JPH03157272A - 操舵力制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、自動車に使用されるパワーステアリングの
操舵力制御装置に関する。

（従来の技術） 従来の操舵力制御装置としては、車速や横加速度あるい
は操舵ハンドルの転舵速度といった車両の走行状態沈応
じてパワーステアリングの操舵補助力を制御するものが
ある。例えば特開昭６１−１３９５６３号公報に開示さ
れるように、車速感応型の操舵力制御−ｔｃ置は、車両
の速度が増すにつれてパワーステアリングの操舵補助力
を減少させることにより、高速走行時に操舵ハンドルの
操舵力を増加させて、軽微な操舵力による操舵ハンドル
転舵により＠糟舵角の急激な変化が起こり車両の挙動が
不安定になることを防ぐものである。

（発明が解決しようとする課′＃Ａ） しかしながら、このような従来の操舵力制御装置□にあ
つ【は車速や横加速度あるいは操舵ハンドルの転舵速度
に応じてパワーステアリングの操舵補助力を変化させて
操舵力を制御するものであるが、操舵輪の横すべり角に
応じた操舵力の制御がなされていないため、操舵輪の横
力が最大となる操舵輪の横すべり角を超えて操舵輪が転
舵される場合には、車両の挙動が不安定になる可能性が
ある。

第４図は前２輪を操舵する進行中の四輪車が、前進走行
時に右に操舵ハンドルを転舵した際の操舵輪の一つを上
から見た図であろうここで車輪の進行方向と車輪の向き
とのなす角が操舵−の横すべり角β、車体の向きと車輪
の進行方向とのなす角が車体の横すべり角βｓ１車体の
向きと車輪の向きとのなす角が操舵角δ、車輪の進行方
向に直角な力が横力Ｆである。また第５図には操舵輪の
横すべり角βと横力Ｆとの関係を示す。第５図に示すよ
うに１一般にタイヤの発生する横力Ｆは横すべり角βが
βＫ（５〜１０°付近）までは横すべり角βに比例して
増大するが、例えば図中β１で示すように横すべり角β
がβＫを超える範囲では横すべり角βの増加ｔＫ対して
横力Ｆの増加量が小さくなり、図中鳥の値まで横すべり
角βが増加すると横力Ｆは飽和しｉ化量が０となる。そ
して横すべり角βがさらに増加して横すべり角βがβ３
なる値をとるときには、横すべり角βが増加しても横力
Ｆは減少する。このように横力Ｆが横すべり角βに比例
しな（なる性質をコーナリング特性の非Ｓ型性といい、
図中に示す領域が非線型性領域である。ここで運転者の
転舵操作により操舵輪の横すべり角β１においてＦｌの
横力が発生したとき、横すべり角β１はコーナリング特
性が非線型性を示す横すべり角の領域であるから、操舵
ハンドルの転舵による横すべり角βの増加量に対して横
力の増加量が小さいので、運転者は操舵ハンドルの転舵
量に対する車両の回頭量が不光分と認識してさらに操舵
ハンドルを切り増しすることが多い。そして操舵ハンド
ルの切り増しにより操舵輪の横すべり角β３においてＦ
ｌ３の横力が発生し、次いで車両の口頭により操舵輪の
横すべり角がβ１に減少しＦｌの横力が発生したとする
と、操舵ハンドルの舵角が変わらないにもかかわらず横
力はＦ３からＦ、へと増加する。この、運転者の意図に
反した横力の増大が、車両の挙動が不安定になることを
招き、操縦性が悪化するといった状況が考えられる。

本発明は、このような従来の問題点に着目して行なわれ
たもので、操Ｋｅ輪の横すべり角を検出し、操舵輪の横
すべり角に応じてパワーステアリングの操舵補助力を制
御することにより、操舵輪の横力が最大となる操舵輪の
横すべり角を超えて操舵輪が転舵され、車両の挙動が不
安定になる可能性を減らし、また車両の旋回限界すなわ
ち前輪の発生する横力が最大値近くにあることを運転者
に認知させ安全性向上の効果を得ることを課題とする。

（課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するために、本発明においては、第１
図のクレーム対応図に示すように、車両の走行状態に応
じて操舵ハンドルの操舵補助力を変更する操舵力制御装
置において、操舵輪の横すべり角を検出する操舵輪横す
べり角検出手段と、該検出された操舵輪横すべり角が所
定の操舵輪横すべり角に近づくにつれてパワーステアリ
ングの操舵補助力を小さくするように制御信号を演算し
出力する操舵補助力制御信号出力手段と、該操舵補助力
制御信号出力手段から出力された信号により操舵ハンド
ルの操舵補助力を変更する操舵補助力変更手段を備えた
ことを特徴としている。

（作用） 操舵輪横すべり角検出手段は操舵輪の横すべり角を検出
し、検出した操舵輪の横すべり角の値を操舵補助力制御
信号出力手段に出力する。操舵補助力制御信号出力手段
では検出された操舵輪の横すべり角が予め定められた所
定の操舵輪横すべり角に近づくにつれてパワーステアリ
ングの操舵補助力を小さ（するよ５に制＃信号を演算し
、操舵補助力変更手段に出力する。操舵補助力変更手段
では前記制御信号の値に応じて操舵補助力を変更する。

したがって操舵ハンドルの操舵力は、前輪の発生する横
力が最大値をとる横すべり角の値に近づ（につれて増加
する。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、実施例の構成を第２図に基づいて説明する。

同図において、操舵ハンドル（図示せず）に連結し該操
舵ハンドルの操作に応じて回動するピニオンシャフト１
にはギヤが切られており、車両の左右方向に伸びて前輪
を転舵するラック２と噛合している。前記ピニオンシャ
フト１はレバー３の中を貫通しており、該レバー３は車
体側に固定されたステアリング支持部材に一端３ａが嵌
合し他端３ｂが後述するスプールバルブ４のスプール７
に設けられた穴部５に嵌合している。該スプールバルブ
４は車体側に固定されたステアリングの支持部材中に設
けられるバルブボディ６と該バルブボディ６中を摺動す
るスプール７とからなり、前記パルプボディ６にはその
細心と同心の環状溝８゜９．１０が図中圧から順次形成
されており、また前記スプール７にはその細心と同心の
小径部１１゜１２．１３が図中圧から順次形成され、さ
らに前記スプール７には小径部１１と小径部１３を結ぶ
油路１４が設けられている。前記バルブボディ６の左右
両ｍＫはスプールより大径の反力室１５ａ。

１５ｂが設けられており、該反力室１５ａ　、　１５ｂ
にはピストン１６ａ　、　１６ｂと、該ピストン１６ａ
　、　１６ｂをスプール方向に付勢する反力スプリング
１７ａ及び１７ｂとが設ゆられている。前記レバー３の
他端３ｂはスプール７の穴部５に嵌合し、前記レバー３
の他端３ｂの移動に応じて前記スプール７が移動するこ
とによって前記ピストン１６ａまたは１６ｂを移動させ
る。車体に固定された部材に設けられたパワーシリンダ
１８内には該パワーシリンダ１８の内部を左室１８ａ及
び右室１８ｂに区切りかつ前記ラック２の外周上に固着
したパワーピストン１９が設けられている。２０は作動
油を貯留するりザーバータンク２０であり、該リザーバ
ータンク２０の作動油はオイルポンプ２１により送り出
され、高圧油路２２と、リターン油路２３と、低圧油路
２４と、左側シリンダー油路２５と、右側シリンダー油
路２６と、油路２７と、左反力室油路２８と、右反力室
油路２９と、前記油路１４とで油圧回路を構成している
。また油路２７の途中には作動油の油圧を低下させる固
定絞り３０が設けられている。前記低圧油路２４の途中
には可変絞り３１が設けられており、該可変絞り３１は
、操舵輪の横すべり角を検出する操舵輪横すべり角検出
手段３２からの出力信号に応じて操舵補助力を変更する
ための制御信号を演算し出力する操舵補助力制御信号出
力手段３３の信号に応じて絞り量を変更するように駆動
される。

車両の直進走行時における上記構成の作用について第２
図により説明する。直進走行時には操舵ハンドルを転舵
していないためピニオンシャフトｌは回動せず、従って
ラック２には路面反力が作用しないのでピニオンシャフ
ト１及びレバー３は中立位置にある。この状態ではスプ
ール７も中立位置にあり、高圧油路２２とリターン油路
２３とがスプール７の小径部１１．１２及びバルブボデ
ィ６の環状溝８，９を介して連通ずるため、オイルポン
プ２１により高圧油路２２へ送り出されるリザーバータ
ンク２０の作動油は、リターン油路２３を通って再びリ
ザーバータンク２０に戻る。

従って直進走行時には作動油は油圧回路内を循環するだ
けで、ラックを移動させる圧力すなわち操舵補助力は発
生しない。

次に車両の右旋回時における上記構成の作用につい′″
Ｃ第３図により説明する。右旋回時には操舵ハンドルを
右に転舵しているので、ピニオンシャ７ト１が右に回動
することによりラック２は左に移動する。このときラッ
ク２には路面反力に応じた右向きの力が作用し、ピニオ
ンシャフト１とレバー３が路面反力に応じてラック軸方
同右へ移動することＫより、スプール７は右へ移動する
。この状態では高圧油路２２と右側シリンダー油路２６
がスプール７の小径部１２を介して連通し、パワーシリ
ンダ１８において右室１８ｂに作動油が流れ込むことに
よりパワーピストン１９に高い油圧が作用して、ラック
２を左方向に移動させる力すなわち操舵補助力を発生す
る。なお、パワーピストン１９に作用する油圧の大きさ
はピニオンシャフト１の移動量すなわちスプール７の移
＃ｔＫ応じて決定され、ラック２に作用する路面反力が
大きいほど高い油圧が発生する。一方、反力室１５ａ及
び１５ｂ　Ｋは、高圧油路２２より分岐し固定絞り（資
）を備えた油路２７を経て圧力の低下した作動油がそれ
ぞれ左反力室油路２８及び右反力室油路２９によって導
かれているため、スプール７が右方向へ移動すると、固
定絞り３０を経由して右反力室油路２９により導かれる
圧力の低下した油圧と反力スプリング１７ｂとにより、
スプール７を中立位置の方向（左方向）Ｋ押し戻そうと
する力すなわち反力が発生する。反力はスプール７の移
動量つまりラック２に作用する路面反力の大きさと、可
変絞り３１の開度とに応じて決定される。

可変絞り３１０開度は、横すべり角検出手段３２からの
信号に基き操舵補助力制御信号出力手段３３によって決
定される。第６図は横すべり角検出手段３２と操舵補助
力制御信号出力手段３３とにおいて所定周期（数ｍ５ｅ
ｃ　）毎に実行されるプログラムのフローチャートであ
る。まずＳｌにてステアリング機構（図示しない）の途
中に設けられ、操舵ハンドルの転舵角を検出する操舵角
センサの出力値である操舵角δを読み込む。Ｓ２にて車
体に設げられ、車両の前後方向の加速度を検出する前後
加速度センナの出力値である父と、車体に設けられ車両
の横方向の加速度を検出する横加速度センナの出力値で
あるｙと、車＠に設ゆられ４つの車輪の速度を検出する
車輪速センサの出力値であるＷｉ（ｉ＝ｌ〜４．ここで
１．２はそれぞれ左右の前輪、３，４はそれぞれ左右の
後輪を示す）とを読み込む。次にＳ３　Ｋて車輪速セン
サの出力値Ｗｉより車速ｖ女を求める。本実施例では非
駆動輪である前輪の左右輪の平均車輪速が車速−等しい
と考え、タイヤ半径をＲａとして ｖ；ｃ＝＝　Ｒａ　（Ｗ、　＋Ｗ、　）／２　　　　、
、、α）で車速ｖ：ＩＣを求める。さらにＳ４にて前記
非駆動輪の車輪速から求める車速■女ヲ微分して車輪の
加速度ｖｋを求める。そしてＳ５にて操舵輪の横すべり
角βχ算出する。本実施例ではまず前後加速度又と横加
速度ｙと車輪の加速度Ｖ父とによりとして車体の横すべ
り角βＳを推定し、車体の横すべり角βＳと操舵角δと
から第３図に示したように β＝δ−β８　　　　　　　　　　　　・・・（３）と
して操舵輪の横すべり角βを推定する。そして８６にお
いて、操舵輪の横すべり角βに応じた信号値ＸＳと、車
速に応じた係数ｍとを乗じることＫよって、操舵輪の横
すべり角と車速化石じた可変絞り３１の駆動信号値工を
算出し、出力する。

ここで信号値Ｉｓは第７図に示すように、操舵輪の横す
べり角βの増加に応じて増加するが、操舵ハンドルの急
転舵時など、運転者が魚意繊のうちに転舵操作に力が入
り、操舵ハンドルを転舵しすぎるような状況にあって、
大きくなった操舵力に逆らってなお操舵ハンドルが若干
１転舵されたとしても、その操舵力により横力が最大値
となるような操舵輪の横すべり角の値β２に至る前に転
舵速度が零となり、結果として横すべり角がβ２を超え
ることを防ぐために１設定横すべり角の値β。は横力が
最大値となるような操舵輪の横すべり角の値β２より微
小角度だけ小さく設定する。そして操舵輪の横すべり角
βが前記設定横すべり角β０に近づくにつれて、横すべ
り角βの増加量に対する信号値Ｉｓの増加量が大きくな
るようにする。横すべり角βが設定横すべり角β０以上
のとき、信号値Ｉｓは最大値Ｉ８ｍａＸを維持する。ま
た係数ｍは第８図に示すように、車速Ｖ＊の増加に応じ
て増加し、車速Ｖ＊がある設定値ｖｉｃ以上のときは係
数ｍが１を維持する。

８７において、算出された可変絞り３１の駆動信号工に
より可変絞り３１の開度が決定される。

操舵輪の横すべり角βが設定欄すべり角βＧに近いほど
、また車速７女が高いほど可変絞り３１の開度は小さ（
設定される。この場合、高圧油路２２より分岐し油路２
７及び固定絞り３ｏを経て低圧油路２４に流入した作動
油は、リザーバータンク２０に戻ることが可変絞り３１
により制限されるので、反力室１５ａ及び１５ｂへ導か
れる作動油の圧力は高く、スプール７を移動させようと
する反力は大きくなる。そしてスプール７が中立位置方
向に移動してパルプボディ６の環状溝１０とスプール７
の小径部１２とから成る作動油の流通部分の面積が減少
し、作動油の圧力が減少することによって、高圧油路２
２かも右側シリンダー油路２６を介してパワーシリンダ
ー１８の右室１８ｂに流入する作動油の量が減少する。

したがって操舵補助力は小さ（なり操舵ハンドルの操舵
力は大きくなる。一方、操舵輪の横すべり角βが設定欄
すべり角β０に比べ小さいほど、また車速Ｖｉが低いほ
ど可変絞り２９の開度は大きく設定される。この場合、
高圧油路２２より分岐し油路２７及び固定絞り３０を経
て低圧油路２４に流入した作動油は、小さい抵抗でリザ
ーバータンク２０に、戻ることができるので、左反力室
油路２８及び右反力室油路２９へ導かれる作動油の圧力
は低（、反力室１５ａ　、　１５ｂＫ流入する作動油の
量は減少する。したがってスプール７を中立位置の方向
に移動させようとする反力は小さくなり、スプール７の
中立位置の方向への移動量は小さく、高圧油路２２から
右側シリンダー油路２６を介してパワーシリンダー１８
の右室１８ｂ　Ｋ流入する作動油の圧力と量は維持され
る。したがって操舵補助力は大きく、操舵ハンドルの操
舵力は小さくなる。

以上の構成により、本実施例においては、操舵輪の横す
べり角を検出し、検出された横すべり角と車速とに応じ
て操舵補助力を変更することで操舵ハンドルの操舵力を
制御することとしたため、操舵輪の横すべり角の値が設
定欄すべり角βｏＫ近づくにつれて横すべり角の増加量
に対する操舵ハンドルの操舵力の増加量が太き（なると
ともに、単速か高いときには操舵ハンドルの操舵力を太
き（することＫより、操舵輪の横力が最大となる操Ｋｅ
輪の横すべり角を超えて操舵輪が転舵され、車両の挙動
が不安定になる可能性を減らすととも釦、車両の旋回限
界すなわち前輪の発生する横力が最大値近くにあること
を運転者に認知させて安全性が同上するという効果が得
られる。

なお、前記実施例においては、操舵角δと、前後加速度
＾と、横加速度ｙと、車輪速Ｗｉ（ｉ＝＝１〜４）とに
よって操舵輪の横すべり角βを推定したが、図外の車体
に取りつけた車体前後方向速度センナと車体横方向速度
センサにより直接に車体の前後方向の速度大と、横方向
の速度９とを検出し、車体の横すべり角βＳを βＢ　＝　ｔａｎ−”　（冬）　　　　・・・（４）と
して求め、（３）弐により操舵輪の横すべり角βを求め
てもよい。

また、車体の前後方向の速度大と、横方向の速度９と、
さらに図外の車体に取りつけたヨーレイトセンサにより
ヨーレイトφとを検出することにより、重心からフロン
トアクスルまでの距離１（と前輪のトレッドベース１（
とあわせて左操舵輪の横すべり角βＬ及び右操舵輪の横
すべり角βＲをとして求め、操舵輪の横すべり角βを β＝　ｍａｘ　（βＬ、βＲ）　　　　　　　−（６）
として求めてもよい（ここで上式はβＬ及びβＲのうち
大きい値をβとすることを意味する）。

また、前記実施例においては設定欄すべり角β。

を一定としたが、この値は車両の走行条件によって変更
してもよい。例えば、路面の状況を検出し、検出された
路面状況に応じて設定横すべり角を変更する手段を設け
てもよい。

また、本発明は電動式のパワーステアリングについても
適用できることは言うまでもない。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明においては、操舵輪
の横すべり角が所定の操舵輪横すべり角に近づくにつれ
てパワーステアリングの操舵補助力を小さくする構成と
したため、操舵輪の横すべり角が所定値に近づくにつれ
て操舵ハンドルの操舵力が大きくなることにより、操ｇ
ヒ輪の横力が最大となる操舵輪の横すべり角を超えて操
舵輪が転舵され、車両の挙動が不安定になる可能性を減
らすとともに、車両の旋回限界すなわち前輪の発生する
横力が最大値近くにあることを運転者に認知させて安全
性を向上することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図及び第３図は
本発明の一実施例の構成を示す図、第４図は操舵輪に加
わる力を示す図、第５図は横すべり角に対する横力の特
性図、第６図は本発明の一実施例の操舵輪横すべり角検
出手段と操舵補助力制御信号出力手段とにおいて実行さ
れるプログラムのフローチャート、第７図は横すべり角
に対する可変絞りの駆動信号の特性図、第８図は車速に
対する係数ｍの特性図である。 １・・・ピニオンシャフト、２・・・ラック、３・・・
レバ７・・・スプール、１５ａ−１５ｂ・・・反力室、
１７ａ・１７ｂ・・・反力スプリング、１９・・・パワ
ーピストン、２０・・・リザーバータンク、２１・・・
オイルポンプ、３１・・・可変絞り、３２・・・操舵輪
横すべり角検出手段、３３・・・操舵補助力制御信号出
力手段。 特許　出　願人　日産自動車株式会社 第１図 第５区 １３、　　ｌｊ。 ｌｊ２　１ｊ３ 禰てヘリ角「〕 第 ６ 図 第 図 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両の走行状態に応じてパワーステアリングの操
   舵補助力を変更する操舵力制御装置において、操舵輪の
   横すべり角を検出する操舵輪横すべり角検出手段と、該
   検出された操舵輪横すべり角が所定の操舵輪横すべり角
   に近づくにつれてパワーステアリングの操舵補助力を小
   さくするように制御信号を演算し出力する操舵補助力制
   御信号出力手段と、該操舵補助力制御信号出力手段から
   出力された信号によりパワーステアリングの操舵補助力
   を変更する操舵力変更手段とを備えたことを特徴とする
   操舵力制御装置。
2. （２）前記所定の操舵輪横すべり角は、操舵輪の発生す
   る横力が最大値をとる時の操舵輪の横すべり角より微小
   角度だけ小さく設定されることを特徴とする請求項１記
   載の操舵力制御装置。
3. （３）前記操舵輪横すべり角検出手段は、操舵角と、車
   両の前後加速度と、車両の横加速度と、車輪の加速度と
   から操舵輪の横すべり角を演算することを特徴とする請
   求項１記載の操舵力制御装置。
4. （４）前記操舵輪横すべり角検出手段は、操舵角と、車
   両の前後方向の速度と、車両の横方向の速度とから操舵
   輪の横すべり角を演算することを特徴とする請求項１記
   載の操舵力制御装置。
5. （５）前記操舵輪横すべり角検出手段は、操舵角と、車
   両の前後方向の速度と、車両の横方向の速度と、車両の
   ヨーレイトとから操舵輪の横すべり角を演算することを
   特徴とする請求項１記載の操舵力制御装置。