JPS63312268A - 動力舵取装置のハンドル戻り制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車速、操舵角、ハンドルトルク等に応じて入
力軸と出力軸の間の捩りばね特性を変化させてアシスト
力を制御する反力機構を備えた動力舵取装置におけるハ
ンドル戻り制御装置に関する。

〔従来技術〕

通常のこの種の動力舵取装置においては、入力軸と出力
軸の間に両軸の相対回動により作動するオープンセンタ
形４ポート絞り切換弁よりなるサーボ弁と、両軸の間の
捩りばね特性を変化させる油圧式の反力機構を設け、出
力軸にアシスト力を与えるパワーシリンダの両作動室へ
の作動流体の給排を前記サーボ弁により制御し、また反
力機構に印加する作動流体圧を車速、操舵角等の走行状
態に応じて変化させ、これにより走行状態に応じた通切
なアシスト力が得られるようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来技術におけるサーボ弁の作動特性は、操
舵ハンドルを切り込んでいるか、戻しているかによって
基本的に変化することはないので、急旋回時におけるハ
ンドル戻しの場合にもパワーシリンダの作動室にはハン
ドル切込み時と同様なギヤ発生圧力が印加される。この
ような場合にはこのギヤ発生圧力は流出側の作動室に印
加されているので同作動室内の作動流体が逃げにくく、
このため操舵ハンドルの戻りも悪くなるので、操縦がし
にくくなるという問題がある。本発明は、急旋回時にお
けるハンドル戻しの場合に動力舵取装置のギヤ発生圧力
を低下させて、このような問題を解決しようとするもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

このために、本発明による動力舵取装置のハンドル戻り
制御装置は、第１図に示す如く、操舵ハンドル４６に接
続される入力軸１４と、操向車輪に接続される出力軸１
５と、この出力軸にアシスト力を与えるパワーシリンダ
１２と、前記両軸１４．１５の間の相対回動に応じて作
動して供給ポンプ２０から送られる作動流体の前記パワ
ーシリンダ１２の両作動室への給排を制御するオープン
センタ形４ポート絞り切換弁よりなるサーボ弁１１と、
前記両軸１４．１５の間に設けられ印加される作動流体
圧に応じて同両軸の間の捩りばね特性を変化させる反力
機構１３と、印加電流に応じて開度が変化して前記作動
流体圧を変化させる電磁制御弁３０と、自動車の走行状
態に応じて前記印加電流を演算してこれを前記電磁制御
弁３０に出力する出力手段４を備えてなる動力舵取装置
において、前記操舵ハンドル４６の操舵角を検出する操
舵角センサ４５と、前記操舵ハンドル４６より前記入力
軸１４に加えられるハンドルトルクを検出するトルクセ
ンサ４８と、前記操舵角から操舵角速度を演算する操舵
角速度演算手段１と、所定のトルク限度値と所定の角速
度限度値を記憶する記憶手段２と、操舵中立位置に向う
方向における前記操舵角速度の値が前記所定の角速度限
度値よりも大きくかつ同中立位置から離れる方向におけ
る前記ハンドルトルクの値が前記所定のトルク限度値よ
りも小さい場合に所定のハンドル戻し状態にあると判定
する判定手段３を備え、前記出力手段４は前記判定手段
３が前記所定のハンドル戻し状態にあると判定した場合
には前記電磁制御弁３０に出力する印加電流をその他の
場合よりも前記両軸１４．１５の間の捩りばね特性が剛
となる方向に変化させることを特徴とするものである。

〔作用〕

操舵角センサ４５は操舵ハンドル４６の操舵角を検出し
、トルクセンサ４８は入力軸１４に加えられるハンドル
トルクを検出し、操舵角速度演算手段１は前記操舵角を
微分して操舵角速度を演算する。判定手段３は、操舵ハ
ンドル４６が操舵中立位置に向う方向における操舵角速
度の値が記憶手段２に記憶された所定の角速度限度値よ
りも大きく、かつ同中立位置から離れる方向におけるハ
ンドルトルクの値が記憶手段２に記憶された所定のトル
ク限度値よりも小さい場合には、操舵ハンドル４６が所
定のハンドル戻し状態にあると判定する。操舵ハンドル
４６が所定のハンドル戻し状態にあると判定手段３が判
断しなかった場合には、出力手段４は自動車の走行状態
に応じて演算した印加電流をそのまま電磁制御弁３０に
出力し、入・出力軸１４．１５の間の捩りばね特性を走
行状態に応じた通常の値とする。しかしながら、所定の
ハンドル戻し状態にあると判定手段３が判定した場合に
は、出力手段４は走行状態に応じた印加電流を所定量だ
け変化させて電磁制御弁３０に出力し、これにより入・
出力軸１４．１５の間の捩りばね特性を通常の値よりも
剛となる方向に変化させる。このように入・出力軸１４
．１５の間の捩りばね特性が剛になった状態においては
、オープンセンタ形４ポート絞り切換弁よりなるサーボ
弁１１は通常の場合よりも中立位置に近付くので動力舵
取装置のギヤ発生圧力は低下する。

〔発明の効果〕

前記所定のハンドル戻し状態は急旋回時におけるハンド
ル戻し状態に相当し、この状態においてはパワーシリン
ダの流出側の作動室に動力舵取装置のギヤ発生圧力が印
加されているが、前述の如く、本発明によればこの状態
におけるギヤ発生圧力が低下するので、流出側の作動室
からの作動流体の流出が容易となり、操舵ハンドルの戻
りが良くなる。従って本発明によれば、動力舵取装置に
おける急旋回時のハンドル戻りが良（なるので、急旋回
時におけるハンドル操作を容易にすることができる。

〔実施例〕

以下に、第１図〜第５図により、本発明の詳細な説明を
する。

第１図及び第２図において、入力軸１４及び出力軸１５
を有する動力舵取装置１０は、両軸１４゜１５の間に設
けられたサーボ弁１１及び反力機構１３と、ランクピニ
オン機構により出力軸１５に連結されたパワーシリンダ
１２により構成され、入力軸１４はハンドル軸４７を介
して操舵ハンドル４６と連結され、パワーシリンダ１２
のランクパー１２ａは操舵リンク機構を介して回路の操
向車輪に連結されている。

自動車エンジンにより駆動されるベーンポンプ等の供給
ポンプ２０にはバイパス弁２１が内蔵され、これにより
一定流量Ｑの作動流体が、吐出通路２３を経て、分流弁
２２に供給されるようになっている。分流弁２２は、前
記一定流量Ｑの作動流体を、サーボ弁通路２３ａ及び反
力制御通路２３ｂへそれぞれ一定流量Ｑ１及びＱ２ずつ
分配するものである。サーボ弁通路２３ａはサーボ弁１
１を介してパワーシリンダ１２に接続され、また反力制
御通路２３ｂには反力機構１３及び電磁制御弁３０が接
続されている。

サーボ弁１１は公知のロータリー形式のオープンセンタ
形４ポート絞り切換弁よりなり、操舵ハンドル４６に加
わるハンドルトルクに基づく入力軸１４及び出力軸１５
の間の相対的回動により作動するものである。ハンドル
トルクが生じない操舵中立状態においては供給ポート１
１ａより供給された作動流体は左右の通路を均等に流れ
て排出ポート１１ｂからリザーバ２５に排出される。こ
の状態においてはサーボ弁通路２３ａに生ずるギヤ発生
圧力は低く、従って再分配ポー）１１ｃ。

ｌｉｄも低圧で等しい圧力となるのでパワーシリンダ１
２は作動されない。操舵ハンドル４６が操作されてハン
ドルトルクが生じればサーボ弁１１は中立状態から偏位
して一方の分配ポート（例えば１１Ｃ）と排出ポートｌ
ｌｂの間及び他方の分配ポート（例えば１１ｄ）と供給
ポート１１ａの間の通路面積が絞られ、これによりサー
ボ弁通路２３ａに生ずるギヤ発生圧力が上昇する。この
圧力が上昇したサーボ弁通路２３ａ内の作動流体は一方
の分配ポート（例えば１１Ｃ）から一方の分配通路（例
えば２４ａ）を経てパワーシリンダ１２の一方の室に流
入してアシスト力を生じさせ、他方の作動室の作動流体
は他方の分配通路２４ｂからサーボ弁１１に戻り、排出
ポートｌｌｂからリザーバ２５に排出される。このアシ
スト力は出力軸１５の操舵出力Ｉ・ルクを増大させ、こ
の増大された操舵出力トルクが回路のリンク機構を介し
て操向車輪に伝達されるよう構成されている。

反力機構１３は、ロータリー形のサーボ弁１１の出力軸
１５側に設けられた押通孔１３ｃに嵌合されたプランジ
ャ１３ｂと、入力軸１４側に設けられてプランジャ１３
ｂの先端と係合する円周方向両側に傾斜した傾斜面１３
ｄを主要構成要素とする公知のものである。そして、ポ
ート１３ａを介してプランジャ１３ｂの後部に導入され
る作動流体の圧力を電磁制御弁３０により変化させて入
力軸１４と出力軸１５の間の捩りばね特性を変え、サー
ボ弁１１の作動特性を変えてハンドルトルクに対する操
舵出力トルクの特性を変えるものである。電磁制御弁３
０は、通常は全開となっており、ソレノイド３０ａに通
電すればその電流値に応じて開度が次第に減少し、逐に
は全閉となるものである。

第２図に示す如く、電子制御装置５０はマイクロプロセ
ッサ（以下単にＣＰＵという）５１と、読出し専用メモ
リ　（以下単にＲＯＭという）５２と、書込み可能メモ
リ　（以下単にＲＡＭという）５３を主要構成要素とし
、このＣＰＵ５１には回路のインターフェイスならびに
ソレノイド駆動回路を介して前記電磁制御弁３０のソレ
ノイド３０ａが接続されて、これに印加される電流を制
御するようになっている。またＣＰＵ５１には回路のイ
ンターフェイスを介して操舵角センサ４５及びトルクセ
ンサ４８が接続されている。この操舵角センサ４５及び
トルクセンサ４８はハンドル軸４７に接続されて、それ
ぞれ操舵ハンドル４６の操舵角θ及び操舵ハンドル４６
から加えられるハンドルトルクＴｍを検出するようにな
っている。さらにＣＰＵ５１には回路のインターフェイ
スを介して車速センサ４０が接続されている。この車速
センサ４０は、エンジン４１の駆動力を後車輪４４に伝
達するトランスミッション４２の出力軸４３に連結され
た回転針により構成され、この車速センサ４０から発生
されるパルス信号の周波数により車速Ｖを検出するよう
になっている。

ＲＯＭ５２には、電磁制御弁３０のソレノイド３０ａに
印加する制御電流ｉの操舵角θ及び車速Ｖに対する制御
特性が記憶されている。この制御特性は、第３図の特性
マツプＡに図形化して示す如く、操舵角θの増大及び車
速Ｖの減少に対して、制御電流ｌが成る範囲内（θ１〈
θくθ２．ｖ１＜ｖ＜ｖ２）では一定の割合で増大する
が、これ以外の範囲では変化しないように設定されてい
る。

なお、本実施例においては前記制御特性は特性マツプＡ
としてＲＯＭに記憶させたが、実験式または関数式とし
て記憶させてもよい。

本実施例においては、急旋回時におけるハンドル戻し状
態以外の場合、すなわち通常の走行状態では、上述の如
く車速Ｖの減少及び操舵角θの増大に応じ制御電流ｉを
増大させて電磁制御弁３０の開度を増大させ、これによ
り反力機構１３に印加する作動流体圧を減少させて入力
軸１４と出力軸１５の間の捩りばね特性を柔としてして
いる。

従って車速Ｖの減少及び操舵角θの増大に応じて、ハン
ドルトルクＴｍに対するギヤ発生圧力の比率は増大し、
アシスト力の比率も増大する。

例えば成る車速で走行している状態においては、操舵等
により生ずるハンドルトルクＴｍとギヤ発生圧力の間の
特性は第４図の実線の示す通りである。この特性は低速
の場合は第４図において左側に寄り、高速になれば右側
に寄るものとなる。このギヤ発生圧力によりパワーシリ
ンダ１２に生ずるアシスト力は、常にハンドルトルクＴ
ｍを減少させる向きとなり、操舵ハンドル４６を切り込
んでいるか、戻しているかによって変ることはない。

従って急旋回時におけるハンドル戻しの場合には、パワ
ーシリンダ１２の流出側の作動室にハンドル切込み時と
同様なギヤ発生圧力が印加され、このため同作動室内の
作動流体が逃げにくくなるので、前述の特性マツプＡに
よる通常の操舵力制御では操舵ハンドル４６の戻りが悪
くなる０本実施例においては急旋回時におけるハンドル
戻し状態にあるか否かを判定し、同状態にあるときは前
述の通常の操舵力制御の場合よりも反力機構１３に印加
する作動流体圧を増加させ、これにより第４図の二点鎖
線に示す如く、ギヤ発生圧力を減少させて操舵′ハンド
ルの戻りが悪くなることを解決している。急旋回時にお
けるハンドル戻し状態にあるか否かの判定は操舵角速度
θ及びハンドルトルクＴｍにより行い、ギヤ発生圧力の
減少は電磁絞り弁３０のソレノイド３０ａへの制御電流
Ｉを前記制御電流ｉよりも所定値Ｋ（例えば０．１〜０
．２アンペア程度）だけ増加させることにより行ってい
る。

しかして、本実施例においては θ≦−γ ｔ：操舵角速度。操舵中立位置から離れる向きを正値と
する。

γ：角速度附度値。例えば、０．２ｒａｄ／　Ｓｅｃで
あり、かつ α＜Ｔｍ＜β Ｔｍ：ハンドルトルク。操舵中立位置から離れる向きを
正値とする α：トルク下下限価値例えば、０．０５に＋”　ｍ　。

操向車輪からの復元モーメントによる 操舵ハンドルの戻りを手で軽く押える 程度の値。

β：トルク上限度値。例えば０．２０ｋｇ−ｃｍ　。

操舵ハンドルの再切込み時のハンドル トルクよりも多少小さい値。

である場合に、急旋回時におけるハンドル戻し状態にあ
ると判断している。なお、δ〈Ｔの場合はハンドル切込
み時であり、−γ〈θ〈γの場合は保舵時または微舵角
補正時であるので前述の通常の操舵力制御のままである
。またθ≦−γであっても、Ｔｍ≧βの場合は操舵ハン
ドルを再び切り込もうとしている時であり、７’　ｍ　
＜　Ｑの場合は操舵ハンドル４６を復元モーメントによ
る戻り速度よりも早く戻している時であるので共に通常
の操舵力制御のままで−ある。本実施例においては、θ
≦−γの場合においてＯ５Ｔｍ≦αのときは、通常の操
舵力制御を行っているが、電磁制御弁３０への印加電流
を増大させてギヤ発生圧力を減少させてもよい。なおト
ルク限度値α、βは車速等に応じて定まる値としてもよ
い。

また、ＲＯＭ５２には、所定の小時間間隔でＣＰＵ５１
が車速Ｖ及び操舵角θに基づいて特性マツプＡより前記
印加電流ｉをサーチし、前述の方法により急旋回時にお
けるハンドル戻し状態にあるか否かを判定し、このハン
ドル戻し状態にあればｉ＋になる値の制御電流を、また
同ハンドル戻し状態になければｉなる値の制御電流を電
磁制御弁３０のソレノイド３Ｑａに印加する制御プログ
ラムが記憶されている。

次に、上記実施例の制御動作を、第５図のフローチャー
トにより説明する。

自動車のメインスイッチを入れれば、電子制御装置５０
は各変数をＯまたは所定の初期値に設定する。自動車の
走行状態において時々刻々変化する車速Ｖ、操舵角θ及
びハンドルトルクＴｍは、車速センサ４０．操舵角セン
サ４５及びトルクセンサ４８により検出されてそれぞれ
の現在の値が囲路のレジスタに入力される。ＣＰＵ５１
は所定の小時間（例えば０．５秒）毎の割込信号が入力
される都度、前記制御プログラムに基づいて処理動作を
実行する。

ＣＰＵ５１は、先ず第５図のフローチャートのステップ
１００において、レジスタに記憶された現在の車速Ｖ、
操舵角θ及びハンドルトルクＴｍを読み込んだ後、ステ
ップ１０１において操舵角θを微分して操舵角速度θを
演算し、またステップ１０１においてＲＯＭ５２に記憶
された特性マツプＡから現在の車速Ｖ及び操舵角θに基
づいて制御電流ｉをサーチする。ＣＰＵ５１は、θ≦−
γであり、かつα＜　Ｔ　ｍ　＜βならば制御動作をス
テップ１０３，１０４からステップ１０５に進めてΔｉ
＝にとした後、またθ≦−γでないか、またはα＜Ｔｍ
＜βでないならば制御動作をステップ１０３（１０４）
からステップ１０６に進めてΔｉ−０とした後、ステッ
プ１０７においてＩ−ｉ＋Δｉにより制御電流Ｉを演算
する。続（ステップ１０９においてＣＰＵ５１は制御電
゛流Ｉをその最大値Ｉｎ＋ａｘと比較し、ｌ　＞　Ｉｍ
ａｘならばステップ１１０においてＩ　”　Ｉａ＋ａｘ
とした後、また■〉Ｉｓ＋ａｘでなければそのままステ
ップ１１１に進んで■なる値の制御電流を電磁制御弁３
０のソレノイド３０ａに印加する出力を行う、ステップ
１１１が終了すれば、ＣＰＵ５１は第５図のフローチャ
ートによる処理動作の実行を停止する。

以後、所定の小時間毎に割込信号が出力される都度、Ｃ
ＰＵ５１は第５図のフローチャートによる処理動作を繰
り返して実行して、通常の走行状態においては電磁制御
弁３０の開度を自動車の走行状態に応じた値とし、急旋
回時におけるハンドル戻し状態においては電磁制御弁３
０の開度を前記走行状態に応じた値よりも小とするよう
にしている。これにより通常の走行状態においては適切
なギヤ発生圧力によりハンドルトルクの値は走行状態に
応じた好ましい値となり、急旋回時におけるハンドル戻
し状態においてはギヤ発生圧力が減少して操舵ハンドル
の戻りが良くなる。なお、第５図のフローチャートのス
テップ１０９及び１１０は電磁制御弁３０への制御電流
が過大となってソレノイド３０ａの過熱等の問題を防止
するためのものである。

また、制御プログラムによる処理動作の実行を開始させ
る割込信号は、所定の小時間毎の代りに所定の小走行距
離毎に出力されるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による動力舵取装置のハンドル戻り制御
装置の全体構成図、第２図〜第５図は本発明の一実施例
を示し、第２図は全体の説明図、第３図は操舵角及び車
速に対する制御電流の特性図、第４図はハンドルトルク
に対するギヤ発生圧力の特性の説明図、第５図は制御プ
ログラムのフローチャートである。 符号の説明 ｌ・・・操舵角速度演算手段、２・・・記憶手段、３・
・・判定手段、４・・・出力手段、１１・・・サーボ弁
、１２・・・パワーシリンダ、１３・・・反力機構、１
４・・・入力軸、１５・・・出力軸、２０・・・供給ポ
ンプ、３０・・・電磁制御弁、４５・・・操舵角センサ
、４６・・・操舵ハンドル、４８・・・トルクセンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 操舵ハンドルに接続される入力軸と、操向車輪に接続さ
   れる出力軸と、この出力軸にアシスト力を与えるパワー
   シリンダと、前記両軸の間の相対回動に応じて作動して
   供給ポンプから送られる作動流体の前記パワーシリンダ
   の両作動室への給排を制御するオープンセンタ形４ポー
   ト絞り切換弁よりなるサーボ弁と、前記両軸の間に設け
   られ印加される作動流体圧に応じて同両軸の間の捩りば
   ね特性を変化させる反力機構と、印加電流に応じて開度
   が変化して前記作動流体圧を変化させる電磁制御弁と、
   自動車の走行状態に応じて前記印加電流を演算してこれ
   を前記電磁制御弁に出力する出力手段を備えてなる動力
   舵取装置において、前記操舵ハンドルの操舵角を検出す
   る操舵角センサと、前記操舵ハンドルより前記入力軸に
   加えられるハンドルトルクを検出するトルクセンサと、
   前記操舵角から操舵角速度を演算する操舵角速度演算手
   段と、所定のトルク限度値と所定の角速度限度値を記憶
   する記憶手段と、操舵中立位置に向う方向における前記
   操舵角速度の値が前記所定の角速度限度値よりも大きく
   かつ同中立位置から離れる方向における前記ハンドルト
   ルクの値が前記所定のトルク限度値よりも小さい場合に
   所定のハンドル戻し状態にあると判定する判定手段を備
   え、前記出力手段は前記判定手段が前記所定のハンドル
   戻し状態にあると判定した場合には前記電磁制御弁に出
   力する印加電流をその他の場合よりも前記両軸の間の捩
   りばね特性が剛となる方向に変化させることを特徴とす
   る動力舵取装置のハンドル戻り制御装置。