JP3641081B2

JP3641081B2 - パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP3641081B2
Application number: JP24374296A
Authority: JP
Inventors: 友保嘉田; 嘉宏後藤
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2016-09-13
Also published as: JPH1086839A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パワーステアリング装置に関し、特に、モータによってオイルポンプを駆動して油圧を発生させ、この発生された油圧によって操舵を補助する、いわゆる油圧式のパワーステアリング装置に関する。
なお、この明細書で使用する用語「操舵」は、所定値以上のトルクが加えられながらステアリングホイールが操作されていることを意味するものとする。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、モータによりオイルポンプを回転させ、オイルポンプからパワーシリンダに作動油を供給することで、ステアリングホイールの操作力を軽減させる油圧式のパワーステアリング装置が公知である。
この種のパワーステアリング装置では、通常、操舵されている場合にのみモータが駆動され、操舵補助が行われるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、冬などの低温時には、作動油は冷えやすく、その粘性抵抗が高くなる場合が多い。たとえば、低温時のエンジン始動直後や低温時において操舵が長時間にわたって行われていない場合には、作動油の温度は低く、その粘性抵抗は高くなっている。
【０００４】
このような場合に、操舵補助を行うべくモータが駆動されても、必要な流量の作動油がパワーシリンダに供給されるまでにはある程度の時間がかかる。そのため、このような場合に操舵を開始しても、操舵補助は十分に行われずに、いわゆる引っかかり感がある。
この引っかかり感は、操舵補助が繰り返し行われた結果作動油の温度が上昇して粘性抵抗が低下することで解消される。しかし、作動油の粘性抵抗を十分に低下させるまでには操舵補助を繰り返し行わなければならないためにある程度時間がかかる。そのため、ドライバに長時間にわたって不快感を与える結果となっていた。
【０００５】
これに対処するため、作動油をパワーシリンダに供給せずに常時循環させておくようにすることが考えられる。しかし、この場合には、操舵補助が必要でないときにもモータが駆動される結果無駄な電力が消費されることになり、燃費の悪化につながることになるから、あまり好ましくない。
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、引っかかり感のある状態を迅速に解消できるパワーステアリング装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、モータによってオイルポンプを駆動して油圧を発生させ、この発生された油圧により操舵を補助するためのパワーステアリング装置であって、操舵が行われていることを検知するための操舵検知手段と、上記モータの消費電流値を検出するための電流検出手段と、この電流検出手段で検出されたモータの消費電流値が予め定めるしきい値以上であるか否かを判別するための判別手段と、上記操舵検知手段において操舵が行われていると検知された場合に上記モータを駆動させるとともに、上記モータの駆動後は、上記操舵検知手段によって操舵が検知されなくなっても、上記判別手段が上記モータの消費電流値が上記しきい値以上でないと判別するまで、上記モータの駆動を継続させ、上記操舵検知手段において操舵が行われていないと検知され、かつ上記判別手段において上記モータの消費電流値が上記しきい値未満であると判別された場合には、上記モータの駆動を停止させる制御手段とを含むことを特徴とするパワーステアリング装置である。
【０００７】
この発明では、操舵検知手段において操舵が行われていると検知された場合、モータが駆動される。その結果、オイルポンプが駆動されて油圧が発生する。これにより、操舵補助が行われる。この発明では、さらに、モータの駆動後は、操舵検知手段において操舵が行われていないと検知された場合でも、モータの消費電流値がしきい値以上である場合には、モータの駆動が継続される。すなわち、作動油の粘性抵抗が高い場合には、作動油の粘性抵抗が低い場合に比べて大きな駆動力でオイルポンプを駆動する必要があるから、オイルポンプを駆動するモータの消費電流値は大きくなる。したがって、モータの消費電流値がしきい値以上の場合には、作動油の粘性抵抗が高いと判断し、モータの駆動を継続することとしている。
【０００８】
そのため、操舵を行ってモータが駆動された後操舵を解除した場合でも、作動油の粘性抵抗が高ければ、モータの駆動はそのまま継続される。その結果、作動油の温度が上昇し、作動油の粘性抵抗が低下する。したがって、操舵を頻繁に繰り返さなくても、引っかかり感のある状態を迅速に解消することができる。
また、操舵検知手段において操舵が行われていないと検知され、かつ上記判別手段においてモータの消費電流値が上記しきい値未満であると判別された場合に、上記モータの駆動を停止させるようにしておけば、操舵が行われていない場合におけるモータの駆動の継続を作動油の粘性抵抗が十分に低下するまでに限定することができる。
請求項２記載の発明は、上記制御手段は、当該パワーステアリング装置が装着された車両のエンジンが始動されると、これに応答して、無条件に上記モータの駆動を開始するものであることを特徴とする請求項１記載のパワーステアリング装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態のパワーステアリング装置の全体構成を示す概要図である。このパワーステアリング装置は、たとえば車両に装着されて使用されるもので、ステアリング機構１における操舵を補助するためのものである。
【００１０】
ステアリング機構１には、ステアリングホイール２が備えられている。ステアリングホイール２にはステアリング軸３が連結されており、このステアリング軸３の先端部にはピニオンギア４が取り付けられている。ピニオンギア４は、車幅方向に延びたラックギア５に噛合している。ラックギア５には、タイロッド６を介してタイヤ７が取り付けられている。
【００１１】
ステアリングホイール２が操作され、その回転力がステアリング軸３に伝達されると、その先端部のピニオンギア４が回転し、これに伴ってラックギア５が車幅方向に移動する。その結果、ラックギア５の移動がタイロッド６に伝達され、タイヤ７の向きが変わる。
パワーステアリング装置には、操舵補助力を発生するためのパワーシリンダ２０が備えられている。パワーシリンダ２０は、ラック軸５に連結されたピストン２１と、このピストン２１によって形成される一対のシリンダ室２０ａ，２０ｂとを含む。シリンダ室２０ａ，２０ｂには、それぞれ破線で示すオイル供給路２２ａ，２２ｂを介して油圧制御弁２３が接続されている。
【００１２】
油圧制御弁２３は、破線で示すオイル循環路２４の途中に介装されている。オイル循環路２４は、リザーバタンク２５に貯留されている作動油がオイルポンプ２６で汲み出され、この汲み出された作動油がオイルポンプ２６から吐出された後再びリザーバタンク２５に戻る経路である。
オイルポンプ２６は、モータＭによって駆動制御される。オイルポンプ２６がモータＭによって駆動されている場合には作動油はオイル循環路２４を循環し、駆動されていない場合には作動油の循環は停止している。
【００１３】
油圧制御弁２３は、ステアリング軸３に取り付けられたトーションバー８のねじれ方向およびねじれ量、すなわちステアリング軸３に加えられるトルクの方向および大きさに応じて開度が変化する。これにより、作動油のパワーシリンダ２０への供給状態が変化する。
より具体的には、トーションバー８に一方方向にねじれが加わった場合には、作動油は、一方のオイル供給路を介してパワーシリンダ２０の一方のシリンダ室に供給される。トーションバー８に他方方向にねじれが加わった場合には、作動油は、他方のオイル供給路を介して他方のシリンダ室に供給される。トーションバー８にねじれがほとんど加わっていない場合には、油圧制御弁２３はいわば平衡状態となるから、作動油はパワーシリンダ２０へ供給されることはない。
【００１４】
パワーシリンダ２０のいずれかのシリンダ室に作動油が供給されると、ピストン２１が車幅方向に沿ういずれかの方向に移動する。これにより、操舵力が発生し、ラック軸５の移動が補助される。
モータＭの駆動は、電子制御ユニットＥＣＵによって制御される。電子制御ユニットＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有するマイクロコンピュータを含むものである。電子制御ユニットＥＣＵには、トルクセンサ２７および電流検出回路２８からそれぞれトルク信号Ｔおよび電流信号Ｉ_Mがそれぞれ与えられるようになっている。電子制御ユニットＥＣＵは、この与えられるトルク信号Ｔおよび電流信号Ｉ_Mに基づいて、モータＭを制御する。
【００１５】
トルクセンサ２７は、ステアリング軸３に取り付けられたトーションバー８に関連して設けられており、ステアリング軸３に加えられたトルクに比例し、かつトルクの方向に応じた符号のトルク信号Ｔを出力する。トルクセンサ２７には、ポテンショメータからなる機械的接点を有する形式のものや、非接触式トルクセンサなどのいずれの形式のものであっても適用することができる。
【００１６】
電流検出回路２８は、モータＭに関連して設けられており、モータＭの消費電流値に比例した電流信号Ｉ_Mを出力する。
モータＭの消費電流値は、図２に示すように、作動油の温度が低くなるに従って大きくなる。すなわち、作動油は、モータＭによって駆動されるオイルポンプ２６から油圧制御弁２３を介してパワーシリンダ２０に供給されるが、作動油の温度が低く、その粘性抵抗が高ければ、必要流量の作動油をパワーシリンダ２０に供給するのにオイルポンプ２６を大きな駆動力で駆動する必要がある。つまり、モータＭの負荷が大きくなるから、モータＭで消費される電流値も大きくなる。
【００１７】
図３は、電子制御ユニットＥＣＵによるモータＭの駆動制御を説明するためのフローチャートである。イグニッションスイッチ(IG)がオンされてエンジンが始動されると、これに応答して電子制御ユニットＥＣＵは、アシスト制御を開始する（ステップＳ１）。すなわち、モータＭの駆動を開始する。その結果、オイルポンプ２６が駆動され、作動油がオイル循環路２４を循環する。
【００１８】
エンジン始動後無条件にアシスト制御を開始するのは、特に低温時におけるエンジン始動直後の作動油の粘性抵抗を低下させるためである。
その後、電子制御ユニットＥＣＵは、トルクセンサ２７から与えられるトルク信号Ｔの絶対値が所定のしきい値Ｔ_TH（たとえばＴ_TH＝７(kgf・cm) ）以上であるか否かを判別する（ステップＳ２）。その結果、トルク信号の絶対値が上記しきい値Ｔ_TH以上であると判別された場合には、操舵が行われていると判断され、モータＭの駆動を継続する。このとき、トーションバー８にはいずれかの方向にねじれが加えられている。その結果、オイルポンプ２６が駆動されて作動油がオイル循環路２４を循環するとともに、油圧制御弁２３を介してパワーシリンダ２０に作動油が供給される。一方、トルク信号Ｔの絶対値が上記しきい値Ｔ_TH未満であると判別された場合には、操舵は行われていないと判断され、続けてモータＭの消費電流値に比例する電流信号Ｉ_Mが所定のしきい値Ｉ_TH（たとえばＩ_TH＝15(A)）以上であるか否かが判別される（ステップＳ３）。
【００１９】
その結果、電流信号Ｉ_Mが上記しきい値Ｉ_TH以上であると判別された場合には、作動油の粘性抵抗が高いと判断され、モータＭの駆動を継続する。その結果、オイルポンプ２６が駆動される。一方、操舵は行われていないのであるから、トーションバー８にはほとんどねじれは加えられていない。そのため、作動油はパワーシリンダ２０に供給されずにオイル循環路２４を循環する。一方、電流信号Ｉ_Mがしきい値Ｉ_TH未満であると判別された場合には、作動油の粘性抵抗は低いと判断され、モータＭを停止させ、アシスト制御を終了する（ステップＳ４）。
【００２０】
たとえば、冬などの低温時に車両のエンジンを始動させる場合、エンジン始動直後は、エンジンを暖めるためにアイドリングする場合が多く、この場合には、ステアリングホイール２は操舵されていない状態となる。すなわち、トルク信号Ｔはしきい値Ｔ_TH未満となっている。一方、低温時のエンジン始動直後は作動油の粘性抵抗は高くなっているから、エンジン始動後に駆動されるモータＭの消費電流値は高くなっている。すなわち、電流信号Ｉ_Mは、しきい値Ｉ_TH以上になっている。
【００２１】
したがって、トーションバー８にほとんどねじれが加えられていない状態でモータＭの駆動は継続される。その結果、作動油はパワーシリンダ２０に供給されずにオイル循環路２４を循環する。これにより、作動油の温度が上昇し、粘性抵抗が低下していく。そのため、アイドリング終了後に車両を走行させるときには、パワーステアリング装置を操舵補助を迅速に行える状態にしておくことができる。
【００２２】
なお、作動油の粘性抵抗が十分に低下すれば、モータＭの消費電流値も低下するから、操舵が行われていないことを条件に、モータＭは停止される。これにより、無駄な電力消費を防止できる。
その後、車両が走行され、たとえば操舵が行われずに長時間が経過した場合、モータＭは停止され続けているために、作動油は再び冷えて粘性抵抗が高くなる。
【００２３】
このような状態において操舵が行われると、トルク信号Ｔがしきい値Ｔ_TH以上に達し、モータＭの駆動が開始される。その後、操舵が解除された場合、低温時には作動油の粘性抵抗はまだ高い状態である場合が多く、モータＭの消費電流値も高いまま維持される。すなわち、電流信号Ｉ_Mはしきい値Ｉ_TH以上のまま推移し、しばらく経過してからしきい値Ｉ_TH未満に減少する。したがって、トーションバー８にほとんどねじれが加えられていない状態でモータＭの駆動が継続され、その後操舵が行われていないことを条件に停止される。すなわち、操舵解除後も作動油をオイル循環路２４に循環させ、粘性抵抗の低下が図られる。そのため、その後に操舵が再開されても、引っかかり感は発生せずに、操舵を円滑に行える。
【００２４】
以上のようにこの実施形態にかかるパワーステアリング装置によれば、作動油の粘性抵抗が相対的に高い場合には粘性抵抗が低くなるまでモータＭを駆動させているから、操舵を繰り返さなくても、引っかかり感がある状態を迅速に解消できる。そのため、操作性の良いパワーステアリング装置とすることができる。
この発明の実施の一形態の説明は以上のとおりであるが、この発明は上述の実施形態に限定されるものではない。たとえば上記実施形態では、操舵をトルクセンサ２７によって検知するようにしているが、たとえば舵角センサによって検知するようにしてもよく、その他種々のセンサを適用することできる。
【００２５】
その他、特許請求の範囲に記載された範囲内で種々の設計変更を施すことが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、作動油の粘性抵抗の程度に対応するモータの消費電流値がしきい値以上である場合には操舵が行われていなくてもモータの駆動を継続することとしているから、作動油の粘性抵抗を迅速に低下させることができる。そのため、操舵を繰り返さなくても、引っかかり感のある状態を迅速に解消できる。よって、操作性の良いパワーステアリング装置とすることができる。
【００２７】
また、操舵が行われていない場合におけるモータの駆動の継続を作動油の粘性抵抗が十分に低下するまでに限定できるから、無駄な電力の消費を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態のパワーステアリング装置の全体構成を示す概要図である。
【図２】モータの消費電流値と作動油の温度との対応関係を示すグラフである。
【図３】電子制御ユニットにおけるモータの駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ステアリング機構
２ステアリングホイール
２０パワーシリンダ
２６オイルポンプ
２７トルクセンサ
２８電流検出回路
ＥＣＵ電子制御ユニット
Ｉ_M 電流信号
Ｍモータ
Ｔトルク信号

Claims

モータによってオイルポンプを駆動して油圧を発生させ、この発生された油圧により操舵を補助するためのパワーステアリング装置であって、
操舵が行われていることを検知するための操舵検知手段と、
上記モータの消費電流値を検出するための電流検出手段と、
この電流検出手段で検出されたモータの消費電流値が予め定めるしきい値以上であるか否かを判別するための判別手段と、
上記操舵検知手段において操舵が行われていると検知された場合に上記モータを駆動させるとともに、上記モータの駆動後は、上記操舵検知手段によって操舵が検知されなくなっても、上記判別手段が上記モータの消費電流値が上記しきい値以上でないと判別するまで、上記モータの駆動を継続させ、上記操舵検知手段において操舵が行われていないと検知され、かつ上記判別手段において上記モータの消費電流値が上記しきい値未満であると判別された場合には、上記モータの駆動を停止させる制御手段とを含むことを特徴とするパワーステアリング装置。
上記制御手段は、当該パワーステアリング装置が装着された車両のエンジンが始動されると、これに応答して、無条件に上記モータの駆動を開始するものであることを特徴とする請求項１記載のパワーステアリング装置。