JPH04230472A - 電子制御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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は旋回走行中路面摩擦係数
に対応する限界に近い旋回状態　（横加速度）　になっ
たとき操舵力を変更して運転者に旋回状態の限界が近付
いたことを知らせることができる、電子制御パワーステ
アリング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子制御パワーステアリング装置の従来
例としては、例えば図８（要部のみを表してある）に示
すものがある。この従来装置は、油圧をパワーステアリ
ング用コントロールバルブ５０に供給するポンプ５１と
、ポンプ５１からバルブ５０に供給される油圧をＣＰＵ
　５２からの指令に基づき制御するソレノイドバルブ　
（操舵力コントロールバルブ）５３と、バルブ５０を経
た油圧およびステアリングホイール５４の操舵量に応じ
て作動するステアリングギヤ５５と、車速信号Ｖを検出
して　ＣＰＵ５２に入力する車速センサ５６等を具えて
成るものである（なお車速センサ５６の代りにエンジン
回転数ＮＥ　を検出するエンジン回転センサを用いるも
のもある）。この従来装置は、ＣＰＵ５２　が、入力さ
れた車速信号Ｖ（またはエンジン回転数ＮＥ　）　に基
づきソレノイドバルブ５３の開度制御を行うことにより
、車速　（またはエンジン回転数）に応じてパワーステ
アリングの操舵力を制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
装置はパワーステアリングの操舵力制御を車速（または
エンジン回転数）のみをパラメータとして実施している
ため、ステアリングホイール５４の操舵に伴い車両が旋
回走行する際に、旋回状態（横加速度）が限界付近にな
ったか否かを運転者がパワーステアリングの操舵感（操
舵力）から感じ取りにくい（パワーステアリングでない
場合には、路面摩擦係数に応じたタイヤ反力がステアリ
ングホイールを介して運転者に伝わるため、旋回状態の
限界に近付いたことをリニアに感じ取ることができる）
。

【０００４】本発明は走行中の横加速度および路面摩擦
係数に基づき、旋回状態（横加速度）が限界付近になっ
たときパワーステアリングの操舵力を通常時とは異なる
大きさに変更することにより上述した問題を解決するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
の電子制御パワーステアリング装置は、操舵力を可変制
御し得るようにした電子制御パワーステアリング装置に
おいて、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と
、路面摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段と、検
出された横加速度および路面摩擦係数に基づき、旋回状
態が限界付近になったとき操舵力を変更する操舵力変更
手段とを具えて成ることを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】本発明によれば、操舵力変更手段は、横加速度
検出手段が検出した車両の横加速度および路面摩擦係数
検出手段が検出した路面摩擦係数に基づき、当該路面摩
擦係数に対応する限界の横加速度に当該横加速度が近付
いたとき、言い換えれば走行中旋回状態が限界付近にな
ったとき、操舵力を変更する（この変更は例えば操舵力
を減少させることにより行う）。このとき、運転者は、
パワーステアリングの操舵感が通常時とは明らかに異な
るものになるため、旋回状態が限界に近付いたことを直
ちに把握して旋回状態を弱める（横加速度を減らす）よ
うにステアリングホイールを操舵することができ、この
操舵に伴い車両挙動が安定化されて安全性が向上する。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は本発明の電子制御パワーステアリング
装置を搭載した車両の構成を示す図であり、図中１０Ｌ
，　１０Ｒは左右前輪、１１Ｌ，　１１Ｒは左右後輪を
示す。この装置は日産自動車　（株）　が　ＨＩＣＡＳ
ＩＩ　（Ｈｉｇｈ　Ｃａｐａｃｉｔｙ　Ａｃｔｉｖｅｌ
ｙ−Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｓｕｓｐｅｎｔｉｏｎ）　
の名称で開発したシステムであり、ステアリングホイー
ル１２、ＨＩＣＡＳ　用コントロールバルブ１３、パワ
ーステアリング用コントロールバルブ１４、ステアリン
グギヤ１５、ＨＩＣＡＳ　用ポンプ１６、パワーステア
リング用ポンプ１７、リザーバタンク１８、リヤサスペ
ンション１９、パワーシリンダ２０、ＨＩＣＡＳ　コン
トロールユニット　（以下コントローラと称す）２１　
、ＨＩＣＡＳ　ソレノイドバルブ２２、車速センサ２３
等を具えて成るものである。 なお　ＨＩＣＡＳ　ＩＩ　の詳細な構成については日産
自動車　（株）　の「シルビア」サービス周報、昭和６
３年５月発行、ページＣ−８５〜Ｃ−８８を参照のこと
。この　ＨＩＣＡＳ　ＩＩ　は、コントローラ２１およ
びステアリングギヤ内に設けたＨＩＣＡＳ　用コントロ
ールバルブ１３が、車速および前輪操舵反力に応じて、
後輪１１Ｌ，　１１Ｒを転舵させるパワーシリンダ２０
のストロークを制御し、それにより後輪の転舵角を最適
にするシステムである。

【０００８】ところで本例においては、上述した　ＨＩ
ＣＡＳ　ＩＩ　のシステムに加えて、パワーシリンダ２
０の出力軸のリンク部に反力センサ３０を設け、反力セ
ンサ３０が検出した後輪からの反力に関する信号をコン
トローラ２１に入力して以下に示すように路面摩擦係数
の検出を行う。なお図１には反力センサ３０をパワーシ
リンダ２０の左右出力軸２０ａ，　２０ｂの車輪近傍の
位置に夫々設置した例を示しているが、左右何れか一方
のみに設置しても機能的には十分である。そのようにし
た場合には反力情報として反力センサ３０の検出信号を
そのまま用い、図１の構成の場合には左右反力センサ３
０の検出信号Ｆ１，Ｆ２　の平均値を反力情報として用
いるようにする。さらに本例においては、上記に加えて
、車両の横加速度（以下横Ｇと称す）を検出する横加速
度検出手段としての横Ｇセンサ３１を設けて横Ｇセンサ
３１の検出信号Ｙｇ　をコントローラ２１に入力すると
ともに、ポンプ１７とパワーステアリング用コントロー
ルバルブ１４とを接続する油路およびコントロールバル
ブ１４とリザーバタンク１８とを接続する油路間にソレ
ノイドバルブ　（操舵力コントロールバルブ）３２　を
設け、ソレノイドバルブ３２の開度をコントローラ２１
からの指令に基づき制御することにより本発明の狙いと
するパワーステアリングの操舵力可変制御を行う。

【０００９】図２はコントローラ２１によるパワーステ
アリングの操舵力可変制御の制御プログラムを示すフロ
ーチャートである。まず図２のステップ５１で横Ｇ値Ｙ
ｇ　を横Ｇセンサ３１より読込み、ステップ５２で路面
摩擦係数μの検出を行う。この路面摩擦係数μの検出は
、例えば図３のサブルーチンの制御プログラムによりコ
ントローラ２１が実行するものとする（なおこの代りに
例えば特開平１−２０４８６５号公報に記載されたよう
な公知の手法によって路面摩擦係数を検出してもよい）
　。

【００１０】すなわち、まず図３のステップ１０１　で
コントローラ２１より　ＨＩＣＡＳソレノイドバルブ２
２へ加振信号を入力する。この加振信号は例えば後輪１
１Ｌ，　１１Ｒを±１ｍｍ相当舵角、周波数２Ｈｚで転
舵するものとする。この加振信号の入力により　ＨＩＣ
ＡＳソレノイド２２は開度を調整されて　ＨＩＣＡＳ用
ポンプ１６からＨＩＣＡＳ　用コントロールバルブ１３
へ供給される油圧を増減し、この油圧の増減によりコン
トロールバルブ１３は電動油圧アクチュエータとしての
パワーシリンダ２０を作動させ、パワーシリンダ２０は
後輪１１Ｌ，　１１Ｒに周波数２Ｈｚ、±１ｍｍ相当の
固定舵角を発生させる。ここで車両のヨー運動と舵角　
（固定舵角）　との間には、図４に示すような周波数特
性が成立し、車両走行中ヨーレイト／舵角の値がほぼ零
になる周波数（Ａ車の場合約２Ｈｚ、Ｂ車の場合約１Ｈ
ｚであり、一般に２Ｈｚ以下の値となる）　以上の周波
数で車輪を周期的に転舵しても車両挙動に影響を与えな
いことが一般的に知られている。 しかし上記周波数があまり高いと、図５に示すように車
輪（タイヤ）のコーナリングフォース（ＣＦ）やセルフ
アライニングトルク（ＳＡＴ）　の応答が無くなって車
両の走行自体に支障するため、タイヤの力／舵角の値（
この場合ＣＦ／舵角または　ＳＡＴ／舵角）が零以上に
なる周波数であることが必要である。以上より本発明の
路面摩擦係数（以下路面μと称す）検出に適した適正周
波数範囲はＡ車の場合、図５に示すように２Ｈｚ〜３Ｈ
ｚとなる。

【００１１】上記条件で後輪１１Ｌ，　１１Ｒを周期的
に転舵した場合、後輪１１Ｌ，　１１ＲにはＣＦおよび
ＳＡＴが発生するから、次のステップ１０２　で後輪１
１Ｌ，　１１Ｒからの反力Ｆ１，Ｆ２　を夫々反力セン
サ３０　（例えばロードセル）　により検出する。これ
ら反力Ｆ１，Ｆ２　は前記ＣＦ，　ＳＡＴ　に応じた値
となり、また後輪１１Ｌ，　１１Ｒの舵角は±１ｍｍ相
当の固定舵角となることから、次のステップ１０３　で
反力Ｆ１，Ｆ２　の平均値　（つまり反力情報）　を舵
角　（固定舵角）　θで除した値（Ｆ１　＋Ｆ２）／２
θよりコーナリングパワー（ＣＦ／θ）　またはセルフ
アライニングパワー（ＳＡＴ／θ）を演算する。このＣ
Ｆ／θ（または　ＳＡＴ／θ）は、路面μに対し図６の
ような特性を示すから、次のステップ１０４　でＣＦ／
θ　（またはＳＡＴ　／θ）に基づき路面μを検出　（
決定）　する（ステップ１０１　〜１０４　においてコ
ントローラ２１は路面摩擦係数検出手段として機能する
）　。なおこの路面μの検出に際し、図５，６に示す特
性が車速Ｖに応じて異なるものとなるため、実際にはコ
ントローラ２１が、車速ンサ２３から読込んだ車速信号
Ｖに基づき、そのときの車速Ｖに適したマップを、図示
しない　ＲＯＭに車速Ｖ毎に予め記憶しておいた図５，
６のような複数枚のマップの中から適宜選択して使用す
るものとする。

【００１２】上記ステップ１０１　〜１０４　の実行に
より求めた路面μを用いて、図２の制御プログラムのス
テップ５３で旋回走行中路面μに対応する限界に近い横
Ｇ値Ｙｇ　（　旋回状態）　になったか否かの判別を行
う。すなわちステップ５３では横Ｇ値Ｙｇ　がＫ（所定
の制御定数）と路面μとの積　Ｋμ以上であるか否かに
より操舵力可変制御の要否の判別を行い、この判別が　
ｙｅｓになるＹｇ　≧　Ｋμの場合には、次のステップ
５４で操舵力可変制御をソレノイドバルブ　（操舵力コ
ントロールバルブ）３２　の開度制御により実施する　
（このステップ５４においてコントローラ２１は操舵力
変更手段として機能する）　。一方、この判別がＮＯ　
になるＹｇ　＜　Ｋμの場合には、横Ｇ値Ｙｇ　がまだ
限界に対し余裕がある状態であるから、ステップ５４を
スキップして制御をそのまま終了する。

【００１３】この操舵力可変制御としては、当該路面μ
状況下において限界に達する直前に操舵力を変化させる
ことにより、運転者にこれ以上ステアリングホイールを
操舵すると限界に達することを認識させるものであれば
良く、例えば図７に示すように、横Ｇ値Ｙｇ　が路面μ
の大きさに応じた夫々の限界Ｇに達する直前に操舵力を
急激に変化（減少）させるようにソレノイドバルブ３２
を開度制御することにより行うものとする。この操舵力
可変制御は、Ｙｇ≧　Ｋμになった直後に、操舵量が通
常の場合よりも減少する方向、言い換えれば旋回を弱め
るフェールセーフ方向に作用するため、旋回状態　（横
Ｇ値Ｙｇ　）　が限界に近付いたことを上記操舵力の急
激な変化によって気付いた運転者の旋回を弱めるような
ステアリングホイールの操舵と相俟って、車両挙動が安
定化されることになり、車両の安全性が格段に向上する
。

【００１４】なお本例では路面μ検出とパワーステアリ
ングの操舵力可変制御とを組合せているが、これに限定
されるものではなく、例えば路面μが所定値（例えば０
．３）以下の状態が所定時間　（例えば数秒）　継続し
たとき、図示しない警報装置を作動させて、運転者に路
面μが変化　（低下）した走行状況　（例えば雪路）　
になったことに対する注意を促す警報制御や、コントロ
ーラ２１によって上記路面μに基づき舵角特性を変更し
て路面μが高いとき応答性を上げて逆相項を増大させる
ことにより回頭性を向上させて軽快な運動特性を実現す
るとともに、路面μが低いとき応答性を下げて逆相項を
減少させることにより安全性を確保し、これらにより如
何なる路面状況にも対応した適切な制御を実現する　Ｈ
ＩＣＡＳ制御　（四輪操舵制御）や、ステアリングホイ
ールの舵角に対するヨー応答を可変制御し得る機構（例
えばステアリングギヤ比可変機構）と組合せてもよい。

【００１５】

【発明の効果】かくして本発明の電子制御パワーステア
リング装置は上述の如く、走行中の横加速度および路面
摩擦係数に基づき、旋回状態（横加速度）が限界付近に
なったときパワーステアリングの操舵力を通常時とは異
なる大きさに変更するから、運転者は、パワーステアリ
ングの操舵感が通常時とは明らかに異なるものになるた
め、旋回状態が限界に近付いたことを直ちに把握して旋
回状態を弱める（横加速度を減らす）ようにステアリン
グホイールを操舵することができ、この操舵に伴い車両
挙動が安定化されて安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子制御パワーステアリング装置を搭
載した車両の構成を示す図である。

【図２】上記実施例における、コントローラ２１による
パワーステアリングの操舵力可変制御の制御プログラム
を示すフローチャートである。

【図３】同例におけるコントローラ２１による路面摩擦
係数検出の制御ブログラムを示すフローチャートである
。

【図４】同例における車両のヨー運動と舵角との間の周
波数特性を示す図である。

【図５】同例におけるタイヤの力と舵角との間の周波数
特性を示す図である。

【図６】同例におけるタイヤの力／舵角と路面摩擦係数
との間の関係を示す図である。

【図７】同例における操舵力可変制御特性を例示する図
である。

【図８】従来技術を説明するための図である。

【符号の説明】

１０Ｌ　前輪 １０Ｒ　前輪 １１Ｌ　後輪 １１Ｒ　後輪 １２　　ステアリングホイール １４　　パワーステアリング用コントロールバルブ１５
　　ステアリングギヤ １７　　パワーステアリング用ポンプ ２１　　ＨＩＣＡＳ　コントロールユニット　（コント
ローラ）　２３　　車速センサ ３０　　反力センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　操舵力を可変制御し得るようにした電
   子制御パワーステアリング装置において、車両の横加速
   度を検出する横加速度検出手段と、路面摩擦係数を検出
   する路面摩擦係数検出手段と、検出された横加速度およ
   び路面摩擦係数に基づき、旋回状態が限界付近になった
   とき操舵力を変更する操舵力変更手段とを具えて成るこ
   とを特徴とする、電子制御パワーステアリング装置。