JP6346406B2

JP6346406B2 - 油圧パワーステアリングシステム、それを搭載した車両、及び油圧パワーステアリングシステムの制御方法

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Publication number: JP6346406B2
Application number: JP2013081047A
Authority: JP
Inventors: 慎一郎深沢
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2018-06-20
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Description

本発明は、ステアリングの操舵力を作動油により補助する操舵力補助装置と、該操舵力補助装置に作動油を供給するポンプを備えて、そのポンプの吐出流量を制御する油圧パワーステアリングシステム、それを搭載した車両、及び油圧パワーステアリングシステムの制御方法に関する。

電動式の油圧パワーステアリングシステム（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＨｙｒｒａｕｌｉｃＰｏｗｅｒＳｔｅｅｒｉｎｇ；以下、ＥＨＰＳシステムという）は、エンジンの動力を利用してポンプを作動させることで、油圧を発生させ、その油圧の力でステアリングの操舵力を補助している。エンジンの動力を流用しているため、ドライバーが操舵力の補助を必要としない場面でも常にアシスト力が働いているので、その分、燃費が悪くなっている。

そのため、ＥＨＰＳシステムを採用した車両においては、ソレノイドバルブ（電磁弁）によりポンプの吐出流量を制御して、自然な操舵フィーリングを実現することだけでなく、省燃費を図ることも重要な課題とされている。

この課題に対して、例えば、車両の状態によってアシスト力を可変とし、操舵角度、操舵角速度、及び車両速度に基づいて、設定した省エネ状態に該当すると判断したときに、ポンプの吐出流量を小さくし、エネルギー消費を低減する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、このＥＨＰＳシステム１Ｘについて、図７を参照しながら説明する。このＥＨＰＳシステム１Ｘは、ステアリング（ハンドル）２、ステアリングコラム３、ステアリングギアボックス４を備え、ステアリング（ハンドル）２の回転を、ステアリングコラム３を介してステアリングギアボックス４へ伝達し、回転するピニオン５に噛み合ったラック６を横方向に動かして、ラック６の末端に連結されたタイロッド７を介してタイヤ８を操舵する。

また、このＥＨＰＳシステム１Ｘは、ステアリング２の操舵力を作動油（以下、フルードという）により補助する操舵力補助装置９と、この操舵力補助装置９にフルードを供給するポンプ１０と、そのポンプ１０の吐出流量を制御する流量制御装置１１Ｘとを備える。

操舵力補助装置９は、ステアリングギアボックス４に設けられたバルブボディ１２とパワーシリンダ１３とから構成される。ポンプ１０は、リザーバタンク１４に貯留されたフルードを操舵力補助装置９へ供給する可変容量型ベーンポンプであって、アダプタ１５、カムリング１６、ロータ１７、ベーン１８、及びピン１９を備える。

加えて、このＥＨＰＳシステム１Ｘは、このポンプ１０の供給流路に、リリーフバルブ２０、差圧制御バルブ２１、及びソレノイドバルブ（電磁弁）２２を設け、流量制御装置１１Ｘがソレノイドバルブ２２を作動させることにより、ソレノイドバルブ２２の上流側と下流側との差圧、つまりリリーフバルブ２０と差圧制御バルブ２１との両圧力の差圧を可変制御することによって弁体の軸方向の位置を制御し、これによってカムリング１６の偏心量を制御することで吐出流量を制御している。

さらに、このＥＨＰＳシステム１Ｘは、前述した課題を解決するために、ステアリングコラム３に操舵角センサ２３と車両の速度を検知する車速センサ２４を備えている。

次に、このＥＨＰＳシステム１Ｘの吐出流量の制御について説明する。操舵角センサ２３からの操舵角信号と車速センサ２４からの車速信号が入力されると、操舵角度θと操舵角速度ωを算出する。次に、それら操舵角度θ、操舵角速度ω、及び車両速度Ｖの各々の独立したマップを用いて、各パラメータからの最適な電流指令値Ｉ_θ、Ｉ_ω、及びＩ_Ｖをそれぞれ求める。

そして、その電流指令値I_θと電流指令値I_ωとを加算したものに、電流指令値Ｉ_Ｖを乗算して、さらにソレノイドバルブ２２のスタンバイ電流指令値I_０を加算して、電流指令値Ｉを求める。この電流指令値Ｉによりソレノイドバルブ２２を駆動して、ポンプ１０の吐出流量を制御する。これにより、通常走行時は、操舵角度θ、操舵角速度ω、及び車両速度Ｖに基づいてポンプ１０の吐出流量を制御することで、操舵性を悪化させずに、エネルギー消費を低減している。

しかし、ポンプ１０の吐出流量を決定するソレノイドバルブ２２の電流指令値Ｉが、Ｉ＝ｆ（θ）＋ｆ（ω）の様に、操舵角度θと操舵角速度ωの各々独立したマップから求められるため、急操舵などの素早い操舵操作への対応が考慮されていない。そのため、ステアリング２を急操舵するのに必要な補助力を得ることができる供給流量まで、ポンプ１０の吐出流量を早急に上昇させることができない。その結果、急操舵時には、ポンプ１０の吐出流量がスタンバイ流量のみとなり、操舵アシスト力が不足し、トルク反力の増加に起因するステアリング２の抵抗感やステアリング２の操作の重さが現れる。

一方、急操舵などの素早い操舵操作に対応させようとすると、スタンバイ流量を多くする必要があり、その場合には、燃費が増加する。このように、このＥＨＰＳシステム１Ｘでは、操舵時に早急にアシストを行う応答速度と、省燃費効果とはトレードオフの関係にあり、両方を満たす制御設計は困難である。

また、ＥＨＰＳシステム１Ｘによる操舵アシスト力を発生するためのポンプ１０の吐出流量が、操舵角度θ、操舵角速度ω、及び車両速度Ｖによって一意的に決定されるため、急操舵に対応できない場合もある。例えば、操舵角ゼロ度の状態からの急操舵では、操舵角度θに依存する電流指令値Ｉ_θが小さいため、その結果、ポンプ１０の吐出流量が小さく、操舵アシスト力が最大出力とならずに、不足する。

特開２００３−１６００５６号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、非急操舵時は省燃費なアシスト状態とすることができ、しかも、ステアリングの操舵操作が急操舵となった場合でもドライバーがステアリングの重さや抵抗を感じること無く、軽い操舵力で操作することができる油圧パワーステアリングシステム、それを搭載した車両、及び油圧パワーステアリングシステムの制御方法を提供することである。

上記の目的を解決するための本発明の油圧パワーステアリングシステムは、ステアリングの操舵力を作動油により補助する操舵力補助装置と、該操舵力補助装置に作動油を供給するポンプを備える油圧パワーステアリングシステムにおいて、前記ポンプの吐出流量を制御する流量制御装置により、前記ステアリングの操舵角速度と操舵角加速度とのそれぞれを変数とした二元関数に基づいて算出された絶対値が予め設定した関数判定値よりも大きく、且つ前記操舵角速度及び前記操舵角加速度の方向が一致した場合に急操舵と判断し、急操舵と判断すると、前記ポンプの作動油の吐出流量をその急操舵に応じた急操舵用吐出流量に調節する制御をする構成にしたことを特徴とする。

なお、ここでいう操舵角速度と操舵角加速度との組み合わせを一つの変数とした関数とは、例えば、ポンプの吐出流量を調節するソレノイドバルブに対する電流指令値をＩ、操舵角加速度をω、及び操舵角加速度をω’とすると、以下の数式（１）で表すことができる関数のことである。

この構成によれば、操舵角速度と操舵角加速度との二つの状態量を検出し、二つの状態量の組み合わせに基づいてステアリングの急操舵を判定し、ポンプの吐出流量を急操舵に応じた流量に制御することで、ドライバーが操舵力の補助を必要としない非操舵時に、ポンプの吐出流量を小さくして、ポンプ駆動エネルギーを低減していても、ステアリングの急操舵時の操舵における補助力の応答性を向上することができる。

これにより、油圧パワーステアリングシステムの急操舵時の応答速度と、非操舵時の省燃費におけるトレードオフの調整を簡易化し、ポンプの吐出流量の制御を容易に実現することが可能となる。

また、操舵角度に応じて急操舵の開始を判断する場合は、操舵開始時において、操舵角度がある程度大きくなるまで油圧による補助が無いため、操舵力を補助する力が不足するが、上記の構成によれば、操舵角度を急操舵の判断のパラメータとして用いないため、そのような不足がなく、ドライバーがステアリング操作で重さや抵抗感を感じることなく、軽い操舵力で操作可能になる。

また、上記の目的を解決するための本発明の油圧パワーステアリングシステムは、ステアリングの操舵力を作動油により補助する操舵力補助装置と、該操舵力補助装置に作動油を供給するポンプを備える油圧パワーステアリングシステムにおいて、前記ステアリングの操舵角速度と操舵角加速度の両方が、又はどちらか一方が予め定めたそれぞれの判定値よりも大きく、且つ、該操舵角速度と該操舵角加速度との方向が一致した場合に、急操舵であると判断する急操舵判断手段と、急操舵に応じた急操舵用吐出流量を算出する急操舵用吐出流量算出手段と、非急操舵に応じた非急操舵用吐出流量を算出する非急操舵用吐出流量算出手段と、を有し、前記急操舵判断手段で、急操舵であると判断されると、前記ポンプの吐出流量を前記急操舵用吐出流量算出手段で算出された急操舵用吐出流量にする制御をし、非急操舵であると判断されると、前記ポンプの吐出流量を前記非急操舵用吐出流量算出手段で算出された非急操舵用吐出流量にする制御をする流量制御装置を備えて構成される。

この構成によれば、ステアリングの急操舵が開始されたことを、操舵角速度と操舵角加速度との組み合わせを判断のパラメータすることで、操舵操作の開始を瞬時に捉えることができる。これにより、通常走行時である非急操舵時は、ポンプの作動油の吐出流量を小
さくして省エネルギーで動作させ、急操舵時は、その省エネルギーで動作させている状態から、ポンプの吐出流量を大きくして、急操舵に応じた吐出流量にすることで、急操舵などの素早い操舵操作へ迅速に対応することができる。

加えて、上記の目的を解決するための本発明の車両は、上記に記載の油圧パワーステアリングシステムを搭載して構成される。この構成によれば、非急操舵時の消費エネルギーを小さくし、燃費を向上させることができると共に、急操舵などの素早い操舵操作に迅速に対応することができる。

さらに、上記の目的を解決するための本発明の油圧パワーステアリングシステムの制御方法は、ステアリングの操舵力を作動油により補助する操舵力補助装置と、該操舵力補助装置に作動油を供給するポンプを備え、該ポンプの作動油の吐出流量を制御する油圧パワーステアリングシステムの制御方法において、センサにより前記ステアリングの操舵角速度と操舵角加速度とを検知し、検知した前記ステアリングの操舵角速度と操舵角加速度とのそれぞれを変数とした二元関数に基づいて算出した絶対値と予め設定した関数判定値とを比較し、算出したその絶対値が前記関数判定値よりも大きく、且つ前記操舵角速度と前記操舵角加速度との方向が一致した場合に、急操舵と判断し、急操舵であると判断すると、前記ポンプの作動油の吐出流量を急操舵に応じた急操舵用吐出流量に調節する制御をすることを特徴とする方法である。

一方、上記の目的を解決するための本発明の油圧パワーステアリングシステムの制御方法は、ステアリングの操舵力を作動油により補助する操舵力補助装置と、該操舵力補助装置に作動油を供給するポンプを備え、該ポンプの作動油の吐出流量を制御する油圧パワーステアリングシステムの制御方法において、前記ステアリングの操舵角速度と操舵角加速度の両方が、又はどちらか一方が予め定めたそれぞれの判定値よりも大きく、且つ、該操舵角速度と該操舵角加速度との方向が一致した場合に、急操舵であると判断し、急操舵であると判断すると、急操舵用吐出流量算出ロジックにより急操舵に応じた急操舵用吐出流量を算出し、前記ポンプの作動油の吐出流量を急操舵用吐出流量にする制御をし、非急操舵であると判断すると、非急操舵用吐出流量算出ロジックにより非急操舵に応じた非急操舵用吐出流量を算出し、前記ポンプの作動油の吐出流量を非急操舵用吐出流量にする制御をすることを特徴とする方法である。

本発明によれば、操舵角速度と操舵角加速度との二つの状態量を検出し、二つの状態量の組み合わせに基づいてステアリングの急操舵を判定し、ポンプの吐出流量を急操舵に応じた流量に制御することで、ドライバーが操舵力の補助を必要としない非操舵時に、ポンプの吐出流量を小さくして、ポンプ駆動エネルギーを低減することができると共に、ステアリングの急操舵時の操舵における補助力の応答性を向上することができる。

また、操舵角速度と操舵角加速度の二つの変数を一つの変数とした関数により急操舵を判断することで、急操舵時の応答速度と非操舵時の省燃費におけるトレードオフの調整を簡易化し、設計者の意図した制御を実現し易くすることができる。

本発明に係る実施の形態の油圧パワーステアリングシステムを示す概略図である。図１の流量制御装置で用いられるマップであり、（ａ）は操舵角速度ωと操舵角加速度ω’との組み合わせを一つの変数とした関数ｆ（ω，ω’）のマップの一例を示し、（ｂ）は操舵角速度ωと操舵角加速度ω’との組み合わせを一つの変数とした関数ｆ（ω，ω’）のマップの別の一例を示し、（ｃ）は操舵角速度ωと操舵角加速度ω’との組み合わせを一つの変数とした関数ｆ（ω，ω’）のマップのさらに別の一例を示す。図１に示す油圧パワーステアリングシステムの制御方法の一例を示すフローチャートである。図１に示す油圧パワーステアリングシステムの制御方法の別の一例を示すフローチャートである。図１に示す油圧パワーステアリングシステムの制御方法のさらに別の一例を示すフローチャートである。本発明に係る実施の形態の油圧パワーステアリングシステムの非操舵時のポンプ吐出流量と従来技術の油圧パワーステアリングシステムの非操舵時のポンプ吐出流量を示したグラフである。従来技術の油圧パワーステアリングシステムを示す概略図である。

以下、本発明に係る実施の形態の油圧パワーステアリングシステム（以下、ＥＨＰＳシステムという）について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態では、電子可変容量ポンプ（ＥＶＤＰともいう）１０を備えたＥＨＰＳシステム１を例に説明するが、本発明はこれに限定されない。この電子可変容量ポンプ（以下、ポンプという）１０は、図７に示す従来のＥＨＰＳシステム１Ｘと同様に、ソレノイドバルブ２２を作動させることにより、ソレノイドバルブ２２の上流側と下流側との差圧、つまりリリーフバルブ２０と差圧制御バルブ２１との両圧力の差圧を可変制御することによって弁体の軸方向の位置を制御し、これによってカムリング１６の偏心量を制御することで吐出流量を制御する。

まず、本発明に係る実施の形態のＥＨＰＳシステム１について、図１を参照しながら説明する。図７に示す従来技術のＥＨＰＳシステム１Ｘの構成に加えて、本発明のＥＨＰＳシステム１は、流量制御装置１１が、ステアリング２の操舵角速度ωと操舵角加速度ω’との組み合わせを一つの変数とした関数ｆ（ω，ω’）により、急操舵を判断する急操舵判断手段Ｍ１を備えて構成される。

また、この急操舵判断手段Ｍ１は、ステアリング２の操舵角速度ωと操舵角加速度ω’の両方が、又はどちらか一方が予め定めたそれぞれの判定値よりも大きく、且つ、操舵角速度ωと操舵角加速度ω’との方向が一致した場合に、急操舵であると判断する手段でもある。

そして、このＥＨＰＳシステム１では、流量制御装置１１は、急操舵に応じた急操舵用吐出流量Ｑ_ＳＵＤを算出する急操舵用吐出流量算出ロジック（急操舵用吐出流量算出手段）Ｌ１、と、非急操舵に応じた非急操舵用吐出流量Ｑ_ＮＯＲを算出する非急操舵用吐出流量算出ロジック（非急操舵用吐出流量算出手段）Ｌ２と、を備えて構成される。急操舵判断手段Ｍ１で、急操舵であると判断されると、ポンプ１０の吐出流量を急操舵用吐出流量算出ロジックＬ１で算出された急操舵用吐出流量Ｑ_ＳＵＤにする制御をし、非急操舵であると判断されると、ポンプ１０の吐出流量を非急操舵用吐出流量算出ロジックＬ２で算出された非急操舵用吐出流量Ｑ_ＮＯＲにする制御をするように構成される。

加えて、このＥＨＰＳシステム１は、ステアリングコラム３に、ステアリング２の操舵操作の操舵角速度ωを検知する操舵角速度センサ２５と、操舵角加速度ω’を検知する操舵角加速度センサ２６を備えて構成される。

なお、この実施の形態では、ステアリングコラム３に、操舵角速度ωを検知する操舵角速度センサ２５と、操舵角加速度ω’を検知する操舵角加速度センサ２６を設けたが、これらのセンサを設けずに、操舵角センサ２３の検知した操舵角度θを微分して、操舵角速度ωを算出し、その算出された操舵角速度ωをさらに微分して操舵角加速度ω’を算出する方法を用いてもよい。しかし、そのような微分値は外乱により正確な値を示さない場合もあるため、この実施の形態のように、操舵角速度センサ２５と操舵角加速度センサ２６
をそれぞれステアリングコラム３に設けることが好ましい。

急操舵判断手段Ｍ１は、操舵角速度センサ２５で検知された操舵角速度ωと、操舵角加速度センサ２６で検知された操舵角加速度ω’との二つの状態量を検出し、その操舵角速度ωと操舵角加速度ω’との組み合わせを一つの変数とした関数ｆ（ω，ω’）により、急操舵を判断する手段である。

詳しくは、操舵角速度ωと操舵角加速度ω’の両方が、又はどちらか一方が予め定めたそれぞれの判定値よりも大きく、且つ、操舵角速度ωと操舵角加速度ω’の両方の方向が一致した場合に、急操舵であると判断する手段である。

ここで、この急操舵判断手段Ｍ１について、図２を参照しながら説明する。なお、図２の（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、操舵角速度ωと操舵角加速度ω’との組み合わせを一つの変数とした関数ｆ（ω，ω’）を示している。また、この図２において、プラス（＋）とマイナス（−）は方向を示し、例えば、プラス（＋）はステアリング２を右回りに操舵した場合を示し、マイナス（−）はステアリング２を左回りに操舵した場合を示す。

図２の（ａ）に示す関数ｆ（ω，ω’）の場合は、操舵角速度ωが予め定めた角速度判定値ωａよりも大きくなると共に、操舵角加速度ω’も予め定めた角加速度判定値ω’ａよりも大きくなり、且つ操舵角速度ωと操舵角加速度ω’の両方の方向が一致した急操舵範囲（図中の斜線の範囲）Ａの場合に、急操舵であると判断する。この角速度判定値ωａと角加速度判定値ω’ａはそれぞれ、予め実験などによって定められた所定の数値である。

また、図２の（ｂ）に示す関数ｆ（ω，ω’）の場合は、操舵角速度ωが予め定めた角速度判定値ωａよりも大きくなり、又は操舵角加速度ω’が予め定めた角加速度判定値ω’ａよりも大きくなり、且つ操舵角速度ωと操舵角加速度ω’の両方の方向が一致した急操舵範囲Ａの場合に、急操舵であると判断する。

加えて、図２の（ｃ）に示す関数ｆ（ω，ω’）の場合は、関数ｆ（ω，ω’）が予め定めた関数判定値ａよりも大きくなり、且つ操舵角速度ωと操舵角加速度ω’の両方の方向が一致した急操舵範囲Ａの場合に、急操舵であると判断する。この関数判定値ａは、予め実験などによって定められた所定の数値である。

本発明は、図２の（ａ）〜（ｃ）に限定されずに、操舵角速度ωと操舵角加速度ω’との組み合わせを一つの変数とした関数ｆ（ω，ω’）により、急操舵を判断することができればよく、関数ｆ（ω，ω’）については上記に限定されない。

このように、ステアリング２が急操舵されたことを、操舵角速度ωと操舵角加速度ω’との組み合わせを一つの変数とした関数ｆ（ω，ω’）により判断することで、その急操舵を迅速に察知することができる。これにより、ステアリング２の急操舵時の操舵における補助力の応答性を向上することができる。

また、操舵角度θを急操舵の判断のパラメータとして用いないため、操舵角度θが小さい場合でも、操舵角速度ωと操舵角加速度ω’との組み合わせを判断のパラメータすることで、操舵操作の開始を瞬時に捉えることができる。

急操舵用吐出流量算出ロジックＬ１は、急操舵判断手段Ｍ１で急操舵であると判断された場合に実施される算出ロジックである。この急操舵用吐出流量算出ロジックＬ１で算出された急操舵用吐出流量Ｑ_ＳＵＤは、急操舵に応じたポンプ１０の吐出流量であり、急操
舵時にドライバーがステアリング２の操作で重さや抵抗感を感じることなく、軽い操舵力で操作可能になるような流量であることが好ましい。例えば、そのような急操舵用吐出流量Ｑ_ＳＵＤは、ポンプ１０の最大吐出流量、或いは操舵角速度ω及び操舵角加速度ω’に基づいた吐出流量である。

なお、この急操舵用吐出流量Ｑ_ＳＵＤは、操舵角度θや車両速度Ｖなどのパラメータが同じの場合、急操舵時の応答性や操作性を向上するために、以下で説明する非急操舵用吐出流量Ｑ_ＮＯＲよりも大きい値に設定されることが好ましい。

急操舵判断手段Ｍ１で急操舵であると判断された場合に、この急操舵用吐出流量算出ロジックＬ１で算出された急操舵用吐出流量Ｑ_ＳＵＤになるように、ポンプ１０の吐出流量を制御することで、ステアリング２の急操舵時の操舵における補助力の応答性を向上することができると共に、ドライバーがステアリング２の操作で重さや抵抗感を感じることなく、軽い操舵力で操作可能にすることができる。

非急操舵用吐出流量算出ロジックＬ２は、急操舵判断手段Ｍ１で非急操舵であると判断された場合に実施される算出ロジックである。この非急操舵用吐出流量算出ロジックＬ２で算出された非急操舵用吐出流量Ｑ_ＮＯＲは、ドライバーが操舵力の補助を必要としない非操舵時にポンプ１０の吐出流量を小さくして、ポンプ１０の駆動エネルギーを低減可能になるような流量であることが好ましい。

そこで、非急操舵用吐出流量算出ロジックＬ２は、非操舵時にはポンプ１０の吐出流量が最小となるように、操舵角度θ、操舵角速度ω、車両速度Ｖ、車型、及び前軸重などのパラメータを用いて、非急操舵に応じた非急操舵用吐出流量Ｑ_ＮＯＲを算出する。このような非急操舵用吐出流量Ｑ_ＮＯＲを算出する非急操舵用吐出流量算出ロジックＬ２については、周知の技術の算出ロジックを用いることができる。例えば、特許文献１（特開２００３−１６００５６号公報）に開示されている公知の算出ロジックなどである。

この実施の形態では、上記の非急操舵用吐出流量Ｑ_ＮＯＲと急操舵用吐出流量Ｑ_ＳＵＤは、ソレノイドバルブ２２へ供給される励磁電流の電流指令値Ｉ_ＱＮＯＲ及びＩ_ＱＳＵＤとして算出されるものとし、それぞれの電流指令値Ｉ_ＱＮＯＲ及びＩ_ＱＳＵＤによりソレノイドバルブ２２の開度を調節することで、ポンプ１０の吐出流量を制御する。

次に、本発明に係る実施の形態のＥＨＰＳシステム１の制御方法の一例について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。図３に示すように、車両の走行中に操舵角速度ωと操舵角加速度ω’が検出されると、まず、操舵角速度センサ２５が検知した操舵角速度ωが予め定めた角速度判定値ωａよりも大きいか否かを判断するステップＳ１０を行う。このステップＳ１０で操舵角速度ωが角速度判定値ωａ以下の場合は、非急操舵であると判断し、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ１０で、操舵角速度ωが角速度判定値ωａよりも大きい場合は、次に、操舵角加速度ω’が予め定めた角加速度判定値ω’ａよりも大きいか否かを判断するステップＳ２０を行う。このステップＳ２０で操舵角加速度ω’が角加速度判定値ω’ａ以下の場合は、非急操舵であると判断し、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ２０で、操舵角加速度ω’が角加速度判定値ωａよりも大きい場合は、次に、操舵角速度ωと操舵角加速度ω’の方向が一致しているか否かを判断するステップＳ３０を行う。なお、ここでいう方向が一致するとは、ステアリング２の右回りを正、左回りを負とした場合に、その正負が一致することである。

このステップＳ３０で操舵角速度ωと操舵角加速度ω’の方向が一致した場合は、急操舵であると判断され、ステップＳ４０へ進む。一方、操舵角速度ωと操舵角加速度ω’の方向が一致しない場合は、非急操舵であると判断され、ステップＳ５０へ進む。

ステップＳ１０〜Ｓ３０で、急操舵であると判断されると、次に、ポンプ１０の吐出流量を急操舵用吐出流量算出ロジックＬ１で算出することが決定されるステップＳ４０を行う。一方、ステップＳ１０〜Ｓ３０で、非急操舵であると判断されると、ポンプ１０の吐出流量を非急操舵用吐出流量算出ロジックＬ２で算出することが決定されるステップＳ５０を行う。

ステップＳ４０とステップＳ５０でそれぞれ、急操舵用吐出流量算出ロジックＬ１と非急操舵用吐出流量算出ロジックＬ２が決定されると、次に、各算出ロジックで用いるパラメータを読み込むステップＳ６０を行う。このステップＳ６０では、各算出ロジックに応じたパラメータを読み込む。

例えば、急操舵用吐出流量算出ロジックＬ１において、急操舵用吐出流量Ｑ_ＳＵＤをポンプ１０の最大吐出流量にする場合は、ポンプ１０の吐出流量を最大にするソレノイドバルブ２２の電流指令値を読み込む。また、急操舵用吐出流量Ｑ_ＳＵＤを操舵角速度ωと操舵角加速度ω’の大きさに基づいて算出する場合は、操舵角速度ωと操舵角加速度ω’に基づいた電流指令値I_{ｆ（ω，ω’）}と、車両速度Ｖに基づいた電流指令値Ｉ_Ｖなどを読み込む。

次に、ステップＳ６０で読み込んだ各パラメータを用いて各算出ロジックから吐出流量（急操舵用吐出流量Ｑ_ＳＵＤ、又は非急操舵用吐出流量Ｑ_ＮＯＲ）を決定するステップＳ７０を行う。吐出流量が決定されると、流量制御装置１１が、ソレノイドバルブ２２に電流指令値Ｉを与えて、ポンプ１０の吐出流量を制御する。

次に、上記の図３に示す制御方法のステップＳ１０とステップＳ２０の関係が異なる場合の制御方法について、図４を参照しながら説明する。この制御方法は、ステップＳ１０で操舵角速度ωが角速度判定値ωａ以下の場合に、ステップＳ２０を行なう。そのステップＳ２０で操舵角加速度ω’が角加速度判定値ω’ａよりも大きい場合は、ステップＳ３０に進み、操舵角加速度ω’が角加速度判定値ω’ａ以下の場合は、ステップＳ４０に進む。

図５のフローチャートに示す制御方法は、上記の図３及び図４に示す制御方法のステップＳ１０とステップＳ２０の代わりに、図５に示すように、関数ｆ（ω，ω’）の値が予め定めた関数判定値ａよりも大きい場合に、ステップＳ３０に進み、関数ｆ（ω，ω’）の値が関数判定値ａ以下の場合に、ステップＳ５０に進む制御方法である。

よって、図３に示す制御方法は、図２の（ａ）に示す関数ｆ（ω，ω’）により急操舵を判断する場合を示し、図４に示す制御方法は、図２の（ｂ）に示す関数ｆ（ω，ω’）により急操舵を判断する場合を示し、図５に示す制御方法は、図２の（ｃ）に示す関数ｆ（ω，ω’）により急操舵を判断する場合を示す。

これらの制御方法によれば、操舵角速度ωと操舵角加速度ω’との二つの状態量を検出し、二つの状態量の組み合わせに基づいてステアリング２の急操舵を判定し、急操舵であると判断された場合には、ポンプ１０の吐出流量を急操舵に応じた急操舵用吐出流量Ｑ_ＳＵＤにする制御をすることで、ステアリング２の急操舵時の操舵における補助力の応答性を向上することができる。また、非急操舵であると判断された場合には、非急操舵用吐出流量Ｑ_ＮＯＲにする制御をすることで、非操舵時のポンプ１０の吐出流量を小さくして、
ポンプ駆動エネルギーを低減することができる。

特に、上記の数式（１）のように、二つの変数を組み合わせて一つの変数とした関数ｆ（ω，ω’）にて急操舵を判定することで、急操舵時の応答速度と非急操舵時の省燃費におけるトレードオフの調整を簡易化し、ポンプ１０の吐出流量の制御を容易に実現することが可能となる。

また、ステアリング２の急操舵が開始されたことを、操舵角速度ωと操舵角加速度ω’との組み合わせを判断のパラメータすることで、操舵操作の開始を瞬時に捉えることができる。これにより、通常走行時であって、ＥＨＰＳシステム１をポンプ１０のフルードの吐出流量を小さくして省エネルギーで動作させている状態から、急操舵などの素早い操舵操作へ迅速に対応することができる。

また、操舵角度θに応じて急操舵の開始を判断する場合は、操舵開始時において、操舵角度θがある程度大きくなるまで補助が無いため、操舵力を補助する力が不足するが、上記の制御方法によれば、そのような不足がないため、ドライバーがステアリング２の操作で重さや抵抗感を感じることなく、軽い操舵力で操作可能になる。

前述したように、操舵角速度ωと操舵角加速度ω’の二つの変数を組み合わせて一つの変数とした関数ｆ（ω，ω’）にて急操舵を判定することで、急操舵を迅速に判断し、急操舵であると判断された場合にポンプ１０の吐出流量を増加することができるので、図６に示すように、本発明のＥＨＰＳシステム１の非急操舵用吐出流量算出ロジックＬ２が算出する非急操舵用吐出流量Ｑ_ＮＯＲは、従来の算出ロジックで算出された吐出流量よりも小さくすることができる。

これは、従来の算出ロジックでは、急操舵を瞬時に判断できなかったため、ポンプ１０のスタンバイ流量をある程度大きくしておく必要があったからである。しかし、本発明のように急操舵を瞬時に判断可能な場合は、そのスタンバイ流量を小さくしても、急操舵時には、急操舵に応じた急操舵用吐出流量Ｑ_ＳＵＤにする制御をすることで、急操舵時の補助力を補うことができる。

よって、本発明のＥＨＰＳシステム１では、ドライバーが操舵力の補助を必要としない非操舵時に、ポンプ１０の吐出流量を小さくして、ポンプ１０の駆動エネルギーを低減しても、ステアリング２の急操舵時の操舵における補助力の応答性を向上することができる。

上記に記載のＥＨＰＳシステム１を搭載した車両は、非急操舵時の消費エネルギーを小さくし、燃費を向上させることができると共に、急操舵などの素早い操舵操作に迅速に対応することができる。また、操舵角速度ωと操舵角加速度ω’の二つの変数を組み合わせて一つの変数とした関数ｆ（ω，ω’）にて急操舵を判定することで、急操舵時の応答速度と、非急操舵時の省燃費におけるトレードオフの調整を簡易化し、設計者の意図した制御を実現し易くすることができる。

本発明の内燃機関は、操舵角速度と操舵角加速度との二つの状態量を検出し、二つの状態量の組み合わせに基づいてステアリングの急操舵を判定し、ポンプの吐出流量を急操舵に応じた流量に制御することで、ドライバーが操舵力の補助を必要としない非操舵時に、ポンプの吐出流量を小さくして、ポンプ駆動エネルギーを低減することができると共に、ステアリングの急操舵時の操舵における補助力の応答性を向上することができるので、油圧パワーステアリングシステムを搭載したトラックなどの車両に利用することができる。

１、１ＸＥＨＰＳシステム（油圧パワーステアリングシステム）
２ステアリング
３ステアリングコラム
４操舵力補助装置
１０ポンプ
１１流量制御装置
２２ソレノイドバルブ（電磁弁）
Ｍ１急操舵判断手段
Ｌ１急操舵用吐出流量算出ロジック（急操舵用吐出流量算出手段）
Ｌ２非急操舵用吐出流量算出ロジック（非急操舵用吐出流量算出手段）

Claims

ステアリングの操舵力を作動油により補助する操舵力補助装置と、該操舵力補助装置に作動油を供給するポンプを備える油圧パワーステアリングシステムにおいて、
前記ポンプの吐出流量を制御する流量制御装置により、前記ステアリングの操舵角速度と操舵角加速度とのそれぞれを変数とした二元関数に基づいて算出された絶対値が予め設定した関数判定値よりも大きく、且つ前記操舵角速度及び前記操舵角加速度の方向が一致した場合に急操舵と判断し、急操舵と判断すると、前記ポンプの作動油の吐出流量をその急操舵に応じた急操舵用吐出流量に調節する制御をする構成にしたことを特徴とする油圧パワーステアリングシステム。
前記流量制御装置に接続されて、前記操舵角速度を検知する操舵角速度センサと、前記操舵角加速度を検知する操舵角加速度センサとを備えた請求項１に記載の油圧パワーステアリングシステム。
請求項１又は２に記載の油圧パワーステアリングシステムを搭載することを特徴とする車両。
ステアリングの操舵力を作動油により補助する操舵力補助装置と、該操舵力補助装置に作動油を供給するポンプを備え、該ポンプの作動油の吐出流量を制御する油圧パワーステアリングシステムの制御方法において、
センサにより前記ステアリングの操舵角速度と操舵角加速度とを検知し、
検知した前記ステアリングの操舵角速度と操舵角加速度とのそれぞれを変数とした二元関数に基づいて算出した絶対値と予め設定した関数判定値とを比較し、
算出したその絶対値が前記関数判定値よりも大きく、且つ前記操舵角速度と前記操舵角加速度との方向が一致した場合に、急操舵と判断し、
急操舵であると判断すると、前記ポンプの作動油の吐出流量を急操舵に応じた急操舵用吐出流量に調節する制御をすることを特徴とする油圧パワーステアリングシステムの制御方法。