JPH05112249A - 車両用パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】この発明は、操舵力の可変幅を格段に広くする
ことを最も主要な特徴とする。 【構成】トーションバー９を有するステアリング機構１
を設け、オイルポンプ３３に接続されて入力軸１１と出
力軸５９との間にロータリバルブ１６を設け、入力軸お
よび出力軸の一方に被押圧部４２を突設し他方にこの被
押圧部を押圧する押圧子４４ａ，４４ｂを設けたバルブ
駆動機構１５を設け、トーションバーの捩じれ方向にロ
ータリバルブを回転させて得られるアシスト力と捩じれ
方向と逆の方向にロータリバルブを回転させて得られる
アシスト力とにより目標のアシスト力の範囲が設定され
た設定回路部を設け、この設定された目標のアシスト力
になるように押圧子を駆動する押圧子駆動機構６４を設
けたことにある。これによって、ロータリバルブの作動
角に対するロータリバルブの圧力のそのものを制御し
て、ハンドルの操舵力の可変幅を広くした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば自動車の前輪
を操舵するのに用いられる車両用パワーステアリング装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車（車両）では、軽い操作で操舵を
するために油圧式のパワーステアリング装置を装備する
ことが行われている。

【０００３】こうしたパワーステアリング装置には、ト
ーションバーの一端部に出力軸を設け、他端部に入力軸
を設け、この入力軸にハンドルをつなげ、出力軸に前輪
（操舵輪）をつなげて構成されるステアリング機構を設
け、このステアリング機構に油圧のアシスト系を設ける
ことが行われている。

【０００４】従来、このアシスト系には、ステアリング
機構の入力軸と出力軸との間にトーションバーの捩じれ
にしたがって相対変位するロータリバルブを設け、この
ロータリバルブにエンジン駆動式のオイルポンプ（油圧
発生部）、前輪を操舵方向に駆動するパワーシリンダ
（シリンダー機構）を流路を介し接続して、ハンドルの
回転で相対変位するロータリバルブにより得られる油圧
をパワーシリンダへ供給して、アシスト力を発生させる
ことが行なわれている。

【０００５】ここで、このアシスト力の発生について詳
しく説明すれば、ハンドルを回転させると、入力軸およ
びトーションバーを伝達して出力軸を回転させる。この
とき、出力軸は路面抵抗によって回転が妨げられ、その
路面抵抗分だけ、トーションバーが捩じられる。このこ
とは、入力軸はトーションバーの捩じれ角度分だけ、余
分に捩じられる。

【０００６】これによって、入力軸と出力軸との間にあ
るロータリバルブは回転差（相対変位）が生じ（ハンド
ルの操作より変化する）、この回転差で発生する油圧が
パワーシリンダの右側の室、左側の室に供給されて、前
輪をハンドルで操舵した方向へ駆動し、操舵力を軽くす
るようにしてある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のパワ
ーステアリング装置は、ハンドルの回転に伴うトーショ
ンバーの捩じれ具合で、ロータリバルブの作動角と、ロ
ータリバルブからの圧力との関係が一義的に決定され
る。このため、ロータリバルブの変位だけでは、適切に
操舵力をコントロールできない問題がある。

【０００８】また、従来のパワーステアリング装置で
は、アシスト系に反力を発生させる反力機構とこの反力
機構を制御するコントロールバルブを設けてハンドルの
手応えを油圧により可変可能とすることも行われている
が、この構造でも、人間のハンドル操作に対して、ロー
タリバルブの作動角と圧力との関係は一義的に決定され
るために、操舵力の可変幅が狭いという問題がある。

【０００９】特に、近年、自動車の運転状況を見ると、
長距離、高速走行、さらには運転者の高齢化が目立ち、
それに伴い運転者に対するステアリング操作の負担が増
えている。また四輪駆動車、四輪操舵車など、付加機能
が装備される自動車は、その機能の付加にしたがってス
テアリング操作の負担が大きくなる傾向にあり、これの
改善には、据え切りから高速走行、スポーツ走行など、
いかなる操舵条件でも、その操舵条件に合った操舵が少
ない運転者の負担ですむことが要求されるが、操舵力の
可変幅が小さいと、これに対応できない。

【００１０】この発明は、このような事情に着目してな
されたもので、その目的とするところは、操舵力の可変
幅を格段に広くすることができる車両用パワーステアリ
ング装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明の車両用パワーステアリング装置は、トーシ
ョンバーの一端部に、操舵輪につながる出力軸を設け、
他端部に、ハンドルにつながる入力軸を設けて構成さ
れ、前記ハンドルの操舵操作にしたがって前記操舵輪を
操舵するステアリング機構を設け、所定の油圧を発生さ
せる油圧発生部を設け、この油圧発生部に接続されて、
前記ステアリング機構の入力軸と出力軸との間に、前記
操舵操作時におけるトーションバーの捩じれにしたがい
相対変位して油圧のアシスト力を出力するロータリバル
ブを設け、このロータリバルブからの油圧で前記操舵輪
を操舵方向に駆動するシリンダー機構を設け、前記入力
軸と出力軸との間に、これら入力軸および出力軸の一方
に被押圧部を突設し、他方にこの被押圧部を前記軸の周
方向両側に沿って押圧する押圧子を設けてなり、前記ト
ーションバーに対し独立して捩じりモーメントを発生さ
せるためのバルブ駆動機構を設け、前記トーションバー
の捩じれ方向と同じ方向に対して前記ロータリバルブを
回転させることで得られるアシスト力と、前記トーショ
ンバーの捩じれ方向と逆の方向に対して前記ロータリバ
ルブを回転させることで得られるアシスト力とにより目
標のアシスト力の範囲が設定された設定手段を設け、前
記ハンドルの操舵操作時に、前記設定された目標のアシ
スト力になるように前記バルブ駆動機構の押圧子を駆動
する押圧子駆動手段を設けたことにある。

【００１２】

【作用】この発明の車両用パワーステアリング装置によ
ると、ハンドルを操舵操作すると、ハンドル操作によ
り、路面抵抗との差分、捩じられようとするトーション
バーは、その間、バルブ駆動機構によって目標のアシス
ト力となるように所定の方向へ捩じられる。

【００１３】これによって、ロータリバルブは当初はハ
ンドル操作でなく、バルブ駆動機構によって駆動され
る。そして、その後、路面抵抗との差分で捩じられるト
ーションバーにより、ロータリバルブが駆動されて、シ
リンダー機構に必要な油圧を供給していく。

【００１４】このとき、得られる操舵力は、人間のハン
ドル操作によって捩じられるトーションバーの作動角の
領域におけるロータリバルブの出力による操舵力と、バ
ルブ駆動機構の押圧子によってロータリバルブがトーシ
ョンバーの捩じれ方向と同じ方向（同位相：作動角増
加）に回転されることで生じる軽い操舵力（ハンドル操
作による操舵よりも、早くロータリバルブの圧力が立ち
上がることによる）と、バルブ駆動機構の押圧子によっ
てロータリバルブがトーションバーの捩じれ方向と逆の
方向（逆位相：作動角減少）に回転されることで生じる
重い操舵力（ハンドル操作による操舵よりも、遅くロー
タリバルブの圧力が立ち上がることによる）とを組み合
わせた広範囲の領域で可変することになる。

【００１５】つまり、バルブ駆動機構によって、ロータ
リバルブの作動角に対するロータリバルブの出力（圧
力）そのものを制御するから、従来のパワーステアリン
グ装置に比べ、操舵力の可変幅を格段に広くすることが
できる。これにより、据え切りから高速走行、スポーツ
走行など、いかなる操舵条件でも、負担の少ないハンド
ル操作ですますことができるという効果をもたらす。

【００１６】それ故、長距離、高速走行、運転者の高齢
化の環境条件に対応できる上、さらには四輪駆動車、四
輪操舵車など、付加機能が装備される自動車において
も、ステアリング操作の負担を軽減することができ、高
性能のパワーステアリング装置を提供できることとな
る。

【００１７】

【実施例】以下、この発明を図１ないし図１４に示す第
１の実施例にもとづいて説明する。

【００１８】図２は自動車の左右前輪（操舵輪）を操舵
するパワーステアリング装置の構成を示し、２はステア
リング機構１を構成する例えばラック＆ピニオン式のス
テアリングギヤである。

【００１９】このステアリングギヤ２は、図２に示され
るように例えばケーシング３にラック４，ピニオン５を
内蔵した構造となっている。このラック４の一方の端部
がステアリングロッド６、タイロッド６ａ、ナックル６
ｂを介して、自動車の左右前輪８，８の一方の前輪に連
結されている。また他方の端部は、図１に示されるよう
にステアリングロッド６、パワーシリンダ装置７（シリ
ンダ機構）、タイロッド６ａ、ナックル６ｂを介して、
自動車の他方の前輪８に連結されている。

【００２０】ステアリングギヤ２のピニオン５には、ア
ウトプットシャフト５ａ（出力軸）を介してトーション
バー９の下端部が連結されている。このトーションバー
９の上端部は、ステアリングギヤ２の上部に設けたバル
ブユニット１０を貫通して、インプットシャフト１１
（入力軸）に連結されている。またインプットシャフト
１１の端部は、図１に示されるようにステアリングシャ
フト１２を介して、ハンドル１３に連結されていて、ハ
ンドル１３から回転変位を入力すると、ステアリングシ
ャフト１２、トーションバー９、ピニオン５、ラック
４、ステアリングロッド６を介して、左右前輪８，８が
操舵されるようになっている。

【００２１】バルブユニット１０には、ステアリングギ
ヤ２の上部にトーションバー９を囲むようにハウジング
１４を据付け、このステアリングギヤ２の上部からハウ
ジング１４内にかけての部分に、バルブ駆動アクチェー
タ１５（バルブ駆動機構）、ロータリバルブ１６を下側
から順に設けた構造が用いられている。

【００２２】ロータリバルブ１６は、周知のようにハウ
ジング１４の内面に筒状のアウターバルブ１７を回転可
能に設け、インプットシャフト１１にアウターバルブ１
７と組み合う筒状のインナーバルブ１８を一体に設けて
なる。つまり、ロータリバルブ１６は、ハンドル１３か
らの回転操作によって、トーションバー９が捩じれる
と、アウターバルブ１７とインナーバルブ１８との間で
相対的な変位が発生する構成となる。

【００２３】このアウターバルブ１７に形成されている
流入ポート１７ａがハウジング３に設けた流入口体１９
に連通し、インナーバルブ１８に形成されている流出ポ
ート１８ａがハウジング３に設けた流出口体２０に連通
している。またアウターバルブ１７に形成されている出
力ポート（図示しない）は、ハウジング３に設けた一対
の出力ポート部２１，２２に連通している。この出力ポ
ート部２１，２２が上記パワーシリンダ装置７に接続さ
れている。

【００２４】ここで、パワーシリンダ装置７は、図１に
示されるようにシリンダ２３を貫通するようにピストン
ロッド２４を摺動自在に設け、このピストンロッド２４
の一部にシリンダ２３を長手方向両側（左右）に仕切る
ようにピストン２５を設けて構成される。このピストン
２５で仕切られた左右の室２５ａ，２５ｂと連通する一
対の入力ポート２６，２７が、流路２８，２９を介して
上記出力ポート部２１，２２に接続してある。

【００２５】そして、流入口体１９が、流路３０および
分流ユニット３１（１つの入口部３１ａと２つの出口部
３１ｂ，３１ｂとをオリフィス付の流路３１ｃ，３１ｃ
で接続してなる）を介して、自動車の走行用エンジン３
２で駆動されるリリーフバルブ付のオイルポンプ３３
（油圧発生部に相当）に接続されている。また流出口体
２０は流路３４を介してオイルリザーバ３５に接続され
ていて、パワーシリンダ装置７に対する油圧回路を構成
している。

【００２６】この油圧回路により、ロータリバルブ１６
のアウターバルブ１７とインナバルブ１８とにおける相
対的な変位にしたがい、ロータリバルブ１６から操舵力
および操舵方向に応じた油圧をパワーシリンダ装置７の
室２５ａ，２５ｂに供給できるようにしている。つま
り、油圧でアシストしながら、前輪８、８を操舵できる
ようにしてある。なお、オイルポンプ３３にはポンプ回
転数に応じてロータリバルブ１６への吐出流量が変化す
る特性のポンプを用いている。

【００２７】一方、バルブ駆動アクチェータ１５につい
て説明すれば、３７はインプットシャフト１１の下端部
（インナーバルブ１８の直下の軸部分）に形成された、
同下端部分をトーションバー９の軸心方向に沿って下方
へ延長してなる延長部分である。この延長部分３７の周
囲のケーシング３は大径部分となっていて、同部分内に
円形の室４７を形成してある。この室４７の内部には、
アウトプットシャフト５ａと一体に連結された中空の円
形な大径部３８が回転自在に収容されている。また大径
部３８は、ピン３６による結合より、上記ロータリバル
ブ１６のアウターバルブ１７と連結してある。この大径
部３８の外周面の全体にはインナースリーブ３９が嵌め
込んである。またこのインナースリーブ３９と対向する
室４１の内周面には、アウタースリーブ４０が回転自在
に嵌め込まれている。

【００２８】大径部３８の内部には、図３および図４に
示されるように大径部３８の貫通孔３８ａにおける円周
方向の１８０度隔たった対称の２か所の地点から、それ
ぞれ半径方向の外側に延びる偏平な凹部状の室４１，４
１が形成されている。

【００２９】大径部３８で覆われた延長部分３７には、
図３および図４に示されるように円周方向の１８０度隔
たった対称の２か所の地点から、それぞれ半径方向の外
側に張出した板状の張出し部４２，４２（被押圧部に相
当）がそれぞれ形成されている。張出し部４２，４２
は、いずれも室４１の長さおよび幅寸法よりも小さな外
形に形成されている。これら張出し部４２，４２が室４
１，４１内に同心的に遊嵌されている。また板状の張り
出し部４２と偏平な室４１との隙間は、ロータリバルブ
１６の作動角を補償するに必要な領域が設定できる寸法
に定められていて、トーションバー９をインプットシャ
フト１１に対して所定角度の範囲で捩じることができる
ようにしてある。

【００３０】また大径部３８の室４１，４１を挟む両側
の部分には、張出し部４２，４２を挟んで直列に連なる
ように、孔部、例えば４つの円形の孔部４３，４３が対
称に形成されている。そして、これら各孔部４３には、
対称をなして、それぞれプラジャ４４ａ，４４ｂ（押圧
子に相当）が軸方向に摺動自在に嵌挿されている。各プ
ランジャ４４ａ，４４ｂの先端中央には突起４２ａが形
成されていて、張り出し部４２の板面部分を押圧できる
ようにしてある。また各プラジャ４４ａ，４４ｂの全長
は、孔部４３の長さ寸法よりも短く設定されていて、プ
ランジャ４４ａ，４４ｂの後端面とインナースリーブ３
９とで囲まれた孔部分に、それぞれ油圧室４５，４６を
形成している。なお、本実施例では、これら対称な４つ
の油圧室のうち、室４１に対して時計方向後側の２つの
ものを第１油圧室４５、室４１に対して時計方向前側の
２つのものを第２油圧室４６と呼ぶことにする。

【００３１】図２に示されるようにインナースリーブ３
９の外周面の上部には第１環状油路４８が設けられ、下
部には第２環状油路４９が設けられている。そして、第
１環状油路４８は、図３に示されるように各第１油圧室
４５の位置と対応するインナスリーブ部分にそれぞれ設
けた第１孔路５０ａを介して、２つの第１油圧室４５，
４５に連通している。また第２環状油路４９は、図４に
示されるように各第２油圧室４６の位置と対応するイン
ナスリーブ部分に設けた第２孔路５０ｂを介して、２つ
の第２油圧室４６に連通している。

【００３２】図２に示されるようにアウタースリーブ４
０の外周面の上部には第１環状油路５１が設けられ、下
部には第２環状油路５２が設けられている。なお、５３
は第１環状油路５１の上段、第１環状油路５１と第２環
状油路５２との間、第２環状油路５２の下段にそれぞれ
設けた油路シール用のＯリングである。

【００３３】このアウタースリーブ４０の第１環状油路
５１は、図３に示されるようにケーシング３に形成した
第１入出口体５４に連通され、アウタースリーブ４０の
第２環状油路５２はケーシング３に形成した第２入出口
体５５に連通されている。

【００３４】これら入出口体５４，５５は、それぞれ流
路５６，５７、圧力調整弁で構成される第１，第２の制
御弁５８，５９および分流ユニット６０（１つの入口部
６０ａと２つの出口部６０ｂ，６０ｂとをオリフィス付
の流路６０ｃ，６０ｃで接続してなる）を介して、上記
分流ユニット３１のもう一方の出口部３１ｂに接続され
ていて、第１，第２の制御弁５８，５９の作動により、
分流ユニット３１，６０で分けたオイルポンプ３３から
の油圧を入出口体５４あるいは入出口体５５に供給でき
るようにしてある。なお、各制御弁５８，５９の戻り部
は、オイルリザーバ３５につながる流路３４に接続して
ある。

【００３５】またインナースリーブ３９の第１環状油路
４８とアウタースリーブ４０の第１環状油路５１とは、
アウタースリーブ部分に設けた第１連通孔６１，６１を
介して連通している。さらにインナースリーブ３９の第
２環状油路４９とアウタースリーブ４０の第２環状油路
５２とは、アウタースリーブ部分に設けた第２連通孔６
２，６２を介して連通している。

【００３６】このようにして構成される油圧回路６４
（押圧子駆動手段）は、第１および第２の制御弁５８，
５９が作動しないときは、第１油圧室４５，４５および
第２油圧室４６，４６には油圧が作用しない。

【００３７】また第１の制御弁５８のみが作動するとき
は、オイルポンプ３３からの圧油を第１油圧室４５、４
５に供給して、図６の（ｂ）で示されるようにプランジ
ャ４４ａで張出し部４２を押圧して、トーションバー９
に例えばロータリバルブ１６の正転方向（右方向）の捩
じりモーメントを発生させるようにしてある。

【００３８】また第２の制御弁５９のみが作動するとき
は、オイルポンプ３３からの圧油を第２油圧室４６、４
６に供給して、図６の（ａ）で示されるようにプランジ
ャ４４ａで張出し部４２を押圧して、トーションバー９
に上記とは逆方向の捩じりモーメントを発生させるよう
にしてある。したがって、第１および第２の制御弁５
８，５９の切換動により、トーションバー９に、独立し
て捩じりモーメントを発生させる構造となっている。

【００３９】なお、第１の制御弁５８、第２の制御弁５
９は、いずれも図１１に示されるマップのように制御電
流が増加するにしたがって、第１，第２流入口体５４，
５５に供給される圧力が高くなる制御弁を用いている。

【００４０】一方、第１および第２の制御弁５８，５９
のソレノイド部５８ａ，５９ａには、マイクロコンピュ
ータおよびその周辺回路から構成されるコントロールユ
ニット（ＥＣＵ）７０が接続されている。このコントロ
ールユニット７０には、自動車の走行速度を検出する車
速センサ７１、ハンドル１３の操舵角を検出するハンド
ル角センサ７２、ハンドル１８に作用するトルクを検出
するトルクセンサ７３が接続されている。

【００４１】この制御系により、トーションバー９の捩
じれ方向と同じ方向にロータリバルブ１６を回転させる
ことで得られるアシスト力と、トーションバー９の捩じ
れ方向と逆の方向にロータリバルブ１６を回転させるこ
とで得られるアシスト力とによって目標のアシスト力の
範囲を設定し、このアシスト力になるべく、プランジャ
４４ａ，４４ｂを駆動して、トーションバー９に必要な
捩じりモーメントを発生させるようにしている。コント
ロールユニット７０には、このために、つぎのような機
能を有している。

【００４２】すなわち、コントロールユニット７０に内
蔵の記憶手段には、図９に示されるような車速に応じた
ＫＴＶ値（車速感応ハンドル角トルク係数）を求めるた
めのＫＴＶマップ、図１０に示されるような車速に応じ
たＴｈｏｖ値（車速感応ヒステリシス設定トルク）を求
めるためのＴｈｏｖマップが設定されている。

【００４３】コントロールユニット７０には、ハンドル
角センサ７２の出力から現在、ハンドル１３が正転
（右）か逆転（左）に操作されているかを判断する機
能、このときのハンドル１３の操作に必要な目標トルク
を、上記マップを使い所定の与式にしたがって求める機
能が設定されている。これによって、目標のアシスト力
の範囲、すなわちハンドル１３の操舵によって捩じられ
るトーションバー９で得られるアシスト力に、トーショ
ンバー９の捩じれ方向と同じ方向にロータリバルブ１６
を回転させることで得られるアシスト力と、トーション
バー９の捩じれ方向と逆の方向にロータリバルブ１６を
回転させることで得られるアシスト力とを組合わせたア
シスト力領域を設定するようにしてある。

【００４４】またコントロールユニット７０には、トル
クセンサ７３の出力からハンドル１３の操舵力をコント
ロールするモードにするかハンドル１３の中立を保つセ
ンタリングモードにするか否かを判断する機能、さらに
は操舵力コントロールモードに適したソレノイド部５８
ａ，５９ａの制御電流値ｉを、演算結果を使い所定の与
式にしたがって演算する機能が設定されている。

【００４５】さらにコントロールユニット７０には、現
在のハンドル１３のハンドル角の変動を正負によって判
断する機能、操舵力コントロールモードでかつ正側（増
加側）と判断されたとき第１の制御弁５８を上記演算結
果にしたがって作動（ロータリバルブ１６の相対変位の
方向と同じ方向にトーションバー９に捩じりモーメント
を発生）させる機能、同じく負側（減少側）と判断され
たとき第２の制御弁５９を上記演算結果にしたがって作
動（ロータリバルブ１６の相対変位の方向と逆の方向に
トーションバー９に捩じりモーメントを発生）させる機
能が設定されている。これにより、目標のアシスト力に
なるべく、プランジャ４４ａ，４４ｂの駆動して、必要
な捩じりモーメントをトーションバー９に発生させるよ
うにしている。

【００４６】またコントロールユニット７０には、セン
タリングモードに適したソレノイド部５８ａ，５９ａの
制御電流値ｉを所定の与式にしたがって演算する機能が
設定され、センタリングモードと判断されたとき上記演
算結果にしたがい第１の制御弁５８，第２の制御弁５９
を駆動して、インプットシャフト１１とアウトプットシ
ャフト５ａとを定位置に位置決める機能が設定されてい
る。これにより、ハンドル１３が中立付近にあるとき
は、トーションバー９の等価剛性を大きくするようにし
てある。図５のフローチャートは、こうしたコントロー
ルユニット７０内での制御動作を示している。つぎに、
このコントロールユニット７０内の制御動作をフローチ
ャートにしたがって説明する。コントロールユニット７
０は、自動車のイグニッションキースイッチのオン信号
により起動する。

【００４７】すると、まずステップＳ１において初期設
定がなされ、車速感応ハンドル角トルク係数ＫＴＶ、車
速感応ヒステリシス設定トルクＴｈｏｖ、操舵トルクミ
ニマム設定値ＴＳＯ、比例ゲインＫｐ、微分ゲインＫ
Ｄ、センタリングモード舵角比例ゲインＫＲＰ、センタ
リングモード舵角速度ゲインＫＲＤが所定の値に設定さ
れる。

【００４８】その後、ステップＳ２ないしステップＳ４
において、車速センサ７１から検出される車速Ｖ、ハン
ドル角センサ７２から検出されるハンドル角θＨ、トル
クセンサ７３から検出されるハンドルトルクＴＳが読み
込まれる。

【００４９】ステップＳ５に進むと、図９に示される
「車速ーＫＴＶ」のマップから現在の車速に応じたＫＴ
Ｖ値が読み込まれるとともに、図１０に示される「車速
ーＴｈｏｖ」のマップから現在の車速に応じたＴｈｏｖ
値が読み込まれる。

【００５０】ステップＳ６に進むと、ハンドル角θＨが
「０」より大きいか否かが判別される。これによって、
現在の自動車のハンドル操作が正転（右）方向の操舵な
のか逆転（左）方向の操舵なのかが判別される。つい
で、つぎのステップＳ７、ステップＳ８において、現在
の操舵に適した目標トルクを与式にしたがって求める。

【００５１】したがって、例えば自動車のハンドル１３
を正転（右）方向に操舵する場合は、ステップＳ６およ
びステップＳ８を経て、演算式「ＴＭ＝ＫＴＶ・θＨ＋
Ｔｈｏｖ」により、そのときの目標トルクＴＭが求めら
れる。なお、ハンドル１３を逆転（左）方向に操舵する
場合は、演算式「ＴＭ＝ＫＴＶ・θＨーＴｈｏｖ」によ
り、そのときの目標トルクＴＭが求められる。

【００５２】つぎに、ステップＳ９に進むと、ハンドル
トルクＴＳが操舵トルクミニマム設定値ＴＳＯより大き
いか否かが判別される。これによって、現在の自動車の
ハンドル操作が中立状態なのか操舵状態なのかが判別さ
れる。

【００５３】上記のようにハンドル１３を正転（右）方
向に操舵する場合は、ステップＳ１０に進み、操舵力コ
ントロールモードに入って、ソレノイド部５８ａ，５９
ａの制御電流値ｉを与式にしたがって求める。

【００５４】すなわち、制御電流値ｉは、演算式「ｉ＝
（ＴＳーＴＭ）・ＫＰ＋ＴＳ・ＫＤ」によって算出され
る。この制御電流値ｉは、現在のハンドルトルクＴＳと
目標トルクＴＭと差が大きくなる程、大きくなる。した
がって、現在のハンドルトルクと目標トルクと差を補償
するに必要なソレノイド部５８ａ，５９ａの駆動電流が
設定される。

【００５５】ステップＳ１１に進むと、ハンドル角θＨ
が「０」より大きいか否かにより、ハンドル１３が正側
（増加側：切り込み）に操作している状態であるか負側
（減少側：戻し）に操作している状態あるかが判別され
る。

【００５６】ここで、上記ハンドル１３の正転方向の操
舵は切り込みであるから、ステップＳ１２に進み、第２
の制御弁５９のソレノイド部５９ａを「ＯＦＦ」し、第
１の制御弁５８のソレノイド部５８ａを上記演算した制
御電流値ｉにしたがって「ＯＮ」する。ここで、ソレノ
イド部５８ａは、図１１に示されるように制御電流値ｉ
が大きくなるにしたがい、高い圧力が出力されるように
設定されている。

【００５７】こうした処理によって、ハンドル１３の正
転（右）方向の操作で捩じられようとするトーショバー
９は、ハンドル操作によらず、プランジャ４４ａ，４４
ａにてハンドル１３の操作方向と同じ方向に捩じられ
る。

【００５８】この点について、さらに説明すれば、ハン
ドル右操舵時、オイルポンプ３３からの圧油が第１油圧
室４５，４５に供給される。すると、図６の（ｂ）およ
び図７の（ｂ）で示されるようにプラジャン４４ａ，４
４ａは前方へ押し出され、張出し部４２、４２を右方向
に回転させる。これにより、インプットシャフト１１と
アウトプット５ａとの間で相対変位が生じ、ハンドル操
作にて捩じれ（路面抵抗による）ようとするトーション
バー９に、右方向の捩じりモーメントを発生させてい
く。むろん、捩じりモーメントは、制御電流値ｉの設定
により、ハンドルトルクＴＳと目標トルクＴＭと差を補
償するに必要なモーメントが発生するものである。

【００５９】これによって、ロータリバルブ１６は、右
操作のときに生じる方向と同じ方向に相対変位してい
き、図８に示されるようにロータリバルブ１６のバルブ
作動角を微少に増加させていく。

【００６０】すると、ハンドル１３による右操舵よりも
早く、ロータリバルブ１６からパワーシリンダ装置７
へ、アシストのための圧油が供給される。つまり、プラ
ンジャ４４ａ，４４ａでトーションバー９を同位相方向
に捩じることで、ロータリバルブ１６の作動角を補償す
ることになる。

【００６１】その後、これに続き、ハンドル１３の右操
舵により捩じられるトーションバー９（路面抵抗との差
による）にて、ロータリバルブ１６が相対変位を生じ
て、パワーシリンダ装置７へ圧油が供給される。したが
って、ハンドル操作よりも早く、ロータリバルブ１６か
らの圧力が立ち上がる分、軽い操舵力で操舵ができるこ
とになる。これは、ハンドル１３を左方向に操舵したと
きも、同じである。

【００６２】一方、左操舵したハンドル１３を戻すとす
ると、ステップＳ２〜ステップＳ１３に進み、第１の制
御弁５８のソレノイド部５８ａを「ＯＦＦ」し、第２の
制御弁５９のソレノイド部５９ａを上記演算した制御電
流値ｉにしたがって「ＯＮ」する。

【００６３】こうした処理によって、ハンドル１３の戻
し操作で捩じられようとするトーショバー９は、今度は
プランジャ４４ｂ，４４ｂにてハンドル１３の操作方向
とは逆（反対）の方向に捩じられので、操舵力は重たく
なる。

【００６４】この点について、さらに説明すれば、第２
の制御弁５９の「ＯＮ」によって、オイルポンプ３３か
らの圧油が第２油圧室４６，４６に供給されると、図６
の（ａ）および図７の（ａ）で示されるようにプラジャ
ン４４ｂ，４４ｂは前方へ押し出され、張出し部４２、
４２を左方向に回転させる。すると、インプットシャフ
ト１１とアウトプット５ａとの間で相対変位が生じ、ハ
ンドル操作にて捩じれ（路面抵抗による）ようとするト
ーションバー９に逆方向の捩じりモーメントを発生させ
る。

【００６５】これにより、ロータリバルブ１６のバルブ
作動角は減少することになる。そして、このトーション
バー９の逆位相方向の捩じれに続いて、ハンドル１３の
戻しによってトーションバー９が捩じられ（路面抵抗と
の差による）、ロータリバルブ１６を相対変位させてい
く。

【００６６】このことは、ロータリバルブ１６の圧力の
立ち上がりは、トーションバー９の逆位相方向の捩じれ
分、遅れるので、その分、構造上、軽くなる戻し時の操
舵力を重たくすることができることとなる。

【００６７】なお、ハンドルトルクＴＳの値と目標トル
クＴＭの値が同じときは、プランジャ４４ａ，４４ｂに
よる同位相／逆位相のトーションバー９の補償制御は行
われず、人間のハンドル操作によって捩じられるトーシ
ョンバー９の作動角領域におけるロータリバルブ１６の
出力で得られる操舵力となる。

【００６８】ここで、こうしたステップＳ２〜ステップ
Ｓ１２，ステップＳ２〜ステップＳ１３の繰り返しで得
られるロータリバルブ１６の発生油圧の特性としては、
図１２の線図に示されるようにプランジャ４４ａ，４４
ｂによる制御が無いときを基準に、プランジャ４４ａ，
４４ａによる同位相制御による油圧域と、プランジャ４
４ｂ，４４ｂによる逆位相制御による油圧域とを上下限
に加えたような広範囲な油圧領域となる。

【００６９】したがって、操舵力は、人間のハンドル操
作によって捩じられるトーションバー９の作動角の領域
での操舵力と、プランジャ４４ａ，４４ａによってロー
タリバルブ１６がトーションバーの捩じれ方向と同じ方
向（同位相）に回転されることによる軽い操舵力と、プ
ランジャ４４ｂ，４４ｂによってロータリバルブ１６が
トーションバー９の捩じれ方向と逆の方向（逆位相）に
回転されることによる重い操舵力とを組み合わせた広範
囲の領域で可変することになる。

【００７０】それ故、ステップＳ２〜ステップＳ１２、
ステップＳ２〜ステップＳ１３の処理のように制御弁５
８，５９で、ロータリバルブ１６の作動角に対してロー
タリバルブ１６の出力（圧力）そのものを制御したこと
により、従来のパワーステアリング装置に比べ、操舵力
の可変幅を格段に広くすることができることになる。

【００７１】他方、上記ステップＳ９でハンドル１３が
中立状態と判別されると、ステップＳ１４に進み、セン
タリングモードに移っていく。そして、中立状態を維持
するのに適した制御電流値ｉを与式にしたがって求め
る。すなわち、制御電流値ｉは、演算式「ｉ＝ＫＲＰ・
θＨー（絶対値θＨ）・ＫＲＤ」によって算出される。

【００７２】ステップＳ１５に進むと、ハンドル角θＨ
が「０」より大きいか否かにより、ハンドル１３が正側
に微少変位している状態であるか負側に微少変位してい
る状態あるかが判別される。

【００７３】ハンドル１３が正側に微少変位している状
態であると判別されると、上記ステップＳ１３へ進み、
第２の制御弁５９の「ＯＮ」からインプットシャフト１
１を戻し側（負側）の方向に微少変位させて、中立状態
を維持しようとする。

【００７４】またハンドル１３が負側に微少変位してい
る状態であると判別されると、上記ステップＳ１２へ進
み、第１の制御弁５８の「ＯＮ」からインプットシャフ
ト１１を切込み側（正側）の方向に微少変位させて、中
立状態を維持しようとする。このセンタリングモードに
よって、図６の（ｃ）および図７の（ｃ）に示されるよ
うに中立付近にあるインプットシャフト１１はプランジ
ャ４４ａ，４４ｂにて中立状態が継続するように制御さ
れる。つまり、ハンドル１３の中立状態時は、トーショ
ンバー９の等価剛性が高められる。これにより、ハンド
ル１３の中立付近時における手応え感と安定感とは向上
する。こうした制御により、据え切りから高速走行、ス
ポーツ走行など、いかなる操舵条件でも、負担の少ない
ハンドル操作を実現することができる。

【００７５】例えば据え切り操舵の場合、従来のパワー
ステアリング装置は図１３の（ａ）に示されるように操
舵の切り始めが重く、操舵角の全域に渡ってかなり大き
な操舵力を必要とするが、この発明の制御を適用すると
図１３の（ｂ）に示されるように操舵の切り始めを軽
く、しかも操舵角に応じて操舵力が変化する特性が得ら
れる。さらにスラローム走行の操舵の場合、図１４の
（ａ）に示されるようにヒステリシスが大きく、中立付
近の手応え感に欠けるが、この発明の制御を適用すると
図１４の（ｂ）に示されるようにヒステリシスを小さ
く、中立付近の手応え感がある特性が得られる。

【００７６】よって、長距離、高速走行、運転者の高齢
化の環境条件に対応できる上、さらには四輪駆動車、四
輪操舵車など、付加機能が装備される自動車において
も、ステアリング操作の負担を軽減することができる。

【００７７】なお、第１の実施例では、２つの制御弁５
８，５９を用いて、プランジャ４４ａ，４４ｂを駆動し
たが、これに限らず、図１５に示されるように例えば４
ポート３位置切換えの電磁切換弁７５を用いて、第１の
実施例と同様にプランジャ４４ａ，４４ｂを駆動するよ
うにしても、同様の効果を奏する。

【００７８】また上述した実施例では、いずれも張出し
部をインプットシャフトに設け、プランジャをアウトプ
ットシャフトに設けたが、これに限らず、インプットシ
ャフトにプランジャを設け、アウトプットシャフトに張
出し部を設けて、トーションバーを捩じりモーメントを
発生させるようにしてもよい。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
操舵力の可変幅を格段に広くすることができ、据え切り
から高速走行、スポーツ走行など、いかなる操舵条件で
も、負担の少ないハンドル操作ですますことができる。

【００８０】したがって、長距離、高速走行、運転者の
高齢化の環境条件に対応できる上、さらには四輪駆動
車、四輪操舵車など、付加機能が装備される自動車にお
いても、ステアリング操作の負担を軽減することがで
き、高性能のパワーステアリング装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例のパワーステアリング
装置の構成を示す図。

【図２】図１のパワーステアリング装置のステアリング
機構の構成を示す断面図。

【図３】図２中、Ａ−Ａ線に沿うバルブ駆動アクチェー
タの断面図。

【図４】図２中、Ｂ−Ｂ線に沿うバルブ駆動アクチェー
タの断面図。

【図５】パワーステアリング装置の操舵力を可変する内
容を示すフローチャート。

【図６】（ａ）は、操舵力コントロールモードの逆位相
のときのプランジャの状態を示す断面図。 （ｂ）は、操舵力コントロールモードの同位相のときの
プランジャの状態を示す断面図。 （ｃ）は、センタリングモードのときのプランジャの状
態を示す断面図。

【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図６の状態を概略
的に示す図。

【図８】ロータリバルブの作動角が同位相制御によって
進み側に変位したときの状態を示す断面図。

【図９】車速に応じた車速感応ハンドル角トルク係数の
マップを示す図。

【図１０】車速に応じた車速感応ヒステリシス設定トル
クのマップを示す図。

【図１１】圧力調整弁の制御電流に応じた吐出圧力の特
性を示す図。

【図１２】作動角が同位相制御、逆位相制御によって変
化したロータリバルブの入出圧力を示す図。

【図１３】（ａ）および（ｂ）は、据切り操舵時の操舵
力を、従来のパワーステアリング装置とこの発明のパワ
ーステアリング装置とで対比して示す図。

【図１４】（ａ）および（ｂ）は、スラローム走行の操
舵時の操舵力を、従来のパワーステアリング装置とこの
発明のパワーステアリング装置とで対比して示す図。

【図１５】この発明の第２の実施例のパワーステアリン
グ装置の構成を示す図。

【符号の説明】

１…ステアリング機構、５ａ…アウトプットシャフト、
７…パワーシリンダ装置（シリンダ機構）、８…前輪
（操舵輪）、９…トーションバー、１１…インプットシ
ャフト、１５…バルブ駆動アクチェータ（バルブ駆動機
構）、１６…ロータリバルブ、３３…オイルポンプ（油
圧発生部）、４２…張出し部（被押圧部）、４４ａ，４
４ｂ…プランジャ（押圧子）、６４…油圧回路（押圧子
駆動手段）、７０…コントロールユニット（設定手
段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 百瀬 信夫 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 田中 忠夫 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 竹尾 剛 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トーションバーの一端部に、操舵輪につ
   ながる出力軸を設け、他端部に、ハンドルにつながる入
   力軸を設けて構成され、前記ハンドルの操舵操作にした
   がって前記操舵輪を操舵するステアリング機構と、 所定の油圧を発生させる油圧発生部と、 この油圧発生部に接続されて、前記入力軸と出力軸との
   間に設けられ、前記操舵操作時におけるトーションバー
   の捩じれにしたがい相対変位して油圧のアシスト力を出
   力するロータリバルブと、 このロータリバルブからの油圧で前記操舵輪を操舵方向
   に駆動するシリンダー機構と、 前記ステアリング機構の入力軸と出力軸との間に設けら
   れ、これら入力軸および出力軸の一方に被押圧部を突設
   し、他方にこの被押圧部を前記軸の周方向両側に沿って
   押圧する押圧子を設けてなり、前記トーションバーに対
   し独立して捩じりモーメントを発生させるためのバルブ
   駆動機構と、 前記トーションバーの捩じれ方向と同じ方向に対して前
   記ロータリバルブを回転させることで得られるアシスト
   力と、前記トーションバーの捩じれ方向と逆の方向に対
   して前記ロータリバルブを回転させることで得られるア
   シスト力とにより目標のアシスト力の範囲が設定された
   設定手段と、 前記ハンドルの操舵操作時に、前記設定された目標のア
   シスト力になるように前記バルブ駆動機構の押圧子を駆
   動する押圧子駆動手段とを具備したことを特徴する車両
   用パワーステアリング装置。