(57)【要約】【課題】  小型の油圧ポンプを使用しても操舵フィールを確保することが出来る自動車のパワーステアリング装置を提供する。【解決手段】  本発明は、電動モータ２０で油圧ポンプ２２を駆動する自動車のパワーステアリング装置１であって、電動モータの回転数（Ｑ１）を操舵速度θＨに応じて設定して制御する制御手段１６（Ｓ８）を有し、この制御手段は、操舵速度がしきい値Ｓ（Ｓ９）を超えた場合（Ｓ１０）、電動モータの回転数を所定の高回転数Ｍに決定（Ｓ１４）すると共に所定の時間Ｔ保持するように、電動モータを制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータで油圧ポンプを駆動する自動車のパワーステアリング装置であって、
上記電動モータの回転数を操舵速度に応じて設定して制御する制御手段を有し、
この制御手段は、操舵速度がしきい値を超えた場合、上記電動モータの回転数を所定の高回転数に設定すると共に所定の時間保持するように、上記電動モータを制御することを特徴とする自動車のパワーステアリング装置。
【請求項２】
上記制御手段は、上記所定の時間経過後、上記電動モータを上記所定の高回転数から所定の減速度で低下させるように上記電動モータを制御する請求項１記載の自動車のパワーステアリング装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記電動モータの回転数が上記所定の減速度で低下し上記操舵速度に応じて設定される上記電動モータの回転数とほぼ一致したとき、上記電動モータを操舵速度に応じて制御する請求項２記載の自動車のパワーステアリング装置。
【請求項４】
上記所定の高回転数は、一定値に設定されている請求項１乃至３のいずれか１項記載の自動車のパワーステアリング装置。
【請求項５】
上記所定の減速度は、一定値に設定されている請求項１乃至４のいずれか１項記載の自動車のパワーステアリング装置。
【請求項６】
上記所定の減速度は、中車速域では低車速域及び高車速域より小さい値となるように、車速に応じて設定される請求項１乃至４のいずれか１項記載の自動車のパワーステアリング装置。
【請求項７】
上記操舵速度のしきい値は、高車速域では低車速域及び中車速域より小さい値となるように、車速に応じて設定される請求項１乃至６のいずれか１項記載の自動車のパワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のパワーステアリング装置に係り、特に、電動モータで油圧ポンプを駆動する自動車のパワーステアリング装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来、省燃費化を図ると共に所望の操舵フィールを得られやすい自動車のステアリング装置として、油圧ポンプを、エンジン出力ではなく、必要な油圧の大きさに応じて電動モータで駆動するタイプのパワーステアリング装置が採用されることがある。
【０００３】
なお、操舵速度に応じて電動モータを制御するものとしては、特許文献１に、電動モータで直接アシスト力を発生させる電動パワーステアリングが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７８０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらのパワーステアリング装置において、さらに車両の軽量化及びコスト低減を図るために、容量の比較的小さい小型の油圧ポンプを採用することが考えられる。しかし、そのような小型の油圧ポンプでは、例えば、図９中の操舵速度の線図に示すように、比較的短時間に操舵速度が連続して変化するような、例えば、運転者がハンドルを左右に何度も切り返すようなワインディング走行で操舵フィールが悪化することがある。即ち、最初の操舵時には、油圧ポンプの吐出流量が適量となるが、次の操舵に入る時、即ち、電動モータの回転数が減少から増加に転じる反転時に、油圧ポンプの容量に大きな余裕がないと、油圧ポンプの流量が電動モータの回転数の上下動に追従出来ず、流量が足りずに操舵フィールが悪化することがある。
【０００６】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、小型の油圧ポンプを使用しても操舵フィールを確保することが出来る自動車のパワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために本発明は、電動モータで油圧ポンプを駆動する自動車のパワーステアリング装置であって、電動モータの回転数を操舵速度に応じて設定して制御する制御手段を有し、この制御手段は、操舵速度がしきい値を超えた場合、電動モータの回転数を所定の高回転数に設定すると共に所定の時間保持するように、電動モータを制御することを特徴としている。
このように構成された本発明においては、この制御手段は、操舵速度がしきい値を超えた場合、電動モータの回転数を所定の高回転数に設定すると共に所定の時間保持するように、電動モータを制御するので、油圧ポンプからの吐出流量が足りなくなるであろう連続操舵時に必要な吐出流量を確保することが出来る。その結果、小型の油圧ポンプを使用しても操舵フィールを確保することが出来る。
【０００８】
また、本発明は、好ましくは、制御手段は、所定の時間経過後、電動モータを所定の高回転数から所定の減速度で低下させるように電動モータを制御する。
このように構成された本発明においては、制御手段は、所定の時間経過後、電動モータを所定の高回転数から所定の減速度で低下させるように電動モータを制御するので、油圧ポンプからの吐出流量が足りなくなるであろう連続操舵時に必要な吐出流量をより確実に確保することが出来ると共に運転者が操舵フィールに違和感を感じないようなアシスト力の変化を得ることが出来る。
【０００９】
また、本発明は、好ましくは、制御手段は、電動モータの回転数が所定の減速度で低下し操舵速度に応じて設定される電動モータの回転数とほぼ一致したとき、電動モータを操舵速度に応じて制御する。
このように構成された本発明においては、制御手段は、電動モータの回転数が所定の減速度で低下し操舵速度に応じて設定される電動モータの回転数とほぼ一致したとき、電動モータを操舵速度に応じて制御するので、運転者が操舵フィールに違和感を感じないように、操舵速度に応じたモータ回転数の制御に移行することが出来る。
【００１０】
また、本発明は、好ましくは、所定の高回転数は、一定値に設定されている。
このように構成された本発明においては、簡単な制御で必要な吐出流量を確保することが出来る。
【００１１】
また、本発明は、好ましくは、所定の減速度は、一定値に設定されている。
このように構成された本発明においては、簡単な制御で必要な吐出流量を確保することが出来る。
【００１２】
また、本発明は、好ましくは、所定の減速度は、中車速域では低車速域及び高車速域より小さい値となるように、車速に応じて設定される。
このように構成された本発明においては、所定の減速度は、中車速域では低車速域及び高車速域より小さい値となるように、車速に応じて設定されるので、例えば、ワインディング走行など、左右に連続操舵する状況が低車速域及び高車速域より多いと考えられる中車速域において、電動モータが所定の高回転数から低下する割合が少なくなり、左右に連続操舵する状況が続いても、油圧ポンプの吐出流量を確保することが出来る。
【００１３】
また、本発明は、好ましくは、操舵速度のしきい値は、高車速域では低車速域及び中車速域より小さい値となるように、車速に応じて設定される。
このように構成された本発明においては、操舵速度のしきい値は、高車速域では低車速域及び中車速域より小さい値となるようにしているので、高車速域では、操舵速度が低くても、電動モータの回転数を所定の高回転数に高めることが出来る。従って、例えば、高車速域においては、通常、アシスト力がなくても操舵力が軽くなるので、低車速域に比べて油圧ポンプの吐出流量を小さくするが、このような場合でも、油圧ポンプの吐出流量を予め早期に必要な量まで高めるようにして、その後の連続操舵において油圧ポンプの吐出流量を確実に確保することが出来る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、小型の油圧ポンプを使用しても操舵フィールを確保することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
先ず、図１により、本実施形態による自動車のパワーステアリング装置の基本構成を説明する。図１は、本発明の実施形態による自動車のパワーステアリング装置を示す図である。
図１に示すように、自動車のパワーステアリング装置１は、ハンドル（ステアリングホイール）２を備え、このハンドル２には、ステアリングシャフト４が上端に連結されており、ハンドル２を操作する操舵力がスタアリングシャフト４に伝達されるようになっている。このステアリングシャフト４の下端には、ステアリングギヤボックス６が設けられている。このステアリングギヤボックス６には、ラック（図示せず）及びピニオン（図示せず）が内蔵され、そのラックの両側にはタイロッド８が連結されており、これらの各タイロッド８には車輪（図示せず）が取り付けられる。
【００１６】
ステアリングシャフト４の下端部には、そのステアリングギアボックス内のラックにアシスト力を付与する作動装置１０が設けられている。また、ステアリングシャフト４には、ステアリングシャフト４の舵角を検出する操舵角センサ１２が設けられている。
これらの操舵角センサ１２は制御ユニット１６に接続され、この制御ユニット１６には、操舵角センサ１２で検出された操舵角の出力値が入力される。さらに、この制御ユニット１６には、車速センサ１８で検出された車速の出力値が入力される。
【００１７】
この制御ユニット１６は、電動モータ２０に接続され、電動モータ２０を制御する。この電動モータ２０は、ギア（図示せず）を介して油圧ポンプ２２に連結されており、電動モータ２０の回転数に比例した回転数で油圧ポンプ２２を作動させる。この油圧ポンプにより吐出されたオイルは、作動装置１０に送られ、その油圧によって作動装置１０が作動し、ステアリング装置にアシスト力を付与するようになっている。
また、この制御ユニット１６は、車速等に基づき、油圧ポンプ２２から吐出されるオイルの流量に対応する電動モータ２０の回転数を決定し、その回転数に応じた電流を電動モータ２０に供給する。
【００１８】
次に、図２乃至図８により、この制御ユニット１６により実行される制御フローを説明する。図２は、本実施形態による制御フローを示すフローチャートであり、図３は、図２の制御フローのステップＳ３における車速Ｖとモータ回転数Ｑ１との関係を規定する制御マップであり、図４は、図２の制御フローのステップＳ４における操舵速度θＨとモータ回転数補正量Ｋ１との関係を規定する制御マップであり、図５は、図２の制御フローのステップＳ９における車速Ｖとしきい値Ｓとの関係を規定する制御マップであり、図６は、図２の制御フローのステップＳ１１における車速Ｖと最大モータ回転数Ｍとの関係を規定する制御マップであり、図７は、図２の制御フローのステップＳ１２における車速Ｖと最大モータ回転数Ｍの保持時間Ｔとの関係を規定する制御マップであり、図８は、図２の制御フローのステップＳ１３における車速Ｖとモータ回転数の減速度Ｇとの関係を規定する制御マップである。
【００１９】
図２に示すように、この制御フローにおいては、先ず、Ｓ１において、各センサ値を入力する。具体的には、操舵角センサ１２から操舵角Ｈの値を入力し、車速センサ１８から車速Ｖの値を入力する。次に、Ｓ２に進み、Ｓ１で入力した操舵角Ｈの値から操舵速度θＨの値を算出する。
次に、Ｓ３に進み、Ｓ１で入力された車速Ｖに応じて電動モータ２０の回転数（モータ回転数）Ｑ０を決定する。具体的には、図３に示すように、車速Ｖとモータ回転数Ｑ０との関係を規定する制御マップにより決定する。この制御マップでは、車速Ｖが大きい程モータ回転数Ｑ０が小さくなるように設定している。
【００２０】
次に、Ｓ４に進み、Ｓ２で算出された操舵速度θＨに応じてモータ回転数補正量Ｋ１を決定する。具体的には、図４に示すように、操舵速度θＨとモータ回転数補正量Ｋ１との関係を規定する補正マップにより決定する。この補正マップでは、操舵速度θＨが大きいほどモータ回転数補正量Ｋ１が大きくなり、その値を１以上として、モータ回転数Ｑ０を増加補正するように設定している。また、この補正マップでは、車速Ｖが大きい程モータ回転数補正量Ｋ１が小さくなるように、ａ及びｂで示す２つのラインの間に車速Ｖに応じた複数のラインが存在する。
【００２１】
次に、Ｓ５に進み、Ｓ３で決定したモータ回転数Ｑ０と、Ｓ４で決定したモータ回転数補正量Ｋ１とを掛け合わせて、モータ回転数Ｑ１を決定する。このモータ回転数Ｑ１は、操舵速度θＨに応じた回転数となるように電動モータ２０を制御する基本制御を行うときに用いられる。
次に、Ｓ６に進み、フラグが１か否かを判定する。フラグが１である場合には、後述するＳ１１に進み、フラグが０である場合には、Ｓ７に進む。
【００２２】
Ｓ７では、車速Ｖが設定車速域（Ｖ０〜Ｖ１）内であるか否かを判定する。この設定車速域は、運転者がハンドル２を左右に切り返すような連続操舵をする場合、油圧ポンプ２２の吐出流量不足によりハンドル２が重くなり操安性に悪影響を与えると想定される速度域であり、本実施形態では、２０ｋｍ／ｈ（＝Ｖ０）乃至１００ｋｍ／ｈ（＝Ｖ１）をその車速域と設定している。ここで、車速Ｖが１００ｋｍ／ｈ以上である場合にも、連続操舵により油圧ポンプ２２の吐出流量不足が生じることがある。しかし、車速Ｖが１００ｋｍ／ｈ以上では、ハンドル２が重くなることより、ハンドル２が軽くなりすぎることの方が操安性に悪影響を与えることがある。また、車速Ｖが２０ｋｍ／ｈ以下では、急操舵を行う状況が少ない。そこで、本実施形態では、設定車速域を上述のように設定している。
このＳ７において、車速Ｖが所定の車速域内でないと判定された場合には、Ｓ８に進み、このＳ８において、Ｓ４で決定されたモータ回転数Ｑ１となるように電動モータ２０が制御される基本制御を行い、電動モータ２０が、操舵速度θＨに応じた回転数で制御される。
【００２３】
Ｓ７で、車速Ｖが設定車速域内であると判定された場合には、Ｓ９に進み、車速Ｖに応じて操舵速度θＨのしきい値Ｓを決定する。具体的には、図５に示すように、車速Ｖとしきい値Ｓとの関係を規定する制御マップにより決定する。
ここで、しきい値Ｓについて説明する。例えば、上述したように、左右に連続操舵をしているような状況では、その最初の操舵における操舵速度が大きいと、電動モータの回転数が減少から増加に転じる次の操舵開始時に、油圧ポンプ２２の吐出流量が不足して操安性に悪影響を与える場合がある。そこで、しきい値Ｓとして、そのしきい値Ｓ以下であれば、その次の操舵時に、油圧ポンプ２２の吐出流量が不足しないような値に設定している。
【００２４】
図５に示すように、しきい値Ｓは、低車速域から中車速域、中車速域から高車速域にかけて小さくなるように設定している。ここで、高車速域では低車速域に比べ、油圧ポンプ２２の吐出流量がもともと小さい。そこで、高車速域でしきい値Ｓが小さい値となるように設定することにより、操舵速度θＨが低くても、後述する特別制御（Ｓ１１〜Ｓ１４）に移行し、予め早期にモータ回転数を高めて、その後の連続操舵時に油圧ポンプ２２の吐出流量を確実に確保するようにしている。
【００２５】
次に、Ｓ１０に進み、操舵速度θＨが、Ｓ９で決定されたしきい値Ｓより大きいか否かを判定する。このＳ１０において、操舵速度θＨがしきい値Ｓより大きくないと判定された場合には、Ｓ８に進み、上述したようにモータ回転数Ｑ１となるように電動モータ２０が制御される基本制御が行われる。
Ｓ１０において、操舵速度θＨがしきい値Ｓより大きいと判定された場合には、基本制御より高い回転数（Ｑ２）となるように電動モータ２０を制御する特別制御を行うための一連のステップＳ１１乃至Ｓ１５に進む。この特別制御は、先ず、保持時間Ｔ（Ｓ１２）の間、電動モータ２０を最大モータ回転数Ｍ（Ｓ１１）で回転させ、その後、減速度Ｇ（Ｓ１３）に従って電動モータ２０の回転数を徐々に下げるようにするものである。
【００２６】
この特別制御では、先ず、Ｓ１１において、最大モータ回転数Ｍを決定する。この最大モータ回転数Ｍは、特別制御におけるモータ回転数Ｑ２（Ｓ１４参照）を決定するパラメータの一つである。
具体的には、図６に示すように、車速Ｖと最大モータ回転数Ｍとの関係を規定する制御マップにより決定する。この制御マップでは、車速Ｖが大きい程最大モータ回転数Ｍが小さくなるように設定している。
なお、このＳ１１において、図６に示す制御マップを用いず、最大モータ回転数Ｍを一定値としても良い。この場合、例えば、その一定値を電動モータ２０の能力の最大回転数付近とすれば、油圧ポンプ２２の吐出流量不足によるアシスト不足を確実に解消するようにすることが出来る。
【００２７】
次に、Ｓ１２に進み、最大モータ回転数Ｍの保持時間Ｔを決定する。この保持時間Ｔは、特別制御におけるモータ回転数Ｑ２（Ｓ１４参照）を決定するパラメータの一つである。
具体的には、図７に示すように、車速Ｖと保持時間Ｔとの関係を規定する制御マップにより決定する。この制御マップでは、車速Ｖが大きい程保持時間Ｔが小さくなるように設定している。
なお、このＳ１２において、図７に示す制御マップを用いず、保持時間Ｔを一定値としても良い。
【００２８】
次に、Ｓ１３に進み、モータ回転数の減速度Ｇを決定する。この減速度Ｇは、特別制御におけるモータ回転数Ｑ２（Ｓ１４参照）を決定するパラメータの一つであり、最大モータ回転数Ｍからモータ回転数を徐々に低下させるときの単位時間当たりの低下させるモータ回転数である。
具体的には、図８に示すように、車速Ｖと減速度Ｇとの関係を規定する制御マップにより決定する。この制御マップでは、減速度Ｇが、低車速域から中車速域にかけて小さくなり、さらに、中車速域から高車速域にかけて大きくなるように設定している。
ここで、中車速域では、左右に連続操舵し且つ大きな操舵速度θＨで操舵する状況が他の車速域より比較的多いと考えられるので、中車速域の減速度Ｇが、低車速域及び高車速域の減速度Ｇより小さくなるように設定している。このように設定することにより、中車速域では、モータ回転数Ｑ２（Ｓ１４）の低下割合が少なくなり、電動モータが所定の高回転数から低下する割合が少なくなり、左右に連続操舵する状況が続いても、油圧ポンプ２２の吐出流量を確保することが出来る。
なお、このＳ１３において、図８に示す制御マップを用いず、減速度Ｇを一定値としても良い。
【００２９】
次に、Ｓ１４に進み、モータ回転数Ｑ２を決定する。具体的には、特別制御を開始してからの経過時間と、Ｓ１１乃至Ｓ１３の各パラメータＭ、Ｔ、Ｇにより、モータ回転数Ｑ２を決定する。例えば、特別制御の開始直後は、モータ回転数Ｑ２は、最大モータ回転数Ｍとされる。
次に、Ｓ１５に進み、Ｓ１４で決定したモータ回転数Ｑ２が、Ｓ５で決定したモータ回転数Ｑ１とほぼ一致するか否かを判定する。モータ回転数Ｑ２がモータ回転数Ｑ１とほぼ一致しない場合には、Ｓ１６に進み、フラグＦ＝１を立て、次に、Ｓ８に進み、Ｓ１４で決定されたモータ回転数Ｑ２となるように電動モータ２０が制御される特別制御を行う。
【００３０】
ここで、Ｓ１６においてフラグＦ＝１が立てられた場合、次に、制御フローがスタートすると、Ｓ６において、Ｆ＝１であると判定され、この特別制御が続けて行われる。この場合、例えば、特別制御を開始してからの経過時間がＳ１２（図７）の保持時間Ｔを超えていれば、Ｓ１４において、その超えた時間とＳ１３（図８）の減速度Ｇとにより、最大モータ回転数Ｍからのモータ回転数の低下量を算出し、モータ回転数Ｑ２を決定する。
【００３１】
この特別制御は、Ｓ１５において、特別制御によるモータ回転数Ｑ２が、基本制御によるモータ回転数Ｑ１とほぼ一致するまで行われる。Ｓ１５において、モータ回転数Ｑ２がモータ回転数Ｑ１とほぼ一致すると、Ｓ１７に進み、フラグＦ＝０を立て、特別制御を終了すると共に基本制御に移行する。この場合、次に、Ｓ８に進み、Ｓ５で決定されたモータ回転数Ｑ１となるように電動モータ２０が制御される基本制御を行う。
【００３２】
次に、図９により、本実施形態の作用効果を説明する。図９は、図２に示す制御フローの実行による制御結果の一例を従来技術による制御結果と比較して示す線図である。
図９に示すように、比較的大きな操舵速度の操舵が連続して３回行われる場合、従来技術では、その操舵速度θＨのそれぞれの大きさに応じて、ポンプ回転数（電動モータの回転数）が変化する。この場合、上述したように、比較的小型の油圧ポンプを使用すると、操舵速度θＨがしきい値を超えた２回目の操舵の次の３回目の操舵時に、油圧ポンプの吐出流量が不足して、操舵フィールを悪化させる原因となる。
一方、本発明の実施形態による制御によれば、１回目の操舵では、しきい値Ｓ（Ｓ９）を超えないので基本制御が行われ（Ｓ５、Ｓ８）、２回目の操舵では、その操舵速度θＨがしきい値Ｓ（Ｓ９）を超えているので特別制御に移行する。
【００３３】
この特別制御では、先ず、油圧ポンプ２２は、保持時間Ｔ（Ｓ１２、図７）の間、最大ポンプ回転数（最大モータ回転数Ｍ（Ｓ１１、図６）に比例）で回転するように制御され、その保持時間Ｔの経過後、その最大ポンプ回転数から所定の減速度（モータ減速度Ｇ（Ｓ１３、図８）に比例）で低下する。このように、従来技術より高い回転数で油圧ポンプ２２（電動モータ２０）を回転させるので、油圧ポンプ２２の吐出流量が不足することなく、その結果、操舵フィールを悪化させることもない。
その後、図中Ａ点で、基本制御によるポンプ回転数（モータ回転数Ｑ１に比例）と特別制御によるポンプ回転数（モータ回転数Ｑ２に比例）とがほぼ一致して、特別制御から基本制御に移行する。
【００３４】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、油圧ポンプ２２からの吐出流量が足りなくなるであろう連続操舵時に、電動モータ２０の回転数を、基本制御による回転数よりも高くなるように制御して、必要な吐出流量を確保することが出来、その結果、操舵フィーリングの悪化を防止することが出来る。また、従来より小型の油圧ポンプを使用することが出来る。
【００３５】
なお、上述した実施形態において、モータ回転数Ｑ１及びＱ２を、車速Ｖと共にエンジン回転数ｒにも応じるように制御しても良い。また、ステアリングシャフト４に作用している操舵力（操舵トルク）を検出するトルクセンサをステアリングシャフト４に設け、このトルクセンサからの信号を元に操舵速度θＨを算出するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態による自動車のパワーステアリング装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態による制御フローを示すフローチャートである。
【図３】図２の制御フローのステップＳ３における車速Ｖとモータ回転数Ｑ１との関係を規定する制御マップである。
【図４】図２の制御フローのステップＳ４における操舵速度θＨとモータ回転数補正量Ｋ１との関係を規定する制御マップである。
【図５】図２の制御フローのステップＳ９における車速Ｖとしきい値Ｓとの関係を規定する制御マップである。
【図６】図２の制御フローのステップＳ１１における車速Ｖと最大モータ回転数Ｍとの関係を規定する制御マップである。
【図７】図２の制御フローのステップＳ１２における車速Ｖと最大モータ回転数Ｍの保持時間Ｔとの関係を規定する制御マップである。
【図８】図２の制御フローのステップＳ１３における車速Ｖとモータ回転数の減速度Ｇとの関係を規定する制御マップである。
【図９】図２の制御フローの実行による制御結果の一例を従来技術と比較して示す線図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ステアリング装置
１０  作動装置
１２  操舵角センサ
１６  制御ユニット
２０  電動モータ
２２  油圧ポンプ
【図１】
2006036135.tif 000003
【図２】
2006036135.tif 000004
【図３】
2006036135.tif 000005
【図４】
2006036135.tif 000006
【図５】
2006036135.tif 000007
【図６】
2006036135.tif 000008
【図７】
2006036135.tif 000009
【図８】
2006036135.tif 000010
【図９】
2006036135.tif 000011