JP4606106B2

JP4606106B2 - パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP4606106B2
Application number: JP2004279674A
Authority: JP
Inventors: 恒文有田; 直人島; 英泰井平
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2024-09-27
Also published as: JP2006088972A

Description

この発明は、中高速域においてパワーシリンダに対する供給流量を最少に保つようにしたパワーステアリング装置に関する。

従来から知られているこの種の装置は、低速域でパワーシリンダに対する供給流量を多くしてパワーアシスト力を大きく確保し、中高速域ではパワーシリンダに対する供給流量を少なくしてパワーアシスト力を小さくするようにしている。つまり、従来の装置は、多くの供給流量を必要とする低速域での制御段階と、それほどの供給流量を必要としない高速域での制御段階との２段階制御が通常であった。
特開平７−６９２２５号公報

そして、中高速域では直進走行の割合が極端に多くなり、ステアリング回数が少なくなるが、そのことだけに注目すれば、中高速域におけるスタンバイ流量をできるだけ少なくすることが省エネルギーというテーマでは理想的である。しかし、中高速域といえども、ステアリング操作が全くされないということはないので、スタンバイ流量を少なくしすぎると、今度は、中高速域でステアリング操作をしたときの応答性が悪くなるという問題が発生する。

そのために、従来のパワーステアリング装置では、ステアリングの操作回数が少ない中高速域においても、ステアリング時の応答性を保つために、高速域におけるスタンバイ流量を必要流量分だけ確保しなければならず、その分、省エネルギー性に欠けるといった問題があった。
この発明の目的は、中高速域での省エネルギー性能を確保しながら、ステアリング時の応答性を損なわないパワーステアリング装置を提供することである。

第１の発明は、パワーシリンダに対する供給流量を制御する流量制御弁と、この流量制御弁を、車速センサーが検出した車速に応じて電気的に制御するコントローラとを備え、このコントローラは低速域において供給流量を多くし、中高速域における供給流量を最少流量で維持するように上記流量制御弁を制御するパワーステアリング装置において、設定時間内における操舵角度変位を検出する角度変位センサーを備え、上記コントローラは、中高速域において、上記角度変位センサーからの角度変位信号に応じて角速度を演算するとともに、この演算した角速度が予め記憶された角速度における設定値以上になったか否かを監視し、上記演算した角速度が上記設定値を超えたときには演算した角速度に応じて供給流量を大きくするように流量制御弁を制御する一方、上記演算した角速度が上記設定値以下のときには上記最少流量を維持するように流量制御弁を制御する点に特徴を有する。
第２の発明は、上記第１の発明を前提とし、上記低速域と中高速域との間に中間域を設け、上記コントローラは上記中間域において、上記角度変位センサーからの角度変位信号に応じて角速度を演算し、この演算した角速度が設定値以上になったとき、現時点の供給流量と上記演算した角速度に応じた必要供給流量とを対比し、現在の供給流量が上記演算した角速度に基づいた必要供給流量に足りないときには、上記演算した角速度を基にした必要供給流量を優先する制御を行なう点に特徴を有する。

この発明によれば、中高速域において、パワーシリンダに対するスタンバイ流量を十分に低く保っても、中高速域でのステアリングの応答性を確保することができる。したがって、大きな省エネルギー効果を達成することができる。

また、中高速域における操舵角度変位を検出する角度変位センサーからの角度変位信号に応じて角速度を演算し、この演算した角速度が設定値以上になったとき、流量制御弁を制御して供給流量を増大させる構成にしたので、例えば、ステアリングホィールの絶対的な中立位置を検出し、その中立位置からの操舵角速度を求める必要がない。もし、絶対的な中立位置を検出し、その中立位置からの操舵角速度を求めるようにすれば、それだけで大きなコストアップの要因になるが、この発明の場合には、角度変位信号に応じて角速度を演算し、それが設定値以上かどうかを判定するだけなので、装置全体としてのコストアップを大幅に押さえることができる。

図１〜３に示した実施形態において、ポンプＰを図示していない切換弁を含んだパワーシリンダＰＳに連通しているが、このポンプＰとパワーシリンダＰＳとの接続過程に流量制御弁ＣＶを接続している。この流量制御弁ＣＶは、その開度に応じて、ポンプＰの吐出流量のうちタンクＴに戻す流量を制御する。これによって、上記ポンプＰの全吐出量からタンクＴへの戻し流量を差し引いた流量がパワーシリンダＰＳに供給されることになる。したがって、上記流量制御弁ＣＶの開度を制御することによって、パワーシリンダＰＳに供給される流量が制御されることになる。

上記した流量制御弁ＣＶは電磁比例弁からなり、そのソレノイド１に対する供給電流に応じて当該流量制御弁ＣＶの開度が制御されるが、その供給電流を制御するのが、コントローラＣである。すなわち、このコントローラＣには、車速センサーＶと角度変位センサーＤとが接続されている。この角度変位センサーＤは、図２に示すように、ステアリングホィールと一体回転する回転体２とカウンター３とからなり、回転体２の周囲には複数のスリット２ａを形成し、カウンター３はその前を通り過ぎたスリット２ａの数をカウントするものである。

そして、上記コントローラＣは、上記のようにカウンター３の前を通り過ぎたスリット２ａの数から角度変位量を求め、この角度変位量から角度変位信号を生成する一方、この生成した角度変位信号から角速度を演算する。さらに、コントローラＣは、角速度の設定値をあらかじめ記憶し、上記演算した角速度が設定値以上になったか否か監視する機能を備えるとともに、角速度が設定値以上になったとき、そのときの角速度に対応した必要供給流量をあらかじめ記憶している。

上記のように車速センサーＶおよび角度変位センサーＤを接続したコントローラＣは、まず、車速センサーＶが検出した車速に応じて、パワーシリンダＰＳに供給される流量が、図３に示す特性線上にあるように、流量制御弁ＣＶの開度を制御する。つまり、低速域Ｖ1では上記供給流量が最大流量であるＱ1を確保するように流量制御弁ＣＶの開度を制御する。また、中高速域Ｖ2では最低流量であるスタンバイ流量Ｑ2を確保するとともに、低速域Ｖ1と中高速域Ｖ2との間の中間域Ｖ3において、車速に対する流量がＱ1からＱ2へ直線的に減少するように流量制御弁ＣＶの開度を制御する。

そして、上記中高速域Ｖ2において、コントローラＣは、角度変位センサーＤで検出した角度変位量に基づいて角速度を演算するとともに、その角速度があらかじめ記憶されている設定値を超えているか否かを常時判定している。もし、その設定値を超えたときには、コントローラＣは、その角速度をパラメータにして、パワーシリンダＰＳに対する供給流量をＱ2からＱnまでの間で増大していく。

また、上記中間域Ｖ3において角速度が設定値以上になったときにも、コントローラＣは、現在の供給流量とその角速度をパラメータにしたときの必要供給流量とを対比し、現在の供給流量が角速度をパラメータにしたときの必要供給流量に足りないときには、角速度をパラメータにした必要供給流量を優先してパワーシリンダＰＳに供給する制御機能を備えている。

今、当該車両が低速域Ｖ1の速度範囲で走行しているときには、流量制御弁ＣＶの開度が最小に保たれ、ポンプＰの吐出量のほぼ全量がパワーシリンダＰＳに供給される。そして、車両が中高速域Ｖ2の速度範囲で走行しているときには、流量制御弁ＣＶの開度が最大になってタンクＴへの戻り流量を多くするので、ポンプ吐出量のほとんどがタンクＴに戻され、パワーシリンダＰＳに供給される流量は最少になる。なお、このときの最少流量Ｑ2は、中高速域Ｖ2でステアリング操作したときの応答遅れを防止するためのスタンバイ流量に設定されている。また、低速域Ｖ1から中高速域Ｖ2へ移行する過程では、パワーシリンダＰＳに供給される流量が車速に対して直線的に減少するように制御される。

上記のようにパワーシリンダＰＳに対してスタンバイ流量が確保されている中高速域Ｖ2の状態において、ステアリング操作をすると、コントローラＣは、そのステアリング操作時の角速度を演算しながら、その角速度が設定値を超えているかどうかを判定する。その角速度が設定値以下であれば、コントローラＣはスタンバイ流量Ｑ2を確保し続けるように流量制御弁ＣＶの開度を制御する。

一方、上記角速度が設定値を超えたときには、コントローラＣは、その角速度に対応した必要流量Ｑn1〜ＱnをパワーシリンダＰＳに供給するように流量制御弁ＣＶの開度を制御する。

上記のように、この実施形態によれば、中高速域Ｖ2においてステアリングを操作したとき、そのステアリング操作の角速度に応じて必要流量をパワーシリンダＰＳに供給できるので、スタンバイ流量Ｑ2は、ステアリング操作に対する応答性を確保するのに必要な最低限の流量に設定することができる。したがって、中高速域Ｖ2の走行範囲内で、ステアリングを操作していないときのエネルギーを少なくできる。

また、中高速域Ｖ2ではステアリング操作をほとんどしない直進走行の割合が極端に多くなるので、中高速域Ｖ2ではほとんどスタンバイ流量Ｑ2を供給していれば足りることになる。このように、ほとんどの場合にスタンバイ流量Ｑ2を供給すれば足りる状況において、そのスタンバイ流量Ｑ2を、スタンバイのために必要な最低流量に設定できるということは、省エネルギー効果が非常に大きくなる。

なお、中間域Ｖ3での走行中に、ステアリング操作の角速度が設定値以上になったときには、コントローラＣは、現在の供給流量とその角速度をパラメータにしたときの必要供給流量とを対比し、現在の供給流量が角速度をパラメータにしたときの必要供給流量に足りないときには、角速度をパラメータにした必要供給流量を優先してパワーシリンダＰＳに供給する。

また、上記実施形態において、操舵角度変位を検出する角度変位センサーＤからの角度変位信号に応じて角速度を演算し、この演算した角速度が設定値以上になったとき、流量制御弁ＣＶを制御して供給流量を増大させる構成にしたので、例えば、ステアリングホィールの絶対的な中立位置を検出し、その中立位置からの操舵角や操舵角速度を求める必要がない。もし、絶対的な中立位置を検出し、その中立位置からの操舵角や操舵角速度を求めるようにすれば、それだけで大きなコストアップの要因になるが、この実施形態の場合には、角度変位信号に応じて角速度を演算し、それが設定値以上かどうかを判定するだけなので、装置全体としてのコストアップを大幅に押さえることができる。

この発明の実施形態の回路図である。角度変位センサーの概略を示した図である。車速に対する流量特性を示したグラフである。

符号の説明

ＰＳパワーシリンダ
ＣＶ流量制御弁
Ｃコントローラ
Ｖ車速センサー
Ｄ角度変位センサー

Claims

パワーシリンダに対する供給流量を制御する流量制御弁と、この流量制御弁を、車速センサーが検出した車速に応じて電気的に制御するコントローラとを備え、このコントローラは低速域において供給流量を多くし、中高速域における供給流量を最少流量で維持するように上記流量制御弁を制御するパワーステアリング装置において、設定時間内における操舵角度変位を検出する角度変位センサーを備え、上記コントローラは、中高速域において、上記角度変位センサーからの角度変位信号に応じて角速度を演算するとともに、この演算した角速度が予め記憶された角速度における設定値以上になったか否かを監視し、上記演算した角速度が上記設定値を超えたときには演算した角速度に応じて供給流量を大きくするように流量制御弁を制御する一方、上記演算した角速度が上記設定値以下のときには上記最少流量を維持するように流量制御弁を制御するパワーステアリング装置。
上記低速域と中高速域との間に中間域を設け、上記コントローラは上記中間域において、上記角度変位センサーからの角度変位信号に応じて角速度を演算し、この演算した角速度が設定値以上になったとき、現時点の供給流量と上記演算した角速度に応じた必要供給流量とを対比し、現在の供給流量が上記演算した角速度に基づいた必要供給流量に足りないときには、上記演算した角速度を基にした必要供給流量を優先する制御を行なう請求項１に記載のパワーステアリング装置。