JP3742785B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
この発明は、パワーシリンダ側に導く流量を制御する流量制御弁を備えたパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７および図８に示した従来の装置は、特開２００１−１６３２３３に記載された流量制御弁Ｖである。
この流量制御弁ＶにはポンプＰを接続するとともに、スプール１は、その一端を一方のパイロット室２に臨ませ、他端を他方のパイロット室３に臨ませている。上記一方のパイロット室２は、ポンプポート４を介してポンプＰに常時連通している。また、他方のパイロット室３にはスプリング５を介在させている。このようにした両パイロット室２，３は、可変オリフィスａを介して、たがいに連通している。この可変オリフィスａは、ソレノイドＳＯＬに対するソレノイド電流指令値ＳＩに応じて開度を制御するが、この詳細は後で説明する。
【０００３】
すなわち、一方のパイロット室２は、流路６→可変オリフィスａ→流路７を経由してパワーシリンダ８を制御するステアリングバルブ９の流入側に連通している。また、他方のパイロット室３は、流路１０および流路７を介してステアリングバルブ９の流入側に連通している。
したがって、上記両パイロット室２，３は、可変オリフィスａを介して連通することになり、可変オリフィスａの上流側の圧力が一方のパイロット室２に作用し、下流側の圧力が他方のパイロット室３に作用することになる。
【０００４】
そして、スプール１は、一方のパイロット室２の作用力と、他方のパイロット室３の作用力とがバランスした位置を保つが、そのバランス位置において、前記ポンプポート４とタンクポート１１との開度が決められる。
今、エンジン等からなるポンプ駆動源１２が停止していると、ポンプポート４に圧油が供給されない。ポンプポート４に圧油が供給されなければ、両パイロット室２，３には圧力が発生しないので、スプール１はスプリング５の作用で図示のノーマル位置を保つ。
【０００５】
なお、図中符号１３はスプール１の先端に形成したスリットで、スプール１が図示の位置にあるときにも、このスリット１３を介して一方のパイロット室２が流路７に常時連通するようにしている。言い換えると、スプール１が図示の状態にあって、流路６を閉じているようなときにも、ポンプＰの吐出油が、このスリット１３を介して、ステアリングバルブ９側に供給されるようにしている。
【０００６】
このように微少流量であるが、ステアリングバルブ９側に圧油を供給するようにしたのは、装置全体の焼き付きの防止、キックバック等の外乱の防止、および応答性の確保を目的にしているからである。
【０００７】
そして、上記のノーマル状態からポンプＰが駆動して、ポンプポート４に圧油が供給されると、可変オリフィスａに流れができるので、そこに差圧が発生する。この差圧の作用で、両パイロット室２，３に圧力差が発生し、この圧力差に応じてスプール１がスプリング５に抗して移動し、上記バランス位置を保つ。
このようにスプール１がスプリング５に抗して移動することによって、タンクポート１１の開度を大きくするが、このときのタンクポート１１の開度に応じて、ステアリングバルブ９側に導かれる制御流量ＱＰと、タンクＴあるいはポンプＰに還流される戻り流量ＱＴの分配比が決まる。言い換えれば、タンクポート１１の開度に応じて制御流量ＱＰが決まることになる。
【０００８】
上記のように制御流量ＱＰが、スプール１の移動位置で決まるタンクポート１１の開度に応じて制御されるということは、結局は、可変オリフィスａの開度に応じて制御流量ＱＰが決まることになる。なぜなら、スプール１の移動位置は、両パイロット室２，３の圧力差で決まるとともに、この圧力差を決めているのが可変オリフィスａの開度だからである。
【０００９】
したがって、車速や操舵状況に応じて、制御流量ＱＰを制御するためには、可変オリフィスａの開度、すなわちソレノイドＳＯＬに対するソレノイド電流指令値ＳＩを制御すればよいことになる。
なぜなら、可変オリフィスａは、ソレノイドＳＯＬが非励磁状態のときにその開度を最少に保ち、励磁電流を大きくしていくにしたがってその開度を大きくするからである。
【００１０】
なお、前記ステアリングバルブ９は、図示していないステアリングホィールの入力トルク（操舵トルク）に応じて、パワーシリンダ８の圧力を制御するものである。例えば、操舵トルクが大きければ、パワーシリンダ８への供給量を大きくし、操舵トルクが小さければそれに応じてパワーシリンダ８の圧力を小さくするようにしている。この操舵トルクとステアリングバルブ９の切り換え量は、図示していないトーションバーなどのねじれ反力によって決まることになる。
【００１１】
上記のように操舵トルクが大きいときに、ステアリングバルブ９の切り換え量を大きくすれば、その分、パワーシリンダ８によるアシスト力が大きくなる。反対に、ステアリングバルブ９の切り換え量を小さくすれば、上記アシスト力は小さくなる。
そして、ピストンの移動速度によって決まるパワーシリンダ８の必要（要求）流量ＱＭと、流量制御弁Ｖで決められる制御流量ＱＰとをなるべく等しくすれば、ポンプＰ側のエネルギー損失を低く抑えることができる。なぜなら、ポンプＰ側のエネルギー損失は、制御流量ＱＰとパワーシリンダ８の要求流量ＱＭとの差によって発生するからである。
【００１２】
上記のように制御流量ＱＰを、パワーシリンダ８の要求流量ＱＭにできるだけ近づけるために、可変オリフィスａの開度を制御するのが、ソレノイドＳＯＬに対するソレノイド電流指令値ＳＩであり、このソレノイド電流指令値ＳＩを制御するのが、コントローラＣである。そして、このコントローラＣには、操舵角センサ１４と車速センサ１５とを接続し、これら両センサの出力信号に基づいて、ソレノイド電流指令値ＳＩを制御するようにしている。
【００１３】
なお、符号１６は、コントローラＣとソレノイドＳＯＬとの間に接続したソレノイドＳＯＬの駆動装置である。また、符号１７，１８は絞りであり、符号１９はリリーフ弁である。
【００１４】
上記コントローラＣには、上記操舵角センサ１４、車速センサ１５から操舵角信号Ｓθ、操舵角速度信号Ｓωおよび車速信号Ｓｖが入力される。
上記操舵角信号Ｓθは、操舵角センサ１４によって検出した操舵角に基づいて算出し、車速信号Ｓｖは、車速センサ１５によって検出した車速に基づいて算出している。また、操舵角速度信号Ｓωは、上記操舵角信号Ｓθを微分して算出したものである。ただし、この操舵角速度信号Ｓωは、操舵角速度センサを別に設けて、この操舵角速度センサによって直接求めてもよい。
【００１５】
上記コントローラＣは、操舵角信号Ｓθ、操舵角速度信号Ｓωおよび車速信号Ｓｖを基準にして、ソレノイドＳＯＬの励磁電流の基礎となるソレノイド電流指令値ＳＩを出力するが、以下にこのコントローラＣの作用について説明する。
操舵角信号Ｓθと電流指令値Ｉθとは、その操舵角信号Ｓθと制御流量ＱＰとの関係がリニアな特性になる理論値に基づいて決めている。また、操舵角速度信号Ｓωと電流指令値Ｉωとの関係も、操舵角速度信号Ｓωと制御流量ＱＰとがリニアな特性になる理論値に基づいて決めている。
【００１６】
ただし、電流指令値Ｉθおよび電流指令値Ｉωは、操舵角信号Ｓθおよび操舵角速度信号Ｓωが、ある設定値以上にならなければいずれもゼロを出力するようにしている。つまり、ステアリングホィールが中立あるいはその近傍にあるときには、上記電流指令値ＩθもＩωもゼロになるようにしている。つまり、その中立近傍に不感帯域を設けている。
【００１７】
また、上記電流指令値Ｉθ、Ｉωは、テーブル値としてコントローラＣにあらかじめ記憶させておいてもよいし、操舵角信号Ｓθあるいは操舵角速度信号Ｓωを基にして、その都度コントローラＣに演算させるようにしてもよい。
いずれにしても電流指令値Ｉθと電流指令値Ｉωとを決定したら、これら両者を加算する。
【００１８】
上記のようにして両電流指令値Ｉθ、Ｉωを加算したら、この加算値（Ｉθ＋Ｉω）に、車速信号Ｓｖに基づいた電流指令値Ｉｖを乗算する。
この車速信号Ｓｖに基づいた電流指令値Ｉｖは、車速が低速域では１を出力し、高速域ではゼロを出力する。また、低速域と高速域との間の中速域では、１からゼロまでの小数点以下の値を出力するようにしている。
【００１９】
したがって、上記加算値（Ｉθ＋Ｉω）に車速信号Ｓｖに基づいた電流指令値Ｉｖを乗算すれば、低速域では（Ｉθ＋Ｉω）がそのまま出力され、高速域では（Ｉθ＋Ｉω）がゼロになる。
また、中速域では、速度が上がれば上がるほどそれに反比例した値が出力されることになる。
上記のようにして、（Ｉθ＋Ｉω）×Ｉｖが決まったら、それにスタンバイ用の電流指令値Ｉｓを加算する。
【００２０】
このスタンバイ用の電流指令値Ｉｓは、可変オリフィスａのソレノイドＳＯＬに所定の電流を常に供給するためのものである。つまり、操舵角信号Ｓθ、操舵角速度信号Ｓωおよび車速信号Ｓｖに基づいた電流指令値が全てゼロの場合でも、電流指令値Ｉｓによってソレノイド電流指令値ＳＩが確保されるようにして、可変オリフィスａが一定の開度を保ち、所定のスタンバイ流量ＱＳがステアリングバルブ９側に常に供給されるようにしている。
【００２１】
一方、省エネという観点からすると、パワーシリンダ８およびステアリングバルブ９側の要求流量ＱＭがゼロなら、流量制御弁Ｖの制御流量ＱＰもゼロにするのが理想的である。つまり、制御流量ＱＰをゼロにするということは、ポンプＰの吐出量全量をタンクポート１１からポンプＰまたはタンクＴに還流させること意味する。そして、タンクポート１１からポンプＰまたはタンクＴに還流する流路は、本体Ｂ内にあって非常に短いので、その圧力損失がほとんどない。圧力損失がほとんどないので、ポンプＰの駆動トルクも最小に抑えられ、その分、省エネにつながることになる。
このような意味から、要求流量ＱＭがゼロのときに、制御流量ＱＰもゼロにするのが、省エネという観点からは有利になる。
【００２２】
それにもかかわらず、要求流量ＱＭがゼロのときでもスタンバイ流量ＱＳを確保しているのは、次の２つの理由からである。
【００２３】
▲１▼キックバック等の外乱やセルフアライニングトルクに対抗
タイヤに外乱やセルフアライニングトルク等による抗力が作用すると、それがパワーシリンダ８のロッドに作用する。もし、スタンバイ流量を確保しておかなければ、この外乱やセルフアライニングトルクによる抗力で、タイヤがふらついてしまう。しかし、スタンバイ流量を確保しておけば、たとえ上記抗力が作用したとしても、タイヤがふらついたりしない。すなわち、上記パワーシリンダ８のロッドには、ステアリングバルブ９を切り換えるためのピニオン等がかみ合っているので、上記抗力が作用すると、ステアリングバルブも切り換わって、その抗力に対抗する方向にスタンバイ流量を供給することになる。したがって、スタンバイ流量を確保しておけば、上記キックバックによる外乱やセルフアライニングトルクに対抗できることになる。
【００２４】
▲２▼応答性の確保
上記のようにスタンバイ流量ＱＳを確保しておけば、それが全然ないときよりも、目的の制御流量ＱＰに到達する時間が短くてすむ。この時間差が応答性になるので、結局、スタンバイ流量ＱＳを確保した方が、応答性を向上させることができる。
【００２５】
今、車速が低速域にある状態で操舵すれば、その時の操舵角θと操舵角速度ωによって、電流指令値ＩθとＩωとが決まる。そして、これら指令値を加算するとともに、この加算値（Ｉθ＋Ｉω）に車速ｖに応じた電流指令値Ｉｖ＝１を掛け合わせる。その乗算値である（Ｉθ＋Ｉω）に、スタンバイ流量を確保するための電流指令値Ｉｓをさらに加算する。
すなわち、低速域では、ソレノイド電流指令値ＳＩは、ＳＩ＝Ｉθ＋Ｉω＋Ｉｓということになる。
【００２６】
なお、上記のように操舵角θによる電流指令値Ｉθと、操舵角速度ωによる電流指令値Ｉωとを加算しているのは、次の理由からである。
第１の理由は、応答性を確保することである。つまり、パワーシリンダ８やステアリングバルブ９側の要求流量ＱＭに対して、常に、多めの制御流量ＱＭを供給している方が、パワーシリンダの応答性がよくなる。
【００２７】
第２の理由は、保舵時の安定を確保するためである。例えば、ステアリングバルブ９側の要求流量ＱＭを推定するには、操舵トルクに最も近似している操舵角速度ωを利用するのがよい。
したがって、理論的には、操舵角速度ωによる電流指令値Ｉωだけでも、それなりの制御が可能になる。しかし、操舵角速度ωは、ステアリングを操舵している最中にしか発生しない。例えば、ステアリングをある角度操舵して、その舵角の位置でステアリングを止めて保舵しているときには、操舵角速度ωはゼロになってしまう。
【００２８】
もし、上記のような保舵時に、制御流量ＱＰを確保できなければ、車両のセルフアライニングトルクや外力に対する保舵力が大きくなってしまう。
しかし、上記ように操舵角θをパラメータにしておけば、保舵時であっても操舵角θが保たれているので、電流指令値Ｉθを確保できる。したがって、この電流指令値Ｉθで保舵に必要なパワーを維持できることになる。
なお、上記操舵角θと操舵角速度ωとの関係は、低速域、中速域および高速域での走行中にもすべて同じようにあてはまることである。
【００２９】
また、低速域での走行中でも、直進走行時などでステアリングホィールを中立位置近傍に保っているときには、操舵角θによる電流指令値Ｉθおよび操舵角速度ωによる電流指令値Ｉωはゼロになってしまう。しかし、この場合にも、電流指令値Ｉｓだけは出力されるので、スタンバイ流量は必ず確保されることになるので、キックバック等による外乱にも対抗できる。しかも、スタンバイ流量を確保しているので、応答性も良好に保つことができる。
【００３０】
車速が高速域にあるときには、車速による電流指令値Ｉｖがゼロになる。この電流指令値Ｉｖがゼロになれば、（Ｉθ＋Ｉω）×Ｉｖ＝０となるので、制御流量ＱＰは、スタンバイ流量ＱＳだけとなり、ステアリング操作には大きな操舵トルクを必要とする。
そして、中速域での走行中には、その速度が上がるにつれて、車速による電流指令値Ｉｖが小さくなっていくので、それにともなって制御流量ＱＰも少なくなる。したがって、大きな操舵トルクを必要とすることになる。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにした従来のパワーステアリング装置では、ステアリングホィールを切ったままで、言い換えると操舵角を保ったままで車両を停止させたときには、電流指令値Ｉθが操舵角に応じた値を出力する。また、ステアリングホィールを切ったまま停止しているときには、操舵角速度ωによる電流指令値Ｉωはゼロであり、車速ｖによる電流指令値Ｉｖが１を出力することになる。
したがって、ステアリングホィールを切ったまま停止しているときには、操舵角に応じた電流指令値Ｉθが出力されることになる。
【００３２】
上記のように操舵角を保ったまま停止しているときに電流指令値Ｉθが出力されるということは、その分、ステアリングバルブ９に圧油が必要以上に供給されることになり、エネルギーロスになるという不具合があった。
なお、操舵角を保ったまま車両を停止させる状況としては、次の場合が考えられる。例えば、ステアリングホィールを切ったまま車庫入れを終了した場合で、少しの間エンジンを切らないでいるときや、走行中に車線を変更するためにステアリングホィールを切ったが、その瞬間に信号待ちで停止するときなどである。
【００３３】
この発明の目的は、保舵しながら停止あるいは微速走行状態にある場合のエネルギーロスをなくすことによって、さらに省エネに寄与するパワーステアリング装置を提供することである。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
この発明は次の装置を前提にしている。すなわち、パワーシリンダを制御するステアリングバルブと、このステアリングバルブの上流側に設けた可変オリフィスと、この可変オリフィスの開度を制御するソレノイドと、このソレノイドを駆動するソレノイド電流指令値ＳＩを制御するコントローラと、ポンプから供給される流量を、上記可変オリフィスの開度に応じてステアリングバルブに導く制御流量あるいはタンクまたはポンプに環流させる戻り流量に分配する流量制御弁とを備え、上記コントローラには、操舵角センサと車速センサとを接続し、上記操舵角センサからの操舵角信号Ｓθに応じた操舵角θを演算または記憶する一方、コントローラはこの操舵角θに応じた電流指令値Ｉθを記憶または演算するとともに、上記車速センサからの車速信号Ｓｖに応じた車速ｖを演算または記憶する一方、コントローラはこの車速ｖに応じた電流指令値Ｉｖを記憶または演算し、上記電流指令値Ｉθおよび電流指令値Ｉｖを基に可変オリフィスのソレノイド電流指令値ＳＩを制御する構成にしたパワーステアリング装置を前提にする。
【００３５】
第１の発明は、上記電流指令値Ｉθが、車速センサからの車速信号Ｓｖが設定極微速域以上の場合に対応する走行用電流指令値Ｉθ１と、上記車速信号Ｓｖがゼロまたは設定極微速域に対応する停車用電流指令値Ｉθ２とからなり、上記操舵角信号Ｓθに対する停車用電流指令値Ｉθ２の増加の割合を、操舵角信号Ｓθに対する走行用電流指令値Ｉθ１の増加の割合よりも小さくし、上記コントローラは、車速センサからの車速信号Ｓｖがゼロまたは設定極微速域にあるとき、可変オリフィスの開度が小さくなるようにソレノイド電流指令値ＳＩを制御する構成にしている。
上記のように車速信号Ｓｖがゼロまたは設定極微速域にあるときには、車両が停止しているか、微速走行中である。このような状況では、たとえステアリングホィールを切った状態にあっても、制御流量を必要としない。したがって、このような状態のときには、可変オリフィスの開度を極力小さくすることで、エネルギーロスを少なくすることができる。しかも、上記のように、操舵角信号Ｓθに対する停車用電流指令値Ｉθ２の増加の割合を、操舵角信号Ｓθに対する走行用電流指令値Ｉθ１の増加の割合よりも小さくすることによって、車速信号Ｓｖがゼロまたは設定極微速域にあるときの出力値を小さくすることができる。
【００３６】
第２の発明の走行用電流指令値Ｉθ１および停車用電流指令値Ｉθ２には、上記操舵角θがゼロまたはその近傍で電流指令値Ｉθがゼロとなる不感帯を設けるとともに、上記停車用電流指令値Ｉθ２の不感帯を走行用電流指令値Ｉθ１の不感帯よりも大きくし、上記コントローラは上記いずれかの電流指令値に基づいて、ソレノイド電流指令値ＳＩを制御する構成にしている。
【００３７】
上記のように停車用電流指令値Ｉθ１の不感帯を大きくすることによって、たとえステアリングホイールをきった状態においても、車速信号Ｓｖがゼロまたは設定極微速域にあるときの出力値を小さくすることができる。この出力値が小さくなったとき、可変オリフィスの開度も小さくなるようにした。
【００４２】
【発明の実施の形態】
図１に示した第１実施形態は、図７および図８に示した従来の装置に、車両が停止あるいは極微速走行状態の場合に対応する停車用電流指令値Ｉθ２を備え、可変オリフィスａの開度を小さくするための構成を付加したものである。この構成以外は、図７に示した従来の装置と同様なので、同一の構成要素については、同一符号を用いて説明し、その詳細を省略する。
【００４３】
図１に示したように、この第１実施形態では、走行用回路２０と、停車用回路２１とを備えるとともに、これら走行用回路２０と停車用回路２１とを切り換え手段２２によって切り換えるようにしている。
また、コントローラＣは車速信号Ｓｖに基づいて、切り換え手段２２を切り換える電流指令値Ｉｃを決定する。
【００４４】
上記コントローラＣは、車速信号Ｓｖが設定極微速域Ｖａ以上である場合には、車両が走行中であると判断し、ソレノイド電流指令値ＳＩが走行用回路２０から出力されるように切り換え手段２２を切り換える。
上記走行用回路２０は、従来の回路とほぼ同様である。すなわち、コントローラＣには、操舵角センサ１４、車速センサ１５から操舵角信号Ｓθ、操舵角速度信号Ｓωおよび車速信号Ｓｖが入力される。上記コントローラＣは、上記操舵角信号Ｓθに基づいて走行用電流指令値Ｉθ１を決定し、操舵角速度信号Ｓωに基づいて電流指令値Ｉωを決定する。そして、これら両者を加算する。両電流指令値Ｉθ１、Ｉωを加算したら、この加算値（Ｉθ１＋Ｉω）に、車速信号Ｓｖに基づいた電流指令値Ｉｖを乗算する。
上記のようにして、（Ｉθ１＋Ｉω）×Ｉｖが決まったら、それにスタンバイ用の電流指令値Ｉｓを加算する。そして、この｛（Ｉθ１＋Ｉω）×Ｉｖ｝＋Ｉｓをソレノイド電流指令値ＳＩとして出力するようにしている。
【００４５】
また、上記走行用電流指令値Ｉθ１は、図示のようなテーブルに基づいて出力されるようにしているが、このテーブル値において、操舵角信号Ｓθがある設定以上にならなければゼロを出力するような不感帯ｄ１を設けている。例えば、操舵角信号Ｓθが４．５°までを不感帯ｄ１としている。
【００４６】
一方、車速信号Ｓｖがゼロまたは設定極微速域Ｖａ内にある場合には、ソレノイド電流指令値ＳＩが停車用回路２１から出力されるように切り換え手段２２を切り換える。停車用回路２１は、操舵角センサ１４から入力された操舵角信号Ｓθだけに基づいた制御をおこなう。
すなわち、コントローラＣは、操舵角信号Ｓθに基づいて停車用電流指令値Ｉθ２を決定する。そして、この電流指令値Ｉθ２にスタンバイ用の電流指令値Ｉｓを加算する。この加算値Ｉθ２＋Ｉｓをソレノイド電流指令値ＳＩとして出力するようにしている。
【００４７】
上記停車用電流指令値Ｉθ２は、図示のような不感帯ｄ２を設けている。この不感帯ｄ２は、上記走行用電流指令値Ｉθ１の不感帯ｄ１よりも、大きくなるように設定している。
例えば、上記走行用回路２０の場合、操舵角θが４．５°までを不感帯ｄ１としているが、上記停止用回路２１の場合、操舵角θが９°までを不感帯ｄ２としている。
【００４８】
つまり、走行中にステアリングを操舵した場合には、不感帯ｄ１を小さく設定しているので、少しでも操舵されたときには、その操舵角信号Ｓθに応じたソレノイド電流指令値ＳＩを出力し、その応答性を確保するようにしている。
一方、停車中あるいは極微速走行中にステアリングを操舵した場合には、不感帯ｄ２を上記走行中の不感帯ｄ１よりも大きくした。したがって、上記不感帯ｄ２を大きくした分、ステアリングを大きく操舵しても、停車用電流指令値Ｉθ２はゼロを出力する。停車用電流指令値Ｉθ２がゼロになるので、ソレノイド電流指令値ＳＩはスタンバイ用の電流指令値Ｉｓだけになる。
したがって、上記停車中あるいは極微速走行中にステアリングホィールを切った状態に保っているときのエネルギーロスを最小限に抑えることができる。
【００４９】
なお、上記停止用回路２１によってソレノイド電流指令値ＳＩが出力されている場合であっても、車速センサ１５によって極微速域Ｖａ以上であることが確認されたときには、コントローラＣによって切り換え手段２２が走行用回路２０に切り換えられる。したがって、速やかに応答性の良好な操舵をおこなうことができる。
また、上記走行用回路２０によってソレノイド電流指令値ＳＩが出力されたときには、従来例と同様の効果を発揮することができる。
【００５０】
さらに、上記電流指令値Ｉθ１、Ｉθ２は、テーブル値としてコントローラＣにあらかじめ記憶させておいてもよいし、操舵角信号Ｓθを基にして、その都度コントローラＣに演算させるようにしてもよい。いずれにしても、その不感帯ｄ１，ｄ２を設定するとともに、走行用電流指令値Ｉθ１の不感帯ｄ１よりも停車用電流指令値Ｉθ２の不感帯ｄ２の方を大きくするようにしている。
【００５１】
また、上記第１実施形態の他の例として、図２に示したように、操舵角信号Ｓθに対する停車用電流指令値Ｉθ２の増加の割合ｒ２を、操舵角信号Ｓθに対する走行用電流指令値Ｉθ１の増加の割合ｒ１よりも小さくすることも考えられる。このように停車用電流指令値Ｉθ２の増加の割合ｒ２を小さくすることによって、車速ｖが極微速域Ｖａよりも小さい場合、ステアリングホィールの操舵角θが大きくなっても停車用電流指令値Ｉθ２を小さく抑えることができる。
上記停車用電流指令値Ｉθ２を小さくすることができるので、ソレノイド電流指令値ＳＩも小さくすることができ、エネルギーロスを最小限に抑えることができる。
【００５２】
さらに、上記操舵角信号Ｓθに対する停車用電流指令値Ｉθ２の増加の割合を小さくするとともに、その不感帯ｄ２を大きくすることも考えられる。このようにした場合には、より一層、極微速域でのエネルギーロスを抑えることができる。
【００５３】
図３には、この発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態では、次の２点で、第１の実施態様と相違させている。すなわち、第１の点は、操舵角信号Ｓθに基づいた走行用電流指令値Ｉθ１と、操舵角速度信号Ｓωに基づいた電流指令値Ｉωとを、実際の状況により近づけたことである。
第２の点は、操舵角信号Ｓθに基づいた走行用電流指令値Ｉθ１と、操舵角速度信号Ｓωに基づいた電流指令値Ｉωとを、第１実施形態のように加算するのではなく、いずれか大きい方の値を選択するようにしたことである。
【００５４】
第１実施形態との相違点である第１の点は、次のことを考慮している。ドライバーの操舵感覚を基にすれば、図４に示すように、操舵角θとそれによって特定される制御流量ＱＰとは、リニアな特性を維持するのが理想的である。
ところが、ソレノイド電流指令値ＳＩと、ソレノイドＳＯＬによる可変オリフィスａの開度で決まる制御流量ＱＰとは、図５に示すように、二乗特性に近いものになる。これは、可変オリフィスａを構成するポペットの形状とか、ソレノイドの性能とが相乗的に作用した結果である。
【００５５】
しかし、第１実施形態では、操舵角信号Ｓθによって走行用電流指令値Ｉθ１を求め、この走行用電流指令値Ｉθ１で制御流量ＱＰを特定しようとしているので、そのままだと、操舵角θと制御流量ＱＰとが、リニアな特性にならない。
そこで、この第２実施形態では、操舵角信号Ｓθによる走行用電流指令値Ｉθ１を、図３に示すように、制御流量ＱＰが最大流量に達するまでを、曲線状にしたものである。
【００５６】
ただし、この曲線を得るのに、例えば、操舵角θと制御流量ＱＰとが、図４に示すリニアな特性になるポイントを、実験によってプロットしていってもよいし、図５の曲線と図４の曲線を数式化し、図４の値を図５の値で除算して、θ＝ｆ（Ｉ）を求めてもよい。
なお、このことは、操舵角速度ωに関しても全く同じことがいえる。
【００５７】
このようにした第２実施形態によれば、操舵角θおよび操舵角速度ωと、制御流量ＱＰとがリニアな関係になるので、操舵感覚と出力とを一致させることができる。
なお、上記のように制御流量ＱＰと、操舵角θあるいは操舵角速度ωとの相対関係を、リニアな特性にする考え方は、前記した第１実施形態にも適用できること当然である。
【００５８】
また、前記した第２の相違点である操舵角信号Ｓθによる走行用電流指令値Ｉθ１と、操舵角速度信号Ｓωによる電流指令値Ｉωとのいずれか大きい方の値を選択するようにした理由を次に説明する。
例えば、第１実施形態では、走行用電流指令値Ｉθ１と電流指令値Ｉωとを加算していたが、このように指令値Ｉθ1とＩωとを加算すると、その値のふれ幅が大きくなってしまう。
【００５９】
例えば、第１実施形態のように、電流指令値Ｉθ1とＩωとを加算すると、そのグラフの曲線の中で、変化率が最も大きなところで、図６の斜線で示すような幅ができてしまう。例えば、図６におけるｘ点に注目すると、ｘ＝θ1＋ω１のときもあるし、ｘ＝θ2＋ω2のときもある。このように加算される個々の値が相違するにもかかわらず、ｘが同じ値になってしまうと、ドライバーの操舵感覚は同じなのに、電流指令値（Ｉθ1＋Ｉω）がｙ1、ｙ2の範囲で異なったものになる。
そのために、ドライバーの操舵感覚は同じなのに、出力が異なるという結果になってしまう。このような理由から、第１実施形態の場合には、操舵感が多少悪くなるということがあった。
【００６０】
そこで、この第２実施形態では、電流指令値Ｉθ1 またはＩωのうち、大きな方の値だけを選択するようにしたものである。このように一方の値だけを選択することによって、図６の斜線の部分で示したふれ幅を最小限に抑えることができる。
なお、電流指令値Ｉθ1またはＩωのうち、小さい値ではなく、大きな値を選択するようにしたのは、応答性を確保するためである。つまり、制御流量ＱＰが少ない場合よりも多めの方が、応答性がよいからである。
【００６１】
また、この第２実施形態では、車速ｖによる電流指令値Ｉｖをリミッターとして利用した点も、第１実施形態とは相違する。つまり、第１実施形態では、この電流指令値Ｉｖを、（Ｉθ1＋Ｉω）に積算していた。しかし、電流指令値Ｉｖを積算してしまうと、車速が高くなればなるほど、実質的に係数が小さくなる。係数が小さくなれば、グラフの傾きがそれだけ緩やかになる。傾きが緩やかになれば、応答性が悪くなる。
そこで、この第２実施形態では、上記のように車速による電流指令値Ｉｖをリミッターとして利用し、ソレノイド電流指令値ＳＩの傾きを一定に保つようにしたものである。
【００６２】
ただ、上記傾きの変化は、実際に、ほんのわずかなので、それを無視しても操舵感にそれほど大きな影響を及ぼさない。
したがって、この第２実施形態においても、車速ｖによる電流指令値Ｉｖを、いずれか大きい方の電流指令値Ｉθ1またはＩωに積算してもよい。
反対に、車速ｖによる電流指令値Ｉｖをリミッターとして利用することは、第１実施形態においてもそのまま適用することができる。
なお、この第２実施形態においても、走行用回路２０と、停車用回路２１とを備えるとともに、これら走行用回路２０と停車用回路２１とを切り換え手段２２を備え、コントローラＣは車速信号Ｓｖに基づいて、切り換え手段２２を切り換える電流指令値Ｉｃを決定することは第１実施形態と同様である。
【００６３】
【発明の効果】
第１及び第２の発明によれば、車両が停止、あるいは走行と判断されない程度の極微速域で動いていたりする状況では、ハンドル舵角に関係なくステアリングバルブに供給される流量を最小限に抑えられるので、その状況でのエネルギーロスがほとんどなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のコントローラの制御系を示す説明図である。
【図２】第１実施形態の他の例を示す説明図である。
【図３】第２実施形態のコントローラの制御系を示す説明図である。
【図４】操舵角と制御流量との関係を示したグラフである。
【図５】ソレノイド電流指令値と制御流量との関係を示したグラフである。
【図６】操舵角θと操舵角速度ωとを加算した値と、ソレノイド電流指令値とを加算した値との関係を示したグラフである。
【図７】従来の油圧回路図である。
【図８】従来のコントローラの制御系を示す説明図である。
【符号の説明】
８ パワーシリンダ
９ ステアリングバルブ
１４ 操舵角センサ
１５ 車速センサ
Ｖ 流量制御弁
Ｐ ポンプ
ＳＯＬ ソレノイド
Ｉθ 電流指令値
Ｉθ１ 電流指令値
Ｉθ２ 電流指令値
Ｉｖ 電流指令値
ａ 可変オリフィス
Ｃ コントローラ
Ｓθ 操舵角信号
Ｓｖ 車速信号
ｒ１ 操舵角信号に対する停車用電流指令値Ｉθ１の増加の割合
ｒ２ 操舵角信号に対する停車用電流指令値Ｉθ２の増加の割合
この発明は、パワーシリンダ側に導く流量を制御する流量制御弁を備えたパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７および図８に示した従来の装置は、特開２００１−１６３２３３に記載された流量制御弁Ｖである。
この流量制御弁ＶにはポンプＰを接続するとともに、スプール１は、その一端を一方のパイロット室２に臨ませ、他端を他方のパイロット室３に臨ませている。上記一方のパイロット室２は、ポンプポート４を介してポンプＰに常時連通している。また、他方のパイロット室３にはスプリング５を介在させている。このようにした両パイロット室２，３は、可変オリフィスａを介して、たがいに連通している。この可変オリフィスａは、ソレノイドＳＯＬに対するソレノイド電流指令値ＳＩに応じて開度を制御するが、この詳細は後で説明する。
【０００３】
すなわち、一方のパイロット室２は、流路６→可変オリフィスａ→流路７を経由してパワーシリンダ８を制御するステアリングバルブ９の流入側に連通している。また、他方のパイロット室３は、流路１０および流路７を介してステアリングバルブ９の流入側に連通している。
したがって、上記両パイロット室２，３は、可変オリフィスａを介して連通することになり、可変オリフィスａの上流側の圧力が一方のパイロット室２に作用し、下流側の圧力が他方のパイロット室３に作用することになる。
【０００４】
そして、スプール１は、一方のパイロット室２の作用力と、他方のパイロット室３の作用力とがバランスした位置を保つが、そのバランス位置において、前記ポンプポート４とタンクポート１１との開度が決められる。
今、エンジン等からなるポンプ駆動源１２が停止していると、ポンプポート４に圧油が供給されない。ポンプポート４に圧油が供給されなければ、両パイロット室２，３には圧力が発生しないので、スプール１はスプリング５の作用で図示のノーマル位置を保つ。
【０００５】
なお、図中符号１３はスプール１の先端に形成したスリットで、スプール１が図示の位置にあるときにも、このスリット１３を介して一方のパイロット室２が流路７に常時連通するようにしている。言い換えると、スプール１が図示の状態にあって、流路６を閉じているようなときにも、ポンプＰの吐出油が、このスリット１３を介して、ステアリングバルブ９側に供給されるようにしている。
【０００６】
このように微少流量であるが、ステアリングバルブ９側に圧油を供給するようにしたのは、装置全体の焼き付きの防止、キックバック等の外乱の防止、および応答性の確保を目的にしているからである。
【０００７】
そして、上記のノーマル状態からポンプＰが駆動して、ポンプポート４に圧油が供給されると、可変オリフィスａに流れができるので、そこに差圧が発生する。この差圧の作用で、両パイロット室２，３に圧力差が発生し、この圧力差に応じてスプール１がスプリング５に抗して移動し、上記バランス位置を保つ。
このようにスプール１がスプリング５に抗して移動することによって、タンクポート１１の開度を大きくするが、このときのタンクポート１１の開度に応じて、ステアリングバルブ９側に導かれる制御流量ＱＰと、タンクＴあるいはポンプＰに還流される戻り流量ＱＴの分配比が決まる。言い換えれば、タンクポート１１の開度に応じて制御流量ＱＰが決まることになる。
【０００８】
上記のように制御流量ＱＰが、スプール１の移動位置で決まるタンクポート１１の開度に応じて制御されるということは、結局は、可変オリフィスａの開度に応じて制御流量ＱＰが決まることになる。なぜなら、スプール１の移動位置は、両パイロット室２，３の圧力差で決まるとともに、この圧力差を決めているのが可変オリフィスａの開度だからである。
【０００９】
したがって、車速や操舵状況に応じて、制御流量ＱＰを制御するためには、可変オリフィスａの開度、すなわちソレノイドＳＯＬに対するソレノイド電流指令値ＳＩを制御すればよいことになる。
なぜなら、可変オリフィスａは、ソレノイドＳＯＬが非励磁状態のときにその開度を最少に保ち、励磁電流を大きくしていくにしたがってその開度を大きくするからである。
【００１０】
なお、前記ステアリングバルブ９は、図示していないステアリングホィールの入力トルク（操舵トルク）に応じて、パワーシリンダ８の圧力を制御するものである。例えば、操舵トルクが大きければ、パワーシリンダ８への供給量を大きくし、操舵トルクが小さければそれに応じてパワーシリンダ８の圧力を小さくするようにしている。この操舵トルクとステアリングバルブ９の切り換え量は、図示していないトーションバーなどのねじれ反力によって決まることになる。
【００１１】
上記のように操舵トルクが大きいときに、ステアリングバルブ９の切り換え量を大きくすれば、その分、パワーシリンダ８によるアシスト力が大きくなる。反対に、ステアリングバルブ９の切り換え量を小さくすれば、上記アシスト力は小さくなる。
そして、ピストンの移動速度によって決まるパワーシリンダ８の必要（要求）流量ＱＭと、流量制御弁Ｖで決められる制御流量ＱＰとをなるべく等しくすれば、ポンプＰ側のエネルギー損失を低く抑えることができる。なぜなら、ポンプＰ側のエネルギー損失は、制御流量ＱＰとパワーシリンダ８の要求流量ＱＭとの差によって発生するからである。
【００１２】
上記のように制御流量ＱＰを、パワーシリンダ８の要求流量ＱＭにできるだけ近づけるために、可変オリフィスａの開度を制御するのが、ソレノイドＳＯＬに対するソレノイド電流指令値ＳＩであり、このソレノイド電流指令値ＳＩを制御するのが、コントローラＣである。そして、このコントローラＣには、操舵角センサ１４と車速センサ１５とを接続し、これら両センサの出力信号に基づいて、ソレノイド電流指令値ＳＩを制御するようにしている。
【００１３】
なお、符号１６は、コントローラＣとソレノイドＳＯＬとの間に接続したソレノイドＳＯＬの駆動装置である。また、符号１７，１８は絞りであり、符号１９はリリーフ弁である。
【００１４】
上記コントローラＣには、上記操舵角センサ１４、車速センサ１５から操舵角信号Ｓθ、操舵角速度信号Ｓωおよび車速信号Ｓｖが入力される。
上記操舵角信号Ｓθは、操舵角センサ１４によって検出した操舵角に基づいて算出し、車速信号Ｓｖは、車速センサ１５によって検出した車速に基づいて算出している。また、操舵角速度信号Ｓωは、上記操舵角信号Ｓθを微分して算出したものである。ただし、この操舵角速度信号Ｓωは、操舵角速度センサを別に設けて、この操舵角速度センサによって直接求めてもよい。
【００１５】
上記コントローラＣは、操舵角信号Ｓθ、操舵角速度信号Ｓωおよび車速信号Ｓｖを基準にして、ソレノイドＳＯＬの励磁電流の基礎となるソレノイド電流指令値ＳＩを出力するが、以下にこのコントローラＣの作用について説明する。
操舵角信号Ｓθと電流指令値Ｉθとは、その操舵角信号Ｓθと制御流量ＱＰとの関係がリニアな特性になる理論値に基づいて決めている。また、操舵角速度信号Ｓωと電流指令値Ｉωとの関係も、操舵角速度信号Ｓωと制御流量ＱＰとがリニアな特性になる理論値に基づいて決めている。
【００１６】
ただし、電流指令値Ｉθおよび電流指令値Ｉωは、操舵角信号Ｓθおよび操舵角速度信号Ｓωが、ある設定値以上にならなければいずれもゼロを出力するようにしている。つまり、ステアリングホィールが中立あるいはその近傍にあるときには、上記電流指令値ＩθもＩωもゼロになるようにしている。つまり、その中立近傍に不感帯域を設けている。
【００１７】
また、上記電流指令値Ｉθ、Ｉωは、テーブル値としてコントローラＣにあらかじめ記憶させておいてもよいし、操舵角信号Ｓθあるいは操舵角速度信号Ｓωを基にして、その都度コントローラＣに演算させるようにしてもよい。
いずれにしても電流指令値Ｉθと電流指令値Ｉωとを決定したら、これら両者を加算する。
【００１８】
上記のようにして両電流指令値Ｉθ、Ｉωを加算したら、この加算値（Ｉθ＋Ｉω）に、車速信号Ｓｖに基づいた電流指令値Ｉｖを乗算する。
この車速信号Ｓｖに基づいた電流指令値Ｉｖは、車速が低速域では１を出力し、高速域ではゼロを出力する。また、低速域と高速域との間の中速域では、１からゼロまでの小数点以下の値を出力するようにしている。
【００１９】
したがって、上記加算値（Ｉθ＋Ｉω）に車速信号Ｓｖに基づいた電流指令値Ｉｖを乗算すれば、低速域では（Ｉθ＋Ｉω）がそのまま出力され、高速域では（Ｉθ＋Ｉω）がゼロになる。
また、中速域では、速度が上がれば上がるほどそれに反比例した値が出力されることになる。
上記のようにして、（Ｉθ＋Ｉω）×Ｉｖが決まったら、それにスタンバイ用の電流指令値Ｉｓを加算する。
【００２０】
このスタンバイ用の電流指令値Ｉｓは、可変オリフィスａのソレノイドＳＯＬに所定の電流を常に供給するためのものである。つまり、操舵角信号Ｓθ、操舵角速度信号Ｓωおよび車速信号Ｓｖに基づいた電流指令値が全てゼロの場合でも、電流指令値Ｉｓによってソレノイド電流指令値ＳＩが確保されるようにして、可変オリフィスａが一定の開度を保ち、所定のスタンバイ流量ＱＳがステアリングバルブ９側に常に供給されるようにしている。
【００２１】
一方、省エネという観点からすると、パワーシリンダ８およびステアリングバルブ９側の要求流量ＱＭがゼロなら、流量制御弁Ｖの制御流量ＱＰもゼロにするのが理想的である。つまり、制御流量ＱＰをゼロにするということは、ポンプＰの吐出量全量をタンクポート１１からポンプＰまたはタンクＴに還流させること意味する。そして、タンクポート１１からポンプＰまたはタンクＴに還流する流路は、本体Ｂ内にあって非常に短いので、その圧力損失がほとんどない。圧力損失がほとんどないので、ポンプＰの駆動トルクも最小に抑えられ、その分、省エネにつながることになる。
このような意味から、要求流量ＱＭがゼロのときに、制御流量ＱＰもゼロにするのが、省エネという観点からは有利になる。
【００２２】
それにもかかわらず、要求流量ＱＭがゼロのときでもスタンバイ流量ＱＳを確保しているのは、次の２つの理由からである。
【００２３】
▲１▼キックバック等の外乱やセルフアライニングトルクに対抗
タイヤに外乱やセルフアライニングトルク等による抗力が作用すると、それがパワーシリンダ８のロッドに作用する。もし、スタンバイ流量を確保しておかなければ、この外乱やセルフアライニングトルクによる抗力で、タイヤがふらついてしまう。しかし、スタンバイ流量を確保しておけば、たとえ上記抗力が作用したとしても、タイヤがふらついたりしない。すなわち、上記パワーシリンダ８のロッドには、ステアリングバルブ９を切り換えるためのピニオン等がかみ合っているので、上記抗力が作用すると、ステアリングバルブも切り換わって、その抗力に対抗する方向にスタンバイ流量を供給することになる。したがって、スタンバイ流量を確保しておけば、上記キックバックによる外乱やセルフアライニングトルクに対抗できることになる。
【００２４】
▲２▼応答性の確保
上記のようにスタンバイ流量ＱＳを確保しておけば、それが全然ないときよりも、目的の制御流量ＱＰに到達する時間が短くてすむ。この時間差が応答性になるので、結局、スタンバイ流量ＱＳを確保した方が、応答性を向上させることができる。
【００２５】
今、車速が低速域にある状態で操舵すれば、その時の操舵角θと操舵角速度ωによって、電流指令値ＩθとＩωとが決まる。そして、これら指令値を加算するとともに、この加算値（Ｉθ＋Ｉω）に車速ｖに応じた電流指令値Ｉｖ＝１を掛け合わせる。その乗算値である（Ｉθ＋Ｉω）に、スタンバイ流量を確保するための電流指令値Ｉｓをさらに加算する。
すなわち、低速域では、ソレノイド電流指令値ＳＩは、ＳＩ＝Ｉθ＋Ｉω＋Ｉｓということになる。
【００２６】
なお、上記のように操舵角θによる電流指令値Ｉθと、操舵角速度ωによる電流指令値Ｉωとを加算しているのは、次の理由からである。
第１の理由は、応答性を確保することである。つまり、パワーシリンダ８やステアリングバルブ９側の要求流量ＱＭに対して、常に、多めの制御流量ＱＭを供給している方が、パワーシリンダの応答性がよくなる。
【００２７】
第２の理由は、保舵時の安定を確保するためである。例えば、ステアリングバルブ９側の要求流量ＱＭを推定するには、操舵トルクに最も近似している操舵角速度ωを利用するのがよい。
したがって、理論的には、操舵角速度ωによる電流指令値Ｉωだけでも、それなりの制御が可能になる。しかし、操舵角速度ωは、ステアリングを操舵している最中にしか発生しない。例えば、ステアリングをある角度操舵して、その舵角の位置でステアリングを止めて保舵しているときには、操舵角速度ωはゼロになってしまう。
【００２８】
もし、上記のような保舵時に、制御流量ＱＰを確保できなければ、車両のセルフアライニングトルクや外力に対する保舵力が大きくなってしまう。
しかし、上記ように操舵角θをパラメータにしておけば、保舵時であっても操舵角θが保たれているので、電流指令値Ｉθを確保できる。したがって、この電流指令値Ｉθで保舵に必要なパワーを維持できることになる。
なお、上記操舵角θと操舵角速度ωとの関係は、低速域、中速域および高速域での走行中にもすべて同じようにあてはまることである。
【００２９】
また、低速域での走行中でも、直進走行時などでステアリングホィールを中立位置近傍に保っているときには、操舵角θによる電流指令値Ｉθおよび操舵角速度ωによる電流指令値Ｉωはゼロになってしまう。しかし、この場合にも、電流指令値Ｉｓだけは出力されるので、スタンバイ流量は必ず確保されることになるので、キックバック等による外乱にも対抗できる。しかも、スタンバイ流量を確保しているので、応答性も良好に保つことができる。
【００３０】
車速が高速域にあるときには、車速による電流指令値Ｉｖがゼロになる。この電流指令値Ｉｖがゼロになれば、（Ｉθ＋Ｉω）×Ｉｖ＝０となるので、制御流量ＱＰは、スタンバイ流量ＱＳだけとなり、ステアリング操作には大きな操舵トルクを必要とする。
そして、中速域での走行中には、その速度が上がるにつれて、車速による電流指令値Ｉｖが小さくなっていくので、それにともなって制御流量ＱＰも少なくなる。したがって、大きな操舵トルクを必要とすることになる。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにした従来のパワーステアリング装置では、ステアリングホィールを切ったままで、言い換えると操舵角を保ったままで車両を停止させたときには、電流指令値Ｉθが操舵角に応じた値を出力する。また、ステアリングホィールを切ったまま停止しているときには、操舵角速度ωによる電流指令値Ｉωはゼロであり、車速ｖによる電流指令値Ｉｖが１を出力することになる。
したがって、ステアリングホィールを切ったまま停止しているときには、操舵角に応じた電流指令値Ｉθが出力されることになる。
【００３２】
上記のように操舵角を保ったまま停止しているときに電流指令値Ｉθが出力されるということは、その分、ステアリングバルブ９に圧油が必要以上に供給されることになり、エネルギーロスになるという不具合があった。
なお、操舵角を保ったまま車両を停止させる状況としては、次の場合が考えられる。例えば、ステアリングホィールを切ったまま車庫入れを終了した場合で、少しの間エンジンを切らないでいるときや、走行中に車線を変更するためにステアリングホィールを切ったが、その瞬間に信号待ちで停止するときなどである。
【００３３】
この発明の目的は、保舵しながら停止あるいは微速走行状態にある場合のエネルギーロスをなくすことによって、さらに省エネに寄与するパワーステアリング装置を提供することである。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
この発明は次の装置を前提にしている。すなわち、パワーシリンダを制御するステアリングバルブと、このステアリングバルブの上流側に設けた可変オリフィスと、この可変オリフィスの開度を制御するソレノイドと、このソレノイドを駆動するソレノイド電流指令値ＳＩを制御するコントローラと、ポンプから供給される流量を、上記可変オリフィスの開度に応じてステアリングバルブに導く制御流量あるいはタンクまたはポンプに環流させる戻り流量に分配する流量制御弁とを備え、上記コントローラには、操舵角センサと車速センサとを接続し、上記操舵角センサからの操舵角信号Ｓθに応じた操舵角θを演算または記憶する一方、コントローラはこの操舵角θに応じた電流指令値Ｉθを記憶または演算するとともに、上記車速センサからの車速信号Ｓｖに応じた車速ｖを演算または記憶する一方、コントローラはこの車速ｖに応じた電流指令値Ｉｖを記憶または演算し、上記電流指令値Ｉθおよび電流指令値Ｉｖを基に可変オリフィスのソレノイド電流指令値ＳＩを制御する構成にしたパワーステアリング装置を前提にする。
【００３５】
第１の発明は、上記電流指令値Ｉθが、車速センサからの車速信号Ｓｖが設定極微速域以上の場合に対応する走行用電流指令値Ｉθ１と、上記車速信号Ｓｖがゼロまたは設定極微速域に対応する停車用電流指令値Ｉθ２とからなり、上記操舵角信号Ｓθに対する停車用電流指令値Ｉθ２の増加の割合を、操舵角信号Ｓθに対する走行用電流指令値Ｉθ１の増加の割合よりも小さくし、上記コントローラは、車速センサからの車速信号Ｓｖがゼロまたは設定極微速域にあるとき、可変オリフィスの開度が小さくなるようにソレノイド電流指令値ＳＩを制御する構成にしている。
上記のように車速信号Ｓｖがゼロまたは設定極微速域にあるときには、車両が停止しているか、微速走行中である。このような状況では、たとえステアリングホィールを切った状態にあっても、制御流量を必要としない。したがって、このような状態のときには、可変オリフィスの開度を極力小さくすることで、エネルギーロスを少なくすることができる。しかも、上記のように、操舵角信号Ｓθに対する停車用電流指令値Ｉθ２の増加の割合を、操舵角信号Ｓθに対する走行用電流指令値Ｉθ１の増加の割合よりも小さくすることによって、車速信号Ｓｖがゼロまたは設定極微速域にあるときの出力値を小さくすることができる。
【００３６】
第２の発明の走行用電流指令値Ｉθ１および停車用電流指令値Ｉθ２には、上記操舵角θがゼロまたはその近傍で電流指令値Ｉθがゼロとなる不感帯を設けるとともに、上記停車用電流指令値Ｉθ２の不感帯を走行用電流指令値Ｉθ１の不感帯よりも大きくし、上記コントローラは上記いずれかの電流指令値に基づいて、ソレノイド電流指令値ＳＩを制御する構成にしている。
【００３７】
上記のように停車用電流指令値Ｉθ１の不感帯を大きくすることによって、たとえステアリングホイールをきった状態においても、車速信号Ｓｖがゼロまたは設定極微速域にあるときの出力値を小さくすることができる。この出力値が小さくなったとき、可変オリフィスの開度も小さくなるようにした。
【００４２】
【発明の実施の形態】
図１に示した第１実施形態は、図７および図８に示した従来の装置に、車両が停止あるいは極微速走行状態の場合に対応する停車用電流指令値Ｉθ２を備え、可変オリフィスａの開度を小さくするための構成を付加したものである。この構成以外は、図７に示した従来の装置と同様なので、同一の構成要素については、同一符号を用いて説明し、その詳細を省略する。
【００４３】
図１に示したように、この第１実施形態では、走行用回路２０と、停車用回路２１とを備えるとともに、これら走行用回路２０と停車用回路２１とを切り換え手段２２によって切り換えるようにしている。
また、コントローラＣは車速信号Ｓｖに基づいて、切り換え手段２２を切り換える電流指令値Ｉｃを決定する。
【００４４】
上記コントローラＣは、車速信号Ｓｖが設定極微速域Ｖａ以上である場合には、車両が走行中であると判断し、ソレノイド電流指令値ＳＩが走行用回路２０から出力されるように切り換え手段２２を切り換える。
上記走行用回路２０は、従来の回路とほぼ同様である。すなわち、コントローラＣには、操舵角センサ１４、車速センサ１５から操舵角信号Ｓθ、操舵角速度信号Ｓωおよび車速信号Ｓｖが入力される。上記コントローラＣは、上記操舵角信号Ｓθに基づいて走行用電流指令値Ｉθ１を決定し、操舵角速度信号Ｓωに基づいて電流指令値Ｉωを決定する。そして、これら両者を加算する。両電流指令値Ｉθ１、Ｉωを加算したら、この加算値（Ｉθ１＋Ｉω）に、車速信号Ｓｖに基づいた電流指令値Ｉｖを乗算する。
上記のようにして、（Ｉθ１＋Ｉω）×Ｉｖが決まったら、それにスタンバイ用の電流指令値Ｉｓを加算する。そして、この｛（Ｉθ１＋Ｉω）×Ｉｖ｝＋Ｉｓをソレノイド電流指令値ＳＩとして出力するようにしている。
【００４５】
また、上記走行用電流指令値Ｉθ１は、図示のようなテーブルに基づいて出力されるようにしているが、このテーブル値において、操舵角信号Ｓθがある設定以上にならなければゼロを出力するような不感帯ｄ１を設けている。例えば、操舵角信号Ｓθが４．５°までを不感帯ｄ１としている。
【００４６】
一方、車速信号Ｓｖがゼロまたは設定極微速域Ｖａ内にある場合には、ソレノイド電流指令値ＳＩが停車用回路２１から出力されるように切り換え手段２２を切り換える。停車用回路２１は、操舵角センサ１４から入力された操舵角信号Ｓθだけに基づいた制御をおこなう。
すなわち、コントローラＣは、操舵角信号Ｓθに基づいて停車用電流指令値Ｉθ２を決定する。そして、この電流指令値Ｉθ２にスタンバイ用の電流指令値Ｉｓを加算する。この加算値Ｉθ２＋Ｉｓをソレノイド電流指令値ＳＩとして出力するようにしている。
【００４７】
上記停車用電流指令値Ｉθ２は、図示のような不感帯ｄ２を設けている。この不感帯ｄ２は、上記走行用電流指令値Ｉθ１の不感帯ｄ１よりも、大きくなるように設定している。
例えば、上記走行用回路２０の場合、操舵角θが４．５°までを不感帯ｄ１としているが、上記停止用回路２１の場合、操舵角θが９°までを不感帯ｄ２としている。
【００４８】
つまり、走行中にステアリングを操舵した場合には、不感帯ｄ１を小さく設定しているので、少しでも操舵されたときには、その操舵角信号Ｓθに応じたソレノイド電流指令値ＳＩを出力し、その応答性を確保するようにしている。
一方、停車中あるいは極微速走行中にステアリングを操舵した場合には、不感帯ｄ２を上記走行中の不感帯ｄ１よりも大きくした。したがって、上記不感帯ｄ２を大きくした分、ステアリングを大きく操舵しても、停車用電流指令値Ｉθ２はゼロを出力する。停車用電流指令値Ｉθ２がゼロになるので、ソレノイド電流指令値ＳＩはスタンバイ用の電流指令値Ｉｓだけになる。
したがって、上記停車中あるいは極微速走行中にステアリングホィールを切った状態に保っているときのエネルギーロスを最小限に抑えることができる。
【００４９】
なお、上記停止用回路２１によってソレノイド電流指令値ＳＩが出力されている場合であっても、車速センサ１５によって極微速域Ｖａ以上であることが確認されたときには、コントローラＣによって切り換え手段２２が走行用回路２０に切り換えられる。したがって、速やかに応答性の良好な操舵をおこなうことができる。
また、上記走行用回路２０によってソレノイド電流指令値ＳＩが出力されたときには、従来例と同様の効果を発揮することができる。
【００５０】
さらに、上記電流指令値Ｉθ１、Ｉθ２は、テーブル値としてコントローラＣにあらかじめ記憶させておいてもよいし、操舵角信号Ｓθを基にして、その都度コントローラＣに演算させるようにしてもよい。いずれにしても、その不感帯ｄ１，ｄ２を設定するとともに、走行用電流指令値Ｉθ１の不感帯ｄ１よりも停車用電流指令値Ｉθ２の不感帯ｄ２の方を大きくするようにしている。
【００５１】
また、上記第１実施形態の他の例として、図２に示したように、操舵角信号Ｓθに対する停車用電流指令値Ｉθ２の増加の割合ｒ２を、操舵角信号Ｓθに対する走行用電流指令値Ｉθ１の増加の割合ｒ１よりも小さくすることも考えられる。このように停車用電流指令値Ｉθ２の増加の割合ｒ２を小さくすることによって、車速ｖが極微速域Ｖａよりも小さい場合、ステアリングホィールの操舵角θが大きくなっても停車用電流指令値Ｉθ２を小さく抑えることができる。
上記停車用電流指令値Ｉθ２を小さくすることができるので、ソレノイド電流指令値ＳＩも小さくすることができ、エネルギーロスを最小限に抑えることができる。
【００５２】
さらに、上記操舵角信号Ｓθに対する停車用電流指令値Ｉθ２の増加の割合を小さくするとともに、その不感帯ｄ２を大きくすることも考えられる。このようにした場合には、より一層、極微速域でのエネルギーロスを抑えることができる。
【００５３】
図３には、この発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態では、次の２点で、第１の実施態様と相違させている。すなわち、第１の点は、操舵角信号Ｓθに基づいた走行用電流指令値Ｉθ１と、操舵角速度信号Ｓωに基づいた電流指令値Ｉωとを、実際の状況により近づけたことである。
第２の点は、操舵角信号Ｓθに基づいた走行用電流指令値Ｉθ１と、操舵角速度信号Ｓωに基づいた電流指令値Ｉωとを、第１実施形態のように加算するのではなく、いずれか大きい方の値を選択するようにしたことである。
【００５４】
第１実施形態との相違点である第１の点は、次のことを考慮している。ドライバーの操舵感覚を基にすれば、図４に示すように、操舵角θとそれによって特定される制御流量ＱＰとは、リニアな特性を維持するのが理想的である。
ところが、ソレノイド電流指令値ＳＩと、ソレノイドＳＯＬによる可変オリフィスａの開度で決まる制御流量ＱＰとは、図５に示すように、二乗特性に近いものになる。これは、可変オリフィスａを構成するポペットの形状とか、ソレノイドの性能とが相乗的に作用した結果である。
【００５５】
しかし、第１実施形態では、操舵角信号Ｓθによって走行用電流指令値Ｉθ１を求め、この走行用電流指令値Ｉθ１で制御流量ＱＰを特定しようとしているので、そのままだと、操舵角θと制御流量ＱＰとが、リニアな特性にならない。
そこで、この第２実施形態では、操舵角信号Ｓθによる走行用電流指令値Ｉθ１を、図３に示すように、制御流量ＱＰが最大流量に達するまでを、曲線状にしたものである。
【００５６】
ただし、この曲線を得るのに、例えば、操舵角θと制御流量ＱＰとが、図４に示すリニアな特性になるポイントを、実験によってプロットしていってもよいし、図５の曲線と図４の曲線を数式化し、図４の値を図５の値で除算して、θ＝ｆ（Ｉ）を求めてもよい。
なお、このことは、操舵角速度ωに関しても全く同じことがいえる。
【００５７】
このようにした第２実施形態によれば、操舵角θおよび操舵角速度ωと、制御流量ＱＰとがリニアな関係になるので、操舵感覚と出力とを一致させることができる。
なお、上記のように制御流量ＱＰと、操舵角θあるいは操舵角速度ωとの相対関係を、リニアな特性にする考え方は、前記した第１実施形態にも適用できること当然である。
【００５８】
また、前記した第２の相違点である操舵角信号Ｓθによる走行用電流指令値Ｉθ１と、操舵角速度信号Ｓωによる電流指令値Ｉωとのいずれか大きい方の値を選択するようにした理由を次に説明する。
例えば、第１実施形態では、走行用電流指令値Ｉθ１と電流指令値Ｉωとを加算していたが、このように指令値Ｉθ1とＩωとを加算すると、その値のふれ幅が大きくなってしまう。
【００５９】
例えば、第１実施形態のように、電流指令値Ｉθ1とＩωとを加算すると、そのグラフの曲線の中で、変化率が最も大きなところで、図６の斜線で示すような幅ができてしまう。例えば、図６におけるｘ点に注目すると、ｘ＝θ1＋ω１のときもあるし、ｘ＝θ2＋ω2のときもある。このように加算される個々の値が相違するにもかかわらず、ｘが同じ値になってしまうと、ドライバーの操舵感覚は同じなのに、電流指令値（Ｉθ1＋Ｉω）がｙ1、ｙ2の範囲で異なったものになる。
そのために、ドライバーの操舵感覚は同じなのに、出力が異なるという結果になってしまう。このような理由から、第１実施形態の場合には、操舵感が多少悪くなるということがあった。
【００６０】
そこで、この第２実施形態では、電流指令値Ｉθ1 またはＩωのうち、大きな方の値だけを選択するようにしたものである。このように一方の値だけを選択することによって、図６の斜線の部分で示したふれ幅を最小限に抑えることができる。
なお、電流指令値Ｉθ1またはＩωのうち、小さい値ではなく、大きな値を選択するようにしたのは、応答性を確保するためである。つまり、制御流量ＱＰが少ない場合よりも多めの方が、応答性がよいからである。
【００６１】
また、この第２実施形態では、車速ｖによる電流指令値Ｉｖをリミッターとして利用した点も、第１実施形態とは相違する。つまり、第１実施形態では、この電流指令値Ｉｖを、（Ｉθ1＋Ｉω）に積算していた。しかし、電流指令値Ｉｖを積算してしまうと、車速が高くなればなるほど、実質的に係数が小さくなる。係数が小さくなれば、グラフの傾きがそれだけ緩やかになる。傾きが緩やかになれば、応答性が悪くなる。
そこで、この第２実施形態では、上記のように車速による電流指令値Ｉｖをリミッターとして利用し、ソレノイド電流指令値ＳＩの傾きを一定に保つようにしたものである。
【００６２】
ただ、上記傾きの変化は、実際に、ほんのわずかなので、それを無視しても操舵感にそれほど大きな影響を及ぼさない。
したがって、この第２実施形態においても、車速ｖによる電流指令値Ｉｖを、いずれか大きい方の電流指令値Ｉθ1またはＩωに積算してもよい。
反対に、車速ｖによる電流指令値Ｉｖをリミッターとして利用することは、第１実施形態においてもそのまま適用することができる。
なお、この第２実施形態においても、走行用回路２０と、停車用回路２１とを備えるとともに、これら走行用回路２０と停車用回路２１とを切り換え手段２２を備え、コントローラＣは車速信号Ｓｖに基づいて、切り換え手段２２を切り換える電流指令値Ｉｃを決定することは第１実施形態と同様である。
【００６３】
【発明の効果】
第１及び第２の発明によれば、車両が停止、あるいは走行と判断されない程度の極微速域で動いていたりする状況では、ハンドル舵角に関係なくステアリングバルブに供給される流量を最小限に抑えられるので、その状況でのエネルギーロスがほとんどなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のコントローラの制御系を示す説明図である。
【図２】第１実施形態の他の例を示す説明図である。
【図３】第２実施形態のコントローラの制御系を示す説明図である。
【図４】操舵角と制御流量との関係を示したグラフである。
【図５】ソレノイド電流指令値と制御流量との関係を示したグラフである。
【図６】操舵角θと操舵角速度ωとを加算した値と、ソレノイド電流指令値とを加算した値との関係を示したグラフである。
【図７】従来の油圧回路図である。
【図８】従来のコントローラの制御系を示す説明図である。
【符号の説明】
８ パワーシリンダ
９ ステアリングバルブ
１４ 操舵角センサ
１５ 車速センサ
Ｖ 流量制御弁
Ｐ ポンプ
ＳＯＬ ソレノイド
Ｉθ 電流指令値
Ｉθ１ 電流指令値
Ｉθ２ 電流指令値
Ｉｖ 電流指令値
ａ 可変オリフィス
Ｃ コントローラ
Ｓθ 操舵角信号
Ｓｖ 車速信号
ｒ１ 操舵角信号に対する停車用電流指令値Ｉθ１の増加の割合
ｒ２ 操舵角信号に対する停車用電流指令値Ｉθ２の増加の割合
Claims (2)
- パワーシリンダを制御するステアリングバルブと、このステアリングバルブの上流側に設けた可変オリフィスと、この可変オリフィスの開度を制御するソレノイドと、このソレノイドを駆動するソレノイド電流指令値ＳＩを制御するコントローラと、ポンプから供給される流量を、上記可変オリフィスの開度に応じてステアリングバルブに導く制御流量あるいはタンクまたはポンプに環流させる戻り流量に分配する流量制御弁とを備え、上記コントローラには、操舵角センサと車速センサとを接続し、上記操舵角センサからの操舵角信号Ｓθに応じた操舵角θを演算または記憶する一方、コントローラはこの操舵角θに応じた電流指令値Ｉθを記憶または演算するとともに、上記車速センサからの車速信号Ｓｖに応じた車速ｖを演算または記憶する一方、コントローラはこの車速ｖに応じた電流指令値Ｉｖを記憶または演算し、上記電流指令値Ｉθおよび電流指令値Ｉｖを基に可変オリフィスのソレノイド電流指令値ＳＩを制御する構成にしたパワーステアリング装置において、上記電流指令値Ｉθは、車速センサからの車速信号Ｓｖが設定極微速域以上の場合に対応する走行用電流指令値Ｉθ１と、上記車速信号Ｓｖがゼロまたは設定極微速域に対応する停車用電流指令値Ｉθ２とからなり、上記操舵角信号Ｓθに対する停車用電流指令値Ｉθ２の増加の割合を、操舵角信号Ｓθに対する走行用電流指令値Ｉθ１の増加の割合よりも小さくし、上記コントローラは、車速センサからの車速信号Ｓｖがゼロまたは設定極微速域にあるとき、可変オリフィスの開度が小さくなるようにソレノイド電流指令値ＳＩを制御する構成にしたパワーステアリング装置。
- 上記走行用電流指令値Ｉθ１および停車用電流指令値Ｉθ２には、上記操舵角θがゼロまたはその近傍で電流指令値Ｉθがゼロとなる不感帯を設けるとともに、上記停車用電流指令値Ｉθ２の不感帯を走行用電流指令値Ｉθ１の不感帯よりも大きくし、コントローラは上記いずれかの電流指令値に基づいて、ソレノイド電流指令値ＳＩを制御する構成にした請求項１記載のパワーステアリング装置。
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