JP4669800B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪の操舵力アシストを行うパワーステアリング装置に係り、ステアリングホイールの突き当て時の操舵フィール（操舵感）の向上を図る電動モータの制御装置に関する。

運転者からの操舵トルク入力に応じて車輪操舵の力をアシストするパワーアシスト装置としては、油圧機構を用いるものが一般的である。この従来技術の例として、電動モータでオイルポンプを駆動して油圧を発生させ、この発生させた油圧に対してステアリングホイールから入力される操舵トルクをフィードバックして制御し、操舵補助力を発生するというものが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に示すような従来の技術では、トルクセンサの値から操舵トルクを検出して、そのトルクに応じた操舵アシスト力を発生して、油圧シリンダに供給される圧力を制御している。
特開２００３−２１２１４１号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す従来の技術では、通常操舵状態又は突き当て状態というような操舵の状態の如何を問わず、常に検出された操舵トルクと比例するように、電動モータを制御している。したがって、例えば、ステアリングホイールの突き当て時のように、負荷側の特性が変化する領域でのアシスト力の補正方法や、ステアリングホイールの突き当て時の操舵フィールを向上し得るような電動モータの制御方法については、必ずしも十分な配慮がなされていなかった。

一般に、ステアリングホイールを突き当てまで突き当てた場合、車両が前進していれば、転舵輪がステアリングホイールを中立位置方向へ戻すトルクを発生する（タイヤからの反力によって戻しトルクが発生するが、これについては図２の説明で述べる）。一方、車両が後退している場合には、転舵輪はステアリングホイールをさらに切り込む方向にトルクを発生させる。従って、車両後退時に突き当てからステアリングホイールを切り戻す場合、転舵輪からのトルクに抗して、パワーステアリング装置は最も大きな操舵アシスト力を発生させる必要がある。

しかし、従来技術では、ステアリングホイールと負荷側との捩れによって発生するトルクをトルクセンサによって検出し、検出されたトルク情報のみを用いて、検出トルクに比例した操舵アシスト力を発生させていた。この場合、運転者がステアリングホイールを切り戻す転舵速度が所定値を超えると、アシスト側（高圧側）シリンダから非アシスト側（低圧側）シリンダへと流入する作動オイルの流量が過剰となり、ポンプに設けられた背圧弁を作動オイルが過剰に流れることによって、サージングやウォーターハンマのような流体現象が過渡的に発生し、騒音が発生するという課題があった。

本発明の目的は、ステアリングホイールの突き当て（切り込み状態の終了）から切り戻しに移行するとき、ポンプに設けた背圧弁に作動油が過剰に流れることによって発生する騒音を抑制するための制御装置を備えたパワーステアリング装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
転舵輪に連結されたラックアンドピニオン等からなる操舵機構の操舵力を補助するパワーシリンダと、前記パワーシリンダの両圧力室に対し選択的に油圧を供給し一対の吐出口を有する油圧ポンプと、前記パワーシリンダの両圧力室と前記油圧ポンプの一対の吐出口とを夫々接続する第１油路および第２油路と、前記油圧ポンプを駆動する電動機と、ステアリングホイールの操作による操舵トルクをもとに前記電動機への指令値を算出するパワーステアリング制御手段と、を備えたパワーステアリング装置であって、
前記操舵機構の舵角を検出する舵角センサを設け、
前記舵角センサによる舵角をもとに突き当て状態か否かを判定し、
前記操舵機構が、前記判定で突き当て状態であり、さらに、前記突き当て状態から切り戻しに移行するとき、前記舵角センサで検出した舵角をもとに算出された舵角速度が所定値以上の場合に、前記電動機の駆動電流を補正することによって、前記第１油路と前記第２油路の内で高圧側の油路から低圧側の油路へ供給される作動油の流量を抑制する構成とする。

また、転舵輪に連結されたラックアンドピニオン等からなる操舵機構の操舵力を補助するパワーシリンダと、前記パワーシリンダの両圧力室に対し選択的に油圧を供給し一対の吐出口を有する油圧ポンプと、前記パワーシリンダの両圧力室と前記油圧ポンプの一対の吐出口とを夫々接続する第１油路および第２油路と、前記油圧ポンプを駆動する電動機と、ステアリングホイールの操作による操舵トルクをもとに前記電動機への指令値を算出するパワーステアリング制御手段と、を備えたパワーステアリング装置であって、
前記操舵機構が、切り込み操作で舵角がそれ以上増加しない状態である突き当て状態から切り戻しに移行するとき、前記移行を切り込み方向へ付勢するセルフアライメントトルクの発生により検知し、
前記検知によって、前記電動機の駆動電流を補正することによって、前記第１油路と前記第２油路の内で高圧側の油路から低圧側の油路へ供給される作動油の流量を抑制する構成とする。

また、前記パワーステアリング装置において、前記電動機の駆動電流を補正することによる高圧側の油路から低圧側の油路へ供給される作動油の流量を抑制することに代えて、前記第１油路と前記第２油路のそれぞれとオイルタンクとの間に弁を設け、前記弁を開制御することによって、前記高圧側の油路から前記低圧側の油路へ供給される作動油の流量を抑制する構成とする。

本発明によると、操舵機構の切り込み状態が終了して切り戻しに移行するとき、高圧側油路から低圧側油路へ流入する作動油の流量を抑制し、ポンプに設けられた背圧弁への作動油の流入量を適正化することができる。これによって、サージングやウォータハンマのような過渡的な流体現象の発生を抑制でき、騒音発生やハンドルへの振動の伝達を防止でき、操舵フィールを向上させることができる。

本発明の実施形態に係るパワーステアリング装置について、図１〜図１２を参照しながら以下詳細に説明する。図１〜図９は本発明の第１の実施形態に係るパワーステアリング装置を説明するための図であり、図１０は本発明の第２の実施形態に係るパワーステアリング装置を説明するための図である。図１１は本実施形態に係るパワーステアリング装置における操舵機構の切り込み状態が終了して切り戻しに移行するとき、高圧側油路から低圧側油路への作動油の過剰流入を説明する図である。図１２は本発明の実施形態に係るパワーステアリング装置における解決課題と解決手段を説明する模式図である。

図１は本発明の第１と第２の実施形態に係るパワーステアリング装置の全体構成を示す図である。図２は本実施形態に関する車両前進時又は後退時の転舵輪に発生するモーメントを示す図である。図３は本発明の第１の実施形態に係るパワーステアリング装置において突き当て時／通常操舵時におけるモータの駆動トルク制御の手順を示すフローチャートである。図４は本実施形態における突き当ての判定フラグの設定を示した図である。図５は本実施形態における操舵速度の判定フラグの設定を示した図である。図６は第１の実施形態に係るパワーステアリング装置におけるパワーステアリングコントロールユニットのモータ指令値生成回路を示す図である。図７は第１の実施形態における通常操舵時のトルク指令値生成マップの一例を示す説明図である。図８は第１の実施形態における突き当て時の補正トルク指令値生成マップの一例を示す説明図である。図９は第１の実施形態におけるモータドライバおよび電動モータを表すブロック線図である。図１０は本発明の第２の実施形態に係るパワーステアリング装置における、突き当て時／通常操舵時の作動油流量制御とモータ制御の手順を示すフローチャートである。

まず、本発明の実施形態に係るパワーステアリング装置の概略を説明すると、操舵機構の切り込みが終了するとき、すなわち突き当てから切り戻し（ハンドル手放しを含む）に移行するとき（図１２を参照）、油圧パワーシリンダにおける油圧ポンプを駆動する電動モータの駆動トルクを制御することによって、あるいは高圧側油路から低圧側油路への作動油の流量を制御することによって、高圧側（アシスト側）シリンダから低圧側（非アシスト側）シリンダへ流入する作動油の流入量を適正化し、この適正化によって、背圧弁（図１の符号２５）からタンク２６に過剰に油が流れることを防止して、背圧弁２５で発生するサージングやウォーターハンマの騒音発生を無くし、さらにハンドルへの振動伝達を防止して、操舵フィールを向上させようとするものである。

さらに、本実施形態に係るパワーステアリング装置の概要について、図１１と図１２を参照しながら説明する。図１２は、横軸を時間、縦軸を舵角及びモータトルクとした場合の操舵状態を示す図である。図１２の（ａ）は舵角速度が所定値以下の場合、図１２の（ｂ）は所定値以上（急峻に切り戻したとき）の場合である（詳細は後述する）。本実施形態が着目するのは、突き当てが終了した時点（切り込み状態の終了ポイント）から或る時点までの範囲における動作不具合を解決するものである。

ここで、本明細書で記載する用語を次のように定義する。すなわち、図１２を参照して、切り込みとは中立状態から舵角が増加する方向へハンドルを操作すること、切り戻しとは中立状態へと舵角を減少させる方向へハンドルを操作すること、突き当てとは、切り込み操作のうち，特に舵角がそれ以上増加しない状態を云う。そして、本実施形態で注目している課題は、「切り込み状態の終了ポイントから（突き当てから）舵角が中立方向へ減少し始めた瞬間からある時間までに、シリンダの高圧側から低圧側に過剰の作動油が流れる」ことについて対処することにある。

ここで、過剰の作動油（オイル）が流れる理由について、図１１を参照しながら説明すると、突き当て終了時に、急激に舵を切り戻すと、モータのトルクが差圧に負けてしまい、この差圧によって、本当に回したい方向とは逆の方向にモータが回るからである（モータへの指令値とは反対方向にモータが回る）。すなわち、ラックアンドピニオンなどの操舵機構に発生する操舵トルクの発生方向と電動機の回転方向とが不一致となっている。このため、ポンプ回転方向が逆転するタイミングが早くなり、高圧側から低圧側へ過剰なオイルを流すことになる。

したがって、本発明の第１の実施形態では、差圧に負けないように、モータ駆動トルクを増量すること（ポンプ回転方向が早く逆転しないようにブレーキをかけること、すなわち、モータの切り込み方向への駆動電流を増量補正すること）が重要なポイントである（これについては後述するが、図６と図８に示す）。また、後述する図３と図１０に示すフローチャートでは、切り戻し操作を検出する明記はないが、「突き当て」の後に、急激な舵角の変化が起こる状況は、必然的に、「急激な切り戻し」または「手放し」のときである。したがって、本発明は「突き当て」をきっかけとしたその後のハンドル切り戻し又はハンドル手放しに移行するときの操舵フィール向上を目指すものである。本発明の具体的構成については次に説明する。

本発明の第１の実施形態に係るパワーステアリング装置について、図１〜図９を参照しながら以下説明する。パワーステアリング装置１は、運転者からの操舵トルク入力を検出して、コントロールユニット１７がアシスト力指令値を演算し、電動モータ２０を駆動して車輪８ａ，８ｂを操舵する。操舵入力手段は、ステアリングホイール１６とステアリングホイールに係合されて操舵トルクを伝達するステアリングシャフト１２および出力軸１１、ステアリングシャフト１２に設けられた舵角センサ１３、出力軸１１に設けられたピニオン９および操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ１０、ピニオン９と当接するラック７、からなる。

アシスト力を発生する油圧パワーシリンダ２は、車体幅方向に延設されたシリンダ４内を、ラック７に連結したピストンロッド２８が貫通しており、ピストンロッド２８にシリンダ４内を摺動するピストン５が固定されている。シリンダ４内には、ピストン５によって左右の油圧室３と油圧室６が形成されている。車輪８ａは、ラック７を介してピストンロッド２８の端部に、車輪８ｂは、ピストンロッド２８の端部にリンクを介して連接されている。

油圧を発生する正逆回転可能な可逆式ポンプ２４には、油圧配管２７ａ，２７ｂが接続され、それぞれが油圧室６，３に接続されているとともに、背圧弁２５を通じて作動油を貯蔵したオイルタンク２６が接続されている。このオイルタンク２６は、可逆式ポンプからリークした作動油を回収するようになっている。また、左右の配管２７ａ，２７ｂには電気的に開閉の制御が可能な戻し弁２９ａ，２９ｂが設けられており、ポンプのフェール時（ポンプ故障時）などに弁を開放してオイルタンク２６にオイルを廃棄するようになっている。可逆式ポンプ２４の回転軸は、電動モータ２０に係合されており、モータドライバ２１からの指令電流を受けて電動モータ２０が回転することによって正逆回転可能に駆動される。

パワーステアリングコントロールユニット１７は、操舵トルク信号線１４を介してトルクセンサ１０と、舵角信号線１５を介して舵角センサ１３と、指令値信号線１８を介してモータドライバ２１と、にそれぞれ接続されている。図２乃至図６を用いて後ほど詳細に説明するが、パワーステアリングコントロールユニット１７では、運転者がステアリングホイール１６を操作して入力する操舵トルクをもとに電動モータ２０への指令値を算出している。この算出された指令値は、指令値信号線１８を介してモータドライバ２１へ伝達され、さらに、ドライバ出力ケーブル２３を介して電動モータ２０へ入力される。

次に、図２を参照しながら、突き当て前進時または後退時の転舵輪に発生するモーメントについて説明する。図２（ａ）は車両前進時の前輪、（ｂ）は車両後退時の前輪の模式図を示す。

一般に、旋回している車両の車輪には、回転面に垂直な方向に横力と呼ばれる力が発生する。横力の分布は前後左右非対称であるため、合力の着力点とタイヤの接地中心は一致しない。よって、横力は、タイヤの接地中心にモーメントを発生させる。このモーメントをセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）と呼ぶ。このようなＳＡＴに関する現象は、例えば、「自動車の運動と制御 第二版」、安部正人著、山海堂出版、ｐｐ．６−９、に解説されている。

このように、車両前進時と後退時では同じ方向に舵を切っていても、図２に示すようにＳＡＴの作用方向は正反対となり、前進時にはＳＡＴが舵を戻す方向（中立方向）に作用するのに対して、後退時にはＳＡＴが舵を切る方向に作用する。図２の例では、前進時にＳＡＴが中立方向に作用するが、車種によっては後退時にＳＡＴが中立方向に作用する場合もある。

次に、図３を参照しながら、本実施形態に係るパワーステアリング装置における突き当てと通常操舵に対応した電動モータ制御フローの概略について説明する。ステップＳ１０１で運転者がステアリングホイール１６を操作すると、舵角センサ１３により舵角が検出される（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０３では、図４で後述する方法で突き当てか通常操舵か（突き当てか否か）の判定を行う。ここで、図１２を参照して説明すると、ステップ１０３における突き当てか通常操舵かの判定は、突き当て以前における切り込み（通常操舵）か突き当てを契機にした切り戻し（突き当てに関係しない切り戻しは通常操舵である）かを判定することである。

まず、突き当てと判定された場合には、ステップＳ１０４に進み、操舵トルクを操舵トルクセンサ１０によって検出する。ステップＳ１０２で検出された舵角を元にステップＳ１０５で、舵角速度を算出する（図１２で切り込み状態終了ポイント以後の舵角の速度を算出する）。次にステップＳ１０６では、この舵角速度が所定値以上か否かを判定する（図５で詳述する）。舵角速度が所定値以上の場合、ステップＳ１０７で補正アシストトルクを算出する。なお、この補正アシストトルクの算出については、図６の符号４７、図８で詳述する。

一方、ステップＳ１０３で、通常操舵と判定された場合には、ステップＳ１１４に進み、操舵トルクを操舵トルクセンサ１０によって検出する。検出された操舵トルクを元にステップＳ１１５で、アシストトルクを算出する。

以上のステップで、突き当ててから切り戻しへの移行時と通常操舵時に必要なアシストトルクの値が算出される。次に、ステップＳ１２１にて、電動モータ２０が、算出されたアシストトルクを生成するように制御（トルク制御）される。モータの駆動に応じて、ステップＳ１２２でポンプが駆動され、その結果ステップＳ１２３でステアリングアシスト力が発生する。

次に、図４を参照しながら、突き当ての判定方法について説明する。図の横軸は舵角、縦軸は突き当て判定フラグＦＬであり、突き当ての時は１、通常操舵の時は０である。中立位置（自動車直進状態）から、あらかじめ設定された舵角（±Ａ）の間では通常操舵と判定され、設定舵角（±Ａ）を超えた場合には突き当てと判定する。

また、突き当ての判定については、上述した舵角センサ以外にも次のような手段が考えられる。操舵機構に発生する操舵トルク（操舵トルクセンサによる検出値）と電動機の回転数に基づき操舵機構の突き当て状態を判断する。また、操舵機構に発生する操舵トルク（操舵トルクセンサによる検出値）とこの操舵機構の操舵速度（舵角センサによる舵角をもとに算出される）に基づき操舵機構の突き当て状態を判断する。また、操舵機構に発生する操舵トルクが規定値以上のとき、この操舵機構が突き当て状態であると判断してもよい。

次に、図５を参照しながら、操舵速度の判定方法について説明する。図の横軸は操舵速度、縦軸は操舵速度判定フラグＦｓであり、操舵速度が閾値Ｂ以上あるいは−Ｂ以下のときは１、それ以外は０である。なお、操舵速度は、図３のステップＳ１０２で検出された舵角センサ１３による舵角を基に算出する。

次に、図６を参照しながら、パワーステアリングコントローラ１７における電動モータ２０への指令値生成方法の具体例について説明する。パワーステアリングコントローラ１７においては、舵角信号６１が突き当て判定ブロック４１に入力され、突き当て判定フラグＦＬが算出される。例えば、操舵の状態が通常操舵と判定されればＦＬ＝０であるので、通常操舵判定フラグ４３ａが１−ＦＬ＝１となり通常操舵用の制御が選択される。トルク指令値算出ブロック４５は、操舵トルク信号６０を用いて、図７に模式的に示すようなあらかじめ用意されたマップ情報を基にトルク指令値を算出する。算出された指令値は、指令値信号線１８を介してモータドライバ２１に入力される。モータドライバ２１では、電機子電流信号線２２を介して検出される電機子電流を用い、図９にて後述する制御系によってトルク制御が実行される。電動モータ２０の出力軸５０には、可逆式ポンプなどのステアリング系負荷５１が結合されおり、電動モータ２０によって駆動される。

一方、操舵の状態が突き当てと判定（突き当ててから切り戻し（又は手放し）に移行すると判定）されれば、ＦＬ＝１であるので、突き当て判定フラグ４３ｂがＦＬ＝１となり、突き当て用の制御が選択される。ここで、操舵速度判定ブロック４２により、操舵速度が所定値未満であれば、操舵速度判定フラグ４４ａが、１−Ｆｓ＝１となり、トルク指令値算出ブロック４６を介して、トルク制御が実行される。トルク指令値算出ブロック４６は図７に示す特性（マップ情報）に基にトルク指令値を算出する。

ここで、操舵速度が所定値以上であれば、操舵速度判定フラグ４４ｂが、補正トルク指令値算出ブロック４７により、補正トルク指令値が算出される。この算出された補正トルク指令値は、図８に模式的に示すようなあらかじめ用意されたマップ情報（図８の実線グラフ）を基にする。図８で、点線は通常操舵時のトルク指令値であり、補正時には実線のグラフが採用され、点線グラフに比べて増量補正を行う。

舵角速度が所定値以上のときにモータトルク指令値を増量補正する（舵角速度が所定値以下のときに比べて）のは、前述したように、モータトルクが差圧に負けないようにするためであり、ポンプ回転方向が早く逆転しないように大きなブレーキをかけることである。図１２の（ｂ）に示す、本発明と従来技術とのモータトルクのグラフからも分かるように、第１の実施形態では、切り戻し状態の終了ポイントから切り戻しに移行するとき、シリンダの高圧側と低圧側の差圧に負けないようにモータ駆動トルクを増量するのである。これによって、図１２の（ｂ）に示すように、切り戻し状態の終了ポイント直後におけるモータトルク曲線は従来技術のそれに比べて傾きが緩やかになっている。

また、操舵機構の切り込み状態が終了して切り戻しに移行するとき、特定の条件下で、第１油路と第２油路の内で高圧側の油路から低圧側の油路へ供給される作動油の流量を抑制（制限）することが本実施形態の特徴の１つであるが、この抑制制御の後に、パワーシリンダが移動し始めたとき作動油の流量の抑制（制限）を終了することとする。また、前述した電動機への駆動信号の増量補正終了後にこの駆動電流を漸減することとし、さらに、この駆動信号の増量補正開始から所定時間経過後にこの増量補正を終了することとする。

次に、図９を参照しながら、モータドライバ２１で実行されるトルク制御の原理について説明する。図９は、電動モータ２０とモータドライバ２１の一般的な制御ブロック線図を示している。この制御ブロック線図は、「ブラシレスＤＣモータの使い方」、荻野弘司著、オーム社出版、ｐｐ．１６−１７、に示されているように公知である。

図９において、Ａｃ：電流アンプ、Ｌａ：電機子インダクタンス、Ｒａ：電機子抵抗、ＫＴ：トルク定数、Ｊ：モータ軸イナーシャ、１／Ｋｃ：電流検出器、ＫＥ：誘起電圧定数、１／ｓ：積分、をそれぞれ表す。

電流指令値７０ａと、電流フィードバックループからの電機子電流７０ｂの差分が電流アンプ７２に入力され、モータ軸の回転速度７０ｅに比例する誘起電圧が誘起電圧定数ブロック７６より決定される。電流指令値と誘起電圧の差分が、電機子抵抗・インダクタンス特性ブロック７３に入力されて、電機子電流７０ｂが生成され、トルク定数ブロック７４にて電動モータ２０の発生するトルク７０ｃが決定される。トルク７０ｃと外乱トルク７０ｄの差分により、モータ軸イナーシャブロック７５にて、モータ軸回転速度７０ｅが決定される。このような構成において、電流アンプ７２の値を非常に大きくすると、電流指令７０ａに比例した電機子電流７０ｂを流すことができ、従って、トルク７０ｃも電流指令７６ａに比例することとなり、トルク制御が実行される。なお、図９に示す各構成要素は符号の説明欄に示すとおりである。

本実施形態では、パワーステアリングコントローラ１７とモータドライバ２１を別体としているが、これらを一体にしてもよい。この場合には、システムの小型化が図られるので車両への搭載性が向上する。また、操舵の状態を判別する舵角センサ１３の代わりに、例えば、ピストンロッド２８のストロークを検出するセンサを用いても良く、ステアリングホイール１６付近のスペースに余裕が無い場合には有効である。

本実施形態が現に実行されていることを確認するためには、パワーステアリングコントロールユニット１７と操舵トルクセンサ１０および舵角センサ１３との結合を解き、擬似操舵トルク信号及び擬似舵角信号をパワーステアリングコントロールユニット１７に印加する。この場合、指令信号線１８の指令値をモニターして、突き当てを模擬した擬似操舵トルク信号及び擬似舵角信号を印加した場合に、指令値と舵角速度の方向が一致していることを確認すればよい。または、シリンダの移動方向を検出する手段を設けて、シリンダの移動方向とアシストトルクの作用方向が一致することを確認すればよい。

次に、本発明の他の実施形態に係るパワーステアリング装置について、図１０を用いて説明する。ステップＳ２０１で運転者がステアリングホイール１６を操作すると、舵角センサ１３により舵角が検出される（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０３では、突き当てか通常操舵かの判定を行う。

突き当てと判定（突き当ててから切り戻し（又は手放し）に移行すると判定）された場合には、ステップＳ２０４に進み、ステップＳ２０２で検出された操角を元に舵角速度を算出する。次にステップＳ２０５では、舵角速度が所定値以上か否かを判定する。舵角速度が所定値以上の場合、ステップＳ２０６で高圧側戻し弁（図１に示す戻し弁２９ａ又は２９ｂ）をオープン（Ｏｐｅｎ）する。

一方、ステップＳ２０３で、通常操舵と判定された場合、および、ステップＳ２０５で操舵速度が所定値以下と判定された場合には、戻し弁（図１に示す戻し弁２９ａ又は２９ｂ）の操作は行わずにステップＳ２０７に進む。Ｓ２０７では操舵トルクを検出し、ステップＳ２０８でアシストトルクを算出する。ステップＳ２０９にて、電動モータ２０が、算出されたアシストトルクを生成するように制御（トルク制御）される。モータの駆動に応じて、ステップＳ２１０でポンプが駆動され、その結果ステップＳ２１１でステアリングアシスト力が発生する。

上述の説明では、油圧配管２７ａ，２７ｂとタンク２６との間の戻し弁２９ａ，２９ｂを制御の対象としたが、これに限らず、油圧配管２７ａと２７ｂとを直接に接続する連通路（ポンプ２４のバイパス路）を設け、この連通路の連通又は遮断の切り換えを行うフェールセーフバルブを設けて、このフェールセーフバルブを制御対象としてもよい。

本発明の他の実施形態が、図３に示す実施形態と異なる点は、本発明の他の実施形態では、戻し弁を制御するために、フェールセーフ性が高く、また、電動モータの制御の複雑化を避けることで低コスト化に有効である。その他の構成は、図３に示す動作を行う実施形態と同様の構成であるため、説明を省略する。

また、本発明の別の実施形態として次のような構成例が考えられる。すなわち、操舵機構の突き当てから切り戻しに移行するときの検知手法として、パワーシリンダを切り込み方向へ付勢するセルフアライニングトルク（図２を参照）が発生するのを検知してもよく、この検知で高圧側の油路から低圧側の油路へ供給される作動油の流量を抑制する。さらに、上記検知手法において、車両の変速機が前進状態（ドライブポジション）であるか後退状態（リバースポジション）であるかの信号を受信する信号受信部を有し、この信号受信部の受信する信号に基づきパワーシリンダを切り込み方向へ付勢するセルフアライニングトルクが発生しているか否かを判断してもよい。さらに、操舵機構が据え切り状態のとき電動機の切り込み方向への駆動信号を増量補正してもよく、この際、車速がほぼ０ｋｍ／ｈのとき、操舵機構が据え切り状態であると判断するものとする。

以上説明したように、本発明の実施形態に係るパワーステアリング装置の主たる特徴は、操舵機構の突き当て（切り込み状態の終了ポイント）から切り戻しに移行するとき、パワーシリンダ用油圧ポンプを駆動する電動機の駆動信号を増量補正する補正手段、あるいは高圧側油路から低圧側油路へ供給される作動油の流量を制限する制限手段を設ける構成を採用することによって、高圧側シリンダから低圧側シリンダへ流入する作動油の流量を抑制して騒音発生を防止することである。そして、本実施形態の具体的構成としては次のようなものを挙げることができる。転舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助するパワーシリンダと、パワーシリンダに油圧を供給する油圧ポンプと、油圧ポンプを駆動する電動機と、前記転舵輪に与える操舵アシスト力に応じて前記電動機に駆動信号を出力する電動機制御手段と、を備え、前記操舵機構の切り込み状態が終了して切り戻し又は手放しに移行するとき、高圧側の油路から低圧側の油路へ供給される作動油の流量を抑制する流量抑制手段を設ける。この流量抑制手段は、パワーシリンダが移動し始めたとき、作動油の流量の抑制を終了する。また、操舵機構の舵角速度を検出する舵角センサを備えて、パワーシリンダの移動を検出する。

また、流量抑制手段として、電動機の切り込み方向への駆動信号を増量補正する。さらに、この駆動信号の増量補正終了後この駆動信号を漸減する、または、この駆動信号の増量補正開始から所定時間経過後に増量補正を終了してもよい。

さらに、高圧側油路と低圧側油路を連通する油路を設けて、この連通路の連通、遮断を切り換えるフェールセーフバルブを設け、操舵機構の切り込み状態が終了するときにフェールセーフバルブを連通状態とする。また、操舵機構に発生する操舵トルクの発生方向と前記電動機の回転方向とが不一致のとき、作動油の流量を制限してもよい。

また、操舵機構に発生する操舵トルクと電動機の回転数に基づき操舵機構の突き当て状態を判断する。または、操舵機構に発生する操舵トルクとこの操舵機構の操舵速度に基づいて操舵機構の突き当て状態を判断してもよい。さらに、操舵機構に発生する操舵トルクが所定値以上のときにこの操舵機構が突き当て状態であると判断してもよい。

また、パワーシリンダを切り込み方向へ付勢するセルフアライニングトルクが発生するときに、作動油の流量を制限するとよい。さらに、車両の変速機が前進状態（ドライブポジション）であるか後退状態（リバースポジション）であるかの信号を受信する信号受信部を備え、この信号受信部の受信する信号に基づきパワーシリンダを切り込み方向へ付勢するセルフアライニングトルクが発生しているか否かを判断する。

本発明の第１と第２の実施形態に係るパワーステアリング装置の全体構成を示す図である。 本実施形態に関する車両前進時又は後退時の転舵輪に発生するモーメントを示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るパワーステアリング装置において突き当て時／通常操舵時におけるモータの駆動トルク制御の手順を示すフローチャートである。 本実施形態における突き当ての判定フラグの設定を示した図である。 本実施形態における操舵速度の判定フラグの設定を示した図である。 第１の実施形態に係るパワーステアリング装置におけるパワーステアリングコントロールユニットのモータ指令値生成回路を示す図である。 第１の実施形態における通常操舵時のトルク指令値生成マップの一例を示す説明図である。 第１の実施形態における突き当て時の補正トルク指令値生成マップの一例を示す説明図である。 第１の実施形態におけるモータドライバおよび電動モータを表すブロック線図である。 本発明の第２の実施形態に係るパワーステアリング装置における、突き当て時／通常操舵時の作動油流量制御とモータ制御の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るパワーステアリング装置における操舵機構の切り込み状態が終了して切り戻しに移行するとき、高圧側油路から低圧側油路への作動油の過剰流入を説明する図である。 本発明の実施形態に係るパワーステアリング装置における解決課題と解決手段を説明する模式図である。

符号の説明

１…パワーステアリング装置、２…油圧パワーシリンダ、３…油圧室、４…シリンダ部、５…ピストン、６…油圧室、７…ラック、８ａ…左前輪、８ｂ…右前輪、９…ピニオン、１０…操舵トルクセンサ、１１…出力軸、１２…ステアリングシャフト、１３…舵角センサ、１４…操舵トルク信号線、１５…舵角信号線、１６…ステアリングホイール、１７…パワーステアリングコントロールユニット、１８…指令値信号線、２０…電動モータ、２１…モータドライバ、２２…モータ電機子電流信号線、２３…ドライバ出力ケーブル、２４…可逆式ポンプ、２５…背圧弁、２６…オイルタンク、２７ａ…油圧配管、２７ｂ…油圧配管、２８…ピストンロッド、２９ａ…戻し弁、２９ｂ…戻し弁、４１…突き当て判定ブロック、４２…操舵速度判定ブロック、４３…通常操舵／突き当て判定フラグ、４４…操舵速度判定フラグ、４５，４６…トルク指令値算出ブロック、４７…補正トルク指令値算出ブロック、５０…モータ出力軸、５１…ステアリング系負荷、７０ａ…電流指令値、７０ｂ…電機子電流、７０ｃ…出力トルク、７０ｄ…外乱トルク、７０ｅ…モータ軸回転速度、７１…電流フィードバックゲイン、７２…電流アンプ、７３…電機子抵抗・インダクタンス特性ブロック、７４…トルク定数ブロック、７５…モータ軸イナーシャブロック、７６…誘起電圧定数ブロック

Claims (6)

1. 転舵輪に連結されたラックアンドピニオン等からなる操舵機構の操舵力を補助するパワーシリンダと、前記パワーシリンダの両圧力室に対し選択的に油圧を供給し一対の吐出口を有する油圧ポンプと、前記パワーシリンダの両圧力室と前記油圧ポンプの一対の吐出口とを夫々接続する第１油路および第２油路と、前記油圧ポンプを駆動する電動機と、ステアリングホイールの操作による操舵トルクをもとに前記電動機への指令値を算出するパワーステアリング制御手段と、を備えたパワーステアリング装置であって、
   前記操舵機構の舵角を検出する舵角センサを設け、
   前記舵角センサによる舵角をもとに突き当て状態か否かを判定し、
   前記操舵機構が、前記判定で突き当て状態であり、さらに、前記突き当て状態から切り戻しに移行するとき、前記舵角センサで検出した舵角をもとに算出された舵角速度が所定値以上の場合に、前記電動機の駆動電流を補正することによって、前記第１油路と前記第２油路の内で高圧側の油路から低圧側の油路へ供給される作動油の流量を抑制する
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 転舵輪に連結されたラックアンドピニオン等からなる操舵機構の操舵力を補助するパワーシリンダと、前記パワーシリンダの両圧力室に対し選択的に油圧を供給し一対の吐出口を有する油圧ポンプと、前記パワーシリンダの両圧力室と前記油圧ポンプの一対の吐出口とを夫々接続する第１油路および第２油路と、前記油圧ポンプを駆動する電動機と、ステアリングホイールの操作による操舵トルクをもとに前記電動機への指令値を算出するパワーステアリング制御手段と、を備えたパワーステアリング装置であって、
   前記操舵機構が、切り込み操作で舵角がそれ以上増加しない状態である突き当て状態から切り戻しに移行するとき、前記移行を切り込み方向へ付勢するセルフアライメントトルクの発生により検知し、
   前記検知によって、前記電動機の駆動電流を補正することによって、前記第１油路と前記第２油路の内で高圧側の油路から低圧側の油路へ供給される作動油の流量を抑制する
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。
3. 請求項１において、
   前記操舵機構に操舵トルクを検出する操舵トルクセンサを設け、
   前記操舵機構の前記突き当て状態から切り戻しへの移行は、前記操舵トルクセンサで検出した操舵トルクの方向と前記電動機の回転方向との不一致を検出することによって判断する
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。
4. 請求項１において、
   前記操舵機構に操舵トルクを検出する操舵トルクセンサを設け、
   前記舵角センサによる舵角に代えて、前記操舵トルクセンサで検出した操舵トルクを用い、前記操舵トルクが規定値以上のときに前記突き当て状態か否かを判定する
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。
5. 請求項２において、
   車両の変速機が前進状態であるか後退状態であるかの信号を受信する信号受信部を有し、
   前記作動油の流量抑制は、前記信号受信部の受信する信号をもとに、前記パワーシリンダを切り込み方向へ付勢するセルフアライメントトルクが発生するときに行う
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つの請求項において、
   前記電動機の駆動電流を補正することによる高圧側の油路から低圧側の油路へ供給される作動油の流量を抑制することに代えて、
   前記第１油路と前記第２油路のそれぞれとオイルタンクとの間に弁を設け、前記弁を開制御することによって、前記高圧側の油路から前記低圧側の油路へ供給される作動油の流量を抑制する
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。

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