JP2002193128A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フェイルセーフ時であっても良好な操舵フィー
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】電子制御ユニット４１は、車速センサ４２
が故障していると判断した場合、トランスミッションセ
ンサ４３の出力信号を参照し、トランスミッションのシ
フト位置が１速（ロー）またはリバースであるか否かを
判断する。そして、トランスミッションのシフト位置が
１速またはリバースであれば、反力プランジャ３６から
入力軸１２に付与される反力が予め定める最小反力とな
るようにステッピングモータ３９１を制御する。一方、
トランスミッションのシフト位置が１速およびリバース
以外であれば、反力プランジャ３６から入力軸１２に上
記最小反力よりも大きい一定の中間反力が与えられるよ
うにステッピングモータ３９１を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ステアリング操
作を補助するパワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、パワーシリンダに作動油を供
給し、これによりパワーシリンダから発生するトルクを
用いてステアリング操作の補助を行うパワーステアリン
グ装置が知られている。このような油圧パワーステアリ
ング装置では、ステアリングホイールとステアリング機
構とを連結しているステアリングシャフトが、ステアリ
ングホイール側に接続された入力軸とステアリング機構
側に接続された出力軸とに分割され、これらの入力軸と
出力軸との間に、ステアリングホイールに加えられた操
舵トルクの方向および大きさに応じて捩れを生じるトー
ションバーが介装されている。また、トーションバーの
捩れの方向および大きさに応じて開度が変化する油圧制
御弁が備えられており、この油圧制御弁を介して、油圧
ポンプから送られてくる作動油がパワーシリンダに供給
されるようになっている。これにより、操舵トルクに応
じた油圧がパワーシリンダに供給され、パワーシリンダ
から油圧に応じたアシスト力（操舵補助力）が発生され
る。

【０００３】ところで、一般的な運転者には、車両の走
行速度（車速）が高速になる程に操舵の安定性が向上
し、低速になる程に操舵の応答性が向上することが望ま
れる。そのため、従来の油圧パワーステアリング装置の
中には、トーションバーの捩れを抑える反力を入力軸に
与える反力プランジャを備え、この反力プランジャによ
る反力の大きさを車速に応じて制御することによって、
車速に応じた適切なアシスト力をパワーシリンダから発
生させるようにしたものがある（たとえば、実開平３−
９４３７７号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のような車速に感
応してアシスト力が変化する車速感応式の油圧パワース
テアリング装置では、車速を検出するための車速センサ
が故障すると、車速に応じた適切なアシスト力を発生さ
せることができず、操舵フィーリングが却って悪化する
おそれがある。そこで、車速センサの故障が検出された
ときには、そのフェイルセーフとして、車速に応じた反
力制御が中止され、車速に拘わらず、反力プランジャか
ら入力軸に一定の大きさの反力（たとえば、最小アシス
ト力の発生時に与えるべき反力と最大アシスト力の発生
時に与えるべき反力との中間値）が与えられるようにな
っている。

【０００５】入力軸に一定の反力が与えられることによ
り、高速走行時に過剰な操舵補助が行われることによる
車両のふらつきを防止することができる。しかしなが
ら、低速走行時や車庫入れの時などには、十分なアシス
ト力が得られず、アシスト不足による不快感を運転者に
与えてしまう。そこで、この発明の目的は、上述の技術
的課題を解決し、フェイルセーフ時であっても良好な操
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
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、操舵補助
力を発生する操舵補助力発生手段（３１，３５）と、こ
の操舵補助力発生手段の制御に必要な情報を取得する情
報取得手段（４２）と、この情報取得手段の故障を検出
する故障検出手段（４１，Ｓ１）と、上記操舵補助力発
生手段が発生する操舵補助力に上記情報取得手段によっ
て取得された情報に応じた制限を加える操舵補助力制限
手段（３６，３７，３８，３９１，３９２，４１，Ｓ
２）と、上記故障検出手段によって上記情報取得手段の
故障が検出された場合に、車両が所定の低速走行状態ま
たは停車状態であれば、上記操舵補助力制限手段による
制限を解除して、上記操舵補助力発生手段が発生する操
舵補助力に予め定める最小制限を加え、車両が上記所定
の低速走行状態および停車状態以外の状態であれば、上
記操舵補助力制限手段による制限を解除して、上記操舵
補助力発生手段が発生する操舵補助力に上記最小制限よ
りも大きい一定の制限を加える故障時制限手段（４１，
Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）とを含むことを特徴とするパワース
テアリング装置である。

【０００７】なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態
における対応構成要素等を表す。以下、この項において
同じである。この発明によれば、情報取得手段が故障し
た場合に、車両が低速走行状態または停車状態であれ
ば、操舵補助力発生手段が発生する操舵補助力に加えら
れる制限が最小にされるので、十分な操舵補助力を得る
ことができ、軽い操舵感を達成することができる。一
方、車両が低速走行状態および停車状態でない場合に
は、低速走行状態または停車状態のときに加えられる最
小制限よりも大きい一定の制限が操舵補助力に加えられ
ることにより、過剰な操舵補助による車両のふらつきを
生じない程度の適度な剛性感を得ることができる。

【０００８】なお、請求項２に記載のように、上記操舵
補助力発生手段は、ステアリング操作により回転する入
力軸（１２）と車両のステアリングギア（２１）に連結
された出力軸（１４）との相対回転量に応じて開度が変
化する油圧制御弁（３１）と、この油圧制御弁を介して
供給される作動油の油圧を操舵補助力に変換するパワー
シリンダ（３５）とを含み、上記操舵補助力制限手段
は、上記入力軸と上記出力軸との相対回転を規制する反
力を上記入力軸に付与する反力付与手段（３６，３７，
３８，３９１，３９２）を含み、上記情報取得手段によ
って取得された情報に応じた反力が上記入力軸に付与さ
れるように上記反力付与手段を制御するものであり、上
記故障時制限手段は、上記故障検出手段によって上記情
報取得手段の故障が検出された場合に、車両が所定の低
速走行状態または停車状態であれば、上記入力軸に予め
定める最小反力が付与されるように上記反力付与手段を
制御し、車両が上記所定の低速走行状態および停車状態
以外の状態であれば、上記入力軸に上記最小反力よりも
大きい一定の反力が付与されるように上記反力付与手段
を制御するものであってもよい。

【０００９】また、請求項３に記載のように、車両のト
ランスミッションのシフト位置を検出するためのシフト
位置検出手段（４３）をさらに含み、上記所定の低速走
行状態または停車状態とは、上記シフト位置検出手段に
よって１速またはリバースが検出されている状態であっ
てもよい。トランスミッションのシフト位置が１速また
はリバースであれば、車両はごく低速で走行していると
考えられるからである。

【００１０】請求項４記載の発明は、上記情報取得手段
は、車速を検出する車速センサ（４２）であることを特
徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のパワース
テアリング装置である。この発明によれば、車速センサ
が故障していない時には、車速センサが検出する車速に
応じた制限を操舵補助力に加えることができる。したが
って、車速に応じた適切な操舵補助が達成され、車速に
拘わらず、良好な操舵フィーリングを得ることができ
る。

【００１１】また、車速センサが故障した場合であって
も、請求項１の効果として述べたように、車両が低速走
行状態または停車状態であれば、操舵補助力発生手段が
発生する操舵補助力に加えられる制限が最小にされるの
で、十分な操舵補助力を得ることができ、軽い操舵感を
達成することができる。一方、車両が低速走行状態およ
び停車状態でない場合には、低速走行状態または停車状
態のときに加えられる最小制限よりも大きい一定の制限
が操舵補助力に加えられることにより、過剰な操舵補助
による車両のふらつきが生じない程度の適度な剛性感を
得ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この
発明の一実施形態に係る油圧パワーステアリング装置の
構成を示す概念図である。この油圧パワーステアリング
装置は、ステアリングホイール１１に連結された入力軸
１２と、この入力軸１２にトーションバー１３を介して
連結された出力軸１４とを備えている。入力軸１２およ
び出力軸１４は、それぞれベアリング１５，１６を介し
てバルブハウジング１７に回転自在に支持されている。
トーションバー１３は、一端が入力軸１２に連結され、
他端がセレーション１８によって出力軸１４に連結され
ている。

【００１３】出力軸１４の先端には、ピニオンギア２１
が設けられている。このピニオンギア２１は、ラック軸
２２に形成されたラックギア部２２ａに噛み合ってい
る。ラック軸２２は、車両の幅方向に延びた状態に設け
られており、その両端部には、それぞれ図示しない車両
の舵取り用の車輪（たとえば、左右前輪）が連結されて
いる。この構成により、ステアリングホイール１１の回
転は、入力軸１２およびトーションバー１３を介してピ
ニオンギア２１に伝達され、このピニオンギア２１の回
転がラック軸２２の車両幅方向の移動に変換されて、舵
取り用車輪の転舵が達成される。

【００１４】入力軸１２と出力軸１４との間には、入力
軸１２に一体的に形成されたバルブロータ３１１と、出
力軸１４に固定されたバルブボディ３１２とからなるロ
ータリ式油圧制御弁３１が設けられている。また、バル
ブハウジング１７には、そのロータリ式油圧制御弁３１
の４個のポート３１３，３１４，３１５，３１６が形成
されている。これら４個のポート３１３，３１４，３１
５，３１６は、バルブロータ３１１とバルブハウジング
１７との内外周間の弁間流路を介して互いに連通されて
いる。

【００１５】ロータリ式油圧制御弁３１のポート３１３
には、たとえば、車両のエンジンによって駆動されるオ
イルポンプ３２から送出された作動油が、油管３３１を
介して供給されるようになっている。ポート３１４は、
油管３３２を介してリザーバタンク３４に連通してい
る。また、ポート３１５，３１６は、それぞれ、油管３
３４，３３５を介して、ラック軸２２に付与すべきアシ
スト力（操舵補助力）を発生するパワーシリンダ３５の
油室３５１，３５２に連通されている。パワーシリンダ
３５の油室３５１，３５２間には、油室３５１，３５２
内の油圧差によって車両幅方向に移動するピストン３５
３が設けられている。このピストン３５３は、ラック軸
２２と一体的に構成されている。

【００１６】ステアリングホイール１１が左右いずれか
の方向へ回転操作されると、トーションバー１３に捩れ
が生じて、入力軸１２と出力軸１４とが相対回転し、こ
れにより、バルブロータ３１１とバルブボディ３１２と
の間に、トーションバー１３の捩れの分だけ回転方向の
ずれが生じる。すると、オイルポンプ３２からロータリ
式油圧制御弁３１に供給されている作動油が、バルブロ
ータ３１１とバルブボディ３１２との回転方向のずれ
（トーションバー１３のねじれ量）に応じた量だけ、パ
ワーシリンダ３５の左右いずれか一方の油室３５１，３
５２に供給される。これにより、油室３５１，３５２間
に油圧差が生じ、この油圧差に応じてパワーシリンダ３
５のピストン３５３が移動し、ステアリング操作のアシ
ストが達成される。余剰分の作動油は、ロータリ式油圧
制御弁３１のポート３１４から油管３３２を介してリザ
ーバタンク３４に戻される。

【００１７】また、この油圧パワーステアリング装置
は、入力軸１２と出力軸１４との相対回転を規制するた
めの反力プランジャ３６を備えている。反力プランジャ
３６の外周には、油管３３１の途中部に分岐接続された
分岐管３７から作動油が供給される油圧反力室３８が形
成されており、反力プランジャ３６は、油圧反力室３８
内の油圧に応じた力で入力軸１２に押し付けられて、入
力軸１２に対してその回転を妨げる反力を付与するよう
になっている。また、分岐管３７の途中部には、たとえ
ば、ステッピングモータ３９１の回転角に応じて開度が
変化する反力制御バルブ３９２が介装されている。

【００１８】この構成により、ステッピングモータ３９
１を制御することによって、反力プランジャ３６から入
力軸１２に付与される反力を制御することができ、ひい
ては、パワーシリンダ３５が発生するアシスト力を制御
することができる。すなわち、ステッピングモータ３９
１を制御して、反力制御バルブ３９２の開度を大きくす
れば、分岐管３７から油圧反力室３８に供給される作動
油の流量が大きくなり、油圧反力室３８内の油圧が大き
くなるから、反力プランジャ３６から入力軸１２に付与
される反力が大きくなる。入力軸１２に付与される反力
が大きくなると、入力軸１２と出力軸１４との相対回転
が規制され、ロータリ式油圧制御弁３１のバルブロータ
３１１とバルブボディ３１２との回転方向のずれが規制
されるから、パワーシリンダ３５の一方の油室３５１，
３５２に供給される作動油の量が少なくなり、パワーシ
リンダ３５が発生するアシスト力が小さくなる。その結
果、ステアリング操作系の剛性が高まる。

【００１９】一方、ステッピングモータ３９１の回転位
置を制御して、反力制御バルブ３９２の開度を小さくす
れば、分岐管３７から油圧反力室３８に供給される作動
油の流量が小さくなり、油圧反力室３８内の油圧が小さ
くなるから、反力プランジャ３６から入力軸１２に付与
される反力が小さくなる。入力軸１２に付与される反力
が小さくなると、入力軸１２と出力軸１４との相対回転
の規制が弱まり、ロータリ式油圧制御弁３１のバルブロ
ータ３１１とバルブボディ３１２との回転方向のずれが
大きくなるから、パワーシリンダ３５の一方の油室３５
１，３５２に供給される作動油の量が多くなり、パワー
シリンダ３５から大きなアシスト力が発生される。

【００２０】ステッピングモータ３９１は、マイクロコ
ンピュータを含む電子制御ユニット（ＥＣＵ）４１によ
って制御されるようになっている。電子制御ユニット４
１には、車両の走行速度を検出するための車速センサ４
２や、車両のトランスミッションのシフト位置を検出す
るためのトランスミッションセンサ４３の出力信号が与
えられるようになっている。電子制御ユニット４１は、
車速センサ４２およびトランスミッションセンサ４３か
ら与えられる信号に基づいて、反力プランジャ３６から
入力軸１２に適当な反力が付与されるようにステッピン
グモータ３９１を制御する。

【００２１】図２は、電子制御ユニット４１によるステ
ッピングモータ３９１の制御（反力制御）について説明
するためのフローチャートである。以下に説明する処理
は、車両のイグニッションスイッチがオンにされたこと
に応答して開始され、その後、イグニッションスイッチ
がオフにされるまで繰り返し行われる。電子制御ユニッ
ト４１は、まず、車速センサ４２が故障しているか否か
が判断される（ステップＳ１）。車速センサ４２が故障
しているか否かは、たとえば、エンジン回転数が所定値
以上で車速信号が０km/h（または所定値以下）の状態が
所定時間継続したことにより判断することができる。

【００２２】車速センサ４２が故障していないと判断し
た場合（ステップＳ１でＮＯ）、つまり車速センサ４２
が正常に動作している場合には、電子制御ユニット４１
は、車速センサ４２によって検出される車速に応じた反
力制御（車速感応制御）を行う（ステップＳ２）。この
車速感応制御では、たとえば、車速が大きいほど、反力
プランジャ３６から入力軸１２に付与される反力が大き
くなるようにステッピングモータ３９１が制御される。
これにより、車速が大きいほど、ステアリング操作系の
剛性が高まり、車速が小さいほど、パワーシリンダ３５
から大きなアシスト力が発生される。

【００２３】車速センサ４２が故障していると判断した
場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、電子制御ユニット４１
は、トランスミッションセンサ４３の出力信号を参照
し、トランスミッションのシフト位置が１速（ロー）ま
たはリバースであるか否かを判断する（ステップＳ
３）。トランスミッションのシフト位置が１速およびリ
バース以外（たとえば、２〜５速）であれば、電子制御
ユニット４１は、反力プランジャ３６から入力軸１２に
付与される反力が予め定める中間反力となるようにステ
ッピングモータ３９１を制御する（ステップＳ５）。予
め定める中間反力とは、反力プランジャ３６から入力軸
１２に付与され得る最大反力（たとえば、入力軸１２と
出力軸１４との相対回転が生じないような力）と予め定
める最小反力（たとえば、０Ｎ）との間の適当な固定値
である。すなわち、シフト位置が１速およびリバース以
外のときには、そのときの車速に拘わらず、予め定める
中間反力が入力軸１２に付与され、ステアリング操作系
に適当な剛性が与えられる。これにより、トランスミッ
ションのシフト位置が１速およびリバース以外のシフト
位置にされる高速走行時に、過剰な操舵補助が行われる
ことによる車両のふらつきを防止することができる。

【００２４】一方、トランスミッションのシフト位置が
１速またはリバースであれば、電子制御ユニット４１
は、反力プランジャ３６から入力軸１２に付与される反
力が上記最小反力となるようにステッピングモータ３９
１を制御する（ステップＳ４）。すなわち、シフト位置
が１速またはリバースのときには、反力プランジャ３６
から入力軸１２に付与される反力が最小にされる。よっ
て、トランスミッションのシフト位置が１速にされる低
速前進時やリバースにされる後進時において、ステアリ
ングホイール１１の据え切りが行われた時などに十分な
操舵補助を行うことができる。

【００２５】以上のようにこの実施形態によれば、車速
センサ４２が故障した場合であっても、高速走行時に
は、入力軸に一定の反力が与えられることにより適度な
剛性感を得ることができ、低速走行時には、十分な操舵
補助が行われることにより軽い操舵感を得ることができ
る。この発明の一実施形態の説明は以上のとおりである
が、この発明は、上述の実施形態に限定されるものでは
ない。たとえば、上述の実施形態では、車速に感応して
操舵補助力が変化する車速感応式油圧パワーステアリン
グ装置を取り上げて説明したが、この発明をエンジンの
回転数に感応して操舵補助力が変化するエンジン回転数
感応式油圧パワーステアリング装置に適用することもで
きる。この場合、たとえば、エンジン回転数を検出する
センサ（エンジン回転数センサ）が故障したときに、ト
ランスミッションのシフト位置が１速またはリバースで
あれば、反力プランジャから入力軸に付与される反力が
予め定める最小反力となるようにステッピングモータを
制御し、１速およびリバース以外であれば、反力プラン
ジャから入力軸に上記最小反力よりも大きい一定の中間
反力が与えられるようにステッピングモータを制御すれ
ばよい。

【００２６】また、この発明は、車速センサやエンジン
回転数センサ以外のセンサ（たとえば、操舵トルクセン
サなど）の出力に基づいて反力を制御する構成のパワー
ステアリング装置に適用することもできる。なお、車速
センサ以外のセンサが故障したときの反力制御では、車
速センサによって検出される車速が予め定める速度以下
であれば、車両が低速走行状態であると判断して、反力
プランジャから入力軸に付与される反力が予め定める最
小反力となるようにステッピングモータを制御し、車速
センサによって検出される車速が上記予め定める速度よ
りも大きければ、車両が低速走行状態ではないと判断し
て、反力プランジャから入力軸に上記最小反力よりも大
きい一定の中間反力が与えられるようにステッピングモ
ータを制御するようにしてもよい。

【００２７】さらにまた、この発明は、エンジンによっ
てオイルポンプを駆動する方式の油圧パワーステアリン
グ装置に限らず、電動モータによってオイルポンプを駆
動する電動ポンプ式の油圧パワーステアリング装置に適
用することもできる。さらには、油圧パワーステアリン
グ装置に限らず、電動モータが発生するトルクを用いて
操舵補助を行う電動パワーステアリング装置にこの発明
を適用することも可能である。

【００２８】また、上述の実施形態では、反力制御バル
ブの一例として、ステッピングモータの回転角に応じて
開度が変化するものを取り上げたが、反力制御バルブ
は、電磁ソレノイドの働きにより開度が変化するソレノ
イド駆動型のものであってもよい。その他、特許請求の
範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る車速感応式の油圧
パワーステアリング装置の構成を示す概念図である。

【図２】反力制御について説明するためのフローチャー
トである。

【符号の説明】

１１ ステアリングホイール １２ 入力軸 １３ トーションバー １４ 出力軸 ２１ ピニオンギア ２２ ラック軸 ３１ ロータリ式油圧制御弁 ３２ オイルポンプ ３４ リザーバタンク ３５ パワーシリンダ ３６ 反力プランジャ ３７ 分岐管 ３８ 油圧反力室 ３９１ ステッピングモータ ３９２ 反力制御バルブ ４１ 電子制御ユニット ４２ 車速センサ ４３ トランスミッションセンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操舵補助力を発生する操舵補助力発生手段
   と、 この操舵補助力発生手段の制御に必要な情報を取得する
   情報取得手段と、 この情報取得手段の故障を検出する故障検出手段と、 上記操舵補助力発生手段が発生する操舵補助力に上記情
   報取得手段によって取得された情報に応じた制限を加え
   る操舵補助力制限手段と、 上記故障検出手段によって上記情報取得手段の故障が検
   出された場合に、車両が所定の低速走行状態または停車
   状態であれば、上記操舵補助力制限手段による制限を解
   除して、上記操舵補助力発生手段が発生する操舵補助力
   に予め定める最小制限を加え、車両が上記所定の低速走
   行状態および停車状態以外の状態であれば、上記操舵補
   助力制限手段による制限を解除して、上記操舵補助力発
   生手段が発生する操舵補助力に上記最小制限よりも大き
   い一定の制限を加える故障時制限手段とを含むことを特
   徴とするパワーステアリング装置。
2. 【請求項２】上記操舵補助力発生手段は、 ステアリング操作により回転する入力軸と車両のステア
   リングギアに連結された出力軸との相対回転量に応じて
   開度が変化する油圧制御弁と、 この油圧制御弁を介して供給される作動油の油圧を操舵
   補助力に変換するパワーシリンダとを含み、 上記操舵補助力制限手段は、上記入力軸と上記出力軸と
   の相対回転を規制する反力を上記入力軸に付与する反力
   付与手段を含み、上記情報取得手段によって取得された
   情報に応じた反力が上記入力軸に付与されるように上記
   反力付与手段を制御するものであり、 上記故障時制限手段は、上記故障検出手段によって上記
   情報取得手段の故障が検出された場合に、車両が所定の
   低速走行状態または停車状態であれば、上記入力軸に予
   め定める最小反力が付与されるように上記反力付与手段
   を制御し、車両が上記所定の低速走行状態および停車状
   態以外の状態であれば、上記入力軸に上記最小反力より
   も大きい一定の反力が付与されるように上記反力付与手
   段を制御するものであることを特徴とする請求項１記載
   のパワーステアリング装置。
3. 【請求項３】車両のトランスミッションのシフト位置を
   検出するためのシフト位置検出手段をさらに含み、 上記所定の低速走行状態または停車状態とは、上記シフ
   ト位置検出手段によって１速またはリバースが検出され
   ている状態であることを特徴とする請求項１または２記
   載のパワーステアリング装置。
4. 【請求項４】上記情報取得手段は、車速を検出する車速
   センサであることを特徴とする請求項１ないし３のいず
   れかに記載のパワーステアリング装置。