JP3899274B2 - 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、油圧パワーシリンダによる操舵アシストを行う油圧式のパワーステアリング装置に関し、特に、操舵初期時制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、特開２００１−１９１８号公報に記載されたパワーステアリング装置においては、電動モータで駆動される可逆式ポンプの一対の吐出口に接続された油圧パワーシリンダが、ロータリエンコーダで検出された操舵軸の操舵状態に応じて操舵力をアシストするようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例のパワーステアリング装置においては、通常、直進走行時等には電力消費量を抑えるために、電動モータを停止させていて、操舵操作が行われると、ロータリエンコーダで検出された操舵軸の操舵状態（操舵力信号値）に応じて制御装置から出力される駆動電流により電動モータを回転させ、この電動モータの回転により可逆式ポンプが回転駆動されて吐出油圧を上昇させ、この油圧の上昇に伴って油圧パワーシリンダの油圧を加圧し、ピストンを駆動させて操舵アシスト力を発生させるようになっているため、操舵操作の開始から油圧パワーシリンダの油圧（シリンダ圧力）が立ち上がるまでに時間がかかり、これが操舵アシストの応答遅れを生じさせる原因となっていた（図１１のタイムチャート参照）。
【０００４】
そこで、特開平９−１７５４２２号公報には、操舵操作開始時に電動モータの回転速度を一時的に最高速度とすることにより、操舵アシストの応答性を向上させるようにした点が開示されている。しかしながら、この従来例のパワーステアリング装置は、トーションバーで連結された入力軸と出力軸との間にロータリ式油圧制御弁が備えられていて、このロータリ式油圧制御弁において操舵トルク（トーションバーの捻じれ）量に応じた油圧を油圧パワーシリンダに供給するようにしたものであったため、電動モータを一時的に最高速度で回転させても、操舵アシスト力が発生すると油圧パワーシリンダが駆動することで、トーションバーの捻じれが小さくなるというフィードバック作動が自動的に行われるため、電動モータの回転速度を最高速度にする時間が長くてもオーバアシスト状態になる虞はないが、電動モータの駆動により可逆式ポンプから吐出される吐出油圧を油圧パワーシリンダに供給する方式のパワーステアリング装置にあっては、可逆式ポンプが駆動した分だけ油圧が油圧回路に吐出されるため、一時的にオーバアシストとなって、ハンドルが軽くなり過ぎるという問題がある。また、電動モータの回転速度を最高速度にする時間が短すぎると、操舵アシストの応答遅れを十分に解消させることができなくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述の従来の問題点に着目してなされたもので、可逆式ポンプから吐出される吐出油圧を油圧パワーシリンダに供給する方式のパワーステアリング装置において、オーバアシストやアシスト不足を最小限に抑制しつつ、操舵アシストの応答遅れを改善することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明請求項１記載のパワーステアリング装置は、操舵機構に連係された操舵軸と、前記操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダと、該油圧パワーシリンダの両各油圧室に対し第１通路および第２通路を介して油圧を供給する一対の吐出口を備えた可逆式ポンプと、該可逆式ポンプを正・逆回転駆動させる電動機と、前記操舵軸の回転方向を検出する操舵方向検出手段と、前記操舵軸に作用する操舵力を検出する操舵力検出手段と、該操舵力検出手段で検出された操舵力信号および前記操舵方向検出手段で検出された操舵軸の回転方向信号に基づき前記油圧パワーシリンダに所望の油圧を発生させるために前記電動機に与える基本駆動電流指令値を演算する基本制御手段と、操舵開始時に前記電動機に最初に与えられる駆動電流指令値として前記操舵力検出手段で検出された操舵力信号とは無関係でかつ該操舵力信号に基づいて前記基本制御手段で演算される基本駆動電流指令値よりも大きな所定の初期駆動電流指令値を出力する初期制御手段と、を備えたパワーステアリング装置において、前記油圧パワーシリンダ内の油圧を検出または推定するシリンダ油圧検出手段と、該シリンダ油圧検出手段で検出された油圧パワーシリンダ内の油圧に応じて前記初期駆動電流指令値を変更するフィードバック制御手段と、を備えている手段とした。
【０００７】
請求項２記載のパワーステアリング装置は、請求項１記載のパワーステアリング装置において、前記フィードバック制御手段が、前記シリンダ油圧検出手段で検出された前記油圧パワーシリンダ内の油圧が所定圧力に達したことを検出または推定した時は前記電動機に与えられる電流指令値を前記基本制御手段で演算された基本駆動電流指令値に戻すように構成されている手段とした。
【０００８】
請求項３記載のパワーステアリング装置は、請求項２記載のパワーステアリング装置において、前記初期制御手段から出力される初期駆動電流指令値が前記電動機を駆動する駆動回路における許容最大電流値である手段とした。
【０００９】
請求項４記載のパワーステアリング装置は、請求項１記載のパワーステアリング装置において、前記フィードバック制御手段が、前記シリンダ油圧検出手段で検出された前記油圧パワーシリンダ内の油圧の上昇に応じて前記初期制御手段から出力される初期駆動電流指令値の値および／または出力時間を最大値から減少方向へ可変制御するように構成されている手段とした。
【００１０】
請求項５記載のパワーステアリング装置は、請求項〜４のいずれかに記載のパワーステアリング装置において、前記シリンダ油圧検出手段が前記油圧パワーシリンダまたは第１通路および第２通路等で構成される油圧回路に設けられた圧力センサで構成されている手段とした。
【００１１】
請求項６記載のパワーステアリング装置は、請求項１〜５のいずれかに記載のパワーステアリング装置において、前記電動機に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、前記シリンダ油圧検出手段が前記電流検出手段で検出された電動機に流れる電流から前記油圧パワーシリンダ内の油圧を推定するように構成されている手段とした。
【００１２】
【作用】
この発明請求項１記載のパワーステアリング装置では、上述のように、操舵開始時に電動機に最初に与えられる駆動電流指令値として、初期制御手段において、操舵力検出手段で検出された操舵力信号とは無関係でかつ該操舵力信号に基づいて基本制御手段で演算される基本駆動電流指令値よりも大きな所定の初期駆動電流指令値を出力することにより、油圧回路内の油圧を一気に立ち上げることができ、これにより、操舵アシストの応答遅れを改善できるようになる。
また、フィードバック制御手段において、シリンダ油圧検出手段で検出された油圧パワーシリンダ内の油圧に応じて前記初期駆動電流指令値を変更することにより、可逆式ポンプから吐出される吐出油圧を油圧パワーシリンダに供給する方式のパワーステアリング装置において、オーバアシストやアシスト不足を最小限に抑制することができるようになる。
【００１３】
請求項２記載のパワーステアリング装置は、請求項１記載のパワーステアリング装置において、油圧パワーシリンダ内の油圧が所定圧力に達したことを検出または推定した時は、前記フィードバック制御手段において電動機に与えられる電流指令値を基本制御手段で演算された基本駆動電流指令値に戻すようにしたことで、簡単な制御内容でオーバアシストやアシスト不足を最小限に抑制することができるようになる。
【００１４】
請求項３記載のパワーステアリング装置は、請求項２記載のパワーステアリング装置において、前記初期制御手段から出力される初期駆動電流指令値として電動機を駆動する駆動回路における許容最大電流値とすることにより、最短時間で油圧を上昇させ、これにより、操舵アシストの応答遅れを最大限に改善できるようになる。
【００１５】
請求項４記載のパワーステアリング装置は、請求項１記載のパワーステアリング装置において、油圧パワーシリンダ内の油圧の上昇に応じて初期制御手段から出力される初期駆動電流指令値の値および／または出力時間を最大値から減少方向へ可変制御することにより、油圧に応じて変化する応答速度を平均化することができ、これにより、操舵アシストの違和感を軽減できるようになる。
【００１６】
請求項５記載のパワーステアリング装置は、請求項１〜４のいずれかに記載のパワーステアリング装置において、前記シリンダ油圧検出手段が前記油圧パワーシリンダまたは油圧回路に設けられた圧力センサで構成されることで、正確な操舵アシスト力を付与できるようになる。
【００１７】
請求項６記載のパワーステアリング装置は、請求項１〜５のいずれかに記載のパワーステアリング装置において、前記シリンダ油圧検出手段が電流検出手段で検出された電動機に流れる電流から油圧パワーシリンダ内の油圧を推定するようにしたことで、圧力センサの省略によりコストの低減化が図れるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（発明の実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１のパワーステアリング装置の構成を図１の概略構成図に基づいて説明する。
【００１９】
この発明の実施の形態１のパワーステアリング装置は、図１に示すように、操舵入力手段であるステアリングホイール２０が連結された操舵軸２１と、該操舵軸２１の下端部の出力軸２２に設けられたラック・ピニオン２３、２４と、出力軸２２の下端側に設けられてステアリングホイール２０の操舵トルクを検出する操舵力センサ２６と、前記ラックに連係された油圧パワーシリンダ２７と、該油圧パワーシリンダ２７に油圧を給排する油圧回路２８と、を備えている。
【００２０】
前記油圧パワーシリンダ２７は、車体幅方向に延設された筒状シリンダ部２９内を前記ラックに連係したピストンロッド３０が貫通していると共に、該ピストンロッド３０に筒状シリンダ部２９内を摺動するピストン３１が固定されている。また、筒状シリンダ部２９内にはピストン３１によって左右の第１油圧室３２と第２油圧室３３が隔成されている。なお、２５ａ、２５ｂは、ピストンロッド３０の両端部にリンクを介して連係された左右前輪である。
【００２１】
前記油圧回路２８は、各一端部が前記各油圧室３２、３３に接続された一対の第１通路３４および第２通路３５と該両通路３４、３５の他端部に接続されて電動モータ（電動機）３６によって正逆回転可能であり、一対の吐出口３４ａ、３５ａから選択的に第１油圧室３２および第２油圧室３３への油圧の供給を行う１つの可逆式ポンプ３７と、該可逆式ポンプ３７に接続されていて、内部に作動油を貯留したリザーバ３９とから構成されている。
【００２２】
前記第１通路３４には、第１油圧室３２の左シリンダ圧力ＰＬを検出する左シリンダ圧力センサ（シリンダ油圧検出手段）４０が設けられ、また、前記第２通路３５には、第２油圧室３３の右シリンダ圧力ＰＲを検出する右シリンダ圧力センサ４１（シリンダ油圧検出手段）が設けられている。
前記リザーバ３９は、内部に貯留された作動油を供給路３８を介して前記可逆式ポンプ３７に供給補充するようになっていると共に、該可逆式ポンプ３７の各構成部材からリークした作動油を回収するようになっている。
【００２３】
前記電動モータ３６は、コントロールユニット（基本制御手段、初期制御手段、フィードバック制御手段）ＥＣＵから出力される駆動電流によって正逆回転制御されるようになっており、このコントロールユニットＥＣＵは、前記操舵力センサ（操舵力検出手段、操舵方向検出手段）２６からの操舵力信号Ｔに基づいて演算により操舵アシスト制御を実行するための前記駆動電流を出力する。
【００２４】
次に、このコントロールユニットＥＣＵにおける電動モータ駆動制御の内容を図２の制御ブロック図、図３のフローチャート、および、図４のタイムチャートに基づいて説明する。
まず、図２の制御ブロック図において、Ｅ１はアシスト圧力算出部、Ｅ２は電流指令値算出部、Ｅ３は初期駆動電流値設定部、Ｅ４は加算処理部、Ｅ５は最大電流値規制部、Ｅ６は電動モータ駆動部を示す。
【００２５】
次に、上記図２の制御ブロック図における各ブロックの制御内容を図３のフローチャートに基づいて説明すると、まず、ステップＳ１０１では、操舵力センサ２６で検出された操舵力信号Ｔを読み込み、ステップＳ１０２では、右シリンダ圧力センサ４１で検出された右シリンダ圧力ＰＲ信号を読み込み、ステップＳ１０３では、左シリンダ圧力センサ４０で検出された左シリンダ圧力ＰＬ信号を読み込む。
【００２６】
また、ステップＳ１０４では、アシスト圧力算出部Ｅ１において図中に模試的に示すように、前記ステップＳ１０１で読み込まれた操舵力信号Ｔから、目標操舵アシスト方向および目標操舵アシスト力の油圧相当値Ｐを算出する。即ち、前記操舵力センサ２６の操舵力信号Ｔは、操舵軸２１の中立位置を零とし、右転舵方向が正の値で、左転舵方向が負の値として出力され、この操舵力信号Ｔに基づき、操舵力センサ出力値（操舵力信号Ｔ）に対するアシスト圧力（油圧相当値Ｐ）特性図に示すように、目標操舵アシスト方向および目標操舵アシスト力の油圧相当値Ｐが算出される。なお、この油圧相当値Ｐは、右転舵アシスト方向が正の値で、左転舵アシスト方向が負の値として算出される。また、操舵力信号Ｔが両不感帯しきい値−Ｔｓ〜Ｔｓの範囲内にある場合（−Ｔｓ≦Ｔ≦Ｔｓ）は、油圧相当値Ｐを零とする不感帯処理がなされる。
【００２７】
続くステップＳ１０５では、電流指令値算出部Ｅ２において、前記アシスト圧力算出部Ｅ１で算出された油圧相当値Ｐを基に、電流指令値Ｉ（基本駆動電流指令値）を演算する処理が行われる。この電流指令値算出部Ｅ２には、図中にグラフで模式的に示すように、油圧相当値Ｐに対応する電流指令値Ｉを演算するためのメモリとデジタル演算回路とを備えている。
【００２８】
続くステップＳ１０６では、初期駆動電流値設定部Ｅ３において、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’の設定が行われる。即ち、前記ステップＳ１０１で読み込まれた操舵力信号Ｔが両不感帯しきい値−Ｔｓ〜Ｔｓの範囲内にある（−Ｔｓ≦Ｔ≦Ｔｓ）か否か、および、前記ステップＳ１０２、Ｓ１０３でそれぞれ読み込まれた右シリンダ圧力ＰＲ、または、左シリンダ圧力ＰＬが所定の圧力しきい値−Ｐｓ〜Ｐｓの範囲を越えているか否かの判定が行われ、その結果に応じ、以下のような処理のもとに非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’の設定が行われる。
【００２９】
（ａ）操舵力信号Ｔが正の値（右操舵方向）で不感帯しきい値Ｔｓを越えており（Ｔ＞Ｔｓ）、かつ、右シリンダ圧力ＰＲが所定の圧力しきい値Ｐｓ以下（ＰＲ≦Ｐｓ）である時は、初期駆動電流値設定部Ｅ３において、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を、予め設定された所定の加算電流係数ｋに設定した後、ステップＳ１０７に進む。このステップＳ１０７では、加算処理部Ｅ４において、前記ステップＳ１０５で算出された電流指令値Ｉに非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’（ｋ）を加算する処理がなされる。即ち、この右操舵時においては、電流指令値Ｉ（正の値）に非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’（正の値＝ｋ）を加算することにより、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’の分だけ加算された入力指令電流値Ｉｃ（正の値）（初期駆動電流指令値）が出力される。そして、その後ステップＳ１０８に進む。
【００３０】
（ｂ）操舵力信号Ｔが負の値（左操舵方向）で不感帯しきい値−Ｔｓ未満であり（Ｔ＜−Ｔｓ）、かつ、左シリンダ圧力ＰＬが所定の圧力しきい値−Ｐｓ以上（ＰＬ≧−Ｐｓ）である時は、初期駆動電流値設定部Ｅ３において、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を、予め設定された所定の加算電流係数−ｋに設定した後、ステップＳ１０７に進む。このステップＳ１０７では、加算処理部Ｅ４において、前記ステップＳ１０５で算出された電流指令値Ｉに非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’（−ｋ）を加算する処理がなされる。即ち、この左操舵時においては、電流指令値Ｉ（負の値）に非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’（負の加算電流係数＝−ｋ）を加算することにより、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’の分だけ加算された入力指令電流値Ｉｃ（負の値）（初期駆動電流指令値）が出力される。そして、その後ステップＳ１０８に進む。
【００３１】
（ｃ）操舵力信号Ｔが両不感帯しきい値−Ｔｓ〜Ｔｓの範囲内にある時（−Ｔｓ≦Ｔ≦Ｔｓ）か、右シリンダ圧力ＰＲが所定の圧力しきい値Ｐｓを越えており（ＰＲ＞Ｐｓ）、または、左シリンダ圧力ＰＬが所定の圧力しきい値−Ｐｓ未満（ＰＬ＜−Ｐｓ）である時は、初期駆動電流値設定部Ｅ３において、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を零に設定した後、ステップＳ１０７に進む。このステップＳ１０７では、加算処理部Ｅ４において、前記ステップＳ１０５で算出された電流指令値Ｉに非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’（零）を加算する処理がなされる。即ち、電流指令値Ｉがそのまま入力指令電流値Ｉｃ（基本駆動電流指令値）として出力される。そして、その後ステップＳ１０８に進む。
【００３２】
このステップＳ１０８では、最大電流値規制部Ｅ５において、前記加算処理部Ｅ４で算出された入力電流指令値Ｉｃに対し、電動モータ３６を駆動する電動モータ駆動部Ｅ６における許容最大電流値Ｉmax （−Ｉmax ）でリミットをかけたリミット処理駆動電流Ｉcmd を出力する最大電流値規制処理が行われる。
【００３３】
そして、電動モータ駆動部Ｅ６では、前記最大電流値規制部Ｅ５から出力されたリミット処理駆動電流Ｉcmd に基づき電動モータ３６の駆動が行われる。この電動モータ駆動部Ｅ６は、パワーＭＯＳＦＥＴ等から構成されていて、リミット処理駆動電流Ｉcmd を図示を省略したＤ／Ａ変換器を介して電圧として受け取り、電動モータ３６を駆動制御する。
即ち、前記アシスト圧力算出部Ｅ１、電流指令値算出部Ｅ２および最大電流値規制部Ｅ５が請求の範囲の基本制御手段を構成し、初期駆動電流値設定部Ｅ３および加算処理部Ｅ４が請求の範囲の初期制御手段およびフィードバック制御手段を構成している。
【００３４】
次に、この発明の実施の形態１の作用・効果を、図４の右操舵時の状態を示すタイムチャートに基づいて説明する。
まず、操舵力信号Ｔが両不感帯しきい値−Ｔｓ〜Ｔｓの範囲内にある時（−Ｔｓ≦Ｔ≦Ｔｓ）は、アシスト圧力算出部Ｅ１（ステップＳ１０４）において、油圧相当値Ｐを零（電流指令値算出部Ｅ２（ステップＳ１０５）における電流指令値Ｉの出力を零）とすると共に、初期駆動電流値設定部Ｅ３（ステップＳ１０６）において、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を零に設定することにより、電動モータ３６の駆動を停止した操舵アシスト力を発生させない状態、即ち、不感帯処理がなされるもので、これにより、操舵軸２１の中立位置において、小刻みに行われる操舵の切り返しによる制御の煩雑さを解消することができると共に、電動モータ３６の耐久性向上と、電力消費量の低減が可能となる。
【００３５】
次に、操舵力信号Ｔが正の値（右操舵方向）で不感帯しきい値Ｔｓを越えた時（Ｔ＞Ｔｓ）は、アシスト圧力算出部Ｅ１（ステップＳ１０４）で算出された油圧相当値Ｐに基づいて電流指令値算出部Ｅ２（ステップＳ１０５）で算出された電流指令値Ｉに対し、加算処理部Ｅ４（ステップＳ１０７）において非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’（＝ｋ）を加算した入力指令電流値Ｉｃに応じた初期操舵アシスト力（アシスト圧力）を発生させる。このように、電流指令値Ｉよりも大きな所定の初期駆動用の入力指令電流値Ｉｃを出力することにより、油圧回路２８内の油圧を一気に立ち上げることができ、これにより、操舵アシストの応答遅れを改善できるようになる。
【００３６】
そして、その後、右シリンダ圧力センサ４１で検出された右シリンダ圧力ＰＲが所定の圧力しきい値Ｐｓを越えた時（ＰＲ＞Ｐｓ）は、初期駆動電流値設定部Ｅ３（ステップＳ１０６）において、それまで電流指令値Ｉに加算されていた非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’（＝ｋ）を零に設定する復帰処理を行うもので、これにより、可逆式ポンプ３７から吐出される吐出油圧を油圧パワーシリンダ２７に供給する方式のパワーステアリング装置において、オーバアシストやアシスト不足を最小限に抑制することができるようになる。
また、シリンダ圧力ＰＲ、ＰＬを検出する手段として、油圧回路２８に設けられた圧力センサ４０、４１で構成することで、正確な操舵アシスト力を付与できるようになる。
【００３７】
次に、本発明の他の実施の形態を説明する。なお、この他の発明の実施の形態の説明にあたっては、前記発明の実施の形態１と同様の構成部分は図示および説明を省略し、または同一の符号を付してその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。
【００３８】
（発明の実施の形態２）
この発明の実施の形態２のパワーステアリング装置は、図５の制御ブロック図に示すように、前記発明の実施の形態１とは、初期駆動電流値設定部Ｅ３における処理内容の一部が相違したものである。
即ち、この発明の実施の形態２では、操舵力信号Ｔが不感帯しきい値（−Ｔｓ〜Ｔｓ）の範囲を越えており（−Ｔｓ＞Ｔ＞Ｔｓ）、かつ、シリンダ圧力ＰＲ、ＰＬが所定の圧力しきい値（−Ｐｓ〜Ｐｓ）の範囲内（ＰＬ≧−Ｐｓ、ＰＲ≦Ｐｓ）である時は、初期駆動電流値設定部Ｅ３（前記発明の実施の形態１における図３のステップＳ１０６）において、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を、電動モータ３６を駆動する電動モータ駆動部Ｅ６における許容最大電流値Ｉmax に設定するようにしたものである。
【００３９】
この発明の実施の形態２では、以上のように、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を許容最大電流値Ｉmax に設定するようにしたことで、最短時間でシリンダ圧力ＰＲ、ＰＬを上昇させ、これにより、操舵アシストの応答遅れを最大限に改善できるようになるという追加の効果が得られる。
【００４０】
（発明の実施の形態３）
この発明の実施の形態３のパワーステアリング装置は、シリンダ圧力ＰＲ、ＰＬが所定の圧力しきい値（−Ｐｓ〜Ｐｓ）の範囲内（ＰＬ≧−Ｐｓ、ＰＲ≦Ｐｓ）であるか否かで非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を所定の加算電流係数ｋまたは許容最大電流値Ｉmax に設定するか零に設定するかの二者択一処理に代えて、図６の制御ブロック図および図７のフローチャートに示すように、シリンダ圧力ＰＲ、ＰＬの値に応じて加算電流係数ｋを可変設定するようにした点が前記発明の実施の形態１、２とは相違したものである。
【００４１】
即ち、図６の制御ブロック図に示すように、初期駆動電流値設定部Ｅ３（図７のステップＳ３０７）の前に、圧力状態加算電流係数算出部Ｅ７が追加され、図７のステップＳ３０６では、この圧力状態加算電流係数算出部Ｅ７において、同図中に模試的に示すマップ（図８のマップ）に基づいて、右シリンダ圧力センサ４１から入力される右シリンダ圧力ＰＲ、または、左シリンダ圧力センサ４０から入力される左シリンダ圧力ＰＬの絶対値が上昇するにつれて加算電流係数ｋ、−ｋの絶対値ｋが最大値から減少して行くような可変設定が行われる。
【００４２】
そして、続く図７のステップＳ３０７では、初期駆動電流値設定部Ｅ３において、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’の設定が行われる。即ち、ステップＳ３０１で読み込まれた操舵力信号Ｔが両不感帯しきい値−Ｔｓ〜Ｔｓの範囲内にある（−Ｔｓ≦Ｔ≦Ｔｓ）か否かの判定のみが行われ、両不感帯しきい値−Ｔｓ〜Ｔｓの範囲を越えている（Ｔ≦−Ｔｓ、Ｔ≧Ｔｓ）時は、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を、前記圧力状態加算電流係数算出部Ｅ７（ステップＳ３０６）においてシリンダ圧力ＰＲ、ＰＬに応じて可変設定された加算電流係数ｋ、−ｋに設定する一方、操舵力信号Ｔが両不感帯しきい値−Ｔｓ〜Ｔｓの範囲内にある時は、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を零に設定する。
【００４３】
なお、図７のステップＳ３０１〜Ｓ３０５、Ｓ３０８、Ｓ３０９は、前記発明の実施の形態１における図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０５、Ｓ１０７、Ｓ１０８とそれぞれ同一内容であるため、その説明を省略する。
【００４４】
この発明の実施の形態３では、以上のように、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’の値を、右シリンダ圧力センサ４１から入力される右シリンダ圧力ＰＲ、または、左シリンダ圧力センサ４０から入力される左シリンダ圧力ＰＬの絶対値が上昇するにつれて加算電流係数ｋ、−ｋの絶対値が最大値から減少して行くような可変設定を行うようにしたことで、シリンダ圧力ＰＲ、ＰＬに応じて変化する応答速度を平均化することができ、これにより、操舵アシストの違和感を軽減できるようになるという追加の効果が得られる。
【００４５】
（発明の実施の形態４）
この発明の実施の形態４のパワーステアリング装置は、図９の制御ブロック図および図１０のフローチャートに示すように、シリンダ圧力センサ４０、４１に代えて、シリンダ油圧検出手段がモータ電流センサ（電流検出手段）４２と、油圧推定部Ｅ８とで構成されている点で前記発明の実施の形態１とは相違したものである。
【００４６】
即ち、この発明の実施の形態４では、図１０のステップＳ４０２でモータ電流センサ４２で検出された電動モータ３６に流れる電流Ｉ’を読み込み、ステップＳ４０５で油圧推定部Ｅ８において、読み込まれた電流Ｉ’から、シリンダ圧力−Ｐ’、Ｐ’を推定する処理がなされる。
なお、図１０のステップＳ４０１、Ｓ４０３、Ｓ４０４、Ｓ４０６〜Ｓ４０８は、前記発明の実施の形態１における図３のステップＳ１０１、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６〜Ｓ１０８とそれぞれ同一内容であるため、その説明を省略する。
【００４７】
以上説明したように、この発明の実施の形態４では、油圧推定部Ｅ８においてモータ電流センサ４２で検出された電動モータ３６に流れる電流Ｉ’からシリンダ圧力−Ｐ’、Ｐ’を推定するようにしたことで、前記発明の実施の形態１に比べ、シリンダ圧力センサ４０、４１の省略によりコストを低減できるようになるという追加の効果が得られる。
【００４８】
以上発明の実施の形態を図面により説明したが、具体的な構成はこれらの発明の実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００４９】
例えば、発明の実施の形態３では、シリンダ圧力ＰＲ、ＰＬの絶対値が上昇するにつれて電流指令値Ｉに加算される非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を決定する加算電流係数−ｋ、ｋの絶対値を最大値から減少させるように可変設定したが、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’の出力時間を可変設定するようにしてもよい。
また、発明の実施の形態４におけるシリンダ圧力の推定は、他の発明の実施の形態１〜３にも適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明請求項１記載のパワーステアリング装置では、上述のように、操舵力検出手段で検出された操舵力信号および操舵方向検出手段で検出された操舵軸の回転方向信号に基づき油圧パワーシリンダに所望の油圧を発生させるために電動機に与える基本駆動電流指令値を演算する基本制御手段と、操舵開始時に電動機に最初に与えられる駆動電流指令値を操舵力検出手段で検出された操舵力信号とは無関係でかつ該操舵力信号に基づいて前記基本制御手段で演算される基本駆動電流指令値よりも大きな所定の初期駆動電流指令値を出力する初期制御手段と、を備えたパワーステアリング装置において、油圧パワーシリンダ内の油圧を検出または推定するシリンダ油圧検出手段と、該シリンダ油圧検出手段で検出された油圧パワーシリンダ内の油圧に応じて前記初期駆動電流指令値を変更するフィードバック制御手段と、を備えている手段としたことで、可逆式ポンプから吐出される吐出油圧を油圧パワーシリンダに供給する方式のパワーステアリング装置において、オーバアシストやアシスト不足を最小限に抑制しつつ、操舵アシストの応答遅れを改善することができるようになるという効果が得られる。
【００５１】
請求項２記載のパワーステアリング装置では、請求項１記載のパワーステアリング装置において、前記フィードバック制御手段が、前記シリンダ油圧検出手段で検出された前記油圧パワーシリンダ内の油圧が所定圧力に達したことを検出または推定した時は前記電動機に与えられる電流指令値を前記基本制御手段で演算された基本駆動電流指令値に戻すように構成されている手段としたことで、簡単な制御内容でオーバアシストやアシスト不足を最小限に抑制することができるようになる。
【００５２】
請求項３記載のパワーステアリング装置では、請求項２記載のパワーステアリング装置において、前記初期制御手段から出力される初期駆動電流指令値が前記電動機を駆動する駆動回路における許容最大電流値である手段としたことで、最短時間で油圧を上昇させ、これにより、操舵アシストの応答遅れを最大限に改善できるようになる。
【００５３】
請求項４記載のパワーステアリング装置では、請求項１記載のパワーステアリング装置において、前記フィードバック制御手段が、前記シリンダ油圧検出手段で検出された前記油圧パワーシリンダ内の油圧の上昇に応じて前記初期制御手段から出力される初期駆動電流指令値の値および／または出力時間を最大値から減少方向へ可変制御するように構成されている手段としたことで、油圧に応じて変化する応答速度を平均化することができ、これにより、操舵アシストの違和感を軽減できるようになる。
【００５４】
請求項５記載のパワーステアリング装置では、請求項１〜４のいずれかに記載のパワーステアリング装置において、前記シリンダ油圧検出手段が前記油圧パワーシリンダまたは前記第１通路および第２通路等で構成される油圧回路に設けられた圧力センサで構成されている手段としたことで、正確な操舵アシスト力を付与できるようになる。
【００５５】
請求項６記載のパワーステアリング装置では、請求項１〜５のいずれかに記載のパワーステアリング装置において、前記電動機に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、前記シリンダ油圧検出手段が前記電流検出手段で検出された電動機に流れる電流から前記油圧パワーシリンダ内の油圧を推定するように構成されている手段としたことで、圧力センサの省略によりコストの低減化が図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態１のパワーステアリング装置を示す概略構成図である。
【図２】発明の実施の形態１のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示す制御ブロック図である。
【図３】発明の実施の形態１のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示すフローチャートである。
【図４】発明の実施の形態１のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示すタイムチャートである。
【図５】発明の実施の形態２のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示す制御ブロック図である。
【図６】発明の実施の形態３のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示す制御ブロック図である。
【図７】発明の実施の形態３のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示すフローチャートである。
【図８】発明の実施の形態３のパワーステアリング装置におけるシリンダ圧力に対する加算電流係数可変特性マップである。
【図９】発明の実施の形態４のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示す制御ブロック図である。
【図１０】発明の実施の形態４のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示すフローチャート図である。
【図１１】従来例のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
２０ ステアリングホイール
２１ 操舵軸
２２ 出力軸
２３ ラック
２４ ピニオン
２５ａ 左前輪
２５ｂ 右前輪
２６ 操舵力センサ（操舵力検出手段、操舵方向検出手段）
２７ 油圧パワーシリンダ
２８ 油圧回路
２９ 筒状シリンダ部
３０ ピストンロッド
３１ ピストン
３２ 第１油圧室
３３ 第２油圧室
３４ 第１通路（油圧回路）
３４ａ 吐出口
３５ 第２通路（油圧回路）
３５ａ 吐出口
３６ 電動モータ（電動機）
３７ 可逆式ポンプ
３８ 供給路
３９ リザーバ
４０ 左シリンダ圧力センサ（シリンダ油圧検出手段）
４１ 右シリンダ圧力センサ（シリンダ油圧検出手段）
４２ モータ電流センサ（電流検出手段、シリンダ油圧検出手段）
ＥＣＵ コントロールユニット（基本制御手段、初期制御手段、フィードバック制御手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧パワーシリンダによる操舵アシストを行う油圧式のパワーステアリング装置に関し、特に、操舵初期時制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、特開２００１−１９１８号公報に記載されたパワーステアリング装置においては、電動モータで駆動される可逆式ポンプの一対の吐出口に接続された油圧パワーシリンダが、ロータリエンコーダで検出された操舵軸の操舵状態に応じて操舵力をアシストするようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例のパワーステアリング装置においては、通常、直進走行時等には電力消費量を抑えるために、電動モータを停止させていて、操舵操作が行われると、ロータリエンコーダで検出された操舵軸の操舵状態（操舵力信号値）に応じて制御装置から出力される駆動電流により電動モータを回転させ、この電動モータの回転により可逆式ポンプが回転駆動されて吐出油圧を上昇させ、この油圧の上昇に伴って油圧パワーシリンダの油圧を加圧し、ピストンを駆動させて操舵アシスト力を発生させるようになっているため、操舵操作の開始から油圧パワーシリンダの油圧（シリンダ圧力）が立ち上がるまでに時間がかかり、これが操舵アシストの応答遅れを生じさせる原因となっていた（図１１のタイムチャート参照）。
【０００４】
そこで、特開平９−１７５４２２号公報には、操舵操作開始時に電動モータの回転速度を一時的に最高速度とすることにより、操舵アシストの応答性を向上させるようにした点が開示されている。しかしながら、この従来例のパワーステアリング装置は、トーションバーで連結された入力軸と出力軸との間にロータリ式油圧制御弁が備えられていて、このロータリ式油圧制御弁において操舵トルク（トーションバーの捻じれ）量に応じた油圧を油圧パワーシリンダに供給するようにしたものであったため、電動モータを一時的に最高速度で回転させても、操舵アシスト力が発生すると油圧パワーシリンダが駆動することで、トーションバーの捻じれが小さくなるというフィードバック作動が自動的に行われるため、電動モータの回転速度を最高速度にする時間が長くてもオーバアシスト状態になる虞はないが、電動モータの駆動により可逆式ポンプから吐出される吐出油圧を油圧パワーシリンダに供給する方式のパワーステアリング装置にあっては、可逆式ポンプが駆動した分だけ油圧が油圧回路に吐出されるため、一時的にオーバアシストとなって、ハンドルが軽くなり過ぎるという問題がある。また、電動モータの回転速度を最高速度にする時間が短すぎると、操舵アシストの応答遅れを十分に解消させることができなくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述の従来の問題点に着目してなされたもので、可逆式ポンプから吐出される吐出油圧を油圧パワーシリンダに供給する方式のパワーステアリング装置において、オーバアシストやアシスト不足を最小限に抑制しつつ、操舵アシストの応答遅れを改善することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明請求項１記載のパワーステアリング装置は、操舵機構に連係された操舵軸と、前記操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダと、該油圧パワーシリンダの両各油圧室に対し第１通路および第２通路を介して油圧を供給する一対の吐出口を備えた可逆式ポンプと、該可逆式ポンプを正・逆回転駆動させる電動機と、前記操舵軸の回転方向を検出する操舵方向検出手段と、前記操舵軸に作用する操舵力を検出する操舵力検出手段と、該操舵力検出手段で検出された操舵力信号および前記操舵方向検出手段で検出された操舵軸の回転方向信号に基づき前記油圧パワーシリンダに所望の油圧を発生させるために前記電動機に与える基本駆動電流指令値を演算する基本制御手段と、操舵開始時に前記電動機に最初に与えられる駆動電流指令値として前記操舵力検出手段で検出された操舵力信号とは無関係でかつ該操舵力信号に基づいて前記基本制御手段で演算される基本駆動電流指令値よりも大きな所定の初期駆動電流指令値を出力する初期制御手段と、を備えたパワーステアリング装置において、前記油圧パワーシリンダ内の油圧を検出または推定するシリンダ油圧検出手段と、該シリンダ油圧検出手段で検出された油圧パワーシリンダ内の油圧に応じて前記初期駆動電流指令値を変更するフィードバック制御手段と、を備えている手段とした。
【０００７】
請求項２記載のパワーステアリング装置は、請求項１記載のパワーステアリング装置において、前記フィードバック制御手段が、前記シリンダ油圧検出手段で検出された前記油圧パワーシリンダ内の油圧が所定圧力に達したことを検出または推定した時は前記電動機に与えられる電流指令値を前記基本制御手段で演算された基本駆動電流指令値に戻すように構成されている手段とした。
【０００８】
請求項３記載のパワーステアリング装置は、請求項２記載のパワーステアリング装置において、前記初期制御手段から出力される初期駆動電流指令値が前記電動機を駆動する駆動回路における許容最大電流値である手段とした。
【０００９】
請求項４記載のパワーステアリング装置は、請求項１記載のパワーステアリング装置において、前記フィードバック制御手段が、前記シリンダ油圧検出手段で検出された前記油圧パワーシリンダ内の油圧の上昇に応じて前記初期制御手段から出力される初期駆動電流指令値の値および／または出力時間を最大値から減少方向へ可変制御するように構成されている手段とした。
【００１０】
請求項５記載のパワーステアリング装置は、請求項〜４のいずれかに記載のパワーステアリング装置において、前記シリンダ油圧検出手段が前記油圧パワーシリンダまたは第１通路および第２通路等で構成される油圧回路に設けられた圧力センサで構成されている手段とした。
【００１１】
請求項６記載のパワーステアリング装置は、請求項１〜５のいずれかに記載のパワーステアリング装置において、前記電動機に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、前記シリンダ油圧検出手段が前記電流検出手段で検出された電動機に流れる電流から前記油圧パワーシリンダ内の油圧を推定するように構成されている手段とした。
【００１２】
【作用】
この発明請求項１記載のパワーステアリング装置では、上述のように、操舵開始時に電動機に最初に与えられる駆動電流指令値として、初期制御手段において、操舵力検出手段で検出された操舵力信号とは無関係でかつ該操舵力信号に基づいて基本制御手段で演算される基本駆動電流指令値よりも大きな所定の初期駆動電流指令値を出力することにより、油圧回路内の油圧を一気に立ち上げることができ、これにより、操舵アシストの応答遅れを改善できるようになる。
また、フィードバック制御手段において、シリンダ油圧検出手段で検出された油圧パワーシリンダ内の油圧に応じて前記初期駆動電流指令値を変更することにより、可逆式ポンプから吐出される吐出油圧を油圧パワーシリンダに供給する方式のパワーステアリング装置において、オーバアシストやアシスト不足を最小限に抑制することができるようになる。
【００１３】
請求項２記載のパワーステアリング装置は、請求項１記載のパワーステアリング装置において、油圧パワーシリンダ内の油圧が所定圧力に達したことを検出または推定した時は、前記フィードバック制御手段において電動機に与えられる電流指令値を基本制御手段で演算された基本駆動電流指令値に戻すようにしたことで、簡単な制御内容でオーバアシストやアシスト不足を最小限に抑制することができるようになる。
【００１４】
請求項３記載のパワーステアリング装置は、請求項２記載のパワーステアリング装置において、前記初期制御手段から出力される初期駆動電流指令値として電動機を駆動する駆動回路における許容最大電流値とすることにより、最短時間で油圧を上昇させ、これにより、操舵アシストの応答遅れを最大限に改善できるようになる。
【００１５】
請求項４記載のパワーステアリング装置は、請求項１記載のパワーステアリング装置において、油圧パワーシリンダ内の油圧の上昇に応じて初期制御手段から出力される初期駆動電流指令値の値および／または出力時間を最大値から減少方向へ可変制御することにより、油圧に応じて変化する応答速度を平均化することができ、これにより、操舵アシストの違和感を軽減できるようになる。
【００１６】
請求項５記載のパワーステアリング装置は、請求項１〜４のいずれかに記載のパワーステアリング装置において、前記シリンダ油圧検出手段が前記油圧パワーシリンダまたは油圧回路に設けられた圧力センサで構成されることで、正確な操舵アシスト力を付与できるようになる。
【００１７】
請求項６記載のパワーステアリング装置は、請求項１〜５のいずれかに記載のパワーステアリング装置において、前記シリンダ油圧検出手段が電流検出手段で検出された電動機に流れる電流から油圧パワーシリンダ内の油圧を推定するようにしたことで、圧力センサの省略によりコストの低減化が図れるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（発明の実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１のパワーステアリング装置の構成を図１の概略構成図に基づいて説明する。
【００１９】
この発明の実施の形態１のパワーステアリング装置は、図１に示すように、操舵入力手段であるステアリングホイール２０が連結された操舵軸２１と、該操舵軸２１の下端部の出力軸２２に設けられたラック・ピニオン２３、２４と、出力軸２２の下端側に設けられてステアリングホイール２０の操舵トルクを検出する操舵力センサ２６と、前記ラックに連係された油圧パワーシリンダ２７と、該油圧パワーシリンダ２７に油圧を給排する油圧回路２８と、を備えている。
【００２０】
前記油圧パワーシリンダ２７は、車体幅方向に延設された筒状シリンダ部２９内を前記ラックに連係したピストンロッド３０が貫通していると共に、該ピストンロッド３０に筒状シリンダ部２９内を摺動するピストン３１が固定されている。また、筒状シリンダ部２９内にはピストン３１によって左右の第１油圧室３２と第２油圧室３３が隔成されている。なお、２５ａ、２５ｂは、ピストンロッド３０の両端部にリンクを介して連係された左右前輪である。
【００２１】
前記油圧回路２８は、各一端部が前記各油圧室３２、３３に接続された一対の第１通路３４および第２通路３５と該両通路３４、３５の他端部に接続されて電動モータ（電動機）３６によって正逆回転可能であり、一対の吐出口３４ａ、３５ａから選択的に第１油圧室３２および第２油圧室３３への油圧の供給を行う１つの可逆式ポンプ３７と、該可逆式ポンプ３７に接続されていて、内部に作動油を貯留したリザーバ３９とから構成されている。
【００２２】
前記第１通路３４には、第１油圧室３２の左シリンダ圧力ＰＬを検出する左シリンダ圧力センサ（シリンダ油圧検出手段）４０が設けられ、また、前記第２通路３５には、第２油圧室３３の右シリンダ圧力ＰＲを検出する右シリンダ圧力センサ４１（シリンダ油圧検出手段）が設けられている。
前記リザーバ３９は、内部に貯留された作動油を供給路３８を介して前記可逆式ポンプ３７に供給補充するようになっていると共に、該可逆式ポンプ３７の各構成部材からリークした作動油を回収するようになっている。
【００２３】
前記電動モータ３６は、コントロールユニット（基本制御手段、初期制御手段、フィードバック制御手段）ＥＣＵから出力される駆動電流によって正逆回転制御されるようになっており、このコントロールユニットＥＣＵは、前記操舵力センサ（操舵力検出手段、操舵方向検出手段）２６からの操舵力信号Ｔに基づいて演算により操舵アシスト制御を実行するための前記駆動電流を出力する。
【００２４】
次に、このコントロールユニットＥＣＵにおける電動モータ駆動制御の内容を図２の制御ブロック図、図３のフローチャート、および、図４のタイムチャートに基づいて説明する。
まず、図２の制御ブロック図において、Ｅ１はアシスト圧力算出部、Ｅ２は電流指令値算出部、Ｅ３は初期駆動電流値設定部、Ｅ４は加算処理部、Ｅ５は最大電流値規制部、Ｅ６は電動モータ駆動部を示す。
【００２５】
次に、上記図２の制御ブロック図における各ブロックの制御内容を図３のフローチャートに基づいて説明すると、まず、ステップＳ１０１では、操舵力センサ２６で検出された操舵力信号Ｔを読み込み、ステップＳ１０２では、右シリンダ圧力センサ４１で検出された右シリンダ圧力ＰＲ信号を読み込み、ステップＳ１０３では、左シリンダ圧力センサ４０で検出された左シリンダ圧力ＰＬ信号を読み込む。
【００２６】
また、ステップＳ１０４では、アシスト圧力算出部Ｅ１において図中に模試的に示すように、前記ステップＳ１０１で読み込まれた操舵力信号Ｔから、目標操舵アシスト方向および目標操舵アシスト力の油圧相当値Ｐを算出する。即ち、前記操舵力センサ２６の操舵力信号Ｔは、操舵軸２１の中立位置を零とし、右転舵方向が正の値で、左転舵方向が負の値として出力され、この操舵力信号Ｔに基づき、操舵力センサ出力値（操舵力信号Ｔ）に対するアシスト圧力（油圧相当値Ｐ）特性図に示すように、目標操舵アシスト方向および目標操舵アシスト力の油圧相当値Ｐが算出される。なお、この油圧相当値Ｐは、右転舵アシスト方向が正の値で、左転舵アシスト方向が負の値として算出される。また、操舵力信号Ｔが両不感帯しきい値−Ｔｓ〜Ｔｓの範囲内にある場合（−Ｔｓ≦Ｔ≦Ｔｓ）は、油圧相当値Ｐを零とする不感帯処理がなされる。
【００２７】
続くステップＳ１０５では、電流指令値算出部Ｅ２において、前記アシスト圧力算出部Ｅ１で算出された油圧相当値Ｐを基に、電流指令値Ｉ（基本駆動電流指令値）を演算する処理が行われる。この電流指令値算出部Ｅ２には、図中にグラフで模式的に示すように、油圧相当値Ｐに対応する電流指令値Ｉを演算するためのメモリとデジタル演算回路とを備えている。
【００２８】
続くステップＳ１０６では、初期駆動電流値設定部Ｅ３において、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’の設定が行われる。即ち、前記ステップＳ１０１で読み込まれた操舵力信号Ｔが両不感帯しきい値−Ｔｓ〜Ｔｓの範囲内にある（−Ｔｓ≦Ｔ≦Ｔｓ）か否か、および、前記ステップＳ１０２、Ｓ１０３でそれぞれ読み込まれた右シリンダ圧力ＰＲ、または、左シリンダ圧力ＰＬが所定の圧力しきい値−Ｐｓ〜Ｐｓの範囲を越えているか否かの判定が行われ、その結果に応じ、以下のような処理のもとに非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’の設定が行われる。
【００２９】
（ａ）操舵力信号Ｔが正の値（右操舵方向）で不感帯しきい値Ｔｓを越えており（Ｔ＞Ｔｓ）、かつ、右シリンダ圧力ＰＲが所定の圧力しきい値Ｐｓ以下（ＰＲ≦Ｐｓ）である時は、初期駆動電流値設定部Ｅ３において、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を、予め設定された所定の加算電流係数ｋに設定した後、ステップＳ１０７に進む。このステップＳ１０７では、加算処理部Ｅ４において、前記ステップＳ１０５で算出された電流指令値Ｉに非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’（ｋ）を加算する処理がなされる。即ち、この右操舵時においては、電流指令値Ｉ（正の値）に非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’（正の値＝ｋ）を加算することにより、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’の分だけ加算された入力指令電流値Ｉｃ（正の値）（初期駆動電流指令値）が出力される。そして、その後ステップＳ１０８に進む。
【００３０】
（ｂ）操舵力信号Ｔが負の値（左操舵方向）で不感帯しきい値−Ｔｓ未満であり（Ｔ＜−Ｔｓ）、かつ、左シリンダ圧力ＰＬが所定の圧力しきい値−Ｐｓ以上（ＰＬ≧−Ｐｓ）である時は、初期駆動電流値設定部Ｅ３において、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を、予め設定された所定の加算電流係数−ｋに設定した後、ステップＳ１０７に進む。このステップＳ１０７では、加算処理部Ｅ４において、前記ステップＳ１０５で算出された電流指令値Ｉに非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’（−ｋ）を加算する処理がなされる。即ち、この左操舵時においては、電流指令値Ｉ（負の値）に非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’（負の加算電流係数＝−ｋ）を加算することにより、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’の分だけ加算された入力指令電流値Ｉｃ（負の値）（初期駆動電流指令値）が出力される。そして、その後ステップＳ１０８に進む。
【００３１】
（ｃ）操舵力信号Ｔが両不感帯しきい値−Ｔｓ〜Ｔｓの範囲内にある時（−Ｔｓ≦Ｔ≦Ｔｓ）か、右シリンダ圧力ＰＲが所定の圧力しきい値Ｐｓを越えており（ＰＲ＞Ｐｓ）、または、左シリンダ圧力ＰＬが所定の圧力しきい値−Ｐｓ未満（ＰＬ＜−Ｐｓ）である時は、初期駆動電流値設定部Ｅ３において、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を零に設定した後、ステップＳ１０７に進む。このステップＳ１０７では、加算処理部Ｅ４において、前記ステップＳ１０５で算出された電流指令値Ｉに非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’（零）を加算する処理がなされる。即ち、電流指令値Ｉがそのまま入力指令電流値Ｉｃ（基本駆動電流指令値）として出力される。そして、その後ステップＳ１０８に進む。
【００３２】
このステップＳ１０８では、最大電流値規制部Ｅ５において、前記加算処理部Ｅ４で算出された入力電流指令値Ｉｃに対し、電動モータ３６を駆動する電動モータ駆動部Ｅ６における許容最大電流値Ｉmax （−Ｉmax ）でリミットをかけたリミット処理駆動電流Ｉcmd を出力する最大電流値規制処理が行われる。
【００３３】
そして、電動モータ駆動部Ｅ６では、前記最大電流値規制部Ｅ５から出力されたリミット処理駆動電流Ｉcmd に基づき電動モータ３６の駆動が行われる。この電動モータ駆動部Ｅ６は、パワーＭＯＳＦＥＴ等から構成されていて、リミット処理駆動電流Ｉcmd を図示を省略したＤ／Ａ変換器を介して電圧として受け取り、電動モータ３６を駆動制御する。
即ち、前記アシスト圧力算出部Ｅ１、電流指令値算出部Ｅ２および最大電流値規制部Ｅ５が請求の範囲の基本制御手段を構成し、初期駆動電流値設定部Ｅ３および加算処理部Ｅ４が請求の範囲の初期制御手段およびフィードバック制御手段を構成している。
【００３４】
次に、この発明の実施の形態１の作用・効果を、図４の右操舵時の状態を示すタイムチャートに基づいて説明する。
まず、操舵力信号Ｔが両不感帯しきい値−Ｔｓ〜Ｔｓの範囲内にある時（−Ｔｓ≦Ｔ≦Ｔｓ）は、アシスト圧力算出部Ｅ１（ステップＳ１０４）において、油圧相当値Ｐを零（電流指令値算出部Ｅ２（ステップＳ１０５）における電流指令値Ｉの出力を零）とすると共に、初期駆動電流値設定部Ｅ３（ステップＳ１０６）において、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を零に設定することにより、電動モータ３６の駆動を停止した操舵アシスト力を発生させない状態、即ち、不感帯処理がなされるもので、これにより、操舵軸２１の中立位置において、小刻みに行われる操舵の切り返しによる制御の煩雑さを解消することができると共に、電動モータ３６の耐久性向上と、電力消費量の低減が可能となる。
【００３５】
次に、操舵力信号Ｔが正の値（右操舵方向）で不感帯しきい値Ｔｓを越えた時（Ｔ＞Ｔｓ）は、アシスト圧力算出部Ｅ１（ステップＳ１０４）で算出された油圧相当値Ｐに基づいて電流指令値算出部Ｅ２（ステップＳ１０５）で算出された電流指令値Ｉに対し、加算処理部Ｅ４（ステップＳ１０７）において非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’（＝ｋ）を加算した入力指令電流値Ｉｃに応じた初期操舵アシスト力（アシスト圧力）を発生させる。このように、電流指令値Ｉよりも大きな所定の初期駆動用の入力指令電流値Ｉｃを出力することにより、油圧回路２８内の油圧を一気に立ち上げることができ、これにより、操舵アシストの応答遅れを改善できるようになる。
【００３６】
そして、その後、右シリンダ圧力センサ４１で検出された右シリンダ圧力ＰＲが所定の圧力しきい値Ｐｓを越えた時（ＰＲ＞Ｐｓ）は、初期駆動電流値設定部Ｅ３（ステップＳ１０６）において、それまで電流指令値Ｉに加算されていた非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’（＝ｋ）を零に設定する復帰処理を行うもので、これにより、可逆式ポンプ３７から吐出される吐出油圧を油圧パワーシリンダ２７に供給する方式のパワーステアリング装置において、オーバアシストやアシスト不足を最小限に抑制することができるようになる。
また、シリンダ圧力ＰＲ、ＰＬを検出する手段として、油圧回路２８に設けられた圧力センサ４０、４１で構成することで、正確な操舵アシスト力を付与できるようになる。
【００３７】
次に、本発明の他の実施の形態を説明する。なお、この他の発明の実施の形態の説明にあたっては、前記発明の実施の形態１と同様の構成部分は図示および説明を省略し、または同一の符号を付してその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。
【００３８】
（発明の実施の形態２）
この発明の実施の形態２のパワーステアリング装置は、図５の制御ブロック図に示すように、前記発明の実施の形態１とは、初期駆動電流値設定部Ｅ３における処理内容の一部が相違したものである。
即ち、この発明の実施の形態２では、操舵力信号Ｔが不感帯しきい値（−Ｔｓ〜Ｔｓ）の範囲を越えており（−Ｔｓ＞Ｔ＞Ｔｓ）、かつ、シリンダ圧力ＰＲ、ＰＬが所定の圧力しきい値（−Ｐｓ〜Ｐｓ）の範囲内（ＰＬ≧−Ｐｓ、ＰＲ≦Ｐｓ）である時は、初期駆動電流値設定部Ｅ３（前記発明の実施の形態１における図３のステップＳ１０６）において、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を、電動モータ３６を駆動する電動モータ駆動部Ｅ６における許容最大電流値Ｉmax に設定するようにしたものである。
【００３９】
この発明の実施の形態２では、以上のように、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を許容最大電流値Ｉmax に設定するようにしたことで、最短時間でシリンダ圧力ＰＲ、ＰＬを上昇させ、これにより、操舵アシストの応答遅れを最大限に改善できるようになるという追加の効果が得られる。
【００４０】
（発明の実施の形態３）
この発明の実施の形態３のパワーステアリング装置は、シリンダ圧力ＰＲ、ＰＬが所定の圧力しきい値（−Ｐｓ〜Ｐｓ）の範囲内（ＰＬ≧−Ｐｓ、ＰＲ≦Ｐｓ）であるか否かで非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を所定の加算電流係数ｋまたは許容最大電流値Ｉmax に設定するか零に設定するかの二者択一処理に代えて、図６の制御ブロック図および図７のフローチャートに示すように、シリンダ圧力ＰＲ、ＰＬの値に応じて加算電流係数ｋを可変設定するようにした点が前記発明の実施の形態１、２とは相違したものである。
【００４１】
即ち、図６の制御ブロック図に示すように、初期駆動電流値設定部Ｅ３（図７のステップＳ３０７）の前に、圧力状態加算電流係数算出部Ｅ７が追加され、図７のステップＳ３０６では、この圧力状態加算電流係数算出部Ｅ７において、同図中に模試的に示すマップ（図８のマップ）に基づいて、右シリンダ圧力センサ４１から入力される右シリンダ圧力ＰＲ、または、左シリンダ圧力センサ４０から入力される左シリンダ圧力ＰＬの絶対値が上昇するにつれて加算電流係数ｋ、−ｋの絶対値ｋが最大値から減少して行くような可変設定が行われる。
【００４２】
そして、続く図７のステップＳ３０７では、初期駆動電流値設定部Ｅ３において、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’の設定が行われる。即ち、ステップＳ３０１で読み込まれた操舵力信号Ｔが両不感帯しきい値−Ｔｓ〜Ｔｓの範囲内にある（−Ｔｓ≦Ｔ≦Ｔｓ）か否かの判定のみが行われ、両不感帯しきい値−Ｔｓ〜Ｔｓの範囲を越えている（Ｔ≦−Ｔｓ、Ｔ≧Ｔｓ）時は、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を、前記圧力状態加算電流係数算出部Ｅ７（ステップＳ３０６）においてシリンダ圧力ＰＲ、ＰＬに応じて可変設定された加算電流係数ｋ、−ｋに設定する一方、操舵力信号Ｔが両不感帯しきい値−Ｔｓ〜Ｔｓの範囲内にある時は、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を零に設定する。
【００４３】
なお、図７のステップＳ３０１〜Ｓ３０５、Ｓ３０８、Ｓ３０９は、前記発明の実施の形態１における図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０５、Ｓ１０７、Ｓ１０８とそれぞれ同一内容であるため、その説明を省略する。
【００４４】
この発明の実施の形態３では、以上のように、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’の値を、右シリンダ圧力センサ４１から入力される右シリンダ圧力ＰＲ、または、左シリンダ圧力センサ４０から入力される左シリンダ圧力ＰＬの絶対値が上昇するにつれて加算電流係数ｋ、−ｋの絶対値が最大値から減少して行くような可変設定を行うようにしたことで、シリンダ圧力ＰＲ、ＰＬに応じて変化する応答速度を平均化することができ、これにより、操舵アシストの違和感を軽減できるようになるという追加の効果が得られる。
【００４５】
（発明の実施の形態４）
この発明の実施の形態４のパワーステアリング装置は、図９の制御ブロック図および図１０のフローチャートに示すように、シリンダ圧力センサ４０、４１に代えて、シリンダ油圧検出手段がモータ電流センサ（電流検出手段）４２と、油圧推定部Ｅ８とで構成されている点で前記発明の実施の形態１とは相違したものである。
【００４６】
即ち、この発明の実施の形態４では、図１０のステップＳ４０２でモータ電流センサ４２で検出された電動モータ３６に流れる電流Ｉ’を読み込み、ステップＳ４０５で油圧推定部Ｅ８において、読み込まれた電流Ｉ’から、シリンダ圧力−Ｐ’、Ｐ’を推定する処理がなされる。
なお、図１０のステップＳ４０１、Ｓ４０３、Ｓ４０４、Ｓ４０６〜Ｓ４０８は、前記発明の実施の形態１における図３のステップＳ１０１、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６〜Ｓ１０８とそれぞれ同一内容であるため、その説明を省略する。
【００４７】
以上説明したように、この発明の実施の形態４では、油圧推定部Ｅ８においてモータ電流センサ４２で検出された電動モータ３６に流れる電流Ｉ’からシリンダ圧力−Ｐ’、Ｐ’を推定するようにしたことで、前記発明の実施の形態１に比べ、シリンダ圧力センサ４０、４１の省略によりコストを低減できるようになるという追加の効果が得られる。
【００４８】
以上発明の実施の形態を図面により説明したが、具体的な構成はこれらの発明の実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００４９】
例えば、発明の実施の形態３では、シリンダ圧力ＰＲ、ＰＬの絶対値が上昇するにつれて電流指令値Ｉに加算される非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’を決定する加算電流係数−ｋ、ｋの絶対値を最大値から減少させるように可変設定したが、非アシスト時初期駆動電流値Ｉ’の出力時間を可変設定するようにしてもよい。
また、発明の実施の形態４におけるシリンダ圧力の推定は、他の発明の実施の形態１〜３にも適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明請求項１記載のパワーステアリング装置では、上述のように、操舵力検出手段で検出された操舵力信号および操舵方向検出手段で検出された操舵軸の回転方向信号に基づき油圧パワーシリンダに所望の油圧を発生させるために電動機に与える基本駆動電流指令値を演算する基本制御手段と、操舵開始時に電動機に最初に与えられる駆動電流指令値を操舵力検出手段で検出された操舵力信号とは無関係でかつ該操舵力信号に基づいて前記基本制御手段で演算される基本駆動電流指令値よりも大きな所定の初期駆動電流指令値を出力する初期制御手段と、を備えたパワーステアリング装置において、油圧パワーシリンダ内の油圧を検出または推定するシリンダ油圧検出手段と、該シリンダ油圧検出手段で検出された油圧パワーシリンダ内の油圧に応じて前記初期駆動電流指令値を変更するフィードバック制御手段と、を備えている手段としたことで、可逆式ポンプから吐出される吐出油圧を油圧パワーシリンダに供給する方式のパワーステアリング装置において、オーバアシストやアシスト不足を最小限に抑制しつつ、操舵アシストの応答遅れを改善することができるようになるという効果が得られる。
【００５１】
請求項２記載のパワーステアリング装置では、請求項１記載のパワーステアリング装置において、前記フィードバック制御手段が、前記シリンダ油圧検出手段で検出された前記油圧パワーシリンダ内の油圧が所定圧力に達したことを検出または推定した時は前記電動機に与えられる電流指令値を前記基本制御手段で演算された基本駆動電流指令値に戻すように構成されている手段としたことで、簡単な制御内容でオーバアシストやアシスト不足を最小限に抑制することができるようになる。
【００５２】
請求項３記載のパワーステアリング装置では、請求項２記載のパワーステアリング装置において、前記初期制御手段から出力される初期駆動電流指令値が前記電動機を駆動する駆動回路における許容最大電流値である手段としたことで、最短時間で油圧を上昇させ、これにより、操舵アシストの応答遅れを最大限に改善できるようになる。
【００５３】
請求項４記載のパワーステアリング装置では、請求項１記載のパワーステアリング装置において、前記フィードバック制御手段が、前記シリンダ油圧検出手段で検出された前記油圧パワーシリンダ内の油圧の上昇に応じて前記初期制御手段から出力される初期駆動電流指令値の値および／または出力時間を最大値から減少方向へ可変制御するように構成されている手段としたことで、油圧に応じて変化する応答速度を平均化することができ、これにより、操舵アシストの違和感を軽減できるようになる。
【００５４】
請求項５記載のパワーステアリング装置では、請求項１〜４のいずれかに記載のパワーステアリング装置において、前記シリンダ油圧検出手段が前記油圧パワーシリンダまたは前記第１通路および第２通路等で構成される油圧回路に設けられた圧力センサで構成されている手段としたことで、正確な操舵アシスト力を付与できるようになる。
【００５５】
請求項６記載のパワーステアリング装置では、請求項１〜５のいずれかに記載のパワーステアリング装置において、前記電動機に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、前記シリンダ油圧検出手段が前記電流検出手段で検出された電動機に流れる電流から前記油圧パワーシリンダ内の油圧を推定するように構成されている手段としたことで、圧力センサの省略によりコストの低減化が図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態１のパワーステアリング装置を示す概略構成図である。
【図２】発明の実施の形態１のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示す制御ブロック図である。
【図３】発明の実施の形態１のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示すフローチャートである。
【図４】発明の実施の形態１のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示すタイムチャートである。
【図５】発明の実施の形態２のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示す制御ブロック図である。
【図６】発明の実施の形態３のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示す制御ブロック図である。
【図７】発明の実施の形態３のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示すフローチャートである。
【図８】発明の実施の形態３のパワーステアリング装置におけるシリンダ圧力に対する加算電流係数可変特性マップである。
【図９】発明の実施の形態４のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示す制御ブロック図である。
【図１０】発明の実施の形態４のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示すフローチャート図である。
【図１１】従来例のパワーステアリング装置における電動モータ駆動制御の内容を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
２０ ステアリングホイール
２１ 操舵軸
２２ 出力軸
２３ ラック
２４ ピニオン
２５ａ 左前輪
２５ｂ 右前輪
２６ 操舵力センサ（操舵力検出手段、操舵方向検出手段）
２７ 油圧パワーシリンダ
２８ 油圧回路
２９ 筒状シリンダ部
３０ ピストンロッド
３１ ピストン
３２ 第１油圧室
３３ 第２油圧室
３４ 第１通路（油圧回路）
３４ａ 吐出口
３５ 第２通路（油圧回路）
３５ａ 吐出口
３６ 電動モータ（電動機）
３７ 可逆式ポンプ
３８ 供給路
３９ リザーバ
４０ 左シリンダ圧力センサ（シリンダ油圧検出手段）
４１ 右シリンダ圧力センサ（シリンダ油圧検出手段）
４２ モータ電流センサ（電流検出手段、シリンダ油圧検出手段）
ＥＣＵ コントロールユニット（基本制御手段、初期制御手段、フィードバック制御手段）
Claims (6)
- 操舵機構に連係された操舵軸と、
前記操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダと、
該油圧パワーシリンダの両各油圧室に対し第１通路および第２通路を介して油圧を供給する一対の吐出口を備えた可逆式ポンプと、
該可逆式ポンプを正・逆回転駆動させる電動機と、
前記操舵軸の回転方向を検出する操舵方向検出手段と、
前記操舵軸に作用する操舵力を検出する操舵力検出手段と、
該操舵力検出手段で検出された操舵力信号および前記操舵方向検出手段で検出された操舵軸の回転方向信号に基づき前記油圧パワーシリンダに所望の油圧を発生させるために前記電動機に与える基本駆動電流指令値を演算する基本制御手段と、
操舵開始時に前記電動機に最初に与えられる駆動電流指令値として前記操舵力検出手段で検出された操舵力信号とは無関係でかつ該操舵力信号に基づいて前記基本制御手段で演算される基本駆動電流指令値よりも大きな所定の初期駆動電流指令値を出力する初期制御手段と、
を備えたパワーステアリング装置において、
前記油圧パワーシリンダ内の油圧を検出または推定するシリンダ油圧検出手段と、
該シリンダ油圧検出手段で検出された油圧パワーシリンダ内の油圧に応じて前記初期駆動電流指令値を変更するフィードバック制御手段と、
を備えていること特徴とするパワーステアリング装置。 - 前記フィードバック制御手段が、前記シリンダ油圧検出手段で検出された前記油圧パワーシリンダ内の油圧が所定圧力に達したことを検出または推定した時は前記電動機に与えられる電流指令値を前記基本制御手段で演算された基本駆動電流指令値に戻すように構成されてい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。
- 前記初期制御手段から出力される初期駆動電流指令値が前記電動機を駆動する駆動回路における許容最大電流値であることを特徴とする請求項２に記載のパワーステアリング装置。
- 前記フィードバック制御手段が、前記シリンダ油圧検出手段で検出された前記油圧パワーシリンダ内の油圧の上昇に応じて前記初期制御手段から出力される初期駆動電流指令値の値および／または出力時間を最大値から減少方向へ可変制御するように構成されてい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。
- 前記シリンダ油圧検出手段が前記油圧パワーシリンダまたは前記第１通路および第２通路等で構成される油圧回路に設けられた圧力センサで構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のパワーステアリング装置。
- 前記電動機に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、
前記シリンダ油圧検出手段が前記電流検出手段で検出された電動機に流れる電流から前記油圧パワーシリンダ内の油圧を推定するように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のパワーステアリング装置。
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