JPS63242774A - 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】 〔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面においては、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、ハンドルトルクと操舵出力トルクの間の特
性を制御する電磁制御弁に印加して操舵力を制御してい
る。しかしながら、走行状態と制御電流との間の関係は
複雑であり、また自動車毎に異なったものとなるので、
走行状態に対応して最も好ましいハンドルトルクが當に
得ろえるように操舵力を制御することは必ずしも容易て
はないという問題がある。

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、動力舵取装置のハンドルトル
クとｔｉ舵出出力トルク検出し、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号の技術におい
ては、ハンドルトルク及び操舵出力トルクを検出するた
めに２１１１ａ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、運転者にとって好ましいハンドルトルクは自動車の
走行状態に対応して人間工学的に設定することができ、
また操舵出力トルクはその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両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、本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、印加される制御電流に応じて
開度が変化し、出力軸２１にアシスト力を与えるパワー
シリンダ１２に印加される作動流体圧を変化させて入力
軸２０に与えられるハンドルトルクと操舵出力トルクの
間の特性を変化させる電磁制御弁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あらわす情報値を検出する情報値検
出手段１と、前記情報値と前記ハンドルトルクとの間の
予め設定された特性を記憶する第１記憶手段２と、前記
情報値と前記操舵出力トルクとの間の予め実測された特
性を記憶する第２記憶手段３と、前記制御電流とハンド
ルトルクと操舵出力ｌ−ルクとの間の予め実測された特
性を記憶する第３記憶＋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ハン
ドルトルクを前記第１記す、９手段２に記憶された特性
から演算する第１演算手段５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操舵
出力トルクを前記第２記憶手段３に記憶された特性から
演算する第２演算手段６と、前記第１ルび第２演算手段
５，６により演算されたハンドルトルク及び操舵出力ト
ルクを入力してそれらの値に応じた制御電流を前記第３
記１．＠手段４に記憶された特性から演算する第３演算
手段７と、この第３演算手段により演算された値の制御
電流を前記電磁制御弁３０に印加する出力手段８を備え
たことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明においては、先ず、第１演算手段５は情報値検出
手段１により検出された情報値を入力してその値に対応
するハンドルトルクを第１記憶手段２に記憶された特性
から演算し、また第２演算手股６も情報値検出手段１に
より検出された情報値を入力してその値に対応する［桑
舵出力トルクを第２記憶手段に記憶された特性から演算
する。第３演算手段７はこのようにして演算されたハン
ドルトルクと操舵出力トルクを入力してそれらの値に対
応する制御電流を第３記憶手段４に記憶された特性から
演算する。次いで出力手段８は第３演算手段７により演
算された値の制御電流を電磁制御弁３０に印加してこれ
を所定の開度とする。これによりハンドルトルクの値は
、自動車の走行状態に応じて予め設定された運転者にと
って好ましいものとなる。なお、第２演算手段６により
演算される操舵出力トルクは実際の値とは厳密には一致
しないのでハンドルトルクの値も設定値より多少は外れ
るがその差は僅かであるので、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、本発明によれば、走行状態に応じた最適な
ハンドルトルクが得られるのに加え、従来は必要とした
ハンドルトルクセンサ及び操舵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。

また、異なる自動車への適用は、第２及び第３記憶手段
に記憶される各特性を、各自動車毎に実測したものと入
れかえるのみで行うことができるので、実施も容易であ
る。

〔実施例〕

以下に、第１図〜第７図により、本発明の詳細な説明を
する。

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、ランクビニオン機構により
出力軸２１に連結されたパワーシリンダ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１８が内蔵され、これにより
一定流量Ｑの作動流体が、吐出通１２＆１７を経て、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ｉ１Ｑ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！Ｑｌ及びＱ
２ずつ分配するものである。サーボ弁通路１７ａはサー
ボ弁１１を介してパワーシリンダ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３
０が接続されている。

サーボ弁１１は公知のロータリー形の４ボート絞り切換
弁よりなるもので、動力舵取装置の入力軸２０と出力軸
２１との間に設けられ、操舵ハンドル４６に加わるハン
ドルトルクに基づくこの両軸２０．２１の間の相対的回
動により作動するものである。中立状態においては供給
ボー）１１ａより供給された作動流体は左右の通路を均
等に流れて再分配ボー）１１Ｃ，ｌｉｄは低圧で等しい
圧力となるのでパワーシリンダ２５は作動されず、作動
流体は排出ボートｌｌｂからリザーバ１６に排出される
。操舵ハンドル４６が操作されてハンドルトルクが生じ
ればサーボ弁１１は中立状態から偏位して再分配ボート
ｌｌｃ、ｌｉｄの間に差圧が生じ、供給ボート１１ａよ
り供給された作動流体は分配通路１９．１９の一方より
パワーシリンダ１２の一方の室に流入してアシスト力を
生じさせ、他方の室の作動流体は他方の分配通路１９か
らサーボ弁１１に戻り、排出ボートｌｌｂからリザーバ
１６に排出される。このアシスト力は出力軸２１の操舵
出力トルクを増大させ、この増大された操舵出力トルク
が回路のリンク機構を介して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１５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ャ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
体の圧力を次に述べる電磁制御弁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、サーボ弁１
１の作動特性を変えてハンドルトルクに対する操舵出力
トルクの特性を変えるものである。

第３図に示す如く、電磁制御弁３０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ボート３０ａ及び第２ボー）３Ｑｂ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を介してパルプ本体
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。この全閉状態に
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５ｏ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３６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が接続されてい
る。この操舵角センサ４５はハンドル軸４７に接続され
て操舵ハンドル４６の操舵角θ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
転計により構成され、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、３　ｆｉｔ類の特性パターンが、特性
マツプＡ−Ｃとして記憶されている。特性マツプＡは、
車速Ｖ及び操舵角θに対応するハンドルトルクＴＭの変
化特性をあらわすものであって、このハンドルトルクＴ
Ｍは、その値が自動車の走行状態に応じて運転者にとっ
て好ましく変化するものとなるように、人間工学に基づ
き予め設定されたものである。この特性マツプＡは、第
４図に図形化して示す如く、ハンドルトルクＴＭが、操
舵角θの増大に対してはゆるやかに増大すると共に傾斜
は次第に小となり、また車速Ｖの増大に対しては次第に
増加するように設定されている。特性マツプＢは、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に生ずる操舵出力ト
ルクＴＳの実測値を記憶させたものであり、第５図に図
形化して示されている。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Ｃは、本実施例が
通用される動力舵取装置について予め実測された、電磁
制御弁３０に印加する制御電流ｉとハンドルトルクＴＭ
と操舵出力トルク７３０間の変化特性である。本実施例
においては、特性マツプＣは、第６図に図形化して示す
如く、複数種類（ＮＭ類）の制御電流（ｉｌ、ｉユ・・
・ｉＮ）を電磁制御弁３０に印加したそれぞれの場合に
おける、ハンドルトルクＴＭと操舵出力トルクＴＳとの
間の変化特性の曲線の集りとして記憶されている。

なお、本実施例においては３種類の特性パターンは上述
の特性マツプＡ−ＣとしてＲＯＭ５２に記憶させたが、
それぞれ実験式または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、これに対応する
ハンドルトルクＴＭａ及び操舵出力トルクＴＳａを特性
マツプＡ及びＢから演算し、このハンドルトルクＴＭａ
と操舵出力トルクＴＳａに基づいて特性マツプＣから制
御電流Ｉを演算し、■なる値の制御電流を電磁制御弁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、上記の実施例の制御動作を、第７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。

自動車の走行状態において時々刻々変化する車速Ｖ及び
操舵角θは、車速センサ４０及び操舵角センサ４５によ
り検出されてそれぞれの現在の値ｖＢ及びＱａが回路の
レジスタに入力される。ＣＰＵ５１は所定の小時間（例
えば、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７図のフローチャートのステップ
１０１及び１０２において、レジスタに記憶された現在
の車速ｖ３及び操舵角θａを読み込んだ後、ステップ１
０３において、第４図の破線に示す如く、ＲＯＭ５２に
記憶された特性マツプＡから前記車速ｖａ及び操舵角θ
ａに対応するハンドルトルクＴＭａを演算する。なお、
車速ｖ６に対応する変化特性曲線（第４図に一点鎖線で
示す）は、その両側に位置する車速ｖ２とｖ３の変化特
性に基づき補間演算されたものである。続（ステップ１
０４において、ＣＰＵ５１はＲＯＭ５２に記憶された特
性マツプＢから一同様に前記車速Ｖａ及び操舵角θａに
対応する操舵出力トルクＴＳａを演算する。続くステッ
プ１０５において、ＣＰＵ５１は、第６図の破線に示す
如く、ＲＯＭ５２に記憶された特性マツプＣから、前記
両ステップ１０３，１０４において演算されたハンドル
トルクＴＭａ及び操舵出力トルクＴＳａの交点Ｐに対応
する制御電流の値Ｉを演算する。本実施例においては、
交点Ｐの両側に位置する２本の変化特性曲線（ｉ＝ｉｎ
及びｉ　＝　ｉｎ＋１）上の操舵出力トルクＴＳａなる
位置におけるハンドルトルクＴＭｎ及び７Ｍｎ＋１を演
算した後、次式により制御電流の値Ｉを演算している。

なお、本実施例においては、操舵出力トルクが一定（＝
　Ｔ　Ｓａ）なる線上において１次関数による補間演算
を行ったが、この補間演算はハンドルトルクが一定（＝
　Ｔ　Ｍａ）なる線上または変化特性曲線の法線上にお
いて行ってもよいし、２次関数その他の関数により行っ
てもよい。

次いで、ＣＰＵ５１は、ステップ１０６において回路の
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３０のソレノイド３６に印
加する出力を行う。ステップ１０６が終了すれば、ＣＰ
ｔＪ５１は第７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７図のフローチャートによる処理動作を繰
り返して実行して、電磁制御弁３０を自動車の走行状態
に応じた開度に設定し、これに応じたアシスト力がパワ
ーシリンダ１２に発生するようにする。これにより、ハ
ンドルトルクのＴＭａの値は、自動車の走行状態に応じ
て運転者にとって好ましいものとなるように予め設定さ
れた値となる。なお、ステップ１０４において演算され
た操舵出力トルクＴＳａは実際の値とは厳密には一致し
ないのでハンドルトルクＴＭａの値も設定値より多少外
れるが、その差は僅かである。

上記実施例においては、３種類の特性パターンは特性マ
ツプＡ、Ｂ、ＣとしてＲＯＭ５２に記憶させたが、特性
マツプＡ、Ｂ、Ｃの代りにそれぞれ実験式または関数式
をＲＯＭ５２に記憶させ、ハンドルトルクＴＭａ、操舵
出力トルクＴＳａ及び制御電流Ｉ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、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。

また、上記実施例においては、走行状態を現す情報値と
して車速センサ４０及び操舵角センサ４５により直接検
出した車速及び操舵角を使用したが、横加速度等のその
他の情報値を検出して使用してもよいし、あるいは直接
検出した情報値に基づき演算して得らえた道路状態指数
等の複合された情報値を使用してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による動力舵取装置の操舵力制御装置の
全体構成図、第２図〜第７図はその一実施例を示し、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し設定されたハンドルトルクの
目標特性図、第５図は車速と操舵角に対する操舵出力ト
ルクの実測値の特性図、第６図は電磁制御弁に印加され
る制御電流毎のハンドルトルクと操舵出力トルクの間の
変化特性図、第７図は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 １・・・情報値検出手段、２・・・第１記憶手段、３・
・・第２記憶手段、４・・・第３記憶手段、５・・・第
１演算手段、６・・・第２演算手段、７・・・第３演算
手段、８・・・出力手段、１２・・・パワーシリンダ、
２０・・・入力軸、２１・・・出力軸、３０・・・電磁
制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 印加される制御電流に応じて開度が変化し、出力軸にア
   シスト力を与えるパワーシリンダに印加される作動流体
   圧を変化させて入力軸に与えられるハンドルトルクと操
   舵出力トルクの間の特性を変化させ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あらわす情報値を検出す
   る情報値検出手段と、前記情報値と前記ハンドルトルク
   との間の予め設定された特性を記憶する第１記憶手段と
   、前記情報値と前記操舵出力トルクとの間の予め実測さ
   れた特性を記憶する第２記憶手段と、前記制御電流とハ
   ンドルトルクと操舵出力トルクとの間の予め実測された
   特性を記憶する第３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ハンド
   ルトルクを前記第１記憶手段に記憶された特性から演算
   する第１演算手段と、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操舵出力トルクを
   前記第２記憶手段に記憶された特性から演算する第２演
   算手段と、前記第１及び第２演算手段により演算された
   ハンドルトルク及び操舵出力トルクを入力してそれらの
   値に応じた制御電流を前記第３記憶手段に記憶された特
   性から演算する第３演算手段と、この第３演算手段によ
   り演算された値の制御電流を前記電磁制御弁に印加する
   出力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。