JPH06340263A - 電子制御式パワーステアリング装置 - Google Patents

電子制御式パワーステアリング装置

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JPH06340263A
JPH06340263A JP5130363A JP13036393A JPH06340263A JP H06340263 A JPH06340263 A JP H06340263A JP 5130363 A JP5130363 A JP 5130363A JP 13036393 A JP13036393 A JP 13036393A JP H06340263 A JPH06340263 A JP H06340263A
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秀和 鈴木
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光彦 原良
Tadao Tanaka
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両の走行状態に応じて最適な操舵特性を得
ることのできる電子制御式パワーステアリング装置を提
供する。 【構成】 車両のステアリング機構における操舵アシス
ト量を電子制御する電子制御式パワーステアリング装置
において、車両の走行速度Ｖを検出する車速センサ４１
と、車両の操舵角haを検出する操舵角センサ５２を設
け、横加速度演算部５３が車速Ｖと操舵角haとから横加
速度ＧY を演算して更に車速Ｖを乗算した演算値Ｖ・Ｇ
Y を求め、この車速Ｖと演算値Ｖ・ＧY を入力条件（メ
ンバシップ関数）としてファジー演算部５４はファジィ
ルールに基づいて目標アシスト量を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は車両のステアリング機構
における操舵アシスト量を電子制御する電子制御式パワ
ーステアリング装置に関し、例えば、ファジィルールに
よりその目標アシスト量を設定するようにしたものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、ステアリングホイール（以下、ハ
ンドルという）を操作する力（以下、ハンドル操作力又
は操舵力という）をアシストするために、パワーステア
リング装置が普及している。このパワーステアリング装
置としては、油圧シリンダ機構を利用して油圧により操
舵アシストする油圧式パワーステアリング装置が一般的
に用いられているが、このほか、電動モータにより操舵
アシストする電動パワーステアリング装置も開発されて
いる。
【０００３】このようなパワーステアリング装置を用い
ることで、例えば、大型車や幅太タイヤを操舵輪に装着
した車両等の大きなハンドル操作力が要求される車両で
あっても、小さなハンドル操作力でハンドル操舵を行な
うことができ、所謂、ハンドルの重さが解消される。と
ころで、一般に、車庫入れ等の低速時にはハンドルをよ
り軽くすることで軽快に操作できるようにしたい。一
方、高速走行時にはハンドルがあまり軽いと走行が不安
定になってしまうので、重くすることで安定して操作で
きるようにしたい。そのため、車速に応じて低速時には
操舵アシスト量を多くし、中高速時には高速になるのに
伴って操舵アシスト量を少なくするようにした車速感応
型パワーステアリング装置が開発されている。
【０００４】このような車速感応型パワーステアリング
装置としては、車両に車速センサを設ける一方、油圧式
パワーステアリング装置の油圧系統の一部にパワーステ
アリングへの供給油圧を調整しうるバルブ等を設け、車
速センサで検出した車速に基づいてバルブ等の作動を電
子制御しながら、操舵アシスト量を調整するようにした
もの（これを電子制御式パワーステアリング装置とい
う）がある。
【０００５】図９に従来の電子制御式パワーステアリン
グ装置の一例を表すパワーステアリング用油圧制御部の
概略構成、図１０に図９のＸ−Ｘ断面、図１１に図９の
XI−XI断面を示す。
【０００６】図９乃至図１１に示すように、１１は図示
しないステアリングホイール（ハンドル）から操舵力を
受けるインプットシャフトであり、ケーシング１２内に
軸受により回転自在に支持されている。このインプット
シャフト１１の下端には図示しないブッシュ等を介して
ピニオンギヤ１３が相対回転自在に装着されている。ま
た、インプットシャフト１１の中空部内にはトーション
バー１４が内装されており、このトーションバー１４は
その上端がインプットシャフト１１にピンにより一体回
転できるように結合される一方、その下端はインプット
シャフト１１に対して拘束されずにフリーとなってい
る。
【０００７】インプットシャフト１１の下端のピニオン
ギヤ１３はトーションバー１４の下端とセレーション結
合しており、インプットシャフト１１に入力された操舵
力がトーションバー１４を介してピニオンギヤ１３に伝
達されるようになっている。このピニオンギヤ１３はラ
ック１５と噛み合っており、インプットシャフト１１に
よる操舵力がピニオンギヤ１３を介してラック１５に伝
わり、このラック１５を軸方向（図９において紙面直交
方向）に駆動することで図示しない車輪の操舵を行うこ
とができるようになっている。
【０００８】ケーシング１２内において、インプットシ
ャフト１１側とピニオンギヤ１３側との間にはロータリ
バルブ１６が介装されており、このロータリバルブ１６
はインプットシャフト１１とピニオンギヤ１３との周方
向の位相差に応じて開閉するようになっている。そし
て、このロータリバルブ１６には外部に設けられたオイ
ルポンプ１７の作動油供給管１８及びオイルリザーバ１
９の作動油排出管２０が接続されている。一方、２１は
パワーステアリング用油圧シリンダであり、この油圧シ
リンダ２１は車体側の所定の部材に設置された中空のシ
リンダ２２内にピストン２３が軸方向移動自在に支持さ
れて構成され、このピストン２３のピストン軸２４は前
述したラック１５の途中に固結されている。そして、ピ
ストン２３はシリンダ２２内を左右に仕切り、油室２
５，２６を形成している。
【０００９】従って、インプットシャフト１１に操舵力
が入力されると、インプットシャフト１１は剛であって
殆ど捩じりを生じないが、トーションバー１４は捩じれ
を生じながらピニオンギヤ１３に操舵力を伝達する。す
ると、このピニオンギヤ１３がインプットシャフト１１
に対して操舵側へ位相差を生じるようになり、この位相
差に応じてロータリバルブ１６が駆動する。そして、こ
のロータリバルブ１６の開閉に応じてオイルポンプ１７
から作動油供給管１８を介して油圧シリンダ２２の左右
の油室２５，２６に作動油の供給が行われることで、操
舵アシスト力がラック１５に与えられ、操舵方向へ所要
の操舵アシスト力が生じるようになっている。
【００１０】また、ケーシング１２内において、インプ
ットシャフト１１の下部外周には、操舵時に操舵反力を
与えて操舵力（操舵手応え）を増大させる反力プランジ
ャ２７が設けられている。この反力プランジャ２７はイ
ンプットシャフト１１の外周を包囲するように複数個設
けられており、油圧制御バルブ２８の制御を通じて供給
された油圧を受け、この油圧に応じてインプットシャフ
ト１１を拘束して操舵反力を与えるようになっている。
【００１１】即ち、反力プランジャ２７はインプットシ
ャフト１１の外周を包囲するようにケーシング１２に均
等間隔で４個設けられており、その外端部側にチャンバ
２９が形成されると共にリターン用オリフィス３０が設
けられている。一方、油圧制御バルブ１８はケーシング
１２内においてインプットシャフト１１の側方に隣接し
てこれと平行をなして設けられている。この油圧制御バ
ルブ２８において、ケーシング１２内にはスプール３１
が上下に移動自在に設けられており、且つ、このスプー
ル３１は上部に設けられたスプリング３２によって下方
に付勢支持されている。また、スプール３１の下部外周
片にはソレノイド３３が設けられており、このスプール
３１にはソレノイド３３を励磁することで上方への軸力
が与えられるようになっている。
【００１２】このスプール３１にはオイルリザーバ１９
の作動油排出管２０に通じる油路３４，３５とオイルポ
ンプ１７の作動油供給管１８に通じうる環状油路３６と
が形成されると共に、反力プランジャ２７のチャンバ２
９に作動油給排管３７を介して通じる環状油路３８と環
状油路３６，３８を相互に連通する油路３９とが形成さ
れている。従って、通常、ソレノイド３３の消磁状態で
は、スプール３１が下降位置にあって作動油供給管１８
と環状油路３６とは連通している。そのため、オイルポ
ンプ１７から作動油供給管１８を介して油圧制御バルブ
２８に供給された作動油は、環状油路３６から油路３
９、環状油路３８を通じて反力プランジャ２７のチャン
バ２９に供給されるようになっている。一方、ソレノイ
ド３３の励磁状態では、スプール３１が上昇位置にあっ
て作動油供給管１８と環状油路３６とは連通していな
い。そのため、オイルポンプ１７から作動油供給管１８
を介して油圧制御バルブ２８に供給された作動油は、反
力プランジャ２７のチャンバ２９には供給されないよう
になっている。
【００１３】このようにソレノイド３３に与える電流を
調整することで、操舵アシスト特性を制御することがで
きる。また、ソレノイド３３を制御するコントロールユ
ニット（ＣＵ）４０には車速センサ４１、エンジン回転
数センサ４２等が接続されており、コントロールユニッ
ト４０はこれらからの出力信号に基づいて、ソレノイド
３３に与える電流量を設定してソレノイド３３を制御す
ることができるようになっている。
【００１４】而して、例えば、車両の据え切り時や低速
走行操舵時には、ソレノイド３３に最大電流を与えるよ
うにする。これにより、スプール３１が最も上昇して環
状油路３６がオイルポンプ１７の作動油供給管１８と連
通しなくなり、反力プランジャ２７のチャンバ２９への
オイル供給が行なわれなくなる。従って、この反力プラ
ンジャ２７によりインプットシャフト１１は拘束されな
くなり、ハンドルを軽快に操舵することができる。
【００１５】そして、例えば、車両の中高速走行時に
は、車速の増加に応じてソレノイド３３に与える電流を
減少させていく。すると、ハンドルの中立時には、スプ
ール３１の軸力が電流現象に伴って低下し、これに伴い
スプール３１が降下して環状油路３６がオイルポンプ１
７の作動油供給管１８と連通するようになり、反力プラ
ンジャ２７のチャンバ２９へオイル供給が行なわれるよ
うになる。従って、反力プランジャ２７によりインプッ
トシャフト１１は拘束されるので、ハンドルが中立に保
持される。そして、この中立状態でハンドルを微小に操
舵すると、オイルポンプ１７の出力が上昇しようとする
が、この吐出圧は油圧制御バルブ２８でほとんど制御さ
れることなく反力プランジャ２７のチャンバ２９に作用
する。そのため、ハンドルの中立状態の近傍では、操舵
力が増してハンドル中立手応えを十分に得ることがで
き、中立状態でのハンドル安定感が増加するようになっ
ている。
【００１６】また、この中高速走行時に操舵する際、通
常の操舵範囲内では、ハンドルの操舵に応じて（操舵力
の増大に応じて）オイルポンプ１７の出力が上昇し、操
舵アシストを増大させるように作用する。一方で、オイ
ルポンプ１７の吐出圧が油圧制御バルブ２８で制御され
ながら反力プランジャ２７のチャンバ２９に作用する。
従って、この反力プランジャ２７によりインプットシャ
フト１１は拘束され、操舵手応え（操舵力）を増大させ
ることができる。
【００１７】この結果、中高速走行操舵時には、据え切
り時や低速走行操舵時に比べて反力プランジャ２７の作
用する分だけ操舵力が増大する。つまり、操舵手応えが
大きくなって安定した操舵フィーリングが得られる。特
に、車速の増加に応じてソレノイド３３に与える電流を
減少させていることで、高速になるほど操舵アシストが
減少して操舵力（操舵手応え）が大きくなり、より安定
した操舵フィーリングを得ることができる。
【００１８】また、ソレノイド３３を制御するコントロ
ールユニット４０には車速センサ４１とエンジン回転数
センサ４２が接続されており、車速信号とエンジン回転
信号から検出系統などの異常を検知し、ソレノイド３３
をオフにするなどしてフェイルセーフ制御を行うことが
できるようになっている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、パワーステ
アリング装置において、実際には、車両の走行状態、つ
まり、直進走行であるか旋回走行であるか、また、加速
時であるか制動時であるか等によって要求される操舵力
特性が異なるものである。しかしながら、前述した従来
の電子制御式パワーステアリング装置にあっては、単
に、車速に対応して操舵アシスト量の制御を行っている
ので、常に最適な操舵フィーリングを得ることができな
い。
【００２０】例えば、直線走行中の車両がコーナーに進
入したとき、ドライバはこのときの車両を適切な操舵力
変化により把握できるようにある程度重みのある操舵力
を望むものである。即ち、車両が加速しながらコーナー
に進入したときには、ドライバがこのときの車両の走行
状態を適切に把握できるように、ある程度重みのある操
舵力特性としたい。しかし、従来の電子制御式パワース
テアリング装置では、加速したことで車速が上昇するの
で、ハンドルの操舵アシスト量が減少して操舵力特性が
やや重くはなるものの、十分な重みが与えられていない
場合が多い。
【００２１】また、車両が減速しながらコーナーに進入
したときには、ドライバはこのときの車両の走行状態を
適切に把握できるようにすることを考慮して、やや重み
のある操舵力特性としたい。しかし、従来の電子制御式
パワーステアリング装置では、減速したことで車速が低
下するので、ハンドルの操舵アシスト量が増加して操舵
力特性が軽くなってしまう。更に、車両が等速でコーナ
ーに進入したときには、ドライバがこのときの車両の走
行状態を適切に把握できるように、少し重みのある操舵
力特性としたい。しかし、従来の電子制御式パワーステ
アリング装置では、車速が変化しないので、ハンドルの
操舵アシスト量はそのままで操舵力特性は変化しない。
なお、ここで、「少し」とは、「やや」よりも程度の大
きい状態を表すものとする。
【００２２】なお、電子制御式パワーステアリング装置
としては前述したものの他に、ハンドルの操舵方向の信
号と車両の車高値の信号とからファジィルールに従って
アシスト量を変化させるパワーステアリング装置が、特
開平２−１７１３８４において開示されている。また、
ハンドルの操舵方向の信号と車両内の温度の信号とから
ファジィルールに従ってアシスト量を変化させるパワー
ステアリング装置が、特開平２−１７１３８５において
開示されている。
【００２３】しかし、これらのパワーステアリング装置
にあっても、前述したように、直線走行中からコーナー
に進入したときの車両の走行状態を適切に把握できるよ
うにハンドルの操舵アシスト量を制御することはでき
ず、常に最適な操舵フィーリングを得ることができない
という問題がある。
【００２４】そこで、本出願人は上述した問題点を解決
するためのファジィ制御式電子制御パワーステアリング
装置をすでに特願平４−２５３１７３号（平成４年９月
２２日）として出願している。
【００２５】このファジィ制御式電子制御パワーステア
リング装置（特願平４−２５３１７３号）は電子制御時
の目標アシスト量を設定する目標アシスト量設定手段を
備え、この目標アシスト量設定手段が車両の走行速度並
びに横加速度を入力条件としてファジィルールに基づい
て目標アシスト量を設定するものであり、具体的には、
目標アシスト量設定手段が車両の走行速度を評価するメ
ンバシップ関数と車両に生じる横加速度を評価するメン
バシップ関数とを用い、車両の走行速度の増加に伴って
目標アシスト量を低減すると共に横加速度の増加に伴っ
て目標アシスト量を低減するファジィルールに基づいて
目標アシスト量を設定するように構成されている。
【００２６】ところが、このファジィ制御式電子制御パ
ワーステアリング装置にあっては、車両の高速走行時の
操舵の安定性を十分に得ることができなかった。即ち、
ハンドルは車両の中速走行時に比べて高速走行時の方が
操舵の安定性を図るために重く（アシスト量を小さく）
設定する必要がある。しかし、このパワーステアリング
装置は、車両の走行速度の変化に伴って目標アシスト量
を増減すると共に車両に生じる横加速度の変化に伴って
目標アシスト量を増減している。そのため、車両の高速
走行時に操舵角が少なくなって横加速度が減少したとき
に、目標アシスト量設定手段は車両に生じる横加速度の
減少により目標アシスト量を増加させ、ハンドルをやや
軽くしており、これによって車両の高速走行時の操舵操
作感が不十分となってしまう。このパワーステアリング
装置において、車速域（高速−低速）に応じて横加速度
のルールを変化させることで、車両の高速走行時に十分
な操舵操作感を得ることができるが、これによってメン
バシップ関数及びファジィルール数が増加して制御が複
雑なものとなってしまう。
【００２７】本発明は、上述の問題点を解決するもので
あって、車両の走行状態に応じて最適な操舵特性を得る
ことのできる電子制御式パワーステアリング装置を提供
することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の電子制御式パワーステアリング装置は、車
両のステアリング機構における操舵アシスト量を電子制
御する電子制御式パワーステアリング装置において、車
両の走行速度を検出する車速検出手段と、車両の横加速
度を検出する横加速度検出手段と、前記車両の走行速度
並びに該走行速度に前記横加速度を乗算した演算値を入
力条件として目標アシスト量を設定する目標アシスト量
設定手段とを具えたことを特徴とするものである。
【００２９】また、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置は、車両のステアリング機構における操舵アシ
スト量を電子制御する電子制御式パワーステアリング装
置において、車両の走行速度を検出する車速検出手段
と、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、前
記車両の走行速度並びに該走行速度に前記横加速度を乗
算した演算値を入力条件としてファジィルールに基づい
て目標アシスト量を設定する目標アシスト量設定手段と
を具えたことを特徴とするものである。
【００３０】また、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置は、請求項２記載の電子制御式パワーステアリ
ング装置において、目標アシスト量設定手段を、車両の
走行速度を評価するメンバシップ関数と車両の走行速度
に横加速度を乗算した演算値を評価するメンバシップ関
数とを用い、前記車両の走行速度の増加に伴って前記目
標アシスト量を低減すると共に走行速度と横加速度との
乗算値の増加に伴って前記目標アシスト量を低減するフ
ァジィルールに基づいて前記目標アシスト量を設定する
ように構成したことを特徴とするものである。
【００３１】また、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置は、請求項１記載の電子制御式パワーステアリ
ング装置において、横加速度検出手段を、車両に装着さ
れた車速センサの検出結果と操舵角センサの検出結果に
基づいて演算することで前記横加速度を求めるように構
成したことを特徴とするものである。
【００３２】
【作用】車速検出手段は車両の走行速度を検出し、ま
た、横加速度検出手段は車両の横加速度を検出し、目標
アシスト量設定手段がその車両の走行速度と走行速度に
横加速度を乗算した演算値とを入力条件として目標アシ
スト量を設定することで、車両の走行旋回状態に応じて
最適な操舵特性が得られる。そして、その入力条件とし
て走行速度に横加速度を乗算した演算値を用いたこと
で、車両の高速走行状態における操舵操作の安定度が向
上する。
【００３３】また、目標アシスト量設定手段がその車両
の走行速度と走行速度に横加速度を乗算した演算値とを
入力条件としてファジィルールに基づいて目標アシスト
量を設定することで、少ないルール数で細かい制御が可
能となる。
【００３４】目標アシスト量設定手段は、車両の走行速
度を評価するメンバシップ関数と車両の走行速度に横加
速度を乗算した演算値を評価するメンバシップ関数とを
用い、車両の走行速度の増加に伴って目標アシスト量を
低減すると共に演算値の増加に伴って目標アシスト量を
低減するファジィルールによって目標アシスト量を設定
する。従って、車速や横加速度の増加に応じて操舵アシ
スト量が低減されることで、高速になるほど操舵力特性
が重くなって操舵操作感が安定したものになり、また、
急な旋回ほど操舵力特性が重くなって旋回の度合いに応
じた操舵感を得られ、運転者が旋回状況を把握できる。
【００３５】横加速度を車速センサと操舵角センサの検
出結果に基づいて演算するようにしたことで、車速検出
手段及び操舵角検出手段を他の制御等のために既に備え
ている車両では部品の追加が抑制される。
【００３６】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。
【００３７】
【実施例】図１に本発明の電子制御式パワーステアリン
グ装置の一実施例に係るパワーステアリング用油圧制御
部の概略構成、図２にファジィ制御に用いる車速のメン
バシップ関数を表すグラフ、図３にファジィ制御に用い
る車速×横加速度のメンバシップ関数を表すグラフ、図
４に各メンバシップ関数の適合度からパワーステアリン
グアシスト量を重心法により求める演算処理を表すグラ
フ、図５にファジィ制御を表すフローチャート、図６及
び図７に車速及び車速×横加速度の各メンバシップ関数
から重心法によりアシスト量を求める演算処理の具体的
な制御例、図８に本実施例のファジィ制御による操舵リ
ニアリティに関する効果を表すグラフを示す。なお、従
来と同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重
複する説明は省略する。
【００３８】本実施例の電子制御式パワーステアリング
装置はファジィ推論によってパワーステアリング用油圧
制御部を制御するものであるが、電子制御式パワーステ
アリング装置の機械的な部分（ハード構成）は、前述し
た従来例のものとほぼ同様に構成されているものであ
り、その点については簡単に説明する。
【００３９】図１に示すように、インプットシャフト１
１は図示しないステアリングホイール（ハンドル）から
操舵力を受けるもであり、ケーシング１２内に回転自在
に支持されている。このインプットシャフト１１の下端
にはピニオンギヤ１３が相対回転自在に装着されてお
り、また、インプットシャフト１１の中空部内にはトー
ションバー１４が内装され、その上端のみがインプット
シャフト１１に結合されている。ピニオンギヤ１３はト
ーションバー１４の下端とセレーション結合し、且つ、
このピニオンギヤ１３はラック１５と噛み合っており、
インプットシャフト１１による操舵力がトーションバー
１４を介してピニオンギヤ１３に伝達され、更に、ラッ
ク１５に伝わり、このラック１５を軸方向に駆動するこ
とで車輪の操舵を行うことができるようになっている。
【００４０】ケーシング１２内のロータリバルブ１６は
インプットシャフト１１とピニオンギヤ１３との周方向
の位相差に応じて開閉するようになっており、オイルポ
ンプ１７の作動油供給管１８及びオイルリザーバ１９の
作動油排出管２０が接続されている。一方、パワーステ
アリング用油圧シリンダ２１はシリンダ２２内にピスト
ン２３が軸方向移動自在に支持されて構成され、このピ
ストン２３のピストン軸２４はラック１５の途中に固結
されている。そして、ピストン２３はシリンダ２２内を
左右に仕切り、油室２５，２６を形成している。
【００４１】従って、インプットシャフト１１に操舵力
が入力されると、トーションバー１４が捩じれを生じな
がらピニオンギヤ１３に操舵力を伝達し、ピニオンギヤ
１３がインプットシャフト１１に対して操舵側へ位相差
を生じるようになり、この位相差に応じてロータリバル
ブ１６が駆動する。そして、このロータリバルブ１６の
開閉に応じてオイルポンプ１７から作動油が油圧シリン
ダ２２の各油室２５，２６に供給されることで、操舵ア
シスト力がラック１５に与えられ、操舵方向へ所要の操
舵アシスト力が生じるようになっている。
【００４２】また、インプットシャフト１１の下部外周
には操舵時に操舵反力を与えて操舵力（操舵手応え）を
増大させる反力プランジャ２７が設けられており、油圧
制御バルブ２８の制御によってインプットシャフト１１
を拘束して操舵反力を与えるようになっている。即ち、
反力プランジャ２７はインプットシャフト１１の外周を
包囲するように本実施例ではケーシング１２に均等間隔
で４個設けられており、その外端部側にチャンバ２９が
形成されている。一方、油圧制御バルブ２８はケーシン
グ１２内においてインプットシャフト１１の側方に隣接
してこれと平行をなして設けられている。この油圧制御
バルブ１８において、ケーシング１２内にはスプール３
１が上下に移動自在に設けられており、且つ、このスプ
ール３１は上部に設けられたスプリング３２によって下
方に付勢支持されている。また、スプール３１の下部外
周片にはソレノイド３３が設けられており、このスプー
ル３１にはソレノイド３３を励磁することで上方への軸
力が与えられるようになっている。
【００４３】このスプール３１にはオイルリザーバ１９
の作動油排出管２０に通じる油路３４，３５とオイルポ
ンプ１７の作動油供給管１８に通じうる環状油路３６と
が形成されると共に、反力プランジャ２７のチャンバ２
９に作動油給排管３７を介して通じる環状油路３８と環
状油路３６，３８を相互に連通する油路３９とが形成さ
れている。従って、ソレノイド３３の消磁状態では、ス
プール３１が下降位置にあって作動油供給管１８と環状
油路３６とは連通しており、作動油はオイルポンプ１７
から作動油供給管１８を介して油圧制御バルブ２８に供
給され、環状油路３６から油路３９、環状油路３８を通
じて反力プランジャ２７のチャンバ２９に供給される。
一方、ソレノイド３３の励磁状態では、スプール３１が
上昇位置にあって作動油供給管１８と環状油路３６とは
連通しておらず、作動油は油圧制御バルブ２８には供給
されない。
【００４４】このような油圧制御バルブ２８はコントロ
ールユニット（ＣＵ）５１によって制御されるようにな
っている。即ち、このコントロールユニット５１には車
速センサ４１、並びに操舵角センサ５２、エンジン回転
数センサ４２等が接続されている。このコントロールユ
ニット５１は横加速度演算部５３とファジィ演算により
目標アシスト量を設定するファジィ演算部５４とを有し
ている。そして、コントロールユニット５１において、
横加速度演算部５３では、車速センサ４１から入力され
た車速Ｖと操舵角センサ５２から入力された操舵角haと
に基づいて車両に生じる横加速度ＧY を算出する。更
に、横加速度演算部５３では、車速Ｖに算出された横加
速度ＧY を乗算して演算値Ｖ・ＧY を求め、ファジィ演
算部５４に出力する。ファジィ演算部５４では、車速セ
ンサ４１から入力された車速Ｖと横加速度演算部５３か
ら入力された演算値Ｖ・ＧY とからファジィ演算を行
い、その演算結果を油圧制御バルブ２８に出力し、ソレ
ノイド３３に与える電流量を設定してソレノイド３３を
制御するようになっている。
【００４５】このファジィ演算部５４では、図２に示す
ように、車速Ｖから走行状態に関する適合度（グレー
ド）を求めるメンバシップ関数と、図３に示すように、
車速Ｖに横加速度ＧY を乗算した演算値Ｖ・ＧY に関す
る適合度を求めるメンバシップ関数とを適用し、車両の
走行状態における車速Ｖの適合度及び演算値Ｖ・ＧY の
適合度をそれぞれ求める。そして、これらの適合度か
ら、図４に示すように、台集合を示すグラフから重心法
によって制御量、即ち、操舵アシスト量を決定し、ソレ
ノイド３３に与える電流量を制御するようになってい
る。
【００４６】本実施例では、車速Ｖのメンバシップ関数
として走行状態を、図２に示すように、３段階の状態に
分け、車速Ｖが０〜７５km／ｈを「低速走行モード」、
３０〜１２０km／ｈを「中速走行モード」、７５km／ｈ
以上を「高速走行モード」と設定しており、これらのモ
ードに対する適合度を車速Ｖに対応して決定する。一
方、アシスト制御量の評価を、図４に示すように、３段
階の状態に分け、「Ｓ（スモール）」、「Ｍ（ミディア
ム）」、「Ｂ（ビッグ）」と設定しており、評価Ｓでは
アシスト量を１００％とし、評価Ｂではアシスト量を０
％としている。
【００４７】そして、車速Ｖのメンバシップ関数の低速
走行モードに関してはアシスト制御量の評価Ｓ、また、
中速走行モードに関しては評価Ｍ、高速走行モードに関
しては評価Ｂというようにそれぞれ対応させている。即
ち、車速Ｖが上昇すると操舵アシスト量を低減してハン
ドルを重くする、というルールを設定している。
【００４８】また、車速Ｖに横加速度ＧY を乗算した演
算値Ｖ・ＧY のメンバシップ関数として走行状態を、図
３に示すように、演算値Ｖ・ＧY が０〜１００Ｇkm／ｈ
の領域までは、演算値Ｖ・ＧY の増大に応じて適合度が
リニアに増大し、演算値Ｖ・ＧY が１００Ｇkm／ｈ以上
の領域では、演算値Ｖ・ＧY の増大によらず適合度が一
定となるように設定されている。そして、この演算値Ｖ
・ＧY のメンバシップ関数は、その適合度に応じてアシ
スト制御量の評価Ｂに対応させている。即ち、演算値Ｖ
・ＧY が上昇すると操舵アシスト量を低減してハンドル
を重くする、というルールを設定している。
【００４９】このように求められた車速Ｖの適合度と演
算値Ｖ・ＧY の適合度とから、図４に示す演算処理のグ
ラフを用いて重心法により目標アシスト量を得ることが
できるようになっている。
【００５０】ここで、上述した本実施例の電子制御式パ
ワーステアリング装置において、コントロールユニット
５１による制御手順を図５のフローチャートに基づいて
説明する。
【００５１】図５に示すように、まず、ステップＳ１に
おいて、車速センサ４１は走行中の車両の走行速度Ｖを
検出し、車速のセンサ信号をＣＵ５１（横加速度演算部
５３及びファジィ演算部５４）に出力してステップＳ２
に移行する。ステップＳ２において、操舵角センサ５２
は車両の操舵角haを検出し、操舵角のセンサ信号をＣＵ
５１（横加速度演算部５３）に出力してステップＳ３に
移行する。ステップＳ３では、ＣＵ５１が車速Ｖと操舵
角haのセンサ信号としてのアナログ信号をデジタル信号
に変換処理し、横加速度演算部５３にて車速Ｖと操舵角
haとに基づいて車両に生じる横加速度ＧY を算出する。
更に、ステップＳ４では、車速Ｖに横加速度ＧY を乗算
して演算値Ｖ・ＧY を求める。
【００５２】そして、ステップＳ５において、ファジィ
演算部５４で、図２に示すメンバシップ関数のグラフか
ら車速Ｖの走行状態に関する適合度を求め、且つ、図３
に示すメンバシップ関数のグラフから演算値Ｖ・ＧY の
走行状態に関する適合度を求める。そして、ステップＳ
６では、これらの各適合度から、図４に示す演算処理の
グラフを用いて重心法により目標とするアシスト量を決
定する。更に、ステップＳ７において、この目標アシス
ト量を対応する油圧制御バルブ２８のソレノイド３３に
与える電流量に変換し、ステップＳ８にて、操舵アシス
ト量を制御するこの電流量を駆動回路、つまり、油圧制
御バルブ２８のソレノイド３３に出力する。
【００５３】ここで、図６及び図７に示す重心法により
アシスト量を求める演算処理に基づいて具体的な車両の
走行状態におけるファジィ制御について説明する。例え
ば、車速Ｖが７５km／ｈで直進走行の状態から、車速Ｖ
が６０km／ｈで旋回を開始した状況を考える。この状況
は中速走行モードにおいて、減速しながらコーナーに進
入した状況に相当する。そして、この場合、車速Ｖが７
５km／ｈで直進走行しているときの横加速度ＧY は０Ｇ
であり、車速Ｖが６０km／ｈで旋回走行しているときの
横加速度ＧY は０．５５Ｇ程度となっている。
【００５４】従って、図６に示すように、車速Ｖが７５
km／ｈのときには、中速走行モードでの適合度が１とな
り、中速走行モードに対応するアシスト制御量の評価は
Ｍとなる。また、このときの横加速度ＧY は０Ｇである
ので演算値Ｖ・ＧY も０Ｇ・km／ｈであって適合度は０
となる。一方、図７に示すように、車速Ｖが６０km／ｈ
になると、中速走行モードでの適合度が０．６７、低速
走行モードでの適合度が０．３３となり、中速走行に対
応するアシスト制御量の評価はＭ、低速走行に対応する
アシスト制御量の評価はＳとなる。また、このときの横
加速度ＧY は０．５５Ｇであり、車速Ｖ（６０km／ｈ）
にこの横加速度ＧY （０．５５Ｇ）を乗算した演算値Ｖ
・ＧY は３３Ｇkm／ｈとなって、適合度は０．３３とな
る。
【００５５】そして、このようにして求めた車速Ｖ及び
演算値Ｖ・ＧY の適合度から重心法により、即ち、適合
度に対応する総和面積の重心位置を求めて目標とするア
シスト量を決定する。即ち、車速Ｖが７５km／ｈでの直
線走行状態では、図６に示すように、車速Ｖに関するア
シスト制御量の評価はＭでその適合度は１であり、演算
値Ｖ・ＧY に関してはその値が０である。従って、アシ
スト量は５０％となる。一方、車速Ｖが６０km／ｈでの
旋回走行状態では、図７に示すように、車速Ｖに関する
アシスト制御量の評価はＭでその適合度は０．６７であ
ると共に評価Ｓでその適合度は０．３３であり、演算値
Ｖ・ＧY に関するアシスト制御量の評価はＢでその適合
度は０．３３である。従って、アシスト量は５０％とな
る。
【００５６】このように車両が車速Ｖ＝７５km／ｈで直
進走行の状態から車速Ｖ＝６０km／ｈで旋回を開始した
場合、車速Ｖは低下するが、横加速度ＧY は上昇するの
で、パワーステアリングの操舵アシスト量は５０％と変
わらないのである。即ち、車両が減速していると、車速
Ｖは低下するので一般的にはパワーステアリングの操舵
アシスト量を増加してハンドルを軽くしている。しか
し、このときは車両がコーナーに進入しているので、横
加速度ＧY が作用することとなってハンドル操舵が困難
となる虞がある。従って、本実施例では、この車両に作
用する横加速度Ｇ Y をメンバシップ関数として適用する
ことで、車両が減速しながらコーナーに進入したときに
は、横加速度ＧY の増減によりパワーステアリングの操
舵アシスト量を低減してハンドルを通常よりやや重たく
しているのである。
【００５７】なお、車両が加速しながらコーナーに進入
した場合には、その加速に応じて車速Ｖが増加すること
と横加速度ＧY が増加したことで、パワーステアリング
の操舵アシスト量を低減が重合されるので、ハンドルが
重たくなる。
【００５８】以上のように、本実施例の電子制御式パワ
ーステアリング装置にあっては、車速Ｖの増減のほか
に、この車速Ｖに横加速度ＧY を乗算した演算値Ｖ・Ｇ
Y をメンバシップ関数として適用し、これらのメンバシ
ップ関数に対応してファジィ推論によって操舵アシスト
量が制御されるので、車両によるコーナーへの進入時に
は、横加速度ＧY （操舵角）が大きくなることからアシ
スト量の減少度合が増加して、この分だけハンドルが重
たくなる。従って、車速状態が違ってもコーナーの進入
時には、常に、ドライバがコーナーへの進入をハンドル
で実感しながら操縦できるのである。また、横加速度Ｇ
Y に関するメンバシップ関数にこの横加速度ＧY に対し
て適合度がリニアに変化する操舵リニアリティ領域が設
けられているので、操舵リニアリティが確保される。
【００５９】また、本実施例の電子制御式パワーステア
リング装置にあっては、操舵アシスト量を制御するメン
バシップ関数として車速Ｖと横加速度ＧY とを乗算した
演算値Ｖ・ＧY を適用したので、車両の高速走行時にお
いて、操舵角が少なくなって横加速度ＧY が減少しても
車速Ｖが十分に大きいので、演算値Ｖ・ＧY の大幅な低
下はなくなり、目標アシスト量の大幅な増加はなく、ハ
ンドルはそれほど軽くはならない。そのため、車両の高
速走行時における操舵操作感が十分に保たれ、ハンドル
操舵操作の安定度が向上される。
【００６０】更に、本実施例の電子制御式パワーステア
リング装置にあっては、ファジィ推論により、「車速Ｖ
が上昇すると操舵アシスト量を低減してハンドルを重く
する」というルールと、「演算値Ｖ・ＧY が上昇すると
操舵アシスト量を低減してハンドルを重くする」という
２つのルールに基づいて操舵アシスト量を制御すること
で、少ないルール数でより細かい制御を可能とすること
ができる。
【００６１】ここで、このような本実施例の電子制御式
パワーステアリング装置を車両に適用した場合につい
て、ハンドル操舵力及び戻り感を実験に基づいて具体的
に評価する。即ち、操舵リニアリティ特性については図
８のグラフに示すようなものとなる。この図８におい
て、横軸は操舵角、縦軸は操舵力を示しており、実線は
本実施例の電子制御式パワーステアリング装置（ＥＰ
Ｓ）の特性を示し、破線は従来の電子制御式パワーステ
アリング装置（ＥＰＳ）の特性を示している。
【００６２】図８に実線で示すように、本実施例のＥＰ
Ｓは、従来のＥＰＳに比べて操舵角の大きい領域まで、
つまり、車両に生じる横加速度ＧY の大きい領域まで広
い領域にわたって比較的リニアな操舵特性が得られる。
これは、横加速度ＧY に関するメンバシップ関数におけ
る操舵リニアリティ領域に対応して得られるものであ
る。また、操舵の中立付近では従来のものに比べて傾き
がやや急になっており、この領域での操舵反力が増大し
て操舵中立感が向上し、ハンドル戻り感も向上する。
【００６３】なお、上述の実施例において、電子制御式
パワーステアリング装置の制御系を油圧式として説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、モータ
を使用した電動式パワーステアリング装置に適用しても
同様の効果を奏することができるものであり、また、電
子制御式パワーステアリング装置の機械系も上述の実施
例に限定されるものではなく、いずれのものに対しても
適用することができるものである。
【００６４】また、上述の実施例において、コントロー
ルユニット５１に横加速度演算部５３を設け、この横加
速度演算部５３が車速センサ４１から入力された車速Ｖ
と操舵角センサ５２から入力された操舵角haとに基づい
て車両に生じる横加速度ＧYを算出するようにしたが、
車両に横加速度検出センサを装着してこの横加速度Ｇ Y
を直接測定してもよいものである。更に、車速Ｖ及び横
加速度ＧY の演算値Ｖ・ＧY のメンバシップ関数、並び
に操舵アシスト量の評価をそれぞれ３段階に分けたが、
例えば５段階でもよい。そして、この操舵アシスト量を
重心法により求めたが、最大平均法や高さ法（スケルト
ン法）、面積法などによって求めてもよいものである。
【００６５】更に、上述の実施例では、コントロールユ
ニット（目標アシスト量設定手段）５１がファジィルー
ルに基づいて目標アシスト量を設定するようにしたが、
その他の制御手段に基づいて目標アシスト量を設定して
もよいものである。
【００６６】
【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに、本発明の電子制御式パワーステアリング装置によ
れば、車速検出手段により車両の走行速度を検出すると
共に横加速度検出手段により車両の横加速度を検出し、
目標アシスト量設定手段が車両の走行速度並びに走行速
度に横加速度を乗算した演算値を入力条件として目標ア
シスト量を設定するようにしたので、旋回状況に応じて
操舵力の制御が可能となって操舵フィーリングを向上す
ることができ、車両の走行旋回状態に応じて最適な操舵
特性が得られ、且つ、その入力条件として走行速度に横
加速度を乗算した演算値を用いたことで、車両の高速走
行状態における操舵操作の安定度を向上することができ
る。
【００６７】また、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置によれば、目標アシスト量設定手段が車両の走
行速度並びに走行速度に横加速度を乗算した演算値を入
力条件としてファジィルールに基づいて目標アシスト量
を設定するようにしたので、少ないルール数で細かい操
舵制御が可能となり、車速に応じて安定感と扱いやすさ
とをバランスさせた操舵フィーリングが得られると共に
操舵リニアリティが増して運転者が車両の走行状況を把
握できるようになり、操舵性能を向上することができ
る。
【００６８】更に、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置によれば、目標アシスト量設定手段が、車両の
走行速度を評価するメンバシップ関数と車両の走行速度
に横加速度を乗算した演算値を評価するメンバシップ関
数とを用い、車両の走行速度の増加に伴って目標アシス
ト量を低減すると共に走行速度と横加速度との乗算値の
増加に伴って目標アシスト量を低減するファジィルール
に基づいて目標アシスト量を設定するようにしたので、
車速や横加速度の増加に応じて操舵アシスト量が低減さ
れることで、高速になるほど操舵力特性が重くなって操
舵操作感を安定することができ、且つ、急な旋回ほど操
舵力特性が重くなって旋回の度合いに応じた操舵感を得
ることができる。
【００６９】また、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置によれば、横加速度検出手段を車両に装着され
た車速センサの検出結果と操舵角センサの検出結果に基
づいて演算することで横加速度を求めるようにしたの
で、車速検出手段及び操舵角検出手段を他の制御等のた
めに既に備えている車両では、部品の追加を抑制でき、
装置のコスト低減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子制御式パワーステアリング装置の
一実施例に係るパワーステアリング用油圧制御部の概略
構成図である。
【図２】ファジィ制御に用いる車速のメンバシップ関数
を表すグラフである。
【図３】ファジィ制御に用いる車速×横加速度のメンバ
シップ関数を表すグラフである。
【図４】各メンバシップ関数の適合度からパワーステア
リングアシスト量を重心法により求める演算処理を表す
グラフである。
【図５】ファジィ制御を表すフローチャートである。
【図６】車速及び車速×横加速度の各メンバシップ関数
から重心法によりアシスト量を求める演算処理の具体的
な制御例を表す説明図である。
【図７】車速及び車速×横加速度の各メンバシップ関数
から重心法によりアシスト量を求める演算処理の具体的
な制御例を表す説明図である。
【図８】本実施例のファジィ制御による操舵リニアリテ
ィに関する効果を表すグラフである。
【図９】従来の電子制御式パワーステアリング装置の一
例を表すパワーステアリング用油圧制御部の概略構成図
である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】図９のXI−XI断面図である。
【符号の説明】
１１ インプットシャフト １２ ケーシング １３ ピニオンギヤ １４ トーションバー １５ ラック １６ ロータリバルブ １７ オイルポンプ １９ オイルリザーバ ２１ 油圧シリンダ ２５，２６ 油室 ２７ 反力プランジャ ２８ 油圧制御バルブ ２９ チャンバ ３１ スプール ３３ ソレノイド ４１ 車速センサ ５１ コントロールユニット（ＣＵ） ５２ 操舵角センサ ５３ 横加速度演算部 ５４ ファジィ演算部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両のステアリング機構における操舵ア
    シスト量を電子制御する電子制御式パワーステアリング
    装置において、車両の走行速度を検出する車速検出手段
    と、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、前
    記車両の走行速度並びに該走行速度に前記横加速度を乗
    算した演算値を入力条件として目標アシスト量を設定す
    る目標アシスト量設定手段とを具えたことを特徴とする
    電子制御式パワーステアリング装置。
  2. 【請求項２】 車両のステアリング機構における操舵ア
    シスト量を電子制御する電子制御式パワーステアリング
    装置において、車両の走行速度を検出する車速検出手段
    と、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、前
    記車両の走行速度並びに該走行速度に前記横加速度を乗
    算した演算値を入力条件としてファジィルールに基づい
    て目標アシスト量を設定する目標アシスト量設定手段と
    を具えたことを特徴とする電子制御式パワーステアリン
    グ装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の電子制御式パワーステア
    リング装置において、目標アシスト量設定手段を、車両
    の走行速度を評価するメンバシップ関数と車両の走行速
    度に横加速度を乗算した演算値を評価するメンバシップ
    関数とを用い、前記車両の走行速度の増加に伴って前記
    目標アシスト量を低減すると共に走行速度と横加速度と
    の乗算値の増加に伴って前記目標アシスト量を低減する
    ファジィルールに基づいて前記目標アシスト量を設定す
    るように構成したことを特徴とする電子制御式パワース
    テアリング装置。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の電子制御式パワーステア
    リング装置において、横加速度検出手段を、車両に装着
    された車速センサの検出結果と操舵角センサの検出結果
    に基づいて演算することで前記横加速度を求めるように
    構成したことを特徴とする電子制御式パワーステアリン
    グ装置。
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