JPH045174A - 動力舵取装置の制御装置 - 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） 本発明は、アシスト力を与える増力装置に関連して設け
られ、車速、操舵角、ハンドルトルク等の走行状態に基
づき演算される印加電流に応じて増力装置によるアシス
ト力を制御する制御装置を備えた動力舵取装置の制御装
置に関する。

（従来の技術） 例えば油圧式の動力舵取装置の制御装置においては、車
速や操舵角等に応じた制御電流を制御装置の電磁制御弁
に印加して動力舵取装置のハンドルトルクを制御するこ
とは知られている。この技術によれば、ハンドル切込み
時の特性に関しては満足する結果が得られるが、ハンド
ル戻り時あるいは保舵状態においてハンドルが重く感じ
られるという問題がある。

これを解決するために、特開昭６２−２７９１７０号の
技術では、反力機構による操舵力制御装置を有する動力
舵取装置において、操舵角が中立位置に近づく方向に変
化していることを検出する戻り判定手段を設け、この戻
り判定手段の出力に応答して電磁！１１御弁への印加電
流を減少させ反力機構に供給する油圧を増加させて、ハ
ンドル戻りの際の操舵が良好に感じられるようにしてい
る。

これは低速走行の場合であるが、中・高速走行の場合に
はハンドル戻り及び保舵状態の際に反力機構に供給する
油圧を逆に減少させることにより、ハンドル戻り及び保
舵状態における操舵が軽く感じられるようにすることも
考えられる。

（発明が解決しようとする課題） 中高速走行のハンドル戻り状態においては比較的速やか
に印加電流を増大させ反力油圧を減少させて操舵感を軽
くすることが好ましいが、そのようにすると保舵状態に
おいても！！７図（ｂ）の破線に示すように印加電流が
速やかに増大して操舵感が急に軽くなり、このため操舵
に異和感を受ける。

本発明はハンドル戻り状態における操舵感は速やかに軽
くするが、保舵状態における操舵感はゆっくりと軽くな
るようにしてこのような問題を解決することを目的とす
る。

（課題を解決するための手段） このために、本発明による動力舵取装置の制御装置は、
第１図に示すように、操向車輪を操向する作動部材１１
と、この作動部材を操舵ハンドル４６に連結する回転軸
１６と、前記作動部材１１にアシスト力を与える増力装
置１２と、前記回転軸１６に加わるトルク及び印加電流
に応じて前記増力装置１２が与えるアシスト力を変化さ
せる制御装置１５と、自動車の走行状態に応じて前記印
加電流を演算してこれを前記制御装置１５に出力する演
算出力手段２を備えてなる動力舵取装置において、前記
操舵ハンドル４６の操舵角を検出する操舵角センサ４５
と、この操舵角センサにより検出された操舵角の変化に
基づき前記操舵ハンドル４６の状態が切込み状態と戻り
状態と保舵状態の何れであるかを判定する戻り判定手段
１と、前記操舵ハンドル４６が戻り状態にあるときは前
記演算出力手段２により演算された印加電流を前記アシ
スト力が速やかに増大する方向に変化させるｊｌｌ付加
演算手段３と、前記操舵ハンドル４６が保舵状態にある
ときは前記演算出力手段２により演算された印加電流を
前記アシスト力が前記戻り状態の場合よりもゆっくりと
増大する方向に変化させる第２付加演算手段４を備えた
ことを特徴とするものである。

（作用） ハンドル切込み時には、演算出力手段２は自動車の走行
状態に応じた印加電流を演算して制御装置１５に出力し
、これにより増力装置１２が作動部材１１に適度なアシ
スト力を与えて動力操舵がなされる。戻り判定手段１が
ハンドル戻り状態と判定している時には、演算出力手段
２は自動車の走行状態に応じた印加電流を同様に演算し
、ｉｌｌ付加演算手段３はこの印加電流を、前記アシス
ト力が速やかに増大する方向に変化させて制御装置１５
に出力する。これによりハンドル戻り時のハンドルトル
クは速やかに減少し、ハンドル戻りが軽く感じられる方
向に速やかに変化する。戻り判定手段１が保舵状態と判
定している時には、演算出力手段２は自動車の走行状態
に応じた印加電流を同様に演算し、第２付加演算手段４
はこの印加電流を、前記アシスト力がハンドル戻り状態
の場合よりもゆっくりと増大する方向に変化させて制御
装置１５に出力する。これによりハンドル戻り時のハン
ドルトルクはゆっくりと減少し、ハンドル戻りが軽く感
じられる方向にゆっくりと変化する。

（発明の効果） 上述のように、本発明によれば、ハンドル戻り状態にお
いてはハンドル戻りが唾く感じられる方向に速やかに変
化し、一方保舵状態においてはハンドル戻りが軽く感じ
られる方向にゆっくりと変化するので、ハンドル戻り状
態においても保舵状態においても好ましいハンドルトル
クの変化状態が得られる。

（実施例） 以下に、１１１図〜第７図に示す実施例により、本発明
の説明をする。

ｊｌ！１図及び′ｌｓ２図に示すように、動力舵取装置
１０は、操舵リンク機構を介して回路の操向車輪に連結
された作動ロッド（作動部材）１１に設けたパワーシリ
ンダ（増力装置）１２と、制御装置１５よりなり、この
制御装置１５は、ラック・ピニオン機構１３とハンドル
軸４７を介して作動ロッド１１と操舵ハンドル４６を連
結する回転軸１６に設けたサーボ弁１７と、電磁制御弁
３０を備えた反力機構１８により構成されている。

自動車エンジンにより駆動されるベーンポンプ等の供給
ポンプ２０にはバイパス弁２１が内蔵され、これにより
一定流量Ｑの作動流体が、吐出通路２３を経て分流弁２
２に供給される。分流弁２２はブ定流量Ｑの作動流体を
、サーボ弁通路２３ａ及び反力制御通路２３ｂへそれぞ
れ一定流量Ｑ１及びＱ２ずつ分配する。サーボ弁通路２
３ａはサーボ弁１７を介してパワーシリンダ１２に接続
され、また反力制御通路２３ｂには反力機構１８及び電
磁制御弁３０が接続されている。供給ポンプ２０として
電動式ポンプを使用した場合は、バイパス弁２１は不要
である。

サーボ弁１７は公知のロータリータイプのオープンセン
タ形４ポート絞り切換弁よりなり、操舵ハンドル４６に
加わるハンドルトルクに基づく回転軸１６（中間部にト
ーションバーが設けられている）の捩れにより作動して
各ボート１８ａ〜１８ｄ間の絞りを制御するものである
。ハンドルトルクが生じない操舵中立状態においては、
サーボ弁１７の両分配ポート１７ｃ、１７ｄは等しい低
圧となるのでパワーシリンダ１２は作動されない。

操舵ハンドル４６が一方に回動されてハンドルトルクが
生じれば、サーボ弁１７は中立状態から偏位して供給ボ
ート１７ａからの作動流体のギヤ発生圧力が増大して一
方の分配ボート１７Ｃ（または１７ｄ）から一方の分配
通＄２４ａ（または２４ｂ）を経てパワーシリンダ１２
の一方の作動室に流入してアシスト力を発生させ、他方
の作動室の作動流体は、他方の分配通路２４ｂ（または
２４ａ）から他方の分配ボート１７ｄ（または１７Ｃ）
及び排出ボート１７ｂを経てリザーバ２５に排出される
。このアシスト力により作動ロッド１１に作用する操舵
力が増大し、回路の操舵リンク機構を介して操向車輪に
伝達される。

反力機構１８は、回転軸１６の出力側に形成した挿通孔
１８ｃに嵌合されたプランジャ１８ｂと、回転軸１６の
入力側に形成されてプランジャ１８ｂの先端と係合する
円周方向両側に傾斜した傾斜面１８ｄを主要な構成要素
とする公知のものである。そして、ボート１８ａを介し
てプランジャ１８ｂの後部に導入される作動流体の圧力
を電磁制御弁３０により変化させて回転軸１６の入比力
側の間の捩りばね特性を変え、これによりパワーシリン
ダ１２の両作動室に対する作動流体の給排を制御するサ
ーボ弁１７の作動特性を変えるものである。電磁制御弁
３０は通常は全閉となっており、ソレノイド３０ａへの
印加電流の増大に応じて開度が増加し、遂には全開とな
る。

第２図に示すように、電子制御装置５０は中央処理装置
（以下単にＣＰＵという）５１と、読出し専用メモリ（
以下単にＲＯＭという）５２と、書込み可能メモリ（以
下単にＲＡＭという）５３を主要構成要素とし、このＣ
ＰＵ５１には回路のインターフェイス並びにソレノイド
駆動回路を介して前記電磁制御弁３０のソレノイド３０
ａが接続されて印加電流を制御するようになっている。

また、ＣＰＵ５１には回路のインターフェイスを介して
車速センサ４０、操舵角センサ４５及びタイマ４８が接
続されている。この操舵角センサ４５はハンドル軸４７
に設けられ、所定の小操舵角毎に舵角パルスを発生して
操舵ハンドル４６の操舵角θを検出するものであり、車
速センサ４０はエンジン４１の駆動力を後輪に伝達する
トランスミッション４２の出力軸４３に設けられて車速
Ｖを検出するものである。タイマ４８は操舵角センサ４
５が舵角パルスを発生する毎にリセットされて計時を開
始するものである。

ＲＯＭ５２には、電磁制御弁３０のソレノイド３０ａへ
出力する印加電流工の車速■、操舵角θ及び操舵角速度
ｄθ／ｄｔに対する特性が記憶されている。印加電流Ｊ
の特性は基底電流Ｉ８の特性と、第１及び第２補正電流
ｉ＋ｔ　　ｉ２の特性と、′Ｍ１〜第１〜正係数に＋、
　　ｋ２．　　ｋ３の特性よりなり、各特性は第４図〜
第６図に特性マツプとして示されている。

基底電流Ｉｓは、第４図の（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、車速Ｖ及び操舵角θの絶対値の増大に対しである値
から減少するように変化する。ハンドル戻り時及び保舵
時に特別な制御を行っていない従来技術においては、こ
の基底電流１１！のみを電磁制御弁３０に印加しており
、この場合はハンドル戻り及び保舵が重く感じられる。

第１補正電流１１は第５図（ａ）に示すように、車速Ｖ
がある値まではＯであり、それから速やかに増大してか
ら２段折れで０に戻り、それ以後は０となるように変化
する。第２補正電流１２は！！５図（ｂ）に示すように
、第１補正電流１１が０となる車速まではＯであり、そ
の後は車速の増大に応じて速やかにある値まで増大して
その値に保持されるように変化する。第１補正係数に１
は第６図（ａ）に示すように、操舵角θの増大につれで
ある値から次第に減少して０となる。第２補正係数に２
は第６図（ｂ）に示すように、操舵角速度ｄθ／ｄｔの
増大につれて速やかにＯからある値まで増大しその値に
保持される。第３補正係数に３は第６図（ｃ）に示すよ
うに、操舵角θの増大に応じである値まではＯであるが
それから速やかにある値まで増大してその値に保持され
る。後述のように、ｊｌｌ補正電流ｉ＋ｉｔ１補正係数
に１及びｊ１２補正係数に２は低速走行状態で採用され
るものであり、第２補正電流１２及び第３補正係数に３
は中高速走行状態で採用されるものである。これらの各
特性は、本実施例ではＲＯＭ５２に特性マツプとして記
憶させたが、実験式または関数式として記憶させてもよ
い。

ＲＯＭ５２には、操舵角θの任意の極大位置からの戻し
角を演算する制御プログラムが記憶されている。この戻
し角は、次に述べるハンドル戻りフラグＦが１になった
ときからの操舵角センサ４５による舵角パルスを計数す
ることにより得られる。この戻し角は低速走行時の戻し
制御（第３図の２１０参照）に使泪する。

またＲＯＭ５２には、時々刻々変化する操舵角θに基づ
き演算した操舵角速度ｄθ／ｄｔの値が負（すなわち戻
り状態）の場合はハンドル戻りフラグＦを１にする制御
プログラムが記憶されている。

ＲＯＭ５２には更に、車速Ｖ、操舵角θ及び操舵角速度
ｄθ／ｄｔに基づき第４図〜第６図の特性から基底電流
ｌ１１−　　第１及び第２補正電流ｉ＋、　　ｉ２並び
に第１−ｊ１３補正係数ｋＩ、　　ｋ２．　　ｋ３を演
算し、低速走行の場合においては、Ｆ＝１でないとき及
びＦ＝１であって前述のハンドル戻し角が所定の角度α
以下のときはＩ”Ｉｓなる印加電流を電磁制御弁３０に
出力し、Ｆ＝１であフてハンドル戻し角が所定の角度α
を越えたときは Ｉ　＝　Ｉ＠−ｉｔ　Ｘ　ｋ＋　Ｘ　ｋ２なる印加電流
工を電磁制御弁３０に出力する制御プログラムが記憶さ
れている。またこの制御プログラムは、中高速走行の場
合には、Ｆ＝１（ハンドル戻り状態）のときは Ｉ＝＝Ｉｓ＋１２Ｘｋ３ となるまで印加電流工を速やかに増大させ、Ｆ＝１でな
くかつタイマ４８により計時される時間が所定の時間丁
３を越える（保舵状態）ときはＩ＝＝Ｉｓ＋１２Ｘｋ３ となるまで印加電流工をＦ＝１のときよりもゆっくりと
増大させ、Ｆ＝１でなくかつタイマ４８により計時され
る時間が所定の時間Ｔ３を越えない（切込み状態）とき
は印加電流■を基底電流Ｉｓとして電磁制御弁３０に出
力するものである。

次に、上記実施例の制御動作を、第３図のフローチャー
トにより説明する。

自動車のメインスイッチを入れれば、電子制御装置５０
は各変数を０または所定の初期値に設定する。自動車の
走行状態において時々刻々変化する車速Ｖ及び操舵角θ
は車速センサ４ｏ及び操舵角センサ４５により検出され
てそれぞれの現在値が図略のレジスタに入力される。Ｃ
ＰＵ５１は回路の制御プログラムに基づきハンドル戻し
フラグＦを演算し、所定の小時間毎に割込み信号が入力
される都度、第３図のフローチャートに示す制御プログ
ラムに基づいて処理動作を実行する。

ＣＰＵ５１は、先ず第３図のフローチャートのステップ
１０１において、レジスタに記憶された現在の車速Ｖ及
び操舵角θを読み込んだのち、ステップ１０２において
ＲＯＭ５２に記憶された各特性マツプにより車速Ｖ及び
操舵角θに基づいて基底電流Ｉｓを演算する。続くステ
ップ１０３においてＣＰＵ５１は車速Ｖを所定の値ｖ１
と比較し、ｖ　＜　Ｖ　Ｉであれば（低速走行であれば
）戻し制御２１０に制御動作を進め、ｖ＜ｖＩでなけれ
ば（中高速走行であれば）保舵力制御１２０に制御動作
を進める。

本発明の要部をなす保舵力制御１２０では、別途演算し
た戻しフラグＦが１、すなわち戻り状態であれば、ＣＰ
Ｕ５１は制御動作をステップ１３０に進め、フラグＦが
１でない、すなわちハンドル切込みまたは保舵状態であ
れば、制御動作をステップ１２２に進める。

ステップ１２２において、ＣＰＵ５１は操舵角センサ４
５による操舵パルスの発生毎にリセットされるタイマ４
８により計時される時間ｔ３を所定の時間Ｔ３と比較す
る。切込み状態では操舵角センサ４５から連続して入力
される舵角パルスによりタイマ４８は絶えずリセットさ
れ、ｔ３がＴ３に達することはないので、ＣＰＵ５１は
制御動作をステップ１２２から１２３に進め、印加電流
工の値を基底電流Ｉｓとしてステップ１０５において電
磁制御弁３ｏのソレノイド３０ａに出力し、これにより
中高速走行時のハンドル切込みの際に適切なアシスト力
が得られる。この場合のハンドルトルクは従来と同様の
値となる。なお本実施例では印加電流工を直ちに基底電
流Ｉｓとした沢　ある変化速度で印加電流工を基底電流
Ｉ１１に近づけるようにしてもよい。

ハンドル戻り状態の場合は、ＣＰＵ５１は制御動作をス
テップ１２１からステップ１３０に進め。

所定の小時間Ｔ１毎に１回ずつ制御動作をステップ１３
１〜１３５を経て、またそれ以外は直接、ステップ１０
５に制御動作を進める。ＣＰＵ！５１はステップ１３２
において次式 ％式％ により印加電流工の増加限度ＩＮを演算し、次のステッ
プ１３３から１３５により、印加電流■の値がＩ＋Ｉｎ
になるまで所定の小時間Ｔ＋毎に印加電流工を微小値Δ
Ｃずつ増加させる。この印加電流工の増加は比較的速や
かであり、これがステップ１０５において電磁制御弁３
ｏのソレノイド３０ａに出力されるので、中高速走行時
のハンドル戻しの際の印加電流工はハンドル切込みの場
合よりも速やかに増大し、これにより操舵感は速やかに
報くなる。なお本実施例では、ハンドル戻り後に保舵状
態にした場合は、ハンドル戻り状態のまま印加電流工は
増大するようになっている。

操舵角速度ｄθ／ｄｔが０またはきわめて小さくて保舵
状態と判断される場合には、タイマ４８がリセットされ
る前にｔ３がＴ３に達するので、ＣＰＵ５１は制御動作
をステップ１２２から１４０に進める。ＣＰＵ５１はス
テップ１４０，１４１により小時間Ｔ１よりも長い所定
のか時間Ｔ２毎に１回ずつ制御動作をステップ１４１〜
１４５を経て、またそれ以外は直接、ステップ１０５に
制御動作を進める。ＣＰＵ５１はステップ１４２におい
て次式％式％ により印加電流工の増加限度ＩＮを演算し、次のステッ
プ１４３から１４５により、印加電流工の値がＩ＋ＩＨ
になるまで所定の小時間Ｔ２毎に印加電流Ｉを微小値Δ
Ｄずつ増加させる。この保舵状態における印加電流工の
増加はハンドル戻り状態よりもゆっくりであり、これが
ステップ１０５において電磁制御弁３０のソレノイド３
０ａに出力されるので、中高速走行時の保舵状態の印加
電流■はハンドル戻りの場合よりもゆっくりと増大し、
これにより操舵感はゆっくりと軽くなる。

ステップ１０３においてｖ＜Ｖ＋であれば、ＣＰＵ５１
は戻し制御２１０に示す制御動作を実行して印加電流工
を演算し、ステップ１０５においてこれを電磁制御弁３
ｏのソレノイド３０ａに出力する。この場合は、ハンド
ル戻しの際の印加電流工はハンドル切込みの際よりも減
少する。なおこの戻し制御２１０は本発明の要部ではな
いので、フローチャートのみを示し詳細な説明は省略す
る。

ステップ１０５が終了すれば、ＣＰＵ５１は第３図のフ
ローチャートによる処理動作の実行を一時停止する。以
後、所定の小時間毎に割込信号が出力される都度、ＣＰ
Ｕ５１は第３図のフローチャートによる処理動作を繰り
返して実行して、車速ｖ、　　！Ｉｋ舵角θ、操舵角速
度ｄθ／ｄｔ、及びハンドル切込みか戻しか保舵か等に
応じて演算した印加電流工を電磁制御弁３０のソレノイ
ド３０ａに出力してハンドルトルクを制御する。

なお、第８図は出願人における従来の技術（公知ではな
い）の−例を示すフローチャートであり。

その保舵力制御２２０によれば、ハンドル戻り状態と保
舵状態における印加電流■の変化速度は同一となってい
る。ところでハンドル戻り状態における印加電流Ｉの変
化速度はかなり早くすることが好ましいので、保舵状態
における印加電流工の変化速度、従ってハンドルトルク
の変化速度も、第７図（ｂ）の破線に示すように大とな
り、保舵状態になってからの操舵感が急に軽くなり、操
舵に異和感を受ける。しかしながら本実施例によれば、
第７図（ｂ）の実線に示すように、保舵状態における印
加電流工の変化速度がハンドル戻り状態における値より
も小となり、各状態において好ましいハンドルトルクの
変化状態が得られる。

なお上記実施例では、反力式の操舵力制御装置を用いた
場合について説明したが５本発明はサーボ弁１７の両分
配ボート１７　ｃ、　　１７　ｄ間あるいはポンプの吐
出側と吸込側との間をバイパスする電磁制御弁を設けた
バイパス式の操舵力制御装置を用いたものにも実施する
ことができる。更に、本実施例は操舵角センサ４５によ
りハンドル戻りフラグＦを判定しているが、操舵角セン
サとハンドルトルクを検出するトルクセンサにより判定
を行ってもよい。また、各特性マツプは、実施例のよう
に連続的に変化するものの代わりに、段階的に変化する
ものとしてもよい。

また本発明は、電気式の動力舵取装置に実施することも
できる。

【図面の簡単な説明】

Ｉ！１図は本発明による動力舵取装置の制御装置の構成
を示す図、第２図〜第７ｒＭは本発明の一実施例を示し
、第２図は全体の説明図、９１３図は制御プログラムの
フローチャート、第４図は基底電流の特性図、第５図は
各補正電流の特性図、第６図は各補正係数の特性図、第
７図は時間に対する操舵角と印加電流の変化状態を示す
図である。第８図は出願人における従来技術の制御プロ
グラムのフローチャートである。 符　　号　　の　　説　　明 １・・・戻り判定手段、２・・・演算出力手段。 ３・・・第１付加演算手段、４・・・第２付加演算手段
、１１・・・作動部材（作動ロッド）、１２・・・増力
装置（パワーシリンダ）、１５・・・制御装置、１６・
・・回転軸、４５・・・操舵角センサ、４６・・・操舵
ハンドル。 呂履人　豊田工機株式会社（外１名） 代理人　弁理士　長谷照−（外１名） 第４図 （ａ） 第 図 第 図 （ａ） （ｂ） （ｂ） 第 ア 図 （ａ） （ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 操向車輪を操向する作動部材と、この作動部材を操舵ハ
   ンドルに連結する回転軸と、前記作動部材にアシスト力
   を与える増力装置と、前記回転軸に加わるトルク及び印
   加電流に応じて前記増力装置が与えるアシスト力を変化
   させる制御装置と、自動車の走行状態に応じて前記印加
   電流を演算してこれを前記制御装置に出力する演算出力
   手段を備えてなる動力舵取装置において、前記操舵ハン
   ドルの操舵角を検出する操舵角センサと、この操舵角セ
   ンサにより検出された操舵角の変化に基づき前記操舵ハ
   ンドルの状態が切込み状態と戻り状態と保舵状態の何れ
   であるかを判定する戻り判定手段と、前記操舵ハンドル
   が戻り状態にあるときは前記演算出力手段により演算さ
   れた印加電流を前記アシスト力が速やかに増大する方向
   に変化させる第１付加演算手段と、前記操舵ハンドルが
   保舵状態にあるときは前記演算出力手段により演算され
   た印加電流を前記アシスト力が前記戻り状態の場合より
   もゆっくりと増大する方向に変化させる第２付加演算手
   段を備えたことを特徴とする動力舵取装置の制御装置。