JP6118064B2 - 商用ハイブリッド電動操舵装置とその制御による性能および燃費改善方法 - Google Patents

Description

本発明は、商用ハイブリッド電動操舵装置と、その制御による性能および燃費改善方法に関し、より詳細には、所定のステアリング容量を満たしながら、燃費改善性能も大きく向上させ、運転者の操舵制御性能も大きく向上させた商用ハイブリッド電動操舵装置と、その制御による性能および燃費改善方法に関する。

一般に、操舵装置は、操舵補助力として油圧を用いることにより、油圧ポンプが必要であり、油圧ポンプは、エンジンで駆動され、エンジン駆動力が損失してしまう。このようなエンジン駆動力の損失は、結局、燃費の低下につながることになる。そのため、操舵装置を介したエンジン駆動力の損失程度が低減される場合、その分燃費が改善できる。

燃費改善の例として、エンジンで駆動される油圧ポンプが備えられるが、ホースの管路抵抗を低減させたり、アイドル（ＩＤＬＥ）時、ポンプの流量を減少させ、エンジン駆動力の損失が低減できる油圧式操舵装置がある。

しかし、油圧式操舵装置を介した燃費改善は、エンジンで駆動される油圧ポンプによってその効果が小さいという根本的な限界があり、このような根本的な限界を克服するには、エンジンで駆動される油圧ポンプが省略されなければならない。

上記のような要求に合わせてエンジンで駆動される油圧ポンプを省略した操舵装置として、電動モータが用いられる電動パワーステアリング（ＭＤＰＳ；Ｍｏｔｏｒ Ｄｒｉｖｅｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）〔例えば、特許文献１参照〕、またはエンジンの駆動力ではなく、モータで駆動される電動ポンプが用いられる電動油圧パワーステアリング（ＥＨＰＳ；Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）〔例えば、特許文献２参照〕を挙げることができ、燃費改善が必要なハイブリッド乗用車の操舵装置として用いられる。

燃費改善は、乗用車だけでなく、商用車においても追求しなければならない項目であり、このために、商用車においても、エンジンの駆動力を用いる油圧ポンプを省略し、ＭＤＰＳまたはＥＨＰＳが操舵装置として使用できれば、商用車の燃費改善性能が大きく向上することができる。

ＭＤＰＳまたはＥＨＰＳを用いた操舵装置は、ステアリング容量に限界があり、ステアリング容量が約１３ＫＮを要求する乗用車には適し得るが、約５０ＫＮ〜１９０ＫＮ程度に達するステアリング容量を必要とする中大型商用車には適していないという根本的な限界があった。これにより、燃費改善効果を高めるために、ＭＤＰＳ操舵装置またはＥＨＰＳ操舵装置を単独で商用車に適用する場合、ステアリング容量の不足が先に解消されなければならない。

仮に、商用車のステアリング容量に合わせるように、ＭＤＰＳとＥＨＰＳおよびラック−ピニオンギヤボックスを一括して操舵装置として使用されることもあるが、この場合にも、商用車は、約５０ＫＮ〜１９０ＫＮ程度のステアリング容量を必要とすることにより、容量問題による使用の難しさが依然としてあった。

一方、ＭＤＰＳとＥＨＰＳが操舵装置として用いられる場合、運転者が感じるねじれと操舵カラムの実際的なねじれとに差が生じるので解消されなければならない。しかし、操舵装置は、１つのトーションバーが適用され、トーションバーは、ギヤボックスに伝達される路面反力を反映するようにギヤボックス部位に設けるが、その反映効果はわずかであった。その根本的な理由は、ＭＤＰＳとＥＨＰＳ操舵装置のレイアウトに起因する。

一例として、操舵装置のレイアウトにおいて、ＭＤＰＳを装着した操舵カラム部位とＥＨＰＳを装着した操舵カラム部位および操舵カラムをつなげるジョイント（ユニバーサルジョイント）部位は、その剛性がそれぞれ異なり、これら各部分の有する剛性差は、ジョイント（ユニバーサルジョイント）部位にトルク変動率を発生させることにより、運転者が感じるねじれと操舵カラムの実際的なねじれとで差が生じるしかない。

上記したようなねじれ差により、ＭＤＰＳやＥＨＰＳは、路面反力を正確に反映した状態で操舵装置を制御することができず、これにより、操舵装置は、性能の低下をもたらしてしまう。そのため、燃費改善効果が高いＭＤＰＳとＥＨＰＳ操舵装置が商用車に適用されるには、商用車で要求する約５０ＫＮ〜１９０ＫＮに達する高いステアリング容量を満たさなければならず、また、運転者が感じるねじれと操舵カラムの実際的なねじれとに差が生じる現象も解消する必要がある。

特開２００４−０４０８８３号公報 特開２００６−００７９１６号公報

上記の点に鑑みてなされた本発明は、小型商用車から中型と大型商用車で必要とする約５０ＫＮ〜１９０ＫＮに達する高いステアリング容量を提供することができ、これにより、性能および燃費改善が大きく向上可能な商用ハイブリッド電動操舵装置およびその制御による性能改善方法を提供することを目的とする。

また、上記の点に鑑みてなされた本発明は、路面反力を正確に反映した操舵制御で操舵装置の性能も大きく向上させることができる商用ハイブリッド電動操舵装置およびその制御による燃費改善方法を提供することを目的とする。

さらに、上記の点に鑑みてなされた本発明は、特に、大型商用車の要求にも符合できる商用ハイブリッド電動操舵装置の制御による燃費および性能改善方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための商用ハイブリッド電動操舵装置は、
操舵ホイールを連結した操舵カラムに装着され、検出された運転者トルク値の一部に該当するモータ出力トルクを発生させるＭＤＰＳユニット（Ｍｏｔｏｒ Ｄｒｉｖｅｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、
前記ＭＤＰＳユニットのモータ出力トルクと合わされ、操舵に必要な出力のために油圧出力を発生させるＥＨＰＳユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、
前記ＥＨＰＳユニットから供給される油圧で実際のピストン出力を発生させる、油圧シリンダ、およびボールナットを備えたボールナット
ギヤボックスと、
左右ホイールにつながったタイロッドを操作するように、前記ボールナットギヤボックスで発生した出力トルクで作動するリンクと、
前記ボールナットギヤボックスに流入して前記操舵ホイールに伝達される路面反力を検出するように、少なくとも前記操舵カラムの２箇所の異なる位置にそれぞれ設けられた２つのトーションバーと、
が含まれて構成され、
車両の走行による情報と共に、商用ハイブリッド電動操舵装置の操作による情報が検出される情報提供ブロックと、
情報提供ブロックから入力された各種情報で必要操舵力を計算した後、前記必要操舵力に合わせてＭＤＰＳユニットのモータ出力トルクのための要求制御値と、ＥＨＰＳユニットの油圧出力トルクのための要求制御値としてそれぞれ算出されるハイブリッド判断ブロックと、
ハイブリッド判断ブロックから入力された前記モーター出力トルクのための要求制御値を用いてＭＤＰＳユニットのモータ要求トルクが算出されるＭＤＰＳ制御ブロックと、
ハイブリッド判断ブロックから入力された前記油圧出力のための要求制御値を用いてＥＨＰＳユニットのモーター要求回転数を算出するＥＨＰＳ制御ブロックと、
から構成されることを特徴とする。

ＭＤＰＳユニットは、モータ出力トルクを発生させるようにコントローラで制御されるモータと、モータの回転力を減速しトルクを増大する減速器と、運転者トルクによる操舵ホイールの操舵角情報を検出してコントローラに伝送するトルクセンサとを含んでいる。

ＥＨＰＳユニットは、油圧出力トルクを発生させるようにコントローラで制御されるポンプと、ポンプから油圧シリンダに送られる油圧を提供するようにオイルが貯蔵されたオイルリザーバとから構成される。

リンクは、ボールナットギヤボックスのボールナットに連結されて角運動するピットマンアームと、ピットマンアームに連結されて引かれるあるいは押されるドラッグリンクと、左右ホイールのうちの一方のホイールにドラッグリンクの動きを伝達するスピンドルアームとから構成される。

２つのトーションバーのうち、１つのトーションバーは、ＥＨＰＳユニットが装着された他の操舵カラムに設けられたＥＨＰＳ−トーションバーであり、残りの１つのトーションバーは、ＭＤＰＳユニットが装着された操舵カラムに設けられたＭＤＰＳ−トーションバーである。

ＥＨＰＳユニットは、油圧シリンダに油圧を供給する油圧ラインで連結され、油圧ラインには、油圧シリンダの前方位置で分岐された別の油圧ラインが形成され、油圧ラインと分岐された油圧ラインとの間には、切替弁がさらに設けられ、分岐された油圧ラインには、補助ＥＨＰＳユニットがさらに設けられる。

ＭＤＰＳユニットとＥＨＰＳユニットで発生するステアリング容量は、５０ＫＮ〜１００ＫＮの小型および中型車に合わされる。

また、上記の目的を達成するための商用ハイブリッド電動操舵装置は、
操舵ホイールを連結した操舵カラムに装着され、検出された運転者トルク値の一部に該当するモータ出力トルクを発生させるＭＤＰＳユニットと、
前記ＭＤＰＳユニットのモータ出力トルクと並行し、操舵に必要な出力のために油圧出力を発生させるＥＨＰＳユニットと、
前記ＥＨＰＳユニットの油圧シリンダにつながった油圧ラインから別の油圧ラインが分岐され、切替弁が設けられ、前記切替弁の開放時、前記分岐された油圧ラインを介して前記油圧シリンダに他の油圧を供給する補助ＥＨＰＳユニットと、
前記ＥＨＰＳユニットと前記補助ＥＨＰＳユニットから供給される油圧で実際のピストン出力を発生させる、水圧面積の大きい油圧シリンダ、およびボールナットを備えたボールナットギヤボックスと、
左右ホイールにつながったタイロッドを操作するように、前記ギヤボックスで発生した出力トルクで作動するリンクと、
前記ボールナットギヤボックスに流入して前記操舵ホイールに伝達される路面反力を検出するように、少なくとも前記操舵カラムの２箇所の異なる位置にそれぞれ設けられた２つのトーションバーとが含まれて構成され、
車両の走行による情報と共に、商用ハイブリッド電動操舵装置の操作による情報が検出される情報提供ブロックと、
情報提供ブロックから入力された各種情報で必要操舵力を計算した後、前記必要操舵力に合わせて、ＭＤＰＳユニットとモータ出力トルクのための要求制御値とＥＨＰＳユニットの油圧出力トルクのための要求制御値としてそれぞれ算出されるハイブリッド判断ブロックと、
ハイブリッド判断ブロックから入力されたモータ出力トルクのための要求制御値を用いてＭＤＰＳユニットのモータ要求トルクを算出するＭＤＰＳ制御ブロックと、
ハイブリッド判断ブロックから入力された前記油圧出力のための要求制御値を用いてＥＨＰＳユニットのモーター要求回転数を算出するＥＨＰＳ制御ブロックと、
から構成されることを特徴とする。

補助ＥＨＰＳユニットは、ＥＨＰＳユニットで提供する油圧出力トルクが不足する時に
のみ駆動される。補助ＥＨＰＳユニットが駆動されるには、ＥＨＰＳユニットのポンプの
最大流量×０．９＜ＥＨＰＳユニットのポンプの必要流量が満たされ、同時に操舵角速度目標値＞操舵角速度絶対値（４５０ｄｅｇ／ｓ）が共に満たされなければならない。
ＭＤＰＳユニット、ＥＨＰＳユニットおよび補助ＥＨＰＳユニットで発生するステアリ
ング容量は、１００ＫＮ〜１９０ＫＮの大型車に合わされる。

さらに、上記の目的を達成するための商用ハイブリッド電動操舵装置の制御による性能および燃費改善方法は、車両の車速および車両のヨーレートと共に、操舵角信号および操舵トルク信号が含まれた情報が提供され、この情報から、運転者トルクの一部を、ＭＤＰＳユニットが担当するモータ出力トルク値として算出し、運転者トルクの残りを、ＥＨＰＳユニットが担当する油圧出力トルク値として算出した後、車両の走行速度を基準とする時、高速時、ホイールに近接したＥＨＰＳユニットの操舵力を重くすることで、逆入力ロバスト性が確保されるのに対し、運転者に近接したＭＤＰＳユニットの操舵力を軽くすることで、基本操舵力が確保される逆入力ロバスト制御方式が行われ、車両の走行速度を基準とする時、低速時、ＥＨＰＳユニットの操舵力を軽くすることで、操舵に対する車両反応性を向上させる操舵性能向上制御方式が行われ、逆入力ロバスト制御方式と操舵性能向上制御方式が行われた後、ＭＤＰＳユニットのモータ出力トルクとＥＨＰＳユニットの油圧出力トルクが発生し、モータ出力トルクと油圧出力トルクが、左右ホイールを操作するタイロッドに連結されたリンクの作動のためのボールナットギヤボックスの出力トルクとして提供される。

逆入力ロバスト制御方式が行われると、ＭＤＰＳユニットは、［ＭＤＰＳチューニングマップ× Ｍ（制御量）×（［トルク変動×車速×ヨーレート変動］／（操舵角変動））］＋Ｋ（制御比分配量）が適用され、ＥＨＰＳは、［ＭＤＰＳチューニングマップ×Ｍ（制御量）×（（操舵角変動）／［トルク変動×車速×ヨーレート変動］）］＋Ｌ（制御比分配量）が適用され、Ｋ（制御比分配量）とＬ（制御比分配量）は、運転者トルクによるＭＤＰＳユニットのＭＤＰＳトーションバーの検出値と、運転者トルクによるＥＨＰＳユニットのＥＨＰＳトーションバーの検出値とに比例する。

操舵性能向上制御方式が行われると、ＭＤＰＳユニットは、［ＭＤＰＳチューニングマップ×Ｎ（制御量）×（車速／操舵角）］＋Ｋ（制御比分配量）が適用され、低速時、操舵ホイールの操作を重くし、［ＭＤＰＳ性能向上マップ×Ｏ（制御量）×（車速／操舵角）］が適用され、低速時、性能向上のためのトルク制御量が増大し、これに対し、ＥＨＰＳユニットは、［ＥＨＰＳチューニングマップ×Ｎ（制御量）×（車速／操舵角）］＋Ｌ（制御比分配量）が適用され、高速時、操舵ホイールの操作を軽くする。

燃費改善ロジッグが行われると、ＥＨＰＳユニットで提供する油圧出力トルクが持続的にチェックされ、ＥＨＰＳユニットで提供する油圧出力トルクが不足する時、別の補助ＥＨＰＳが駆動されることにより、ＥＨＰＳとは別途に、油圧出力トルクがさらに発生するキャッチアップ（Ｃａｔｃｈ Ｕｐ）性能向上ロジッグをさらに含んでいる。

キャッチアップ性能向上ロジッグは、始動キー（ＩＧＮ）のオン（ＯＮ）時、警告灯の点灯を必要とするエラー（Ｅｒｒｏｒ）や注意（Ｗａｒｎｉｎｇ）項目が発生せず、エンジン回転数（ＲＰＭ）でエンジンの始動がオン（Ｏｎ）状態であるかが判断され、燃費改善ロジッグが行われた後、ＥＨＰＳユニットのポンプ容量が持続的にチェックされるキャッチアップ準備ステップと、ＥＨＰＳユニットのポンプ容量が不足すると判断されると、次いで、運転者の操舵トルクによって検出された現在の操舵角速度値が設定された操舵角速度絶対値より大きい値であるかが判断され、大きい値と判断されると、補助ＥＨＰＳユニットを駆動させるキャッチアップ実行ステップとによって実行される。

キャッチアップ実行ステップにおいて、ＥＨＰＳユニットのポンプ容量の不足は、ＥＨＰＳユニットのポンプの最大流量×０．９＜ＥＨＰＳユニットのポンプの必要流量で判断され、操舵角速度絶対値は、４５０ｄｅｇ／ｓである。

このような本発明は、ＭＤＰＳユニットとＥＨＰＳユニットが主操舵装置で制御され、中大型商用車で必要なステアリング容量を提供することにより、小型商用車はもちろん、中大型商用車にも燃費改善性能の高い商用ハイブリッド電動操舵装置が使用できる。

また、本発明は、主操舵装置で制御されるＭＤＰＳユニットとＥＨＰＳユニットと共に、ボールナットギヤボックスも適用されることにより、小型商用車はもちろん、中大型商用車に適用された商用ハイブリッド電動操舵装置の燃費改善性能がより向上できる効果があり、特に、防弾車両のように、高いステアリング容量を必要とする高重量の乗用車にも容易に適用できる。

さらに、本発明は、ＭＤＰＳユニットとＥＨＰＳユニットが主操舵装置で制御されることにより、燃費改善性能の高い商用ハイブリッド電動操舵装置に２つのトーションバーが設けられ、これにより、ＭＤＰＳ装着部とＥＨＰＳ装着部とを互いにつなげる操舵カラムのジョイント（ユニバーサルジョイント）部位でトルク変動率の発生が防止されることにより、路面反力が正確に反映された操舵制御が実現できる。

また、本発明は、２つのトーションバーを用いて操舵カラムのジョイント（ユニバーサルジョイント）部位でトルク変動率の発生なしに路面反力を正確に反映した操舵制御が実現されることにより、燃費改善性能の高い商用ハイブリッド電動操舵装置の性能が大きく向上できる。

さらに、本発明は、燃費改善性能の高い商用ハイブリッド電動操舵装置の性能が大きく向上することにより、高速走行時、偏向とシミーおよびジャダーのような逆入力に対してロバスト制御が実現されると共に、低速走行時、オンセンターフィール（Ｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ Ｆｅｅｌ）と復元性能を高め、操舵制御性能がより向上する効果もある。

本発明は、ＭＤＰＳユニットと共に、主操舵装置で制御されるＥＨＰＳユニットが二重に構成され、これに加え、補助ＥＨＰＳユニットがさらに付加されることにより、これを活用したキャッチアップ性能も大きく向上し、特に、大型商用車の要求にも符合できる効果もある。

本発明に係る商用ハイブリッド電動操舵装置の構成である。 本発明に係る商用ハイブリッド電動操舵装置に適用された性能および燃費改善ロジッグのブロック線図である。 本発明に係る商用ハイブリッド電動操舵装置が性能および燃費改善ロジッグで制御される作動状態である。 本発明に係る商用ハイブリッド電動操舵装置のトーションバーの構成である。 本発明に係る商用ハイブリッド電動操舵装置のキャッチアップ性能強化のための変形例である。 本発明に係る商用ハイブリッド電動操舵装置のキャッチアップ性能改善ロジッグである。 本発明に係る商用ハイブリッド電動操舵装置のキャッチアップ性能実現図である。

図１は、本実施形態に係る商用ハイブリッド電動操舵装置の構成を示す。図示したように、商用ハイブリッド電動操舵装置は、操舵ホイール１が結合され、ジョイント３で連結された部位を有する操舵カラム２と、左右ホイール９ａ、９ｂにつながったタイロッド８を操作するリンク７に連結されたボールナットギヤボックス４と、電動モータで操舵力を発生させるＭＤＰＳユニット１０（Ｍｏｔｏｒ Ｄｒｉｖｅｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、電動ポンプで操舵力を発生させるＥＨＰＳユニット２０（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ジョイント３部位で発生するトルク変動率を相殺させるための情報が提供されるように、操舵カラム２の互いに異なる位置にそれぞれ設けられた一対のトーションバー３１、３２とから構成される。

ジョイント３は、通常、ユニバーサルジョイントからなる。ボールナットギヤボックス４は、ＥＨＰＳユニット２０による油圧出力トルクを発生させる、水圧面積の大きいピストンを備えた油圧シリンダ５と、油圧シリンダ５から入力される油圧出力トルクに加え、ＭＤＰＳユニット１０から伝達されるモータ出力トルクも共に入力されるボールナット６とから構成される。

通常、油圧出力トルクは、水圧面積の大きいピストンを備えた油圧シリンダ５のロッドを用いてボールナット６に入力され、モータ出力トルクは、操舵カラム２に備えられたピニオンを介してボールナット６に入力される。ボールナット６では、油圧シリンダ５のロッドを介した入力はロッドの直線運動が回転運動に転換されるが、ピニオンを介した入力は回転運動であるため、回転運動に維持される。そのため、ボールナットギヤボックス４から出る出力トルクは、ボールナット６の回転力である。

リンク７は、ボールナットギヤボックス４の出力トルクを角運動に転換するピットマンアーム７ａと、ピットマンアーム７ａに連結されて引かれたり押されるドラッグリンク７ｂと、左右ホイール９ａ、９ｂのうちの右ホイール９ｂにドラッグリンク７ｂの動きを伝達するスピンドルアーム７ｃとから構成される。

通常、ピットマンアーム７ａは、ギヤボックス４のボールナット６の軸に連結されることにより、ボールナット６の回転を角運動に転換し、ピットマンアーム７ａがボールナット６の軸回転方向に沿って時計方向または反時計方向に角運動されることにより、車両は左折または右折可能になる。右ホイール９ｂの操舵角は、タイロッド８を媒介として左ホイール９ａで追従される。このようなリンク７の構成は、通常、商用車に適用される操舵装置の構成要素である。

ＭＤＰＳユニット１０は、運転者の操舵意志を認識したコントローラ１１の制御で駆動されるモータ１２と、モータ１２の回転力を減速しトルクを増大して操舵カラム２に伝達する減速器１３と、操舵ホイール１の操舵角の程度を検出してコントローラ１１に伝送するトルクセンサ１４とから構成される。

コントローラ１１は、ＭＤＰＳユニット１０のみを制御する専用コントローラであるか、またはエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ；Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）が適用可能である。

モータ１２は、電動モータタイプである。
減速器１３には、モータ１２側に連結されたウォーム軸と、操舵カラム２側に連結されたウォームホイールとがさらに含まれる。

ＭＤＰＳユニット１０を介して発生したモータ出力トルクは、操舵カラム２に備えられたピニオンの回転を通じてボールナット６に入力され、ボールナット６は、ピニオンの回転方向と同一に回転することにより、ボールナットギヤボックス４では出力トルクが発生する。

ＥＨＰＳユニット２０は、運転者の操舵意志を認識したコントローラの制御で駆動されるポンプ２２と、ポンプ２２がポンピング（Ｐｕｍｐｉｎｇ）してギヤボックス４の油圧シリンダ５に供給するオイルを貯蔵したオイルリザーバ２３とから構成される。コントローラは、ＥＨＰＳユニット２０のみを制御する専用コントローラであってもよいが、本実施形態では、ＭＤＰＳユニット１０のコントローラ１１と同一である。ポンプ２２は、モータポンプタイプである。

ＥＨＰＳユニット２０を介して発生した油圧出力トルクは、水圧面積の大きいピストンを備えた油圧シリンダ５のロッドを介して直線運動でボールナット６に入力され、ボールナット６は、ロッドの直線運動を回転運動に転換することにより、ボールナットギヤボックス４では出力トルクが発生する。

ボールナット６が受けるロッドの直線運動方向は、ピニオンの回転方向と互いに一致することにより、ボールナットギヤボックス４の出力トルクは、ＭＤＰＳユニット１０のモータ出力トルクとＥＨＰＳユニット２０の油圧出力トルクが共に合わされる。

そのため、本実施形態に係る操舵装置が有するステアリング容量は、ＭＤＰＳユニット１０のモータ出力トルクによるステアリング容量と、ＥＨＰＳユニット２０の油圧出力トルクによるステアリング容量とが互いに合わされた大きさに大きくなることにより、約５０ＫＮ〜１９０ＫＮ程度に達するステアリング容量を必要とする商用車の要求を容易に満たすことができる。

一方、一対をなすトーションバー３１、３２のうち、１つのトーションバーは、ＥＨＰＳ−トーションバー３１であって、ＥＨＰＳユニット２０を装着した操舵カラム２に設けられ、これに対し、残りの１つのトーションバーは、ＭＤＰＳ−トーションバー３２であって、ＭＤＰＳユニット１０を装着した操舵カラム２に設けられる。通常、ＭＤＰＳユニット１０を装着した操舵カラム２と、ＥＨＰＳユニット２０を装着した操舵カラム２とは、ジョイント３で互いに連結される。

上記したように、ＥＨＰＳ−トーションバー３１とＭＤＰＳ−トーションバー３２が構成されることにより、ＭＤＰＳユニット１０を装着した操舵カラム２と、ＥＨＰＳユニット２０を装着した操舵カラム２との剛性差により、これらを連結したジョイント３で発生していたトルク変動率の発生が防止できる。

図２は、本実施形態に係る商用ハイブリッド電動操舵装置に適用された性能および燃費改善ロジッグのブロック線図を示す。図示したように、車両の走行による情報と共に、商用ハイブリッド電動操舵装置の操作による情報が検出される情報提供ブロック３００と、情報提供ブロック３００から入力された各種情報で必要操舵力を計算した後、ＭＤＰＳユニット１０のモータ出力トルクとＥＨＰＳユニット２０の油圧出力トルクのための要求制御値としてそれぞれ算出されるハイブリッド判断ブロック３０１と、ハイブリッド判断ブロック３０１から入力された要求制御値のうちの１つの要求制御値を用いてＭＤＰＳユニット１０の新たなモータ出力値が算出されるＭＤＰＳ制御ブロック３０２と、ハイブリッド判断ブロック３０１から入力された要求制御値のうちの他の１つの要求制御値を用いてＥＨＰＳユニット２０の新たなポンプ出力値が算出されるＥＨＰＳ制御ブロック３０３とから構成される。

情報提供ブロック３００は、車両の車速および車両のヨーレートと共に、操舵角信号および操舵トルク信号が含まれる。

ハイブリッド判断ブロック３０１の要求制御値は、ＭＤＰＳユニット１０に提供されるモータ要求トルク出力３０１ａと、ＥＨＰＳユニット２０に提供されるモータ要求回転数出力３０１ｂとに区分される。

ＭＤＰＳ制御ブロック３０２は、ＭＤＰＳユニット１０の新たなモータ出力値を算出するためのロジッグが備えられたＭＤＰＳ制御ロジッグ部３０２ａと、新たなモータ出力値をＭＤＰＳユニット１０のモータ１２に出力してモータ１２を制御するＭＤＰＳ駆動部３０２ｂとから構成される。

ＥＨＰＳ制御ブロック３０３は、ＥＨＰＳユニット２０の新たなポンプ出力値を算出するためのロジッグが備えられたＥＨＰＳ制御ロジッグ部３０３ａと、新たなポンプ出力値をＥＨＰＳユニット２０のポンプ２２に出力してポンプ２２を制御するＥＨＰＳ駆動部３０３ｂとから構成される。

本実施形態において、ハイブリッド判断ブロック３０１とＭＤＰＳ制御ブロック３０２が実現するロジッグは、情報提供ブロック３００から提供された車両の車速と車両のヨーレート、操舵角信号およびトルク信号を処理し、その結果として、モータ１２の出力トルクが変化するように制御するＭＤＰＳユニット１０用制御ロジッグである。

また、ハイブリッド判断ブロック３０１とＥＨＰＳ制御ブロック３０３が実現するロジッグは、情報提供ブロック３００から提供された車両の車速と車両のヨーレート、操舵角信号および操舵トルク信号を処理し、その結果として、ポンプ２２の出力トルクが変化するように制御するＥＨＰＳユニット２０用制御ロジッグである。ただし、ＭＤＰＳユニット１０用制御ロジッグとＥＨＰＳユニット２０用制御ロジッグに比べて、他のロジッグは、車両の車速と車両のヨーレート、操舵角信号および操舵トルク信号を処理し、算出された要求制御値がＭＤＰＳユニット１０とＥＨＰＳユニット２０とに区分されるロジッグがさらに含まれるという相違があり、これにより、要求制御値は、ＭＤＰＳユニット１０にはモータ要求トルクとして提供され、これに対し、ＥＨＰＳユニット２０にはモータ要求回転数として提供される。

上記したようなハイブリッド判断ブロック３０１とＭＤＰＳ制御ブロック３０２、およびＥＨＰＳ制御ブロック３０３が実現するロジッグは、性能および燃費改善ロジッグとして定義される。そのため、この性能および燃費改善ロジッグが行われると、車両の車速および車両のヨーレートと共に、操舵角信号および操舵トルク信号が含まれた情報から、ＭＤＰＳユニット１０が担当するモータ出力トルク値と、ＥＨＰＳユニット２０が担当する油圧出力トルク値とが先に算出される。この時、ＭＤＰＳユニット１０のモータ出力トルク値と、ＥＨＰＳユニット２０が担当する油圧出力トルク値との総和は、運転者が必要とする運転者トルクと等しい。

次いで、車両の走行速度を基準とし、高速走行による逆入力ロバスト制御方式が行われるか、または低速走行による操舵性能向上制御方式が行われる。

逆入力ロバスト制御方式は、ホイール９ａ、９ｂに近接したＥＨＰＳユニット２０の操舵力を重くすることで、逆入力ロバスト性が確保されるのに対し、運転者に近接したＭＤＰＳユニット１０の操舵力を軽くすることで、基本操舵力が確保される制御方式である。

通常、逆入力の判断に必要な信号は、車速と、操舵トルク、操舵角およびヨーレートであり、車速は、絶対値が大きければ大きいほど逆入力が大きく入ることが分かり、操舵トルクは、短期間周期的な変動値が大きいほど逆入力が大きく入ることが分かり、操舵角は、短期間値が大きく変化すると運転者の操舵状況で制御量縮小の必要性が分かり、ヨーレートは、短期間値が大きく変化すると逆入力が大きく入ることが分かる。

そのため、逆入力ロバスト制御方式が行われると、ＭＤＰＳユニット１０では、［ＭＤＰＳチューニングマップ×Ｍ（制御量）×（［トルク変動×車速×ヨーレート変動］／（操舵角変動））］＋Ｋ（制御比分配量）でロジッグが実現されることにより、操舵トルク変動値と車速値およびヨーレート変動値に比例し、操舵角変動に反比例するようにゲイン（ＧＡＩＮ）が設定可能であり、これにより、高速時、操舵ホイール１の操作が軽くなるように制御される。

ＥＨＰＳユニット２０では、［ＭＤＰＳチューニングマップ×Ｍ（制御量）×（（操舵角変動）／［トルク変動×車速×ヨーレート変動］）］＋Ｌ（制御比分配量）でロジッグが実現されることにより、操舵トルク変動値と車速値およびヨーレート変動値に反比例し、操舵角変動に比例するようにゲイン（ＧＡＩＮ）が設定可能であり、これにより、高速時、操舵ホイール１の操作が重くなるように制御される。

この場合、Ｋ（制御比分配量）／Ｌ（制御比分配量）は、ＭＤＰＳトーションバー３２のねじれとＥＨＰＳトーションバー３１のねじれとに応じた操舵力に比例するように構成され、このために、次のような関係式で定義される。
Ｋ（制御比分配量）またはＬ（制御比分配量）＝（ＭＤＰＳ＋ＥＨＰＳチューニングマップ−（Ａ＋Ｂ））（ＭＤＰＳチューニングマップまたはＥＨＰＳチューニングマップ／ＭＤＰＳチューニングマップ＋ＥＨＰＳチューニングマップ）。
ここで、Ａ＝［ＭＤＰＳチューニングマップ×Ｍ（制御量）×［トルク変動×車速×ヨーレート変動］／（操舵角変動）］であり、Ｂ＝［ＭＤＰＳチューニングマップ×Ｍ（制御量）×（（操舵角変動）／［トルク変動×車速×ヨーレート変動］）］であり、ＭＤＰＳチューニングマップとＥＨＰＳチューニングマップは、それぞれＭＤＰＳ制御ロジッグとＥＨＰＳ制御ロジッグで通常適用されるマップを意味する。

操舵性能向上制御方式は、ＥＨＰＳユニット２０の操舵力を軽くすることで、操舵に対する車両反応性を向上させる制御方式である。
通常、操舵性能の向上に必要な信号は、車速と操舵角であり、車速は、絶対値が小さければ性能向上制御量が増大し、絶対値が大きければ性能向上制御量が縮小することが分かり、操舵角は、絶対値が大きければ性能向上制御量が増大し、絶対値が小さければ性能向上制御量が縮小することが分かる。

そのため、操舵性能向上制御方式が行われると、ＭＤＰＳユニット１０では、［ＭＤＰＳチューニングマップ×Ｎ（制御量）×（車速／操舵角）］＋Ｋ（制御比分配量）でロジッグが実現されることにより、車速値に比例し、操舵角に反比例するようにゲイン（ＧＡＩＮ）が設定可能であり、これにより、低速時、操舵ホイール１の操作が重くなるように制御される。

ＭＤＰＳユニット１０では、［ＭＤＰＳ性能向上マップ×Ｏ（制御量）×（車速／操舵角）］でロジッグが実現されることにより、車速値に比例し、操舵角に反比例するようにゲイン（ＧＡＩＮ）が設定可能であり、これにより、低速時、性能向上のためのトルク制御量が増大するように制御される。ここで、ＭＤＰＳチューニングマップとＭＤＰＳ性能向上マップは、ＭＤＰＳ制御ロジッグで通常適用されるマップを意味する。

ＥＨＰＳユニット２０では、［ＥＨＰＳチューニングマップ×Ｎ（制御量）×（車速／操舵角）］＋Ｌ（制御比分配量）でロジッグが実現されることにより、車速値に比例し、操舵角に反比例するようにゲイン（ＧＡＩＮ）が設定可能であり、これにより、高速時、操舵ホイール１の操作が軽くなるように制御される。ここで、ＥＨＰＳチューニングマップは、ＥＨＰＳ制御ロジッグで通常適用されるマップを意味する。

図３は、商用ハイブリッド電動操舵装置が性能および燃費改善ロジッグで制御される作動状態を示す。図示したように、操舵ホイール１を操舵する運転者トルクＴｄとして、ＭＤＰＳ−トーションバー３２で発生したトーションバーねじれがトルクセンサ１４で検出され、トルクセンサ１４は、ＭＤＰＳ−トーションバー３２の剛性Ｋｍに応じたトーションバーねじれθｍをコントローラ１１に伝達し、コントローラ１１は、トーションバーねじれ情報θｍ、Ｋｍを用いて運転者トルクＴｄを演算する。

次いで、コントローラ１１は、チューニングマップ（Ｔｕｎｉｎｇ Ｍａｐ）を用いて演算された運転者トルクＴｄに合った適正電流を算定した後、算定された適正電流をモータ１２に出力する。ここで、運転者トルクＴｄは、Ｔｄ＝θｍ×Ｋｍで算出され、チューニングマップ（Ｔｕｎｉｎｇ Ｍａｐ）は、操舵装置の制御のために行われる通常のロジッグの構成部分である。
この過程は、ハイブリッド判断ブロック３０１とＭＤＰＳ制御ブロック３０２で行われ、モータ１２に送られる出力値は、モータ要求トルク出力３０１ａを意味する。

次いで、モータ１２が駆動されると、モータ１２の回転力は、減速器１３を経てモータ出力トルクＴｍとして発生する。モータ出力トルクＴｍは、ＭＤＰＳユニット１０が装着された操舵カラム２に連結されたジョイント３に伝達されることにより、ジョイント３には、モータ出力トルクＴｍと運転者トルクＴｄが共に伝達され、モータ出力トルクＴｍと運転者トルクＴｄは、ジョイント３を介してＥＨＰＳユニット２０が装着された操舵カラム２に伝達されることにより、ＥＨＰＳ−トーションバー３１は、ＥＨＰＳ−トーションバー３１の剛性Ｋｈに応じてねじれθｈを発生し、同時にボールナットギヤボックス４にも油圧が供給される。

ボールナットギヤボックス４に供給される油圧は、ＥＨＰＳ−トーションバー３１のトーションバーねじれ情報θｈ、Ｋｈを受けたコントローラ１１で制御される。
つまり、コントローラ１１は、チューニングマップ（Ｔｕｎｉｎｇ Ｍａｐ）を用いてモータ出力トルクＴｍと運転者トルクＴｄに合ったポンプ２２の適正回転数を算定した後、ポンプ２２に出力信号を与え、これにより、ボールナットギヤボックス４には適正な油圧が供給される。

この過程は、ハイブリッド判断ブロック３０１とＥＨＰＳ制御ブロック３０３で行われ、ポンプ２２に送られる出力値は、モータ要求回転数出力３０１ｂを意味する。

次いで、ポンプ２２の駆動による油圧が油圧シリンダ５に送られると、油圧シリンダ５は、ポンプ２２から送られた油圧の作用で開閉されることにより、シリンダロッドは、移動力（圧力Ｐ×面積Ａ）を受けて移動する。そのため、ボールナットギヤボックス４には、運転者トルクＴｄとＭＤＰＳユニット１０で発生したモータ出力トルクＴｍおよびＥＨＰＳユニット２０で発生したシリンダロッドの移動力（圧力Ｐ×面積Ａ）が共に伝達され、これにより、ボールナットギヤボックス４では、ＭＤＰＳユニット１０のモータ出力トルクとＥＨＰＳユニット２０の油圧出力トルクが共に合わされることにより、ボールナット６の出力トルクＴｐが発生する。

本実施形態において、出力トルクＴｐは、Ｔｐ＝（Ｐ×Ａ＋（（Ｔｄ＋Ｔｍ）／ボールスクリューリード）セクターシャフトＰＣＤ）の関係を有する。

次いで、ボールナット６に連結されたピットマンアーム７ａは、出力トルクＴｐによって角運動されることにより、ピットマンアーム７ａに連結されたドラッグリンク７ｂが移動し、ドラッグリンク７ｂの移動でリンク操舵力Ｆｄが発生する。リンク操舵力Ｆｄは、Ｆｄ＝Ｔｐ／ピットマンアームの長さとして定義される。

次いで、スピンドルアーム７ｃは、リンク操舵力Ｆｄで移動し、スピンドルアーム７ｃの移動は、左ホイール９ａと右ホイール９ｂを作動させるタイロッド８に伝達されることにより、左ホイール９ａと右ホイール９ｂが運転者トルクＴｄに応じて操舵される。

上記したような操舵制御時、本実施形態に係る商用車の操舵装置は、路面反力が正確に感知されることにより、操舵カラム２とＥＨＰＳユニット２０を装着した操舵カラム２との剛性差により、これらを連結したジョイント３で発生していたトルク変動率の発生が防止できるが、これは、ＥＨＰＳ−トーションバー３１とＭＤＰＳ−トーションバー３２が構成されることに起因する。

図４は、ＥＨＰＳ−トーションバー３１とＭＤＰＳ−トーションバー３２を介してジョイント３のトルク変動率の発生が防止される作用を示している。図示したように、ボールナットギヤボックス４を介して路面反力Ｆが入ると、路面反力Ｆは、ＥＨＰＳユニット２０を装着した操舵カラム２に伝達され、操舵カラム２に伝達された路面反力Ｆは、ＥＨＰＳ−トーションバー３１を介してＥＨＰＳ−路面反力Ｆａとして検出される。すると、ＥＨＰＳ−路面反力Ｆａは、ＥＨＰＳユニット２０に伝達され、ＥＨＰＳユニット２０は、ＥＨＰＳ−路面反力Ｆａに基づいて油圧シリンダ５へ行く油圧の大きさに変化を与えることにより、ＥＨＰＳユニット２０で発生する油圧出力トルクに変化を与える。

このような油圧シリンダ５へ行く油圧の大きさの変化は、油圧シリンダ５とポンプ２２とを連結した作動流路に設けられた油圧弁の開閉角からなり、油圧弁の開閉角の制御は、ＥＨＰＳ−路面反力Ｆａの情報を受けるコントローラ１１で行われる。そのため、ＥＨＰＳユニット２０の油圧出力トルクは、路面反力Ｆが参照されて変化可能である。

ＭＤＰＳ−トーションバー３２では、ＭＤＰＳユニット１０を装着した操舵カラム２に伝達された路面反力Ｆに対してＭＤＰＳ−路面反力Ｆｂが検出され、ＭＤＰＳ−路面反力Ｆｂは、ボールナットギヤボックス４に入った路面反力Ｆを感知したＥＨＰＳ−トーションバー３１の不足する部分を満たすようになる。

これにより、本実施形態に係る操舵装置は、ボールナットギヤボックス４に入った路面反力Ｆを正確に感知することができる。すると、ＭＤＰＳ−路面反力Ｆｂは、ＭＤＰＳユニット１０に伝達され、コントローラ１１は、ＭＤＰＳ−路面反力Ｆｂに基づいてモータ１２の制御を異にすることにより、ＭＤＰＳユニット１０で発生するモータ出力トルクに変化を与える。そのため、ＭＤＰＳユニット１０のモータ出力トルクは、路面反力Ｆが参照されて変化可能である。

この結果として、ＭＤＰＳユニット１０を装着した操舵カラム２と、ＥＨＰＳユニット２０を装着した操舵カラム２とを互いに連結するジョイント３では、路面反力Ｆによるトルク差Ｔｕ／ｊがなくなる。これにより、ＭＤＰＳユニット１０を装着した操舵カラム２と、ＥＨＰＳユニット２０を装着した操舵カラム２との剛性差により、これらを連結したジョイント３で発生していたトルク変動率の発生が防止される。

そのため、本実施形態に係る操舵装置は、運転者が操舵ホイール１を介して感じるねじれと操舵カラム２の実際的なねじれとで差がなくなることにより、操舵制御性能を大きく向上させることができる。

図５は、キャッチアップ（Ｃａｔｃｈ Ｕｐ）性能強化のための商用ハイブリッド電動操舵装置の変形を示す。図示したように、キャッチアップタイプの操舵装置は、操舵ホイール１が結合され、ジョイント３で連結された部位を有する操舵カラム２と、左右ホイール９ａ、９ｂにつながったタイロッド８を操作するリンク７に連結されたボールナットギヤボックス４と、電動モータで操舵力を発生させるＭＤＰＳユニット１０と、電動ポンプで操舵力を発生させるＥＨＰＳユニット２０と、ジョイント３部位で発生するトルク変動率を相殺させるための情報が提供されるように、互いに異なる位置に設けられた一対のトーションバーとから構成されることにより、上述した図１の操舵装置と同一の主要構成要素からなる。

この場合、キャッチアップタイプの操舵装置は、補助ＥＨＰＳユニット１００がさらに備えられ、ＥＨＰＳユニット２０の容量不足が発生する時に共に駆動されることにより、キャッチアップ性能を大きく強化する。このために、キャッチアップタイプの操舵装置は、ＥＨＰＳユニット２０と補助ＥＨＰＳユニット１００のそれぞれを、油圧シリンダ５に連結する油圧回路に切替弁２００をさらに備え、切替弁２００は、コントローラの制御で位置を転換することで、ＥＨＰＳユニット２０の油圧ラインと補助ＥＨＰＳユニット１００の油圧ラインを連通する。

ＥＨＰＳユニット２０のみが作動する場合には、切替弁２００は、補助ＥＨＰＳユニット１００の油圧ラインを遮断し、ＥＨＰＳユニット２０の油圧ラインのみを開放し、これにより、油圧シリンダ５には、ＥＨＰＳユニット２０による油圧のみが供給できる。

コントローラは、ＥＣＵであってもよいが、本実施形態では、ＭＤＰＳユニット１０のコントローラ１１と同じである。そのため、本実施形態に係る商用ハイブリッド電動操舵装置は、ＥＨＰＳユニット２０と同じ補助ＥＨＰＳユニット１００をさらに設ける単なる設計変更だけでキャッチアップタイプの操舵装置が開発可能である。このようなキャッチアップタイプの操舵装置を用いてステアリング容量をより増加させることにより、特に、１９０ＫＮ程度に達するステアリング容量を必要とする大型商用車においても容易に使用可能になる。

図６は、本実施形態に係る商用ハイブリッド電動操舵装置のキャッチアップ性能改善ロジッグを示している。
Ｓ１０で始動キーがオン（ＩＧＮ＝ＯＮ）になると、チェック項目に対する基本的なチェックが行われる。
Ｓ２０では、チェック項目の１つでもエラー（Ｅｒｒｏｒ）や注意（Ｗａｒｎｉｎｇ）があるとＳ３０に移り、警告灯を点灯し、チェック項目が全て正常（Ｎｏｒｍａｌ）であるとＳ４０に移り、エンジンの始動がオン（Ｏｎ）状態であるかをチェックする。

Ｓ４０におけるエンジンの始動がオン（Ｏｎ）状態であるかの判断は繰り返しチェックされるが、これはエンジン回転数（ＲＰＭ）で判断される。
Ｓ４０のチェック結果、エンジンの始動がオン（Ｏｎ）状態と判断されると、Ｓ５０でのＭＤＰＳユニット１０とＥＨＰＳユニット２０を共に主操舵装置で制御するためのロジッグが実行される。Ｓ５０の実行ロジッグは、図３と図４を用いて既に説明したハイブリッドＭＤＰＳ制御ロジッグとハイブリッドＥＨＰＳ制御ロジッグであって、燃費改善ロジッグを意味する。

Ｓ６０は、Ｓ５０による燃費改善ロジッグが実行される過程で、運転者の操舵に対応するステアリング容量が不足するか否かがチェックされる過程であって、これは持続的に行われる。この場合、ステアリング容量が不足するか否かは、ＥＨＰＳユニット２０のステアリング容量で判断され、具体的には、ＥＨＰＳユニット２０のポンプ２２の回転数（ＲＰＭ）でチェックされる。

このためのポンプ２２の容量判断式は、ポンプ２２の最大流量×０．９＜ＥＨＰＳユニットのポンプの必要流量が適用される。
Ｓ６０のチェック結果として、ＥＨＰＳユニット２０のステアリング容量が不足すると判断されると、次いで、Ｓ７０で、運転者が所望する目標操舵の程度を再チェックする。ここで、運転者の所望する目標操舵は、操舵角速度目標値であり、操舵角速度目標値は、トルクセンサ１４から提供された検出値から算出された操舵角速度絶対値で判断される。

一例として、ＥＨＰＳユニット２０のステアリング容量不足＝操舵角速度目標値＞操舵角速度絶対値（４５０ｄｅｇ／ｓ）の関係であり、これに対し、ＥＨＰＳユニット２０のステアリング容量十分＝操舵角速度目標値＜操舵角速度絶対値（４５０ｄｅｇ／ｓ）の関係である。
ＥＨＰＳユニット２０のステアリング容量不足の判断は、キャッチアップロジッグの実行を意味し、ＥＨＰＳユニット２０のステアリング容量十分の判断は、キャッチアップロジッグの未実行を意味する。

Ｓ７０のチェック結果、操舵角速度の大きさが大きくなく、ＥＨＰＳユニット２０のステアリング容量で十分であると判断されると、Ｓ５０にフィードバックされることにより、ＭＤＰＳユニット１０とＥＨＰＳユニット２０を共に主操舵装置で制御する燃費改善ロジッグが持続される。

このような制御状態による操舵装置は、図７において、平常時の作動（ａ）として表現され、図示したように、ＥＨＰＳユニット２０の流路と補助ＥＨＰＳユニット１００の流路とが連結され、油圧シリンダ５につながった連結流路に設けられた切替弁２００が作動しないことが分かる。そのため、ギヤボックス４で発生する出力トルクＴｐは、ＭＤＰＳユニット１０のモータ操舵トルクＴｍ＋ＥＨＰＳユニット２０の油圧操舵力によってのみ形成される。

Ｓ７０のチェック結果、操舵角速度の大きさが大きく、ＥＨＰＳユニット２０のステアリング容量で十分でないと判断されると、Ｓ８０に移り、キャッチアップロジッグが行われる。

このような制御状態による操舵装置は、図７において、キャッチアップ時の作動（ｂ）として表現され、図示したように、ＥＨＰＳユニット２０の流路と補助ＥＨＰＳユニット１００の流路とが連結され、油圧シリンダ５につながった連結流路に設けられた切替弁２００が作動することが分かる。

切替弁２００が作動することにより、ＥＨＰＳユニット２０の流路と補助ＥＨＰＳユニット１００の流路が、油圧シリンダ５につながった連結流路に連通し、これにより、油圧シリンダ５には、ＥＨＰＳユニット２０から提供される油圧と補助ＥＨＰＳユニット１００から提供される油圧が共に供給される。これにより、油圧シリンダ５に作用する圧力Ｐは、ＥＨＰＳユニット２０から供給された油圧Ｐａと、補助ＥＨＰＳユニット１００から供給された油圧Ｐｂとになり、シリンダロッドに加えられる移動力は、圧力（Ｐａ＋Ｐｂ）×面積Ａによって増加し、ボールナットギヤボックス４で発生する出力トルクＴｐａは、ＭＤＰＳユニット１０のモータ操舵トルクＴｍ＋ＥＨＰＳユニット２０の油圧操舵力＋補助ＥＨＰＳユニット１００の油圧操舵力として形成される。このように、ステアリング容量がさらに必要な場合、補助ＥＨＰＳユニット１００の油圧を用いることにより、キャッチアップ性能が直ちに実現できる。

上記したように、本実施形態に係る商用ハイブリッド電動操舵装置は、（ａ）運転者操舵トルクに応じてモータ出力トルクを発生させるＭＤＰＳユニット１０と、（ｂ）ＭＤＰＳユニット１０のモータ出力トルクが考慮された油圧出力トルクを発生させるＥＨＰＳユニット２０と、（ｃ）運転者操舵トルクとモータ出力トルクおよび油圧出力トルクが入力された後、左右ホイール９ａ、９ｂにつながったタイロッド８を操作する出力トルクＴｐとして発生するボールナットギヤボックス４と、（ｄ）ボールナットギヤボックス４で発生した出力トルクで差動するリンク７と、（ｅ）ボールナットギヤボックス４を介して操舵カラム２に伝達される路面反力を少なくとも２箇所の異なる位置で検出し、ジョイント３のトルク変動率を遮断する２つのトーションバー３１、３２と、さらに必要により、（ｆ）切替弁の操作で分岐された油圧ラインを介して油圧シリンダ５に油圧を供給する補助ＥＨＰＳユニット１００と、を有することにより、小型商用車はもちろん、中大型商用車で必要なステアリング容量を実現し、２つのトーションバー３１、３２でＭＤＰＳ装着部とＥＨＰＳ装着部とを互いにつなげるジョイント３（ユニバーサルジョイント）部位のトルク変動率の発生も防止され、特に、補助ＥＨＰＳユニット１００によってキャッチアップ性能が大きく向上することができる。

１：操舵ホイール
２：操舵カラム
３：ジョイント
４：ボールナットギヤボックス
５：油圧シリンダ
６：ボールナット
７：リンク
７ａ：ピットマンアーム
７ｂ：ドラッグリンク
７ｃ：スピンドルアーム
８：タイロッド
９ａ、９ｂ：左右ホイール
１０：ＭＤＰＳユニット
１１：コントローラ
１２：モータ
１３：減速器
１４：トルクセンサ
２０：ＥＨＰＳユニット
２２：ポンプ
２３：オイルリザーバ
３１：ＥＨＰＳ−トーションバー
３２：ＭＤＰＳ−トーションバー
１００：補助ＥＨＰＳユニット
２００：切替弁

Claims (17)

1. 操舵ホイールを連結した操舵カラムに装着され、検出された運転者トルク値の一部に該当するモータ出力トルクを発生させる電動パワーステアリングユニット（Ｍｏｔｏｒ Ｄｒｉｖｅｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｔ、以下ＭＤＰＳ）と、
   前記ＭＤＰＳユニットのモータ出力トルクと合わされ、操舵に必要な出力のために油圧出力を発生させる電動油圧パワーステアリングユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｔ、以下ＥＨＰＳ）と、
   前記ＥＨＰＳユニットから供給される油圧で実際のピストン出力を発生させる、油圧シリンダ、およびボールナットを備えたボールナットギヤボックスと、
   左右ホイールにつながったタイロッドを操作するように、前記ボールナットギヤボックスで発生した出力トルクで作動するリンクと、
   前記ボールナットギヤボックスに流入して前記操舵ホイールに伝達される路面反力を検出するように、少なくとも前記操舵カラムの２箇所の異なる位置にそれぞれ設けられた２つのトーションバーと、
   が含まれて構成され、
   車両の走行による情報と共に、商用ハイブリッド電動操舵装置の操作による情報が検出される情報提供ブロックと、
   情報提供ブロックから入力された各種情報で必要操舵力を計算した後、前記必要操舵力に合わせてＭＤＰＳユニットのモータ出力トルクのための要求制御値と、ＥＨＰＳユニットの油圧出力トルクのための要求制御値としてそれぞれ算出されるハイブリッド判断ブロックと、
   ハイブリッド判断ブロックから入力された前記モーター出力トルクのための要求制御値を用いてＭＤＰＳユニットのモータ要求トルクが算出されるＭＤＰＳ制御ブロックと、
   ハイブリッド判断ブロックから入力された前記油圧出力のための要求制御値を用いてＥＨＰＳユニットのモーター要求回転数を算出するＥＨＰＳ制御ブロックと、
   から構成されることを特徴とする商用ハイブリッド電動操舵装置。
2. 前記電動パワーステアリングユニットは、前記モータ出力トルクを発生させるようにコントローラで制御されるモータと、前記モータの回転力を減速しトルクを増大する減速器と、前記運転者トルクによる前記操舵ホイールの操舵角情報を検出して前記コントローラに伝送するトルクセンサと、が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の商用ハイブリッド電動操舵装置。
3. 前記電動油圧パワーステアリングユニットは、前記油圧出力トルクを発生させるようにコントローラで制御されるポンプと、前記ポンプから前記油圧シリンダに送られる油圧を提供するようにオイルが貯蔵されたオイルリザーバと、から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の商用ハイブリッド電動操舵装置。
4. 前記リンクは、前記ボールナットギヤボックスのボールナットに連結されて角運動するピットマンアームと、前記ピットマンアームに連結されて引かれるあるいは押されるドラッグリンクと、前記左右ホイールのうちの一方のホイールに前記ドラッグリンクの動きを伝達するスピンドルアームと、から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の商用ハイブリッド電動操舵装置。
5. 前記２つのトーションバーのうち、１つのトーションバーは、前記電動油圧パワーステアリングユニットが装着された他の操舵カラムに設けられた電動油圧パワーステアリング−トーションバーであり、残りの１つのトーションバーは、前記電動パワーステアリングユニットが装着された操舵カラムに設けられた電動パワーステアリング−トーションバーであることを特徴とする請求項１に記載の商用ハイブリッド電動操舵装置。
6. 前記電動油圧パワーステアリングユニットは、前記油圧シリンダに油圧を供給する油圧ラインで連結され、前記油圧ラインには、前記油圧シリンダの前方位置で分岐された別の油圧ラインが形成され、前記油圧ラインと前記分岐された油圧ラインとの間には、切替弁がさらに設けられ、前記分岐された油圧ラインには、補助電動油圧パワーステアリングユニットがさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の商用ハイブリッド電動操舵装置。
7. 前記電動パワーステアリングユニットと前記電動油圧パワーステアリングユニットで発生するステアリング容量は、５０ＫＮ〜１００ＫＮの小型および中型車に合わされていることを特徴とする請求項１に記載の商用ハイブリッド電動操舵装置。
8. 操舵ホイールを連結した操舵カラムに装着され、検出された運転者トルク値の一部に該当するモータ出力トルクを発生させるＭＤＰＳユニットと、
   前記ＭＤＰＳユニットのモータ出力トルクと並行し、操舵に必要な出力のために油圧出力を発生させるＥＨＰＳユニットと、
   前記ＥＨＰＳユニットの油圧シリンダにつながった油圧ラインから別の油圧ラインが分岐され、切替弁が設けられ、前記切替弁の開放時、前記分岐された油圧ラインを介して前記油圧シリンダに他の油圧を供給する補助ＥＨＰＳユニットと、
   前記ＥＨＰＳユニットと前記補助ＥＨＰＳユニットから供給される油圧で実際のピストン出力を発生させる、水圧面積の大きい油圧シリンダ、およびボールナットを備えたボールナットギヤボックスと、
   左右ホイールにつながったタイロッドを操作するように、前記ギヤボックスで発生した出力トルクで作動するリンクと、
   前記ボールナットギヤボックスに流入して前記操舵ホイールに伝達される路面反力を検出するように、少なくとも前記操舵カラムの２箇所の異なる位置にそれぞれ設けられた２つのトーションバーとが含まれて構成され、
   車両の走行による情報と共に、商用ハイブリッド電動操舵装置の操作による情報が検出される情報提供ブロックと、
   情報提供ブロックから入力された各種情報で必要操舵力を計算した後、前記必要操舵力に合わせて、ＭＤＰＳユニットとモータ出力トルクのための要求制御値とＥＨＰＳユニットの油圧出力トルクのための要求制御値としてそれぞれ算出されるハイブリッド判断ブロックと、
   ハイブリッド判断ブロックから入力されたモータ出力トルクのための要求制御値を用いてＭＤＰＳユニットのモータ要求トルクを算出するＭＤＰＳ制御ブロックと、
   ハイブリッド判断ブロックから入力された前記油圧出力のための要求制御値を用いてＥＨＰＳユニットのモーター要求回転数を算出するＥＨＰＳ制御ブロックと、
   から構成されることを特徴とする商用ハイブリッド電動操舵装置。
9. 前記補助電動油圧パワーステアリングユニットは、前記電動油圧パワーステアリングユニットで提供する油圧出力トルクが不足する時にのみ駆動されることを特徴とする請求項８に記載の商用ハイブリッド電動操舵装置。
10. 前記補助電動油圧パワーステアリングユニットが駆動されるには、前記電動油圧パワー
    ステアリングユニットのポンプの最大流量×０．９＜電動油圧パワーステアリングユニッ
    トのポンプの必要流量が満たされ、同時に前記操舵角速度目標値＞操舵角速度絶対値（
    ４５０ｄｅｇ／ｓ）が共に満たされなければならないことを特徴とする請求項９に記載の
    商用ハイブリッド電動操舵装置。
11. 前記電動パワーステアリングユニット、前記電動油圧パワーステアリングユニットおよび前記補助電動油圧パワーステアリングユニットで発生するステアリング容量は、１００ＫＮ〜１９０ＫＮの大型車に合わされていることを特徴とする請求項８に記載の商用ハイブリッド電動操舵装置。
12. 車両の車速および車両のヨーレートと共に、操舵角信号および操舵トルク信号が含まれた情報が提供され、
    前記情報から、前記運転者トルクの一部を、電動パワーステアリングユニットが担当するモータ出力トルク値として算出し、
    前記運転者トルクの残りを、電動油圧パワーステアリングユニットが担当する油圧出力トルク値として算出した後、
    前記車両の走行速度を基準とする時、高速時に、ホイールに近接した前記電動油圧パワーステアリングユニットの操舵力を重くすることで逆入力ロバスト性が確保されるのに対し、運転者に近接した前記電動パワーステアリングユニットの操舵力を軽くすることで、基本操舵力が確保される逆入力ロバスト制御方式が行われ、
    前記車両の走行速度を基準とする時、低速時、前記電動油圧パワーステアリングユニットの操舵力を軽くすることで、操舵に対する車両反応性を向上させる操舵性能向上制御方式が行われ、
    前記逆入力ロバスト制御方式と前記操舵性能向上制御方式が行われた後、前記電動パワーステアリングユニットのモータ出力トルクと前記電動油圧パワーステアリングユニットの油圧出力トルクが発生し、前記モータ出力トルクと前記油圧出力トルクが、左右ホイールを操作するタイロッドに連結されたリンクの作動のためのボールナットギヤボックスの出力トルクとして提供されることを特徴とする商用ハイブリッド電動操舵装置の制御による性能および燃費改善方法。
13. 前記逆入力ロバスト制御方式が行われると、前記電動パワーステアリングユニットは、［電動パワーステアリングチューニングマップ×Ｍ（制御量）×（［トルク変動×車速×ヨーレート変動］／（操舵角変動））］＋Ｋ（制御比分配量）が適用され、前記電動油圧パワーステアリングは、［電動パワーステアリングチューニングマップ×Ｍ（制御量）×（（操舵角変動）／［トルク変動×車速×ヨーレート変動］）］＋Ｌ（制御比分配量）が適用され、前記Ｋ（制御比分配量）と前記Ｌ（制御比分配量）は、前記運転者トルクによる前記電動パワーステアリングユニットの電動パワーステアリングトーションバーの検出値と、前記運転者トルクによる前記電動油圧パワーステアリングユニットの電動油圧パワーステアリングトーションバーの検出値とに比例することを特徴とする請求項１２に記載の商用ハイブリッド電動操舵装置の制御による性能および燃費改善方法。
14. 前記操舵性能向上制御方式が行われると、前記電動パワーステアリングユニットは、［電動パワーステアリングチューニングマップ×Ｎ（制御量）×（車速／操舵角）］＋Ｋ（制御比分配量）が適用され、低速時、前記操舵ホイールの操作を重くし、［電動パワーステアリング性能向上マップ×Ｏ（制御量）×（車速／操舵角）］が適用され、低速時、性能向上のためのトルク制御量が増大し、これに対し、前記電動油圧パワーステアリングユニットは、［電動油圧パワーステアリングチューニングマップ×Ｎ（制御量）×（車速／操舵角）］＋Ｌ（制御比分配量）が適用され、高速時、操舵ホイールの操作を軽くすることを特徴とする請求項１２に記載の商用ハイブリッド電動操舵装置の制御による性能および燃費改善方法。
15. 前記燃費改善ロジッグが行われると、前記電動油圧パワーステアリングユニットで提供する前記油圧出力トルクが持続的にチェックされ、前記電動油圧パワーステアリングユニットで提供する前記油圧出力トルクが不足する時、別の補助電動油圧パワーステアリングが駆動されることにより、前記電動油圧パワーステアリングとは別途に、油圧出力トルクがさらに発生するキャッチアップ（Ｃａｔｃｈ Ｕｐ）性能向上ロジッグをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の商用ハイブリッド電動操舵装置の制御による性能および燃費改善方法。
16. 前記キャッチアップ（Ｃａｔｃｈ Ｕｐ）性能向上ロジッグは、始動キー（ＩＧＮ）のオン（ＯＮ）時、警告灯の点灯を必要とするエラー（Ｅｒｒｏｒ）や注意（Ｗａｒｎｉｎｇ）項目が発生せず、エンジン回転数（ＲＰＭ）でエンジンの始動がオン（Ｏｎ）状態であるかが判断され、前記燃費改善ロジッグが行われた後、前記電動油圧パワーステアリングユニットのポンプ容量が持続的にチェックされるキャッチアップ準備ステップと、
    前記電動油圧パワーステアリングユニットのポンプ容量が不足すると判断されると、次いで、運転者の操舵トルクによって検出された現在の操舵角速度値が設定された操舵角速度絶対値より大きい値であるかが判断され、大きい値と判断されると、前記補助電動油圧パワーステアリングユニットを駆動させるキャッチアップ実行ステップとによって実行されることを特徴とする請求項１５に記載の商用ハイブリッド電動操舵装置の制御による性能および燃費改善方法。
17. 前記キャッチアップ実行ステップにおいて、前記電動油圧パワーステアリングユニットのポンプ容量の不足は、電動油圧パワーステアリングユニットのポンプの最大流量×０．９＜電動油圧パワーステアリングユニットのポンプの必要流量で判断され、前記操舵角速度絶対値は、４５０ｄｅｇ／ｓであることを特徴とする請求項１６に記載の商用ハイブリッド電動操舵装置の制御による性能および燃費改善方法。

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