JP2000025632A - パワーステアリング装置 - Google Patents

パワーステアリング装置

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JP2000025632A
JP2000025632A JP10197614A JP19761498A JP2000025632A JP 2000025632 A JP2000025632 A JP 2000025632A JP 10197614 A JP10197614 A JP 10197614A JP 19761498 A JP19761498 A JP 19761498A JP 2000025632 A JP2000025632 A JP 2000025632A
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    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/065Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by specially adapted means for varying pressurised fluid supply based on need, e.g. on-demand, variable assist

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Abstract

(57)【要約】 【課題】車速の違いにかかわらず、ステアリング操作フ
ィーリングが変化しないパワーステアリング装置を実現
する。 【解決手段】アシスト状態で、舵角の変化率dθ/dt
が所定値以下かどうか、電流センサから検出される電流
Iが無負荷電流値I0から無負荷電流値I0に電流のしき
い値ΔIを加えた範囲内にあるかどうかを判定し、アシ
スト状態をストップ状態若しくはスタンバイ状態に切り
替える。前記電流のしきい値ΔIを車両の速度に応じて
変化する値として記憶している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータ駆動ポ
ンプの発生油圧によりステアリング機構に操舵補助力を
与えるパワーステアリング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ステアリング機構に結合されたパワーシ
リンダにオイルポンプからの作動油を供給することによ
り、ステアリングホイールの操舵を補助するパワーステ
アリング装置が使用されている。オイルポンプは電動モ
ータによって駆動され、その回転数に応じた操舵補助力
がパワーシリンダから発生する。ステアリングが切り込
まれていない状態では操舵補助力を要しないから、ステ
アリングが操舵中点近傍にある直進操舵状態(非操舵
時)においては、電動モータを停止させ、操舵に連動す
る何らかの条件の変化が検出されたことに応答して電動
モータを起動している。
【0003】また、電力を節約し、油圧の立ち上がりを
スムーズにするため、非操舵時においても、電動モータ
を低電圧で駆動するスタンバイ駆動が行われることも多
くなっている。
【0004】前記電動モータの制御においては、操舵時
から非操舵に切り変わるタイミングの検出方法が種々考
えられる。
【0005】例えば、電動モータに流れる電流がステア
リングトルクに応じて変化することに着目し、当該電流
を検知して、当該検知電流の絶対値あるいは無負荷時の
電流値からの相対変化量がしきい値を下回ったことで、
電動モータを停止又は最小回転数にするという制御が提
案されている(特開平5−69844号公報参照)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の制御
方法では、舵角位置に対する電動モータ電流曲線は、図
6に示すように、車速によって変化するため、一定の電
流のしきい値ΔIに基づく判定では、車速の違いによ
り、モータ停止状態又はスタンバイ状態に入る舵角位置
に違いが出てきて、ステアリング操作のフィーリングに
変化が出てしまう。
【0007】そこで、本発明は、車速の違いにかかわら
ず、ステアリング操作フィーリングが変化しないパワー
ステアリング装置を実現することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】(1)本発明のパワーステ
アリング装置は、電動モータに操舵時に第1の電圧V1
を印加する第1状態(アシスト状態)と、非操舵時に電
動モータに電圧を印加しないかもしくは前記第1の電圧
よりも低い第2の電圧V2を印加する第2状態(ストッ
プ状態もしくはスタンバイ状態)とを切り換えることの
できる制御手段とを有し、前記制御手段は、(a) 第1状
態で、舵角の変化率dθ/dtが所定値以下であるかどう
か、(b) 第1状態で、電流センサから検出される電流I
が、無負荷電流値I 0から無負荷電流値I0に電流のしき
い値ΔIを加えた範囲内にあるか、もしくは電流のしき
い値ΔI以下であるかどうかを判定する手段と、前記電
流のしきい値ΔIを車両の速度に応じて変化する値とし
て求める手段とを備え、前記(a) の条件が満たされるこ
とと、前記(b) の条件が満たされることの双方に基づい
て、第1状態を第2状態に切り換えるものである(請求
項1)。
【0009】この発明のパワーステアリング装置によれ
ば、保舵状態(舵角の変化率dθ/dt≦所定値)であるこ
とを前提にして、電流センサから検出される電流Iが I0<I<I0+ΔI もしくは 0≦I<ΔI を満たしているかどうかを判定し、満たしていれば、ア
シスト状態からストップ状態もしくはスタンバイ状態に
切り換える。ここでI0は、無負荷電流であり、ストッ
プ状態であればI0=0、スタンバイ状態であれば作動
油の温度等によって決まる値をとる。このとき、前記電
流のしきい値ΔIを車両の速度に応じて変化する値とし
て求めるので、前記電流のしきい値ΔIは、車速に応じ
て変化する値となる。
【0010】図1は、電流のしきい値ΔIと車速との関
係を示したグラフである。車速が小さいほど電流のしき
い値ΔIが低くなり、車速が大きいほど電流のしきい値
ΔIは高くなっているので、図6に示したグラフと合わ
せてみると、アシスト状態からストップ状態もしくはス
タンバイ状態に切り換えるハンドルの舵角位置は、一定
に近づくのが判る。したがって、車速の違いにかかわら
ず、ステアリング操作フィーリングを一定にすることが
できる。
【0011】(2)請求項2記載の本発明のパワーステア
リング装置によれば、制御手段は、(a) 第1状態で、舵
角の変化率dθ/dtが所定値以下であるかどうか、(b) 第
1状態で、電流センサから検出される電流Iが、無負荷
電流値I0から無負荷電流値I0に電流のしきい値ΔIを
加えた範囲内にあるか、もしくは電流のしきい値ΔI以
下であるかどうか、(c) 第1状態で、舵角θが中点から
左右しきい値±Δθの範囲内にあるかどうかを判定する
手段と、前記舵角のしきい値Δθを車両の速度に応じて
変化する値として求める手段とを備え、前記(a) の条件
が満たされることと、前記(b) の条件が満たされること
と、前記(c) の条件が満たされることの全部に基づい
て、第1状態を第2状態に切り換えるものである。 こ
の発明のパワーステアリング装置によれば、保舵状態
(舵角の変化率dθ/dt≦所定値)であることを前提にし
て、電流センサから検出される電流Iが I0≦I≦I0+ΔI もしくは 0≦I<ΔI を満たしているかどうか、及び舵角θが舵角中点から左
右しきい値±Δθの範囲内にあるかどうか θ0−Δθ<θ<θ0+Δθ (θ0は舵角中点を表す) を判定し、全部満たしていれば、アシスト状態からスト
ップ状態もしくはスタンバイ状態に切り換える。
【0012】図2(a),(b) は、この判定条件を示すグラ
フであり、前記式で特定される範囲を横線A−Aで示
し、前記式で特定される範囲を縦線B−Bで示す。
【0013】この発明では、前記舵角のしきい値Δθを
車両の速度に応じて変化する値として求めるので、前記
縦線B−Bで制限される範囲は、車速に応じて変化する
値となる。
【0014】図3は、舵角のしきい値Δθと車速との関
係を示したグラフである。車速が小さいほど舵角のしき
い値Δθが高くなり、ある一定の車速よりも小さくなる
と、舵角のしきい値Δθは、急激に増加する。舵角のし
きい値Δθが急増すると、舵角がどの位置にあっても前
記式は満たされるので、前記式は実質的には条件と
して働かないことになる。一方、車速が大きくなれば舵
角のしきい値Δθは徐々に減少していく。これにより車
速が速くなるほど、ストップ状態もしくはスタンバイ状
態となる舵角の範囲は狭くなることが判る。 このよう
に舵角のしきい値Δθと車速との関係を設定したのは、
停車時に、舵角の位置にかかわらず、操舵していない場
合には、アシスト状態からストップ状態又はスタンバイ
状態に切り換えるためである。また、ある程度以上の速
度で走行していると、舵角が中点付近にあれば、ほぼ直
進走行中で、非操舵状態と判断できるからである。
【0015】(3)請求項3記載のパワーステアリング装
置によれば、前記制御手段は、前記電流のしきい値ΔI
を車両の速度に応じて変化する値として求める手段をさ
らに備えている。
【0016】このパワーステアリング装置によれば、前
記舵角のしきい値Δθを車両の速度に応じて変化する値
として求めるとともに、電流のしきい値ΔIを車両の速
度に応じて変化する値として求める。したがって、図2
(a) (b) を参照すれば、前記式で特定される範囲A−
Aと、前記式で特定される範囲B−Bが、ともに車速
に応じて変動することになり、請求項1記載のパワース
テアリング装置の作用と、請求項2記載のパワーステア
リング装置の作用を合わせた結果になる。
【0017】(4)以上の制御手段は、第1状態を第2状
態に切り換える場合に、当該切り換えの条件が一定時間
にわたって継続していることを条件とするタイマー手段
をさらに有することが好ましい(請求項4)。
【0018】この構成であれば、不整地走行などにおい
て、当該切り換えが不用意に行われるのを防止すること
ができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。
【0020】図4は、パワーステアリング装置の基本的
な構成を示すブロック図である。
【0021】ステアリング機構1は、ドライバによって
操作されるステアリングホイール2と、このステアリン
グホイール2に連結されたステアリング軸3と、ステア
リング軸3の先端部に設けられたピニオンギア4と、こ
のピニオンギア4にかみ合うラックギア部5aを有し、
車両の左右方向に延びたラック軸5を有している。
【0022】ラック軸5の両端にはタイロッド6がそれ
ぞれ結合されており、このタイロッド6は、それぞれ、
操舵輪であるフロント左右輪FL,FRを支持するナッ
クルアーム7に結合されている。ナックルアーム7は、
キングピン8を中心として回転自在である。
【0023】以上の構成において、ステアリングホイー
ル2の操作によりステアリング軸3が回転すると、この
回転がピニオンギア4及びラック軸5によって車両の左
右方向に沿う直線運動に変換され、これによって、フロ
ント左右輪FL,FRの操舵が行われる。
【0024】ステアリング軸3の途中には、ステアリン
グホイール2に加えられた操舵トルクの方向及び大きさ
に応じてねじれを生じるトーションバー9と、このトー
ションバー9のねじれの方向及び大きさに応じて開度が
変化する油圧制御弁23が設けられている。この油圧制
御弁23は、ステアリング機構1に操舵補助力を与える
パワーシリンダ20に接続されている。パワーシリンダ
20は、ラック軸5に一体的に設けられたピストン21
と、このピストン21によって区画された一対のシリン
ダ室20a,20bとを有しており、シリンダ室20
a,20bは、それぞれオイル供給/帰還路22a,2
2bを介して油圧制御弁23に接続されている。
【0025】油圧制御弁23は、さらに、リザーバタン
ク25及びオイルポンプ26を通るオイル循環路24に
も入っている。オイルポンプ26は、電動モータ27に
よって駆動され、リザーバタンク25に溜められている
作動油を汲み出して油圧制御弁23に供給する。余剰の
作動油は、油圧制御弁23からオイル循環路24を通っ
てリザーバタンク25に戻される。
【0026】油圧制御弁23は、トーションバー9に一
方向のねじれが加わった場合には、オイル供給/帰還路
22a,22bのうち一方を介してパワーシリンダ20
のシリンダ室20a,20bのうち一方に作動油を供給
する。また、トーションバー9に他方方向のねじれが加
わった場合には、オイル供給/帰還路22a,22bの
うち他方を介してパワーシリンダ20のシリンダ室20
a,20bのうち他方に作動油を供給する。トーション
バー9にねじれがほとんど加わっていない場合には、油
圧制御弁23は、いわば平衡状態になり、作動油はパワ
ーシリンダ20に供給されることなく、オイル循環路2
4を循環する。
【0027】パワーシリンダ20のいずれかのシリンダ
室に作動油が供給されると、ピストン21が車幅方向に
沿って移動する。これにより、ラック軸5に操舵補助力
が作用することになる(パワーアシスト)。なお、油圧
制御弁に関連する動作については、特開昭59-118577号
公報などを参照。操舵補助力の大きさは、オイルポンプ
26を作動させる電動モータ27への印加電圧を制御す
ることによって調整する。
【0028】電動モータ27は、電子制御ユニット30
によって回転制御される。電子制御ユニット30は、C
PU31、CPU31のワークエリアなどを提供するR
AM32、及びCPU31の動作プログラム、車速の関
数としての電流のしきい値ΔI、車速の関数としての舵
角のしきい値Δθなどを記憶したROM33と、これら
を相互接続するバス34と、入出力部35と、この入出
力部35に接続され、電動モータ27に流れる電流を検
出する電流センサ14と、電動モータ27を駆動する駆
動回路17とを有している。
【0029】また、電子制御ユニット30には、舵角セ
ンサ15と、車速センサ16とが接続されている。
【0030】車速センサ16は、例えば車輪の回転数を
検出する車輪速センサなどが使用されるが、車両にAB
S(アンチロックブレーキシステム)が搭載されていれ
ば、ABSユニットの車速センサから車速信号を取り込
むようにしてもよい。
【0031】舵角センサ15は、ステアリングホイール
に関連して設けられており、イグニッションキースイッ
チが導通されてエンジンが始動したときのステアリング
ホイール2の舵角を初期値0として、この初期値からの
相対舵角を検出する。
【0032】本発明の実施形態においては、非操舵時に
おいて電動モータ27を駆動しないストップアンドゴー
制御を採用する。しかし、ステアリング操作の引っかか
り感をなくし、電動モータ27の起動をスムーズにする
ため、非操舵時においても、電動モータ27を低電圧で
駆動するスタンバイ制御を行っている場合にも、本発明
の適用が可能であることはいうまでもない。
【0033】電子制御ユニット30は、操舵時、電動モ
ータ27にパワーアシストに十分な電圧V1 を印加して
おり、後述する条件下で電動モータ27を停止する。
【0034】電動モータの状態を切り換える条件をフロ
ーチャート(図5)を用いて説明する。
【0035】イグニションスイッチオンなどにより、電
子制御ユニット30が立ち上げられると、CPU31
は、舵角センサ15から出力される舵角データに基づい
て、舵角θ及びその変化率dθ/dtを求める(ステップS
1)。
【0036】そして、電動モータ27が駆動中であるか
どうかを判断する(ステップS2)。
【0037】駆動中でなければ、舵角の変化率dθ/dtの
絶対値としきい値a(例えばa=5degree/sec)との比較
に基づいて電動モータを起動するかどうかを判断する
(ステップS3,S4)。なお、電動モータの起動条件
は、舵角の変化率判定に限られるものでなく、他の公知
条件を当てはめることもできる。
【0038】電動モータが駆動中であれば、CPU31
は、舵角の変化率dθ/dtの絶対値が所定のしきい値b以
下であるかどうかを判断する(ステップS5)。このし
きい値bは、前記しきい値aと同程度の値であり、好ま
しくは、b>aにとられる(例えばb=8degree/sec)。
b>aとするのは、操舵が開始されたときは操舵補助力
を速やかに発生させ、操舵完了時には操舵補助を速やか
に停止させるためである。
【0039】舵角の変化率dθ/dtの絶対値がしきい値b
以下であれば、ステップS6に移行し、電流センサ14
の出力から電流値Iを読み出し(ステップS6)、この
読み出された電流値Iが、電流のしきい値ΔI以内にあ
るかどうかを判定する(ステップS7)。
【0040】I<ΔI この電流のしきい値ΔIは、操舵補助を不要とする電動
モータ電流の範囲を確定するものである。本発明の実施
形態においては、電流のしきい値ΔIは、車速センサ1
6の出力から読み出された車速の関数となっているとこ
ろに特徴があり、当該関数値がROM33に格納されて
いる。
【0041】なお、スタンバイ制御を行っている場合
は、無負荷電流値I0を求め、電流値Iが、 I0<I<I0+ΔI を満たしているかどうかで判断する。なお無負荷電流値
0の値は作動油の温度等によって異なるので、例え
ば、サンプリングした電流値Iのうち最頻出電流値もし
くは最小値を求めることによって知ることができる。
【0042】電流値Iが、電流のしきい値ΔIに入って
いれば(ステップS7のYES)、舵角θの絶対値が舵
角のしきい値Δθ以内に入っているかどうかを調べる
(ステップS8)。この舵角のしきい値Δθも、操舵補
助を不要とする舵角範囲を確定するものである。なお、
舵角中点の検出は、舵角センサ15から出力される舵角
データをサンプリングし、最頻出舵角を求めることによ
り可能となる。
【0043】本発明の実施形態においては、舵角のしき
い値Δθは、車速センサ16の出力から読み出された車
速の関数となっていて、当該関数値がROM33に格納
されている。
【0044】舵角θの絶対値が、舵角のしきい値Δθ以
内に入っていれば(ステップS8のYES)、以上に説
明したステップS5,S7,S8を満たす状態が一定時
間(例えば1〜3秒)継続したかどうかを判断する(ス
テップS9)。この判断の結果が肯定ならば、ステアリ
ングホイールの操舵がないと判断できるから、CPU3
1は、電動モータ27を停止させる(ステップS1
0)。前記ステップS5,S7,S8,S9の判断のい
ずれかで、否定があれば、処理は元に戻る。
【0045】以上の本発明の実施の形態では、電流のし
きい値ΔI、舵角のしきい値Δθがともに車速の関数と
して、ROM33に記憶されているものであった。しか
し、本発明の実施形態としては、これに限らず、電流の
しきい値ΔI、舵角のしきい値Δθの少なくとも1つが
車速の関数として記憶されているものであってもよい。
さらに、電流のしきい値ΔI、舵角のしきい値Δθを車
速に基づいて演算により求めることとしてもよい。
【0046】
【発明の効果】以上のように請求項1記載の本発明のパ
ワーステアリング装置によれば、車速に応じてアシスト
状態からストップ状態もしくはスタンバイ状態に切り換
える電動モータ電流のしきい値を選ぶことができるの
で、車速の大小にかかわらず、アシスト状態からストッ
プ状態もしくはスタンバイ状態に切り換えるハンドルの
舵角位置を一定に近づけることができる。したがって、
車速の違いにかかわらず、ステアリング操作フィーリン
グを一定にすることができる。
【0047】また、請求項2記載の本発明のパワーステ
アリング装置によれば、車速に応じてアシスト状態から
ストップ状態もしくはスタンバイ状態に切り換えるハン
ドルの舵角位置のしきい値を選ぶことができるので、車
速の違いにかかわらず、ステアリング操作フィーリング
を一定にすることができる。
【0048】また、請求項3記載の本発明のパワーステ
アリング装置によれば、請求項1記載のパワーステアリ
ング装置の効果と、請求項2記載のパワーステアリング
装置の効果とを両方得ることができる。
【0049】請求項4記載の本発明のパワーステアリン
グ装置によれば、アシスト状態からストップ状態もしく
はスタンバイ状態への切り換えが安定して行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】電流のしきい値ΔIと車速との関係を示したグ
ラフである。
【図2】舵角θの左右しきい値±Δθの範囲、及び電動
モータ電流の電流のしきい値ΔIの範囲を示すグラフで
ある。(a) は、I0<I<I0+ΔIの場合を示し、(b)
は 0≦I<ΔIの場合を示す。
【図3】舵角のしきい値Δθと車速との関係を示したグ
ラフである。
【図4】パワーステアリング装置の基本的な構成を示す
ブロック図である。
【図5】アシスト状態から電動モータ停止状態に切り換
える条件を説明するためのフローチャートである。
【図6】舵角位置に対する電動モータ電流曲線を示すグ
ラフであり、車速がパラメータとなっている。
【符号の説明】
14 電流センサ 15 舵角センサ 16 車速センサ 27 電動モータ 30 電子制御ユニット 31 CPU 32 RAM 33 ROM

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電動モータにより駆動されるポンプの発生
    油圧によって操舵補助力を発生させるパワーステアリン
    グ装置において、 車両の速度を検出する車速センサと、電動モータに流れ
    る電流を検出する電流センサと、 前記電動モータに操舵時に第1の電圧V1を印加する第
    1状態と、非操舵時に電動モータに電圧を印加しない
    か、もしくは前記第1の電圧よりも低い第2の電圧V2
    を印加する第2状態とを切り換えることのできる制御手
    段とを有し、 前記制御手段は、(a) 第1状態で、舵角の変化率dθ/dt
    が所定値以下であるかどうか、(b) 第1状態で、電流セ
    ンサから検出される電流Iが、無負荷電流値I 0から無
    負荷電流値I0に電流のしきい値ΔIを加えた範囲内に
    あるか、もしくは電流のしきい値ΔI以下であるかどう
    かを判定する手段と、前記電流のしきい値ΔIを車両の
    速度に応じて変化する値として求める手段とを備え、 前記(a) の条件が満たされることと、前記(b) の条件が
    満たされることの双方に基づいて、第1状態を第2状態
    に切り換えることを特徴とするパワーステアリング装
    置。
  2. 【請求項2】電動モータにより駆動されるポンプの発生
    油圧によって操舵補助力を発生させるパワーステアリン
    グ装置において、 車両の速度を検出する車速センサと、電動モータに流れ
    る電流を検出する電流センサと、 前記電動モータに操舵時に第1の電圧V1を印加する第
    1状態と、非操舵時に電動モータに電圧を印加しない
    か、もしくは前記第1の電圧よりも低い第2の電圧V2
    を印加する第2状態とを切り換えることのできる制御手
    段とを有し、 前記制御手段は、(a) 第1状態で、舵角の変化率dθ/dt
    が所定値以下であるかどうか、(b) 第1状態で、電流セ
    ンサから検出される電流Iが、無負荷電流値I 0から無
    負荷電流値I0に電流のしきい値ΔIを加えた範囲内に
    あるか、もしくは電流のしきい値ΔI以下であるかどう
    か、(c) 第1状態で、舵角θが中点から左右しきい値±
    Δθの範囲内にあるかどうかを判定する手段と、前記舵
    角のしきい値Δθを車両の速度に応じて変化する値とし
    て求める手段とを備え、 前記(a) の条件が満たされることと、前記(b) の条件が
    満たされることと、前記(c) の条件が満たされることの
    全部に基づいて、第1状態を第2状態に切り換えること
    を特徴とするパワーステアリング装置。
  3. 【請求項3】前記制御手段は、前記電流のしきい値ΔI
    を車両の速度に応じて変化する値として求める手段をさ
    らに備えていることを特徴とする請求項2記載のパワー
    ステアリング装置。
  4. 【請求項4】前記制御手段は、第1状態を第2状態に切
    り換える場合に、当該切り換えの条件が一定時間にわた
    って継続していることを条件とするタイマー手段をさら
    に有する請求項1,2又は3記載のパワーステアリング
    装置。
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