JPH0971254A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動アクチュエータ５０により駆動されるポ
ンプ３７からの圧油によって操舵補助力を発生させる油
圧アクチュエータ１８を備えるパワーステアリング装置
１において、その電動アクチュエータ５０の駆動回路６
１の構成素子を破損させることなく、操舵補助に遅れが
生じるのを防止し、操舵フィーリングを向上する。 【解決手段】 そのポンプ３７を電動アクチュエータ５
０により操舵補助条件の充足時に操舵補助速度に増速す
ると共に操舵補助解除条件の充足時に待機速度に減速す
るに際し、その電動アクチュエータ５０を流れる電流の
制限値を、その操舵補助条件の充足による電動アクチュ
エータ５０の増速開始時点から設定時間の経過時点まで
の操舵補助初期において、その操舵補助初期の前後より
も大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動アクチュエー
タにより駆動されるポンプからの圧油によって操舵補助
力を発生させるパワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動アクチュエータにより駆動されるポ
ンプと、そのポンプからの圧油により操舵補助力を発生
させる油圧アクチュエータとを備えるパワーステアリン
グ装置においては、そのポンプを常に操舵補助に必要な
速度に保持しようとすると、その電動アクチュエータの
電源となるバッテリーのエネルギーを無駄に消費するこ
とになる。

【０００３】そこで、そのポンプを電動アクチュエータ
により操舵補助条件の充足時に操舵補助速度に増速する
と共に操舵補助解除条件の充足時に待機速度に減速する
手段を備え、操舵時のみ操舵補助速度にまで増速し、直
進時すなわち舵角中点近傍においては待機速度まで減速
することで省エネルギー性を向上することが図られてい
る。

【０００４】そのため、その電動アクチュエータに供給
される電力を制御するＦＥＴ等のパワートランジスタを
有する駆動回路と、そのパワートランジスタの制御信号
を出力する制御回路とを用い、その電動アクチュエータ
に印加される電圧を、操舵補助条件の充足時には操舵補
助速度に対応する値とし、操舵補助解除条件の充足時に
は待機速度に対応する値としている。

【０００５】その電動アクチュエータを流れる電流が大
きくなると、その駆動回路を構成するＦＥＴ等の素子が
破損するおそれがある。そのため、その電動アクチュエ
ータを流れる電流を、予め設定した一定の制限値以下に
制限することが行なわれていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】その操舵補助条件を充
足する場合に、電動アクチュエータに操舵補助速度に対
応する電圧を印加すると、その増速開始当初においては
電動アクチュエータに流れる電流が大きくなろうとする
が、その増速開始当初の電流は上述のように制限値以下
に制限される。すなわち、図６における実線Ａは、従来
の電動アクチュエータを流れる電流と時間との関係を示
し、その電流は、その増速開始時点ｔ１において待機速
度に対応する値Ｉｏから制限値Ｉａになり、電動アクチ
ュエータの増速に従って漸次減少し、電動アクチュエー
タの速度が操舵補助速度に対応する値となった時点ｔ２
で定常状態となる。

【０００７】しかし、そのように電動アクチュエータに
流れる電流が増速開始当初に制限されると、その電流が
定常状態になるのに要する時間、すなわち電動アクチュ
エータにより駆動されるポンプが待機速度から操舵補助
速度になるまでの時間が長くなる。そのため、操舵補助
に遅れが生じ、操舵フィーリングが低下するという問題
がある。

【０００８】本発明は、上記課題を解決することのでき
るパワーステアリング装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、電動アクチュ
エータにより駆動されるポンプからの圧油によって操舵
補助力を発生させる油圧アクチュエータと、そのポンプ
を電動アクチュエータにより操舵補助条件の充足時に操
舵補助速度に増速すると共に操舵補助解除条件の充足時
に待機速度に減速する手段と、その電動アクチュエータ
を流れる電流を制限値以下に制限する手段とを備えるパ
ワーステアリング装置に適用される。

【００１０】本発明の第１の特徴は、その制限値が、そ
の操舵補助条件の充足による電動アクチュエータの増速
開始時点から設定時間の経過時点までの操舵補助初期に
おいて、その操舵補助初期の前後よりも大きくされる点
にある。

【００１１】本発明の第２の特徴は、その制限が、その
操舵補助条件の充足による電動アクチュエータの増速開
始時点から設定時間の経過時点までの操舵補助初期にお
いて、解除されることを特徴とする。

【００１２】本発明の構成によれば、操舵補助初期にお
いて電動アクチュエータに流れる電流の制限が緩和さ
れ、若しくは無くなるので、電動アクチュエータにより
駆動されるポンプが待機速度から操舵補助速度になるま
での時間が短くなる。しかも、その電流の制限が緩和さ
れ、若しくは無くなる時間は、電動アクチュエータの増
速開始時点から設定時間の経過時点までに限定されてい
るので、その駆動回路を構成する素子が破損するおそれ
もない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。

【００１４】図１に示すラックピニオン式パワーステア
リング装置１は、ステアリングホイールＨに連結される
入力軸２と、この入力軸２にトーションバー３を介し連
結される出力軸４とを備えている。そのトーションバー
３はピン５を介し入力軸２に連結され、また、セレーシ
ョン６を介し出力軸４に連結されている。その出力軸４
にピニオン７が形成され、このピニオン７に噛み合うラ
ック８が操舵用車輪（図示省略）に連結されている。そ
の入力軸２はベアリング９を介しバルブハウジング１０
ａに支持され、また、ブッシュ１１を介し出力軸４に支
持されている。その出力軸４はベアリング１２、１３を
介しラックハウジング１０ｂに支持されている。これに
より、操舵による入力軸２の回転がトーションバー３を
介しピニオン７に伝達されてラック８が車両幅方向に移
動し、このラック８の移動により車輪が操舵される。な
お、その入出力軸２、４とバルブハウジング１０ａとの
間にオイルシール１４、１５が設けられている。また、
そのラック８を支持するサポートヨーク１６が設けら
れ、このサポートヨーク１６はバネ１７の弾性力により
ラック８に押し付けられている。

【００１５】操舵補助力を付与する油圧アクチュエータ
として油圧シリンダ１８が設けられている。その油圧シ
リンダ１８は、ラックハウジング１０ｂにより構成され
るシリンダチューブと、ラック８に一体に形成されたピ
ストン２０と、そのピストン２０により仕切られる一対
の油室２１、２２とを備える。各油室２１、２２にロー
タリー式油圧制御弁２３が接続されている。その制御弁
２３は、筒状の第１バルブ部材２４と、この第１バルブ
部材２４に相対回転可能に挿入される第２バルブ部材２
５とを備えている。その第１バルブ部材２４は出力軸４
にピン２６を介し同行回転可能に取り付けられている。
その第２バルブ部材２５は入力軸２の外周に一体に形成
されている。

【００１６】図２に示すように、第１バルブ部材２４の
内周と第２バルブ部材２５の外周とに軸方向に沿う複数
の凹部が周方向等間隔に形成されている。その第１バル
ブ部材側凹部は、互いに周方向等間隔に位置する４つの
右操舵用凹部２７と、互いに周方向等間隔に位置する４
つの左操舵用凹部２８とで構成される。その第２バルブ
部材側凹部は、互いに周方向等間隔に位置する４つの圧
油供給用凹部２９と、互いに周方向等間隔に位置する４
つの圧油排出用凹部３０とで構成される。各右操舵用凹
部２７と各左操舵用凹部２８とは周方向に交互に配置さ
れ、各圧油供給用凹部２９と各圧油排出用凹部３０とは
周方向に交互に配置される。各右操舵用凹部２７は、第
１バルブ部材２４に形成された第１流路３１およびバル
ブハウジング１０ａに形成された第１ポート３２を介
し、図１に示すように油圧シリンダ１８の一方の油室２
１に通じる。各左操舵用凹部２８は、第１バルブ部材２
４に形成された第２流路３３およびバルブハウジング１
０ａに形成された第２ポート３４を介し、油圧シリンダ
１８の他方の油室２２に通じる。各圧油供給用凹部２９
は、第１バルブ部材２４に形成された第３流路３５およ
びバルブハウジング１０ａに形成された入口ポート３６
を介し、図１に示すようにポンプ３７に通じる。そのポ
ンプ３７は、モータ（電動アクチュエータ）５０により
駆動され、例えば、回転速度に応じた流量の圧油を吐出
するベーンポンプにより構成できる。各圧油排出用凹部
３０は、第２バルブ部材２５に形成された第１排出路３
８、入力軸２とトーションバー３の内外周間の通路４
７、図１に示す入力軸２に形成された第２排出路３９、
及びバルブハウジング１０ａに形成された排出ポート４
０を介して、タンク４１に通じる。これにより、そのポ
ンプ３７、タンク４１、及び油圧シリンダ１８の各油室
２１、２２は、第１バルブ部材２４と第２バルブ部材２
５の内外周間の弁間流路４２を通じ連通する。その弁間
流路４２における第１バルブ部材側凹部と第２バルブ部
材側凹部の間は、両バルブ部材２４、２５の相対回転に
より開度が変化する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとされ、その
絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度変化により油圧シリンダ１
８に作用する油圧が制御される。

【００１７】図２は、操舵が行なわれていない舵角中点
での両バルブ部材２４、２５の相対位置を示しており、
この状態においては各圧油供給用凹部２９と各圧油排出
用凹部３０とが全絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを介し連通する
ため、ポンプ３７から供給された圧油は直接タンク４１
へ還流し操舵補助力は発生せず、そのため、ポンプ３７
を操舵補助に必要な操舵補助速度で駆動する必要はな
い。舵角中点から右方へ操舵すると、操舵トルクに応じ
トーションバー３は捩じれ、両バルブ部材２４、２５は
相対回転する。その結果、各右操舵用凹部２７と各圧油
供給用凹部２９との間の絞り部Ａの開度および各左操舵
用凹部２８と各圧油排出用凹部３０との間の絞り部Ｂの
開度が大きくなり、各左操舵用凹部２８と各圧油供給用
凹部２９との間の絞り部Ｃの開度および各右操舵用凹部
２７と各圧油排出用凹部３０との間の絞り部Ｄの開度が
小さくなる。これにより、ポンプ３７から油圧シリンダ
１８の一方の油室２１へ圧油が供給され、油圧シリンダ
１８の他方の油室２２からタンク４１へ圧油が還流さ
れ、車両の右方への操舵補助力がラック８に作用する。
舵角中点から左方へ操舵すると、各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄの開度は右方へ操舵した場合と逆に変化するので、車
両の左方への操舵補助力がラック８に作用する。

【００１８】図１に示すように、ステアリングホイール
Ｈの操舵角度を検出する舵角センサ５１と、車速センサ
５３とが、コンピュータにより主構成される制御回路５
２に接続されている。その制御回路５２に、前記モータ
５０の駆動回路６１と電流制限回路６２が接続されてい
る。その駆動回路６１は、その電流制限回路６２を介し
てモータ駆動電源６３に接続されている。その電源６３
として車載バッテリーが用いられる。

【００１９】その駆動回路６１はパワートランジスタと
して機能するＦＥＴを有する。そのＦＥＴは、制御回路
５２から操舵補助信号あるいは待機信号がゲート電圧と
して印加されることで、その電源６３から電流制限回路
６２を介してモータ５０にドレイン電圧が印加される。

【００２０】その舵角センサ５１は、ステアリングホイ
ールＨの回転角度に応じた信号を制御回路５２に送るも
ので、例えばロータリーエンコーダによりステアリング
ホイールＨの回転角度に応じたパルス信号を制御回路５
２に送るものや、ポテンショメータを介して得られるス
テアリングホイールＨの回転角度に応じた電気信号を、
Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換して制御回路５
２に送るものにより構成できる。

【００２１】なお、操舵角度は舵角中点を基準とする角
度であるので、ロータリーエンコーダ等によってステア
リングホイールＨの回転角度に応じたパルス信号から操
舵角度を検知する場合は、制御回路５２により舵角中点
の決定を行ない、その決定を行なうまではポンプ３７を
常に操舵補助速度で駆動する。そのような舵角中点の決
定のため、例えば特開平２‐１９７４６５号公報に開示
されているように、操舵トルクは舵角中点において小さ
くなることを利用し、操舵トルクを検出するセンサを設
け、操舵トルクが設定値よりも小さくなる時を舵角中点
と決定することができる。また、特公平６‐４３１８８
号公報に開示されているように、検出されるセンサから
のパルス信号の出現頻度の統計的分布は舵角中点におい
て最大になるような正規分布になることを利用し、その
パルス信号の出現頻度の統計的分布に基づき舵角中点を
決定してもよく、その決定手段は特に限定されない。ま
た、ポテンショメータを介して得られるステアリングホ
イールＨの回転角度に応じた電気信号から操舵角度を検
知する場合は、パワーステアリング装置の組み立て時に
舵角中点に対応する電気信号の基準値を設定すること
で、その基準値からの変化に応じて操舵角度を検知でき
る。

【００２２】その制御回路５２は、モータ５０の制御プ
ログラムを記憶し、その制御プログラムに従ってモータ
５０を制御する。例えば、その制御プログラムの一部と
して、予め設定した基準操舵角度を記憶する。その基準
操舵角度は、例えば、ステアリングホイールＨの舵角中
点からの遊び角度とされる。また、舵角センサ５１によ
って検知されるステアリングホイールＨの操舵角度を時
系列に読み込む。その読み込んだ操舵角度が基準操舵角
度以上の条件を満たした場合は、操舵補助条件を充足し
たと判断し、操舵補助信号を駆動回路６１に出力し、モ
ータ５０を操舵補助信号に応じた電圧で駆動し、ポンプ
３７を待機速度から操舵補助速度まで増速する。また、
車速センサ５３により検知される車速に応じ、その操舵
補助信号を変化させ、低車速では操舵補助力が大きくな
るようにモータ５０の駆動電圧を大きくして車両の旋回
性能を向上し、高車速では操舵補助力が小さくなるよう
にモータ５０の駆動電圧を小さくして車両の走行安定性
を向上している。その読み込んだ操舵角度が基準操舵角
度未満になった後に所定時間が経過した場合は、操舵補
助解除条件を充足したと判断し、待機信号を駆動回路６
１に出力し、モータ５０を待機信号に応じた電圧で駆動
し、ポンプ３７を操舵補助速度から待機速度まで減速す
る。その所定時間は、無駄なポンプ３７の増速を可及的
に少なくできるように経験的に判断して設定できる。

【００２３】そのモータ５０を流れる電流に対応する駆
動回路６１のＦＥＴを流れる電流は制御回路５２に入力
される。制御回路５２は、そのＦＥＴを流れる電流値と
予め定めた制限値とを比較する。

【００２４】その制限値は、図３において１点鎖線で示
すように、その操舵補助条件の充足によるモータ５０の
増速開始時点ｔ１において最大値Ｉｂとされ、時間の経
過に従い漸次小さくなり、その増速開始時点ｔ１から設
定時間が経過した時点ｔ３において最小値Ｉａとされ
る。また、その増速開始時点ｔ１の前、および増速開始
時点ｔ１から設定時間が経過した時点ｔ３より後におい
ては、その最小値Ｉａとされる。

【００２５】そのＦＥＴを流れる電流値が制限値以下の
場合、その電流は何ら制限されない。

【００２６】そのＦＥＴを流れる電流値が制限値を超え
る場合、制御回路５２は電流制限回路６２に、その電流
値と制限値との差に応じた電流制限信号を出力する。

【００２７】電流制限回路６２は、電源６３に直列に接
続される可変抵抗素子を有し、その可変抵抗素子の抵抗
値を電流制限信号に応じ変化させ、そのＦＥＴを流れる
電流を制限値にする。これにより、モータ５０を流れる
電流は制限値以下に制限され、その制限値は、その操舵
補助条件の充足によるモータ５０の増速開始時点ｔ１か
ら設定時間の経過時点ｔ３までの操舵補助初期におい
て、その操舵補助初期の前後よりも大きくされる。すな
わち、図３における実線Ｂは、そのモータ５０を流れる
電流と時間との関係を示し、その電流は、その増速開始
時点ｔ１において待機速度に対応する値Ｉｏから最大値
Ｉｍａｘになり、モータ５０の増速に従って漸次減少
し、モータ５０の速度が操舵補助速度に対応する値とな
った時点ｔ２で定常状態となる。そのモータ５０を流れ
る電流の最大値Ｉｍａｘが制限値の最大値Ｉｂ以下で、
定常状態となるまでの間に制限値を超えないように、そ
の制限値の最大値Ｉｂおよび増速開始時点ｔ１から設定
時間の経過時点ｔ３までの時間が定められている。

【００２８】上記構成によれば、操舵補助初期において
モータ５０に流れる電流の制限が緩和されるので、その
モータ５０により駆動されるポンプ３７が待機速度から
操舵補助速度になるまでの時間が短くなる。しかも、そ
の電流の制限が緩和される時間は、モータ５０の増速開
始時点ｔ１から設定時間の経過時点ｔ３までに限定され
ているので、その駆動回路６１のＦＥＴや他の素子が破
損するおそれもない。これにより、操舵補助に遅れが生
じるのを防止し、操舵フィーリングを向上できる。

【００２９】図４は第１変形例を示す。上記実施形態と
の相違は、モータ５０を流れる電流の制限値は、１点鎖
線で示すように、その操舵補助条件の充足によるモータ
５０の増速開始時点ｔ１から設定時間が経過した時点ｔ
３までの操舵補助初期において最大値Ｉｂとされる。ま
た、その増速開始時点ｔ１の前、および増速開始時点ｔ
１から設定時間が経過した時点ｔ３より後において最小
値Ｉａとなる。

【００３０】図５は第２変形例を示す。上記実施形態と
の相違は、モータ５０を流れる電流の制限が、操舵補助
条件の充足によるモータ５０の増速開始時点ｔ１から設
定時間が経過した時点ｔ３までの操舵補助初期において
解除される点にある。

【００３１】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではない。例えば、操舵補助条件や操舵補助解除条
件は特に限定されず、操舵角速度が設定値を超える場合
や方向指示器が作動した場合に操舵補助条件が充足され
るものとしたり、操舵角速度が設定時間だけ設定値以下
の時に操舵補助解除条件が充足されるものとすることが
できる。また、上記実施形態では、本発明をラックピニ
オン式パワーステアリング装置に適用したが、ボールス
クリュー式パワーステアリング装置にも適用できる。ま
た、電動アクチュエータとしては、ブラシ付モータ、ブ
ラシレスモータ、その他の方式のモータいずれも本発明
に適用できる。また、ポンプが停止状態つまり速度が零
の場合を待機速度とした場合も本発明に含まれる。ま
た、電流制限は、電動アクチュエータ全体を流れる電流
値に基づいてもよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、電動アクチュエータに
より駆動されるポンプからの圧油によって操舵補助力を
発生させる油圧アクチュエータを備えるパワーステアリ
ング装置において、その電動アクチュエータの駆動回路
の構成素子を破損させることなく、操舵補助に遅れが生
じるのを防止し、操舵フィーリングを向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のパワーステアリング装置の
縦断面図

【図２】図１のＩＩ‐ＩＩ線断面図

【図３】本発明の実施形態のパワーステアリング装置の
モータを流れる電流と時間との関係を示す図

【図４】第１変形例のパワーステアリング装置のモータ
を流れる電流と時間との関係を示す図

【図５】第２変形例のパワーステアリング装置のモータ
を流れる電流と時間との関係を示す図

【図６】従来のパワーステアリング装置の電動アクチュ
エータを流れる電流と時間との関係を示す図

【符号の説明】

１ パワーステアリング装置 １８ 油圧シリンダ（油圧アクチュエータ） ３７ ポンプ ５０ モータ（電動アクチュエータ） ５１ 舵角センサ ５２ 制御回路 ５３ 車速センサ ６１ 駆動回路 ６２ 電流制限回路 ６３ 電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動アクチュエータにより駆動されるポ
   ンプからの圧油によって操舵補助力を発生させる油圧ア
   クチュエータと、 そのポンプを電動アクチュエータにより操舵補助条件の
   充足時に操舵補助速度に増速すると共に操舵補助解除条
   件の充足時に待機速度に減速する手段と、 その電動アクチュエータを流れる電流を制限値以下に制
   限する手段とを備えるパワーステアリング装置におい
   て、 その制限値は、その操舵補助条件の充足による電動アク
   チュエータの増速開始時点から設定時間の経過時点まで
   の操舵補助初期において、その操舵補助初期の前後より
   も大きくされることを特徴とするパワーステアリング装
   置。
2. 【請求項２】 電動アクチュエータにより駆動されるポ
   ンプからの圧油によって操舵補助力を発生させる油圧ア
   クチュエータと、 そのポンプを電動アクチュエータにより操舵補助条件の
   充足時に操舵補助速度に増速すると共に操舵補助解除条
   件の充足時に待機速度に減速する手段と、 その電動アクチュエータを流れる電流を制限値以下に制
   限する手段とを備えるパワーステアリング装置におい
   て、 その制限は、その操舵補助条件の充足による電動アクチ
   ュエータの増速開始時点から設定時間の経過時点までの
   操舵補助初期において、解除されることを特徴とするパ
   ワーステアリング装置。