JPS5847657A - 動力舵取装置の制御装置 - Google Patents

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】 本発明は動力舵取装置の制御装置、特に制御入力条件に
応じて制御される四方向オーブンセンタ形ソレノイド弁
により、パワーシリンダへの圧力流体の給排を制御する
ようにした動力舵取装置の制御装置に関するもので、そ
の目的とするところは、単一の弁制御によって操舵特性
を任意口こ制御できるようにすることである。

一般に動力舵取装置は、ノ１ンドルに加えられた手動操
舵トルクに基いてサーボ弁がメカニカル的に作動され、
パワーシリンダに圧力流体が給排されるようになってい
る。この種の動力舵取装置においては、操舵角、車速等
の各種パラン〒りに応じて操舵特性を制御するために、
上記サーボ弁とは別個に制御用ソレノイド弁が設けられ
、このソレノイド弁によりサーボ弁の反力室に供給する
、流体の圧力を制御したり、動力舵取装置、の供給側流
路と戻り側流路との間で圧力流体をバイパス制御するよ
うにしている。

このように従来における操舵特性の制御においては、メ
カニカル入力のサーボ弁とは別に操舵特性制御用のソレ
ノイド弁等を必要とするため、制御装置が高価なものと
なり、しかも制御対象も専ら操舵力の制御に限定される
きらいがある。

本発明は上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので
、メカニカル入力のサーボ弁に代えて四方向オープンセ
ンタ形ソレノイド弁を動力舵取装置の操舵系とは分離独
立して設け、このソレノイド弁に制御入力条件に応じた
制御電流を入力することにより、操舵特性を任意に制御
できるようにした動力舵取装置の制御装置を提供せんと
するものである。

以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は一例としてラックアンドビニオン形の動力舵取
装置を示すもので、ｌｏは一端に、ハンドル１１を取付
けたハンドル軸で、こ、のハンドル軸１０にはトーショ
ンバ−１２を介してピニオン軸１３が相対回転可能に連
結されている。ピニオン軸１３には連結杆１４が固着さ
れ、この連結杆１４はハンドル軸１ｏに所定角度だけ相
対回転可能に遊合されてトーションバー１２に付与され
条ねじれトルクの上限を規制している。ピニオン軸１３
にはラック軸１５が噛合され、このラック軸１５上にピ
ストン１６が取付けられ、このピストン１６はパワーシ
リンダ１７に摺動可能に嵌装されている。そしてピスト
ン１６はパワーシリンダ１７を左室１７ａと右室１７ｂ
とに区画している。

ラック軸１５の両端部にはタイロッド、ナックルアーム
等の公知の手段を介して回路の操向車輪が連結されてい
る。

ハンドル角センサ１８が回転連結され、また前記ピニオ
ン軸１３には実際の操舵角θ２を検出する操舵角↓ンサ
１９が回転連結されている。これらセンサ１８゜１９は
ポテンショメータからなり、ハンドル軸１０およびピニ
オン軸１３が中立位置より右まわりに回転された際には
正の信号を出力し、逆に左まわりに回転された際には負
の信号を出力するようになっている。

２０は前記パワーシリンダ１７に圧力流体を給排する四
方向オープンセンタ形のソレノイド弁で、このソレノイ
ド弁２０は上記した動力舵取装置の操舵系と分離独立し
て設けられている。かかるソレノイド弁２０は、弁孔２
１に摺動可能に嵌挿されたスプール２２と、このスプー
ル２２の両端に対応して配置され、加えられた制御電流
に比例した吸引力を発生する一対のソレノイド２３．２
４と、前記スプール２２の両端に作用してスプール２２
を通常中立位置に保持するスプリング２５．２６とによ
って構成されており、一方のソレノイド２３の印加によ
るスプール２２の右方向変位によりポンプ２７より吐出
された圧力流体がパワーシリンダ１７の左室１７ａに分
配されて操向車輪゛に右方向の偏向力を付与し、他方の
ソレノイド２４の印加によるスプール２２の左方向変位
によりパワーシリンダ１７の右室１７ｂに圧力流体が分
配されて操向車輪に左方向の偏向力を付与する。

しかしてパワーシリンダ１７の発生圧力はスプール２２
の変位量に応じて制御される。

第２図は前記ソレノイド２３．２４を制御する制御回路
を示すもので、３０．３１は前記ハンドル角センサ１８
および操舵角センサ１９のアナログ出力をそれぞれデジ
タル値に変換するＡ−Ｄ変換器、３２は車速■を検出す
る車速センサである。これら車速センサ３２およびＡ−
Ｄ変換器３０．３１からのデジタル出力は、マルチプレ
クサ３３に人力されて時分割的にセレクトされ、マイク
ロコンピュータ３４からなる制御回路に入力される。

３５はデジタル演算処理を行うマイクロコンピュータの
セントラルプロ七ツシングユニットＣ以下ＣＰＵと略称
する）、３６は後述する固定プログラムを記憶するリー
ドオンリーメモリ　（以下ＲＯＭと略称する）、３７は
読出しおよび書込み可能なランダムアクセスメモリ　（
以下ＲＡＭと略称する）、３８は入出力インタフェイス
回路をそれぞれ示し、この入出力インタフェイス回路３
８は前記マルチプレクサ３３から入力信号を受けてＯＰ
Ｕ３５に送り、また（ＰＵ３５からの制御信号に基いて
前記ソレノイド弁２０に加え４るべき制御電流を後述す
るようにデユーティ制御し、その出力を２つの出カポ−
）ａ、ｂよりアンプ３９．４０を介して前記一対のソレ
ノイド２３、２４に選択的に入力する。また０ＰＵ３５
は入出力インタ７エイス３８から送られたハンドル角θ
１と操舵角θ２とに基いてマニアル操舵トルクＴＭｉ求
めるとともに、操舵角θ２の経時的変化に基いてハンド
ル戻りを判定するようになっている。

すなわち、ハンドル戻りの判定は、操舵角センサ１９の
出力の極性が正（右切り時）で、かつ単位時間Δｔにお
ける操舵角センサ１９の出力が減少傾向（−Δθ２）に
変化するとき、逆に操舵角センサ１９の出力の極性が負
（左切り時）で、かつ単位時間Δｔにおける操舵角セン
サ１９の出力が増加傾向（＋Δθ２）に変化するとき、
ハンドルが戻りであるこ第３図は前記ＲＯＭ３５に記憶
される固定プログラムを図形化して示すもので、この固
定プログラムは特性マツプＩと戻りマツプ■からなる。

特性マツプＩは、操舵トルクＴＭに対するソレノイド弁
２０の特性に非線形特性をもたせ、かつ車速Ｖの上昇に
応じてソレノイド弁２０の特性を変化させて高速安定性
をもたせるもので、操舵トルクＴＭを複数のランク（Ｔ
ＭＭ工Ｎ　ＮＴＭＭＡＸ　）に区分し、それらランク毎
に車速■に対する制御電流１がプログラムされている。

そして求められた操舵トルクＴＭの値に応じて所定のラ
ンクエリアが指定され、かつ検出された車速Ｖの値に応
じてそのランクエリア内の所定のアドレスが指定され、
そこにプログラムされた制御電流１を読出せるようにな
っている。

一方前記戻りマツプ■は、ハンドルの戻一時にバイアス
全付与してハンドル戻りをよくするもので、゛ハンドル
戻り時の車速召三対する制御電流１がプログラムされて
いる。この戻りマツプは車速Ｖの低速域に限られ、しか
も車速Ｖが低いほど大きなバイアス（制御電流１）を付
与するようになっている。

第４図は前記入出力インタフェイス回路３８におけるデ
ユーティ制御回路を示すもので、前記０ＰＵ３５の出力
バッファにセットされる制御電流１は一定周期毎にデユ
ーティレジスタ４１に入力されるようになっている。デ
ユーティレジスタ４１の出力は比較回路４２に入力され
、この比較回路４２にはまた′タイマレジスタ４３の出
力が入力され゛、この比較回路４２の一致信号によって
７リツプフロツプ４４がリセットされる。このフリップ
フロップ４４の出力はクロックパルスＯＬが入力される
アンド回路４５に入力され、このアンド回路４５の出力
が前記タイマレジスタ４３に入力される。フリップフロ
ップ４４はクロックパルスＯＬのＮ周期ＴＯ毎に出力さ
れる信号Ｓ１によってセットされるようになっており、
この信号Ｓ１によってタイマレジスタ４３がリセットさ
れる。

従ってデユーティレジスタ４１に制御電流値１が投与さ
れると、タイマレジスタ４３で力移シタされたクロック
パルスＯＬがその値１に到達する毎に比較回路４２から
一致信号が出力されてフリップフロップ４４がリセット
される。このフリップフロップ４４はクロックパルスＯ
ＬのＮ周期Ｔｏ毎にセットされるので、結局フリップフ
ロップ４４の出力Ｓ２は第５図に示すようにＮ周期Ｔｏ
の時間内に制御電流値１に応じた所定時間Ｔｌだけ出力
される。しかしてフリップフロップ４４の出力は選択さ
れた出力ボートａもしくはｂより前記アンプ３９．４’
Ｏを介してソレノイド弁２０のソレノイド２３．２４に
印加される。従ってツレ゛ノイド２３．２４はデユーテ
ィ出力の実効値（制御電流１）に応じた吸引力を発生し
、スプール２２を制御電流１に比例して変位せしめて操
舵特性を任意所望に制御する。

次に第６図に基いて制御プログラムを説明する。

各センサ１Ｂ、　１９．３２にて検出された時々刻々変
化するハンドル角θ１、操舵角θ２、車速■の各制御入
力は、マルチプレクサ３３を介してマイクロコンピュー
タ３４に入力され、ＲＡＭ３７に記憶される。

プログラムのスタートにより、まず第６図（Ａ）に示す
最初のステップ５０において、前記ＲＡＭ３７に記憶さ
れたハンドル角θ１、操舵角θ２、車速■が読込まれ、
バッファレジスタにシフトされる。ステップ５１におい
ては読込まれた車速■が０か否か、すなわち自動車が停
止状態であるか走行状態であるかが判別され、車速■が
０でない場合には、次のステップ５２で上記の如く読込
まれたハンドル角θ１・操舵角θ２よりマニアル操舵ト
ルクＴＭが次式によって計算される。

ＴＭ−α（θ１−０２） ここでαは定数もしくはθ１．θ２に応じた関数である
。

しかしながら、前記ステップ５１において車速■が０で
あると判別された場合には、ステップ５３において運転
席に装備された車輪角度制御用セットボタンが操作され
ているか否かが判別され、操作されていない場合には前
記ステップ５２に進み、操作されている場合には第６図
（Ｂ）に示すプログラムの最初のステップ７０にジャン
プされる。このプロダラムについては後述する。

ステップ５５からステップ５７においては、操舵角θ２
の出力変化の増濃を判別するとともに、操舵角θ２の正
負を判別することにより、ノ１ンドルが右切り状態にあ
るか左切り状態にあるか、さらには切り状態にあるか戻
り状態にあるかを判別する。操舵が右方向へ切り状態に
ある場合には、フラッグが＠０”にセット　（ステップ
５８）されて６２のステップに進み、右方向からの戻り
状態にある場合には、フラッグが＠　ｌ　Ｉ＋にセット
（ステップ５９）されて６３のステップに進み、また左
方向へ切り状態にある場合には、シララグが＠１”にセ
ット（ステップ６０）されて前記ステップ６２に進み、
左方向からの戻り状態にある場合には、フラッグが′０
”にセット（ステップ６１）されて６４のステップに進
む。かかるフラッグのセット状態は、操舵系に対する動
力付与方向、すなわちソレノイド弁２０の切換え方向を
表わす。

前記ステップ６２においては、前記車速Ｖと操舵トルク
ＴＭに基いて第３図に示す固定プログラムのすに格納さ
れる。また”前記ステップ６３．６４においては、前記
車速Ｖに基いて戻りマツプ■より制御電流１がサーチさ
れ、メモリに格納される。ステップ６５においては、前
記フラッグが１０′′か否かが判別され、＠ｏ”の場合
には入出力インタフェイス回路３８の出力ポートがａに
選択すれ（ステップ６す、＠０”でない場合には出力ポ
ートのｂが選択される（ステップ６７）。ステップ６８
においては、前記ステップ６２．６３．６４でサーチさ
れたマツプデータ（制御電流１）が出力バッファにセッ
トされ、しかる後プログラムは最初のステップ５０に戻
り、上記処理を繰返す。かかる出力バッファにセットさ
れた制御電流１が前述したように一定周期毎にデユーテ
ィレジスタ４１に入力されてデユーティ制御され、出力
ボートａ、ｂより出力される。

第６図（Ｂ）に示すプログラムは自動車の停止時（駐車
時ンに操向車輪の角度を車体と平行に制御できるように
するだめのもので、このプログラムは前述した如くセッ
トボタンの操作に基いて実行される。

まずステシブ７０において操舵角θ２の絶対値１θ２１
が最小設定値、εより小さいか否かが判別され、その絶
対値がεより小さい場合（車輪角度が車体とほぼ平行に
ある場合）には、ステップ７８にジャンプされて出力バ
ッファに＠０”がセットされ、以後第６図（Ａ）に示す
最初のステップ５０に戻る。１θ２１がεより大きいと
判別された場合には、次のステップ７１で操舵角θ２が
０より大きいか否か、すなわち車輪の向きが右にあるか
左にあるかが判別され、その判別結果に応じて入出力イ
ンタ７工イス回路３８の出カポ−）ａ、ｂの一方が選択
される（ステップ７２．７３）。

ステップ７４においては予め定められた一定の制御電流
１を出力バッファにセットし、ステップ７５においては
運転席に装備されたリセットボタンが操作されているか
否かが判別され、リセットボタンが操作されている場合
には当該プログラムを中断して第６図（Ａ）に示すステ
ップ５０に戻る。リセットボタンが操作されていない場
合には次のステシブ７６で操舵角θ２が読込まれ、さら
にその操舵角θ２の絶対値が最小設定値εより小さいか
否かが判別される（ステップ７７）。しかして絶対値が
εより大きい間は前記ステップ７１に戻って上記処理を
繰返し、絶対値がεより小さくなったことがステップ７
７で判別されると、次のステップ７８で前述したように
出力バッファに１０″がセットされる。

上記実施例においては、四方向オープンセンタ形ソレノ
イド弁２０を用いて、操舵トルクＴＭおよび車速Ｖに応
じた操舵特性の制御、ノ・ンドル戻り時のバイアス制御
ならびに停止時における車輪角度の制御を行う例につい
て述べたが、これらは本発明装置による可能な制御とし
て例示したにすぎなく、本発明がそれらに限定されるも
のでないことは勿論である。

また上記実施例においては、ノ１ンドル角センサ１８と
操舵角センサ１９の両出力を演算して操舵トルクＴＭを
求めるようにしたが、かかる操舵トルクはトーションバ
ーのねじれトルク等より直接検出することも可能である
。

以上述べたように本発明は、動力舵取装置のパワーシリ
ンダへの圧力流体の給排制御を、従来のメカニカル入力
のサーボ弁に代えて操舵系とは分離独立された四方向オ
ープンセンタ形ソレノイド弁によって行うようになし、
このソレノイド弁に・操舵角、操舵トルクあるいは車速
等の制御入力条件に応じた制御電流を入力して操舵特性
を制御する構成であるので、単一のソレノイド弁のみに
よって操舵特性を任意に制御できる特徴がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は動力舵取
装置を概略的に示す図、第２図はソレノイド弁の制御回
路を示すブロック線図、第３図は制御電流のプログラム
を図形化して示す図、第４図はデユーティ制御の構成を
示すブロック線図、第５図は第４図の出力状態を示す線
図、第６図は制御プログラムを示す流れ図である。 １７・・・パワーシリンダ、２０・・・四方向オープン
センタ形ソレノイド弁、２３．２４・・・ソレノイド、
１８．１９．３２・・・センサ、３４・・・制御量特許
出願人 豊田工機株式会社 垢３図 （１）（Ｉ） 狛４図 ５ １！１５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　動力舵取装置のパワーシリンダに圧力流体を
   給排する四方向オープンセンタ形ソレノイド弁を動力舵
   取装置の操舵系と分離独立して設け、このソレノイド弁
   のソレノイドに操舵角、操舵トルクあるいは車速等の制
   御入力条件に応じた制御電流を入力する制御回路を備え
   てなる動力舵取゛装置の制御装置。