WO2011111757A1 - パワーステアリング装置 - Google Patents
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- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
- B62D5/08—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by type of steering valve used
- B62D5/083—Rotary valves
- B62D5/0835—Rotary valves characterised by means for actively influencing the deflection angle of the valve, e.g. depending on driving parameters
Definitions
- the present invention relates to a power steering device mounted on a vehicle.
- Japanese Patent Laid-Open No. 2007-168673 has a steering shaft drive unit that applies torque to the steering shaft by hydraulic pressure, and power that applies torque to the steering shaft by controlling the hydraulic pressure supplied to the steering shaft drive unit by an electromagnetic valve. A steering device is described.
- an object of the present invention is to provide a power steering device that can apply a desired torque to the steering shaft even when the temperature of the hydraulic oil changes.
- a first aspect of the present invention is a power steering device mounted on a vehicle, which includes a steering shaft, a steering shaft driving unit, an information acquisition unit, an oil temperature detection unit, a hydraulic pressure control unit, Is provided.
- the steering shaft is connected to the steering wheel.
- the steering shaft drive means applies torque in the left rotation direction or right rotation direction to the steering shaft with a strength corresponding to the hydraulic pressure of the supplied hydraulic oil.
- the information acquisition means acquires at least one of information related to the environment of the vehicle or information related to the driving state of the vehicle.
- the hydraulic pressure control means controls the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the steering shaft driving means based on the information acquired by the information acquisition means and the temperature of the hydraulic oil detected by the oil temperature detection means.
- the hydraulic pressure control means controls the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the steering shaft driving means based on the information acquired by the information acquisition means and the temperature of the hydraulic oil detected by the oil temperature detection means,
- the steering shaft drive means applies torque in the left rotation direction or right rotation direction to the steering shaft with a strength corresponding to the hydraulic pressure of the supplied hydraulic oil.
- a second aspect of the present invention is the power steering device according to the first aspect, and includes a hydraulic power cylinder and a rotary valve.
- the steering shaft has an input shaft, an output shaft, and a torsion bar.
- the input shaft and the output shaft are connected by a torsion bar, and the input shaft is connected to the steering wheel.
- the hydraulic power cylinder has a pair of hydraulic chambers for left steering and right steering, and applies torque to the output shaft according to the hydraulic pressure difference between the hydraulic oils in the pair of hydraulic chambers.
- the rotary valve switches the hydraulic oil supply path according to the twist direction of the input shaft with respect to the output shaft, so that the left steering hydraulic chamber is used when the steering wheel is steered left, and the right hydraulic chamber is used when right steered. Supply hydraulic oil to each. Further, the rotary valve changes the amount of hydraulic oil supplied in accordance with the amount of twist of the input shaft relative to the output shaft.
- the steering shaft drive means applies a torque in the left rotation direction or the right rotation direction to the input shaft with a strength corresponding to the hydraulic pressure of the supplied hydraulic oil.
- the hydraulic pressure control means controls the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the steering shaft driving means based on the information acquired by the information acquisition means and the temperature of the hydraulic oil detected by the oil temperature detection means,
- the steering shaft drive means applies a torque in the left rotation direction or the right rotation direction to the input shaft with a strength corresponding to the hydraulic pressure of the supplied hydraulic oil.
- the rotary valve supplies hydraulic oil to the hydraulic chamber corresponding to the rotation direction of the input shaft with respect to the output shaft, and the hydraulic power cylinder Applies torque to the output shaft.
- the torque applied to the output shaft by the hydraulic power cylinder increases or decreases according to the amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber, and the amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber increases with respect to the output shaft.
- the amount of twist of the input shaft relative to the output shaft is increased or decreased according to the amount of twist of the input shaft, and the amount of twist of the input shaft relative to the output shaft is increased or decreased according to the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the steering shaft driving means.
- the hydraulic pressure is controlled based on the information acquired by the information acquisition means and the temperature of the hydraulic oil detected by the oil temperature detection means. Therefore, even if the temperature of the hydraulic oil changes, a desired torque can be applied to the output shaft.
- a third aspect of the present invention is the power steering apparatus according to the second aspect, wherein the information acquisition means includes a lateral deviation detection means and a deviation determination means.
- the lateral deviation detecting means detects the lateral deviation direction and the lateral deviation amount of the vehicle in the travel lane as information related to the environment of the vehicle.
- the departure determination means determines whether or not the steering needs to be controlled in order to prevent the departure of the vehicle from the traveling lane based on the lateral deviation amount detected by the lateral deviation detection means.
- the input shaft driving means includes a left rotation direction torque generating input shaft drive unit that applies a left rotation direction torque to the input shaft, and a right rotation direction torque generation input shaft drive unit that applies a right rotation direction torque to the input shaft. And have.
- the hydraulic pressure control means is hydraulic oil to the left rotational direction torque generating input shaft drive unit.
- the hydraulic oil pressure to be supplied to the right rotational direction torque generating input shaft drive unit based on the hydraulic oil temperature detected by the oil temperature detecting means and the lateral deviation amount detected by the lateral deviation detecting means. Control.
- the hydraulic pressure control means applies to the right rotational direction torque generation input shaft drive unit.
- the amount of lateral deviation detected by the lateral deviation detection means and the temperature of the hydraulic oil detected by the oil temperature detection means for the hydraulic oil pressure to stop the supply of hydraulic oil and to be supplied to the input shaft drive unit for torque generation in the left rotational direction Control based on.
- a fourth aspect of the present invention is the power steering apparatus according to the third aspect, wherein the hydraulic pressure control means includes two control valves, a control valve control unit, and a storage unit.
- the two control valves respectively control the opening degree of the hydraulic oil supply path to the two input shaft driving units.
- the control valve control unit controls these two control valves.
- the storage unit stores in advance a correspondence relationship between the amount of lateral deviation of the vehicle, the temperature of the hydraulic oil, and the command current.
- Each of the two control valves has a solenoid that changes the opening degree of the hydraulic oil supply path in accordance with the strength of the energized current.
- the control valve control unit obtains a command current using the lateral deviation amount detected by the lateral deviation detection unit, the temperature of the hydraulic oil detected by the oil temperature detection unit, and the correspondence stored in the storage unit, and the obtained command current is supplied to the solenoid. By energizing, the hydraulic pressure supplied to the input shaft drive unit is controlled.
- the storage unit stores in advance the correspondence relationship between the amount of lateral deviation of the vehicle, the temperature of the hydraulic oil, and the command current
- the control valve control unit detects the correspondence relationship stored in the storage unit and the lateral deviation detection means.
- the hydraulic pressure supplied to the input shaft drive unit is controlled by energizing the solenoid with a command current obtained using the lateral shift amount and the temperature of the hydraulic oil detected by the oil temperature detecting means. Therefore, an accurate torque corresponding to the temperature change of the hydraulic oil can be applied to the output shaft by a simple control process.
- a desired torque can be applied to the steering shaft even when the temperature of the hydraulic oil changes.
- FIG. 1 is a system configuration diagram of a power steering apparatus according to the present embodiment.
- a power steering apparatus 1 includes an apparatus main body 2, a steering shaft 3, a hydraulic pressure control unit (hydraulic pressure control means) 4, a camera (information acquisition means, lateral deviation detection means) 51, and a sensor. Class (information acquisition means) 52 to 54 and an oil temperature sensor (oil temperature detection means) 56.
- the apparatus main body 2 includes a rotary valve 5, a sector shaft 7, a hydraulic power cylinder 8, a left rotation direction torque generation input shaft drive unit (steering shaft drive means) 30, and a right rotation direction torque generation input shaft drive. Part (steering shaft drive means) 40 is provided.
- the hydraulic power cylinder 8 includes a right steering cylinder chamber (left steering hydraulic chamber) 13, a left steering cylinder chamber (right steering hydraulic chamber) 14, and a piston 6. Note that a part of the configuration of the hydraulic pressure control unit 4 (for example, a left rotation direction torque generation control valve 16 and a right rotation direction torque generation control valve 17 described later) is provided in the apparatus main body 2.
- the steering shaft 3 has an input shaft 10, an output shaft 11, and a torsion bar 12 (see FIG. 2).
- the input shaft 10 is connected to the steering wheel SW and rotates together with the steering wheel SW.
- the torsion bar 12 connects the input shaft 10 and the output shaft 11.
- the rotary valve 5 corresponds to the rotation direction of the input shaft 10 among the right steering cylinder chamber 13 and the left steering cylinder chamber 14.
- the hydraulic oil discharged from the pump P is supplied to one of the cylinder chambers 13 and 14.
- a hydraulic pressure difference is generated between the cylinder chambers 13 and 14, and the piston 6 is driven.
- the piston 6 meshes with the sector shaft 7, and the sector shaft 8 rotates with the reciprocating motion of the piston 6 to steer a steered wheel (a front wheel not shown).
- the rotary valve 5 switches the hydraulic oil supply path according to the twist direction (rotation direction) of the input shaft 10 with respect to the output shaft 11, and changes the direction (assist direction) of the assist force applied to the output shaft 11. Switch. Further, the rotary valve 5 changes the supply amount of the hydraulic oil according to the twist amount of the input shaft 10 with respect to the output shaft 11, and gives the output shaft 11 an assist force having a strength according to the twist amount. The surplus hydraulic fluid is discharged to the reservoir 15.
- the left rotational direction torque generating input shaft drive unit 30 is an actuator that applies torque in the left rotational direction to the input shaft 10 according to the hydraulic pressure of the supplied hydraulic oil, and generates right rotational direction torque.
- the input shaft drive unit 40 is an actuator that applies a torque having a strength corresponding to the hydraulic pressure of the supplied hydraulic oil in the clockwise direction with respect to the input shaft 10.
- the input shaft drive units 30 and 40 do not function during normal steering when the driver is appropriately steering and does not need to prevent the vehicle from deviating from the traveling lane.
- it functions as a steering actuator that performs steering assist in a direction that prevents the vehicle from departing from the traveling lane.
- the hydraulic pressure control unit 4 includes a control unit (ECU: Electric Control Unit) 50, a left rotation direction torque generation control valve 16, and a right rotation direction torque generation control valve 17.
- the ECU 50 operates upon receiving power supply from the battery E, and controls the left rotation direction torque generation control valve 16 or the right rotation direction torque generation control based on signals (information) received from the camera 51 and sensors 52 to 56.
- the valve 17 is driven and controlled.
- the control valves 16 and 17 communicate with the rotary valve 5 through oil passages 18 and 19, respectively, and supply hydraulic oil (pump) from the rotary valve 5 regardless of the relative rotational position of the input shaft 10 and the output shaft 11. Supply of the discharge pressure of P).
- Each control valve 16 and 17 sets the flow path of the hydraulic oil to an opening degree corresponding to a control signal from the ECU 50.
- the hydraulic oil from the rotary valve 5 has a hydraulic pressure corresponding to the opening degree of the control valves 16 and 17 and torque generation chambers D1 and D2 (see FIG. 3) via oil passages 20 and 21 (see FIG. 2) described later. )
- the ECU 50 controls the control valve 16 to supply hydraulic oil to the torque generation chamber D1
- the ECU 50 stops supplying hydraulic oil from the control valve 17 to the torque generation chamber D2, and conversely
- the hydraulic oil is supplied to the torque generation chamber D2 by controlling the drive of the motor 17, the supply of the hydraulic oil from the control valve 16 to the torque generation chamber D1 is stopped.
- the left rotation direction torque generation control valve 16 includes a left rotation direction torque generation solenoid SOL1 and a left rotation direction torque generation spool 22, and the right rotation direction torque generation control valve 17 includes a right rotation direction torque generation solenoid SOL2 and a right rotation.
- a directional torque generating spool 23 is provided.
- the solenoids SOL1 and SOL2 drive the spools 22 and 23 in accordance with a control signal (command current) from the ECU 50.
- the opening area (opening) of the hydraulic oil flow passages (supply paths) increases and decreases, and the supply of hydraulic pressure to the input shaft drive units 30 and 40 is controlled.
- the input shaft driving units 30 and 40 are provided on the peripheral surface of the input shaft 10, respectively.
- the left rotation direction torque generation input shaft drive unit 30 applies a left rotation direction torque to the input shaft 10 by the hydraulic pressure supplied from the left rotation direction torque generation control valve 16.
- the right rotational direction torque generating input shaft drive unit 40 applies a right rotational direction torque to the input shaft 10 by the hydraulic pressure supplied from the right rotational direction torque generating control valve 17.
- FIG. 1 for the sake of convenience, a plurality of steering shafts 3 and reservoirs 15 (two steering shafts 3 and three reservoirs 15) are shown, but the steering shaft 3 and the reservoir 15 of this embodiment are each 1 One by one. Further, the hydraulic oil discharged to the reservoir 15 is circulated and supplied to the pump P via a return pipe (not shown).
- FIG. 2 is an axial sectional view of the apparatus main body
- FIG. 3 is an axial sectional view of the apparatus main body when assisting in the right direction.
- the axial direction of the input shaft 10 and the output shaft 11 is the y axis
- the input shaft 10 side is the positive direction of the y axis
- the radial direction in polar coordinates around the y axis is the r axis
- a counterclockwise rotation around the y-axis in a state of facing the direction is defined as a positive rotation.
- the apparatus main body 2 includes a first housing 24 ⁇ / b> A that accommodates the rotary valve 5, and a second housing 24 ⁇ / b> B that accommodates the piston 6 and the sector shaft 7.
- the sector shaft 7 is disposed in the sector shaft storage 25 in the second housing 24B.
- the housings 24A and 24B are both substantially cup-shaped members and are connected to each other in the axial opening.
- An input shaft 10 extending from the steering wheel SW is inserted into the bottom of the first housing 24A in the axial direction, and the piston 6 slides in the second housing 24B in the y-axis direction by hydraulic pressure according to the rotation of the input shaft 10. To do.
- the second housing 24B (piston 6) and the sector shaft 7 are arranged at right angles to each other in the axial direction.
- the teeth provided on the piston 6 and the teeth provided on the sector shaft 7 mesh with each other.
- the shaft 7 rotates and steering assist is performed.
- the piston 6 is accommodated in the second housing 24B so as to be movable in the axial direction.
- the piston 6 divides the interior of the second housing 24B into a right steering cylinder chamber 13 on the input shaft side and a left steering cylinder chamber 14 on the cup-shaped bottom side while maintaining fluid tightness.
- the one end and the other end of the torsion bar 12 are fixed to the input shaft 10 and the output shaft 11, respectively.
- the torque applied to the input shaft 10 from each of the input shaft drive units 30 and 40 is absorbed by the elastic force of the torsion bar 12, and is applied to the steered wheels. Reduce the impact.
- An input shaft serration groove 26 and an output shaft serration groove 27 are formed at the overlapping portion of the input shaft 10 and the output shaft 11 on the negative y-axis side of the rotary valve 5.
- the left rotational direction torque generating input shaft driving unit 30 and the right rotational direction torque generating input shaft driving unit 40 are arranged.
- the two input shaft drive units 30 and 40 are arranged side by side on the y axis negative direction side of the rotary valve 5.
- Each input shaft drive unit 30, 40 includes a radial hole 31, 41 formed in the output shaft 11 in the r-axis direction.
- Each of the diameter increasing direction holes 31 and 41 accommodates the left and right rotational direction torque generating pistons 32 and 42, respectively.
- a left rotation direction torque generation chamber D1 is formed on the r axis direction outer diameter side of the left rotation direction torque generation piston 32, and a right rotation direction torque generation is formed on the r axis direction outer diameter side of the right rotation direction torque generation piston 42.
- Chamber D2 is formed. Hydraulic oil from the pump P is supplied to the left rotation direction torque generation chamber D ⁇ b> 1 through the oil passage 20, the left rotation direction torque generation control valve 16, the oil passage 18, and the rotary valve 5.
- the hydraulic oil is supplied from the pump P to the right rotation direction torque generation chamber D ⁇ b> 2 through the oil passage 21, the right rotation direction torque generation control valve 17, the oil passage 19, and the rotary valve 5.
- the output shaft 11 is inserted along the axial direction into the inner diameter portion of the piston 6, and meshes with the piston 6 by the ball screw mechanism 28.
- a piston tooth portion 29 carved in the circumferential direction is provided on the outer periphery of the piston 6, and the piston 6 meshes with the sector shaft 7 at the piston tooth portion 29.
- the second housing 24B is arranged so that the axes of the second housing 24B and the sector shaft 7 are orthogonal to each other, and a sector shaft storage portion 25 for storing a part of the sector shaft 7 is provided in a part of the second housing 24B in the radial direction. It has been.
- the sector shaft storage portion 25 communicates with the right steering cylinder chamber 13 and receives supply of hydraulic oil from the right steering cylinder chamber 13. The supplied hydraulic oil lubricates the meshing portion between the sector shaft 7 and the piston tooth portion 29.
- the right steering cylinder chamber 13 communicates with the rotary valve 5 via a right steering cylinder chamber communication passage 70 provided in the first housing 24A.
- the left steering cylinder chamber 14 communicates with the rotary valve 5 via a left steering cylinder chamber communication path 71 provided across the second housing 24B and the first housing 24A.
- the rotary valve 5 functions as a valve mechanism for introducing or discharging oil from the IN port or the OUT port to the right steering cylinder chamber 13 or the left steering cylinder chamber 14 in accordance with the rotation of the input shaft 10 with respect to the output shaft 11. .
- the pump P and the right steering cylinder chamber 13 communicate with each other with an opening area corresponding to the relative rotation amount of both the shafts 10, 11, and the right steering cylinder chamber.
- the hydraulic pressure is supplied to 13 and the hydraulic pressure in the right steering cylinder chamber 13 rises, and the piston 6 moves in the y-axis negative direction due to the hydraulic pressure difference generated between the cylinder chambers 13 and 14 (see FIG. 3).
- the pump P and the left steering cylinder chamber 14 communicate with each other with an opening area corresponding to the relative rotation amount of both the shafts 10, 11, and left steering.
- the hydraulic pressure is supplied to the cylinder chamber 14, the hydraulic pressure in the left steering cylinder chamber 14 increases, and the piston 6 moves in the positive y-axis direction due to the hydraulic pressure difference generated between the cylinder chambers 13 and 14.
- FIG. 4 is a radial cross-sectional view of the input shaft driving unit for generating the right rotational direction torque
- FIG. 5 is a cross-sectional view of the input shaft driving unit for generating the left rotational direction torque.
- left rotational direction torque is generated in four radial holes 31, 41 in the r-axis direction provided at equal intervals with respect to the output shaft 11.
- the piston 32 and the right rotational direction torque generating piston 42 are accommodated, respectively.
- a left rotation direction torque generation chamber D1 and a right rotation direction torque generation chamber D2 are formed on the r-axis direction outer diameter side of each piston 32, 42, respectively.
- the substantially spherical contact portions 33 and 43 are provided at the inner ends of the pistons 32 and 42 in the r-axis direction.
- the contact portions 33 and 43 press the serration grooves 26 on the input shaft 10 side.
- the left and right rotational direction torque generating input shaft driving unit 30 and the right rotational direction torque generating input shaft driving unit 40 are arranged such that rotational positions around the input shaft 10 are shifted from each other. That is, the A1-A1 line and the A2-A2 line, which are the axial lines of the radial hole 31 of the left rotational direction torque generating input shaft driving unit 30, and the radial direction hole 41 of the right rotational direction torque generating input shaft driving unit 40, respectively.
- the axis lines B1-B1 and B2-B2 are offset from each other by a predetermined angle ⁇ .
- the A1-A1 line and the A2-A2 line of the radial holes 31 and 41 are counterclockwise with respect to the C1-C1 line and the C2-C2 line, which are the axis lines of the recesses of the input shaft serration groove 26, respectively. Are shifted by ⁇ / 2.
- the B1-B1 line and the B2-B2 line are arranged so as to be shifted by an angle ⁇ / 2 in the clockwise direction with respect to the C1-C1 line and the C2-C2 line.
- the right rotational direction torque generating contact portion 43 is formed on the input shaft on the left rotational direction torque generating convex inclined surface 72 on the B1-B1 line and the B2-B2 line side with respect to the C1-C1 line and the C2-C2 line. 10 is pressed, and a torque in the clockwise direction is applied to the input shaft 10.
- the left rotational direction torque generating contact portion 33 has an input shaft on the left rotational direction torque generating convex inclined surface 73 on the A1-A1 line and the A2-A2 line side with respect to the C1-C1 line and the C2-C2 line. 10 is pressed, and a torque in the counterclockwise direction is applied to the input shaft 10.
- the right rotation direction torque generating convex inclined surface 72 is pressed toward the inner diameter side of the r axis, and the input shaft 10 is rotated in the right rotation direction.
- the input shaft 10 rotates rightward within the allowable rotation amount range.
- the left-rotation direction torque generating convex inclined surface 73 is pressed to the inner diameter side of the r-axis and the torque in the left-rotation direction acts on the input shaft 10, the input shaft 10 rotates in the left direction. That is, the left rotation direction torque generating contact portion 33 presses the input shaft 10 in the left rotation direction, and the right rotation direction torque generation contact portion 43 presses the input shaft 10 in the right rotation direction. The input shaft 10 is rotated.
- the opening degree of the rotary valve 5 changes, and hydraulic oil flows from the rotary valve 5 to the right steering side cylinder chamber 13 or the left steering side cylinder.
- the hydraulic pressure of the right steering side cylinder chamber 13 or the left steering side cylinder chamber 14 is increased and a hydraulic pressure difference is generated between the two cylinder chambers 13 and 14, and the piston 6 moves due to the hydraulic pressure difference.
- the sector shaft 7 rotates to steer the steered wheels.
- the contact portions 33 and 43 are substantially spherical, the torque generating pistons 32 and 42 and the serration groove 26 of the input shaft 10 are in smooth contact, and the axial movement of the torque generating pistons 32 and 42 is the input shaft 10. It is converted smoothly into the rotational motion.
- assist control processing is executed during lane keeping control in which steering needs to be controlled in order to prevent the vehicle from departing from the traveling lane.
- the ECU 50 controls the other of the control valves 16 and 17 while maintaining one of the control valves 16 and 17 in a closed state, and sets the other hydraulic fluid flow path of the control valves 16 and 17 to a desired opening degree.
- the hydraulic oil from the pump P is supplied to the corresponding torque generation chambers D1 and D2. Accordingly, the corresponding torque generating pistons 32 and 42 are driven, the input shaft 10 rotates with respect to the output shaft 11, and the hydraulic oil is transferred from the rotary valve 5 to the right steering side cylinder chamber 13 or the left steering side cylinder chamber 14.
- the piston 6 moves, the sector shaft 7 rotates, and the steered wheels are steered.
- the ECU 50 drives the right rotation direction torque generation control valve 17 to apply the right rotation direction torque to the input shaft 10, and to the output shaft 11.
- the input shaft 10 is rotated.
- the opening of the rotary valve 5 changes, hydraulic oil is supplied from the rotary valve 5 to the right steering cylinder chamber 13, the hydraulic pressure in the right steering cylinder chamber 13 increases, and the assist force in the right steering direction is increased. Occurs, the vehicle turns to the right, and deviation from the driving lane of the vehicle is avoided.
- the ECU 50 drives the control valve 16 for torque generation in the left rotation direction. As a result, the vehicle turns to the right, and deviation from the travel lane of the vehicle is avoided.
- the ECU 50 closes both control valves 16 and 17.
- the input shaft drive units 30 and 40 do not function. That is, when the steering wheel SW is steered in the right direction, the pump pressure is introduced into the right steering cylinder chamber 13 by the rotary valve 5, and a hydraulic pressure difference is generated between the cylinder chambers 13 and 14, and the piston 6 is caused by this hydraulic pressure difference. Moving in the negative y-axis direction, the sector shaft 7 rotates counterclockwise, and rightward steering assist is performed.
- FIG. 6 is a block diagram showing a functional configuration of the control unit (ECU).
- the ECU 7 includes a CPU (Central Processing Unit) 57 and a storage unit 58.
- the storage unit 58 includes a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.
- the CPU 57 reads out the program stored in the storage unit 58 and executes each process described later, whereby an attention determination unit 59, a lane departure monitoring unit (lateral deviation detection unit, departure determination unit) 60, and an assist torque setting unit ( It functions as a control valve control unit 61.
- the storage unit 58 stores in advance an assist torque setting map and a command current setting map, which will be described later.
- the assist torque setting map and the command current setting map define the correspondence relationship between the amount of lateral deviation of the vehicle, the temperature of the hydraulic oil, and the command current.
- the image information from the camera 51 is sequentially input to the ECU 7 every predetermined time as information on the environment of the vehicle. Further, the ECU 7 includes vehicle speed information from the vehicle speed sensor 52, rudder angle information from the rudder angle sensor 53, winker information from the winker switch 54, and clutch information from the clutch sensor 55 regarding the driving state of the vehicle. Information is sequentially input every predetermined time.
- the oil temperature sensor 56 is for detecting the oil temperature of the hydraulic oil supplied to the input shaft driving units 30 and 40 (see FIG. 1).
- the oil temperature sensor 56 is provided at an arbitrary place in the hydraulic oil circulation path. Detect temperature.
- a thermostat provided in the reservoir 15 is used as the oil temperature sensor 56.
- the camera 51 is fixed at a predetermined position on the vehicle body and acquires an image in front of the vehicle.
- the vehicle speed sensor 52 detects the traveling speed of the vehicle.
- the steering angle sensor 53 detects the steering angle of the steering wheel SW, and the winker switch 54 detects the operation state (ON / OFF) of the left and right winkers (not shown).
- the clutch sensor 55 detects the operation state (ON / OFF) of a clutch (not shown).
- the ECU 7 detects from an accelerator opening sensor that detects an accelerator depression amount or an accelerator opening, a brake sensor that detects on / off of a brake pedal, a sensor that detects a shift stage (shift position) of a transmission, and the like. Information is also input as vehicle information.
- the ECU 7 calculates the lateral deviation amount of the center position in the width direction of the vehicle with respect to the center position of the lane (running lane) from the image information acquired by the camera 51, and sets the assist torque so that the lateral deviation amount of the vehicle with respect to the lane is reduced.
- the CPU 57 determines whether or not the driver's attentiveness is determined or estimated, the lane departure monitoring unit 60 that monitors whether the vehicle deviates from the lane, and information from the lane departure monitoring unit 60.
- the attention level determination unit 59 estimates the driver's attention level based on the road image ahead of the vehicle captured by the camera 51 and vehicle information detected by various sensors. For example, the attention determination unit 59 causes the vehicle to meander based on white line position information obtained from a road image captured by the camera 51 and steering wheel SW operation information (steering angle information) obtained from the steering angle sensor 53. It is determined whether or not. When it is determined that the vehicle is meandering, it is determined based on the winker operation information acquired from the winker switch 54 whether or not the meander is caused by the snoozing operation.
- the degree of the snoozing driving (the degree of attention reduction) is determined from the amount of the meandering amount, and the speaker 62 determines whether the meandering level is low. Sound generation control for generating an alarm sound and image control processing for displaying an alarm on the display 63 are executed.
- the lane departure monitoring unit 60 determines whether or not the vehicle is likely to depart from the lane based on the image information captured by the camera 51 (whether or not the steering needs to be controlled).
- a center detection unit 64, a travel position detection unit 65, and a lateral deviation amount calculation unit 66 are provided.
- the lane center detection unit 64 uses road white lines 82, which are present on the left and right of the host vehicle 80 traveling upward in the figure, from a road image obtained by image processing information from the camera 51. 83, and recognizes the area defined by the left and right road white lines 82, 83 as the lane 81 where the host vehicle 80 is traveling, and detects the center position in the width direction of the lane 81 as the lane center LC. To do. That is, when the lane center detection unit 64 recognizes the road white lines 82 and 83, the lane center detection unit 64 calculates the distance L between the two white lines 82 and 83, and the distance from the left white line 83 (or the right lane 82) is L / 2. Is detected as the lane center LC.
- the traveling position detector 65 detects the traveling position of the host vehicle 80 in the lane 81.
- the travel position is, for example, the center SLC in the width direction of the host vehicle 80 with respect to the left white line 82 (distance Lv from the left white line 82), and the travel position detection unit 65 is based on the image information from the camera 51.
- the distance Lv) is calculated.
- the lateral deviation amount calculation unit 66 calculates the lane center LC and the vehicle center SLC based on the lane center position LC detected by the lane center detection unit 64 and the vehicle center SLC of the host vehicle 80 detected by the travel position detection unit 65. The distance between them is calculated as a lateral deviation amount ⁇ . That is, the lateral deviation amount calculation unit 66 calculates the lateral deviation amount ⁇ according to the following equation (1).
- the lateral deviation amount ⁇ calculated from the above equation (1) is a positive value when the vehicle center SLC of the host vehicle 80 is biased to the left of the lane center SLC, and is a negative value when it is biased to the right. Become.
- the lateral deviation amount ⁇ may be obtained without providing the traveling position detection unit 65.
- the center position of the image displayed on the display 63 is the vehicle center SLC. Therefore, the camera 51 captures an image from the lane center LC by recognizing the lane center LC. It is possible to directly detect the distance to the center position of the image as the lateral shift amount ⁇ .
- the camera 51 only needs to be fixed at a predetermined position with respect to the vehicle body, and the fixing position is not limited to the center in the width direction of the vehicle. For example, if the positional relationship between the camera 51 and the vehicle center SLC is unchanged, the distance from the center position of the image displayed on the display 63 to the vehicle center SLC is constant, so this distance is stored in advance. By detecting the distance from the center position of the image captured by the camera 51 to the lane center position LC and adding the above distance to this distance, it is possible to calculate the lateral deviation amount ⁇ .
- the assist torque setting unit 61 determines whether or not it is a lane keeping control that requires execution of the assist control processing by the input shaft driving units 30 and 40, and when executing the assist control processing, A target assist torque to be applied is determined according to the lateral deviation amount ⁇ of the host vehicle 80, and a command current required to generate the target assist torque is supplied to the solenoids SL1 and SL2 of the steering side control valves 16 and 17 that eliminate the lateral deviation. Energize. For example, when the lateral deviation amount ⁇ is a negative value (when the host vehicle 80 is biased to the right), the solenoid SL1 of the counterclockwise torque generation control valve 16 is energized, and the lateral deviation amount ⁇ is a positive value.
- Whether or not to execute the assist control process is determined based on whether or not a preset assist control execution condition is satisfied. For example, the amount of lateral deviation ⁇ exceeds a predetermined amount ⁇ 0 ( ⁇ >
- the assist control process When the vehicle speed is less than a predetermined speed, there is a high possibility that the vehicle is decelerating for stopping, and the steering angle (absolute value) is predetermined. If it is larger than the angle, it is estimated that steering is performed by the driver's will, and if the steering speed (absolute value) is larger than the predetermined speed, it is estimated that the steering is emergency avoidance by the driver. In any case, there is a possibility that the execution of the assist control process is rejected and the driver's steering is hindered. For this reason, the assist control process is not executed even when a lateral deviation occurs in the vehicle. Note that the assist control process may be executed without setting the predetermined amount ⁇ 0 regardless of the amount of lateral deviation.
- the target assist torque is acquired from the assist torque setting map (shown in FIG. 8).
- the assist torque setting map a correspondence relationship between the lateral deviation amount ⁇ and the target assist torque is set in advance.
- the target assist torque increases as the absolute value of the lateral deviation amount ⁇ increases, and the magnitude (absolute value) of the lateral deviation amount ⁇ regardless of whether the own vehicle 80 is biased left or right. ) Are equal, the target assist torque is also set equal.
- the assist torque setting unit 61 acquires the target assist torque for the lateral deviation amount ⁇ calculated by the lateral deviation amount calculation unit 22b from the assist torque setting map.
- the command current is acquired from the command current setting map (shown in FIG. 9).
- the command current setting map shown in FIG. 9.
- three types of command current setting maps corresponding to the temperature range of the hydraulic oil are set, and the correspondence between the target assist torque and the command current is set in advance in each map.
- three types of command current setting maps are collectively shown on one map.
- the kinematic viscosity of the hydraulic oil decreases as the temperature of the hydraulic oil (hydraulic oil temperature) increases. For this reason, when the hydraulic oil temperature changes due to the atmospheric temperature of the power steering device 1 or the influence of the control state, the kinematic viscosity also changes, and the opening degree of the hydraulic oil flow path in the control valves 16 and 17 becomes constant. Even if maintained, the assist force applied by the input shaft drive units 30 and 40 increases or decreases. For example, an increase in the operating oil temperature decreases the kinematic viscosity of the operating oil and decreases the assist force applied by the input shaft driving units 30 and 40.
- the range of the hydraulic oil temperature includes a low temperature region I that is equal to or lower than the first reference temperature Ta, a medium temperature region II that exceeds the first reference temperature Ta and is equal to or lower than the second reference temperature Tb, A map corresponding to the low temperature region I (indicated by a broken line in FIG. 9) and a map corresponding to the intermediate temperature region II (indicated by a solid line in FIG. 9) are divided into three stages of the high temperature region III exceeding the second reference temperature Tb.
- Three types of command current setting maps called maps corresponding to the high temperature region III (indicated by a two-dot chain line in FIG. 9) are preset.
- the command current is set so as to increase as the target assist torque increases, and the value of the command current is lower in the middle temperature range II than in the low temperature range I for the same target assist torque. Is set so that the value of the command current is higher in the high temperature region III than in the intermediate temperature region II.
- the assist torque setting unit 61 determines which of the three temperature ranges I to III the hydraulic oil temperature detected by the oil temperature sensor 56 belongs to, and commands corresponding to the temperature ranges I to III to which the hydraulic oil temperature belongs.
- the command current corresponding to the target assist torque is acquired using the current setting map and the lateral deviation amount ⁇ calculated by the lateral deviation amount calculation unit 22b is a negative value
- the solenoid SL1 of the left rotation direction torque generation control valve 16 is used.
- the command current is supplied to the solenoid SL2 of the right rotation direction torque generation control valve 17.
- An arithmetic expression may be set instead of each specified current setting map.
- the hydraulic oil temperature range may be divided into two stages or four or more stages instead of three stages, and a designated current setting map corresponding to each may be set.
- the relationship among the hydraulic oil temperature, the target assist torque, and the command current may be set by approximation as a three-dimensional map.
- a plurality of maps showing the correspondence relationship between the lateral deviation amount ⁇ and the command current are set corresponding to the temperature range of the hydraulic oil, and the target assist torque is not obtained.
- the command current may be directly obtained from the lateral deviation amount ⁇ using a map corresponding to the temperature range of the hydraulic oil.
- assist control processing executed by the assist torque setting unit 61 will be described with reference to the flowchart of FIG. This process is executed every predetermined time while the vehicle is traveling.
- step S1 determines whether or not the assist control execution condition is satisfied.
- step S1 determines whether or not the assist control execution condition is satisfied.
- step S1 When it is determined that the assist control execution condition is satisfied (step S1: YES), the assist torque setting unit 61 acquires a target assist torque for the lateral deviation amount ⁇ calculated by the lateral deviation amount calculation unit 22b from the assist torque setting map ( Step S2), the hydraulic oil temperature T detected by the oil temperature sensor 56 is acquired (Step S3).
- the assist torque setting unit 61 determines whether or not the hydraulic oil temperature T acquired in step S3 is equal to or lower than the first reference temperature Ta (whether or not the hydraulic oil temperature T belongs to the low temperature range I) ( If it is determined in step S4) that the temperature belongs to the low temperature range I (step S4: YES), the command current corresponding to the target assist torque acquired in step S2 is calculated using the command current setting map set for the low temperature range I. Obtain (step S5).
- step S6 determines whether the hydraulic oil temperature T exceeds the first reference temperature Ta and is equal to or lower than the second reference temperature tb ( Whether or not the hydraulic oil temperature T belongs to the middle temperature range II is determined (step S6). If it is determined that the hydraulic oil temperature T belongs to the middle temperature range II (step S6: YES), the command current setting map for the middle temperature range II is used. Then, a command current corresponding to the target assist torque acquired in step S2 is acquired (step S7).
- step S6 NO
- step S8 a command current corresponding to the target assist torque acquired in step S2 is acquired.
- the assist torque setting unit 61 uses the command current acquired in step S5, S7, or S8 when the lateral deviation amount ⁇ calculated by the lateral deviation amount calculation unit 22b is a negative value. In the case of a positive value, each solenoid SL2 is energized (step S9), and this process is terminated.
- the input shaft drive units 30 and 40 are functioned only during lane keeping control, and the input shaft drive units 30 and 40 are not functioned during normal steering, but the input drive unit is also operated during normal steering. 30 and 40 may function appropriately.
- a reaction force corresponding to vehicle information such as the steering angle, steering speed, and vehicle speed of the steering wheel SW is input to the input shaft 10 by the input shaft driving units 30 and 40. You may give to.
- the solenoid SL2 of the right rotation direction torque generation control valve 17 is energized with a command current set based on the vehicle information and the temperature of the hydraulic oil.
- the command current set based on the vehicle information and the temperature of the hydraulic oil may be supplied to the solenoid SL1 of the left rotation direction torque generation control valve 16.
- the hydraulic pressure control unit 4 calculates the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the input shaft driving units 30 and 40 (torque generation chambers D1 and D2). Control is performed based on the temperature of the hydraulic oil detected by the oil temperature sensor 56, and the input shaft drive units 30 and 40 have a torque corresponding to the left or right rotational direction in accordance with the hydraulic pressure of the supplied hydraulic oil. Is applied to the input shaft 10.
- the rotary valve 5 has cylinder chambers 13 and 14 corresponding to the rotation direction of the input shaft 10 with respect to the output shaft 11.
- the hydraulic power cylinder 8 applies torque to the output shaft 11.
- the strength of the torque applied to the output shaft 11 by the hydraulic power cylinder 8 increases or decreases in accordance with the amount of hydraulic oil supplied to the cylinder chambers 13 and 14, and the hydraulic oil supplied to the cylinder chambers 13 and 14 is supplied.
- the amount increases or decreases according to the amount of twist of the input shaft 10 with respect to the output shaft 11, and the amount of twist of the input shaft 20 with respect to the output shaft 11 depends on the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the input shaft driving units 30 and 40.
- the hydraulic pressure of the hydraulic oil that increases and decreases and is supplied to the input shaft driving units 30 and 40 is controlled based on the temperature of the hydraulic oil detected by the oil temperature sensor 56. Therefore, even when the temperature of the hydraulic oil changes, a desired assist torque can be applied to the output shaft 11.
- the lane departure monitoring unit 60 detects the lateral deviation direction and lateral deviation amount of the vehicle in the traveling lane, and determines whether it is necessary to control the steering in order to prevent the deviation of the vehicle from the traveling lane. .
- the assist torque setting unit 61 operates the hydraulic oil to the left rotation direction torque generating input shaft drive unit 30.
- the hydraulic fluid pressure supplied to the right rotational direction torque generating input shaft drive unit 40 and the lateral deviation detected by the lane departure monitoring unit 60 are detected by the oil temperature sensor 56. Control based on quantity.
- the assist torque setting unit 61 applies the right rotational direction torque generation input shaft drive unit 40 to the right direction.
- the hydraulic oil pressure detected by the oil temperature sensor 56 and the lane departure monitoring unit 60 detect the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the left rotation direction torque generating input shaft drive unit 30 in a state where the supply of hydraulic oil is stopped. Control based on the amount of lateral displacement to be performed.
- the storage unit 58 stores in advance a correspondence relationship between the lateral deviation amount of the vehicle, the hydraulic oil temperature, and the command current as a map, and the assist torque setting unit 61 uses the detected lateral deviation amount and the hydraulic oil temperature. Then, the command current is acquired from the map, and the hydraulic pressure supplied to the input shaft drive units 30 and 40 is controlled by supplying the acquired command current to the solenoids SL1 and SL2. Therefore, an accurate torque corresponding to the temperature change of the hydraulic oil can be applied to the output shaft 11 by a simple control process.
- the present invention can be widely applied to a power steering device using hydraulic pressure.
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Abstract
パワーステアリング装置1は、操舵軸3と入力軸駆動部30,40とECU50とカメラ51と油温センサ56とを備える。操舵軸3は、ステアリングホイールSWに接続され、入力軸駆動部30,40は、左回転方向及び右回転方向のトルクを、供給される作動油の液圧に応じた強さでそれぞれ操舵軸3に付与する。油温センサ56は、作動油の温度を検出する。ECU50は、入力軸駆動部30,40に供給する作動油の液圧を、カメラ51からの画像情報と油温センサ56が検出する作動油の温度とに基づいて制御する。
Description
本発明は、車両に搭載されるパワーステアリング装置に関する。
特開2007-168674号公報には、油圧によって操舵軸にトルクを付与する操舵軸駆動部を有し、操舵軸駆動部に供給する油圧を電磁弁によって制御して操舵軸にトルクを付与するパワーステアリング装置が記載されている。
しかし、上記パワーステアリング装置では、操舵軸駆動部に供給される作動油の温度が変化すると、操舵軸に付与されるトルクも変動してしまい、所望のトルクを操舵軸に付与することができない。
そこで、本発明は、作動油の温度が変化した場合であっても、所望のトルクを操舵軸に付与することが可能なパワーステアリング装置の提供を目的とする。
上記目的を達成すべく、本発明の第1の態様は、車両に搭載されるパワーステアリング装置であって、操舵軸と操舵軸駆動手段と情報取得手段と油温検出手段と液圧制御手段とを備える。
操舵軸は、ステアリングホイールに接続される。操舵軸駆動手段は、左回転方向又は右回転方向のトルクを、供給される作動油の液圧に応じた強さで操舵軸に付与する。情報取得手段は、車両の環境に関する情報又は車両の運転状態に関する情報の少なくとも一方を取得する。液圧制御手段は、操舵軸駆動手段に供給する作動油の液圧を、情報取得手段が取得する情報と油温検出手段が検出する作動油の温度とに基づいて制御する。
上記構成では、液圧制御手段は、操舵軸駆動手段に供給する作動油の液圧を、情報取得手段が取得する情報と油温検出手段が検出する作動油の温度とに基づいて制御し、操舵軸駆動手段は、左回転方向又は右回転方向のトルクを、供給される作動油の液圧に応じた強さで操舵軸に付与する。
従って、作動油の温度が変化した場合であっても、所望のトルクを操舵軸に付与することができる。
本発明の第2の態様は、上記第1の態様のパワーステアリング装置であって、油圧パワーシリンダとロータリーバルブとを備える。
操舵軸は、入力軸と出力軸とトーションバーとを有する。入力軸と出力軸とは、トーションバーによって連結され、入力軸は、ステアリングホイールに接続される。油圧パワーシリンダは、左操舵用及び右操舵用の一対の液圧室を有し、これら一対の液圧室内の作動油の液圧差に応じて出力軸にトルクを付与する。ロータリーバルブは、出力軸に対する入力軸の捻れ方向に応じて作動油の供給経路を切り替えることにより、ステアリングホイールの左操舵時には左操舵用の液圧室に、右操舵時には右操舵用の液圧室に作動油をそれぞれ供給する。また、ロータリーバルブは、出力軸に対する入力軸の捩れ量に応じて作動油の供給量を変更する。操舵軸駆動手段は、左回転方向又は右回転方向のトルクを、供給される作動油の液圧に応じた強さで入力軸に付与する。
上記構成では、液圧制御手段は、操舵軸駆動手段に供給する作動油の液圧を、情報取得手段が取得する情報と油温検出手段が検出する作動油の温度とに基づいて制御し、操舵軸駆動手段は、左回転方向又は右回転方向のトルクを、供給される作動油の液圧に応じた強さで入力軸に付与する。操舵軸駆動手段からトルクが付与されて入力軸が出力軸に対して相対回転すると、ロータリーバルブは、出力軸に対する入力軸の回転方向に対応する液圧室に作動油を供給し、油圧パワーシリンダは、出力軸にトルクを付与する。
油圧パワーシリンダが出力軸に付与するトルクの強さは、液圧室に供給される作動油の供給量に応じて増減し、液圧室に供給される作動油の供給量は、出力軸に対する入力軸の捩れ量に応じて増減し、出力軸に対する入力軸の捩れ量は、操舵軸駆動手段に供給される作動油の液圧に応じて増減し、操舵軸駆動手段に供給される作動油の液圧は、情報取得手段が取得する情報と油温検出手段が検出する作動油の温度とに基づいて制御される。従って、作動油の温度が変化した場合であっても、所望のトルクを出力軸に付与することができる。
本発明の第3の態様は、上記第2の態様のパワーステアリング装置であって、情報取得手段は、横ずれ検出手段と逸脱判定手段とを有する。横ずれ検出手段は、走行車線における車両の横ずれ方向と横ずれ量とを車両の環境に関する情報として検出する。逸脱判定手段は、走行車線からの車両の逸脱を防止するために操舵を制御する必要があるか否かを横ずれ検出手段が検出した横ずれ量に基づいて判定する。入力軸駆動手段は、左回転方向のトルクを入力軸に付与する左回転方向トルク生成用入力軸駆動部と、右回転方向のトルクを入力軸に付与する右回転方向トルク生成用入力軸駆動部とを有する。
液圧制御手段は、操舵を制御する必要があると逸脱判定手段が判定し、且つ横ずれ検出手段が左方向への横ずれを検出した場合、左回転方向トルク生成用入力軸駆動部への作動油の供給を停止し、且つ右回転方向トルク生成用入力軸駆動部に供給する作動油の液圧を、油温検出手段が検出する作動油の温度と横ずれ検出手段が検出する横ずれ量とに基づいて制御する。また、液圧制御手段は、操舵を制御する必要があると逸脱判定手段が判定し、且つ横ずれ検出手段が右方向への横ずれを検出した場合、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部への作動油の供給を停止し、且つ左回転方向トルク生成用入力軸駆動部に供給する作動油の液圧を、横ずれ検出手段が検出する横ずれ量と油温検出手段が検出する作動油の温度とに基づいて制御する。
上記構成では、作動油の温度が変化した場合であっても、的確な操舵制御が実行され、走行車線からの車両の逸脱を防止することができる。
本発明の第4の態様は、上記第3の態様のパワーステアリング装置であって、液圧制御手段は、2つのコントロールバルブとコントロールバルブ制御部と記憶部とを有する。2つのコントロールバルブは、上記2つの入力軸駆動部への作動油の供給路の開度をそれぞれ制御する。コントロールバルブ制御部は、これら2つのコントロールバルブを制御する。記憶部は、車両の横ずれ量と作動油の温度と指令電流との対応関係を予め記憶する。2つのコントロールバルブは、通電される電流の強さに応じて作動油の供給路の開度を変更するソレノイドをそれぞれ有する。コントロールバルブ制御部は、横ずれ検出手段が検出する横ずれ量と油温検出手段が検出する作動油の温度と記憶部が記憶する対応関係とを用いて指令電流を求め、求めた指令電流をソレノイドに通電することによって、入力軸駆動部に供給する液圧を制御する。
上記構成では、記憶部は、車両の横ずれ量と作動油の温度と指令電流との対応関係を予め記憶し、コントロールバルブ制御部は、記憶部に記憶された対応関係と横ずれ検出手段が検出する横ずれ量と油温検出手段が検出する作動油の温度とを用いて求めた指令電流をソレノイドに通電することによって、入力軸駆動部に供給する液圧を制御する。従って、簡単な制御処理によって、作動油の温度変化に応じた的確なトルクを出力軸に付与することができる。
本発明によれば、作動油の温度が変化した場合であっても、所望のトルクを操舵軸に付与することができる。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
[パワーステアリング装置のシステム構成]
図1は、本実施形態のパワーステアリング装置のシステム構成図である。
図1は、本実施形態のパワーステアリング装置のシステム構成図である。
図1に示すように、パワーステアリング装置1は、装置本体2と、操舵軸3と、液圧制御部(液圧制御手段)4と、カメラ(情報取得手段、横ずれ検出手段)51と、センサ類(情報取得手段)52~54と、油温センサ(油温検出手段)56とを備える。
装置本体2には、ロータリーバルブ5と、セクターシャフト7と、油圧パワーシリンダ8と、左回転方向トルク生成用入力軸駆動部(操舵軸駆動手段)30と、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部(操舵軸駆動手段)40とが設けられている。油圧パワーシリンダ8は、右操舵用シリンダ室(左操舵用の液圧室)13と左操舵用シリンダ室(右操舵用の液圧室)14とピストン6とを有する。なお、液圧制御部4の一部の構成(例えば、後述する左回転方向トルク生成用コントロールバルブ16及び右回転方向トルク生成用コントロールバルブ17)は、装置本体2に設けられている。
操舵軸3は、入力軸10と出力軸11とトーションバー12(図2参照)とを有する。入力軸10は、ステアリングホイールSWに連結されて、ステアリングホイールSWと共回りする。トーションバー12は、入力軸10と出力軸11とを連結する。
ステアリングホイールSWが操舵され、入力軸10が出力軸11に対して回転すると、ロータリーバルブ5は、右操舵用シリンダ室13及び左操舵用シリンダ室14のうち、入力軸10の回転方向に対応した一方のシリンダ室13,14に、ポンプPから吐出された作動油を供給する。一方のシリンダ室13,14への作動油の供給により、両シリンダ室13,14間に液圧差が発生してピストン6が駆動する。ピストン6はセクターシャフト7と噛合い、セクターシャフト8は、ピストン6の往復運動に伴って回転して転舵輪(図示外の前輪)を操舵する。このように、ロータリーバルブ5は、出力軸11に対する入力軸10の捻れ方向(回転方向)に応じて作動油の供給経路を切り替えて、出力軸11に付与するアシスト力の方向(アシスト方向)を切り替える。また、ロータリーバルブ5は、出力軸11に対する入力軸10の捻れ量に応じて、作動油の供給量を変更し、捻れ量に応じた強さのアシスト力を出力軸11に付与する。なお、作動油の余剰分はリザーバ15に排出される。
左回転方向トルク生成用入力軸駆動部30は、供給される作動油の液圧に応じた強さのトルクを入力軸10に対して左回転方向に付与するアクチュエータであり、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部40は、供給される作動油の液圧に応じた強さのトルクを入力軸10に対して右回転方向に付与するアクチュエータである。後述するように、入力軸駆動部30,40は、運転者が適正な操舵を行っており、走行車線からの車両の逸脱を防止する必要がない通常操舵時には機能せず、走行車線からの車両の逸脱を防止する必要がある車線維持制御時において、走行車線からの車両の逸脱を防止する方向への操舵アシストを行う操舵アクチュエータとして機能する。
液圧制御部4は、コントロールユニット(ECU:Electric Control Unit)50と左回転方向トルク生成用コントロールバルブ16と右回転方向トルク生成用コントロールバルブ17とを備える。ECU50は、バッテリEからの電力供給を受けて作動し、カメラ51やセンサ等52~56から受信する信号(情報)に基づき、左回転方向トルク生成用コントロールバルブ16又は右回転方向トルク生成用コントロールバルブ17を駆動制御する。各コントロールバルブ16,17は、それぞれ油路18,19を介してロータリーバルブ5と連通し、入力軸10と出力軸11との相対回転位置とは無関係にロータリーバルブ5から作動油の供給(ポンプPの吐出圧の供給)を受ける。各コントロールバルブ16,17は、作動油の流通路を、ECU50からの制御信号に応じた開度に設定する。ロータリーバルブ5からの作動油は、各コントロールバルブ16,17の開度に応じた液圧で、後述する油路20,21(図2参照)を介してトルク生成室D1,D2(図3参照)にそれぞれ供給され、入力軸10にトルクを付与する。なお、ECU50は、コントロールバルブ16を駆動制御してトルク生成室D1に作動油を供給しているときは、コントロールバルブ17からトルク生成室D2への作動油の供給を停止し、反対にコントロールバルブ17を駆動制御してトルク生成室D2に作動油を供給しているときは、コントロールバルブ16からトルク生成室D1への作動油の供給を停止する。
左回転方向トルク生成用コントロールバルブ16は、左回転方向トルク生成ソレノイドSOL1及び左回転方向トルク生成スプール22を備え、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ17は、右回転方向トルク生成ソレノイドSOL2及び右回転方向トルク生成スプール23を備える。各ソレノイドSOL1,SOL2は、ECU50からの制御信号(指令電流)に応じて各スプール22,23を駆動する。各スプール22,23の駆動に応じて作動油の流通路(供給路)の開口面積(開度)が増減し、各入力軸駆動部30,40への油圧の供給が制御される。
入力軸駆動部30,40は、それぞれ入力軸10の周面上に設けられる。左回転方向トルク生成用入力軸駆動部30は、左回転方向トルク生成用コントロールバルブ16から供給される油圧により、入力軸10に対して左回転方向のトルクを付与する。また、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部40は、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ17から供給される油圧により、入力軸10に対して右回転方向のトルクを付与する。
なお、図1では、便宜上、操舵軸3及びリザーバ15(操舵軸3は2つ、リザーバ15は3つ)をそれぞれ複数記載しているが、本実施形態の操舵軸3及びリザーバ15はそれぞれ1つずつである。また、リザーバ15に排出された作動油は、戻り管(図示省略)を介してポンプPに循環供給される。
[装置本体の説明]
図2は装置本体の軸方向断面図、図3は右方向アシスト時における装置本体の軸方向断面図である。なお、以下の説明において、入力軸10及び出力軸11の軸方向をy軸とし、入力軸10側をy軸の正方向とし、y軸周りの極座標における径方向をr軸とし、y軸正方向を向いた状態でのy軸を中心とした左周りの回転を正回転とする。
図2は装置本体の軸方向断面図、図3は右方向アシスト時における装置本体の軸方向断面図である。なお、以下の説明において、入力軸10及び出力軸11の軸方向をy軸とし、入力軸10側をy軸の正方向とし、y軸周りの極座標における径方向をr軸とし、y軸正方向を向いた状態でのy軸を中心とした左周りの回転を正回転とする。
図2に示すように、装置本体2は、ロータリーバルブ5を収容する第1ハウジング24Aと、ピストン6及びセクターシャフト7を収容する第2ハウジング24Bとを備える。セクターシャフト7は、第2ハウジング24B内のセクターシャフト格納部25内に配置される。
各ハウジング24A,24Bはともに略カップ状部材であり、互いの軸方向開口部において接続される。第1ハウジング24Aの軸方向底部には、ステアリングホイールSWから延びる入力軸10が挿入され、ピストン6は、入力軸10の回転に応じて、油圧により第2ハウジング24B内をy軸方向に摺動する。
第2ハウジング24B(ピストン6)とセクターシャフト7とは、互いに軸方向直角に配置され、ピストン6に設けられた歯とセクターシャフト7に設けられた歯が噛合い、ピストン6の摺動によってセクターシャフト7が回転して操舵アシストが行われる。
第2ハウジング24Bには、ピストン6が軸方向移動可能に収容される。ピストン6によって、第2ハウジング24Bの内部は、入力軸側の右操舵用シリンダ室13とカップ形状底部側の左操舵用シリンダ室14とに液密を保って隔成される。
トーションバー12の一端部と他端部とは、入力軸10と出力軸11とにそれぞれ固定される。入力軸10と出力軸11との間にトーションバー12を設けることによって、各入力軸駆動部30,40から入力軸10に付与されたトルクがトーションバー12の弾性力により吸収され、転舵輪に与える影響を小さくする。
ロータリーバルブ5のy軸負方向側であって入力軸10と出力軸11との重複部分には、入力軸セレーション溝26と、出力軸セレーション溝27(ともに図4参照)とが形成されるとともに、左回転方向トルク生成用入力軸駆動部30と右回転方向トルク生成用入力軸駆動部40とが配置されている。入力軸セレーション溝26の凸状頂部26aが出力軸セレーション溝27の凹部に係止することによって(図4参照)、入出力軸10,11間の最大相対回転量は所定の許容回転量に規制され、トーションバー12が必要以上に捩れることが回避される。
2つの入力軸駆動部30,40は、ロータリーバルブ5のy軸負方向側に並んで配置されている。各入力軸駆動部30,40は、出力軸11に形成されたr軸方向の径方向孔31,41を含む。各拡径方向孔31,41は、左右の回転方向トルク生成ピストン32,42をそれぞれ収容する。
左回転方向トルク生成用ピストン32のr軸方向外径側には左回転方向トルク生成室D1が形成され、右回転方向トルク生成用ピストン42のr軸方向外径側には右回転方向トルク生成室D2が形成される。左回転方向トルク生成室D1には、油路20、左回転方向トルク生成用コントロールバルブ16、油路18及びロータリーバルブ5を介してポンプPからの作動油が供給される。右回転方向トルク生成室D2には、油路21、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ17、油路19及びロータリーバルブ5を介してポンプPから作動油が供給される。
出力軸11は、ピストン6の内径部へ軸方向に沿って挿入され、ボールねじ機構28によってピストン6と噛合する。ピストン6の外周には、周方向に刻まれたピストン歯部29が設けられ、ピストン6は、ピストン歯部29においてセクターシャフト7と噛合う。
第2ハウジング24Bは、セクターシャフト7と互いの軸が直交するように配置され、第2ハウジング24Bの径方向の一部には、セクターシャフト7の一部を格納するセクターシャフト格納部25が設けられている。セクターシャフト格納部25は、右操舵用シリンダ室13と連通し、右操舵用シリンダ室13からの作動油の供給を受ける。供給された作動油は、セクターシャフト7とピストン歯部29との噛合い部分を潤滑する。
右操舵用シリンダ室13は、第1ハウジング24Aに設けられた右操舵用シリンダ室連通路70を介してロータリーバルブ5と連通する。左操舵用シリンダ室14は、第2ハウジング24Bと第1ハウジング24Aとに跨って設けられた左操舵用シリンダ室連通路71を介してロータリーバルブ5と連通する。
ロータリーバルブ5は、出力軸11に対する入力軸10の回転に応じてINポート又はOUTポートから右操舵用シリンダ室13又は左操舵用シリンダ室14へのオイルの導入又は排出を行うバルブ機構として機能する。入力軸10が出力軸11に対して右側に相対回転すると、ポンプPと右操舵用シリンダ室13とが両軸10,11の相対回転量に応じた開口面積で連通し、右操舵用シリンダ室13に油圧が供給され、右操舵用シリンダ室13の液圧が上昇し、両シリンダ室13,14間に発生する液圧差によってピストン6がy軸負方向へ移動する(図3参照)。同様に、入力軸10が出力軸11に対して左側に相対回転すると、ポンプPと左操舵用シリンダ室14とが両軸10,11の相対回転量に応じた開口面積で連通し、左操舵用シリンダ室14に油圧が供給され、左操舵用シリンダ室14の液圧が上昇し、両シリンダ室13,14間に発生する液圧差によってピストン6がy軸正方向へ移動する。
[入力軸駆動部の説明]
図4は右回転方向トルク生成用入力軸駆動部の径方向断面図、図5は左回転方向トルク生成用入力軸駆動部の径方向断面図である。
図4は右回転方向トルク生成用入力軸駆動部の径方向断面図、図5は左回転方向トルク生成用入力軸駆動部の径方向断面図である。
図4及び図5に示すように、各入力軸駆動部30,40では、出力軸11に対し等間隔に4つ設けられたr軸方向の径方向孔31,41に、左回転方向トルク生成ピストン32及び右回転方向トルク生成ピストン42がそれぞれ収容される。各ピストン32,42のr軸方向外径側には、左回転方向トルク生成室D1及び右回転方向トルク生成室D2がそれぞれ形成される。
各ピストン32,42のr軸方向内径側端部には、略球状の当接部33,43がそれぞれ設けられている。各トルク生成室D1,D2の液圧により各ピストン32,42がr軸方向内径側に移動すると、各当接部33,43は入力軸10側のセレーション溝26を押圧する。
左右回転方向トルク生成用入力軸駆動部30と右回転方向トルク生成用入力軸駆動部40とは、入力軸10周りの回転位置が互いにずれるように配置されている。すなわち、左回転方向トルク生成用入力軸駆動部30の径方向孔31の軸線であるA1-A1線、A2-A2線と、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部40の径方向孔41の軸線であるB1-B1線、B2-B2線とは、互いに所定角度θオフセットされている。
このオフセットにより、各径方向孔31,41のA1-A1線、A2-A2線は、入力軸セレーション溝26の凹部の軸線であるC1-C1線、C2-C2線に対して、反時計回りにθ/2ずれて配置される。同様に、B1-B1線、B2-B2線は、C1-C1線、C2-C2線に対して、時計回りに角度θ/2ずれて配置される。
従って、右回転方向トルク生成用当接部43は、C1-C1線、C2-C2線に対しB1-B1線、B2-B2線側の左回転方向トルク生成用凸部傾斜面72において入力軸10を押圧し、入力軸10に右回転方向のトルクを付与する。一方、左回転方向トルク生成用当接部33は、C1-C1線、C2-C2線に対しA1-A1線、A2-A2線側の左回転方向トルク生成用凸部傾斜面73において入力軸10を押圧し、入力軸10に左回転方向のトルクを付与する。
入力軸10は出力軸11に対して所定の許容回転量まで回転可能であるため、右回転方向トルク生成用凸部傾斜面72がr軸内径側に押圧され、入力軸10に右回転方向のトルクが作用すると、入力軸10は許容回転量の範囲内で右方向へ回転する。また、左回転方向トルク生成用凸部傾斜面73がr軸内径側に押圧され、入力軸10に左回転方向のトルクが作用すると、入力軸10は左方向へ回転する。すなわち、左回転方向トルク生成用当接部33は左回転方向に、右回転方向トルク生成用当接部43は右回転方向にそれぞれ入力軸10を押圧し、セレーション溝26,27の許容回転範囲内で入力軸10を回転させる。
入力軸駆動部30,40が出力軸11に対して入力軸10を回転させると、ロータリーバルブ5の開度が変化し、作動油がロータリーバルブ5から右操舵側シリンダ室13又は左操舵側シリンダ室14に供給され、右操舵側シリンダ室13又は左操舵側シリンダ室14の液圧が上昇して、2つのシリンダ室13,14間に液圧差が発生し、この液圧差によってピストン6が移動し、セクターシャフト7が回転して転舵輪が操舵される。
また、当接部33,43が略球状であるので、トルク生成ピストン32,42と入力軸10のセレーション溝26とが滑らかに接触し、トルク生成ピストン32,42の軸方向運動が入力軸10の回転運動にスムーズに変換される。
また、後述するように、走行車線からの車両の逸脱を防止するために操舵を制御する必要がある車線維持制御時には、アシスト制御処理が実行される。このアシスト制御処理において、ECU50は、コントロールバルブ16,17の一方を閉止状態に維持したまま他方を制御して、コントロールバルブ16,17の他方の作動油の流通路を所望の開度に設定し、対応するトルク生成室D1,D2にポンプPからの作動油を供給する。これにより、対応するトルク生成用ピストン32,42が駆動され、入力軸10が出力軸11に対して回転し、作動油がロータリーバルブ5から右操舵側シリンダ室13又は左操舵側シリンダ室14に供給され、ピストン6が移動し、セクターシャフト7が回転して転舵輪が操舵される。
例えば、車両が走行車線から左側へ逸脱しようとしている場合、ECU50は、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ17を駆動して入力軸10に右回転方向のトルクを付与し、出力軸11に対して入力軸10を回転させる。これにより、ロータリーバルブ5の開度が変化し、作動油がロータリーバルブ5から右操舵側シリンダ室13に供給され、右操舵側シリンダ室13の液圧が上昇し、右操舵方向へのアシスト力が発生して車両が右方向へ旋回し、車両の走行車線からの逸脱が回避される。同様に、車両が走行車線から右側へ逸脱しようとしている場合には、ECU50は、左回転方向トルク生成用コントロールバルブ16を駆動する。これにより、車両が右方向へ旋回し、車両の走行車線からの逸脱が回避される。
一方、運転者が適正な操舵を行っており、走行車線からの車両の逸脱を防止するために操舵を制御する必要がない通常操舵時では、ECU50は、コントロールバルブ16,17の双方を閉止状態に維持し、入力軸駆動部30,40は機能しない。すなわち、ステアリングホイールSWが右方向操舵されると、ロータリーバルブ5によりポンプ圧が右操舵用シリンダ室13へ導入され、シリンダ室13,14間に液圧差が発生し、この液圧差によってピストン6がy軸負方向へ移動し、セクターシャフト7が反時計回りに回転して右方向操舵アシストが行われる。反対に、ステアリングホイールSWが左方向操舵されると、ロータリーバルブ5によりポンプ圧が左操舵用シリンダ室14へ導入され、シリンダ室13,14間に液圧差が発生し、この液圧差によってピストン6がy軸正方向へ移動し、セクターシャフト7が時計回りに回転して左方向操舵アシストが行われる。
[コントロールユニットの説明]
図6は、コントロールユニット(ECU)の機能構成を示すブロック図である。
図6は、コントロールユニット(ECU)の機能構成を示すブロック図である。
図6に示すように、ECU7は、CPU(Central Processing Unit)57と記憶部58とを備える。記憶部58は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等を含む。CPU57は、記憶部58に格納されたプログラムを読み出して後述する各処理を実行することにより、注意力判定部59、車線逸脱監視部(横ずれ検出手段、逸脱判定手段)60及びアシストトルク設定部(コントロールバルブ制御部)61として機能する。また、記憶部58には、後述するアシストトルク設定マップ及び指令電流設定マップが予め記憶されている。アシストトルク設定マップと指令電流設定マップとによって、車両の横ずれ量と作動油の温度と指令電流との対応関係が規定される。
ECU7には、カメラ51からの画像情報が、車両の環境に関する情報として所定時間毎に逐次入力される。また、ECU7には、車速センサ52からの車速情報と、舵角センサ53からの舵角情報と、ウィンカスイッチ54からのウィンカ情報と、クラッチセンサ55からのクラッチ情報とが、車両の運転状態に関する情報として、それぞれ所定時間毎に逐次入力される。
さらに、ECU7には、油温センサ56からの油温情報が所定時間毎に逐次入力される。油温センサ56は、入力軸駆動部30,40(図1参照)に供給される作動油の油温を検出するためのものであり、作動油の循環経路の任意の場所に設けられて油温を検出する。本実施形態では、リザーバ15に設けたサーモスタットを油温センサ56として用いる。
カメラ51は、車体の所定位置に固定され、車両前方の画像を取得する。車速センサ52は、車両の走行速度を検出する。舵角センサ53は、ステアリングホイールSWの操舵角を検出する、ウィンカスイッチ54は、左右のウィンカ(図示省略)の操作状態(ON/OFF)をそれぞれ検出する。クラッチセンサ55は、クラッチ(図示省略)の操作状態(ON/OFF)を検出する。なお、ECU7には、アクセル踏み込み量又はアクセル開度を検出するアクセル開度センサや、ブレーキペダルのオンオフを検出するブレーキセンサや、変速機の変速段(シフト位置)を検出するセンサなどからの検出情報も、車両情報として入力される。
ECU7は、カメラ51が取得した画像情報からレーン(走行車線)の中心位置に対する車両の幅方向中心位置の横ずれ量を算出し、レーンに対する車両の横ずれ量が低減するようにアシストトルクを設定して発生させる機能と、各センサからの情報に基づき運転者の注意力低下度合いを判定し、運転者に注意を促す機能とを有する。
次に、CPU57の機能構成について説明する。
CPU57は、上述のように、運転者の注意力を判定又は推定する注意力判定部59と、車両が車線から逸脱しないかを監視する車線逸脱監視部60と、車線逸脱監視部60からの情報に基づいて車両のステアリングホイールSWにアシストトルクを発生させるアシストトルク設定部61として機能する。
注意力判定部59は、カメラ51が撮像した車両前方の道路画像と、各種センサにより検出された車両情報に基づいて、車両の運転者の注意力を推定する。例えば、注意力判定部59は、カメラ51が撮像した道路画像から得られる白線位置情報と、舵角センサ53から得られるステアリングホイールSWの操作情報(舵角情報)とに基づいて、車両が蛇行しているか否かを判定する。車両が蛇行していると判定した場合、ウィンカスイッチ54から取得したウィンカ操作情報に基づいて当該蛇行が居眠り運転に起因するものか否かを判定する。当該蛇行が居眠り運転に起因すると判定した場合、蛇行量の大きさから居眠り運転の度合い(注意力低下度合い)の大きさを判定し、その注意力低下度合いの大きさに応じて、スピーカ62から警報音を発生させる音声発生制御や、ディスプレイ63に警報表示を行う画像制御処理を実行する。
車線逸脱監視部60は、カメラ51が撮像した画像情報に基づき、車両が車線から逸脱する可能性が高いか否か(操舵を制御する必要があるか否か)を判定するものであり、車線中心検出部64と走行位置検出部65と横ずれ量算出部66とを備える。
車線中心検出部64は、図7に示すように、カメラ51からの情報を画像処理して得られる道路画像から、図中上方へ向かって走行する自車両80の左右に存在する道路白線82,83を認識し、左右の道路白線82,83で区画された領域を自車両80が走行している車線(レーン)81として認識するとともに、車線81の幅方向の中心位置を車線中心LCとして検出する。すなわち、車線中心検出部64は、道路白線82,83を認識すると、これら2本の白線82,83間の距離Lを算出し、左側白線83(又は右側車線82)からの距離がL/2となる位置を、車線中心LCとして検出する。
走行位置検出部65は、車線81内での自車両80の走行位置を検出する。走行位置は、例えば、左側白線82に対する自車両80の幅方向中心SLC(左側白線82からの距離Lv)であり、走行位置検出部65は、カメラ51からの画像情報に基づいて走行位置SLC(距離Lv)を演算する。
横ずれ量算出部66は、車線中心検出部64が検出した車線中心位置LCと、走行位置検出部65が検出した自車両80の車両中心SLCとに基づいて、車線中心LCと車両中心SLCとの間の距離を横ずれ量δとして算出する。すなわち、横ずれ量算出部66は、横ずれ量δを下式(1)に従って算出する。
δ=L/2-Lv・・・(1)
上式(1)から算出される横ずれ量δは、自車両80の車両中心SLCが車線中心SLCよりも左側に偏っている場合は正の値となり、右側に偏っている場合は負の値となる。
上式(1)から算出される横ずれ量δは、自車両80の車両中心SLCが車線中心SLCよりも左側に偏っている場合は正の値となり、右側に偏っている場合は負の値となる。
なお、走行位置検出部65を設けずに横ずれ量δを求めるようにしてもよい。例えば、カメラ51を車両の幅方向中央に固定した場合、ディスプレイ63に表示される画像の中心位置が車両中心SLCとなるので、車線中心LCを認識することにより、車線中心LCからカメラ51が撮像した画像の中心位置までの距離を横ずれ量δとして直接検出することが可能である。
また、カメラ51は車体に対して所定位置に固定されていればよく、その固定場所は車両の幅方向中央に限定されない。例えば、カメラ51と車両中心SLCとの位置関係が不変であれば、ディスプレイ63に表示される画像の中心位置から車両中心SLCまでの距離が一定となるため、この距離を予め記憶しておき、カメラ51で撮像された画像の中心位置からレーン中心位置LCまでの距離を検出し、この距離に上記の距離を加算することで横ずれ量δを算出することが可能である。
アシストトルク設定部61は、入力軸駆動部30,40によるアシスト制御処理の実行が必要な車線維持制御時であるか否かを判定し、アシスト制御処理を実行する場合、ステアリングホイールSWに対して付与する目標アシストトルクを自車両80の横ずれ量δに応じて求め、目標アシストトルクを発生させるために必要な指令電流を、横ずれを解消する操舵側のコントロールバルブ16,17のソレノイドSL1,SL2に通電する。例えば、横ずれ量δが負の値の場合(自車両80が右に偏っている場合)には、左回転方向トルク生成用コントロールバルブ16のソレノイドSL1に通電し、横ずれ量δが正の値の場合(自車両80が左に偏っている場合)には、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ17のソレノイドSL2に通電する。これにより、コントロールバルブ16,17内の作動油の流通路が指令電流に応じた開度で開き、ポンプPからの作動油がトルク生成室D1,D2に供給され、転舵輪が操舵される。
アシスト制御処理を実行するか否かは、予め設定されたアシスト制御実行条件を満たしているか否かによって判定される。例えば、横ずれ量δの大きさが所定量δ0を超えており(δ>|δ0|)、ウィンカスイッチ54がオフであり、車速センサ52が検出する車速が所定速度以上であり、舵角センサ53が検出する操舵角が所定角度未満であり、且つ操舵速度(操舵角速度)が所定速度(例えば55deg/sec)以下であるときに、アシスト制御実行条件を満たすと判定される。ウィンカスイッチ11がオンの場合は運転者の意思によって操舵が行われると推定され、車速が所定速度未満の場合は停車のために減速している可能性が高く、操舵角(絶対値)が所定角度より大きい場合は運転者の意志によって操舵が行われると推定され、また、操舵速度(絶対値)が所定速度よりも大きいときは運転者による緊急回避的な操舵であると推定されるため、何れの場合であっても、アシスト制御処理の実行が却って運転者の操舵を妨げる可能性がある。このため、車両に横ずれが生じている場合であっても、アシスト制御処理を実行しない。なお、所定量δ0を設定せず、横ずれ量の大きさによらずアシスト制御処理を実行してもよい。
目標アシストトルクは、アシストトルク設定マップ(図8に示す)から取得される。アシストトルク設定マップには、横ずれ量δと目標アシストトルクとの対応関係が予め設定されている。図8に示すアシストトルク設定マップでは、横ずれ量δの絶対値が大きくなるほど目標アシストトルクが増大し、且つ自車両80の偏り方向が左右の何れであっても横ずれ量δの大きさ(絶対値)が等しい場合には目標アシストトルクも等しくなるように設定されている。アシストトルク設定部61は、横ずれ量算出部22bが算出した横ずれ量δに対する目標アシストトルクをアシストトルク設定マップから取得する。
指令電流は、指令電流設定マップ(図9に示す)から取得される。本実施形態では、作動油の温度の範囲に対応した3種類の指令電流設定マップが設定され、各マップには、目標アシストトルクと指令電流との対応関係が予め設定されている。なお、図9では、3種類の指令電流設定マップを1つのマップ上に纏めて表している。
ここで、入力軸駆動部30,40に供給される作動油の温度とアシストトルクとの関係について説明する。
図10に示すように、作動油の温度(作動油温)の温度上昇に応じて、作動油の動粘度は低下する。このため、パワーステアリング装置1の雰囲気温度や制御状態の影響などに起因して作動油温が変化すると、動粘度も変化し、コントロールバルブ16,17における作動油の流通路の開度が一定に維持されていても、入力軸駆動部30,40が付与するアシスト力は増減する。例えば、作動油温の上昇は、作動油の動粘度を低下させ、入力軸駆動部30,40が付与するアシスト力を減少させる。このため、入力軸駆動部30,40が付与するアシスト力を所望の強さに設定するためには、作動油温の上昇に応じてソレノイドSL1,SL2に通電する電流を増大させ、トルク生成室D1,D2に供給する油圧を増大させる必要がある。
このような理由から、本実施形態では、作動油温の範囲を、第1基準温度Ta以下の低温域Iと、第1基準温度Taを超えて第2基準温度Tb以下の中温域IIと、第2基準温度Tbを越えた高温域IIIの3段階に分け、低温域Iに対応するマップ(図9中破線で示す)と、中温域IIに対応するマップ(図9中実線で示す)と、高温域IIIに対応するマップ(図9中二点鎖線で示す)という3種類の指令電流設定マップを予め設定している。なお、各指令電流設定マップでは、目標アシストトルクが増大するほど指令電流も増大するように設定され、且つ同一の目標アシストトルクに対して低温域Iよりも中温域IIの方が指令電流の値が高く、中温域IIより高温域IIIの方が指令電流の値が高くなるように設定されている。
アシストトルク設定部61は、油温センサ56によって検出された作動油温が3つの温域I~IIIのうち何れに属するかを判定し、作動油温が属する温域I~IIIに対応する指令電流設定マップを用いて目標アシストトルクに対応する指令電流を取得し、横ずれ量算出部22bが算出した横ずれ量δが負の値の場合には、左回転方向トルク生成用コントロールバルブ16のソレノイドSL1に指令電流を通電し、横ずれ量δが正の値の場合には、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ17のソレノイドSL2に指令電流を通電する。
なお、各指定電流設定マップに代えて、演算式を設定してもよい。また、作動油温の範囲を3段階ではなく2段階又は4段階以上に分けて、それぞれに対応する指定電流設定マップを設定してもよい。さらに、作動油温と目標アシストトルクと指令電流との関係を三次元マップとして近似して設定してもよい。
また、目標アシストトルク設定マップ及び指令電流設定マップに代えて、横ずれ量δと指令電流との対応関係を示すマップを作動油の温域に対応して複数設定し、目標アシストトルクを求めずに、作動油の温域に対応するマップを用いて横ずれ量δから指令電流を直接取得してもよい。
[アシスト制御処理の説明]
次に、アシストトルク設定部61が実行するアシスト制御処理について、図11のフローチャートを参照して説明する。なお、本処理は、車両の走行中に所定時間毎に実行される。
次に、アシストトルク設定部61が実行するアシスト制御処理について、図11のフローチャートを参照して説明する。なお、本処理は、車両の走行中に所定時間毎に実行される。
本処理が開始されると、アシストトルク設定部61は、アシスト制御実行条件を満たしているか否かを判定し(ステップS1)、満たしていないと判定した場合(ステップS1:NO)、本処理を終了する。
アシスト制御実行条件を満たしていると判定した場合(ステップS1:YES)、アシストトルク設定部61は、横ずれ量算出部22bが算出した横ずれ量δに対する目標アシストトルクをアシストトルク設定マップから取得し(ステップS2)、油温センサ56が検出した作動油温Tを取得する(ステップS3)。
次に、アシストトルク設定部61は、ステップS3で取得した作動油温Tが第1基準温度Ta以下であるか否か(作動油温Tが低温域Iに属するか否か)を判定し(ステップS4)、低温域Iに属すると判定した場合(ステップS4:YES)、低温域I用に設定された指令電流設定マップを用いて、ステップS2で取得した目標アシストトルクに対応する指令電流を取得する(ステップS5)。また、作動油温Tが低温域Iに属さないと判定した場合(ステップS4:NO)、さらに作動油温Tが第1基準温度Taを超えて第2基準温度tb以下であるか否か(作動油温Tが中温域IIに属するか否か)を判定し(ステップS6)、中温域IIに属すると判定した場合(ステップS6:YES)、中温域II用の指令電流設定マップを用いて、ステップS2で取得した目標アシストトルクに対応する指令電流を取得する(ステップS7)。また、作動油温Tが中温域IIに属さないと判定した場合(ステップS6:NO)、作動油温Tが高温域IIIに属すると判定し、高温域III用の指令電流設定マップを用いて、ステップS2で取得した目標アシストトルクに対応する指令電流を取得する(ステップS8)。
最後に、アシストトルク設定部61は、ステップS5,S7又はS8で取得した指令電流を、横ずれ量算出部22bが算出した横ずれ量δが負の値の場合にはソレノイドSL1に、横ずれ量δが正の値の場合にはソレノイドSL2にそれぞれ通電して(ステップS9)、本処理を終了する。
なお、本実施形態では、車線維持制御時に限定して入力軸駆動部30,40を機能させ、通常操舵時には入力軸駆動部30,40を機能させていないが、通常操舵時においても入力駆動部30,40を適宜機能させてもよい。例えば、運転者に与えるステアリングホイールSWの操作感を向上させるために、ステアリングホイールSWの操舵角度や操舵速度や車速などの車両情報に応じた反力を入力軸駆動部30,40によって入力軸10に付与してもよい。この場合、運転者が左操舵を行っているときは、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ17のソレノイドSL2に、車両情報と作動油の温度とに基づいて設定される指令電流を通電し、運転者が右操舵を行っているときは、左回転方向トルク生成用コントロールバルブ16のソレノイドSL1に、車両情報と作動油の温度とに基づいて設定される指令電流を通電すればよい。
以上説明したように、本実施形態では、液圧制御部4(アシストトルク制御部61)は、入力軸駆動部30,40(トルク生成室D1,D2)に供給する作動油の液圧を、油温センサ56が検出する作動油の温度に基づいて制御し、入力軸駆動部30,40は、左回転方向又は右回転方向のトルクを、供給される作動油の液圧に応じた強さで入力軸10に付与する。入力軸駆動部30,40からトルクが付与されて入力軸10が出力軸11に対して相対回転すると、ロータリーバルブ5は、出力軸11に対する入力軸10の回転方向に対応するシリンダ室13,14に作動油を供給し、油圧パワーシリンダ8は、出力軸11にトルクを付与する。
油圧パワーシリンダ8が出力軸11に付与するトルクの強さは、シリンダ室13,14に供給される作動油の供給量に応じて増減し、シリンダ室13,14に供給される作動油の供給量は、出力軸11に対する入力軸10の捩れ量に応じて増減し、出力軸11に対する入力軸20の捩れ量は、入力軸駆動部30,40に供給される作動油の液圧に応じて増減し、入力軸駆動部30,40に供給される作動油の液圧は、油温センサ56が検出する作動油の温度に基づいて制御される。従って、作動油の温度が変化した場合であっても、所望のアシストトルクを出力軸11に付与することができる。
また、車線逸脱監視部60は、走行車線における車両の横ずれ方向と横ずれ量とを検出するとともに、走行車線からの車両の逸脱を防止するために操舵を制御する必要があるか否かを判定する。車線逸脱監視部60が操舵を制御する必要があると判定し、且つ左方向への横ずれを検出した場合、アシストトルク設定部61は、左回転方向トルク生成用入力軸駆動部30への作動油の供給を停止した状態で、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部40に供給する作動油の液圧を、油温センサ56が検出する作動油の温度と車線逸脱監視部60が検出する横ずれ量とに基づいて制御する。また、車線逸脱監視部60が操舵を制御する必要があると判定し、且つ右方向への横ずれを検出した場合、アシストトルク設定部61は、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部40への作動油の供給を停止した状態で、左回転方向トルク生成用入力軸駆動部30に供給する作動油の液圧を、油温センサ56が検出する作動油の温度と車線逸脱監視部60が検出する横ずれ量とに基づいて制御する。
従って、作動油の温度が変化した場合であっても、的確な操舵制御が実行され、走行車線からの車両の逸脱を防止することができる。
また、記憶部58は、車両の横ずれ量と作動油の温度と指令電流との対応関係をマップとして予め記憶し、アシストトルク設定部61は、検出された横ずれ量と作動油の温度とを用いて上記マップから指令電流を取得し、取得した指令電流をソレノイドSL1,SL2に通電することによって、入力軸駆動部30,40に供給する液圧を制御する。従って、簡単な制御処理によって、作動油の温度変化に応じた的確なトルクを出力軸11に付与することができる。
なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、上述の実施形態以外であっても種々の変更が可能であることは勿論である。
本発明は、油圧を利用したパワーステアリング装置に広く適用可能である。
1:パワーステアリング装置
3:操舵軸
4:液圧制御部(液圧制御手段)
5:ロータリーバルブ
10:入力軸
11:出力軸
12:トーションバー
13:右操舵用シリンダ室(左操舵用の液圧室)
14:左操舵用シリンダ室(右操舵用の液圧室)
15:リザーバ
16:左回転方向トルク生成用コントロールバルブ
17:右回転方向トルク生成用コントロールバルブ
30:左回転方向トルク生成用入力軸駆動部(操舵軸駆動手段)
40:右回転方向トルク生成用入力軸駆動部(操舵軸駆動手段)
50:コントロールユニット(ECU)
51:カメラ(情報取得手段、横ずれ検出手段)
52:車速センサ(情報取得手段)
53:舵角センサ(情報取得手段)
54:ウィンカスイッチ(情報取得手段)
55:クラッチセンサ(情報取得手段)
56:油温センサ(情報取得手段)
57:CPU
58:記憶部
59:注意力判定部
60:車線逸脱監視部(横ずれ検出手段、逸脱判定手段)
61:アシストトルク設定部(コントロールバルブ制御部)
D1:左回転方向トルク生成室
D2:右回転方向トルク生成室
E:バッテリ
P:ポンプ
SL1:左回転方向トルク生成ソレノイド
SL2:右回転方向トルク生成ソレノイド
SW:ステアリングホイール
3:操舵軸
4:液圧制御部(液圧制御手段)
5:ロータリーバルブ
10:入力軸
11:出力軸
12:トーションバー
13:右操舵用シリンダ室(左操舵用の液圧室)
14:左操舵用シリンダ室(右操舵用の液圧室)
15:リザーバ
16:左回転方向トルク生成用コントロールバルブ
17:右回転方向トルク生成用コントロールバルブ
30:左回転方向トルク生成用入力軸駆動部(操舵軸駆動手段)
40:右回転方向トルク生成用入力軸駆動部(操舵軸駆動手段)
50:コントロールユニット(ECU)
51:カメラ(情報取得手段、横ずれ検出手段)
52:車速センサ(情報取得手段)
53:舵角センサ(情報取得手段)
54:ウィンカスイッチ(情報取得手段)
55:クラッチセンサ(情報取得手段)
56:油温センサ(情報取得手段)
57:CPU
58:記憶部
59:注意力判定部
60:車線逸脱監視部(横ずれ検出手段、逸脱判定手段)
61:アシストトルク設定部(コントロールバルブ制御部)
D1:左回転方向トルク生成室
D2:右回転方向トルク生成室
E:バッテリ
P:ポンプ
SL1:左回転方向トルク生成ソレノイド
SL2:右回転方向トルク生成ソレノイド
SW:ステアリングホイール
Claims (4)
- 車両に搭載されるパワーステアリング装置であって、
ステアリングホイールに接続される操舵軸と、
左回転方向又は右回転方向のトルクを、供給される作動油の液圧に応じた強さで前記操舵軸に付与する操舵軸駆動手段と、
前記車両の環境に関する情報又は前記車両の運転状態に関する情報の少なくとも一方を取得する情報取得手段と、
前記操舵軸駆動手段に供給する作動油の液圧を、前記情報取得手段が取得する情報と前記油温検出手段が検出する作動油の温度とに基づいて制御する液圧制御手段とを備えた
ことを特徴とするパワーステアリング装置。 - 請求項1に記載のパワーステアリング装置であって、
油圧パワーシリンダとロータリーバルブとを備え、
前記操舵軸は、入力軸と出力軸とトーションバーとを有し、前記入力軸と前記出力軸とは、前記トーションバーによって連結され、前記入力軸は、前記ステアリングホイールに接続され、
前記油圧パワーシリンダは、左操舵用及び右操舵用の一対の液圧室を有し、これら一対の液圧室内の作動油の液圧差に応じて前記出力軸にトルクを付与し、
前記ロータリーバルブは、前記出力軸に対する前記入力軸の捻れ方向に応じて作動油の供給経路を切り替えることにより、前記ステアリングホイールの左操舵時には前記左操舵用の液圧室に、右操舵時には前記右操舵用の液圧室に作動油をそれぞれ供給し、且つ前記出力軸に対する前記入力軸の捩れ量に応じて作動油の供給量を変更し、
前記操舵軸駆動手段は、左回転方向又は右回転方向のトルクを、供給される作動油の液圧に応じた強さで前記入力軸に付与する
ことを特徴とするパワーステアリング装置。 - 請求項2に記載のパワーステアリング装置であって、
前記情報取得手段は、走行車線における前記車両の横ずれ方向と横ずれ量とを前記車両の環境に関する情報として検出する横ずれ検出手段と、前記走行車線からの前記車両の逸脱を防止するために操舵を制御する必要があるか否かを前記横ずれ検出手段が検出した横ずれ量に基づいて判定する逸脱判定手段とを有し、
前記入力軸駆動手段は、左回転方向のトルクを前記入力軸に付与する左回転方向トルク生成用入力軸駆動部と、右回転方向のトルクを前記入力軸に付与する右回転方向トルク生成用入力軸駆動部とを有し、
前記液圧制御手段は、操舵を制御する必要があると前記逸脱判定手段が判定し、且つ前記横ずれ検出手段が左方向への横ずれを検出した場合、前記左回転方向トルク生成用入力軸駆動部への作動油の供給を停止し、且つ前記右回転方向トルク生成用入力軸駆動部に供給する作動油の液圧を、前記油温検出手段が検出する作動油の温度と前記横ずれ検出手段が検出する横ずれ量とに基づいて制御し、また操舵を制御する必要があると前記逸脱判定手段が判定し、且つ前記横ずれ検出手段が右方向への横ずれを検出した場合、前記右回転方向トルク生成用入力軸駆動部への作動油の供給を停止し、且つ前記左回転方向トルク生成用入力軸駆動部に供給する作動油の液圧を、前記横ずれ検出手段が検出する横ずれ量と前記油温検出手段が検出する作動油の温度とに基づいて制御する
ことを特徴とするパワーステアリング装置。 - 請求項3に記載のパワーステアリング装置であって、
前記液圧制御手段は、前記2つの入力軸駆動部への作動油の供給路の開度をそれぞれ制御する2つのコントロールバルブと、前記2つのコントロールバルブを制御するコントロールバルブ制御部と、車両の横ずれ量と作動油の温度と指令電流との対応関係を予め記憶する記憶部とを有し、
前記2つのコントロールバルブは、通電される電流の強さに応じて前記作動油の供給路の開度を変更するソレノイドをそれぞれ有し、
前記コントロールバルブ制御部は、前記横ずれ検出手段が検出する横ずれ量と前記油温検出手段が検出する作動油の温度と前記記憶部が記憶する前記対応関係とを用いて指令電流を求め、求めた指令電流を前記ソレノイドに通電することによって、前記入力軸駆動部に供給する液圧を制御する
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
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PCT/JP2011/055554 WO2011111757A1 (ja) | 2010-03-11 | 2011-03-09 | パワーステアリング装置 |
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WO (1) | WO2011111757A1 (ja) |
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JP2015117996A (ja) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | 株式会社ユピテル | システム及びプログラム |
JP2018150039A (ja) * | 2018-03-27 | 2018-09-27 | 株式会社ユピテル | システム及びプログラム |
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JP2002264833A (ja) * | 2001-03-06 | 2002-09-18 | Koyo Seiko Co Ltd | パワーステアリング装置 |
JP2002347643A (ja) * | 2001-05-25 | 2002-12-04 | Kayaba Ind Co Ltd | パワーステアリング装置 |
JP2007168674A (ja) * | 2005-12-23 | 2007-07-05 | Hitachi Ltd | パワーステアリング装置およびその制御方法 |
JP2007230460A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Hitachi Ltd | パワーステアリング装置 |
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2010
- 2010-03-11 JP JP2010054628A patent/JP5641394B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2011
- 2011-03-09 WO PCT/JP2011/055554 patent/WO2011111757A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
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JP2011184023A (ja) | 2011-09-22 |
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