JP3050029B2

JP3050029B2 - 電子制御式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP3050029B2
Application number: JP5335439A
Authority: JP
Inventors: 秀和鈴木
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 2000-06-05
Anticipated expiration: 2015-06-05
Also published as: JPH07186992A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両のステアリング機構
における操舵アシスト量を電子制御する電子制御式パワ
ーステアリング装置に関し、例えば、ファジィルールに
よりその目標アシスト量を設定するようにしたものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ステアリングホイール（以下、ハ
ンドルという）を操作する力（以下、ハンドル操作力又
は操舵力という）をアシストするために、パワーステア
リング装置が普及している。このパワーステアリング装
置としては、油圧シリンダ機構を利用して油圧により操
舵アシストする油圧式パワーステアリング装置が一般的
に用いられているが、このほか、電動モータにより操舵
アシストする電動パワーステアリング装置も開発されて
いる。

【０００３】このようなパワーステアリング装置を用い
ることで、例えば、大型車や幅太タイヤを操舵輪に装着
した車両等の大きなハンドル操作力が要求される車両で
あっても、小さなハンドル操作力でハンドル操舵を行な
うことができ、所謂、ハンドルの重さが解消される。と
ころで、一般に、車庫入れ等の低速時にはハンドルをよ
り軽くすることで軽快に操作できるようにしたい。一
方、高速走行時にはハンドルがあまり軽いと走行が不安
定になってしまうので、重くすることで安定して操作で
きるようにしたい。そのため、車速に応じて低速時には
操舵アシスト量を多くし、中高速時には高速になるのに
伴って操舵アシスト量を少なくするようにした車速感応
型パワーステアリング装置が開発されている。

【０００４】このような車速感応型パワーステアリング
装置としては、車両に車速センサを設ける一方、油圧式
パワーステアリング装置の油圧系統の一部にパワーステ
アリングへの供給油圧を調整しうるバルブ等を設け、車
速センサで検出した車速に基づいてバルブ等の作動を電
子制御しながら、操舵アシスト量を調整するようにした
もの（これを電子制御式パワーステアリング装置とい
う）がある。

【０００５】図２０に従来の電子制御式パワーステアリ
ング装置の一例を表すパワーステアリング用油圧制御部
の概略構成、図２１に図２０のXXI−XXI断面、図２２に
図２０のXXII−XXII断面を示す。

【０００６】図２０乃至図２２に示すように、１１は図
示しないステアリングホイール（ハンドル）から操舵力
を受けるインプットシャフトであり、ケーシング１２内
に軸受により回転自在に支持されている。このインプッ
トシャフト１１の下端には図示しないブッシュ等を介し
てピニオンギヤ１３が相対回転自在に装着されている。
また、インプットシャフト１１の中空部内にはトーショ
ンバー１４が内装されており、このトーションバー１４
はその上端がインプットシャフト１１にピンにより一体
回転できるように結合される一方、その下端はインプッ
トシャフト１１に対して拘束されずにフリーとなってい
る。

【０００７】インプットシャフト１１の下端のピニオン
ギヤ１３はトーションバー１４の下端とセレーション結
合しており、インプットシャフト１１に入力された操舵
力がトーションバー１４を介してピニオンギヤ１３に伝
達されるようになっている。このピニオンギヤ１３はラ
ック１５と噛み合っており、インプットシャフト１１に
よる操舵力がピニオンギヤ１３を介してラック１５に伝
わり、このラック１５を軸方向（図２０において紙面直
交方向）に駆動することで図示しない車輪の操舵を行う
ことができるようになっている。

【０００８】ケーシング１２内において、インプットシ
ャフト１１側とピニオンギヤ１３側との間にはロータリ
バルブ１６が介装されており、このロータリバルブ１６
はインプットシャフト１１とピニオンギヤ１３との周方
向の位相差に応じて開閉するようになっている。そし
て、このロータリバルブ１６には外部に設けられたオイ
ルポンプ１７の作動油供給管１８及びオイルリザーバ１
９の作動油排出管２０が接続されている。一方、２１は
パワーステアリング用油圧シリンダであり、この油圧シ
リンダ２１は車体側の所定の部材に設置された中空のシ
リンダ２２内にピストン２３が軸方向移動自在に支持さ
れて構成され、このピストン２３のピストン軸２４は前
述したラック１５の途中に固結されている。そして、ピ
ストン２３はシリンダ２２内を左右に仕切り、油室２
５，２６を形成している。

【０００９】従って、インプットシャフト１１に操舵力
が入力されると、インプットシャフト１１は剛であって
殆ど捩じりを生じないが、トーションバー１４は捩じれ
を生じながらピニオンギヤ１３に操舵力を伝達する。す
ると、このピニオンギヤ１３がインプットシャフト１１
に対して操舵側へ位相差を生じるようになり、この位相
差に応じてロータリバルブ１６が駆動する。そして、こ
のロータリバルブ１６の開閉に応じてオイルポンプ１７
から作動油供給管１８を介して油圧シリンダ２１の左右
の油室２５，２６に作動油の供給が行われることで、操
舵アシスト力がラック１５に与えられ、操舵方向へ所要
の操舵アシスト力が生じるようになっている。

【００１０】また、ケーシング１２内において、インプ
ットシャフト１１の下部外周には、操舵時に操舵反力を
与えて操舵力（操舵手応え）を増大させる反力プランジ
ャ２７が設けられている。この反力プランジャ２７はイ
ンプットシャフト１１の外周を包囲するように複数個設
けられており、油圧制御バルブ２８の制御を通じて供給
された油圧を受け、この油圧に応じてインプットシャフ
ト１１を拘束して操舵反力を与えるようになっている。

【００１１】即ち、反力プランジャ２７はインプットシ
ャフト１１の外周を包囲するようにケーシング１２に均
等間隔で４個設けられており、その外端部側にチャンバ
２９が形成されると共にリターン用オリフィス３０が設
けられている。一方、油圧制御バルブ２８はケーシング
１２内においてインプットシャフト１１の側方に隣接し
てこれと平行をなして設けられている。この油圧制御バ
ルブ２８において、ケーシング１２内にはスプール３１
が上下に移動自在に設けられており、且つ、このスプー
ル３１は上部に設けられたスプリング３２によって下方
に付勢支持されている。また、スプール３１の下部外周
片にはソレノイド３３が設けられており、このスプール
３１にはソレノイド３３を励磁することで上方への軸力
が与えられるようになっている。

【００１２】このスプール３１にはオイルリザーバ１９
の作動油排出管２０に通じる油路３４，３５とオイルポ
ンプ１７の作動油供給管１８に通じうる環状油路３６と
が形成されると共に、反力プランジャ２７のチャンバ２
９に作動油給排管３７を介して通じる環状油路３８と環
状油路３６，３８を相互に連通する油路３９とが形成さ
れている。従って、通常、ソレノイド３３の消磁状態で
は、スプール３１が下降位置にあって作動油供給管１８
と環状油路３６とは連通している。そのため、オイルポ
ンプ１７から作動油供給管１８を介して油圧制御バルブ
２８に供給された作動油は、環状油路３６から油路３
９、環状油路３８を通じて反力プランジャ２７のチャン
バ２９に供給されるようになっている。一方、ソレノイ
ド３３の励磁状態では、スプール３１が上昇位置にあっ
て作動油供給管１８と環状油路３６とは連通していな
い。そのため、オイルポンプ１７から作動油供給管１８
を介して油圧制御バルブ２８に供給された作動油は、反
力プランジャ２７のチャンバ２９には供給されないよう
になっている。

【００１３】このようにソレノイド３３に与える電流を
調整することで、操舵アシスト特性を制御することがで
きる。また、ソレノイド３３を制御するコントロールユ
ニット（ＣＵ）４０には車速センサ４１、エンジン回転
数センサ４２等が接続されており、コントロールユニッ
ト４０はこれらの出力信号に基づいて、ソレノイド３３
に与える電流量を設定してソレノイド３３を制御するこ
とができるようになっている。

【００１４】而して、例えば、車両の据え切り時や低速
走行操舵時には、ソレノイド３３に最大電流を与えるよ
うにする。これにより、スプール３１が最も上昇して環
状油路３６がオイルポンプ１７の作動油供給管１８と連
通しなくなり、反力プランジャ２７のチャンバ２９への
オイル供給が行なわれなくなる。従って、この反力プラ
ンジャ２７によりインプットシャフト１１は拘束されな
くなり、ハンドルを軽快に操舵することができる。

【００１５】そして、例えば、車両の中高速走行時に
は、車速の増加に応じてソレノイド３３に与える電流を
減少させていく。すると、ハンドルの中立時には、スプ
ール３１の軸力が電流現象に伴って低下し、これに伴い
スプール３１が降下して環状油路３６がオイルポンプ１
７の作動油供給管１８と連通するようになり、反力プラ
ンジャ２７のチャンバ２９へオイル供給が行なわれるよ
うになる。従って、反力プランジャ２７によりインプッ
トシャフト１１は拘束されるので、ハンドルが中立に保
持される。そして、この中立状態でハンドルを微小に操
舵すると、オイルポンプ１７の出力が上昇しようとする
が、この吐出圧は油圧制御バルブ２８でほとんど制御さ
れることなく反力プランジャ２７のチャンバ２９に作用
する。そのため、ハンドルの中立状態の近傍では、操舵
力が増してハンドル中立手応えを十分に得ることがで
き、中立状態でのハンドル安定感が増加するようになっ
ている。

【００１６】また、この中高速走行時に操舵する際、通
常の操舵範囲内では、ハンドルの操舵に応じて（操舵力
の増大に応じて）オイルポンプ１７の出力が上昇し、操
舵アシスト量を増大させるように作用する。一方で、オ
イルポンプ１７の吐出圧が油圧制御バルブ２８で制御さ
れながら反力プランジャ２７のチャンバ２９に作用す
る。従って、この反力プランジャ２７によりインプット
シャフト１１は拘束され、操舵手応え（操舵力）を増大
させることができる。

【００１７】この結果、中高速走行操舵時には、据え切
り時や低速走行操舵時に比べて反力プランジャ２７の作
用する分だけ操舵力が増大する。つまり、操舵手応えが
大きくなって安定した操舵フィーリングが得られる。特
に、車速の増加に応じてソレノイド３３に与える電流を
減少させていることで、高速になるほど操舵アシスト量
が減少して操舵力（操舵手応え）が大きくなり、より安
定した操舵フィーリングを得ることができる。

【００１８】また、ソレノイド３３を制御するコントロ
ールユニット４０には車速センサ４１とエンジン回転数
センサ４２が接続されており、車速信号とエンジン回転
数信号から検出系統などの異常を検知し、ソレノイド３
３をオフにするなどしてフェイルセーフ制御を行うこと
ができるようになっている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、パワーステ
アリング装置において、実際には、車両の走行状態、つ
まり、直進走行であるか旋回走行であるか、また、加速
時であるか減速（制動）時であるか等によって要求され
る操舵力特性が異なるものである。しかしながら、前述
した従来の電子制御式パワーステアリング装置にあって
は、単に、車速に対応して操舵アシスト量の制御を行っ
ているので、常に最適な操舵フィーリングを得ることが
できない。

【００２０】例えば、車両の高速走行中における操舵安
定性を確保するために、ドライバは操舵アシスト量を小
さくすることで、ある程度重みのある操舵力を望むもの
である。しかし、車両の高速走行中であっても操舵アシ
スト量を大きくして軽い操舵力とした方がドライバにと
っては有利な場合がある。

【００２１】即ち、車両が高速道路において、緩やかで
長い曲率の大きなカーブや高速道路に入出するランプ等
では、一定時間その道路の曲率に合った適当な操舵角に
ハンドルを操舵した状態で保持、即ち、保舵する必要が
ある。この場合、車両の操舵アシスト量が小さく設定さ
れて操舵力がある程度重くなっていると、ドライバには
大きな操舵（保舵）力が要求され、ハンドル操舵に大き
な負担となってしまうという問題があった。

【００２２】なお、電子制御式パワーステアリング装置
としては前述したものの他に、ハンドルの操舵方向の信
号と車両の車高値の信号とからファジィルールに従って
アシスト量を変化させるパワーステアリング装置が、特
開平２−１７１３８４において開示されている。また、
ハンドルの操舵方向の信号と車両内の温度の信号とから
ファジィルールに従ってアシスト量を変化させるパワー
ステアリング装置が、特開平２−１７１３８５において
開示されている。

【００２３】しかし、これらのパワーステアリング装置
にあっても、前述したように、高速走行中における緩や
かで長い曲率の大きなカーブ等でのハンドル保舵時の操
舵アシスト量を的確に制御することはできず、常に最適
な操舵フィーリングを得ることができないという問題が
ある。

【００２４】そこで、本出願人は上述した問題点を解決
するためのファジィ制御式電子制御パワーステアリング
装置をすでに特願平４−３３４６１７（平成４年１２月
１５日）として出願しており、その改良を、特願平５−
１５０３０５（平成５年６月２２日）として出願してい
る。

【００２５】このファジィ制御式電子制御パワーステア
リング装置（特願平４−３３４６１７）は電子制御時の
目標アシスト量を設定する目標アシスト量設定手段を備
え、この目標アシスト量設定手段が車両の走行速度を評
価するメンバシップ関数と操舵角に基づく保舵状態のレ
ベルを評価するメンバシップ関数とを用い、車両の走行
速度の増加に伴って目標アシスト量を低減すると共に保
舵状態のレベルの増加に伴って目標アシスト量を増加す
るファジィルールに基づいて目標アシスト量を設定する
ように構成されている。そして、この保舵状態のレベル
は、車速と操舵角と所定時間内における操舵角速度の変
位回数との３つから設定されるようになっている。

【００２６】そして、保舵状態のレベルを設定する項目
の１つとして所定時間内における操舵角速度の変位回数
を適用しており、保舵適合度（保舵状態のレベル）はこ
の変位回数が０〜２までは適合度が１で一定であり、２
から大きくなるにしたがって減少し、３で適合度が０と
一定になっている。この変位回数は、操舵角速度が保舵
領域と左操舵操作領域と右操舵操作領域の３つの領域の
いずれにあるかを判定し、この操舵角速度が異なる領域
に変化した事象の４秒間における回数をカウントするこ
とで求められる。従って、前述したように、高速道路に
おいて、車両が緩やかで長い曲率の大きなカーブを走行
しているときは、その道路の曲率に合った操舵角でハン
ドルを保舵しており、４秒間における操舵角速度の変位
回数は０であって適合値が１となり、車両の操舵アシス
ト量を増大して操舵力をある程度軽くすることができ
る。

【００２７】しかし、車両がこの保舵状態で高速走行し
ているときにハンドル（操舵力）は軽くなっているが、
ドライバが車線変更等によって所定量操舵した場合に
は、ハンドルを操舵しすぎないようにある程度重みのあ
る操舵力特性としたい。ところが、前述したファジィ制
御式電子制御パワーステアリング装置にあっては、高速
走行での操舵力がある程度軽い保舵状態から、車線変更
等によって所定量操舵すると、その操舵角速度の変位回
数が変化することで保舵適合度が下がり、操舵アシスト
量を低減して操舵力を重くしているが、保舵適合度を下
げるためには少なくとも操舵角速度の変位回数を４秒間
カウントする必要があり、応答性が良くなかった。即
ち、ドライバが高速道路上の障害物を避けるために瞬間
的にハンドルを操舵した場合などには操舵アシスト量を
素早く減少して操舵力を重くすることはできず、車両の
操舵が不安定となってしまう虞があった。

【００２８】また、先に出願した電子制御式パワーステ
アリング装置（特願平５−１５０３０５）は、目標アシ
スト量設定手段が車両の走行速度を評価するメンバシッ
プ関数と操舵角速度に基づく保舵度合係数を評価するメ
ンバシップ関数とを用い、車両の走行速度の増加に伴っ
て目標アシスト量を低減すると共に保舵度合係数の増加
に伴って目標アシスト量を増加するファジィルールに基
づいて目標アシスト量を設定し、この保舵度合係数を操
舵角速度並びに操舵角変化量に基づいて増加する一方、
操舵角速度によって変化するパラメータに基づいて減少
するように構成されている。

【００２９】従って、高速道路において、車両が緩やか
で長い曲率の大きなカーブを走行しているときは、その
道路の曲率に合った操舵角でハンドルを保舵しており、
操舵角速度並びに操舵角変化量が低下して保舵度合係数
が増加し、操舵アシスト量が漸増されることで車両の操
舵アシスト量を増大し、操舵力がある程度軽くなって操
舵容易性が向上する。一方、保舵状態からドライバが車
線変更等によって所定量操舵したときには、操舵角速度
が上昇することによってパラメータが変化して保舵度合
係数が減少し、操舵アシスト量が瞬間的に減少すること
でハンドルが瞬時に重くなって操舵安定性が向上する。

【００３０】しかし、この電子制御式パワーステアリン
グ装置にあっても車両の走行時における操舵の容易性並
びに安定性を十分に確保することはできない。即ち、車
両の保舵状態からドライバが車線変更等によって所定量
操舵したときには、保舵度合係数が減少することで操舵
アシスト量を瞬間的に減少してハンドルを重くしてい
る。この保舵度合係数を減少させる場合、具体的には操
舵角速度に基づく保舵解除度合係数を設定しているが、
保舵解除度合係数の標準値が一定であるため、車両のす
べての走行状態において操舵アシスト量、即ち、ハンド
ルの操舵力を適度に設定することはできなかった。

【００３１】本発明は、上述の問題点を解決するもので
あって、車両の走行状態に応じて最適な操舵特性を瞬時
に得ることのできる電子制御式パワーステアリング装置
を提供することを目的とする。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の電子制御式パワーステアリング装置は、車
両のステアリング機構における操舵アシスト量を電子制
御する電子制御式パワーステアリング装置において、車
両の走行速度を検出する車速検出手段と、前記ステアリ
ング機構の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記車
両の走行速度並びに前記ステアリング機構の操舵角速度
に基づく保舵度合係数を入力条件として目標アシスト量
を設定する目標アシスト量設定手段とを具え、前記保舵
度合係数は前記操舵角速度並びに操舵角変化量に基づい
て増加される一方、前記走行速度並びに操舵角速度によ
って変化するパラメータに基づいて減少され、該保舵度
合係数の増加に伴って前記目標アシスト量が増加される
ことを特徴とするものである。

【００３３】また、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置は、車両のステアリング機構における操舵アシ
スト量を電子制御する電子制御式パワーステアリング装
置において、車両の走行速度を検出する車速検出手段
と、前記ステアリング機構の操舵角を検出する操舵角検
出手段と、前記車両の走行速度を評価するメンバシップ
関数とステアリング機構の操舵角速度に基づく保舵度合
係数を評価するメンバシップ関数とを用いて前記車両の
走行速度の増加に伴って前記目標アシスト量を低減する
と共に前記保舵度合係数の増加に伴って前記目標アシス
ト量を増加するファジィルールに基づいて前記目標アシ
スト量を設定する目標アシスト量設定手段とを具え、前
記保舵度合係数は前記操舵角速度並びに操舵角変化量に
基づいて増加される一方、前記走行速度並びに操舵角速
度によって変化するパラメータに基づいて減少されるこ
とを特徴とするものである。

【００３４】また、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置は、パラメータは車両の走行速度並びに横加速
度によって設定される基準値から操舵角速度に基づいて
算出される保舵解除度合係数であることを特徴とするも
のである。

【００３５】また、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置は、パラメータは車両の走行速度並びに横加速
度によって設定される複数の関数マップから選択されて
操舵角速度に基づいて設定されることを特徴とするもの
である。

【００３６】

【作用】車速検出手段は車両の走行速度を検出し、操舵
角検出手段はステアリング機構の操舵角を検出し、目標
アシスト量設定手段が車両の走行速度と操舵角速度に基
づく保舵度合係数とを入力条件として目標アシスト量を
設定し、この保舵度合係数を操舵角速度並びに操舵角変
化量に基づいて増加する一方、走行速度並びに操舵角速
度によって変化するパラメータに基づいて減少され、こ
の保舵度合係数の増加に伴って目標アシスト量が増加さ
れる。従って、保舵走行時には、保舵度合係数を操舵角
速度並びに操舵角変化量に基づいて増加させることによ
り、操舵アシスト量が漸増されることでハンドルが軽く
なって操舵容易性が向上する。一方、保舵度合係数を減
少することによりハンドルが瞬時に重くなって操舵安定
性が向上する。

【００３７】また、車速検出手段は車両の走行速度を検
出し、操舵角検出手段はステアリング機構の操舵角を検
出し、目標アシスト量設定手段は車両の走行速度を評価
するメンバシップ関数とステアリング機構の操舵角速度
に基づく保舵度合係数を評価するメンバシップ関数とを
用い、車両の走行速度の増加に伴って目標アシスト量を
低減すると共に保舵度合係数の増加に伴って目標アシス
ト量を増加するファジィルールによって目標アシスト量
を設定し、また、保舵度合係数は、操舵角速度並びに操
舵角変化量に基づいて増加される一方、走行速度並びに
操舵角速度によって変化するパラメータに基づいて減少
される。このようにファジィルールにより簡単で細かい
制御が可能となる。

【００３８】そして、パラメータを車両の走行速度並び
に横加速度によって設定される基準値から操舵角速度に
基づいて算出される保舵解除度合係数とすることで、車
両の保舵解除時には車両の走行速度並びに横加速度に合
わせて、即ち、高速走行をしているか、低速走行をして
いるか、また、急旋回か緩旋回かを検出してアシスト量
の減少量が設定される。

【００３９】また、パラメータを車両の走行速度並びに
横加速度によって設定される複数の関数マップから選択
して操舵角速度に基づいて算出することで、車両の保舵
解除時には車両の走行速度並びに横加速度に合わせてア
シスト量の減少量が設定されることとなり、制御が容易
となる。

【００４０】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００４１】

【実施例】図１に本発明の電子制御式パワーステアリン
グ装置の一実施例に係るパワーステアリング用油圧制御
部の概略構成、図２にファジィ制御に用いる車速のメン
バシップ関数を表すグラフ、図３にファジィ制御に用い
る車速×横加速度のメンバシップ関数を表すグラフ、図
４にファジィ制御に用いる保舵度合係数のメンバシップ
関数を表すグラフ、図５に各メンバシップ関数の適合度
からパワーステアリングアシスト量を重心法により求め
るメンバシップ関数を表すグラフ、図６に保舵度合係数
を演算するためのフローチャート、図７に操舵角変化量
を演算するためのフローチャート、図８にファジィ制御
に用いる保舵解除度合係数の基準値のメンバシップ関数
を表すグラフ、図９に保舵解除度合係数の基準値をファ
ジィ制御によって求める演算処理の具体的な制御例、図
１０に平均車速を演算するためのフローチャート、図１
１に平均横加速度を演算するためのフローチャート、図
１２に平均車速を演算するための別のフローチャート、
図１３に平均横加速度を演算するための別のフローチャ
ート、図１４にファジィ制御を表すフローチャート、図
１５に車速及び車速×横加速度、保舵度合係数の各メン
バシップ関数から重心法によりアシスト量を求める演算
処理の具体的な制御例、図１６に本実施例のファジィ制
御による高速走行保舵における操舵角に対する保舵力に
関する効果を表すグラフ、図１７に本実施例のファジィ
制御による市街地車線変更における操舵速度の違いによ
る操舵角に対する操舵力に関するグラフ、図１８に本実
施例のファジィ制御による高速車線変更における操舵速
度の違いによる操舵角に対する操舵力に関するグラフ、
図１９に操舵角速度に対する保舵解除度合係数の関数マ
ップを示す。なお、従来と同様の機能を有する部材には
同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【００４２】本実施例の電子制御式パワーステアリング
装置はファジィ推論によってパワーステアリング用油圧
制御部を制御するものであるが、電子制御式パワーステ
アリング装置の機械的な部分（ハード構成）は、前述し
た従来例のものとほぼ同様に構成されているものであ
り、その点については簡単に説明する。

【００４３】図１に示すように、インプットシャフト１
１は図示しないステアリングホイール（ハンドル）から
操舵力を受けるもであり、ケーシング１２内に回転自在
に支持されている。このインプットシャフト１１の下端
にはピニオンギヤ１３が相対回転自在に装着されてお
り、また、インプットシャフト１１の中空部内にはトー
ションバー１４が内装され、その上端のみがインプット
シャフト１１に結合されている。ピニオンギヤ１３はト
ーションバー１４の下端とセレーション結合し、且つ、
このピニオンギヤ１３はラック１５と噛み合っており、
インプットシャフト１１による操舵力がトーションバー
１４を介してピニオンギヤ１３に伝達され、更に、ラッ
ク１５に伝わり、このラック１５を軸方向に駆動するこ
とで車輪の操舵を行うことができるようになっている。

【００４４】ケーシング１２内のロータリバルブ１６は
インプットシャフト１１とピニオンギヤ１３との周方向
の位相差に応じて開閉するようになっており、オイルポ
ンプ１７の作動油供給管１８及びオイルリザーバ１９の
作動油排出管２０が接続されている。一方、パワーステ
アリング用油圧シリンダ２１はシリンダ２２内にピスト
ン２３が軸方向移動自在に支持されて構成され、このピ
ストン２３のピストン軸２４はラック１５の途中に固結
されている。そして、ピストン２３はシリンダ２２内を
左右に仕切り、油室２５，２６を形成している。

【００４５】従って、インプットシャフト１１に操舵力
が入力されると、トーションバー１４が捩じれを生じな
がらピニオンギヤ１３に操舵力を伝達し、ピニオンギヤ
１３がインプットシャフト１１に対して操舵側へ位相差
を生じるようになり、この位相差に応じてロータリバル
ブ１６が駆動する。そして、このロータリバルブ１６の
開閉に応じてオイルポンプ１７から作動油が油圧シリン
ダ２１の各油室２５，２６に供給されることで、操舵ア
シスト力がラック１５に与えられ、操舵方向へ所要の操
舵アシスト力が生じるようになっている。

【００４６】また、インプットシャフト１１の下部外周
には操舵時に操舵反力を与えて操舵力（操舵手応え）を
増大させる反力プランジャ２７が設けられており、油圧
制御バルブ２８の制御によってインプットシャフト１１
を拘束して操舵反力を与えるようになっている。即ち、
反力プランジャ２７はインプットシャフト１１の外周を
包囲するように本実施例ではケーシング１２に均等間隔
で４個設けられており、その外端部側にチャンバ２９が
形成されている。一方、油圧制御バルブ２８はケーシン
グ１２内においてインプットシャフト１１の側方に隣接
してこれと平行をなして設けられている。この油圧制御
バルブ２８において、ケーシング１２内にはスプール３
１が上下に移動自在に設けられており、且つ、このスプ
ール３１は上部に設けられたスプリング３２によって下
方に付勢支持されている。また、スプール３１の下部外
周片にはソレノイド３３が設けられており、このスプー
ル３１にはソレノイド３３を励磁することで上方への軸
力が与えられるようになっている。

【００４７】このスプール３１にはオイルリザーバ１９
の作動油排出管２０に通じる油路３４，３５とオイルポ
ンプ１７の作動油供給管１８に通じうる環状油路３６と
が形成されると共に、反力プランジャ２７のチャンバ２
９に作動油給排管３７を介して通じる環状油路３８と環
状油路３６，３８を相互に連通する油路３９とが形成さ
れている。従って、ソレノイド３３の消磁状態では、ス
プール３１が下降位置にあって作動油供給管１８と環状
油路３６とは連通しており、作動油はオイルポンプ１７
から作動油供給管１８を介して油圧制御バルブ２８に供
給され、環状油路３６から油路３９、環状油路３８を通
じて反力プランジャ２７のチャンバ２９に供給される。
一方、ソレノイド３３の励磁状態では、スプール３１が
上昇位置にあって作動油供給管１８と環状油路３６とは
連通しておらず、作動油は油圧制御バルブ２８には供給
されない。

【００４８】このような油圧制御バルブ２８はコントロ
ールユニット（ＣＵ）５１によって制御されるようにな
っている。即ち、このコントロールユニット５１には車
速センサ４１、並びに操舵角センサ５２、エンジン回転
数センサ４２等が接続されている。このコントロールユ
ニット５１は横加速度演算部５３と保舵度合演算部５４
とファジィ演算により目標アシスト量を設定するファジ
ィ演算部５５とを有している。そして、コントロールユ
ニット５１において、横加速度演算部５３では、車速セ
ンサ４１から入力された車速Ｖと操舵角センサ５２から
入力された操舵角haとに基づいて車両に生じる横加速度
Ｇ_Yを算出する。更に、横加速度演算部５３では、車速
Ｖに算出された横加速度Ｇ_Yを乗算して演算値Ｖ・Ｇ_Y
を求め、ファジィ演算部５５に出力する。

【００４９】また、コントロールユニット５１におい
て、保舵度合演算部５４では、操舵角センサ５２から入
力された操舵角haに基づいて操舵角速度ha’及び所定時
間内での操舵角変化量Ｈを算出すると共に、車速センサ
４１から入力された車速Ｖと横加速度演算部５３から入
力された横加速度Ｇ_Yとからそれぞれ平均車速Ｖ_a及び
平均横加速度Ｇ_Yaを算出し、この操舵角速度ha’及び操
舵角変化量Ｈ、平均車速Ｖ_a、平均横加速度Ｇ_Yaから保
舵度合係数Ｋ_Sを求め、ファジィ演算部５５に出力す
る。そして、このファジィ演算部５５では、車速センサ
４１から入力された車速Ｖと横加速度演算部５３から入
力された演算値Ｖ・Ｇ_Yと保舵度合演算部５４から入力
された保舵度合係数Ｋ_Sとからファジィ演算を行い、そ
の演算結果を油圧制御バルブ２８に出力し、ソレノイド
３３に与える電流量を設定してソレノイド３３を制御す
るようになっている。

【００５０】このファジィ演算部５５では、図２に示す
ように、車速Ｖから走行状態に関する適合度（グレー
ド）を求めるメンバシップ関数と、図３に示すように、
車速Ｖに横加速度Ｇ_Yを乗算した演算値Ｖ・Ｇ_Yに関す
る適合度を求めるメンバシップ関数と、図４に示すよう
に、保舵度合係数Ｋ_Sに関する適合度を求めるメンバシ
ップ関数とを適用し、車両の走行状態における車速Ｖの
適合度及び演算値Ｖ・Ｇ _Yの適合度、保舵度合係数Ｋ_S
の適合度をそれぞれ求める。そして、これらの適合度か
ら、図５に示すように、台集合を示すグラフから重心法
によって制御量、即ち、操舵アシスト量を決定し、ソレ
ノイド３３に与える電流量を制御するようになってい
る。

【００５１】本実施例では、車速Ｖのメンバシップ関数
として走行状態を、図２に示すように、３段階の状態に
分け、車速Ｖが０〜７５km／ｈを「低速走行モード」、
３０〜１２０km／ｈを「中速走行モード」、７５km／ｈ
以上を「高速走行モード」と設定しており、これらのモ
ードに対する適合度を車速Ｖに対応して決定する。一
方、アシスト制御量の評価を、図５に示すように、３段
階の状態に分け、「Ｓ（スモール）」、「Ｍ（ミディア
ム）」、「Ｂ（ビッグ）」と設定しており、評価Ｓでは
アシスト量を１００％とし、評価Ｂではアシスト量を０
％としている。

【００５２】そして、車速Ｖのメンバシップ関数の低速
走行モードに関してはアシスト制御量の評価Ｓ、また、
中速走行モードに関しては評価Ｍ、高速走行モードに関
しては評価Ｂというようにそれぞれ対応させている。即
ち、車速Ｖが上昇すると操舵アシスト量を低減してハン
ドルを重くする、というルールを設定している。

【００５３】また、車速Ｖに横加速度Ｇ_Yを乗算した演
算値Ｖ・Ｇ_Yのメンバシップ関数として走行状態を、図
３に示すように、演算値Ｖ・Ｇ_Yが０〜１００Ｇkm／ｈ
の領域までは、演算値Ｖ・Ｇ_Yの増大に応じて適合度が
リニアに増大し、演算値Ｖ・Ｇ_Yが１００Ｇkm／ｈ以上
の領域では、演算値Ｖ・Ｇ_Yの増大によらず適合度が一
定となるように設定されている。そして、この演算値Ｖ
・Ｇ_Yのメンバシップ関数は、その適合度に応じてアシ
スト制御量の評価Ｂに対応させている。即ち、演算値Ｖ
・Ｇ_Yが上昇すると操舵アシスト量を低減してハンドル
を重くする、というルールを設定している。

【００５４】また、保舵度合係数Ｋ_Sはメンバシップ関
数として走行状態を、図４に示すように、保舵度合係数
Ｋ_Sが０〜２００の領域まで、この保舵度合係数Ｋ_Sの
増大に応じて適合度がリニアに増大するように設定され
ている。そして、この保舵度合係数Ｋ_Sのメンバシップ
関数は、その適合度に応じてアシスト制御量の評価Ｓに
対応させている。即ち、保舵度合係数Ｋ_Sが上昇すると
操舵アシスト量を増加してハンドルを軽くする、という
ルールを設定している。

【００５５】ここで、保舵度合演算部５４による保舵度
合係数Ｋ_Sの演算方法について、図６乃至図１３に基づ
いて説明する。図６に示すように、ステップＣ１におい
て、操舵角センサ５２から操舵角haを読込み、ステップ
Ｃ２では、その操舵角haから操舵角速度ha’を演算して
求める。ステップＣ３では、後述する演算方法によって
過去２秒間の操舵角変化量Ｈを求める。

【００５６】そして、ステップＣ４において、操舵角速
度ha’が３０deg／ｓ以下で、且つ、操舵角変化量Ｈが
１０deg以下であるかどうかを判定する。即ち、ここで
はドライバの保舵状態を判定するものであり、保舵状態
であれば、以下のステップＣ６〜Ｃ８にて保舵度合係数
Ｋ_Sをカウントアップして増大させていくことで設定す
る。従って、このステップＣ４にて操舵角速度ha’及び
操舵角変化量Ｈが所定の保舵範囲内にあれば、ドライバ
があまり操舵してない、所謂、保舵状態であると判定し
てステップＣ５に移行する。一方、操舵角速度ha’ある
いは操舵角変化量Ｈがこの範囲になければ、ドライバが
操舵しているために保舵状態にないと判定してステップ
Ｃ８に移行する。

【００５７】ステップＣ４にて操舵角速度ha’及び操舵
角変化量Ｈからドライバが保舵状態であると判定されれ
ば、ステップＣ５では、保舵度合係数Ｋ_Sを１つカウン
トアップする。そして、ステップＣ６で、保舵度合係数
Ｋ_Sが２００より大きいかどうかを判定し、２００より
大きければステップＣ７にて保舵度合係数Ｋ_Sを２００
としてステップＣ８に移行し、２００より大きくなけけ
れば保舵度合係数Ｋ_SをそのままとしてステップＣ８に
移行する。

【００５８】そして、ステップＣ８〜Ｃ１４において
は、保舵解除度合係数Ｋ₁を演算して求め、保舵度合係
数Ｋ_Sに置換することで減算し、保舵状態を解除するも
のであり、ステップＣ８にて、車速センサ４１から車速
Ｖを読込み、ステップＣ９では、その車速Ｖから所定時
間内の平均車速Ｖ_aを演算し、ステップＣ１０では、車
速Ｖと操舵角haと基づいて得られた横加速度Ｇ_Yから所
定時間内の平均横加速度Ｇ_Yaを演算して求める。また、
ステップＣ１１にて、平均車速Ｖ_a及び平均横加速度Ｇ
_Yaから保舵解除度合係数の基準値Ｋ_bを設定する。そし
て、ステップＣ１２において、ここではドライバの操舵
状態のときの保舵度合係数Ｋ_Sを設定、即ち、保舵状態
が解除したときに保舵度合係数Ｋ_Sを減算する。このス
テップＣ１２において、保舵解除度合係数Ｋ₁を下式に
基づいて演算する。保舵解除度合係数Ｋ₁＝保舵解除度
合係数基準値Ｋ_b／（操舵角速度ha’）²

【００５９】そして、ステップＣ１３では、この保舵解
除度合係数Ｋ₁が保舵度合係数Ｋ_Sより小さいかどうか
を判定し、そうであればドライバが操舵状態にあると判
定してステップＣ１４に移行し、このステップＣ１４に
て保舵解除度合係数Ｋ₁を保舵度合係数Ｋ_Sとして置換
する。一方、保舵解除度合係数Ｋ₁が保舵度合係数Ｋ _S
より小さくなければ、ドライバがまだ保舵状態であると
判定する。

【００６０】このように、操舵角速度ha’及び操舵角変
化量Ｈに基づいて保舵状態を判定して保舵度合係数Ｋ_S
を増大させる一方、操舵角速度ha’による所定の演算式
に基づいて保舵解除度合係数Ｋ₁を設定して保舵度合係
数Ｋ_Sとして置換させる。そして、求められた保舵度合
係数Ｋ_Sからメンバシップ関数の適合度を求め、その適
合度に応じてアシスト制御量を決定する。具体的には、
例えば、高速道路において、車両が緩やかで長い曲率の
大きなカーブを走行しているときは、ドライバはその道
路の曲率に合った操舵角でハンドルを保舵しており、操
舵角速度ha’及び操舵角変化量Ｈが所定範囲以下である
ので、保舵状態と判定して保舵度合係数Ｋ_Sをカウント
アップして最大で２００とする。そして、この保舵状態
（保舵度合係数Ｋ_S＝２００）からドライバが車線変更
のために所定量操舵した場合には、操舵角速度ha’及び
操舵角変化量Ｈが所定範囲を越えるので、操舵したと判
定して保舵度合係数Ｋ_Sのカウントアップを停止すると
共に、そのときの操舵角速度ha’から算出した保舵解除
度合係数Ｋ₁を保舵度合係数Ｋ_Sとして置換して保舵度
合係数Ｋ_Sを２００から下げていく。

【００６１】また、前述した保舵度合係数Ｋ_Sの演算の
フローチャートにおいて、算出する操舵角変化量Ｈは以
下のような方法にて算出するものである。この保舵度合
係数の演算処理は所定周期、例えば、５０ミリ秒ごとの
割り込み信号の度に行われ、２００マイクロ秒ごとに操
舵角センサ５２から操舵角haを読み込んでいく。そし
て、図７に示すように、ステップＤ１において、現在の
操舵角ha_(t)と前回（５０ミリ秒前）の操舵角ha_(t-1)
との差の絶対値ｂを演算する。ステップＤ２では、演算
して求めた操舵角の差の絶対値ｂを累積していき、ｂ
_(n)を求め、ステップＤ３にて経過タイマーのカウント
アップを開始する。そして、ステップＤ４において、経
過時間Ｔが０．５秒を越えたかどうかを判定し、経過し
ていればステップＤ５にて経過タイマーのカウント値を
０にリセットする。

【００６２】ステップＤ６では、０．５秒間における操
舵角の差の絶対値ｂ₍₀₎，ｂ₍₁₎，ｂ₍₂₎，ｂ₍₃₎を累
積して２秒間の操舵角変化量Ｈを求める。そして、、ス
テップＤ７にてｎを１つ繰り上げ、ステップＤ８におい
て、ｎが３を越えたかどうかを判定し、越えていればス
テップＤ９にてｎを０とする。

【００６３】更に、前述した保舵度合係数Ｋ_Sの演算の
フローチャートにおいて、算出する保舵解除度合係数の
基準値Ｋ_bは平均車速Ｖ_a及び平均横加速度Ｇ_Yaからフ
ァジィ推論によって算出されるものである。即ち、図８
に示すように、平均車速Ｖ_aから走行状態に関する適合
度を求めるメンバシップ関数と、平均横加速度Ｇ_Yaに関
する適合度を求めるメンバシップ関数とを適用し、車両
の走行状態における平均車速Ｖ_aの適合度及び平均横加
速度Ｇ_Yaの適合度をそれぞれ求める。そして、これらの
適合度から重心法によって保舵解除度合係数の基準値Ｋ
_bを決定するようになっている。

【００６４】そして、平均車速Ｖ_aのメンバシップ関数
として走行状態を２段階に分け、０〜８０km／ｈを「低
速走行モード」、４０km／ｈ以上を「高速走行モード」
と設定しており、また、平均横加速度Ｇ_Yaのメンバシッ
プ関数として走行状態を２段階に分け、０〜０．３Ｇを
「緩旋回モード」、０．２Ｇ以上を「急旋回モード」と
設定している。一方、保舵解除度合係数の基準値Ｋ_bの
評価を３段階に分け、「Ｓ（Ｋ_b＝１０００００）」、
「Ｍ（Ｋ_b＝２０００００）」、「Ｂ（Ｋ_b＝３０００
００）」と設定している。

【００６５】そして、車両の平均車速Ｖ_a及び平均横加
速度Ｇ_Yaの各モードに基づく適合度を保舵解除度合係数
の基準値Ｋ_bの評価に対応させるにあたり、４つのルー
ルを設けている。即ち、ルールとして、平均車速Ｖ_a
がＳで平均横加速度Ｇ_YaがＳであるときには保舵解除度
合係数の基準値Ｋ_bの評価をＢとする。ルールとし
て、平均車速Ｖ_aがＢで平均横加速度Ｇ_YaがＳであると
きには保舵解除度合係数の基準値Ｋ_bの評価をＳとす
る。ルールとして、平均車速Ｖ_aがＳで平均横加速度
Ｇ_YaがＢであるときには保舵解除度合係数の基準値Ｋ_b
の評価をＭとする。ルールとして、平均車速Ｖ_aがＢ
で平均横加速度Ｇ_YaがＢであるときには保舵解除度合係
数の基準値Ｋ_bの評価をＭとする。なお、この適合度の
決定方法にあっては、本実施例では、平均車速Ｖ_aのメ
ンバシップ関数に対する適合度と平均横加速度Ｇ_Yaのメ
ンバシップ関数に対する適合度とのうち小さい方を採用
したが、小さい方を採用する方法だけでなく、平均値を
採用しても良いものである。

【００６６】ここで、この車両の平均車速Ｖ_a及び平均
横加速度Ｇ_Yaのメンバシップ関数から保舵解除度合係数
の基準値Ｋ_bを求める具体例を図９に基づいて説明す
る。図９に示すように、ルールでは、平均車速Ｖ_aが
３０km／ｈのときは低速走行モードでの適合度が１で、
平均横加速度Ｇ_Yaが０．２５Ｇのときは緩旋回モードで
の適合度が０．５であり、両適合度のうち小さい方を採
用するので保舵解除度合係数の基準値Ｋ_bの評価はＢで
０．５となる。また、ルールでは、平均車速Ｖ_aが３
０km／ｈのときは高速走行モードでの適合度が０で、平
均横加速度Ｇ_Yaが０．２５Ｇのときは緩旋回モードでの
適合度が０．５であり、両適合度のうち小さい方を採用
するので保舵解除度合係数の基準値Ｋ_bの評価はＳで０
となる。ルールでは、平均車速Ｖ_aが３０km／ｈのと
きは低速走行モードでの適合度が１で、平均横加速度Ｇ
_Yaが０．２５Ｇのときは急旋回モードでの適合度が０．
５であり、両適合度のうち小さい方を採用するので保舵
解除度合係数の基準値Ｋ_bの評価はＭで０．５となる。
ルールでは、平均車速Ｖ_aが３０km／ｈのときは高速
走行モードでの適合度が０で、平均横加速度Ｇ_Yaが０．
２５Ｇのときは急旋回モードでの適合度が０．５であ
り、両適合度のうち小さい方を採用するので保舵解除度
合係数の基準値Ｋ_bの評価はＭで０となる。

【００６７】従って、ルール〜における保舵解除度
合係数の基準値Ｋ_bの評価から重心法によって保舵解除
度合係数の基準値Ｋ_bを算出する。即ち、保舵解除度合係数基準値Ｋ_b＝(2000000×0.5+300000×
0.5)÷(0.5+0.5)＝250000 となる。

【００６８】前述した保舵解除度合係数の基準値Ｋ_bの
ファジィ演算において、平均車速Ｖ _a及び平均横加速度
Ｇ_Yaは以下に示すフローチャートに基づいて算出される
ものである。この平均車速Ｖ_aの演算処理は５０ミリ秒
ごとの割り込み信号の度に行われて車速Ｖを読み込んで
いく。図１０に示すように、ステップＥ１において、こ
の車速Ｖを読込み、ステップＥ２にて経過タイマのカウ
ントアップを開始する。ステップＥ３では、経過時間Ｔ
が６０秒経過したかどうかを判定し、経過していなけれ
ばステップＥ４にて車速Ｖを累積（Ｖ_t）していく。一
方、経過時間Ｔが６０秒経過していればステップＥ５に
移行し、ここで車速Ｖの６０秒間の累積Ｖ_tを車速Ｖの
データ数１２００（６０／０．０５）で除算して平均車
速Ｖ_aを算出する。そして、ステップＥ６にて経過タイ
マーのカウント値を０にリセットし、ステップＥ７にて
車速Ｖの累積Ｖ_tを０にリセットする。

【００６９】また、平均横加速度Ｇ_Yaの演算処理は５０
ミリ秒ごとの割り込み信号の度に行われて横加速度Ｇ_Y
を読み込んでいく。図１１に示すように、ステップＦ１
において、この横加速度Ｇ_Yを読込み、ステップＦ２に
て経過タイマのカウントアップを開始する。ステップＦ
３では、経過時間Ｔが６０秒経過したかどうかを判定
し、経過していなければステップＦ４にて横加速度Ｇ_Y
を累積（Ｇ_Yt）していく。一方、経過時間Ｔが６０秒経
過していればステップＦ５に移行し、ここで横加速度Ｇ
_Yの６０秒間の累積Ｇ_Ytを横加速度Ｇ_Yのデータ数１２
００（６０／０．０５）で除算して平均横加速度Ｇ_Yaを
算出する。そして、ステップＦ６にて経過タイマーのカ
ウント値を０にリセットし、ステップＦ７にて横加速度
Ｇ_Yの累積Ｇ_Ytを０にリセットする。

【００７０】なお、この平均車速Ｖ_a及び平均横加速度
Ｇ_Yaの演算処理は前述した各フローチャートによる算出
方法に限るものではなく、別の演算処理も考えられるも
のである。即ち、平均車速Ｖ_aの演算処理は、図１２に
示すように、ステップＧ１において、車速Ｖを読込み、
ステップＧ２にて経過タイマのカウントアップを開始す
る。ステップＧ３では、経過時間Ｔが５秒経過したかど
うかを判定し、経過していなければステップＧ４にて最
初の５秒間の車速Ｖを累積（Ｖ_t(0)）していく。一方、
経過時間Ｔが５秒経過していればステップＧ５に移行
し、ここでｍを１つ繰上げ、ステップＧ６にてｍが６を
越えているかどうかを判定する。そして、６を越えてい
なければステップＧ７にて車速Ｖのデータ数Ｎを演算す
るが、ステップＧ６にてｍが６を越えていればステップ
Ｇ８にてｍを６に設定し、ステップＧ７にて車速Ｖのデ
ータ数Ｎを演算する。

【００７１】ステップＧ９において、５秒間の車速Ｖの
累積Ｖ_t(0)〜Ｖ_t(5)を３０秒間加算し、３０秒間の累積
Ｖ_t(n)を車速Ｖのデータ数Ｎで除算して平均車速Ｖ_aを
算出する。そして、ステップＧ１０にてｎが４を越えて
いるかどうかを判定し、４を越えていなければステップ
Ｇ１１にてｎを１つ繰上げるが、ステップＧ１０にてｎ
が４を越えていればステップＧ１２にてｎを０に設定す
る。更に、ステップＧ１３にて５秒間の累積Ｖ_t(n)を０
にリセットし、ステップＧ１４にて経過タイマーのカウ
ント値を０にリセットする。

【００７２】また、平均横加速度Ｇ_Yaの演算処理は、図
１３に示すように、ステップＨ１において、横加速度Ｇ
_Yを読込み、ステップＨ２にて経過タイマのカウントア
ップを開始する。ステップＨ３では、経過時間Ｔが５秒
経過したかどうかを判定し、経過していなければステッ
プＨ４にて最初の５秒間の横加速度Ｇ_Yを累積（Ｇ
_Yt(0)）していく。一方、経過時間Ｔが５秒経過してい
ればステップＨ５に移行し、ここでｍを１つ繰上げ、ス
テップＨ６にてｍが６を越えているかどうかを判定す
る。そして、６を越えていなければステップＨ７にて横
加速度Ｇ_Yのデータ数Ｎを演算するが、ステップＨ６に
てｍが６を越えていればステップＨ８にてｍを６に設定
し、ステップＨ７にて横加速度Ｇ_Yのデータ数Ｎを演算
する。

【００７３】ステップＨ９において、５秒間の横加速度
Ｇ_Yの累積Ｇ_Yt(0)〜Ｇ_Yt(5)を３０秒間加算し、３０
秒間の累積Ｇ_Yt(n)を横加速度Ｇ_Yのデータ数Ｎで除算
して平均横加速度Ｇ_Yaを算出する。そして、ステップＨ
１０にてｎが４を越えているかどうかを判定し、４を越
えていなければステップＨ１１にてｎを１つ繰上げる
が、ステップＨ１０にてｎが４を越えていればステップ
Ｈ１２にてｎを０に設定する。更に、ステップＨ１３に
て５秒間の累積Ｇ_Yt(n)を０にリセットし、ステップＨ
１４にて経過タイマーのカウント値を０にリセットす
る。

【００７４】以上のように求められた車速Ｖの適合度と
演算値Ｖ・Ｇ_Yの適合度と保舵度合係数Ｋ_Sの適合度と
から、図５に示す演算処理のグラフを用いて重心法によ
り目標アシスト量を得ることができるようになってい
る。

【００７５】なお、上述の保舵度合演算部５４による保
舵度合係数Ｋ_Sの演算フローチャート（図６）におい
て、ステップＣ１１及びＣ１２の保舵解除度合係数基準
値Ｋ_b並びに保舵解除度合係数Ｋ₁を求める部分では所
定の計算式に基づいてそれぞれ保舵解除度合係数基準値
Ｋ_b並びに保舵解除度合係数Ｋ₁を算出するようにした
が、この設定方法は所定の計算式に限るものではない。
例えば、図１９に示すような複数の関数マップを用いて
も良いものである。図１９に示す関数マップは操舵角速
度に対する保舵解除度合係数のグラフを表すものであっ
て、平均車速Ｖ_a及び平均横加速度Ｇ_Yaに基づいて複数
設定されている。従って、ＣＵ５１の保舵度合演算部５
４は予め複数の関数マップを記憶しておき、平均車速Ｖ
_a及び平均横加速度Ｇ_Yaに基づいて対応する関数マップ
を選択して操舵角速度に対する保舵解除度合係数を求め
る。

【００７６】ここで、上述した本実施例の電子制御式パ
ワーステアリング装置において、コントロールユニット
５１による制御手順を図１４のフローチャートに基づい
て説明する。

【００７７】図１４に示すように、まず、ステップＳ１
において、車速センサ４１は走行中の車両の走行速度Ｖ
を検出し、車速のセンサ信号をＣＵ５１（横加速度演算
部５３及びファジィ演算部５５）に出力してステップＳ
２に移行する。ステップＳ２において、操舵角センサ５
２は車両の操舵角haを検出し、操舵角のセンサ信号をＣ
Ｕ５１（横加速度演算部５３及び保舵度合演算部５４）
に出力してステップＳ３に移行する。ステップＳ３で
は、ＣＵ５１が車速Ｖと操舵角haのセンサ信号としての
アナログ信号をデジタル信号に変換処理し、横加速度演
算部５３にて車速Ｖと操舵角haとに基づいて車両に生じ
る横加速度Ｇ_Yを算出する。更に、ステップＳ４では、
車速Ｖに横加速度Ｇ_Yを乗算して演算値Ｖ・Ｇ_Yを求め
る。

【００７８】また、ステップＳ５において、操舵角haか
ら操舵角速度ha’及び操舵角変化量Ｈを算出し、ステッ
プＳ６にて車速Ｖから平均車速Ｖ_aを、横加速度Ｇ_Yか
ら平均横加速度Ｇ_Yaをそれぞれ演算し、ステップＳ７で
は、平均車速Ｖ_a及び平均横加速度Ｇ_Yaから保舵解除度
合係数の基準値Ｋ_bを演算してステップＳ８に移行す
る。ステップＳ８では、この操舵角速度ha’及び操舵角
変化量Ｈ、保舵解除度合係数の基準値Ｋ_bから保舵度合
係数Ｋ_Sを求める。

【００７９】そして、ステップＳ９において、ファジィ
演算部５５で、図２に示すメンバシップ関数のグラフか
ら車速Ｖの走行状態に関する適合度を求め、且つ、図３
に示すメンバシップ関数のグラフから演算値Ｖ・Ｇ_Yの
走行状態に関する適合度を求め、且つ、図４に示すメン
バシップ関数のグラフから保舵度合係数Ｋ_Sの走行状態
に関する適合度を求める。そして、ステップＳ１０で
は、これらの各適合度から、図５に示すアシスト量のメ
ンバシップ関数のグラフを用いて重心法により目標とす
るアシスト量を決定する。更に、ステップＳ１１におい
て、この目標アシスト量を対応する油圧制御バルブ２８
のソレノイド３３に与える電流量に変換し、ステップＳ
１２にて、操舵アシスト量を制御するこの電流量を駆動
回路、つまり、油圧制御バルブ２８のソレノイド３３に
出力する。

【００８０】ここで、図１５に示す重心法によりアシス
ト量を求める演算処理に基づいて具体的な車両の走行状
態におけるファジィ制御について説明する。例えば、車
速Ｖが６０km／ｈでほとんど操舵しないで走行している
状況を考える。この状況は車両が高速道路において緩や
かで長い曲率の大きなカーブやカント路等を中速走行モ
ードで保舵走行している状況に相当する。そして、この
場合、車速Ｖが６０km／ｈで走行しているときの横加速
度Ｇ_Yは０．２Ｇであり、保舵度合係数Ｋ_Sが２００と
なっている。

【００８１】従って、図１５に示すように、車速Ｖが６
０km／ｈのときは、中速走行モードでの適合度が０．６
７、低速走行モードでの適合度が０．３３となり、中速
走行に対応するアシスト制御量の評価はＭ、低速走行に
対応するアシスト制御量の評価はＳとなる。また、この
ときの横加速度Ｇ_Yは０．２Ｇであり、車速Ｖ（６０km
／ｈ）にこの横加速度Ｇ_Y（０．２Ｇ）を乗算した演算
値Ｖ・Ｇ_Yは１２Ｇkm／ｈとなって、適合度は０．２３
となる。更に、このときの保舵度合係数Ｋ_Sは２００で
あり、適合度は１となる。

【００８２】そして、このようにして求めた車速Ｖ及び
演算値Ｖ・Ｇ_Y、保舵度合係数Ｋ_Sの各適合度から重心
法により、即ち、適合度に対応する総和面積の重心位置
を求めて目標とするアシスト量を決定する。即ち、車速
Ｖが６０km／ｈでの保舵走行状態では、車速Ｖに関する
アシスト制御量の評価はＭでその適合度は０．６７であ
ると共に評価Ｓでその適合度は０．３３であり、演算値
Ｖ・Ｇ_Yに関するアシスト制御量の評価はＢでその適合
度は０．１２であり、また、保舵度合係数Ｋ_Sに関する
アシスト制御量の評価はＳでその適合度は１である。従
って、アシスト量は約９２％となる。

【００８３】このように車両が車速Ｖ＝６０km／ｈで保
舵走行の状態では、車速Ｖは高いが、横加速度Ｇ_Yが低
く、且つ、保舵度合係数Ｋ_Sが上昇するので、パワース
テアリングの操舵アシスト量は９２％と高いのである。
即ち、車両が高速走行していると、車速Ｖは高いので一
般的にはパワーステアリングの操舵アシスト量を低減し
てハンドルを重くしている。しかし、このときにドライ
バがハンドルを操舵しないで微小の操舵角で保舵してい
ると、ドライバには大きな操舵（保舵）力が要求され、
ハンドル操舵に大きな負担となってしまう虞がある。従
って、本実施例では、ステアリング機構の操舵角速度h
a’と操舵角変化量Ｈ、保舵解除度合係数の基準値Ｋ_b
に基づく保舵度合係数Ｋ_Sをメンバシップ関数として適
用することで、車両が高速走行で保舵しているときに
は、保舵度合係数Ｋ_Sの増加によりパワーステアリング
の操舵アシスト量を増加してハンドルを通常よりやや軽
くしているのである。

【００８４】そして、この保舵度合係数Ｋ_Sにおいて、
車両の保舵状態を判定した場合には、ステアリング機構
の操舵角速度ha’と操舵角変化量Ｈに基づいて保舵度合
係数Ｋ_Sを１つづつカウントアップしていくので、パワ
ーステアリングの操舵アシスト量は漸増されてドライバ
に違和感なくハンドルを通常よりやや軽くすることがで
きる。一方、ドライバが高速道路で車線変更のために所
定量操舵して保舵状態を解除する場合には、平均車速Ｖ
_a及び平均横加速度Ｇ_Yaから算出された保舵解除度合係
数の基準値Ｋ_b及びステアリング機構の操舵角速度ha’
から保舵解除度合係数Ｋ₁を設定し、これを保舵度合係
数Ｋ_Sと置換するので、パワーステアリングの操舵アシ
スト量は瞬間的に減少されてドライバの操舵操作に対し
て瞬時にハンドルを通常より重くすることができる。

【００８５】以上のように、本実施例の電子制御式パワ
ーステアリング装置にあっては、車速Ｖの増減のほか
に、操舵角速度ha’及び操舵角変化量Ｈ、保舵解除度合
係数の基準値Ｋ_bに基づく保舵度合係数Ｋ_Sをメンバシ
ップ関数として適用し、これらのメンバシップ関数に対
応してファジィ推論によって操舵アシスト量が制御され
るので、車両は低速から高速になるほどアシスト量が低
減して操舵力が重くなることでハンドルが安定する一
方、高速走行している車両の保舵状態には、保舵度合係
数Ｋ_Sが大きくなることからアシスト量の増加度合が減
少して、この分だけハンドルが軽くなる。従って、高速
保舵状態や市街地での低速高速保舵状態などいずれの場
合であってもドライバは的確な操舵（保舵）力が付与さ
れて容易に、且つ、安定してハンドル操舵を行うことが
できる。

【００８６】そして、車両がカント路などを走行して操
舵角haが１〜３deg程度の場合であっても、車両の保舵
状態には保舵度合係数Ｋ_Sに基づいてアシスト量を最適
に求めてハンドルを軽くすることとなり、ドライバは小
さな保舵力で容易にハンドル操舵を行うことができる。
また、ドライバが高速道路を保舵状態で走行中に車線変
更のために所定量操舵した場合、保舵解除度合係数の基
準値Ｋ_b及び操舵角速度ha’から所定の計算式に基づい
て保舵解除度合係数Ｋ₁を設定して保舵度合係数Ｋ_Sと
置換することで、アシスト量は瞬間的に減少されてドラ
イバの操舵操作に対して瞬時にハンドルを重くすること
となり、ドライバは安定して車線変更のためのハンドル
操舵を行うことができる。

【００８７】また、本実施例の電子制御式パワーステア
リング装置にあっては、車速Ｖに横加速度Ｇ_Yを乗算し
た演算値Ｖ・Ｇ_Yをメンバシップ関数として適用し、こ
れらのメンバシップ関数に対応してファジィ推論によっ
て操舵アシスト量が制御されるので、車両によるコーナ
ーへの進入時には、横加速度Ｇ_Y（操舵角）が大きくな
ることからアシスト量の減少度合が増加して、この分だ
けハンドルが重たくなる。従って、車速状態が違っても
コーナーの進入時には、常に、ドライバがコーナーへの
進入をハンドルで実感しながら操縦できるのである。ま
た、横加速度Ｇ _Yに関するメンバシップ関数にこの横加
速度Ｇ_Yに対して適合度がリニアに変化する操舵リニア
リティ領域が設けられているので、操舵リニアリティが
確保される。

【００８８】更に、本実施例の電子制御式パワーステア
リング装置にあっては、操舵アシスト量を制御するメン
バシップ関数として車速Ｖと横加速度Ｇ_Yとを乗算した
演算値Ｖ・Ｇ_Yを適用したので、車両の高速走行時にお
いて、操舵角が少なくなって横加速度Ｇ_Yが減少しても
車速Ｖが十分に大きいので、演算値Ｖ・Ｇ_Yの大幅な低
下はなくなり、目標アシスト量の大幅な増加はなく、ハ
ンドルはそれほど軽くはならない。そのため、車両の高
速走行時における操舵操作感が十分に保たれ、ハンドル
操舵操作の安定度が向上される。

【００８９】また、本実施例の電子制御式パワーステア
リング装置にあっては、ファジィ推論により、「車速Ｖ
が上昇すると操舵アシスト量を低減してハンドルを重く
する」というルールと、「演算値Ｖ・Ｇ_Yが上昇すると
操舵アシスト量を低減してハンドルを重くする」という
ルールと、「保舵度合係数Ｋ_Sが上昇すると操舵アシス
ト量を増加してハンドルを軽くする」という３つのルー
ルに基づいて操舵アシスト量を制御することで、少ない
ルール数でより細かい制御を可能とすることができる。

【００９０】ここで、このような本実施例の電子制御式
パワーステアリング装置を車両に適用した場合につい
て、高速走行保舵における操舵角に対する保舵力、並び
に車線変更における操舵速度の違いによる操舵角に対す
る操舵力を実験に基づいて具体的に評価する。即ち、高
速走行保舵における操舵角に対する保舵力については図
１６のグラフに示すようなものとなる。この図１６にお
いて、斜線は本実施例の電子制御式パワーステアリング
装置（ＥＰＳ）の保舵力を示し、白抜きは従来の車速感
応型電子制御式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の保
舵力を示している。図１６に示すように、本実施例のＥ
ＰＳは、従来のＥＰＳに比べて高速走行保舵時におい
て、保舵力が著しく低減できることがわかる。

【００９１】また、車線変更における操舵速度の違いに
よる操舵角に対する操舵力については図１７及び図１８
のグラフに示すようなものとなる。この図１７及び図１
８において、実線は本実施例の電子制御式パワーステア
リング装置（ＥＰＳ）の操舵力であって、操舵速度が速
い場合を示し、点線は従来の電子制御式パワーステアリ
ング装置（ＥＰＳ）の操舵力であって、操舵速度が速い
場合を示している。なお、一点鎖線は操舵速度が遅い場
合であり、これは本実施例及び従来のＥＰＳの操舵力を
示すものである。

【００９２】図１７に示すように、市街地走行での車線
変更時において、操舵速度が早いときには本実施例のＥ
ＰＳは従来のＥＰＳに比べて操舵力が小さくなってお
り、これにより操舵容易性が十分に確保されていること
がわかる。一方、高速走行での車線変更時において、操
舵速度が早いときには本実施例のＥＰＳは従来のＥＰＳ
に比べて操舵力が大きくなっており、これにより走行安
定性が十分に確保されていることがわかる。このように
従来のＥＰＳでは、市街地走行及び高速走行でのいずれ
の車線変更時であっても操舵力が一定であるが、本実施
例のＥＰＳでは、高速走行での車線変更時の操舵力に対
して市街地走行での車線変更時の操舵力は小さくなって
おり、走行安定性並びに操舵容易性が向上できる。

【００９３】なお、上述の実施例において、電子制御式
パワーステアリング装置の制御系を油圧式として説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、モータ
を使用した電動式パワーステアリング装置に適用しても
同様の効果を奏することができるものであり、また、電
子制御式パワーステアリング装置の機械系も上述の実施
例に限定されるものではなく、いずれのものに対しても
適用することができるものである。

【００９４】また、上述の実施例において、コントロー
ルユニット５１に横加速度演算部５３を設け、この横加
速度演算部５３が車速センサ４１から入力された車速Ｖ
と操舵角センサ５２から入力された操舵角haとに基づい
て車両に生じる横加速度Ｇ_Yを算出するようにしたが、
車両に横加速度検出センサを装着してこの横加速度Ｇ _Y
を直接測定してもよいものである。更に、車速Ｖ及び横
加速度Ｇ_Yの演算値Ｖ・Ｇ_Yのメンバシップ関数、並び
に操舵アシスト量の評価をそれぞれ３段階に分けたが、
例えば５段階でもよい。そして、この操舵アシスト量を
重心法により求めたが、最大平均法や高さ法（スケルト
ン法）、面積法などによって求めてもよいものである。

【００９５】更に、上述の実施例では、コントロールユ
ニット（目標アシスト量設定手段）５１がファジィルー
ルに基づいて目標アシスト量を設定するようにしたが、
その他の制御手段に基づいて目標アシスト量を設定して
もよいものである。

【００９６】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに、本発明の電子制御式パワーステアリング装置によ
れば、車速検出手段により車両の走行速度を検出すると
共に操舵角検出手段によりステアリング機構の操舵角を
検出し、目標アシスト量設定手段が車両の走行速度並び
に操舵角速度に基づく保舵度合係数と入力条件として目
標アシスト量を設定し、この保舵度合係数を操舵角速度
並びに操舵角変化量に基づいて増加する一方、走行速度
並びに操舵角速度によって変化するパラメータに基づい
て減少し、この保舵度合係数の増加に伴って目標アシス
ト量が増加されるようにしたので、ステアリングの操舵
及び保舵状況に応じて操舵力の制御が可能となって操舵
フィーリングを向上することができ、保舵度合係数を操
舵角速度並びに操舵角変化量に基づいて増加させること
により、保舵走行時には操舵アシスト量が漸増されるこ
とでハンドルが軽くなって操舵容易性が向上する。一
方、保舵度合係数を減少することによりハンドルが瞬時
に重くなって操舵安定性が向上する。

【００９７】また、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置によれば、目標アシスト量設定手段が車両の走
行速度を評価するメンバシップ関数とステアリング機構
の操舵角速度に基づく保舵度合係数を評価するメンバシ
ップ関数とを用い、車両の走行速度の増加に伴って目標
アシスト量を低減すると共に保舵度合係数の増加に伴っ
て目標アシスト量を増加するファジィルールによって目
標アシスト量を設定し、保舵度合係数を操舵角速度並び
に操舵角変化量に基づいて増加される一方、走行速度並
びに操舵角速度によって変化するパラメータに基づいて
減少するようにしたので、少ないファジィルールにより
簡単で細かい操舵制御が可能となって保舵状態に応じた
安定感と扱いやすさとをバランスさせた操舵フィーリン
グを得ることができる。

【００９８】更に、本発明の電子制御式パワーステアリ
ング装置によれば、パラメータを車両の走行速度並びに
横加速度によって設定される基準値から操舵角速度に基
づいて算出される保舵解除度合係数とするか、また、車
両の走行速度並びに横加速度によって設定される複数の
関数マップから選択して操舵角速度に基づいて算出する
ようにしたので、車両の保舵解除時には車両の走行速度
並びに横加速度に合わせて、即ち、高速走行か低速走行
か、また、急旋回か緩旋回かを検出してアシスト量の減
少量を設定することができ、高速走行や市街地走行での
車線変更時の操舵力を変化させることで、それに見合っ
た走行安定性並びに操舵容易性を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子制御式パワーステアリング装置の
一実施例に係るパワーステアリング用油圧制御部の概略
構成図である。

【図２】ファジィ制御に用いる車速のメンバシップ関数
を表すグラフである。

【図３】ファジィ制御に用いる車速×横加速度のメンバ
シップ関数を表すグラフである。

【図４】ファジィ制御に用いる保舵度合係数のメンバシ
ップ関数を表すグラフである。

【図５】各メンバシップ関数の適合度からパワーステア
リングアシスト量を重心法により求めるメンバシップ関
数を表すグラフである。

【図６】保舵度合係数を演算するためのフローチャート
である。

【図７】操舵角変化量を演算するためのフローチャート
である。

【図８】ファジィ制御に用いる保舵解除度合係数の基準
値のメンバシップ関数を表すグラフである。

【図９】保舵解除度合係数の基準値をファジィ制御によ
って求める演算処理の具体的な制御例を表す説明図であ
る。

【図１０】平均車速を演算するためのフローチャートで
ある。

【図１１】平均横加速度を演算するためのフローチャー
トである。

【図１２】平均車速を演算するための別のフローチャー
トである。

【図１３】平均横加速度を演算するための別のフローチ
ャートである。

【図１４】ファジィ制御を表すフローチャートである。

【図１５】車速及び車速×横加速度、保舵度合係数の各
メンバシップ関数から重心法によりアシスト量を求める
演算処理の具体的な制御例を表す説明図である。

【図１６】本実施例のファジィ制御による高速走行保舵
における操舵角に対する保舵力に関する効果を表すグラ
フである。

【図１７】本実施例のファジィ制御による市街地車線変
更における操舵速度の違いによる操舵角に対する操舵力
に関するグラフである。

【図１８】本実施例のファジィ制御による高速車線変更
における操舵速度の違いによる操舵角に対する操舵力に
関するグラフである。

【図１９】操舵角速度に対する保舵度合係数の関数マッ
プである。

【図２０】従来の電子制御式パワーステアリング装置の
一例を表すパワーステアリング用油圧制御部の概略構成
図である。

【図２１】図２０のXXI−XXI断面図である。

【図２２】図２０のXXII−XXII断面図である。

【符号の説明】

１１インプットシャフト１２ケーシング１３ピニオンギヤ１４トーションバー１５ラック１６ロータリバルブ１７オイルポンプ１９オイルリザーバ２１油圧シリンダ２５，２６油室２７反力プランジャ２８油圧制御バルブ２９チャンバ３１スプール３３ソレノイド４１車速センサ５１コントロールユニット（ＣＵ）５２操舵角センサ５３横加速度演算部５４保舵度合演算部５５ファジィ演算部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両のステアリング機構における操舵ア
シスト量を電子制御する電子制御式パワーステアリング
装置において、車両の走行速度を検出する車速検出手段
と、前記ステアリング機構の操舵角を検出する操舵角検
出手段と、前記車両の走行速度並びに前記ステアリング
機構の操舵角速度に基づく保舵度合係数を入力条件とし
て目標アシスト量を設定する目標アシスト量設定手段と
を具え、前記保舵度合係数は前記操舵角速度並びに操舵
角変化量に基づいて増加される一方、前記走行速度並び
に操舵角速度によって変化するパラメータに基づいて減
少され、該保舵度合係数の増加に伴って前記目標アシス
ト量が増加されることを特徴とする電子制御式パワース
テアリング装置。
【請求項２】車両のステアリング機構における操舵ア
シスト量を電子制御する電子制御式パワーステアリング
装置において、車両の走行速度を検出する車速検出手段
と、前記ステアリング機構の操舵角を検出する操舵角検
出手段と、前記車両の走行速度を評価するメンバシップ
関数とステアリング機構の操舵角速度に基づく保舵度合
係数を評価するメンバシップ関数とを用いて前記車両の
走行速度の増加に伴って前記目標アシスト量を低減する
と共に前記保舵度合係数の増加に伴って前記目標アシス
ト量を増加するファジィルールに基づいて前記目標アシ
スト量を設定する目標アシスト量設定手段とを具え、前
記保舵度合係数は前記操舵角速度並びに操舵角変化量に
基づいて増加される一方、前記走行速度並びに操舵角速
度によって変化するパラメータに基づいて減少されるこ
とを特徴とする電子制御式パワーステアリング装置。
【請求項３】請求項２記載の電子制御式パワーステア
リング装置において、パラメータは車両の走行速度並び
に横加速度によって設定される基準値から操舵角速度に
基づいて算出される保舵解除度合係数であることを特徴
とする電子制御式パワーステアリング装置。
【請求項４】請求項２記載の電子制御式パワーステア
リング装置において、パラメータは車両の走行速度並び
に横加速度によって設定される複数の関数マップから選
択されて操舵角速度に基づいて設定されることを特徴と
する電子制御式パワーステアリング装置。