(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトと一体回転する回転板と、この回転板に中立位置を検出する中立位置信号部と、操舵角を検出する操舵角信号部と、上記中立位置信号部によって検出した中立位置信号を認識する中立位置検出部と、操舵角信号部によって検出した操舵角信号を認識する操舵角検出部と、上記中立位置信号および舵角信号を記憶するＣＰＵとを設け、上記回転板は上記中立位置検出部および操舵角検出部に対して相対移動する操舵角検出機構において、上記ＣＰＵは、中立位置信号と、この中立信号が入力されたときの操舵角とを記憶し、一定時間内で最も検出頻度の高い中立位置信号と操舵角との組み合わせを記憶するとともに、これを１セット分のデータとし、数セット分のデータを集計することによって、絶対中立位置を決定する構成にした操舵角検出機構。
【請求項２】
数セット分のデータを集計し、絶対中立位置を決定するとともに、上記集計したデータにさらに１セット分のデータを加算して、加算した１セット分のデータと、上記集計したデータとが異なる場合、上記絶対中立位置を更新するかどうかの判断をする構成にした請求項１記載の操舵角検出機構。
【請求項３】
本体にスプールを組み込み、このスプールの一端を、ポンプポートに常時連通する一方のパイロット室に臨ませ、スプールの他端を、スプリングを介在させた他方のパイロット室に臨ませ、上記一方のパイロット室の下流側にオリフィスを設け、このオリフィスを介してパワーシリンダを制御するステアリングバルブに圧油を導く一方、上記オリフィスの上流側の圧力を上記一方のパイロット室のパイロット圧とし、下流側の圧力を上記他方のパイロット室のパイロット圧とし、両パイロット室の圧力バランスでスプールの移動位置を制御するとともに、その移動位置に応じて、ポンプの吐出量を上記ステアリングバルブ側に導く制御流量ＱＰと、タンクまたはポンプに還流させる戻り流量ＱＴとに分配するとともに、上記オリフィスは、ソレノイドの励磁電流に応じて開度を制御する可変オリフィスとするとともに、この可変オリフィスのソレノイドの励磁電流を制御するコントローラを設け、かつ、このコントローラには操舵角検出機構を接続し、この操舵角検出機構からの操舵角に応じた操舵角θと操舵角速度ωとを演算または記憶する一方、コントローラはこれら操舵角θに応じたソレノイド電流指令値Ｉ１および操舵角速度ωに応じたソレノイド電流指令値Ｉ２を記憶または演算するとともに、これらソレノイド電流指令値Ｉ１とＩ２とを加算し、この加算した値に、さらにスタンバイ用のソレノイド電流指令値Ｉ７を加算し、これら合計指令値を基に可変オリフィスのソレノイドの励磁電流を制御するとともに、上記操舵角検出機構はステアリングシャフトと一体回転する回転板と、この回転板に中立位置を検出する中立位置信号部と、操舵角を検出する操舵角信号部と、上記中立位置信号部によって検出した中立位置信号を認識する中立位置検出部と、操舵角信号部によって検出した操舵角信号を認識する操舵角検出部と、上記中立位置信号および操舵角信号を記憶するＣＰＵとを設け、上記回転板は上記中立位置検出部および操舵角検出部に対して相対移動するパワーステアリング装置において、上記操舵角検出機構は、上記ＣＰＵが中立位置信号と、この中立位置信号が入力されたときの操舵角とを記憶し、一定時間内で最も頻度の高い中立位置信号と操舵角との組み合わせを記憶するとともに、これを１セット分のデータとし、数セット分のデータを集計することによって、絶対中立位置を決定し、さらに、上記コントローラは上記ソレノイド電流指令値Ｉ１を絶対中立位置が決定されるまで出力しない構成にした操舵角検出機構を備えたパワーステアリング装置。
【請求項４】
コントローラは、絶対中立位置が決定される前のスタンバイ用のソレノイド電流指令値を、絶対中立位置が決定された後のソレノイド電流指令値よりも大きくする構成にした請求項３記載の操舵角検出機構を備えたパワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステアリングの操舵角を検出する操舵角検出機構および操舵角検出機構を備えたパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の操舵角検出機構として、特開平１１−１４７４８０号公報に記載されている操舵角検出機構が知られている。図７に示したこの相対的操舵角検出機構は、ステアリングシャフトの回転角度から、相対的に操舵角を検出するものである。
すなわち、ステアリングシャフト１０１に円盤状の回転板１０２を固定している。そしてこの回転板１０２には、その外周側の同心円上に、数度間隔で操舵角検出用孔１０３を形成している。また、この操舵角検出用孔１０３は、回転板１０２の全周にわたって、一定間隔に複数形成している。
そして、上記操舵角検出用孔１０３の内側に、中立位置検出用孔１０４を形成しているが、これは回転板１０２上に一つだけ形成されている。
【０００３】
さらに、上記回転板１０２を挟んで対向する発光ダイオードとフォトトランジスタを有し、上記操舵角検出用孔１０３を認識する第１操舵角センサ１０５ａおよび第２操舵角センサ１０５ｂと、上記中立位置検出用孔１０４を認識する中立位置センサ１０６とを設けている。上記第１操舵角センサ１０５ａと第２操舵角センサ１０５ｂとは、隣り合う操舵角検出用孔１０３の間隔の半分のピッチで並んでいる。
そして、上記回転板１０２は、この第１操舵角センサ１０５ａと第２操舵角センサ１０５ｂ、および、中立位置センサ１０６に対して相対回転する。
【０００４】
上記第１操舵角センサ１０５ａと第２操舵角センサ１０５ｂとからの操舵角信号１０７ａと１０７ｂとは、ＣＰＵ１０９に入力される。このＣＰＵ１０９は、上記操舵角信号１０７ａと１０７ｂとの位相差によって、初期位置からの相対的な操舵角を検出する。
また、中立位置センサ１０６による中立位置信号１０８とは、ＣＰＵ１０９に入力される。そして、中立位置を決定するときには、上記中立位置信号１０８のほかに、図示しない車速センサからの車速信号もＣＰＵ１０９に入力する。また、上記中立位置信号１０８は、ある一定の車速以上で走行しているとき、ＣＰＵ１０９に入力されるようにしている。しかも、この中立位置信号１０８が一定時間継続して入力されたとき、絶対中立位置であると判断するようにしている。
さらに、上記絶対中立位置と、相対的な操舵角とから、絶対操舵角を決定するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記相対的操舵角を検出する操舵角検出機構において、中立位置センサ１０６が中立位置検出用孔１０４を検出するのは、ステアリング操舵角が０度のときのほかに、この０度の位置から３６０度回転したときもある。なぜなら、ステアリングが３６０度回転したときには、回転板１０２も３６０度回転し、中立位置検出用孔１０４がまた中立位置センサ１０６に検出されてしまうからである。
このような操舵角検出機構を備えた自動車で、例えば高速道路への導入路のように一定角度のカーブが続いている道路を走行する。このカーブの角度によってはステアリングを３６０度回転させることもある。このようにステアリングを３６０度回転させて、その位置を保舵すると、上記従来の操作角検出機構は、この３６０度の位置を絶対中立位置であると誤認してしまう。
【０００６】
この誤認を防止するために、中立位置を検出するための車速条件を高速にすることが考えられる。高速で走行している自動車のステアリングが３６０度回転していることはほとんどあり得ないからである。
しかし、上記のように車速条件を高速にすると、低速時には中立位置信号１０８が入力されなくなり、絶対中立位置を決定することができない。
【０００７】
この発明の目的は、低速時でもステアリングの絶対中立位置を正しく判断することができる操舵角検出機構と、この操舵角検出機構を備えたパワーステアリング装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ステアリングシャフトと一体回転する回転板と、この回転板に中立位置を検出する中立位置信号部と、操舵角を検出する操舵角信号部と、上記中立位置信号部によって検出した中立位置信号を認識する中立位置検出部と、操舵角信号部によって検出した操舵角信号を認識する操舵角検出部と、上記中立位置信号および操舵角信号を記憶するＣＰＵとを設け、上記回転板は上記中立位置検出部および操舵角検出部に対して相対移動する操舵角検出機構において、上記ＣＰＵは、中立位置信号と、この中立位置信号が入力されたときの操舵角とを記憶し、一定時間内で最も検出頻度の高い中立位置信号と操舵角との組み合わせを記憶するとともに、これを１セット分のデータとし、数セット分のデータを集計することによって、絶対中立位置を決定する構成にしたことを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、数セット分のデータを集計し、絶対中立位置を決定するとともに、上記集計したデータにさらに１セット分のデータを加算して、加算した１セット分のデータと、上記集計したデータとが異なる場合、上記絶対中立位置を更新するかどうかの判断をする構成にしたことを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、本体にスプールを組み込み、このスプールの一端を、ポンプポートに常時連通する一方のパイロット室に臨ませ、スプールの他端を、スプリングを介在させた他方のパイロット室に臨ませ、上記一方のパイロット室の下流側にオリフィスを設け、このオリフィスを介してパワーシリンダを制御するステアリングバルブに圧油を導く一方、上記オリフィスの上流側の圧力を上記一方のパイロット室のパイロット圧とし、下流側の圧力を上記他方のパイロット室のパイロット圧とし、両パイロット室の圧力バランスでスプールの移動位置を制御するとともに、その移動位置に応じて、ポンプの吐出量を上記ステアリングバルブ側に導く制御流量ＱＰと、タンクまたはポンプに還流させる戻り流量ＱＴとに分配するとともに、上記オリフィスは、ソレノイドの励磁電流に応じて開度を制御する可変オリフィスとするとともに、この可変オリフィスのソレノイドの励磁電流を制御するコントローラを設け、かつ、このコントローラには操舵角検出機構を接続し、この操舵角検出機構からの操舵角に応じた操舵角θと操舵角速度ωとを演算または記憶する一方、コントローラはこれら操舵角θに応じたソレノイド電流指令値Ｉ１および操舵角速度ωに応じたソレノイド電流指令値Ｉ２を記憶または演算するとともに、これらソレノイド電流指令値Ｉ１とＩ２とを加算し、この加算した値に、さらにスタンバイ用のソレノイド電流指令値Ｉ７を加算し、これら合計指令値を基に可変オリフィスのソレノイドの励磁電流を制御するとともに、上記操舵角検出機構はステアリングシャフトと一体回転する回転板と、この回転板に中立位置を検出する中立位置信号部と、操舵角を検出する操舵角信号部と、上記中立位置信号部によって検出した中立位置信号を認識する中立位置検出部と、操舵角信号部によって検出した操舵角信号を認識する操舵角検出部と、上記中立位置信号および操舵角信号を記憶するＣＰＵとを設け、上記回転板は上記中立位置検出部および操舵角検出部に対して相対移動するパワーステアリング装置において、上記操舵角検出機構は、上記ＣＰＵが中立位置信号と、この中立位置信号が入力されたときの操舵角とを記憶し、一定時間内で最も頻度の高い中立位置信号と操舵角との組み合わせを記憶するとともに、これを１セット分のデータとし、数セット分のデータを集計することによって、絶対中立位置を決定し、さらに、上記コントローラは上記ソレノイド電流指令値Ｉ１を絶対中立位置が決定されるまで出力しない構成にしたことを特徴とする。
第４の発明は、コントローラは、絶対中立位置が決定される前のスタンバイ用のソレノイド電流指令値を、絶対中立位置が決定された後のソレノイド電流指令値よりも大きくする構成にしたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜７に示したのは、この発明の第１実施例である。この第１実施例において、中立位置信号部として中立位置検出用孔１０４を、操舵角信号部として操舵角検出用孔１０３を、中立位置検出部として中立位置センサ１０６を、操舵角検出部として第１操舵角センサ１０５ａおよび第２操舵角センサ１０５ｂを用いている。
また、この実施例の操舵角検出機構は、中立位置信号１０８をＣＰＵ１０９に入力するが、この中立位置信号１０８は、図示しない車速センサからの車速が約１５ｋｍ／ｈ以上のとき入力するようにしている。
【００１２】
この実施例では、入力した中立位置信号１０８をこのときの操舵角によってそれぞれ識別して記憶するようにしている。そして、この識別した中立位置信号１０８の入力頻度によって絶対中立位置を決定することを特徴とする。
この特徴以外については従来例と同様である。したがって、従来例と同じ構成要素については、従来例と同じ符合を用いて説明する。
【００１３】
また、上記図２に示したのは、ステアリングの回転軌跡と中立位置の検出地点とを示した概念図である。この図２に示したように、ステアリングは、ステアリングの絶対中立位置から左右にそれぞれ約１回転半、回転するようにして使用している。また、図の矢印の地点で中立位置センサ１０６が中立位置検出用孔１０４を認識するようにしている。
上記矢印の地点で検出される中立位置は、ステアリングの回転角度が０度のときの地点Ｂと、ステアリングを右に３６０度回転したときの地点Ａと、左に３６０度回転したときの地点Ｃとの３点ある。このように、検出される中立位置は３点あるが、絶対中立位置は、地点Ｂのときである。
この地点Ｂを絶対中立位置と決定する方法を以下に説明する。
【００１４】
この実施例では、中立位置信号１０８による中立位置を、そのときの操舵角との関係によって、識別するようにしている。すなわち、先に述べたように、中立位置信号１０８は、操舵角０度のときと、それぞれ左右に３６０度回転したときとの３点で検出される。
ここでは、中立位置の検出を始めてから、最初に入力された中立位置信号１０８をｘ地点での信号としてＣＰＵ１０９に記憶する。
そして、このｘ地点とは別の位置、例えば、右に３６０度回転したときに入力された中立位置信号１０８をｙ地点での信号としてＣＰＵ１０９に記憶する。さらに、上記ｘ、ｙ地点とは別の位置、例えば、上記ｙ地点からさらに、３６０度回転したときに入力された中立位置信号１０８をｚ地点として記憶する。
【００１５】
ＣＰＵ１０９は、上記それぞれ入力される中立位置信号１０８と、その地点から絶対中立位置を決定するが、その制御方法を図３のフローチャートにしたがって説明する。
制御を開始したら、ステップＳ１で、中立位置信号１０８とその地点とを３０秒間モニタリングする。そして、ステップＳ２で、その３０秒の間で、どの地点での中立位置信号１０８の頻度が一番高いかを判断し、この最高頻度を有する地点のデータを記憶する。このデータを地点データという。また上記、ステップＳ１とステップＳ２とで１セットとする。すなわち、図３の点線で囲った部分が１セットとなる。
例えば、上記ステップＳ１で、ｘ地点信号が３回、ｙ地点信号が７回、ｚ地点信号が４回、それぞれＣＰＵ１０９に入力されたときには、ステップＳ２で最高頻度の地点データをｙ地点と記憶する。
【００１６】
そして、上記１セットの最高頻度を有する地点データが決定されたら、ステップＳ３でこの最高頻度の地点データが３セット分以上あるかどうかを判断する。上記地点データが３セット分未満のときには、ステップＳ１に戻る。一方、この地点データが３セット分以上あるときには、ステップＳ４に進む。
このステップＳ４では、それぞれのセットで決定された地点データを比較する。そして、ステップＳ５で、上記３セット分の地点データの中に同一の地点データが２つ以上あるかどうかを判断する。すなわち、１セット目の最高頻度を有する地点データがｙ地点、２セット目がｘ地点、３セット目がｙ地点であったとすると、ｙ地点が２つある。したがって、ステップＳ５で同一の地点データが２つ以上あると判断され、ステップＳ６に進む。同一の地点データが２つ以上ないとき、すなわち、３セットの地点データすべてが異なる地点を示したときには、ステップＳ１に戻る。
【００１７】
ステップＳ５で同一の地点データが２つ以上あると判断されたときには、ステップＳ６でその地点データで示された地点を絶対中立位置であると決定する。すなわち、ここでは、ｙ地点を示す地点データが２つあるので、ｙ地点を絶対中立位置であると決定する。
上記のように、この実施例では、ｘ地点、ｙ地点、ｚ地点の３つの中立位置検出地点のうち、検出頻度の最も高い地点を絶対中立位置と決定している。
【００１８】
さらに、この実施例では、３セットのデータで絶対中立位置を決定した後も、中立位置を示す地点を検出し、その頻度を記憶する。そして、１セット分のデータと過去のデータとを比較して、決定した絶対中立位置を更新できるようにしている。
上記絶対中立位置の更新方法を図４に示したフローチャートにしたがって説明する。
【００１９】
上記図３で絶対中立位置を決定したら、図４のフローチャートに進む。そして、ステップＳ１１で４セット分以上の地点データがＣＰＵ１０９に入力されているかどうかを判断する。
そして、このデータが４セット分以上あるときには、ステップＳ１２で最も古い地点データを消去してからステップＳ１３に進む。一方、ステップＳ１１で地点データが４セット分未満だったときには、そのままステップＳ１３に進む。
このステップＳ１３および次のステップであるステップＳ１４において、新しい１セット分の地点データを検出する。
すなわち、ステップＳ１３では、中立位置信号１０８を３０秒間モニタリングするとともに、この中立位置信号１０８が入力された地点を記憶する。そして、ステップＳ１４で、どの地点の頻度が一番高いかを決定し、これを地点データとして記憶する。
【００２０】
このように、新しい地点データを検出したら、ステップＳ１５で、この地点データと、前回絶対中立位置を決定したときに採用した地点データとが一致するかどうかを判断する。すなわち、前回絶対中立位置を決定したときに採用された地点データは、ｙ地点なので、新しい地点データが、ｙ地点と同じかどうかを判断する。
そして、一致すると判断されたときには、ステップＳ１８に進み、絶対中立位置を更新しない。すなわち、新しい地点データもｙ地点を示したときには、絶対中立位置を前回と同じｙ地点と決定する。
【００２１】
一方、上記ステップＳ１５で、新しい地点データと、前回の絶対中立位置を決定するために採用した地点データとが異なると判断したときには、ステップＳ１６に進む。
このステップＳ１６では、記憶している過去２セット分の地点データの中に、新しい地点データと同一のデータがあるかどうかを判断する。そして、同一の地点データがあるときには、ステップＳ１７でこの新しい地点データを採用して前回の絶対中立位置を更新する。
【００２２】
すなわち、前回の絶対中立位置を決定するために採用した地点データがｙ地点であるが、それは、１セット目でｙ地点、２セット目でｘ地点、３セット目でｙ地点であった。しかし、新しい１セット分の地点データはｘ地点であったとする。この場合、過去２セットに新しい地点データｘ地点と同じ地点データがあるので、この地点データｘ地点を採用して、絶対中立位置を決定する。
【００２３】
また、上記ステップＳ１６で過去２セット分の地点データの中に、新しい地点データと同一のデータがないと判断したときには、ステップ１８でこの新しい地点データを消去する。そして、前回決定した絶対中立位置を更新しないで、前回の絶対中立位置を採用する。
【００２４】
また、この実施例では、上記図４に示した制御を繰り返しおこなうようにしている。したがって、常に新しい地点データと古い地点データを比較して、絶対中立位置を決定することができる。もし、走行初期の段階で、左右どちらかの操舵に偏ってしまい、絶対中立位置が誤って決定されたとしても、その後の制御の繰り返しで、これを更新することができる。したがって、走行時間が長くなればなるほど、絶対中立位置を間違える可能性が低くなる。
さらに、上記の方法によれば、車速約１５ｋｍ／ｈ以上で中立位置信号１０８を入力するようにしているので、高速で走行しているときは当然のこと、低速のときでも、絶対中立位置を検出することができる。
【００２５】
次に、図５，６に示した上記操舵角検出機構を装備したパワーステアリング装置を実施形態の一例として説明する。
まず、図５に基づいて、このパワーステアリング装置全体の構成を説明する。本体Ｈには、流量制御弁Ｆのスプール１とともにポンプＰも一体的に組み込んでいる。
上記スプール１は、その一端を一方のパイロット室２に臨ませ、他端を他方のパイロット室３に臨ませている。上記一方のパイロット室２は、ポンプポート４を介してポンプＰに常時連通している。また、他方のパイロット室３にはスプリング５を介在させている。このようにした両パイロット室２，３は、ソレノイドＳＯＬの励磁電流に応じて開度を制御する可変オリフィスａを介して、たがいに連通している。
【００２６】
すなわち、一方のパイロット室２は、流路６→可変オリフィスａ→流路７を経由してパワーシリンダ８を制御するステアリングバルブ９の流入側に連通している。また、他方のパイロット室３は、流路１０および流路７を介してステアリングバルブ９の流入側に連通している。
したがって、上記両パイロット室２，３は、可変オリフィスａを介して連通することになり、可変オリフィスａの上流側の圧力が一方のパイロット室２に作用し、下流側の圧力が他方のパイロット室３に作用することになる。
【００２７】
そして、スプール１は、一方のパイロット室２の作用力と、他方のパイロット室３の作用力およびスプリング５の作用力とがバランスした位置を保つが、そのバランス位置において、前記タンクポート１１の開度が決められる。
今、エンジン等からなるポンプ駆動源１２が停止していると、ポンプポート４に圧油が供給されない。ポンプポート４に圧油が供給されなければ、両パイロット室２，３には圧力が発生しないので、スプール１はスプリング５の作用で図示のノーマル位置を保つ。
【００２８】
上記の状態からポンプＰが駆動して、ポンプポート４に圧油が供給されると、可変オリフィスａに流れができるので、そこに差圧が発生する。この差圧の作用で、両パイロット室２，３に圧力差が発生し、この圧力差に応じてスプール１がスプリング５に抗して移動し、上記バランス位置を保つ。
このようにスプール１がスプリング５に抗して移動することによって、タンクポート１１の開度を大きくするが、このときのタンクポート１１の開度に応じて、ステアリングバルブ９側に導かれる制御流量ＱＰと、タンクＴあるいはポンプＰに還流される戻り流量ＱＴの分配比が決まる。言い換えれば、タンクポート１１の開度に応じて制御流量ＱＰが決まることになる。
【００２９】
上記のように制御流量ＱＰが、スプール１の移動位置で決まるタンクポート１１の開度に応じて制御されるということは、結局は、可変オリフィスａの開度に応じて制御流量ＱＰが決まることになる。なぜなら、スプール１の移動位置は、両パイロット室２，３の圧力差で決まるとともに、この圧力差を決めているのが可変オリフィスａの開度だからである。
【００３０】
したがって、車速や操舵状況に応じて、制御流量ＱＰを制御するためには、可変オリフィスａの開度、すなわちソレノイドＳＯＬの励磁電流を制御すればよいことになる。
なぜなら、可変オリフィスａは、ソレノイドＳＯＬが非励磁状態のときにその開度を最少に保ち、励磁電流を大きくしていくにしたがってその開度を大きくするからである。
【００３１】
なお、前記ステアリングバルブ９は、図示していないステアリングホィールの入力トルク（操舵トルク）に応じて、パワーシリンダ８への供給流量を制御するものである。例えば、操舵トルクが大きければ、パワーシリンダ８への供給量を大きくし、操舵トルクが小さければそれに応じて供給流量も少なくするようにしている。この操舵トルクとステアリングバルブ９の切り換え量は、図示していないトーションバーなどのねじれ反力によって決まることになる。
【００３２】
上記のように操舵トルクが大きいときに、ステアリングバルブ９の切り換え量を大きくすれば、その分、パワーシリンダ８によるアシスト力が大きくなる。反対に、ステアリングバルブ９の切り換え量を小さくすれば、上記アシスト力は小さくなる。
そして、操舵トルクによって決まるパワーシリンダ８の必要（要求）流量ＱＭと、流量制御弁Ｆで決められる制御流量ＱＰとを、いつも等しくすれば、ポンプＰ側のエネルギー損失を低く抑えることができる。なぜなら、ポンプＰ側のエネルギーロスは、制御流量ＱＰとパワーシリンダ８の必要流量ＱＭとの差によって発生するからである。
【００３３】
上記のように制御流量ＱＰを、パワーシリンダ８の必要流量ＱＭにできるだけ近づけるために、可変オリフィスａの開度を制御するのが、ソレノイドＳＯＬに対する励磁電流であり、この励磁電流を制御するのが、コントローラｃである。このコントローラｃには、操舵角検出機構１６を接続するとともに、このコントローラｃには、上記操舵角検出機構１６で検出した操舵角信号が出力される。さらに、上記コントローラｃには、車速センサー１７を接続し、車速信号が入力されるようにしている。そして、これら両出力信号に基づいて、ソレノイドＳＯＬの励磁電流を制御するようにしている。
【００３４】
なお、図中符号１８はスプール１の先端に形成したスリットで、スプール１が図示の位置にあるときにも、一方のパイロット室２が、このスリット１８を介して、流路７に常時連通するようにしている。言い換えると、スプール１が図示の状態にあって、流路６を閉じているようなときにも、ポンプＰの吐出油が、このスリット１８を介して、ステアリングバルブ９側に供給されるようにしている。このように微少流量であるが、ステアリングバルブ９側に圧油を供給するようにしたのは、装置全体の焼き付きの防止、キックバック等の外乱の防止、および応答性の確保を目的にしているからである。ただし、これらの目的は、後で説明するスタンバイ流量ＱＳを確保することでも達成できるので、詳細な説明は後に譲ることにする。
【００３５】
また、符号１９は、コントローラｃとソレノイドＳＯＬとの間に接続したドライバーである。符号１３，１４は流路１０に設けたオリフィス、符号１５はリリーフ弁である。
【００３６】
上記コントローラｃの制御システムは、図６に示すとおりである。すなわち、コントローラｃには、操舵角検出機構１６からの操舵角信号および絶対中立位置信号と、車速センサー１７からの車速信号とが入力される。そして、コントローラｃは、操舵角信号から操舵角θと操舵角速度ωとを演算する。
そして、これら操舵角θおよび操舵角速度ωに基づいて、上記必要流量ＱＭを推定するようにしているが、実際には、操舵トルクに基づいて、上記必要流量ＱＭを特定した方が正確に制御できる。しかし、操舵トルクを検出して、可変オリフィスａの開度を制御しようとすると、現状のパワーステアリングシステムを大幅に変更しなければならなくなる。
【００３７】
ところが、この実施態様のように、操舵角θおよび操舵角速度ωを基にして、必要流量ＱＭを推定するようにすれば、現状のパワーステアリングシステムそのものを、ほとんど変更しなくてもよい。
上記の理由から、コントローラｃは操舵角θと操舵角速度ωを基にして、ソレノイドＳＯＬの励磁電流を制御するようにしている。その制御形態は、図６に示すとおりである。
図６における操舵角θとソレノイド電流指令値Ｉ１とは、その操舵角θと制御流量ＱＰとの関係がリニアな特性になる理論値を基にして決めている。また、操舵角速度ωとソレノイド電流指令値Ｉ２との関係も、操舵角速度ωと制御流量ＱＰとがリニアな特性になる理論値を基にして決めている。
【００３８】
ただし、操舵角θおよび操舵角速度ωが、ある設定値以上にならなければ、上記指令値Ｉ１およびＩ２のいずれもゼロを出力するようにしている。つまり、ステアリングホィールが中立あるいはその近傍にある時には、上記指令値Ｉ１もＩ２もゼロになるようにしている。
【００３９】
そして、これら操舵角θに対するソレノイド電流指令値Ｉ１、および操舵角速度ωに対するソレノイド電流指令値Ｉ２は、テーブル値としてコントローラｃにあらかじめ記憶させておいてもよいし、操舵角θあるいは操舵角速度ωを基にして、その都度、コントローラｃに演算させるようにしてもよい。
【００４０】
また、コントローラｃは、車速センサー１７の出力信号に基づいて、操舵角用電流指令値Ｉ３と操舵角速度用電流指令値Ｉ４とを出力するようにしているが、これら操舵角用電流指令値Ｉ３および操舵角速度用電流指令値Ｉ４は、テーブル値としてコントローラｃにあらかじめ記憶させておいてもよいし、車速Ｖを基にして、その都度、コントローラｃに演算させるようにしてもよい。
【００４１】
そして、操舵角用電流指令値Ｉ３は、低速域で１を出力し、最高速域で例えば０．６を出力するようにしている。また、操舵角速度用電流指令値Ｉ４は、低速域で１を出力し、最高速域で例えば０．８を出力するようにしている。
つまり、操舵角用電流指令値Ｉ３は、１から０．６の範囲で制御する一方、操舵角速度用電流指令値Ｉ４は、１から０．８の範囲で制御するようにしている。したがって、低速域から最高速域でのゲインは、操舵角用電流指令値Ｉ３の方が、大きくなるようにしている。
【００４２】
そして、上記操舵角θによるソレノイド電流指令値Ｉ１には、車速Ｖに応じた操舵角用電流指令値Ｉ３を掛け合わせる。したがって、車速Ｖが高速になればなるほど、その乗算結果である出力値すなわち操舵角系の電流指令値Ｉ５は小さくなる。しかも、操舵角用電流指令値Ｉ３のゲインを、操舵角速度用電流指令値Ｉ４のゲインよりも大きくしているので、高速になればなるほど、その減少率が大きくなる。
【００４３】
一方、操舵角速度ωによるソレノイド電流指令値Ｉ２には、車速に応じた操舵角速度用電流指令値Ｉ４を限界値として、操舵角速度系の電流指令値Ｉ６を出力させるようにしている。この電流指令値Ｉ６も、車速に応じて減少させるようにしているが、そのゲインを、操舵角速度用電流指令値Ｉ４のゲインよりも小さくしているので、電流指令値Ｉ６の減少率は、電流指令値Ｉ５の場合よりも小さい。
【００４４】
上記のように出力された操舵角系の電流指令値Ｉ５と、操舵角速度系の電流指令値Ｉ６との大小を比較し、その大きな方の電流指令値Ｉ５  あるいは電流指令値Ｉ６を採用するようにしている。
しかし、上記電流指令値Ｉ５は、操舵角検出機構１６によって、絶対中立位置が決定される前は、入力されないようにしている。したがって、上記絶対中立位置が決定される前は、必ず電流指令値Ｉ６を採用するようにしている。
【００４５】
もし、絶対中立位置が決定される前の不正確な中立位置の情報のまま、電流指令値Ｉ５を出力すると、例えば、本来電流指令値をゼロにしなければならないところで、大きな指令値を出力したり、逆に、大きな電流指令値を出力しなければならなところで、指令値ゼロを出力してしまうことになる。
したがって、操舵角検出機構１６が絶対中立位置を決定されるまでは、電流指令値Ｉ５を出力しないようにして、操舵の安全性・快適性を確保している。
【００４６】
また、上記したように、絶対中立位置を検出した後は、電流指令値Ｉ５とＩ６とのいずれか大きな方を採用するようにしているが、それは次の理由からである。すなわち、高速走行時には、ステアリングを急操作することはまずないので、操舵角速度系の電流指令値Ｉ６が小さくて、操舵角系の電流指令値Ｉ５の方が大きくなるのが通常である。
【００４７】
したがって、高速走行時には、ステアリング操作の安全性・安定性を高めるために、操舵角を基準にしながら、その操舵角系の電流指令値Ｉ５のゲインを大きくしている。言い換えれば、走行速度が速くなればなるほど、制御流量ＱＰを少なくする比率を高めて、エネルギーロスをより少なくするようにしている。
【００４８】
一方、低速走行時には、ステアリングを急操作することが多くなる。そのために、多くの場合に操舵角速度の方が大きくなる。このように操舵角速度が大きい場合には、応答性が重視される。
したがって、低速走行時には、ステアリング操作の操作性すなわち応答性を高めるために、操舵角速度を基準にしながら、その操舵角速度系の電流指令値Ｉ６のゲインを小さくしている。言い換えれば、走行速度がある程度速くなっても、ステアリングを急操作したときには、制御流量ＱＰを十分に確保して、応答性を優先させるようにしている。
【００４９】
ただし、車両の走行速度が一定でも、操舵角系の電流指令値Ｉ５が大きくなったり、操舵角速度系の電流指令値Ｉ６が大きくなったりする。例えば、ステアリングをある角度操舵して、その操舵角θの位置で、ステアリングを止めて保舵している時には、操舵角速度ωはゼロになってしまう。したがって、車速が同じでも、最初、操舵角速度系の電流指令値Ｉ６が大きく、保舵に入ってから操舵角系の電流指令値Ｉ５の方が大きくなる。
いずれにしても、電流指令値Ｉ５とＩ６の大きい方の値を択一しているので、どのような走行条件でも、いずれかの電流指令値が出力されることになる。
【００５０】
もし、上記のような保舵時に、電流指令値Ｉ５とＩ６のいずれもが出力されなければ、制御流量ＱＰを確保できななくなる。制御流量ＱＰを確保できなければ、保舵時には、車両のセルフアライニングトルクによる抗力に負けて、パワーシリンダ８が動いてしまう。このようにパワーシリンダ８がその位置を保てずに動いてしまえば、それこそ保舵そのものが不可能になる。
【００５１】
しかし、上記のように、電流指令値Ｉ５とＩ６のいずれかを用いるようにしているので、ステアリング操作中に、両方ともゼロになることはない。言い換えれば、保舵時であっても操舵角θが保たれているので、ソレノイド電流指令値Ｉ１を確保できる。したがって、この電流指令値Ｉ１で保舵に必要なパワーを維持できることになる。
【００５２】
一方で、高速走行時でも、ステアリングを急操作することがある。この時には、操舵角速度系の電流指令値Ｉ６が大きくなるので、その電流指令値Ｉ６が選択される。ただし、この電流指令値Ｉ６は、操舵角速度用電流指令値Ｉ４の限界値の範囲内に制御された値になるので、安全性は十分に確保される。
ただ、車両の高速走行時における操舵角速度用電流指令値Ｉ４の限界最小値は、操舵角用電流指令値Ｉ３の最小値よりもやや大きくしている。つまり、この実施態様では、前記したように操舵角用電流指令値Ｉ３の最小値を０．６に設定し、操舵角速度用電流指令値Ｉ４の限界最小値を０．８に設定している。
【００５３】
したがって、高速走行時に、操舵角系の電流指令値Ｉ５で制御される場合よりも、操舵角速度系の電流指令値Ｉ６で制御される場合の方が、応答性がよくなる。
ただし、高速走行時に、あまり応答性をよくしすぎると、安全性が損なわれる危険がある。そこで、操舵角速度用電流指令値Ｉ４の限界最小値を０．８に設定しているが、その根拠は、車両のヨーレートをもとにした安全性を基準にしている。
【００５４】
つまり、車両のヨーレートは、だいたい車速６０ｋｍ／ｈ以下で走行しているとき、その収れん性がほとんど似たような特性になる。つまり、６０ｋｍ／ｈ以下では、１０ｋｍ／ｈ走行であろうと、４０ｋｍ／ｈ走行であろうと、その収れん性はほとんど変わらない。このようにヨーレートの収れん性が安定している範囲を、安全性の限界としてとらえ、操舵角速度用電流指令値Ｉ４の限界最小値を０．８に設定したものである。
【００５５】
したがって、この実施態様によれば、１００ｋｍ／ｈで走行中に、ステアリングを急操作し、操舵角速度系の電流指令値Ｉ６が大きくなって、その電流指令値Ｉ６が選択されたとき、６０ｋｍ／ｈで走行しているときと同じような安全性・安定性で操舵できることになる。
【００５６】
また、上記のようにして選択された電流指令値Ｉ５  あるいはＩ６には、スタンバイ用電流指令値Ｉ７ａあるいはＩ７ｂを加算する。上記スタンバイ用電流指令値Ｉ７ａは、操舵角検出機構によって絶対中立位置が決定された後に加算され、スタンバイ用電流指令値Ｉ７ｂは、絶対中立位置が決定される前に加算されるようにしている。
このスタンバイ用電流指令値Ｉ７ａ、Ｉ７ｂは、常に、所定の電流が可変オリフィスａのソレノイドＳＯＬに供給されるようにするためのものである。このようにスタンバイ用電流指令値Ｉ７ａ、Ｉ７ｂが供給された可変オリフィスａは、操舵角θ、操舵角速度ωおよび車速を基にしたソレノイド電流指令値が、たとえゼロだったとしても、その開度を一定に保つとともに、一定のスタンバイ流量ＱＳを確保する。
【００５７】
ただし、省エネという観点からすると、パワーシリンダ８およびステアリングバルブ９側の必要流量ＱＭがゼロなら、流量制御弁Ｆの制御流量ＱＰもゼロにするのが理想的であるが、その理由は次のとおりである。制御流量ＱＰをゼロにするということは、ポンプＰの吐出量全量をタンクポート１１からポンプＰまたはタンクＴに還流させることを意味する。そして、タンクポート１１からポンプＰまたはタンクＴに還流する流路は、本体Ｈ内にあって非常に短いので、その圧力損失がほとんどない。圧力損失がほとんどないので、ポンプＰの駆動トルクも最少に抑えられ、その分、省エネにつながることになる。
このような意味から、必要流量ＱＭがゼロのときに、制御流量ＱＰもゼロにするのが、省エネという観点からは、絶対に有利になる。
【００５８】
それにもかかわらず、必要流量ＱＭがゼロでもスタンバイ流量ＱＳを確保したのは、次の３つの理由からである。
▲１▼装置の焼き付き防止
ある程度の油を装置に循環させておいた方が、その油による冷却効果が期待できるが、スタンバイ流量ＱＳはこの冷却機能を果たすことになる。
【００５９】
▲２▼キックバック等の外乱やセルフアライニングトルクに対抗
タイヤに外乱やセルフアライニングトルク等による抗力が作用すると、それがパワーシリンダ８のロッドに作用する。もし、スタンバイ流量ＱＳを確保しておかなければ、この外乱やセルフアライニングトルクによる抗力で、タイヤがふらついてしまう。しかし、スタンバイ流量ＱＳを確保しておけば、たとえ上記抗力が作用したとしても、タイヤがふらついたりしない。すなわち、上記パワーシリンダ８のロッドには、ステアリングバルブ９を切り換えるためのピニオン等がかみ合っているので、上記抗力が作用すると、ステアリングバルブ９も切り換わって、その抗力に対抗する方向にスタンバイ流量ＱＳを供給することになる。したがって、スタンバイ流量ＱＳを確保しておけば、上記キックバックによる外乱や、セルフアライニングトルクに対抗できることになる。
【００６０】
▲３▼応答性の確保
例えば、スタンバイ流量ＱＳを確保しておけば、それが全然ないときよりも、目的の制御流量ＱＰに到達する時間が短くてすむ。この時間差が応答性になるので、結局、スタンバイ流量ＱＳを確保した方が、応答性を向上させることができる。
【００６１】
また、上記スタンバイ流量ＱＳは、操舵角検出機構によって、絶対中立位置が決定された前後で、その流量を変えるようにしている。すなわち、上記絶対中立位置が決定される前には、電流指令値Ｉ７ａを出力するようにして、決定後には、電流指令値Ｉ７ｂを出力するようにしている。上記電流指令値Ｉ７ａは、Ｉ７ｂに比べて大きな値にしている。
【００６２】
このように、絶対中立値が決定される前後で、スタンバイ用電流指令値Ｉ７を変えるようにしたのは、以下の理由からである。
すなわち、すでに述べたように、スタンバイ流量ＱＳは、操舵角θ、操舵角速度ωおよび車速を基にしたソレノイド電流指令値が、たとえゼロだったとしても、一定の流量を確保するために必要な流量である。しかし、絶対中立位置が決定される前は、操舵角θがゼロではなく、３６０度のときを中立位置として検出する可能性がある。操舵角θが３６０度とは、ステアリングホィールを左右どちらかに一回転していることを示している。
【００６３】
ステアリングホィールが一回転している状態から、発進しようとしたときには、なるべく早くステアリングホィールを中立位置付近まで戻そうとする。このようなときには、少しでもスタンバイ流量ＱＳを多くして応答性を確保したい。
そこで、絶対中立位置が決定される前には、電流指令値Ｉ７ｂよりも大きな値である電流指令値Ｉ７ａを出力するようにしている。大きな電流指令値Ｉ７ａが出力されるので、ステアリングホィールが一回転しているときにも、すぐにこれを戻すことができる。
そして、上記絶対中立位置が決定された後は、わずかなスタンバイ流量ＱＳで足りるので、その値が小さい電流指令値Ｉ７ａを出力するようにしている。
【００６４】
また、絶対中立位置が決定されたとき、急に電流指令値Ｉ７ａからＩ７ｂに切り換えると、ステアリングホィールの操舵に違和感を生じることがある。これを防ぐために、絶対中立位置が決定しても、すぐには電流指令値Ｉ７ａからＩ７ｂには切り換えず、スタンバイ用電流指令値Ｉ７ａよりもソレノイドの励磁電流が大きくなって、その後再び中立位置に戻ったときから電流指令値Ｉ７ｂに切り換えるようにしている。
したがって、大きな値の電流指令値Ｉ７ａから小さな値の電流指令値Ｉ７ｂに急に切換わることがなく、この切り替わりが連続的になる。連続的に切り換わるので、操舵に違和感が生じることがなくなる。
【００６５】
次に、この実施態様の作用を説明する。
今、車両の走行中には、操舵角によるソレノイド電流指令値Ｉ１と操舵角用電流指令値Ｉ３との乗算値である操舵角系の電流指令値Ｉ５が出力される。これとともに、操舵角速度によるソレノイド電流指令値Ｉ２が、速操舵角速度用電流指令値Ｉ４を限界値として、操舵角速度系の電流指令値Ｉ６が出力される。
【００６６】
そして、操舵角系の電流指令値Ｉ５と操舵角速度系の電流指令値Ｉ６との大小が判定されるとともに、その大きい方の指令値Ｉ５あるいはＩ６に、スタンバイ用電流指令値Ｉ７が加算され、そのときのソレノイドの励磁電流が決められる。
このソレノイドの励磁電流は、車両の高速走行時には、主に操舵角系の電流指令値Ｉ５が基準となり、車両の低速走行時には、主に操舵角速度系の電流指令値Ｉ６が基準となる。
【００６７】
ただし、この実施態様によれば、低速走行時であっても、その保舵時には、操舵角系の電流指令値Ｉ５を基準にソレノイドの励磁電流が決められる。
また、高速走行時であっても、ステアリングを急操作したときには、操舵角速度系の電流指令値Ｉ６を基準にソレノイドの励磁電流が決められる。ただし、この場合には、前記したように、たとえ１００ｋｍ／ｈでの走行中でも、６０ｋｍ／ｈ走行時と同じような安全性・安定性でステアリング操作することができるようにしている。
【００６８】
この実施態様によれば、操舵角、操舵角速度あるいは車速等の信号を利用し、制御流量ＱＰを制御して、省エネを図ることができる。しかも、低速時でもステアリングの絶対中立位置を的確に判断することができるとともに、絶対中立位置を的確に判断することによって、正確な操舵角を検出することができる。したがって、上記制御流量ＱＰの制御も正確におこなうことができ、確実に省エネを図ることができる。
【００６９】
【発明の効果】
第１の発明によれば、ＣＰＵは、中立位置信号と、この中立位置信号が入力されたときの操舵角とを記憶する。そして、一定時間内で最も頻度の高い中立位置信号と操舵角との組み合わせを記憶して、これを１セット分のデータとし、数セット分のデータによって絶対中立位置を決定する。したがって、この絶対中立位置を決定するために車速を早くする必要がなく、低速時でも正確な絶対中立位置を決定することができる。
【００７０】
第２の発明によれば、一度絶対中立位置を決定した後、この絶対中立位置を決定するために採用したデータと、さらに新しい１セット分のデータとを比較して、これらデータが異なる場合、上記絶対中立位置を更新するかどうかの判断をするようにしている。したがって、走行時間が長くなればなるほど、正確な絶対中立位置を決定することができる。
【００７１】
第３の発明によれば、上記ソレノイド電流指令値Ｉ１を絶対中立位置が決定されるまで出力しないようにしたので、絶対中立位置が決定される前の不正確な中立位置によって、電流指令値が左右されることがなくなる。したがって、絶対中立位置が決定される前でも、操舵の安全性・快適性が確保される。
【００７２】
第４の発明によれば、絶対中立位置が決定される前のスタンバイ用のソレノイド電流指令値を、絶対中立位置が決定された後のソレノイド電流指令値よりも大きくするようにしたので、絶対中立位置が決定される前にこれを誤認していたとしても、素早いステアリング操作が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の概略図である。
【図２】本願発明の概念図である。
【図３】本願発明の一実施例を示したフローチャートである。
【図４】本願発明の一実施例を示したフローチャートである。
【図５】本願発明の一実施態様を示した図である。
【図６】本願発明の一実施態様を示した図である。
【図７】従来例を示した図である。
【符号の説明】
１０１    ステアリングシャフト
１０２    回転板
１０３    操舵角検出用孔
１０４    中立位置検出用孔
１０５    操舵角センサ
１０６    中立位置センサ
１０７    操舵角信号
１０８    中立位置信号
１０９    ＣＰＵ
１１０    回転信号
Ｉ      ソレノイド電流指令値
Ｉ１    操舵角θによるソレノイド電流指令値
Ｉ２    操舵角速度ωによるソレノイド電流指令値
Ｉ３    操舵角用電流指令値
Ｉ４    操舵角速度用電流指令値
ＱＰ    制御流量
ＱＴ    戻り流量
ＱＭ    必要流量（要求流量）
ＱＳ    スタンバイ流量
Ｈ      本体
１      スプール
２      一方のパイロット室
３      他方のパイロット室
４      ポンプポート
Ｐ      ポンプ
ＳＯＬ  ソレノイド
ａ      可変オリフィス
８      パワーシリンダ
９      ステアリングバルブ
ｃ      コントローラ
１６    操舵角検出機構
１７    車速センサー
【図１】
0003625420.tif 000002
【図２】
0003625420.tif 000003
【図３】
0003625420.tif 000004
【図４】
0003625420.tif 000005
【図５】
0003625420.tif 000006
【図６】
0003625420.tif 000007
【図７】
0003625420.tif 000008