JP2013159244A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の過度な操舵操作を抑制し、操舵安定性を維持して、運転者の操舵操作を補助する。
【解決手段】制御ユニットのＣＰＵは、カウンタステアが行われているか否かを判定し、カウンタステアが行われていない場合には、ヨーレートが０のときに第１所定トルクで最大となりヨーレートの大きさの増大に応じて第２所定トルクまで漸次減少し、且つ車速が遅いほど当該第１所定値が大きなアシストトルクをアシスト機構に発生させ、カウンタステアが行われていない場合には、ヨーレートに関わらず第１所定トルクであり、且つ車速が遅いほど当該第１所定トルクが大きなアシストトルクをアシスト機構４に発生させる。アシスト機構４は、発生したアシストトルクを操舵軸に付与する。
【選択図】図２

Description

本発明は、運転者の操舵操作を補助するパワーステアリング装置に関する。

特開２０１０−１９００７１号公報には、ステアリングホイールの操舵角速度に基づいて、操舵角速度が高いほど大きいアシスト力をステアリングホイールに付与し、運転者の操舵操作を補助するパワーステアリング装置が記載されている。

特開２０１０−１９００７１号公報

上記従来の装置では、操舵角速度が速いほど大きなアシスト力がステアリングホイールに付与されるので、運転者は、例えば、急な操舵操作を行った場合に、操舵操作を過度に行ってしまい、車両が横滑りするなど操舵安定性を維持することができない可能性が生じる。

そこで、本発明は、過度な操舵操作を抑制し、操舵安定性を維持して、運転者の操舵操作を補助することが可能なパワーステアリング装置の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の第１の態様のパワーステアリング装置は、操舵軸とアシスト機構とヨーレート検出手段と制御手段とを備える。操舵軸は、車両の操舵操作によって回転する。アシスト機構は、操舵軸が回転している方向に作用するアシストトルクを発生して操舵軸に付与する。ヨーレート検出手段は、車両のヨーレートを検出する。制御手段は、ヨーレート検出手段が検出したヨーレートに基づいて、アシストトルクをアシスト機構に発生させる。制御手段は、ヨーレート検出手段が検出したヨーレートが０のときに所定の最大値となり、該ヨーレートの増大に応じて所定の最小値まで漸次減少する第１の目標トルクをアシストトルクとしてアシスト機構に発生させる。

上記構成では、車両のヨーレートに基づいて、ヨーレートが０のときに最大であってヨーレートの増大に応じて漸次減少する第１の目標トルクが、操舵軸が回転している方向に作用するアシストトルクとして操舵軸に付与される。このように、車両が急旋回するほどアシストトルクを小さくすることによって、運転者が急な操舵操作を行った場合であっても、過度な操舵操作を抑制し、操舵安定性を維持して、運転者の操舵操作を補助することができる。

また、本発明の第２の態様のパワーステアリング装置は、上記第１の態様のパワーステアリング装置であって、車両の速度を検出する車速検出手段を備える。この場合、制御手段は、ヨーレート検出手段が検出したヨーレートと車速検出手段が検出した速度とに基づいて、アシストトルクをアシスト機構に発生させる。また、第１の目標トルクの最大値は、車速検出手段が検出した速度が遅いほど大きい。

上記構成では、第１の目標トルクの最大値は、車両の速度が遅いほど大きい。このため、大きな操舵力を要する低速時であっても、運転者の操舵操作を適切に補助することができる。

また、本発明の第３の態様のパワーステアリング装置は、上記第１の態様のパワーステアリング装置であって、操舵操作においてカウンタステアが行われたか否かを判定するカウンタステア判定手段を備える。この場合、制御手段は、カウンタステアが行われていないとカウンタステア判定手段が判定した場合には、第１の目標トルクをアシストトルクとしてアシスト機構に発生させ、カウンタステアが行われたとカウンタステア判定手段が判定した場合には、第１の目標トルクの最小値よりも大きい所定値に予め設定された第２の目標トルクを、ヨーレート検出手段が検出したヨーレートに関わらずアシストトルクとしてアシスト機構に発生させる。

上記構成では、カウンタステアが行われていない場合には、車両のヨーレートに基づいて、第１の目標トルクがアシストトルクとして操舵軸に付与され、カウンタステアが行われている場合には、第１の目標トルクの最小値よりも大きい所定の第２の目標トルクが、車両のヨーレートに関わらずアシストトルクとして操舵軸に付与される。このため、所定の第２の目標トルクを適切に設定することによって、運転者がカウンタステアを容易に行うことができ、車両の走行状態を速やかに安定させることができる。従って、車両がオーバステア状態となった場合であっても、操舵安定性を維持して、運転者の操舵操作を補助することができる。

また、本発明の第４の態様のパワーステアリング装置は、上記第３の態様のパワーステアリング装置であって、車両の速度を検出する車速検出手段を備える。この場合、制御手段は、ヨーレート検出手段が検出したヨーレートと車速検出手段が検出した速度とに基づいて、アシストトルクをアシスト機構に発生させる。また、第１の目標トルクの最大値及び第２の目標トルクのうち少なくとも一方は、車速検出手段が検出した速度が遅いほど大きい。

上記構成では、第１の目標トルクの最大値及び第２の目標トルクのうち少なくとも一方は、車両の速度が遅いほど大きい。このため、大きな操舵力を要する低速時であっても、運転者の操舵操作を適切に補助することができる。

また、本発明の第５の態様のパワーステアリング装置は、上記第１〜第４のパワーステアリング装置であって、アシスト機構は、パワーシリンダと伝達手段と油路と供給手段と流量調整手段と切り替え手段とを有する。パワーシリンダは、内部を各々に作動油が流入する２つのシリンダ室に区画し、これら２つのシリンダ室の一方に作動油が流入されたときに、２つのシリンダ室間に生じる油圧の差に応じた移動力で移動するパワーピストンを有する。伝達手段は、パワーピストンと操舵軸とに連結され、パワーピストンの移動力に応じたトルクを操舵軸に付与する。油路は、２つのシリンダ室の各々へ作動油を流入させる。供給手段は、油路へ作動油を供給する。流量調整手段は、油路を流通する作動油の流量を調整流量に調整する。切り替え手段は、操舵軸にアシストトルクが付与される方向にパワーピストンが移動するように、シリンダ室の一方への油路のみを連通させる。この場合、制御手段は、アシスト機構が目標トルクを発生するために必要な必要流量を決定し、調整流量を決定した必要流量に設定する。

上記構成では、アシスト機構として油圧によってアシストトルクを発生する油圧式のアシスト機構を備える。このため、モータがアシストトルクを発生するような電動式のアシスト機構を備えるパワーステアリング装置において、大きなアシストトルクを発生させるために生じる装置の大型化という不都合をきたすことなく、大きなアシストトルクを発生させることができる。従って、大きな操舵力が必要な大型車等を含め、あらゆる車両において、運転者の操舵操作を適切に補助することができる。

また、本発明の第６の態様のパワーステアリング装置は、上記第５の態様のパワーステアリング装置であって、供給手段及び流量調整手段として可変容量形ポンプを用いる。

上記構成では、所望の油圧を発生させるための供給手段及び流量調整手段として、一回転あたりの吐出量を調整可能な可変容量形ポンプが用いられる。このため、エンジンの動力によって可変容量形ポンプが駆動される場合であっても、エンジンの回転数に関わらず、所望のアシストトルクを確実に発生させることができ、運転者の操舵操作を適切に補助することができる。また、可変容量形ポンプを駆動するための動力を低減させることができ、エンジンの動力によって可変容量形ポンプが駆動される場合に、燃費の向上を図ることができる。

本発明によれば、運転者の過度な操舵操作を抑制し、操舵安定性を維持して、運転者の操舵操作を補助することができる。

一実施形態のパワーステアリング装置の構成図である。 一実施形態のパワーステアリング装置における必要流量を示す概念図である。 一実施形態の制御処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態のパワーステアリング装置１について、図面を参照して説明する。図１は、一実施形態のパワーステアリング装置の構成図である。図２は、一実施形態のパワーステアリング装置における必要流量を示す概念図である。図３は、一実施形態の制御処理を示すフローチャートである。

図１に示すように、本実施形態のパワーステアリング装置１は、操舵軸２とアシスト機構１２とヨーレートセンサ４４と車速センサ４５と舵角センサ４６と制御ユニット４７とを備える。

操舵軸２は、一端がステアリングホイール３に回転可能に連結され、運転者がステアリングホイール３を操舵操作することによって、ステアリングホイール３の回転方向と同方向に回転する。また、操舵軸２は、他端がアシスト機構４に連結され、アシスト機構４を介してタイロッド５及び操舵輪６に連結されている。

アシスト機構４は、ステアリングギアボックス７とパワーシリンダ１３と可変容量形ベーンポンプ（以下、単にベーンポンプと称する）１９とコントロールバルブ３０とリザーバタンク３５と油圧配管３８とを有する。

ステアリングギアボックス７は、ピニオン８とラック１１とを有するラックアンドピニオン式である。ピニオン８は、棒状であり、一端がトーションバー９を介して操舵軸２に連結され、他端側にギア１０が形成されている。トーションバー９は、運転者から操舵軸２に付与される操舵トルクと路面反力とに応じて捻れる。ラック１１は、棒状であり、両端がタイロッド５に連結され、一端側にピニオン８に形成されたギア１０に噛み合うギア１２が形成されている。ラック１１は、ステアリングホイール３、操舵軸２及びピニオン８が回転する方向に操舵輪６が回転するように、ギア１２がピニオン８に形成されたギア１０に噛み合わされて、ピニオン８に対して直交方向に配置される。

パワーシリンダ１３は、略円筒形状であり、内部にラック１１の他端側を配置して設けられる。また、パワーシリンダ１３は、内部にパワーピストン１４を有する。パワーピストン１４は、略円盤形状であり、ラック１１の軸方向に対して直交方向に配置され、ラック１１と一体的に形成されている。パワーピストン１４は、パワーシリンダ１３の内部を、右操舵用シリンダ室１５と左操舵用シリンダ室１７とに区画する。右操舵用シリンダ室１５及び左操舵用シリンダ室１７は、各々に作動油が流出入する流出入口１６，１８が形成されている。

一方のシリンダ室に作動油が流入すると、当該シリンダ室の油圧が高まり、パワーピストン１４とパワーピストン１４が形成されたラック１１とが、一方のシリンダ室から他方のシリンダ室へ向かう方向に、２つのシリンダ室１５，１７間に生じた油圧の差に応じた量だけ移動する。ラック１１が移動すると、ラック１１の移動方向及び移動量に応じて、タイロッド５が作動されて操舵輪６が回転するとともに、ピニオン８が操舵輪１１と同方向に回転する。ピニオン８が回転すると、ピニオン８の回転方向と同方向に作用してピニオン８の回転量に応じた大きさのトルクが操舵軸２に付与される。ラック１１が右操舵用シリンダ室１５から左操舵用シリンダ室１７へ向かう右操舵方向に移動すると、操舵輪６は右回転方向に回転し、右回転方向に作用するトルクが操舵軸２に付与される。一方、ラック１１が左操舵用シリンダ室１７から右操舵用シリンダ室１５へ向かう左操舵方向に移動すると、操舵輪６は左回転方向に回転し、左回転方向に作用するトルクが操舵軸２に付与される。

このため、右操舵用シリンダ室１５に作動油が流入すると、ラック１１が右操舵方向に２つのシリンダ室１５，１７間の油圧の差に応じた量だけ移動し、ラック１１の移動量に応じて、操舵輪６が右回転方向に回転するとともに、ピニオン８が右回転方向に回転して、右回転方向に作用してピニオン８の回転量に応じた大きさのトルクが操舵軸２に付与される。また、左操舵用シリンダ室１７に作動油が流入すると、ラック１１が左操舵方向に２つのシリンダ室１５，１７間の油圧の差に応じた量だけ移動し、ラック１１の移動量に応じて、操舵輪６が左回転方向に回転するとともに、ピニオン８が左回転方向に回転して、左回転方向に作用してピニオン８の回転量に応じた大きさのトルクが操舵軸２に付与される。

ベーンポンプ１９は、ボディ２０と駆動軸２３とカムリング２４とロータ２７と電磁弁（図示省略）とを有する。ボディ２０には、ボディ２０の内外を連通する吸入口２１及び吐出口２２が形成されている。駆動軸２３は、一端側がボディ２０に回転自在に支持され、他端にプーリー（図示省略）が設けられる。駆動軸２３は、プーリーがエンジンのクランクシャフトの一端に設けられたプーリーにベルトを介して連結され、エンジンが駆動されてクランクシャフトが回転することによって、クランクシャフトの回転が伝達されて回転する。

カムリング２４は、ボディ２０の内部に設けられるアダプタ（図示省略）の内部に配置され、駆動軸２３の軸心に対して偏心可能にアダプタに支持される。カムリング２４は、外周面がアダプタの内部を第１液圧室２５と第２液圧室２６とに区画し、第１液圧室２５と第２液圧室２６との間に油圧の差が生じることによって偏心する。また、カムリング２４には、カムリング２４の内外を連通する内吸入口（図示省略）と内吐出口（図示省略）と調整口（図示省略）とが形成されている。内吸入口は、ボディ２０の吸入口２１に吸入用流路を介して連通されている。内吐出口は、ボディ２０の吐出口２２に吐出用流路を介して連通されている。調整口は、ボディ２０の吐出口に調整流路及び第１液圧室２５を介して連通されている。

ロータ２７は、駆動軸２３の一端に連結され、駆動軸２３が回転することによって回転する。また、ロータ２７は、カムリング２４の内部に配置され、外周面に複数のすり割（図示省略）が形成されており、複数のすり割に一端側が挿入される複数のベーン２８を有する。複数のベーン２８は、ロータ２７が回転すると、遠心力によって外側に飛び出してカムリング２４の内周面に当接し、それぞれ、ロータ２７の外周面とカムリング２４の内周面とによって区画される空間を複数のポンプ室２９に区画する。複数のポンプ室２９は、カムリング２４が偏心することによって容量が変化し、作動油を内吸入口から内吐出口までカムリング２４の偏心具合に応じた度合いで加圧しながら運搬する。

電磁弁は、弁と駆動部とを有する。弁は、調整流路に設けられ、駆動部によって開度が変更される。駆動部は、制御ユニット４７によって通電を制御されるソレノイドを有し、ソレノイドの通電量に応じて弁の開度を変更する。弁の開度が変更されると、弁の下流側へ流通する作動油の流量が変化するとともに弁の上流側の作動油の流量が変化し、第１液圧室の油圧が変化する。第１液圧室の油圧が変化すると、第１液圧室２５と第２液圧室２６との間に油圧の差が生じ、カムリング２４が偏心する。カムリング２４が偏心すると、複数のポンプ室２９の容量が変化し、内吸入口から内吐出口までの間における加圧量が変化する。このため、ベーンポンプ１９は、吸入口２１から吸入した作動油の流量を調整流量に調整して吐出口２２から吐出する。

コントロールバルブ３０は、スリーブ（図示省略）とロータ（図示省略）とを有する。スリーブは、略円筒形状であり、ピニオン８の一端側に固定され、スリーブの内外を連通する流入口３１、流出口３２、右操舵用油路流出入口３３及び左操舵用油路流出入口３４が形成されている。ロータは、略円筒形状であり、操舵軸２の一端側に固定されてスリーブの内側に配置され、外周面に複数の溝が形成されている。ロータは、操舵軸２が回転してトーションバー９に捻れが生じたときに、スリーブに対して回転する。流入口３１、流出口３２、右操舵用油路流出入口３３及び左操舵用油路流出入口３４の間は、ロータがスリーブに対して回転していないときには、互いに連通されており、ロータがスリーブに対して回転しているときには、ロータとスリーブとの位置関係に応じた組み合わせの流出入口間の連通が遮断される。具体的には、ロータがスリーブに対して右回転方向に回転しているときには、流入口３１と左操舵用油路流出入口３４との間、流出口３２と右操舵用油路流出入口３３との間、流入口３１と流出口３２との間、及び右操舵用油路流出入口３３と左操舵用流出入口３４との間の連通は遮断される。一方、ロータがスリーブに対して左回転方向に回転しているときには、流入口３１と右操舵用油路流出入口３３との間、流出口３２と左操舵用油路流出入口３４との間、流入口３１と流出口３２との間、及び右操舵用油路流出入口３３と左操舵用流出入口３４との間の連通は遮断される。

このため、コントロールバルブ３０は、ロータがスリーブに対して回転していないとき、つまり操舵軸２が回転せずにトーションバー９に捻れが生じないときには、４つの流出入口３１〜３４が互いに連通された通常状態に設定される。また、ロータがスリーブに対して右回転方向に回転しているとき、つまり操舵軸２が右回転方向に回転してトーションバー９に捻れが生じたときには、流入口３１と右操舵用油路流出入口３３との間、流出口３２と左操舵用油路流出入口３４との間が連通された第１状態に設定される。ロータがスリーブに対して左回転方向に回転しているとき、つまり、操舵軸２が左回転方向に回転してトーションバー９に捻れが生じたときには、流入口３１と左操舵用油路流出入口３４との間、流出口３２と右操舵用油路流出入口３３との間が連通された第２状態に設定される。第１状態及び第２状態において、流入口３１又は流出口３２と右操舵用油路流出入口３３又は左操舵用流出入口３４との間に形成される流路面積は、トーションバー９の捻れ量に応じて変化する。これにより、右操舵用油路流出入口３３又は左操舵用流出入口３４から流出する流量は、トーションバー９の捻れ量に応じて変化する。

リザーバタンク３５は、作動油が流入する流入口３６と流出する流出口３７とを有し、作動油が貯蔵される。

油圧配管３８は、第１配管３９と第２配管４０と第３配管４１と右操舵用配管４２と左操舵用配管４３とを有する。第１配管３９は、リザーバタンク３５の流出口３７とベーンポンプ１９の吸入口２１との間に設けられ、内周面が第１油路を形成する。第２配管４０は、ベーンポンプ１９の吐出口２２とコントロールバルブ３０の流入口３１との間に設けられ、内周面が第２油路を形成する。第３配管４１は、コントロールバルブ３０の流出口３２とリザーバタンク３５の流入口３６との間に設けられ、内周面が第３油路を形成する。右操舵用配管４２は、コントロールバルブ３０の右操舵用油路流出入口３３と右操舵用シリンダ室１５の流出入口１６との間に設けられ、内周面が右操舵用油路を形成する。左操舵用配管４３は、コントロールバルブ３０の左操舵用油路流出入口３４と左操舵用シリンダ室１７の流出入口１８との間に設けられ、内周面が左操舵用油路を形成する。

エンジンが駆動されてベーンポンプ１９が駆動されると、リザーバタンク３５に貯蔵された作動油は、リザーバタンク３５から第１油路へ流出してベーンポンプ１９に吸入され、吸入された流量から調整流量に流量が調節されてベーンポンプ１９から第２油路へ吐出され、流入口３１からコントロールバルブ３０へ流入する。コントロールバルブ３０へ流入した調整流量の作動油は、コントロールバルブ３０が通常状態に設定されている場合、つまり操舵軸２が回転していない場合には、流出口３２から第３油路へ流出してリザーバタンク３５に流入する。この場合、パワーピストン１４及びラック１１は移動しないので、操舵輪６は回転せず、操舵軸２にトルクは付与されない。

また、コントロールバルブ３０が第１状態に設定されている場合、つまり操舵軸２が右回転方向に回転している場合には、コントロールバルブ３０へ流入した調整流量の作動油は、トーションバー９の捻れ量に応じて流量が変化されて、右操舵用油路流出入口３３から右操舵用油路へ流出する。右操舵用油路を流通する作動油は、右操舵用シリンダ室１５へ流入し、パワーピストン１４及びラック１１を流入した流量に応じて右操舵方向に移動させる。パワーピストン１４が右操舵方向に移動すると、左操舵用シリンダ室１７の作動油が左操舵用油路へ流出して左操舵用油路流出入口３４からコントロールバルブ３０へ流入し、第３油路へ流出してリザーバタンク３５に流入する。この場合、ラック１１の移動量、つまり右操舵用シリンダ室１５へ流入した作動油の流量に応じて、操舵輪６が右回転方向に回転するとともに、右回転方向に作用するトルク、つまり操舵軸２が回転している方向に作用するアシストトルクが操舵軸２に付与される。

更に、コントロールバルブ３０が第２状態に設定されている場合、つまり操舵軸２が左回転方向に回転している場合には、コントロールバルブ３０へ流入した調整流量の作動油は、トーションバー９の捻れ量に応じて流量が変化されて、左操舵用油路流出入口３４から左操舵用油路へ流出する。左操舵用油路を流通する作動油は、左操舵用シリンダ室１７へ流入し、パワーピストン１４及びラック１１を流入した流量に応じて左操舵方向に移動させる。パワーピストン１４が左操舵方向に移動すると、右操舵用シリンダ室１５の作動油が右操舵用油路へ流出して右操舵用油路流出入口３３からコントロールバルブ３０へ流入し、第３油路へ流出してリザーバタンク３５に流入する。この場合、ラック１１の移動量、つまり左操舵用シリンダ室１７へ流入した作動油の流量に応じて、操舵輪６が左回転方向に回転するとともに、左回転方向に作用するアシストトルクが操舵軸２に付与される。

すなわち、アシスト機構４において、ステアリングギアボックス７は、パワーピストン１４の移動力に応じたトルクを操舵軸２に付与する伝達手段として機能する。また、ベーンポンプ１９は、第２油路へ作動油を供給する供給手段、及び、第２油路を流通する作動油の流量を調整流量に調整する流量調整手段として機能する。更に、コントロールバルブ３０は、操舵軸２にアシストトルクが付与される方向にパワーピストン１４が移動するように、右操舵用油路及び左操舵用油路のうち一方のみを連通させる切り替え手段として機能する。

ヨーレートセンサ４４は、車両のヨーレートを検出し、検出したヨーレートを制御ユニット４７へ出力する。なお、本実施形態では、車両が直進状態のときのヨーレートを０とし、右旋回状態のときのヨーレートを正、左旋回状態のときのヨーレートを負とする。すなわち、ヨーレートセンサ４４は、車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段として機能する。

車速センサ４５は、車両の速度（車速）を検出し、検出した車速を制御ユニット４７へ出力する。すなわち、車速センサ４５は、車速を検出する車速検出手段として機能する。

舵角センサ４６は、操舵軸２の回転角（舵角）を検出し、検出した舵角を制御ユニット４７へ出力する。なお、本実施形態では、ステアリングホイール３が中立位置にあるときの舵角を０とし、右回転方向に回転されたときの舵角を正、左回転方向に回転されたときの舵角を負とする。

制御ユニット４７は、記憶部４８とＣＰＵ（Central Processing Unit）４９とを有する。

記憶部４８は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）などの記録媒体によって構成され、ＣＰＵ４９が各種処理を実行するための各種プログラムや各種データが記憶されている。各種プログラムには、ＣＰＵ４９が制御処理を実行するための制御処理実行プログラムが含まれる。制御処理実行プログラムには、所定のマップや算出式が含まれる。所定のマップには、流量マップと通電量マップとが含まれる。

流量マップには、通常時用流量マップとカウンタステア時用流量マップとが含まれる。通常時用流量マップ及びカウンタステア時用流量マップは、アシスト機構４が目標トルクを発生するためにベーンポンプ１９が第２油路へ供給する作動油の必要流量が、ヨーレート及び車速に対応して示されたものである。通常時用流量マップには、アシスト機構４が第１の目標トルクを発生するための必要流量が示されている。第１の目標トルクは、ヨーレートが０のときに第１所定トルクで最大となりヨーレートの大きさの増大に応じて第２所定トルクまで漸次減少し、且つ車速が遅いほど当該第１所定トルクが大きく、更にトーションバー９の捻れ量が大きいほど大きい。この場合の必要流量は、図２（ａ）に示すように、ヨーレートが０のときに第１所定流量Ｑｍａｘとなり、ヨーレートの大きさの増大に応じて第２所定流量Ｑｍｉｎまで漸次減少し、且つ、車速が遅いほど当該第１所定流量Ｑｍａｘは大きく設定されている。一方、カウンタステア時用流量マップには、アシスト機構４が第２の目標トルクを発生するための必要流量が示されている。第２の目標トルクは、ヨーレートに関わらず第１所定トルクであり、且つ車速が遅いほど当該第１所定トルクが大きく、更にトーションバー９の捻れ量が大きいほど大きい。この場合の必要流量は、図２（ｂ）に示すように、ヨーレートに関わらず第１所定流量Ｑｍａｘであり、且つ、車速が遅いほど当該第１所定流量Ｑｍａｘは大きく設定されている。

通電量マップは、ベーンポンプ１９が吐出する流量とソレノイドへの通電量との対応関係が示されたものである。所定の算出式には、車速と舵角とを用いて規範ヨーレートを算出する算出式が含まれる。また、記憶部４８は、各種情報が読み書き自在に記憶される記憶領域を有する。

ＣＰＵ４９は、制御処置実行プログラムを実行することによって、受信部５０、カウンタステア判定部５１、流量決定部５２、通電量決定部５３及び制御部５４として機能する。

受信部５０は、ヨーレートセンサ４４が検出したヨーレート、車速センサ４５が検出した車速、及び舵角センサ４６が検出した舵角を受信し、受信した各検出値を記憶部４８に逐次更新して記憶する。

カウンタステア判定部５１は、各センサ４４〜４６が検出したヨーレートと車速と舵角とを用いて、カウンタステアが行われているか否かを判定する。カウンタステア判定部５１は、カウンタステアが行われているか否かを判定するために、車両がオーバステア状態であるか否かを判定する。オーバステア状態であるか否かの判定において、カウンタステア判定部５１は、記憶部４８から検出された車速と舵角とを読み出し、検出された車速と舵角とを所定の算出式に代入して規範ヨーレートを算出し、算出した規範ヨーレートと検出されたヨーレートとを比較する。カウンタステア判定部５１は、検出されたヨーレートの大きさの方が規範ヨーレートの大きさよりも大きい場合には、オーバステア状態であると判定し、検出されたヨーレートの大きさが規範ヨーレートの大きさ以下である場合には、オーバステア状態ではないと判定する。オーバステア状態であると判定した場合には、カウンタステア判定部５１は、検出されたヨーレートの方向と舵角の方向とが一致するか否かを判定する。カウンタステア判定部５１は、ヨーレートの方向と舵角の方向とが一致すると判定した場合には、カウンタステアは行われていないと判定し、ヨーレートの方向と舵角の方向とが一致しないと判定した場合には、カウンタステアが行われていると判定する。一方、オーバステア状態ではないと判定した場合には、カウンタステア判定部５１は、カウンタステアが行われていないと判定する。すなわち、カウンタステア判定部５１は、操舵操作においてカウンタステアが行われたか否かを判定するカウンタステア判定手段として機能する。

流量決定部５２は、カウンタステア判定部５１が判定した判定結果と各センサ４４，４５が検出したヨーレートと車速とを用いて、右操舵用シリンダ室１５又は左操舵用シリンダ室１７に供給すべき作動油の必要流量を決定する。カウンタステアは行われていないとカウンタステア判定部５１が判定したとき、流量決定部５２は、記憶部４８から検出されたヨーレートと車速とを読み出し、記憶部４８に記憶された通常時用流量マップを参照して、検出されたヨーレートと車速とに対応する必要流量を決定する。一方、カウンタステアが行われているとカウンタステア判定部５１が判定したとき、流量決定部５２は、記憶部４８から検出された車速を読み出し、記憶部４８に記憶されたカウンタステア時用流量マップを参照して、検出された車速に対応する必要流量を決定する。

通電量決定部５３は、流量決定部５２が決定した必要流量を用いて、ベーンポンプ１９のソレノイドへの通電量を決定する。通電量決定部５３は、記憶部４８に記憶された通電量マップを参照して、流量決定部５２が決定した必要流量に対応する通電量を決定する。

制御部５４は、ベーンポンプ１９のソレノイドへの通電量を、通電量決定部５３が決定した通電量に設定する。すなわち、流量決定部５２、通電量決定部５３及び制御部５４は、駆動軸２に目標トルクが付与されるために必要な必要流量を決定し、ベーンポンプ１９が吐出する作動油の調整流量を決定した必要流量に設定することによって、アシスト機構４に目標トルクを発生させる制御手段として機能する。

このため、ベーンポンプ１９に吸入された作動油は、ベーンポンプ１９において必要流量に調整されて第２油路へ吐出され、コントロールバルブ３０において操舵トルクと路面反力とに応じて捻れるトーションバー９の捻れ量に応じた流量に調整されて、右操舵用シリンダ室１５又は左操舵用シリンダ室１７に流入する。これにより、カウンタステアが行われていない場合には、アシスト機構４は、ヨーレートが０のときに第１所定トルクで最大となりヨーレートの大きさの増大に応じて第２所定トルクまで漸次減少し、且つ車速が遅いほど当該第１所定トルクが大きく、更にトーションバー９の捻れ量が大きいほど大きいアシストトルクを発生して操舵軸２に付与する。また、カウンタステアが行われている場合には、アシスト機構４は、ヨーレートに関わらず第１所定トルクであり、且つ車速が遅いほど当該第１所定トルクが大きく、更にトーションバー９の捻れ量が大きいほど大きいアシストトルクを発生して操舵軸２に付与する。

次に、ＣＰＵ４９が実行する制御処理について図３を参照して説明する。本処理は、車両のイグニッションキーがＯＮ状態のとき、所定時間毎に繰り返して実行される。

本処理が開始されると、カウンタステア判定部５１は、ヨーレートと車速と舵角とを用いて、車両がオーバステア状態であるか否かを判定する（ステップＳ１）。

オーバステア状態であると判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、カウンタステア判定部５１は、ヨーレートの方向と舵角の方向とが一致するか否かを判定する（ステップＳ２）。

オーバステア状態ではないと判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、及びヨーレートの方向と舵角の方向とが一致すると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）には、カウンタステアは行われていないとカウンタステア判定部５１が判定し、流量決定部５２は、通常時用流量マップを参照して、ヨーレートと車速とを用いて必要流量を決定する（ステップＳ３）。

一方、ヨーレートの方向と舵角の方向とが一致しないと判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）には、カウンタステアが行われているとカウンタステア判定部５１が判定し、流量決定部５２は、カウンタステア時用マップを参照して、車速を用いて必要流量を決定する（ステップＳ４）。

次に、通電量決定部５３は、流量決定部５２が決定した必要流量を用いて、ソレノイドへの通電量を決定する（ステップＳ５）。

次に、制御部５４は、ソレノイドへの通電量を、通電量決定部５３が決定した通電量に設定する（ステップＳ６）。

上記のように構成されたパワーステアリング装置１では、カウンタステアが行われていない場合には、ヨーレートが０のときに第１所定トルクで最大となりヨーレートの大きさの増大に応じて第２所定トルクまで漸次減少し、且つ車速が遅いほど当該第１所定トルクが大きく、更にトーションバー９の捻れ量が大きいほど大きいアシストトルクが操舵軸２に付与される。また、カウンタステアが行われている場合には、ヨーレートに関わらず第１所定トルクであり、且つ車速が遅いほど当該第１所定トルクが大きく、更にトーションバー９の捻れ量が大きいほど大きいアシストトルクが操舵軸２に付与される。

このように、本実施形態のパワーステアリング装置１では、カウンタステアが行われていない場合、操舵軸２に付与されるアシストトルクは、車両が緩やかに旋回するほど大きく急旋回するほど小さくなるので、運転者が急な操舵操作を行った場合であっても、過度な操舵操作を抑制し、操舵安定性を維持して、運転者の操舵操作を補助することができる。

また、カウンタステアが行われている場合、操舵軸２に付与されるアシストトルクは、車両が急旋回している場合であっても大きいので、運転者がカウンタステアを容易に行うことができ、車両の走行状態を速やかに安定させることができる。従って、車両がオーバステア状態となった場合であっても、操舵安定性を維持して、運転者の操舵操作を補助することができる。

また、操舵軸２に付与されるアシストトルクは、車両の速度が遅いほど大きいので、大きな操舵力を要する低速時であっても、運転者の操舵操作を適切に補助することができる。

また、操舵軸２に付与されるアシストトルクは、油圧式のアシスト機構４によって発生させるので、モータがアシストトルクを発生するような電動式のアシスト機構を備えるパワーステアリング装置において、大きなアシストトルクを発生させるために生じる装置の大型化という不都合をきたすことなく、大きなアシストトルクを発生させることができる。従って、大きな操舵力が必要な大型車等を含め、あらゆる車両において、運転者の操舵操作を適切に補助することができる。

また、所望の油圧を発生させるための供給手段及び流量調整手段として、可変容量形ベーンポンプ１９を用いるので、エンジンの回転数に関わらず、所望のアシストトルクを確実に発生させることができ、運転者の操舵操作を適切に補助することができるとともに、ベーンポンプ１９を駆動するための動力を低減させることができ、燃費の向上を図ることができる。

なお、本実施形態では、アシストトルクを発生して操舵軸２に付与する手段として、エンジンの回転を動力源として発生される油圧によってアシストトルクを発生する油圧式のアシスト機構４を備えるが、上記に限定されず、モータや電動アクチュエータによってアシストトルクを発生するような電動式アシスト機構や、モータや電動アクチュエータを動力源として発生される油圧によってアシストトルクを発生するような電動油圧式のアシスト機構を備えてもよい。

また、車両のステアリングシステムは、操舵軸２とタイロッド５とがラックアンドピニオン式のステアリングギアボックス７によって連結されるラックアンドピニオン式ステアリングシステムに限定されず、操舵軸２とタイロッド５とが、ボール、ウォームシャフト及びナットを有するボールアンドナット式のステアリングギアボックスによって連結されるボールアンドナット式ステアリングシステムなどであってもよい。

また、可変容量形ベーンポンプ１９を用いて、第２油路へ作動油を供給する供給手段と、第２油路を流通する作動油の流量を調整流量に調整する流量調整手段とを一体的に備える構成に限定されず、定容量形ベーンポンプと流量調整弁とを用いて、供給手段と流量調整手段とを独立して備える構成であってもよい。

また、作動油を循環供給する油圧ポンプは、上述のベーンポンプ１９であることに限定されず、他の油圧ポンプであってもよい。

また、カウンタステアが行われているか否かの判定方法は、上記に限定されず、他の方法であってもよい。

また、目標トルクの大きさは、ヨーレートが０のときに最大となりヨーレートの大きさの増大に応じて漸次減少するものであれば、車速や路面反力を考慮しないものや、車両の走行状態に関する他の情報等を考慮するものであってもよい。

上記実施形態は、本発明の一例であり、本発明を逸脱しない範囲において変更可能である。

本発明は、運転者の操舵操作の補助に有効である。

１：パワーステアリング装置
２：操舵軸
４：アシスト機構
７：ステアリングギアボックス（伝達手段）
１３：パワーシリンダ
１９：ベーンポンプ（供給手段、流量調整手段）
３０：コントロールバルブ（切り替え手段）
３８：油圧配管（油路）
４４：ヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）
４５：車速センサ（車速検出手段）
４６：舵角センサ
４７：制御ユニット
４８：記憶部
４９：ＣＰＵ
５０：受信部
５１：判定部（カウンタステア判定部）
５２：流量決定部（制御手段）
５３：通電量決定部（制御手段）
５４：制御部（制御手段）

Claims (6)

1. 車両の操舵操作によって回転する操舵軸と、
   前記操舵軸が回転している方向に作用するアシストトルクを発生して前記操舵軸に付与するアシスト機構と、
   前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
   前記ヨーレート検出手段が検出したヨーレートに基づいて、前記アシストトルクを前記アシスト機構に発生させる制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記ヨーレート検出手段が検出したヨーレートが０のときに所定の最大値となり、該ヨーレートの増大に応じて所定の最小値まで漸次減少する第１の目標トルクを前記アシストトルクとして前記アシスト機構に発生させる
   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であって、
   前記車両の速度を検出する車速検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記ヨーレート検出手段が検出したヨーレートと前記車速検出手段が検出した速度とに基づいて、前記アシストトルクを前記アシスト機構に発生させ、
   前記第１の目標トルクの最大値は、前記車速検出手段が検出した速度が遅いほど大きい
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。
3. 請求項１に記載のパワーステアリング装置であって、
   前記操舵操作においてカウンタステアが行われたか否かを判定するカウンタステア判定手段を備え、
   前記制御手段は、カウンタステアが行われていないと前記カウンタステア判定手段が判定した場合には、前記第１の目標トルクを前記アシストトルクとして前記アシスト機構に発生させ、カウンタステアが行われたと前記カウンタステア判定手段が判定した場合には、前記第１の目標トルクの最小値よりも大きい所定値に予め設定された第２の目標トルクを、前記ヨーレート検出手段が検出したヨーレートに関わらず前記アシストトルクとして前記アシスト機構に発生させる
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。
4. 請求項３に記載のパワーステアリング装置であって、
   前記車両の速度を検出する車速検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記ヨーレート検出手段が検出したヨーレートと前記車速検出手段が検出した速度とに基づいて、前記アシストトルクを前記アシスト機構に発生させ、
   前記第１の目標トルクの最大値及び前記第２の目標トルクのうち少なくとも一方は、前記車速検出手段が検出した速度が遅いほど大きい
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れかに記載のパワーステアリング装置であって、
   前記アシスト機構は、内部を各々に作動油が流入する２つのシリンダ室を区画し、これら２つのシリンダ室の一方に作動油が流入されたときに、２つのシリンダ室間に生じる油圧の差に応じた移動力で移動するパワーピストンを有するパワーシリンダと、前記パワーピストンと前記操舵軸とに連結され、前記パワーピストンの移動力に応じたトルクを前記操舵軸に付与する伝達手段と、前記２つのシリンダ室の各々へ作動油を流入させる油路と、前記油路へ作動油を供給する供給手段と、前記油路を流通する作動油の流量を調整流量に調整する流量調整手段と、前記操舵軸に前記アシストトルクが付与される方向に前記パワーピストンが移動するように、前記シリンダ室の一方への油路のみを連通させる切り替え手段と、を有し
   前記制御手段は、前記アシスト機構が前記目標トルクを発生するために必要な必要流量を決定し、前記調整流量を前記決定した必要流量に設定する
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。
6. 請求項５に記載のパワーステアリング装置であって、
   前記供給手段及び前記流量調整手段として可変容量形ポンプを用いる
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。

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