JP3039039B2

JP3039039B2 - パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP3039039B2
Application number: JP26328291A
Authority: JP
Inventors: 伸介佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-09-13
Filing date: 1991-09-13
Publication date: 2000-05-08
Anticipated expiration: 2015-05-08
Also published as: JPH0569846A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパワーステアリング装置
に関するものであり、特に、助勢手段が車輪速度に基づ
いて制御されるパワーステアリング装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】パワーステアリング装置は、ステアリン
グホイールに加えられる操舵トルクを助勢する助勢手段
を有し、運転者の操舵負荷を軽減するように構成される
が、近年、助勢手段を車輪速度に基づいて制御すること
が行われている。この種のパワーステアリング装置は、
助勢手段に加えて、車輪の速度を検出する車輪速度検出
手段と、その車輪速度検出手段により検出された車輪速
度に基づいて助勢手段を制御する制御手段とを含むよう
に構成される。特開昭６３−７８８７８号公報に記載の
パワーステアリング装置は、その一例である。この装置
においては、車輪速度が高い場合には助勢手段の助勢ト
ルクを減少させて走行安定性を確保し、車輪速度が低い
場合には助勢手段の助勢トルクを増大させて操舵を軽く
するようにされている。このように車輪速度が高いほど
助勢トルクを減少させ、操舵トルクを増大させる制御
は、制御手段が行う車輪速度に基づく助勢手段の制御の
一態様であり、助勢手段の制御はこの態様に限らない。
例えば、上記公報に記載のパワーステアリング装置にお
いては、制動時には助勢トルクが減少させられ、車輪速
度が低くても操舵トルクが増大させられて操縦性，走行
安定性が確保されるようになっており、助勢手段は車輪
速度の他、制動の有無によっても制御される。「車輪速
度に基づいて助勢手段を制御する」とは、走行状態に見
合った助勢トルクが得られるように少なくとも車輪速度
を含む制御パラメータに基づいて制御を行うことなので
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、車輪速
度は車輪の回転に基づいて検出されるため、車輪の回転
に異常が生ずれば適切な助勢トルクが得られなくなる。
例えば、ホイールスピンが発生し、駆動車輪が空転すれ
ば、車輪速度が車体速度に対して異常に高くなる。その
ため車輪速度が高いほど助勢トルクを減少させる制御が
行われる場合には、車両の実際の走行速度は高くなく、
助勢トルクが大きくてよいにもかかわらず、助勢トルク
が減少させられて操縦性が悪くなる。本発明は、車輪の
回転に基づいて検出される車輪速度に異常が生じても、
適切な助勢トルクを得ることができるパワーステアリン
グ装置を提供することを課題として為されたものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１に係る発
明は、上記の課題を解決するために、前記（ａ）助勢手
段，（ｂ）車輪速度検出手段および（ｃ）制御手段を含
むパワーステアリング装置において、（ｄ）車体加速度
を検出する車体加速度検出手段と、（ｅ）車輪速度検出
手段により検出される車輪速度の異常を検出する車輪速
度異常検出手段と、（ｆ）その車輪速度異常検出手段に
より車輪速度の異常が検出されたとき、車体加速度検出
手段により検出された車体加速度を積分して求めた車体
速度を車輪速度の代わりに制御手段に供給する代替速度
供給手段とを設けたことを要旨とするものである。請求
項２に係る発明においては、請求項１に係る発明におけ
る車輪速度異常検出手段が、前記車輪速度検出手段によ
り検出される車輪速度の時間に対する変化率である車輪
加速度が設定範囲を超えた場合に車輪速度の異常を検出
するものとされる。請求項３に係る発明においては、請
求項１または２に係る発明における車輪が駆動車輪とさ
れ、前記車輪速度異常検出手段が、過大なスリップによ
り駆動車輪の回転速度が異常に変化したことを検出する
過大スリップ検出手段を含むものとされる。

【０００５】

【作用】車体加速度の積分は、異常が検出されたときの
車輪速度を積分初期値として行われる。車輪速度に異常
が生じても、車体加速度検出手段により検出される車体
加速度はその異常の影響を受けず、車両の実際の加速度
をほぼ正確に表す値であるため、車体加速度の積分によ
り得られる車体速度は、異常な車輪速度より車両の実際
の走行速度に近く、この車体速度に基づいて助勢手段を
制御すれば、車両の走行状態に見合った助勢トルクを得
ることができる。

【０００６】

【発明の効果】このように請求項１に係る発明によれ
ば、車輪速度検出手段により検出される車輪速度に異常
が生じても車両の走行状態に見合った助勢トルクが得ら
れ、操縦性，走行安定性が向上する効果が得られる。ま
た、請求項２に係る発明においては、車輪速度検出手段
により検出される車輪速度の時間に対する変化率である
車輪加速度が設定範囲を超えた場合に車輪速度の異常が
検出されるため、駆動車輪に付与される駆動トルクが駆
動車輪と路面との間の摩擦係数との関係において過大で
あるために生じる過大駆動スリップ、あるいは駆動車輪
や従動車輪に付与される制動トルクがそれら車輪と路面
との間の摩擦係数との関係において過大であるために生
じる過大制動スリップに起因して発生する車輪速度の異
常を、簡易にかつ確実に検出することができる。さら
に、請求項３に係る発明においては、特に、駆動車輪の
車輪速度の異常を確実に検出することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図２において１０はステアリングホイー
ルであり、ステアリングシャフト１２の一端部に取り付
けられている。ステアリングホイール１０に加えられる
操舵トルクは、パワーシリンダ１４，ロータリバルブ１
６およびソレノイドバルブ１８により構成される助勢手
段によって助勢される。

【０００８】ステアリングホイール１０が回転操作され
れば、ステアリングシャフト１２を構成する入力シャフ
ト２２が回転させられるとともに、入力シャフト２２に
トーションバーにより連結された出力シャフトの回転抵
抗によってトーションバーがねじられる。それによりロ
ータリバルブ１６が切り換えられ、パワーシリンダ１４
の一方の液圧室がポンプ２４に連通させられ、他方の液
圧室がリザーバ２６に連通させられてパワーピストンが
移動する。

【０００９】パワーピストンの内周面に形成された雌ね
じ穴には上記出力シャフトに形成されたウォームギヤが
螺合される一方、パワーピストンの外周面に形成された
ラックにはセクタシャフトに形成されたセクタギヤが噛
み合わされており、パワーピストンの移動によってウォ
ームギヤの回転が助勢されるとともに、セクタシャフト
にロッド，リンク等を介して連結された操舵車輪がステ
アリングホイール１０の回転操作方向に回動させられ
る。なお、本実施例のパワーステアリング装置が設けら
れた車両においては、左右前輪が操舵車輪、左右後輪が
駆動車輪とされている。

【００１０】パワーシリンダ１４の２個の液圧室は、図
３に示すバイパス通路３０によって接続されており、こ
のバイパス通路３０にソレノイドバルブ１８が設けられ
ている。ソレノイドバルブ１８のバルブ本体３２に形成
された嵌合孔３４にはスプール３６が軸方向に摺動可能
に嵌合されており、ソレノイド３８の消磁時にはスプリ
ング４０により付勢されて図に示す前進端位置にある。
そのため、スプール３６に形成された一対のバイパス用
スリット４２とバルブ本体３２に形成された一対の連通
孔４４とがずれ、バイパス通路３０の上記２個の液圧室
の一方に接続された液通路４６と他方の液圧室に接続さ
れた液通路４８との連通が遮断された状態にある。ソレ
ノイド３８が励磁されればスプール３６が後退し、スリ
ット４２と連通孔４４とが連通させられて２個の液圧室
が連通させられ、高圧側の液圧室から低圧側の液圧室に
作動液が流入し、それにより２個の液圧室の液圧差が小
さくなって助勢トルクが減少させられる。スプール３６
の後退量はソレノイド３８の励磁電流の大きさに比例
し、励磁電流が大きいほどスリット４２と連通孔４４と
の連通量が増大し、２個の液圧室の液圧差が小さくなっ
て助勢トルクが減少させられる。

【００１１】ソレノイド３８の励磁電流量は、図４のグ
ラフに示すように、車輪速度が高いほど大きくされる。
車輪速度が高い場合には、助勢トルクの減少量が大きく
されて走行安定性が確保され、車輪速度が低い場合には
助勢トルクの減少量が小さくされて軽い操舵が確保され
るようになっているのである。

【００１２】本パワーステアリング装置は、図２に示す
制御装置５０によって制御される。制御装置５０は、Ｃ
ＰＵ５２，ＲＯＭ５４，ＲＡＭ５６およびそれらを接続
するバス５８を有するコンピュータを主体とするもので
ある。バス５８には入力インタフェース６０が接続さ
れ、車輪速度を演算する車輪速度演算用コンピュータ６
２および前後Ｇセンサ６４が接続されている。車輪速度
演算用コンピュータ６２は、変速機の出力軸に取り付け
られた回転センサの出力に基づいて、駆動車輪である左
右後輪の車輪速度の平均値を演算するものであり、回転
センサと共に車輪速度検出手段を構成している。また、
前後Ｇセンサ６４は、車体の加速度および減速度を検出
するセンサであり、加速度を正の値で出力し、減速度を
負の値で出力するものとされている。この前後Ｇセンサ
６４が車体加速度検出手段を構成しているのである。

【００１３】バス５８にはまた、出力インタフェース６
８が接続され、ソレノイド駆動回路７０を介してソレノ
イドバルブ１８のソレノイド３８が接続されている。ま
た、ＲＡＭ５６には、図５に示すように、異常時車輪速
度メモリ７２，フラグ７４およびカウンタ７６がワーキ
ングメモリと共に設けられている。さらに、ＲＯＭ５４
には、前記図４のグラフに示す車輪速度とソレノイド励
磁電流との関係を規定するマップ、図１にフローチャー
トで示すソレノイド励磁電流決定用車輪速度算出ルーチ
ン、そのルーチンで算出された車輪速度に基づいてソレ
ノイド励磁電流を決定するルーチン等、助勢手段の制御
に必要な種々のプログラムが格納されている。以下、図
１に示すフローチャートに基づいてソレノイド３８の励
磁電流を決定するための車輪速度の算出について説明す
る。

【００１４】まず、ステップＳ１（以下、Ｓ１と略記す
る。他のステップについても同じ。）において車輪速度
演算用コンピュータ６２から車輪速度Ｖｓが読み込まれ
る。次いで、Ｓ２においてフラグ７４がセットされてい
るか否かの判定が行われるが、フラグ７４は図示しない
メインルーチンの初期設定においてリセットされてお
り、Ｓ２が１回目に行われるとき、その判定結果はＮＯ
となってＳ３が実行され、車輪速度Ｖｓに基づいて車輪
加速度ΔＶｓが算出される。続いて、Ｓ４において車輪
加速度ΔＶｓの絶対値がしきい値ａより大きいか否かに
より、車輪速度が異常であるか否かの判定が行われる。
車輪にホイールスピンやロック等の異常が生じた場合に
は車輪速度が異常に増大し、あるいは減少するため、し
きい値ａをその異常な変化を検出できる大きさに設定
し、車輪加速度ΔＶｓの絶対値と比較するのである。

【００１５】車輪加速度ΔＶｓの絶対値がしきい値ａ以
下の場合には、駆動車輪の回転に異常が生じておらず、
Ｓ４の判定結果はＮＯとなってＳ１３が実行され、車輪
速度Ｖｓがソレノイド励磁電流を決定するための速度と
して出力される。

【００１６】車輪加速度ΔＶｓの絶対値がしきい値ａよ
り大きい場合には、車輪速度演算用コンピュータ６２に
よって演算された車輪速度Ｖｓの値は異常であって、ホ
イールスピンやロック等の異常が生じていることを意味
する。そのためＳ４の判定結果がＹＥＳとなり、Ｓ５に
おいてフラグ７４がセットされ、カウンタ７６のカウン
ト値Ｃが１にセットされるとともに、Ｓ４の判定結果が
ＹＥＳになったときの車輪速度Ｖｓが異常時車輪速度メ
モリ７２に格納される。この車輪速度Ｖｓを、以下Ｖｓ
₁で表す。次いで、Ｓ６においてカウント値Ｃが１増加
させられ、Ｓ７においてカウント値Ｃが設定値Ｃ₁以上
であるか否かにより、車輪速度Ｖｓの異常が検出されて
から設定時間が経過したか否かの判定が行われるが、こ
の判定結果は当初はＮＯであり、Ｓ８が実行される。な
お、本実施例において設定値Ｃ₁で表される設定時間
は、１分とされている。

【００１７】Ｓ８においては、前後Ｇセンサ６４の出力
値αが読み込まれる。車体加速度が読み込まれるのであ
り、次いでＳ９において、Ｓ４の判定結果がＹＥＳにな
ったときの車輪速度Ｖｓ₁にαｔが加えられ、車体速度
Ｖが算出される。ｔは、本ルーチンの１回の実行に要す
るサイクルタイムであり、車輪速度Ｖｓ₁を積分初期値
とし、車体加速度αが積分されて車体速度Ｖが算出され
るのである。

【００１８】そして、Ｓ１０において、車体速度Ｖと、
Ｓ１において読み込まれた最新の車輪速度Ｖｓとの差の
絶対値がしきい値ｖ以下であるか否かの判定が行われ
る。車体加速度αは、異常な車輪速度Ｖｓに基づいて算
出される車輪加速度ΔＶｓより車両の実際の加速度に近
く、その積分により算出された車体速度Ｖは異常な車輪
速度Ｖｓより正確に車両の実際の走行速度を表す。した
がって、車体速度Ｖと車輪速度Ｖｓとの差の絶対値がし
きい値ｖ以下であれば、車輪速度Ｖｓが車両の実際の走
行速度を表していると見做すことができるが、しきい値
ｖより大きい場合には車輪速度Ｖｓは異常であり、それ
に基づいてソレノイド励磁電流を決定したのでは、実際
の走行状態に見合った助勢トルクを得ることができな
い。

【００１９】今、車体速度Ｖと車輪速度Ｖｓとの差の絶
対値がしきい値ｖより大きいとすれば、Ｓ１０の判定結
果がＮＯとなってＳ１１が実行され、車体速度Ｖが車輪
速度Ｖｓに代えて出力される。それにより車体速度Ｖに
基づいてソレノイド励磁電流が決定されるのであるが、
車体速度Ｖは、異常な車輪速度Ｖｓより正確に車両の実
際の走行速度を表すため、その走行速度に見合った助勢
トルクが得られ、ホイールスピンが生じても操舵が重く
なることはなく、ロックが生じても操舵が軽くなること
はない。

【００２０】車輪速度Ｖｓに一旦異常が生ずれば、次に
Ｓ２が実行されるとき、その判定結果はＹＥＳとなり、
設定時間Ｃ₁が経過し、あるいは車体速度Ｖと車輪速度
Ｖｓとの差の絶対値がしきい値ｖ以下になるまで、Ｓ
１，Ｓ２，Ｓ６〜Ｓ１１が繰り返し実行され、車体速度
Ｖに基づいてソレノイド励磁電流が決定される。通常
は、異常の解消により、設定時間Ｃ₁が経過する前に上
記差の絶対値がしきい値ｖ以下になってＳ１０の判定結
果がＹＥＳになる。

【００２１】駆動車輪のホイールスピンの発生により、
車輪速度演算用コンピュータ６２が算出する車輪速度Ｖ
ｓが異常に増大しても、ホイールスピンが解消されるに
従って車輪速度Ｖｓが減少し、正の加速度αの積分によ
り増大する車体速度Ｖに近くなり、その差の絶対値がし
きい値ｖ以下になるのである。また、路面の摩擦係数に
対して制動力が過大であり、車輪のスリップ率が過大に
なって車輪がロックし、車輪速度Ｖｓが異常に減少して
も、ロックが解消されるに従って車輪速度Ｖｓが増大
し、負の加速度αの積分により減少する車体速度Ｖに近
くなり、その差の絶対値がしきい値ｖ以下になるのであ
る。

【００２２】このように設定時間Ｃ₁が経過する前に異
常が解消され、車体速度Ｖと車輪速度Ｖｓとの差の絶対
値がしきい値ｖ以下になれば、Ｓ１０の判定結果がＹＥ
Ｓとなり、Ｓ１２においてフラグ７４がリセットされた
後、Ｓ１３が実行され、車輪速度Ｖｓがソレノイド励磁
電流を決定する速度として出力される。異常が解消され
れば、車輪速度Ｖｓに基づいてソレノイド励磁電流を決
定しても、車両の実際の走行速度に見合った助勢トルク
を得ることができるのである。

【００２３】車輪加速度ΔＶｓの絶対値がしきい値ａよ
り大きくなってから設定時間Ｃ₁を経過しても、車体速
度Ｖと車輪速度Ｖｓとの差の絶対値がしきい値ｖ以下に
ならない場合にはＳ７の判定結果がＹＥＳとなり、Ｓ１
３の実行により、ソレノイド励磁電流を決定するために
車輪速度Ｖｓが出力される。異常は設定時間Ｃ₁以内に
解消されるのが普通であるが、前後Ｇセンサ６４の出力
値の誤差等により車体速度Ｖが適正な値でなくなれば、
Ｓ１０の判定がＹＥＳにならず、適正でない車体速度Ｖ
に基づいてソレノイド励磁電流が決定されてしまうこと
となるため、設定時間Ｃ₁の経過時には、車体速度Ｖの
出力がやめられるようにされているのである。

【００２４】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、ＲＯＭ５４の車輪速度Ｖｓあるいは車体速
度Ｖに基づいてソレノイド３８の励磁電流を決定するル
ーチンを記憶する部分およびＣＰＵ５２のそのルーチン
を実行する部分が制御手段を構成し、ＲＯＭ５４のＳ４
を記憶する部分およびＣＰＵ５２のＳ４を実行する部分
が車輪速度異常検出手段を構成し、ＲＯＭ５４のＳ８〜
Ｓ１１を記憶する部分ならびにＣＰＵ５２およびＲＡＭ
５６のそれらをステップを実行する部分が代替速度供給
手段を構成しているのである。

【００２５】なお、上記実施例において、車輪速度Ｖｓ
が異常になってから設定時間Ｃ₁が経過したときに車体
速度Ｖの出力がやめられるようになっていたが、車輪に
ロックが生じた場合のように、車輪減速度が異常に大き
くなって車体速度Ｖが出力される場合には、下限速度を
設け、車体速度Ｖがその下限速度より低くなったことに
より車体速度Ｖの出力をやめるようにしてもよい。車体
速度が低くなれば、車体速度と車輪速度との間に大きな
差がなくなるからである。また、車輪にホイールスピン
が生じた場合のように、車輪加速度が異常に大きくなっ
て車体速度Ｖが供給される場合には、車輪速度Ｖｓが上
限速度より高くなったことにより車体速度Ｖの出力をや
めるようにしてもよい。車輪速度がある程度高くなった
時点には、空転が解消されているのが普通であるからで
ある。

【００２６】また、上記実施例においては、車輪速度に
基づいて算出される加速度が異常に高いか低いかによっ
て車輪速度の異常が検出されるようになっていたが、ア
ンチスキッド装置やトラクション制御装置を備えた車両
においては、アンチスキッド制御やトラクション制御が
開始されたか否かにより異常を検出するようにしてもよ
い。それら制御が行われるのは車輪速度に異常が生じた
ときであるからである。この場合、アンチスキッド制御
やトラクション制御の終了に基づいて車体速度Ｖの出力
をやめるようにしてもよい。

【００２７】その他、特許請求の範囲を逸脱することな
く、当業者の知識に基づいて種々の変形，改良を施した
態様で本発明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるパワーステアリング装
置を制御する制御装置の主体を成すコンピュータのＲＯ
Ｍに格納されたソレノイド励磁電流決定用車輪速度算出
ルーチンを示すフローチャートである。

【図２】上記パワーステアリング装置を上記制御装置と
共に概略的に示す図である。

【図３】上記パワーステアリング装置のソレノイドバル
ブを示す正面断面図である。

【図４】上記ＲＯＭに格納されたマップにより規定され
る車輪速度とソレノイドバルブの励磁電流との関係を示
すグラフである。

【図５】上記コンピュータのＲＡＭの構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ステアリングホイール１４パワーシリンダ１６ロータリバルブ１８ソレノイドバルブ５０制御装置６２車輪速度演算用コンピュータ６４前後Ｇセンサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリングホイールに加えられる操舵
トルクを助勢する助勢手段と、車輪の速度を検出する車輪速度検出手段と、その車輪速度検出手段により検出された車輪速度に基づ
いて前記助勢手段を制御する制御手段とを含むパワース
テアリング装置において、車体加速度を検出する車体加速度検出手段と、前記車輪速度検出手段により検出される車輪速度の異常
を検出する車輪速度異常検出手段と、その車輪速度異常検出手段により車輪速度の異常が検出
されたとき、前記車体加速度検出手段により検出された
車体加速度を積分して求めた車体速度を前記車輪速度の
代わりに前記制御手段に供給する代替速度供給手段とを
設けたことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】前記車輪速度異常検出手段が、前記車輪
速度検出手段により検出される車輪速度の時間に対する
変化率である車輪加速度が設定範囲を超えた場合に車輪
速度の異常を検出するものである請求項１に記載のパワ
ーステアリング装置。
【請求項３】前記車輪が駆動車輪であり、前記車輪速
度異常検出手段が、過大なスリップにより駆動車輪の回
転速度が異常に変化したことを検出する過大スリップ検
出手段を含む請求項１または２に記載のパワーステアリ
ング装置。