(57)【要約】【課題】操舵輪への負荷荷重の変化が大きい場合においても、ステアリングホイールの操舵力を一定に保ち、直進時には油圧ポンプを休止させて、車両の走行燃費向上を図った電動油圧式パワーステアリング制御装置の提供を目的とする。【解決手段】電動油圧式パワーステアリング制御装置１０であって、車両の速度を検知する車速センサ５と、操舵角速度を検知する操舵角速度センサ７と、車両の操舵輪に負荷する荷重を算出する操舵輪負荷荷重ＦＷと、車速センサ５、操舵角速度センサ７及び、操舵輪負荷荷重ＦＷ夫々の検出値に基づいて、オイルポンプ２の駆動回転数Ｎｓを制御する第１ＥＣＵ３と、を備え、第１ＥＣＵ３は、算出した操舵輪負荷荷重ＦＷをパラメータとして、操舵角速度ωと該操舵角速度ωに相応する作動油流量とのマップＢ１に基づいて、オイルポンプ２の作動油吐出流量を制御することを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータで駆動するオイルポンプによって発生する油圧で、車両の操舵を補助する電動油圧式パワーステアリング制御装置であって、
前記車両の速度を検知する車速検知手段と、
前記車両の操舵角速度を検知する操舵角速度検知手段と、
前記車両の操舵輪に負荷する荷重を算出する操舵輪負荷荷重算出手段と、
前記車速検知手段、前記操舵角速度検知手段及び、前記操舵輪荷重算出手段夫々の検出値に基づいて、前記オイルポンプの駆動回転数を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記操舵輪負荷荷重算出手段が算出した荷重をパラメータとして、前記操舵角速度と該操舵角速度に相応する作動油流量とのマップに基づいて、前記オイルポンプの作動油吐出流量を制御することを特徴とする電動油圧式パワーステアリング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータで駆動するオイルポンプによって発生する油圧で、車両の操舵を補助する電動油圧式パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の操舵を補助する油圧式のパワーステアリングの油圧ポンプは、エンジンの駆動力によって、作動油圧を発生させていた。
従って、車両が直進状態（ハンドル操作無し）においても、エンジンが稼働中はパワーステアリングの油圧ポンプが駆動され、作動油はパワーステアリング装置の油圧回路内を循環しており、油圧ポンプの駆動負荷は、エンジンの動力を無駄に消費していた。
特に、高速走行中は、エンジン回転数も高くなり、作動油の油圧回路内における流動抵抗が高くなり、エンジン負荷も大きくなると共に、作動油の温度も上昇し、作動油の劣化を早める原因となる。
【０００３】
このような状況に鑑みて、従来から電動モータによりオイルポンプを駆動させて、パワーシリンダに作動油を供給することで、ステアリングホイールの操作力を軽減させる電動油圧式パワーステアリング装置が知られている。
このような、パワーステアリング装置には、車速センサで検知される車速と操舵角速度センサで検知される操舵角速度に基づいて電動モータを制御する電動油圧式パワーステアリング制御装置が知られている。
また、特許文献１において同様の技術が開示されている。
【０００４】
特許文献１によると、車速センサで検知される車速と、操舵角速度センサで検知される操舵角速度に基づいて、電動モータの目標回転数を設定する目標回転数設定処理部と、電動モータの回転数が目標回転数になるようにモータの回転数をフィードバック制御するモータ制御部と、モータの駆動負荷が所定の負荷閾値を超え、且つ、操舵角速度が所定の閾値角速度より低い状態が第１基準時間に設定した判定基準時間継続すると端当て状態（ステアリングの操舵角度限界）と判断して、端当て時保護処理を行う端当て保護処理部と、を備えた技術が開示されている。
【０００５】
このようにすることで、端当て保護処理部が、電動モータの駆動負荷と操舵角速度を監視して、駆動負荷が所定の閾値負荷を超え、且つ、操舵角速度が所定の閾値角速度より低い状態が第１基準時間に設定した判定基準時間継続すると端当て状態と判定し、電動モータの目標回転数を低下させるように制御する等の端当て時保護処理を行うため、別途センサを備えなくとも適切に端当て状態を検知することができ、モータ駆動回路の異常な温度上昇を抑制することができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１１−１４８４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１によると、ステアリング装置の最大操舵角を検知するために、電動モータの駆動負荷と操舵角速度を監視して、モータ駆動回路の異常な温度上昇が生じないようにする技術である。
しかし、ステアリングホイールの操舵力は、操舵輪に負荷される荷重によって異なり、操舵輪への負荷荷重に比例して操舵力は大きくなる。
従って、乗用車のように、車体重量に対して、乗員の増減による車体全体の変化比率が小さい場合は問題ないが、商用車のように、荷物を積載している場合と、荷物を積載していない場合とで、操舵輪に負荷する荷重の変動量が大きい場合には、ステアリングホイールの操舵力は大きく変化する。
従って、従来技術では、操舵輪への負荷荷重の変動を考慮した装置になっていないので、操舵輪への負荷荷重の変動量が大きい場合には、油圧式パワーステアリング装置の操舵補助力を十分に得ることができず、ドライバーに大きな負担を強いる不具合を有している。
【０００８】
本発明はかかる技術的課題に鑑み、操舵輪への負荷荷重の変化が大きい場合においても、ステアリングホイールの操舵力を一定に保ち、直進時には油圧ポンプを休止させて、車両の走行燃費向上を図った電動油圧式パワーステアリング制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明はかかる課題を解決するため、電動モータで駆動するオイルポンプによって発生する油圧で、車両の操舵を補助する電動油圧式パワーステアリング制御装置であって、
前記車両の速度を検知する車速検知手段と、
前記車両の操舵角速度を検知する操舵角速度検知手段と、
前記車両の操舵輪に負荷する荷重を算出する操舵輪負荷荷重算出手段と、
前記車速検知手段、前記操舵角速度検知手段及び、前記操舵輪荷重算出手段夫々の検出値に基づいて、前記オイルポンプの駆動回転数を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記操舵輪負荷荷重算出手段が算出した荷重をパラメータとして、前記操舵角速度と該操舵角速度に相応する作動油流量とのマップに基づいて、前記オイルポンプの作動油吐出流量を制御することを特徴とする電動油圧式パワーステアリング制御装置を提供できる。
【００１０】
かかる発明によれば、操舵輪負荷荷重をパラメータとして、車速と操舵角速度に相応する作動油流量とのマップ基づいて、電動オイルポンプの作動油吐出流量（オイルポンプ駆動回転数）を制御することで、車両の操舵輪負荷荷重、速度、及び操舵角速度が変化した場合においても、夫々の状況に応じた、快適なハンドル操作が可能となる。
また、操舵輪負荷荷重の大きさによって、電動オイルポンプによる作動油突出流量を変化させるので、電動オイルポンプによる電力消費を抑制することができ、電力消費を抑制することでエンジンによって駆動されるオルタネータの稼働（負荷）を減少させて、車両の走行燃費の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
かかる発明によれば、操舵輪への負荷荷重の変化が大きい場合においても、ステアリングホイールの操舵力の快適性を保ち、直進時には油圧ポンプを休止させて、車両の走行燃費向上を図った電動油圧式パワーステアリング制御装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態にかかる電動油圧式パワーステアリング装置の概略構成図を示す。
【図２】電動油圧モータの回転数に対する作動油のポンプ吐出圧別の電流量の一例を表すマップ図を示す。
【図３】ブレーキペダル踏力に対する発生する制動力のマップ図を示す。
【図４】操舵輪の負荷荷重を算出する一例を表す車両構造図を示す。
【図５】本発明の実施形態にかかる操舵角速度に対する作動油の流量制御の一例を表すマップ図を示す。
【図６】本発明の実施形態における制御装置の制御フロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて説明する。
但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、その相対配置などはとくに特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
尚、本実施形態において、方向性を示す場合は、右ハンドル車の運転席（図示省略）に着座した状態を基準にして、左右前後、及び上下方向を表示する。
【００１４】
図１は、本実施形態にかかる電動油圧式パワーステアリング装置（以後、電動油圧Ｐ／Ｓと略称する）の概略構成図を示す。
１０は電動油圧Ｐ／Ｓを示す。
電動油圧Ｐ／Ｓ１０は、ドライバーにより操作されるステアリングホイール８と、該ステアリングホイール８の操舵力を、ステアリングシャフト８１を介してステアリングリンケージ（図示省略）に操舵力を伝達するインテグラル式ステアリングギヤボックス（以後、インテギヤボックスと略称する）１と、該インテギヤボックス１に作動油を圧送するオイルポンプである電動パワステポンプ２と、ステアリングシャフト８１に装着され、ステアリングホイール８の操舵角度θ（ｄｅｇ）を検知する角度センサ７１と、操舵角速度ω（ｄｅｇ／ｓ）を検知する操舵角速度検知手段である角速度センサ７と、車両に搭載されているエンジン（Ｅ／Ｇ）の回転数Ｎｅを検知する回転数センサ４と、車両の速度Ｖ（ｋｍ／ｈ）を検知する車速検知手段である車速センサ５と、車両の操舵輪（前輪）に負荷する荷重を検知する操舵輪負荷荷重算出手段６と、車速センサ５、操舵輪負荷荷重算出手段６及び角速度センサ７の検出値に基づいて電動パワステポンプ２への指示回転数Ｎｓを算出して、出力する制御を行う制御手段である第１ＥＣＵ３と、を備えている。
また、第１ＥＣＵ３の操舵輪負荷荷重算出手段６には、後述する操舵輪への負荷荷重を算出するために、ブレーキペダルの踏力Ｎｍ（ブレーキペダル踏込み量）を検出するブレーキセンサ９からの信号が入力されるようになっている。
【００１５】
インテギヤボックス１は、該インテギヤボックス１の内部に図示省略のパワーピストンと、ステアリングリンケージのピットマンアーム１１に連結した歯車が配設されている。
パワーピストンは、電動パワステポンプ２からの高圧作動油によって、歯車を回動してピットマンアーム１１を作動することで、操舵力補助を行うようになっている。
【００１６】
電動パワステポンプ２は、油圧ポンプ２１と、該油圧ポンプ２１を駆動する電動モータ２２と、該電動モータ２２の回転数Ｎを第１ＥＣＵ３の出力に基づいて油圧ポンプ２１の回転数制御を実施する第２ＥＣＵ２３と、で構成されている。
油圧ポンプ２１は、一般的にベーン型ポンプを使用しており、１回転に定量の作動油を吐出する定容積型の油圧ポンプ構造になっている。
従って、図２に示すように、第２ＥＣＵ２３は、電動モータ２２に流す電流を油圧ポンプ２１の吐出圧力により変化するように制御している。
即ち、第２ＥＣＵ２３は、吐出圧力が高い場合は電流量（Ａ）が多くなり、吐出圧力が低い場合は電流量（Ａ）が少なくなるようにして、第１ＥＣＵ３からの指示回転数Ｎｓで油圧ポンプ２１が回転するように、電動モータ２２に流す電流を制御する。
尚、本実施形態では、第１ＥＣＵ３と、第２ＥＣＵ２３を分離した状態で説明するが、第２ＥＣＵ２３の制御を第１ＥＣＵ３内に組込んで実施することも可能である。
【００１７】
操舵輪負荷荷重算出手段６の算出方法としては、商用車の場合、次のような方法がある。
第１段階として、ブレーキ操作時の車両の減速度αを算出する。
減速度α＝ブレーキ操作時の車速Ｖ―Δｔ後の車速Ｖｔ／Δｔ・・・・・（１）
車速Ｖは車速センサ５の検出値を利用する。
次に、図３に示すように、ブレーキペダル踏力（以後、踏力と略称する）Ｎｍに対してその車両の制動力Ｆの関係データ（マップＡ）から制動力Ｆを算出する。
マップＡは、車両のブレーキ性能仕様であり、同じ型式の車両は同じ踏力Ｎｍに対して、略同じ制動力Ｆを発揮するようになっている。（マップＡは、第１ＥＣＵ３にデータとして収納されている）
また、制動力Ｆの関係式として次の式が一般的に利用されている。
制動力Ｆ＝Ｗ／ｇ×α      ・・・・・・・・・（２）
Ｗ；車両重量    α；減速度
従って、（１）式で求めた減速度αと、図３のマップＡから踏力Ｎｍに対する制動力Ｆを求め、夫々の値を（２）式に代入することで、車両重量Ｗが算出される。
次に、車両重量Ｗが算出されると、図４に示す車両の諸元表に基づいて、荷台に荷物を定積載した場合の中心位置Ｐに作用する車両重量Ｗから、中心位置Ｐと前輪１０１までの距離ＦＬと、中心位置Ｐと後輪１０２までの距離ＲＬによって、夫々前輪１０１及び後輪１０２に作用する夫々の負荷荷重ＦＷ、ＲＷが算出される。
以上の結果から、操舵輪負荷荷重である前輪負荷荷重ＦＷは次式に基づいて求められる。
前輪負荷荷重ＦＷ＝Ｗ×（ＷＢ−ＦＬ）／ＷＢ・・・・・（３）
ＷＢ；ホイールベース（前輪と後輪との距離）
ＦＬ；車両中心Ｐと前輪１０１との距離
尚、上式（３）が第１ＥＣＵ３にデータとして収納されている。
上述の方法によって、前輪負荷荷重ＦＷは算出できるが、歪ゲージをフロントアクスル、又は懸架装置等に設定して、読取ることも可能である。
【００１８】
図６に基づいて、第１ＥＣＵ３の制御フローについて説明する。
ステップＳ１でスタートし、ステップＳ２において、エンジン（Ｅ／Ｇ）が始動され、第１ＥＣＵ３の制御フローが作動を開始する。
ステップＳ３において、前輪負荷荷重ＦＷの検出を開始する。
ステップＳ４において、エンジン始動後の時間Ｔｓが、第１所定時間Ｔ１を経過したかを判断する。
第１所定時間Ｔ１は、エンジン始動又は、車両の移動によって検出される前輪負荷荷重ＦＷが変化する場合があるため平均値を算出して、前輪負荷荷重ＦＷの算出値の精度を高くするために設定した時間である。
エンジン始動の時間Ｔｓ＜第１所定時間Ｔ１の場合には、ＮＯを選択して、ステップＳ３からステップＳ４を繰返して待機する。
尚、本実施形態では、第１所定時間Ｔ１を１０分として実施したが、車両の稼働状況、エンジン仕様によっては、増減させることは可能である。
【００１９】
ステップＳ４において、エンジン始動後の時間Ｔｓ≧第１所定時間Ｔ１の場合には、ＹＥＳを選択して、ステップＳ５に進む。
これはステップＳ５において、前輪負荷荷重ＦＷの算出が行われる。
尚、前輪負荷荷重ＦＷの算出方法については、既述の通りなので、説明は省略する。
【００２０】
ステップＳ６に進んで、省エネルギーで且つ快適なステアリングホイール８の操作ができるように、前輪負荷荷重ＦＷの大きさに沿った、電動パワステポンプ２の作動油流量制御（回転数制御）を行うためのマップを選択する。
尚、油圧ポンプ２１は、既述の通り１回転で吐出する作動油量が一定の定容積型のベーンポンプなので、油圧ポンプ２１の制御は、該油圧ポンプ２１の回転数制御によって、流量を制御するようになっている。
図５に操舵角速度ω（ｄｅｇ／ｓ）に対する作動油の流量制御の一例を表すマップ図を示す。
マップは前輪負荷荷重ＦＷの大きさによって、マップＢ１、マップＢ２、マップＢ３・・・分類されている。（パラメータ）
各マップは、前輪負荷荷重毎に、操舵角速度ω（ｄｅｇ／ｓ）及び車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を試験装置にて変化させて、操舵角速度ωに相応する作動油の流量データに基づいて作成したものである。
【００２１】
マップＢ１、マップＢ２及びマップＢ３は、前輪負荷荷重ＦＷの大きい方が作動油の流量Ｌ／ｍｉｎが多く吐出されるようになっている。
また、前輪負荷荷重ＦＷの大きさによって複数のマップを設けるのは、前輪負荷荷重ＦＷが大きい場合には、タイヤと路面との摩擦力が大きくなり、操舵輪である前輪１０１が操舵される際に、ステアリングリンケージの弾性変形等により、油圧式パワーＳ／Ｔ１への作動油量が増加するために、複数のマップを設けることで、快適なステアリングホイール８の操作を可能としている。
尚、本実施形態では、３分類にしてあるが、ステアリングリンケージ又は電動パワステポンプ２の構造によっては増減させるとよい。
【００２２】
マップＢ１、マップＢ２及び、マップＢ３は、夫々横軸に操舵角速度ω（ｄｅｇ／ｓ）、縦軸に流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）を基軸にして、低い車速Ｖから高い車速になるにしたがって、流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）が少なくなり、且つ、操舵角速度ω（ｄｅｇ／ｓ）の速さに伴い流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）が多くなるように制御される。
そして、車速Ｖに対して、低い車速Ｖから高い車速Ｖになるにしたがって、流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）を少なく制御することで、ステアリングホイール８の操舵力を重くさせて、車両の高速走行時の操舵量が大きくならないように制御している。
更に、操舵角速度ω（ｄｅｇ／ｓ）が速い時には、作動油の流量を増加させることで、パワーシリンダへの作動油供給不足が発生するのを防止して、ステアリングホイール８の操舵力を確実に補助するように制御する。
【００２３】
ステップＳ７において、車両の運転状況である車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）及び、ステアリングホイール８の操舵角速度ω（ｄｅｇ／ｓ）を車速センサ５及び操舵角速度センサ７の出力値を読み込む。
そして、第１ＥＣＵ３は、前輪負荷荷重ＦＷによって選択したマップに基づいて、操舵角速度ωと車速Ｖとから、快適操舵に必要な作動油の吐出量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）を抽出し、該抽出した吐出量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）になるように、電動パワステポンプ２の駆動回転数Ｎｓを算出して、第２ＥＣＵ２３に制御信号として出力する。
【００２４】
ステップＳ８において、電動モータ２２に一体的に組付けられた第２ＥＣＵ２３は、第１ＥＣＵ３からの回転数制御信号に基づいて油圧ポンプ２１を駆動して、油圧式パワーＳ／Ｔ１のステアリングアシストを実行する。
ステップＳ９において、操舵角度θ（ｄｅｇ）＝０かを判断する。
これは、ステアリングホイール８の操舵角度θ（ｄｅｇ）を検知する角度センサ７１によって検知され、車両が直進状態なのか、又は、操舵中（含む操舵角度を保持している状態）なのかを判断する。
操舵角度θ（ｄｅｇ）≠０の場合は、操舵中と判断し、ＮＯを選択して、ステップＳ８に戻る。
一方、操舵角度θ（ｄｅｇ）＝０の場合は、車両が直進中と判断すると、ＹＥＳを選択してステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０においては、電動パワステポンプ２を停止させて、電動モータ２２の電力消費を中止させることで、エンジンによって駆動されるオルタネータの稼働を抑制することで、エンジン負荷の低減による省燃費走行の効果が得られるようにしたものである。
【００２５】
ステップＳ１１に進み、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）＝０かを判断する。
これは、車両が停止状態なのか、又は、走行状態なのかを判断する。
車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）≠０の場合、車両は走行状態と判断して、ＮＯを選択してステップＳ１０に戻り、電動パワステポンプ２の停止の継続を行う。
一方、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）＝０の場合、車両はエンジンがアイドリング状態で、停車していると判断し、ＹＥＳを選択してステップＳ１２に進む。
尚、アイドリングの検出は、エンジン回転数センサ４が検知する回転数Ｎｅによって判断される。
【００２６】
ステップＳ１２において、エンジン（Ｅ／Ｇ）アイドリング時間Ｔ＞第２所定時間Ｔ２を判断する。
これは、車両が信号等により一時停車した状態であるかを判断する。
即ち、エンジン（Ｅ／Ｇ）アイドリング時間Ｔ＜第２所定時間Ｔ２の場合には、信号等により一時停車したと判断してＮＯを選択し、ステップＳ１０に戻り電動パワステポンプ２の停止が継続される。
尚、本実施形態の場合、Ｔ２は３分で実施したが、交通状況及び環境によって適宜変えればよい。
一方、エンジンアイドリング時間Ｔ＞所定時間Ｔ２より長い場合には、ＹＥＳを選択してステップＳ１３に進む。
【００２７】
ステップＳ１３において、エンジン（Ｅ／Ｇ）アイドリング時間Ｔ≧第３所定時間Ｔ３を判断する。
第３所定時間Ｔ３は、アイドリング中における車両の使用状況、即ち、車両が荷物の積降作業等を実施中であるかを判断する。
エンジンアイドリング時間Ｔ≧第３所定時間Ｔ３の場合、車両は荷物の積降作業中と判断して、ＹＥＳを選択してステップＳ５に戻る。
荷物の積降作業は、操舵輪である前輪負荷荷重ＷＦの変動が伴うので、快適な操舵感覚を得るために、ステップＳ５に戻り、前輪負荷荷重ＷＦの再算出を実施する。
尚、本実施形態の場合、第３所定時間Ｔ３は、３０分以上としたが、車両の架装形態、荷物の状態等の作業形態によって、第３所定時間Ｔ３を適宜変更するとよい。
一方、エンジンアイドリング時間Ｔ＜第３所定時間Ｔ３の場合、ＮＯを選択してステップＳ１４に進む。
【００２８】
ステップＳ１４において、エンジンの停止又は運転中かを判断する。
エンジンが運転中（アイドリング状態）の場合には、ステップＳ１３に戻り、アイドリング状態を継続する。
一方、運転者によりエンジンの停止操作が実施されると、ＹＥＳを選択してステップＳ１５に進み、リターンとなり制御は終了する。
【００２９】
このようにすることで、車速Ｖと、操舵角速度ω及び、操舵輪負荷荷重ＦＷに基づいて、電動パワステポンプ２の駆動回転数Ｎｓ（作動油の吐出流量）を制御することで、車両の速度Ｖ、操舵角速度ω及び操舵輪負荷荷重ＦＷが変化した場合においても、夫々の状況に応じた、快適なステアリングホイール操作が可能となる。
また、電動パワステポンプ２にすることで、操舵が行われない時には電動パワステポンプ２の駆動を中止して、電力消費を抑制することでエンジンによって駆動されるオルタネータの稼働（負荷）を減少させて、車両の走行燃費の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
電動モータで駆動するオイルポンプによって発生する油圧で、車両の操舵を補助する電動油圧式パワーステアリング装置に利用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１        インテギヤボックス（インテグラル式ステアリングギヤボックス）
２        電動パワステポンプ
３        第１ＥＣＵ（制御手段）
５        車速センサ（車速検知手段）
６        操舵輪負荷荷重算出手段
７        操舵角速度センサ（操舵角速度検知手段）
８        ステアリングホイール
９        ブレーキセンサ９
１０      電動油圧式パワーステアリング装置
１１      ピットマンアーム
２１      油圧ポンプ
２２      電動モータ
２３      第２ＥＣＵ
Ｆ        制動力
Ｗ        車両重量
ＷＦ      前輪負荷荷重（操舵輪負荷荷重）
【図１】
2015080983.tif 000003
【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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