JPH0558318A

JPH0558318A - パワーステアリング装置

Info

Publication number: JPH0558318A
Application number: JP25467091A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Sato; 伸介佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-09-05
Filing date: 1991-09-05
Publication date: 1993-03-09

Abstract

(57)【要約】【目的】車両の横すべりが大きいときには操舵力のア
シスト量を少なくして操舵反力を大きくすることによっ
て路面情報をステアリングホイールを介してドライバに
確実に伝達するパワーステアリング装置を提供する。【構成】車速Ｖ（Ｓ１）と操舵角θ（Ｓ２）とから、
車両が全く外乱を受けない場合に車両に発生すると予想
される基準横加速度Ｇo を決定する（Ｓ４）。そして、
その基準横加速度Ｇo と実横加速度Ｇact （Ｓ３）との
差が小さく、車両の横すべりが小さい場合には、高μ路
用のアシスト特性マップＡが選択されて、操舵力のアシ
スト量が通常値とされ（Ｓ５，６，８，９）、一方、基
準横加速度Ｇo と実横加速度Ｇact との差が大きく、車
両の横すべりが大きい場合には、低μ路用のアシスト特
性マップＢが選択されて、操舵力のアシスト量が通常値
より少なくされる（Ｓ５，７〜９）。

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、操舵力のアシスト量
を車両の、路面に対する横すべりの大きさとの関係にお
いて適正に制御する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両に設けられるパワーステアリング装
置の一つに次のようなものが既に知られている。すなわ
ち、特開昭６０−４４６６号公報に記載されているよう
に、車両の走行速度である車速とステアリングホイール
の操舵角と操舵角速度とから車両に実際に発生すると予
想される横加速度を推定し、推定された横加速度の下で
発生させることが適当な目標操舵力を、横加速度と目標
操舵力との間に予め定められた関係を用いて求め、実操
舵力がその目標操舵力となるように操舵力のアシスト量
を制御するパワーステアリング装置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】この従来のパワーステ
アリング装置（以下、単に従来装置という）は、車速と
操舵角と操舵角速度とから推定される推定横加速度が車
両の実横加速度に等しいと仮定して操舵力のアシスト量
を制御する。しかし、それら推定横加速度と実横加速度
とが常に一致するとは限らない。例えば、路面の摩擦係
数または車輪のタイヤの摩擦係数が基準値より低い場合
や、車両に強い横風が当たる場合などには、推定横加速
度と実横加速度とが一致しないことがあるのである。こ
のように、従来装置は、路面の摩擦係数，タイヤの摩擦
係数，横風等の外乱を勘案して実横加速度を推定してア
シスト量を制御するようには設計されていないのであ
る。

【０００４】一方、車両が外乱を受けたために車両が予
定された旋回軌跡からそれの外側または内側に外れる場
合、すなわち、車両に、旋回外側または旋回内側への大
きな横すべりが発生する場合には、車両操縦を的確に行
うのに必要な路面に関する情報（以下、単に路面情報と
いう）がステアリングホイールを介してドライバに確実
に伝達されるようにすべく、操舵力のアシスト量を通常
より少なくして操舵反力を大きくしたいという要望があ
る。

【０００５】このような事情に鑑み、本発明は、車両の
横すべりの大きさを勘案してアシスト量を制御すること
によりその要望を満たす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おい
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するアシスト量を、車両の、路
面に対する横すべりが大きいときの方が小さいときより
少なくなるように変化させる操舵力アシスト量制御手段
を設けたことにある。

【０００７】なお、操舵力アシスト量制御手段の一態様
は、(a) 車両に発生する実横加速度を検出する実横加速
度検出手段と、(b) アシスト量を、基準横加速度と実横
加速度との間の関係に応じて想定される車両の横すべり
が大きいときの方が小さいときより少なくなるように決
定するアシスト量決定手段とを含むものとすることがで
きる。

【０００８】なお、ここにおいて基準横加速度は例え
ば、路面が乾燥したアスファルト路であり、かつ、タイ
ヤの摩擦係数が正規であり、かつ、車両が全く横風を受
けない設計基準状態で車両に発生すると予想される横加
速度として取得することができる。

【０００９】操舵力アシスト量制御手段の別の態様は、
(a) 車両に発生する実ヨーレートを検出する実ヨーレー
ト検出手段と、(b) アシスト量を、基準ヨーレートと実
ヨーレートとの間の関係に応じて想定される車両の横す
べりが大きいときの方が小さいときより少なくなるよう
に決定するアシスト量決定手段とを含むものとすること
もできる。

【００１０】なお、ここにおいて基準ヨーレートも例え
ば、路面が乾燥したアスファルト路であり、かつ、タイ
ヤの摩擦係数が正規であり、かつ、車両が全く横風を受
けない設計基準状態で車両に発生すると予想されるヨー
レートとして取得することができる。

【００１１】

【作用】本発明に係るパワーステアリング装置において
は、操舵力アシスト量制御手段により、操舵力のアシス
ト量が、車両の横すべりが大きいときの方が小さいとき
より少なくなるように変化させられる。これにより、車
両の横すべりが大きいときの方が小さいときより操舵反
力が大きくなる。

【００１２】

【発明の効果】このように、本発明に従えば、車両の横
すべりが大きいときには、操舵反力が大きくされ、路面
情報がステアリングホイールを介してドライバに確実に
伝達されるとともに、ドライバは操舵反力の増加により
横すべりが大きいことを認識することができるため、ド
ライバによる車両の操縦し易さが向上するという効果が
得られる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の二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。

【００１４】本発明の一実施例であるパワーステアリン
グ装置においては図２に示すように、リザーバタンク１
０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
および左方向に操舵するための左切り圧にそれぞれ作用
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。

【００１５】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。

【００１６】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に油密かつ摺
動回転可能に嵌合されている。また、ロータリバルブ３
８はピニオンギヤ３４と一体的に回転可能に連結されて
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２４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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】上記ソレノイドバルブ６０はソレノイド駆
動回路７０およびインターフェース（図においてＩ／Ｆ
で表す）７２を順に経て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）８０に接続されて
いる。コンピュータ８０は、ＣＰＵ８２，ＲＯＭ８４，
ＲＡＭ８６および図示しないバスを含むように構成され
ていて、そのバスにインターフェース７２が接続されて
いるのである。このバスにはさらに、インターフェース
（図においてＩ／Ｆで表す）８８を経て車速センサ９
０，操舵角センサ９２，横加速度センサ９４等の各種セ
ンサがそれぞれ接続されている。

【００２１】ＲＯＭ８４には、図１のフローチャートで
表される操舵アシスト制御プログラムと、図３の２つの
グラフでそれぞれ表されるアシスト特性マップＡおよび
Ｂとが記憶されている。

【００２２】アシスト特性マップＡおよびＢはいずれ
も、車速Ｖが高いほどソレノイド電流Ｉが小さくなり、
油圧反力が大きくなって操舵反力が大きくなる車速Ｖと
ソレノイド電流Ｉとの間の関係を規定している。すなわ
ち、本パワーステアリング装置は車速Ｖに応じてアシス
ト量を変化させる車速感応型なのである。しかし、アシ
スト特性マップＡはＢより、同じ車速Ｖに対応するソレ
ノイド電流Ｉが大きくなる関係を規定するものとされて
いる。つまり、アシスト特性マップＡを用いて決定され
るソレノイド電流Ｉの方がアシスト特性マップＢを用い
て決定されるソレノイド電流Ｉより大きく、すなわち、
アシスト特性マップＢの選択時に発生する操舵反力の方
がアシスト特性マップＡの選択時に発生する操舵反力よ
り大きくなるようにされているのであり、結局、アシス
ト特性マップＡは例えばアスファルト路等の高μ路の走
行時など、車両の横すべりが小さいときに選択されるマ
ップとされ、一方、アシスト特性マップＢは例えば雪路
等の低μ路の走行時など、車両の横すべりが大きいとき
に選択されるマップとされているのである。

【００２３】次に本パワーステアリング装置の作動を説
明する。コンピュータ８０の電源が投入されれば、ＣＰ
Ｕ８２は予定された初期設定を行った後、図１の操舵ア
シスト制御プログラムを定期的に実行する。

【００２４】本プログラムの各回の実行時にはまず、ス
テップＳ１（以下、単にＳ１という。他のステップにつ
いても同じ）において、車速センサ９０から車速Ｖが読
み込まれ、続いて、Ｓ２において、操舵角センサ９２か
らステアリングホイールの操舵角θが読み込まれ、Ｓ３
において、横加速度センサ９４から車体の横加速度Ｇが
実横加速度Ｇact として読み込まれる。

【００２５】その後、Ｓ４において、車速Ｖと操舵角θ
とから、車両が全く外乱を受けない場合（車両が例え
ば、路面が高μ路であり、かつ、車両が全く横風を受け
ない設計基準状態にある場合）に車体に発生すると予想
される横加速度Ｇが基準横加速度Ｇo として演算され
る。基準横加速度Ｇo は例えば、次式を用いて演算され
る。Ｇo ＝〔１／〔１＋Ａ・Ｖ²〕〕・〔Ｖ²／Ｌ〕・θ ただし、Ａ：車両のスタビリティファクタＬ：車両のホイールベース

【００２６】なお、スタビリティファクタＡは例えば、
次式を用いて取得される。Ａ＝−〔ｍ／Ｌ²〕・〔〔Ｌf ・Ｋf −Ｌr ・Ｋr 〕／
〔Ｋf ・Ｋr 〕〕ただし、ｍ：車両重量Ｌf ：車両重心と前輪車軸との間の距離Ｌr ：車両重心と後輪車軸との間の距離Ｋf ：左右前輪のタイヤのコーナリングパワーＫr ：左右後輪のタイヤのコーナリングパワーなお、それら車両重量ｍ等の各値は、車両が設計基準状
態にある場合の値である。

【００２７】Ｓ４の実行終了後、Ｓ５において、基準横
加速度Ｇo と実横加速度Ｇact との差の絶対値が予め定
められた判定値ｇより大きいか否かが判定される。今回
はその絶対値が判定値ｇ以下であると仮定すれば、今回
は車両の横すべりが小さいと推定されて判定がＮＯとな
り、Ｓ６において、アシスト特性マップＡおよびＢから
アシスト特性マップＡが選択される。これに対して、今
回は基準横加速度Ｇoと実横加速度Ｇact と差の絶対値
が判定値ｇより大きいと仮定すれば、今回は車両の横す
べりが大きいと推定されてＳ５の判定がＹＥＳとなり、
Ｓ７において、アシスト特性マップＡおよびＢからアシ
スト特性マップＢが選択される。

【００２８】いずれの場合にもその後、Ｓ８において、
選択されたアシスト特性マップを用いて車速Ｖに対応す
るソレノイド電流Ｉが決定され、Ｓ９において、そのソ
レノイド電流Ｉがソレノイドバルブ６０に出力される。
これにより、車速Ｖの大きさと車両の横すべりの大きさ
との双方に応じた大きさの油圧反力すなわち操舵反力が
発生させられる。以上で本プログラムの一回の実行が終
了する。

【００２９】このように、本実施例においては、基準横
加速度Ｇo と実横加速度Ｇact との差から車両の横すべ
りが大きいと推定された場合には、アシスト量が少なく
されて操舵反力が大きくされるから、ドライバは路面情
報をステアリングホイールを介して確実に得ることがで
き、車両の操縦し易さが向上するという効果が得られ
る。

【００３０】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、横加速度センサ９４と、コンピュータ８０
の、図１のＳ３を実行する部分とが実横加速度検出手段
を構成し、車速センサ９０および操舵角センサ９２と、
コンピュータ８０の、同図のＳ１，Ｓ２，Ｓ４〜Ｓ８を
実行する部分とがアシスト量決定手段を構成し、それら
実横加速度検出手段とアシスト量決定手段とが、ソレノ
イドバルブ６０とコンピュータ８０の、同図のＳ９を実
行する部分と共同して操舵力アシスト量制御手段を構成
しているのである。

【００３１】本発明の別の実施例を説明する。なお、本
実施例は先の実施例と共通する部分が多いため、共通す
る部分については説明を省略し、異なる部分についての
み詳細に説明する。

【００３２】本実施例においては、図４に示すように、
先の実施例における横加速度センサ９４に代えてヨーレ
ートセンサ１１０が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）１２０に接続されて
いる。コンピュータ１２０のＲＯＭ８４には、図５のフ
ローチャートで表される操舵アシスト制御プログラム
と、図３の２つのグラフでそれぞれ表されるアシスト特
性マップＡおよびＢとが記憶されている。先の実施例に
おけると同じアシスト特性マップＡおよびＢがＲＯＭ８
４に記憶されているのである。

【００３３】次に、図５の操舵アシスト制御プログラム
を説明する。なお、本プログラムも先の実施例における
操舵アシスト制御プログラムと共通する部分が多いた
め、その部分については簡単に説明する。

【００３４】まず、Ｓ１１およびＳ１２において、車速
センサ９０および操舵角センサ９２から車速Ｖおよび操
舵角θがそれぞれ読み込まれ、続いて、Ｓ１３におい
て、ヨーレートセンサ１１０からヨーレートＹが実ヨー
レートＹact として読み込まれる。

【００３５】その後、Ｓ１４において、車速Ｖおよび操
舵角θから、車両が全く外乱を受けない場合に車両に発
生すると予想される基準ヨーレートＹo が演算される。
基準ヨーレートＹo は例えば、車速Ｖと操舵角θとの積
を全ステアリングギヤ比γと車両のホイールベースＬと
の積で割り算することによって演算される。

【００３６】続いて、Ｓ１５において、実ヨーレートac
t と基準ヨーレートＹo との差の絶対値が判定値ｙより
大きいか否かが判定され、大きくない場合には車両の横
すべりが小さいと判定されてＳ１６においてアシスト特
性マップＡが選択され、一方、その絶対値が判定値Ｙよ
り大きい場合には車両の横すべりが大きいと判定されて
Ｓ１７においてアシスト特性マップＢが選択される。

【００３７】その後、Ｓ１８において、車速Ｖと選択さ
れたアシスト特性マップとからソレノイド電流Ｉが決定
され、Ｓ１９においてそのソレノイド電流Ｉがソレノイ
ドバルブ６０に出力される。以上で本プログラムの一回
の実行が終了する。

【００３８】このように、本実施例においては、基準ヨ
ーレートＹo と実ヨーレートＹactとの差から車両の横
すべりが大きいと推定された場合には、アシスト量が少
なくされて操舵反力が大きくされるから、ドライバは路
面情報をステアリングホイールを介して確実に得ること
ができ、車両の操縦し易さが向上するという効果が得ら
れる。

【００３９】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、ヨーレートセンサ１１０と、コンピュータ
１２０の、図５のＳ３を実行する部分とが実ヨーレート
検出手段を構成し、車速センサ９０および操舵角センサ
９２と、コンピュータ１２０の、同図のＳ１，Ｓ２，Ｓ
４〜Ｓ８を実行する部分とがアシスト量決定手段を構成
し、それら実ヨーレート検出手段とアシスト量決定手段
とが、ソレノイドバルブ６０とコンピュータ１２０の、
同図のＳ９を実行する部分と共同して操舵力アシスト量
制御手段を構成しているのである。

【００４０】なお、以上説明した実施例においてはいず
れも、パワーステアリング装置が油圧型，車速感応型お
よび反力制御型とされていたが、電動モータを動力源と
する電動型としたり、エンジン回転数感応型としたり、
コントロールバルブ１８内を流れるオイルの流量を制御
する流量制御型とすることができる。

【００４１】また、いずれの実施例においても、車両の
横すべりが大きいか否かを検出し、大きな横すべりが検
出される場合とそうでない場合とでアシスト特性マップ
を変えることによってアシスト量を段階的に変化させる
形式が採用されていたが、例えば、車両の横すべりの大
きさを連続的に検出し、それに応じてアシスト量を連続
的に変化させる形式を採用することもできる。

【００４２】また、先の実施例においては、基準横加速
度Ｇo と実横加速度Ｇact との差の絶対値から車両の横
すべりの大きさを推定する形式が採用されていたが、例
えば、基準横加速度Ｇo の時間微分値と実横加速度Ｇac
t の時間微分値との差の絶対値から車両の横すべりの大
きさを推定する形式を採用することもできる。前者の場
合には、基準横加速度Ｇo と実横加速度Ｇact との差の
絶対値がアシスト量決定手段における「基準横加速度と
実横加速度との間の関係」の一態様であり、後者の場合
には、基準横加速度Ｇo の時間微分値と実横加速度Ｇac
t の時間微分値との差の絶対値がアシスト量決定手段に
おける「基準横加速度と実横加速度との間の関係」の一
態様なのである。

【００４３】また、後の実施例においては、基準ヨーレ
ートＹo と実ヨーレートＹact との差の絶対値から車両
の横すべりの大きさを推定する形式が採用されていた
が、例えば、基準ヨーレートＹo の時間微分値と実ヨー
レートＹact の時間微分値との差の絶対値から車両の横
すべりの大きさを推定する形式を採用することもでき
る。前者の場合には、基準ヨーレートＹo と実ヨーレー
トＹact との差の絶対値がアシスト量決定手段における
「基準ヨーレートと実ヨーレートとの間の関係」の一態
様であり、後者の場合には、基準ヨーレートＹo の時間
微分値と実ヨーレートＹact の時間微分値との差の絶対
値がアシスト量決定手段における「基準ヨーレートと実
ヨーレートとの間の関係」の一態様なのである。

【００４４】以上、本発明のいくつかの実施例を図面に
基づいて詳細に説明したが、これらの他にも、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のシステム図であ
る。

【図３】上記パワーステアリング装置が用いるアシスト
特性マップＡおよびＢをそれぞれ示すグラフである。

【図４】本発明の別の実施例であるパワーステアリング
装置のシステム図である。

【図５】上記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。

【符号の説明】

５０油圧反力作用装置６０ソレノイドバルブ８０，１２０パワーステアリングコンピュータ９０車速センサ９２操舵角センサ９４横加速度センサ１１０ヨーレートセンサ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ６２Ｄ 123:00 137:00

Claims

【特許請求の範囲】

【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、ドライバにより前記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するアシスト量を、車両の、路
面に対する横すべりが大きいときの方が小さいときより
少なくなるように変化させる操舵力アシスト量制御手段
を設けたことを特徴とするパワーステアリング装置。