JP2009119899A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 手放し状態におけるハンチングを回避して違和感を低減したパワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】 ステアリングホイールに連結された操舵機構と、操舵機構と転舵輪とを接続する伝達機構と、操舵機構へ入力されるトルクに基づき伝達機構を駆動することにより、転舵輪に対しアシスト力を付与する電動機と、転舵輪に与える操舵アシスト力に応じて、電動機に駆動信号を出力する電動機制御手段と、電動機制御手段からの駆動信号によって電動機を回転させようとする方向と、電動機の実際の回転方向とが不一致のとき、電動機逆回転状態と判定する電動機逆回転判定手段と、電動機逆回転判定手段が電動機逆回転状態と判定するとき、電動機に発生するトルクを減衰させるダンピングトルク付与手段とを有することとした。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、運転者の操舵をアシストするパワーステアリング装置に関する。

従来、特許文献１に開示されるパワーステアリング装置にあっては、モータによってラック軸を駆動することで操舵アシスト力を付与している。
特開２００６−１３１０７４号公報

しかしながら上記従来技術にあっては、操舵アシスト指令が終了しているにもかかわらず、慣性や制御上の遅れによって操舵軸にモータトルクが付与され、ステアリングホイールが運転者の意図とは異なる動きをするおそれがある、という問題があった。

例えば、モータによってラック軸を直接駆動する電動パワーステアリング装置の場合、運転者がステアリングホイールから手を離した（手ばなし状態）にもかかわらずモータ慣性や制御応答遅れによって意図しないアシスト力が発生し、このアシスト力がステアリングホイールを回転させる場合がある。

また、電動ポンプによって油圧シリンダ内の作動油を給排することで操舵アシスト力を得る油圧パワーステアリング装置の場合、操舵後の手ばなし状態において高圧側シリンダから低圧側シリンダへ作動油が逆流してポンプが逆回転し、両シリンダの体積が変わってラック軸が移動し、ステアリングホイールが意図しない動きをするおそれがある。

本発明は上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、手放し状態におけるステアリングホイールの意図しない動き（ハンチング）を回避して違和感を低減したパワーステアリング装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、ステアリングホイールに連結された操舵機構と、前記操舵機構と転舵輪とを接続する伝達機構と、前記操舵機構へ入力されるトルクに基づき前記伝達機構を駆動することにより、前記転舵輪に対しアシスト力を付与する電動機と、前記転舵輪に与える操舵アシスト力に応じて、前記電動機に駆動信号を出力する電動機制御手段と、前記電動機制御手段からの駆動信号によって前記電動機を回転させようとする方向と、前記電動機の実際の回転方向とが不一致のとき、電動機逆回転状態と判定する電動機逆回転判定手段と、前記電動機逆回転判定手段が電動機逆回転状態と判定するとき、前記電動機に発生するトルクを減衰させるダンピングトルク付与手段とを有することとした。

よって、手放し状態におけるハンチングを回避して違和感を低減したパワーステアリング装置を提供できる。

以下、本発明のパワーステアリング装置を図面に示す実施例に基づいて説明する。

［油圧パワーステアリング装置のシステム構成］
実施例１につき説明する。図１は本願発明を油圧パワーステアリング装置に適用した場合のシステム構成図である。なお、ラック軸５の軸方向をｘ軸とし、パワーシリンダ８における第２シリンダ８ｂ側を正方向とする。

運転者がステアリングホイールＳＷ（操舵輪）を操舵するとシャフト２を介してピニオン４が駆動され、所謂ラック＆ピニオン機構（操舵機構）によりラック軸５が軸方向に移動し、転舵輪６ａ，６ｂを操舵する。シャフト２には運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサＴＳが設けられ、コントロールユニット１００（電動機制御手段）に対しトルク信号を出力する。

ラック軸５には、運転者の操舵トルクに応じてラック軸５の移動をアシストするパワーステアリング機構が設けられている。このパワーステアリング機構は、モータＭ（電動機）により駆動する可逆式のポンプＰと、ラック軸５を左右に移動させるパワーシリンダ８が設けられている。

このポンプＰには第１ポート２１ａおよび第２ポート２２ａ（一対の吐出口）が設けられ、パワーシリンダ８の内部には軸方向移動可能なピストン８ｃが設けられ、このピストン８ｃにより第１シリンダ８ａおよび第２シリンダ８ｂ（一対の両圧力室）が画成される。

コントロールユニット１００には、トルクセンサＴＳからの操舵トルクＴｓ、モータ回転数センサ３によって検出されたモータＭの回転数信号Ｎｍ、車速信号等が入力される。モータＭの指令信号であるアシストトルクＴａ（図２参照）は操舵トルクＴｓの値のみによって決定され、実モータトルクＴｍおよびポンプＰの回転方向には無関係に出力される。

また、第１、第２油路２１，２２の一部は合成樹脂で形成された樹脂配管７１，７２により形成されている。配管の一部を合成樹脂で形成することで、配管レイアウト性の向上と油圧脈動の低減による制御性の安定化を図っている。

ここで、アシストトルクＴａがラック軸５からの反力に対抗できない場合、例えば操舵トルクＴｓは左方向であるにもかかわらずラック軸５の移動方向は右転舵方向という状況が発生する可能性がある（例えば第１、第２シリンダ８ａ，８ｂの差圧によってラック軸５が移動する場合等）。その際はアシストトルクＴａの方向とモータＭの実回転方向が反対向きとなってポンプＰがアシストトルクＴａに対し逆方向に回転する。

したがって、ポンプＰの逆回転を検出した場合、アシストトルクＴａをかさ上げしてポンプ逆回転を抑制する。かさ上げはアシストトルクＴａにダンピングトルクＴｄを付与することにより行われる（図２参照）。

［制御ブロック図］
図２はコントロールユニット１００の制御ブロック図である。コントロールユニット１００は目標アシストトルク演算部１１０、ポンプ逆回転判定部１２０、ダンピングトルク演算部１３０、およびダンピングトルク付与部１４０を有する。

目標アシストトルク演算部１１０は操舵トルクＴｓに基づき目標アシストトルクＴａを演算し、加算部１５０へ出力する。ポンプ逆回転判定部１２０はモータＭの電流方向（回転方向）と操舵トルクＴｓの方向に基づきポンプＰの正転／逆転を判定し、判定結果をダンピングトルク付与部１４０へ出力する。

ダンピングトルク演算部１３０はモータ回転数Ｎｍに基づきダンピングトルクＴｄを演算し、ダンピングトルク付与部１４０へ出力する。このダンピングトルクＴｄとは、ポンプＰおよびモータＭの実回転方向が駆動指令値に対し逆方向である場合、この逆回転を解消するために正転方向のトルクをかさ上げするためのものである。

なお、ダンピングトルクＴｄの演算はモータ回転数Ｎｍにあらかじめ定められた補正係数を乗じてもよいし、他の方法を用いてもよい。また、ダンピングトルクＴｄは、モータＭの回転数と同じ回転数が逆方向に生じる大きさである。

ダンピングトルク付与部１４０は、ポンプ逆回転判定部１２０の判定結果によってダンピングトルクＴｄを付与するか否かを切り替える。ポンプ駆動指令に対するポンプ実回転方向が正転であればダンピングトルクＴｄ＝０（付与せず）とし、逆転であれば演算されたダンピングトルクＴｄを加算部１５０へ出力する。

加算部１５０は目標アシストトルクＴａとダンピングトルクＴｄを加算し、目標モータトルクＴｍ＊として出力する。

［スイッチング回路］
図３はスイッチング回路３０の回路図である。また、図４、図５はそれぞれモータＭの力行時および回生時における電流の流れを示す図である。スイッチング回路３０は６個のトランジスタから構成され、ｕ，ｖ，ｗの各相にそれぞれハイ（電源Ｂ）側とロー（接地Ｇ）側のトランジスタＴｒが設けられている。電源Ｂとスイッチング回路３０との間には電流検出部３１が設けられ、電流の流れがモータＭを駆動する方向か、またはモータＭによる回生電流が生じている方向かを検出してコントロールユニット１００へ出力する。

［モータ力行状態（正転）および回生状態（逆転）］
図４はモータＭの力行状態（正転時）、図５は回生状態（逆転時）におけるモータＭとスイッチング回路３０の電流の流れを示す図である。正転時には電源Ｂから電流がモータＭに流れて力行状態となり、逆転時にはモータＭの発電により電流がモータＭから電源Ｂ側に流れる回生状態となる。電流の方向は電流検出部３１によって検出され、コントロールユニット１００へ出力される。

［ポンプ逆回転時ダンピングトルク付与制御］
図６〜図８は、ポンプ逆回転のメカニズムを示す模式図である。図６は第２油路２２加圧時、図７は図６の後の第１油路２１加圧時、図８は第１油路２１の加圧後にポンプＰが逆回転している状態を示す。また、図９〜図１１は、ポンプ逆回転時における操舵反力、操舵角、左右圧力（第１、第２シリンダ圧）の変動を示す図である。

第１、第２油路２１，２２加圧時には、それぞれの方向にポンプＰを駆動して作動油を加圧側の油路に供給する。加圧後は、ポンプＰは差圧によってそれまでの回転方向とは逆方向に回転しようとする。その際ポンプＰの正転側トルクが差圧に抗することができない場合（手放し時等）はポンプＰが逆回転し、この逆回転がステアリングホイールＳＷに伝達して運転者が違和感を覚えるおそれがある。

とりわけ、油路２１，２２の一部には樹脂製の配管７１，７２が設けられており、アシスト時に膨張した高圧側配管が収縮する際に低圧側への流れを助長するため、ポンプＰが逆回転して第１、第２シリンダ８ａ，８ｂの圧力が振動し、操舵反力に与える影響が大きくなる（図９〜図１１参照）。配管７１，７２が長くなればなるほど振動も大きい。

したがって本願では、ポンプＰの逆回転を検出した場合はモータＭに対し正転側のトルク（ダンピングトルクＴｄ）を付与し、ポンプＰの逆回転を防止する（図２参照）。これにより運転者に与える違和感を低減する。ポンプＰとモータＭは直結するため、モータ回転数センサ３によってポンプ逆回転を検出可能となっている。

図１２はポンプＰ逆回転時のタイムチャートである。時刻ｔ１においてポンプＰの逆回転判定がなされると、ダンピングトルク付与部１４０においてダンピングトルクＴｄ付与に切り替えられる。時刻ｔ２においてポンプ正回転判定がなされると、ダンピングトルク非付与に切り替えられる。

図１３はダンピングトルクＴｄを付与しない場合（比較例）、図１４は付与する場合（本願）の操舵反力、左右シリンダ（第１、第２シリンダ８ａ，８ｂ）圧力のタイムチャートである。ダンピングトルクＴｄの付与により、第１、第２シリンダ８ａ，８ｂの振動が抑制され、結果的に操舵反力の振動が低減されて運転者への違和感も低減される。

［実施例１の効果］
（１）（１７）転舵輪６ａ，６ｂに連結された操舵機構の操舵力を補助するパワーシリンダ８と、パワーシリンダ８の第１、第２シリンダ８ａ，８ｂ（両圧力室）に対し選択的に油圧を供給し、一対の吐出口を有する可逆式ポンプＰと、パワーシリンダ８の第１、第２シリンダ８ａ，８ｂと可逆式ポンプＰの一対の吐出口とをそれぞれ接続するとともに、少なくとも一部分の配管７１，７２がエラストマー材（樹脂）で形成された第１油路２１および第２油路２２と、可逆式ポンプＰを駆動するモータＭと、転舵輪６ａ，６ｂに与える操舵アシスト力に応じて、モータＭに駆動信号を出力するコントロールユニット１００と、コントロールユニット１００からの駆動信号によってモータＭを回転させようとする方向と、可逆式ポンプＰの実際の回転方向とが不一致のとき、ポンプ逆回転状態と判定するポンプ逆回転判定部１２０（電動機逆回転判定手段）と、ポンプ逆回転判定部１２０がポンプ逆回転状態と判定するとき、可逆式ポンプＰに発生するトルクを減衰させるダンピングトルク付与部１４０とを有することとした。

ポンプ逆回転状態において可逆式のポンプＰにダンピングトルクを付与することにより、ポンプＰの逆回転状態を抑制することが可能となる。よって、ステアリングホイールＳＷに伝達される余剰トルクが抑制され、操舵フィーリングを向上させることができる。

（５）モータＭは、このモータＭの回転を制御するスイッチング回路によって制御され、ポンプ逆回転判定部１２０は、電源とスイッチング回路との間に流れる電流の方向により、可逆式ポンプＰの回転方向を判定することとした。

電流の方向によってポンプ回転方向を判定するため、電流微分値等を用いて判定する場合と比べて安定かつ正確に回転方向を判定することができる。

（１５）モータＭは、このモータＭの回転を制御するスイッチング回路３０によって制御され、ダンピングトルク付与部１４０は、スイッチング回路３０の相間同士をショートさせることにより、モータＭの回転を減衰させることとした。

スイッチング回路３０をショートさせるとモータＭに逆起電力が生じて電気ブレーキ状態となる。この電気ブレーキのブレーキ力はモータ回転数に比例するため、回転速度に応じた適切なブレーキ力を得ることができる。

（２３）第１、第２油路２１，２２は、少なくとも一部がエラストマー材（樹脂製）の配管７１，７２で形成されていることとした。樹脂製の配管７１，７２にあってはアシスト時に高圧側が膨張し、収縮する際に低圧側への流れを助長してポンプＰが逆回転しやすくなるため、本願のポンプ逆回転抑制効果がより顕著となる。

以下、実施例１の変形例を示す。
（実施例１−１）
図１５はコントロールユニット１００においてダンピングトルクＴｄ出力時に積分制御を行う場合の制御ブロック図、図１６はダンピングトルクＴｄ付与時のタイムチャートである。

ダンピングトルク付与部１４０と加算部１５０との間に積分制御部１６０を追加し、積分制御を行う。なお、積分制御部１６０の時定数τは操舵機構の伝達応答遅れに基づき設定されている。これにより時刻ｔ１１のダンピングトルクＴｄ立ち上がり時、および時刻ｔ１２のＴｄ立下り時におけるトルク変化が安定的に収束する。

［実施例１−１の効果］
（１１）ダンピングトルクＴｄ（ダンピング信号）は、モータＭの回転数の積分値に基づき算出されることとした。積分値を用いることで、モータ逆回転を安定的に収束させることができる。

（１３）ダンピングトルク付与部１４は、操舵機構の伝達応答遅れに基づき、モータＭの回転数の積分を行う際の時定数τを設定することとした。これによりシステムの応答遅れを見込んだ制御を行うことができる。

（実施例１−２）
図１７は、コントロールユニット１００においてダンピングトルクＴｄ付与から非付与に遷移する際に、Ｔｄの値を漸減させる場合の制御ブロック図である。実施例１ではポンプＰが逆転から正転に遷移した際にダンピングトルクＴｄを直ちにゼロとしたが、実施例１−２では正転に遷移した際に徐々にダンピングトルクＴｄを徐々に低減する。

図１７の制御ブロック図において、ダンピングトルク演算部１３０と並列に漸減処理部１７０を設け、ポンプＰが正転側の場合はこの漸減処理部１７０からダンピングトルク付与部１４０へ漸減トルク信号を出力する。その際、あらかじめ設定された漸減トルクに基づきダンピングトルクＴｄを漸減して出力する。

図１８は漸減処理部１７０の制御ブロック図である。符号算出部１７１はダンピングトルクＴｄの符号を算出し、＋であれば＋１、−であれば−１を乗算部１７２へ出力する。乗算部１７２において出力された符号と漸減トルク制限量を乗じ、加算部１７３においてダンピングトルクＴｄとの差分をとって出力する。

図１９は実施例１−２においてポンプＰが逆転から正転に移行する際のタイムチャートである。実施例１のようにポンプＰが逆転から正転に遷移した際にダンピングトルクＴｄが急激にゼロとなることがなく、モータＭに対する目標モータトルクＴｍ＊は急変しない。したがってモータトルクの変動を徐々に目標アシストトルクＴａに収束させ、モータＭの回転を安定して収束させる。

［実施例１−２の効果］
（１０）（１２）ダンピングトルク付与部１４０は、モータＭの回転を減衰させるようにこのモータＭに対しダンピングトルクＴｄを付与することとした。モータ回転に基づきダンピングを行うことで、的確にモータＭの逆回転を収束させることができる。

実施例２につき説明する。基本構成は実施例１と同様である。実施例１ではモータ回転方向と操舵トルク方向に基づきポンプＰの正転／逆転を判断したが、実施例２ではトルクセンサＴＳの検出した操舵トルクと、この操舵トルクＴｓの変化量の符号が不一致の場合、ポンプ逆回転と判断する点で異なる。

図２０は実施例２におけるコントロールユニット１００の制御ブロック図である。実施例２のポンプ逆回転判定部１２０は、トルク方向判断部１２１、トルク変化方向判断部１２２、および符号判断部１２３を有し、入力された操舵トルクＴｓの符号とその微分値の符号の一致・不一致を判断する。一致していればダンピングトルク付与部１４０はダンピングトルクＴｄ＝０（非付与）とし、不一致であればダンピングトルクＴｄを付与する。

［実施例２の効果］
（２）操舵機構に生じるトルクを検出するトルク検出手段をさらに備え、ポンプ逆回転判定部１２０は、トルク検出手段によって検出されたトルクの値の符号と、このトルクの変化量の符号が不一致であるとき、ポンプ逆回転状態と判定することとした。これにより、簡単にポンプ逆回転状態を判定することができる。

（３）トルク検出手段は、操舵機構に生じるトルクを検出するトルクセンサＴＳであることとした。システム上の必須構成であるトルクセンサＴＳを用いることにより、別途構成を付加することなく連れ回り状態を判定することができる。

以下、実施例２の変形例である。
［実施例２−１］
図２１は実施例２−１におけるコントロールユニット１００の制御ブロック図である。実施例２−１では、操舵トルクＴｓの符号とモータＭ回転方向の不一致に基づきポンプ逆回転を判定する。モータ回転方向判断部１２４においてモータＭの回転方向を判断し、符号判断部１２３において一致・不一致を判断する。

（７）ポンプ逆回転判定部１２０は、操舵トルクＴｓとモータＭの回転方向とを比較することにより、ポンプ逆回転状態を判定することとした。この実施例２−１においても、実施例２と同様の作用効果を得ることができる。

（８）なお、モータＭの回転方向の代わりに転舵輪６ａ，６ｂの転舵方向を用いて逆回転状態を判定してもよい。転舵方向はラック軸５のストローク方向や第１、第２シリンダ８ａ，８ｂの差圧により判断する。

実施例３につき説明する。基本構成は実施例１と同様である。実施例１ではモータ回転方向と操舵トルクＴｓの方向に基づきポンプ逆回転を判断したが、実施例３ではモータ回転方向と第１、第２シリンダ８ａ，８ｂの圧力との比較に基づきポンプ逆回転を判断する。

図２２は実施例３におけるコントロールユニット１００の制御ブロック図である。モータ回転方向判断部１２５においてモータ電流Ｉｍに基づきモータＭの回転方向を判断し、アシスト方向判断部１２６において第１、第２シリンダ８ａ，８ｂの圧力差に基づき現在の操舵アシスト方向を判断する。

方向判断部１２３ａにおいてモータ回転方向とアシスト方向の一致・不一致を判断し、一致していればダンピングトルクＴｄ＝０とし、不一致であればダンピングトルクＴｄを付与する。

［実施例３の効果］
（１８）ポンプ逆回転判定部１２０は、パワーシリンダ８に発生する油圧と、モータＭの回転方向とを比較することにより、ポンプ逆回転状態を判定することとした。

パワーシリンダ８内に発生する油圧はステアリングホイールＳＷを介して運転者に対し操舵感として伝達される。したがって操舵感に直接影響を与えるパワーシリンダ８内の油圧に基づきポンプ逆回転を判定することにより、操舵感をより向上させることができる。

実施例４につき説明する。実施例４では転舵輪６ａ，６ｂの転舵方向と第１、第２シリンダ８ａ，８ｂの圧力との比較に基づきポンプ逆回転を判断する。図２３は実施例４における制御ブロック図である。転舵方向判断部１２７においてラック軸５の移動速度に基づき転舵方向を判断し、方向判断部１２３ａにおいてアシスト方向と転舵方向とを比較して一致／不一致を判断し、ダンピングトルクＴｄの付与／非付与を決定する。

［実施例４の効果］
（１９）ポンプ逆回転判定部１２０は、転舵輪６ａ，６ｂの転舵方向とパワーシリンダ８に発生する油圧とを比較することにより、ポンプ逆回転状態を判定することとした。転舵方向はステアリングホイールＳＷを介して運転者に対し操舵感として伝達されるため、実施例３と同様の作用効果を得ることができる。

実施例５につき説明する。実施例５では第１、第２油路２１，２２を切換弁２００を介して連通し、高圧側油路から低圧側油路へ作動油を還流することによってハンチングを回避する。

図２４は実施例５のシステム構成図である。第１油路２１は第３油路２３を介して第２油路２２と接続し、第３油路２３上には切換弁２００が設けられている。このため第１、第２油路２１，２２は切換弁２００によって連通／遮断される。また、切換弁２００はポンプ逆回転が検出された場合に開弁する常閉電磁弁である。

例えばｘ軸正方向への転舵が行われて第１油路２１が高圧となり、作動油が第２油路２２へ逆流してポンプ逆回転状態となった場合、コントロールユニット１００内のポンプ逆回転判定部１２０において逆回転判定が行われ、これに基づき切換弁２００を開弁する。これにより作動油はポンプＰを介することなく高圧の第１油路２１から低圧の第２油路２２へ還流され、ポンプ逆回転を回避する。

［実施例５の効果］
（２０）第１油路２１と第２油路２２とを連通する第３油路２３と、第３油路２３に設けられ、第１、第２油路２１，２２のうち高圧側の圧力を低圧部に開放する圧力開放手段とを有することとした。これにより、ポンプＰを介することなく高圧を低圧部へ還流し、ポンプ逆回転を回避することができる。

（２１）圧力開放手段は、第１、第２油路２１，２２を連通／遮断する切換弁２００であって、低圧部は、第１、第２油路２１，２２のうち低圧側の油路であることとした。これにより、ポンプＰを介することなく高圧側油路から低圧側油路へ作動油を還流し、ポンプ逆回転を回避することができる。

以下、実施例５の変形例である。
［実施例５−１］
実施例５−１につき説明する。実施例５の切換弁２００では高圧側の油路から低圧側の油路を連通することで圧力開放を行ったが、実施例５−１の切換弁２００'では高圧側の油路をリザーバタンク９へ連通することで圧力開放を行う点で異なる。

図２５は実施例５−１においても第１、第２油路２１，２２を第３油路２３で接続し、この第３油路２３上に切換弁２００'を設けるが、実施例５−１における切換弁２００'は機械弁であってリザーバタンク９と接続し、高圧側をこのリザーバタンク９に連通するよう設けられている。

したがって、第１油路２１が高圧の場合、第１油路２１内の作動油はこの切換弁２００'を介してリザーバタンク９に排出され、ポンプＰを介して第２油路２２へ逆流することがない。これによりポンプ逆回転を回避する。なお、油路２１，２２には吸入チェック弁Ｃ／Ｖを介してリザーバタンク９に接続する油路２３，２４が設けられ、この油路２３，２４を介して不足分の作動油を補う。

［実施例５−１の効果］
（２２）作動油を貯留するリザーバタンク９をさらに備え、圧力開放手段は、第１、第２油路２１，２２のうち高圧側の油路とリザーバタンク９とを連通する切換弁２００'であって、低圧部はリザーバタンク９であることとした。これにより、実施例５−１においてもポンプ逆回転を回避することができる。

［実施例５−２］
図２６は実施例５−２のシステム構成図である。実施例５−２では第１、第２油路２１，２２にそれぞれ油路２５，２６を介して第１、第２アキュムレータＡＣ１，ＡＣ２（体積吸収部材）を接続する。各アキュムレータＡＣ１，ＡＣ２と各油路２１，２２との間には常閉電磁弁である切換弁６１，６２が設けられ、コントロールユニット１００からの指令に基づき開弁する。

第１シリンダ８ａ増圧時には第１切換弁６１は閉弁され、作動油は全て第１シリンダ８ａに供給される。操舵アシスト終了により第１シリンダ８ａへの作動油の供給が停止すると、第１切換弁６１が開弁されて第１油路２１内の高圧が第１アキュムレータＡＣ１に吸収され、ポンプ逆回転を防止する。第２シリンダ８ｂ高圧時においても同様である。

［実施例５−２の効果］
（２４）第１油路２１と第２油路２２にそれぞれ設けられた第１、第２アキュムレータＡＣ１，ＡＣ２と、第１、第２アキュムレータＡＣ１，ＡＣ２と第１、第２油路２１，２２の間にそれぞれ設けられた切換弁６１，６２とを有することとした。これにより、ポンプ逆回転を回避することができる。

実施例６につき説明する。実施例１〜５では油圧パワーステアリング装置について示したが、実施例６ではモータＭによってラック軸５を直接駆動する電動パワーステアリング装置について示す。

モータによってラック軸を直接駆動する電動パワーステアリング装置の場合、操舵アシスト中に運転者がステアリングホイールから手を離した（手ばなし状態）にもかかわらず慣性等によってモータが従前のアシスト方向に回転するおそれがある。運転者の意図する回転方向とは異なるおそれがあるため、モータ逆回転判定が行われた場合はダンピングトルクＴｄを付与する。

ここで、実施例６の電動パワーステアリング装置ではモータ３、ステアリングホイールＳＷ、および転舵輪６ａ，６ｂが直結されている（図２７参照）。ここでモータの制御周期は一般的に数ｍｓ〜数十ｍｓであるため、モータ３がステアリングホイールＳＷの動きに対し独立して逆回転する時間はこの数ｍｓ〜数十ｍｓである。したがって実施例６以下の電動パワーステアリング装置においては、モータ逆回転はこの数ｍｓ〜数十ｍｓの時間に発生するものとする。

図２７は電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。ステアリングホイールＳＷはステアリングシャフト２を介してピニオン４を接続し、ステアリングシャフト２上にはトルクセンサＴＳが設けられている。モータＭはウォーム歯車６を介してピニオン４を駆動し、ラック軸５をｘ軸方向に移動させて操舵アシスト力を付与する。

モータＭの回転数Ｎｍはモータ回転数センサ３により検出され、コントロールユニット１００へ出力される。またステアリングホイールＳＷの回転角θを検出する操舵角センサ９が設けられ、操舵角θをコントロールユニット１００へ出力する。

図２８はコントロールユニット１００の制御ブロック図である。実施例６ではモータ逆回転数判定部１２０においてモータＭの実トルクＴｍと目標アシストトルクＴａとを比較し、トルクの方向が逆向きであればモータ逆回転と判定する。判定結果はダンピングトルク付与部１４０へ出力される。その他は実施例１の図２と同様である。

［実施例６の効果］
（４）モータＭの実トルクＴｍと目標アシストトルクＴａとを比較し、トルクの方向が逆向きであればモータ逆回転と判定することとした。これにより、操舵トルクＴｓを用いて逆回転判定を行う場合と比べ、ノイズや位相補償の影響を排除してより適切な逆回転判定を行うことができる。

（６）なお、実施例２のように操舵トルクＴｓおよびその変化量（微分値）を用いて逆回転判定を行ってもよい。上記（２）、（３）と同様の作用効果を得ることができる。また、装置全体のトルク応答特性に基づき算出した時定数のローパスフィルタを用いて操舵トルクＴｓを処理し、逆回転判定を行ってもよい。

電動パワーステアリング装置にほぼ不可欠な構成であるトルクセンサＴＳの検出値である操舵トルクを用いて逆回転判定を行うことにより、最低限の構成で効率よく逆回転判定を行うことができる。

以下、実施例６の変形例である。
［実施例６−１］
図２９は実施例６−１におけるシステム構成図である。実施例６−１ではステアリングシャフト２に摩擦抵抗部材７を設け、この摩擦抵抗部材７が付与する摩擦抵抗力によってモータ逆回転を抑制する。

［実施例６−１の効果］
（１６）ダンピングトルク付与手段は、操舵機構に摩擦抵抗力を付与する摩擦抵抗部材７であることとした。これによりモータ慣性や制御応答遅れに基づく意図しないアシスト力が発生した場合であってもトルクが摩擦抵抗部材７により吸収されるため、意図しないアシスト力がステアリングホイールＳＷに伝達することを抑制し、運転者の違和感を低減することができる。

［実施例６−２］
（９）実施例６−２では、図２９のシステム図において操舵角θから操舵角加速度ω'を求め、このω'と操舵トルクＴｓの方向を比較してモータ逆回転を判定する。操舵速度の微分値である操舵角速度ω'を用いることにより、機構全体の応答遅れを考慮して逆回転判定を行うことができる。特にトルクセンサＴＳにトーションバーを用いる場合、このトーションバートルクの応答遅れ分の補償を行うことができる。

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を各実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

本願パワーステアリング装置のシステム構成図である。 実施例１におけるコントロールユニット１００の制御ブロック図である。 スイッチング回路３０の回路図である。 モータＭの力行時における電流の流れを示す図である。 モータＭの回生時における電流の流れを示す図である。 第２油路２２加圧時における模式図である。 第２油路２２加圧後、第１油路２１加圧時における模式図である。 第１油路２１の加圧後にポンプＰが逆回転している状態の模式図である。 ポンプ逆回転時における操舵トルク、操舵角、左右圧力（第１、第２シリンダ圧）の変動を示す図である（鋼管油路）。 ポンプ逆回転時における操舵トルク、操舵角、左右圧力（第１、第２シリンダ圧）の変動を示す図である（樹脂配管：短）。 ポンプ逆回転時における操舵トルク、操舵角、左右圧力（第１、第２シリンダ圧）の変動を示す図である（樹脂配管：長）。 ポンプＰ逆回転時のタイムチャートである。 ダンピングトルクを付与しない場合（比較例）の操舵反力のタイムチャートである。 ダンピングトルクを付与する場合（本願）の操舵反力のタイムチャートである。 実施例１−１におけるコントロールユニット１００の制御ブロック図である。 実施例１−１におけるタイムチャートである。 実施例１−２におけるコントロールユニット１００の制御ブロック図である。 実施例１−２における漸減処理部１７０の制御ブロック図である。 実施例１−２におけるタイムチャートである。 実施例２におけるコントロールユニット１００の制御ブロック図である。 実施例２−１におけるコントロールユニット１００の制御ブロック図である。 実施例３におけるコントロールユニット１００の制御ブロック図である。 実施例４におけるコントロールユニット１００の制御ブロック図である。 実施例５のシステム構成図である。 実施例５−１のシステム構成図である。 実施例５―２のシステム構成図である。 実施例６における電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。 実施例６におけるコントロールユニット１００の制御ブロック図である。 実施例６−１におけるシステム構成図である。

符号の説明

３ モータ回転数センサ
４ ピニオン
５ ラック軸
６ａ，６ｂ 転舵輪
８ パワーシリンダ
８ａ 第１シリンダ
８ｂ 第２シリンダ
８ｃ ピストン
２１，２２ 油路
３０ スイッチング回路
３１ 電流検出部
７１，７２ 樹脂配管
１００ コントロールユニット
１１０ 目標アシストトルク演算部
１２０ ポンプ逆回転判定部
１２１ トルク方向判断部
１２２ トルク変化方向判断部
１２３ 符号判断部
１２３ａ 方向判断部
１２４ モータ回転方向判断部
１２５ モータ回転方向判断部
１２６ アシスト方向判断部
１２７ 転舵方向判断部
１３０ ダンピングトルク演算部
１４０ ダンピングトルク付与部
１５０ 加算部
１６０ 積分制御部
１７０ 漸減処理部
１７１ 符号算出部
１７２ 乗算部
１７３ 加算部
Ｂ 電源
Ｇ 接地
Ｍ モータ
Ｐ ポンプ
ＳＷ ステアリングホイール
Ｔｒ トランジスタ
ＴＳ トルクセンサ

Claims (24)

1. ステアリングホイールに連結された操舵機構と、
   前記操舵機構と転舵輪とを接続する伝達機構と、
   前記操舵機構へ入力されるトルクに基づき前記伝達機構を駆動することにより、前記転舵輪に対しアシスト力を付与する電動機と、
   前記転舵輪に与える操舵アシスト力に応じて、前記電動機に駆動信号を出力する電動機制御手段と、
   前記電動機制御手段からの駆動信号によって前記電動機を回転させようとする方向と、前記電動機の実際の回転方向とが不一致のとき、電動機逆回転状態と判定する電動機逆回転判定手段と、
   前記電動機逆回転判定手段が電動機逆回転状態と判定するとき、前記電動機に発生するトルクを減衰させるダンピングトルク付与手段と
   を有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１に記載のパワーステアリング装置において、
   前記操舵機構に入力されるトルクを検出するトルク検出手段をさらに備え、
   前記電動機逆回転判定手段は、前記トルク検出手段によって検出されたトルクの値の符号と、このトルクの変化量の符号が不一致であるとき、前記電動機逆回転状態と判定すること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
3. 請求項２に記載のパワーステアリング装置において、
   前記トルク検出手段は、前記操舵機構に生じるトルクを検出するトルクセンサであること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
4. 請求項２に記載のパワーステアリング装置において、
   前記トルク検出手段は、前記電動機の実トルクを検出すること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
5. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
   前記電動モータは、この電動モータの回転を制御するスイッチング回路によって制御され、
   前記電動機逆回転判定手段は、電源と前記スイッチング回路との間に流れる電流の方向により、前記電動機の回転方向を判定すること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
6. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
   前記電動機逆回転判定手段は、操舵トルクに基づき前記電動機逆回転状態を判定すること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
7. 請求項６に記載のパワーステアリング装置において、
   前記電動機逆回転判定手段は、前記操舵トルクと前記電動モータの回転方向とを比較することにより、電動機逆回転状態を判定すること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
8. 請求項６に記載のパワーステアリング装置において、
   前記電動機逆回転判定手段は、前記操舵トルクと前記転舵輪の転舵方向とを比較することにより、電動機逆回転状態を判定すること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
9. 請求項６に記載のパワーステアリング装置において、
   前記電動機逆回転判定手段は、前記操舵トルクと操舵角加速度とを比較することにより、電動機逆回転状態を判定すること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
10. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
    前記ダンピングトルク付与手段は、前記電動モータの回転を減衰させるようにこの電動モータに対しダンピング信号を付与すること
    を特徴とするパワーステアリング装置。
11. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
    前記ダンピング信号は、前記電動モータの回転数の積分により算出されること
    を特徴とするパワーステアリング装置。
12. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
    前記ダンピングトルク付与手段は、前記電動機逆回転状態が解消した場合、前記ダンピング信号を漸減させること
    を特徴とするパワーステアリング装置。
13. 請求項１１に記載のパワーステアリング装置において、
    前記ダンピングトルク付与手段は、前記操舵機構の伝達応答遅れに基づき、前記電動モータの回転数の積分を行う際の時定数を設定すること
    を特徴とするパワーステアリング装置。
14. 請求項１０に記載のパワーステアリング装置において、
    前記ダンピングトルク付与手段は、前記モータ回転数の符号の反転値を用いて前記ダンピング信号を演算すること
    を特徴とするパワーステアリング装置。
15. 請求項１０に記載のパワーステアリング装置において、
    前記電動モータは、この電動モータの回転を制御するスイッチング回路によって制御され、
    前記ダンピングトルク付与手段は、前記スイッチング回路の相間同士をショートさせることにより、前記電動モータの逆回転を減衰させること
    を特徴とするパワーステアリング装置。
16. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
    前記ダンピングトルク付与手段は、前記操舵機構に摩擦抵抗力を付与する摩擦抵抗部材であること
    を特徴とするパワーステアリング装置。
17. 転舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助するパワーシリンダと、
    前記パワーシリンダの両圧力室に対し選択的に油圧を供給し、一対の吐出口を有する可逆式ポンプと、
    前記パワーシリンダの両圧力室と前記可逆式ポンプの一対の吐出口とをそれぞれ接続する第１油路および第２油路と、
    前記可逆式ポンプを駆動する電動機と、
    前記転舵輪に与える操舵アシスト力に応じて、前記電動機に駆動信号を出力する電動機制御手段と、
    前記電動機制御手段からの駆動信号によって前記電動機を回転させようとする方向と、前記可逆式ポンプの実際の回転方向とが不一致のとき、ポンプ逆回転状態と判定するポンプ逆回転判定手段と、
    前記ポンプ逆回転判定手段がポンプ逆回転状態と判定するとき、前記可逆式ポンプに発生するトルクを減衰させるダンピングトルク付与手段と
    を有することを特徴とするパワーステアリング装置。
18. 請求項１７に記載のパワーステアリング装置において、
    前記ポンプ逆回転判定手段は、前記パワーシリンダに発生する油圧と、前記電動モータの回転方向とを比較することにより、ポンプ逆回転状態を判定すること
    を特徴とするパワーステアリング装置。
19. 請求項１７に記載のパワーステアリング装置において、
    前記ポンプ逆回転判定手段は、前記転舵輪の転舵方向と前記パワーシリンダに発生する油圧とを比較することにより、ポンプ逆回転状態を判定すること
    を特徴とするパワーステアリング装置。
20. 転舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助するパワーシリンダと、
    前記パワーシリンダの両圧力室に対し選択的に油圧を供給し、一対の吐出口を有する可逆式ポンプと、
    前記パワーシリンダの両圧力室と前記可逆式ポンプの一対の吐出口とをそれぞれ接続する第１油路および第２油路と、
    前記可逆式ポンプを駆動する電動機と、
    前記転舵輪に与える操舵アシスト力に応じて、前記電動機に駆動信号を出力する電動機制御手段と、
    前記第１油路と前記第２油路とを連通する第３油路と、
    前記第３油路に設けられ、前記第１、第２油路のうち高圧側の圧力を低圧部に開放する圧力開放手段と
    を特徴とするパワーステアリング装置。
21. 請求項２０に記載のパワーステアリング装置において、
    前記圧力開放手段は、前記第１、第２油路を連通／遮断する切換弁であって、
    前記低圧部は、前記第１、第２油路のうち低圧側の油路であること
    を特徴とするパワーステアリング装置、
22. 請求項２０に記載のパワーステアリング装置において、
    作動油を貯留するリザーバタンクをさらに備え、
    前記圧力開放手段は、前記第１、第２油路のうち高圧側の油路と前記リザーバタンクとを連通する切換弁であって、
    前記低圧部は、前記リザーバタンクであること
    を特徴とするパワーステアリング装置。
23. 請求項２０ないし請求項２２のいずれか１項に記載のパワーステアリング装置において、
    前記第１、第２油路は、少なくとも一部がエラストマー材で形成されていること
    を特徴とするパワーステアリング装置。
24. 転舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助するパワーシリンダと、
    前記パワーシリンダの両圧力室に対し選択的に油圧を供給し、一対の吐出口を有する可逆式ポンプと、
    前記パワーシリンダの両圧力室と前記可逆式ポンプの一対の吐出口とをそれぞれ接続する第１油路および第２油路と、
    前記可逆式ポンプを駆動する電動機と、
    前記転舵輪に与える操舵アシスト力に応じて、前記電動機に駆動信号を出力する電動機制御手段と、
    前記第１油路と前記第２油路にそれぞれ設けられた体積吸収手段と、
    前記体積吸収手段と前記第１油路および前記第２油路の間にそれぞれ設けられた切換弁と
    を有することを特徴とするパワーステアリング装置。

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