JP2772107B2 - 動力舵取装置の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アシスト力を与える増力装置に関連して設
けられ、車速、操舵角、ハンドルトルク等の走行状態に
基づき演算される印加電流に応じて増力装置によるアシ
スト力を制御する制御装置を備えた動力舵取装置の制御
装置に関する。

（従来の技術） 例えば油圧式の動力舵取装置の制御装置においては、
車速や操舵角等に応じた制御電流を制御装置の電磁制御
弁に印加して動力舵取装置のハンドルトルクを制御する
ことは知られている。この技術によれば、ハンドル切込
み時の特性に関しては満足する結果が得られるが、ハン
ドル戻り時あるいは保舵状態においてハンドルが重く感
じられるという問題がある。

これを解決するために、特開昭62−279170号の技術で
は、反力機構による操舵力制御装置を有する動力舵取装
置において、操舵角が中立位置に近づく方向に変化して
いることを検出する戻り判定手段を設け、この戻り判定
手段の出力に応答して電磁制御弁への印加電流を減少さ
せ反力機構に供給する油圧を増加させて、ハンドル戻り
が良好に感じられるようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらこのような技術では、カーブや曲り角の
走行のためにハンドル切込み操作を行っている最中に修
正のために第７図（ａ）に示すように小角度のハンドル
戻しと切込みを繰り返すと、第７図（ｂ）の破線に示す
ように繰り返しの都度電磁制御弁への印加電流が変化
し、これによりハンドルトルクも変化するので操舵に異
和感を受ける。

本発明は、操舵ハンドルがその戻り開始から所定の角
度に達するまでは、印加電流が切込み状態のまま維持さ
れるようにしてこの異和感をなくすことを目的とする。

（課題を解決するための手段） このために、本発明による動力舵取装置の制御装置
は、第１図に示すように、作動部材11を介して操向車輪
を操向する操舵ハンドル46と、前記作動部材11にアシス
ト力を与える増力装置12と、前記操舵ハンドル46に加わ
るトルクに応じたアシスト力を生じるように前記増力装
置12を制御する制御装置15と、自動車の走行状態に応じ
た印加電流を演算しこれを前記制御装置15に出力して前
記アシスト力を変化させる演算出力手段２を備えてなる
動力舵取装置において、前記操舵ハンドル46の操舵角を
検出する操舵角センサ45と、この操舵角センサ45により
検出された操舵角の変化に基づきハンドル戻り状態を検
出する戻り判定手段１と、前記操舵角センサ45により検
出される前記操舵ハンドル46の戻り角度が前記戻り判定
手段１によるハンドル戻り状態の検出開始から所定の角
度に達した後に前記演算出力手段２により演算された印
加電流を前記操舵ハンドル46に加わるトルクの向きに作
用している前記アシスト力が減少するように変化させる
付加演算手段３を備えたことを特徴とするものである。

（作用） ハンドル切込み時には、演算出力手段２の自動車の走
行状態に応じた印加電流を演算して制御装置15に出力
し、これにより増力装置12が作動部材11にアシスト力を
与えて動力操舵がなされる。戻り判定手段１がハンドル
戻り状態と判定している時には、演算出力手段２は自動
車の走行状態に応じた印加電流を同様に演算し、付加演
算手段３はこの印加電流を、操舵角センサ45により検出
される操舵ハンドル46の戻り角度が戻り判定手段１によ
るハンドル戻り状態の検出開始から所定の角度に達する
まではそのまま制御装置15に出力し、所定の角度に達し
た後は操舵ハンドル46に加わるトルクの向きに作用して
いるアシスト力が減少するように変化させて制御装置15
に出力する。これによりハンドル戻り時の増力装置12に
よるアシスト力は、操舵ハンドルの戻り開始から所定の
角度に達するまでの間はハンドル切込み時と変わらな
い。

（発明の効果） 上述のように、本発明によれば、操舵ハンドル46の戻
り開始から所定の角度に達するまでの間は印加電流がハ
ンドル切込み時と変わらないので、この角度範囲で小角
度のハンドル戻しと切込みを繰り返してもアシスト力は
変化せず、従って操舵に異和感を与えることはない。ま
たハンドル戻し角が所定の角度を越えれば、印加電流は
増分装置により与えられて操舵ハンドルに加わるトルク
の向きに作用しているアシスト力が減少する方向に変化
して、ハンドルトルクはハンドル戻りが良好に感じられ
る方向に変化する。

（実施例） 以下に、第１図〜第７図に示す実施例により、本発明
の説明をする。

第１図及び第２図に示すように、動力舵取装置10は、
操舵リンク機構を介して図略の操向車輪に連結された作
動ロッド（作業部材）11に設けたパワーシリンダ（増力
装置）12と、制御装置15よりなり、この制御装置15は、
ラック・ピニオン機構13とハンドル軸47を介して作動ロ
ッド11と操舵ハンドル46を連結する回転軸16に設けたサ
ーボ弁17と電磁制御弁30を備えた反力機構18により構成
されている。

自動車エンジンにより駆動されるベーンポンプ等の供
給ポンプ20にはバイパス弁21が内蔵され、これにより一
定流量Ｑの作動流体が、吐出通路23を経て分流弁22に供
給される。分流弁22は一定流量Ｑの作動流体を、サーボ
弁通路23a及び反力制御通路23bへそれぞれ一定流量Q1及
びQ2ずつ分配する。サーボ弁通路23aはサーボ弁17を介
してパワーシリンダ12に接続され、また反力制御通路23
bには反力機構18及び電磁制御弁30が接続されている。
供給ポンプ20として電動式ポンプを使用した場合は、バ
イパス弁21は不要である。

サーボ弁17は公知のロータリータイプのオープンセン
タ形４ポート絞り切換弁よりなり、操舵ハンドル46に加
わるハンドルトルクに基づく回転軸16（中間部にトーシ
ョンバーが設けられている）の捩れにより作動して各ポ
ート18a〜18d間の絞りを制御するものである。ハンドル
トルクが生じない操舵中立状態においては、サーボ弁17
の両分配ポート17c,17dは等しい低圧となるのでパワー
シリンダ12は作動されない。操舵ハンドル46が一方に回
動されてハンドルトルクが生じれば、サーボ弁17は中立
状態から偏位して供給ポート17aからの作動流体のギヤ
発生圧力が増大して一方の分配ポート17c（または17d）
から一方の分配通路24a（または24b）を経てパワーシリ
ンダ12の一方の作動室に流入してアシスト力を発生さ
せ、他方の作動室の作動流体は、他方の分配通路24b
（または24a）から他方の分配ポート17b（または17c）
及び排出ポート17bを経てリザーバ25に排出される。こ
のアシスト力により作動ロッド11に作用する操舵力が増
大し、図略の操舵リンク機構を介して操向車輪に伝達さ
れる。

反力機構18は、回転軸16の出力側に形成した挿通孔18
cに嵌合されたプランジャ18bと、回転軸16の入力側に形
成されてプランジャ18bの先端と係合する円周方向両側
に傾斜した傾斜面18dを主要な構成要素とする公知のも
のである。そして、ポート18aを介してプランジャ18bの
後部に導入される作動流体の圧力を電磁制御弁30により
変化させて回転軸16の入出力側の間の捩りばね特性を変
え、これによりパワーシリンダ12の両作動室に対する作
動流体の給排を制御するサーボ弁17の作動特性を変える
ものである。電磁制御弁30は通常は全閉となっており、
ソレノイド30aへの印加電流の増大に応じて開度が増加
し、遂には全開となる。

第２図に示すごとく、電子制御装置50は中央処理装置
（以下単にCPUという）51と、読出し専用メモリ（以下
単にROMという）52と、書込み可能メモリ（以下単にRAM
という）53を主要構成要素とし、このCPU51には図略の
インターフェイス並びにソレノイド駆動回路を介して前
記電磁制御弁30のソレノイド30aが接続されて印加電流
を制御するようになっている。またCPU51には図略のイ
ンターフェイスを介して車速センサ40、操舵角センサ45
及びタイマ48が接続されている。この操舵角センサ45は
ハンドル軸47に設けられ、所定の小操舵角毎に舵角パル
スを発生して操舵ハンドル46の操舵ハンドル46の操舵角
θを検出するものであり、車速センサ40はエンジン41の
駆動力を後輪に伝達するトランスミッション42の出力軸
43に設けられて車速ｖを検出するものである。タイマ48
は操舵角センサ45が舵角パルスを発生する毎にリセット
されて計時を開始するものである。

ROM52には、電磁制御弁30のソレノイド30aへ出力する
印加電流Ｉの車速ｖ、操舵角θ及び操舵角速度ｄθ/dt
に対する特性が記憶されている。印加電流Ｉの特性は基
底電流I₀の特性と、補正電流i₁特性と、第１〜第３補正
係数k₁,k₂,k₃の特性よりなり、各特性は第４図〜第６図
に特性マップとして示されている。

基底電流I₀は、第４図の（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、車速ｖ及び操舵角θの絶対値の増大に対してある値
から減少するように変化する。ハンドル戻り時に特別な
制御を行っていない従来技術においては、この基底電流
I₀のみを電磁制御弁30に印加しており、この場合はハン
ドル戻りが重く感じられる。

第１補正電流i₁は第５図（ａ）に示すように、車速ｖ
がある値までは０であり、それから速やかに増大してか
ら２段折れで０に戻り、それ以後は０となるように変化
する。第２補正電流i₂は第５図（ｂ）に示すように、第
１補正電流i₁が０となるまでは０であり、その後は車速
の増大に応じて速やかにある値まで増大してその値に保
持されるように変化する。第１補正係数k₁は第６図
（ａ）に示すように、操舵角θの増大につれてある値か
ら次第に減少して０となる。第２補正係数k₂は第６図
（ｂ）に示すように、操舵角速度ｄθ/dtの増大につれ
て速やかに０からある値まで増大しその値に保持され
る。第３補正係数k₃は第６図（ｃ）に示すように、操舵
角θの増大に応じてある値までは０であるがそれから速
やかにある値まで増大してその値に保持される。後述の
ように、第１補正電流i₁、第１補正係数k₁及び第２補正
係数k₂は低速走行状態で採用されるものであり、第２補
正電流i₂及び第３補正係数k₃は中高速走行状態で採用さ
れるものである。これらの各特性は、本実施例ではROM5
2に特性マップとして記憶させたが、実験式または関数
式として記憶させてもよい。

ROM52には、第７図（ａ）に示すような操舵角θの任
意の極大位置からの戻し角を演算する制御プログラムが
記憶されている。この戻し角は、次に述べるハンドル戻
りフラグＦが１になったときからの操舵角センサ45によ
る操舵パルスを計数することにより得られる。

またROM52には、時々刻々変化する操舵角θに基づき
演算した操舵角速度ｄθ/dtの値が負（すなわち戻り状
態）の場合はハンドル戻りフラグＦを１にする制御プロ
グラムが記憶されている。ROM52には更に、車速ｖ、操
舵角θ及び操舵角速度ｄθ/dtに基づき第４図〜第６図
の特性から基底電流I₀、第１補正電流i₁、第２補正電流
i₂並びに第１〜第３補正係数k₁,k₂,k₃を演算し、低速走
行の場合においては、Ｆ＝１でないとき及びＦ＝１であ
って前述のハンドル戻し角が所定の角度α以下のときは
Ｉ＝I₀なる印加電流を電磁制御弁30に出力し、Ｆ＝１で
あってハンドル戻し角が所定の角度αを越えたときは Ｉ＝I₀−i₁×k₁×k₂ なる印加電流Ｉを電磁制御弁30に出力し、また中高速走
行の場合においては、Ｆ＝１でなくかつタイマ48により
計時される時間が所定の時間T₂を越えないときは印加電
流Ｉが基底電流I₀となるまで電磁制御弁30に出力する印
加電流Ｉを次第に減少させ、それ以外のときは Ｉ＝I₀＋i₂×k₃ となるまで印加電流Ｉを次第に減少させる制御プログラ
ムが記憶されている。

次に、上記実施例の制御動作を、第３図のフローチャ
ートにより説明する。

自動車のメインスイッチを入れれば、電子制御装置50
は各変数を０または所定の初期値に設定する。自動車の
走行状態において時々刻々変化する車速ｖ及び操舵角θ
は車速センサ40及び操舵角センサ45により検出されてそ
れぞれの現在値が図略のレジスタに入力される。CPU51
は図略の制御プログラムに基づきハンドル戻しフラグＦ
を演算し、所定の小時間毎に割込み信号が入力される都
度、第３図のフローチャートに示す制御プログラムに基
づいて処理動作を実行する。

CPU51は、先ず第３図のフローチャートのステップ101
において、レジスタに記憶された現在の車速ｖ及び操舵
角θを読み込んだのち、ステップ102においてROM52に記
憶された各特性マップにより車速ｖ及び操舵角θに基づ
いて基底電流I₀を演算する。続くステップ103においてC
PU51は車速ｖを所定の値V₁と比較し、ｖ＜V₁であれば
（低速走行であれば）戻し制御110に制御動作を進め、
ｖ＜V₁でなければ（中高速走行であれば）保舵力制御22
0に制御動作を進める。

本発明の要部をなす戻し制御110では、先ずステップ1
11において別途演算したＦが１でない、すなわちハンド
ル戻り状態でなければ、CPU51はステップ114において印
加電流ＩをI₀とし、ステップ120においてこの印加電流
Ｉを電磁制御弁30のソレノイド30aに出力する。これに
よりハンドル切込み状態におけるハンドルトルクは従来
と同様の値となる。

ステップ111においてＦ＝１すなわちハンドル戻り状
態であれば、CPU51は制御動作をステップ112に進め、そ
の直前における操舵角θの極大位置からのハンドル戻し
角（前述のように別途演算）が所定の角度α以上である
か否かを判断する。所定の角度α以上でなければCPU51
は制御動作をステップ114に進めて前述と同様の制御を
行い、以上であればステップ113に制御動作を進めて、
先に演算した基底電流I₀と各特性マップから演算した
i₁,k₁,k₂と次式 Ｉ＝I₀−i₁×k₁×k₂ により印加電流Ｉを演算し、ステップ105においてこの
減少された印加電流Ｉを電磁制御弁30のソレノイド30a
に出力する。すなわち、ハンドル戻し角が所定の角度α
以上となるまではハンドルトルクはハンドル切込み状態
と同じとなり、所定の角度α以上となればハンドル戻り
方向のアシスト力が減少して低速走行時のハンドル戻り
は良好に感じるようになる。

なお、アシスト力は、操舵ハンドル46に加わるハンド
ルトルクと同じ向き（ハンドルトルクを助ける向き）に
作用してこのハンドルトルクを減少させるものであり、
このハンドルトルクの向きは、操舵ハンドルを切り込ん
でいる状態及び操舵ハンドルの戻りに逆らって操舵ハン
ドルを保舵している状態では切込み方向であり、操舵ハ
ンドルを自由なハンドル戻り速度よりも速く戻している
状態では戻り方向である。従って、前述のように、低速
走行時におけるハンドル戻り状態でハンドル戻り角が所
定の角度α以上となったときにハンドル戻り方向のアシ
スト力は減少する。

また、特許請求の範囲との関連において、図３に示す
フローチャートのうち戻し制御を実行するプログラムが
演算出力手段２を、そのステップ113とそれに関連する
部分が付加演算手段３を、時々刻々変化する操舵角θに
基づき演算した操舵角速度ｄθ/dtの値が負（すなわち
戻り状態）の場合はハンドル戻りフラグＦを１にするプ
ログラムが判定手段１をそれぞれ構成し、これらは全て
ROM52に記憶されている。

なお、第８図は出願人における従来の技術（公知では
ない）の一例を示すフローチャートであり、その戻し制
御210によれば、ハンドル切込み操作を行っている最中
に修正のために小角度のハンドル戻しと切込みを繰り返
すと、第７図（ｂ）の破線に示すように繰り返しの都度
電磁制御弁への印加電流が変化し、これによりハンドル
トルクも変化するので操舵に異和感を受ける。しかしな
がら上記実施例では、所定の角度αの範囲内でハンドル
戻しと切込みを繰り返してもこの従来技術のような異和
感を受けることはない。

ステップ103においてｖ＜V₁でなければ、CPU51は保舵
力制御220に示す制御動作を実行して印加電流Ｉを演算
し、ステップ105においてこれを電磁制御弁30のソレノ
イド30aに出力する。この場合は、タイマ48により計時
される時間t₂が所定時間T₂を経過した後はハンドル戻し
の際の印加電流Ｉはハンドル切込みの際よりも次第に増
大し、これにより中・高速走行時におけるハンドル戻し
の際の操舵が軽く感じられるようになる。なおこの保舵
力制御220はは本発明の要部ではないので、フローチャ
ートのみを示し詳細な説明は省略する。

ステップ105が終了すれば、CPU51は第３図のフローチ
ャートによる処理動作の実行を一時停止する。以後、所
定の小時間毎に割込信号が出力される都度、CPU51は第
３図のフローチャートによる処理動作を繰り返して実行
して、車速ｖ、操舵角θ、ハンドル切込みか戻しか及び
ハンドル戻し角等に応じて演算した印加電流Ｉを電磁制
御弁30のソレノイド30aに出力してハンドルトルクを制
御する。

なお本実施例では、低速走行時においてハンドル戻し
角が所定の角度αを越えれば、第７図（ｂ）の実線に示
すように印加電流Ｉを急に減少させて電磁制御弁30の開
度が急に減少するようにしたが、同図の二点鎖線に示す
ように印加電流Ｉを変化させて角度αを越えてから次第
に電磁制御弁30の開度が減少するようにしてもよい。

なお上記実施例では、反力式の操舵力制御装置を用い
た場合について説明したが、本発明はサーボ弁17の両分
配ポート17c,17d間あるいはポンプの吐出側と吸込側と
の間をバイパスする電磁制御弁を設けたバイパス式の操
舵力制御装置を用いたものにも実施することができる。
更に、本実施例は操舵角センサ45によりハンドル戻りフ
ラグＦを判定しているが、操舵角センサとハンドルトル
クを検出するトルクセンサにより判定を行ってもよい。
また、各特性マップは、実施例のように連続的に変化す
るものの代わりに、段階的に変化するものとしてもよ
い。

また本発明は、電気式の動力舵取装置に実施すること
もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による動力舵取装置の制御装置の構成を
示す図、第２図〜第７図は本発明の一実施例を示し、第
２図は全体の説明図、第３図は制御プログラムのフロー
チャート、第４図は基底電流の特性図、第５図は各補正
電流の特性図、第６図は各補正係数の特性図、第７図は
時間に対する操舵角と印加電流の変化状態を示す図であ
る。第８図は出願人における従来技術の制御プログラム
のフローチャートである。 符号の説明 １……戻り判定手段、２……演算出力手段、３……付加
演算手段、11……作動部材（作動ロッド）、12……増力
装置（パワーシリンダ）、15……制御装置、16……回転
軸、45……操舵角センサ、46……操舵ハンドル。

フロントページの続き (72)発明者 柴田 由之 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田 工機株式会社内 (72)発明者 木庭 壽 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 窪田 雄三 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−109171（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−112778（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−295172（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−175569（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B62D 6/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作動部材を介して操向車輪を操向する操舵
   ハンドルと、前記作動部材にアシスト力を与える増力装
   置と、前記操舵ハンドルに加わるトルクに応じたアシス
   ト力を生じるように前記増力装置を制御する制御装置
   と、自動車の走行状態に応じた印加電流を演算しこれを
   前記制御装置に出力して前記アシスト力を変化させる演
   算出力手段を備えてなる動力舵取装置において、前記操
   舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサと、この操
   舵角センサにより検出された操舵角の変化に基づきハン
   ドル戻り状態を検出する戻り判定手段と、前記操舵角セ
   ンサにより検出される前記操舵ハンドルの戻り角度が前
   記戻り判定手段によるハンドル戻り状態の検出開始から
   所定の角度に達した後に前記演算出力手段により演算さ
   れた印加電流を前記操舵ハンドルに加わるトルクの向き
   に作用している前記アシスト力が減少するように変化さ
   せる付加演算手段を備えたことを特徴とする動力舵取装
   置の制御装置。