle steering device (steering device) will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, a steering device to which the present embodiment is applied includes a steering wheel 1, a
ステアリングホイール1はステアリングシャフト2aを介してステアリングギアボックス3に接続されており、ステアリングギアボックス3にはピットマンアーム4が接続されている。また、このステアリングギアボックス3は、リサーキュレーティングボールを介してステアリングシャフト2aの回転角を減速して出力する、いわゆるボールナット式のギアボックスとして構成されている。
The steering wheel 1 is connected to a
また、図2に示すように、ステアリングギアボックス3はリンク機構13を介して操舵輪9,10に接続されている。また、このリンク機構13は、ステアリングギアボックス3にその基端が接続され基端を中心に揺動可能なピットマンアーム4と、一端が上記ピットマンアーム4に接続され、他端が右操舵輪(右前輪)9のナックルアーム6に接続されたドラグリンク5と、上記左右の操舵輪9,10をタイロッドアーム8を介して接続するタイロッド7とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 2, the
したがって、ステアリングホイール1を回転させるとこの回転トルク(操舵トルク)がステアリングシャフト2a及びステアリングギアボックス3に伝達されて、ピットマンアーム4が揺動駆動される。そして、このピットマンアーム4の揺動運動によりドラグリンク5が前後方向に駆動されてナックルアーム6が揺動駆動され、左右の前輪9,10が操舵されるようになっている。
Therefore, when the steering wheel 1 is rotated, this rotational torque (steering torque) is transmitted to the
また、ステアリングコラム2にはアシストモータ17が設けられている。ここで、本実施形態では、上記アシストモータ17は上述の背景技術の欄でも述べた車線維持支援装置(レーンキープアシストシステム)や、自動操舵に適用するために設けられる操舵アクチュエータであって、図示しない制御手段からの制御信号に基づいてその作動が制御されるようになっている。なお、この車線維持支援装置については種々の公知の技術が適用可能であり、ここでは詳しい説明を省略する。
The
このアシストモータ17は、図示しない出力軸がステアリングシャフト2aに接続されており、このアシストモータ17が発生する駆動トルクにより、ステアリングホイール1に対して操舵トルク(アシストトルク)が付与されるようになっている。
また、本実施形態では、このアシストモータ17は、上述した車線維持支援装置の作動時にのみ操舵アクチュエータとして作動するものではなく、通常の操舵時には、運転状況に応じて後述の油圧パワーステアリング機構15と協働して操舵アシストを行うようになっている。
The
In the present embodiment, the
また、この操舵装置には、ステアリングシャフト2aから伝達される操舵トルクに対してアシストトルクを付与する油圧パワーステアリング機構15が設けられている。ここで、油圧パワーステアリング機構15は油圧ポンプ16で加圧された作動油をステアリングギアボックス3に供給することで、ドライバの操舵をアシストするように構成されている。
The steering device is also provided with a hydraulic
次に、本装置の要部について説明すると、図1及び図2に示すように、上述したモータ17はステアリングギアボックス3の上方であって且つ、キャブ14の外側下方に設けられている。特に、本実施形態では、モータ17とステアリングギアボックス3とは近接して配設されており、このため、図3に示すように、モータ17とステアリングギアボックス3とがアッセンブリ化(一体化)されて構成されている。
Next, the main part of this apparatus will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the
そして、このようにモータ17をキャブ14の外側下方に配設することにより、車両衝突時にモータ17が運転席内に入り込むような事態を回避することができ、衝突時における乗員の保護を図ることができるようになる。
なお、単にアシストモータ17をキャブ14の外側下方においてステアリングギアボックス3と一体化して配置しようとすると、アシストモータ17の容積の分だけステアリングギアボックス3の取付位置が下方に移動してしまい、ピットマンアームの回転中心が下降するため、リンク機構13と干渉を起こしやすいステアリング構造となってしまう。
Further, by arranging the
If the
そこで、本実施形態では以下のようにしてギアボックス3の位置の変更量を最小限に抑制しつつアシストモータ17をキャブ14の外側下方に配設するようにしている。すなわち、アシストモータ17を設けずに油圧パワーステアリング機構15のみを設ける場合に、この油圧パワーステアリング機構15に要求される最大アシストトルク(即ち、車両に要求される最大アシストトルク)をTとすると、モータ17の最大駆動トルク(最大アシストトルク)T1と、本実施形態で適用されるパワーステアリング機構15の最大アシストトルクT2との合計値(T1+T2)が、車両に要求される最大アシストトルク上記Tと略一致するように設定されているのである。
Therefore, in the present embodiment, the
これにより、パワーステアリング機構15の油圧ポンプ16及びステアリングギアボックス3を従来のものよりも小型化することができ、この小型化により得られた空間にモータ17を配設することで、ギアボックス3の位置の変更量を最小限に抑制してモータ17をキャブ14の外側下方に配設することができるのである。
ところで、長距離走行主体の大型トラックでは、高速道路を走行する割合が高く、パワーステアリングの最大アシストトルク領域を使用する頻度が低い。そこで、本実施形態では、要求アシストトルクが低い領域では油圧パワーステアリング機構15の作動を停止させて、モータ17のみの作動で操舵をアシストするようになっており、この分だけ油圧パワーステアリング機構15の出力を低下させることができる。また、大きなアシストトルクが必要とされる場合には上記アシストモータ17に加えて油圧パワーステアリング機構15を作動させることで、十分なアシストトルクを得ることができるようになっている。
As a result, the
By the way, large trucks mainly driven by long distances have a high ratio of traveling on highways, and the frequency of using the maximum assist torque region of power steering is low. Therefore, in the present embodiment, the hydraulic
また、本実施形態ではステアリングホイール1を所定角度まで操舵したとき、アシストモータ17がオフになり、アシストトルクの付与が中断されるようなっている。これは、操舵輪9,10が最大舵角まで転舵した時(据え切り時、又はフル転舵時)に、リンク機構13に過大な荷重が作用するのを回避して、リンク機構13の保護を図るためである。
すなわち、フル転舵させた場合には、通常はストッパ等の規制部材がリンク機構13に当接して舵角が規制されるが、このようなフル転舵時にドライバが操舵トルクをさらに入力すると、後述するようなトーションバーを用いた油圧パワーステアリング機構15では、操舵アシストトルクが発生し、リンク機構13に過大な入力が作用することになる。
Further, in the present embodiment, when the steering wheel 1 is steered to a predetermined angle, the
That is, when the steering wheel is fully turned, a regulating member such as a stopper is normally brought into contact with the
これに対して、本実施形態では、例えば操舵角センサからの情報に基づいて、操舵角がフル転舵手前の所定舵角であると判定すると、モータ17をオフするようになっており、これにより、ドライバに対して操舵を重く感じさせることができる。したがって、操舵角がフル転舵手前の所定舵角であることをドライバが認識することができるため、フル転舵時の無用な操舵入力の抑制を期待できるとともに、例えフル転舵したとしても、アシストモータ17によるアシストトルクの付与が中断されるため、リンク機構13に作用するトルクが軽減し、リンク機構13の保護を図ることができるのである。
On the other hand, in this embodiment, for example, when it is determined that the steering angle is a predetermined steering angle before the full turning based on information from the steering angle sensor, the
図3はこのようなパワーステアリング機構15とアシストモータ17とを一体化したステアリングギアボックス3の断面図であって、ステアリングシャフト2aは図中左側の入力軸31に接続されるようになっている。
また、ハウジング36内にはスタブシャフト(ウォームシャフト)32が設けられており、スタブシャフト32の外周にはスチールボール(リサーキュレーティングボール)34を介してナット33が接続されている。
FIG. 3 is a sectional view of the
A stub shaft (worm shaft) 32 is provided in the
また、ナット33の外周にはギヤ33aが形成されており、このナット33のギヤ33aに、ピットマンアーム4の上端部に形成されたセクターギア37が噛合している。
また、上記スタブシャフト32内には、スタブシャフト32と同軸上にトーションバー35が設けられており、このトーションバー35とスタブシャフトの32とは下端(図中右端)において、図示しないセレーション等により接続されている。また、トーションバー35の上端部は上記入力軸31に接続されている。
A
Further, a
一方、ハウジング36には、油圧ポンプ16に接続されて高圧の作動油が供給されるインレットポート38と、図示しないオイルタンクに接続されて作動油を排出するアウトレットポート39とが形成されている。また、ハウジング36内の空間はナット33により第1油圧室40及び第2油圧室41に区画されている。
また、トーションバー35の上端部近傍には、インレットポート38やアウトレットポート39を第1油圧室40又は第2油圧室41に連通させたり遮断したりするようなロータリバルブ42が設けられている。
On the other hand, the
Further, a
したがって、入力軸31に操舵トルクが入力されると、このトルクがトーションバー35を介してスタブシャフト32に伝達されるものの、スタブシャフト35は操舵輪9,10の路面抵抗を受けるため回転が妨げられ、この分だけトーションバー35が捩じられることになる。このようにトーションバー35に捩じれが生じると、この捩れ量に応じて、インレットポート38が第1,第2油圧室40,41のいずれか一方に接続されるとともに、アウトレットポート39が第1,第2油圧室41,40のいずれか他方に接続されて、これにより、高圧作動油が上記一方の油圧室の供給されるとともに他方の油圧室の作動油がドレーンされるようになっている。この場合、インレットポート38と連通した油圧室に面したナット33の側面が油圧により押圧されて、操舵入力がアシストされるようになっている。
Therefore, when a steering torque is input to the
また、アシストモータ17は、その出力軸(図示省略)が上述した入力軸31と平行になるように、ステアリングギアボックス3に近接して設けられている。このアシストモータ17には、図示するように、アシストトルクを断接する電磁クラッチ機構51や、図示しないプーリとベルトとで構成されるトルク伝達機構52等が付設されており、上記電磁クラッチ機構51及びトルク伝達機構52を介して入力軸31にモータ17の駆動トルクが伝達されるようになっている。
The
本発明の一実施形態に係るパワーステアリング装置は上述のように構成されているのでその作用について説明すると以下のようになる。
車線維持支援装置(図示省略)の作動時には、車両に取り付けられたカメラにより車両前方の画像が取得され、道路車線認識等の画像処理の結果から走行レーンの中心に対する横ずれ量が算出される。そして、この横ずれ量が低減されるようにコントローラからアシストモータ17に対して制御信号が出力され、これにより、操舵輪9,10に操舵トルクが付与されて車両の車線逸脱の防止(車線維持)が支援される。
Since the power steering apparatus according to one embodiment of the present invention is configured as described above, its operation will be described as follows.
When the lane keeping assist device (not shown) is operated, an image ahead of the vehicle is acquired by a camera attached to the vehicle, and a lateral deviation amount with respect to the center of the traveling lane is calculated from a result of image processing such as road lane recognition. Then, a control signal is output from the controller to the assist
また、このような車線維持支援装置の非作動時には、運転状況に応じて油圧パワーステアリング機構15と協働して操舵アシストが実行される。これについて、具体的に説明すると、図4は操舵の入力トルクに対する出力トルクの特性を示す図であって、線aは油圧パワーステアリング機構及びアシストモータのいずれも設けない場合の操舵トルクの特性、線bはアシストモータ17を設けずに油圧パワーステアリング機構のみを設ける場合において、この油圧パワーステアリング機構のアシストトルクの特性(即ち、従来の油圧パワーステアリング機構を用いた場合のトルク特性であって、本来車両に要求されるアシストトルクの特性)、線cはアシストモータ17のトルクの特性、線dは本実施形態で適用されるパワーステアリング機構15のトルクの特性、線eはアシストモータ17のトルクと本実施形態で適用されるパワーステアリング機構15のトルクとを合計した特性をそれぞれ示している。
Further, when such a lane keeping assist device is not operated, steering assist is executed in cooperation with the hydraulic
この図4に示すように、アシストモータ17は油圧パワーステアリング機構15よりも出力が小さいが、高速走行域(例えば65km/h以上)では、ドライバが操舵するハンドル角の領域が小さく(例えば±15deg)、大きな操舵トルクを必要としないので、このような高速走行時には、アシストモータ17のみを作動させ、油圧パワーステアリング機構15の作動を停止させる。この場合、例えば油圧ポンプ16をオフにして油圧が発生しないように制御される。
As shown in FIG. 4, the
また、高速域よりは大きな操舵トルクが要求される中速域(例えば25〜65km/h)や低速域(例えば25km/h以下)では、アシストモータ17と油圧パワーステアリング機構15とが協働することにより、たとえ従来よりも出力の低いパワーステアリング機構15を搭載したとしても、線bで示す従来の油圧パワーステアリング機構と同等若しくはそれ以上のアシストトルクを得ることができる(線e参照)。
Further, the
以上詳述したように、本実施形態に係るパワーステアリング装置では以下のような利点がある。すなわち、本パワーステアリング装置によれば、アシストモータ17がキャブ(乗員空間)14内部に設置されないので、運転席の空間を確保でき、十分な衝突安全性を確保することができる。また、アシストモータ17は内部抵抗により発熱する場合があるが、この発熱による乗員への影響を低減することができる。また、油圧パワーステアリング機構15及びアシストモータ17の2つの機構により操舵がアシストされるので、どちらか一方が故障しても、他方の機構が作動するので安全性の高いシステムを構築できる。
As described above in detail, the power steering apparatus according to this embodiment has the following advantages. That is, according to the power steering apparatus, since the
また、油圧パワーステアリング機構15の最大アシストトルクをアシストモータ17を設けなかった場合に比べて低下させることができるので、油圧パワーステアリング機構15を小型化できる。これにより、アシストモータ17を追加して設けても、油圧パワーステアリング機構15とアシストモータ17とを合わせた全体のシステムの大型化を回避でき、ピットマンアーム回転中心位置の下方への移動量を最小限に抑制しつつ、キャブ(乗員空間)14の外部にモータ17を配置できる。
Further, since the maximum assist torque of the hydraulic
また、フル転舵時にリンク機構13に過大な入力が作用しないので、リンク機構13を確実に保護することが出来る。また、このような効果を簡素で安価な構成で得ることができる利点がある。また、車両が高速域で走行しているときには、要求される操舵アシストトルクが小さいので油圧パワーステアリング機構15によるアシストトルクの付与を中止することで燃費の向上を図ることができる。
Moreover, since an excessive input does not act on the
さらには、アシストモータ17とステアリングギアボックス3とを近接させて配設したり、アシストモータ17とステアリングギアボックス5とをアッセンブリ化(一体化)することにより、小型化を図ることが出来るとともに組み付け性の向上を図ることができる。
また、リジット式サスペンション12を有するキャブオーバ型の車両に車線維持支援装置を容易に適用できるという利点がある。また、ステアリングギアボックス3,ピットマンアーム4,ドラグリンク5及びタイロッド7等からなるリンク機構13をそなえた車両に車線維持支援装置を容易に適用できるという利点がある。
Furthermore, the
Further, there is an advantage that the lane keeping assist device can be easily applied to a cab-over type vehicle having the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、ステアリングギアボックスにラックアンドピニオン式のギアボックスを適用しても良いし、キャブオーバ型以外の車両に適用してもよい。また、独立懸架式のサスペンションを有する車両に適用しても良い。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, a rack and pinion type gear box may be applied to the steering gear box, or it may be applied to vehicles other than the cab-over type. Further, the present invention may be applied to a vehicle having an independent suspension type suspension.
1 ステアリングホイール
2 ステアリングコラム
2a ステアリングシャフト
3 ステアリングギアボックス
4 ピットマンアーム
5 ドラグリンク
6 ナックルアーム
7 タイロッド
8 タイロッドアーム
9 操舵輪(右前輪)
10 操舵輪(左前輪)
12 リジット式サスペンション
13 リンク機構
14 キャブ又はキャビン(乗員空間)
15 油圧パワーステアリング機構
17 アシストモータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
10 Steering wheel (front left wheel)
12
15 Hydraulic
Claims (8)
前記乗員空間の外部に配置されるとともに、リンク機構を介して前記回転トルクを前記車両の操舵輪に伝達するステアリングギアボックスと、
前記乗員空間の外部であって、且つ前記ステアリングギアボックスの上方に設けられ、前記ステアリングシャフトから伝達される回転トルクにアシストトルクを付与するアシストモータと、
前記ステアリングシャフトから伝達される回転トルクに油圧によりアシストトルクを付与する油圧パワーステアリング機構とをそなえた
ことを特徴とする、パワーステアリング装置。 A steering column having a steering shaft for transmitting a rotational torque of a steering wheel disposed inside the passenger space of the vehicle to the outside of the passenger space;
A steering gear box that is disposed outside the passenger space and transmits the rotational torque to a steering wheel of the vehicle via a link mechanism;
An assist motor that is provided outside the occupant space and above the steering gear box and applies an assist torque to a rotational torque transmitted from the steering shaft;
A power steering apparatus comprising: a hydraulic power steering mechanism that applies assist torque to the rotational torque transmitted from the steering shaft by hydraulic pressure.
ことを特徴とする、請求項1記載のパワーステアリング装置。 The total value of the maximum assist torque of the assist motor and the maximum assist torque of the hydraulic power steering mechanism is set so as to substantially match the maximum value of the assist torque required for the vehicle. The power steering apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のパワーステアリング装置。 3. The power steering apparatus according to claim 1, wherein when the steering wheel is steered to a predetermined angle, application of the assist torque by the assist motor is stopped.
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載のパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the application of the assist torque by the hydraulic power steering mechanism is stopped when the vehicle is traveling in a high speed range.
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項記載のパワーステアリング装置。 The power steering device according to any one of claims 1 to 4, wherein the assist motor is disposed in the vicinity of the steering gear box.
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項記載のパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the assist motor and the steering gear box are assembled.
ことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項記載のパワーステアリング装置。 The vehicle according to any one of claims 1 to 6, wherein the vehicle is a cab-over type vehicle in which a driver's seat is provided in front of a steered wheel, and the vehicle includes a rigid suspension. Power steering device.
ことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項記載のパワーステアリング装置。
The link mechanism includes a pitman arm that has a base end connected to the steering gear box and can swing around the base end, one end connected to the pitman arm, and the other end connected to left and right steering wheels of the vehicle. The power steering apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising a drag link connected to any one of the knuckle arms and a tie rod connecting the left and right steering wheels.
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