JP3562557B2

JP3562557B2 - パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP3562557B2
Application number: JP31640497A
Authority: JP
Inventors: 真司佐々木
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2017-10-31
Also published as: JPH11129923A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両におけるステアリング機構の操舵アシスト量を電子制御するパワーステアリング装置、とくに、油圧により操舵アシストを行わせるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧により操舵アシストを行わせる従来の電子制御式パワーステアリング装置は、特開平７−１００２２号公報に例示されているように、車両におけるステアリングホイールの操作力（以下、操舵力という）をアシストする油圧シリンダと、ステアリングホイール及びピニオンギヤの相対的回動量に応じて上記油圧シリンダの作動油圧（以下、パワーステアリング油圧という）を制御するロータリバルブと、上記相対的回動量を抑制するための反力プランジャと、ソレノイドにより軸力が調整されて上記反力プランジャに作用する油圧を制御することにより、操舵力のアシスト量を制御する油圧制御バルブとをそなえ、車速や路面摩擦係数等の大小に従ってソレノイドの励磁電流を制御し、路面状況に応じた操舵アシスト量が得られるようにしている。
【０００３】
一方、トラック等においては、積荷時と空車時とでは車重に大きな差があり、しかも、定常の積荷時（以下、定積時という）と、荷台の前方に片寄って荷物が積載された場合（以下、前荷時という）とでは、車両の重心位置が前後に大きく移動して前軸荷重が変化するため操舵力も大きく変動し、また、積荷時の制動中に操舵した場合には操舵力が急増することとなるので、前記従来装置の制御方式による操舵アシスト量では必ずしも好適な操舵フィーリングがえられるとは限らなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、積荷状態が変化する車両において、常に適切な操舵アシスト量が設定され、好適な操舵フィーリングがえられるパワーステアリング装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明にかかるパワーステアリング装置は、油圧により車両の操舵力をアシストしてその操舵アシスト量を電子制御するパワーステアリング装置において、パワーステアリング油圧を検出する第１手段と、車両前軸付近の横加速度を検出する第２手段と、上記第１手段により検出された上記パワーステアリング油圧が大きいほど操舵アシスト量を増大させ、かつ、上記第２手段により検出された上記横加速度が大きいほど操舵アシスト量を減少させる補正手段とを有し、上記補正手段は、
Ｋ＝（Ｐ−Ｃ 1 ）／（Ｇ−Ｃ 2 ）（ただし、Ｐ：上記第１手段により検出された上記パワーステアリング油圧、Ｇ：上記第２手段により検出された上記横加速度、Ｃ 1 、Ｃ 2 ：定数）
で求めたＫの値に応じて上記操舵アシスト量を増減補正している。
【０００６】
すなわち、補正手段は、第１手段により検出されたパワーステアリング油圧Ｐ及び第２手段により検出された車両前軸付近の横加速度Ｇに対し、Ｋ＝（Ｐ−Ｃ 1 ）／（Ｇ−Ｃ 2 ）（ただし、Ｃ 1 、Ｃ 2 ：定数）で求めたＫの値に応じて、パワーステアリング油圧が大きいほど操舵アシスト量を増大させ、かつ、横加速度が大きいほど操舵アシスト量を減少させているので、車両における積荷状態、及びまたは、車両が走行する路面の状況に対応して常に適切な操舵アシスト量を設定することができ、従って、好適な操舵フィーリングが容易にえられることとなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す本発明の実施形態例について説明する。
図１において、車両用電子制御式パワーステアリング装置のパワーステアリング機構１は、図示しないステアリングホイールからの操舵力がスタブシャフト２に伝達され、スタブシャフト２とウォームシャフト３とがトーションバー４を介して結合されていて、ウォームシャフト３とボールナット５間のねじ溝には多数のスチールボール６がつめられ、ギヤボックス７内に形成されたシリンダ８にボールナット５がピストンとして摺動自在に収容され、ボールナット５及びシリンダ８により油圧シリンダ９が構成されている。
【０００８】
また、セクタシャフト１０がボールナット５のラック１１とかみ合って、パワーステアリング機構１の出力軸となっており、セクタシャフト１０に図示しないピットマンアームが固定されている。
【０００９】
一方、油圧シリンダ９に作用するパワーステアリング油圧を制御するロータリバルブ２０は、バルブハウジング２１、スプール２２及びスリーブ２３により構成され、スプール２２はスタブシャフト２に、スリーブ２３はウォームシャフト３にそれぞれピン２４、２５で連結され、ステアリングホイールの操作に基づくトーションバー４のねじれによって、ロータリバルブ２０が開閉される。
【００１０】
ロータリバルブ２０は、図２に示されているように、バルブ感度の高い第１制御弁２６とバルブ感度の低い第２制御弁２７とからなり、第１制御弁２６が油圧シリンダ９に接続されると共に、第２制御弁２７の下流側に可変絞り弁２８が設けられ、可変絞り弁２８は比例ソレノイド２９に負荷される励磁電流値により開度が制御される。
なお、可変絞り弁２８及び比例ソレノイド２９はバルブハウジング２１と一体的に設置されている。
【００１１】
上記装置において、比例ソレノイド２９に対する励磁電流が増大すればするほど、可変絞り弁２８の開度が小さくなって、第１制御弁２６と可変絞り弁２８を含む第２制御弁２７との合成等価開度が減少することにより、油圧シリンダ９による操舵アシスト量が増加するので、所要操舵力が減少してステアリングホイールの操作が比較的軽くなり、また逆に、比例ソレノイド２９に対する励磁電流が減少すればするほど、可変絞り弁２８の開度が大きくなって、第１制御弁２７と可変絞り弁２８を含む第２制御弁２７との合成等価開度が増大することにより、油圧シリンダ９による操舵アシスト量が減少するので、所要操舵力が増加してステアリングホイールの操作が比較的重くなる。
【００１２】
他方、車両に装備された車速センサ３０が車速ｖを検出して、その信号がコントローラ３１へ送られると共に、油圧ポンプ３２から第１制御弁２６を介して油圧シリンダ９へ供給されるパワーステアリング油圧Ｐが油圧センサ３３により検出されて、その信号がコントローラ３１へ送られ、また、図示しない車両前軸上もしくは車両前軸上方の車両フレームに取り付けられた横加速度センサ３４がその位置での車体横加速度（以下、前軸上横加速度という）Ｇを検出して、その信号がコントローラ３１へ送られ、これらの信号等に基づき後記のようにコントローラ３１が比例ソレノイド２９に対する励磁電流の大きさを制御する。
【００１３】
ここで、発明者が実験結果等により解明したパワーステアリング油圧Ｐと横加速度Ｇとの関連性について説明すると、図３に示されているように、パワーステアリング油圧Ｐと横加速度Ｇとの間には、積荷のない空車時Ｉ、定積時ＩＩ、及び、前荷時ＩＩＩの場合にそれぞれ勾配Ｋを異にした略直線状に変化する相関関係がみられ、しかも、各線Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩは図３上で仮想的なほぼ一点（Ｐｏ、Ｇｏ）を指向するので、パワーステアリング油圧Ｐと横加速度Ｇとの大きさから車両の積荷状態をほぼ判別できることが判明した。
【００１４】
次に、コントローラ３１による比例ソレノイド２９への励磁電流制御について、図４に基づき説明する。
先ず、ステップＳ１で車速センサ３０が車速ｖを検出して、その検出信号がコントローラ３１へ送られ、ステップＳ２において、図５の曲線Ｘから車速ｖに対応する励磁電流値Ａｖを読み出す。
【００１５】
また、ステップＳ３で油圧センサ３３がパワーステアリング油圧Ｐを検出すると共に、横加速度センサ３４が前軸上横加速度Ｇを検出して、各検出信号がコントローラ３１へ送られ、ステップＳ４において、制御係数（上記勾配）Ｋが次式から計算される。
【００１６】
Ｋ＝（Ｐ−Ｐｏ）／（Ｇ−Ｇｏ）
ただし、Ｐｏ、Ｇｏ：定数
【００１７】
この制御係数Ｋの大きさから車両における積荷の状態、すなわち、空車、定積時、前荷時等が直ちに検出できることとなる。
【００１８】
次のステップＳ５では図６に基づき制御係数Ｋの値から励磁電流補正量ｄＡｋが読み出され、ステップＳ６において、励磁電流値Ａｖ及び励磁電流補正量ｄＡｋの和である励磁電流Ａがコントローラ３１により算出され、コントローラ３１の指示により比例ソレノイド２９へ励磁電流Ａが負荷される。
【００１９】
従って、図５の曲線Ｘが示すように、停車時、または、車両の低速時には励磁電流値Ａｖが比較的大きくて、油圧シリンダ９による操舵アシスト量が大きいので、所要操舵力が減少してステアリングホイールの操作が比較的軽くなり、また、中高速時には励磁電流値Ａｖが比較的小さくて、油圧シリンダ９による操舵アシスト量が小さいので、所要操舵力が増加してステアリングホイールの操作が比較的重くなり、いずれの場合も操舵安定性が向上して操舵フィーリングが良くなるが、さらに、励磁電流値Ａｖに励磁電流補正量ｄＡｋが加えられた励磁電流Ａが比例ソレノイド２９へ負荷されて、前荷時には車速の全範囲にわたり励磁電流Ａが高めに補正され、油圧シリンダ９による操舵アシスト量が増加して所要操舵力が減少し、その結果ステアリングホイールの軽い操作が保持され、また、空車時には車速の全範囲にわたって励磁電流Ａが低めに補正され、油圧シリンダ９による操舵アシスト量が減少して所要操舵力が増加し、その結果ステアリングホイールの操作が重くなるように修正されるため、いずれの場合も操舵フィーリングをさらに向上させることができる。
なお、図５におけるＸ１、Ｘ２は、それぞれ車速ｖに対する励磁電流Ａの上限値、下限値を示している。
【００２０】
さらに、車両の制動中に操舵された場合、車両前軸には前荷時と同様に荷重が加えられることとなるので、コントローラ３１によって上記のように比例ソレノイド２９へ負荷される励磁電流Ａが制御され、油圧シリンダ９による操舵アシスト量の増加により所要操舵力を軽減し、操舵フィーリングを上記の場合と同様に向上させることもできる。
【００２１】
また、図７に示されているように、一定車速及び一定の積荷状態で操舵を開始して、時間ｔまで操舵角を増加させ、時間ｔ以降は操舵角を一定に保った場合、横加速度Ｇは時間の経過に従って次第に増加し、時間ｔ以降で一定となるのに対し、パワーステアリング油圧Ｐは図示しないステアリングリンク系のジョイント、ブッシュ等の摩擦力とタイヤの復元トルクとの和に比例し、時間の経過に従って次第に増加するが、時間ｔで上記ジョイント、ブッシュ等の作動が停止するため上記摩擦力相当部分だけ減少し、時間ｔ以降で一定となる。
【００２２】
従って、制御係数Ｋは時間ｔで減少するので、比例ソレノイド２９に対する励磁電流補正量ｄＡｋの減少により励磁電流Ａが減少して、ステアリングホイールの操作が時間ｔ以降重くなり、これにより、図８において２点鎖線で示されている従来の操舵ヒステリシス曲線に対し、実線のように上下のヒステリシス幅が減少するため、操舵感を確実に向上させることができる利点がある。
【００２３】
次に、発明者が実験結果等により解明したパワーステアリング油圧Ｐと横加速度Ｇとの別の関連性について説明すると、図９に示されているように、パワーステアリング油圧Ｐと横加速度Ｇとの間には、車両が走行する路面の状況、すなわち、車輪の接地力が小さい圧雪路ＩＶ、及び、車輪の接地力が大きい乾燥したアスファルト路Ｖの場合にそれぞれ勾配Ｋを異にした略直線状に変化する相関関係がみられ、しかも、各線ＩＶ、Ｖは図９上で仮想的なほぼ一点（Ｐ１、Ｇ１）を指向するので、パワーステアリング油圧Ｐと横加速度Ｇとの大きさから路面の摩擦係数をほぼ判定できることが判明した。
【００２４】
このため、車両の積荷状態に対応して比例ソレノイド２９への励磁電流を制御した上記の場合と全く同様に、コントローラ３１は制御係数（上記勾配）Ｋを次式から計算する。
【００２５】
Ｋ＝（Ｐ−Ｐ１）／（Ｇ−Ｇ１）
ただし、Ｐ１、Ｇ１：定数
【００２６】
さらに、車両の積荷状態に対応して比例ソレノイド２９への励磁電流を制御した上記の場合と全く同様に、コントローラ３１は車速ｖに対応した励磁電流値Ａｖを、制御係数Ｋの大小に従ってそれぞれ増減する励磁電流補正量ｄＡｋで補正して、励磁電流値Ａを算出し、その励磁電流Ａを比例ソレノイド２９へ負荷させることにより、車輪が比較的滑りにくい路面での走行時には車速の全範囲にわたり励磁電流Ａが高めに補正され、油圧シリンダ９による操舵アシスト量が増加して所要操舵力が減少し、その結果ステアリングホイールの軽い操作が保持され、また、車輪が比較的滑りやすい路面での走行時には車速の全範囲にわたって励磁電流Ａが低めに補正され、油圧シリンダ９による操舵アシスト量が減少して所要操舵力が増加し、その結果ステアリングホイールの操作が重くなるように修正されるため、いずれの場合も操舵フィーリングをさらに向上させることができる。
【００２７】
なお、仮想点（Ｐｏ、Ｇｏ）及び仮想点（Ｐ１、Ｇ１）は非常に近いので、これらを一致させて上記と同様に制御係数Ｋを算出し、車速ｖに対応した励磁電流値Ａｖを、制御係数Ｋの大小に従ってそれぞれ増減する励磁電流補正量ｄＡｋで補正するようにすれば、車両の積荷状態及び車両の走行路面状況に対応して油圧シリンダ９による操舵アシスト量を同時に制御し、操舵フィーリングを簡単に向上させることができるので、大層便利である。
【００２８】
しかも、上記装置は、車速センサ３０及び油圧センサ３３の数少ないセンサ類によって、車両がおかれた色々な状況に対応させることができ、また、複雑な制御則を使用しなくてすむため、所要コストを容易に低く抑制することができる大きな特色がある。
【００２９】
【発明の効果】
本発明にかかるパワーステアリング装置にあっては、第１手段により検出されたパワーステアリング油圧及び第２手段により検出された車両前軸付近の横加速度に対し、一定の数式に従って操舵アシスト量を増減補正することにより、車両における積荷状態、及びまたは、車両が走行する路面の状況に対応して常に適切な操舵アシスト量を設定できるので、好適な操舵フィーリングが容易にえられる長所がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例における要部縦断面図。
【図２】上記実施形態例の概略配置図。
【図３】車両の特性図。
【図４】上記実施形態例の制御フローチャート。
【図５】上記実施形態例の作用説明図。
【図６】上記実施形態例の作用説明図。
【図７】上記実施形態例の作用説明図。
【図８】上記実施形態例の作用説明図。
【図９】車両の特性図。
【符号の説明】
１パワーステアリング機構
９油圧シリンダ
２０ロータリバルブ
２６第１制御弁
２７第２制御弁
２８可変絞り弁
２９比例ソレノイド
３０車速センサ
３１コントローラ
３３油圧センサ
３４横加速度センサ

Claims

油圧により車両の操舵力をアシストしてその操舵アシスト量を電子制御するパワーステアリング装置において、パワーステアリング油圧を検出する第１手段と、車両前軸付近の横加速度を検出する第２手段と、上記第１手段により検出された上記パワーステアリング油圧が大きいほど操舵アシスト量を増大させ、かつ、上記第２手段により検出された上記横加速度が大きいほど操舵アシスト量を減少させる補正手段とを有し、上記補正手段は、
Ｋ＝（Ｐ−Ｃ 1 ）／（Ｇ−Ｃ 2 ）（ただし、Ｐ：上記第１手段により検出された上記パワーステアリング油圧、Ｇ：上記第２手段により検出された上記横加速度、Ｃ 1 、Ｃ 2 ：定数）
で求めたＫの値に応じて上記操舵アシスト量を増減補正するパワーステアリング装置。