JPH0550926A - 操舵抵抗制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 素早い操舵が頻繁に繰り返される場合にドラ
イバによる操舵が過剰となることを防止すべく、素早い
操舵が頻繁に繰り返される場合にはそうでない場合より
操舵抵抗を大きくするパワーステアリング装置を提供す
る。 【構成】 ステアリングホイールの操舵角速度ωswから
操舵角δswの、基準時間内における変化の激しさの程度
を表す激しさ係数αを決定する（Ｓ２，Ｓ４）。その激
しさ係数αがしきい値αthより小さい（Ｓ５の判定がＹ
ＥＳである）場合には通常の真正ソレノイド電流Ｉを出
力して（Ｓ６〜Ｓ８）、通常の操舵抵抗を発生させる。
一方、激しさ係数αがしきい値αth以上である（Ｓ５の
判定がＮＯである）場合には通常より小さな真正ソレノ
イド電流Ｉを出力して（Ｓ９，Ｓ７，Ｓ８）、通常より
大きな操舵抵抗を発生させ、これにより、ドライバによ
る過剰な操舵を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両のステアリングホ
イールの操舵抵抗を制御する操舵抵抗制御装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】操舵抵抗制御装置として次のような形式
が既に知られている。すなわち、(a)実開昭５８−１８
０３８１号公報に記載されているように、操舵力をアシ
ストする量である操舵アシスト量を制御することによっ
て擬似的に操舵抵抗を制御する第１の形式や、(b) ステ
アリングホイールまたはそれと一体的に運動する部材に
摩擦力を付与してその大きさを制御することによって直
接的に操舵抵抗を制御する第２の形式や、(c) ステアリ
ングホイールまたはそれと一体的に運動する部材に中立
位置に向かう方向に油圧反力を付与してその大きさを制
御することによって直接的に操舵抵抗を制御する第３の
形式などが既に知られているのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ドライバには一般に、
ステアリングホイールを素早く操作する際にステアリン
グホイールを切り過ぎてしまう傾向がある。そのため、
操舵抵抗制御装置により、素早い操舵を正しく検出して
ドライバによる過剰な操舵を抑制することが要望され
る。

【０００４】本発明はこの要望を満たすことを課題とし
て為されたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そして、本発明の要旨
は、図１に示すように、車両のステアリングホイールの
操舵抵抗を制御する操舵抵抗制御装置を、(a)ステアリ
ングホイールの操舵角の、時間の経過に伴う変化の程度
を表す操舵角変化度を検出する操舵角変化度検出手段１
と、(b) 検出された操舵角変化度に基づいて操舵抵抗の
目標制御値を、操舵角の変化が激しいときの方がそうで
ないときより大きくなるように決定する目標操舵抵抗決
定手段２とを含むものとしたことにある。

【０００６】なお、操舵角変化度検出手段１は例えば、
操舵角変化度を、基準時間内に操舵角速度の絶対値がし
きい値を超える回数として検出する態様とすることも、
基準時間内の操舵角速度の絶対値の和として検出する態
様とすることもできる。また、操舵角速度の絶対値を入
力信号、激しさ係数を出力信号とし、かつ、それらが積
分要素の強い一次遅れの関係にあると仮定した場合の激
しさ係数として検出する態様とすることもできる。

【０００７】ところで、操舵力は舵取り車輪が路面から
受ける反力（以下、路面反力という）が大きいほど大き
く、また、路面反力は操舵角が大きいほど大きい。その
ため、操舵力は操舵角が大きいほど大きくなるから、ド
ライバは操舵力の変化方向からステアリングホイールの
中立位置を正しく意識することができる。しかし、車両
が雪道やアイスバーンなど、路面と舵取り車輪との間の
摩擦係数が低い路面（以下、低μ路という）を走行する
ときの方がアスファルト路など、摩擦係数が高い路面
（以下、高μ路という）を走行するときより路面反力が
操舵角の変化域全体において小さい。そのため、操舵角
の変化に対する操舵力の変化量が小さくなり、すなわ
ち、操舵力の変化勾配が緩やかとなり、ドライバはステ
アリングホイールの中立位置を十分には正しく意識する
ことができない。

【０００８】そこで、車両が低μ路を走行する際にもド
ライバがステアリングホイールの中立位置を正しく意識
することができるようにするためには、目標操舵抵抗決
定手段２を例えば、少なくとも車両が低μ路を走行する
際には、操舵角変化度と操舵角とに基づいて目標操舵抵
抗を、操舵角変化度が大きいほど大きく、かつ、操舵角
が大きいほど大きくなるように決定する態様とすること
が望ましい。

【０００９】

【作用】本発明に係る操舵抵抗制御装置においては、操
舵角変化度検出手段１により操舵角変化度が検出され、
目標操舵抵抗決定手段２により、その操舵角変化度に基
づいて目標操舵抵抗が、操舵角変化度が高いとき（操舵
角の変化が激しいときであって、例えば、素早い操舵が
頻繁に繰り返されるとき）の方が低いとき（操舵角の変
化が激しくないとき）より大きくなるように決定され
る。操舵抵抗が大きくなればドライバによる過剰な操舵
が抑制される。

【００１０】

【発明の効果】このように、本発明に従えば、例えば素
早い操舵が頻繁に繰り返される場合にはそうでない場合
より操舵抵抗が大きくなるから、ドライバは素早い操舵
を頻繁に繰り返す際に過剰な操舵を抑制されるという効
果が得られる。

【００１１】特に、前述のように、目標操舵抵抗決定手
段２を、少なくとも車両が低μ路を走行する際には、操
舵角変化度と操舵角とに基づいて目標操舵抵抗を、操舵
角変化度が大きいほど大きく、かつ、操舵角が大きいほ
ど大きくなるように決定する態様とした場合には、車両
が低μ路を走行する際にもドライバはステアリングホイ
ールの中立位置を十分正しく意識することができるとい
う効果が得られる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例であるパワーステア
リング装置を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１３】本パワーステアリング装置においては図２
に示すように、リザーバタンク１０内のオイルがオイル
ポンプとしての、図示しない車両のエンジンによって駆
動されるベーンポンプ１２によって汲み上げられてパワ
ーシリンダ１４に供給される。ベーンポンプ１２は図示
しないフローコントロールバルブを内蔵していて、ベー
ンポンプ１２の回転数すなわちエンジンの回転数とは無
関係にベーンポンプ１２からの吐出油量が一定に保たれ
るようになっている。パワーシリンダ１４は、ベーンポ
ンプ１２から供給されたオイルの油圧を機械力に変換し
て舵取り車輪である左右前輪の操舵力をアシストするも
のであって、車両の左右方向に移動して左右前輪の舵角
を変化させるコントロールラック１８に固定のパワーピ
ストン２０と、そのパワーピストン２０に、左右前輪を
右方向に操舵するための右切り圧と左方向に操舵するた
めの左切り圧とを択一的に作用させるシリンダ右室２２
およびシリンダ左室２４とを備えている。

【００１４】上述のリザーバタンク１０，ベーンポンプ
１２およびパワーシリンダ１４の間にステアリングギヤ
ボックス（以下、単にギヤボックスという）３０が設け
られている。このギヤボックス３０においては、一端が
図示しないステアリングホイールに一体的に回転可能に
連結されたトーションバー３２の他端がピニオンギヤ３
４に一体的に回転可能に連結され、そのピニオンギヤ３
４の歯部が前記コントロールラック１８の歯部に噛み合
わされている。すなわち、本パワーステアリング装置の
ステアリングギヤ機構はラックアンドピニオン型なので
ある。

【００１５】ギヤボックス３０内には、いずれも複数の
半径方向油路を持つコントロールバルブシャフト３６お
よびロータリバルブ３８を主体とするコントロールバル
ブ４０が、リザーバタンク１０，ベーンポンプ１２，シ
リンダ右室２２およびシリンダ左室２４に接続された状
態で設けられている。コントロールバルブシャフト３６
は、円筒状を成してトーションバー３２の外側に適当な
隙間を隔てて挿通され、それの一端部はピン４２により
トーションバー３２に固定されているが、他端部はトー
ションバー３２から浮かされている。ロータリバルブ３
８は、円筒状を成してコントロールバルブシャフト３６
の外側に油密かつ摺動回転可能に嵌合されるとともに、
自身の外周面においてギヤハウジング４４に油密に固定
されている。そして、コントロールバルブ４０は、ドラ
イバによる操舵によってトーションバー３２が捩じられ
ればその捩じられた分だけロータリバルブ３８に対する
コントロールバルブシャフト３６の相対的な位相が変化
するという現象を利用して、リザーバタンク１０，ベー
ンポンプ１２，シリンダ右室２２およびシリンダ左室２
４の間の油路の切り換えおよび各油路の絞り面積の制御
を行い、これにより、ステアリングホイールの操舵方向
および操舵力に応じてパワーシリンダ２０の作動方向
（すなわち操舵力のパワーアシスト方向）および作動力
（すなわち操舵力のパワーアシスト量）を制御する。

【００１６】ギヤボックス３０内にはさらに、ステアリ
ングホイールにそれの回転を抑制する力を油圧反力とし
て作用させる油圧反力作用装置５０も設けられている。
油圧反力作用装置５０は、コントロールバルブシャフト
３６の外周面からそれの直径方向に互いに逆向きに延び
出させられた一対のレバー５２の各々の両側面にそれぞ
れ対向させられた４個のプランジャ５４と、各レバー側
面に油圧反力を作用させるべく各プランジャ５４に油圧
を作用させる４個の油圧反力室５８と、各油圧反力室５
８に発生する油圧（以下、反力圧という）を変化させる
ソレノイドバルブ６０とを備えている。なお、プランジ
ャ５４および油圧反力室５８は前記ピニオンギヤ３４に
組み込まれている。

【００１７】ギヤボックス３０内にはさらに分流弁６４
も設けられている。分流弁６４は、ベーンポンプ１２か
ら吐き出されたオイルをコントロールバルブ４０側とソ
レノイドバルブ６０側とに分流するとともに、コントロ
ールバルブ４０側の油圧とソレノイドバルブ６０側の油
圧との差が変動してもベーンポンプ１２からのオイルを
常に一定流量でソレノイドバルブ６０側に供給するもの
である。そして、分流弁６４からソレノイドバルブ６０
に供給されたオイルがソレノイドバルブ６０で絞られる
ことにより、各油圧反力室５８に反力圧が発生させられ
る。なお、ソレノイドバルブ６０はそれへの供給電流が
小さいほどバルブ開口面積を小さくするように（分流弁
６４とリザーバタンク１０との間の流路面積を小さくす
るように）設計されているため、結局、供給電流が小さ
いほど各油圧反力室５８に高い反力圧が発生させられる
こととなる。

【００１８】なお、コントロールバルブ４０側と油圧反
力室５８側とは固定オリフィス６８を経て互いに接続さ
れている。コントロールバルブ４０側の圧力の上昇時
（操舵時）に、オイルを油圧反力室５８側へ流してそれ
の油圧を増加させ、これにより、中・高速域の操舵時に
手応えのある操舵フィーリングが実現されるようになっ
ているのである。

【００１９】上記ソレノイドバルブ６０はパワーステア
リングコンピュータ（以下、単にコンピュータという）
７０によって制御される。コンピュータ７０には車速セ
ンサ７２と操舵角センサ７４と操舵角速度センサ７６と
が接続されている。また、コンピュータ７０のＲＯＭに
は、操舵抵抗制御プログラム（図３のフローチャートで
表されるプログラム）と、車速Ｖとソレノイドバルブ６
０に出力すべきソレノイド電流Ｉとの間の関係（図４の
グラフで表される関係）と、操舵角δswとそれの基準時
間内における変化の激しさの程度を表す激しさ係数αと
操舵力の重さの程度（操舵抵抗の大きさの程度に対応す
る）を表す重さ係数βとの間の関係（図５のグラフで表
される関係）とが記憶されている。

【００２０】なお、車速Ｖとソレノイド電流Ｉとの間の
関係が図４のグラフで表されるようになっているため、
低速時および据え切り時にはソレノイド電流Ｉが大きく
なり、油圧反力すなわち操舵抵抗が小さくなって軽快な
操舵フィーリングが実現される一方、中・高速時にはソ
レノイド電流Ｉが小さくなり、油圧反力すなわち操舵抵
抗が大きくなって手応えのある操舵フィーリングが実現
される。

【００２１】また、操舵角δswと激しさ係数αと重さ係
数βとの間の関係は図５のグラフで表されるように、操
舵角δswの絶対値が大きいほど重さ係数βが大きくな
り、かつ、激しさ係数αが大きいほど重さ係数βが大き
くなるものとなっている。重さ係数βは図４に示す関係
の下で車速Ｖに対応する候補ソレノイド電流Ｉを割り算
して真正ソレノイド電流Ｉを決定するために用いられる
ものであって、１以上の数値を取るものとされている。
そのため、重さ係数βが小さい場合には真正ソレノイド
電流Ｉが大きくなり、油圧反力すなわち操舵抵抗が小さ
くなって軽快な操舵フィーリングが実現される一方、重
さ係数βが大きい場合には真正ソレノイド電流Ｉが小さ
くなり、油圧反力すなわち操舵抵抗が大きくなって手応
えのある操舵フィーリングが実現される。

【００２２】次にコンピュータ７０の作動を詳細に説明
する。車両のイグニションスイッチがＯＮ状態に操作さ
れてコンピュータ７０の電源が投入されれば、コンピュ
ータ７０は図３の操舵抵抗制御プログラムを実行する。
本プログラムにおいては、ステップＳ１（以下、単にＳ
１で表す。他のステップについても同じ）において、コ
ンピュータ７０のイニシャライズが行われる。その後、
Ｓ２において、車速センサ７２から車速Ｖ、操舵角セン
サ７４から操舵角δsw、操舵角速度センサ７６から操舵
角速度ωswがそれぞれ読み込まれる。続いて、Ｓ３にお
いて、図４に示す関係を用いて、車速Ｖに対応するソレ
ノイド電流Ｉが候補ソレノイド電流Ｉに決定される。

【００２３】ところで、本実施例においては、操舵角速
度ωswの絶対値を入力信号、激しさ係数αを出力信号と
し、かつそれら入力信号と出力信号とが積分要素の強い
一次遅れの関係にあると仮定されている。つまり、操舵
角速度ωswの絶対値と激しさ係数αとの間には次で表さ
れる関係が成立すると仮定されているのである。 α＝〔Ｋ／〔１＋Ｔ・ｓ〕〕・｜ωsw｜ ただし、 Ｋ：ゲイン定数 Ｔ：時定数（Ｔ≫１） ｓ：ラプラス演算子

【００２４】そして、Ｓ４において、その仮定を用い
て、本ステップの今回の実行以前に検出された複数の操
舵角速度ωswの絶対値から今回の激しさ係数αが決定さ
れる。

【００２５】その後、Ｓ５において、激しさ係数αがし
きい値αthより小さいか否か、すなわち、素早い操舵が
それほど頻繁には行われていないか否かが判定される。
今回は激しさ係数αがしきい値αthより小さいと仮定す
れば判定がＹＥＳとなり、Ｓ６において重さ係数βが１
とされ、Ｓ７においてその重さ係数βで候補ソレノイド
電流Ｉを割り算することによって真正ソレノイド電流Ｉ
が決定される。ただし、今回は重さ係数βが１であると
仮定されているため、候補ソレノイド電流Ｉが真正ソレ
ノイド電流Ｉとされ、結局、今回の操舵抵抗は本来の操
舵抵抗とされることになる。続いて、Ｓ８において、そ
の真正ソレノイド電流Ｉがソレノイドバルブ６０に出力
される。その後、Ｓ２に戻る。

【００２６】その後、Ｓ２〜Ｓ８の実行が何回も繰り返
されるうちに素早い操舵が頻繁に行われたために激しさ
係数αがしきい値αth以上となったと仮定すれば、Ｓ５
の判定がＮＯとなり、Ｓ９において、図５に示す関係を
用いて、激しさ係数αと操舵角δswとに対応する重さ係
数βが決定される。続いて、Ｓ７以下のステップに移行
する。そのため、今回は、図４に実線グラフで表される
関係におけるソレノイド電流Ｉに対して真正ソレノイド
電流Ｉ（＝Ｉ／β）が例えば同図に二点鎖線グラフで表
されるものとなり、結局、今回の操舵抵抗は本来の操舵
抵抗より大きくされることになる。

【００２７】したがって、例えば、図６にグラフで表す
ように、車両のレーンチェンジが１回だけ行われた場合
のように、素早い操舵がそれほど頻繁には行われていな
い場合には、激しさ係数αがしきい値αthに達すること
なく低下するから、ドライバは本来の操舵抵抗の下で操
舵を行うこととなる。

【００２８】これに対して、例えば、図７にグラフで表
されるように、ドライバが操舵パニック状態に陥った場
合のように、素早い操舵が頻繁に行われる場合には、激
しさ係数αがしきい値αth以上となり、その結果、激し
さ係数αがしきい値αth以上である期間ドライバは継続
して、本来の操舵抵抗より大きな操舵抵抗の下で操舵を
行うことになる。

【００２９】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、素早い操舵が頻繁に繰り返された場合に
は、ドライバは本来の操舵抵抗より大きな操舵抵抗の下
で操舵を行うことになるから、ドライバによる過剰な操
舵が抑制されるという効果が得られる。

【００３０】さらに、本実施例においては、素早い操舵
が頻繁に繰り返された場合には、ドライバは本来の操舵
抵抗より大きな操舵抵抗の下で操舵を行う上に、操舵角
δswが大きいほど大きな操舵抵抗の下で操舵を行うこと
になるから、車両が雪路，アイスバーンなどの低μ路を
走行する際に素早い操舵が頻繁に繰り返されることとな
っても、ドライバは操舵力の変化方向からステアリング
ホイールの中立位置を正しく意識して操舵を行うことが
できるという効果が得られる。

【００３１】なお付言すれば、車両が少なくとも低μ路
を走行する際には操舵角δswが大きいほど操舵抵抗を大
きくするという技術は、操舵角変化度検出手段を持つ操
舵抵抗制御装置においてはもちろん、操舵角変化度検出
手段を持たない操舵抵抗制御装置においても有効であ
る。

【００３２】さらに付言すれば、本実施例においては、
操舵角速度ωswの絶対値と激しさ係数αとが積分要素の
強い一次遅れの関係にあると仮定されていたが、この理
由は、第１に、そのように仮定すれば激しさ係数αをい
ちいち強制的に０に復帰させなくても、素早い操舵が行
われない状態が継続すれば自動的に０に復帰することで
あり、第２に、素早い操舵が行われなくなれば直ちに激
しさ係数αを０に復帰させるのではなく序々に０に近づ
けることであり、そして、第３に、操舵角速度ωswの変
化が緩やかに激しさ係数αに反映するようにすることで
ある。

【００３３】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、操舵角速度センサ７６とコンピュータ７０
の、図３のＳ２およびＳ４を実行する部分とが操舵角変
化度としての激しさ係数αを検出する形式の操舵角変化
度検出手段１を構成し、車速センサ７２と操舵角センサ
７４とコンピュータ７０の、同図のＳ２，Ｓ３，Ｓ５〜
Ｓ７およびＳ９を実行する部分とが目標操舵抵抗に対応
する真正ソレノイド電流Ｉを決定する形式の目標操舵抵
抗決定手段２を構成しているのである。

【００３４】なお、本実施例は、車速感応型のパワース
テアリング装置に本発明を適用した場合の一例であった
が、エンジン回転数感応型のパワーステアリング装置に
本発明を適用することもできる。

【００３５】また、本実施例は、操舵アシストの動力源
としてオイルポンプを用いる油圧型のパワーステアリン
グ装置に本発明を適用した場合の一例であったが、動力
源として電動モータを用いる電動型のパワーステアリン
グ装置に本発明を適用することもできる。

【００３６】また、本実施例は、操舵アシスト量を操舵
力に応じて制御する一方、操舵抵抗としての油圧反力を
車速，操舵角および操舵角速度に応じて制御する形式の
パワーステアリング装置に本発明を適用した場合の一例
であったが、例えば、操舵アシスト量を操舵力，車速，
操舵角および操舵角速度に応じて制御する形式のパワー
ステアリング装置に本発明を適用することもできる。そ
して、後者の場合には、操舵アシスト量を車速，操舵角
および操舵角速度に応じて制御することが操舵抵抗を制
御することを意味することとなる。

【００３７】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、この他にも、特許請求の範囲を逸脱
することなく、当業者の知識に基づいて種々の変形，改
良を施した態様で本発明を実施することができるのはも
ちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を概念的に示すブロック図であ
る。

【図２】本発明の一実施例であるパワーステアリング装
置を示すシステム図である。

【図３】上記パワーステアリング装置が用いる操舵抵抗
制御プログラムを示すフローチャートである。

【図４】上記パワーステアリング装置が用いる車速Ｖと
ソレノイド電流Ｉとの間の関係を示すグラフである。

【図５】上記パワーステアリング装置が用いる操舵角δ
swと激しさ係数αと重さ係数βとの間の関係を示すグラ
フである。

【図６】上記パワーステアリング装置を使用した場合
の、操舵角δsw，操舵角速度ωswおよび激しさ係数αの
各々の変化の一例を示すグラフである。

【図７】上記パワーステアリング装置を使用した場合
の、操舵角δsw，操舵角速度ωswおよび激しさ係数αの
各々の変化の別の例を示すグラフである。

【符号の説明】

１２ ベーンポンプ １４ パワーシリンダ ３２ トーションバー ３８ ロータリバルブ ４０ コントロールバルブ ５０ 油圧反力作用装置 ６０ ソレノイドバルブ ７０ パワーステアリングコンピュータ ７２ 車速センサ ７４ 操舵角センサ ７６ 操舵角速度センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のステアリングホイールの操舵抵抗
   を制御する操舵抵抗制御装置であって、 前記ステアリングホイールの操舵角の、時間の経過に伴
   う変化の激しさの程度を表す操舵角変化度を検出する操
   舵角変化度検出手段と、 検出された操舵角変化度に基づいて前記操舵抵抗の制御
   目標値を、前記操舵角の変化が激しいときの方がそうで
   ないときより大きくなるように決定する目標操舵抵抗決
   定手段とを含むことを特徴とする操舵抵抗制御装置。