JP3557490B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータが回転駆動する油圧ポンプを作動油圧の発生源として、油圧シリンダー、油圧モータ等のアクチュエータにより操舵補助を行うパワーステアリング装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、電動モータが回転駆動する油圧ポンプを作動油圧の発生源として、アクチュエータにより操舵補助を行うパワーステアリング装置の１例の要部構成を示すブロック図である。このパワーステアリング装置は、目標決定部１ｃが指示する印加電圧の目標値に従って、モータ駆動回路２が電動モータ４に電圧を印加して駆動させ、電動モータ４は油圧ポンプ５を回転駆動して作動油圧を発生させる。コントロールバルブ６は、油圧シリンダ（図示せず）へ通じるパイプライン６ａ，６ｂへ圧送する作動油の圧力を制御する。
【０００３】
コントロールバルブ６は、舵輪７が操作され、舵輪軸の下端に設けられたピニオンギア６ｃを含むギア装置（図示せず）が作動することにより、油圧シリンダへ通じるパイプライン６ａ，６ｂへ圧送する作動油の圧力を制御する。これにより、油圧シリンダが作動して、舵輪７の操作方向に操作量に応じた操舵補助力を発生するようになっている。
作動油は、油圧ポンプ５、コントロールバルブ６、油圧シリンダ及び給油タンク５ａ等で構成される油圧回路を循環する。
【０００４】
モータ駆動回路２には、電動モータ４に流れる電流を検出するモータ電流検出回路３が接続され、そのモータ電流検出信号は無負荷電流検出部１ａと演算子１ｂとへ入力される。無負荷電流検出部１ａは、油温によって変化するモータ電流を考慮した、無負荷の時のモータ電流検出信号を検出保持しており、演算子１ｂは、モータ電流検出回路３からの信号を無負荷電流検出部１ａからの信号により差し引いて、モータ電流検出信号の変化量を目標決定部１ｃへ入力する。
目標決定部１ｃは、このモータ電流検出信号の変化量により、電動モータ４へ印加する電圧を、図６に示すように、高低に切り換え制御するようになっている。
【０００５】
このような構成の従来のパワーステアリング装置では、目標決定部１ｃは、舵輪７が操作されず操舵補助力を必要としないとき（電動モータ４に流れる電流は小さい）は、エネルギー消費量を抑えるため、図６に示すように、電動モータ４へ印加する電圧を一段下げて、電動モータ４の出力を減少させている。そして、舵輪７が操作されてコントロールバルブ６が作動し、作動油圧が上昇して負荷が増大し、電動モータ４に流れる電流が増加して、演算子１ｂが出力するモータ電流検出信号の変化量が所定値に達すると、目標決定部１ｃは、電動モータ４へ印加すべき電圧を一段上げて、電動モータ４の出力を増加させ、操舵補助力を増加させるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のパワーステアリング装置は、上述のように、舵輪７が操作されてコントロールバルブ６が、図７（ａ）に示すように閉になり、作動油圧が上昇し始めると、油圧ポンプ５及びコントロールバルブ６間のホースは、弾性のためにその容積が膨張し始める。
そのため、油圧ポンプ５の吐出流量は変化しないが（ｂ）、コントロールバルブ６の出口流量（アクチュエータの出口流量）は、ホースの内容積が膨張している間（例えば、０．２秒前後）、（ｃ）のＡ部に示すように減少すると共に、コントロールバルブ６の高圧側の作動油圧（入口側の作動油圧）の立ち上がりが、（ｄ）のＢ部に示すように緩慢になる。
【０００７】
例えば、作動油圧が０→６ＭＰａに上昇する時に、ホースの膨張量を１０ｃｍ３ ／ｍ、ポンプ吐出量を２０００ｃｍ３ ／分、ホース長を５０ｃｍとすると、
（１０ｃｍ３ ／ｍ）×０．５ｍ÷（２０００ｃｍ３ ÷６０秒）＝０．１５秒
となって、作動油圧が６ＭＰａに上昇する迄に０．１５秒が必要となる。
【０００８】
コントロールバルブ６の高圧側の作動油圧の立ち上がりが緩慢になると、油圧ポンプ５を介して、電動モータ４の負荷の立ち上がりも緩慢になり、電動モータ４に流れる電流の増加が遅れる。そのため、舵輪７が操舵されてから、電動モータ４へ印加する電圧を一段上げて、操舵補助力を増加させるまでに時間がかかるので、急操舵時に引っ掛かりが生じる問題があった。
特に、エネルギー消費量を抑えるために、電動モータ４の出力を減少させている時の油圧ポンプ５の吐出流量を小さく設定した場合には、この影響が強く現れる。
【０００９】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、ホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることがなく、操舵補助力の応答性が向上して、急操舵時の引っ掛かりが小さくなるパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係るパワーステアリング装置は、電動モータが駆動する油圧ポンプを作動油圧の発生源として、アクチュエータにより操舵補助を行うパワーステアリング装置において、前記アクチュエータの出口側の作動油流量の変化量を検出する流量変化検出手段と、該流量変化検出手段が検出する作動油流量の変化量に基づいて、前記電動モータを回転制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
このパワーステアリング装置では、流量変化検出手段がアクチュエータの出口側の作動油流量の変化量を検出する。この作動油流量の変化量は、作動油圧の立ち上がり時に発生する、油圧ポンプ及びコントロールバルブ間のホースの膨張による作動油流量の変化量を含んでおり、制御手段は、この変化量に基づいて、電動モータを回転制御する。
これにより、ホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることなく、電動モータを回転制御することができ、操舵補助の応答を速くすることができる。
【００１６】
第２発明に係るパワーステアリング装置は、前記制御手段は、前記流量変化検出手段が検出した作動油流量の変化量が所定値より大きくなったときに、所定時間、前記電動モータへの印加電圧を高くすることを特徴とする。
【００１７】
このパワーステアリング装置では、制御手段は、流量変化検出手段が検出した作動油流量の変化量が所定値より大きくなったときに、所定時間、電動モータへの印加電圧を高くして操舵補助を行う。
一方、この所定時間の間に、作動油圧の立ち上がりにより、電動モータの電流が増加して電動モータへの印加電圧を高く維持する条件が整い、所定時間が経過した後も、引き続き操舵補助状態を維持する。
これにより、ホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることなく、電動モータへの印加電圧を高くして操舵補助を行うことができ、操舵補助の応答を速くすることができる。特に、急操舵時は、作動油流量の変化量が大きいので、応答性を良くすることができる。
【００１８】
第３発明に係るパワーステアリング装置は、前記電動モータに流れる電流を検出するモータ電流検出回路を備え、前記制御手段は、前記流量変化検出手段が検出した作動油流量の変化量が所定値より大きくなったときに、前記電動モータへの印加電圧を高くし、この状態で、前記モータ電流検出回路により検出したモータ電流が所定値より小さくなったときに、前記印加電圧を低くすることを特徴とする。
【００１９】
このパワーステアリング装置では、制御手段は、流量変化検出手段が検出した作動油流量の変化量が所定値より大きくなったときに、電動モータへの印加電圧を高くして操舵補助を行う。そして、この状態で、負荷が無くなり、モータ電流検出回路により検出したモータ電流が所定値より小さくなったときに、電動モータへの印加電圧を低くして操舵補助状態を解除する。
これにより、ホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることなく、電動モータへの印加電圧を高くすることができ、操舵補助の応答を速くすることができると共に、操舵停止時には直ちに操舵補助状態を解除できる。特に、急操舵時は、作動油流量の変化量が大きいので、応答性を良くすることができる。
【００２０】
第４発明に係るパワーステアリング装置は、前記制御手段は、前記電動モータへの印加電圧を高くする制御を、所定の時定数に基づき行うことを特徴とする。
【００２１】
このパワーステアリング装置では、制御手段は、流量変化検出手段が検出した作動油流量の変化量が所定値より大きくなって、電動モータへの印加電圧を高くするとき、その印加電圧を高くする制御を、所定の時定数に基づいて行う。
これにより、操舵開始時に舵輪に加わる操舵補助力を徐々に大きくすることができ、舵輪に加わるショックを小さくすることができる。
【００２２】
第５発明に係るパワーステアリング装置は、電動モータに流れる電流を検出するモータ電流検出回路を備え、該モータ電流検出回路が検出したモータ電流に基づいて制御される印加電圧により回転される前記電動モータが駆動する油圧ポンプを作動油圧の発生源として、アクチュエータにより操舵補助を行うパワーステアリング装置において、前記アクチュエータの出口側の作動油流量の変化量を検出する流量変化検出手段と、前記モータ電流に基づいて目標電圧を決定する目標決定手段と、前記流量変化検出手段が検出した作動油流量の変化量を補償するように、前記目標電圧を補償する電圧補償手段とを備えることを特徴とする。
【００２３】
このパワーステアリング装置では、流量変化検出手段がアクチュエータの出口側の作動油流量の変化を検出する。この作動油流量の変化は、油圧ポンプ及びコントロールバルブ間のホースの膨張による作動油流量の変化を含んでおり、電圧補償手段は、目標決定手段が決定した目標電圧を、前記流量変化検出手段が検出した作動油流量の変化量を補償するように補償する。これにより、ホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れを補償するに際して、その応答を速くすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るパワーステアリング装置の実施例を、それを示す図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るパワーステアリング装置を説明する為の前提となるパワーステアリング装置の要部構成例を示すブロック図である。このパワーステアリング装置は、目標決定部１ｅが、作動油の目標流量値に応じた電圧の指示信号を出力し、モータ駆動回路２が、この指示信号に従って、電動モータ４に電圧を印加して駆動させ、電動モータ４が、油圧ポンプ５を回転駆動して作動油圧を発生させる。コントロールバルブ６は、この作動油圧を受けて、油圧シリンダ（図示せず）へ通じるパイプライン６ａ，６ｂへ圧送する作動油の圧力を制御する。
【００２５】
コントロールバルブ６は、舵輪７が操作され、舵輪軸の下端に設けられたピニオンギア６ｃを含むギア装置（図示せず）が作動することにより、油圧シリンダへ通じるパイプライン６ａ，６ｂへ圧送する作動油の圧力を制御する。これにより、油圧シリンダが作動して、舵輪７の操作方向に操作量に応じた操舵補助力を発生するようになっている。
作動油は、油圧ポンプ５、コントロールバルブ６、油圧シリンダ及び給油タンク５ａ等で構成される油圧回路を循環する。油圧回路には、コントロールバルブ６の出口側に、給油タンク５ａへ戻る作動油流量を検出するための流量計５ｂが設けられ、その検出信号はリターン流量検出部８へ与えられる。リターン流量検出部８は、与えられた検出信号を給油タンク５ａへ戻る作動油流量を表す信号に変換し、演算子１ｄへ出力する。
【００２６】
モータ駆動回路２には、電動モータ４に流れる電流を検出するモータ電流検出回路３が接続され、そのモータ電流検出信号は無負荷電流検出部１ａと演算子１ｂとへ入力される。無負荷電流検出部１ａは、油温によって変化するモータ電流を考慮した、無負荷の時のモータ電流検出信号を検出保持しており、演算子１ｂは、モータ電流検出回路３からの信号を無負荷電流検出部１ａからの信号により差し引いて、モータ電流検出信号の変化量を目標決定部１ｅへ与える。
目標決定部１ｅは、図２に示すようなモータ電流の変化量と作動油の目標流量との特性を有しており、演算子１ｂから与えられた信号が表すモータ電流に対応した作動油の目標流量に応じた電圧の指示信号を演算子１ｄへ出力する。
【００２７】
演算子１ｄでは、作動油の目標流量に応じた電圧の指示信号より、給油タンク５ａへ戻る作動油流量を表す信号を差し引き、その差の電圧の指示信号をモータ駆動回路２に与える。モータ駆動回路２は、与えられた差の電圧の指示信号に基づき、給油タンク５ａへ戻る作動油流量が目標流量になるように、電動モータ４に印加する電圧を制御して駆動し、電動モータ４は油圧ポンプ５を回転駆動して作動油圧を発生させる。
【００２８】
このような構成のパワーステアリング装置では、目標決定部１ｅは、舵輪７が操作されず操舵補助力を必要としないとき（電動モータ４に流れる電流は無負荷時の電流であり小さい）は、エネルギー消費量を抑えるため、図２に示すように、作動油の目標流量を小さくして一定に保ち、電動モータ４へ印加する電圧を低くして、電動モータ４の出力を減少させている。
【００２９】
一方、舵輪７が操作されてコントロールバルブ６が作動し、作動油圧が上昇して負荷が増大し、電動モータ４に流れる電流が増加して、演算子１ｂが出力するモータ電流検出信号の、無負荷時の電流からの変化量が所定値より増加すると、目標決定部１ｅは、図２に示すように、作動油の目標流量をモータ電流検出信号の変化量に応じて漸増する値にし、電動モータ４へ印加する電圧を作動油の目標流量に応じた値にして、電動モータ４の出力をその目標流量に応じた値にする。
【００３０】
さらに、電動モータ４に流れる電流が増加して、モータ電流検出信号の、無負荷時の電流からの変化量が所定値を超えると、目標決定部１ｅは、図２に示すように、作動油の目標流量を大きくして一定に保ち、電動モータ４へ印加する電圧を高くして、電動モータ４の出力を大きくする。
他方、流量計５ｂは、給油タンク５ａへ戻る作動油流量を検出しており、その検出信号はリターン流量検出部８へ与えられている。リターン流量検出部８は、与えられた検出信号を給油タンク５ａへ戻る作動油流量を表す信号に変換し、演算子１ｄへ与えている。
【００３１】
演算子１ｄは、目標流量に応じた電動モータ４へ印加する電圧の指示信号より、リターン流量検出部８からの、給油タンク５ａへ戻る作動油流量を表す信号を差し引き、その差の電圧の指示信号をモータ駆動回路２に与える。モータ駆動回路２は、与えられた差の電圧の指示信号に基づき、給油タンク５ａへ戻る作動油流量が目標流量になるように、電動モータ４に印加する電圧を制御して、電動モータ４を駆動する。
電動モータ４は、油圧ポンプ５を回転駆動し、油圧ポンプ５は、電動モータ４に印加される電圧に応じた作動油量を吐出し、作動油圧を発生させる。
これにより、油圧ポンプ５からコントロールバルブ６迄のホースの膨張による作動油流量の減少を防ぐことができ、作動油圧の立ち上がりの遅れを解消することができる。
【００３２】
図３は、本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態の要部構成例を示すブロック図である。このパワーステアリング装置は、目標決定部１ｇが、電動モータ４へ印加する電圧を指示する指示信号を出力する。この指示信号は、モータ駆動回路２に与えられる。
モータ駆動回路２は、この指示信号に従って電動モータ４に電圧を印加して駆動させ、電動モータ４が、油圧ポンプ５を回転駆動して作動油圧を発生させる。コントロールバルブ６は、この作動油圧を受けて、油圧シリンダ（図示せず）へ通じるパイプライン６ａ，６ｂへ圧送する作動油の圧力を制御する。
【００３３】
作動油は、油圧ポンプ５、コントロールバルブ６、油圧シリンダ及び給油タンク５ａ等で構成される油圧回路を循環する。油圧回路には、コントロールバルブ６の出口側に、給油タンク５ａへ戻る作動油流量を検出するための流量計５ｂが設けられ、その検出信号はリターン流量変化検出部８ａへ与えられる。リターン流量変化検出部８ａは、与えられた検出信号から、給油タンク５ａへ戻る作動油流量の変化量を表す信号を作成し、目標決定部１ｇへ出力する。
【００３４】
モータ駆動回路２には、電動モータ４に流れる電流を検出するモータ電流検出回路３が接続され、そのモータ電流検出信号は無負荷電流検出部１ａと演算子１ｂとへ入力される。無負荷電流検出部１ａは、油温によって変化するモータ電流を考慮した、無負荷の時のモータ電流検出信号を検出保持しており、演算子１ｂは、モータ電流検出回路３からの信号を無負荷電流検出部１ａからの信号により差し引いて、モータ電流検出信号の変化量を目標決定部１ｇへ与える。
【００３５】
目標決定部１ｇは、図６に示すように、モータ電流の変化量により電動モータ４へ印加する電圧を高低に切り換え制御するようになっており、その電圧の指示信号をモータ駆動回路２に与える。
また、目標決定部１ｇは、リターン流量変化検出部８ａから与えられる、給油タンク５ａへ戻る作動油流量の変化量が所定値より大きくなったとき、所定の時定数に基づいて、電動モータ４へ印加する電圧を高電圧に切り換え制御し、例えば１秒間、この高電圧を保つ。このとき、モータ駆動回路２がＰＷＭ（Pulse Width Moduration）制御を行う回路であれば、所定の時間をかけてそのデューティファクタを１００％に増加させ、例えば１秒間、この１００％を保つ。
その他の構成は、前述した図１に示すパワーステアリング装置の構成と同様なので、説明を省略する。
【００３６】
このような構成のパワーステアリング装置では、目標決定部１ｇは、舵輪７が操作されず操舵補助力を必要としないとき（電動モータ４に流れる電流は無負荷時の電流であり小さい）は、エネルギー消費量を抑えるため、図６に示すように、電動モータ４へ印加する電圧を低くして一定に保ち、電動モータ４の出力を減少させている。
【００３７】
舵輪７が急操作されてコントロールバルブ６が急作動し、作動油圧が急上昇しかけて、油圧ポンプ５及びコントロールバルブ６間のホースが急膨張すると、給油タンク５ａへ戻る作動油流量が急に減少し、その変化量が大きくなる。目標決定部１ｇは、この変化量が所定値を超えると、所定の時定数に基づいて、電動モータ４へ印加する電圧を高電圧に切り換え制御し、例えば１秒間、この高電圧を保つ。
【００３８】
一方、このとき、作動油圧は、油圧ポンプ５及びコントロールバルブ６間のホースが急膨張するため、それだけ遅れることはあるが、上昇して負荷が増大し、電動モータ４に流れる電流が増加する。そして、演算子１ｂが出力するモータ電流検出信号の、無負荷時の電流からの変化量が所定値を超えると、目標決定部１ｇは、図６に示すように、電動モータ４へ印加する電圧を高くして一定に保ち、電動モータ４の出力を大きくする。
【００３９】
従って、油圧ポンプ５及びコントロールバルブ６間のホースが膨張するために生じる作動油圧の遅れ（例えば０．２秒）よりも、目標決定部１ｇが高電圧を保つ時間（例えば１秒間）を長くしておけば、目標決定部１ｇは、作動油流量の変化量が所定値より大きくなることにより、電動モータ４へ印加する電圧を高電圧に切り換え制御した後、引き続き、電動モータ４へ印加する電圧を高く保ち、操舵補助状態を続けることができる。
【００４０】
これにより、急操舵時の油圧ポンプ５からコントロールバルブ６迄のホースの急膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることなく、電動モータへの印加電圧を高くして操舵補助を行うことができ、急操舵時の操舵補助の応答を速くすることができる。
また、操舵が緩慢に行われ、作動油流量の変化量が所定値より大きくならないときは、モータ電流検出信号の、無負荷時の電流からの変化量が所定値を超えることにより、目標決定部１ｇは、図６に示すように、電動モータ４へ印加する電圧を高くして操舵補助を行うことができる。
その他の動作は、前述した図１に示すパワーステアリング装置の動作と同様なので、説明を省略する。
【００４１】
本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態の要部構成例は、上述した図３に示すパワーステアリング装置の実施の形態の要部構成例と略同様である。
本発明に係るパワーステアリング装置では、目標決定部１ｇは、図６に示すように、モータ電流の変化量により電動モータ４へ印加する電圧を高低に切り換え制御する。
【００４２】
また、目標決定部１ｇは、リターン流量変化検出部８ａから与えられる、給油タンク５ａへ戻る作動油流量の変化量が所定値より大きくなったとき、所定の時定数に基づいて、電動モータ４へ印加する電圧を高電圧に切り換え制御し、この高電圧を保って、操舵補助状態になる。そして、一旦、高電圧に切り換えた後は、図６に示すように、モータ電流の変化量が所定値より小さくなるまで、低電圧に切り換えないで、操舵補助状態を続け、モータ電流の変化量が所定値より小さくなると、低電圧に切り換えて、操舵補助状態を解除する。
このとき、モータ駆動回路２がＰＷＭ（Pulse Width Moduration）制御を行う回路であれば、所定の時間をかけてそのデューティファクタを１００％に増加させ、この１００％を保つ。その他の構成は、上述した図３に示すパワーステアリング装置の構成と同様なので、説明を省略する。
【００４３】
このような構成のパワーステアリング装置では、目標決定部１ｇは、舵輪７が操作されず操舵補助力を必要としないとき（電動モータ４に流れる電流は無負荷時の電流であり小さい）は、エネルギー消費量を抑えるため、図６に示すように、電動モータ４へ印加する電圧を低くして一定に保ち、電動モータ４の出力を減少させている。
【００４４】
舵輪７が急操作されてコントロールバルブ６が急作動し、作動油圧が急上昇しかけて、油圧ポンプ５及びコントロールバルブ６間のホースが急膨張すると、給油タンク５ａへ戻る作動油流量が急に減少し、その変化量が大きくなる。目標決定部１ｇは、この変化量が所定値を超えると、所定の時定数に基づいて、電動モータ４へ印加する電圧を高電圧に切り換え制御し、この高電圧を保って操舵補助状態になる。そして、一旦、高電圧に切り換えた後は、図６に示すように、モータ電流の変化量が所定値より小さくなるまで、低電圧に切り換えないで、操舵補助状態を続け、モータ電流の変化量が所定値より小さくなると、低電圧に切り換えて、操舵補助状態を解除する。
【００４５】
これにより、急操舵時の油圧ポンプ５からコントロールバルブ６迄のホースの急膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることなく、電動モータへの印加電圧を高くして操舵補助を行うことができ、急操舵時の操舵補助の応答を速くすることができる。
また、操舵が緩慢に行われ、作動油流量の変化量が所定値より大きくならないときは、モータ電流検出信号の、無負荷時の電流からの変化量が所定値を超えることにより、目標決定部１ｇは、図６に示すように、電動モータ４へ印加する電圧を高くして操舵補助を行うことができる。
その他の動作は、上述した図１に示すパワーステアリング装置の動作と同様なので、説明を省略する。
【００４６】
図４は、本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態の要部構成例を示すブロック図である。このパワーステアリング装置は、目標決定部１ｆが、電動モータ４へ印加する電圧を指示する指示信号を出力する。この指示信号は、電圧補償部９で補償され、モータ駆動回路２に与えられる。
モータ駆動回路２は、この補償された指示信号に従って、電動モータ４に電圧を印加して駆動させ、電動モータ４が、油圧ポンプ５を回転駆動して作動油圧を発生させる。コントロールバルブ６は、この作動油圧を受けて、油圧シリンダ（図示せず）へ通じるパイプライン６ａ，６ｂへ圧送する作動油の圧力を制御する。
【００４７】
作動油は、油圧ポンプ５、コントロールバルブ６、油圧シリンダ及び給油タンク５ａ等で構成される油圧回路を循環する。油圧回路には、コントロールバルブ６の出口側に、給油タンク５ａへ戻る作動油流量を検出するための流量計５ｂが設けられ、その検出信号はリターン流量変化検出部８ａへ与えられる。リターン流量変化検出部８ａは、与えられた検出信号から、給油タンク５ａへ戻る作動油流量の変化量を表す信号を作成し、電圧補償部９へ出力する。
【００４８】
モータ駆動回路２には、電動モータ４に流れる電流を検出するモータ電流検出回路３が接続され、そのモータ電流検出信号は無負荷電流検出部１ａと演算子１ｂとへ入力される。無負荷電流検出部１ａは、油温によって変化するモータ電流を考慮した、無負荷の時のモータ電流検出信号を検出保持しており、演算子１ｂは、モータ電流検出回路３からの信号を無負荷電流検出部１ａからの信号により差し引いて、モータ電流検出信号の変化量を目標決定部１ｆへ与える。
目標決定部１ｆは、図６に示すように、モータ電流の変化量により電動モータ４へ印加する電圧を高低に切り換え制御するようになっており、その電圧の指示信号を電圧補償部９に与える。
【００４９】
電圧補償部９では、リターン流量変化検出部８ａから与えられた、給油タンク５ａへ戻る作動油流量の変化量を表す信号により、その作動油流量の変化量を打ち消すように、電圧の指示信号を補償し、補償した電圧の指示信号を出力する。その他の構成は、前述した図１に示すパワーステアリング装置の構成と同様なので、説明を省略する。
【００５０】
このような構成のパワーステアリング装置では、目標決定部１ｆは、舵輪７が操作されず操舵補助力を必要としないとき（電動モータ４に流れる電流は無負荷時の電流であり小さい）は、エネルギー消費量を抑えるため、図６に示すように、電動モータ４へ印加する電圧を低くして一定に保ち、電動モータ４の出力を減少させている。
【００５１】
一方、舵輪７が操作されてコントロールバルブ６が作動し、作動油圧が上昇して負荷が増大し、電動モータ４に流れる電流が増加して、演算子１ｂが出力するモータ電流検出信号の、無負荷時の電流からの変化量が所定値を超えると、目標決定部１ｆは、図６に示すように、電動モータ４へ印加する電圧を高くして一定に保ち、電動モータ４の出力を大きくする。
他方、流量計５ｂは、給油タンク５ａへ戻る作動油流量を検出しており、その検出信号はリターン流量変化検出部８ａへ与えられている。リターン流量変化検出部８ａは、与えられた検出信号から、給油タンク５ａへ戻る作動油流量の変化量を表す信号を作成し、電圧補償部９へ出力する。
【００５２】
電圧補償部９は、リターン流量変化検出部８ａから与えられた、給油タンク５ａへ戻る作動油流量の変化量を表す信号により、作動油流量の変化量を打ち消すように、電圧の指示信号を速応性良く補償し、補償した電圧の指示信号をモータ駆動回路２に与える。電圧補償部９は、例えば、油圧ポンプ５からコントロールバルブ６迄のホースの膨張により作動油流量が減少する時には、作動油流量が減少しないように、電動モータ４へ印加する電圧を高くするように補償する。
【００５３】
モータ駆動回路２は、与えられた電圧の指示信号に対応して、給油タンク５ａへ戻る作動油流量が減少しないように、電動モータ４に印加する電圧を制御して、電動モータ４を駆動する。
電動モータ４は、油圧ポンプ５を回転駆動し、油圧ポンプ５は、電動モータ４に印加される電圧に応じた作動油量を吐出し、作動油圧を発生させる。
これにより、油圧ポンプ５からコントロールバルブ６迄のホースの膨張による作動油流量の減少を防ぐことができ、作動油圧の立ち上がりの遅れを解消することができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の第１発明に係るパワーステアリング装置によれば、ホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることなく、電動モータを回転制御することができ、操舵補助の応答を速くすることができる。
【００５６】
第２発明に係るパワーステアリング装置によれば、ホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることなく操舵補助を行うことができ、操舵補助の応答を速くすることができる。特に、急操舵時は、作動油流量の変化量が大きいので、応答性を良くすることができる。
【００５７】
第３発明に係るパワーステアリング装置によれば、ホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることなく操舵補助を行うことができ、操舵補助の応答を速くすることができると共に、操舵停止時には直ちに操舵補助状態を解除できる。特に、急操舵時は、作動油流量の変化量が大きいので、応答性を良くすることができる。
【００５８】
第４発明に係るパワーステアリング装置によれば、操舵開始時に舵輪に加わる操舵補助力を徐々に大きくすることができ、舵輪に加わるショックを小さくすることができる。
【００５９】
第５発明に係るパワーステアリング装置によれば、油圧ポンプからコントロールバルブ迄のホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れを速応性良く解消することができ、操舵補助力の応答性が向上して、急操舵時の引っ掛かりを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパワーステアリング装置を説明する為の前提となるパワーステアリング装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図２】目標決定部が有する、モータ電流の変化量と作動油の目標流量との特性を示す特性図である。
【図３】本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態の要部構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態の要部構成例を示すブロック図である。
【図５】従来のパワーステアリング装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図６】特性決定部が有する、モータ電流検出信号の変化量と電動モータへ印加する電圧との特性を示す特性図である。
【図７】従来のパワーステアリング装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータが回転駆動する油圧ポンプを作動油圧の発生源として、油圧シリンダー、油圧モータ等のアクチュエータにより操舵補助を行うパワーステアリング装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、電動モータが回転駆動する油圧ポンプを作動油圧の発生源として、アクチュエータにより操舵補助を行うパワーステアリング装置の１例の要部構成を示すブロック図である。このパワーステアリング装置は、目標決定部１ｃが指示する印加電圧の目標値に従って、モータ駆動回路２が電動モータ４に電圧を印加して駆動させ、電動モータ４は油圧ポンプ５を回転駆動して作動油圧を発生させる。コントロールバルブ６は、油圧シリンダ（図示せず）へ通じるパイプライン６ａ，６ｂへ圧送する作動油の圧力を制御する。
【０００３】
コントロールバルブ６は、舵輪７が操作され、舵輪軸の下端に設けられたピニオンギア６ｃを含むギア装置（図示せず）が作動することにより、油圧シリンダへ通じるパイプライン６ａ，６ｂへ圧送する作動油の圧力を制御する。これにより、油圧シリンダが作動して、舵輪７の操作方向に操作量に応じた操舵補助力を発生するようになっている。
作動油は、油圧ポンプ５、コントロールバルブ６、油圧シリンダ及び給油タンク５ａ等で構成される油圧回路を循環する。
【０００４】
モータ駆動回路２には、電動モータ４に流れる電流を検出するモータ電流検出回路３が接続され、そのモータ電流検出信号は無負荷電流検出部１ａと演算子１ｂとへ入力される。無負荷電流検出部１ａは、油温によって変化するモータ電流を考慮した、無負荷の時のモータ電流検出信号を検出保持しており、演算子１ｂは、モータ電流検出回路３からの信号を無負荷電流検出部１ａからの信号により差し引いて、モータ電流検出信号の変化量を目標決定部１ｃへ入力する。
目標決定部１ｃは、このモータ電流検出信号の変化量により、電動モータ４へ印加する電圧を、図６に示すように、高低に切り換え制御するようになっている。
【０００５】
このような構成の従来のパワーステアリング装置では、目標決定部１ｃは、舵輪７が操作されず操舵補助力を必要としないとき（電動モータ４に流れる電流は小さい）は、エネルギー消費量を抑えるため、図６に示すように、電動モータ４へ印加する電圧を一段下げて、電動モータ４の出力を減少させている。そして、舵輪７が操作されてコントロールバルブ６が作動し、作動油圧が上昇して負荷が増大し、電動モータ４に流れる電流が増加して、演算子１ｂが出力するモータ電流検出信号の変化量が所定値に達すると、目標決定部１ｃは、電動モータ４へ印加すべき電圧を一段上げて、電動モータ４の出力を増加させ、操舵補助力を増加させるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のパワーステアリング装置は、上述のように、舵輪７が操作されてコントロールバルブ６が、図７（ａ）に示すように閉になり、作動油圧が上昇し始めると、油圧ポンプ５及びコントロールバルブ６間のホースは、弾性のためにその容積が膨張し始める。
そのため、油圧ポンプ５の吐出流量は変化しないが（ｂ）、コントロールバルブ６の出口流量（アクチュエータの出口流量）は、ホースの内容積が膨張している間（例えば、０．２秒前後）、（ｃ）のＡ部に示すように減少すると共に、コントロールバルブ６の高圧側の作動油圧（入口側の作動油圧）の立ち上がりが、（ｄ）のＢ部に示すように緩慢になる。
【０００７】
例えば、作動油圧が０→６ＭＰａに上昇する時に、ホースの膨張量を１０ｃｍ３ ／ｍ、ポンプ吐出量を２０００ｃｍ３ ／分、ホース長を５０ｃｍとすると、
（１０ｃｍ３ ／ｍ）×０．５ｍ÷（２０００ｃｍ３ ÷６０秒）＝０．１５秒
となって、作動油圧が６ＭＰａに上昇する迄に０．１５秒が必要となる。
【０００８】
コントロールバルブ６の高圧側の作動油圧の立ち上がりが緩慢になると、油圧ポンプ５を介して、電動モータ４の負荷の立ち上がりも緩慢になり、電動モータ４に流れる電流の増加が遅れる。そのため、舵輪７が操舵されてから、電動モータ４へ印加する電圧を一段上げて、操舵補助力を増加させるまでに時間がかかるので、急操舵時に引っ掛かりが生じる問題があった。
特に、エネルギー消費量を抑えるために、電動モータ４の出力を減少させている時の油圧ポンプ５の吐出流量を小さく設定した場合には、この影響が強く現れる。
【０００９】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、ホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることがなく、操舵補助力の応答性が向上して、急操舵時の引っ掛かりが小さくなるパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係るパワーステアリング装置は、電動モータが駆動する油圧ポンプを作動油圧の発生源として、アクチュエータにより操舵補助を行うパワーステアリング装置において、前記アクチュエータの出口側の作動油流量の変化量を検出する流量変化検出手段と、該流量変化検出手段が検出する作動油流量の変化量に基づいて、前記電動モータを回転制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
このパワーステアリング装置では、流量変化検出手段がアクチュエータの出口側の作動油流量の変化量を検出する。この作動油流量の変化量は、作動油圧の立ち上がり時に発生する、油圧ポンプ及びコントロールバルブ間のホースの膨張による作動油流量の変化量を含んでおり、制御手段は、この変化量に基づいて、電動モータを回転制御する。
これにより、ホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることなく、電動モータを回転制御することができ、操舵補助の応答を速くすることができる。
【００１６】
第２発明に係るパワーステアリング装置は、前記制御手段は、前記流量変化検出手段が検出した作動油流量の変化量が所定値より大きくなったときに、所定時間、前記電動モータへの印加電圧を高くすることを特徴とする。
【００１７】
このパワーステアリング装置では、制御手段は、流量変化検出手段が検出した作動油流量の変化量が所定値より大きくなったときに、所定時間、電動モータへの印加電圧を高くして操舵補助を行う。
一方、この所定時間の間に、作動油圧の立ち上がりにより、電動モータの電流が増加して電動モータへの印加電圧を高く維持する条件が整い、所定時間が経過した後も、引き続き操舵補助状態を維持する。
これにより、ホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることなく、電動モータへの印加電圧を高くして操舵補助を行うことができ、操舵補助の応答を速くすることができる。特に、急操舵時は、作動油流量の変化量が大きいので、応答性を良くすることができる。
【００１８】
第３発明に係るパワーステアリング装置は、前記電動モータに流れる電流を検出するモータ電流検出回路を備え、前記制御手段は、前記流量変化検出手段が検出した作動油流量の変化量が所定値より大きくなったときに、前記電動モータへの印加電圧を高くし、この状態で、前記モータ電流検出回路により検出したモータ電流が所定値より小さくなったときに、前記印加電圧を低くすることを特徴とする。
【００１９】
このパワーステアリング装置では、制御手段は、流量変化検出手段が検出した作動油流量の変化量が所定値より大きくなったときに、電動モータへの印加電圧を高くして操舵補助を行う。そして、この状態で、負荷が無くなり、モータ電流検出回路により検出したモータ電流が所定値より小さくなったときに、電動モータへの印加電圧を低くして操舵補助状態を解除する。
これにより、ホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることなく、電動モータへの印加電圧を高くすることができ、操舵補助の応答を速くすることができると共に、操舵停止時には直ちに操舵補助状態を解除できる。特に、急操舵時は、作動油流量の変化量が大きいので、応答性を良くすることができる。
【００２０】
第４発明に係るパワーステアリング装置は、前記制御手段は、前記電動モータへの印加電圧を高くする制御を、所定の時定数に基づき行うことを特徴とする。
【００２１】
このパワーステアリング装置では、制御手段は、流量変化検出手段が検出した作動油流量の変化量が所定値より大きくなって、電動モータへの印加電圧を高くするとき、その印加電圧を高くする制御を、所定の時定数に基づいて行う。
これにより、操舵開始時に舵輪に加わる操舵補助力を徐々に大きくすることができ、舵輪に加わるショックを小さくすることができる。
【００２２】
第５発明に係るパワーステアリング装置は、電動モータに流れる電流を検出するモータ電流検出回路を備え、該モータ電流検出回路が検出したモータ電流に基づいて制御される印加電圧により回転される前記電動モータが駆動する油圧ポンプを作動油圧の発生源として、アクチュエータにより操舵補助を行うパワーステアリング装置において、前記アクチュエータの出口側の作動油流量の変化量を検出する流量変化検出手段と、前記モータ電流に基づいて目標電圧を決定する目標決定手段と、前記流量変化検出手段が検出した作動油流量の変化量を補償するように、前記目標電圧を補償する電圧補償手段とを備えることを特徴とする。
【００２３】
このパワーステアリング装置では、流量変化検出手段がアクチュエータの出口側の作動油流量の変化を検出する。この作動油流量の変化は、油圧ポンプ及びコントロールバルブ間のホースの膨張による作動油流量の変化を含んでおり、電圧補償手段は、目標決定手段が決定した目標電圧を、前記流量変化検出手段が検出した作動油流量の変化量を補償するように補償する。これにより、ホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れを補償するに際して、その応答を速くすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るパワーステアリング装置の実施例を、それを示す図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るパワーステアリング装置を説明する為の前提となるパワーステアリング装置の要部構成例を示すブロック図である。このパワーステアリング装置は、目標決定部１ｅが、作動油の目標流量値に応じた電圧の指示信号を出力し、モータ駆動回路２が、この指示信号に従って、電動モータ４に電圧を印加して駆動させ、電動モータ４が、油圧ポンプ５を回転駆動して作動油圧を発生させる。コントロールバルブ６は、この作動油圧を受けて、油圧シリンダ（図示せず）へ通じるパイプライン６ａ，６ｂへ圧送する作動油の圧力を制御する。
【００２５】
コントロールバルブ６は、舵輪７が操作され、舵輪軸の下端に設けられたピニオンギア６ｃを含むギア装置（図示せず）が作動することにより、油圧シリンダへ通じるパイプライン６ａ，６ｂへ圧送する作動油の圧力を制御する。これにより、油圧シリンダが作動して、舵輪７の操作方向に操作量に応じた操舵補助力を発生するようになっている。
作動油は、油圧ポンプ５、コントロールバルブ６、油圧シリンダ及び給油タンク５ａ等で構成される油圧回路を循環する。油圧回路には、コントロールバルブ６の出口側に、給油タンク５ａへ戻る作動油流量を検出するための流量計５ｂが設けられ、その検出信号はリターン流量検出部８へ与えられる。リターン流量検出部８は、与えられた検出信号を給油タンク５ａへ戻る作動油流量を表す信号に変換し、演算子１ｄへ出力する。
【００２６】
モータ駆動回路２には、電動モータ４に流れる電流を検出するモータ電流検出回路３が接続され、そのモータ電流検出信号は無負荷電流検出部１ａと演算子１ｂとへ入力される。無負荷電流検出部１ａは、油温によって変化するモータ電流を考慮した、無負荷の時のモータ電流検出信号を検出保持しており、演算子１ｂは、モータ電流検出回路３からの信号を無負荷電流検出部１ａからの信号により差し引いて、モータ電流検出信号の変化量を目標決定部１ｅへ与える。
目標決定部１ｅは、図２に示すようなモータ電流の変化量と作動油の目標流量との特性を有しており、演算子１ｂから与えられた信号が表すモータ電流に対応した作動油の目標流量に応じた電圧の指示信号を演算子１ｄへ出力する。
【００２７】
演算子１ｄでは、作動油の目標流量に応じた電圧の指示信号より、給油タンク５ａへ戻る作動油流量を表す信号を差し引き、その差の電圧の指示信号をモータ駆動回路２に与える。モータ駆動回路２は、与えられた差の電圧の指示信号に基づき、給油タンク５ａへ戻る作動油流量が目標流量になるように、電動モータ４に印加する電圧を制御して駆動し、電動モータ４は油圧ポンプ５を回転駆動して作動油圧を発生させる。
【００２８】
このような構成のパワーステアリング装置では、目標決定部１ｅは、舵輪７が操作されず操舵補助力を必要としないとき（電動モータ４に流れる電流は無負荷時の電流であり小さい）は、エネルギー消費量を抑えるため、図２に示すように、作動油の目標流量を小さくして一定に保ち、電動モータ４へ印加する電圧を低くして、電動モータ４の出力を減少させている。
【００２９】
一方、舵輪７が操作されてコントロールバルブ６が作動し、作動油圧が上昇して負荷が増大し、電動モータ４に流れる電流が増加して、演算子１ｂが出力するモータ電流検出信号の、無負荷時の電流からの変化量が所定値より増加すると、目標決定部１ｅは、図２に示すように、作動油の目標流量をモータ電流検出信号の変化量に応じて漸増する値にし、電動モータ４へ印加する電圧を作動油の目標流量に応じた値にして、電動モータ４の出力をその目標流量に応じた値にする。
【００３０】
さらに、電動モータ４に流れる電流が増加して、モータ電流検出信号の、無負荷時の電流からの変化量が所定値を超えると、目標決定部１ｅは、図２に示すように、作動油の目標流量を大きくして一定に保ち、電動モータ４へ印加する電圧を高くして、電動モータ４の出力を大きくする。
他方、流量計５ｂは、給油タンク５ａへ戻る作動油流量を検出しており、その検出信号はリターン流量検出部８へ与えられている。リターン流量検出部８は、与えられた検出信号を給油タンク５ａへ戻る作動油流量を表す信号に変換し、演算子１ｄへ与えている。
【００３１】
演算子１ｄは、目標流量に応じた電動モータ４へ印加する電圧の指示信号より、リターン流量検出部８からの、給油タンク５ａへ戻る作動油流量を表す信号を差し引き、その差の電圧の指示信号をモータ駆動回路２に与える。モータ駆動回路２は、与えられた差の電圧の指示信号に基づき、給油タンク５ａへ戻る作動油流量が目標流量になるように、電動モータ４に印加する電圧を制御して、電動モータ４を駆動する。
電動モータ４は、油圧ポンプ５を回転駆動し、油圧ポンプ５は、電動モータ４に印加される電圧に応じた作動油量を吐出し、作動油圧を発生させる。
これにより、油圧ポンプ５からコントロールバルブ６迄のホースの膨張による作動油流量の減少を防ぐことができ、作動油圧の立ち上がりの遅れを解消することができる。
【００３２】
図３は、本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態の要部構成例を示すブロック図である。このパワーステアリング装置は、目標決定部１ｇが、電動モータ４へ印加する電圧を指示する指示信号を出力する。この指示信号は、モータ駆動回路２に与えられる。
モータ駆動回路２は、この指示信号に従って電動モータ４に電圧を印加して駆動させ、電動モータ４が、油圧ポンプ５を回転駆動して作動油圧を発生させる。コントロールバルブ６は、この作動油圧を受けて、油圧シリンダ（図示せず）へ通じるパイプライン６ａ，６ｂへ圧送する作動油の圧力を制御する。
【００３３】
作動油は、油圧ポンプ５、コントロールバルブ６、油圧シリンダ及び給油タンク５ａ等で構成される油圧回路を循環する。油圧回路には、コントロールバルブ６の出口側に、給油タンク５ａへ戻る作動油流量を検出するための流量計５ｂが設けられ、その検出信号はリターン流量変化検出部８ａへ与えられる。リターン流量変化検出部８ａは、与えられた検出信号から、給油タンク５ａへ戻る作動油流量の変化量を表す信号を作成し、目標決定部１ｇへ出力する。
【００３４】
モータ駆動回路２には、電動モータ４に流れる電流を検出するモータ電流検出回路３が接続され、そのモータ電流検出信号は無負荷電流検出部１ａと演算子１ｂとへ入力される。無負荷電流検出部１ａは、油温によって変化するモータ電流を考慮した、無負荷の時のモータ電流検出信号を検出保持しており、演算子１ｂは、モータ電流検出回路３からの信号を無負荷電流検出部１ａからの信号により差し引いて、モータ電流検出信号の変化量を目標決定部１ｇへ与える。
【００３５】
目標決定部１ｇは、図６に示すように、モータ電流の変化量により電動モータ４へ印加する電圧を高低に切り換え制御するようになっており、その電圧の指示信号をモータ駆動回路２に与える。
また、目標決定部１ｇは、リターン流量変化検出部８ａから与えられる、給油タンク５ａへ戻る作動油流量の変化量が所定値より大きくなったとき、所定の時定数に基づいて、電動モータ４へ印加する電圧を高電圧に切り換え制御し、例えば１秒間、この高電圧を保つ。このとき、モータ駆動回路２がＰＷＭ（Pulse Width Moduration）制御を行う回路であれば、所定の時間をかけてそのデューティファクタを１００％に増加させ、例えば１秒間、この１００％を保つ。
その他の構成は、前述した図１に示すパワーステアリング装置の構成と同様なので、説明を省略する。
【００３６】
このような構成のパワーステアリング装置では、目標決定部１ｇは、舵輪７が操作されず操舵補助力を必要としないとき（電動モータ４に流れる電流は無負荷時の電流であり小さい）は、エネルギー消費量を抑えるため、図６に示すように、電動モータ４へ印加する電圧を低くして一定に保ち、電動モータ４の出力を減少させている。
【００３７】
舵輪７が急操作されてコントロールバルブ６が急作動し、作動油圧が急上昇しかけて、油圧ポンプ５及びコントロールバルブ６間のホースが急膨張すると、給油タンク５ａへ戻る作動油流量が急に減少し、その変化量が大きくなる。目標決定部１ｇは、この変化量が所定値を超えると、所定の時定数に基づいて、電動モータ４へ印加する電圧を高電圧に切り換え制御し、例えば１秒間、この高電圧を保つ。
【００３８】
一方、このとき、作動油圧は、油圧ポンプ５及びコントロールバルブ６間のホースが急膨張するため、それだけ遅れることはあるが、上昇して負荷が増大し、電動モータ４に流れる電流が増加する。そして、演算子１ｂが出力するモータ電流検出信号の、無負荷時の電流からの変化量が所定値を超えると、目標決定部１ｇは、図６に示すように、電動モータ４へ印加する電圧を高くして一定に保ち、電動モータ４の出力を大きくする。
【００３９】
従って、油圧ポンプ５及びコントロールバルブ６間のホースが膨張するために生じる作動油圧の遅れ（例えば０．２秒）よりも、目標決定部１ｇが高電圧を保つ時間（例えば１秒間）を長くしておけば、目標決定部１ｇは、作動油流量の変化量が所定値より大きくなることにより、電動モータ４へ印加する電圧を高電圧に切り換え制御した後、引き続き、電動モータ４へ印加する電圧を高く保ち、操舵補助状態を続けることができる。
【００４０】
これにより、急操舵時の油圧ポンプ５からコントロールバルブ６迄のホースの急膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることなく、電動モータへの印加電圧を高くして操舵補助を行うことができ、急操舵時の操舵補助の応答を速くすることができる。
また、操舵が緩慢に行われ、作動油流量の変化量が所定値より大きくならないときは、モータ電流検出信号の、無負荷時の電流からの変化量が所定値を超えることにより、目標決定部１ｇは、図６に示すように、電動モータ４へ印加する電圧を高くして操舵補助を行うことができる。
その他の動作は、前述した図１に示すパワーステアリング装置の動作と同様なので、説明を省略する。
【００４１】
本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態の要部構成例は、上述した図３に示すパワーステアリング装置の実施の形態の要部構成例と略同様である。
本発明に係るパワーステアリング装置では、目標決定部１ｇは、図６に示すように、モータ電流の変化量により電動モータ４へ印加する電圧を高低に切り換え制御する。
【００４２】
また、目標決定部１ｇは、リターン流量変化検出部８ａから与えられる、給油タンク５ａへ戻る作動油流量の変化量が所定値より大きくなったとき、所定の時定数に基づいて、電動モータ４へ印加する電圧を高電圧に切り換え制御し、この高電圧を保って、操舵補助状態になる。そして、一旦、高電圧に切り換えた後は、図６に示すように、モータ電流の変化量が所定値より小さくなるまで、低電圧に切り換えないで、操舵補助状態を続け、モータ電流の変化量が所定値より小さくなると、低電圧に切り換えて、操舵補助状態を解除する。
このとき、モータ駆動回路２がＰＷＭ（Pulse Width Moduration）制御を行う回路であれば、所定の時間をかけてそのデューティファクタを１００％に増加させ、この１００％を保つ。その他の構成は、上述した図３に示すパワーステアリング装置の構成と同様なので、説明を省略する。
【００４３】
このような構成のパワーステアリング装置では、目標決定部１ｇは、舵輪７が操作されず操舵補助力を必要としないとき（電動モータ４に流れる電流は無負荷時の電流であり小さい）は、エネルギー消費量を抑えるため、図６に示すように、電動モータ４へ印加する電圧を低くして一定に保ち、電動モータ４の出力を減少させている。
【００４４】
舵輪７が急操作されてコントロールバルブ６が急作動し、作動油圧が急上昇しかけて、油圧ポンプ５及びコントロールバルブ６間のホースが急膨張すると、給油タンク５ａへ戻る作動油流量が急に減少し、その変化量が大きくなる。目標決定部１ｇは、この変化量が所定値を超えると、所定の時定数に基づいて、電動モータ４へ印加する電圧を高電圧に切り換え制御し、この高電圧を保って操舵補助状態になる。そして、一旦、高電圧に切り換えた後は、図６に示すように、モータ電流の変化量が所定値より小さくなるまで、低電圧に切り換えないで、操舵補助状態を続け、モータ電流の変化量が所定値より小さくなると、低電圧に切り換えて、操舵補助状態を解除する。
【００４５】
これにより、急操舵時の油圧ポンプ５からコントロールバルブ６迄のホースの急膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることなく、電動モータへの印加電圧を高くして操舵補助を行うことができ、急操舵時の操舵補助の応答を速くすることができる。
また、操舵が緩慢に行われ、作動油流量の変化量が所定値より大きくならないときは、モータ電流検出信号の、無負荷時の電流からの変化量が所定値を超えることにより、目標決定部１ｇは、図６に示すように、電動モータ４へ印加する電圧を高くして操舵補助を行うことができる。
その他の動作は、上述した図１に示すパワーステアリング装置の動作と同様なので、説明を省略する。
【００４６】
図４は、本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態の要部構成例を示すブロック図である。このパワーステアリング装置は、目標決定部１ｆが、電動モータ４へ印加する電圧を指示する指示信号を出力する。この指示信号は、電圧補償部９で補償され、モータ駆動回路２に与えられる。
モータ駆動回路２は、この補償された指示信号に従って、電動モータ４に電圧を印加して駆動させ、電動モータ４が、油圧ポンプ５を回転駆動して作動油圧を発生させる。コントロールバルブ６は、この作動油圧を受けて、油圧シリンダ（図示せず）へ通じるパイプライン６ａ，６ｂへ圧送する作動油の圧力を制御する。
【００４７】
作動油は、油圧ポンプ５、コントロールバルブ６、油圧シリンダ及び給油タンク５ａ等で構成される油圧回路を循環する。油圧回路には、コントロールバルブ６の出口側に、給油タンク５ａへ戻る作動油流量を検出するための流量計５ｂが設けられ、その検出信号はリターン流量変化検出部８ａへ与えられる。リターン流量変化検出部８ａは、与えられた検出信号から、給油タンク５ａへ戻る作動油流量の変化量を表す信号を作成し、電圧補償部９へ出力する。
【００４８】
モータ駆動回路２には、電動モータ４に流れる電流を検出するモータ電流検出回路３が接続され、そのモータ電流検出信号は無負荷電流検出部１ａと演算子１ｂとへ入力される。無負荷電流検出部１ａは、油温によって変化するモータ電流を考慮した、無負荷の時のモータ電流検出信号を検出保持しており、演算子１ｂは、モータ電流検出回路３からの信号を無負荷電流検出部１ａからの信号により差し引いて、モータ電流検出信号の変化量を目標決定部１ｆへ与える。
目標決定部１ｆは、図６に示すように、モータ電流の変化量により電動モータ４へ印加する電圧を高低に切り換え制御するようになっており、その電圧の指示信号を電圧補償部９に与える。
【００４９】
電圧補償部９では、リターン流量変化検出部８ａから与えられた、給油タンク５ａへ戻る作動油流量の変化量を表す信号により、その作動油流量の変化量を打ち消すように、電圧の指示信号を補償し、補償した電圧の指示信号を出力する。その他の構成は、前述した図１に示すパワーステアリング装置の構成と同様なので、説明を省略する。
【００５０】
このような構成のパワーステアリング装置では、目標決定部１ｆは、舵輪７が操作されず操舵補助力を必要としないとき（電動モータ４に流れる電流は無負荷時の電流であり小さい）は、エネルギー消費量を抑えるため、図６に示すように、電動モータ４へ印加する電圧を低くして一定に保ち、電動モータ４の出力を減少させている。
【００５１】
一方、舵輪７が操作されてコントロールバルブ６が作動し、作動油圧が上昇して負荷が増大し、電動モータ４に流れる電流が増加して、演算子１ｂが出力するモータ電流検出信号の、無負荷時の電流からの変化量が所定値を超えると、目標決定部１ｆは、図６に示すように、電動モータ４へ印加する電圧を高くして一定に保ち、電動モータ４の出力を大きくする。
他方、流量計５ｂは、給油タンク５ａへ戻る作動油流量を検出しており、その検出信号はリターン流量変化検出部８ａへ与えられている。リターン流量変化検出部８ａは、与えられた検出信号から、給油タンク５ａへ戻る作動油流量の変化量を表す信号を作成し、電圧補償部９へ出力する。
【００５２】
電圧補償部９は、リターン流量変化検出部８ａから与えられた、給油タンク５ａへ戻る作動油流量の変化量を表す信号により、作動油流量の変化量を打ち消すように、電圧の指示信号を速応性良く補償し、補償した電圧の指示信号をモータ駆動回路２に与える。電圧補償部９は、例えば、油圧ポンプ５からコントロールバルブ６迄のホースの膨張により作動油流量が減少する時には、作動油流量が減少しないように、電動モータ４へ印加する電圧を高くするように補償する。
【００５３】
モータ駆動回路２は、与えられた電圧の指示信号に対応して、給油タンク５ａへ戻る作動油流量が減少しないように、電動モータ４に印加する電圧を制御して、電動モータ４を駆動する。
電動モータ４は、油圧ポンプ５を回転駆動し、油圧ポンプ５は、電動モータ４に印加される電圧に応じた作動油量を吐出し、作動油圧を発生させる。
これにより、油圧ポンプ５からコントロールバルブ６迄のホースの膨張による作動油流量の減少を防ぐことができ、作動油圧の立ち上がりの遅れを解消することができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の第１発明に係るパワーステアリング装置によれば、ホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることなく、電動モータを回転制御することができ、操舵補助の応答を速くすることができる。
【００５６】
第２発明に係るパワーステアリング装置によれば、ホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることなく操舵補助を行うことができ、操舵補助の応答を速くすることができる。特に、急操舵時は、作動油流量の変化量が大きいので、応答性を良くすることができる。
【００５７】
第３発明に係るパワーステアリング装置によれば、ホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れに影響されることなく操舵補助を行うことができ、操舵補助の応答を速くすることができると共に、操舵停止時には直ちに操舵補助状態を解除できる。特に、急操舵時は、作動油流量の変化量が大きいので、応答性を良くすることができる。
【００５８】
第４発明に係るパワーステアリング装置によれば、操舵開始時に舵輪に加わる操舵補助力を徐々に大きくすることができ、舵輪に加わるショックを小さくすることができる。
【００５９】
第５発明に係るパワーステアリング装置によれば、油圧ポンプからコントロールバルブ迄のホースの膨張が原因で発生する、作動油圧の立ち上がりの遅れを速応性良く解消することができ、操舵補助力の応答性が向上して、急操舵時の引っ掛かりを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパワーステアリング装置を説明する為の前提となるパワーステアリング装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図２】目標決定部が有する、モータ電流の変化量と作動油の目標流量との特性を示す特性図である。
【図３】本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態の要部構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態の要部構成例を示すブロック図である。
【図５】従来のパワーステアリング装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図６】特性決定部が有する、モータ電流検出信号の変化量と電動モータへ印加する電圧との特性を示す特性図である。
【図７】従来のパワーステアリング装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
Claims (5)
- 電動モータが駆動する油圧ポンプを作動油圧の発生源として、アクチュエータにより操舵補助を行うパワーステアリング装置において、
前記アクチュエータの出口側の作動油流量の変化量を検出する流量変化検出手段と、該流量変化検出手段が検出する作動油流量の変化量に基づいて、前記電動モータを回転制御する制御手段とを備えることを特徴とするパワーステアリング装置。 - 前記制御手段は、前記流量変化検出手段が検出した作動油流量の変化量が所定値より大きくなったときに、所定時間、前記電動モータへの印加電圧を高くする請求項１記載のパワーステアリング装置。
- 前記電動モータに流れる電流を検出するモータ電流検出回路を備え、前記制御手段は、前記流量変化検出手段が検出した作動油流量の変化量が所定値より大きくなったときに、前記電動モータへの印加電圧を高くし、この状態で、前記モータ電流検出回路により検出したモータ電流が所定値より小さくなったときに、前記印加電圧を低くする請求項１記載のパワーステアリング装置。
- 前記制御手段は、前記電動モータへの印加電圧を高くする制御を、所定の時定数に基づき行う請求項２又は３記載のパワーステアリング装置。
- 電動モータに流れる電流を検出するモータ電流検出回路を備え、該モータ電流検出回路が検出したモータ電流に基づいて制御される印加電圧により回転される前記電動モータが駆動する油圧ポンプを作動油圧の発生源として、アクチュエータにより操舵補助を行うパワーステアリング装置において、
前記アクチュエータの出口側の作動油流量の変化量を検出する流量変化検出手段と、前記モータ電流に基づいて目標電圧を決定する目標決定手段と、前記流量変化検出手段が検出した作動油流量の変化量を補償するように、前記目標電圧を補償する電圧補償手段とを備えることを特徴とするパワーステアリング装置。
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