JP3688140B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワーステアリング装置に関し、特に、電動モータによってオイルポンプを駆動して油圧を発生させ、この発生された油圧によって操舵を補助する、いわゆる電動油圧式のパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電動モータによりオイルポンプを回転させ、オイルポンプからパワーシリンダに作動油を供給することで、ステアリングホイールの操作力を軽減させる電動油圧式のパワーステアリング装置が公知である。
この種のパワーステアリング装置では、電動モータの回転速度により操舵補助力（アシスト力）が決定される。すなわち、電動モータの回転速度が高ければ、オイルの流量が増え、アシスト力は増加し、電動モータの回転速度が低ければ、オイルの流量が減り、アシスト力は減少する。
【０００３】
一方、非操舵時にはアシスト力を必要としないので、電動モータの回転を停止させるか、又は極めて低い回転速度のアイドル状態に落として電力節約を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
車両がコーナの手前などで減速した直後では、見かけ上前輪荷重が増大するため、ハンドルが重くなるという傾向が現れる。また、車両が加速した直後では、見かけ上前輪荷重が減少するため、ハンドルは軽くなるという傾向が現れる。このため、一定のアシスト力を維持していたのでは、加減速時に操舵感が変わり、ドライバに違和感を与えていた。
【０００５】
また、非操舵状態から急に操舵を開始すると、電動モータの回転の立ち上がりが間に合わず、一時的にハンドルが重くなるという現象が発生するので、操舵を予測し、電動モータの回転をいち早く立ち上げることが望まれていた。
本発明の目的は、加減速時であっても、一定の操舵感が得られるパワーステアリング装置を提供することである。
【０００６】
また、本発明の目的は、操舵を予測することにより、常に一定の操舵感が得られるパワーステアリング装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
(1)前記目的を達成するための本発明のパワーステアリング装置は、車両の前後加速度を、その符号を含めて検出する加速度検出手段と、非操舵時に、加速度検出手段で検出された車両の加速度が正の場合に、当該加速度に応じてアシスト力を減少する方向に電動モータの回転速度を下げ、加速度検出手段で検出された車両の加速度が負の場合に、当該加速度に応じてアシスト力を増加する方向に電動モータの回転速度を上げる制御手段とを含むものである。
前記制御手段は、前記加速度検出手段で検出された車両の加速度に応じて電動モータの回転速度を滑らかに変化させることが好ましい。
【０００８】
このパワーステアリング装置では、車両の前後加速度によらず、ドライバは常に一定の操舵感を得ることができる。
(2)また本発明のパワーステアリング装置は、車両の前後加速度を、その符号を含めて検出する加速度検出手段と、非操舵時に、加速度検出手段で検出された車両の加速度が負の一定値以下をとる場合に、当該加速度に応じて電動モータの回転速度を、予め、アシスト力を発生する回転速度に設定する制御手段とを含むものである。
前記「一定のアシスト力を発生する回転速度」は、加速度０のときの回転速度よりも高い回転速度であることが好ましい。
【０００９】
このパワーステアリング装置によれば、負の一定値以下の加速度を検出することにより、次の操舵を予測できるので、次の瞬間に操舵に入っても、スムーズにアシスト力を働かせることができる。前記「負の一定値」は、ドライバが次に操舵しようとして意識的に減速する時に通常検出される車両の前後加速度に設定される。前記「アシスト力を発生する回転速度」とは、ドライバが操舵しても、十分にアシストできる程度の力に対応して設定される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態のパワーステアリング装置の全体構成を示す概要図である。このパワーステアリング装置は、車両に装着されて使用されるもので、ステアリング機構１における操舵を補助するためのものである。
【００１１】
ステアリング機構１には、ステアリングホイール２が備えられている。ステアリングホイール２にはステアリング軸３が連結されており、このステアリング軸３の先端部にはピニオンギア４が取り付けられている。ピニオンギア４は、車幅方向に延びたラックギア５に噛合している。ラックギア５には、タイロッド６を介して前輪タイヤ７が取り付けられている。
【００１２】
ステアリングホイール２が操作され、その回転力がステアリング軸３に伝達されると、その先端部のピニオンギア４が回転し、これに伴ってラックギア５が車幅方向に移動する。その結果、ラックギア５の移動がタイロッド６に伝達され、前輪タイヤ７の向きが変わる。
パワーステアリング装置には、操舵補助力を発生するためのパワーシリンダ２０が備えられている。パワーシリンダ２０は、ラック軸５に連結されたピストン２１と、このピストン２１によって形成される一対のシリンダ室２０ａ，２０ｂとを含んでいる。シリンダ室２０ａ，２０ｂには、それぞれ破線で示すオイル供給路２２ａ，２２ｂを介して油圧制御弁２３が接続されている。
【００１３】
油圧制御弁２３は、破線で示すオイル循環路２４の途中に介装されている。オイル循環路２４は、リザーバタンク２５に貯留されている作動油がオイルポンプ２６により汲み出され、この汲み出された作動油がオイルポンプ２６から吐出された後再びリザーバタンク２５に戻る経路である。
オイルポンプ２６は、電動モータＭによって駆動制御される。オイルポンプ２６が電動モータＭによって駆動されている場合には作動油はオイル循環路２４を循環し、駆動されていない場合には作動油の循環は停止している。
【００１４】
トルクセンサ２７は、ステアリング軸３に取り付けられたトーションバー８に関連して設けられており、ステアリング軸３に加えられたトルクに比例し、かつトルクの方向に応じた符号のトルク信号Ｔを出力する。トルクセンサ２７には、ポテンショメータからなる機械的接点を有する形式のものや、非接触式トルクセンサなどのいずれの形式のものであっても適用することができる。
【００１５】
油圧制御弁２３は、前記トルクセンサ２７により検出されたステアリング軸３に加えられるトルクの方向および大きさに応じて開度が変化する。これにより、作動油のパワーシリンダ２０への供給状態が変化する。
パワーシリンダ２０のいずれかのシリンダ室に作動油が供給されると、ピストン２１が車幅方向に沿ういずれかの方向に移動する。これにより、操舵力が発生し、ラック軸５の移動が補助される。
【００１６】
車速センサ２８は、車輪のロータの回転速度を検出するもので、ロータに固定された磁性金属片を検出する磁気センサ、ロータに設けられた孔を光学的に検出する光センサなどを用いることができる。また、ロータの回転速度を検出するものに限らず、車両の速度若しくは加速度が検出できればどんな機構を用いてもよい。例えば、車両の動力伝達装置の回転軸の回転速度を検出するものであってもよい。なお、これらの車速センサは、ＡＢＳ制御等のためにすでに車速信号が得られる構造になっていれば、それを流用してもよい。
電動モータＭの駆動は、駆動回路２９によって行われる。駆動回路２９は、電子制御ユニットＥＣＵによって制御される。電子制御ユニットＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有するマイクロコンピュータを含むものである。
【００１７】
図２は、電子制御ユニットＥＣＵ等の電気的接続状態を示す図であり、トルクセンサ２７および車速センサ２８からそれぞれトルク信号Ｔおよび車速信号Ｖがそれぞれ与えられるようになっている。電動モータＭには車両のバッテリ３０からの電源が駆動回路２９を通して供給される。駆動回路２９は、電子制御ユニットＥＣＵから指令されるデューティ比でパルス幅変調された駆動信号を発生する回路である。そしてこの駆動回路２９を流れる電動モータ電流が検出され、電子制御ユニットＥＣＵに入力されるようになっている。
電子制御ユニットＥＣＵは、トルクセンサ２７から与えられるトルク信号Ｔおよび車速センサ２８から与えられる車速信号Ｖを微分した加速度信号に基づいて、駆動回路２９を制御する。
【００１８】
図３は、電子制御ユニットＥＣＵの行う操舵変化に対する電動モータ回転速度の制御を示すグラフである。同図のとおり、非操舵時には電動モータの回転速度はスタンバイ回転速度Ｒiに設定され、操舵を始めるとアシスト回転速度Ｒsに増大する。これにより、アシスト力を発生し、ドライバの操舵補助をすることができる。
【００１９】
この実施形態では、非操舵時に、加速度を検出すると、電子制御ユニットＥＣＵは、図４に示すとおり、スタンバイ回転速度Ｒiを変化させる。具体的には、加速度が正の方向であれば、スタンバイ回転速度Ｒiを減少させ、加速度が負の方向であれば、スタンバイ回転速度Ｒiを増加させる。なお、図４のグラフでは、スタンバイ回転速度Ｒiは加速度の変化に対して滑らかに変化しているが、電子制御ユニットＥＣＵは、スタンバイ回転速度Ｒiと加速度の関係を記憶したテーブルを予め備え、このテーブルに従って、階段状に変化させることもできる。
【００２０】
以上のようにこの実施形態にかかるパワーステアリング装置によれば、車両の加速度を検出し、加速度が正の方向であれば、スタンバイ回転速度Ｒiを減少させ、加速度が負の方向であれば、スタンバイ回転速度Ｒiを増加させる。これにより、前輪荷重の変動に対する操舵感のバラツキを補正し、操作性の良いパワーステアリング装置とすることができる。
【００２１】
なお、アシスト回転速度Ｒsを車両の加速度に応じて図４と同様に変化させてもよい。 また、他の実施形態では、非操舵時に、負の一定の加速度を検出すると、電子制御ユニットＥＣＵは、図５に示すとおり、モータ回転速度を変化させる。具体的には、加速度が負の一定値Ａ以下であれば、操舵の有無にかかわらずモータ回転速度をアシスト回転速度Ｒsに増加させる。
【００２２】
この制御により、コーナー手前を予測し電動モータの回転速度を上げるので、操舵したときでも、速やかに、かつ十分な力でアシストをすることができる。
以上の図４及び図５の制御は、いずれか１つを採用することもできるが、両方の制御を合わせて行ってもよい。この場合は、減速時かつ操舵前であれば、速やかにアシスト力を立ち上げることができ、操舵中も操舵力が重くなることはないとう両方の技術効果が得られる。
【００２３】
本発明の実施の一形態の説明は以上のとおりであるが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。たとえば前記実施形態では、車両の加速度を速度センサからの車速信号を微分して検出していたが、直接、加速度センサを設けて検出してもよい。加速度センサとしては、サーボ形加速度センサや圧電形加速度センサが公知である。また、図５の実施形態では、電動モータのアイドル回転速度Ｒiは、０でない一定の値としていた。しかし、アイドル回転速度Ｒiが０の場合すなわち非操舵時に電動モータを停止する制御を行っている場合でも、本発明を適用することができる。その他、本発明の範囲内で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のパワーステアリング装置の全体構成を示す概要図である。
【図２】電子制御ユニットＥＣＵ等の電気的接続状態を示す図である。
【図３】電子制御ユニットＥＣＵの行う操舵変化に対する電動モータ回転速度の制御を示すグラフである。
【図４】 非操舵時に加速度を検出すると、スタンバイ回転速度Ｒiを変化させる制御を説明するためのグラフである。
【図５】非操舵時に、負の一定の加速度を検出すると、モータ回転速度を変化させる制御を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
１ ステアリング機構
２ ステアリングホイール
２０ パワーシリンダ
２６ オイルポンプ
２７ トルクセンサ
２８ 車速センサ
ＥＣＵ 電子制御ユニット
Ｍ 電動モータ
Ｔ トルク信号
Ｖ 車速信号

Claims (4)

1. 電動モータによってオイルポンプを駆動して油圧を発生させ、この発生された油圧により操舵を補助するためのパワーステアリング装置であって、車両の前後加速度を、その符号を含めて検出する加速度検出手段と、非操舵時に、加速度検出手段で検出された車両の加速度が正の場合に、当該加速度に応じてアシスト力を減少する方向に電動モータの回転速度を下げ、加速度検出手段で検出された車両の加速度が負の場合に、当該加速度に応じてアシスト力を増加する方向に電動モータの回転速度を上げる制御を行う制御手段とを含むことを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 電動モータによってオイルポンプを駆動して油圧を発生させ、この発生された油圧により操舵を補助するためのパワーステアリング装置であって、車両の前後加速度を、その符号を含めて検出する加速度検出手段と、非操舵時に、加速度検出手段で検出された車両の加速度が負の一定値以下をとる場合に、電動モータの回転速度を、予め、一定のアシスト力を発生する回転速度に設定する制御手段とを含むことを特徴とするパワーステアリング装置。
3. 前記制御手段は、前記加速度検出手段で検出された車両の加速度に応じて電動モータの回転速度を滑らかに変化させることを特徴とする請求項１記載のパワーステアリング装置。
4. 前記「一定のアシスト力を発生する回転速度」は、加速度０のときの回転速度よりも高い回転速度である請求項２記載のパワーステアリング装置。

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