JPH11334633A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高速走行時における車両の安定性を向上できる
パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】電動モータにより駆動されるポンプの発生
油圧によって、操舵補助力が発生される。舵角変化に応
じた数のパルスを発生する舵角センサの出力パルス数が
起動パルス数Ｎに達すると、電動モータが起動される
（Ｓ３）。高速走行状態において（Ｓ２）、車両のふら
つきが観測されると（Ｓ６）、起動パルス数Ｎが１だけ
増加させられる（Ｓ９）。車両のふらつきが観測された
ときに電動モータが回転中であれば、電動モータが停止
される（Ｓ８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータにより
駆動されるポンプの発生油圧によりステアリング機構に
操舵補助力を与えるパワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ステアリング機構に結合され
たパワーシリンダにオイルポンプからの作動油を供給す
ることによって、ステアリングホイールの操作を補助す
るパワーステアリング装置が用いられている。オイルポ
ンプは、電動モータによって駆動され、その回転数に応
じた操舵補助力がパワーシリンダから発生される。ステ
アリングが切り込まれていない状態では操舵補助力を要
しないから、ステアリングが舵角中点近傍にある直進操
舵状態においては、電動モータを停止させ、一定値以上
の舵角変化が検出されたことに応答して電動モータを起
動するようにして、いわゆるストップ・アンド・ゴー制
御が行われている。

【０００３】また、車速が大きいほど操舵補助の必要性
が少なくなることから、高速走行時には大きな舵角変化
が検出されたことに応答してモータを起動し、低速走行
時および停止時にはわずかな舵角変化に応答してモータ
を起動するように、いわゆる車速感応制御が行われる場
合もある。これにより、とくに、低速走行時におけるキ
ャッチアップ（引っかかり感）が低減され、同時に省エ
ネルギー性も向上できる。

【０００４】舵角変化は、一定の舵角変化が生じる度に
パルス信号を発生する舵角センサによって検出される。
パワーステアリング装置の電子制御ユニットは、舵角セ
ンサが出力するパルス数が、車速に応じて定められた所
定のしきい値に達すると、モータを起動する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、高速走行時
（たとえば８０km/h以上）において、横風の影響で車体
がふられた場合には、ステアリングが運転者の意志とは
無関係に操舵されることになり、このときの舵角変化が
一定値以上であれば、モータが起動されることになる。
これにより、ステアリング機構に操舵補助力が与えられ
るため、場合によっては、横風の影響による操舵方向へ
のさらなる操舵がなされ、車両の安定性が損なわれるお
それがある。

【０００６】そこで、この発明の目的は、上述の技術的
課題を解決し、とくに高速走行時における車両の安定性
を向上できるパワーステアリング装置を提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、車両に搭
載されて用いられ、電動モータにより駆動されるポンプ
の発生油圧によって、ステアリング機構に与えるべき操
舵補助力を発生させるパワーステアリング装置であっ
て、所定の起動条件が満たされたことに応答して上記電
動モータを起動するモータ起動制御手段（３０，Ｓ３，
Ｓ４）と、ステアリング機構の舵角を検出する舵角検出
手段（１１）と、車速を検出する車速検出手段（１２）
と、この車速検出手段によって検出される車速が所定値
以上である状態において、上記舵角検出手段によって検
出される舵角の変化が、車両がふられている状態に対応
するように定められた所定の条件を満たす場合に、車両
がふられていると識別する識別手段（Ｓ２，Ｓ５，Ｓ
６）と、この識別手段によって、車両がふられていると
識別された場合に、上記モータ起動制御手段における上
記起動条件を変更する起動条件変更手段（Ｓ９）とを含
むことを特徴とするパワーステアリング装置である。

【０００８】なお、括弧内は、後述の実施形態における
対応構成要素等を表す。以下、この項において同じであ
る。

【０００９】この構成によれば、高速走行時において、
舵角変化が予め定める所定の条件を満たした場合に、横
風の影響等により車両がふられていることを識別でき
る。そして、この場合には、電動モータを起動する際の
起動条件が変更される。こうして、車両がふられている
場合に適切な起動条件を設定できるから、高速走行時に
おける車両の安定性を高めることができる。

【００１０】なお、起動条件は、起動感度が低くなるよ
うな条件、すなわち、電動モータが起動されにくい条件
へと変更されることが好ましい。

【００１１】また、上記起動条件は、舵角変化量が所定
の起動しきい値に達することを条件の１つとして含むこ
とが好ましい。この場合に、起動条件の変更は、起動し
きい値を増加させることを含むことが好ましい。

【００１２】さらに、上記パワーステアリング装置は、
高速走行時において車両がふられていると識別された場
合に、電動モータが駆動されていれば、この電動モータ
の回転を停止する手段（Ｓ８）を含むことが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００１４】図１は、この発明の一実施形態に係るパワ
ーステアリング装置の基本的な構成を示す概念図であ
る。このパワーステアリング装置は、車両のステアリン
グ機構１に関連して設けられ、このステアリング機構１
に操舵補助力を与えるためのものである。

【００１５】ステアリング機構１は、運転者によって操
作されるステアリングホイール２と、このステアリング
ホイール２に連結されたステアリング軸３と、ステアリ
ング軸３の先端部に設けられたピニオンギア４と、この
ピニオンギア４に噛合するラックギア部５ａを有し、車
両の左右方向に延びたラック軸５とを有している。ラッ
ク軸５の両端にはタイロッド６がそれぞれ結合されてお
り、このタイロッド６は、それぞれ、操舵輪としての前
左右輪ＦＬ，ＦＲを支持するナックルアーム７に結合さ
れている。ナックルアーム７は、キングピン８まわりに
回動自在に設けられている。

【００１６】この構成により、ステアリングホイール２
が操作されてステアリング軸３が回転されると、この回
転がピニオンギア４およびラック軸５によって車両の左
右方向に沿う直線運動に変換される。この直線運動は、
ナックルアーム７のキングピン８まわりの回動に変換さ
れ、これによって、前左右輪ＦＬ，ＦＲの転舵が達成さ
れる。

【００１７】ステアリング軸３の途中部には、ステアリ
ングホイール２に加えられた操舵トルクの方向および大
きさに応じてねじれを生じるトーションバー９と、この
トーションバー９のねじれの方向および大きさに応じて
開度が変化する油圧制御弁２３とが介装されている。こ
の油圧制御弁２３は、ステアリング機構１に操舵補助力
を与えるパワーシリンダ２０に接続されている。パワー
シリンダ２０は、ラック軸５に一体的に設けられたピス
トン２１と、このピストン２１によって区画された一対
のシリンダ室２０ａ，２０ｂとを有しており、シリンダ
室２０ａ，２０ｂは、それぞれ、オイル供給／帰還路２
２ａ，２２ｂを介して、油圧制御弁２３に接続されてい
る。

【００１８】油圧制御弁２３は、さらに、リザーバタン
ク２５およびオイルポンプ２６を通るオイル循環路２４
の途中部に介装されている。オイルポンプ２６は、モー
タ２７によって駆動され、リザーバタンク２５に貯留さ
れている作動油をくみ出して油圧制御弁２３に供給す
る。余剰分の作動油は、油圧制御弁２３からオイル循環
路２４を介してリザーバタンク２５に帰還される。

【００１９】油圧制御弁２３は、トーションバー９に一
方方向のねじれが加わった場合には、オイル供給／帰還
路２２ａ，２２ｂのうちの一方を介してパワーシリンダ
２０のシリンダ室２０ａ，２０ｂのうちの一方に作動油
を供給する。また、トーションバー９に他方方向のねじ
れが加えられた場合には、オイル供給／帰還路２２ａ，
２２ｂのうちの他方を介してシリンダ室２０ａ，２０ｂ
のうちの他方に作動油を供給する。トーションバー９に
ねじれがほとんど加わっていない場合には、油圧制御弁
２３は、いわば平衡状態となり、作動油はパワーシリン
ダ２０に供給されることなく、オイル循環路２４を循環
する。

【００２０】パワーシリンダ２０のいずれかのシリンダ
室に作動油が供給されると、ピストン２１が車幅方向に
沿って移動する。これにより、ラック軸５に操舵補助力
が作用することになる。

【００２１】操舵補助力の大きさは、オイルポンプ２６
を作動させる電動モータ２７への印加電圧を制御するこ
とによって調整される。モータ２７は、電子制御ユニッ
ト３０によって制御されるようになっている。この電子
制御ユニット３０は、ステアリングホイール２の舵角を
検出する舵角センサ１１の出力信号と、車両の速さを検
出する車速センサ１２の出力信号と、トーションバー９
に加えられたトルクの方向および大きさを検出するトル
クセンサ１３の出力信号とに基づいて、モータ２７への
印加電圧を定める。これによって、舵角、車速および操
舵トルクに応じた操舵補助力がステアリング機構１に与
えられることになる。車速センサ１２は、車両の速度を
直接的に検出するものでもよく、また、車輪に関連して
設けられた車輪速センサの出力パルスに基づいて車両の
速度を計算により求めるものであってもよい。

【００２２】電子制御ユニット３０は、ＣＰＵ３１、Ｃ
ＰＵ３１のワークエリアなどを提供するＲＡＭ３２、お
よびＣＰＵ３１の動作プログラムなどを記憶したＲＯＭ
３３と、これらを相互接続するバス３４とを有してい
る。

【００２３】ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３３に記憶された動
作プログラムに従って動作し、舵角、車速および操舵ト
ルクに対応した適切な操舵補助力がステアリング機構１
に与えられるようにモータ２７への印加電圧を制御す
る。

【００２４】舵角センサ１１は、この実施形態において
は、転舵方向の検出が可能な２層式舵角センサである。
したがって、舵角中点（直進走行時の舵角）をまたがっ
て左右に転舵された場合には、舵角センサ１１の出力信
号に基づいて、そのことを検出することができる。

【００２５】また、舵角センサ１１は、舵角が一定量だ
け変化する度にパルス信号を出力するものであり、電子
制御ユニット３０は、舵角センサ１１の出力パルス数を
計数することによって、舵角変化量を測定する。そし
て、電子制御ユニット３０は、舵角センサ１１の出力パ
ルス数が所定の起動しきい値（起動パルス数）に達する
と、電動モータ２７を起動する。

【００２６】ただし、電子制御ユニット３０は、舵角セ
ンサ１１の出力パルス数をアップダウンカウンタで計数
し、たとえば、右方向への転舵に対しては出力パルス数
をアップカウントし、左方向への転舵に対しては、出力
パルス数をダウンカウントする。そして、この出力パル
ス数の絶対値が起動パルス数に達すると、モータ２７を
起動する。

【００２７】以下の説明において、「出力パルス数」と
は、出力パルス数の絶対値を意味するものとする。

【００２８】図２は、たとえば、毎時８０ｋｍ以上の高
速走行時におけるモータ２７の起動制御に関連する電子
制御ユニット３０の動作を説明するためのフローチャー
トである。まず、モータ起動条件がセットされる（ステ
ップＳ１）。具体的には、起動パルスＮに初期値ｉがセ
ットされる。すなわち、このモータ起動条件は、ステア
リングホイール２が操作されて、舵角センサ１１の出力
パルス数がＮパルスを超えると、モータ２７を起動する
条件である。

【００２９】次に、電子制御ユニット３０は、車速セン
サ１２の出力を参照して、高速走行中かどうか（すなわ
ち、車速が８０km/h以上かどうか）を判断する。高速走
行中でなければ、初期値ｉに設定された起動パルス数Ｎ
に基づいて、モータ２７の起動制御を行う。すなわち、
舵角センサ１１の出力パルス数が起動パルス数Ｎ（＝
ｉ）を超えれば（ステップＳ３）、モータ２７を起動す
る（ステップＳ４）。また、舵角センサ１１の出力パル
ス数が起動パルス数Ｎを超えなければ、モータ２７の起
動は行わない（ステップＳ３）。

【００３０】一方、高速走行中である場合には（ステッ
プＳ２）、電子制御ユニット３０は、舵角センサ１１の
出力パルスに基づき、舵角変化の挙動を監視する（ステ
ップＳ５）。この監視結果に基づき、電子制御ユニット
３０は、車両の横方向のふらつきがあるかどうかを判断
する（ステップＳ６）。具体的には、一定時間（たとえ
ば、２秒）内において、舵角中点を跨る大きな舵角変化
（たとえば、±６度。たとえば、舵角センサ１１の出力
パルスで±２パルスに対応。）が生じたかどうかに基づ
き、車両のふらつきがあるかどうかが判断される。

【００３１】車両が横風の影響を受けてふられる場合に
は、舵角中点を跨る左右への大きな舵角変化が短時間に
現れる。これに対して、車両が安定して直進走行してい
る場合には、舵角変化は小さく、また、舵角中点を超え
ての舵角変化が生じる周期は比較的長い。そこで、短時
間における舵角中点を超えての大きな舵角変化を検出す
ることにより、車両が横風の影響等でふられていること
を識別できる。

【００３２】ステップＳ６において、車両のふらつきが
ないと判断されれば、ステップＳ３からの処理が行われ
る。すなわち、初期値ｉに設定された起動パルス数Ｎに
基づいて、モータ２７の起動制御が行われる。

【００３３】一方、ステップＳ６において、車両のふら
つきがあると判断されると、モータ２７が停止している
か否かがさらに判断される（ステップＳ７）。もしも、
モータ２７が駆動されていれば、モータ２７を停止し
（ステップＳ８）、操舵補助力の発生を停止させる。こ
れにより、横風によって車両がふられたときにステアリ
ングが操舵されたとしても、この操舵方向への操舵補助
力が発生されることがないので、車両を安定走行状態へ
とすみやかに復帰させることができる。なお、ステップ
Ｓ８の後は、ステップＳ１からの処理が行われる。

【００３４】一方、ステップＳ７において、モータ２７
が停止していると判断された場合には、起動パルス数Ｎ
を初期値ｉよりもたとえば１だけ大きな値に再設定し
（ステップＳ９）、ステップＳ３からの処理が行われ
る。したがって、舵角センサ１１からｉ＋１個を超える
パルスが出力されなければ、モータ２７が起動されるこ
とはない。すなわち、モータ起動条件が、より大きな舵
角変化を条件にモータ２７が起動されるように、より厳
しい条件へと変更される。これにより、モータ２７が容
易には起動されなくなるから、車両がふられることによ
って、運転者の意志に無関係な操舵が生じたとしても、
操舵補助力が発生することがない。

【００３５】なお、モータ２７が起動された後には、一
定の条件（たとえば、舵角がステアリングホイール２の
遊び角の範囲内である状態が一定時間継続するなどの条
件）が満たされれば、モータ２７が停止されることにな
る。そして、モータ２７が停止した後には、ステップＳ
１からの処理が繰り返し行われる。

【００３６】以上のようにこの実施形態によれば、車両
が横風等によりふられた場合には、モータ２７を停止す
るか、または、モータ２７の起動条件を厳しい条件に変
更するようにしている。これにより、高速走行時におい
て横風の影響を受けても、ステアリングを大きくとられ
るおそれがなく、車両の安定性を向上することができ
る。

【００３７】この発明の実施形態の説明は、以上のとお
りであるが、この発明は他の形態でも実施することがで
きる。たとえば、上述の実施形態では、高速走行時にお
いて車両がふらついており、しかもモータ２７が停止し
ている場合に、起動パルス数Ｎを１だけ増加するように
しているが、２以上増加するようにしてもよい。

【００３８】また、上述の実施形態では、舵角変化が起
動しきい値に達することを起動条件の一例として説明し
たが、操舵速度やトルクの大小などの他の物理量が一定
の条件を満たすことを起動条件としてもよい。いずれの
場合にも、高速走行時において車両がふられている場合
に、モータ２７の起動条件を起動感度が低くなるような
条件に変更するようにすればよい。

【００３９】その他、特許請求の範囲に記載された事項
の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係るパワーステアリン
グ装置の基本的な構成を示す概念図である。

【図２】高速走行時における電動モータの起動に関連す
る電子制御ユニットの動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【符号の説明】 １ ステアリング機構 １１ 舵角センサ １２ 車速センサ １３ トルクセンサ ２０ パワーシリンダ ２６ オイルポンプ ２７ 電動モータ ３０ 電子制御ユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両に搭載されて用いられ、電動モータに
   より駆動されるポンプの発生油圧によって、ステアリン
   グ機構に与えるべき操舵補助力を発生させるパワーステ
   アリング装置であって、 所定の起動条件が満たされたことに応答して上記電動モ
   ータを起動するモータ起動制御手段と、 ステアリング機構の舵角を検出する舵角検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 この車速検出手段によって検出される車速が所定値以上
   である状態において、上記舵角検出手段によって検出さ
   れる舵角の変化が、車両がふられている状態に対応する
   ように定められた所定の条件を満たす場合に、車両がふ
   られていると識別する識別手段と、 この識別手段によって、車両がふられていると識別され
   た場合に、上記モータ起動制御手段における上記起動条
   件を変更する起動条件変更手段とを含むことを特徴とす
   るパワーステアリング装置。