(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸と、前記入力軸とトーションバーを介して接続された出力軸と、前記出力軸の回転を操舵輪に伝達する伝達機構と、を有する操舵機構と、
ピストンによって仕切られた１対の液圧室を有し、前記操舵機構に操舵力を付与するパワーシリンダと、
前記操舵機構の操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記入力軸と出力軸の相対回転に応じて前記操舵機構の外部のポンプから供給される作動液を選択的に前記パワーシリンダの１対の液圧室に供給するロータリバルブと、
前記入力軸に操舵力を付与する電動モータと、
マイクロコンピュータが搭載された制御装置と、
前記制御装置に設けられ、前記操舵トルクおよび車速に基づき前記電動モータを駆動制御するためのトルク指令信号を演算するトルク指令信号演算部であって、前記車速が所定車速以上のとき前記トルク指令信号を０とするトルク指令信号演算部と、
を有し、
前記制御装置は、操舵速度の信号を受信する操舵速度信号受信部を備え、
前記トルク指令信号演算部は、前記操舵速度が所定値以上のとき、前記トルク指令信号が増大するように補正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】
ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸と、前記入力軸とトーションバーを介して接続された出力軸と、前記出力軸の回転を操舵輪に伝達する伝達機構と、を有する操舵機構と、
ピストンによって仕切られた１対の液圧室を有し、前記操舵機構に操舵力を付与するパワーシリンダと、
前記操舵機構の操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記入力軸と出力軸の相対回転に応じて前記操舵機構の外部のポンプから供給される作動液を選択的に前記パワーシリンダの１対の液圧室に供給するロータリバルブと、
前記入力軸に操舵力を付与する電動モータと、
マイクロコンピュータが搭載された制御装置と、
前記制御装置に設けられ、前記操舵トルクおよび車速に基づき前記電動モータを駆動制御するためのトルク指令信号を演算するトルク指令信号演算部であって、前記車速が所定車速以上のとき前記トルク指令信号を０とするトルク指令信号演算部と、
を有し、
前記制御装置は、前記操舵トルクまたは前記トルク指令信号の位相を進めた位相進み信号を生成する位相進み信号生成部を備え、
前記トルク指令信号演算部は、前記位相進み信号に基づき前記トルク指令信号が増大するように補正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】
請求項２に記載のパワーステアリング装置において、前記位相進み信号生成部は、フィルタであることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項４】
ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸と、前記入力軸とトーションバーを介して接続された出力軸と、前記出力軸の回転を操舵輪に伝達する伝達機構と、を有する操舵機構と、
ピストンによって仕切られた１対の液圧室を有し、前記操舵機構に操舵力を付与するパワーシリンダと、
前記操舵機構の操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記入力軸と出力軸の相対回転に応じて前記操舵機構の外部のポンプから供給される作動液を選択的に前記パワーシリンダの１対の液圧室に供給するロータリバルブと、
前記入力軸に操舵力を付与する電動モータと、
マイクロコンピュータが搭載された制御装置と、
前記制御装置に設けられ、前記操舵トルクおよび車速に基づき前記電動モータを駆動制御するためのトルク指令信号を演算するトルク指令信号演算部であって、前記車速が所定車速以上のとき前記トルク指令信号を０とするトルク指令信号演算部と、
を有し、
前記制御装置は、前記操舵トルクまたは前記トルク指令信号の位相を進めた位相進み信号を生成する位相進み信号生成部と、前記トルク指令信号用の上限値を設けるトルク指令信号用リミッタ部と、前記位相進み信号用の上限値を設ける位相進み信号用リミッタ部と、を有することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項４に記載のパワーステアリング装置において、
前記位相進み信号用の上限値の大きさは、前記トルク指令信号用の上限値以上であることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項６】
請求項５に記載のパワーステアリング装置において、
前記トルク指令信号用リミッタ部は、前記車速に応じて前記トルク指令信号用の上限値を可変制御し、
前記位相進み信号用リミッタ部は、前記車速に応じて前記位相進み信号用の上限値を可変制御することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項７】
請求項４に記載のパワーステアリング装置において、
前記制御装置は、前記トルク指令信号用リミッタ部を通過した信号と前記位相進み信号用リミッタ部を通過した信号とを足し合わせた信号であるモータ指令信号の上限値を設けるモータ指令信号用リミッタ部を有することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項８】
請求項７に記載のパワーステアリング装置において、
前記モータ指令信号用リミッタ部は、前記車速に応じて前記モータ指令信号用の上限値を可変制御することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項９】
ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸と、前記入力軸とトーションバーを介して接続された出力軸と、前記出力軸の回転を操舵輪に伝達する伝達機構と、を有する操舵機構と、
ピストンによって仕切られた１対の液圧室を有し、前記操舵機構に操舵力を付与するパワーシリンダと、
前記操舵機構の操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記入力軸と出力軸の相対回転に応じて前記操舵機構の外部のポンプから供給される作動液を選択的に前記パワーシリンダの１対の液圧室に供給するロータリバルブと、
前記入力軸に操舵力を付与する電動モータと、
マイクロコンピュータが搭載された制御装置と、
前記制御装置に設けられ、前記操舵トルクおよび車速に基づき前記電動モータを駆動制御するためのトルク指令信号を演算するトルク指令信号演算部であって、前記車速が所定車速以上のとき前記トルク指令信号を０とするトルク指令信号演算部と、
を有し、
前記制御装置は、操舵速度の信号を受信する操舵速度信号受信部を備え、
前記トルク指令信号演算部は、前記操舵速度の増加率が所定値未満、または前記操舵トルクの増加率が所定値未満のとき、前記電動モータが前記操舵機構に付与する操舵力が、前記パワーシリンダが前記操舵機構に付与する操舵力よりも小さくなるように前記トルク指令信号を演算することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項１０】
ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸と、前記入力軸とトーションバーを介して接続された出力軸と、前記出力軸の回転を操舵輪に伝達する伝達機構と、を有する操舵機構と、
ピストンによって仕切られた１対の液圧室を有し、前記操舵機構に操舵力を付与するパワーシリンダと、
前記操舵機構の操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記入力軸と出力軸の相対回転に応じて前記操舵機構の外部のポンプから供給される作動液を選択的に前記パワーシリンダの１対の液圧室に供給するロータリバルブと、
前記入力軸に操舵力を付与する電動モータと、
マイクロコンピュータが搭載された制御装置と、
前記制御装置に設けられ、前記操舵トルクおよび車速に基づき前記電動モータを駆動制御するためのトルク指令信号を演算するトルク指令信号演算部であって、前記車速が所定車速以上のとき前記トルク指令信号を０とするトルク指令信号演算部と、
を有し、
前記制御装置は、前記操舵トルクが所定値である操舵開始トルク以上のとき前記電動モータの駆動制御を開始し、
前記パワーシリンダは、前記操舵トルクが前記操舵開始トルクよりも小さい領域において前記操舵機構への操舵力付与を開始することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項１１】
ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸と、前記入力軸とトーションバーを介して接続された出力軸と、前記出力軸の回転を操舵輪に伝達する伝達機構と、を有する操舵機構と、
ピストンによって仕切られた１対の液圧室を有し、前記操舵機構に操舵力を付与するパワーシリンダと、
前記操舵機構の操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記入力軸と出力軸の相対回転に応じて前記操舵機構の外部のポンプから供給される作動液を選択的に前記パワーシリンダの１対の液圧室に供給するロータリバルブと、
前記入力軸に操舵力を付与する電動モータと、
マイクロコンピュータが搭載された制御装置と、
前記制御装置に設けられ、前記操舵トルクおよび車速に基づき前記電動モータを駆動制御するためのトルク指令信号を演算するトルク指令信号演算部であって、前記車速が所定車速以上のとき前記トルク指令信号を０とするトルク指令信号演算部と、
を有し、
前記トルク指令信号演算部は、前記電動モータの回転角が目標角度となるように前記トルク指令信号を演算すると共に、操舵速度が所定値以下の状態である保舵状態のとき、前記トルク指令信号を減少補正することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のパワーステアリング装置は、前記パワーシリンダによる操舵力が、前記操舵トルクが増大するときの変化量と減少するときの変化量との間に差を有し、
前記トルク指令信号演算部は、操舵速度が所定値以下の状態である保舵状態のとき、前記トルク指令信号を前記差の大きさ分について減少補正することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項１３】
ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸と、前記入力軸とトーションバーを介して接続された出力軸と、前記出力軸の回転を操舵輪に伝達する伝達機構と、を有する操舵機構と、
ピストンによって仕切られた１対の液圧室を有し、前記操舵機構に操舵力を付与するパワーシリンダと、
前記操舵機構の操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記入力軸と出力軸の相対回転に応じて前記操舵機構の外部のポンプから供給される作動液を選択的に前記パワーシリンダの１対の液圧室に供給するロータリバルブと、
前記入力軸に操舵力を付与する電動モータと、
マイクロコンピュータが搭載された制御装置と、
前記制御装置に設けられ、前記操舵トルクおよび車速に基づき前記電動モータを駆動制御するためのトルク指令信号を演算するトルク指令信号演算部であって、前記車速が所定車速以上のとき前記トルク指令信号を０とするトルク指令信号演算部と、
を有し、
前記トルク指令信号演算部は、操舵速度が前記車速に基づき算出される操舵速度上限値よりも高い場合に、前記トルク指令信号を減少補正することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項１４】
ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸と、前記入力軸とトーションバーを介して接続された出力軸と、前記出力軸の回転を操舵輪に伝達する伝達機構と、を有する操舵機構と、
ピストンによって仕切られた１対の液圧室を有し、前記操舵機構に操舵力を付与するパワーシリンダと、
前記操舵機構の操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記入力軸と出力軸の相対回転に応じて前記操舵機構の外部のポンプから供給される作動液を選択的に前記パワーシリンダの１対の液圧室に供給するロータリバルブと、
前記入力軸に操舵力を付与する電動モータと、
マイクロコンピュータが搭載された制御装置と、
前記制御装置に設けられ、前記操舵トルクおよび車速に基づき前記電動モータを駆動制御するためのトルク指令信号を演算するトルク指令信号演算部であって、前記車速が所定車速以上のとき前記トルク指令信号を０とするトルク指令信号演算部と、
を有し、
前記操舵トルクに対する前記パワーシリンダによる操舵力が前記車速の変化に拘わらず単一の特性を有するものであることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項１５】
ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸と、前記入力軸とトーションバーを介して接続された出力軸と、前記出力軸の回転を操舵輪に伝達する伝達機構と、を有する操舵機構と、
ピストンによって仕切られた１対の液圧室を有し、前記操舵機構に操舵力を付与するパワーシリンダと、
前記操舵機構の操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記入力軸と出力軸の相対回転に応じて前記操舵機構の外部のポンプから供給される作動液を選択的に前記パワーシリンダの１対の液圧室に供給するロータリバルブと、
前記入力軸に操舵力を付与する電動モータと、
マイクロコンピュータが搭載された制御装置と、
前記制御装置に設けられ、前記操舵トルクおよび車速に基づき前記電動モータを駆動制御するためのトルク指令信号を演算するトルク指令信号演算部であって、前記車速が所定車速以上のとき前記トルク指令信号を０とするトルク指令信号演算部と、
を有し、
前記入力軸は、前記ステアリングホイールに接続された第１入力軸と、前記第１入力軸に前記トーションバーとは異なるトルクセンサ用トーションバーを介して接続された第２入力軸と、を備え、
前記トルクセンサは、前記トルクセンサ用トーションバーの捩れ量に応じて前記操舵トルクを検出するものであって、
前記トルクセンサ用トーションバーの剛性は、前記トーションバーの剛性以上であ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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のパワーステアリング装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。【０００３】
このパワーステアリング装置は、電動モータによる電動アシストとパワーシリンダによる油圧アシストの２つのアシスト機能を有する。そして、ステアリングホイールに入力される操舵力が小さい場合には、きめ細かな制御が可能な前記電動モータのみで操舵をアシストし、操舵力が大きい場合には、前記電動モータとパワーシリンダとを併用して操舵をアシストする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８４０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のパワーステアリング装置では、前記電動モータが前記ステアリングホイールの操舵中に常時作動することから、電動モータにかかる負荷が大きくなる。このため、例えば電動モータを負荷耐性の高い大型なものにしなければならず、結果としてパワーステアリング装置の大型化が余儀なくされている。【０００６】
本発明は、従来の実情に鑑みて案出されたもので、小型化を図り得る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】
本発明は、その一態様として、作動油が供給されることにより操舵機構に操舵力を付与するパワーシリンダと、前記操舵機構の入力軸に操舵力を付与する電動モータと、制御装置に設けられ、前記電動モータを駆動制御するためのトルク指令信号を演算する演算部であって、車速が所定車速以上のとき前記トルク指令信号を０とするトルク指令信号演算部と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、パワーステアリング装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るパワーステアリング装置を示す概略図である。
【図２】同パワーステアリング装置の縦断面図である。
【図３】液圧アシスト機構によって操舵機構へ操舵力を付与する際のアシスト特性を示す図である。
【図４】制御装置の演算回路構成を示す制御ブロック図である。
【図５】トルク指令補正演算部の詳細を示す制御ブロック図である。
【図６】油圧アシスト機構のヒステリシス特性を示す図である。
【図７】切り込み時操舵トルクと保舵時トルクの関係を示す図であって、（ａ）は手動運転時における関係を示す図であり、（ｂ）は自動運転時における関係を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る制御装置の演算回路構成を示す制御ブロック図である。
【図９】第２実施形態における保舵時トルク補正部の制御内容の詳細を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る制御装置の演算回路構成を示す制御ブロック図である。
【図１１】第３実施形態における操舵速度抑制部の制御内容の詳細を示す図である。
【図１２】本発明の第４実施形態にかかる過渡特性補正部の制御内容の詳細を示す図である。
【図１３】本発明の第４実施形態にかかる液圧アシスト機構と電動アシスト機構のアシスト特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係るパワーステアリング装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１１】
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態に係るパワーステアリング装置１の概略図である。
【００１２】
パワーステアリング装置１は、いわゆるインテグラル型の液圧パワーステアリング装置に後述する電動モータとしての中空モータ１０を搭載することで、液圧とモータトルクとによる２系統の操舵アシスト機能を備えたものである。
【００１３】
すなわち、パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール６の操舵操作に伴い転舵輪７，７を転舵させる操舵機構２と、操舵機構２の一部を内部に収容するハウジング３（図２参照）と、操舵機構２に操舵力を付与して操舵操作を補助する液圧アシスト機構４及び電動アシスト機構５と、を備えている。
【００１４】
液圧アシスト機構４は、車両のリザーバタンク８からポンプ９によって汲み上げられた作動液としてのオイルが供給され、このオイルの液圧（油圧）に基づき操舵機構２に操舵アシスト力を付与する。
【００１５】
なお、本実施形態のポンプ９は、車両のエンジンにより駆動されるエンジン駆動ポンプとして構成されている。
【００１６】
一方、電動アシスト機構５は、回転駆動力の生成に供される中空モータ１０と、運転者がステアリングホイール６を介して操舵機構２に入力した操舵トルクＴｒを検出するトルクセンサ１１と、ステアリングホイール６の舵角θｓを検出する舵角センサとしての後述する第１レゾルバ４６と、マイクロコンピュータ等の電子部品を備えて構成され、車速や各種センサによる検出結果等に基づき中空モータ１０を駆動制御する制御装置１３と、を備えている。そして、中空モータ１０が生成した回転駆動力を操舵アシスト力として操舵機構２に付与するようになっている。
【００１７】
また、パワーステアリング装置１は、自動運転制御装置１４から制御装置１３に自動操舵要求ＳｉｇＡが出力された際に自動運転を行う機能をさらに備えている。
【００１８】
この場合、制御装置１３は、自動運転制御装置１４が自車位置検出センサであるカメラ１５等から取得した位置情報等に基づき出力する舵角指令θｓ＊に舵角θｓが追従するように中空モータ１０を制御する。
【００１９】
図２は、パワーステアリング装置１の縦断面図である。
【００２０】
操舵機構２は、一端側がハウジング３外に臨んでステアリングホイール６に接続され、他端側がハウジング３内に収容された操舵軸１６と、操舵軸１６の他端側に接続され、操舵軸１６の回転を各転舵輪７，７に伝達する伝達機構１７と、を有する。
【００２１】
操舵軸１６は、一端側がステアリングホイール６に一体回転可能に接続された入力軸１８と、一端側が第１トーションバー２０を介して入力軸１８の他端側に相対回転可能に接続された出力軸１９と、を備えている。
【００２２】
入力軸１８は、ステアリングホイール６に直接的に接続された一端側の第１入力軸２１と、第１入力軸２１に第２トーションバー２３を介して相対回転可能に接続された他端側の第２入力軸２２と、から構成されている。
【００２３】
第１入力軸２１は、中空状に形成され、内部に第２トーションバー２３の大部分を収容している。また、第１入力軸２１は、ステアリングホイール６側の一端部２１ａに比べて他端部２１ｂが小径に形成され、他端部２１ｂが第２入力軸２２の一端部２２ａに形成された開口凹部２２ｃ内に収容されている。
【００２４】
さらに、第１入力軸２１の他端部２１ｂの外周面と第２入力軸２２の開口凹部２２ｃの内周面との間には、ニードルベアリング２４が設けられている。このニードルベアリング２４を介して、第１入力軸２１は第２入力軸２２に回転可能に支持されている。
【００２５】
出力軸１９は、中空状に形成され、内部に第１トーションバー２０の大部分を収容している。また、出力軸１９は、入力軸１８側の一端部１９ａが他端部１９ｂよりも大径に形成され、一端部１９ａの内部に第２入力軸２２の他端部２２ｂを収容している。
【００２６】
第１トーションバー２０は、その捩れ方向や捩れ角に応じて後述するロータリバルブ３０の流路や流路断面積を変動させる機能を有している。一方、第２トーションバー２３は、トルクセンサ用トーションバーとして構成されており、図１に示すトルクセンサ１１は、この第２トーションバー２３の捩れ量に応じて操舵トルクＴｒを検出するようになっている。
【００２７】
伝達機構１７は、出力軸１９に入力された操舵力（回転力）を操舵軸１６の回転軸線Ｘ方向への移動力に変換するボールねじ機構２５と、ボールねじ機構２５が変換した移動力に基づき回転するセクタシャフト２６と、を備えている。
【００２８】
ボールねじ機構２５は、外周に螺旋溝であるボール溝２５ａが形成されたねじ軸としての出力軸１９と、出力軸１９の外周側に配置され、内周にボール溝２３ａに対応するボール溝２５ｂが形成されたナットとしてのピストン３１と、両ボール溝２５ａ，２５ｂ内に収容された複数のボール２５ｃと、を有する。ピストン３１は、外周のセクタシャフト２６と面する部位に歯部３１ａが形成されている。
【００２９】
セクタシャフト２６は、操舵軸１６の回転軸線Ｘにほぼ直交するように配置されている。また、セクタシャフト２６は、その軸線方向の一端部外周にピストン３１の歯部３１ａと噛み合い可能な歯部２６ａが形成されている一方、他端部に伝達機構の一部である図外のピットマンアームが接続されている。
【００３０】
このピットマンアームは、セクタシャフト２６の回転に伴い車体の幅方向へ引っ張られることで、両転舵輪７，７の向きを適宜変更するようになっている。
【００３１】
ハウジング３は、ステアリングホイール６側の一端側が開口する第１ハウジング２７と、第１ハウジング２７の一端開口を閉塞するように設けられ、内部に後述のロータリバルブ３０を収容する第２ハウジング２８と、を備えている。
【００３２】
なお、第１ハウジング２７と第２ハウジング２８は、操舵軸１６の回転軸線Ｘに対する周方向の所定位置に配置される図外の複数のボルトをもって互いに締結されている。
【００３３】
第１ハウジング２７は、操舵軸１６の回転軸線Ｘ方向に沿って形成され、内部にピストン３１が収容されるほぼ円筒状のシリンダ部２７ａと、シリンダ部２７ａとほぼ直交し、かつ一部がシリンダ部２７ａへ臨むように形成され、内部にセクタシャフト２６が収容されるシャフト収容部２７ｂと、を有する。
【００３４】
液圧アシスト機構４は、第１ハウジング２７のシリンダ部２７ａとピストン３１とによって構成されるパワーシリンダ２９と、パワーシリンダ２９の後述する１対の液圧室である第１，第２油圧室２９ａ，２９ｂにオイルを供給するロータリバルブ３０と、を備えている。
【００３５】
ピストン３１は、ボビン状を呈し、回転軸線Ｘ方向におけるステアリングホイール６に近い側（図中上側）の一端部３１ｂとステアリングホイール６から遠い側（図中下側）の他端部３１ｃとが、それぞれシリンダ部２７ａの内径よりも僅かに小さな外径に形成されている。これにより、ピストン３１がシリンダ部２７ａにおいて安定した姿勢に維持されるようになっている。
【００３６】
また、ピストン３１の他端部３１ｃ外周には、円環状のシール部材３１ｄが装着されている。このシール部材３１ｄによって、シリンダ部２７ａの内部空間が、シール部材３１ｄよりもステアリングホイール６側の第１油圧室２９ａと、ステアリングホイール６とは反対側の第２油圧室２９ｂと、に仕切られている。すなわち、パワーシリンダ２９が、ピストン３１によって仕切られた第１，第２油圧室２９ａ，２９ｂを有するようになっている。
【００３７】
パワーシリンダ２９は、第１油圧室２９ａまたは第２油圧室２９ｂにオイルが供給されると、両油圧室２９ａ，２９ｂ間の差圧を操舵アシスト力として操舵機構２の一部でもあるピストン３１に付与する。なお、この際、シャフト収容部２７ｂには第１油圧室２９ａ内のオイルが導かれる構成となっており、第１油圧室２９ａへのオイルの供給に際して歯部２６ａ，３１ａ間が潤滑されるようになっている。
【００３８】
ロータリバルブ３０は、ステアリングホイール６の中立時において、ポンプ９（図１参照）の吐出口に接続された導入ポート３２と、リザーバタンク８（図１参照）に接続された排出ポート３３とが通じるようになっている。
【００３９】
これにより、前記中立時においては、ポンプ９からロータリバルブ３０に吐出されたオイルが第１，第２油圧室２９ａ，２９ｂのいずれにも供給されることなくリザーバタンク８に排出されることとなる。
【００４０】
一方、ロータリバルブ３０は、ステアリングホイール６の操舵時において、第２入力軸２２と出力軸１９の相対回転角、すなわち第１トーションバー２０の捩れ角に応じてオイルを各油圧室２９ａ，２９ｂに選択的に供給する。
【００４１】
すなわち、ロータリバルブ３０は、ステアリングホイール６が任意の一方向へ操舵された場合、導入ポート３２が第１給排通路３４を介して第１油圧室２９ａと接続され、排出ポート３３が第２給排通路３５等を介して第２油圧室２９ｂと接続される。この結果、第１油圧室２９ａにオイルが供給され、第２油圧室２９ｂからはオイルが排出されることとなる。
【００４２】
一方、ステアリングホイール６が他方向へ操舵された場合には、導入ポート３２が第２給排通路３５等を介して第２油圧室２９ｂと接続され、排出ポート３３が第１給排通路３４を介して第１油圧室２９ａと接続される。この結果、第２油圧室２９ｂにオイルが供給され、第１油圧室２９ａからはオイルが排出されることとなる。
【００４３】
なお、各油圧室２９ａ，２９ｂにオイルを供給あるいはオイルを排出するにあたって、その供給量及び排出量は、第２入力軸２２と出力軸１９の相対回転差が大きくなるにつれて増大するようになっている。換言すれば、第１トーションバー２０の捩れ角が大きくなるほど、供給量及び排出量が増大するようになっている。
【００４４】
中空モータ１０は、いわゆる３相交流式のブラシレスモータであって、ハウジング３外に臨む第２入力軸２２の外周側に設けられたモータ要素と、該モータ要素を内部に収容するモータハウジング３６と、を有する。
【００４５】
モータ要素は、第２入力軸２２に結合部材３９を介して一体回転可能に固定された円筒状のモータロータ３７と、モータロータ３７の外周側に所定隙間を介して配置された円筒状のモータステータ３８と、を備える。
【００４６】
モータハウジング３６は、ハウジング３側に向かって開口し、内部に前記モータ要素を収容する有蓋円筒状の第１モータハウジング構成部４０と、第１モータハウジング構成部４０の開口部を閉塞する円板状の第２モータハウジング構成部４１と、を有する。これら第１，第２モータハウジング構成部４０，４１は、共にアルミニウム合金など所定の金属材料により構成されている。
【００４７】
第１モータハウジング構成部４０は、筒状部４０ａの内径がモータステータ３８の外径とほぼ同一となるように形成され、内周にモータステータ３８が圧入や焼き嵌め等により固定されている。
【００４８】
また、第１モータハウジング構成部４０は、開口部の外周側にフランジ部４０ｂを有し、このフランジ部４０ｂが円板状のアダプタ部材４２にボルト４３によって締結固定されている。
【００４９】
ここで、アダプタ部材４２は、ボルト４４によってハウジング３の第２ハウジング２８とも締結固定されている。したがって、第１モータハウジング構成部４０は、アダプタ部材４２を介して第２ハウジング２８に固定されるようになっている。
【００５０】
第１モータハウジング構成部４０の蓋部４０ｃには、操舵軸１６を挿入する挿入孔４０ｄが形成されている。この挿入孔４０ｄの内周側には、結合部材３９のステアリングホイール６側の一端部３９ａが配置され、この一端部３９ａの外周面と挿入孔４０ｄの内周面との間には、第１ボールベアリング４５が設けられている。
【００５１】
第１モータハウジング構成部４０は、この第１ボールベアリング４５を介して結合部材３９の一端部３９ａを回転可能に支持するようになっている。
【００５２】
また、蓋部４０ｃのステアリングホイール６側の端面には、円形凹状の凹部４０ｅが形成され、この凹部４０ｅ内には、第１レゾルバ４６が配置されている。
【００５３】
第１レゾルバ４６は、第１入力軸２１の外周に一体回転可能に固定された円環状のレゾルバロータ４６ａと、外周が凹部３８ｅの内周に固定された円環状のレゾルバステータ４６ｂと、を有する。このレゾルバステータ４６ｂによってレゾルバロータ４６ａの回転位置を検出することで、第１入力軸２１の回転角、すなわちステアリングホイール６の舵角θｓを検出するようになっている。
【００５４】
また、第１レゾルバ４６は、カバー部材４７によって覆われている。このカバー部材４７は、第１モータハウジング構成部４０にボルト４８によって締結固定されている。
【００５５】
また、カバー部材４７の軸心位置には、第１入力軸２１を挿入する挿入孔４７ａが形成されている。この挿入孔４７ａと第１入力軸２１との間には、該両者４７ａ，２１間をシールするシール部材４９が設けられている。
【００５６】
第２モータハウジング構成部４１は、その軸心位置に操舵軸１６を挿入する挿入孔４１ａが形成されている。この挿入孔４１ａの内周側には、結合部材３９の他端部３９ｂが配置され、この他端部３９ｂの外周面と挿入孔４１ａの内周面との間には、第２ボールベアリング５０が設けられている。第２モータハウジング構成部４１は、この第２ボールベアリング５０を介して結合部材３９の他端部３７ｂを回転可能に支持するようになっている。
【００５７】
また、第２モータハウジング構成部４１のハウジング３側の端面には、円形凹状の凹部４１ｃが形成され、この凹部４１ｃ内には、第２レゾルバ５１が配置されている。
【００５８】
第２レゾルバ５１は、結合部材３９を介して第２入力軸２２の外周に一体回転可能に固定された円環状のレゾルバロータ５１ａと、外周が凹部４１ｃの内周に固定された円環状のレゾルバステータ５１ｂと、を有している。このレゾルバステータ５１ｂによってレゾルバロータ５１ａの回転位置を検出することで、第２入力軸２２の回転角を検出するようになっている。
【００５９】
なお、この第２入力軸２２の回転角は、中空モータ１０のモータロータ３７の回転角と同等である。よって、第２レゾルバ５１は、モータロータ３７の回転角であるモータ回転角を検出するモータ回転角センサとしても機能する。
【００６０】
図３は、液圧アシスト機構４による操舵アシスト力の付与特性を示す図である。
【００６１】
液圧アシスト機構４は、それ単体で、すなわち電動アシスト機構５による操舵アシスト力の付与がない状態でも、問題なく運転者の操舵を補助できるような特性に設定されている。すなわち、手動運転時において操舵機構２に付与される操舵アシスト力は、基本的に液圧アシスト機構４がベースとなって賄うようになっている。
【００６２】
また、液圧アシスト機構４は、操舵トルクＴｒが小さい領域Ａにおいて、中高速度での走行中に過剰な操舵アシスト力によって操舵がふらつかないよう、出力する操舵アシスト力を抑えるようになっている。
【００６３】
一方、操舵トルクＴｒが大きい領域Ｂにおいては、ステアリングホイール６を据え切りした際に操舵機構２をストロークエンドまで転舵可能な操舵アシスト力を発揮するようになっている。
【００６４】
なお、この液圧アシスト機構４が操舵機構２をストロークエンドまで転舵可能な操舵アシスト力を発揮するときの操舵トルクＴｒは、中空モータ１０が出力可能なモータトルク上限値を下回るように設定される。つまり、運転者によって入力される操舵トルクＴｒが０となる自動運転時において、中空モータ１０の出力のみで操舵機構２をストロークエンドまで転舵可能な操舵アシスト力を引き出せるようになっている。
【００６５】
また、領域Ａと領域Ｂとの間の領域Ｃでは、電動アシスト機構５と協調制御する際の制御性を考慮し、線形的な特性となるように設定されている。
【００６６】
なお、前述の特性は、車速Ｖｓ等の運転状態の変化に依らずに常に一定となるように設定されている。すなわち、操舵トルクＴｒに対するパワーシリンダ２９による操舵アシスト力は、車速Ｖｓ等の変化に拘わらず単一の特性を有するようになっている。
【００６７】
図４は、制御装置１３の演算回路構成を示す制御ブロック図である。
【００６８】
制御装置１３は、各種運転情報に基づきトルク指令信号Ｔｍ＊を演算するトルク指令信号演算部６１と、トルク指令信号演算部６１が演算したトルク指令信号Ｔｍ＊に基づき中空モータ１０を駆動制御するモータ制御部６２と、を備える。
【００６９】
トルク指令信号演算部６１は、手動運転時におけるトルク指令信号Ｔｍ＊である手動運転時トルク指令信号Ｔｍ（ｍａｎｕａｌ）＊を演算する手動運転時トルク指令演算部６３と、自動運転時におけるトルク指令信号Ｔｍ＊である自動運転時トルク指令信号Ｔｍ（ａｕｔｏ）＊を演算する自動運転時トルク指令演算部６４と、手動，自動運転時トルク指令信号Ｔｍ（ｍａｎｕａｌ）＊，Ｔｍ（ａｕｔｏ）＊のいずれをトルク指令信号Ｔｍ＊として制御に用いるかを選択するトルク指令切換部６５と、トルク指令切換部６５を介して入力されるトルク指令信号Ｔｍ＊を運転状態等に基づき適宜補正するトルク指令補正演算部６６と、を有する。
【００７０】
なお、以下では便宜上、手動運転時トルク指令信号Ｔｍ（ｍａｎｕａｌ）＊を単に「トルク指令信号Ｔｍ（ｍａｎｕａｌ）＊」と呼び、手動運転時トルク指令信号Ｔｍ（ａｕｔｏ）＊を単に「トルク指令信号Ｔｍ（ａｕｔｏ）＊」と呼ぶ。
【００７１】
手動運転時トルク指令演算部６３は、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクＴｒと、図外のディファレンシャルギア等に設置された車速センサが検出した車速Ｖｓと、に基づきトルク指令信号Ｔｍ（ｍａｎｕａｌ）＊を演算する。
【００７２】
より詳しくは、手動運転時トルク指令演算部６３は、操舵トルクＴｒ及び車速Ｖｓが入力されると、これらセンサ情報からトルク指令算出マップ６７に基づきトルク指令信号Ｔｍ（ｍａｎｕａｌ）＊を算出する。
【００７３】
トルク指令算出マップ６７は、基本的に操舵トルクＴｒが微小な領域や据え切り時等の操舵トルクＴｒが大きくなる領域で小さなトルク指令信号Ｔｍ（ｍａｎｕａｌ）＊を出力し、それらの中間領域において大きなトルク指令信号Ｔｍ（ｍａｎｕａｌ）＊を出力する二次曲線的な出力特性を有している。
【００７４】
また、トルク指令算出マップ６７は、車速Ｖｓが増大するにつれて出力するトルク指令信号Ｔｍ（ｍａｎｕａｌ）＊が減少するように設定されている。
【００７５】
特に車速Ｖｓが所定の中高速以上の場合には、操舵トルクＴｒの大小にかかわらず出力するトルク指令信号Ｔｍ（ｍａｎｕａｌ）＊を０とするようになっている。すなわち、車速Ｖｓが所定値以上の場合には、基本的に中空モータ１０による操舵アシストは行われることなく、液圧アシスト機構４が出力する操舵アシスト力のみによって操舵が補助されるようになっている。
【００７６】
自動運転時トルク指令演算部６４は、自動運転制御装置１４が出力する舵角指令θｓ＊に舵角θｓが追従するのにあたって必要なトルク指令信号Ｔｍ（ａｕｔｏ）＊をＰＩ制御に基づき演算する。
【００７７】
トルク指令切換部６５は、自動運転制御装置１４から制御装置１３に自動操舵要求ＳｉｇＡが出力されている場合には、トルク指令信号Ｔｍ（ａｕｔｏ）＊をトルク指令信号Ｔｍ＊としてトルク指令補正演算部５６に出力する。
【００７８】
一方、自動操舵要求ＳｉｇＡが出力されていない場合には、トルク指令信号Ｔｍ（ｍａｎｕａｌ）＊をトルク指令信号Ｔｍ＊として続くトルク指令補正演算部６６に出力する。
【００７９】
トルク指令補正演算部６６は、操舵アシストの応答遅れを補償する過渡特性補正部６８と、ステアリングホイール６が緩やかに操舵されている場合にトルク指令信号Ｔｍ＊を減算補正する減算補正部６９と、を有する。
【００８０】
過渡特性補正部６８は、液圧アシスト機構４特有の操舵アシストの応答遅れを、トルク指令信号Ｔｍ＊を増大補正することにより電動アシスト機構５側で補うようにしたものである。
【００８１】
液圧アシスト機構４による操舵アシスト力は、ステアリングホイール６が操舵された際に、第１トーションバー２０が捩れ、この捩れ角に応じた量のオイルが第１油圧室２９ａまたは第２油圧室２９ｂに供給されることで、はじめて操舵機構２に付与される。
【００８２】
すなわち、液圧アシスト機構４による操舵アシスト力の付与は、液圧アシスト機構４の構造上、運転者によるステアリングホイール６の操舵操作に対して必然的に遅れてしまう。また、この液圧アシスト機構４による操舵アシストの遅れは、自動運転時に舵角θｓを舵角指令θｓ＊に追従させる場合においても同様に発生するものである。
【００８３】
これらに鑑み、過渡特性補正部６８では、図５に示すように、液圧アシスト機構４のアシスト遅れを補うために、まずトルク指令信号Ｔｍ＊の位相を進めた信号である位相進み信号Ｔｍｌを位相進み信号生成部７０に基づき生成する。この位相進み信号生成部７０は、制御装置１３のマイクロコンピュータ内に設けられたデジタルフィルタとしてのハイパスフィルタであって、トルク指令信号Ｔｍ＊から位相進み信号Ｔｍｌを抽出する。
【００８４】
なお、位相進み信号生成部７０として用いられるハイパスフィルタは、デジタルフィルタではなく制御装置１３の基板上に電子回路によって構成されるものであってもよい。
【００８５】
このようにして位相進み信号Ｔｍｌを生成すると、過渡特性補正部６８は、続いてトルク指令信号Ｔｍ＊から位相進み信号Ｔｍｌを減じたトルク指令定常信号Ｔｍｃを算出する。このトルク指令定常信号Ｔｍｃと、位相進み信号Ｔｍｌに補正係数Ｇを乗じた信号とを合算することで、応答遅れを補償したトルク指令信号（モータ指令信号）Ｔｍ＊を生成するようになっている。
【００８６】
なお、このとき、トルク指令定常信号Ｔｍｃは、トルク指令信号用リミッタ部７２によって上限値が設けられるようになっている。一方、位相進み信号Ｔｍｌに補正係数Ｇを乗じた信号は、位相進み信号用リミッタ部７３によって上限値が設けられるようになっている。
【００８７】
トルク指令信号用リミッタ部７２は、トルク指令定常信号Ｔｍｃ用の上限値を、車速Ｖｓに応じて可変制御する。より具体的には、車速Ｖｓが高くなるにつれて上限値を下げるように設定されている。
【００８８】
一方、位相進み信号用リミッタ部７３は、位相進み信号Ｔｍｌ用の上限値を、車速Ｖｓに応じて可変制御する。より具体的には、車速Ｖｓが高くなるにつれて上限値を下げるように設定される。
【００８９】
また、両リミッタ部７２，７３は、位相進み信号Ｔｍｌ用の上限値がトルク指令定常信号Ｔｍｃ用の上限値以上となるようにそれぞれ設定されている。
【００９０】
また、過渡特性補正部６８は、応答遅れを補償したトルク指令信号（モータ指令信号）Ｔｍ＊に上限値を設けるモータ指令信号用リミッタ部７４をさらに備えている。このモータ指令信号用リミッタ部７４も、前述のリミッタ部７２，７３と同様に、トルク指令信号（モータ指令信号）Ｔｍ＊の上限値を、車速Ｖｓに応じて可変制御できるように構成されている。より具体的には、モータ指令信号用リミッタ部７４は、車速Ｖｓが高くなるにつれて上限値を下げるように設定されている。
【００９１】
図５に示すように、減算補正部６９は、手動運転時においては舵角θｓ、自動運転時においては舵角指令θｓ＊を時間微分することで操舵速度ωｓを演算する操舵速度演算部７５と、操舵速度演算部７５が演算した操舵速度ωｓを受信する操舵速度信号受信部として機能し、操舵速度ωｓに応じてトルク指令信号Ｔｍ＊を補正する補正部７６と、を有する。
【００９２】
補正部７６は、操舵速度演算部７５により算出された操舵速度ωｓの増加率が所定値未満のとき、中空モータ１０が操舵機構２に付与する操舵力が、パワーシリンダ２９によって操舵機構２に付与される操舵力よりも小さくなるようにトルク指令信号Ｔｍ＊を適宜減算補正する。
【００９３】
モータ制御部６２は、図４に示すように、まず、電流指令演算部７７によって、トルク指令信号Ｔｍ＊と、第２レゾルバ５１が検出したモータ回転角θｍに基づき算出されたモータ回転数Ｎと、からｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を演算する。
【００９４】
続いて、モータ制御部６２は、３相２相変換器７８によって、中空モータ１０に設置された電流センサ７９ｕ，７９ｖが出力するｕ相，ｖ相電流Ｉｕ，Ｉｖとモータ回転角θｍとからｄ軸，ｑ軸電流Ｉｄ，Ｉｑを得る。
【００９５】
その後、モータ制御部６２は、ｄ軸，ｑ軸電流Ｉｄ，Ｉｑがｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に追従するのに必要な値を算出し、この算出値に基づきｄ軸，ｑ軸電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を演算する。すなわち、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊とｄ軸電流Ｉｄとの差分と、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊とｑ軸電流Ｉｑとの差分と、をそれぞれ算出し、これら差分からＰＩ制御に基づきｄ軸，ｑ軸電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を得る。
【００９６】
ｄ軸，ｑ軸電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を演算すると、モータ制御部６２は、２相３相変換器８０によりｄ軸，ｑ軸電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊とモータ回転角θｍとからｕ相，ｖ相，ｗ相電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を算出する。この電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を、ＰＷＭ変換器８１によってアナログ波形からＰＷＭ波形に変換した後、制御装置１３に設けられたインバータ回路８２に出力し、このインバータ回路８２を介して中空モータ１０を駆動するようになっている。
【００９７】
〔本実施形態の作用効果〕
前述のように、従来のパワーステアリング装置は、電動モータがステアリングホイールの操舵中に常時作動することから、電動モータにかかる負荷が必然的に大きなものとなる。このため、前記従来のパワーステアリング装置では、電動モータとして高い負荷に抗し得る大型のものを用いる必要があり、結果としてパワーステアリング装置の大型化を招来してしまう。
【００９８】
なお、このとき、前記電動モータに負荷に基づく電動モータの高温化を抑制する放熱フィン等のモータ冷却手段を取り付ければ、小型の電動モータを用いること自体は可能となる。
【００９９】
しかしながら、この場合、前記モータ冷却手段の分だけパワーステアリング装置が大型化することから、該大型化の課題が解消されているとは言い難い。
【０１００】
これに対して、本実施形態では、手動運転時において、車速Ｖｓが所定の中高速以上の場合には、操舵アシスト力の全てを液圧アシスト機構４によって賄い、中空モータ１０による操舵アシストは行わないようにした。
【０１０１】
すなわち、手動運転時でかつ、車速Ｖｓが所定の中高速以上の場合には、手動運転時トルク指令演算部６３の出力するトルク指令信号Ｔｍ（ｍａｎｕａｌ）＊が０となるように構成した。
【０１０２】
これにより、車速Ｖｓが所定の中高速以上の場合における中空モータ１０の負荷が０となるため、手動運転時に中空モータ１０にかかる負荷を低減することが可能になる。この結果、中空モータ１０として小型のものを用いることが可能となることから、もってパワーステアリング装置１の小型化を図ることができる。
【０１０３】
また、本実施形態では、車速Ｖｓが所定の中高速未満である場合に、この車速Ｖｓが増大するにつれて中空モータ１０が出力する操舵アシスト力が減少するようにした。これによっても、中空モータ１０の負担を低減する効果を得ることができる。
【０１０４】
さらに、本実施形態では、制御装置１３に位相進み信号生成部７０を設け、この位相進み信号生成部７０によってトルク指令信号Ｔｍ＊を増大補正するようにした。これにより、液圧アシスト機構４特有の応答遅れを電動アシスト機構５側で補うことができる。
【０１０５】
この結果、手動運転時においては、運転者の操舵操作に対する応答性の高い操舵力付与が行えることから、操舵フィーリングを向上させることが可能となる。また、自動運転時においては、特に切り始めにおける舵角指令θｓ＊に対する舵角θｓの追従性を向上させることができる。
【０１０６】
また、本実施形態では、位相進み信号生成部７０をハイパスフィルタとしたことから、容易に位相進み信号Ｔｍｌを生成することができる。
【０１０７】
なお、本実施形態では、位相進み信号生成部７０として用いるフィルタをハイパスフィルタとしたが、不要な高調波をキャンセルできるバンドパスフィルタを使用することも可能である。また、本実施形態では、トルク指令信号Ｔｍ＊の位相を進めることで位相進み信号Ｔｍｌを生成しているが、この代わりに操舵トルクＴｒの位相を進めることにより位相進み信号Ｔｍｌを生成することも可能である。
【０１０８】
ところで、過渡特性補正部６８によって液圧アシスト機構４の応答遅れを補償する際に、中空モータ１０から操舵機構２に過剰な操舵力が付与されると、却って運転者に操舵違和感を抱かせてしまうおそれがある。
【０１０９】
そこで、本実施形態では、過渡特性補正部６８にトルク指令信号用リミッタ部７２と位相進み信号用リミッタ部７３とを設け、これらリミッタ部７２，７３によってトルク指令信号Ｔｍ＊が過剰に大きくなるのを抑制するようにした。これにより、中空モータ１０から過剰な操舵力が付与されるのを抑制でき、もって操舵フィーリングの向上を図ることができる。
【０１１０】
また、リミッタ部７２，７３によってトルク指令信号Ｔｍ＊を制限する際に、位相進み信号用リミッタ部７３によって位相進み信号Ｔｍｌを過剰に制限してしまうと、液圧アシスト機構４の応答遅れを満足に補償できなくなるおそれがある。
【０１１１】
このため、本実施形態では、位相進み信号用リミッタ部７３の上限値の大きさを、トルク指令信号用リミッタ部７２の上限値以上に設定した。これにより、位相進み信号Ｔｍｌがトルク指令信号Ｔｍ＊に大きく反映されることから、操舵操作に対する応答性を向上させることができる。
【０１１２】
また、本実施形態では、位相進み信号用リミッタ部７２とトルク指令信号用リミッタ部７３とを、それぞれ車速Ｖｓに基づき上限値が可変制御できるように構成した。これにより、例えば大きな操舵力の付与が必要でない高車速時において各上限値を下げることで、操舵機構２へ過剰な操舵力が付与されるのを抑制できる。すなわち、車速Ｖｓに応じて的確に操舵力の付与を行うことができる。
【０１１３】
また、本実施形態では、過渡特性補正部６８にモータ指令信号用リミッタ部７４をさらに設けた。これにより、トルク指令定常信号Ｔｍｃと位相進み信号Ｔｍｌとのそれぞれにリミッタをかけたにもかかわらず、その和である応答遅れを補償したトルク指令信号（モータ指令信号）Ｔｍ＊が過大となった場合であっても、そのトルク指令信号Ｔｍ＊を制限することができる。したがって、より確実に中空モータ１０から操舵機構２への過剰な操舵力の付与を抑制できる。
【０１１４】
さらに、本実施形態では、モータ指令信号用リミッタ部７４についても、車速Ｖｓに基づき上限値が可変制御できるように構成したことから、車速Ｖｓに応じてより的確な操舵力の付与を行うことができる。
【０１１５】
なお、本実施形態では、過渡特性補正部６８に計３つのリミッタ部７２〜７４を設けているが、これらリミッタ部７２〜７４を全て設けるか、一部を廃止するか等については任意に選択することができる。また、リミッタ部７２〜７４を車速Ｖｓに応じて上限値を可変制御可能に設定するか否かについても任意である。
【０１１６】
また、本実施形態では、減算補正部６９によって、操舵速度ωｓの増加率が所定値未満のとき、中空モータ１０が操舵機構２に付与する操舵力が、パワーシリンダ２９によって操舵機構２に付与される操舵力よりも小さくなるようにトルク指令信号Ｔｍ＊を補正するようにした。これにより、即応性を比較的必要としない緩やかな操舵を行っている際の中空モータ１０にかかる負担を低減することができる。
【０１１７】
また、本実施形態では、ステアリングホイール６に入力された操舵トルクＴｒに対し、パワーシリンダ２９の操舵機構２に付与する操舵力が車速Ｖｓの変化に拘わらず単一の特性となるように構成した。これにより、簡素な構成をもって油圧による操舵力の付与を実現することができる。また、油圧による操舵力の付与を単一の特性としたことで、液圧アシスト機構４と電動アシスト機構５との協調制御を容易に行うことができる。
【０１１８】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態は、トルク指令信号演算部６１を、ステアリングホイール６が切り込んだ状態で保持された状態である保舵状態を考慮してトルク指令信号Ｔｍ＊を演算するように構成したものである。
【０１１９】
なお、本実施形態では、前記第１実施形態と同じ構成については同一の符号を付すことにより、具体的な説明を省略する（以下の各実施形態に同じ）。
【０１２０】
一般に、液圧アシスト機構４による操舵アシストを行う場合、図６に示すように、ステアリングホイール６を所定の舵角θｘまで切り込む際に必要な切り込み操舵トルクＴｒｓに比べて所定の舵角θｘで保舵するのに必要な保舵トルクＴｒｋが小さくなることが知られている。
【０１２１】
すなわち、パワーシリンダ２９による操舵アシストにおいては、操舵トルクＴｒが増大するときの変化量と減少するときの変化量との間に差（ヒステリシス）が生じることが一般に知られている。なお、このヒステリシスは、液圧アシスト機構４のシステムフリクション等に起因するものである。
【０１２２】
このため、手動運転時において、切り込み時と保舵時の区別なく電動アシスト機構５によるモータアシストを行ってしまうと、図７（ａ）に示すように、保舵時において保舵トルクＴｒｋが過剰に小さくなり、却って操舵違和感を招来してしまうおそれがある。
【０１２３】
また、自動運転時において、中空モータ１０を単に舵角指令θｓ＊に舵角θｓが追従するように制御してしまうと、図７（ｂ）に示すように切り込み時と保舵時の区別なくトルクが高い状態に維持されることとなり、保舵時に不要な余剰トルクが発生してしまう。
【０１２４】
そこで、本実施形態では、図８に示すように、前記第１実施形態の構成に加えて、トルク指令補正演算部６６に、ステアリングホイール６が保舵状態にある場合にトルク指令信号Ｔｍ＊を減少補正する保舵時トルク補正部８３を設けた。
【０１２５】
より詳しくは、保舵時トルク補正部８３は、図９に示すように、まず、操舵速度演算部８４によって、手動運転時においては舵角θｓ、自動運転時においては舵角指令θｓ＊を時間微分することで操舵速度ωｓを算出する。
【０１２６】
続いて、保舵時トルク補正部８３は、切換判断部８５によって操舵速度ωｓの絶対値｜ωｓ｜が所定値ωｘ以下であるか否かを判断する。
【０１２７】
ここで、操舵速度の絶対値｜ωｓ｜が所定値ωｘよりも大きいと判断された場合、すなわちステアリングホイール６が操舵状態にあると判断された場合には、保舵時トルク補正部８３は、トルク指令信号Ｔｍ＊の補正を行わないようになっている。
【０１２８】
一方、操舵速度の絶対値｜ωｓ｜が所定値ωｘ以下、すなわちステアリングホイール６が保舵状態にあると判断された場合には、予め格納された保舵時オフセットトルクＴｆに舵角θｓ（舵角指令θｓ＊）から符号判別部８６によって導かれる適切な符号を付した後、トルク指令信号Ｔｍ＊から保舵時オフセットトルクＴｆを減算することでトルク指令信号Ｔｍ＊を減少補正するようになっている。
【０１２９】
なお、このトルク指令信号Ｔｍ＊の減算に供される保舵時オフセットトルクＴｆは、液圧アシスト機構４のヒステリシス特性に基づき定められる固定値である。
【０１３０】
以上の構成から、本実施形態のパワーステアリング装置１によれば、手動運転時および自動運転時のいずれの場合においても、保舵時における操舵アシスト力の付与量を抑えることができる。
【０１３１】
これにより、手動運転時においては、保舵時に過剰な操舵アシスト力が付与されることで生じる操舵違和感を抑制することが可能となる。また、自動運転時においては、保舵時に発生する余剰なトルクを低減することが可能となる。
【０１３２】
また、本実施形態では、保舵時オフセットトルクＴｆを、液圧アシスト機構４のヒステリシス特性に基づき定められる固定値としたことから、トルク指令信号Ｔｍ＊の減少補正を過不足なく行うことができる。
【０１３３】
なお、他の作用効果は前記第１実施形態とほぼ同様である。
【０１３４】
〔第３実施形態〕
図１０に示す本発明の第３実施形態は、基本構成は前記第１実施形態と同様であるが、トルク指令補正演算部６６に、トルク指令信号Ｔｍ＊を減少補正することで操舵速度ωｓの過度な上昇を抑制する操舵速度抑制部８７が追加されている。
【０１３５】
より詳しくは、操舵速度抑制部８７は、図１１に示すように、まず、操舵速度演算部８８によって、手動運転時においては舵角θｓ、自動運転時においては舵角指令θｓ＊を時間微分することで操舵速度ωｓを算出する。
【０１３６】
続いて、操舵速度抑制部８７は、車速Ｖｓから予め用意された操舵速度制限値算出マップ８９によって操舵速度制限値ωｌを算出する。
【０１３７】
なお、このとき用いられる操舵速度制限値算出マップ８９は、車速Ｖｓが所定の中高速以上である場合に、操舵速度制限値ωｌとして比較的小さな値を算出するようになっている。
【０１３８】
その後、操舵速度抑制部８７は、切換判断部９０によって操舵速度ωｓの絶対値｜ωｓ｜が操舵速度制限値ωｌ以上であるか否かを判断する。ここで、操舵速度の絶対値｜ωｓ｜が操舵速度制限値ωｌよりも小さいと判断された場合には、操舵速度抑制部８７は、トルク指令信号Ｔｍ＊の補正を行わないようになっている。
【０１３９】
一方、操舵速度の絶対値｜ωｓ｜が操舵速度制限値ωｌ以上である判断された場合には、予め格納された減速トルクＴｂに舵角θｓ（舵角指令θｓ＊）から符号判別部９１によって導かれる適切な符号を付した後、トルク指令信号Ｔｍ＊から減速トルクＴｂを減算することでトルク指令信号Ｔｍ＊を減少補正するようになっている。
【０１４０】
操舵速度ωｓが高速である場合に、過渡特性補正部６８によって通常通り液圧アシスト機構４の応答遅れを補償してしまうと、ステアリングホイール６の操舵感が軽くなりすぎて車両の安定性が損なわれてしまうおそれがある。特に、この車両の安定性の悪化は、操舵速度ωｓが高速でかつ、車速Ｖｓが所定の中高速以上である場合に顕著となる。
【０１４１】
これに対して、本実施形態では、操舵速度抑制部８７によって、操舵速度ωｓが操舵速度制限値ωｌよりも高い場合には、トルク指令信号Ｔｍ＊を減少補正するようにした。これにより、操舵機構２に付与される操舵アシスト力が減少することで操舵速度ωｓの上昇が抑制されることから、前述の要因による車両の安定性の悪化を抑制することができる。
【０１４２】
しかも、本実施形態では、特に車両の安定性の悪化が懸念される操舵速度ωｓが高速かつ、車速Ｖｓが所定の中高速以上である場合に操舵速度制限値ωｌとして小さな値を算出するようにした。これにより、中高速走行時における操舵速度ωｓの上昇が特に抑制されるため、前述の要因による車両の安定性の悪化をより効果的に抑制することができる。
【０１４３】
〔第４実施形態〕
図１２及び図１３に示す本発明の第４実施形態は、基本構成は前記第１実施形態とほぼ同様であるが、過渡特性補正部６８の制御内容が変更されている。
【０１４４】
すなわち、本実施形態における過渡特性補正部６８は、図１２に示すように、まず、操舵速度演算部９２によって、手動運転時においては舵角θｓ、自動運転時においては舵角指令θｓ＊を時間微分することで操舵速度ωｓを算出する。続いて、過渡特性補正部６８は、操舵速度信号受信部として機能する切換判断部９３に操舵速度ωｓを送信した後、切換判断部９３によって操舵速度ωｓの絶対値｜ωｓ｜が所定値ωｙ以上であるか否かを判断する。
【０１４５】
ここで、操舵速度の絶対値｜ωｓ｜が所定値ωｙよりも小さいと判断された場合には、過渡特性補正部６８は、トルク指令信号Ｔｍ＊の補正を行わないようになっている。
【０１４６】
一方、操舵速度の絶対値｜ωｓ｜が所定値ωｙ以上である場合、すなわちステアリングホイール６が急操舵されていると判断された場合には、予め格納された急操舵判定時増量トルクＴａに舵角θｓ（舵角指令θｓ＊）から符号判別部９４によって導かれる適切な符号を付す。
【０１４７】
その後、トルク指令信号Ｔｍ＊に急操舵判定時増量トルクＴａを加算することでトルク指令信号Ｔｍ＊を増量補正するようになっている。
【０１４８】
なお、このトルク指令信号Ｔｍ＊に加算される急操舵判定時増量トルクＴａは、ロータリバルブ３０が有する不感帯を補償し得る任意の固定値である。
【０１４９】
また、本実施形態における電動アシスト機構５は、図１３に示すように、液圧アシスト機構４が操舵アシストを開始する液圧アシスト開始トルクＴｓ１よりも高い操舵トルクＴｒが入力された際に操舵アシストを開始するようになっている。
【０１５０】
すなわち、本実施形態の制御装置１３は、操舵トルクＴｒが操舵開始トルクである電動アシスト開始トルクＴｓ２以上のとき中空モータ１０の駆動制御を開始し、パワーシリンダ２９は、操舵トルクＴｒが電動アシスト開始トルクＴｓ２よりも小さな領域で操舵機構２への操舵力付与を開始するようになっている。
【０１５１】
なお、本実施形態では、この液圧アシスト機構４と電動アシスト機構５の操舵力の付与タイミングの差異を、第１，第２トーションバー２０，２３の剛性を変更することにより実現している。つまり、トルクセンサ１１用のトーションバーである第２トーションバー２３の剛性を、ロータリバルブ３０用のトーションバーである第１トーションバー２０の剛性以上とすることで、先に液圧アシスト機構４が立ち上がるように設定している。
【０１５２】
一般に、液圧アシスト機構４の応答遅れによる影響は、操舵速度ωｓが高い状態、すなわち急操舵を行った状態において大きくなることが知られている。
【０１５３】
そこで、本実施形態では、過渡特性補正部６８を、操舵速度ωｓが高い場合にトルク指令信号Ｔｍ＊を増大補正するように構成した。これにより、急操舵時における液圧アシスト機構４の応答遅れを電動アシスト機構５側で補うことができる。
【０１５４】
この結果、手動運転時においては、運転者の操舵操作に対する応答性の高い操舵力付与が行えることから、操舵フィーリングを向上させることが可能となる。また、自動運転時においては、特に切り始めにおける舵角指令θｓ＊に対する舵角θｓの追従性を向上させることができる。
【０１５５】
また、本実施形態では、電動アシスト機構５のアシスト開始トルクＴｓ２を、液圧アシスト機構４のアシスト開始トルクＴｓ１よりも高くなるように設定した。
【０１５６】
これにより、操舵トルクＴｒが電動アシスト開始トルクＴｓ２未満の領域では中空モータ１０の負担が０となることから、中空モータ１０にかかる負荷を低減することができる。
【０１５７】
しかも、本実施形態では、液圧アシスト機構４及び電動アシスト機構５のアシスト開始トルクＴｓ１，Ｔｓ２を、第１，第２トーションバー２０，２３の剛性に基づき変動させるようにした。
【０１５８】
これにより、容易に液圧アシスト開始トルクＴｓ１及び電動アシスト開始トルクＴｓ２の調整を図ることができる。
【０１５９】
本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成を変更することも可能である。
【０１６０】
例えば、前記各実施形態ではインテグラル型のパワーステアリング装置に本発明を適用したが、ラックバーやタイロッドからなる伝達機構を備えたラック・ピニオン型やコラム型のパワーステアリング装置に適用することもできる。
【０１６１】
また、前記各実施形態では、制御装置１３を、操舵速度演算部７５等により舵角θｓを時間微分することで操舵速度ωｓを取得するように構成されているが、センサ等によって検出された操舵速度ωｓを取り込むように構成することも当然に可能である。
【０１６２】
以上説明した各実施形態に基づくパワーステアリング装置としては、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。
【０１６３】
パワーステアリング装置は、その一つの態様において、ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸と、前記入力軸とトーションバーを介して接続された出力軸と、前記出力軸の回転を操舵輪に伝達する伝達機構と、を有する操舵機構と、ピストンによって仕切られた１対の液圧室を有し、前記操舵機構に操舵力を付与するパワーシリンダと、前記操舵機構の操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記入力軸と出力軸の相対回転に応じて前記操舵機構の外部のポンプから供給される作動液を選択的に前記パワーシリンダの１対の液圧室に供給するロータリバルブと、前記入力軸に操舵力を付与する電動モータと、マイクロコンピュータが搭載された制御装置と、前記制御装置に設けられ、前記操舵トルクおよび車速に基づき前記電動モータを駆動制御するためのトルク指令信号を演算するトルク指令信号演算部であって、前記車速が所定車速以上のとき前記トルク指令信号を０とするトルク指令信号演算部と、を有する。
【０１６４】
前記パワーステアリング装置の好ましい態様において、前記制御装置は、操舵速度の信号を受信する操舵速度信号受信部を備え、前記トルク指令信号演算部は、前記操舵速度が所定値以上のとき、前記トルク指令信号が増大するように補正する。
【０１６５】
別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記制御装置は、前記操舵トルクまたは前記トルク指令信号の位相を進めた位相進み信号を生成する位相進み信号生成部を備え、前記トルク指令信号演算部は、前記位相進み信号に基づき前記トルク指令信号が増大するように補正する。
【０１６６】
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記位相進み信号生成部は、フィルタである。
【０１６７】
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記制御装置は、前記操舵トルクまたは前記トルク指令信号の位相を進めた位相進み信号を生成する位相進み信号生成部と、前記トルク指令信号用の上限値を設けるトルク指令信号用リミッタ部と、前記位相進み信号用の上限値を設ける位相進み信号用リミッタ部と、を有する。
【０１６８】
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記位相進み信号用の上限値の大きさは、前記トルク指令信号用の上限値以上である。
【０１６９】
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記トルク指令信号用リミッタ部は、前記車速に応じて前記トルク指令信号用の上限値を可変制御し、前記位相進み信号用リミッタ部は、前記車速に応じて前記位相進み信号用の上限値を可変制御する。
【０１７０】
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記制御装置は、前記トルク指令信号用リミッタ部を通過した信号と前記位相進み信号用リミッタ部を通過した信号とを足し合わせた信号であるモータ指令信号の上限値を設けるモータ指令信号用リミッタ部を有する。
【０１７１】
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記モータ指令信号用リミッタ部は、前記車速に応じて前記モータ指令信号用の上限値を可変制御する。
【０１７２】
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記制御装置は、操舵速度の信号を受信する操舵速度信号受信部を備え、前記トルク指令信号演算部は、前記操舵速度の増加率が所定値未満、または前記操舵トルクの増加率が所定値未満のとき、前記電動モータが前記操舵機構に付与する操舵力が、前記パワーシリンダが前記操舵機構に付与する操舵力よりも小さくなるように前記トルク指令信号を演算する。
【０１７３】
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記制御装置は、前記操舵トルクが所定値である操舵開始トルク以上のとき前記電動モータの駆動制御を開始し、前記パワーシリンダは、前記操舵トルクが前記操舵開始トルクよりも小さい領域において前記操舵機構への操舵力付与を開始する。
【０１７４】
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記トルク指令信号演算部は、前記電動モータの回転角が目標角度となるように前記トルク指令信号を演算すると共に、操舵速度が所定値以下の状態である保舵状態のとき、前記トルク指令信号を減少補正する。
【０１７５】
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記パワーステアリング装置は、前記パワーシリンダによる操舵力が、前記操舵トルクが増大するときの変化量と減少するときの変化量との間に差を有し、前記トルク指令信号演算部は、操舵速度が所定値以下の状態である保舵状態のとき、前記トルク指令信号を前記差の大きさ分について減少補正する。
【０１７６】
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記トルク指令信号演算部は、操舵速度が前記車速に基づき算出される操舵速度上限値よりも高い場合に、前記トルク指令信号を減少補正する。
【０１７７】
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記パワーステアリング装置は、前記操舵トルクに対する前記パワーシリンダによる操舵力が前記車速の変化に拘わらず単一の特性を有するものである。
【０１７８】
さらに別の好ましい態様では、前記パワーステアリング装置の態様のいずれかにおいて、前記入力軸は、前記ステアリングホイールに接続された第１入力軸と、前記第１入力軸に前記トーションバーとは異なるトルクセンサ用トーションバーを介して接続された第２入力軸と、を備え、前記トルクセンサは、前記トルクセンサ用トーションバーの捩れ量に応じて前記操舵トルクを検出するものであって、前記トルクセンサ用トーションバーの剛性は、前記トーションバーの剛性以上である。
【図１】
0006656390.tif 000002
【図２】
0006656390.tif 000003
【図３】
0006656390.tif 000004
【図４】
0006656390.tif 000005
【図５】
0006656390.tif 000006
【図６】
0006656390.tif 000007
【図７】
0006656390.tif 000008
【図８】
0006656390.tif 000009
【図９】
0006656390.tif 000010
【図１０】
0006656390.tif 000011
【図１１】
0006656390.tif 000012
【図１２】
0006656390.tif 000013
【図１３】
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