JP2006213094A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動パワーステアリング装置と油圧パワーステアリング装置とのそれぞれの動作特性をより活用することができるパワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】 このパワーステアリング装置１０は、車両のステアリング系３０に対して補助操舵トルクを付与するために、電動パワーステアリング装置２５と、車両の車軸駆動源としての内燃機関を動力源とする油圧パワーステアリング装置２０と、を並列して設けているパワーステアリング装置であって、車両の車速を算出するための車速算出部２０１，２５１を備え、ステアリング系３０が必要とする補助操舵トルクを、車速算出部２０１，２５１が算出した車速に応じて、電動パワーステアリング装置２５が担う補助操舵トルクと油圧パワーステアリング装置２０が担う補助操舵トルクとで分担することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両のステアリング系に対して補助操舵トルクを付与するために、モータを動力源とする電動パワーステアリング装置と、前記車両の車軸駆動源としての内燃機関を動力源とする油圧パワーステアリング装置と、を並列して設けているパワーステアリング装置に関する。

車両のステアリング系に対して補助操舵トルクを付与するために、電動パワーステアリング装置と内燃機関を動力源とする油圧パワーステアリング装置とを並列して設けているパワーステアリング装置がある。このようなパワーステアリング装置の一例として、下記特許文献１に記載のものがある。下記特許文献１に記載のパワーステアリング装置では、油圧が供給されず油圧パワーステアリング装置が動作不能の場合に、電動パワーステアリング装置が自動的に作動状態となるように制御されている。
特開２００４−９０６８６号公報

上記特許文献１に記載のパワーステアリング装置は、内燃機関とモータとを切り替えながら走行するハイブリッド自動車に適用されるものであって、油圧パワーステアリング装置を補完する役割を電動パワーステアリング装置に担わせている。

本発明者は、このように油圧パワーステアリング装置を補完するために電動パワーステアリング装置を使用するのではなく、それぞれの特徴を生かしたパワーステアリング装置を提供できないか検討を行った。本発明者の検討によれば、油圧パワーステアリング装置は内燃機関を駆動源としているため別途モータ等を設ける必要がない反面、内燃機関が動作していない場合には補助操舵トルクを発生させることができない。一方、電動パワーステアリング装置はモータを駆動源としているため内燃機関の動作に関わらず補助操舵トルクを発生させることができる反面、油圧パワーステアリング装置のように出力性能を高めることが困難である。ところが、上記特許文献１に記載のパワーステアリング装置では、このようなそれぞれの動作特性を十分に活用しているとはいえず、単に油圧パワーステアリング装置の補完的な役割を電動パワーステアリング装置に担わせているに過ぎない。

そこで本発明は、車両のステアリング系に対して補助操舵トルクを付与するために、モータを動力源とする電動パワーステアリング装置と、前記車両の車軸駆動源としての内燃機関を動力源とする油圧パワーステアリング装置と、を並列して設けているパワーステアリング装置であって、電動パワーステアリング装置と油圧パワーステアリング装置とのそれぞれの動作特性をより活用することができるパワーステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明のパワーステアリング装置は、車両のステアリング系に対して補助操舵トルクを付与するために、モータを動力源とする電動パワーステアリング装置と、車両の車軸駆動源としての内燃機関を動力源とする油圧パワーステアリング装置と、を並列して設けているパワーステアリング装置であって、車両の車速を算出するための車速算出手段を備え、ステアリング系が必要とする補助操舵トルクを、車速算出手段が算出した車速に応じて、電動パワーステアリング装置が担う補助操舵トルクと油圧パワーステアリング装置が担う補助操舵トルクとで分担することを特徴とする。

本発明によれば、ステアリング系に対して必要とされる補助操舵トルクを、電動パワーステアリング装置が担う補助操舵トルクと、油圧パワーステアリング装置が担う補助操舵トルクと、が分担する比率を車速に応じて調整することができるので、電動パワーステアリング装置及び油圧パワーステアリング装置それぞれの車速に対する動作特性に応じた調整が可能となる。

本発明のパワーステアリング装置は、車両のステアリング系に対して補助操舵トルクを付与するために、モータを動力源とする電動パワーステアリング装置と、車両の車軸駆動源としての内燃機関を動力源とする油圧パワーステアリング装置と、を並列して設けているパワーステアリング装置であって、ステアリング系の操舵トルクを算出するトルク算出手段と、ステアリング系の操舵状態を示す操舵状態データを算出する状態算出手段と、を備え、油圧パワーステアリング装置は、トルク算出手段が算出する操舵トルクに基づいて補助操舵トルクを付与し、電動パワーステアリング装置は、状態算出手段が算出する操舵状態データに基づいて補助操舵トルクを付与する、ことを特徴とする。

本発明によれば、ステアリング系に対して必要とされる補助操舵トルクの内、操舵トルクに基づいた補助操舵トルクは油圧パワーステアリング装置が、操舵角等の操舵状態に基づいた補助操舵トルクは電動パワーステアリング装置が、それぞれ分担するので、電動パワーステアリング装置及び油圧パワーステアリング装置それぞれの動作特性に応じた分担が可能となる。

本発明によれば、ステアリング系に対して必要とされる補助操舵トルクを車両の状態に応じて電動パワーステアリング装置と油圧パワーステアリング装置とに分担させるので、電動パワーステアリング装置及び油圧パワーステアリング装置それぞれの動作特性をより活用することができるパワーステアリング装置を提供することができる。

本発明は、一実施の形態のために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

（第１実施形態） 図１を参照しながら、本発明の第１実施形態であるパワーステアリング装置１０について説明する。図１は、パワーステアリング装置１０の構成を示した図である。パワーステアリング装置１０は車速センサから出力される車速信号に基づいてステアリング系３０に補助操舵トルクを付与し、ドライバによる操舵力をアシストする。この補助操舵トルクはいわゆる戻しトルクやダンピングトルクといったように操舵方向とは反対方向のトルクも含む。

まず、ステアリング系３０の構成（図示せず）について説明する。ステアリング系３０では、操舵輪としての左右前輪がタイロッドを介してステアリングギアボックスに連結されている。ステアリングギアボックスには、ラック及びピニオン等が備えられている。ラックは、その両端にタイロッドが連結され、ステアリングギアボックスに対して摺動可能に設けられている。ピニオンは、ステアリングシャフトを介してハンドルが取り付けられている。このように構成されるステアリング系３０は、ドライバがハンドルに操舵力を加えると、ステアリングシャフトに操舵トルクが与えられる。この操舵トルクによりピニオンが回転させられ、それによって、ラックがステアリングギアボックスに対して摺動させられ、タイロッドを介して左右前輪が転舵される。

引き続いて、パワーステアリング装置１０の構成について説明する。パワーステアリング装置１０は、車両の車軸駆動源としての内燃機関を動力源として駆動するポンプモータ２０３を含む油圧パワーステアリング装置２０と、モータ２５３を駆動源とする電動パワーステアリング装置２５とを並列して設けている。引き続いて、油圧パワーステアリング装置２０及び電動パワーステアリング装置２５それぞれの構成について説明する。

油圧パワーステアリング装置２０は、車速算出部２０１（車速算出手段）と、オイル流量算出部２０２と、ポンプモータ２０３と、アシストマップ格納部２１０と、を備えている。車速算出部２０１、オイル流量算出部２０２、及びアシストマップ格納部２１０は、物理的にはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、モータ駆動回路等からなる電子制御ユニットで構成されている。

車速算出部２０１は、車速センサから出力される車速信号に基づいて車速を算出する部分である。車速算出部２０１は、車速信号による各輪の回転速度から車速を算出する。車速算出部２０１は、算出した車速をオイル流量算出部２０２に出力する。

オイル流量算出部２０２は、車速算出部２０１から出力される車速に基づいて、ポンプモータ２０３に対してオイル流量を制御するように指示する駆動信号を出力する部分である。より具体的には、オイル流量算出部２０２は、アシストマップ格納部２１０に格納されているアシストマップに基づいてオイル流量を算出し、そのオイル流量になるようにポンプモータ２０３を制御する。

アシストマップ格納部２１０に格納されているアシストマップの一例を図２に示す。図２に示すアシストマップによれば、車速の上昇に応じてオイル流量が減少するようにマッピングされている。

ポンプモータ２０３は、オイル流量算出部２０２から出力される駆動信号に応じてオイル流量が制御され、そのオイル流量に応じたモータの回転でステアリング系３０に補助操舵トルクを付与する。

電動パワーステアリング装置２５は、車速算出部２５１（車速算出手段）と、モータ電流算出部２５２と、モータ２５３と、アシストマップ格納部２６０と、を備えている。車速算出部２５１、モータ電流算出部２５２、及びアシストマップ格納部２６０は、物理的にはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、モータ駆動回路等からなる電子制御ユニットで構成されている。

車速算出部２５１は、車速センサから出力される車速信号に基づいて車速を算出する部分である。車速算出部２５１は、車速信号による各輪の回転速度から車速を算出する。車速算出部２５１は、算出した車速をモータ電流算出部２５２に出力する。

モータ電流算出部２５２は、車速算出部２０１から出力される車速に基づいて、モータ２５３に流す制御電流を設定し、モータ２５３にその制御電流を指示する駆動信号を出力する部分である。より具体的には、モータ電流算出部２５２は、アシストマップ格納部２６０に格納されているアシストマップに基づいて制御電流を算出し、その制御電流がモータ２５３に流れるようにモータ２５３を制御する。

アシストマップ格納部２６０に格納されているアシストマップの一例を図３に示す。図３に示すアシストマップによれば、車速が閾値を越えてから車速の上昇に応じて制御電流が増加するようにマッピングされている。

モータ２５３は、モータ電流算出部２５２から出力される駆動信号に応じて駆動し、ステアリング系３０に補助操舵トルクを付与する。

従って、ステアリング系３０に対しては、油圧パワーステアリング装置２０及び電動パワーステアリング装置２５から車速に応じて補助操舵トルクが付与される。図２はパワーステアリング装置１０からステアリング系３０に対して付与される補助操舵トルクを実線で示した図である。パワーステアリング装置１０から付与される補助操舵トルクは、油圧パワーステアリング装置２０と電動パワーステアリング装置２５とで分担して発生されている。油圧パワーステアリング装置２０が分担する補助操舵トルクと、電動パワーステアリング装置２５が分担する補助操舵トルクとは、図２の破線で区切られた領域にそれぞれ対応している。

その結果、ステアリング系３０が必要とする補助操舵トルクは、車速に応じた比率で、油圧パワーステアリング装置２０が担う補助操舵トルクと、電動パワーステアリング装置２５が担う補助操舵トルクとで分担される。

本実施形態では、ステアリング系３０に対して必要とされる補助操舵トルクを、電動パワーステアリング装置２５が担う補助操舵トルクと、油圧パワーステアリング装置２０が担う補助操舵トルクと、が分担する比率を車速に応じて調整することができるので、電動パワーステアリング装置２５及び油圧パワーステアリング装置２０それぞれの車速に対する動作特性に応じた調整が可能となる。

本実施形態の図２及び図３に例示したようなアシストマップに基づいて制御すれば、車速が低速で大きな補助操舵トルクが必要な場合には油圧パワーステアリング装置２０が分担する比率を高めることができるので、電動パワーステアリング装置２５の負荷を低減することができる。また、車速が上昇して細かな補助操舵トルクの調整が必要な場合には電動パワーステアリング装置２５が分担する比率を高めることができるので、油圧パワーステアリング装置２０でベースとなる補助操舵トルクを与えて、電動パワーステアリング装置２５で細かく調整した補助操舵トルクを与えることができる。

（第２実施形態） 図５を参照しながら、本発明の第２実施形態であるパワーステアリング装置４０について説明する。図５は、パワーステアリング装置４０の構成を示した図である。パワーステアリング装置４０は車速センサから出力される車速信号に基づいてステアリング系３０に補助操舵トルクを付与し、ドライバによる操舵力をアシストする。この補助操舵トルクはいわゆる戻しトルクやダンピングトルクといったように操舵方向とは反対方向に向かうトルクも含む。ステアリング系３０の構成は既に説明しているので、その記載を省略する。

パワーステアリング装置４０の構成について説明する。パワーステアリング装置４０は、車両の車軸駆動源としての内燃機関を動力源として駆動するポンプモータ５０３を含む油圧パワーステアリング装置５０と、モータ５５５を駆動源とする電動パワーステアリング装置５５とを並列して設けている。引き続いて、油圧パワーステアリング装置５０及び電動パワーステアリング装置５５それぞれの構成について説明する。

油圧パワーステアリング装置５０は、操舵トルク算出部５０１（トルク算出手段）と、補助操舵トルク算出部５０２と、ポンプモータ５０３と、アシストマップ格納部５１０と、を備えている。操舵トルク算出部５０１、補助操舵トルク算出部５０２、及びアシストマップ格納部５１０は、物理的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、モータ駆動回路等からなる電子制御ユニットで構成されている。また、ここでの油圧パワーステアリング装置５０としては、操舵トルク算出部５０１に相当するトーションバーや、アシストマップ格納部５１０に格納されているアシストマップに相当するバルブ（バルブ特性に応じてアシスト特性が設定される）等の機械部品により構成されるタイプの油圧パワーステアリング装置も適用可能である。

操舵トルク算出部５０１は、トルクセンサから出力されるトルク信号に基づいて操舵トルクを算出する部分である。操舵トルク算出部５０１は、算出した操舵トルクを補助操舵トルク算出部５０２に出力する。

補助操舵トルク算出部５０２は、操舵トルク算出部５０１から出力される操舵トルクに基づいて、ポンプモータ５０３に対してオイル流量を制御するように指示する駆動信号を出力する部分である。より具体的には、補助操舵トルク算出部５０２は、アシストマップ格納部５１０に格納されているアシストマップに基づいて補助操舵トルクを算出し、その算出した補助操舵トルクを発生するようにオイル流量を算出して、そのオイル流量になるようにポンプモータ５０３を制御する。

アシストマップ格納部５１０に格納されているアシストマップの一例を図６に示す。図６に示すアシストマップによれば、操舵トルクの上昇に応じて補助操舵トルクが増加するようにマッピングされている。

ポンプモータ５０３は、補助操舵トルク算出部５０２から出力される駆動信号に応じてオイル流量が制御され、そのオイル流量に応じたモータの回転でステアリング系３０に補助操舵トルクを付与する。

電動パワーステアリング装置５５は、車速算出部５５１と、操舵角算出部５５２（状態算出手段）と、操舵角速度算出部５５３（状態算出手段）と、モータ電流算出部５５４と、モータ５５５と、アシストマップ格納部５６０と、を備えている。車速算出部５５１、操舵角算出部５５２、操舵角速度算出部５５３、モータ電流算出部５５４、及びアシストマップ格納部５６０は、物理的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、モータ駆動回路等からなる電子制御ユニットで構成されている。

車速算出部５５１は、車速センサから出力される車速信号に基づいて車速を算出する部分である。車速算出部５５１は、車速信号による各輪の回転速度から車速を算出する。車速算出部５５１は、算出した車速をモータ電流算出部５５４に出力する。

操舵角算出部５５２は、操舵角センサから出力される操舵角信号に基づいて操舵角度（操舵状態データ）を算出する部分である。操舵角算出部５５２は操舵角度をモータ電流算出部５５４に出力する。

操舵角速度算出部５５３は、操舵角速度センサから出力される操舵角速度信号に基づいて操舵角速度（操舵状態データ）を算出する部分である。操舵角速度算出部５５３は操舵角速度をモータ電流算出部５５４に出力する。

モータ電流算出部５５４は、車速算出部５５１、操舵角算出部５５２、及び操舵角速度算出部５５３それぞれから出力される、車速、操舵角度、及び操舵角速度に基づいて、モータ５５５に流す制御電流を設定し、モータ５５５にその制御電流を指示する駆動信号を出力する部分である。より具体的には、モータ電流算出部５５４はアシストマップ格納部５６０に格納されているアシストマップに基づいてダンピング制御及びハンドル戻し制御を行う。

まずダンピング制御について説明する。モータ電流算出部５５４は操舵角速度に基づいてアシスト制御量を算出する。モータ電流算出部５５４は車速に基づいてゲインを算出する。操舵角速度とアシスト制御量に関するアシストマップを図７に、車速とゲインに関するゲインマップを図８にそれぞれ示す。操舵角速度に対するアシスト制御量は、操舵角速度が増加するに従ってアシスト制御量が負の方向に（操舵方向とは逆方向に）増加するように設定されている。車速に対するゲインは、車速が増加するに従ってゲインが１に近づくように設定されている。モータ電流算出部５５４は、アシスト制御量とゲインとを乗算した値（操舵方向とは逆方向の補助操舵トルクに相当）に従って制御電流を算出し、その制御電流がモータ５５５に流れるように制御する。

次にハンドル戻し制御について説明する。モータ電流算出部５５４は操舵角度に基づいてアシスト制御量を算出する。モータ電流算出部５５４は車速に基づいてゲインを算出する。操舵角度とアシスト制御量に関するアシストマップを図９に、車速とゲインに関するゲインマップを図１０にそれぞれ示す。操舵角度に対するアシスト制御量は、操舵角度が増加するに従ってアシスト制御量が負の方向に（操舵方向とは逆方向に）一旦増加し、その後、正の方向に（操舵方向に、すなわち元の値にもどるように）増加するように設定されている。車速に対するゲインは、車速が一定値以下の場合に１に近づき、その一定値を超えた後に徐々に減少するように設定されている。モータ電流算出部５５４は、アシスト制御量とゲインとを乗算した値（操舵方向とは逆方向の補助操舵トルクに相当）に従って制御電流を算出し、その制御電流がモータ５５５に流れるようにモータ５５５を制御する。

モータ５５５は、モータ電流算出部５５４から出力される駆動信号に応じて駆動し、ステアリング系３０に補助操舵トルクを付与する。

従って、ステアリング系３０に対しては、油圧パワーステアリング装置５０からは操舵トルクに応じた補助操舵トルクが、電動パワーステアリング装置５５からは車速、操舵角度、及び操舵角速度といった操舵状態を示す情報に応じて補助操舵トルクが付与される。

本実施形態では、ステアリング系３０に対して必要とされる補助操舵トルクを、電動パワーステアリング装置５０が担う補助操舵トルクと、油圧パワーステアリング装置５０が担う補助操舵トルクとで分担している。

本実施形態の図７〜図１０に例示したようなアシストマップに基づいて制御すれば、操舵トルクが上昇するような大きな補助操舵トルクが必要な場合には油圧パワーステアリング装置５０がその補助操舵トルクを発生させるので、電動パワーステアリング装置５５の負荷を低減することができる。また、ダンピング制御やハンドル戻し制御のように、細かな補助操舵トルクの調整が必要な場合には電動パワーステアリング装置５５が主に補助操舵トルクを発生するので、油圧パワーステアリング装置５０でベースとなる補助操舵トルクを与えて、電動パワーステアリング装置５５で細かく調整した補助操舵トルクを与えることができる。

本発明の第１実施形態であるパワーステアリング装置のブロック構成図である。 第１実施形態のアシストマップを説明するためのグラフである。 第１実施形態のアシストマップを説明するためのグラフである。 第１実施形態の補助動作トルク分担を説明するためのグラフである。 本発明の第２実施形態であるパワーステアリング装置のブロック構成図である。 第２実施形態のアシストマップを説明するためのグラフである。 第２実施形態のアシストマップを説明するためのグラフである。 第２実施形態のゲインマップを説明するためのグラフである。 第２実施形態のアシストマップを説明するためのグラフである。 第２実施形態のゲインマップを説明するためのグラフである。

符号の説明

１０…電動パワーステアリング装置、２０…油圧パワーステアリング装置、２５…電動パワーステアリング装置、３０…ステアリング系、２０１…車速算出部、２０２…オイル流量算出部、２０３…ポンプモータ、２１０…アシストマップ格納部、２５１…車速算出部、２５２…モータ電流算出部、２５３…モータ、２６０…アシストマップ格納部。

Claims (2)

1. 車両のステアリング系に対して補助操舵トルクを付与するために、モータを動力源とする電動パワーステアリング装置と、前記車両の車軸駆動源としての内燃機関を動力源とする油圧パワーステアリング装置と、を並列して設けているパワーステアリング装置であって、
   前記車両の車速を算出するための車速算出手段を備え、
   前記ステアリング系が必要とする補助操舵トルクを、前記車速算出手段が算出した車速に応じた比率で、前記電動パワーステアリング装置が担う補助操舵トルクと前記油圧パワーステアリング装置が担う補助操舵トルクとで分担することを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 車両のステアリング系に対して補助操舵トルクを付与するために、モータを動力源とする電動パワーステアリング装置と、前記車両の車軸駆動源としての内燃機関を動力源とする油圧パワーステアリング装置と、を並列して設けているパワーステアリング装置であって、
   前記ステアリング系の操舵トルクを算出するトルク算出手段と、
   前記ステアリング系の操舵状態を示す操舵状態データを算出する状態算出手段と、を備え、
   前記油圧パワーステアリング装置は、前記トルク算出手段が算出する操舵トルクに基づいて補助操舵トルクを付与し、
   前記電動パワーステアリング装置は、前記状態算出手段が算出する操舵状態データに基づいて補助操舵トルクを付与する、
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。

Images