JPH1159466A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】タイヤの空気圧低下検出機能を有するパワース
テアリング装置を提供する。 【解決手段】ＲＯＭ３３には、舵角および車速に対応し
て予め定めた基準操舵トルクが記憶されている。ＣＰＵ
３１は、舵角センサ１１および車速センサ１２によって
それぞれ検出される舵角検出値および車速検出値に対応
する基準操舵トルクをＲＯＭ３３から読み出す。そし
て、ＣＰＵ３１は、トルクセンサ１３によって検出され
る操舵トルク検出値が、読み出された基準操舵トルクよ
りも大きい状態が所定時間以上継続した場合に、前左右
輪ＦＬ，ＬＲのいずれかのタイヤの空気圧に異常が生じ
ているものと判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に備えられた
ステアリング機構に、操舵トルクおよび車速に応じた操
舵補助力を与える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、電動モータが発生する駆動力
をステアリング機構に操舵補助力として伝達するように
したパワーステアリング装置が用いられている。電動モ
ータの動作は、ステアリングホイールに加えられる操舵
トルクおよび車速に基づいて制御され、操舵トルクが大
きいほど大きな操舵補助力がステアリング機構に与えら
れ、かつ、車速が大きいほど小さな操舵補助力がステア
リング機構に与えられるようになっている。

【０００３】一方、車両には、タイヤの空気圧低下を検
出して警報を発生するための空気圧低下検出装置が備え
られる場合がある。従来の空気圧低下検出装置には、タ
イヤの空気圧を直接的に検知する構成のものや、車輪の
回転数の増加に基づいて間接的にタイヤの空気圧低下を
検知する構成のものなどがある。これにより、タイヤの
空気圧の低下が生じたときには、ドライバにそのことが
速やかに報知されるので、ドライバは速やかに適切な対
策を講じることができる。これにより、車両の安全な走
行を期することができる。

【０００４】操舵輪のタイヤに空気圧の低下が生じると
操舵に大きな影響があるから、操舵輪のタイヤの空気圧
低下の検出は、非操舵輪のタイヤの空気圧低下の検出に
比較して、重要度および必要度が高い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】パワーステアリング装
置には、トルクセンサや舵角センサなど、操舵輪に関連
するデータを収集する構成が備えられている。したがっ
て、これらを利用することにより、操舵輪のタイヤの空
気圧低下の検出ができると考えられる。これが実現され
れば、パワーステアリング装置とは別に空気圧低下検出
装置を設けていた従来技術に比較して、車両の電気系統
の構成を簡単にすることができ、ひいてはコストの削減
を図ることができる。

【０００６】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、タイヤの空気圧低下検出機能を有するパワ
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および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、車両の操
舵輪に結合されたステアリング機構に操舵補助力を与え
るパワーステアリング装置において、車速を検出する車
速センサと、操舵トルクを検出するトルクセンサと、車
速に応じて予め定めた基準操舵トルクを記憶する記憶手
段と、上記車速センサによって検出される車速検出値に
対応する基準操舵トルクを上記記憶手段から読み出す読
出し手段と、上記トルクセンサにより検出される操舵ト
ルク検出値が上記読出し手段によって読み出された基準
操舵トルクよりも大きい場合に、操舵輪のタイヤの空気
圧に異常が生じていると判定する異常判定手段とを含む
ことを特徴とするパワーステアリング装置である。

【０００８】また、請求項２記載の発明は、舵角を検出
する舵角センサをさらに含み、上記記憶手段は、舵角お
よび車速に応じて予め定めた基準操舵トルクを記憶する
ものであり、上記読出し手段は、上記舵角センサによっ
て検出される舵角検出値および上記車速センサによって
検出される車速検出値に対応する基準操舵トルクを上記
記憶手段から読み出すものであ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である。

【０００９】図１は、操舵トルクなどに基づいて操舵輪
のタイヤの空気圧の低下を検出するための原理を説明す
るための図解図であり、操舵輪のタイヤＷを車両の側方
から見た様子が表されている。キングピンまわりにタイ
ヤを転舵させるために必要なトルクＴは、比例定数ｋ、
路面とタイヤＷとの間の摩擦係数ｆ、車両の全荷重のう
ちタイヤＷにかかる分担荷重Ｎ、およびタイヤＷと路面
との接地長ａにより、下記第(1) 式で与えられる。

【００１０】 Ｔ＝ｋ×ｆ×Ｎ×ａ ・・・・・・ (1) タイヤＷの空気圧が低下すると、接地長ａが長くなるか
ら、それに応じて転舵に必要なトルクＴも増加する。そ
こで、トルクＴが過大であることを検知できれば、操舵
輪のタイヤＷに空気圧低下が生じていることを検出でき
る。そこで、この発明では、車速のみまたは車速および
舵角に応じて予め定めた基準操舵トルクと、トルクセン
サによって検出される操舵トルク検出値とを比較し、操
舵トルク検出値が基準操舵トルクを上回った場合に、操
舵輪のタイヤの空気圧に異常が生じていると判定するこ
ととしている。

【００１１】パワーステアリング装置には、もともと舵
角センサやトルクセンサなどが備えられている場合が多
いから、この発明によれば、パワーステアリング装置が
有する既存の構成を利用してタイヤの空気圧の低下を検
出できる。これにより、空気圧低下検出装置を特別に設
ける場合に比較して、車両に搭載される電装品の構成が
簡単になり、コストの削減に寄与することができる。

【００１２】請求項３記載の発明は、上記基準操舵トル
クは、操舵輪のタイヤの空気圧が正常である場合に想定
される最大操舵トルク以上に設定されていることを特徴
とする請求項１または２記載のパワーステアリング装置
である。この構成によれば、タイヤの空気圧が正常な場
合に想定される最大操舵トルク以上の値が基準操舵トル
クとされているから、これを上回る操舵トルクがトルク
センサによって検出された場合に、タイヤの空気圧に異
常が生じているとの判定を下すことができる。

【００１３】請求項４記載の発明は、上記異常判定手段
は、上記トルクセンサにより検出される操舵トルク検出
値が上記読出し手段によって読み出された基準操舵トル
クよりも大きい状態が所定時間以上継続したことを条件
に、操舵輪のタイヤの空気圧に異常が生じていると判定
するものであることを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれかに記載のパワーステアリング装置である。

【００１４】この構成によれば、トルク検出値が基準操
舵トルクを上回る状態が所定時間以上継続することが条
件とされているので、ノイズの影響を排除して、タイヤ
の空気圧異常を確実に検出することができる。

【００１５】

【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２は、この
発明の第１の実施形態に係るパワーステアリング装置の
基本的な構成を示す概念図である。このパワーステアリ
ング装置は、車両のステアリング機構１に関連して設け
られ、このステアリング機構１に操舵補助力を与えるた
めのものである。

【００１６】ステアリング機構１は、ドライバによって
操作されるステアリングホイール２と、このステアリン
グホイール２に連結されたステアリング軸３と、ステア
リング軸３の先端部に設けられたピニオンギア４と、こ
のピニオンギア４に噛合するラックギア部５ａを有し、
車両の左右方向に延びたラック軸５とを有している。ラ
ック軸５の両端にはタイロッド６がそれぞれ結合されて
おり、このタイロッド６は、それぞれ、操舵輪としての
前左右輪ＦＬ，ＦＲを支持するナックルアーム７に結合
されている。ナックルアーム７は、キングピン８まわり
に回動自在に設けられている。

【００１７】この構成により、ステアリングホイール２
が操作されてステアリング軸３が回転されると、この回
転がピニオンギア４およびラック軸５によって車両の左
右方向に沿う直線運動に変換される。この直線運動は、
ナックルアーム７のキングピン８まわりの回動に変換さ
れ、これによって、前左右輪ＦＬ，ＦＲの転舵が達成さ
れる。

【００１８】ステアリング軸３は、ステアリングホイー
ル２側の入力軸３ａと、ピニオン４側の出力軸３ｂとに
分割されており、これらは、ステアリングホイール２に
加えられた操舵トルクの方向および大きさに応じてねじ
れを生じるトーションバー９によって連結されている。
出力軸３ｂには、電磁クラッチ４１および減速機４２を
介して電動モータ４０からの操舵補助力が与えられるよ
うになっている。電磁クラッチ４１は、システムに異常
が発生した場合に、モータ４０をステアリング機構１か
ら切り離す目的で設けられている。

【００１９】操舵補助力の大きさは、モータ４０への印
加電圧を制御することによって調整される。このモータ
４０は、電子制御ユニット３０によって制御されるよう
になっている。この電子制御ユニット３０は、ステアリ
ングホイール２の舵角を検出する舵角センサ１１の出力
信号と、車両の速さを検出する車速センサ１２の出力信
号と、トーションバー９に加えられたトルクの方向およ
び大きさを検出するトルクセンサ１３の出力信号とに基
づいて、モータ４０への印加電圧を定め、これによっ
て、舵角、車速および操舵トルクに応じた操舵補助力が
ステアリング機構１に与えられることになる。車速セン
サ１２は、車両の速度を直接的に検出するものでもよ
く、また、車輪に関連して設けられた車輪速センサの出
力パルスに基づいて車両の速度を計算により求めるもの
であってもよい。

【００２０】電子制御ユニット３０は、ＣＰＵ３１、Ｃ
ＰＵ３１のワークエリアなどを提供するＲＡＭ３２、お
よびＣＰＵ３１の動作プログラムやタイヤの空気圧低下
検出のための基準操舵トルクなどを記憶した記憶手段と
してのＲＯＭ３３と、これらを相互接続するバス３４と
を有している。ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３３に記憶された
動作プログラムに従って動作し、舵角、車速および操舵
トルクに対応した適切な操舵補助力がステアリング機構
１に与えられるようにモータ４０への印加電圧を制御す
る。

【００２１】また、ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３３に格納さ
れた所定の空気圧低下検出プログラムに従って空気圧低
下検出処理を実行することにより、前左右輪ＦＬ，ＦＲ
のいずれかのタイヤに空気圧の低下が生じているかどう
かを検出する。もしも、タイヤの空気圧の低下が生じて
いると判断された場合には、車両のインスツルメントパ
ネルなどに配置された警報ランプ１５が点灯される。

【００２２】図３は、空気圧低下検出処理を説明するた
めのフローチャートである。まず、空気圧低下判定のた
めのタイマＴがクリアされてその計時動作が開始される
（ステップＳ１）。次いで、ＣＰＵ３１は、舵角センサ
１１、車速センサ１２およびトルクセンサ１３の各検出
値を取り込む（ステップＳ２）。次に、ＣＰＵ３１は、
ステップＳ２で取り込まれた舵角検出値および車速検出
値に基づいて、タイヤの空気圧低下検出のための基準値
としての基準操舵トルクをＲＯＭ３３から読み出す（ス
テップＳ３（読出し手段））。ＲＯＭ３３には、図４に
グラフで示すように、舵角および車速Ｖに応じて予め定
めた基準操舵トルクの値がテーブルとして記憶されてお
り、このテーブルから舵角検出値および車速検出値に対
応した基準操舵トルクが読み出されることになる。

【００２３】ＣＰＵ３１は、読み出された基準操舵トル
クと、トルクセンサ１３によって検出された操舵トルク
検出値とを比較する（ステップＳ４）。そして、操舵ト
ルク検出値が基準操舵トルク以下であれば、タイマＴの
計時時間が０にクリアされ（ステップＳ５）、ステップ
Ｓ２からの処理が繰り返される。一方、操舵トルク検出
値が基準操舵トルクを上回っていれば、タイマＴの計時
時間（Ｔ）が所定の基準時間Ｔref （たとえば1800秒）
と比較される（ステップＳ６）。タイマＴの計時時間が
基準時間Ｔref に達していなければ、ステップＳ２から
の処理を繰り返し行う。

【００２４】上記のように、ステップＳ４〜Ｓ６の処理
が、ＣＰＵ３１の異常判定手段としての機能に対応して
いる。操舵トルク検出値が基準操舵トルクを上回る状態
が継続すると、タイマＴの計時時間が基準時間Ｔref に
達し、ステップＳ６での判断が肯定される。これに応答
して、ＣＰＵ１は、警報ランプ１５の点灯処理を含む異
常処理を行う（ステップＳ７）。警報ランプ１５の点灯
によって、ドライバは操舵輪である前左右輪ＦＬ，ＦＲ
のいずれかのタイヤに空気圧低下が生じていることを認
識できる。

【００２５】図４に示す基準操舵トルクは、満員乗車時
（すなわち、車両の全体荷重が最大になる場合）におい
て必要とされる操舵トルクに等しいか、またはそれより
も若干大きく設定されている。すなわち、車両の全体荷
重が最大になる条件でテスト走行を行い、据切り操舵
（車両が静止した状態での操舵）中、および種々の車速
Ｖでの走行中における舵角ごとの操舵トルクを予め検出
しておき、この検出値に等しいかまたはそれよりも大き
な値が基準操舵トルクとされる。このように定められた
基準操舵トルクのテーブルがＲＯＭ３３に格納されてい
る。舵角が大きくなるほど、大きな操舵力を必要とする
ので、基準操舵トルクも大きくなっている。また、車速
Ｖが大きくなるほど、小さな操舵力で操舵することがで
きるので、基準操舵トルクは小さくなっている。

【００２６】なお、上記テスト走行の際、少なくとも操
舵輪のタイヤの空気圧は規定範囲の下限値近傍の値を有
するようにしておくことが好ましい。上記のテスト走行
時の条件は、各車速および舵角において最大の操舵トル
クを必要とする条件である。したがって、もしも、トル
クセンサ１３によって検出されるトルク検出値が基準操
舵トルクを上回るとすれば、いずれかの操舵輪ＦＬ，Ｆ
Ｒのタイヤの空気圧の低下のために、そのタイヤの接地
面積が増大したためと考えられる。図３に示された空気
圧低下検出処理では、このような状況が所定時間Ｔref
だけ継続したことを条件に、操舵輪ＦＬ，ＦＲのいずれ
かのタイヤに空気圧低下が生じたものと判定することと
している。所定時間Ｔref の継続を条件としていること
により、ノイズの影響を排除して正確な判定を行える。

【００２７】以上のようにこの実施形態によれば、パワ
ーステアリング装置に付属のトルクセンサ１３などを用
いて操舵輪ＦＬ，ＦＲのタイヤの空気圧低下検出を行え
る。そのため、空気圧低下検出装置を特別に設ける必要
がないから、車両に備えられる電装品のコストを抑える
ことができる。しかも、操舵輪のタイヤの空気圧が低下
した悪条件下での走行を回避できるので、結果として、
車両を安全に走行させることができる。

【００２８】図５は、この発明の第２の実施形態に係る
パワーステアリング装置の基本的な構成を示す概念図で
ある。この図５において、上述の図２に対応する部分に
は同一の参照符号を付して示すこととし、その説明を省
略する。この実施形態のパワーステアリング装置は、電
動モータ２７により駆動されるオイルポンプ２６の発生
油圧を利用して、操舵補助力をステアリング機構１に与
える構成となっている。

【００２９】すなわち、入力軸３ａと出力軸３ｂとの間
には、トーションバー９のねじれの方向および大きさに
応じて開度が変化する油圧制御弁２３が介装されてい
る。この油圧制御弁２３は、ラック軸５の途中部に設け
られて、ステアリング機構１に操舵補助力を与えるパワ
ーシリンダ２０に接続されている。パワーシリンダ２０
は、ラック軸５に一体的に設けられたピストン２１と、
このピストン２１によって区画された一対のシリンダ室
２０ａ，２０ｂとを有しており、シリンダ室２０ａ，２
０ｂは、それぞれ、オイル供給／帰還路２２ａ，２２ｂ
を介して、油圧制御弁２３に接続されている。

【００３０】油圧制御弁２３は、さらに、リザーバタン
ク２５およびオイルポンプ２６を通るオイル循環路２４
の途中部に介装されている。オイルポンプ２６は、上記
モータ２７によって駆動され、リザーバタンク２５に貯
留されている作動油をくみ出して油圧制御弁２３に供給
する。余剰分の作動油は、油圧制御弁２３からオイル循
環路２４を介してリザーバタンク２５に帰還される。

【００３１】油圧制御弁２３は、トーションバー９に一
方方向のねじれが加わった場合には、オイル供給／帰還
路２２ａ，２２ｂのうちの一方を介してパワーシリンダ
２０のシリンダ室２０ａ，２０ｂのうちの一方に作動油
を供給する。また、トーションバー９に他方方向のねじ
れが加えられた場合には、オイル供給／帰還路２２ａ，
２２ｂのうちの他方を介してシリンダ室２０ａ，２０ｂ
のうちの他方に作動油を供給する。トーションバー９に
ねじれがほとんど加わっていない場合には、油圧制御弁
２３は、いわば平衡状態となり、作動油はパワーシリン
ダ２０に供給されることなく、オイル循環路２４を循環
する。

【００３２】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
沿って移動する。これにより、ラック軸５に操舵補助力
が作用することになる。操舵補助力の大きさは、オイル
ポンプ２６を作動させるモータ２７への印加電圧を制御
することによって調整される。モータ２７は、電子制御
ユニット３０によって制御されるようになっている。

【００３３】この実施形態の構成においても、舵角セン
サ１１および車速センサ１２ならびにトルクセンサ１３
の出力信号に基づいて、電子制御ユニット３０が上述の
第１の実施形態の場合と同様に動作することにより、操
舵輪である前左右輪ＦＬ，ＦＲのいずれかの空気圧低下
を検出することができる。この発明の実施形態の説明は
以上のとおりであるが、この発明は他の形態でも実施す
ることが可能である。たとえば、上述の図２や図５に示
された構成以外のパワーステアリング装置に適用するこ
とも可能である。ただし、トルクセンサを備えているパ
ワーステアリング装置に適用されることが好ましく、こ
の場合には、そのトルクセンサを利用することにより、
電子制御ユニットのプログラムを変更するのみで、パワ
ーステアリング装置に操舵輪のタイヤの空気圧低下検出
機能を付加することができる。

【００３４】その他、特許請求の範囲に記載された事項
の範囲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】この発明によるタイヤの空気圧低下検出の原理
を説明するための図解図である。

【図２】この発明の第１の実施形態に係るパワーステア
リング装置の基本的な構成を示す概念図である。

【図３】空気圧低下検出処理を説明するためのフローチ
ャートである。

【図４】基準操舵トルクのテーブルの内容を説明するた
めのグラフである。

【図５】この発明の第２の実施形態に係るパワーステア
リング装置の基本的な構成を示す概念図である。

【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 ３ ステアリング軸 １１ 舵角センサ １２ 車速センサ １３ トルクセンサ ２０ パワーシリンダ ２６ オイルポンプ ２７ モータ ３０ 電子制御ユニット ３１ ＣＰＵ ３２ ＲＡＭ ３３ ＲＯＭ ４０ モータ ＦＬ 前左輪 ＦＲ 前右輪

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の操舵輪に結合されたステアリング機
   構に操舵補助力を与えるパワーステアリング装置におい
   て、 車速を検出する車速センサと、 操舵トルクを検出するトルクセンサと、 車速に応じて予め定めた基準操舵トルクを記憶する記憶
   手段と、 上記車速センサによって検出される車速検出値に対応す
   る基準操舵トルクを上記記憶手段から読み出す読出し手
   段と、 上記トルクセンサにより検出される操舵トルク検出値が
   上記読出し手段によって読み出された基準操舵トルクよ
   りも大きい場合に、操舵輪のタイヤの空気圧に異常が生
   じていると判定する異常判定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. 【請求項２】舵角を検出する舵角センサをさらに含み、 上記記憶手段は、舵角および車速に応じて予め定めた基
   準操舵トルクを記憶するものであり、 上記読出し手段は、上記舵角センサによって検出される
   舵角検出値および上記車速センサによって検出される車
   速検出値に対応する基準操舵トルクを上記記憶手段から
   読み出すものであ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。
3. 【請求項３】上記基準操舵トルクは、操舵輪のタイヤの
   空気圧が正常である場合に想定される最大操舵トルク以
   上に設定されていることを特徴とする請求項１または２
   記載のパワーステアリング装置。
4. 【請求項４】上記異常判定手段は、上記トルクセンサに
   より検出される操舵トルク検出値が上記読出し手段によ
   って読み出された基準操舵トルクよりも大きい状態が所
   定時間以上継続したことを条件に、操舵輪のタイヤの空
   気圧に異常が生じていると判定するものであることを特
   徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のパワース
   テアリング装置。