JPH0443164A - 動力舵取装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アシスト力を与える増力装置に関連して設け
られ、車速、操舵角、ハンドルトルク等の走行状態に基
づき演算される印加電流に応じて増力装置によるアシス
ト力を制御する制御装置を備えた動力舵取装置の制御装
置に関する。

（従来の技術） 例えば油圧式の動力舵取装置の制御装置においては、車
速や操舵角等に応じた制御電流を制御装置の電磁制御弁
に印加して動力舵取装置のハンドルトルクを制御するこ
とは知られている。この技術によれば、ハンドル切込み
時の特性に関しては満足する結果が得られるが、ハンド
ル戻り時あるいは保舵状態においてハンドルが重く感じ
られるという問題がある。

これを解決するために、特開昭６２−２７９１７０号の
技術では、反力機構による操舵力制御装置を有する動力
舵取装置において、操舵角が中立位置に近づく方向に変
化していることを検出する戻り判定手段を設け、この戻
り判定手段の出力に応答して電磁制御弁への印加電流を
減少させ反力機構に供給する油圧を増加させて、ハンド
ル戻りの際の操舵が良好に感じられるようにしている。

これは低速走行の場合であるが、中高速走行の場合には
ハンドル戻り及び保舵状態の際に反力機構に供給する油
圧を逆に減少させることにより、ハンドル戻り及び保舵
状態における操舵が軽く感じられるようにすることも考
えられている。

（発明が解決しようとする課題） 中高速走行のハンドル戻り状態において、第７ｒＭ（ｂ
）の破線に示すように急に印加電流を増大させて反力油
圧を減少させると操舵感が急に軽くなり、特にゆっくり
とハンドルを戻す場合には操舵に異和感を生じる。また
このような技術では、保舵状態で修正のために小角度の
ハンドル切込みと戻しを繰り返すと、その度に印加電流
が変化して操舵感が急に重くなったり軽くなったりする
ので、ハンチングの感じとなり、やはり異和感を受ける
。

このような問題を解決するために、第８図の保舵力制御
２２０に示すように、一定の速度（所定時閉Ｔ１毎に印
加電流をΔＣずつ増加）で印加電流を増加させることも
考えられる。しかしながらこの印加電流は、急にハンド
ルを戻す場合には速やかに、またゆっくりハンドルを戻
す場合にはゆっくりと増加させることが好ましいので、
このようにハンドル戻し速度と無関係に一定の速度で印
加電流を増加させる方法では必ずしも常に満足すべき操
舵感を得ることはできない。

本発明はハンドル戻し速度に応じてアシスト力の増加速
度を変化させ、このような問題を解決することを目的と
する。

（ｖＡ！Ｍを解決するための手段） このために、本発明による動力舵取装置の制御装置は、
第１図に示すように、操向車輪を操向する作動部材１１
と、この作動部材を操舵ハンドル４６に連結する回転軸
１６と、前記作動部材１１にアシスト力を与える増力装
置１２と、前記回転輪１６に加わるトルク及び印加電流
に応じて前記増力装置１２が与えるアシスト力を変化さ
せる制御装置１５と、自動車の走行状態に応じて前記印
加電流を演算してこれを前記制御装置１５に出力する演
算出力手段２を備えてなる動力舵取装置において、前記
操舵ハンドル４６の操舵角を検出する操舵角センサ４５
と、この操舵角センサにより検出された操舵角の変化に
基づき前記操舵ハンドル４６が戻り状態にあることを検
出する戻り判定手段１と、前記操舵ハンドル４６が戻り
状態にあるときはハンドル戻し速度の増大に応じて前記
演算出力手段２により演算された印加電流を前記アシス
ト力が増大する方向に変化させる付加演算手段３を備え
たことを特徴とするものである。

（作用） ハンドル切込み時には、演算出力手段２は自動車の走行
状態に応じた印加電流を演算して制御装置１５に出力し
、これにより増力装置１２が作動部材１１に適度なアシ
スト力を与えて動力操舵がなされる。戻り判定手段１が
ハンドル戻り状態と判定している時には、演算出力手段
２は自動車の走行状態に応じた印加電流を同様に演算し
、付加演算手段３はこの印加電流を、ハンドル戻し速度
の増大に応じてアシスト力が増大する方向に変化させて
制御装置１５に出力する。これによりハンドル戻り時の
アシスト力は、ハンドル戻し速度が早いときは速やかに
、またハンドル戻し速度が遅いときはゆっくりと増大す
る。

（発明の効果） 上述のように、本発明によれば、ハンドル戻し速度に応
じてアシスト力の増加速度が変化するので、ハンドル戻
し速度の大小に係わらず常に満足すべき操舵感を得るこ
とができる。

（実施例） 以下に、第１図〜第７図に示す実施例により、本発明の
脱明をする。

第１図及び第２図に示すように、動力舵取装置１０は、
操舵リンク機構を介して囲路の操向車輪に連結された作
動ロッド（作動部材）１１に設けたパワーシリンダ（増
力装置）１２と、制御装置１５よりなり、この制御装置
１５は、ラック・ピニオン機構１３とハンドル軸４７を
介して作動ロッド１１と操舵ハンドル４６を連結する回
転軸１６に設けたサーボ弁１７と、電磁制御弁３０を備
えた反力１１８により構成されている。

自動車エンジンにより駆動されるベーンポンプ等の供給
ポンプ２ｏにはバイパス弁２１が内蔵され、これにより
一定流量Ｑの作動流体が、吐出通路２３を経て分流弁２
２に供給される。分流弁２２は一定流量Ｑの作動流体を
、サーボ弁通路２３ａ及び反力制御通路２３ｂへそれぞ
れ一定流量Ｑ１及びＱ２ずつ分配する。サーボ弁通路２
３ａはサーボ弁１７を介してパワーシリンダ１２に接続
され、また反力制御通路２３ｂには反力機構１８及び電
磁制御弁３０が接続されている。供給ポンプ２ｏとして
電動式ポンプを使用した場合は、バイパス弁２１は不要
である。

サーボ弁１７は公知のロータリータイプのオープンセン
タ形４ボート絞り切換弁よりなり、操舵ハンドル４６に
加わるハンドルトルクに基づく回転軸１６（中間部にト
ーションバーが設けられている）の捩れにより作動して
各ポート１８ａ〜１８ｄ間の絞りを制御するものである
。ハンドルトルクが生じない操舵中立状態においては、
サーボ弁１７の再分配ポート１７ｃ、１７ｄは等しい低
圧となるのでパワーシリンダ１２は作動されない。

操舵ハンドル４６が一方に回動されてハンドルトルクが
生じれば、サーボ弁１７は中立状態から偏位して供給ボ
ート１７ａからの作動流体のギヤ発生圧力が増大して一
方の分配ボート１７ｃ　（または１７ｄ）から一方の分
配通路２４ａ（または２４ｂ）を経てパワーシリンダ１
２の一方の作動室に流入してアシスト力を発生させ、他
方の作動室の作動流体は、他方の分配通路２４ｂ（また
は２４ａ）から他方の分配ボート１７ｄ（または１７Ｃ
）及び排出ボート１７ｂを経てリザーバ２５に排出され
る。このアシスト力により作動ロッド１１に作用する操
舵力が増大し１回路の操舵リンク機構を介して操向車輪
に伝達される。

反力機構１８は、回転軸１６の出力側に形成した挿通孔
１８ｃに嵌合されたプランジャ１８ｂと、回転軸１６の
入力側に形成されてプランジャ１８ｂの先端と係合する
円周方向両側に傾斜した傾斜面１８ｄを主要な構成要素
とする公知のものである。そして、ボート１８ａを介し
てプランジャ１８ｂの後部に導入される作動流体の圧力
を電磁制御弁３０により変化させて回転軸１６の入出力
側の間の捩りばね特性を変え、これによりパワーシリン
ダト２の両作動室に対する作動流体の給排を制御するサ
ーボ弁１７の作動特性を変えるものである。電磁制御弁
３０は通常は全閉となっており、ソレノイド３０ａへの
印加電流の増大に応じて開度が増加し、遵には全開とな
る。

３１２図に示すように、電子制御装置５０は中央処理装
置（以下単にＣＰＵという）５１と、ｌ！比し専用メモ
リＣ以下単にＲＯＭという）５２と、書込み可能メモリ
（以下単にＲＡＭという）５３を主要構成要素とし、こ
のＣＰＵ５１には囲路のインターフェイス並びにソレノ
イド駆動回路を介して前記電磁制御弁３０のソレノイド
３０ａが接続されて印加電流を制御するようになってい
る。

また、ＣＰＵ５１には囲路のインターフェイスを介して
車速センサ４０、操舵角センサ４５、タイマ４８及びカ
ウンタ５４が接続されている。この操舵角センサ４５は
ハンドル軸４７に設けられ、所定の小操舵角毎に舵角パ
ルスを発生して操舵ハンドル４６の操舵角θを検出する
ものであり、車速センサ４０はエンジン４１の駆動力を
後輪に伝達するトランスミッション４２の出方軸４３に
設けられて車速Ｖを検出するものである。　タイマ４８
は操舵角センサ４５が舵角パルスを発生する毎にリセッ
トされて計時を開始するものであり、カウンタ５４は操
舵角センサ４５により検出される操舵角θが中立位置に
近づく向きに変化する毎に、すなわちハンドル戻り開始
の都度０にリセットされて操舵パルスのカウントを開始
するものである。

ＲＯＭ５２には、電磁制御弁３０のソレノイド３０ａへ
出力する印加電流工の車速Ｖ、操舵角θ及び轡舵角速度
ｄθ／ｄｔに対する特性が記憶されている。印加電流■
の特性は基底電流工８の特性と、ｔＩｌｌ及びＩ！２補
正電流ｉｔ、　　ｉ２の特性と、Ｉ１１〜第３補正係数
に＋、　　ｋ２．　　ｋａの特性よりなり、各特性は第
４図〜ｊｌＳ図に特性マツプとして示されている。

基底電流■８は、第４図の（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、車速Ｖ及び操舵角θの絶対値の増大に対しである値
から減少するように変化する。ハンドル戻り時及び保舵
時に特別な制御を行フていない従来技術においては、こ
の基底電流Ｉｓのみを電磁制御弁３０に印加しており、
この場合はハンドル戻り及び保舵が重く感じられる。

ＩＩＩ補正電流１１は第５図（ａ）に示すように、・車
速Ｖがある値まではＯであり、それから速やかに増大し
てから２段折れでＯに戻り、それ以後はＯとなるように
変化する。第２補正電流１２は第５図（ｂ）に示すよう
に、第１補正電流１１が０となる車速までは０であり、
その後は車速の増大に応じて速やかにある値まで増大し
てその値に保持されるように変化する。第１補正係数に
１は第６図（ａ）に示すように、操舵角θの増大につれ
である値から次第に減ψしてＯとなる。第２補正係数に
２は第６図（ｂ）に示すように、操舵角速度ｄθ／ｄｔ
の増大にっれて速やかにＯからある値まで増大しその値
に保持される。第３補正係数に３は第６図（ｃ）に示す
ように、操舵角θの増大に応じである値まではＯである
がそれから速やかにある値まで増大してその値に保持さ
れる。後述のように、第１補正電流１１、第１補正係数
ｋｌ及びｊ１２補正係数に２は低速走行状態で採用され
るものであり、ｊ１２補正電流１２及びｊ１３補正係数
に３は中高速走行状態で採用されるものである。これら
の各特性は、本実施例ではＲＯＭ５２に特性マツプとし
て記憶させたが、実験式または関数式として記憶させて
もよい。

ＲＯＭ５２には、操舵角θの任意の極大位置からの戻し
角を演算する制御プログラムが記憶されている。この戻
し角は、次に述べるハンドル戻りフラグＦが１になった
ときからの操舵角センサ４５による舵角パルスを計数す
ることにより得られる。この戻し角は低速走行時の戻し
制御（Ｉ！３図の２１０参照）に使用する。

またＲＯＭ５２には、時々刻々変化する操舵角θの絶対
値に基づき演算した操舵角速度ｄθ／ｄｔの値が負（す
なわち戻り状態）の場合はハンドル戻りフラグＦを１に
する制御プログラムが記憶されている。ＲＯＭ５２には
更に、車速Ｖ、操舵角θ及び操舵角速度ｄθ／ｄｔに基
づき１！４図〜第６図の特性から基底電流Ｉｓ、第１及
び第２補正電流ｉ、。

１２並びに第１〜第３補正係数ｋｅｙ　　ｋ２ｔ　　ｋ
ａを演算し、低速走行の場合においては、Ｆ＝１でない
とき及びＦ＝１であって前述のハンドル戻し角が所定の
角度α以下のときはＩ”Ｉｓなる印加電流を電磁制御弁
３０に出力し、Ｆ＝１であってハンドル戻し角が所定の
角度αを越えたときは Ｉ　＝　Ｉｓ−ｉ＋　Ｘ　ｋｔ　Ｘ　ｋ２なる印加電流
ｌを電磁制御弁３ｏに出力する制御プログラムが記憶さ
れている。またこの制御プログラムは、中高速走行の場
合には、Ｆ＝１（ハンドル戻り状態）のときは舵角パル
スが入力される度に印加電流工を Ｉ＝Ｉ＠−１−ＩＨ 但し　Ｉ＋”ｉ２Ｘ　ｋａ となるまで一定量ＩＨ／　Ｅ　（Ｅは定数）ずつ増大さ
せ、Ｆ＝１でなくかつタイマ４８により計時される時間
が所定の時間Ｔ２を越える（保舵状態）ときは ｒ＝■、、−＋４゜ となるまで印加電流工を一定速度でゆっくりと増大させ
、またＦ＝１でなくかつタイマ４８により計時される時
間が所定の時間Ｔ２を越えない（切込み状態）ときは印
加電流工を基底電流Ｉｅとして電磁制御弁３ｏに出力す
るものである。

次に、上記実施例の制御動作を、第３図のフローチャー
トにより説明する。

自動車のメインスイッチを入れれば、電子制御装置５０
は各変数をＯまたは所定の初期値に設定する。自動車の
走行状態において時々刻々変化する車速Ｖ及び操舵角θ
は車速センサ４０及び操舵角センサ４５により検出され
てそれぞれの現在値が囲路のレジスタに入力される。Ｃ
ＰＵ５１は囲路の制御プログラムに基づきハンドル戻し
フラグＦを演算し、所定の小時間毎に割込み信号が入力
される都度、第３図のフローチャートに示す制御プログ
ラムに基づいて処理動作を実行する。

ＣＰＵ５１は、先ず第３図のフローチャートのステップ
１０１において、レジスタに記憶された現在の車速Ｖ及
び操舵角θを読み込んだのち、ステップ１０２において
ＲＯＭ５２に記憶された各特性マツプにより車速Ｖ及び
操舵角θに基づいて基底電流Ｉ＠を演算する。続くステ
ップ１０３においてＣＰＵ５１は車速Ｖを所定の値■１
と比較し、ｖ　＜　Ｖ　＋であれば（低速走行であれば
）戻し制御２１０に制御動作を進め、ｖ　＜　Ｖ　＋で
なければ（中高速走行であれば）保舵力制御１２０に制
御動作を進める。

本発明の要部をなす保舵力制御１２０では、別途演算し
た戻しフラグＦが１、すなわち戻り状態であれば、ＣＰ
Ｕ５１は制御動作をステップ１３０に進め、フラグＦが
１でない、すなわちハンドル切込みまたは保舵状態であ
れば、制御動作をステップ１２２に進める。

ステップ１２２において、ＣＰＵ５１は操舵角センサ４
５による操舵パルスの発生毎にリセットされるタイマ４
８により計時される時間ｔ１を所定の時間Ｔ１と比較す
る。切込み状態では操舵角センサ４５から連続して入力
される舵角パルスによりタイマ４８は絶えずリセットさ
れ、ｔｌがＴ１に達することはないので、ＣＰＵ５１は
制御動作をステップ１２２から１２３に進め、印加電流
工の値を基底電流Ｉ＠とじてステップ１０５において電
磁制御弁３０のソレノイド３０ａに出力し、これにより
中高速走行時のハンドル切込みの際に適切なアシスト力
が得られる。この場合のハンドルトルクは従来と同様の
値となる。なお本実施例では印加電流工を直ちに基底電
流Ｉθとしたが、ある変化速度で印加電流工を基底電流
Ｉｓに近づけるようにしてもよい。

操舵角速度ｄθ／ｄｔが０またはきわめて小さくて保舵
状態と判断される場合には、タイマ４８がリセットされ
る前にｔｌが１１に達するので、ＣＰ　［１’　５１は
制御動作をステップ１２２から１４０に進める。ＣＰＵ
５１はステップ１４０，１４１により比較的長い所定の
小時間Ｔ２毎に１回ずつ制御動作をステップ１４１〜１
４５を経て、またそれ以外のときは直接、ステップ１０
５に制御動作を進める。ＣＰＵ５１はステップ１４２に
おいて次式％式％ により印加電流工の増加限度Ｉｓを演算し、次のステッ
プ１４３から１４５により、印加電流工の値がＩ＋ＩＨ
になるまで所定の小時間Ｔ２毎に印加電流■を微小値Δ
Ｄずつ増加させる。この保舵状態における印加電流工の
増加は比較的ゆっくりであり、これがステップ１０５に
おいて電磁制御弁３０のソレノイド３０ａに出力される
ので、中高速走行時の保舵状態の印加電流工はゆっくり
と増大し、これにより操舵感もゆっくりと軽くなる。

Ｆ＝１すなわちハンドル戻り状態となれば、ＣＰＵ５１
はカウンタ５４のカウンタ値を０にリセットし、制御動
作をステップ１２１からステップ１３０に進め、操舵角
センサ４５からの舵角パルスが入力される毎にカウンタ
５４のカウンタ値を１ずつ増加させ、ステップ１３１〜
１３４を経てステップ１０５に制御動作を進める。舵角
パルスが入力されなければＣＰＵ５１はそのまま制御動
作をステップ１０５に進める。ＣＰＵ５１はステップ１
３１において次式 ％式％ により印加電流■の増加限度■１を演算し、次のステッ
プ１３２から１３４により、印加電流工の値がＩ＋Ｉ）
ｌになるまで、印加電流工を所定の微小値Ｌ／Ｅずつ増
加させる。この印加電流工の増加は舵角パルスが入力さ
れる都度、つまり操舵角が所定の小角度戻る都度なされ
、これがステップ１０５において電磁制御弁３ｏのソレ
ノイド３０ａに出力されるので、中高速走行時のハンド
ル戻しの際の印加電流■はハンドル戻し速度が早いとき
は速やかに増加し、遅いときはゆっくりと増加する。

これによりハンドル戻し速度に応じたアシスト力の増加
速度が得られ、常に満足すべき操舵感が得られる。なお
本実施例では、ハンドル戻り後に保舵状態にした場合は
、ハンドル戻り状態のままに維持され、印加電流１従っ
てアシスト力も変化しない。カウンタ５４のカウンタ値
がＥに達すれば、印加電流工はそれ以上は増加しなくな
る。

次に、ステップ１０３においてｖ＜Ｖ＋であれば、ＣＰ
Ｕ５１は戻し制御２１０に示す制御動作を実行して印加
電流工を演算し、ステップ１０５においてこれを電磁制
御弁３０のソレノイド３０ａに出力する。この場合は、
ハンドル戻しの際の印加電流工はハンドル切込みの際よ
りも減少する。なおこの戻し制御２１０は本発明の要部
ではないので、フローチャートのみを示し詳細な説明は
省略する。

ステップ１０５が終了すれば、ＣＰＵ５１は第３図のフ
ローチャートによる処理動作の実行を一時停止する。以
後、所定の小時間毎に割込信号が出力される都度、ＣＰ
Ｕ５１は第３図のフローチャートによる処理動作を繰り
返して実行して、車速Ｖ、操舵角θ、操舵角速度ｄθ／
ｄｔ及びハンドル切込みか戻しか保舵か等に応じて演算
した印加電流工を電磁制御弁３ｏのソレノイド３０ａに
出力してハンドルトルクを制御する。

なお、第８図は出願人における従来の技術（公知ではな
い）の−例を示すフローチャートであり、その保舵力制
御２２０によれば、ハンドル戻り状態と保舵状態におけ
る印加電流工の変化速度は同一の一定速度となっている
。従って、特にゆっくりとハンドルを戻す場合には操舵
感が急に軽くなる感じとなり、操舵に異和感を受ける。

しかしながら本実施例によれば、１７図（ｂ）の実線の
上昇部分の傾斜に示すように、ハンドル戻し速度が遅い
場合は、印加電流工の変化速度も減少する。これにより
アシスト力の増加速度も減少し、操舵感もゆっくりと軽
くなるので、ハンドル戻し速度の大小に係わらず満足す
べき操舵感が得られる。

また本実施例では、第３図のステップ１４０〜１４５に
示すように、保舵状態では一定の速度で印加電流工を変
化させているので、修正のためにハンドル切込みと戻し
を繰り返しても、操舵感が急に重くなったり軽くなった
りすることはない。

なお上記実施例では、操舵角が所定の小角度戻る毎に、
印加電流を所定の微小値ずつ増加させて、ハンドル戻し
速度に応じた印加電流の増加速度を求めているが、たと
えば所定の小時間に戻る操舵角に応じて印加電流の増加
量を変化させるようにしてもよい。反力式の操舵力制御
装置を用いた場合について説明したが、本発明はサーボ
弁１７の両分配ポート１７ｃ、１７ｄ間あるいはポンプ
の吐出側と吸込側との間をバイパスする電磁制御弁を設
けたバイパス式の操舵力制御装置を用いたものにも実施
することができる。更に、本実施例は操舵角センサ４５
によりハンドル戻りフラグＦを判定しているが、操舵角
センサとハンドルトルクを検出するトルクセンサにより
判定を行ってもよい。また、各特性マツプは、実施例の
ように連続的に変化するものの代わりに、段階的に変化
するものとしてもよい。

また本発明は、電気式の動力舵取装置に実施することも
できる。

【図面の簡単な説明】

ｊｌ！１図は本発明による動力舵取装置の制御装置の構
成を示す図、第２図〜第７図は本発明の一実施例を示し
、第２図は全体の説明図、第３図は制御プログラムのフ
ローチャート、第４図は基底電流の特性図、第５図は各
補正電流の特性図、第６図は各補正係数の特性図、ＪＩ
７図は時間に対する操舵角と印加電流の変化状態を示す
図である。ｊ１８図は出願人における従来技術の制御プ
ログラムのフローチャートである。 符　　号　　の　　説　　明 １・・・戻り判定手段、２・・・演算出力手段。 ３・・・付加演算手段、１１・・・作動部材（作動ロッ
ド）、ユ２・・・増力装Ｎ（パワーシリンダ）、１５・
・・制御装置、１６・・・回転軸、４５・・・操舵角セ
ンサ、４６・・・操舵ハンドル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 操向車輪を操向する作動部材と、この作動部材を操舵ハ
   ンドルに連結する回転軸と、前記作動部材にアシスト力
   を与える増力装置と、前記回転軸に加わるトルク及び印
   加電流に応じて前記増力装置が与えるアシスト力を変化
   させる制御装置と、自動車の走行状態に応じて前記印加
   電流を演算してこれを前記制御装置に出力する演算出力
   手段を備えてなる動力舵取装置において、前記操舵ハン
   ドルの操舵角を検出する操舵角センサと、この操舵角セ
   ンサにより検出された操舵角の変化に基づき前記操舵ハ
   ンドルが戻り状態にあることを検出する戻り判定手段と
   、前記操舵ハンドルが戻り状態にあるときはハンドル戻
   し速度の増大に応じて前記演算出力手段により演算され
   た印加電流を前記アシスト力が増大する方向に変化させ
   る付加演算手段を備えたことを特徴とする動力舵取装置
   の制御装置。