(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーシリンダを制御するステアリングバルブと、このステアリングバルブの上流側に設けた可変オリフィスと、この可変オリフィスの開度を制御するソレノイドと、このソレノイドを駆動するソレノイド電流指令値ＳＩを制御するコントローラと、このコントローラに接続した操舵角センサおよび車速センサと、ポンプから供給される流量を、上記可変オリフィスの開度に応じてステアリングバルブに導く制御流量とタンクまたはポンプに環流させる戻り流量とに分配する流量制御弁とを備え、上記コントローラは、操舵角センサからの操舵角に応じた電流指令値と操舵角速度に応じた電流指令値と車速に応じた電流指令値とに基づいて、基本電流指令値を特定するとともに、この基本電流指令値にスタンバイ用電流指令値を加算して、この加算後の値をソレノイド電流指令値として出力するパワーステアリング装置において、上記コントローラは、車速に応じた電流指令値を係数とし、この係数は、低速域では最大値に設定し、中速域では車速が高くなるにつれて徐々に小さくした値に設定し、高速域ではゼロ以上の値でかつ徐々に小さくした値の最小値に設定するとともに、上記係数と上記スタンバイ用電流指令値とを乗算した値に、基本電流指令値を加算した値をソレノイド電流指令値として出力することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
パワーシリンダを制御するステアリングバルブと、このステアリングバルブの上流側に設けた可変オリフィスと、この可変オリフィスの開度を制御するソレノイドと、このソレノイドを駆動するソレノイド電流指令値ＳＩを制御するコントローラと、このコントローラに接続した操舵トルクセンサおよび車速センサと、ポンプから供給される流量を、上記可変オリフィスの開度に応じてステアリングバルブに導く制御流量とタンクまたはポンプに環流させる戻り流量とに分配する流量制御弁とを備え、上記コントローラは、操舵トルクセンサの検出した操舵トルクに応じた電流指令値と、車速センサの検出した車速に応じた電流指令値とに基づいて、基本電流指令値を特定するとともに、この基本電流指令値にスタンバイ用電流指令値を加算して、この加算後の値をソレノイド電流指令値として出力するパワーステアリング装置において、上記コントローラは、車速に応じた電流指令値を係数とし、この係数を、低速域では最大値に設定し、中速域では車速が高くなるにつれて徐々に小さくした値に設定し、高速域ではゼロ以上の値でかつ徐々に小さくした値の最小値に設定するとともに、上記係数と上記スタンバイ用電流指令値とを乗算した値に、基本電流指令値を加算した値をソレノイド電流指令値として出力することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項３】
パワーシリンダを制御するステアリングバルブと、このステアリングバルブの上流側に設けた可変オリフィスと、この可変オリフィスの開度を制御するソレノイドと、このソレノイドを駆動するソレノイド電流指令値ＳＩを制御するコントローラと、このコントローラに接続した操舵角センサ、車速センサおよび回転数センサと、ポンプから供給される流量を、上記可変オリフィスの開度に応じてステアリングバルブに導く制御流量とタンクまたはポンプに環流させる戻り流量とに分配する流量制御弁とを備え、上記コントローラは、操舵角センサからの操舵角に応じた電流指令値と操舵角速度に応じた電流指令値と車速に応じた電流指令値とに基づいて、基本電流指令値を特定するとともに、この基本電流指令値にスタンバイ用電流指令値を加算して、この加算後の値をソレノイド電流指令値として出力するパワーステアリング装置において、上記コントローラは、回転数センサで検出したエンジンまたはポンプの回転数に応じた電流指令値を係数とし、この係数は、低速回転域では最大値に設定し、中速回転域では車速が高くなるにつれて徐々に小さくした値に設定し、高速回転域ではゼロ以上の値でかつ徐々に小さくした値の最小値に設定するとともに、上記係数と上記スタンバイ用電流指令値とを乗算した値に、基本電流指令値を加算した値をソレノイド電流指令値として出力することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項４】
パワーシリンダを制御するステアリングバルブと、このステアリングバルブの上流側に設けた可変オリフィスと、この可変オリフィスの開度を制御するソレノイドと、このソレノイドを駆動するソレノイド電流指令値ＳＩを制御するコントローラと、このコントローラに接続した操舵トルクセンサ、車速センサおよび回転数センサと、ポンプから供給される流量を、上記可変オリフィスの開度に応じてステアリングバルブに導く制御流量とタンクまたはポンプに環流させる戻り流量とに分配する流量制御弁とを備え、上記コントローラは、操舵トルクセンサの検出した操舵トルクに応じた電流指令値と、車速センサの検出した車速に応じた電流指令値とに基づいて、基本電流指令値を特定するとともに、この基本電流指令値にスタンバイ用電流指令値を加算して、この加算後の値をソレノイド電流指令値として出力するパワーステアリング装置において、上記コントローラは、回転数センサで検出したエンジンまたはポンプの回転数に応じた電流指令値を係数とし、この係数は、低速回転域では最大値に設定し、中速回転域では車速が高くなるにつれて徐々に小さくした値に設定し、高速回転域ではゼロ以上の値でかつ徐々に小さくした値の最小値に設定するとともに、上記係数と上記スタンバイ用電流指令値とを乗算した値に、基本電流指令値を加算した値をソレノイド電流指令値として出力することを特徴とする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、エネルギー損失を防止するための流量制御弁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】
エネルギー損失を防止するための流量制御弁を備えたパワーステアリング装置として、本願出願人が特開２００１−２６０９１７として既に開示したものがある。
この従来の装置は、図７に示すように、上記流量制御弁Ｖのスプール１の一端を一方のパイロット室２に臨ませ、スプール１の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には、ポンプポート４を介してポンプＰを常時連通させている。また、この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。
【０００３】
一方、上記他方のパイロット室３には、スプリング５を介在させるとともに、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。そのため、上記両パイロット室２，３は、可変オリフィスａ→流路７→流路１０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。なお、上記可変オリフィスａの開度は、ソレノイドＳＯＬに対するソレノイド電流指令値ＳＩによって制御するようにしている。
【０００４】
上記スプール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のバネ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、前記ポンプポート４とタンクポート１１との開度が決められる。
例えば、エンジン等のポンプ駆動源１２の作動によって、ポンプＰを駆動させると、ポンプポート４に圧油が供給されて、可変オリフィスａに流れが生じる。このように可変オリフィスａに流れが生じると、その前後に差圧が発生し、この差圧によって両パイロット室２，３に圧力差が発生する。そして、この圧力差によってスプール１が図示するノーマル位置からスプリング５に抗して上記バランスする位置に移動する。
【０００５】
このようにしてスプール１がノーマル位置から移動すると、タンクポート１１の開度が大きくなるが、このときのタンクポート１１の開度に応じてポンプＰから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との分配比が決まる。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。
【０００６】
このように制御流量ＱＰがタンクポート１１の開度に応じて制御されるということは、結局、可変オリフィスａの開度に応じてこの制御流量ＱＰは決まることになる。なぜなら、タンクポート１１の開度を決めるスプール１の移動位置は、両パイロット室２，３の圧力差で決まり、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。
【０００７】
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に対するソレノイド電流指令値ＳＩ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の開度は、ソレノイドＳＯＬの励磁電流に比例して制御され、非励磁状態のときにその開度を最少に保ち、励磁電流を大きくするにしたがってその開度が大きくなるようにしているからである。
【０００８】
一方、上記制御流量ＱＰが導かれる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への供給量を制御する。例えば、操舵トルクが大きければ、ステアリングバルブ９の切り換え量を大きくして、パワーシリンダ８への供給量を増やし、逆に操舵トルクが小さければ、ステアリングバルブ９の切り換え量を小さくして、パワーシリンダ８への供給量を少なくするようにしている。そして、パワーシリンダ８は、圧油の供給量が多いほど大きいアシスト力を発揮し、供給量が少ないほどアシスト力を小さくする。
なお、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設定している。
【０００９】
上記のようにしてパワーシリンダ８に供給される要求流量ＱＭは、ステアリングバルブ９によって制御されているが、このステアリングバルブ９に供給される制御流量ＱＰは、上記したように流量制御弁Ｖによって制御されている。ここで、パワーシリンダ８が必要とする要求流量ＱＭと、流量制御弁Ｖで決められる制御流量ＱＰとをなるべく等しくすれば、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側のエネルギー損失は、制御流量ＱＰとパワーシリンダ８の要求流量ＱＭとの差によって発生するからである。
そこで、制御流量ＱＰをパワーシリンダ８の要求流量ＱＭにできるだけ近づけて、エネルギー損失を防止するために、この従来例では、可変オリフィスａの開度を制御するようにしている。この可変オリフィスａの開度は、上記したようにソレノイドＳＯＬに対するソレノイド電流指令値ＳＩで決まるが、このソレノイド電流指令値ＳＩを制御するのが以下に説明するコントローラＣである。
【００１０】
このコントローラＣには、操舵角センサ１４と車速センサ１５とを接続している。このコントローラＣは、図８に示すように、操舵角センサ１４によって検出した操舵角に基づいて電流指令値Ｉ１を特定し、また、操舵角を微分して算出した操舵角速度に基づいて電流指令値Ｉ２を特定する。
なお、上記操舵角と電流指令値Ｉ１とは、その操舵角と制御流量ＱＰとの関係がリニアな特性になる理論値に基づいて決めている。また、操舵角速度と電流指令値Ｉ２との関係も、操舵角速度と制御流量ＱＰとの関係がリニアな特性になる理論値に基づいて決めている。ただし、これら電流指令値Ｉ１および電流指令値Ｉ２は、操舵角および操舵角速度がある設定値以上にならなければ、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ときに、上記電流指令値Ｉ１もＩ２もゼロにすることによって、中立近傍を不感帯域としている。
【００１１】
また、コントローラＣは、車速センサ１５の検出値に基づいて、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。
上記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、上記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、低速域から最高速域でのゲインは、１〜０．６の範囲で制御する操舵角用電流指令値Ｉ３の方が、１〜０．８の範囲で制御する操舵角速度用電流指令値Ｉ４よりも大きくなるようにしている。
【００１２】
そして、上記操舵角用電流指令値Ｉ３を、操舵角による電流指令値Ｉ１に掛け合わせるようにしている。そのため、この乗算結果である操舵角系の電流指令値Ｉ５は、高速になればなるほど小さくなる。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設定しているので、高速になればなるほどその減少率が大きくなる。つまり、低速域では応答性を高く保ち、高速域になると応答性を下げるようにしている。このように車速に応じて応答性を変化させるのは、一般に、高速走行中においては、それほど高い応答性を必要とせず、高い応答性を必要とするのは、ほとんどの場合低速域だからである。
【００１３】
一方、操舵角速度による電流指令値Ｉ２には、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。ただし、操舵角速度用電流指令値Ｉ４のゲインは、操舵角用電流指令値Ｉ３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。
このように車速に応じて限界値を設定したのは、高速走行中に過剰なアシスト力が発揮されることを主に防止するためである。
【００１４】
上記のようにして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、大きな方の値を採用するようにしている。
例えば、高速走行時には、ステアリングを急操作することはほとんどないので、操舵角系の電流指令値Ｉ５の方が、操舵角速度系の電流指令値Ｉ６よりも大きくなるのが通常である。そのため、高速走行時には、ほとんどの場合、操舵角系の電流指令値Ｉ５が選択される。そして、このときのステアリング操作の安全性・安定性を高めるために、電流指令値Ｉ５のゲインを大きくしている。つまり、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、走行時の安全性・安定性を高めるようにしている。
【００１５】
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ので、多くの場合に操舵角速度の方が大きくなる。そのため、低速走行時には、ほとんど操舵角速度系の電流指令値Ｉ６が選択される。そして、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を十分に確保することによって、応答性を確保するようにしている。
【００１６】
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Ｉ７を加算する。そして、このスタンバイ用電流指令値Ｉ７を加算した値を、ソレノイド電流指令値ＳＩとして駆動装置１６に出力する。
【００１７】
このようにスタンバイ用の電流指令値Ｉ７を加算しているので、ソレノイド電流指令値ＳＩは、操舵角、操舵角速度および車速に基づく電流指令値が全てゼロの場合でも、所定の大きさを保っている。そのため、所定の流量がステアリングバルブ９側に常に供給されることになる。エネルギー損失を防止するという観点からすれば、パワーシリンダ８およびステアリングバルブ９側の要求流量ＱＭがゼロなら、流量制御弁Ｖの制御流量ＱＰもゼロにするのが理想的である。つまり、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Ｂ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の駆動トルクも最小に抑えられ、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、要求流量ＱＭがゼロのときに、制御流量ＱＰもゼロにするのが、エネルギー損失を防止するという観点からは有利になる。
【００１８】
それにもかかわらず、要求流量ＱＭがゼロのときでもスタンバイ流量ＱＳを確保しているのは、以下の理由からである。
１．装置の焼き付きを防止するためである。すなわち、スタンバイ流量ＱＳを装置に循環させることによって、冷却効果が期待できるからである。
２．応答性を確保するためである。すなわち、上記のようにスタンバイ流量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。
【００１９】
３．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するためでもある。すなわち、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、上記のような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。
【００２０】
次に、この従来例の作用を説明する。
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。それとともに、操舵角速度系の電流指令値Ｉ６が出力される。この電流指令値Ｉ６は、操舵角速度による電流指令値Ｉ２の、操舵角速度用電流指令値Ｉ４を限界値としたものである。
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、その大きい方の電流指令値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電流指令値ＳＩが決められる。このソレノイド電流指令値ＳＩ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。
【００２１】
なお、スプール１の先端には、スリット１３を形成している。このスリット１３は、スプール１が図示するノーマル位置にあるときでも、一方のパイロット室２と可変オリフィスａとを連通させるものである。すなわち、スプール１がノーマル位置にあるときでも、ポンプポート４から一方のパイロット室２に供給された圧油を、上記スリット１３→流路６→可変オリフィスａ→流路７を介してステアリングバルブ９側に供給することによって、装置の焼き付きの防止、キックバック等の外乱の防止、および応答性を確保するようにしている。
また、図中符号１６は、コントローラＣとソレノイドＳＯＬとの間に接続したソレノイドＳＯＬの駆動装置である。そして、符号１７，１８が絞りであり、符号１９がリリーフ弁である。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のパワーステアリング装置では、スタンバイ用の電流指令値Ｉｓを加算することによって、装置の焼き付きを防止したり、応答性を確保したり、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したりしている。
しかし、このうち上記応答性というのは、低速域において特に必要となり、高速域ではそれほど必要としない。なぜなら、高速走行中に応答性が高すぎると、操舵が不安定になるからである。この従来の装置では、スタンバイ用の電流指令値が固定的であることから、高い応答性を必要とする低速域に合わせてスタンバイ流量を設定していた。
しかし、このように低速域に合わせてスタンバイ流量を設定しているので、高速走行時にスタンバイ流量が必要以上に供給されることになり、その分、エネルギー損失が生じるという問題があった。
この発明の目的は、高速走行時に生じるスタンバイ流量の無駄を防止することのできるパワーステアリング装置を提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、パワーシリンダを制御するステアリングバルブと、このステアリングバルブの上流側に設けた可変オリフィスと、この可変オリフィスの開度を制御するソレノイドと、このソレノイドを駆動するソレノイド電流指令値ＳＩを制御するコントローラと、このコントローラに接続した操舵角センサおよび車速センサと、ポンプから供給される流量を、上記可変オリフィスの開度に応じてステアリングバルブに導く制御流量とタンクまたはポンプに環流させる戻り流量とに分配する流量制御弁とを備え、上記コントローラは、操舵角センサからの操舵角に応じた電流指令値と操舵角速度に応じた電流指令値と車速に応じた電流指令値とに基づいて、基本電流指令値を特定するとともに、この基本電流指令値にスタンバイ用電流指令値を加算して、この加算後の値をソレノイド電流指令値として出力するパワーステアリング装置において、上記コントローラは、車速に応じた電流指令値を係数とし、この係数は、低速域では最大値に設定し、中速域では車速が高くなるにつれて徐々に小さくした値に設定し、高速域ではゼロ以上の値でかつ徐々に小さくした値の最小値に設定するとともに、上記係数と上記スタンバイ用電流指令値とを乗算した値に、基本電流指令値を加算した値をソレノイド電流指令値として出力することを特徴とする。
【００２４】
第２の発明は、パワーシリンダを制御するステアリングバルブと、このステアリングバルブの上流側に設けた可変オリフィスと、この可変オリフィスの開度を制御するソレノイドと、このソレノイドを駆動するソレノイド電流指令値ＳＩを制御するコントローラと、このコントローラに接続した操舵トルクセンサおよび車速センサと、ポンプから供給される流量を、上記可変オリフィスの開度に応じてステアリングバルブに導く制御流量とタンクまたはポンプに環流させる戻り流量とに分配する流量制御弁とを備え、上記コントローラは、操舵トルクセンサの検出した操舵トルクに応じた電流指令値と、車速センサの検出した車速に応じた電流指令値とに基づいて、基本電流指令値を特定するとともに、この基本電流指令値にスタンバイ用電流指令値を加算して、この加算後の値をソレノイド電流指令値として出力するパワーステアリング装置において、上記コントローラは、車速に応じた電流指令値を係数とし、この係数を、低速域では最大値に設定し、中速域では車速が高くなるにつれて徐々に小さくした値に設定し、高速域ではゼロ以上の値でかつ徐々に小さくした値の最小値に設定するとともに、上記係数と上記スタンバイ用電流指令値とを乗算した値に、基本電流指令値を加算した値をソレノイド電流指令値として出力することを特徴とする。
【００２５】
第３の発明は、パワーシリンダを制御するステアリングバルブと、このステアリングバルブの上流側に設けた可変オリフィスと、この可変オリフィスの開度を制御するソレノイドと、このソレノイドを駆動するソレノイド電流指令値ＳＩを制御するコントローラと、このコントローラに接続した操舵角センサ、車速センサおよび回転数センサと、ポンプから供給される流量を、上記可変オリフィスの開度に応じてステアリングバルブに導く制御流量とタンクまたはポンプに環流させる戻り流量とに分配する流量制御弁とを備え、上記コントローラは、操舵角センサからの操舵角に応じた電流指令値と操舵角速度に応じた電流指令値と車速に応じた電流指令値とに基づいて、基本電流指令値を特定するとともに、この基本電流指令値にスタンバイ用電流指令値を加算して、この加算後の値をソレノイド電流指令値として出力するパワーステアリング装置において、上記コントローラは、回転数センサで検出したエンジンまたはポンプの回転数に応じた電流指令値を係数とし、この係数は、低速回転域では最大値に設定し、中速回転域では車速が高くなるにつれて徐々に小さくした値に設定し、高速回転域ではゼロ以上の値でかつ徐々に小さくした値の最小値に設定するとともに、上記係数と上記スタンバイ用電流指令値とを乗算した値に、基本電流指令値を加算した値をソレノイド電流指令値として出力することを特徴とする。
【００２６】
第４の発明は、パワーシリンダを制御するステアリングバルブと、このステアリングバルブの上流側に設けた可変オリフィスと、この可変オリフィスの開度を制御するソレノイドと、このソレノイドを駆動するソレノイド電流指令値ＳＩを制御するコントローラと、このコントローラに接続した操舵トルクセンサ、車速センサおよび回転数センサと、ポンプから供給される流量を、上記可変オリフィスの開度に応じてステアリングバルブに導く制御流量とタンクまたはポンプに環流させる戻り流量とに分配する流量制御弁とを備え、上記コントローラは、操舵トルクセンサの検出した操舵トルクに応じた電流指令値と、車速センサの検出した車速に応じた電流指令値とに基づいて、基本電流指令値を特定するとともに、この基本電流指令値にスタンバイ用電流指令値を加算して、この加算後の値をソレノイド電流指令値として出力するパワーステアリング装置において、上記コントローラは、回転数センサで検出したエンジンまたはポンプの回転数に応じた電流指令値を係数とし、この係数は、低速回転域では最大値に設定し、中速回転域では車速が高くなるにつれて徐々に小さくした値に設定し、高速回転域ではゼロ以上の値でかつ徐々に小さくした値の最小値に設定するとともに、上記係数と上記スタンバイ用電流指令値とを乗算した値に、基本電流指令値を加算した値をソレノイド電流指令値として出力することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、第１実施形態のコントローラＣの制御システムを示したものである。この第１実施形態は、図７に示した流量制御弁Ｖやパワーシリンダ８、そしてステアリングバルブ９等のコントローラＣ以外の構成について前記従来例と全く同じなので、以下では、コントローラＣの制御システムについてのみ説明する。
【００２８】
図示するように、コントローラＣは、操舵角センサ１４によって検出した操舵角に基づいて電流指令値Ｉ１を特定し、また、操舵角を微分して算出した操舵角速度に基づいて電流指令値Ｉ２を特定する。ただし、別に操舵角速度センサを設けて、この操舵角速度センサによって検出した操舵角速度に基づいて上記電流指令値Ｉ２を特定してもよい。
なお、上記操舵角と電流指令値Ｉ１とは、その操舵角と制御流量ＱＰとの関係がリニアな特性になる理論値に基づいて決めている。また、操舵角速度と電流指令値Ｉ２との関係も、操舵角速度と制御流量ＱＰとの関係がリニアな特性になる理論値に基づいて決めている。
【００２９】
また、コントローラＣは、車速センサ１５の検出値に基づいて、操舵角用の電流指令値Ｉ３と操舵角速度用の電流指令値Ｉ４とを出力するようにしている。上記電流指令値Ｉ３は、車速がゼロまたは極微速域にあるときにその値が小さくなり、一定の速度以上になると１を出力する。また、上記電流指令値Ｉ４は、車速がゼロまたは極微速域にあるときに１より大きな値を出力し、一定の速度以上になると１を出力する。これら電流指令値のうち、電流指令値Ｉ３を上記操舵角に基づく電流指令値Ｉ１に乗算し、電流指令値Ｉ４を上記操舵角速度に基づく電流指令値Ｉ２に乗算するようにしている。
【００３０】
上記のように車速に基づく電流指令値Ｉ３を乗算するのは、ステアリングホィールを切った状態で、車両が停止していたり極微速域にあったりする場合のエネルギー損失を防止するためである。例えば、車庫入れのときに、ステアリングホィールを切った状態でしばらくエンジンをかけて停止していることがある。このような場合でも、操舵角に応じた電流指令値Ｉ１がソレノイド電流指令値ＳＩとして出力されるため、その分、無駄な流量がステアリングバルブ９側に供給されることになる。このような場合のエネルギー損失を防止するために、車速が０または極微速域にあるときに、電流指令値Ｉ３を乗算し、操舵角に基づく電流指令値Ｉ１を小さくするようにしている。
ただし、上記のようにして電流指令値Ｉ３を小さくすると、ステアリングホィールを保舵した状態から切り始めるときの応答性が悪くなる。そこで、車速０または極微速域で大きな値を出力する電流指令値Ｉ４を、操舵角速度に基づく電流指令値Ｉ２に乗算し、応答性を確保するようにしている。
【００３１】
上記車速に基づく電流指令値Ｉ３，Ｉ４をそれぞれ乗算したら、その値（Ｉ１×Ｉ３）および（Ｉ２×Ｉ４）に遅れ制御をかける。この遅れ制御とは、入力する電流指令値が急激に減少した場合に、その減少率を緩やかにするものである。例えば、図２に示すように、ステアリングホィールを６０ｄｅｇ操舵した状態から中立位置に一旦戻し、その後、再び６０ｄｅｇに操舵する場合、操舵角および操舵角速度に基づく電流指令値Ｉ１、Ｉ２は、一旦０まで下がった後、再び復帰する。すなわち、電流指令値Ｉ１，Ｉ２は、破線で示すようなＶ字を描く。このような値Ｉ１、Ｉ２が、ソレノイド電流指令値ＳＩとしてそのまま出力されると、ステアリングバルブ９への供給流量が急激に変化するため、ドライバーに違和感を与えるという不都合があった。
【００３２】
そこで、このような不都合を解消するために、上記遅れ制御をかけるようにしている。具体的に説明すると、この遅れ制御では、入力値が急激に減少した場合に、その減少率を小さくして、実線で示すように電流指令値を緩やかに減少させる。このようにすれば、０ｄｅｇ付近で電流指令値が急激に変化することがないので、ドライバーに違和感を与えることもない。
【００３３】
上記遅れ制御をかけた後の各電流指令値には、車速に基づいて設定した電流指令値Ｉ５，Ｉ６を乗算する。これら電流指令値Ｉ５，Ｉ６は、低速域で１を出力し、最高速域では１以下の小数点の値を出力するようにしている。そのため、低速域では入力値をそのまま出力するが、高速になればなるほど出力値が小さくなる。つまり、低速域では応答性を高く保ち、高速域になると応答性を下げるようにしている。このように車速に応じて応答性を変化させるのは、一般に、高速走行中においては、それほど高い応答性を必要とせず、高い応答性を必要とするのは、ほとんどの場合低速域だからである。
【００３４】
上記乗算後の各電流指令値は、車速に基づいて設定した電流指令値Ｉ７，Ｉ８を限界値として出力される。すなわち、乗算後の値が、そのときの車速に応じた電流指令値Ｉ７，Ｉ８を超えている場合には、この超えた分をカットして、限界値内の電流指令値をそれぞれ出力させるようにしている。このように車速に基づく限界値を設定したのは、高速走行中に過剰なアシスト力が発揮されることを防止するためである。
なお、上記電流指令値Ｉ７，Ｉ８も、車速に応じて減少させるようにしているが、そのゲインは上記電流指令値Ｉ５，Ｉ６のゲインよりも小さく設定している。
【００３５】
次に、上記のように限界値内に抑えられた操舵角の電流指令値と操舵角速度の電流指令値との大小を比較して、大きな方の値を採用する。そして、この大きい方の電流指令値が、基本電流指令値Ｉｄとなる。
このようにして基本電流指令値Ｉｄを求めたら、この基本電流指令値Ｉｄにスタンバイ用の電流指令値Ｉｓを加算する。ただし、このスタンバイ用の電流指令値Ｉｓをそのまま加算するのではなく、スタンバイ用の電流指令値Ｉｓに、車速に基づいて設定した電流指令値Ｉ９を乗算した値を加算する。したがって、車速に基づいて設定した電流指令値Ｉ９は係数となる。
【００３６】
上記係数は、低速域では最大値である１に設定されるが、中速域では車速が高くなるにつれて徐々に小さくした値に設定される。そして、高速域になると最小値に設定される。したがって、この係数とスタンバイ用の電流指令値Ｉｓとを乗算した値は、低速域では結果的にはスタンバイ用電流指令値Ｉｓの値がそのまま出力され、中速域から高速域にかけて次第に小さくなる。そして、高速域では、最小値を保つことになる。ただし、高速域でも、係数と電流指令値Ｉｓとを乗算した値がゼロにならないように設定している。
【００３７】
上記した通り、係数とスタンバイ用電流指令値を乗算した値を、中速域から高速域にかけて小さくすれば、図５に示すように、中、高速域におけるスタンバイ流量を少なくすることができる。したがって、このスタンバイ流量を少なくした分だけ、エネルギーの無駄を防止することができる。なお、低速域におけるスタンバイ流量のことを低速側スタンバイ流量とし、高速域におけるスタンバイ流量のことを高速側スタンバイ流量とする。
【００３８】
上記のように基本電流指令値Ｉｄに係数とスタンバイ用電流指令値を乗算した値（Ｉｓ×Ｉ９）を加算したら、その加算後の値をソレノイド電流指令値ＳＩとして駆動装置１６（図７参照）に出力する。そして、この駆動装置１６が、ソレノイド電流指令値ＳＩに対応した励磁電流をソレノイドＳＯＬに出力することになる。
【００３９】
なお、この第１実施形態では、電流指令値Ｉ５，Ｉ６をゲインとして乗じた直後に、電流指令値Ｉ７，Ｉ８を限界値とするリミッターを個別に設定しているが、個別にリミッターを設定する代わりに、係数とスタンバイ用電流指令値を乗算した値を加算した後の値に、車速に応じた電流指令値を限界値とするリミッターを一律に設定してもよい。
また、この第１実施形態では、遅れ制御の後に、車速に基づく電流指令値Ｉ５，Ｉ６をゲインとして個別に乗じているが、個別にゲインを乗じる代わりに、大小判定後の値に、車速に基づく電流指令値をゲインとして一律に乗じてもよい。
さらに、係数とスタンバイ用電流指令値を乗算した値を加算した後の値に、車速に応じた電流指令値を限界値とするリミッターを一律に設定し、大小判定後の値に、車速に基づく電流指令値をゲインとして一律に乗じてもよい。
【００４０】
図３に示した第２実施形態は、上記第１実施形態において、操舵角系の電流指令値と操舵角速度系の電流指令値とを大小判定しているのに代えて、これら両電流指令値を加算したものである。その他の構成については第１実施形態と全く同じである。
上記のように操舵角に基づく電流指令値と操舵角速度に基づく電流指令値とを加算すれば、操舵角の特性と操舵角速度の特性との両方を考慮したソレノイド電流指令値ＳＩを得ることができる。
【００４１】
この第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、スタンバイ用の電流指令値Ｉｓに車速に基づく電流指令値Ｉ９を乗算した値を、基本電流指令値Ｉｄに加算しているので、中速域から高速域にかけて、スタンバイ流量が少なくなる。すなわち、車速の増加に伴って、図５に示す通り、低速側スタンバイ流量から高速側スタンバイ流量に切り換わる。したがって、中、高速域におけるスタンバイ流量の無駄を防止することができる。
【００４２】
なお、この第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、電流指令値Ｉ５，Ｉ６をゲインとして乗じた直後に、電流指令値Ｉ７，Ｉ８を限界値とするリミッターを個別に設定しているが、個別にリミッターを設定する代わりに、係数とスタンバイ用電流指令値を乗算した値を加算した後の値に、車速に応じた電流指令値を限界値とするリミッターを一律に設定してもよい。
また、個別にゲインを乗じる代わりに、車速に基づく電流指令値をゲインとして一律に乗じてもよい。
さらに、係数とスタンバイ用電流指令値を乗算した値を加算した後の値に、車速に応じた電流指令値を限界値とするリミッターを一律に設定し、車速に基づく電流指令値をゲインとして一律に乗じてもよい。
【００４３】
図４に示す第３実施形態は、基本電流指令値Ｉｄを算出するために、操舵トルクを利用したものである。すなわち、この第３実施形態では、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサをコントローラＣに接続して、この操舵トルクに応じた電流指令値Ｉｔと、車速に基づく電流指令値Ｉｖとに基づいて、コントローラＣが基本電流指令値Ｉｄを算出するようにしている。具体的には、操舵トルクに基づく電流指令値Ｉｔに、車速に基づく電流指令値Ｉｖとを乗算して基本電流指令値Ｉｄを算出する。そして、この基本電流指令値Ｉｄに、係数とスタンバイ用電流指令値を乗算した値を加算する。すなわち、この第３実施形態においても、スタンバイ用の電流指令値Ｉｓに係数を乗算している。
したがって、この第３実施形態においても他の実施形態と同様に、中速域から高速域になると、スタンバイ流量が少なくなる。したがって、中、高速域におけるスタンバイ流量の無駄を防止することができる。
【００４４】
なお、上記第１〜第２実施形態では、スタンバイ用の電流指令値Ｉｓに、車速に基づいて設定した電流指令値Ｉ９を乗算しているが、係数とスタンバイ用電流指令値を乗算した値を予めテーブル値としてコントローラＣに記憶させておいて、このテーブル値から車速に応じた電流指令値を上記基本電流指令値Ｉｄに加算するようにしてもよい。つまり、スタンバイ用の電流指令値Ｉｓを、車速に基づいて可変にできるようにすればよい。
【００４５】
また、上記第１〜第２実施形態では、スタンバイ用の電流指令値Ｉｓを車速に基づいて可変に制御しているが、車速に代えてエンジンの回転数に基づいてスタンバイ用の電流指令値Ｉｓを可変に制御するようにしてもよい。すなわち、図６に示す第４実施形態は、コントローラＣに、エンジンの回転数を検出する回転数センサを接続し、この回転センサによって検出したエンジンの回転数に対応する電流指令値Ｉ10を、スタンバイ用の電流指令値Ｉｓに乗算するようにしてもよい。したがって、エンジンの回転数に対応する電流指令値Ｉ10は係数となる。上記係数は、低速回転域において最大値１に設定されるが、中速回転域では回転数が増加するにつれ徐々に小さくなる値に設定される。そして、高速回転域になると、最小値に設定される。
【００４６】
上記エンジンの回転数というのは、一般的に高速走行中に高回転をしている。そこで、上記したように、エンジンの回転数が高いときに高速域にあると推定して、係数とスタンバイ用電流指令値を乗算した値を小さくするようにすれば、車速に基づいた場合と同様に、中速域から高速域におけるスタンバイ流量の無駄を防止することができる。
【００４７】
また、エンジンには、ポンプを連結しているので、このポンプの回転数はエンジンの回転数と比例している。そこで、ポンプの回転数を回転数センサによって検出し、このポンプの回転数に基づいて上記エンジンの場合と同様にスタンバイ用電流指令値Ｉｓを可変制御するようにしてもよい。
さらに、上記エンジンまたはポンプの回転数に応じたスタンバイ用の電流指令値Ｉｓを、予めテーブル値としてコントローラＣに記憶させておいて、このテーブル値から回転数に応じた電流指令値を上記基本電流指令値Ｉｄに加算するようにしてもよい。つまり、スタンバイ用の電流指令値Ｉｓを、エンジンまたはポンプの回転数に基づいて可変にするようにすればよい。
【００４８】
【発明の効果】
第１、第２の発明によれば、車速に応じた電流指令値である係数とスタンバイ用電流指令値とを乗算した値を出力するので、中、高速域における車速に応じた電流指令値である係数とスタンバイ用電流指令値とを乗算した値を小さくすれば、高速域におけるスタンバイ流量の無駄を防止することができる。
【００４９】
また、第３，第４の発明によれば、エンジンまたはポンプの回転数に応じた電流指令値である係数とスタンバイ用電流指令値とを乗算した値を出力するので、エンジンまたはポンプの高回転域におけるエンジンまたはポンプの回転数に応じた電流指令値である係数とスタンバイ用電流指令値とを乗算した値を小さくすれば、高速域におけるスタンバイ流量の無駄を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施例のコントローラＣの制御系を示す説明図である。
【図２】  遅れ制御の特性を示したグラフである。
【図３】  第２実施例のコントローラＣの制御系を示す説明図である。
【図４】  第３実施形態のコントローラＣの制御系を示す説明図である。
【図５】  スタンバイ流量Ｑと車速Ｖとの関係を示したグラフである。
【図６】  第４実施形態のコントローラＣの制御系を示す説明図である。
【図７】  従来の装置の全体図である。
【図８】  従来のコントローラＣの制御系を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｖ      流量制御弁
Ｐ      ポンプ
ＳＯＬ  ソレノイド
Ｔ      タンク
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
１４    操舵角センサ
１５    車速センサ
ＳＩ    ソレノイド電流指令値
Ｉｓ    スタンバイ用の電流指令値
Ｉ１    操舵角に応じた電流指令値
Ｉ２    操舵角速度に応じた電流指令値
Ｉｄ    基本電流指令値
Ｉ９    車速に基づいて設定した電流指令値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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