JP4370501B2 - Vehicle steering system - Google Patents

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JP4370501B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧アクチュエータを用いて車輪の向きを変えるための操舵力又は操舵補助力を発生させる車両用操舵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両用操舵装置は、ステアリングホイール等の操舵部材が操舵軸等の伝動部材を介して舵取機構に機械的に連結されているリンク式と、前記操舵部材が前記舵取機構に機械的に連結されていないステアバイワイヤ式とに大別される。
前者のリンク式において、油圧を用いるパワーステアリング装置では、トーションバーを介して同軸上に連結される入力軸と出力軸との間のねじれによって、コントロールバルブが油圧アクチュエータ(パワーシリンダ)の左右の油室への作動油の流入/排出を制御しており、油圧アクチュエータの発生油圧によって操舵がアシストされる。
【0003】
後者のステアバイワイヤ式として、舵取機構の中途に操舵アクチュエータとしての油圧アクチュエータを設け、この油圧アクチュエータへの作動油の給排を制御する常用弁の駆動に異常が生じたときに、非常用弁から油圧アクチュエータへ作動油を供給する油供給手段を備えた車両用操舵装置がある(例えば特許文献1)。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−137748号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前者のリンク式の油圧パワーステアリング装置では、通常用いられるロータリ型コントロールバルブの開度が操舵軸のねじれ量に依存する。すなわち、操舵軸にねじれが生じてからコントロールバルブを介して油圧アクチュエータに作動油が供給される。このため、ステアリングホイール等の操舵部材を速く操作した場合には、この操作に対してアシスト力の立ち上がりが遅れ、操舵部材の操作が重くなるという問題がある。また、例えば雪道等でカウンタ走行をするとき等のアクティブな操舵になじまないおそれがある。
【0006】
また、後者の特許文献1の油圧のステアバイワイヤ式の車両用操舵装置では、操舵部材の操舵角に比例して弁(常用弁)を開放させた場合、所要の操舵角で操舵部材の回転を止めた後も、油圧アクチュエータに作動油が流入し、転舵が継続されるおそれがある。これは、操舵部材の操作から油圧アクチュエータへの作動油の流入にタイムラグが生ずるためである。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、操舵部材の操作に対して油圧アクチュエータへの作動油の給排に遅れがない車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するため、発明は、操舵部材と舵取り機構とが機械的に結合されておらず、操舵部材の操作に応じて油圧アクチュエータにより操舵力を発生させる車両用操舵装置において、上記油圧アクチュエータへの作動油の流出入を司る弁としての流量制御弁と、この流量制御弁を動作させるための駆動手段と、操舵部材の操舵角を検出するための操舵角センサと、転舵輪の転舵角を検出するための転舵角センサと、車速を検出するための車速センサと、操舵部材に関する操舵速度を検出するための操舵速度検出手段と、この操舵速度検出手段により検出される操舵速度が大きいほど流量制御弁の流量が増加するように、上記駆動手段を介して上記流量制御弁の動作を制御する制御手段とを備え、流量制御弁の開度Bは、下記式を満足することを特徴とするものである。
B=B1(C−A,R)+k・|Va|
ここで、B1(C−A,R)は、操舵角センサにより検出される操舵角Aと転舵角センサにより検出される転舵角Cとの偏差(C−A)と、車速センサにより検出される車速Rとに基づいて設定される基準開度である。また、k・|Va|は、kを係数として、操舵速度Vaの大きさの増加に応じて増加するファクターである。
【0008】
本発明では、例えば油圧式パワーステアリング装置に適用した場合に、操舵部材による操舵がなされたことを、操舵軸にねじれを生じるよりも早くに検出してこれに応じたアシスト力を得ることができるので、操舵部材が素早く操作されても操舵部材の操作が重くなるようなことがない。また、油圧アクチュエータを用いるステアバイワイヤ式に適用した場合にも、操舵部材の操作に対して遅れのない転舵を実現することができる。
【0009】
また、上記弁は流量制御弁からなり、上記制御手段は、操舵速度検出手段によって検出される操舵速度が大きいほど流量制御弁の流量が増加するように流量制御弁を制御するので、下記の利点がある。すなわち、油圧アクチュエータによって車輪を転舵する場合、その転舵量は油圧アクチュエータに流入する作動油の容積に比例する。本発明では、速度制御弁である流量制御弁によって、操舵速度が速い場合に、油圧アクチュエータへの作動油の流入速度を速くすることができるので、操舵部材の操作に対して操舵力を遅れなく発生させることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図1は一参考の形態に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。
参考の形態では、車両用操舵装置が油圧式パワーステアリング装置である例に則して説明するが、本発明は、後述する、操舵用の油圧アクチュエータを用いるステアバイワイヤ式の車両用操舵装置にも適用可能である。
【0011】
図1を参照して、本車両用操舵装置1は、例えばステアリングホイールからなる操舵部材2に一体回転可能に連結される入力軸3と、この入力軸3と同軸上に設けられラックアンドピニオン機構等の舵取り機構4に連結される出力軸5と、入力軸3と出力軸5とを相対回転可能に連結するトーションバー6と、操舵補助力を発生させるためのパワーシリンダからなる油圧アクチュエータ7と、油圧アクチュエータ7と油圧ポンプ8および油タンク9との間に介装され、トーションバー6のねじれに応じて油圧アクチュエータ7への作動油の給排を制御する公知のコントロールバルブ10とを備える。
【0012】
舵取り機構4は、出力軸5に一体回転するピニオン4aと、このピニオン4aと噛み合い車両の左右方向に延びるラック軸4bとを備える。ラック軸4bが軸方向に移動されることにより操向用の車輪11が操舵される。
コントロールハルブ10は、出力軸5に一体回転可能に保持されるバルブボディ10aと、このバルブボディ10aの内側に相対回転可能に嵌め合わされ、入力軸3に一体回転可能に保持されるバルブロータ10bとを含む。バルブボディ10aとバルブロータ10bの間には、両者10a,10bの相対角変位に応じて相異なる向きに絞り面積が変化する一対の絞り(図示せず)が備えられる。
【0013】
油圧アクチュエータ7は、ラック軸4bの外側を取り囲む筒形のラックハウジング(図示せず)の一部を液密的に封止してシリンダ室12を形成する。このシリンダ室12には、ラック軸4bの途中部に固定したピストン13が摺動自在に嵌め合わされており、このピストン13の両側の油室7a,7b間の差圧によってラック軸4bに与えられる油圧力が、ラック軸4bの軸長方向に沿ってなされる舵取り動作を直接的に補助する。
【0014】
具体的には、操舵部材2の操作がなされると、入力軸3が軸心回りに回動し、この回動がトーションバー6、出力軸5およびピニオン4aを介してラック軸4bに伝達され、このラック軸4bが軸長方向に摺動して舵取りがなされる。このとき、入力軸3と出力軸5とを連結するトーションバー6には、操舵部材2に加わる操舵トルクに応じた捩じれが生じる。この捩じれに応じてコントロールバルブ10のバルブボディ10aとバルブロータ10bが相対角変位を生じ、油圧ポンプ8からの圧油が油圧アクチュエータ7の所要の油室7a又は7bに供給されるようになっている。
【0015】
参考の形態の特徴とするところは、下記である。すなわち、油圧ポンプ8および油タンク9と油圧アクチュエータ7とをコントロールバルブ10を介して結ぶ一対の経路14に、コントロールバルブ10を迂回するバイパス路としての一対の経路15を併設し、該経路15に油圧アクチュエータ7への作動油の給排量を制御する流量制御弁16を設ける。
また、経路15において、流量制御弁16と油圧ポンプ8および油タンク9との間には電磁式の方向制御弁17が設けられている。この方向制御弁17は操舵方向に応じて油圧ポンプ8を油圧アクチュエータ7の油室7a又は7bに択一的に接続するように一対の経路15を互いに切り換える。
【0016】
また、操舵部材2の操舵角を検出するための操舵角センサ18が設けられる。この操舵角センサ18は制御部19に接続されており、操舵角センサ18から検出される信号は、CPU、ROM、RAM等で構成される制御部19に与えられるようになっている。
制御部19では、操舵角センサ18により検出された操舵角Aを微分して操舵速度(操舵角速度)Vaを検出し、検出された操舵速度Vaに応じて、流量制御弁16を駆動する駆動手段としてのモータ20を駆動回路21を介して制御する。モータ20としては例えばステップモータを用いることができる。
【0017】
また、制御部19では、操舵角センサ18により検出された操舵角Aに基づいて操舵部材2の操舵方向を検出し、検出した操舵方向に応じて、駆動回路22を介して方向制御弁17を制御する。
図2は制御部19による舵取り制御の流れを示している。制御部19は、操舵角センサ18により検出された操舵角Aを読み込み(ステップS1)、読み込んだ操舵角Aを微分することにより、操舵速度(操舵角速度)Vaを求める(ステップS2)。
【0018】
操舵速度Vaが零でない場合(実際には、零近傍の誤差領域から逸脱する場合)には(ステップS3でNO)、操舵速度Vaの大きさに所定の係数kを乗じて、すなわち、演算式B=k・|Va|を用いて流量制御弁16の開度Bを求める(ステップS4)。
次いで、操舵方向に応じて必要であれば方向制御弁17により一対の経路15を相互に切り換え(ステップS5,S6)、流量制御弁16がステップS4で求められた開度Bになるように、モータ20を駆動制御し(ステップS7)、操舵の終了に伴って流量制御弁16を閉じる。
【0019】
一方、ステップS2にて求められた操舵速度Vaが零である場合(実際には、零近傍の誤差領域にある場合)には(ステップS3にてYES)、ステップS1〜S3を繰り返し、操舵速度Vaの監視を続ける。
本実施の形態によれば、油圧式パワーステアリング装置からなる車両用操舵装置1において、操舵部材2の操作が開始されると、直ちに操舵角センサ18が操舵角Aを検出し、これに伴って操舵速度Vaが検出され、この操舵速度Vaに応じた給排量で油圧アクチュエータ7に作動油を給排することができるので、操舵補助力を遅れなく応答性良く発生させることができる。少し遅れて、トーションバー6のねじれが生じ、このねじれに応じてコントロールバルブ10を介しても圧油が供給され、操舵補助がさらに補完されることになる。
【0020】
また、操舵速度Vaが速い場合に、油圧アクチュエータ7への作動油の流入速度を速くすることができるので、より応答性の良い操舵補助が可能となる。
次いで、図3は本発明の実施の形態の車両用操舵装置の全体構成を示す模式的断面図である。本実施の形態では、操舵用の油圧アクチュエータを用いるステアバイワイヤ式の車両用操舵装置1Aである場合に則して説明する。
ステアリングホイール等の操舵部材2と舵取り機構4との機械的な結合をなくし、操舵部材2の例えば回転操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータとしての油圧アクチュエータ7の油圧力により、転舵軸4cを軸長方向に移動させて操向用の転舵輪11を転舵させる。
【0021】
操舵部材2は、車両に対して回転自在に支持された操舵軸30に連結されている。この操舵軸30には、操舵部材2に操作反力を与えるための反力用アクチュエータ31が付設されている。反力用アクチュエータ31には、操舵軸30と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータ等を含む。
操舵軸30の操舵部材2とは反対側の端部には、渦巻きばね等からなる弾性部材32が連結されている。この弾性部材32は、反力用アクチュエータ31が操舵部材2にトルクを付加していないときに、その弾性力によって操舵部材2を直進操舵位置に復帰させる。
【0022】
操舵部材2の操作入力値を検出するために、操舵軸30に関連して、操舵部材2の操舵角を検出するための操舵角センサ18が設けられている。また、操舵軸30には、操舵部材2に加えられるトルクを検出するためのトルクセンサ33が設けられている。一方、転舵軸4cに関連して、舵取り用の転舵輪11の転舵角を検出するための転舵角検出センサ34が設けられている。
操舵角センサ18、トルクセンサ33、転舵角センサ34および車速センサ35が制御部36に接続されている。
【0023】
油路ポンプ8および油タンク9と油圧アクチュエータ7とを結ぶ一対の経路37に油圧アクチュエータ7への作動油の給排量を制御する流量制御弁16と、電磁式の方向制御弁17が設けられており、制御部36が、駆動回路21を介して流量制御弁16の開度調整用のモータ20を駆動制御し、また、駆動回路22を介して、方向制御弁17を切り換え制御する点については図1の参考の形態と同様である。また、制御部36は駆動回路38を介して反力用アクチュエータ31を制御する。
【0024】
図4は制御部36による舵取り制御の流れを示している。制御部36は、操舵角センサ18により検出された操舵角A、転舵角センサ34により検出された転舵角Cおよび車速センサ35により検出された車速Rを読み込み(ステップS1)、読み込んだ操舵角Aを微分することにより、操舵速度(操舵角速度)Vaを求める(ステップS2)。
操舵速度Vaが零でない場合(実際には、零近傍の誤差領域から逸脱する場合)には(ステップS3でNO)、演算式B=B1(C−A,R)+k・|Va|を用いて流量制御弁16の開度Bを求める(ステップS4)。
【0025】
B1(C−A,R)は操舵角センサ18により検出される操舵角Aと、転舵角センサ34により検出される転舵角Cとの偏差(C−A)と、車速センサ35により検出される車速Rに基づいて設定される基準開度である。一方、k・|Va|は、操舵速度Vaの大きさの増加に応じて増加するファクターである。
次いで、操舵方向に応じて必要であれば方向制御弁17により一対の経路37を相互に切り換え(ステップS5,S6)、流量制御弁16がステップS4で求められた開度Bになるように、モータ20を駆動制御する(ステップS7)。
【0026】
また、検出される操舵角A、トルクセンサ33により検出される操舵トルク、および検出される車速Rに基づいて、操舵部材2の操作方向と逆方向の適当な反力が発生されるように、駆動回路38を介して反力用アクチュエータ31を駆動制御する。なお、操舵の終了に伴って流量制御弁16が閉じられる。
一方、ステップS2にて求められた操舵速度Vaが零である場合(実際には、零近傍の誤差領域にある場合)には(ステップS3にてYES)、ステップS1〜S3を繰り返し、操舵速度Vaの監視を続ける。
【0027】
本実施の形態では、油圧アクチュエータ7により転舵力を得るステアバイワイヤの車両用操舵装置1Aにおいて、操舵部材2の操作が開始されると、直ちに操舵角センサ18が操舵角Aを検出し、これに伴って操舵速度Vaが検出され、この操舵速度Vaに応じた増分を含む給排量で油圧アクチュエータ7に作動油を給排することができるので、操舵部材2の操作に対して遅れのない転舵を実現することができる。特に、操舵速度Vaが速い場合に、油圧アクチュエータ7への作動油の流入速度を速くすることができるので、より応答性の良い操舵が可能となる。
【0028】
また、流量制御弁16の開度Bとして、上記の基準開度B1に操舵速度Vaに依存する増分k・|Va|を付加することで、油圧アクチュエータ7への充分な給排量を確保できるので、操舵部材2の操作を止めると、タイムラグなく、油圧アクチュエータ7による転舵が終了する。
なお、上記各形態では、流量制御弁16と駆動手段としてのモータ20を用い、操舵速度Vaの増大に応じて開度を増大させるようにしたが、これに限らない。例えば、図1の参考の形態において、流量制御弁16に代えて電磁式の開閉弁を用いると共に、駆動手段としてモータ20に代えてソレノイドを用い、操舵速度Vaが検出されるとソレノイドをオン(又はオフ)して開閉弁を開状態とし、操舵速度Vaが検出されない場合はソレノイドをオフ(又はオン)して開閉弁を閉状態に切り換えるようにしても良い。また、流量制御弁の開度や開閉時間を操舵速度や負荷に応じて制御して、アクティブ操舵を可能とすることもできる。
【0029】
その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一参考の形態としての油圧式パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図2】舵取り制御の流れを示すフローチャートである。
【図3】 本発明の実施の形態としてのステアバイワイヤ式の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図4】舵取り制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1,1A 車両用操舵装置
2 操舵部材
3 入力軸
4 舵取り機構
5 出力軸
6 トーションバー
7 油圧アクチュエータ
8 油圧ポンプ
9 油タンク
10 コントロールバルブ
11 車輪
14,15 経路
16 流量制御弁
17 方向制御弁
18 操舵角センサ
19 制御部
20 モータ
31 反力用アクチュエータ
34 転舵角センサ
35 車速センサ
36 制御部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering apparatus that generates a steering force or a steering assist force for changing the direction of a wheel using a hydraulic actuator.
[0002]
[Prior art]
The vehicle steering apparatus includes a link type in which a steering member such as a steering wheel is mechanically connected to a steering mechanism via a transmission member such as a steering shaft, and the steering member is mechanically connected to the steering mechanism. It is roughly divided into a steer-by-wire system that is not used.
In the former link type, in a power steering device using hydraulic pressure, the control valve is controlled by the torsion between the input shaft and the output shaft that are coaxially connected via a torsion bar, and the control valve is operated on the left and right sides of the hydraulic actuator (power cylinder). The inflow / discharge of hydraulic oil into the chamber is controlled, and steering is assisted by the hydraulic pressure generated by the hydraulic actuator.
[0003]
As the latter steer-by-wire system, a hydraulic actuator is provided as a steering actuator in the middle of the steering mechanism, and when an abnormality occurs in the drive of the regular valve that controls the supply and discharge of hydraulic fluid to this hydraulic actuator, the emergency valve There is a vehicle steering apparatus provided with oil supply means for supplying hydraulic oil from a hydraulic actuator to a hydraulic actuator (for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-137748
[Problems to be solved by the invention]
In the former link-type hydraulic power steering apparatus, the opening degree of a rotary control valve that is normally used depends on the amount of twist of the steering shaft. In other words, hydraulic oil is supplied to the hydraulic actuator via the control valve after the steering shaft is twisted. For this reason, when a steering member such as a steering wheel is operated quickly, there is a problem that the rising of the assist force is delayed with respect to this operation and the operation of the steering member becomes heavy. In addition, there is a possibility that it may not be adapted to active steering, for example, when running on a counter on a snowy road.
[0006]
In the latter, the steer-by-wire hydraulic vehicle steering apparatus disclosed in Patent Document 1, when the valve (normal valve) is opened in proportion to the steering angle of the steering member, the steering member rotates at the required steering angle. Even after stopping, the hydraulic oil may flow into the hydraulic actuator and the steering may continue. This is because a time lag occurs between the operation of the steering member and the inflow of hydraulic oil to the hydraulic actuator.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus in which there is no delay in supplying and discharging hydraulic oil to and from a hydraulic actuator with respect to operation of a steering member.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
In order to achieve the above object, the present invention provides a vehicle steering apparatus in which a steering member and a steering mechanism are not mechanically coupled and a steering force is generated by a hydraulic actuator in accordance with an operation of the steering member. A flow control valve as a valve that controls the flow of hydraulic oil into and out of the actuator, a drive means for operating the flow control valve, a steering angle sensor for detecting the steering angle of the steering member, and the rotation of the steered wheels A steering angle sensor for detecting a steering angle, a vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed, a steering speed detecting means for detecting a steering speed related to a steering member, and a steering speed detected by the steering speed detecting means the larger so that the flow rate of the flow control valve is increased, and a control means for controlling the operation of the flow control valve through the drive means, the opening B of the flow control valve, satisfies the following formula It is characterized in that that.
B = B1 (C−A, R) + k · | Va |
Here, B1 (C-A, R) is detected by the deviation (C-A) between the steering angle A detected by the steering angle sensor and the turning angle C detected by the turning angle sensor, and by the vehicle speed sensor. The reference opening is set based on the vehicle speed R. Further, k · | Va | is a factor that increases with an increase in the magnitude of the steering speed Va, where k is a coefficient.
[0008]
In the present invention, when applied to, for example, a hydraulic power steering device, it is possible to detect that steering by a steering member has been performed earlier than when the steering shaft is twisted and to obtain an assist force corresponding thereto. Therefore, even if the steering member is operated quickly, the operation of the steering member does not become heavy. Further, even when applied to a steer-by-wire system using a hydraulic actuator, it is possible to realize turning without delay with respect to the operation of the steering member.
[0009]
Further, the valve consists of the flow control valve, the control means, the flow rate of as the flow rate control valve is large steering speed detected by the steering speed detecting means for controlling the flow rate control valve so as to increase, the following advantages There is. That is , when a wheel is steered by a hydraulic actuator, the steered amount is proportional to the volume of hydraulic oil flowing into the hydraulic actuator. In the present invention, when the steering speed is high, the flow rate of the hydraulic oil to the hydraulic actuator can be increased by the flow rate control valve, which is a speed control valve, so that the steering force is not delayed with respect to the operation of the steering member. Can be generated.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a vehicle steering apparatus according to a reference embodiment.
In this reference embodiment will be described with reference to the example vehicle steering system is a hydraulic power steering apparatus, the present invention will be described below, the vehicle steering apparatus of steer-by-wire type using the hydraulic actuator for steering Is also applicable.
[0011]
Referring to FIG. 1, a vehicle steering apparatus 1 includes an input shaft 3 coupled to a steering member 2 made of, for example, a steering wheel so as to be integrally rotatable, and a rack and pinion mechanism provided coaxially with the input shaft 3. An output shaft 5 connected to the steering mechanism 4 such as a torsion bar 6 that connects the input shaft 3 and the output shaft 5 so that they can rotate relative to each other, and a hydraulic actuator 7 including a power cylinder for generating a steering assist force. And a known control valve 10 that is interposed between the hydraulic actuator 7 and the hydraulic pump 8 and the oil tank 9 and that controls the supply and discharge of the hydraulic oil to and from the hydraulic actuator 7 according to the torsion of the torsion bar 6.
[0012]
The steering mechanism 4 includes a pinion 4a that rotates integrally with the output shaft 5, and a rack shaft 4b that meshes with the pinion 4a and extends in the left-right direction of the vehicle. The steering wheel 11 is steered by moving the rack shaft 4b in the axial direction.
The control valve 10 is a valve body 10a that is held rotatably on the output shaft 5, and a valve rotor 10b that is fitted inside the valve body 10a so as to be rotatable relative to the valve shaft 10a. including. Between the valve body 10a and the valve rotor 10b, a pair of throttles (not shown) whose throttle areas change in different directions according to the relative angular displacements of the two 10a and 10b are provided.
[0013]
The hydraulic actuator 7 forms a cylinder chamber 12 by liquid-tightly sealing a part of a cylindrical rack housing (not shown) surrounding the outside of the rack shaft 4b. A piston 13 fixed to the middle portion of the rack shaft 4b is slidably fitted in the cylinder chamber 12, and is given to the rack shaft 4b by the differential pressure between the oil chambers 7a and 7b on both sides of the piston 13. The oil pressure directly assists the steering operation performed along the axial direction of the rack shaft 4b.
[0014]
Specifically, when the steering member 2 is operated, the input shaft 3 rotates about the axis, and this rotation is transmitted to the rack shaft 4b via the torsion bar 6, the output shaft 5 and the pinion 4a. The rack shaft 4b slides in the axial direction to steer. At this time, the torsion bar 6 that connects the input shaft 3 and the output shaft 5 is twisted according to the steering torque applied to the steering member 2. In response to this twisting, the valve body 10a and the valve rotor 10b of the control valve 10 are displaced relative to each other, and the pressure oil from the hydraulic pump 8 is supplied to the required oil chamber 7a or 7b of the hydraulic actuator 7. Yes.
[0015]
It is a feature of the present reference of the form is the following. In other words, a pair of paths 14 connecting the hydraulic pump 8 and the oil tank 9 and the hydraulic actuator 7 via the control valve 10 are provided with a pair of paths 15 serving as bypass paths that bypass the control valve 10. A flow rate control valve 16 for controlling the amount of hydraulic oil supplied to and discharged from the hydraulic actuator 7 is provided.
In the path 15, an electromagnetic direction control valve 17 is provided between the flow control valve 16 and the hydraulic pump 8 and the oil tank 9. The direction control valve 17 switches the pair of paths 15 to each other so as to selectively connect the hydraulic pump 8 to the oil chamber 7a or 7b of the hydraulic actuator 7 in accordance with the steering direction.
[0016]
Further, a steering angle sensor 18 for detecting the steering angle of the steering member 2 is provided. The steering angle sensor 18 is connected to a control unit 19, and a signal detected from the steering angle sensor 18 is supplied to the control unit 19 including a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
The controller 19 differentiates the steering angle A detected by the steering angle sensor 18 to detect the steering speed (steering angular speed) Va, and drives the flow control valve 16 in accordance with the detected steering speed Va. The motor 20 is controlled via the drive circuit 21. As the motor 20, for example, a step motor can be used.
[0017]
Further, the control unit 19 detects the steering direction of the steering member 2 based on the steering angle A detected by the steering angle sensor 18, and controls the direction control valve 17 via the drive circuit 22 according to the detected steering direction. Control.
FIG. 2 shows the flow of steering control by the control unit 19. The control unit 19 reads the steering angle A detected by the steering angle sensor 18 (step S1), and obtains the steering speed (steering angular velocity) Va by differentiating the read steering angle A (step S2).
[0018]
When the steering speed Va is not zero (actually, when deviating from an error region near zero) (NO in step S3), the magnitude of the steering speed Va is multiplied by a predetermined coefficient k, that is, an arithmetic expression. The opening degree B of the flow control valve 16 is obtained using B = k · | Va | (step S4).
Next, if necessary according to the steering direction, the pair of paths 15 are switched to each other by the direction control valve 17 (steps S5 and S6), so that the flow rate control valve 16 has the opening B obtained in step S4. The motor 20 is driven and controlled (step S7), and the flow control valve 16 is closed with the end of steering.
[0019]
On the other hand, when the steering speed Va obtained in step S2 is zero (actually, in the error region near zero) (YES in step S3), steps S1 to S3 are repeated, and the steering speed is repeated. Continue to monitor Va.
According to the present embodiment, in the vehicle steering apparatus 1 including the hydraulic power steering apparatus, when the operation of the steering member 2 is started, the steering angle sensor 18 immediately detects the steering angle A, and accordingly. The steering speed Va is detected, and the hydraulic oil can be supplied to and discharged from the hydraulic actuator 7 with a supply / discharge amount corresponding to the steering speed Va. Therefore, the steering assist force can be generated without delay and with good responsiveness. After a little delay, the torsion bar 6 is twisted, and pressure oil is supplied via the control valve 10 in response to the twist, and the steering assistance is further supplemented.
[0020]
Further, when the steering speed Va is high, the inflow speed of the hydraulic oil to the hydraulic actuator 7 can be increased, so that steering assistance with better response can be achieved.
Then, FIG. 3 is a schematic sectional view showing an overall configuration of a vehicle steering system of the embodiment of the present onset Ming embodiment. In the present embodiment, a steer-by-wire vehicle steering apparatus 1A using a steering hydraulic actuator will be described.
Steering shaft 4c is removed by mechanical pressure between steering member 2 such as a steering wheel and steering mechanism 4 and hydraulic pressure of hydraulic actuator 7 as a steering actuator driven according to, for example, a rotation operation of steering member 2. Is moved in the axial direction to steer the steered wheel 11 for steering.
[0021]
The steering member 2 is connected to a steering shaft 30 that is rotatably supported with respect to the vehicle. The steering shaft 30 is provided with a reaction force actuator 31 for applying an operation reaction force to the steering member 2. The reaction force actuator 31 includes an electric motor such as a brushless motor having an output shaft integral with the steering shaft 30.
An elastic member 32 made of a spiral spring or the like is connected to the end of the steering shaft 30 opposite to the steering member 2. When the reaction force actuator 31 does not apply torque to the steering member 2, the elastic member 32 returns the steering member 2 to the straight steering position by the elastic force.
[0022]
In order to detect an operation input value of the steering member 2, a steering angle sensor 18 for detecting the steering angle of the steering member 2 is provided in association with the steering shaft 30. The steering shaft 30 is provided with a torque sensor 33 for detecting torque applied to the steering member 2. On the other hand, in relation to the steered shaft 4c, a steered angle detection sensor 34 for detecting the steered angle of the steered steered wheels 11 is provided.
A steering angle sensor 18, a torque sensor 33, a turning angle sensor 34, and a vehicle speed sensor 35 are connected to the control unit 36.
[0023]
A flow control valve 16 for controlling the supply and discharge amount of hydraulic oil to the hydraulic actuator 7 and an electromagnetic direction control valve 17 are provided in a pair of paths 37 connecting the oil path pump 8 and the oil tank 9 and the hydraulic actuator 7. The control unit 36 drives and controls the motor 20 for adjusting the opening degree of the flow rate control valve 16 via the drive circuit 21 and switches and controls the direction control valve 17 via the drive circuit 22. Is the same as the reference embodiment of FIG. Further, the control unit 36 controls the reaction force actuator 31 via the drive circuit 38.
[0024]
FIG. 4 shows the flow of steering control by the control unit 36. The control unit 36 reads the steering angle A detected by the steering angle sensor 18, the turning angle C detected by the turning angle sensor 34, and the vehicle speed R detected by the vehicle speed sensor 35 (step S1), and the read steering The steering speed (steering angular speed) Va is obtained by differentiating the angle A (step S2).
When the steering speed Va is not zero (actually, when deviating from an error region near zero) (NO in step S3), the arithmetic expression B = B1 (C−A, R) + k · | Va | is used. Then, the opening degree B of the flow control valve 16 is obtained (step S4).
[0025]
B1 (C-A, R) is detected by the deviation (C-A) between the steering angle A detected by the steering angle sensor 18 and the turning angle C detected by the turning angle sensor 34, and by the vehicle speed sensor 35. The reference opening is set based on the vehicle speed R. On the other hand, k · | Va | is a factor that increases as the magnitude of the steering speed Va increases.
Next, if necessary according to the steering direction, the pair of paths 37 are switched to each other by the direction control valve 17 (steps S5 and S6), so that the flow rate control valve 16 has the opening B obtained in step S4. The motor 20 is driven and controlled (step S7).
[0026]
Further, based on the detected steering angle A, the steering torque detected by the torque sensor 33, and the detected vehicle speed R, an appropriate reaction force in the direction opposite to the operation direction of the steering member 2 is generated. The reaction force actuator 31 is driven and controlled via the drive circuit 38. Note that the flow control valve 16 is closed with the end of steering.
On the other hand, when the steering speed Va obtained in step S2 is zero (actually, in the error region near zero) (YES in step S3), steps S1 to S3 are repeated, and the steering speed is repeated. Continue to monitor Va.
[0027]
In the present embodiment, in the steer-by-wire vehicle steering apparatus 1A for obtaining a steering force by the hydraulic actuator 7, when the operation of the steering member 2 is started, the steering angle sensor 18 immediately detects the steering angle A. Accordingly, the steering speed Va is detected, and hydraulic oil can be supplied to and discharged from the hydraulic actuator 7 with a supply / discharge amount including an increment corresponding to the steering speed Va, so that there is no delay with respect to the operation of the steering member 2. Steering can be realized. In particular, when the steering speed Va is high, the inflow speed of the hydraulic oil to the hydraulic actuator 7 can be increased, so that steering with better response can be achieved.
[0028]
Further, by adding an increment k · | Va | depending on the steering speed Va to the reference opening B1 as the opening B of the flow control valve 16, a sufficient supply / discharge amount to the hydraulic actuator 7 can be secured. Therefore, when the operation of the steering member 2 is stopped, the turning by the hydraulic actuator 7 is completed without time lag.
Incidentally, in the above shape state, using the motor 20 as a driving means and flow control valve 16, has been to increase the degree of opening in accordance with an increase of the steering speed Va, not limited to this. For example, in the reference form of FIG. 1, an electromagnetic on-off valve is used in place of the flow control valve 16, and a solenoid is used in place of the motor 20 as the driving means. When the steering speed Va is detected, the solenoid is turned on ( Alternatively, the on-off valve may be opened by turning it off, and when the steering speed Va is not detected, the solenoid may be turned off (or on) to switch the on-off valve to the closed state. Further, active steering can be made possible by controlling the opening degree and opening / closing time of the flow control valve according to the steering speed and load.
[0029]
In addition, various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a hydraulic power steering apparatus as one reference form.
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of steering control.
3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a steer-by-wire type vehicle steering apparatus of the form of implementation of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of steering control.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A Steering device 2 for vehicles Steering member 3 Input shaft 4 Steering mechanism 5 Output shaft 6 Torsion bar 7 Hydraulic actuator 8 Hydraulic pump 9 Oil tank 10 Control valve 11 Wheels 14 and 15 Path 16 Flow control valve 17 Directional control valve 18 Steering Angle sensor 19 Control unit 20 Motor 31 Reaction force actuator 34 Steering angle sensor 35 Vehicle speed sensor 36 Control unit

Claims (1)

操舵部材と舵取り機構とが機械的に結合されておらず、操舵部材の操作に応じて油圧アクチュエータにより操舵力を発生させる車両用操舵装置において、
上記油圧アクチュエータへの作動油の流出入を司る弁としての流量制御弁と、
この流量制御弁を動作させるための駆動手段と、
操舵部材の操舵角を検出するための操舵角センサと、
転舵輪の転舵角を検出するための転舵角センサと、
車速を検出するための車速センサと、
操舵部材に関する操舵速度を検出するための操舵速度検出手段と、
この操舵速度検出手段により検出される操舵速度が大きいほど流量制御弁の流量が増加するように、上記駆動手段を介して上記流量制御弁の動作を制御する制御手段とを備え、 流量制御弁の開度Bは、下記式を満足することを特徴とする車両用操舵装置。
B=B1(C−A,R)+k・|Va|
ここで、B1(C−A,R)は、操舵角センサにより検出される操舵角Aと転舵角センサにより検出される転舵角Cとの偏差(C−A)と、車速センサにより検出される車速Rとに基づいて設定される基準開度である。また、k・|Va|は、kを係数として、操舵速度Vaの大きさの増加に応じて増加するファクターである。
In the vehicle steering apparatus in which the steering member and the steering mechanism are not mechanically coupled, and the steering force is generated by the hydraulic actuator according to the operation of the steering member.
A flow control valve as a valve for controlling the flow of hydraulic oil into and out of the hydraulic actuator;
Drive means for operating the flow control valve;
A steering angle sensor for detecting the steering angle of the steering member;
A turning angle sensor for detecting the turning angle of the turning wheel;
A vehicle speed sensor for detecting the vehicle speed;
Steering speed detection means for detecting a steering speed related to the steering member;
Control means for controlling the operation of the flow control valve via the drive means so that the flow rate of the flow control valve increases as the steering speed detected by the steering speed detection means increases . The opening degree B satisfies the following formula: a vehicle steering apparatus.
B = B1 (C−A, R) + k · | Va |
Here, B1 (CA, R) is detected by a deviation (CA) between the steering angle A detected by the steering angle sensor and the turning angle C detected by the turning angle sensor, and by the vehicle speed sensor. The reference opening is set based on the vehicle speed R. Further, k · | Va | is a factor that increases with an increase in the steering speed Va, where k is a coefficient.
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