JPH02290784A

JPH02290784A - パワーステアリング装置の操舵力制御装置

Info

Publication number: JPH02290784A
Application number: JP5552189A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Nemoto; 英明根本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-03-08
Filing date: 1989-03-08
Publication date: 1990-11-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、車両の操舵系に操舵補助力を与えて操縦者
の負担を軽減するパワーステアリング装置の操舵力制御
装置に関し、特に、復元方向に操舵を行う場合に、適切
な制御特性が得られるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来のパワーステアリング装置の制御装置としては、例
えば本出願人が先に提案した特開昭６０−４４６６号公
報に開示されたものがある。

この従来の装置は、車速，操舵角及び操舵角速度に基づ
いて車両に発生する横加速度の相当値を算出し、この横
加速度の相当値から目標操舵力を求め、実操舵力がこの
目標操舵力に一敗するように操舵系に設けられたパワー
ステアリング装置をフィードパ゛ツク制１卸している。

その結果、例えばパワーステアリング装置やその制御装
置の各構成部品等にバラツキがある場合であっても、そ
の影響を受けることなく操舵力を常に目標値に正確に制
御することができた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の技術にあっては、操舵系の実
操舵力が、横加速度から求めた目標操舵力に一致するよ
うなフィードバック制御をする構成であるので、ステア
リングの操舵方向に関係なく、算出された横加速度のみ
に応じた操舵力が操舵系に発生してしまう。

このため、車両走行中にステアリングを復元方向（直進
状態に戻る方向）に操舵する場合、路面からの反力（セ
ルファライニングトルク）の作用により、実操舵力は略
零となる（若しくは、復元方向の操舵力が生じる）から
、上記フィードバック制御が実行されて操舵補助力が付
与されても、実操舵力が零であるので、実操舵力と目標
操舵力とが一致することはな《、さらに、操舵補助力が
増加してしまう。

その結果、復元方向に過大な操舵補助力が発生するから
、例えば、ステアリングホイールから手を離した場合に
過剰に速い速度でステアリングが戻されてしまい、違和
感があるばかりでなく、操舵安定性が損なわれる。

この発明は、このような従来の技術が有する未解決の課
題に着目してなされたものであり、復元方向に操舵する
場合の制御特性を改善することにより、操舵復元時に適
切な制御特性が得られるパワーステアリング装置の操舵
力制御装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この発明は、第１図の基本
構成図に示すように、操舵系に操舵補助力を付与する操
舵補助力付与手段と、前記操舵系に発生する実操舵力を
検出する操舵力検出手段と、前記操舵系の操舵角を検出
する操舵角検出手段と、前記操舵系の操舵角速度を検出
する操舵角速度検出手段と、車速を検出する車速検出手
段と、前記操舵角検出手段が検出した操舵角検出値，前
記操舵角速度検出手段が検出した操舵角速度検出値及び
前記車速検出手段が検出した車速検出値に基づいて車両
に発生する横加速度の相当値を算出する横加速度算出手
段と、この横加速度算出手段が算出した横加速度相当値
に応じて前記操舵系の目標操舵力を設定する目標操舵力
設定手段と、前記操舵力検出手段が検出する実操舵力と
前記目標操舵力設定手段が設定した目標操舵力とが一敗
するように前記操舵補助力付与手段を制御する制御手段
と、前記操舵力検出手段が検出した実操舵力検出値及び
前記操舵角検出手段が検出した操舵角検出値に応じて前
記操舵系の操舵方向が復元方向であるか否かを判定する
復元状態判定手段と、この復元状態判定手段が前記操舵
系の操舵方向が復元方向であると判定した時に前記操舵
補助力付与手段が前記操舵系に付与する操舵補助力を所
定補助力以下に制限する補助力制限手段と、を備えた。

〔作用〕

この発明では、操舵角検出手段が検出した操舵角検出値
，操舵角速度検出手段が検出した操舵角速度検出値及び
車速検出手段が検出した車速検出値に基づいて、横加速
度検出手段が横加速度の相当値を算出し、この算出され
た横加速度相当値に応じて、目標操舵力設定手段が操舵
系の目標操舵力を設定する。

そして、制御手段が、操舵力検出手段が検出する実操舵
力と目標操舵力設定手段が設定した目標操舵力とが一致
するように、操舵系に操舵補助力を付与する操舵補助力
付与手段を制御するがら、操舵系には、車両に発生する
横加速度に応じた操舵力が発生する。

一方、復元状態判定手段が、操舵力検出手段が検出した
実操舵力検出値及び操舵角検出手段が検出した操舵角検
出値に応じて、操舵系の操舵方向が復元方向であるか否
かを判定し、同判定手段が操舵系の操舵方向が復元方向
であると判定した時には、補助力制限手段が、操舵補助
力付与手段が操舵系に付与する操舵補助力を所定補助力
以下に制限するから、復元方向に過大な操舵補助力が発
生するようなことはない。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図乃至第６図は、本発明の一実施例を示したもので
ある。

先ず、構成を説明する。

第２図は、油圧式のパワーステアリング装置の構成を示
した油圧系統図であり、油圧ボンブ１の吐出側とリザー
バタンク４との間が、供給路５及び戻り路６で接続され
ていて、供給路５及び戻り路６間には、コントロールバ
ルブ２を介して油圧シリンダ３が介装されている。

コントロールバルプ２は、例えば図示しないステアリン
グシャフトと一体に構成されていて、操舵方向に応じて
油圧シリンダ３の作動油を適宜調整し、その圧力室３ａ
及び３ｂ間に差圧を発生させ、油圧シリンダ３内を摺動
ずるピストン３Ｃを進退方向に付勢する。そして、ピス
トン３Ｃには、例えばラックピニオン式ステアリング装
置のラック軸に連結されたピストンロッド３ｄが固着さ
れていて、これにより、油圧シリンダ３に発生した付勢
力が操舵系に操舵補助力として伝達する。

一方、供給路５及び戻り路６間には、コントロールバル
ブ２と並列にバイパス路７が設けられていて、このバイ
パス路７には、圧力補償弁８及び流量調整弁９が直列に
介挿されている。

この内、流Ｎ調整弁９は、可変絞り部９ａによってバイ
パス路７を通過する作動油の流量を調整するものであり
、可変絞り部９ａの絞り面積は、弁体９ｂのストローク
によって調整される。

また、弁体９ｂは、軸受９ｃ，９ｃによって軸方向に移
動可能に支持されたプランジャ９ｄを第２図左方に付勢
する電磁ソレノイド９ｅの磁力と、流量調整弁９内に配
設され弁体９ｂを第２図右方に付勢するスプリング９ｆ
のバネ力とが釣り合った位置に変位する。従って、可変
絞り部９ａの絞り面積は、電磁ソレノイド９ｅに励磁電
流を供給するコントローラ１０によって調整することが
できる。

なお、バイパス路７を通過する作動油の流量は、可変絞
り部９ａの前後差圧が変化すると異なってしまうが、上
記実施例では、可変絞り部９ａの上流側の圧力を圧力補
償弁８により一定圧としているから、結局、バイパス路
７の流量は、可変絞り部９ａの絞り面積、即ち、電磁ソ
レノイド９ｅの磁力によって決まる。

コントローラｌＯには、操舵角を検出する操舵角検出手
段としての操舵角センサ１１の舵角検出値θ、車速を検
出する車速検出手段としての車速センサｌ２の車速検出
値■及び実操舵力を検出する操舵力検出手段としての操
舵カセンサ１３の操舵力検出値Ｔ０が供給される。

このコントローラ１０は、電子回路、若し《はマイクロ
コンピュータ等から構成することが可能であり、第３図
は、コントローラ１０の機能構成を示したブロック図で
ある。

即ち、コントローラ１０は、舵角検出値θを微分して操
舵角速度６を演算する操舵角速度検出手段としての微分
回路１４と、舵角検出値θ，操舵角速度ｅ及び車速検出
値■に応じて車両に発生する横加速度の相当値Ｇを算出
する横加速度算出手段としての横加速度相当値算出回路
ｌ５と、横加速度の相当値Ｇに応じて目標操舵力ＴＩを
算出する目標操舵力設定手段としての目標操舵力算出回
路１６と、目標操舵力ＴＩ及び操舵力検出値Ｔ０の差（
Ｔ，　Ｔｏ）を算出する減算器１７と、この減算器ｌ７
の結果が零、即ち、実操舵力が目標操舵力Ｔ，に一致す
るように流量調整弁９に励磁電流を供給する操舵力修正
用電流制御回路１８と、舵角検出値θ及び操舵力検出値
Ｔ０に基づいて復元方向に操舵されているか否かを判定
する復元状態判定手段としての復元時判定回路１９と、
この復元時判定回路１９が復元方向に操舵されていると
判定した時に、操舵力修正用電流制御回路１８に供給さ
れる値を抑制して同回路ｌ８の出力値（流量調整弁９に
供給される励磁電流）を所定値以下に制限する補助力制
限手段としての復元時電流値制限回路２０と、を備えて
いる。

なお、横加速度相当値算出回路１５の具体的な構成は周
知である（上記した特開昭６　０−４　４　６６号公報
に詳細に開示されている）から、ここでの説明は省略す
る。

第４図は、コントローラ１０をマイクロコンピュータで
措成した場合の処理手順の概要を示したフローチャート
であり、以下、第４図に従って本実施例の作用を説明す
る。

この第４図に示す処理は、イグニッションスイッチ（図
示せず）がオン状態となって、コントローラＩＯ及び各
センサに電源が供給された時点から実行される。

先ず、ステップ■において、イニシャライズとして補正
電流■，を零クリヤする。

次いで、ステップ■に移行し、舵角検出値θ．車速検出
値■及び操舵力検出値Ｔ０を読み込んだ後、ステップ■
に移行する。

ステップ■では、上記ステップ■で読み込んだ舵角検出
値θを数値微分して、操舵角速度θを算出する。

次いで、ステップ■に移行し、舵角検出値θ操舵角速度
υ及び車速検出値■に基づいて、横加速度の相当値Ｇを
算出する。なお、横加速度の相当値Ｇの算出方法は、上
述したように周知であるから、ここでの説明は省略する
。

ステップ■で横加速度の相当値Ｇが算出されたら、ステ
ップ■に移行し、例えば第５図に示すような記憶テーブ
ルを検索して、目標操舵力Ｔ１を設定する。

次いで、ステップ■に移行し、上記ステップ■で読み込
んだ操舵力検出値Ｔ。（実操舵力）に基づき、例えば第
６図に示すような記憶テーブルを検索して、基本電流Ｉ
，を設定する。

なお、本実施例では、流量調整弁９に供給する励磁Ｍ．
流としての通電電流■９を、基本電流Ｉ６と補正電流Ｉ
Ｃとの和として算出するようにしていて、これは、フェ
ールセーフ上の問題からである。つまり、このような算
出方法を用いれば、例えば操舵角センサ１ｌが故障した
場合でも、実操舵力Ｔ０から求めている基本電流■，に
応じた操舵補助力が発生して、操舵を軽減することがで
きるからである。

そして、補正電流１ｃは、実操舵力Ｔ０を、上記ステッ
プ■で設定した目標操舵力Ｔ，に一致させるために用い
るものであり、目標操舵力Ｔ１と実操舵力Ｔ０との差を
積分して求める。

そこで、ステップ■において、下記の（１）式に基づき
、目標操舵力Ｔ，と実操舵力Ｔ０との差八Ｔを算出する
。

ΔＴ＝Ｔ，−Ｔ．　　　　　　　　　　・・・・・・（
１）次いで、ステップ■に移行し、下記の（２）弐に基
づいて、補正電流ＩＣを算出する。

１，＝ｋｘΔＴ　＋　Ｉ　ｃ　　　　　　　−　−　（
２）なお、この（２）式中のｋは操舵力を電流値に変換
するための係数であり、単位はＡ／ｋｇである。

次いで、ステップ■に移行し、下記の（３）式に基づい
て、通電電流Ｉ８を算出する。

Ｉ　Ｎ　＝　Ｉ　ｌｌ＋　ｒ　ｃ　　　　　　　　　　
・”４３）そして、通電電流■イが算出されたら、ステ
ップ［相］乃至ステップ■の処理を実行して、操舵方向
が復元方向であるか否かを判定する。

ここで、復元方向とは、ステアリングが車両直進方向に
戻る方向を意味するものであり、左方向に操舵角を有す
る場合には右方向、右方向に操舵角を有する場合には左
方向である。

また、走行中（Ｖ＞Ｏ）にステアリングが操舵されてい
る状態であると、路面からの反力（セルファライニング
トルク）により、車輪自体に直進状態に戻ろうとする力
が発生するから、その操舵角を維持しようとすれば、常
に保舵力が必要である。よって、この保舵力がない時（
若しくは、復元方向に操舵力がある時）には、復元方向
に操舵されていると判断できる。

しかしながら、実際のステアリング機構にはフリクショ
ンがあるし、また、操舵カセンサにもヒステリシスがあ
るため、車速と操舵角とを有する状態で復元方向に操舵
されている場合であっても、保舵力が検出されることが
ある。

そこで、この対策として、この実施例では、車速検出値
■及び操舵角検出値θが設定値以上であり、且つ操舵力
検出値Ｔ０が設定値以下である時に、復元方向に操舵さ
れていると判断する。

よって、ステップ［相］で車速検出値■が設定車速α（
０．５５ｋｍ／ｈ程度）以上であり、ステップ■で操舵
角検出値θが設定舵角β（１．３５ｄｅｇ程度）以上で
あり、ステップ＠で操舵力検出値Ｔ４が設定操舵力ｒ（
０．０６ｋｇｍ程度）以下であると判定された場合には
、復元方向に操舵されていると判断して、ステップ■に
移行する。

ステップ■では、上記ステップ■で設定した通電電流１
．４が、制限電流ＩＬを越えているか否かを判定し、越
えている場合（１．＞ｒＬ）には、ステップ０に移行し
て、通電電流１．４を制限電流■１に設定する。

そして、ステップ０の処理を終えたら、ステップ■に移
行して、下記の（４）式に従って、補正電流Ｉｃを算出
する。

１．＝ＩＬ−１．　　　　　　　　　　・・・・・・（
４）このステップ■において、上記（４）式に従って補
正電流■。を算出するのは、操舵方向が、復元方向から
切り込み方向に変化した時であっても、上記（３）式で
算出される通電電流■、を連続的に変化させて、自然な
操舵感覚を得るためである。

なお、ステップ［相］乃至ステップ＠の判定の一つでも
「ＮＯ」の場合には復元方向に操舵されていないと判断
できるし、また、ステップ■の判定がｒＮＯＪの場合に
は通電電流１．を制限する必要がないので、ｒＮＯＪと
判定されたステップ以降の処理は実行せずにステップ［
相］に移行する。

そして、ステップ［相］では、ステップ■若しくはステ
ップ０で設定された通電電流１．を、流量調整弁９に出
力し、バイパス路７を通過する作動油の流量を調整する
。

すると、操舵系には、横加速度に応じた実操舵力が発生
するようになるので、小転舵で大きな横加速度が発生す
る高速走行時には、操舵補助力が小さく　（即ち、実操
舵力が大きく）なって安定した走行を行うことができ、
また、小転舵では小さな横加速度しか発生しない低速走
行時や、横加速度が発生しない据切り時には、操舵補助
力が大きく　（即ち、実操舵力が小さく）なるから、操
舵操作が軽くなって操縦者の負担を軽減することができ
る。

さらに、上記実施例では、実操舵力が目標操舵力に一致
するような制御（即ち、フィードバック制御）を実行す
る構成であるので、パワーステアリング装置やその制御
装置の各構成部品等にバラツキがある場合であっても、
その影響を受けることなく操舵力を常に目標値に正確に
制御することができる。

しかも、上記実施例では、ステップ［相］乃至ステップ
＠の処理によって操舵の方向が復元方向であるか否かを
判定し、復元方向に操舵されている場合には、ステップ
■及びステップ■の処理によって通電電流■κを制限し
て、過大な通電電流■イが流量調整弁９に供給されない
ようにしているので、復元方向に操舵している最中に、
過剰な操舵補助力が操舵系に付与されるようなことはな
く、安全性に優れた適切な制御特性が得られる。

ここで、コントロールバルブ２，油圧シリンダ３及び流
量調整弁９が操舵補助力付与手段を構成し、ステップ■
の処理が操舵角速度検出手段を構成し、ステップ■の処
理が横加速度算出手段を構成し、ステップ■の処理が目
標操舵力設定手段を構成し、ステップ［相］乃至ステッ
プ＠の処理が復元状態判定手段を構成し、ステップ＠及
びステップ［相］の処理が補助力制限手段を構成し、ス
テップ■乃至ステップ■及びステップ■の処理が制御手
段を構成する。

なお、上記実施例では、油圧式のパワーステアリング装
置に本発明を適用した場合について説明しているが、こ
れに限定されるものではなく、他の流体圧弐のパワース
テアリング装置であってもよいし、或いは、電動式のパ
ワーステアリング装置であっても本発明は適用可能であ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、実操舵力と操舵
角とに応じて操舵の方向が復元方向であるか否かを判定
し、それが復元方向であると判定された時には、操舵系
に付与する操舵補助力を制限する構成としたため、復元
方向に操舵している最中に、過剰な操舵補助力が操舵系
に付与されるようなことはなく、その結果、安全性に優
れた適切な制御特性が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示すブロック図、第２図は
本発明の一実施例の構成を示す油圧系統図、第３図はこ
の実施例におけるコントローラの構成例を示すブロック
図、第４図はコントローラをマイクロコンピュータで構
成した場合の処理手順の概要を示すフローチャート、第
５図は横加速度相当値と目標操舵力との関係の一例を示
すグラフ、第６図は操舵力検出値と基本電流との関係の
一例を示すグラフである。ｌ・・・油圧ポンプ、２・・・コントロールバルブ、３
・・・油圧シリンダ、９・・・流量調整弁、１０・・・
コントローラ、１ｌ・・・操舵角センサ、１２・・・車
速センサ、１３・・・操舵カセンサ、１４・・・微分回
路、１５・・・横加速度相当値算出回路、１６・・・目
標操舵力算出回路、１７・・・減算器、１８・・・操舵
力修正用電流正制御回路、１９・・・復元時判定回路、
２０・・・復元時電流制限回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）操舵系に操舵補助力を付与する操舵補助力付与手
段と、前記操舵系に発生する実操舵力を検出する操舵力
検出手段と、前記操舵系の操舵角を検出する操舵角検出
手段と、前記操舵系の操舵角速度を検出する操舵角速度
検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記操舵
角検出手段が検出した操舵角検出値、前記操舵角速度検
出手段が検出した操舵角速度検出値及び前記車速検出手
段が検出した車速検出値に基づいて車両に発生する横加
速度の相当値を算出する横加速度算出手段と、この横加
速度算出手段が算出した横加速度相当値に応じて前記操
舵系の目標操舵力を設定する目標操舵力設定手段と、前
記操舵力検出手段が検出する実操舵力と前記目標操舵力
設定手段が設定した目標操舵力とが一致するように前記
操舵補助力付与手段を制御する制御手段と、前記操舵力
検出手段が検出した実操舵力検出値及び前記操舵角検出
手段が検出した操舵角検出値に応じて前記操舵系の操舵
方向が復元方向であるか否かを判定する復元状態判定手
段と、この復元状態判定手段が前記操舵系の操舵方向が
復元方向であると判定した時に前記操舵補助力付与手段
が前記操舵系に付与する操舵補助力を所定補助力以下に
制限する補助力制限手段と、を備えたことを特徴とする
パワーステアリング装置の操舵力制御装置。