JPH0710022A

JPH0710022A - 電子制御式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JPH0710022A
Application number: JP15030793A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Suzuki; 秀和鈴木; Mitsuhiko Harayoshi; 光彦原良; Tadao Tanaka; 忠夫田中
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1995-01-13

Abstract

(57)【要約】【目的】車両の走行状態に応じて最適な操舵特性を得
ることのできる電子制御式パワーステアリング装置を提
供する。【構成】車両のステアリング機構における操舵アシス
ト量を電子制御する電子制御式パワーステアリング装置
において、車両の走行速度Ｖを検出する車速センサ４１
と、車両の操舵角haを検出する操舵角センサ５２と、パ
ワステ圧Ｐ_Sを検出する圧力センサ５３を設け、横加速
度演算部５４が車速Ｖと操舵角haとから横加速度Ｇ_Yを
求めると共に摩擦係数演算部５５が車速Ｖと操舵角haと
パワステ圧Ｐ_Sとから路面μを求め、この車速Ｖと横加
速度Ｇ_Yと路面μとを入力条件（メンバシップ関数）と
してファジー演算部５６はファジィルールに基づいて目
標アシスト量を設定する。

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機構
における操舵アシスト量を電子制御する電子制御式パワ
ーステアリング装置に関し、例えば、ファジィルールに
よりその目標アシスト量を設定するようにしたものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ステアリングホイール（以下、ハ
ンドルという）を操作する力（以下、ハンドル操作力又
は操舵力という）をアシストするために、パワーステア
リング装置が普及している。このパワーステアリング装
置としては、油圧シリンダ機構を利用して油圧により操
舵アシストする油圧式パワーステアリング装置が一般的
に用いられているが、このほか、電動モータにより操舵
アシストする電動パワーステアリング装置も開発されて
いる。

【０００３】このようなパワーステアリング装置を用い
ることで、例えば、大型車や幅太タイヤを操舵輪に装着
した車両等の大きなハンドル操作力が要求される車両で
あっても、小さなハンドル操作力でハンドル操舵を行な
うことができ、所謂、ハンドルの重さが解消される。と
ころで、一般に、車庫入れ等の低速時にはハンドルをよ
り軽くすることで軽快に操作できるようにしたい。一
方、高速走行時にはハンドルがあまり軽いと走行が不安
定になってしまうので、重くすることで安定して操作で
きるようにしたい。そのため、車速に応じて低速時には
操舵アシスト量を多くし、中高速時には高速になるのに
伴って操舵アシスト量を少なくするようにした車速感応
型パワーステアリング装置が開発されている。

【０００４】このような車速感応型パワーステアリング
装置としては、車両に車速センサを設ける一方、油圧式
パワーステアリング装置の油圧系統の一部にパワーステ
アリングへの供給油圧を調整しうるバルブ等を設け、車
速センサで検出した車速に基づいてバルブ等の作動を電
子制御しながら、操舵アシスト量を調整するようにした
もの（これを電子制御式パワーステアリング装置とい
う）がある。

【０００５】図１１に従来の電子制御式パワーステアリ
ング装置の一例を表すパワーステアリング用油圧制御部
の概略構成、図１２に図１１のXII−XII断面、図１３に
図１１のXIII−XIII断面を示す。

【０００６】図１１乃至図１３に示すように、１１は図
示しないステアリングホイール（ハンドル）から操舵力
を受けるインプットシャフトであり、ケーシング１２内
に軸受により回転自在に支持されている。このインプッ
トシャフト１１の下端には図示しないブッシュ等を介し
てピニオンギヤ１３が相対回転自在に装着されている。
また、インプットシャフト１１の中空部内にはトーショ
ンバー１４が内装されており、このトーションバー１４
はその上端がインプットシャフト１１にピンにより一体
回転できるように結合される一方、その下端はインプッ
トシャフト１１に対して拘束されずにフリーとなってい
る。

【０００７】インプットシャフト１１の下端のピニオン
ギヤ１３はトーションバー１４の下端とセレーション結
合しており、インプットシャフト１１に入力された操舵
力がトーションバー１４を介してピニオンギヤ１３に伝
達されるようになっている。このピニオンギヤ１３はラ
ック１５と噛み合っており、インプットシャフト１１に
よる操舵力がピニオンギヤ１３を介してラック１５に伝
わり、このラック１５を軸方向（図１１において紙面直
交方向）に駆動することで図示しない車輪の操舵を行う
ことができるようになっている。

【０００８】ケーシング１２内において、インプットシ
ャフト１１側とピニオンギヤ１３側との間にはロータリ
バルブ１６が介装されており、このロータリバルブ１６
はインプットシャフト１１とピニオンギヤ１３との周方
向の位相差に応じて開閉するようになっている。そし
て、このロータリバルブ１６には外部に設けられたオイ
ルポンプ１７の作動油供給管１８及びオイルリザーバ１
９の作動油排出管２０が接続されている。一方、２１は
パワーステアリング用油圧シリンダであり、この油圧シ
リンダ２１は車体側の所定の部材に設置された中空のシ
リンダ２２内にピストン２３が軸方向移動自在に支持さ
れて構成され、このピストン２３のピストン軸２４は前
述したラック１５の途中に固結されている。そして、ピ
ストン２３はシリンダ２２内を左右に仕切り、油室２
５，２６を形成している。

【０００９】従って、インプットシャフト１１に操舵力
が入力されると、インプットシャフト１１は剛であって
殆ど捩じりを生じないが、トーションバー１４は捩じれ
を生じながらピニオンギヤ１３に操舵力を伝達する。す
ると、このピニオンギヤ１３がインプットシャフト１１
に対して操舵側へ位相差を生じるようになり、この位相
差に応じてロータリバルブ１６が駆動する。そして、こ
のロータリバルブ１６の開閉に応じてオイルポンプ１７
から作動油供給管１８を介して油圧シリンダ２２の左右
の油室２５，２６に作動油の供給が行われることで、操
舵アシスト力がラック１５に与えられ、操舵方向へ所要
の操舵アシスト力が生じるようになっている。

【００１０】また、ケーシング１２内において、インプ
ットシャフト１１の下部外周には、操舵時に操舵反力を
与えて操舵力（操舵手応え）を増大させる反力プランジ
ャ２７が設けられている。この反力プランジャ２７はイ
ンプットシャフト１１の外周を包囲するように複数個設
けられており、油圧制御バルブ２８の制御を通じて供給
された油圧を受け、この油圧に応じてインプットシャフ
ト１１を拘束して操舵反力を与えるようになっている。

【００１１】即ち、反力プランジャ２７はインプットシ
ャフト１１の外周を包囲するようにケーシング１２に均
等間隔で４個設けられており、その外端部側にチャンバ
２９が形成されると共にリターン用オリフィス３０が設
けられている。一方、油圧制御バルブ１８はケーシング
１２内においてインプットシャフト１１の側方に隣接し
てこれと平行をなして設けられている。この油圧制御バ
ルブ２８において、ケーシング１２内にはスプール３１
が上下に移動自在に設けられており、且つ、このスプー
ル３１は上部に設けられたスプリング３２によって下方
に付勢支持されている。また、スプール３１の下部外周
片にはソレノイド３３が設けられており、このスプール
３１にはソレノイド３３を励磁することで上方への軸力
が与えられるようになっている。

【００１２】このスプール３１にはオイルリザーバ１９
の作動油排出管２０に通じる油路３４，３５とオイルポ
ンプ１７の作動油供給管１８に通じうる環状油路３６と
が形成されると共に、反力プランジャ２７のチャンバ２
９に作動油給排管３７を介して通じる環状油路３８と環
状油路３６，３８を相互に連通する油路３９とが形成さ
れている。従って、通常、ソレノイド３３の消磁状態で
は、スプール３１が下降位置にあって作動油供給管１８
と環状油路３６とは連通している。そのため、オイルポ
ンプ１７から作動油供給管１８を介して油圧制御バルブ
２８に供給された作動油は、環状油路３６から油路３
９、環状油路３８を通じて反力プランジャ２７のチャン
バ２９に供給されるようになっている。一方、ソレノイ
ド３３の励磁状態では、スプール３１が上昇位置にあっ
て作動油供給管１８と環状油路３６とは連通していな
い。そのため、オイルポンプ１７から作動油供給管１８
を介して油圧制御バルブ２８に供給された作動油は、反
力プランジャ２７のチャンバ２９には供給されないよう
になっている。

【００１３】このようにソレノイド３３に与える電流を
調整することで、操舵アシスト特性を制御することがで
きる。また、ソレノイド３３を制御するコントロールユ
ニット（ＣＵ）４０には車速センサ４１、並びにエンジ
ン回転数センサ４２等が接続されており、コントロール
ユニット４０はこれらからの出力信号に基づいて、ソレ
ノイド３３に与える電流量を設定してソレノイド３３を
制御することができるようになっている。

【００１４】而して、例えば、車両の据え切り時や低速
走行操舵時には、ソレノイド３３に最大電流を与えるよ
うにする。これにより、スプール３１が最も上昇して環
状油路３６がオイルポンプ１７の作動油供給管１８と連
通しなくなり、反力プランジャ２７のチャンバ２９への
オイル供給が行なわれなくなる。従って、この反力プラ
ンジャ２７によりインプットシャフト１１は拘束されな
くなり、ハンドルを軽快に操舵することができる。

【００１５】そして、例えば、車両の中高速走行時に
は、車速の増加に応じてソレノイド３３に与える電流を
減少させていく。すると、ハンドルの中立時には、スプ
ール３１の軸力が電流現象に伴って低下し、これに伴い
スプール３１が降下して環状油路３６がオイルポンプ１
７の作動油供給管１８と連通するようになり、反力プラ
ンジャ２７のチャンバ２９へオイル供給が行なわれるよ
うになる。従って、反力プランジャ２７によりインプッ
トシャフト１１は拘束されるので、ハンドルが中立に保
持される。そして、この中立状態でハンドルを微小に操
舵すると、オイルポンプ１７の出力が上昇しようとする
が、この吐出圧は油圧制御バルブ２８でほとんど制御さ
れることなく反力プランジャ２７のチャンバ２９に作用
する。そのため、ハンドルの中立状態の近傍では、操舵
力が増してハンドル中立手応えを十分に得ることがで
き、中立状態でのハンドル安定感が増加するようになっ
ている。

【００１６】また、この中高速走行時に操舵する際、通
常の操舵範囲内では、ハンドルの操舵に応じて（操舵力
の増大に応じて）オイルポンプ１７の出力が上昇し、操
舵アシストを増大させるように作用する。一方で、オイ
ルポンプ１７の吐出圧が油圧制御バルブ２８で制御され
ながら反力プランジャ２７のチャンバ２９に作用する。
従って、この反力プランジャ２７によりインプットシャ
フト１１は拘束され、操舵手応え（操舵力）を増大させ
ることができる。

【００１７】この結果、中高速走行操舵時には、据え切
り時や低速走行操舵時に比べて反力プランジャ２７の作
用する分だけ操舵力が増大する。つまり、操舵手応えが
大きくなって安定した操舵フィーリングが得られる。特
に、車速の増加に応じてソレノイド３３に与える電流を
減少させていることで、高速になるほど操舵アシストが
減少して操舵力（操舵手応え）が大きくなり、より安定
した操舵フィーリングを得ることができる。

【００１８】また、ソレノイド３３を制御するコントロ
ールユニット４０には車速センサ４１とエンジン回転数
センサ４３が接続されており、車速信号とエンジン回転
信号から検出系統などの異常を検知し、ソレノイド３３
をオフにするなどしてフェイルセーフ制御を行うことが
できるようになっている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、パワーステ
アリング装置において、実際には、車両の走行状態、つ
まり、直進走行であるか旋回走行であるか、また、加速
時であるか制動時であるか等によって要求される操舵力
特性が異なるものである。しかしながら、前述した従来
の電子制御式パワーステアリング装置にあっては、単
に、車速に対応して操舵アシスト量の制御を行っている
ので、常に最適な操舵フィーリングを得ることができな
い。

【００２０】また、車両が走行中の路面の状態、即ち、
路面が滑りやすいかどうかによってもドライバの操舵力
特性が異なるものである。車両が乾燥している路面を走
行するときには、タイヤと路面との間に十分なグリップ
力があり、旋回時であっても、ドライバはこのときの車
両の走行状態を適切に把握することができる。しかし、
車両が濡れている路面や積雪があるような路面を走行す
るときには、タイヤと路面との間のグリップ力は低く、
旋回時には両者の間に滑りや発生しやすく、ドライバは
このときの車両の走行状態を適切に把握することが困難
である。

【００２１】従来の電子制御式パワーステアリング装置
にあっては、車速に対応して操舵アシスト量の制御を行
ってハンドルの重みを調整しているので、路面の状態に
対応した操舵アシスト量の制御は行われていない。従っ
て、乾燥路でも、また、積雪路でも車速の低下によって
ハンドルの操舵アシスト量が増加して操舵力特性が軽く
なってしまい、積雪路等のグリップ力の低下した路面で
の操舵の安定性が十分ではなかった。

【００２２】なお、電子制御式パワーステアリング装置
としては前述したものの他に、ファジィルールに従って
アシスト量を変化させるパワーステアリング装置が、特
開平２−１８２５７６において開示されている。このパ
ワーステアリング装置は、操舵センサと車速センサと路
面センサとを具え、各センサから入力される信号に基づ
いてファジィ推論を行うことでステアリングの操舵アシ
スト量を設定するものである。

【００２３】即ち、このパワーステアリング装置にあっ
ては、操舵センサに基づく操舵力が大きくなれば操舵ア
シスト量を大きくし、車速センサに基づく車速が大きく
なれば操舵アシスト量を小さくし、また、路面センサに
基づく路面粗さが大きくなれば操舵アシスト量を小さく
している。この場合、路面センサは超音波の反射の時間
差によって路面粗さ、即ち、路面の凹凸を検出するもの
であって路面が滑りやすいかどうかを検出するものでは
ない。

【００２４】従って、このパワーステアリング装置にあ
っても、前述したように、路面の状態に対応した操舵ア
シスト量の制御を行うことはできず、積雪路等のグリッ
プ力の低下した路面での操舵の安定性が十分ではなく、
車両の走行状況を適切に把握して常に最適な操舵フィー
リングを得ることができないという問題がある。

【００２５】本発明は、上述の問題点を解決するもので
あって、車両の走行状態に応じて最適な操舵特性を得る
ことのできる電子制御式パワーステアリング装置を提供
することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の電子制御式パワーステアリング装置は、車
両のステアリング機構における操舵アシスト量を電子制
御する電子制御式パワーステアリング装置において、車
両の走行速度を検出する車速検出手段と、車両が走行す
る路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段と、
前記車両の走行速度並びに路面摩擦係数を入力条件とし
て目標アシスト量を設定する目標アシスト量設定手段と
を具えたことを特徴とするものである。

【００２７】また、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置は、車両のステアリング機構における操舵アシ
スト量を電子制御する電子制御式パワーステアリング装
置において、車両の走行速度を検出する車速検出手段
と、車両が走行する路面の摩擦係数を検出する路面摩擦
係数検出手段と、前記車両の走行速度並びに路面摩擦係
数を入力条件としてファジィルールに基づいて目標アシ
スト量を設定する目標アシスト量設定手段とを具えたこ
とを特徴とするものである。

【００２８】また、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置は、請求項２記載の電子制御式パワーステアリ
ング装置において、目標アシスト量設定手段を、車両の
走行速度を評価するメンバシップ関数と路面摩擦係数を
評価するメンバシップ関数とを用い、前記車両の走行速
度の増加に伴って前記目標アシスト量を低減すると共に
前記路面摩擦係数の増加に伴って前記目標アシスト量を
低減するファジィルールに基づいて前記目標アシスト量
を設定するように構成したことを特徴とするものであ
る。

【００２９】また、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置は、請求項２記載の電子制御式パワーステアリ
ング装置において、目標アシスト量設定手段は、車両の
旋回領域にて路面摩擦係数の増加に伴って目標アシスト
量を低減するように構成したことを特徴とするものであ
る。

【００３０】

【作用】車速検出手段は車両の走行速度を検出し、ま
た、路面摩擦係数検出手段は車両が走行する路面の摩擦
係数を検出し、目標アシスト量設定手段がその車両の走
行速度と路面の摩擦係数とを入力条件として目標アシス
ト量を設定することで、車両の走行旋回状態に応じて最
適な操舵特性が得られる。そして、その入力条件として
路面の摩擦係数速度を用いたことで、車両が走行する路
面の状態に合わせて目標アシスト量を設定することで、
操舵操作の安定度が向上する。

【００３１】また、目標アシスト量設定手段がその車両
の走行速度と路面摩擦係数とを入力条件としてファジィ
ルールに基づいて目標アシスト量を設定することで、少
ないルール数で細かい制御が可能となる。

【００３２】目標アシスト量設定手段は、車両の走行速
度を評価するメンバシップ関数と路面摩擦係数を評価す
るメンバシップ関数とを用い、車両の走行速度の増加に
伴って目標アシスト量を低減すると共に路面摩擦係数の
増加に伴って目標アシスト量を低減するファジィルール
によって目標アシスト量を設定する。従って、車速や路
面摩擦係数の増加に応じて操舵アシスト量が低減される
ことで、高速になるほど操舵力特性が重くなって操舵操
作感が安定したものになり、また、濡れ手すべりやすい
路面ほど操舵力特性が重くなって路面の状態に応じた操
舵感を得られ、運転者が走行状況を把握できる。

【００３３】目標アシスト量設定手段が車両の旋回領域
にて路面摩擦係数の増加に伴って目標アシスト量を低減
するようにしたことで、例えば、車両が雨や雪などによ
って濡れた路面を走行して旋回を開始したとき、アシス
ト量を低減してハンドルには重みが与えられ、操作安定
感が向上する。

【００３４】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００３５】

【実施例】図１に本発明の電子制御式パワーステアリン
グ装置の一実施例に係るパワーステアリング用油圧制御
部の概略構成、図２にファジィ制御に用いる車速のメン
バシップ関数を表すグラフ、図３にファジィ制御に用い
る横加速度のメンバシップ関数を表すグラフ、図４横加
速度及び路面摩擦係数の演算のメンバシップ関数を表す
グラフ、図５に各メンバシップ関数の適合度からパワー
ステアリングアシスト量をスケルトン法により求める演
算処理を表すグラフ、図６に路面摩擦係数の演算のフロ
ーチャート、図７にファジィ制御を表すフローチャー
ト、図８に車速及び横加速度、路面摩擦係数の各メンバ
シップ関数からスケルトン法によりアシスト量を求める
演算処理の具体的な制御例、図９及び図１０に本実施例
のファジィ制御による操舵リニアリティに関する効果を
示すグラフを示す。なお、従来と同様の機能を有する部
材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【００３６】本実施例の電子制御式パワーステアリング
装置はファジィ推論によってパワーステアリング用油圧
制御部を制御するものであるが、電子制御式パワーステ
アリング装置の機械的な部分（ハード構成）は、前述し
た従来例のものとほぼ同様に構成されているものであ
り、その点については簡単に説明する。

【００３７】図１に示すように、インプットシャフト１
１は図示しないステアリングホイール（ハンドル）から
操舵力を受けるもであり、ケーシング１２内に回転自在
に支持されている。このインプットシャフト１１の下端
にはピニオンギヤ１３が相対回転自在に装着されてお
り、また、インプットシャフト１１の中空部内にはトー
ションバー１４が内装され、その上端のみがインプット
シャフト１１に結合されている。ピニオンギヤ１３はト
ーションバー１４の下端とセレーション結合し、且つ、
このピニオンギヤ１３はラック１５と噛み合っており、
インプットシャフト１１による操舵力がトーションバー
１４を介してピニオンギヤ１３に伝達され、更に、ラッ
ク１５に伝わり、このラック１５を軸方向に駆動するこ
とで車輪の操舵を行うことができるようになっている。

【００３８】ケーシング１２内のロータリバルブ１６は
インプットシャフト１１とピニオンギヤ１３との周方向
の位相差に応じて開閉するようになっており、オイルポ
ンプ１７の作動油供給管１８及びオイルリザーバ１９の
作動油排出管２０が接続されている。一方、パワーステ
アリング用油圧シリンダ２１はシリンダ２２内にピスト
ン２３が軸方向移動自在に支持されて構成され、このピ
ストン２３のピストン軸２４はラック１５の途中に固結
されている。そして、ピストン２３はシリンダ２２内を
左右に仕切り、油室２５，２６を形成している。

【００３９】従って、インプットシャフト１１に操舵力
が入力されると、トーションバー１４が捩じれを生じな
がらピニオンギヤ１３に操舵力を伝達し、ピニオンギヤ
１３がインプットシャフト１１に対して操舵側へ位相差
を生じるようになり、この位相差に応じてロータリバル
ブ１６が駆動する。そして、このロータリバルブ１６の
開閉に応じてオイルポンプ１７から作動油が油圧シリン
ダ２２の各油室２５，２６に供給されることで、操舵ア
シスト力がラック１５に与えられ、操舵方向へ所要の操
舵アシスト力が生じるようになっている。

【００４０】また、インプットシャフト１１の下部外周
には操舵時に操舵反力を与えて操舵力（操舵手応え）を
増大させる反力プランジャ２７が設けられており、油圧
制御バルブ２８の制御によってインプットシャフト１１
を拘束して操舵反力を与えるようになっている。即ち、
反力プランジャ２７はインプットシャフト１１の外周を
包囲するように本実施例ではケーシング１２に均等間隔
で４個設けられており、その外端部側にチャンバ２９が
形成されている。一方、油圧制御バルブ２８はケーシン
グ１２内においてインプットシャフト１１の側方に隣接
してこれと平行をなして設けられている。この油圧制御
バルブ１８において、ケーシング１２内にはスプール３
１が上下に移動自在に設けられており、且つ、このスプ
ール３１は上部に設けられたスプリング３２によって下
方に付勢支持されている。また、スプール３１の下部外
周片にはソレノイド３３が設けられており、このスプー
ル３１にはソレノイド３３を励磁することで上方への軸
力が与えられるようになっている。

【００４１】このスプール３１にはオイルリザーバ１９
の作動油排出管２０に通じる油路３４，３５とオイルポ
ンプ１７の作動油供給管１８に通じうる環状油路３６と
が形成されると共に、反力プランジャ２７のチャンバ２
９に作動油給排管３７を介して通じる環状油路３８と環
状油路３６，３８を相互に連通する油路３９とが形成さ
れている。従って、ソレノイド３３の消磁状態では、ス
プール３１が下降位置にあって作動油供給管１８と環状
油路３６とは連通しており、作動油はオイルポンプ１７
から作動油供給管１８を介して油圧制御バルブ２８に供
給され、環状油路３６から油路３９、環状油路３８を通
じて反力プランジャ２７のチャンバ２９に供給される。
一方、ソレノイド３３の励磁状態では、スプール３１が
上昇位置にあって作動油供給管１８と環状油路３６とは
連通しておらず、作動油は油圧制御バルブ２８には供給
されない。

【００４２】このような油圧制御バルブ２８はコントロ
ールユニット（ＣＵ）５１によって制御されるようにな
っている。即ち、このコントロールユニット５１には車
速センサ４１、並びに操舵角センサ５２、エンジン回転
数センサ４２等が接続されている。また、パワーステア
リング用油圧シリンダ２１の各油室２５，２６にはパワ
ーステアリング装置の作動圧力Ｐ_L，Ｐ_Rを検出する圧
力センサ５３が装着されており、コントロールユニット
５１にはこの圧力センサ５３が接続されている。

【００４３】このコントロールユニット５１は横加速度
演算部５４と路面摩擦係数演算部５５とファジィ演算に
より目標アシスト量を設定するファジィ演算部５６とを
有している。そして、コントロールユニット５１におい
て、横加速度演算部５４では、車速センサ４１から入力
された車速Ｖと操舵角センサ５２から入力された操舵角
haとに基づいて車両に生じる横加速度Ｇ_Yを算出してフ
ァジィ演算部５６に出力する。そして、路面摩擦係数演
算部５５では、パワーステアリング用油圧シリンダ２１
の圧力センサ５３から入力された圧力Ｐ_L，Ｐ_Rをに基
づいて路面摩擦係数（路面μ）を算出してファジィ演算
部５６に出力する。ファジィ演算部５６では、車速セン
サ４１から入力された車速Ｖと横加速度演算部５４から
入力された横加速度Ｇ_Yと路面摩擦係数演算部５５から
入力された路面μとからファジィ演算を行い、その演算
結果を油圧制御バルブ２８に出力し、ソレノイド３３に
与える電流量を設定してソレノイド３３を制御するよう
になっている。

【００４４】このファジィ演算部５６では、図２に示す
ように、車速Ｖから走行状態に関する適合度（グレー
ド）を求めるメンバシップ関数と、図３に示すように、
横加速度Ｇ_Yに関する適合度を求めるメンバシップ関数
と、図４に示すように、横加速度Ｇ_Y及び路面摩擦係数
μの演算値に関する適合度を求めるメンバシップ関数と
を適用し、車両の走行状態における車速Ｖの適合度及び
横加速度Ｇ_Yの適合度、横加速度Ｇ_Y及び路面摩擦係数
μの演算値に関する適合度をそれぞれ求める。そして、
これらの適合度から、図５に示すように、台集合を示す
グラフからスケルトン法によって制御量、即ち、操舵ア
シスト量を決定し、ソレノイド３３に与える電流量を制
御するようになっている。

【００４５】本実施例では、車速Ｖのメンバシップ関数
として走行状態を、図２に示すように、３段階の状態に
分け、車速Ｖが０〜７５km／ｈを「低速走行モード」、
３０〜１２０km／ｈを「中速走行モード」、７５km／ｈ
以上を「高速走行モード」と設定しており、これらのモ
ードに対する適合度を車速Ｖに対応して決定する。一
方、アシスト制御量の評価を、図５に示すように、３段
階の状態に分け、「Ｓ（スモール）」、「Ｍ（ミディア
ム）」、「Ｂ（ビッグ）」と設定しており、評価Ｓでは
アシスト量を１００％とし、評価Ｂではアシスト量を０
％としている。

【００４６】そして、車速Ｖのメンバシップ関数の低速
走行モードに関してはアシスト制御量の評価Ｓ、また、
中速走行モードに関しては評価Ｍ、高速走行モードに関
しては評価Ｂ１というようにそれぞれ対応させている。
即ち、車速Ｖが上昇すると操舵アシスト量を低減してハ
ンドルを重くする、というルールを設定している。

【００４７】また、横加速度Ｇ_Yのメンバシップ関数と
して走行状態を、図３に示すように、横加速度Ｇ_Yが０
〜１．０Ｇの領域までは横加速度Ｇ_Yの増大に応じて適
合度がリニアに増大し、横加速度Ｇ_Yが１．０Ｇで適合
度が１で一定となるように設定されている。そして、こ
の横加速度Ｇ_Yのメンバシップ関数は、その適合度に応
じてアシスト制御量の評価Ｂ２に対応させている。即
ち、横加速度Ｇ_Yが上昇すると操舵アシスト量を低減し
てハンドルを重くする、というルールを設定している。

【００４８】更に、横加速度Ｇ_Y及び路面摩擦係数μの
演算値のメンバシップ関数に対する適合度はそのうちの
一方を採用するようにしている。即ち、横加速度Ｇ_Yの
メンバシップ関数として走行状態を、図４(ａ)に示すよ
うに、横加速度Ｇ_Yが０〜０．５Ｇの領域ではこの横加
速度Ｇ_Yの増大に応じて適合度がリニアに増大し、横加
速度Ｇ_Yが０．５〜１．０Ｇの領域では適合度が１で一
定となるように設定されている。また、路面μのメンバ
シップ関数として走行状態を、図４(ｂ)に示すように、
路面μが０〜０．２５の領域では適合度が１で一定であ
り、０．２５以上の領域では、路面μの増大に応じて適
合度がリニアに減少し、路面μが０．８のときに適合度
が０となるように設定されている。

【００４９】本実施例では、横加速度Ｇ_Yのメンバシッ
プ関数に対する適合度と路面μのメンバシップ関数に対
する適合度とのうちの小さい方を採用している。なお、
この適合度の決定方法にあっては、小さい方を採用する
方法だけでなく、平均値を採用しても良いものである。
そして、この横加速度Ｇ_Y及び路面μのメンバシップ関
数は、その適合度に応じてアシスト制御量の評価Ｂ２に
対応させている。即ち、車両の旋回走行状態で路面μが
上昇すると操舵アシスト量を低減してハンドルを重くす
る、というルールを設定している。

【００５０】このように求められた車速Ｖの適合度と横
加速度Ｇ_Yの適合度と路面μ（横加速度Ｇ_Y）の適合度
とから、図５に示す演算処理のグラフを用いてスケルト
ン法により目標アシスト量を得ることができるようにな
っている。

【００５１】なお、ここで、路面摩擦係数演算部５４に
よる路面摩擦係数（路面μ）の演算方法について、図６
のフローチャートに基づいて説明する。図６に示すよう
に、ステップＥ１において、路面摩擦係数演算部５４
は、車速センサ４１から車速Ｖ、操舵角センサ５２から
操舵角ha、圧力センサ５３から圧力Ｐ_L，Ｐ_Rをそれぞ
れ読込む。そして、ステップＥ２において、パワーステ
アリング装置の左右の油室２５，２６の圧力Ｐ_L，Ｐ_R
の差圧からパワステ圧Ｐ_Sを算出してステップＥ３に移
行する。ステップＥ３では、パワステ圧Ｐ_Sと操舵角ha
との比、即ち、Ｐ _S／haを演算して求める。

【００５２】そして、ステップＥ４において、係数Ｋμ
を図示しないマップから読み出す。このマップは車速Ｖ
に対する係数Ｋμを規定したものであり、予め、ＣＵ５
１内のメモリに記憶されている。なお、この係数Ｋμ
は、下式で表すことができるものであり、マップはこの
数式から得られる。Ｋμ＝１＋Ｃ２・Ｖ²／（Ｃ１・Ｃ３・Ｖ²）Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は定数である。

【００５３】ステップＥ４にて係数Ｋμをマップから読
み出した後、ステップＥ５では、ステップＥ３で算出さ
れたパワステ圧Ｐ_Sと操舵角haとの比Ｐ_S／haにこの係
数Ｋμを乗算することにより路面μを算出する。即ち、
このことはパワステ圧Ｐ_Sと操舵角haと車速Ｖとから路
面μが算出されることを意味するものである。

【００５４】このようにしてパワステ圧Ｐ_Sと操舵角ha
と車速Ｖとから路面μを算出するわけであるが、このよ
うな路面μの演算方法についてはすでに本出願人が出願
しているものであり、詳細は出願明細書である、特願平
２−１７９２３８（平成２年７月６日出願）を参照して
頂きたい。

【００５５】ここで、上述した本実施例の電子制御式パ
ワーステアリング装置において、コントロールユニット
５１による制御手順を図７のフローチャートに基づいて
説明する。

【００５６】図７に示すように、まず、ステップＳ１に
おいて、車速センサ４１は走行中の車両の走行速度Ｖを
検出し、車速のセンサ信号をＣＵ５１（路面摩擦係数演
算部５３及び横加速度演算部５４、ファジィ演算部５
６）に出力してステップＳ２に移行する。ステップＳ２
において、操舵角センサ５２は車両の操舵角haを検出
し、操舵角のセンサ信号をＣＵ５１（路面摩擦係数演算
部５３及び横加速度演算部５４）に出力してステップＳ
３に移行する。ステップＳ３では、ＣＵ５１が車速Ｖと
操舵角haのセンサ信号としてのアナログ信号をデジタル
信号に変換処理し、横加速度演算部５４にて車速Ｖと操
舵角haとに基づいて車両に生じる横加速度Ｇ _Yを算出す
る。また、ステップＳ４では、前述したように、パワス
テ圧Ｐ_Sと操舵角haと車速Ｖとから路面μを算出する。

【００５７】そして、ステップＳ５において、ファジィ
演算部５６で、図２に示すメンバシップ関数のグラフか
ら車速Ｖの走行状態に関する適合度を求め、且つ、図３
に示すメンバシップ関数のグラフから横加速度Ｇ_Yの走
行状態に関する適合度を求め、且つ、図４に示すメンバ
シップ関数のグラフから路面μ走行状態に関する適合度
を求める。そして、ステップＳ６では、これらの各適合
度から、図５に示す演算処理のグラフを用いてスケルト
ン法により目標とするアシスト量を決定する。更に、ス
テップＳ７において、この目標アシスト量を対応する油
圧制御バルブ２８のソレノイド３３に与える電流量に変
換し、ステップＳ８にて、操舵アシスト量を制御するこ
の電流量を駆動回路、つまり、油圧制御バルブ２８のソ
レノイド３３に出力する。

【００５８】ここで、図８に示すスケルトン法によりア
シスト量を求める演算処理に基づいて具体的な車両の走
行状態におけるファジィ制御について説明する。例え
ば、車速Ｖが６０km／ｈで低μ路を旋回している状況を
考える。この場合、車速Ｖが６０km／ｈで旋回走行して
いるときの横加速度Ｇ_Yは０．３Ｇであり、路面μは
０．３となっている。

【００５９】従って、図８に示すように、車速Ｖが６０
km／ｈのときは、中速走行モードでの適合度が０．６
７、低速走行モードでの適合度が０．３３となり、中速
走行に対応するアシスト制御量の評価はＭ、低速走行に
対応するアシスト制御量の評価はＳとなる。また、この
ときの横加速度Ｇ_Yは０．３Ｇであり、適合度は０．３
３となる。更に、このときの横加速度Ｇ_Y及び路面μの
演算値において、横加速度Ｇ_Yは０．３Ｇで適合値は
０．６で、一方、路面μは０．３であり、適合度は０．
９となり、両者のうちの小さい方を採用するので適合度
は０．６となる。

【００６０】そして、このようにして求めた車速Ｖ及び
横加速度Ｇ_Y、路面μの適合度からスケルトン法によ
り、即ち、適合度に対応する高さの重心位置を求めて目
標とするアシスト量を決定する。即ち、車速Ｖが６０km
／ｈでの旋回走行状態では、車速Ｖに関するアシスト制
御量の評価はＭでその適合度は０．６７であると共に評
価Ｓでその適合度は０．３３であり、横加速度Ｇ_Yに関
するアシスト制御量の評価はＢ２でその適合度は０．３
であり、且つ、路面μに関するアシスト制御量の評価は
Ｂ２でその適合度は０．６である。従って、アシスト量
は３５％となる。

【００６１】このように車両が車速Ｖ＝６０km／ｈで低
μ路を旋回している場合、車速Ｖが高く、横加速度Ｇ_Y
が作用し、且つ、路面μが低いので、パワーステアリン
グの操舵アシスト量は３５％と低いのである。即ち、車
両がある程度高速で走行していると、車速Ｖは高いので
一般的にはパワーステアリングの操舵アシスト量を低減
してハンドルを重くしている。しかし、このときは車両
が低μ路、即ち、滑りやすい路面を走行しているので、
乾燥路では重くても低μ路では操舵力が軽くなり、ハン
ドル操舵が不安定となる虞がある。従って、本実施例で
は、この車両が走行している路面の摩擦係数μをメンバ
シップ関数として適用することで、車両が低μ路を走行
しているときには、路面μの増減によりパワーステアリ
ングの操舵アシスト量を低減してハンドルを通常よりや
や重たくしているのである。

【００６２】以上のように、本実施例の電子制御式パワ
ーステアリング装置にあっては、車速Ｖの増減のほか
に、車両が走行している路面の摩擦係数μをメンバシッ
プ関数として適用し、これらのメンバシップ関数に対応
してファジィ推論によって操舵アシスト量が制御される
ので、車両が滑りやすい路面を走行しているときには、
路面μが低くなることからアシスト量が低減され、この
分だけハンドルが重たくなる。従って、車速状態が違っ
ても低μ路走行時には、常に、ドライバが滑りやすい路
面をハンドルで実感しながら操縦できるのである。

【００６３】また、本実施例の電子制御式パワーステア
リング装置にあっては、横加速度Ｇ _Yをメンバシップ関
数として適用し、これらのメンバシップ関数に対応して
ファジィ推論によって操舵アシスト量が制御されるの
で、車両によるコーナーへの進入時には、横加速度Ｇ_Y
（操舵角）が大きくなることからアシスト量の減少度合
が増加して、この分だけハンドルが重たくなる。従っ
て、車速状態が違ってもコーナーの進入時には、常に、
ドライバがコーナーへの進入をハンドルで実感しながら
操縦できるのである。また、横加速度Ｇ_Yに関するメン
バシップ関数にこの横加速度Ｇ_Yに対して適合度がリニ
アに変化する操舵リニアリティ領域が設けられているの
で、操舵リニアリティが確保される。

【００６４】更に、本実施例の電子制御式パワーステア
リング装置にあっては、ファジィ推論により、「車速Ｖ
が上昇すると操舵アシスト量を低減してハンドルを重く
する」というルールと、「横加速度Ｇ_Yが上昇すると操
舵アシスト量を低減してハンドルを重くする」というル
ールと、「車両の旋回走行状態で路面μが上昇すると操
舵アシスト量を低減してハンドルを重くする」という３
つのルールに基づいて操舵アシスト量を制御すること
で、少ないルール数でより細かい制御を可能とすること
ができる。

【００６５】ここで、このような本実施例の電子制御式
パワーステアリング装置を車両に適用した場合につい
て、ハンドル操舵力及び戻り感を実験に基づいて具体的
に評価する。即ち、操舵リニアリティ特性については図
９のグラフに示すようなものとなる。この図９におい
て、横軸は操舵角、縦軸は操舵力を示しており、実線は
本実施例の電子制御式パワーステアリング装置（ＥＰ
Ｓ）の特性を示し、破線は従来の電子制御式パワーステ
アリング装置（ＥＰＳ）の特性を示している。

【００６６】図９に実線で示すように、本実施例のＥＰ
Ｓは、従来のＥＰＳに比べて操舵角の大きい領域まで、
つまり、車両に生じる横加速度Ｇ_Yの大きい領域まで広
い領域にわたって比較的リニアな操舵特性が得られる。
これは、横加速度Ｇ_Yに関するメンバシップ関数におけ
る操舵リニアリティ領域に対応して得られるものであ
る。また、操舵の中立付近では従来のものに比べて傾き
がやや急になっており、この領域での操舵反力が増大し
て操舵中立感が向上し、ハンドル戻り感も向上する。

【００６７】また、低μ路におけるハンドル操舵力の操
舵リニアリティ特性については図１０のグラフに示すよ
うなものとなる。この図１０において、実線は本実施例
のＥＰＳの特性を示し、一点鎖線は本実施例のＥＰＳで
路面μの制御を行わなかった場合の特性を示し、破線は
従来のＥＰＳの特性を示している。図１０に実線で示す
ように、本実施例のＥＰＳは、路面μの制御を行わなか
った場合のＥＰＳに比べて操舵角の大きい領域までリニ
アな操舵特性が維持される。

【００６８】なお、上述の実施例において、電子制御式
パワーステアリング装置の制御系を油圧式として説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、モータ
を使用した電動式パワーステアリング装置に適用しても
同様の効果を奏することができるものであり、また、電
子制御式パワーステアリング装置の機械系も上述の実施
例に限定されるものではなく、いずれのものに対しても
適用することができるものである。

【００６９】また、上述の実施例において、コントロー
ルユニット５１に横加速度演算部５４を設け、この横加
速度演算部５４が車速センサ４１から入力された車速Ｖ
と操舵角センサ５２から入力された操舵角haとに基づい
て車両に生じる横加速度Ｇ_Yを算出するようにしたが、
車両に横加速度検出センサを装着してこの横加速度Ｇ _Y
を直接測定してもよいものである。更に、コントロール
ユニット５１に路面摩擦係数演算部５５を設け、この路
面摩擦係数演算部５５が車速センサ４１から入力された
車速Ｖと操舵角センサ５２から入力された操舵角haと圧
力センサ５３から入力された圧力Ｐ_L，Ｐ_R（パワステ
圧Ｐ_S）とに基づいて路面摩擦係数μを算出するように
したが、車両に路面摩擦係数検出センサを装着してこの
路面摩擦係数μを直接測定してもよいものである。ま
た、車速Ｖ及び横加速度Ｇ_Y、路面μのメンバシップ関
数、並びに操舵アシスト量の評価をそれぞれ３段階に分
けたが、例えば５段階でもよい。そして、この操舵アシ
スト量をスケルトン法により求めたが、最大平均法や重
心法、面積法などによって求めてもよいものである。

【００７０】更に、上述の実施例では、コントロールユ
ニット（目標アシスト量設定手段）５１がファジィルー
ルに基づいて目標アシスト量を設定するようにしたが、
その他の制御手段に基づいて目標アシスト量を設定して
もよいものである。

【００７１】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに、本発明の電子制御式パワーステアリング装置によ
れば、車速検出手段により車両の走行速度を検出すると
共に路面摩擦係数検出手段により車両が走行する路面の
摩擦係数を検出し、目標アシスト量設定手段が車両の走
行速度並びに路面摩擦係数を入力条件として目標アシス
ト量を設定するようにしたので、路面状況に応じて操舵
力の制御が可能となって操舵フィーリングを向上するこ
とができ、車両の走行状態に応じて最適な操舵特性が得
られ、且つ、その入力条件として路面摩擦係数を用いた
ことで、車両が走行する路面状態における操舵操作の安
定度を向上することができる。

【００７２】また、目標アシスト量設定手段が車両の走
行速度並びに路面摩擦係数を入力条件としてファジィル
ールに基づいて目標アシスト量を設定するようにしたの
で、少ないルール数で細かい操舵制御が可能となり、車
速に応じて安定感と扱いやすさとをバランスさせた操舵
フィーリングが得られると共に操舵リニアリティが増し
て運転者が車両の走行状況を把握できるようになり、操
舵性能を向上することができる。

【００７３】更に、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置によれば、目標アシスト量設定手段が、車両の
走行速度を評価するメンバシップ関数と車両の路面摩擦
係数を評価するメンバシップ関数とを用い、車両の走行
速度の増加に伴って目標アシスト量を低減すると共に路
面摩擦係数の増加に伴って目標アシスト量を低減するフ
ァジィルールに基づいて目標アシスト量を設定するよう
にしたので、車速や路面摩擦係数の増加に応じて操舵ア
シスト量が低減されることで、高速になるほど操舵力特
性が重くなって操舵操作感を安定することができ、且
つ、すべりやすい路面ほど操舵力特性が重くなって路面
の度合いに応じた操舵感を得ることができる。

【００７４】また、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置によれば、目標アシスト量設定手段が車両の旋
回領域にて路面摩擦係数の増加に伴って目標アシスト量
を低減するようにしたので、例えば、車両が雨や雪など
によって濡れた路面を旋回走行しているとき、アシスト
量を低減してハンドルには重みが与えられることで、操
作安定感を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子制御式パワーステアリング装置の
一実施例に係るパワーステアリング用油圧制御部の概略
構成図である。

【図２】ファジィ制御に用いる車速のメンバシップ関数
を表すグラフである。

【図３】ファジィ制御に用いる横加速度のメンバシップ
関数を表すグラフである。

【図４】ファジィ制御に用いる横加速度及び路面摩擦係
数の演算値のメンバシップ関数を表すグラフである。

【図５】各メンバシップ関数の適合度からパワーステア
リングアシスト量をスケルトン法により求める演算処理
を表すグラフである。

【図６】路面摩擦係数の演算のフローチャートである。

【図７】ファジィ制御を表すフローチャートである。

【図８】車速及び横加速度、横加速度及び路面摩擦係数
の演算値の各メンバシップ関数からスケルトン法により
アシスト量を求める演算処理の具体的な制御例を表す説
明図である。

【図９】本実施例のファジィ制御による操舵リニアリテ
ィに関する効果を示すグラフである。

【図１０】本実施例のファジィ制御による操舵リニアリ
ティに関する効果を示すグラフである。

【図１１】従来の電子制御式パワーステアリング装置の
一例を表すパワーステアリング用油圧制御部の概略構成
図である。

【図１２】図１１のXII−XII断面図である。

【図１３】図１１のXIII−XIII断面図である。

【符号の説明】

１１インプットシャフト１２ケーシング１３ピニオンギヤ１４トーションバー１５ラック１６ロータリバルブ１７オイルポンプ１９オイルリザーバ２１油圧シリンダ２５，２６油室２７反力プランジャ２８油圧制御バルブ２９チャンバ３１スプール３３ソレノイド４１車速センサ５１コントロールユニット（ＣＵ）５２操舵角センサ５３圧力センサ５４横加速度演算部５５路面摩擦係数演算部５６ファジィ演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ６２Ｄ 127:00 137:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両のステアリング機構における操舵ア
シスト量を電子制御する電子制御式パワーステアリング
装置において、車両の走行速度を検出する車速検出手段
と、車両が走行する路面の摩擦係数を検出する路面摩擦
係数検出手段と、前記車両の走行速度並びに路面摩擦係
数を入力条件として目標アシスト量を設定する目標アシ
スト量設定手段とを具えたことを特徴とする電子制御式
パワーステアリング装置。
【請求項２】車両のステアリング機構における操舵ア
シスト量を電子制御する電子制御式パワーステアリング
装置において、車両の走行速度を検出する車速検出手段
と、車両が走行する路面の摩擦係数を検出する路面摩擦
係数検出手段と、前記車両の走行速度並びに路面摩擦係
数を入力条件としてファジィルールに基づいて目標アシ
スト量を設定する目標アシスト量設定手段とを具えたこ
とを特徴とする電子制御式パワーステアリング装置。
【請求項３】請求項２記載の電子制御式パワーステア
リング装置において、目標アシスト量設定手段を、車両
の走行速度を評価するメンバシップ関数と路面摩擦係数
を評価するメンバシップ関数とを用い、前記車両の走行
速度の増加に伴って前記目標アシスト量を低減すると共
に前記路面摩擦係数の増加に伴って前記目標アシスト量
を低減するファジィルールに基づいて前記目標アシスト
量を設定するように構成したことを特徴とする電子制御
式パワーステアリング装置。
【請求項４】請求項２記載の電子制御式パワーステア
リング装置において、目標アシスト量設定手段は、車両
の旋回領域にて路面摩擦係数の増加に伴って目標アシス
ト量を低減するように構成したことを特徴とする電子制
御式パワーステアリング装置。