JP2013103616A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧制御バルブに発生した異常を車両運転中であっても検出することのできるパワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】制御部は、判定部としての機能を有するとともに、スプールを目標回転角度θｔまで変位させようとするときの電動モータの駆動電流値Ｉａに基づいて電動モータに発生しているトルクＴａを推定する。そして、この推定されるトルクＴａと予め設定されたトルクＴｔとの差が所定値α以上のときに油圧制御バルブに異常が発生している旨判定する。
【選択図】図７

Description

この発明は、操舵補助力を発生する油圧シリンダと、該油圧シリンダに対する作動油の給排状態をその位置に応じて調節するスプールを有する油圧制御バルブと、所定の駆動力にてスプールを駆動することでこれを変位させる駆動部とを備えるパワーステアリング装置に関する。

特許文献１に記載のパワーステアリング装置では、油圧制御バルブのスプールを電動モータにより中立位置から所定の回転角度だけ回転駆動させ、油圧シリンダに対する作動油の給排状態を変更することにより、同油圧シリンダに発生する操舵補助力を制御するようにしている。ここで、スプールを中立位置から所定の回転角度だけ変位させるために必要な電動モータの駆動電流値は、トルクセンサにより検出されるステアリングシャフトの操舵トルクや車速等の検出値に基づいて算出される。このように電動モータの駆動電流値を制御することにより、油圧シリンダに発生する操舵補助力が車両の運転状態に応じて調整されることとなる。

特開２００６−３０６２３９号公報

ここで、例えば、スプールの回転軸心が傾いたり、同スプールが異物を噛み込んだりしたとき等、油圧制御バルブに異常が発生したときには、これを車両運転中に速やかに検出することがパワーステアリング装置による適切な操舵補助を行ううえでは好ましい。

なお、油圧制御バルブとして、そのスプールの回転方向の位置を変位させることで油圧シリンダに対する作動油の給排制御を行うものを例に挙げたが、上述した技術課題は、こうした給排制御をスプールの往復動軸方向の位置を変位させることで行う油圧制御バルブを搭載したパワーステアリング装置においても同様に存在する。

この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、油圧制御バルブに発生した異常を車両運転中であっても検出することのできるパワーステアリング装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその効果について記載する。
本発明にかかるパワーステアリング装置では、油圧制御バルブのスプールに対して所定の駆動力を付与することにより、同スプールを変位させる。そして、このスプールの変位量を車両の運転状態等に基づき制御して油圧シリンダに対する作動油の給排状態を調節することにより、同油圧シリンダにおいて所定の操舵補助力を発生させるようにしている。

ここで、スプールの回転軸心が傾くなどして、その支持状態が通常とは異なる状態となったり、同スプールに異物が噛み込んだりしたような油圧制御バルブの異常時には、油圧制御バルブのスプールを変位させるときに必要となる駆動力が正常時とは異なるものとなる。

この点、本発明にかかるパワーステアリング装置では、スプールを変位させるときの駆動力が予め設定された所定の範囲外となったときに油圧制御バルブに異常が発生している旨判定するようにしているため、油圧制御バルブに異常が発生したことを車両運転中であっても速やかに判定することができる。

ここで、上述したスプールの回転軸心が傾く等の異常時には、スプールを変位させるときに必要となる駆動力は、正常時と比較して増大する。
その一方、パワーステアリング装置に設けられる各種センサが故障したような異常時には、スプールを変位させるときに必要となる駆動力が正常時と比較して低い値として算出されることがある。このような場合にもスプールの回転軸心が傾く等の異常時と同様に油圧制御バルブに異常が発生した旨判定することが好ましい。

すなわち、スプールに付与される駆動力が所定の範囲外となったことは、同駆動力が、上限値及び下限値により定められた範囲を外れたことの他、スプールの回転軸心が傾く等の異常時の場合におこり得るように同駆動力が上限値を上回る領域に移行したことや、各種センサが故障等の異常時の場合におこり得るように同駆動力が下限値を下回る領域に移行したことをもって判定することもできる。

ところで、上述したような油圧制御バルブの異常が発生したときには、パワーステアリング装置の操舵部材に対して車両運転に応じた操舵補助力を付与することが困難となるため、適切な操舵補助が行えないこととなる。そのために、こうした異常の発生時には、請求項２に記載される発明によるように、停止部による異常時停止処理の実行を通じて、操舵補助力の発生を停止するようにすることが好ましい。

こうした停止部は、以下の構成によってこれを具体化することができる。すなわち、請求項３に記載される発明によるように、転舵用のピストンによって区画形成される油圧シリンダの一対の油圧室を連通可能とするバイパスバルブを備えることとし、油圧制御バルブの異常時には、このバイパスバルブを開弁駆動することにより一対の油圧室を連通状態とする処理を異常時停止処理として実行する。これにより、両油圧室間の油圧差をなくすことができるため、油圧シリンダにおける操舵補助力の発生を停止することができる。

その他、こうした異常時停止処理としては、油圧シリンダに作動油を供給する油圧ポンプの運転を停止させることにより、作動油の圧送自体を停止する処理を挙げることができる。なおこのように、異常時停止処理として油圧ポンプを停止させる場合、同油圧ポンプが電動ポンプであればこれに対する電力供給を停止すればよいし、機関駆動式のポンプであれば、機関出力軸とポンプの駆動軸との間に電磁クラッチを介在させるようにし、異常時にはこれが開放されるように同電磁クラッチを制御すればよい。

なお、こうしたパワーステアリング装置は、例えば請求項４に記載される構成によってこれをさらに具体化することができる。すなわち、スプールが回転可能に支持されて同スプールの回転角度を変更することにより油圧シリンダに対する作動油の給排状態を調節する油圧制御バルブを用いるとともに、駆動部としての電動モータによりこのスプールを回転駆動するようにする。そして、このスプールの実回転角度を検出部を通じて検出するとともに、車両の運転状態に応じてスプールの目標回転角度を算出し、この目標回転角度と実回転角度とが一致するように制御部を通じて電動モータの駆動電流値をフィードバック制御するようにする。

さらには、請求項５に記載される構成によっても同様に具体化することができる。すなわち、スプールがその軸方向に沿って往復動可能に支持されて同スプールの軸方向の位置を変更することにより油圧シリンダに対する作動油の給排状態を調節する油圧制御バルブを用いるとともに、駆動部としての電磁ソレノイドによりこのスプールを軸方向に駆動するようにする。そして、このスプールの軸方向における実位置を検出部を通じて検出するとともに、車両の運転状態に応じてスプールの目標位置を算出し、この目標位置と検出される実位置とが一致するように制御部を通じて電磁ソレノイドの駆動電流値をフィードバック制御するようにする。

またこのようなパワーステアリング装置にあっては、請求項６に記載される発明によるように、判定部は、スプールを変位させるときの駆動力又はその相関値が予め設定された基準値よりも大きいときに油圧制御バルブに異常が発生している旨判定するようにすれば、スプールの支持状態が通常とは異なる状態である等の異常を車両運転中にあっても速やかに検出することができる。例えば、スプールを電動モータにより回転駆動して作動油の給排状態を制御する油圧制御バルブにおいては、その電動モータのトルク、電流値、電圧値がそれらに対応して各別に設定された基準値よりも大きいときに油圧制御バルブに異常が発生している旨判定するようにすればよい。一方、スプールを電磁ソレノイドにより往復駆動して作動油の給排状態を制御する油圧制御バルブにおいては、その電磁ソレノイドからスプールに付与される推力、電流値、電圧値がそれらに対応して各別に設定された基準値よりも大きいときに油圧制御バルブに異常が発生している旨判定するようにすればよい。

この発明によれば、油圧制御バルブに発生した異常を車両運転中にあっても速やかに検出することの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。

本発明の一実施形態のパワーステアリング装置について、その全体構成を模式的に示す構成図。 操舵補助力ＰＡが発生している状態の油圧シリンダを模式的に示す模式図。 操舵補助力ＰＢが発生している状態の油圧シリンダを模式的に示す模式図。 スプールの実回転角度と発生する操舵補助力との関係を示すグラフ。 操舵補助力変更処理の処理手順を示すフローチャート。 操舵トルクと車速とスプールの目標回転角度との関係を示すグラフ。 異常時停止処理の処理手順を示すフローチャート。 電動モータの駆動電流値とトルクとの関係を示すグラフ。 本発明のその他の実施形態にかかるパワーステアリング装置について、スプールの目標回転角度とトルクとの関係を示すグラフ。

図１を参照して、本発明にかかるパワーステアリング装置の全体構成について説明する。
パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１の操作を転舵輪２に伝達する操舵装置１０と、ステアリングホイール１の操作に必要な力を補助する操舵補助力を発生するアシスト装置２０と、このアシスト装置２０を制御する制御部３０とを備えている。この制御部３０は、各種の演算処理を実行する演算装置や演算プログラム及び演算用マップ等が記憶されるメモリを有する。

操舵装置１０は、ステアリングホイール１とともに回転するステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１の回転運動を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構１２と、ラックアンドピニオン機構１２と転舵輪２とを接続するタイロッド３とを有する。ステアリングシャフト１１には、同シャフト１１に作用する操舵トルクτを検出するトルクセンサ１３と、同シャフト１１の操舵角度θｓ及び回転方向ＲＸを検出する操舵角センサ１４とが設けられている。また、車両には、車速Ｖを転舵輪２の回転速度に基づいて検出する車速センサ４が設けられている。

トルクセンサ１３は、ステアリングシャフト１１に作用する操舵トルクτに応じた信号を制御部３０に出力する。操舵角センサ１４は、ステアリングシャフト１１のその操舵角度θｓ並びに回転方向ＲＸに応じた信号を制御部３０に出力する。また、車速センサ４は、転舵輪２の車速Ｖに応じた信号を制御部３０に出力する。

アシスト装置２０は、操舵補助力を発生する油圧シリンダ２１と、貯留タンク２６から吸入した作動油を油圧シリンダ２１に供給するための電動式の油圧ポンプ２５と、油圧シリンダ２１に対する作動油の給排状態を制御する油圧制御バルブ４０とを有している。

油圧シリンダ２１は、ラックアンドピニオン機構１２の作動にともないその軸方向に変位する転舵シャフト２２と、これを往復動可能に支持するハウジング２３とを有する。ハウジング２３の内部の空間は、転舵シャフト２２に設けられたピストン２４により一対の油圧室、すなわち第１油圧室２１Ａと第２油圧室２１Ｂとに区画されている。

油圧制御バルブ４０は、これを駆動するための駆動部として機能する電動モータ５０と、この電動モータ５０の回転軸であるシャフト４１と、同シャフト４１の回転角度を検出する回転角センサ６０と、油圧シリンダ２１に対する作動油の給排状態をその回転角度に応じて調節するスプール７１を有する油圧制御部７０とを有する。このスプール７１はシャフト４１の一部に形成されている。また、このシャフト４１は油圧制御バルブ４０に設けられた軸受（図示略）に回転可能に支持されている。そのため、回転角センサ６０は、シャフト４１の回転角度を検出することを通じてスプール７１の実回転角度θａを検出することができる。なお、スプール７１の周囲には油圧ポンプ２５及び貯留タンク２６と油圧シリンダ２１との連通状態を切り換えるための複数のポート（図示略）が形成されている。

油圧制御バルブ４０は、油圧シリンダ２１に対する作動油の給排状態を、第１油圧室２１Ａに作動油を供給する一方、第２油圧室２１Ｂからは作動油を排出する第１の状態と、第２油圧室２１Ｂに作動油を供給する一方、第１油圧室２１Ａからは作動油を排出する第２の状態と、第１油圧室２１Ａ及び第２油圧室２１Ｂのいずれにも作動油を供給しない中立状態に切り替える。さらに、油圧制御バルブ４０は、作動油の給排状態を第１の状態とするときには第１油圧室２１Ａに供給される作動油の量を、また作動油の給排状態を第２の状態とするときには第２油圧室２１Ｂに供給される作動油の量をそれぞれ調節することにより、油圧シリンダ２１が発生する操舵補助力を制御する。なお、油圧制御バルブ４０は、作動油の給排状態を中立状態とするときには、第１油圧室２１Ａ及び第２油圧室２１Ｂから作動油を排出する。

また、上述した油圧制御バルブ４０、油圧シリンダ２１、貯留タンク２６、油圧ポンプ２５は複数の油路によって接続されている。すなわち、貯留タンク２６と油圧ポンプ２５とは吸入路９１により接続される一方、油圧ポンプ２５と油圧制御バルブ４０とは吐出路９２により接続されている。さらに、油圧制御バルブ４０は、油圧シリンダ２１の第１油圧室２１Ａとは第１供給路９３により接続される一方、同油圧シリンダ２１の第２油圧室２１Ｂとは第２供給路９４により接続されている。さらに、油圧制御バルブ４０と貯留タンク２６とは排出路９５により接続されている。

ここで、第１供給路９３と第２供給路９４とは連通路９６により連通されている。この連通路９６にはバイパスバルブ８０が設けられており、このバイパスバルブ８０が開弁することにより、第１供給路９３及び第２供給路９４と連通路９６とを通じて油圧シリンダ２１の両油圧室２１Ａ，２１Ｂが連通されることとなる。

油圧制御バルブ４０は、そのスプール７１の回転角度に応じて、これら吐出路９２、第１供給路９３、第２供給路９４、排出路９５といった各油路の連通態様とそれら油路を流れる作動油の量を制御する。すなわち、油圧制御バルブ４０は、油圧シリンダ２１に対する作動油の給排状態を上述した第１の状態とするときには、第１供給路９３を吐出路９２に接続するとともに、第２供給路９４を排出路９５に接続する。そして、第１供給路９３と吐出路９２との連通面積を調節して同第１供給路９３から油圧シリンダ２１の第１油圧室２１Ａに供給される作動油の量を制御する。

一方、油圧制御バルブ４０は、油圧シリンダ２１に対する作動油の給排状態を上述した第２の状態とするときには、第１供給路９３を排出路９５に接続するとともに、第２供給路９４を吐出路９２に接続する。そして、第２供給路９４と吐出路９２との連通面積を調節して同第２供給路９４から油圧シリンダ２１の第２油圧室２１Ｂに供給される作動油の量を制御する。

制御部３０は、油圧制御バルブ４０を車両の運転状態に応じて制御する機能の他、油圧制御バルブ４０に異常が発生しているか否かを判定する判定部としての機能と、この判定部が油圧制御バルブ４０に異常が発生している旨判定したときに操舵補助力が発生することを停止する停止部としての機能を有する。

連通路９６に設けられたバイパスバルブ８０は、通常時は閉弁状態に維持されているが、油圧制御バルブ４０に異常が発生したときには開弁状態とされる。これにより、油圧シリンダ２１の両油圧室２１Ａ，２１Ｂが第１供給路９３及び第２供給路９４並びに連通路９６を通じて連通されるようになる。その結果、第１油圧室２１Ａの油圧と第２油圧室２１Ｂの油圧とを一致させ操舵補助力の発生を停止することができる。このように、連通路９６及びバイパスバルブ８０は、油圧制御バルブ４０に異常が発生したときに油圧シリンダ２１における操舵補助力の発生を停止させるための停止部の一部として機能する。

次に、図２〜図４を併せ参照して、スプール７１の実回転角度と油圧シリンダ２１が発生する操舵補助力との関係について説明する。
図２に示されるように、油圧シリンダ２１に対する作動油の給排状態を第１の状態として、第１油圧室２１Ａから第２油圧室２１Ｂに向かう方向の力をピストン２４に付与して、転舵シャフト２２からタイロッド３に操舵補助力ＰＡを付与する必要があるとき、スプール７１は第１の方向に向けて回転する。ここで、このスプール７１の第１の方向への実回転角度θＡが大きくなるに連れて第１油圧室２１Ａへの作動油の供給量が多くなる。その結果、図４に示されるように、油圧シリンダ２１が発生する操舵補助力ＰＡが大きくなる。また、転舵シャフト２２からタイロッド３にこの操舵補助力ＰＡが付与されることにより転舵輪２が車両走行方向において相対的に右方向に転舵されることとなる。

図３に示されるように、油圧シリンダ２１に対する作動油の給排状態を第２の状態として、第２油圧室２１Ｂから第１油圧室２１Ａに向かう方向の力をピストン２４に付与して、転舵シャフト２２からタイロッド３に操舵補助力ＰＢを付与する必要があるとき、スプール７１は第１の方向とは反対の第２の方向に向けて回転する。ここで、このスプール７１の第２の方向への実回転角度θＢが大きくなるに連れて第２油圧室２１Ｂへの作動油の供給量が多くなる。その結果、図４に示されるように油圧シリンダ２１が発生する操舵補助力ＰＢが大きくなる。また、転舵シャフト２２からタイロッド３にこの操舵補助力ＰＢが付与されることにより転舵輪２が車両走行方向において相対的に左方向に転舵されることとなる。

以上説明したパワーステアリング装置は次のように動作する。
運転者によりステアリングホイール１にトルクが入力されたとき、ステアリングホイール１とともにステアリングシャフト１１が回転する。ステアリングシャフト１１の回転運動は、ラックアンドピニオン機構１２により転舵シャフト２２の軸方向の直線運動に変換される。すなわち、転舵シャフト２２は、ラックアンドピニオン機構１２から伝達される力により軸方向に移動する。そして、転舵シャフト２２の軸方向への移動にともないタイロッド３を介して転舵輪２の舵角が変更されることとなる。

また、ステアリングホイール１が操作されるとき、上述したアシスト装置２０の油圧制御を通じて、転舵シャフト２２に軸方向の力、すなわち操舵補助力ＰＡ又は操舵補助力ＰＢが付与される。これにより、転舵シャフト２２を軸方向に移動させるためにステアリングホイール１の操作に要求される力が小さくなる。換言すれば、アシスト装置２０の油圧制御を通じて、ステアリングホイール１の操作に必要となる力がアシストされることとなる。

次に、図５及び図６を併せ参照して、車両の運転状態に応じて操舵補助力を変更するための操舵補助力変更処理の詳細について説明する。
まず、ステップＳ１１０において、制御部３０は、操舵トルクτ並びに回転方向ＲＸと車速Ｖとに基づいて、スプール７１の目標回転角度θｔを算出する。ここで、図６に示されるように、目標回転角度θｔは、操舵トルクτの値が大きいほど、また車速Ｖの値が低いほど、大きな値となるように算出される。制御部３０のメモリには、図６に示すような目標回転角度θｔと操舵トルクτと車速Ｖとの相関関係を示す演算用マップが記憶されており、制御部３０は、同マップに基づいて目標回転角度θｔを算出する。

次に、ステップＳ１２０において、回転角センサ６０によって検出されたスプール７１の実回転角度θａが制御部３０に入力される。
そして、ステップＳ１３０において、制御部３０は、下記の（１）式を用いて、スプール７１を目標回転角度θｔまで変位させるために必要な電動モータ５０の駆動電流値Ｉａを算出する。

Ｉａ←Ｉｆｆ（θｔ）＋Ｋ（θｔ−θａ）…（１）

ここで、右辺の第１項「Ｉｆｆ（θｔ）」はフィードフォワード項であり、第２項「Ｋ（θｔ−θａ）」はフィードバック項（比例項）である。また、定数Ｋは比例ゲインである。

そして、ステップＳ１４０において、制御部３０は、上記（１）式で算出された駆動電流値Ｉａにて電動モータ５０を駆動する。すなわち、制御部３０は、スプール７１の目標回転角度θｔと実回転角度θａとが一致するように、電動モータ５０の駆動電流値Ｉａをフィードバック制御する。

次に、図７及び図８を併せ参照して、油圧制御バルブ４０の異常時に操舵補助力の発生を停止するための処理、すなわち異常時停止処理の詳細について説明する。なお、この異常時停止処理は操舵補助力変更処理と並行して行われる。

まず、ステップＳ２１０において、制御部３０は、スプール７１を目標回転角度θｔまで変位させようとするときの電動モータ５０の駆動電流値Ｉａを検出する。
次に、Ｓ２２０において、制御部３０は、検出した電動モータ５０の駆動電流値Ｉａに基づいてそのときの電動モータ５０のトルクＴａを推定する。ここで、駆動電流値ＩａとトルクＴａとは図８に示される相関関係を有する。すなわち、駆動電流値Ｉａが大きくなるにつれてトルクＴａも大きくなる。制御部３０のメモリには、図８に示すような駆動電流値ＩａとトルクＴａとの相関関係を示す演算用マップが記憶されており、制御部３０は、同マップに基づいてトルクＴａを推定する。

ステップＳ２３０において、制御部３０は、トルクＴａとトルクＴｔとの差が予め設定された所定値αより大きいか否かについて判定する。なお、トルクＴｔとは、正常時において、スプール７１を回転させるために必要なトルクであり、その値は一定である。

ここで、油圧制御バルブ４０に異常が発生していない場合、トルクＴａとトルクＴｔの値は一致するか、それらの偏差がごく小さく無視できる程度のものとなる。
しかし、フィードバック制御を実行するようにしたパワーステアリング装置にあって、スプール７１の回転軸心が傾く等、その支持状態が通常とは異なる状態となったり、スプール７１に異物が噛み込んだりしたような油圧制御バルブ４０の異常時には、目標回転角度θｔと実回転角度θａとに偏差が生じるため、その駆動電流値Ｉａは正常時よりも増大する。すなわち、トルクＴａも正常時よりも増大することとなる。そのため、トルクＴａとトルクＴｔとの差が予め設定された所定値αより大きいときには、油圧制御バルブ４０に異常が発生している旨判定することができる。なお、所定値αは、明らかにスプール７１に異常が発生していると判定することができる両トルクの差であって、目標回転角度θｔと実回転角度θａとの偏差が最大となってもこれをこえることのない両トルクの差としてとして予め設定されている。

ステップＳ２３０において、制御部３０がトルクＴａとトルクＴｔとの差が所定値αより大きい旨判定したときには、ステップＳ２４０において、制御部３０は、油圧制御バルブ４０に異常が発生している旨判定する。

そして、ステップＳ２５０において、制御部３０は、バイパスバルブ８０を開弁駆動する。すなわち、第１油圧室２１Ａと第２油圧室２１Ｂとを連通状態とすることにより操舵補助力が発生することを停止する。

一方、ステップＳ２３０において、制御部３０がトルクＴａとトルクＴｔとの差が所定値αより小さい旨判定したときには、異常時停止処理を終了する。
以上説明した本実施形態のパワーステアリング装置によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）制御部３０は、判定部としての機能を有するとともに、スプール７１が目標回転角度θｔまで変位しようとするときの電動モータ５０の駆動電流値Ｉａに基づいて電動モータ５０に発生しているトルクＴａを推定する。そして、この推定されるトルクＴａと予め設定されたトルクＴｔとの差が所定値α以上のときに油圧制御バルブ４０に異常が発生している旨判定する。

そのため、油圧制御バルブ４０に異常が発生したことを車両運転中であってもこれを速やかに検出することができる。
（２）制御部３０は、停止部としての機能を有するとともに、油圧制御バルブ４０に異常が発生している旨判定したときに操舵補助力が発生することを停止する異常時停止処理を行う。制御部３０は、転舵用のピストン２４によって区画形成される油圧シリンダ２１の一対の油圧室２１Ａ，２１Ｂを連通可能とするバイパスバルブ８０を備え、一対の油圧室２１Ａ，２１Ｂを連通状態とすべくバイパスバルブ８０を開弁駆動する処理を異常時停止処理として実行する。

これにより、両油圧室２１Ａ，２１Ｂ間の油圧差をなくすことができるため、油圧シリンダ２１における操舵補助力の発生を停止することができる。
なお、この発明の実施態様は上記実施形態にて例示した態様に限られるものではなく、これを例えば以下に示すように変更して実施することもできる。また以下の各変形例は、上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。

・正常時における電動モータ５０のトルクＴａがとり得る範囲を予め設定しておき、トルクＴａが同範囲外となったときに制御部３０は油圧制御バルブ４０に異常が発生している旨判定することもできる。

ここで、上述したようにスプール７１の回転軸心が傾く等の異常時には、スプール７１を変位させるときに必要となるトルクＴａは、正常時と比較して増大する。
その一方、パワーステアリング装置に設けられる各種センサ、例えば回転角センサ６０が故障したような異常時には、スプール７１を変位させるときに必要となるトルクＴａが正常時と比較して低い値として推定されることがある。このような場合にもスプール７１の回転軸心が傾く等の異常時と同様に油圧制御バルブ４０に異常が発生した旨判定することが好ましい。

すなわち、スプール７１に付与されるトルクＴａが所定の範囲外となったことは、同トルクＴａが、上限値及び下限値により定められた範囲を外れたことの他、スプール７１の回転軸心が傾く等の異常時の場合におこり得るように、トルクＴａが上限値を上回る領域に移行したことや、回転角センサ６０の故障等の異常時の場合におこり得るように、トルクＴａが下限値を下回る領域に移行したことをもって判定することもできる。

また、制御部３０は、トルクＴａとトルクＴｔとの差が所定値α以上であるか否かに関わらずスプール７１の回転軸心が傾く等の異常時の場合におこり得るように、トルクＴａがトルクＴｔよりも大きいことをもって異常が発生している旨判定してもよいし、回転角センサ６０の故障等の異常時の場合におこり得るように、トルクＴａがトルクＴｔよりも小さいことをもって異常が発生している旨判定してもよい。

さらに、制御部３０は、正常時における電動モータ５０の駆動電流値Ｉａがとり得る範囲を予め設定しておき、駆動電流値Ｉａが同範囲外となったときに油圧制御バルブ４０に異常が発生している旨判定することもできる。

また、上述したように、スプール７１の回転軸心が傾く等の異常時の場合におこり得るように、駆動電流値Ｉａが上限値を上回る領域に移行したことや、回転角センサ６０の故障等の異常時の場合におこり得るように、駆動電流値Ｉａが下限値を下回る領域に移行したことをもって異常である旨判定することもできる。

さらに、制御部３０は、駆動電流値ＩａとトルクＴｔに対応する駆動電流値Ｉｔとの差が所定値β以上である場合に異常である旨判定することもできる。また、駆動電流値Ｉａと駆動電流値Ｉｔとの差が所定値β以上であるか否かに関わらず、スプール７１の回転軸心が傾く等の異常時の場合におこり得るように、駆動電流値Ｉａが駆動電流値Ｉｔよりも大きいことをもって異常が発生している旨判定してもよいし、回転角センサ６０の故障等の異常時の場合におこり得るように、駆動電流値Ｉａが駆動電流値Ｉｔよりも小さいことをもって異常が発生している旨判定してもよい。

同様に、スプール７１を電動モータ５０により回転駆動する油圧制御バルブ４０においては、その電動モータ５０の電圧値が予め設定された基準値よりも大きいときにはスプール７１の回転軸心が傾く等の異常が発生している旨判定することができる。さらには、電動モータ５０の電圧値が予め設定された基準値よりも小さいときには回転角センサ６０の故障等の異常が発生している旨判定することができる。

・異常時停止処理としては、油圧シリンダ２１に作動油を供給する油圧ポンプ２５の運転を停止させることにより、作動油の圧送自体を停止する処理を挙げることができる。なお、このように異常時停止処理として油圧ポンプ２５を停止させる場合にはこれに対する電力供給を停止すればよい。また、油圧ポンプ２５に代えて機関駆動式のポンプを用いた場合であれば、機関出力軸と同ポンプの駆動軸との間に電磁クラッチを介在させるようにし、異常時にはこれが開放されるように同電磁クラッチを制御すればよい。なお、この作動油の圧送自体を停止する処理は、バイパスバルブ８０を開弁駆動する処理と併せて行ってもよい。

・異常時停止処理において、油圧制御バルブ４０に異常が発生している旨判定するとともにバイパスバルブ８０を開弁駆動した際には、油圧ポンプ２５による作動油の圧送を停止することが操舵補助力の発生を確実に停止するうえでは望ましい。さらにこの場合には、操舵補助力変更処理を通じて、油圧制御バルブ４０は、油圧シリンダ２１に対する作動油の給排状態を中立状態に切り替えることが好ましい。

・シャフト４１にスプール７１が一体形成されるものを例示したが、シャフト４１とスプール７１とが連動して回転するものであれば他の構成を採用してもよい。具体的には、電動モータ５０の出力軸であるシャフト４１とスプール７１とが例えば減速機等の他の動力伝達機構を介して接続される構成を採用することもできる。なお、この場合には、駆動部である電動モータ５０が油圧制御バルブ４０の外部に設けられる構成となる。

・スプール７１を電動モータ５０により回転駆動する油圧制御バルブ４０を例示したが、こうしたスプールがその軸方向に沿って油圧制御バルブのハウジングに往復動可能に支持されて同スプールの軸方向における位置を変更することで油圧シリンダに対する作動油の給排状態を調節する油圧制御バルブを採用することもできる。この場合には、駆動部として電動モータ５０に代えて電磁ソレノイドによりこのスプールを軸方向に駆動するようにする。そして、このスプールの軸方向における実位置を検出部を通じて検出するとともに、車両の運転状態に応じてスプールの目標位置を算出し、この目標位置と検出される実位置とが一致するように制御部を通じて電磁ソレノイドの駆動電流値をフィードバック制御するようにする。

また、このように、スプールを電磁ソレノイドにより往復駆動して作動油の給排状態を制御する油圧制御バルブにおいては、電磁ソレノイドからスプールに付与される推力、電流値、電圧値がそれらに対応して各別に設定された基準値よりも大きいときには、スプールに異物が噛み込んだ等の異常が発生している旨判定することができる。なお、電磁ソレノイドからスプールに付与される推力、電流値、電圧値がそれらに対応して各別に設定された基準値よりも小さいときには、検出部の故障等の異常が発生している旨判定することができる。

・フィードバック制御としていわゆるＰ制御を行ったが、ＰＩ制御又はＰＤ制御又はＰＩＤ制御を行うこともできる。また、（１）式において、フィードフォワード項を削除することもできる。

・実回転角度θａが目標回転角度θｔと一致するように制御する制御手法であればフィードバック制御以外の他の制御を用いてもよい。
・油圧制御バルブ４０において、シャフト４１の軸方向に沿って、電動モータ５０、回転角センサ６０、油圧制御部７０の順で配置されているが、電動モータ５０と回転角センサ６０と油圧制御部７０の配置順序を変更することもできる。

・バイパスバルブ８０を開弁駆動せずに、第１油圧室２１Ａと第２油圧室２１Ｂとを直接連通させてもよい。
・リターンスプリング等を有することにより、スプールに対してトルクが作用していないときにスプールが中立位置となる構成の油圧制御バルブにおいては、スプールは、油圧シリンダに対する作動油の給排状態をその中立位置からの変位量に応じて調節するものであり、電動モータはスプールを所定のトルクにて駆動することで中立位置から変位させるものである。

このような構成の油圧制御バルブにおいては、スプールの目標回転角度θｔと同目標回転角度に対応するトルクＴｔとの関係は図９に示されるような関係となる。すなわち、スプールの目標回転角度θｔが大きくなるにつれて同目標回転角度θｔに対応するトルクＴｔが大きくなる。そして、同油圧制御バルブにおいて上述したような異常が発生すると、同油圧制御バルブのスプールを中立位置から所定の変位量だけ変位、すなわち回転させる際に必要となるトルクが正常時とは異なるものとなる。

このような構成の油圧制御バルブを有するパワーステアリング装置においては、正常時におけるスプールの変位量とその変位量に対応するトルクとの対応関係を正規関係としたとき、制御部は変位量とこれに対応するトルクとの関係が正規関係と異なるときに油圧制御バルブに異常が発生している旨判定することができる。

すなわち、スプールの変位量とこれに対応するトルクとの関係を監視し、同関係が正常時における関係（ここではこれを正規関係という）とは異なるものとなったときに油圧制御バルブに異常が発生している旨判定するようにすれば、油圧制御バルブに異常が発生したことを車両運転中に検出することができる。

また、油圧制御バルブのスプール７１の回転軸心が傾く等の異常時には、同スプールを中立位置から変位させるのに要するトルクが増大するため、正常時と同じ大きさのトルクをスプールに付与したとしても、そのときのスプールの変位量は正常時と比較して小さなものとなる。

したがって、油圧制御バルブのスプール７１の回転軸心が傾く等の異常時には、制御部により、駆動部を通じてスプールを中立位置から所定の変位量だけ変位させるためのトルクを検出し、該検出されるトルクが正規関係においてその所定の変位量に対応するトルクよりも大きいときに油圧制御バルブに異常が発生している旨判定するといった構成を通じて、こうした異常を検出することができる。また、制御部により、駆動部を通じてスプールに所定のトルクを付与したときの変位量を検出し、該検出される変位量が正規関係において所定のトルクに対応する変位量よりも小さいときに油圧制御バルブに異常が発生している旨判定するといった構成を通じてもこうした異常を検出することができる。

次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想を記載する。
（イ）請求項１に記載のパワーステアリング装置において、前記スプールは前記油圧シリンダに対する作動油の給排状態をその中立位置からの変位量に応じて調節するものであり、前記駆動部は前記スプールを所定の駆動力にて駆動することで前記中立位置から変位させるものであり、正常時における前記スプールの前記変位量とその変位量に対応する前記駆動力との対応関係を正規関係としたとき、前記判定部は前記変位量とこれに対応する前記駆動力との関係が前記正規関係と異なるときに前記油圧制御バルブに異常が発生している旨判定することを特徴とするパワーステアリング装置。

（ロ）（イ）に記載のパワーステアリング装置において、前記判定部は、前記駆動部を通じて前記スプールを前記中立位置から所定の変位量だけ変位させるための駆動力を検出し、該検出される駆動力が前記正規関係において前記所定の変位量に対応する駆動力よりも大きいときに前記油圧制御バルブに異常が発生している旨判定することを特徴とするパワーステアリング装置。

（ハ）（イ）に記載のパワーステアリング装置において、前記判定部は、前記駆動部を通じて前記スプールに所定の駆動力を付与したときの前記変位量を検出し、該検出される変位量が前記正規関係において前記所定の駆動力に対応する変位量よりも小さいときに前記油圧制御バルブに異常が発生している旨判定することを特徴とするパワーステアリング装置。

１…ステアリングホイール、２…転舵輪、３…タイロッド、４…車速センサ、１０…操舵装置、１１…ステアリングシャフト、１２…ラックアンドピニオン機構、１３…トルクセンサ、１４…操舵角センサ、２０…アシスト装置、２１…油圧シリンダ、２１Ａ…第１油圧室、２１Ｂ…第２油圧室、２２…転舵シャフト、２３…ハウジング、２４…ピストン、２５…油圧ポンプ、２６…貯留タンク、３０…制御部、４０…油圧制御バルブ、４１…シャフト、５０…電動モータ、６０…回転角センサ、７０…油圧制御部、７１…スプール、８０…バイパスバルブ、９１…吸入路、９２…吐出路、９３…第１供給路、９４…第２供給路、９５…排出路、９６…連通路。

Claims (6)

1. 操舵補助力を発生する油圧シリンダと、該油圧シリンダに対する作動油の給排状態をその位置に応じて調節するスプールを有する油圧制御バルブと、所定の駆動力にて前記スプールを駆動することでこれを変位させる駆動部とを備えるパワーステアリング装置において、
   前記スプールを変位させるときの前記駆動力が予め設定された所定の範囲外となったときに前記油圧制御バルブに異常が発生している旨判定する判定部を有する
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
   前記判定部により前記油圧制御バルブに異常が発生している旨判定されるときに前記操舵補助力の発生を停止する異常時停止処理を行う停止部をさらに備える
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。
3. 請求項２に記載のパワーステアリング装置において、
   前記停止部は、転舵用のピストンによって区画形成される前記油圧シリンダの一対の油圧室を連通可能とするバイパスバルブを備え、前記一対の油圧室を連通状態とすべく前記バイパスバルブを開弁駆動する処理を前記異常時停止処理として実行する
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のパワーステアリング装置において、
   前記油圧制御バルブは前記スプールが回転可能に支持されて同スプールの回転角度を変更することにより前記油圧シリンダに対する作動油の給排状態を調節するものであり、
   前記駆動部は前記スプールを回転駆動する電動モータを含み、
   前記スプールの実回転角度を検出する検出部と、
   車両の運転状態に応じて前記スプールの目標回転角度を算出し該目標回転角度と前記検出される実回転角度とが一致するように前記電動モータの駆動電流値をフィードバック制御する制御部とをさらに備える
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のパワーステアリング装置において、
   前記油圧制御バルブは前記スプールがその軸方向に沿って往復動可能に支持されて同スプールの軸方向の位置を変更することにより前記油圧シリンダに対する作動油の給排状態を調節するものであり、
   前記駆動部は前記スプールを軸方向に駆動する電磁ソレノイドを含み、
   前記スプールの軸方向における実位置を検出する検出部と、
   車両の運転状態に応じて前記スプールの目標位置を算出し該目標位置と前記検出される実位置とが一致するように前記電磁ソレノイドの駆動電流値をフィードバック制御する制御部とをさらに備える
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のパワーステアリング装置において、
   前記判定部は、前記スプールを変位させるときの前記駆動力又はその相関値が予め設定された基準値よりも大きいときに前記油圧制御バルブに異常が発生している旨判定する
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。