JPH01247279A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 に産業上の利用分野】 本発明は自動車の操舵を行なうためのパワーステアリン
グ装置に係り、とくにステアリングハンドルの操作に連
動して油圧制御弁を切換え、油圧を用いて操舵機構を作
動させて操舵を行なうようにした装置に関する。

Ｋ発明の概要】 本発明は、ステアリングハンドルの回転操作によって生
ずる力を操舵力センサによって検出し、この検出に連動
して電磁弁を開いて油圧制御弁のスプールを切換え方向
に押すことによって切遅れの補正を行なうようにしたパ
ワーステアリング装置において、操舵力センサによって
検出される操舵力またはその微分値が極値になったら切
遅れの補正を開始するとともに、操舵力またはその微分
値が極値に対して一定の比率になったら切遅れの補正を
終了するようにしたものであって、操舵周期に応じた時
間切遅れの補正を行なうことによって、常に適正な補正
が行なわれるようにし、操舵フィーリングの悪化を防止
するようにしたものである。

Ｋ従来の技術Ｍ 重両の操舵を行なうためのステアリングハンドルの操作
力を軽減するために、パワーステアリング１ｆｆｌが広
く用いられている。パワーステアリング装置は、ステア
リングハンドルを回転操作することによって油圧制御弁
を切換え、油圧を用いて操舵機構を作動させて操舵を行
なうようにしたものである。

このようなパワーステアリング装置においては、ステア
リングハンドルを回転操作しても油圧が操舵機構に加わ
るまでは操舵の動作が行なわれず、切遅れの現象が発生
する。そこでステアリングハンドルの回転操作を操舵力
センサによって検出するとともに、この検出に連動して
電磁弁を開いて油圧制御弁のスプールを切換え方向に押
すことによって、切遅れの補正を行なうことが可能にな
る。

このようにしてパワーステアリング装置の応答性が向上
するようになる。

Ｋ発明が解決しようとする問題点】 このような切遅れの補正は、ステアリングハンドルに生
ずる操舵力を操舵力センサによって検出するとともに、
この操舵力およびその微分値によって油圧制御弁の反力
を制御するようにしたものである。ところが従来のこの
ような切遅れの補正は、その開始から一定の時間を経過
した後に終了するようにしていた。すなわち制御のタイ
ミングが操舵周期によらずほぼ一定であった。従って切
遅れの補正が不足になったり、過補正になったりするこ
とがあり、これによって操舵フィーリングの悪化を招い
ていた。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、切遅れ補正時間が操舵周期に応じた時間となるよう
にし、これによって補正不足や過補正を防止して操舵フ
ィーリングの悪化を防止するようにしたパワーステアリ
ング装置を提供することを目的とするものである。

Ｋ問題点を解決するための手段】 本発明は第１図に示すように、ステアリングハンドルの
操作に連動して油圧制御弁を切換え、油圧を用いて操舵
機構を作動させて操舵を行なうとともに、前記ステアリ
ングハンドルの回転操作によって生ずる力を操舵力セン
サによって検出し、この検出に連動して電磁弁を開いて
前記油圧制御弁のスプールを切換え方向に押すことによ
って切遅れの補正を行なうようにした装置において、前
記操舵力センサによって検出される操舵力またはその微
分値が極値になったら前記切遅れの補正を開始する手段
と、前記操舵力またはその微分値が極値に対して一定の
比率の値になったら前記切遅れの補正を終了する手段と
を設けるようにしたものである。

１作用】 従って本発明によれば、操舵力またはその微分値が極値
になった時点で切遅れの補正が開始されるとともに、操
舵力またはその微分値が極値に対して一定の比率になっ
たら切遅れの補正が終了することになる。従って操舵力
あるいはその微分値が正弦波状に変化するものであれば
、操舵周期に応じた時間切遅れの補正が行なわれること
になる。

Ｋ実施例１ 第２図は本発明の一実施例に係るパワーステアリング装
置を示すものであって、このステアリング装置はステア
リングハンドル１０を備えている。

ステアリングハンドル１０はステアリングコラム１１に
連結されるとともに、コラム１１の先端側にはステアリ
ングシャフト１２が連結されている。

ステアリングシせフト１２は操舵用シリンダ１３のピス
トン１４を軸線方向に貫通するとともに、先端部に設け
られている雄ねじがボールねじ１５と螺合されるように
なっている。そしてボールねじ１５を介してステアリン
グシャフト１２はスリ−７１６に係合されるようになっ
ている。スリーブ１６はアーム１７を備えており、この
アーム１７が油圧制御弁１８のスプール１９の下部に係
合されるようになっている。

第２図においては、油圧制御弁１８を操舵用シリンダ１
３に連結して示すとともに、便宜上その断面を油圧管路
を介して操舵用シリンダ１３の上部に独立に配するよう
にして示している。そしてこの断面から明らかなように
、油圧制御弁１８のスプール１つの外周面には４つのラ
ンド２１．２２．２３．２４が設けられている。これら
のランド２１〜２４の間には３つの溝２５．２６．２７
が形成されるようになっている。さらに油圧制御弁１８
においては、そのシリンダの上部に２つのボート２８．
２９が設けられている。またその下側には３つのボート
３０．３１．３２が設けられている。そして上側のボー
ト２８．２９はそれぞれリザーバ３５およびオイルポン
プ３４と連通されるようになっている。これに対して油
圧制御弁１８の下側の中央のボート３１は操舵用シリン
ダ１３の一方のチャンバに連通されるようになっており
、またその両側のポーｉ〜３０．３２は操舵用シリンダ
１３の他方のチャンバと連通されるようになっている。

上記操舵用シリンダ１３内に摺動可能に配されているピ
ストン１４の外周面には歯３６が形成されるとともに、
この歯３６がセクタギＡ７３７と噛合うようになってい
る。そしてセクタギヤ３７にはピットマンアーム３８が
設けられるとともに、ピットマンアーム３８はドラッグ
リング３９と連結されている。ドラッグリング３９はさ
らにナックルアーム４０と連結されており、ナックルア
ーム４０を介してナックルを動かし、キングピン４１を
中心として車輪４２を旋回させるようにしている。

つぎにこのパワーステアリング装置の制御装置について
説明すると、ステアリングハンドル１０には操舵力セン
サ４５が設けられている。そして操舵力センサ４５の出
力はマイクロコンピュータ４７に入力されるようになっ
ている。マイクロコンピュータ４７はステップモータ４
８を制御するようにしている。ステップモータ４８は油
圧制御弁１８の両側のチャンバを連通させる連通路４９
に設けられている絞り５０の絞り量を調整するようにし
ている。なお連通路４９は油圧制御弁１８の下側の両端
のボート５１．５２を連通させるように接続されている
。

さらに上記油圧制御弁１８の上部には、その両端であっ
てスプール１９の両端のチャンバに連通するボート５５
．５６が設けられている。これらのボート５５．５６へ
は、オイルポンプ３４によって加圧されたオイルが供給
されるように、電磁弁５７．５８がそれぞれ接続される
ようになっている。電磁弁５７．５８はオイルポンプ３
４からのオイルの管路に互いに分岐して接続されるよう
になっており、その吐出側が上記ボート５５．５６と接
続されている。そして電磁弁５７．５８はマイクロコン
ピュータ４７によってその開閉が制御されるようになっ
ている。

以上のような構成において、ステアリングハンドル１０
が中立位置にある場合には、第２図に示す油圧制御弁１
８のボート２８．２９はそれぞれスプール１９のランド
２２．２３によって閉塞されており、オイルポンプ３４
によって加圧されたオイルは直接リザーバ３５に戻るよ
うになっている。従ってこの場合には油圧が操舵用シリ
ンダ１３に供給されることはなく、この操舵装置は作動
しない。

つぎにステアリングハンドル１０を右または左に回転操
作すると、この運動がステアリングコラム１１を介して
ステアリングシャフト１２に伝達され、ピストン１４内
においてシャフト１２が回転する。ところがピストン１
４の歯３６はセクタギヤ３７と噛合っており、しかもセ
クタギヤ３７がピットマンアーム３８、ドラッグリング
３９、およびナックルアーム４０を介してΦ輸４２に連
結さ、れているために、ピストン１４の軸線方向の移動
が阻止される。従ってステアリングハンドル１０の回転
に伴うステアリングシャフト１２の回転運動は、ボール
ねじ１５を介してスリーブ１６に伝達され、スリーブ１
６がステアリングシャフト１２の軸線を中心として回転
される。これによってスリーブ１６のアーム１７がシャ
フト１２の軸線を中心として回動される。そしてアーム
１７は油圧制御弁１８のスプール１９と係合しているた
めに、アーム１７の回動によってスプール１９が油圧制
御弁１８内において軸線方向に移動するようになる。

いまスプール１９が断面で示す制御弁１８内を左方に移
動した場合について考えると、これによってボート２９
が満２７と連通されることになる。

従ってオイルポンプ３４で加圧されたオイルはボート２
９、満２７、ボート３２を通って操舵用シリンダ１３の
ピストン１４の右側のチャンバに流入する。このときに
ピストン１４の左側のチャンバのオイルは制御弁１８の
ボート３１、溝２６、ボート２８を通ってリザーバ３５
に戻されることになる。

これに対して断面で示す油圧制御弁１８内をスプール１
９が右方に移動されると、ボート２９が中央の満２６と
整合されることになる。従ってオイルポンプ３４で加圧
されたオイルはボート２つ、スプール１９の溝２６、ボ
ート３１を通って制御用シリンダ１３のピストン１４の
左側のチャンバに流入することになる。そしてピストン
１４の右側のチャンバのオイルは制御弁１８のボート３
０、スプール１９の溝２５、ボート２８を通ってリザー
バ３５に戻されることになる。

操舵用シリンダ１３内においてピストン１４が右方また
は左方へ移動されると、このピストン１４の歯３６と哨
合うセクタギヤ３７が回転されることになる。このセク
タギヤ３７の回転によってピットマンアーム３８が回動
される。そしてアーム３８の回動運動がドラッグリング
３９およびナックルアーム４０を介して車輪４２に伝達
されることになり、これによって車輪４２がキングピン
４１を中心として左方あるいは右方に旋回されることに
なり、車両の操舵が達成゛されるようになる。

このようにして操舵を行なうステアリング装置のステア
リングハンドル１０には操舵力センサ４５が設けられて
おり、センサ４５によってハンドル１０に生ずる操舵力
を常時検出している。そしてこの操舵力に関する情報が
マイクロコンピュータ４７に供給されるようになってお
り、マイクロコンピュータ４７はセンサ４５の出力に応
じてステップモータ４８を介して連通路４９の絞り５０
を調整するようにしている。

絞り５０は上述の如く油圧制御弁１８のスプール１９の
両側の反力室を構成するチャンバを連通する連通路４９
に設けられているために、絞り５０によってスプール１
９の動き易さを調整することになる。そして油圧制御弁
１８のスプール１９が上述の如（スリーブ１６のアーム
１７を介してステアリングシャフト１２に係合されてい
るために、絞り５０によってステアリングハンドル１０
の重さを調整することが可能になり、ステアリングハン
ドル１０に対して常に適正な負荷を与え、操作し易いパ
ワーステアリング装置としている。

つぎにマイクロコンピュータ４７によって制御される電
磁弁５７．５８による切遅れの補正の動作について説明
する。油圧式の操舵用シリンダ１３を用いたパワーステ
アリング装置においては、ステアリングハンドル１０を
回転操作しても、シリンダ１３に油圧が加わるまでは操
舵が行なわれず、切遅れ現象が発生する。そこでステア
リングハンドル１０を回転操作することによって生ずる
操舵力を操舵カレンサ４５によって検出するとともに、
この検出出力をマイクロコンピュータ４７が読込む。そ
してこの読込みに連動して、対応する方向の電磁弁５７
．５８を開くことによって、オイルポンプ３４で加圧さ
れたオイルをボート５５．５６を通して油圧制御弁１８
のスプール１９の左側または右側のチャンバに加えるよ
うにしており、これによってスプール１９を右方あるい
は左方に押すようにしている。

従ってステアリングシャフト１２によってスリーブ１６
のアーム１７を介してスプール１９が押される前に、°
逝磁弁５７．５８を介して加えられる油圧によってスプ
ール１９が移動されるようになり、これによって速やか
に油圧制御弁１８の切換えが行なわれる。このようにし
てステアリングハンドル１０の回転操作の開始時におけ
る切遅れの補正を行なうことが可能になる。

このような切遅れの補正の動作は、ステアリングハンド
ル１０の切始め時と切戻し時において、油圧制御弁１８
のスプール１９の両側の油圧反力室へ接続されている電
磁弁５７．５８へ信号を与えることによって達成される
。そしてマイクロコンピュータ４７から電磁弁５７．５
８への信号送出時間は操舵周期に対して一定の割合とす
ることが望ましいことが種々のシュミレーションの検討
により明らかになった。このような条件を満足するため
に、切始めの補正は、操舵力の微分値が極値になったと
きに開始し、切戻しの補正は操舵力が極値になったとき
に開始するようにしている。

しかも操舵力あるいはその微分値が正弦波状あるいは余
弦波状に変化することを利用して、操舵周期を推定して
制御を行なうようにしており、ステアリングハンドル１
０の操舵周期に対して一定の値となるような時間補正を
行なうようにしている。

この動作を第３図によって説明すると、マイクロコンピ
ュータ４７は操舵力センサ４５によって操舵力を読込む
。そしてこの操舵力から微分値の演算を行なう。そして
微分値が極値の場合には、切始め時における切遅れの補
正動作を開始する。

そして補正を開始した後に再び操舵力センサ４５の出力
を読込むとともに、その微分値を計算し、微分値が極値
に対して一定の割合まで低下したかどうかの判断を行な
う。一定の値に低下した場合には、その時点で切遅れの
補正を終了する。なおこの動作は切始め時における補正
動作を示すものであるが、切戻し時の補正の動作も同様
であって、この場合には操舵力の微分値でなく操舵力そ
のものが極値かどうかによって補正が開始される。

第４図に示すように一般に操舵力は正弦波状に変化する
。またその微分値は一般に余弦波状に変化する。従って
切始めの補正は操舵力の微分値が極値になった状態で開
始する。そして微分値が開始したときの値に対して一定
の比率の値ａになったときに終了する。また切戻しの際
における補正は、操舵力が極値になった状態で開始し、
その停止は操舵力が開始したときの値に対して一定の比
率の値すとなったときに行なう。これによって補正時間
はその操舵周期に対応した時間となる。

いま切始め時の補正期間の角度および切戻し時の補正期
間の角度をそれぞれθ１、θ２とすると、切始め時の補
正については、 ＣＯＳθＩ＝ａ また切戻し時の補正については、 ＣＯＳθ２＝ｂ となる。例えばａ　＝３／４とし、操舵力の微分値が１
０ｋｇ／ＳｅＣのときに切始めの補正を開始したとする
と、 ３／４ｘ　１０＝７．５ｋｇ／ｓｅａ となり、微分値が７．５ｋｇ／Ｓｅｃに低下した時点で
補正が停止される。そして補正が行なわれている角度は ＣＯＳθ＋　＝　３　／　４ よってθ１＝４１度となる。この計算は右方への切始め
についての動作であるが、同様のことが左方についても
言える。またこの方式は切始め時の補正と切戻し時の補
正の内のどちらか片方についてだけでも利用可能である
。

このように本実施例に係るパワーステアリング装置にお
いては、操舵力とその微分値が正弦波状あるいは余弦波
状に変化することを利用し、操舵周期を推定するととも
に、極値に対して一定の比率になった段階で補正を終了
するようにしている。

従って制御タイミングが操舵周期に応じて変化すること
になり、これによって補正が不足したり過補正になった
りすることが防止され、常に適正な切遅れの補正が行な
われることになる。このようにして切遅れ補正のフィー
リングの悪化を防止することが可能になる。

Ｋ発明の効果】 以上のように本発明は、操舵力センサによって検出され
る操舵力またはその微分値が極値になったら切遅れの補
正を開始するとともに、操舵力またはその微分値が極値
に対して一定の比率になったら切遅れの補正を終了する
ようにしたものである。従ってこのような構成によれば
、操舵周期に応じて切ｄれの補正を行なう時間を調整す
ることが可能になり、補正不足や過補正をなくしてフィ
ーリングの悪化を防止することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要旨を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例に係るパワーステアリング装置を示すブロ
ック図、第３図はこのパワーステアリング装置の切始め
時の補正の開始と終了の動作を示ずフローチャート、第
４図は同グラフである。 なお図面に用いた符号において、 １０・・・・・・ステアリングハンドル１３・・・・・
・操舵用シリンダ １８・・・・・・油圧制御弁 １つ・・・・・・スプール ４５・・・・・・操舵力センサ ４７・・・・・・マイクロコンピューク５７．５８・・
・電磁弁 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ステアリングハンドルの操作に連動して油圧制御弁
   を切換え、油圧を用いて操舵機構を作動させて操舵を行
   なうとともに、前記ステアリングハンドルの回転操作に
   よつて生ずる力を操舵力センサによって検出し、この検
   出に連動して電磁弁を開いて前記油圧制御弁のスプール
   を切換え方向に押すことによつて切遅れの補正を行なう
   ようにした装置において、前記操舵力センサによつて検
   出される操舵力またはその微分値が極値になったら前記
   切遅れの補正を開始する手段と、前記操舵力またはその
   微分値が極値に対して一定の比率の値になったら前記切
   遅れの補正を終了する手段とを設けるようにしたことを
   特徴とするパワーステアリング装置。