JP2013107595A - 油圧式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切り込み状態から操舵部材が中立位置に向かって戻される場合に、切り込み方向の操舵補助力が不足するのを抑制できる油圧式パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ダンピング制御部６２は、検出操舵トルクＴｈの方向が切り込み方向でありかつその大きさ（絶対値）が第１の閾値以上であり、操舵角速度ωｈの方向が切り戻し方向でありかつその大きさ（絶対値）が第２の閾値以上のときに、操舵角速度ωｈに応じたダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊を設定する。加算部６３は、基本アシストトルク指令値設定部６１によって設定される基本アシストトルク指令値Ｔ_ＡＯ ^＊に、ダンピング制御部６２によって生成されるダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊を加算する。
【選択図】図２

Description

この発明は、油圧式パワーステアリング装置に関する。

車両のステアリング機構に結合されたパワーシリンダに、油圧ポンプからの作動油を、油圧制御バルブを介して供給することによって、操舵補助力を発生する油圧式パワーステアリング装置が従来から知られている。一般的な油圧式パワーステアリング装置では、油圧制御バルブは、ステアリングホイール等の操舵部材にステアリングシャフトを介して機械的に連結されており、操舵部材の操作に応じて油圧制御バルブの開度が調節される。

油圧式パワーステアリング装置として、油圧制御バルブを操舵部材に機械的に連結せずに、電動モータ（バルブ駆動用モータ）によって油圧制御バルブの開度を制御するものが開発されている。このような油圧式パワーステアリング装置では、例えば操舵トルクおよび車速から操舵補助力指令値（アシストトルク指令値）が演算される。そして、操舵補助力指令値に応じて油圧制御バルブの開度指令値が演算され、開度指令値に基づいてバルブ駆動用モータが駆動制御（角度位置制御）される。なお、油圧ポンプを駆動するための電動モータ（ポンプ駆動用モータ）は、操舵角速度から演算されたポンプ回転数指令値に基づいて制御（回転数フィードバック制御）される。

特開２００６−３０６２３９号公報

バルブ駆動用モータによって油圧制御バルブの開度が制御される油圧式パワーステアリング装置において、切り込み状態からセルフアライニングトルクによって操舵部材が中立位置に向かって急に戻される場合に、油圧制御バルブの開度不足により、パワーシリンダに供給される作動油の流量が不足するおそれがある。このような流量不足が生じると、切り込み方向の操舵補助力が不足するから、運転者が違和感を抱くことになる。

そこで、この発明の目的は、切り込み状態から操舵部材が中立位置に向かって戻される場合に、切り込み方向の操舵補助力が不足するのを抑制できる油圧式パワーステアリング装置を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、車両のステアリング機構（２）に結合されたパワーシリンダ（１６）に、操舵部材（３）に機械的に連結されていない油圧制御バルブ（１４）を介して、油圧ポンプ（２３）からの作動油を供給することによって、操舵補助力を発生させる油圧式パワーステアリング装置（１）であって、前記操舵部材に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（３２）と、前記操舵部材の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段（３１，５１）と、前記油圧制御バルブの開度を制御するためのバルブ駆動用モータ（１５）と、前記油圧制御バルブの開度の指令値を演算する開度指令値演算手段（５２，５２Ａ）と、前記開度指令値演算手段によって演算される開度指令値に基づいて、前記バルブ駆動用モータを制御する手段（５４，５５）とを含み、前記開度指令値演算手段は、前記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクを用いて、基本的な開度指令値を求めるための基本指令値を設定する基本指令値設定手段（６１，６４Ａ）と、前記操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクの方向が切り込み方向でありかつその大きさが第１の閾値以上であり、前記操舵角速度検出手段によって検出された操舵角速度の方向が切り戻し方向でありかつその大きさが第２の閾値以上のときに、前記切り込み方向の操舵補助力を増加させるためのダンピング制御値を設定するためのダンピング制御手段（６２，６２Ａ）と、前記基本指令値設定手段によって設定された基本指令値と、前記ダンピング制御手段によって設定されたダンピング制御値とに基づいて、開度指令値を演算する演算手段（６３，６３Ａ）とを含む、油圧式パワーステアリング装置である。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が、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。

この発明によれば、切り込み状態から操舵部材が中立位置に向かって戻される場合に、切り込み方向の操舵補助力が不足するのを抑制できるようになる。
請求項２記載の発明は、前記車両の車速を検出するための車速検出手段（３５）をさらに含み、前記基本指令値設定手段は、前記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクと前記車速検出手段によって検出される車速とに基づいて、基本的な操舵補助力指令値である基本操舵補助力指令値を基本指令値として設定するように構成されており、前記ダンピング制御手段は、前記操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクの方向が切り込み方向でありかつその大きさが第１の閾値以上であり、前記操舵角速度検出手段によって検出された操舵角速度の方向が切り戻し方向でありかつその大きさが第２の閾値以上のときに、前記操舵角速度検出手段によって検出された操舵角速度に応じたダンピング制御値を設定するように構成されており、前記演算手段は、前記基本指令値設定手段によって設定された基本操舵補助力指令値と、前記ダンピング制御手段によって設定されたダンピング制御値とに基づいて、開度指令値を演算するように構成されている、請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置である。

請求項３記載の発明は、前記ダンピング制御手段は、前記操舵角速度検出手段によって検出された操舵角速度の絶対値が大きいほどダンピング制御値の絶対値を大きく設定するとともに、ダンピング制御値の方向を操舵角速度の方向とは反対方向に設定するように構成されている、請求項２に記載の油圧式パワーステアリング装置である。
この構成では、操舵角速度が大きいほど切り込み方向への操舵補助力が大きくされるので、操舵部材が中立位置に向かって戻されるときの収斂性を向上できるとともに操舵感を向上させることができる。

図１は、この発明の一実施形態に係る油圧式パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。 図３は、検出操舵トルクに対する基本アシストトルク指令値の設定例を示すグラフである。 図４は、アシストトルク指令値に対するバルブ開度指令値の設定例を示すグラフである。 図５は、ダンピング制御部の動作を示すフローチャートである。 図６は、操舵角速度に対するダンピングトルク指令値の設定例を示すグラフである。 図７は、操舵角速度に対するポンプ回転数指令値の設定例を示すグラフである。 図８は、バルブ開度指令値演算部の変形例を示すブロック図である。

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式パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
油圧式パワーステアリング装置１は、車両のステアリング機構２に操舵補助力を与えるためのものである。ステアリング機構２は、車両の操向のために運転者によって操作される操舵部材としてのステアリングホイール３と、このステアリングホイール３に連結されたステアリングシャフト４と、ステアリングシャフト４の先端部に連結され、ピニオンギア６を持つピニオンシャフト５と、ピニオンギア６に噛合するラック７ａを有し、車両の左右方向に延びた転舵軸としてのラック軸７とを備えている。

ラック軸７の両端にはタイロッド８がそれぞれ連結されており、このタイロッド８は、それぞれ、左右の転舵輪９，１０を支持するナックルアーム１１に連結されている。ナックルアーム１１は、キングピン１２まわりに回動可能に設けられている。
ステアリングホイール３が操作されてステアリングシャフト４が回転されると、この回転が、ピニオンギア６およびラック７ａによって、ラック軸７の軸方向に沿う直線運動に変換される。この直線運動は、ナックルアーム１１のキングピン１２まわりの回転運動に変換され、これにより、左右の転舵輪９，１０が転舵される。

ステアリングシャフト４の周囲には、ステアリングシャフト４の回転角である操舵角θｈを検出するための舵角センサ３１が配置されている。この実施形態では、舵角センサ３１は、ステアリングシャフト４の中立位置からのステアリングシャフト４の正逆両方向の回転量（回転角）を検出するものであり、中立位置から左方向への回転量を例えば正の値として出力し、中立位置から右方向への回転量を例えば負の値として出力する。ピニオンシャフト５には、操舵トルクＴｈを検出するためのトルクセンサ３２が設けられている。

油圧式パワーステアリング装置１は、油圧制御バルブ１４、パワーシリンダ１７および油圧ポンプ２３を含んでいる。油圧制御バルブ１４は、例えばロータリバルブであり、ロータハウジング（図示略）と作動油の流通方向を切り替えるためのロータ（図示略）とを備えている。油圧制御バルブ１４として、例えば前記特許文献１に開示されている油圧制御バルブを用いてもよい。油圧制御バルブ１４のロータが電動モータ１５（以下「バルブ駆動用モータ１５」という）によって回転されることにより、油圧制御バルブ１４の開度が制御される。バルブ駆動用モータ１５は、三相ブラシレスモータからなる。バルブ駆動用モータ１５の近傍には、バルブ駆動用モータ１５のロータの回転角θ_Ｂを検出するための、例えばレゾルバからなる回転角センサ３３が配置されている。

油圧制御バルブ１４は、ステアリング機構２に操舵補助力を与えるパワーシリンダ１６に接続されている。パワーシリンダ１６は、ステアリング機構２に結合されている。具体的には、パワーシリンダ１６は、ラック軸７に一体に設けられたピストン１７と、このピストン１７によって区画された一対のシリンダ室１８，１９とを有しており、シリンダ室１８，１９は、それぞれ、対応する油路２０，２１を介して、油圧制御バルブ１４に接続されている。

油圧制御バルブ１４は、リザーバタンク２２および操舵補助力発生用の油圧ポンプ２３を通る油循環路２４の途中部に介装されている。油圧ポンプ２３は、例えば、ギヤポンプからなり、電動モータ２５（以下、「ポンプ駆動用モータ２５」という）によって駆動され、リザーバタンク２２に貯留されている作動油をくみ出して油圧制御バルブ１４に供給する。余剰分の作動油は、油圧制御バルブ１４から油循環路２４を介してリザーバタンク２２に帰還される。

ポンプ駆動用モータ２５は、一方向に回転駆動されて、油圧ポンプ２３を駆動するものである。具体的には、ポンプ駆動用モータ２５は、その出力軸が油圧ポンプ２３の入力軸に連結されており、ポンプ駆動用モータ２５の出力軸が回転することで、油圧ポンプ２３の入力軸が回転して油圧ポンプ２３の駆動が達成される。ポンプ駆動用モータ２５は三相ブラシレスモータからなる。ポンプ駆動用モータ２５の近傍には、ポンプ駆動用モータ２５のロータの回転角θ_Ｐを検出するための、例えばレゾルバからなる回転角センサ３４が配置されている。

油圧制御バルブ１４は、バルブ駆動用モータ１５によって油圧制御バルブ１４のロータが基準回転角度位置（中立位置）から一方の方向に回転された場合には、油路２０，２１のうちの一方を介してパワーシリンダ１６のシリンダ室１８，１９のうちの一方に作動油を供給するとともに、他方の作動油をリザーバタンク２２に戻す。また、バルブ駆動用モータ１５によって油圧制御バルブ１４のロータが中立位置から他方の方向に回転された場合には、油路２０，２１のうちの他方を介してシリンダ室１８，１９のうちの他方に作動油を供給するとともに、一方の作動油をリザーバタンク２２に戻す。

油圧制御バルブ１４のロータが中立位置にある場合には、油圧制御バルブ１４は、いわば平衡状態となり、操舵中立でパワーシリンダ１６の両シリンダ室１８，１９は等圧に維持され、作動油は油循環路２４を循環する。バルブ駆動用モータ１５によって油圧制御バルブ１４のロータが回転されると、パワーシリンダ１６のシリンダ室１８，１９のいずれかに作動油が供給され、ピストン１７が車幅方向（車両の左右方向）に沿って移動する。これにより、ラック軸７に操舵補助力が作用することになる。

バルブ駆動用モータ１５およびポンプ駆動用モータ２５は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）４０によって制御される。ＥＣＵ４０には、舵角センサ３１によって検出される操舵角θｈ、トルクセンサ３２によって検出される操舵トルクＴｈ、回転角センサ３３の出力信号、回転角センサ３４の出力信号、車速センサ３５によって検出される車速Ｖ、バルブ駆動用モータ１５に流れる電流を検出するための電流センサ３６（図２参照）の出力信号等が入力される。

図２は、ＥＣＵ４０の電気的構成を示すブロック図である。
ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータ４１と、マイクロコンピュータ４１によって制御され、バルブ駆動用モータ１５に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）４２と、マイクロコンピュータ４１によって制御され、ポンプ駆動用モータ２５に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）４３とを備えている。

マイクロコンピュータ４１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭおよびＲＡＭなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、バルブ駆動用モータ１５を駆動回路４２を介して制御するためのバルブ駆動用モータ制御部５０と、ポンプ駆動用モータ２５を駆動回路４３を介して制御するためのポンプ駆動用モータ制御部７０とを含んでいる。

バルブ駆動用モータ制御部５０は、操舵角速度演算部５１と、バルブ開度指令値演算部５２と、回転角演算部５３と、角度偏差演算部５４と、ＰＩ（比例積分）制御部５５と、モータ電流演算部５６と、電流偏差演算部５７と、ＰＩ制御部５８と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部５９とを含んでいる。
操舵角速度演算部５１は、舵角センサ３１の出力値を時間微分することによって、操舵角速度を演算する。

バルブ開度指令値演算部５２は、バルブ開度指令値を演算するものであり、基本アシストトルク指令値設定部６１と、ダンピング制御部６２と、加算部６３と、バルブ開度指令値設定部６４とを含んでいる。
基本アシストトルク指令値設定部６１は、トルクセンサ３２によって検出される検出操舵トルクＴｈと車速センサ３５によって検出される車速Ｖに基づいて、パワーシリンダ１６によって発生させるべき基本的なアシストトルクの指令値である基本アシストトルク指令値Ｔ_ＡＯ ^＊を設定する。

具体的には、基本アシストトルク指令値設定部６１は、車速毎に検出操舵トルクとアシストトルク指令値との関係を記憶したマップに基づいて、基本アシストトルク指令値Ｔ_ＡＯ ^＊を設定する。図３は、検出操舵トルクに対する基本アシストトルク指令値の設定例を示すグラフである。
検出操舵トルクＴｈは、例えば左方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、右方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、基本アシストトルク指令値Ｔ_ＡＯ ^＊は、パワーシリンダ１６によって左方向操舵ためのアシストトルクを発生させるときには正の値とされ、パワーシリンダ１６によって右方向操舵ためのアシストトルクを発生させるときには負の値とされる。

基本アシストトルク指令値Ｔ_ＡＯ ^＊は、検出操舵トルクＴｈの正の値に対しては正の値をとり、検出操舵トルクＴｈの負の値に対しては負の値をとる。検出操舵トルクＴｈが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲の微小な値のときには、基本アシストトルク指令値Ｔ_ＡＯ ^＊は零とされる。そして、検出操舵トルクＴｈが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲以外の領域においては、基本アシストトルク指令値Ｔ_Ａ ^＊は、検出操舵トルクＴｈの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定されている。また、基本アシストトルク指令値Ｔ_Ａ ^＊は、車速センサ３５によって検出される車速Ｖが大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定されている。

基本アシストトルク指令値設定部６１によって設定された基本アシストトルク指令値Ｔ_ＡＯ ^＊は、加算部６３に与えられる。
ダンピング制御部６２は、切り込み状態からステアリングホイール３が中立位置に向かって戻される場合に、切り込み方向の操舵補助力を増加させるためのダンピング制御値（この実施形態ではダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊）を生成するものである。つまり、ダンピング制御部６２は、操舵角速度演算部５１によって演算される操舵角速度ωｈと、トルクセンサ３２によって検出される検出操舵トルクＴｈとに基づいて、ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊を生成する。具体的には、ダンピング制御部６２は、検出操舵トルクＴｈの方向が切り込み方向でありかつその大きさ（絶対値）が第１の閾値Ａ１（Ａ１＞０）以上であり、操舵角速度ωｈの方向が切り戻し方向でありかつその大きさ（絶対値）が第２の閾値Ｂ１（Ｂ１＞０）以上のときに、操舵角速度ωｈに応じたダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊を設定する。ダンピング制御部６２の動作の詳細については、後述する。

ダンピング制御部６２によって生成されたダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊は、加算部６３に与えられる。加算部６３は、基本アシストトルク指令値設定部６１によって設定される基本アシストトルク指令値Ｔ_ＡＯ ^＊に、ダンピング制御部６２によって生成されるダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊を加算する。この加算結果が、ダンピング制御のために基本アシストトルク指令値Ｔ_ＡＯ ^＊が補正がされた後のアシストトルク指令値Ｔ_Ａ ^＊として、バルブ開度指令値設定部６４に与えられる。したがって、基本アシストトルク指令値設定部６１と、ダンピング制御部６２と、加算部６３とによって、アシストトルク指令値設定手段が構成されている。

バルブ開度指令値設定部６４は、加算部６３によって演算されたアシストトルク指令値Ｔ_Ａ ^＊に基づいて、油圧制御バルブ１４の開度の指令値（バルブ駆動用モータ１５の回転角の指令値）であるバルブ開度指令値（モータ回転角指令値）θ_Ｂ ^＊を設定する。この実施形態では、油圧制御バルブ１４のロータが中立位置にあるときのバルブ駆動用モータ１５の回転角を０°とする。そして、バルブ駆動用モータ１５の回転角が０°より大きくなると、パワーシリンダ１６によって左方向操舵ためのアシストトルクが発生するように、油圧制御バルブ１４の開度が制御されるものとする。一方、バルブ駆動用モータ１５の回転角が０°より小さくなると、パワーシリンダ１６によって右方向操舵ためのアシストトルクが発生するように、油圧制御バルブ１４の開度が制御されるものとする。なお、バルブ駆動用モータ１５の回転角度の絶対値が大きくなるほど、パワーシリンダ１６によって発生するアシストトルクの絶対値は大きくなる。

バルブ開度指令値設定部６４は、アシストトルク指令値Ｔ_Ａ ^＊とバルブ開度指令値θ_Ｂ ^＊との関係を記憶したマップに基づいて、バルブ開度指令値θ_Ｂ ^＊を設定する。図４は、アシストトルク指令値Ｔ_Ａ ^＊に対するバルブ開度指令値θ_Ｂ ^＊の設定例を示すグラフである。
バルブ開度指令値θ_Ｂ ^＊は、アシストトルク指令値Ｔ_Ａ ^＊の正の値に対しては正の値をとり、アシストトルク指令値Ｔ_Ａ ^＊の負の値に対しては負の値をとる。バルブ開度指令値θ_Ｂ ^＊は、アシストトルク指令値Ｔ_Ａ ^＊の絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定されている。

回転角演算部５３は、回転角センサ３３の出力信号に基づいて、バルブ駆動用モータ１５の回転角θ_Ｂを演算する。回転角偏差演算部５４は、バルブ開度指令値設定部６４によって設定されたバルブ開度指令値θ_Ｂ ^＊と回転角演算部５３によって演算されたバルブ駆動用モータ１５の回転角θ_Ｂとの偏差Δθ_Ｂ（＝θ_Ｂ ^＊−θ_Ｂ）を演算する。
ＰＩ制御部５５は、回転角偏差演算部５４によって演算された回転角偏差Δθ_Ｂに対してＰＩ演算を行なう。すなわち、回転角偏差演算部５４およびＰＩ制御部５５によって、バルブ駆動用モータ１５の回転角θ_Ｂをバルブ開度指令値θ_Ｂ ^＊に導くための回転角フィードバック制御手段が構成されている。ＰＩ制御部５５は、回転角偏差Δθ_Ｂに対してＰＩ演算を行なうことで、バルブ駆動用モータ１５の電流指令値を演算する。

モータ電流演算部５６は、電流センサ３６の出力信号に基づいて、バルブ駆動用モータ１５に流れるモータ電流を検出する。電流偏差演算部５７は、ＰＩ制御部５５によって求められた電流指令値と、モータ電流演算部５６によって演算されたモータ電流との偏差を演算する。ＰＩ制御部５８は、電流偏差演算部５７によって演算された電流偏差に対してＰＩ演算を行なう。すなわち、電流偏差演算部５７およびＰＩ制御部５８によって、バルブ駆動用モータ１５に流れるモータ電流を電流指令値に導くための電流フィードバック制御手段が構成されている。ＰＩ制御部５８は、電流偏差に対してＰＩ演算を行なうことで、バルブ駆動用モータ１５に印加すべき制御電圧値を演算する。

ＰＷＭ制御部５９は、ＰＩ制御部５８によって演算された制御電圧値と、回転角演算部５３によって演算されたバルブ駆動用モータ１５の回転角θ_Ｂとに基づいて、駆動信号を生成して、駆動回路４２に供給する。これにより、駆動回路４２から、ＰＩ制御部５８によって演算された制御電圧値に応じた電圧がバルブ駆動用モータ１５に印加される。
ダンピング制御部６２の動作の詳細について説明する。図５は、ダンピング制御部６２の動作を示すフローチャートである。図５の処理は、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。

第１フラグＦ１は、左方向への切り込み状態からステアリングホイール３が中立位置に向かって戻されている場合において、第１のダンピング制御開始条件を満たしたときにセット（Ｆ１＝１）されるフラグである。第１フラグＦ１は、第１のダンピング制御解除条件を満たしたときに、リセット（Ｆ１＝０）される。第１フラグＦ１の初期値は、０である。第１フラグＦ１がセットされている場合の動作モードを、第１ダンピング制御モードということにする。

第２フラグＦ２は、右方向への切り込み状態からステアリングホイール３が中立位置に向かって戻されている場合において、第２のダンピング制御開始条件を満たしたときにセット（Ｆ２＝１）されるフラグである。第２フラグＦ２は、第２のダンピング制御解除条件を満たしたときに、リセット（Ｆ２＝０）される。第２フラグＦ２の初期値は、０である。第２フラグＦ２がセットされている場合の動作モードを、第２ダンピング制御モードということにする。

ダンピング制御部６２は、まず、第１フラグＦ１および第２フラグＦ２がともにリセット（Ｆ１＝Ｆ２＝０）されているか否かを判別する（ステップＳ１）。第１フラグＦ１および第２フラグＦ２がともにリセットされている場合には（ステップＳ１：ＹＥＳ）、つまり、ダンピング制御が行なわれていない場合には、ダンピング制御部６２は、ステップＳ２に移行する。

ステップＳ２では、ダンピング制御部６２は、検出操舵トルクＴｈが第１の閾値Ａ１（Ａ１＞０）以上でかつ操舵角速度ωｈが第２の閾値Ｂ１（Ｂ１＞０）の正負反転値−Ｂ１以下であるという第１のダンピング制御開始条件を満たしているか否かを判別する。言い換えれば、ダンピング制御部６２は、検出操舵トルクＴｈの方向が左方向の切り込み方向で、操舵角速度ωｈの方向が右方向（切り戻し方向）であり、検出操舵トルクＴｈの絶対値が第１の閾値Ａ１以上でかつ操舵角速度ωｈの絶対値が第２の閾値Ｂ１以上であるという条件を満たしているか否かを判別する。第１の閾値Ａ１は、例えば１［Nm］に設定され、第２の閾値Ｂ１は、例えば３６０［deg/s］に設定される。

第１のダンピング制御開始条件が満たされていない場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、ダンピング制御部６２は、検出操舵トルクＴｈが第１の閾値Ａ１の正負反転値−Ａ１以下でかつ操舵角速度ωｈが第２の閾値Ｂ１（Ｂ１＞０）以上であるという第２のダンピング制御開始条件を満たしているか否かを判別する（ステップＳ３）。言い換えれば、ダンピング制御部６２は、検出操舵トルクＴｈの方向が右方向の切り込み方向で、操舵角速度ωｈの方向が左方向（切り戻し方向）で、検出操舵トルクＴｈの絶対値がＡ１以上でかつ操舵角速度ωｈの絶対値が第２の閾値Ｂ１以上であるという条件を満たしているか否かを判別する。

第２のダンピング制御開始条件が満たされていない場合には（ステップＳ３：ＮＯ）、ダンピング制御部６２は、ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊を０に設定する（ステップＳ４）。この場合には、ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊が０となるため、ダンピング制御は行なわれない。そして、今演算周期の処理を終了する。
前記ステップＳ２において、第１のダンピング制御開始条件が満たされていると判別された場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ダンピング制御部６２は、第１フラグＦ１をセット（Ｆ１＝１）する（ステップＳ５）。これにより、動作モードが第１ダンピング制御モードとなる。そして、ダンピング制御部６２は、操舵角速度ωｈに基づいてダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊を生成する（ステップＳ７）。これにより、ダンピング制御が行なわれる。ステップＳ７の処理の詳細については後述する。そして、今演算周期の処理を終了する。

前記ステップＳ３において、第２のダンピング制御開始条件が満たされていると判別された場合には（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ダンピング制御部６２は、第２フラグをセット（Ｆ２＝１）する（ステップＳ６）。これにより、動作モードが第２ダンピング制御モードとなる。そして、ダンピング制御部６２は、操舵角速度ωｈに基づいてダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊を生成する（ステップＳ７）。これにより、ダンピング制御が行なわれる。そして、今演算周期の処理を終了する。

ステップＳ７の処理について説明する。図６は、操舵角速度ωｈに対するダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊の設定例を示している。操舵角速度ωｈが所定の零付近の領域（−Ｃ＜ωｈ＜Ｃ。Ｃは所定値でＣ＞０）では、ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊は零とされる。
操舵角速度ωｈが所定値−Ｃより小さい負の領域（切り込み方向が左方向で操舵角速度ωｈの方向が右方向の領域）では、ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊は正の値（切り込み方向と同じ左方向のトルク指令値）とされる。操舵角速度ωｈが所定値−Ｃより小さな所定値−Ｄ（Ｄ＞０）以下の領域においては、ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊は所定の上限値（＞０）に固定されている。操舵角速度ωｈが所定値−Ｃ以下で所定値−Ｄより大きな領域においては、ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊は操舵角速度ωｈが速くなるに伴って、０から上限値まで単調に増加するように設定されている。

第１ダンピング制御モード時には、操舵角速度ωｈは負の値であるため、操舵角速度ωｈが所定値−Ｃ以下のときには、操舵角速度ωｈが速くなるほどダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊は正の大きな値となる。ただし、操舵角速度ωｈが所定値−Ｄ以下になると、ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊は上限値となる。また、第１ダンピング制御モード時には、検出操舵トルクＴｈが正の値であるため、基本アシストトルク指令値設定部６１によって設定される基本アシストトルク指令値Ｔ_ＡＯ ^＊も正の値となる。ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊が基本アシストトルク指令値Ｔ_ＡＯ ^＊に加算されることにより、アシストトルク指令値Ｔ_Ａ ^＊が演算されるので、第１ダンピング制御モード時には、操舵角速度ωｈが速いほど、基本アシストトルク指令値Ｔ_Ａ ^＊に比べてアシストトルク指令値Ｔ_Ａ ^＊が大きくなる。これにより、第１ダンピング制御モード時には、切り込み方向（この場合は左方向）のアシストトルクが増加され、ダンピング制御が実現される。また、操舵角速度ωｈが速いほど切り込み方向のアシストトルクが大きくされるので、左方向への切り込み状態から操舵部材が中立位置に向かって戻されるときの収斂性が向上するとともに操舵感が向上する。

一方、操舵角速度ωｈが所定値Ｃより大きい正の領域（切り込み方向が右方向で操舵角速度ωｈの方向が左方向の領域）ではダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊は負の値（切り込み方向と同じ右方向のトルク指令値）とされる。操舵角速度ωｈが所定値Ｃより大きな所定値Ｄ以上の領域においては、ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊は所定の下限値（＜０）に固定されている。操舵角速度ωｈが所定値Ｃ以上で所定値Ｄ未満の領域においては、ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊は操舵角速度ωｈが速くなるに伴って、０から下限値まで単調に減少するように設定されている。

第２ダンピング制御モード時には、操舵角速度ωｈは正の値であるため、操舵角速度ωｈが所定値Ｃ以上のときには、操舵角速度ωｈが速いほど、ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊は負の小さな値となる。ただし、操舵角速度ωｈが所定値Ｄ以上になると、ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊は下限値となる。また、第２ダンピング制御モード時には、検出操舵トルクＴｈが負の値であるため、基本アシストトルク指令値設定部６１によって設定される基本アシストトルク指令値Ｔ_ＡＯ ^＊も負の値となる。ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊が基本アシストトルク指令値Ｔ_ＡＯ ^＊に加算されることにより、アシストトルク指令値Ｔ_Ａ ^＊が演算されるので、第２ダンピング制御モード時には、操舵角速度ωｈが速いほど、基本アシストトルク指令値Ｔ_ＡＯ ^＊に比べてアシストトルク指令値Ｔ_Ａ ^＊は小さな値（負の値）となる。これにより、第２ダンピング制御モード時には、切り込み方向（この場合は右方向）のアシストトルクが増加され、ダンピング制御が実現される。また、操舵角速度ωｈが速いほど切り込み方向のアシストトルクが大きくされるので、右方向への切り込み状態から操舵部材が中立位置に向かって戻されるときの収斂性が向上するとともに操舵感が向上する。

前記ステップＳ１において、第１フラグＦ１および第２フラグＦ２のうちの少なくとも一方がリセットされていないと判別された場合には（ステップＳ１：ＮＯ）、ダンピング制御部６２は、第１フラグＦ１がセット（Ｆ１＝１）されているか否かを判別する（ステップＳ８）。第１フラグＦ１がセットされている場合には（ステップＳ８：ＹＥＳ）、つまり、動作モードが第１ダンピング制御モードである場合には、ダンピング制御部６２は、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ９では、ダンピング制御部６２は、検出操舵トルクＴｈが第３の閾値Ａ２（Ａ２＞０）未満であるかまたは操舵角速度ωｈが第４の閾値Ｂ２（Ｂ２＞０）の正負反転値−Ｂ２より大きいという第１のダンピング制御解除条件を満たしているか否かを判別する。第３の閾値Ａ２は第１の閾値Ａ１以上の値に設定される。この実施形態では、第３の閾値Ａ２は第１の閾値Ａ１と同じ値に設定される。第４の閾値Ｂ２は第２の閾値Ｂ１以下の値に設定される。この実施形態では、第４の閾値Ｂ２は第２の閾値Ｂ１と同じ値に設定される。

第１のダンピング制御解除条件を満たしていない場合には（ステップＳ９：ＮＯ）、ダンピング制御部６２は、操舵角速度ωｈに基づいてダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊を生成する（ステップＳ７）。これにより、ダンピング制御が行なわれる。つまり、第１のダンピング制御モードが維持される。そして、今演算周期の処理を終了する。
前記ステップＳ９において、第１のダンピング制御解除条件を満たしていると判別された場合には（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ダンピング制御部６２は、第１フラグＦ１をリセット（Ｆ１＝０）する（ステップＳ１０）。これにより、第１ダンピング制御モードが解除される。この後、ダンピング制御部６２は、ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊を０に設定する（ステップＳ４）。そして、今演算周期の処理を終了する。

前記ステップＳ８において、第１フラグＦ１がセットされてないと判別された場合には（ステップＳ８：ＮＯ）、ダンピング制御部６２は、第２フラグＦ２がセット（Ｆ２＝１）されている（動作モードが第２ダンピング制御モードである）と判断し、ステップＳ１１に移行する。
ステップＳ１１では、ダンピング制御部６２は、操舵トルクＴｈが第３の閾値Ａ２（Ａ２＞０）の正負反転値−Ａ２より大きいかまたは操舵角速度ωｈが第４の閾値Ｂ２（Ｂ２＞０）未満であるという第２のダンピング制御解除条件を満たしているか否かを判別する。

第２のダンピング制御解除条件を満たしていない場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、ダンピング制御部６２は、操舵角速度ωｈに基づいてダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊を生成する（ステップＳ７）。これにより、ダンピング制御が行なわれる。つまり、第２のダンピング制御モードが維持される。そして、今演算周期の処理を終了する。
前記ステップＳ１１において、第２のダンピング制御解除条件を満たしていると判別された場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、第２フラグＦ２をリセット（Ｆ２＝０）する（ステップＳ１２）。これにより、第２ダンピング制御モードが解除される。この後、ダンピング制御部６２は、ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊を０に設定する（ステップＳ４）。そして、今演算周期の処理を終了する。

図２に戻り、ポンプ駆動用モータ制御部７０は、ポンプ回転数指令値設定部７１と、回転角演算部７２と、回転数演算部７３と、回転数偏差演算部７４と、ＰＩ制御部７５と、ＰＷＭ制御部７６とを含んでいる。
ポンプ回転数指令値設定部７１は、操舵角速度演算部５１によって演算された操舵角速度ωｈに基づいて、油圧ポンプ２３の回転数（回転速度）の指令値（ポンプ駆動用モータ２５の回転数の指令値）であるポンプ回転数指令値（モータ回転数指令値）Ｖ_Ｐ ^＊を設定する。

具体的には、ポンプ回転数指令値設定部７１は、操舵角速度とポンプ回転数指令値Ｖ_Ｐ ^＊との関係を記憶したマップに基づいてポンプ回転数指令値Ｖ_Ｐ ^＊を設定する。図７は、操舵角速度ωｈに対するポンプ回転数指令値Ｖ_Ｐ ^＊の設定例を示すグラフである。ポンプ回転数指令値Ｖ_Ｐ ^＊は、操舵角速度が０のときに所定の下限値をとり、操舵角速度の増加に応じて単調に増加するように設定されている。

回転角演算部７２は、回転角センサ３４の出力信号に基づいて、ポンプ駆動用モータ２５の回転角θ_Ｐを演算する。回転数演算部７３は、回転角演算部７２によって演算されるポンプ駆動用モータ２５の回転角θ_Ｐに基づいて、ポンプ駆動用モータ２５の回転数（回転速度）Ｖ_Ｐを演算する。回転数偏差演算部７４は、ポンプ回転数指令値設定部７１によって設定されたポンプ回転数指令値Ｖ_Ｐ ^＊と回転数演算部７３によって演算されたポンプ駆動用モータ２５の回転数Ｖ_Ｐとの偏差ΔＶ_Ｐ（＝Ｖ_Ｐ ^＊−Ｖ_Ｐ）を演算する。

ＰＩ制御部７５は、回転数偏差演算部７４によって演算された回転数偏差ΔＶ_Ｐに対してＰＩ演算を行なう。すなわち、回転数偏差演算部７４およびＰＩ制御部７５によって、ポンプ駆動用モータ２５の回転数Ｖ_Ｐをポンプ回転数指令値Ｖ_Ｐ ^＊に導くための回転数フィードバック制御手段が構成されている。ＰＩ制御部７５は、回転数偏差ΔＶ_Ｐに対してＰＩ演算を行なうことで、ポンプ駆動用モータ２５に印加すべき制御電圧値を演算する。

ＰＷＭ制御部７６は、ＰＩ制御部７５によって演算された制御電圧値と、回転角演算部７２によって演算されたポンプ駆動用モータ２５の回転角θ_Ｐとに基づいて、駆動信号を生成して、駆動回路４３に供給する。これにより、駆動回路４３から、ＰＩ制御部７５によって演算された制御電圧値に応じた電圧がポンプ駆動用モータ２５に印加される。
図８は、バルブ開度指令値演算部５２の変形例を示すブロック図である。

このバルブ開度指令値演算部５２Ａは、基本アシストトルク指令値設定部６１と、基本バルブ開度指令値設定部６４Ａと、ダンピング制御部６２Ａと、加算部６３Ａとを含んでいる。基本アシストトルク指令値設定部６１は、図２の基本アシストトルク指令値設定部６１と同様に、トルクセンサ３２によって検出される検出操舵トルクＴｈと車速センサ３５によって検出される車速Ｖに基づいて、パワーシリンダ１６によって発生させるべき基本的なアシストトルクの指令値である基本アシストトルク指令値Ｔ_ＡＯ ^＊を設定する。

基本バルブ開度指令値設定部６４Ａは、基本アシストトルク指令値設定部６１によって設定された基本アシストトルク指令値Ｔ_ＡＯ ^＊に基づいて、油圧制御バルブ１４の開度の基本的な指令値である基本バルブ開度指令値（モータ回転角指令値）θ_ＢＯ ^＊を設定する。基本アシストトルク指令値Ｔ_ＡＯ ^＊に対する基本バルブ開度指令値θ_ＢＯ ^＊の設定例は、図４に示されるアシストトルク指令値Ｔ_Ａ ^＊に対するバルブ開度指令値θ_Ｂ ^＊の設定例と同じであってもよい。

ダンピング制御部６２Ａは、図２のダンピング制御部６２と同様な動作を行なうが、ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊の代わりに、ダンピングトルク指令値Ｔ_Ｄ ^＊をバルブ開度に対応した値に換算した値（ダンピング制御値θ_Ｄ ^＊）を生成する。加算部６３Ａは、基本バルブ開度指令値設定部６４Ａによって設定された基本バルブ開度指令値θ_ＢＯ ^＊に、ダンピング制御部６２Ａによって生成されたダンピング制御値θ_Ｄ ^＊を加算することによって、バルブ開度指令値θ_Ｂ ^＊を演算する。

この発明は、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。

１…油圧式パワーステアリング装置、２…ステアリング機構、３…ステアリングホイール、１４…油圧制御バルブ、１５…バルブ駆動用モータ、１６…パワーシリンダ、２３…油圧ポンプ、２５…ポンプ駆動用モータ、５２…バルブ開度指令値演算部、６１…基本アシストトルク指令値設定部、６２，６２Ａ…ダンピング制御部、６３，６３Ａ…加算部，６４…バルブ開度指令値設定部、６４Ａ…基本バルブ開度指令値設定部

Claims (3)

1. 車両のステアリング機構に結合されたパワーシリンダに、操舵部材に機械的に連結されていない油圧制御バルブを介して、油圧ポンプからの作動油を供給することによって、操舵補助力を発生させる油圧式パワーステアリング装置であって、
   前記操舵部材に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   前記操舵部材の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、
   前記油圧制御バルブの開度を制御するためのバルブ駆動用モータと、
   前記油圧制御バルブの開度の指令値を演算する開度指令値演算手段と、
   前記開度指令値演算手段によって演算される開度指令値に基づいて、前記バルブ駆動用モータを制御する手段とを含み、
   前記開度指令値演算手段は、
   前記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクを用いて、基本的な開度指令値を求めるための基本指令値を設定する基本指令値設定手段と、
   前記操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクの方向が切り込み方向でありかつその大きさが第１の閾値以上であり、前記操舵角速度検出手段によって検出された操舵角速度の方向が切り戻し方向でありかつその大きさが第２の閾値以上のときに、前記切り込み方向の操舵補助力を増加させるためのダンピング制御値を設定するためのダンピング制御手段と、
   前記基本指令値設定手段によって設定された基本指令値と、前記ダンピング制御手段によって設定されたダンピング制御値とに基づいて、開度指令値を演算する演算手段とを含む、油圧式パワーステアリング装置。
2. 前記車両の車速を検出するための車速検出手段をさらに含み、
   前記基本指令値設定手段は、前記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクと前記車速検出手段によって検出される車速とに基づいて、基本的な操舵補助力指令値である基本操舵補助力指令値を基本指令値として設定するように構成されており、
   前記ダンピング制御手段は、前記操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクの方向が切り込み方向でありかつその大きさが第１の閾値以上であり、前記操舵角速度検出手段によって検出された操舵角速度の方向が切り戻し方向でありかつその大きさが第２の閾値以上のときに、前記操舵角速度検出手段によって検出された操舵角速度に応じたダンピング制御値を設定するように構成されており、
   前記演算手段は、前記基本指令値設定手段によって設定された基本操舵補助力指令値と、
   前記ダンピング制御手段によって設定されたダンピング制御値とに基づいて、開度指令値を演算するように構成されている、請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置。
3. 前記ダンピング制御手段は、前記操舵角速度検出手段によって検出された操舵角速度の絶対値が大きいほどダンピング制御値の絶対値を大きく設定するとともに、ダンピング制御値の方向を操舵角速度の方向とは反対方向に設定するように構成されている、請求項２に記載の油圧式パワーステアリング装置。

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