JP2004155342A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速走行中に急制動をして、急操舵しようとしたときにパワーシリンダの出力不足を解消することができるパワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】コントローラＣには、急制動判定手段２０を備え、この急制動判定手段２０の信号で切替手段２１を切り換える。切替手段２１によって急制動時ソレノイド電流指令値Ｉａあるいは基本ソレノイド電流指令値Ｉｂが選択される。急制動判定手段２０は、急制動を判定するために、上記車速信号ｖから所定時間内での車速の減少率を検出し、この減少率が基準値以上であるかどうかを判断する。上記減少率が基準値以上であった場合には、急制動であると判断し、切替手段２１を切り換えて、急制動時ソレノイド電流指令値Ｉａを選択する。上記減少率が基準値よりも小さかった場合には、急制動判定手段２０は、急制動していない通常走行時であると判断して、基本ソレノイド電流指令値Ｉｂを出力する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パワーシリンダ側に導く流量を制御する流量制御弁を備えたパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の流量制御装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この従来例を示したのが図２である。
図示したように、流量制御弁Ｖに、ポンプＰを接続している。
上記流量制御弁Ｖのスプール１は、その一端を一方のパイロット室２に臨ませ、他端を他方のパイロット室３に臨ませている。上記一方のパイロット室２は、ポンプポート４を介してポンプＰに常時連通している。また、他方のパイロット室３にはスプリング５を介在させている。このようにした両パイロット室２，３は、ソレノイドＳＯＬの励磁電流Ｉに応じて開度を制御する可変オリフィスａを介して、たがいに連通している。
【０００３】
すなわち、一方のパイロット室２は、流路６→可変オリフィスａ→流路７を経由してパワーシリンダ８を制御するステアリングバルブ９の流入側に連通している。また、他方のパイロット室３は、流路１０および流路７を介してステアリングバルブ９の流入側に連通している。
したがって、上記両パイロット室２，３は、可変オリフィスａを介して連通することになり、可変オリフィスａの上流側の圧力が一方のパイロット室２に作用し、下流側の圧力が他方のパイロット室３に作用することになる。
【０００４】
そして、スプール１は、一方のパイロット室２の作用力と、他方のパイロット室３の作用力およびスプリング５の作用力とがバランスした位置を保つが、そのバランス位置において、前記タンクポート１１の開度が決められる。
今、エンジン等からなるポンプ駆動源１２が停止していると、ポンプポート４に圧油が供給されない。ポンプポート４に圧油が供給されなければ、両パイロット室２，３には圧力が発生しないので、スプール１はスプリング５の作用で図示のノーマル位置を保つ。
【０００５】
上記の状態からポンプＰが駆動して、ポンプポート４に圧油が供給されると、可変オリフィスａに流れができるので、そこに差圧が発生する。この差圧の作用で、両パイロット室２，３に圧力差が発生し、この圧力差に応じてスプール１がスプリング５に抗して移動し、上記バランス位置を保つ。
このようにスプール１がスプリング５に抗して移動することによって、タンクポート１１の開度を大きくするが、このときのタンクポート１１の開度に応じて、ステアリングバルブ９側に導かれる制御流量ＱＰと、タンクＴあるいはポンプＰに還流される戻り流量ＱＴの分配比が決まる。言い換えれば、タンクポート１１の開度に応じて制御流量ＱＰが決まることになる。
【０００６】
上記のように制御流量ＱＰが、スプール１の移動位置で決まるタンクポート１１の開度に応じて制御されるということは、結局は、可変オリフィスａの開度に応じて制御流量ＱＰが決まることになる。なぜなら、スプール１の移動位置は、両パイロット室２，３の圧力差で決まるとともに、この圧力差を決めているのが可変オリフィスａの開度だからである。
【０００７】
したがって、車速や操舵状況に応じて、制御流量ＱＰを制御するためには、可変オリフィスａの開度、すなわちソレノイドＳＯＬの励磁電流を制御すればよいことになる。
なぜなら、可変オリフィスａは、ソレノイドＳＯＬの励磁電流の大きさによって、開度を最大から最小まで任意に制御できるからである。
【０００８】
なお、前記ステアリングバルブ９は、図示していないステアリングホィールの入力トルク（操舵トルク）に応じて、パワーシリンダ８の圧力を制御するものである。例えば、操舵トルクが大きければ、パワーシリンダ８への供給量を大きくし、操舵トルクが小さければそれに応じてパワーシリンダ８の圧力を小さくするようにしている。この操舵トルクとステアリングバルブ９の切り換え量は、図示していないトーションバーなどのねじれ反力によって決まることになる。
【０００９】
上記のように操舵トルクが大きいときに、ステアリングバルブ９の切り換え量を大きくすれば、その分、パワーシリンダ８によるアシスト力が大きくなる。反対に、ステアリングバルブ９の切り換え量を小さくすれば、上記アシスト力は小さくなる。
そして、ピストンの移動速度によって決まるパワーシリンダ８の必要（要求）流量ＱＭと、流量制御弁Ｖで決められる制御流量ＱＰとをなるべく等しくすれば、ポンプＰ側のエネルギー損失を低く抑えることができる。なぜなら、ポンプＰ側のエネルギー損失は、制御流量ＱＰとパワーシリンダ８の必要流量ＱＭとの差によって発生するからである。
【００１０】
上記のように制御流量ＱＰを、パワーシリンダ８の必要流量ＱＭにできるだけ近づけるために、可変オリフィスａの開度を制御するのが、ソレノイドＳＯＬに対するソレノイド電流指令値ＳＩであり、このソレノイド電流指令値ＳＩを制御するのが、コントローラＣである。
このコントローラＣには、操舵角センサ１６と車速センサ１７とを接続し、これら両センサの出力信号に基づいて、ソレノイドＳＯＬの励磁電流を制御するようにしている。
【００１１】
なお、図中符号１８はスプール１の先端に形成したスリットで、スプール１が図示の位置にあるときにも、このスリット１８を介して一方のパイロット室２が流路７に常時連通するようにしている。言い換えると、スプール１が図示の状態にあって、流路６を閉じているようなときにも、ポンプＰの吐出油が、このスリット１８を介して、ステアリングバルブ９側に供給されるようにしている。
【００１２】
このように微少流量であるが、ステアリングバルブ９側に圧油を供給するようにしたのは、キックバック等の外乱の防止、および応答性の確保を目的にしているからである。
なお、符号１９は、コントローラＣとソレノイドＳＯＬとの間に接続したソレノイドＳＯＬの駆動装置ある。
また、符号１３，１４は絞りであり、符号１５はリリーフ弁である。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−２６０９１７号公報（第３〜６頁、図１）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の装置では、コントローラＣに車速センサを接続し、このセンサの出力信号に基づいて、ソレノイドＳＯＬの励磁電流を制御するようにしている。すなわち、車速が速くなれば、コントローラＣから出力される基本ソレノイド電流指令値Ｉｂが小さくなるようにしている。基本ソレノイド電流指令値Ｉｂが小さければ、可変オリフィスａの開度は小さく保たれ、パワーシリンダへの供給流量が減少される。
しかし、上記パワーシリンダへの供給流量が少ない高速走行状態に、障害物等を避けようとして、急ブレーキをかけて急操舵しようとした場合には、パワーシリンダの出力不足によってタイヤの転舵に遅れが生じるという問題があった。その理由は以下の通りである。
【００１５】
上記高速走行中に急ブレーキを踏んだりして急制動すると、車両の前輪軸荷重が増加する。前輪軸荷重が増加すれば、この前輪を転舵するのに、通常よりも大きな力が必要となる。ところが、上記高速走行中にはパワーシリンダへの供給流量が少なくなっているので、このパワーシリンダによるアシスト力も小さくなっている。
【００１６】
つまり、上記高速走行中に急制動した状態で、前輪を転舵しようとした場合には、パワーシリンダの大きなアシスト力が必要なのに、パワーシリンダへの供給流量が少なくなるように制御されているので、このパワーシリンダの出力不足が発生し、タイヤの転舵に遅れが発生するのである。
しかも、上記高速走行中に急ブレーキを踏んで、急操舵しようとした場合というのは、障害物を回避しようとしたときである。障害物を回避しようとしたときに、タイヤの転舵に遅れが発生すると、回避遅れが発生するおそれがある。
【００１７】
この発明の目的は、高速走行中に急制動をして、急操舵しようとしたときにパワーシリンダの出力不足を解消することができるパワーステアリング装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、パワーシリンダを制御するステアリングバルブと、このステアリングバルブの上流側に設けた可変オリフィスと、この可変オリフィスの開度を制御するソレノイドと、このソレノイド励磁電流を制御するコントローラと、ポンプから供給される流量を上記可変オリフィスの開度に応じてステアリングバルブに導く制御流量とタンクまたはポンプに環流させる戻り流量とに分配する流量制御弁と、車速を検出する車速センサと、車両の急制動を検出する急制動検出手段とを備え、上記コントローラは車速に基づいてソレノイド励磁電流の基礎となる基本ソレノイド電流指令値Ｉｂを出力するとともに、上記急制動検出手段からの信号によって急制動と判断した場合には、急制動時ソレノイド電流指令値Ｉａを出力して、上記可変オリフィスの開度を相対的に大きくすることを特徴とする。
【００１９】
第２の発明は、急制動検出手段として車速センサを用い、コントローラは、所定時間内での車速の減少率が基準値以上のとき、急制動と判断することを特徴とする。
第３の発明の急制動検出手段は、所定時間内でのブレーキペダルの移動量を検出するとともに、コントローラは、上記移動量が基準値以上のとき、急制動と判断することを特徴とする。
【００２０】
第４の発明の急制動検出手段は、所定時間内でのブレーキブースターの圧力上昇率を検出するとともに、コントローラは、上記圧力上昇率が基準値以上のとき、急制動と判断することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１に示したこの発明の実施形態は、急制動時には急制動時ソレノイド電流指令値Ｉａを選択し、通常時には基本ソレノイド電流指令値Ｉｂを選択する点に特徴を有し、その他の構成については図２に示した前記従来例と同じである。
以下では、コントローラＣについて詳細に説明し、従来と同じ構成要素については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００２２】
上記コントローラＣには、急制動回路系Ａと基本回路系Ｂとを備え、上記急制動回路系Ａからは急制動時ソレノイド電流指令値Ｉａが出力され、基本回路系Ｂからは基本ソレノイド電流指令値Ｉｂが出力されるようにしている。
また、上記コントローラＣには、急制動判定手段２０を備え、この急制動判定手段２０の信号で切替手段２１を切り換えるようにしている。この切替手段２１を切り換えることによって、上記急制動時ソレノイド電流指令値Ｉａあるいは基本ソレノイド電流指令値Ｉｂの何れかが選択されるようにしている。
なお、この実施形態では、上記切替手段２１は、通常基本ソレノイド電流指令値Ｉｂを出力し、この切替手段２１が切り替えられたときに急制動時ソレノイド電流指令値Ｉａを出力するようにしている。
【００２３】
さらに、上記コントローラＣには、操舵角センサ１６と車速センサ１７とを接続して、このコントローラＣに操舵角信号θ、操舵角速度信号ω、および車速信号ｖを入力するようにしている。
上記操舵角信号θは、操舵角センサ１６によって検出した操舵角に基づいて算出し、車速信号ｖは、車速センサ１７によって検出した車速に基づいて算出している。また、操舵角速度信号ωは、上記操舵角信号θを微分して算出したものである。ただし、この操舵角速度信号ωは、操舵角速度センサを別に設けて、この操舵角速度センサによって直接求めてもよい。
【００２４】
上記急制動判定手段２０は、急制動を判定するために、上記車速信号ｖから所定時間内での車速の減少率を検出し、この減少率が基準値以上であるかどうかを判断する。例えば、車速が１００ｋｍ／ｈから４０ｋｍ／ｈへと減速したとき、この所定時間内での減少率を基準値以上として判断するようにしている。そして、上記減少率が基準値以上であった場合には、急制動であると判断し、切替手段２１を切り換えて、急制動時ソレノイド電流指令値Ｉａを選択する。
一方、上記減少率が基準値よりも小さかった場合には、急制動判定手段２０は、急制動していない通常走行時であると判断して、上記切替手段２１を切り換えることなく基本ソレノイド電流指令値Ｉｂを出力する。なお、上記減少率の基準値は、各車の特性にあわせて設定することができる。
【００２５】
上記基本回路系Ｂでは、以下のようにして基本ソレノイド電流指令値Ｉｂを決定している。
図１に示したように、コントローラＣには、操舵角信号θ、操舵角速度信号ω、および車速信号ｖを入力する。コントローラＣは、上記操舵角信号θに基づいてソレノイド電流指令値Ｉθを決定するが、このソレノイド電流指令値Ｉθは、その操舵角信号θと制御流量ＱＰとの関係がリニアな特性になる理論値に基づいて決めている。また、操舵角速度信号ωに基づいてソレノイド電流指令値Ｉωを決定するが、ソレノイド電流指令値Ｉωも、操舵角速度信号ωと制御流量ＱＰとがリニアな特性になる理論値に基づいて決めている。
【００２６】
ただし、ソレノイド電流指令値Ｉθおよびソレノイド電流指令値Ｉωは、操舵角信号θおよび操舵角速度信号ωが、ある設定値以上にならなければいずれもゼロを出力するようにしている。つまり、ステアリングホィールが中立あるいはその近傍にあるときには、上記ソレノイド電流指令値ＩθもＩωもゼロになるようにしている。
【００２７】
また、上記ソレノイド電流指令値Ｉθ、Ｉωは、テーブル値としてコントローラＣにあらかじめ記憶させておいてもよいし、操舵角信号θあるいは操舵角速度信号ωを基にして、その都度コントローラＣに演算させるようにしてもよい。
いずれにしてもソレノイド電流指令値Ｉθとソレノイド電流指令値Ｉωとを決定したら、これら両者を加算する。
【００２８】
上記のようにして両ソレノイド電流指令値Ｉθ、Ｉωを加算したら、この加算値（Ｉθ＋Ｉω）に、車速信号ｖに基づいたソレノイド電流指令値Ｉｖを乗算する。
この車速信号ｖに基づいたソレノイド電流指令値Ｉｖは、車速が低速域では１を出力し、高速域ではゼロを出力する。また、低速域と高速域との間の中速域では、１からゼロまでの小数点以下の値を出力するようにしている。
【００２９】
したがって、上記加算値（Ｉθ＋Ｉω）に車速信号ｖに基づいたソレノイド電流指令値Ｉｖを乗算すれば、低速域では（Ｉθ＋Ｉω）がそのまま出力され、高速域では（Ｉθ＋Ｉω）がゼロになる。
また、中速域では、速度が上がれば上がるほどそれに反比例した値が出力されることになる。
上記基本回路系Ｂでは、上記（Ｉθ＋Ｉω）×Ｉｖを基本ソレノイド電流指令値Ｉｂとして出力する。
【００３０】
一方、車速の減少率が一定以上であった場合には、上記判定手段２０よって急制動回路系Ａから急制動時ソレノイド電流指令値Ｉａが選択されるが、この急制動時ソレノイド電流指令値Ｉａは、急制動時でも即座にタイヤを転舵できるような値に設定している。すなわち、少なくとも高速走行時の基本ソレノイド電流指令値Ｉｂよりも大きな指令値となるように、上記急制動時ソレノイド電流指令値Ｉａを設定している。
【００３１】
なお、切替手段２１によって、基本ソレノイド電流指令値Ｉｂあるいは急制動時ソレノイド電流指令値Ｉａの何れかが選択されたら、これら選択されたソレノイド電流指令値Ｉａ、Ｉｂには、スタンバイソレノイド電流指令値Ｉｓを加算する。そして、これをソレノイド電流指令値ＩとしてコントローラＣから出力し、このソレノイド電流指令値Ｉを基にソレノイド励磁電流を制御する。
【００３２】
上記スタンバイソレノイド電流指令値Ｉｓは、可変オリフィスａの開度を制御するソレノイドＳＯＬに所定の電流が常に供給されるようにするためのものである。つまり、操舵角信号θ、操舵角速度信号ωおよび車速信号ｖに基づいたソレノイド電流指令値が全てゼロの場合でも、スタンバイソレノイド電流指令値Ｉｓによって可変オリフィスａが一定の開度を保ち、所定のスタンバイ流量ＱＳがステアリングバルブ９側に常に供給されるようにしている。
【００３３】
このように一定のスタンバイ流量ＱＳを確保する理由は、以下の通りである。すなわち、タイヤにキックバック等の外乱やセルフアライニングトルク等による抗力が作用すると、それがパワーシリンダ８のロッドに作用するが、このような場合であっても、スタンバイ流量ＱＳを確保しておけば、タイヤがふらつくのを防止できるからである。また、スタンバイ流量ＱＳを確保しておけば、それが全然ないときよりも、目的の制御流量に短時間で達することができる分、応答性を向上させることができるからである。
また、どんな場合でもスタンバイ流量は必ず確保されるので、低速域での直進走行時であっても、キックバック等による外乱に対抗でき、また、操舵時の応答性も良好に保つことができる。
【００３４】
上記のような実施形態では、急制動時ソレノイド電流指令値Ｉａを高速走行時に出力される基本ソレノイド電流指令値Ｉｂよりも大きな値にしているので、その分、可変オリフィスａの開度を大きく保つことができ、パワーシリンダの出力を大きくすることができる。
したがって、急制動時であっても、パワーシリンダの出力不足によって、操舵に遅れが発生するのを防止できる。
【００３５】
さらに、急制動検出手段として車速センサ１７を用いているが、このように、既存の車速センサ１７の車速信号ｖを基にして、急制動を検出することができるので、急制動検出のために特別なセンサ等を備える必要がない。特別なセンサ等を備える必要がないので、大幅なコストアップをすることなく、上記急制動の検出が可能となる。
【００３６】
また、上記実施形態では、高速走行時に急制動をした場合について説明しているが、この基準値を例えば７０ｋｍ／ｈから３０ｋｍ／ｈに減速したような場合に設定すれば、高速走行時だけでなく中速走行時に急制動した場合についても、これを検出することができる。
【００３７】
なお、上記急制動の検出を所定時間内での車速の減少率を基にして行っているが、この車速の減少率を検出するということは、要するに、車両の加速度を検出しているということである。したがって、上記急制動検出手段として、加速度センサを別に設けるようにしてもよい。このように加速度センサを用いた場合には、加速度が一定値よりも大きくなった場合に、急制動状態であると判断するようにする。
上記加速度センサを用いた場合には、直接加速度を測定することができるので、より一層応答性を向上させることができる。
【００３８】
また、上記急制動検出手段として、所定時間内でのブレーキペダルの移動量を検出するようにしてもよい。そして、この移動量が基準値よりも大きいとき、急制動時であると判断する。
上記ブレーキペダルの所定時間内での移動量が大きいというのは、瞬時にブレーキペダルを踏み込んだ状態である。言い換えれば、急ブレーキを踏んだときである。したがって、上記ブレーキペダルの移動量を検出することによって、急制動を判断することができる。
【００３９】
さらに、上記急制動検出手段として、所定時間内でのブレーキブースターの圧力上昇を検出するようにしてもよい。そして、この圧力上昇率が基準値よりも大きいとき、急制動であると判断する。
上記ブレーキブースターの圧力上昇率が大きいときというのは、瞬時にブレーキペダルをたくさん踏み込んだ状態であり、急ブレーキを踏んだときである。このように急ブレーキを踏んだときには、上記ブレーキブースターの圧力が急激に上昇する。
したがって、上記ブレーキブースターの圧力上昇率を検出することによって、急制動を検出することができる。
【００４０】
上記ブレーキペダルの移動量、あるいはブレーキブースターの圧力上昇率を検出することによって、急制動に対する応答性をより一層向上させることができる。なぜなら、ブレーキを踏むという行為は急制動時の最初のアクションであり、この最初のアクションを直接検出することができるので、より速やかに急制動を検出することができるからである。
【００４１】
【発明の効果】
第１の発明によれば、急制動検出手段からの信号によって急制動と判断した場合には、制動時ソレノイド電流指令値Ｉａを出力して、可変オリフィスの開度を相対的に大きくするようにしたので、急制動時でもパワーシリンダの流量不足が発生することがない。したがって、障害物の回避遅れを防止することができる。
【００４２】
第２の発明によれば、急制動検出手段として車速センサを用い、所定時間内での車速の減少率が基準値以上のとき、コントローラが急制動と判断することとしたので、特別に検出手段を設ける必要がない。したがって、その分、コストの低減を図ることができる。
【００４３】
第３の発明によれば、急制動検出手段は、所定時間内でのブレーキペダルの移動量を検出するとともに、上記移動量が基準値以上のとき、コントローラが急制動と判断することとしたので、より早急に急制動を判断することができる。したがって、応答性を良好に保つことができる。
【００４４】
第４の発明によれば、急制動検出手段は、所定時間内でのブレーキブースターの圧力上昇率を検出するとともに、上記圧力上昇率が基準値以上のとき、コントローラが急制動と判断することとしたので、より早急に急制動を判断することができる。したがって、応答性を良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のコントローラの通常制御の制御系を示すブロック図である。
【図２】従来例の回路図である。
【符号の説明】
８ パワーシリンダ
９ ステアリングバルブ
１７ 車速センサ
Ｖ 流量制御弁
Ｐ ポンプ
ａ 可変オリフィス
ＱＰ 制御流量
ＱＴ 戻り流量
Ｃ コントローラ
ｖ 車速信号
Ｉａ 急制動時ソレノイド電流指令値
Ｉｂ 基本ソレノイド電流指令値

Claims (4)

1. パワーシリンダを制御するステアリングバルブと、このステアリングバルブの上流側に設けた可変オリフィスと、この可変オリフィスの開度を制御するソレノイドと、このソレノイド励磁電流を制御するコントローラと、ポンプから供給される流量を上記可変オリフィスの開度に応じてステアリングバルブに導く制御流量とタンクまたはポンプに環流させる戻り流量とに分配する流量制御弁と、車速を検出する車速センサと、車両の急制動を検出する急制動検出手段とを備え、上記コントローラは車速に基づいてソレノイド励磁電流の基礎となる基本ソレノイド電流指令値Ｉｂを出力するとともに、上記急制動検出手段からの信号によって急制動と判断した場合には、急制動時ソレノイド電流指令値Ｉａを出力して、上記可変オリフィスの開度を相対的に大きくすることを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 急制動検出手段として車速センサを用い、コントローラは、所定時間内での車速の減少率が基準値以上のとき、急制動と判断する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。
3. 急制動検出手段は、所定時間内でのブレーキペダルの移動量を検出するとともに、コントローラは、上記移動量が基準値以上のとき、急制動と判断する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。
4. 急制動検出手段は、所定時間内でのブレーキブースターの圧力上昇率を検出するとともに、コントローラは、上記圧力上昇率が基準値以上のとき、急制動と判断する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。

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