JP3745119B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータにより駆動されるポンプの発生油圧によりステアリング機構に操舵補助力を与えるパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ステアリング機構に結合されたパワーシリンダにオイルポンプからの作動油を供給することによって、ステアリングホイールの操作を補助するパワーステアリング装置が用いられている。オイルポンプは、電動モータによって駆動され、その回転数に応じた操舵補助力がパワーシリンダから発生される。ステアリングが切り込まれていない状態では操舵補助力を要しないから、ステアリングが舵角中点近傍にある直進操舵状態においては、電動モータを停止させ、一定値以上の舵角変化が検出されたことに応答して電動モータを起動するようにして、いわゆるストップ・アンド・ゴー制御が行われている。
【０００３】
また、車速が大きいほど操舵補助の必要性が少なくなることから、高速走行時には大きな舵角変化が検出されたことに応答してモータを起動し、低速走行時および停止時にはわずかな舵角変化に応答してモータを起動するように、いわゆる車速感応制御が行われる場合もある。これにより、とくに、低速走行時におけるキャッチアップ（引っかかり感）が低減される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構成では、車速情報を用いることによって車両の停止状態を識別できるから、とくに良好な応答性が必要とされる据え切りの際には、電動モータを速やかに起動させることができる。しかし、車速情報を用いているため、たとえば、車輪速センサからの信号の取り込みや、その信号の処理のための回路が必要であり、構成が複雑になるという難点がある。
【０００５】
また、たとえば、危険を回避するために急ブレーキをかけた場合には、操舵輪である前輪の車軸に大きな荷重がかかるから、高速走行時であっても操舵補助が必要である。ところが、急ブレーキをかけたときに、もしも車両が比較的高速に走行していると、上述の車速感応制御のために、電動モータの起動が遅れ、操舵補助の応答が遅れる場合がある。これにより、十分な操舵補助力が得られず、緊急回避のための急操舵に支障を来すおそれがある。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、操舵補助の応答性を向上したパワーステアリング装置を提供することである。
【０００７】
この発明の具体的な目的は、ブレーキ操作情報を利用することによって、良好な応答性で操舵補助を行うことができるパワーステアリング装置を提供することである。
【０００８】
また、この発明の他の具体的な目的は、アンチロックブレーキシステムからの信号を利用することによって、制動時における操舵補助の良好な応答性を実現したパワーステアリング装置を提供することである。
【０００９】
この発明のさらに他の具体的な目的は、路面状態が悪い場合に速やかに操舵補助力を発生させ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である。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、ブレーキを有する車両に搭載されて用いられ、電動モータにより駆動されるポンプの発生油圧によって操舵補助力を発生させるパワーステアリング装置であって、車両のブレーキの操作の有無を検出するブレーキ操作検出手段（１２）と、このブレーキ操作検出手段がブレーキの操作を検出しない場合に、第１の起動条件（起動条件１）を選択し、上記ブレーキ操作検出手段がブレーキの操作を検出した場合に、上記第１の起動条件よりも起動感度が高くなるように設定された第２の起動条件（起動条件２）を選択する起動条件選択手段（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）と、この起動条件選択手段によって選択された起動条件が満たされたことに応答して電動モータを起動するモータ起動制御手段（Ｓ５，Ｓ６）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。
【００１１】
なお、括弧内は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じである。
【００１２】
上記の構成によれば、ブレーキが操作された場合には、起動感度が高い起動条件が選択されるので、ブレーキ操作時には、速やかに電動モータを起動させることができる。これにより、急制動時や据え切り時には、良好な応答性で操舵補助力を発生させることができる。
【００１３】
なお、請求項１の発明においては、車速情報を用いないことが好ましい。これにより、車速の検出に関連する構成を省くことができるので、全体の構成を簡素化することができる。しかも、車速情報がなくとも、据え切り時には、電動モータを良好な応答性で起動させることができるので、操舵フィーリングが悪化することもない。
【００１４】
請求項２記載の発明は、アンチロックブレーキシステム（１００）を有する車両に搭載されて用いられ、電動モータにより駆動されるポンプの発生油圧によって操舵補助力を発生させるパワーステアリング装置であって、アンチロックブレーキシステムが作動中か否かを検出するＡＢＳ作動検出手段（３０，Ｓ１５）と、このＡＢＳ作動検出手段によって、アンチロックブレーキシステムが作動中であることが検出されたことに応答して上記電動モータを起動するモータ起動制御手段（Ｓ１５，Ｓ１６）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。
【００１５】
この構成によれば、アンチロックブレーキシステムが作動すると、電動モータが起動されるので、急制動時には、速やかに操舵補助力を発生させることができる。これにより、緊急回避のための操舵を良好に行える。
請求項３記載の発明は、電動モータにより駆動されるポンプの発生油圧によって操舵補助力を発生させるパワーステアリング装置であって、車両の鉛直方向の加速度を検出する鉛直加速度検出手段（Ｇ）と、この鉛直加速度検出手段により検出された車両の鉛直方向の加速度が予め定めた基準値を超える場合に、上記電動モータを起動するモータ起動制御手段（Ｓ２５，Ｓ２３）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。
【００１６】
なお、上記基準値は、路面からの逆入力を打ち消すためのステアリング操作が必要となる場合の最小の鉛直加速度値に設定されることが好ましい。さらに、上記鉛直加速度検出手段は、路面からの逆入力を反映するように上記加速度を検出するものであることが好ましい。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、路面からの逆入力が生じる状況下において、電動モータを起動させることができる。これにより、路面からの逆入力を打ち消すための操舵が容易になり、良好な操舵フィーリングが得られる。
【００１８】
なお、請求項２および請求項３の発明は、個々に請求項１の発明と組み合わせられてもよく、また、両方が請求項１の発明と組み合わせられてもよい。また、請求項２の発明と請求項３の発明とが組み合わせられてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下では、本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。
【００２０】
図１は、この発明の一実施形態に係るパワーステアリング装置の基本的な構成を示す概念図である。このパワーステアリング装置は、車両のステアリング機構１に関連して設けられ、このステアリング機構１に操舵補助力を与えるためのものである。
【００２１】
ステアリング機構１は、ドライバによって操作されるステアリングホイール２と、このステアリングホイール２に連結されたステアリング軸３と、ステアリング軸３の先端部に設けられたピニオンギア４と、このピニオンギア４に噛合するラックギア部５ａを有し、車両の左右方向に延びたラック軸５とを有している。ラック軸５の両端にはタイロッド６がそれぞれ結合されており、このタイロッド６は、それぞれ、操舵輪としての前左右輪ＦＬ，ＦＲを支持するナックルアーム７に結合されている。ナックルアーム７は、キングピン８まわりに回動自在に設けられている。
【００２２】
この構成により、ステアリングホイール２が操作されてステアリング軸３が回転されると、この回転がピニオンギア４およびラック軸５によって車両の左右方向に沿う直線運動に変換される。この直線運動は、ナックルアーム７のキングピン８まわりの回動に変換され、これによって、前左右輪ＦＬ，ＦＲの転舵が達成される。
【００２３】
ステアリング軸３の途中部には、ステアリングホイール２に加えられた操舵トルクの方向および大きさに応じてねじれを生じるトーションバー９と、このトーションバー９のねじれの方向および大きさに応じて開度が変化する油圧制御弁２３とが介装されている。この油圧制御弁２３は、ステアリング機構１に操舵補助力を与えるパワーシリンダ２０に接続されている。パワーシリンダ２０は、ラック軸５に一体的に設けられたピストン２１と、このピストン２１によって区画された一対のシリンダ室２０ａ，２０ｂとを有しており、シリンダ室２０ａ，２０ｂは、それぞれ、オイル供給／帰還路２２ａ，２２ｂを介して、油圧制御弁２３に接続されている。
【００２４】
油圧制御弁２３は、さらに、リザーバタンク２５およびオイルポンプ２６を通るオイル循環路２４の途中部に介装されている。オイルポンプ２６は、モータ２７によって駆動され、リザーバタンク２５に貯留されている作動油をくみ出して油圧制御弁２３に供給する。余剰分の作動油は、油圧制御弁２３からオイル循環路２４を介してリザーバタンク２５に帰還される。
【００２５】
油圧制御弁２３は、トーションバー９に一方方向のねじれが加わった場合には、オイル供給／帰還路２２ａ，２２ｂのうちの一方を介してパワーシリンダ２０のシリンダ室２０ａ，２０ｂのうちの一方に作動油を供給する。また、トーションバー９に他方方向のねじれが加えられた場合には、オイル供給／帰還路２２ａ，２２ｂのうちの他方を介してシリンダ室２０ａ，２０ｂのうちの他方に作動油を供給する。トーションバー９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り、作動油はパワーシリンダ２０に供給されることなく、オイル循環路２４を循環する。
【００２６】
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が車幅方向に沿って移動する。これにより、ラック軸５に操舵補助力が作用することになる。
【００２７】
操舵補助力の大きさは、オイルポンプ２６を作動させる電動モータ２７への印加電圧を制御することによって調整される。モータ２７は、電子制御ユニット３０によって制御されるようになっている。この電子制御ユニット３０は、ステアリングホイール２の舵角を検出する舵角センサ１１の出力信号と、車両のブレーキの作動状態を検出するブレーキセンサ１２（ブレーキ操作検出手段）の出力信号と、トーションバー９に加えられたトルクの方向および大きさを検出するトルクセンサ１３の出力信号とに基づいて、モータ２７への印加電圧を定める。これによって、舵角および操舵トルクに応じた操舵補助力がステアリング機構１に与えられることになる。
【００２８】
ブレーキセンサ１２は、ブレーキペダルが踏み込まれた場合に、ブレーキ作動信号を出力する。このブレーキセンサ１２は、たとえば、ブレーキペダルの操作に連動して導通状態となるスイッチからの出力信号を用いるものであってもよい。
【００２９】
電子制御ユニット３０は、ＣＰＵ３１、ＣＰＵ３１のワークエリアなどを提供するＲＡＭ３２、およびＣＰＵ３１の動作プログラムなどを記憶したＲＯＭ３３と、これらを相互接続するバス３４とを有している。
【００３０】
ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３３に記憶された動作プログラムに従って動作し、舵角および操舵トルクに対応した適切な操舵補助力がステアリング機構１に与えられるようにモータ２７への印加電圧を制御する。
【００３１】
電子制御ユニット３０は、次の起動条件１または起動条件２のいずれかに基づいて、モータ２７を起動する。
【００３２】
起動条件１：舵角変化が第１しきい値（たとえば、９度）以上
起動条件２：舵角変化が第２しきい値（たとえば、３度）以上
ただし、第１しきい値＞第２しきい値 である。
【００３３】
起動条件１は、舵角変化が比較的大きな第１しきい値（たとえば、９度）に達したときに、モータ２７を起動させる条件である。この起動条件１は、車速が10km/h以上の場合に適切な条件である。
【００３４】
起動条件２は、舵角変化が比較的小さな第２しきい値（たとえば、３度）に達したときにモータ２７を起動させる条件である。この起動条件２は、車速が10km/h未満の場合や急制動時において適切な条件であり、ブレーキが作動された際に適用される。この起動条件２は、わずかな舵角変化でモータ２７が起動されるようになっているので、起動条件１よりも起動感度が高い条件であると言える。
【００３５】
図２は、電動モータ２７の起動に関連する電子制御ユニット３０による処理を説明するためのフローチャートである。まず、舵角センサ１１からの舵角データが読み込まれる（ステップＳ１）。そして、ブレーキセンサ１２が、ブレーキ作動信号を出力しているかどうかが判断される（ステップＳ２）。
【００３６】
ブレーキセンサ１２がブレーキ作動信号を出力していない場合には、起動条件１が選択され（ステップＳ３）、ブレーキ作動信号が出力されている場合には、起動条件２が選択される（ステップＳ４）。
【００３７】
こうして選択された起動条件が満たされたか否かが判断され（ステップＳ５）、選択された起動条件が満たされると、モータ２７が起動される（ステップＳ６）。
【００３８】
モータ２７が起動された後には、一定の条件（たとえば、舵角がステアリングホイール２の遊び角の範囲内である状態が一定時間継続するなどの条件）が満たされれば、モータ２７が停止されることになる。そして、モータ２７が停止された後には、ステップＳ１からの処理が行われる。
【００３９】
このように、この実施形態によれば、ブレーキが操作された場合には、わずかな舵角変化でモータ２７が起動され、ブレーキが操作されていない場合には比較的大きな舵角変化が生じた時点でモータ２７が起動される。したがって、急ブレーキ操作が行われた場合には、わずかな舵角変化で速やかにモータ２７を起動させることができるので、良好な応答性で操舵補助力が発生される。これにより、緊急回避時の操舵を良好に行える。また、車両を停止させた状態で操舵を行う据え切りの際には、ブレーキペダルが踏み込まれているのが一般的であるから、据え切りの際にも、良好な応答性で操舵補助が行われることになる。これにより、良好な操舵フィーリングが得られる。
【００４０】
その一方で、ブレーキペダルが操作されていない状態では、比較的大きな舵角変化を条件にしてモータ２７が起動されるから、高速直進走行中などのように操舵補助が不要な場合には、モータ２７を停止状態とすることができる。これにより、エネルギー消費量を低減できる。
【００４１】
このようにして、車速情報を用いることなく良好な応答性で操舵補助を行うことができ、しかも、省エネルギー性を併せて達成できる。したがって、車速情報の取得等に関連する構成を省くことができるので、構成の簡素化を図ることができる。
【００４２】
図３は、この発明の第２の実施形態に係るパワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。この図３において、上述の図１に対応する各部には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。
【００４３】
この実施形態では、車両の速度を検出する車速センサ１１０の出力信号が、電子制御ユニット３０に入力されている。そして、さらに、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）１００から、ライン１０１を介して、ＡＢＳ作動信号が電子制御ユニット３０に入力されている。アンチロックブレーキシステム１００は、とくに急制動時において、各車輪のブレーキ油圧を制御することによって車輪がロック状態となることを防ぎ、これにより、制動距離を最小化するブレーキングを実現する装置である。このような制御をアンチロックブレーキ制御という。ＡＢＳ作動信号は、アンチロックブレーキシステム１００が上述のようなアンチロックブレーキ制御を実行しているときに出力される信号である。
【００４４】
図４は、この第２の実施形態における電子制御ユニット３０の動作（とくに電動モータ２７の起動に関連する制御動作）を説明するためのフローチャートである。まず、舵角センサ１１からの舵角データが読み込まれる（ステップＳ１１）。
【００４５】
そして、舵角変化が所定の起動しきい値（たとえば、９度）以上かどうかが判断され（ステップＳ１２）、舵角変化が起動しきい値以上であれば、モータ２７が起動される（ステップＳ１６）。
【００４６】
一方、舵角変化が起動しきい値に達しない場合には、ブレーキセンサ１２からブレーキ作動信号が与えられているかどうかが判断される（ステップＳ１３）。ブレーキ作動信号が与えられていない場合には、ステップＳ１１に戻る。
【００４７】
ブレーキセンサ１２がブレーキ作動信号を出力している場合には、さらに、車速センサ１１０の出力信号に基づき、車速が所定値（たとえば、１０km/h）以下であるか、または、車両が急減速中（たとえば、車両の減速度が一定値（たとえば、２m/s²）以上）であるかの、いずれかの条件が満足されるかどうかが判断される（ステップＳ１４）。そして、いずれかの条件が満足されれば、モータ２７が起動される（ステップＳ１６）。こうして、急ブレーキ操作時（急減速時）および据え切り時（車速が小さい場合）には、速やかにモータ２７が起動されることになるので、良好な応答性で操舵補助力が発生される。
【００４８】
一方、上記ステップＳ１４においていずれの条件も満足されない場合には、ＡＢＳ作動信号が入力されているかどうかが判断される（ステップＳ１５）。ＡＢＳ作動信号が入力されていなければ、ステップＳ１に戻る。また、ＡＢＳ作動信号が入力されていれば、モータ２７を起動する。これにより、アンチロックブレーキ制御が行われているときには、速やかにモータ２７が起動されるから、良好な応答性で操舵補助を行える。
【００４９】
滑りやすい路面を走行している場合には、急ブレーキ操作を行っても、車速が減少しない場合がある。このような場合には、ステップＳ１４の条件は否定されるけれども、アンチロックブレーキシステム１００の作動により、モータ２７を速やかに起動できる。
【００５０】
なお、この実施形態を変形して、ＡＢＳ作動信号が出力されているかどうかの判断をステップＳ１４の判断（低速または急減速）の前、または、ステップＳ１３の判断（ブレーキ操作）の前に行うようにしてもよい。
【００５１】
図５は、この発明の第３の実施形態に係るパワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。この実施形態では、電子制御ユニット３０には、鉛直加速度検出部Ｇの出力信号が入力されている。この鉛直加速度検出部Ｇは、ベルジャン路（石畳道などのように路面からステアリング機構への逆入力が生じる道路）走行時などに生じる車両への鉛直方向の加速度を検出するためのものである。この鉛直加速度検出部Ｇは、たとえば、アクティブサスペンションの制御情報や、アンチロックブレーキシステムの制御情報を利用して、計算により車両の鉛直加速度を求めるものであってもよい。
【００５２】
図６は、モータ２７の起動に関連する電子制御ユニット３０の制御動作を説明するためのフローチャートである。まず、舵角センサ１１からの舵角データが読み込まれる（ステップＳ２１）。そして、舵角変化が所定の起動しきい値（たとえば、９度）以上かどうかが判断され（ステップＳ２２）、舵角変化が起動しきい値以上であれば、モータ２７が起動される（ステップＳ２３）。
【００５３】
一方、舵角変化が起動しきい値に達しない場合には、鉛直加速度検出部Ｇからの鉛直加速度情報が取り込まれる（ステップＳ２４）。そして、この鉛直加速度が、予め定めた基準値（たとえば、２０m/s²）を超えているかどうかが判断される。もしも、鉛直加速度が上記基準値を超えている場合には（ステップＳ２５）、路面からの逆入力が大きいものと判断して、モータ２７を起動させる（ステップＳ２３）。一方、鉛直加速度が上記基準値以下の場合には（ステップＳ２５）、路面からの逆入力は小さいものと判断して、モータ２７の起動は行わない。
【００５４】
このようにこの実施形態によれば、路面からの逆入力が大きい状況では、舵角変化が小さい場合であってもモータ２７が起動される。これにより、速やかに操舵補助を行うことができる。
【００５５】
たとえば、ベルジャン路を走行中において、路面からの逆入力があると、運転者は、その逆入力をうち消すべくステアリングホイールを保持する。この場合、大きな舵角変化は生じないから、舵角変化のみに基づいてモータ２７を起動することとしていては、操舵補助力を発生させることができない。そして、路面からの逆入力によってステアリングを取られた状況に至ると、モータ２７が起動されて操舵補助力が発生する。このとき、運転者は、ステアリングが突然軽くなった、という印象を受ける。したがって、操舵フィーリングが悪い。
この第３の実施形態においては、鉛直加速度が基準値を上回ると速やかに操舵補助が行われるから、上記の問題がなく、したがって、路面からの逆入力に起因する操舵フィーリングの悪化を防止できる。
【００５６】
以上、この発明の３つの実施形態について説明したが、この発明は、上記以外の形態でも実施することができる。たとえば、モータ２７を起動する際の条件は、舵角変化以外にも、操舵速度や操舵トルクに基づいて設定することもできる。
【００５７】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るパワーステアリング装置の基本的な構成を示す概念図である。
【図２】第１の実施形態における電動モータの起動に関連する処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】この発明の第２の実施形態に係るパワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】第２の実施形態における電動モータの起動に関連する処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】この発明の第３の実施形態に係るパワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】第３の実施形態における電動モータの起動に関連する処理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
１１ 舵角センサ
１２ ブレーキセンサ
２０ パワーシリンダ
２６ オイルポンプ
２７ 電動モータ
３０ 電子制御ユニット
１１０ 車速センサ
１００ アンチロックブレーキシステム
Ｇ 鉛直加速度検出部

Claims (3)

1. ブレーキを有する車両に搭載されて用いられ、電動モータにより駆動されるポンプの発生油圧によって操舵補助力を発生させるパワーステアリング装置であって、
   車両のブレーキの操作の有無を検出するブレーキ操作検出手段と、
   このブレーキ操作検出手段がブレーキの操作を検出しない場合に、第１の起動条件を選択し、上記ブレーキ操作検出手段がブレーキの操作を検出した場合に、上記第１の起動条件よりも起動感度が高くなるように設定された第２の起動条件を選択する起動条件選択手段と、
   この起動条件選択手段によって選択された起動条件が満たされたことに応答して電動モータを起動するモータ起動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。
2. アンチロックブレーキシステムを有する車両に搭載されて用いられ、電動モータにより駆動されるポンプの発生油圧によって操舵補助力を発生させるパワーステアリング装置であって、
   アンチロックブレーキシステムが作動中か否かを検出するＡＢＳ作動検出手段と、
   このＡＢＳ作動検出手段によって、アンチロックブレーキシステムが作動中であることが検出されたことに応答して上記電動モータを起動するモータ起動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。
3. 電動モータにより駆動されるポンプの発生油圧によって操舵補助力を発生させるパワーステアリング装置であって、
   車両の鉛直方向の加速度を検出する鉛直加速度検出手段と、
   この鉛直加速度検出手段により検出された車両の鉛直方向の加速度が予め定めた基準値を超える場合に、上記電動モータを起動するモータ起動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。

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