JPH0585379A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 保舵および修正操舵が容易なパワーステアリ
ング装置を提供する。 【構成】 操舵トルクＴ，操舵角速度Ｓの各検出値の正
負は、ステアリングホイールが運転者の意図する方向に
回転する通常操舵時には同じになり、修正操舵時には逆
になる。Ｔ，Ｓおよび負の定数ｋの積Ｘは、通常操舵時
には負の値となり、ソレノイド励磁補正電流Ｙが負とな
ってソレノイド励磁基本電流Ａｂが減少させられ、助勢
トルクが比較的小さくされ、適度の手応えが得られる。
修正操舵時には値Ｘが正の値となり、補正電流Ｙが正の
値となって基本電流Ａｂが増大させられ、助勢トルクが
増大させられて修正操舵を容易に行うことができる。保
舵時には値Ｘが０になり、基本電流Ａｂが修正されず、
通常操舵時より大きな助勢トルクが得られ、保舵が容易
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパワーステアリング装置
に関するものであり、特に、操舵角速度および操舵トル
クに基づく助勢トルクの決定に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】パワーステアリング装置は、ステアリン
グホイールに加えられる操舵トルクを助勢する助勢手段
を有し、運転者の操舵負荷を軽減するように構成され
る。特開平２−３１９７３号公報に記載のパワーステア
リング装置はその一例であり、この装置においては、車
速が高いほど助勢トルクが小さくされ、走行安定性が確
保されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにすれば、高速でカーブを走行する際にステアリング
ホイールを回転操作位置に保つために大きい力を必要と
し、また、路面の凹凸や摩擦係数の変化等、外乱によっ
て操舵車輪からステアリングホイールにトルクが加えら
れたとき、修正操舵を行うために大きな操舵トルクを必
要とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、パワーステアリング装置に、（ａ）ス
テアリングホイールの操舵角速度を検出する操舵角速度
検出手段と、（ｂ）ステアリングホイールの操舵トルク
を操舵角速度と同方向を同符号として検出する操舵トル
ク検出手段と、（ｃ）検出された操舵角速度と操舵トル
クとの積が正の場合には助勢トルクを小さくし、負の場
合には助勢トルクを大きくする助勢トルク制御手段とを
設けたことを要旨とするものである。

【０００５】

【作用】このように構成されたパワーステアリング装置
においては、操舵角速度の方向と操舵トルクの方向とが
同じ場合には、その積が正となって助勢トルクが小さく
され、逆の場合には負となって助勢トルクが大きくされ
る。また、ステアリングホイールが回転しておらず、角
速度が０の場合には積は０となり、助勢トルクは大きく
も小さくもされない。

【０００６】

【発明の効果】したがって、車両が運転者の操作通りに
旋回し、操舵角速度の方向と操舵トルクの方向とが同じ
場合には、助勢トルクは小さくされ、その積が負あるい
は０の場合に比較して操舵抵抗が大きく、走行安定性を
得ることができる。また、路面の外乱によってステアリ
ングホイールが回転させられ、それを修正すべく運転者
がステアリングホイールを回転操作する際には、操舵車
輪から加えられるトルクによってステアリングホイール
が運転者が加える操舵トルクとは逆向きに回転し、操舵
トルクの方向と操舵角速度の方向とが逆になり、その積
が負になって助勢トルクが大きくされるため、修正操舵
を容易に行うことができる。さらに、高速でカーブを走
行する際にステアリングホイールを一定の回転操作位置
に保つ場合には、操舵トルクと操舵角速度との積は０で
あり、助勢トルクは大きくも小さくもされないため、ス
テアリングホイールの回転操作時より大きく、保舵に要
する力が少なくて済む。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。本パワーステアリング装置は、ラック・ピ
ニオン型であり、図２において１０はステアリングギヤ
ボックスである。ステアリングギヤボックス１０内に
は、ロータリバルブ１２，ステアリングギヤ１４および
液圧反力装置１６が設けられ、ラックチューブにパワー
シリンダ１８が設けられている。

【０００８】ステアリングギヤボックス１０を構成する
ギヤハウジング２０には、入力シャフト２２が軸受２４
により回転可能に支持されている。入力シャフト２２は
円筒状を成し、ロッド２６を介してステアリングホイー
ル２８が接続されるとともに、その内部にはトーション
バー３０が配設されている。トーションバー３０の一端
部は入力シャフト２２に固定される一方、他端部は出力
シャフト３２に固定されている。

【０００９】出力シャフト３２にはピニオンギヤ３６が
形成されるとともに、ラック３８に噛み合わされ、ステ
アリングギヤ１４を構成している。ラック３８の両端に
は、図示しないタイロッドエンド，ナックルアームを介
して操舵車輪が接続されており、ステアリングホイール
２８によって入力シャフト２２が回転させられるとき、
トーションバー３０は弾性変形しつつ入力シャフト２２
の回転トルクを出力シャフト３２に伝達する。そして、
ピニオンギヤ３６が回転させられるとともにラック３８
が移動し、操舵車輪の向きがステアリングホイール２８
の操作方向と同じ向きに変えられる。

【００１０】ステアリングホイール２８に加えられる操
舵トルクは操舵トルク検出手段としての操舵トルクセン
サ４０により検出され、ステアリングホイール２８の操
舵角の角速度は操舵角速度検出手段としての操舵角速度
センサ４２により検出される。これらセンサ４０，４２
はいずれもロッド２６に設けられており、本実施例にお
いてセンサ４０，４２は、操舵車輪を右に回動させる場
合に検出値がいずれも正の値となり、左に回動させる場
合に負の値となるように構成されている。

【００１１】上記ラック３８のピニオン３６との噛み合
いから外れた両端部はラックチューブに軸方向に移動可
能に嵌合されており、その一方の端部とタイロッドエン
ドとの間にパワーピストン４６が同心状に固定され、パ
ワーシリンダ１８を構成している。

【００１２】上記入力シャフト２２とギヤハウジング２
０との間にはスリーブ５０が回転可能に嵌合されるとと
もに、図示しないピンによって出力シャフト３２に固定
されており、入力シャフト２２と共にロータリバルブ１
２を構成している。ロータリバルブ１２には、液通路５
４によってベーンポンプ５６が接続され、液通路５８に
よってリザーバタンク６０が接続されるとともに、液通
路６２によってパワーピストン４６の一方の側に形成さ
れた第一液圧室６６に接続され、液通路６８によって他
方の側に形成された第二液圧室７０に接続されている。

【００１３】ロータリバルブ１２は、通常、ベーンポン
プ５６，第一，第二液圧室６６，７０をいずれもリザー
バタンク６０に連通させており、第一，第二液圧室６
６，７０に液圧差が生ぜず、パワーピストン４６が移動
しないため助勢トルクは生じない。それに対し、ステア
リングホイール２８が操舵車輪を回動させるべく操作さ
れた場合には、入力シャフト２２が回転し、出力シャフ
ト３２の回転抵抗によりトーションバー３０がねじら
れ、入力シャフト２２とスリーブ５０との位相がずれ
る。そのため、第一液圧室６６あるいは第二液圧室７０
がベーンポンプ５６に連通させられ、パワーピストン４
６が移動して操舵トルクが助勢される。ロータリバルブ
１２，パワーシリンダ１８およびベーンポンプ５６が助
勢手段を構成しているのである。

【００１４】ギヤハウジング２０のロータリバルブ１２
とステアリングギヤ１４との間に、液圧反力装置１６が
設けられている。出力シャフト３２のトーションバー３
０が固定された部分は大径の円板部７４とされ、ギヤハ
ウジング２０に液密かつ回転可能に嵌合されている。円
板部７４には、４個のプランジャ７６が入力シャフト２
２の軸心に直角な方向に摺動可能に嵌合されている。こ
れら４個のプランジャ７６のうち、２個ずつのプランジ
ャ７６が同心に、かつ入力シャフト２２の軸心から外れ
た位置に嵌合されるとともに、入力シャフト２２に半径
方向外向きに形成された一対の突起７８，８０を両側か
ら挟んでおり、その背面に形成された反力室８２に供給
される液圧によって突起７８，８０側に付勢される。

【００１５】反力室８２は、液通路８６によってリザー
バタンク６０に接続されるとともに、この液通路８６
と、前記ロータリバルブ１２とベーンポンプ５６とを接
続する前記液通路５４との間には分流弁８８が設けら
れ、ベーンポンプ５６が吐出する作動液をロータリバル
ブ１２と反力室８２とに分けて供給するようにされてい
る。液通路８６の分流弁８８よりリザーバタンク６０側
の部分には、ソレノイドバルブ９０が設けられている。
ソレノイドバルブ９０は、ソレノイドの励磁電流の大き
さに応じて液通路８６の流量を絞るものである。

【００１６】ソレノイドバルブ９０の開度はソレノイド
の励磁電流が大きくなるほど大きくなり、分流弁８８か
ら反力室８２側に分けられた作動液がリザーバタンク６
０に容易に戻されるようになるため、反力室８２に加え
られる液圧が小さくなり、プランジャ７６が入力シャフ
ト２２に加える反力が小さくなって、操舵トルクの助勢
トルクは低減されず、軽快な操舵フィーリングが得られ
る。逆にソレノイドの励磁電流が小さくなるほど開度が
小さくなり、反力室８２に供給される液圧が高くなって
入力シャフト２２に加えられる反力が増大し、助勢トル
クが低減され、重く、安定した操舵フィーリングが得ら
れる。

【００１７】本パワーステアリング装置の制御は、パワ
ーステアリングコンピュータ１００によって行われる。
パワーステアリングコンピュータ１００には、操舵トル
クセンサ４０，操舵角速度センサ４２，車速センサ１０
４の検出値が入力され、その入力に基づいてソレノイド
バルブ９０のソレノイド励磁電流を出力する。ＲＯＭに
は、図３に示す車速とソレノイドバルブ９０の励磁基本
電流との関係を規定するマップが格納されている。図か
ら明らかなように、車速が高いほどソレノイド励磁基本
電流が小さくなるようにされており、結果的に、図５お
よび図６に示すように、車速が高い場合にはパワーシリ
ンダ１８の液圧が低くなり、操舵トルクが重くなって安
定した操舵フィーリングが得られる一方、車速が低い場
合にはパワーシリンダ１８の液圧が高くなり、操舵トル
クが軽くなって軽快な操舵フィーリングが得られる。

【００１８】ＲＯＭにはさらに、図４に示すように、操
舵トルク，操舵角速度に基づいて算出される値Ｘ（この
値Ｘについては後に詳述する）とソレノイド励磁補正電
流Ｙとの関係を規定するマップが格納されるとともに、
図１にフローチャートで示すソレノイドバルブ制御ルー
チンが格納されている。以下、このフローチャートに基
づいてソレノイドバルブ９０の制御について説明する。

【００１９】まず、ステップＳ１（以下、Ｓ１と略記す
る。他のステップについても同じ。）において車速セン
サ１０４から車速Ｖが読み込まれる。次いでＳ２が実行
され、前記ＲＯＭに格納された車速Ｖとソレノイド励磁
基本電流Ａｂとの関係を規定するマップから、車速Ｖに
対するソレノイド励磁基本電流Ａｂが演算される。続い
てＳ３が実行され、操舵トルクＴが読み込まれ、Ｓ４に
おいて操舵角速度Ｓが読み込まれた後、Ｓ５において操
舵トルクＴと操舵角速度Ｓとの積に負の定数ｋが掛けら
れ、ソレノイド励磁補正電流Ｙを算出するための値Ｘが
算出される。

【００２０】ステアリングホイール２８が運転者の意図
する方向に回転し、操舵車輪がステアリングホイール２
８の回転方向と同じ向きに回動する場合には、操舵トル
クＴの方向と操舵角速度Ｓの方向とは同じであり、それ
ら操舵トルクＴおよび操舵角速度Ｓの各値の正負の符号
は同じであって、その積は正の値となるが、定数ｋは負
の値であるため、Ｘは負の値となる。

【００２１】また、操舵車輪が運転者が意図する位置に
回動し、ステアリングホイール２８が回転位置に保持さ
れる状態になれば、操舵角速度Ｓが０になり、Ｘの値は
０となる。

【００２２】さらに、ステアリングホイール２８が運転
者の意図に反して回転する場合には、値Ｘは正の値にな
る。路面の凹凸，路面の摩擦係数の変化，障害物の存在
等により操舵車輪が運転者の意図に反して回動させられ
れば、操舵車輪側から加えられるトルクにより、ステア
リングホイール２８は運転者の意図に反して回転する。
操舵車輪が運転者の意図に反して回動する場合には、運
転者が意図する操舵方向とは逆向きに回動する場合と、
操舵方向に更に回動する場合とがあるが、いずれの場合
にもステアリングホイール２８は操舵車輪側から加えら
れるトルクにより、操舵車輪と同じ向きに回転するのに
対し、運転者はその回転を防止すべく修正操舵を行い、
ステアリングホイール２８を逆向きに回転させる向きの
操舵トルクを加えるため、操舵トルクＴと操舵角速度Ｓ
との向きが逆になり、それらの各検出値の符号が正負逆
になって積が負となり、値Ｘが正となるのである。

【００２３】値Ｘが算出されたならばＳ６が実行され、
前記ＲＯＭに格納された値Ｘとソレノイド励磁補正電流
Ｙとの関係を規定するマップに基づいてソレノイド励磁
補正電流Ｙが演算される。そして、Ｓ７において、先に
Ｓ２において算出したソレノイド励磁基本電流Ａｂにソ
レノイド励磁補正電流Ｙが加算されてソレノイド励磁電
流が算出され、ソレノイドバルブ９０に出力される。な
お、ソレノイド励磁電流は２００ｍＡを下限とし、８０
０ｍＡを上限として求められる。

【００２４】ステアリングホイール２８が運転者の意図
通りに回転操作されている場合には、値Ｘは負の値であ
るため、ソレノイド励磁補正電流Ｙは負の値となり、ソ
レノイド励磁電流はソレノイド励磁基本電流Ａｂより小
さくされる。ソレノイド励磁基本電流Ａｂは、補正電流
Ｙが引かれることにより、ちょうど車速Ｖに応じた助勢
トルクが得られる大きさに設定されており、適性な手応
えでステアリングホイール２８を操作することができ
る。

【００２５】また、操舵車輪を所望の位置へ回動させて
ステアリングホイール２８の操作を停止し、その位置に
保つ保舵状態になれば、値Ｘが０になるためソレノイド
励磁基本電流Ａｂは補正されず、そのままソレノイドバ
ルブ９０に供給される。ステアリングホイール２８を回
転位置に保つ保舵時には、回転操作時より大きい励磁電
流がソレノイドバルブ９０に供給され、助勢トルクが大
きくされるのであり、保舵に要する力が小さくて済む。
保舵時には操舵車輪は、元の位置に戻ろうとし、ステア
リングホイール２８に中立位置に戻す向きのトルクを加
えるため、ステアリングホイール２８を回転位置に保つ
には力が必要であるが、この力が軽減されるのである。

【００２６】さらに、ステアリングホイール２８が運転
者の意図に反して回転をし、値Ｘが正の値になる場合に
は、ソレノイド励磁補正電流Ｙが正の値になる。そのた
めソレノイド励磁電流はソレノイド励磁基本電流Ａｂよ
り大きくなって大きい助勢トルクが得られ、修正操舵が
容易となる。

【００２７】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、パワーステアリングコンピュータ１００の
ＲＯＭのＳ１〜Ｓ７を記憶する部分およびＣＰＵのそれ
らステップを実行する部分が助勢トルク制御手段を構成
しているのである。

【００２８】なお、ソレノイド励磁補正電流は、車速や
路面の摩擦係数等に応じて変更してもよい。例えば、車
速が低い場合には、操舵時の手応えが小さくてもよい
し、路面の凹凸等の影響を受けることが少なく、修正操
舵を行うにしてもその力は小さくて済むため、図４に示
すグラフにおいてソレノイド励磁補正電流の目盛値を小
さくし、車速が高い場合には目盛値を大きくするのであ
る。また、路面の摩擦係数が小さい場合には、操舵抵抗
が小さくなるため、ソレノイド励磁補正電流の目盛値を
大きくする。

【００２９】また、上記実施例において、値Ｘとソレノ
イド励磁補正電流Ｙとの関係は曲線によって連続的に規
定されていたが、図７に示すように直線によって段階的
に規定してもよい。

【００３０】その他、特許請求の範囲を逸脱することな
く、当業者の知識に基づいて種々の変形，改良を施した
態様で本発明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるパワーステアリング装
置を制御するコンピュータのＲＯＭに格納されたソレノ
イドバルブ制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図２】上記パワーステアリング装置を示す図である。

【図３】上記パワーステアリング装置のソレノイドバル
ブを励磁する励磁基本電流と車速との関係を示すグラフ
である。

【図４】上記ソレノイドバルブの基本電流を補正する励
磁補正電流を規定するためのグラフである。

【図５】上記パワーステアリング装置において得られる
操舵トルクとパワーシリンダの液圧との関係を車速の高
低により分けて示すグラフである。

【図６】上記パワーステアリング装置において得られる
車速と操舵トルクとの関係を示すグラフである。

【図７】ソレノイド励磁補正電流を規定する別の態様を
示すグラフである。

【符号の説明】

１２ ロータリバルブ １８ パワーシリンダ ２８ ステアリングホイール ４０ 操舵トルクセンサ ４２ 操舵角速度センサ ５６ ベーンポンプ １００ パワーステアリングコンピュータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールに加えられる操舵
   トルクを助勢する助勢手段を備えたパワーステアリング
   装置において、 前記ステアリングホイールの操舵角速度を検出する操舵
   角速度検出手段と、 前記ステアリングホイールの操舵トルクを前記操舵角速
   度と同方向を同符号として検出する操舵トルク検出手段
   と、 検出された操舵角速度と操舵トルクとの積が正の場合に
   は前記助勢トルクを小さくし、負の場合には助勢トルク
   を大きくする助勢トルク制御手段とを設けたことを特徴
   とするパワーステアリング装置。