JP2000142442A - 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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JP2000142442A
JP2000142442A JP31329498A JP31329498A JP2000142442A JP 2000142442 A JP2000142442 A JP 2000142442A JP 31329498 A JP31329498 A JP 31329498A JP 31329498 A JP31329498 A JP 31329498A JP 2000142442 A JP2000142442 A JP 2000142442A
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JP
Japan
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steering
acceleration
vehicle
assist
deceleration
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JP31329498A
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English (en)
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Yoshiaki Suzuki
善昭 鈴木
Eiji Kasai
栄治 河西
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加減速によらず所望の操舵フィーリングが得
られるパワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】 ステアリングシャフトに加わる操舵トル
クを検出するトルクセンサ4と、車速を検出する車速セ
ンサ11a〜11dと、ステアリング系に操舵力のアシ
スト力を付与するアシスト手段6と、操舵トルクと車速
を基にしてアシスト手段6により付与するアシスト力を
制御する制御装置12と、を備えるパワーステアリング
装置において、車両の加速度を算出する加減速演算部2
4を備えており、制御装置12は、前後G補正ゲインマ
ップ25により、車両加速時に比して車両減速時にはア
シスト力が大きくなるよう制御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステアリング系に
アシスト手段により操舵を補助するアシスト力を付与す
るパワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ステアリング系の操舵力をモータあるい
は油圧等によりアシストするパワーステアリング装置が
知られている。こうしたパワーステアリング装置では通
常、ステアリングシャフトに加わる操舵トルクを基にし
て、操舵トルクが大きいときにはアシスト力を大きく、
操舵トルクが小さいときには、アシスト力を小さくして
適切なアシスト力が得られるようになっている。
【0003】特開平7-186695号公報には、こう
した車速自体を基にした制御に加えて加減速時には加速
度の大きさに応じてアシスト力を弱める補正をする産業
車両用のパワーステアリング装置が開示されている。こ
の技術により、加減速時の車両の直進性と安定性が高ま
ると記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この技術によれば、加
速、減速時には操舵力のアシスト力が弱められ、ステア
リングが重くなる。これにより安定性は高まるが、車両
の操縦性は低下してしまう。この結果、加減速によって
所望の操舵フィーリングが得られない。
【0005】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みて、
加減速によらず所望の操舵フィーリングが得られるパワ
ーステアリング装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のパワーステアリング装置は、ステアリング
シャフトに加わる操舵トルクに応じて、ステアリング系
に操舵を補助するアシスト力を付与するアシスト手段
と、このアシスト手段により付与するアシスト力を制御
する制御装置と、を備えるパワーステアリング装置にお
いて、車両の加速度を検出あるいは算出する加速度算定
手段をさらに備えており、制御装置は、車両減速時には
車両加速時に比してアシスト力が大きくなるよう制御す
ることを特徴とする。
【0007】あるいは、本発明のパワーステアリング装
置は、前輪荷重を検出する前輪荷重検出手段をさらに備
えており、制御装置は、前輪荷重が大きい場合は前輪荷
重が小さい場合に比してアシスト力が大きくなるよう制
御することを特徴とする。
【0008】車両加速時には、前輪から後輪への荷重移
動により、前輪への荷重が減少するため、転舵しやすい
状態となる。また、車両減速時には、後輪から前輪への
荷重移動により、前輪への荷重が増大するため、転舵し
にくい状態になる。したがって、車両減速時に車両加速
時に比してアシスト力が大きくなるよう制御することで
加減速によらずに所望の操舵フィーリングが得られる。
【0009】車両の加速度は車速を基にして演算しても
よいし、加速度センサにより検出してもよい。前輪荷重
の検出は、車両の前後に配置した加速度センサによって
も車両の前側、後ろ側それぞれの車高の変化によって検
出してもよい。また、実際に荷重を検出する荷重センサ
を設けてもよい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について説明する。なお、説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
【0011】図1は、本発明に係るパワーステアリング
装置の全体構成を示す概略図である。この車両1は、ス
テアリングホイール2を操作することにより車輪(操舵
輪)9a、9bを転舵させて操舵を行なうものであり、
ステアリングホイール2は、ステアリングシャフト3、
ステアリングギヤ7を介してラックバー8に接続され、
車輪9a、9bの転舵を行なう。ステアリングシャフト
3上には、操舵トルクを検出するトルクセンサ4が配置
されており、その出力はパワーステアリングコンピュー
タ12に入力される。パワーステアリングコンピュータ
12には、車輪9a、9b、10a、10bにそれぞれ
設置された車速センサ11a〜11dの出力がそれぞれ
入力されており、パワーステアリングコンピュータ12
は、ステアリングシャフト3に接続されているアシスト
手段6を制御することにより操舵力に付加するアシスト
力を制御する。このアシスト手段6は、電動モータによ
り構成されており、減速機を介してステアリングシャフ
ト3に連結されている。なお、アシスト手段6は電動モ
ータに限らず、油圧回路として構成することも可能であ
る。但し、本実施の形態のごとく電動モータを用いた場
合は、制御ゲインを調整することで所望の操舵フィーリ
ングを簡単に得ることができる。
【0012】図2は、制御装置となるパワーステアリン
グコンピュータ12の第1の実施形態の構成を示すブロ
ック図である。コンピュータ12内には、操舵トルクT
sと基本アシストトルクTmの対応を示すアシストトル
クマップ21と、車速Vとこれによるアシストトルクの
補正係数Kvの対応を示す車速ゲインマップ23と、車
両の前後方向の加速度G(加速時に正、減速時に負の値
をとる)とこれによるアシストトルクの補正係数Kgの
対応を示す前後G補正ゲインマップ25と、が格納され
ている。
【0013】トルクセンサ4の出力は、フィルタ20を
介してアシストトルクマップ21に接続され、車速セン
サの出力は、車速演算部22を介して、車速ゲインマッ
プ23と、加減速演算部24とに接続され、加減速演算
部24はさらに前後G補正ゲインマップ25に接続され
ている。
【0014】アシストトルクマップ21の出力と車速ゲ
インマップ23の出力とは乗算器26の入力側に接続さ
れ、その出力は、前後G補正ゲインマップ25の出力と
ともに乗算器29の入力側に接続されている。乗算器2
9の出力はアシスト手段6に接続されている。
【0015】ここで、各マップ21、23、25につい
て説明すると、アシストトルクマップ21は、図2に示
されるように操舵トルクTsが所定量より小さいときは
付与するアシスト力Tmを0とし、所定範囲を越えた時
点でTmを大きくしていき、Tsが所定以上のときはT
mを一定とする。車速ゲインマップ22は、基本的に車
速Vが大きくなるほど補正係数Kvを1より小さくして
いくもので、Kvは常に正の値をとる。前後G補正ゲイ
ンマップ25は、車両1の前後方向の加速度Gを加速時
に正、減速時に負となるよう表したときに、Gが0のと
き、つまり、車両1の定常走行時に補正係数Kgを1と
し、加速時にはKgを1より小さく、減速時にはKgを
1より大きく設定している。
【0016】次に、図1、図2を参照して本実施形態の
動作について説明する。図1に示されるステアリングホ
イール2が操舵のために回転させられると、その回転は
ステアリングシャフト3に伝えられ、トルクセンサ4と
舵角センサ5からそれぞれ操舵トルクと操舵角に応じた
出力信号が出力される。これらの出力は、それぞれコン
ピュータ12に送られる。一方、車輪9a、9bと後輪
10a、10bにそれぞれ設置された車速センサ11a
〜11dからの出力信号もコンピュータ12に送られて
いる。
【0017】図2に示されるようにトルクセンサ4の出
力である操舵トルク値Tsは、コンピュータ12内でフ
ィルタ20を介し、検出された操舵トルクTsに対応す
る基本アシスト力Tmがアシストトルクマップ21によ
り呼び出される。一方、車速センサ11a〜11dのそ
れぞれの出力はコンピュータ12内の車速演算部22に
送られ、車両1の速度Vが演算される。演算された車速
Vを表す信号は車速ゲインマップ23と加減速演算部2
4に送られる。車速ゲインマップ23においては、車速
Vに対応するアシストトルクの補正係数Kvが呼び出さ
れて出力される。加減速演算部24では、車速Vを時間
微分することにより車両の前後方向の加速度Gが求めら
れる。このGは、前述したように車両加速時に正、減速
時に負の値をとる。求めた加速度Gから前後G補正ゲイ
ンマップ25により対応するアシストトルクの補正係数
Kgが呼び出されて出力される。そして、基本アシスト
力Tmと車速による補正係数Kvを乗算器26で乗算し
て補正した後、さらに乗算器29で加速度Gによる補正
係数Kgと乗算することで最終的なアシストトルクTa
を求めて、このTaが付与されるようアシスト手段6を
制御する。
【0018】再び図1に戻ると、コンピュータ12の制
御によりアシスト手段6が操舵系にアシスト力を付与す
る。こうして、運転者がステアリングホイール2を操作
して付与した操舵トルクとアシスト手段6により付与さ
れたアシスト力によりステアリングシャフト3が回転さ
せられ、この回転はステアリングギヤ7を介してラック
バー8に伝えられ、車輪9a、9bが転舵される。
【0019】ここで、各マップ21、23、25に格納
された値は上述したような関係を有しているので、アシ
スト手段6により付与されるアシスト力Taは、操舵ト
ルクTmが同一であれば、車速Vが速いほど小さくな
り、車速Vが同一のときは、加速時ほど小さく、減速時
には大きな値をとる。上述したように、車両加速時に
は、前輪から後輪への荷重移動により、前輪への荷重が
減少するため、転舵しやすい状態となる。また、車両減
速時には、後輪から前輪への荷重移動により、前輪への
荷重が増大するため、転舵しにくい状態になる。本実施
形態では、加速時のアシスト力を小さく、減速時のアシ
スト力を大きく設定しているので、車両の加減速によら
ずに所望の操舵フィーリングが得られる。
【0020】以下、パワーステアリングコンピュータ1
2の別の実施形態のいくつかについて説明する。
【0021】図3は、パワーステアリングコンピュータ
12の第2の実施形態の構成を示すブロック図である。
この実施形態では、車両1の加速度Gを車速センサ11
a〜11dの出力からではなく、車両1に設置したGセ
ンサ12a、12bから直接求めている点が相違する。
Gセンサ12a、12bは、それぞれ車両1の前部と後
部に設置することが好ましい。この実施形態でも第1の
実施形態と同様に運転者は車両の加減速によらずに所望
の操舵フィーリングが得られる。Gセンサは2つ設ける
必要はなく、適切な場所に1つ設けられていてもよい。
【0022】図4は、パワーステアリングコンピュータ
12の第3の実施形態の構成を示すブロック図である。
この装置では、第2の実施形態のGセンサ12a、12
bに代えて、車両1の前輪部と後輪部におけるそれぞれ
の車高を検知する車高センサ13a、13bを設置し、
コンピュータ12内には、これら車高センサ13a、1
3bの出力を基にして、前輪荷重Fを計算する前輪荷重
演算部30と、前輪荷重Fとこれに対応するアシスト力
の補正係数Kfとの対応表を格納している前輪荷重補正
ゲインマップ31とを備えており、乗算器29で舵角に
よる補正後のアシスト力とこの補正係数Kfとを乗算し
てアシスト手段6によるアシスト力Taを求める点が相
違している。
【0023】前輪荷重補正ゲインマップ31は図4に示
されるように、前輪に係る荷重が基準値F0のときに補
正係数Kfを1とし、荷重が大きいほど、係数Kfを大
きく、荷重が小さいほど、係数Kfを小さくするよう設
定されている。したがって、アシスト手段6が付与する
アシスト力は、前輪に係る荷重が大きいほど大きく、前
輪に係る荷重が小さいほど小さくなる。前輪に係る荷重
が大きいときほど操舵に必要な力は大きくなるから、ア
シスト力を前輪に係る荷重が大きいほど大きくすること
で、前輪に係る荷重に関わらず所望の操舵フィーリング
が得られる。前述したように加速時には前輪にかかる荷
重が小さくなり、減速時には前輪にかかる荷重は大きく
なるから、本実施形態においても第1、第2の実施形態
と同様に加減速によらずに所望の操舵フィーリングが得
られる。さらに、本実施形態では、坂路や乗員や荷物の
積載状態により車両1自体が傾いたりして前輪にかかる
荷重が変化した場合でも、所望の操舵フィーリングを得
られる効果がある。あるいは、前輪荷重を車両1の前部
と後部に設置した上下Gセンサの出力を基にして求めて
もよい。また、実際に前輪に加わる荷重を検出する荷重
センサを設けてもよい。
【0024】なお、上述の実施の形態における、前後G
補正ゲインマップ及び前輪荷重補正ゲインマップは、加
速側から減速側、あるいは前輪荷重が小さい側から大き
い側に向かうにしたがって、いずれも一定の割合で増加
するマップとなっているが、それぞれのマップはこれに
限られるものではなく、様々なマップが考えられる。例
えば、増加の割合を一定ではなく非線形なものとするこ
ともできるし、加速側と減速側、あるいは、前輪荷重が
小さい側と大きい側でそれぞれ一定のゲインとすること
もできる。また、加速度や前輪荷重の変化の小さい範囲
ではゲインを1として、いわゆる不感帯を作ることもで
きる。さらに、加速側のみあるいは減速側のみゲインが
変化しているものでも本発明の効果を得ることが可能で
ある。また、車速ゲインマップとの関係を考慮して所望
の操舵フィーリングが得られるようマップを構成するこ
とも可能である。
【0025】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
車両の加速度を基にして転舵が容易な加速時にはアシス
ト力を小さく、転舵が困難になる減速時にはアシスト力
を大きく制御しているので、加減速によらずに所望の操
舵フィーリングが得られる。
【0026】また、前輪荷重が大きいほどアシスト力を
大きく、前輪荷重が小さいほどアシスト力を小さく制御
することにより、加減速時だけでなく、坂路や積載条件
が変化した場合も所望の操舵フィーリングが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るパワーステアリング装置の全体構
成を示す概略図である。
【図2】図1の装置のパワーステアリングコンピュータ
部分の第1の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図3】図1の装置のパワーステアリングコンピュータ
部分の第2の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図4】図1の装置のパワーステアリングコンピュータ
部分の第3の実施形態の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1…車両、2…ステアリングホイール、3…ステアリン
グシャフト、4…トルクセンサ、6…アシスト手段、7
…ステアリングギヤ、8…ラックバー、9…舵輪、10
…後輪、11…車速センサ、12…Gセンサ、13…車
高センサ、20…フィルタ、21…アシストトルクマッ
プ、22…車速演算部、23…車速ゲインマップ、24
…加減速演算部、25…前後G補正ゲインマップ、2
6、29…乗算器、30…前輪荷重演算部、31…前輪
荷重補正ゲインマップ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B62D 131:00 Fターム(参考) 3D032 CC08 DA25 DA50 DB09 DB10 DB11 DC03 DC08 DD01 DD05 DE01 DE02 EA01 EB11 EC21 EC22 GG01 3D033 CA11 CA13 CA14 CA16 CA21 CA27

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステアリングシャフトに加わる操舵トル
    クに応じて、ステアリング系に操舵を補助するアシスト
    力を付与するアシスト手段と、前記アシスト手段により
    付与するアシスト力を制御する制御装置と、を備えるパ
    ワーステアリング装置において、 車両の加速度を検出あるいは算出する加速度算定手段を
    さらに備えており、前記制御装置は、車両減速時には車
    両加速時に比してアシスト力が大きくなるよう制御する
    ことを特徴とするパワーステアリング装置。
  2. 【請求項2】 ステアリングシャフトに加わる操舵トル
    クに応じて、ステアリング系に操舵を補助するアシスト
    力を付与するアシスト手段と、前記アシスト手段により
    付与するアシスト力を制御する制御装置と、を備えるパ
    ワーステアリング装置において、 前輪荷重を検出する前輪荷重検出手段をさらに備えてお
    り、前記制御装置は、前輪荷重が大きい場合は前輪荷重
    が小さい場合に比してアシスト力が大きくなるよう制御
    することを特徴とするパワーステアリング装置。
JP31329498A 1998-11-04 1998-11-04 パワーステアリング装置 Pending JP2000142442A (ja)

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