JPH0550927A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車体および舵取り車輪の上下振動に起因した
舵取り車輪の接地荷重の不足を操舵力のアシスト量の減
少で補うことにより、接地荷重の不足の有無にかかわら
ず常に適度な操舵反力をドライバに与えるパワーステア
リング装置を提供する。 【構成】 車速Ｖに応じて、操舵力のアシスト量を制御
するソレノイドバルブに供給すべき基準電流ｉ₀ を決定
し（Ｓ２，３）、車体の上下振動の共振点における振動
倍率ＦＧz1と舵取り車輪の上下振動の共振点における振
動倍率ＦＧz2とを演算し（Ｓ４，５）、それらの和を振
動レベルＪとして演算する（Ｓ６）。さらに、その振動
レベルＪと上記基準電流ｉ₀ とを用いて、振動レベルＪ
が大きいほど、すなわち、舵取り車輪の接地荷重が小さ
いほどアシスト量が少なくなるようにソレノイドバルブ
を制御する（Ｓ７〜９）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両のパワーステアリン
グ装置に関するものであり、特に、車体や舵取り車輪に
発生する振動のレベルに応じて操舵力を変化させる技術
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】パワーステアリング装置の一態様とし
て、ドライバにより車両のステアリングホイールに加え
られる操舵力をアシストし、そのアシスト量を操舵力の
みならず他のパラメータによっても変化させるものが既
に存在する。実開昭５８−１８０３８１号公報に記載さ
れているように、車速に応じてアシスト量を変化させる
車速感応型のパワーステアリング装置や、エンジン回転
数に応じてアシスト量を変化させる回転数感応型のパワ
ーステアリング装置などがそれの一例である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】車両が凹凸路（例え
ば、波状路，砂利路、ベルジアン路など）を走行する際
には、舵取り車輪および車体に上下振動が発生する。そ
して、この上下振動は例えば次のような不都合を生じさ
せる。すなわち、上下振動が激しいと舵取り車輪が路面
から受ける接地荷重が減少して操舵反力が不足してしま
うという不都合や、上下振動がステアリングホイールを
介してドライバに伝達されて、ドライバに不快感を感じ
させしてしまうという不都合などを生じさせるのであ
る。

【０００４】しかし、従来のパワーステアリング装置に
おいては、舵取り車輪の振動や車体の振動を検出するこ
とも、その振動を勘案してアシスト量を制御することも
行われていない。そのため、従来のパワーステアリング
装置には、舵取り車輪の振動または車体の振動によって
操舵フィーリングが悪化する場合があるという問題があ
った。

【０００５】本発明はこの問題を解決することを課題と
して為されたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そして、本発明の要旨
は、車両に設けられるパワーステアリング装置に、(a)
車両の走行中に車体および舵取り車輪にそれぞれ発生す
る上下振動の少なくとも一方の共振点における振動レベ
ルを検出する振動レベル検出手段と、(b) 検出された振
動レベルに応じて、ドライバによりステアリングホイー
ルに加えられる操舵力をアシストするアシスト量を変化
させるアシスト量変化手段とを設けたことにある。

【０００７】なお、本発明は例えば、車速感応型のパワ
ーステアリング装置に適用することも回転数感応型のパ
ワーステアリング装置に適用することもできる。

【０００８】また、本発明は例えば、操舵力アシストの
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
アリング装置に適用することも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適用するこ
ともできる。

【０００９】また、本発明におけるアシスト量変化手段
は例えば、アシスト量を直接変化させる直接アシスト量
変化型とすることも、アシスト量は変化させないが操舵
抵抗を付与してそれを変化させることによって擬似的に
アシスト量を変化させる間接アシスト量変化型とするこ
ともできる。なお、操舵抵抗は例えば、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を中立位置に
向かう方向に付勢する油圧反力として発生させること
も、ステアリングホイールまたはそれと一体的に運動す
る部材の摩擦力として発生させることもできる。

【００１０】

【作用】本発明に係るパワーステアリング装置において
は、振動レベル検出手段により、車体の上下振動の共振
点における振動レベルと舵取り車輪の上下振動の共振点
における振動レベルとの少なくとも一方が検出され、ア
シスト量変化手段により、検出された振動レベルに応じ
てアシスト量が変化させられる。

【００１１】アシスト量変化手段は例えば、車体および
舵取り車輪の上下振動によって舵取り車輪が路面から受
ける接地荷重が減少して操舵反力が不足してしまうとい
う不都合を解消すべく、アシスト量を、振動レベルが高
いときの方が低いときより少なくなるように変化させる
態様とすることができる。接地荷重の減少分をアシスト
量の減少で補うことにより、車体および舵取り車輪の上
下振動の影響を受けることなく常に適度な操舵反力を実
現するのである。

【００１２】アシスト量変化手段はまた、車体および舵
取り車輪の上下振動がステアリングホイールを介してド
ライバに伝達されてしまうという不都合を解消させるべ
く、アシスト量を、振動レベルが高いときの方が低いと
きより多くなるように変化させる態様とすることもでき
る。一般に、アシスト量が多いほどステアリング系の剛
性が低下して、車体および舵取り車輪の振動がステアリ
ング系で吸収される傾向が強くなるため、アシスト量変
化手段を本態様とすれば、振動レベルが高いほどステア
リング系が振動を吸収し易くなって上下振動がステアリ
ングホイールを介してドライバに伝達され難くなるので
ある。

【００１３】

【発明の効果】このように、本発明に従えば、舵取り車
輪や車体の上下振動が勘案されてアシスト量が変化させ
られるため、操舵フィーリングが舵取り車輪等の上下振
動の影響を受け難くなって常に適度なものとなるという
効果が得られる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例である油圧型，間接
アシスト量変化型および車速感応型のパワーステアリン
グ装置を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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の背面
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５８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。

【００１９】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することとなる。

【００２０】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。

【００２１】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、車体の上下運動に係る加速度である車体上
下加速度Ｇz1を検出する車体上下Ｇセンサ７４と、左右
前輪の上下運動に係る加速度である車輪上下加速度Ｇz2
を検出する車輪上下Ｇセンサ７６とが接続されている。
なお、車輪上下Ｇセンサ７６は例えば、左右前輪と車体
とを互いに弾性的に連結するサスペンションに上下方向
に作用する力をピエゾ素子を用いて車輪上下加速度Ｇz2
として検出する形式とすることができる。

【００２２】上記コンピュータ７０のＲＯＭには、(a)
操舵アシスト制御プログラム（図１のフローチャートで
表されるプログラム）と、(b) 車速Ｖとソレノイドバル
ブ６０への供給電流ｉの基準値（以下、基準電流とい
う）ｉ₀ との間の関係（図３のグラフで表される関係）
を規定する基準電流マップと、(c) 後述の振動レベルＪ
と、基準電流ｉ₀ から差し引かれて真の供給電流ｉを算
出するために用いられる補正電流ｉ₁ との間の関係（図
４のグラフで表される関係）を規定する補正電流マップ
とが記憶されている。

【００２３】なお、基準電流マップは図３に示すよう
に、車速Ｖが高いほど基準電流ｉ₀ 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本パワーステアリ
ング装置の実質的なアシスト量（コントロールバルブ４
０等の作動に基づくアシスト量から油圧反力作用装置５
０の作動に基づく油圧反力を差し引いたものであって、
以下、単にアシスト量という）が少なくなる関係を規定
するものとされている。そのため、低速時および据え切
り時にはアシスト量が多くなって軽快な操舵フィーリン
グが実現される一方、中・高速時にはアシスト量が少な
くなって手応えのある操舵フィーリングが実現される。

【００２４】また、補正電流マップは図４に示すよう
に、振動レベルＪが大きいほど補正電流ｉ₁ が大きくな
り、真の供給電流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アシスト量が少なくなる関係を規
定するものとされている。そのため、振動レベルＪが大
きいほどアシスト量が少なくなってドライバがステアリ
ングホイールから受ける操舵反力が大きくなる。

【００２５】次にコンピュータ７０の作動を詳細に説明
する。

【００２６】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１の操舵アシスト制御プログラムを
実行する。本プログラムにおいてはまず、ステップＳ１
（以下、単にＳ１で表す。他のステップについても同
じ）において初期設定が行われ、続いて、Ｓ２において
車速センサ７２により車速Ｖが検出される。その後、Ｓ
３において、図３に示す基準電流マップを用いてその車
速Ｖに対応する基準電流ｉ₀ が決定される。

【００２７】続いて、Ｓ４において、一定のサンプリン
グ時間（例えば１００ｍｓ）の間車体上下Ｇセンサ７４
および車輪上下Ｇセンサ７６により、車体上下加速度Ｇ
z1および車輪上下加速度Ｇz2が一定微小時間が経過する
ごとに検出される。その後、Ｓ５において、今回のサン
プリング時間内に検出された複数の車体上下加速度Ｇz1
に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）分析が行われ、こ
れにより、路面の振動周波数と、車体の接地面に対する
車体上下振動倍率との間の関係が取得され、さらに、そ
の車体上下振動倍率の最大値（以下、車体共振倍率とい
う）ＦＧz1が取得される。なお、フーリエ変換は例え
ば、本出願人の特開昭６１−４７５２１号公報に記載さ
れているように行われる。

【００２８】本ステップにおいてはさらに、今回のサン
プリング時間内に検出された複数の車輪上下加速度Ｇz2
に対しても上記の場合と同様にして高速フーリエ変換分
析が行われ、これにより、左右前輪の接地面に対する車
輪上下振動倍率の最大値（以下、車輪共振倍率という）
ＦＧz2が取得される。本ステップの実行内容を概念的に
示すのが図５である。

【００２９】続いて、Ｓ６において、車体共振倍率ＦＧ
z1と車輪共振倍率ＦＧz2とから前記振動レベルＪが次式
を用いて演算される。 Ｊ＝Ａ1 ・ＦＧz1＋Ａ2 ・ＦＧz2 ただし、Ａ1 およびＡ2 はいずれも重み係数である。

【００３０】その後、Ｓ７において、図４に示す補正電
流マップを用いてその振動レベルＪに対応する補正電流
ｉ₁ が決定され、続いて、Ｓ８において、Ｓ３において
決定された基準電流ｉ₀ から補正電流ｉ₁ を差し引くこ
とによって真の供給電流ｉが決定される。続いて、Ｓ９
において、その真の供給電流ｉがソレノイドバルブ６０
に供給され、これにより、操舵反力が適当な大きさとな
るようにソレノイドバルブ６０が制御される。その後、
Ｓ２に戻る。

【００３１】したがって、本実施例においては、車体お
よび左右前輪の上下振動のレベルを考慮して油圧反力の
大きさすなわちアシスト量が決定され、路面の凹凸によ
り左右前輪が路面から受ける接地荷重が減少してもそれ
が油圧反力の増加すなわちアシスト量の減少で補われる
ため、路面の凹凸状況とは無関係に常に適度な操舵反力
が実現されるという効果が得られる。

【００３２】さらに、本実施例においては、車体の上下
振動の共振点における振動レベルと舵取り車輪の上下振
動の共振点における振動レベルとの双方を勘案してアシ
スト量が制御されるため、それら振動レベルのいずれか
のみ勘案してアシスト量を制御する場合に比べて、アシ
スト量すなわち操舵反力が路面の凹凸状況との関係にお
いてより適正に制御されるという効果も得られる。

【００３３】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、車体上下Ｇセンサ７４と、車輪上下Ｇセン
サ７６と、コンピュータ７０の、図１のＳ４〜Ｓ６を実
行する部分とが、車体の上下振動の共振点における振動
レベルと舵取り車輪である左右前輪の上下振動の共振点
における振動レベルＪとの双方を検出する形式の振動レ
ベル検出手段を構成し、油圧反力作用手段５０と、コン
ピュータ７０の、同図のＳ２，Ｓ３およびＳ７〜Ｓ９を
実行する部分とが、アシスト量を車速Ｖと振動レベルＪ
とに基づいて変化させるとともに、アシスト量を振動レ
ベルが高いほど少なくなるように変化させる形式のアシ
スト量変化手段を構成しているのである。

【００３４】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】本発明の一実施例であるパワーステアリング装
置が用いる操舵アシスト制御プログラムを示すフローチ
ャートである。

【図２】上記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車速Ｖと
基準電流ｉ₀ との間の関係を示すグラフである。

【図４】上記パワーステアリング装置が用いる振動レベ
ルＪと補正電流ｉ₁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において、車体の
上下加速度Ｇz1と舵取り車輪の上下加速度Ｇz2とから車
体の共振レベルＦＧz1と舵取り車輪の共振レベルＦＧz2
とがそれぞれ決定される様子を説明するためのグラフで
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 車体上下Ｇセンサ ７６ 車輪上下Ｇセンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に設けられるパワーステアリング装
   置において、 前記車両の走行中に車体および舵取り車輪にそれぞれ発
   生する上下振動の少なくとも一方の共振点における振動
   レベルを検出する振動レベル検出手段と、 検出された振動レベルに応じて、ドライバによりステア
   リングホイールに加えられる操舵力をアシストするアシ
   スト量を変化させるアシスト量変化手段とを設けたこと
   を特徴とするパワーステアリング装置。