(57)【要約】【課題】油圧アクチュエータに付与される油圧と目標アシスト力に応じる油圧とにずれが生じにくい油圧式パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】油圧式パワーステアリング装置は、油圧アクチュエータ２１に作動油を供給する電動ポンプ２５、油圧アクチュエータ２１に対する作動油の給排量を制御する流量制御弁４０、流量制御弁４０から油圧アクチュエータ２１に流れる作動油の油圧を検出する油圧検出手段の一例としての油圧センサ３６、および、制御部５０を有する。また、油圧式パワーステアリング装置は、車両の運転状態を検出する状態検出手段の一例としてのトルクセンサ１４、操舵角センサ１５、および、車速センサ３を有する。制御部５０は、油圧センサ３６により検出された油圧と目標アシスト力に応じる油圧とに基づいて、流量制御弁４０の開度、および、電動ポンプ２５の作動油の供給量の少なくとも一方をフィードバック制御する。【選択図】図１
2015209000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング操作を油圧アクチュエータによりアシストする油圧式パワーステアリング装置であって、
前記油圧アクチュエータに作動油を供給する電動ポンプと、
前記油圧アクチュエータに対する作動油の給排量を制御する流量制御弁と、
前記流量制御弁から前記油圧アクチュエータに流れる作動油の油圧を検出する油圧検出手段と、
車両の運転状態を検出する状態検出手段と、
前記状態検出手段の検出結果に基づいて目標アシスト力を算出し、前記目標アシスト力に応じて前記流量制御弁を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記油圧検出手段により検出された油圧と前記目標アシスト力に応じる油圧とに基づいて、前記流量制御弁の開度、および、前記電動ポンプの作動油の供給量の少なくとも一方をフィードバック制御する
油圧式パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記油圧検出手段は、前記流量制御弁と前記油圧アクチュエータとを接続する油路に設けられた油圧センサである
請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記フィードバック制御としてスライディングモード制御を実行する
請求項１または２に記載の油圧式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、ステアリング操作を油圧アクチュエータによりアシストする油圧式パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の油圧式パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトに油圧によりアシスト力を付与する油圧アクチュエータ、および、この油圧アクチュエータに接続されている油路に流れる作動油の流量を制御する流量制御弁を有する。また、この油圧式パワーステアリング装置は、流量制御弁に接続されている吐出路に流れる作動油の流量を制御する電動ポンプを有する。
【０００３】
この油圧式パワーステアリング装置の制御部は、一例として、ステアリングシャフトの操舵トルク、および、車速に基づきステアリングシャフトに付与する目標アシスト力、すなわち、油圧アクチュエータに付与する油圧を算出する。制御部は、目標アシスト力に応じる流量制御弁の目標開度、および、電動ポンプのモータの目標回転角速度を算出する。制御部は、流量制御弁の実開度と目標開度とに基づいて流量制御弁の開度をフィードバック制御する。また、制御部は、電動ポンプのモータの実回転角速度と目標回転角速度とに基づいて電動ポンプの動作をフィードバック制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８６７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電動ポンプ、流量制御弁、および、油圧アクチュエータ等の各機器は、同じ機器同士であっても特性に差が存在する。また、油圧アクチュエータに供給される作動油も温度等の条件により特性に差が存在する。このため、流量制御弁および電動ポンプの動作をフィードバック制御していても、このような機器の特性の差、および、作動油の特性の差により油圧アクチュエータに目標アシスト力に応じる油圧が付与されないおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、油圧アクチュエータに付与される油圧と目標アシスト力に応じる油圧とにずれが生じにくい油圧式パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成し得る油圧式パワーステアリング装置は、ステアリング操作を油圧アクチュエータによりアシストする油圧式パワーステアリング装置であって、前記油圧アクチュエータに作動油を供給する電動ポンプと、前記油圧アクチュエータに対する作動油の給排量を制御する流量制御弁と、前記流量制御弁から前記油圧アクチュエータに流れる作動油の油圧を検出する油圧検出手段と、車両の運転状態を検出する状態検出手段と、前記状態検出手段の検出結果に基づいて目標アシスト力を算出し、前記目標アシスト力に応じて前記流量制御弁を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記油圧検出手段により検出された油圧と前記目標アシスト力に応じる油圧とに基づいて、前記流量制御弁の開度、および、前記電動ポンプの作動油の供給量の少なくとも一方をフィードバック制御する。
【０００８】
本油圧式パワーステアリング装置によれば、制御部は、油圧検出手段により検出された油圧と目標アシスト力に応じる油圧とに基づいて、流量制御弁の開度および電動ポンプの作動油の供給量の少なくとも一方をフィードバック制御するため、油圧アクチュエータに付与される実際の油圧と目標アシスト力に応じる油圧とにずれが生じにくい。
【０００９】
上記の油圧式パワーステアリング装置において、前記油圧検出手段は、前記流量制御弁と前記油圧アクチュエータとを接続する油路に設けられた油圧センサであることが好ましい。
【００１０】
上記の油圧式パワーステアリング装置において、前記制御部は、フィードバック制御としてスライディングモード制御を実行することが好ましい。
本油圧式パワーステアリング装置によれば、例えば、フィードバック制御としてＰＩＤ制御を実行する場合と比較して作動油の特性の差等の外乱の影響を小さくすることができる、すなわち、ロバスト性を確保することができる。このため、油圧アクチュエータに付与される油圧と目標アシスト力に応じる油圧とにずれがより生じにくい。
【発明の効果】
【００１１】
本油圧式パワーステアリング装置によれば、油圧アクチュエータに付与される油圧と目標アシスト力に応じる油圧とにずれが生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の油圧式パワーステアリング装置の全体構成を示す模式図。
【図２】実施形態の油圧式パワーステアリング装置の制御構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を参照して、油圧式パワーステアリング装置の構成について説明する。
油圧式パワーステアリング装置は、運転者によるステアリングホイール１の操作を転舵輪２に伝達する操舵装置１０、ステアリングホイール１の操作に必要な力を補助するアシスト力を発生するアシスト装置２０、および、アシスト装置２０を制御する制御部５０を有する。
【００１４】
操舵装置１０は、ステアリングホイール１とともに回転するステアリングシャフト１１、ステアリングシャフト１１の回転運動を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構１２、および、ラックアンドピニオン機構１２と転舵輪２とを接続するタイロッド１３を有する。ステアリングシャフト１１には、同シャフト１１に作用する操舵トルクを検出するトルクセンサ１４、および、同シャフト１１の操舵角度を検出する操舵角センサ１５が配置されている。また、転舵輪２の近傍に、転舵輪２の回転速度に基づいて車速を検出する車速センサ３が配置されている。なお、トルクセンサ１４、操舵角センサ１５、および、車速センサ３は、「状態検出手段」の一例に相当する。
【００１５】
トルクセンサ１４は、ステアリングシャフト１１に作用する操舵トルクに応じた信号を制御部５０に出力する。操舵角センサ１５は、ステアリングシャフト１１の操舵角度に応じた信号を制御部５０に出力する。また、車速センサ３は、転舵輪２の回転速度に応じた信号を制御部５０に出力する。
【００１６】
アシスト装置２０は、油圧アクチュエータの一例としての油圧シリンダ２１、貯留タンク２６から作動油を吸入する電動ポンプ２５、および、油圧シリンダ２１に対する作動油の給排量を制御する流量制御弁４０を有する。
【００１７】
油圧シリンダ２１は、ラックアンドピニオン機構１２の作動にともないその軸方向に変位する転舵シャフト２２、および、転舵シャフト２２を往復動可能に支持しているハウジング２３を有する。ハウジング２３の内部の空間は、転舵シャフト２２に形成されたピストン２４により一対の油圧室、すなわち、第１油圧室２１Ａと第２油圧室２１Ｂとに区画されている。
【００１８】
電動ポンプ２５は、駆動回路２５Ａに電力が供給されることにより一方向にのみ回転する３相コイルのブラシレスモータ（図示略）を内蔵している。また、同ブラシレスモータの出力軸には、羽根車が連結されており、ブラシレスモータの出力軸が回転することにより、貯留タンク２６内の作動油を吸い上げ、流量制御弁４０に向けて吐出する。
【００１９】
流量制御弁４０は、油圧シリンダ２１に対する作動油の給排状態を、第１油圧室２１Ａに作動油を供給する一方、第２油圧室２１Ｂからは作動油を排出する第１の状態と、第２油圧室２１Ｂに作動油を供給する一方、第１油圧室２１Ａからは作動油を排出する第２の状態と、第１油圧室２１Ａおよび第２油圧室２１Ｂのいずれの油圧室にも作動油を供給しない中立状態とに切り替える。
【００２０】
流量制御弁４０は、作動油の給排状態を第１の状態とするときには、第１油圧室２１Ａに供給される作動油の量を、また作動油の給排状態を第２の状態とするときには第２油圧室２１Ｂに供給される作動油の量をそれぞれ調節することにより、油圧シリンダ２１が発生するアシスト力を制御する。なお、流量制御弁４０は、作動油の給排状態を中立状態とするときには、第１油圧室２１Ａおよび第２油圧室２１Ｂから作動油を排出する。
【００２１】
また、上述した流量制御弁４０、油圧シリンダ２１、貯留タンク２６、および、電動ポンプ２５は複数の流路により接続されている。貯留タンク２６と電動ポンプ２５とは吸入路３１により接続され、電動ポンプ２５と流量制御弁４０とは吐出路３２により接続されている。流量制御弁４０は、油圧シリンダ２１の第１油圧室２１Ａとは第１油路３３により接続され、同油圧シリンダ２１の第２油圧室２１Ｂとは第２油路３４により接続されている。さらに、流量制御弁４０と貯留タンク２６とは排出路３５により接続されている。また、第１油路３３および第２油路３４には、油圧シリンダ２１に供給される作動油の油圧を検出する油圧検出手段の一例としての油圧センサ３６が配置されている。
【００２２】
流量制御弁４０は、油圧シリンダ２１に対する作動油の給排状態を第１の状態とするときには、第１油路３３を吐出路３２に接続するとともに、第２油路３４を排出路３５に接続する。そして、第１油路３３と吐出路３２との連通面積を調節して第１油路３３から油圧シリンダ２１の第１油圧室２１Ａに供給される作動油の量を制御する。
【００２３】
一方、流量制御弁４０は、油圧シリンダ２１に対する作動油の給排状態を第２の状態とするときには、第１油路３３を排出路３５に接続するとともに、第２油路３４を吐出路３２に接続する。そして、第２油路３４と吐出路３２との連通面積を調節して第２油路３４から油圧シリンダ２１の第２油圧室２１Ｂに供給される作動油の量を制御する。
【００２４】
図２を参照して、油圧式パワーステアリング装置の制御構成について説明する。
制御部５０は、ステアリングシャフト１１に付与する目標アシスト力ＡＳを算出する目標アシスト力算出部５１を有する。
【００２５】
目標アシスト力算出部５１は、トルクセンサ１４の出力信号に基づきステアリングシャフト１１の操舵トルクを算出する。目標アシスト力算出部５１は、車速センサ３の出力信号に基づき車速を算出する。目標アシスト力算出部５１は、操舵角センサ１５の出力信号に基づきステアリングシャフト１１の操舵角を算出する。目標アシスト力算出部５１は、算出した操舵トルク、車速、および、操舵角に基づきステアリングシャフト１１に付与する目標アシスト力ＡＳを算出する。目標アシスト力算出部５１は、一例として、算出した操舵トルクの値が小さいほど目標アシスト力ＡＳとして大きい値を算出する。目標アシスト力算出部５１は、一例として、算出した車速が低いほど目標アシスト力ＡＳとして大きな値を算出する。目標アシスト力算出部５１は、一例として、算出した操舵角が小さいほど目標アシスト力ＡＳとして大きな値を算出する。
【００２６】
また、制御部５０は、目標アシスト力ＡＳに基づき電動ポンプ２５のブラシレスモータの目標回転角速度ωｍを算出する回転角速度算出部５２、および、目標アシスト力ＡＳに基づき流量制御弁４０の目標開度θｖを算出する弁開度算出部５３を有する。
【００２７】
回転角速度算出部５２は、一例として、目標アシスト力ＡＳが大きいほど目標回転角速度ωｍとして大きな値を算出する。弁開度算出部５３は、一例として、目標アシスト力ＡＳが大きいほど、目標開度θｖとして大きな値を算出する。
【００２８】
また、制御部５０は、目標回転角速度ωｍに基づき電動ポンプ２５の駆動回路２５Ａに出力する電流指令値Ｉｐを算出する一方、目標開度θｖに基づき流量制御弁４０に出力する電流指令値Ｉｖを算出する電流指令値算出部５４を有する。電流指令値算出部５４は、一例として、目標回転角速度ωｍが大きいほど電流指令値Ｉｐとして大きな値を算出する。電流指令値算出部５４は、一例として、目標開度θｖが大きいほど電流指令値Ｉｖとして大きな値を算出する。なお、電流指令値算出部５４には、流量制御弁４０の実際の開度θｒが入力される。
【００２９】
さらに、制御部５０は、電動ポンプ２５のブラシレスモータの実際の回転角度Ｓｒを検出する回転角度検出部５５、および、回転角度Ｓｒを微分することにより、電動ポンプ２５のブラシレスモータの回転角速度ωｒを算出する回転角速度算出部５６を有する。回転角速度算出部５６は、算出した回転角速度ωｒを電流指令値算出部５４に出力する。
【００３０】
電流指令値算出部５４は、目標アシスト力ＡＳに応じる油圧シリンダ２１に付与する目標油圧Ｐａ、および、油圧センサ３６が検出した実際の油圧Ｐｒが入力されるスライディングモード制御部５７を有する。スライディングモード制御部５７は、目標油圧Ｐａと油圧Ｐｒとの偏差ΔＰを算出する。また、スライディングモード制御部５７は、目標回転角速度ωｍと回転角速度ωｒとの偏差Δωを算出する。さらに、スライディングモード制御部５７は、目標開度θｖと開度θｒとの偏差Δθを算出する。スライディングモード制御部５７は、フィードバック制御の一例として、偏差ΔＰ、偏差Δω、および、偏差Δθが０となるように、電流指令値Ｉｐおよび電流指令値Ｉｖをスライディングモード制御する。
【００３１】
次に、油圧式パワーステアリング装置の作用について説明する。
電流指令値算出部５４のスライディングモード制御部５７に、目標アシスト力ＡＳに応じる目標油圧Ｐａ、および、油圧センサ３６が検出した油圧Ｐｒが入力され、目標油圧Ｐａと油圧Ｐｒとの偏差ΔＰが０となるようにスライディングモード制御が実行される。このため、油圧シリンダ２１に付与される実際の油圧Ｐｒと目標油圧Ｐａとにずれが生じにくい。
【００３２】
油圧式パワーステアリング装置は、さらに次の効果を奏する。
フィードバック制御として、例えば、ＰＩＤ制御を実行する場合と比較して作動油の特性の差等の外乱の影響を小さくすることができる、すなわち、ロバスト性を確保することができる。このため、油圧シリンダ２１に付与される油圧Ｐｒと目標油圧Ｐａとにずれがより生じにくい。
【００３３】
なお、前記実施の形態は、次のように変更してもよい。なお、以下の他の実施の形態は、技術的に矛盾しない範囲において互いに組み合わせることができる。
・フィードバック制御としてスライディングモード制御を実行したが、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御、または、ＰＩＤ制御を実行してもよい。
【００３４】
・偏差ΔＰと、偏差Δωおよび偏差Δθの少なくとも一方とが０となるように、スライディングモード制御を実行することもできる。
・目標アシスト力算出部５１は、トルクセンサ１４の出力信号、車速センサ３の出力信号、および、操舵角センサ１５の出力信号の少なくとも一つの出力信号に基づき目標アシスト力ＡＳを算出してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
３…車速センサ（状態検出手段）、１４…トルクセンサ（状態検出手段）、１５…操舵角センサ（状態検出手段）、２１…油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）、２５…電動ポンプ、３６…油圧センサ（油圧検出手段）、４０…流量制御弁、５０…制御部。
【図１】
2015209000.tif 000003
【図２】
2015209000.tif 000004