JPS62299479A - 動力舵取装置の操舵力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車速、操舵角、横加速度、山道走行か市街地
走行か等の自動車の走行状態に応じてアシスト力を電子
制御装置により制御して操舵力を変化させるようにした
動力舵取装置の操舵力制御装置に関する。

〔従来技術〕

この種の動力舵取装置においては、自動車の走行状態を
センサにより直接検出し、あるいはセンサの検出値より
演算して判定し、此等の出力に基づいて演算して求めた
制御電流を、入力トルクに対する出力トルクの値を制御
する電磁制御弁に入力して操舵力を制御している〆。し
かしながら、このようなものにおいては、通常は実際の
出力トルクを検出していないため、電磁制御弁に演算さ
れた値の制御電流を印加しても入力トルクと出力トルク
の間の特性を特徴とする特性のとおりに制御できる保証
はなく、何等かの外乱により目標特性との間でずれを生
じた場合にはこれを補正することができず、系の安定性
に乏しい問題がある。

これに対し、出願人が先に提案した特開昭５８−１２８
６６号の技術においては、動力舵取装置の入力トルクと
出力トルクを検出し、この両者の間の特性が、自動車の
走行状態に応じて予め設定された目標特性と一致するよ
うに電磁制御弁への印加電流をフィードバック制御して
、上記問題を解決している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、特開昭５８−１２８６６号公報の技術に
おいては、入力トルク及び出力トルクを検出するために
２個のトルクセンサを必要とするので装置の構造が複雑
となり高価になるという問題がある。本発明は、動力舵
取装置の出力トルクは自動車の走行状態に応じてほぼ一
義的に定まることに着目して出力トルクセンサを省略し
、上記問題を解決しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

このために、第１の発明による動力舵取装置の操舵力制
御装置は、第１図に示す如く、出力軸２１に接続されて
同出力軸の出力トルクを増大させるパワシリンダ１２と
、このパワシリンダと作動流体を供給する供給ポンプ１
５の間に設けられ操舵ハンドル４６に接続された入力軸
２０に加えられる入力トルクに応じて作動して前記バッ
ジリンダ１２の両室への作動流体の給排を制御するサー
ボ弁１１と、前記供給ポンプ１５とパワシリンダ１２の
間の流体通路に接続され印加される制御電流に応じて開
度が変化して前記入力トルクに対する出力トルクの値を
制御する電磁制御弁３０を備えてなる動力舵取装置の操
舵力制御装置において、車速、操舵角等の自動車の走行
状態を示す情報値を検出する情報値検出手段１と、前記
入力トルクを検出する入力トルク検出手段２と、予め実
測された前記情報値に対する出力トルクの特性を記憶す
る第１記憶手段３と、前記情報値毎に対応して予め設定
された各前記入力トルクと出力トルクの間の目標特性を
記憶する第２記憶手段４と、前記情報値検出手段１によ
り検出された情報値を入力してその値に応じた出力トル
クの実測値を前記第１記憶手段３から演算する第１演算
手段５と、この第１演算手段により演算された出力トル
クの実測値と前記情報値検出手段１により検出された情
報値を入力してそれらの値に応じた入力トルクの目標値
を前記第２記憶手段４から演算する第２演算手段６と、
この第２演算手段により演算された入力トルクの目標値
と前記入力トルク検出手段２により検出された入力トル
クを入力して両者の値が互いに接近する方向に向けて前
記電磁制御弁３０に印加する制御電流を変化させる第１
制御手段７を備えたことを特徴とするものである。

また、第２の発明による動力舵取装置の操舵力制御装置
は、第８図に示す如く、第１の発明における第２演算手
段６及び第１制御手段７を除き、その代りに前記入力ト
ルク検出手段２により検出された入力トルクと前記情報
値検出手段１により検出された情報値を入力してそれら
値に応じた出力トルクの目標値を前記第２記憶手段４か
ら演算する第３演算手段８と、この第３演算手段により
演算された出力トルクの目標値と前記第１演算手段５に
より演算された出力トルクの実測値を入力して両者の値
が互いに接近する方向に向けて前記電磁制御弁３０に印
加する制御電流を変化させる第２制御手段９を備えたも
のである。

〔作用〕

第１の発明においては、先ず、第１演算手段５は情報値
検出手段１により検出された自動車の走行状態を示す情
報値を入力し、その値に対応する出力トルクを第１記憶
手段３から演算して出力トルクの実測値と推定する。次
いで、第２演算手段６はこのようにして演算された出力
トルクの実測値と情報値検出手段１からの前記情報値を
入力し、此等の値に対応する入力トルクの目標値を第２
記憶手段４から演算する。第１制御手段７はこのように
して演算された入力トルクの目標値と入力トルク検出手
段２により検出された入力トルクを入力し、これに基づ
いて電磁制御弁３０に印加する制御電流を変化させて、
検出された入力トルクと入力トルクの目標値が互いに近
付くように電磁制御弁３０の開度を変化させる。これに
より入力トルクと出力トルクの間の特性は走行状態を示
す情報値に対応して予め設定された両者の間の目標特性
に近付くようにフィードバック制御される。

第２の発明においては、第３演算手段８は入力トルクの
検出手Ｙ１２からの入力トルクと情報値検出手段１から
の情報値を入力し、此等の値に対応する出力トルクの目
標値を第２記憶手段４から演算する。第２制御手段９は
このようにして演算された出力トルクの目標値と前記同
様に第１演算手段５により演算された出力トルクの実測
値を入力し、出力トルクの実測値と出力トルクの目標値
が互いに近付くように電磁制御弁３０に印加する制御電
流を変化させる。これにより、第１の発明の場合と同様
に、入力トルクと出力トルクの間の特性は走行状態を示
す情報値に対応して予め設定された両者の間の目標特性
に近付くようにフィードバック制御される。従って、何
れの発明においても外乱等により影響されることがなく
、走行状態に応じた最適な操舵力制御を行うことができ
る。

〔発明の効果〕

上述の如く、上記両発明においては、外乱等に影響され
ることなく走行状態に応じた最適な操舵力制御を行うこ
とができるのに加え、入力トルクと出力トルクの間の目
標特性から入力トルクまたは出力トルクの目標値を演算
するのに必要な走行状態を示す情報値を利用して出力ト
ルクの実測値を演算により推定しているので、従来は必
要とした出力トルクセンサを省略することができ、これ
によりこの種の動力舵取装置の構造を簡略化して製造コ
ストを低下させることができる。

〔実施例〕

（１）第１の発明の実施例 第２図〜第７図は、第１の発明の一実施例を示す。

第１図及び第２図において、動力舵取装置１０は、入力
軸２０及びハンドル軸４７を介して操舵ハンドル４６と
連結されたサーボ弁１１と、出力軸２１より回路のリン
ク機構を介して前車輪に連結されたパワシリンダ１２と
、サーボ弁１１に連結された反力機構１３により構成さ
れている。

自動車エンジンにより駆動されるベーンポンプ等の供給
ポンプ１５にはバイパス弁１日が内蔵され、これにより
一定流ｉＱの作動流体が、吐出通路１７を経て、動力舵
取装置１０に内蔵された分流弁１４に供給されるように
なっている。分流弁１４は、前記一定流量Ｑの作動流体
を、サーボ弁通路１７ａ及び反力制御通路１７ｂへそれ
ぞれ一定流量Ｑ１及びＱ２ずつ分配するものである。サ
ーボ弁通路１７ａはサーボ弁１１を介してパワシリンダ
１２に接続され、また反力制御通路１７ｂには反力機構
１３及び電磁制御弁３０が接続されている。

サーボ弁１１は公知のロータリー形のもので、パワシリ
ンダ１２と供給ポンプ１５との間に設けられ、操舵ハン
ドル４６よりハンドル軸４７を経て出力軸２０に加えら
れる入力トルクに応じて作動じ、パワシリンダ１２の両
室への作動流体の給排を制御してアシスト力を発生させ
るものであり、これにより増大された出力トルクが出力
軸２１より前車輪に伝達されるよう構成されている。使
用済の作動流体はりザーバ１６に戻され、再びポンプ１
５に吸入される。

反力機構１３は、ロータリー形のサーボ弁１１の出力軸
側に設けられた挿通孔１３ｃに嵌合されたプランジャ１
３ｂと、入力軸側に設けられてプランジ＋１３ｂの先端
と係合する円周方向両側に傾斜した傾斜面１３ｄを主要
構成要素とする公知のものである。そして、ボート１３
ａを介してプランジャ１３ｂの後部に導入される作動流
体の圧力を電磁制御弁３０により変化させて入力軸と出
力軸の間の捩りばね特性を変え、入力トルクに対するサ
ーボ弁１１の作動特性を変えるものである。

第３図に示す如く、電磁制御弁３ｏのパルプ本体３１の
突出部３１ａの先端には中央に絞り穴３２ａを有するユ
ニオン３２が同軸に螺合固定され、絞り穴３２ａを挾ん
で第１ボー）３０ａＱび第２ポー）３０ｂが形成されて
いる。パルプ本体３１に固定されたヨーク３５の内孔に
は弁軸３４を固定したスプール３３が突出部３１ａと同
軸に軸方向摺動可能に支持され、このスプール３３及び
弁軸３４はスプリング３８及び３９を介してバルブ本体
３１とヨーク３５に螺合した調整ねじ３７の間に弾性的
に支持されている。電磁制御弁３０は、通常は弁軸３４
の先端がユニオン３２の絞り穴３２ａから離れて絞り穴
３２ａを全開とし、ソレノイド３６に通電すればその電
流値に応じてスプール３３が左方向に変位して弁軸３４
の先端により絞り穴３２ａの開度を次第に減少させ、遂
には全閉となるようにするものである。この全開状態に
おいては、両ボート３０ａ、３０ｂは細い固定絞り３２
ｂにより連通されている。この電磁制御弁３０はバルブ
本体３１の突出部３１ａを動力舵取装置１０の弁ハウジ
ング等に螺合して取り付けられている。

第２図に示す如く、電子制御装置５０はマイクロプロセ
ッサ（以下単にＣＰＵという）５１と、読出し専用メモ
リ　（以下単にＲＯＭという）５２と、書込み可能メモ
リ　（以下単にＲＡＭという）５３を主要構成要素とし
、このＣＰＵ５１には回路のインターフェイスならびに
ソレノイド駆動回路を介して前記電磁制御弁２３のソレ
ノイド３′６が接続されて、これに印加される電流を制
御するようになっている。またＣＰＵ５１には回路のイ
ンターフェイスを介して操舵角センサ４５及び入力トル
クセンサ４８が接続されている。両センサ４５．４８は
ハンドル軸４７に接続され、操舵角センサ４５は操舵ハ
ンドル４６の操舵角θを検出し、入力トルクセンサ４８
は入力軸２０に伝達される入力トルクＴＭを検出するよ
うになっている。

さらにＣＰＵ５１には回路のインターフェイスを介して
車速センサ４０が接続されている。この車速センサ４０
は、エンジン４１の駆動力を後車輪４６に伝達するトラ
ンスミッション４２の出力軸４３に連結された回転針に
より構成され、この車速センサ４０から発生されるパル
ス信号の周波数により車速Ｖを検出するようになってい
る。

ＲＯＭ５２には、２種類の特性パターンが、特性マツプ
Ａ１　〜ＡＭ及びＢとして記憶されている。

特性マツプＡ１　〜ＡＭは、第４図に図形化して示す如
く、本実施例が通用される自動車について予め実測され
た、車速Ｖ及び操舵角θに応じて出力軸２１に生ずる出
力トルクＴＳの実測値を操舵速度δごとに記憶させたも
のである。この出力トルクＴＳは、自動車毎に車速Ｖ及
び操舵角θに応じてほぼ一義的に定まることが知られて
いる。また、特性マツプＢは、第５図に図形化して示す
如く、車速Ｖ及び壕舵角θ毎に対応して予め定められた
入力軸２０の入力トルクＴＭと出力軸２１の出力トルク
７３０間の目標特性を記憶させたものである。本実施例
においては２種類の特性パターンは特性マツプＡ及びＢ
としてＲＯＭ５２に予め記憶させたが、それぞれ実験式
及び関数式として予め記憶させてもよい。

ＲＯＭ５２には、また、所定の小時間間隔で、ＣＰＵ５
１が、車速センサ４０及び操舵角センサ４５より読込ん
だ車速ｖａ及び操舵角θａに基づいて特性マツプＡから
出力トルクの実測値ＴＳａをサーチすると共に特性マツ
プＢから対応する目標特性Ｂａを選択し、この目標特性
Ｂａから前記実測値ＴＳａに基づいて入力トルクの目標
値ＴＭｏを号−チし、次式により補正電流値Δ■を演算
し、ΔＩ　＝Ｋａ　・（ＴＭｏ　−ＴＭａ　）　　・・
１１）ＴＭａ　：入力トルクセンサ４８から読込んだ入
力トルクの実測値 Ｋａ：実験的に定める定数 前回の印加電流Ｉにこの補正電流値ΔＩを加えて今回の
印加電流値Ｉを演算し、これを電磁制御弁３０のソレノ
イド３６に印加する制御プログラムが記憶されている。

次に、上記第１の発明の実施例の制御動作を、第６図の
フローチャートにより説明する。

自動車のメインスイッチを入れることにより、電子制御
装置５０は各変数をＯまたは所定の初期値に設定する。

印加電流値Ｉの初期値は、入力トルクＴＭに対し出力ト
ルクＴＳが最大となる値、すなわち本実施例においては
０とする。

自動車の走行状態において時々刻々変化する車速Ｖ、操
舵角θ及び入力トルクＴＭは、車速センサ４０．操舵角
センサ４５及び入力トルクセンサ４８により検出されて
それぞれ図略のカウンタに入力される。ＣＰＵ５１は所
定の小時間（倒木ば、０．５秒）毎に割込信号が入力さ
れる都度、前記制御プログラムに基づき処理動作を実行
する。

ＣＰＵ５１は、先ず第６図のフローチャートのステップ
１０１及び１０２においてカウンタに記憶された車速ｖ
ａ及び操舵角θａを読み込み、ステップ１０３において
、ＲＯＭ５２に記憶された特性マツプＢから車速ｖａ及
び操舵角θａに対応する目標特性Ｂａを選択する。続く
ステップ１０４においてＣＰＵ５１は、その操舵速度θ
に応じて第４図に図形化して示す如く、ＲＯＭ５２に記
憶された特性マツプＡ１　〜Ａ、１のいずれかから前記
車速ｖａ及び操舵角θａに基づいて出力トルクＴＳａを
サーチして、これを出力トルクの実測値と推定する。次
いでステップ１０５においてＣＰＵ５１は、ステップ１
０３で選択した目標特性Ｂａから、第７図に図形化して
示す如く、ステップ１０４においてサーチした出力トル
クの実測値ＴＳａに基づいてこれに対応する入力トルク
の目標値ＴＭ。

をサーチする。ＣＰＵ５１は、続くステップ１０６にお
いてカウンタに記憶された入力トルクの実測値ＴＭａを
読込み、次いでステップ１０７において前記式ｆｌ）に
より補正電流値ΔＩを演算する。続くステップ１０８に
おいて、ＣＰＵ５１は前回の印加電流値Ｉにこの補正電
流値ΔＩを加えて今回の印加電流値■を演算し、ステッ
プ１０９において図略のインターフェイス及びソレノイ
ド駆動回路を介して■なる値の印加電流を電磁制御弁３
０のソレノイド３６に印加する出力を行う。これにより
、入力トルクの実測値ＴＭａは目標値ＴＭｏに接近する
方向に変化する。ステップ１０９が終了すれば、ＣＰＵ
５１は第６図のフローチャートによる処理動作の実行を
停止する。

以後、所定の小時間毎に割込信号が出力される都度、Ｃ
ＰＵ５１は第６図のフローチャートによる処理動作を繰
り返して実行し、これにより電磁制御弁３０の開度を変
えて、出力トルクＴＳに対する入力トルクＴＭの値が、
その時の車速ｖａ及び操舵角θａに対応して設定された
目標特性Ｂａに接近するようにフィードバック制御する
。また車速Ｖ及び操舵角θが変化して目標特性が変化す
れば、ＣＰＵ５１は出力トルクＴＳに対する入力トルク
ＴＭの値が変化した目標特性に接近するように追従制御
する。

（２）第２の発明の実施例 第２の発明の実施例は、前述の第１の発明の実施例に比
して、ＲＯＭ５２に記憶される制御プログラムの一部が
相違するのみであり、第９図及び第１０図は、主として
この相違部分のみを示す。

ＲＯＭ５２には、前述の実施例と同様にして車速ｖａ及
び操舵角θａに基づいて特性マツプＡから出力トルクの
実測値ＴＳａをサーチすると共に特性マツプＢから対応
する目標特性Ｂａを選択した後に、入力トルクセンサ４
８から読み込んだ入力トルクの実測値ＴＭａに対応する
出力トルクの目標値ＴＳｏを目標特性Ｂａからサーチし
、次式により補正電流値ΔＩを演算し、 ΔＩ　＝Ｋｂ　・（ＴＳｏ−ＴＳａ）　　・・・（２１
Ｋｂ：実験的に定める定数 前述の実施例と同様にして印加電流値Ｉを電磁制御弁３
０のソレノイド３６に印加する制御プログラムが記憶さ
れている。

次に、第２の発明の実施例の制御動作を、第９図のフロ
ーチャートにより説明する。

各変数の初期設定や、所定の小時間毎に制御プログラム
に基づき処理動作が実行されること等は、前記実施例と
同様である。

ＣＰＵ５１は、先ず第９図のフローチャートのステップ
２０１から処理動作を開始するが、ステップ２０１〜２
０４は前述の実施例のステップ１０１〜１０４と同一で
ある。ステップ２Ｑ５において、ＣＰＵ５１はカウンタ
に記憶された入力トルクの実測値ＴＭａを読み込んだ後
、ステップ２０６において、ステップ２０３で選択した
目標特性Ｂａから、第１０図に図形化して示す如く、入
力トルクの実測値ＴＭａに対応する出力トルクの目標値
ＴＳｏをサーチする。次いで、ＣＰＵ５１は、ステップ
２０７において前記式（２）により補正電流値Δ１を演
算し、続くステップ２０８，２０９において前述の実施
例のステップ１０８．１０９と同様にして印加電流値Ｉ
を演算し、電磁制御弁３０のソレノイド３６に電流を印
加する出力を行う。

これにより、入力トルクの実測値ＴＭａに基づく出力ト
ルクの目標値ＴＳｏは実測値ＴＳａに接近し、その結果
入力トルクの実測値ＴＭａは目標値ＴＭｏに接近する方
向に変化する。

以後、前述の実施例と同様に、ＣＰＵ５１は所定の小時
間毎に第９図のフローチャートによる処理動作を繰り返
し実行し、これにより電磁制御弁３０の開度を変えて出
力トルクＴＳに対する入力トルクＴＭの値が車速Ｖ及び
操舵角θに対応して設定された目標特性Ｂａ上に位置す
るようにフィードバック制御する。

上記各実施例においては、２種類の特性パターンは特性
マツプＡ１　〜Ａ、１．ＢとしてＲＯＭ５２に記憶させ
たが、特性マツプＡ１　〜Ａ、ｌ、Ｂの代りにそれぞれ
実験式及び関数式をＲＯＭ５２に記憶させ、入力トルク
の目標値ＴＩ’ｌｏ　、出力トルクの実測値ＴＳａ　、
同じく目標値ＴＳｏ等は此等の実験式や関数式により演
算するようにしてもよい。なお、各制御プログラムによ
る処理動作の実行を開始させる割込信号は、所定の小時
間毎の代りに所定の小走行距離毎に出力されるようにし
てもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の全体構成図、第２図〜第７図は第
１の発明の一実施例を示し、第２図は全体の説明図、第
３図は電磁制御弁の断面図、第４図は車速と操舵角に対
する出力トルクの実測値の特性図、第５図は車速と操舵
角に対する入力トルクと出力トルクの目標特性図、第６
図は制御プログラムを示すフローチャート、第７図は出
力トルクの実測値から入力トルクの目標値をサーチする
場合の説明図、第８図は第２の発明の全体構成図、第９
図及び第１０図は第２の発明の一実施例の前記実施例と
の相違点を示し、第９図は制御プログラムを示すフロー
チャート、第１０図は入力トルりの実測値から出力トル
クの目標値をサーチする場合の説明図である。 符号の説明 １・・・情報値検出手段（車速センサ、操舵角センサ）
、２・・・入力トルク検出手段（入力トルクセンサ）、
３・・・第１記憶手段、４・・・第２記憶手段、５・・
・第１演算手段、６・・・第２演算手段、７・・・第１
制御手段、８・・・第３演算手段、９・・・第２制御手
段、１１・・・サーボ弁、１２・・・パワシリンダ、１
５・・；供給ポンプ、２０・・・入力軸、２１・・・出
力軸、３０・・・電磁制御弁、４６・・・操舵ハンドル
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）出力軸に接続されて同出力軸の出力トルクを増大
   させるパワシリンダと、このパワシリンダと作動流体を
   供給する供給ポンプの間に設けられ操舵ハンドルに接続
   された入力軸に加えられる入力トルクに応じて作動して
   前記パワシリンダの両室への作動流体の給排を制御する
   サーボ弁と、前記供給ポンプとパワシリンダの間の流体
   通路に接続され印加される制御電流に応じて開度が変化
   して前記入力トルクに対する出力トルクの値を制御する
   電磁制御弁を備えてなる動力舵取装置の操舵力制御装置
   において、車速、操舵角等の自動車の走行状態を示す情
   報値を検出する情報値検出手段と、前記入力トルクを検
   出する入力トルク検出手段と、予め実測された前記情報
   値に対する出力トルクの特性を記憶する第１記憶手段と
   、前記情報値毎に対応して予め設定された各前記入力ト
   ルクと出力トルクの間の目標特性を記憶する第２記憶手
   段と、前記情報値検出手段により検出された情報値を入
   力してその値に応じた出力トルクの実測値を前記第１記
   憶手段から演算する第１演算手段と、この第１演算手段
   により演算された出力トルクの実測値と前記情報値検出
   手段により検出された情報値を入力してそれらの値に応
   じた入力トルクの目標値を前記第２記憶手段から演算す
   る第２演算手段と、この第２演算手段により演算された
   入力トルクの目標値と前記入力トルク検出手段により検
   出された入力トルクを入力して両者の値が互いに接近す
   る方向に向けて前記電磁制御弁に印加する制御電流を変
   化させる第１制御手段を備えたことを特徴とする動力舵
   取装置の操舵力制御装置。
2. （２）出力軸に接続されて同出力軸の出力トルクを増大
   させるパワシリンダと、このパワシリンダと作動流体を
   供給するポンプの間に設けられ操舵ハンドルに接続され
   た入力軸に加えられる入力トルクに応じて作動して前記
   パワシリンダの両室への作動流体の給排を制御するサー
   ボ弁と、前記供給ポンプとパワシリンダの間の流体通路
   に接続され印加される制御電流に応じて開度が変化して
   前記入力トルクに対する出力トルクの値を制御する電磁
   制御弁を備えてなる動力舵取装置の操舵力制御装置にお
   いて、車速、操舵角等の自動車の走行状態を示す情報値
   を検出する情報値検出手段と、前記入力トルクを検出す
   る入力トルク検出手段と、予め実測された前記情報値に
   対する出力トルクの特性を記憶する第１記憶手段と、前
   記情報値に対応して予め設定された前記入力トルクと出
   力トルクの間の目標特性を記憶する第２記憶手段と、前
   記情報値検出手段により検出された情報値を入力してそ
   の値に応じた出力トルクの実測値を前記第１記憶手段か
   ら演算する第１演算手段と、前記入力トルク検出手段に
   より検出された入力トルクと前記情報値検出手段により
   検出された情報値を入力してそれら値に応じた出力トル
   クの目標値を前記第２記憶手段から演算する第３演算手
   段と、この第３演算手段により演算された出力トルクの
   目標値と前記第１演算手段により演算された出力トルク
   の実測値を入力して両者の値が互いに接近する方向に向
   けて前記電磁制御弁に印加する制御電流を変化させる第
   ２制御手段を備えたことを特徴とする動力舵取装置の操
   舵力制御装置。