(57)【要約】【課題】電動モータを駆動し、ポンプを回転させることで操舵アシストを行う際、ステアリングの戻りが悪化することのなく、安定したアシスト力を得ることが可能なパワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】操舵トルクを検出するトルク検出手段と、検出された操舵トルクに基づきアシスト操舵力指令値を演算し、演算された指令値に基づき電動モータを駆動するアシスト操舵制御手段と、前記電動モータにより駆動されるポンプと、該ポンプの吐出圧をピストンで区切られたパワーシリンダの２室に導くことで操舵アシストを行う油圧系統を有する操舵アシスト手段と、を備えたパワーステアリング装置において、前記２室のパワーシリンダの液圧をそれぞれ演算するパワーシリンダ液圧演算手段を設け、前記アシスト操舵制御手段を、検出されたトルクが予め設定された設定値未満のときは、２室のパワーシリンダ室のうち、液圧の低い一室に油圧を供給するよう前記ポンプを駆動する手段とした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
検出された操舵トルクに基づきアシスト操舵力指令値を演算し、演算された指令値に基づき電動モータを駆動するアシスト操舵制御手段と、
前記電動モータにより駆動されるポンプと、
該ポンプの吐出圧をピストンで区切られたパワーシリンダの２室に導くことで操舵アシストを行う油圧系統を有する操舵アシスト手段と、
を備えたパワーステアリング装置において、
前記２室のパワーシリンダの液圧をそれぞれ演算するパワーシリンダ液圧演算手段を設け、
前記アシスト操舵制御手段を、検出されたトルクが予め設定された設定値未満のときは、２室のパワーシリンダ室のうち、液圧の低い一室に油圧を供給するよう前記ポンプを駆動する手段としたことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
前記アシスト操舵制御手段を、検出された操舵トルクに基づく第１アシスト操舵指令値を演算する第１アシスト操舵指令値演算部と、検出された２室のパワーシリンダ室の液圧差に基づく第２アシスト操舵指令値を演算する第２アシスト操舵指令値演算部とを有し、演算された第１アシスト操舵指令値及び第２アシスト操舵指令値を乗算した値をアシスト操舵指令値として出力する手段とした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１または２に記載のパワーステアリング装置において、
ステアリング操作が切り返しか否かを検出する切り返し検出手段を設け、
前記アシスト操舵制御手段は、切り返しが検出されたときは、前記アシスト操舵指令値を通常よりも大きな値にして出力する手段としたことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項３に記載のパワーステアリング装置において、
前記アシスト操舵制御手段は、切り返しが検出され、アシスト操舵指令値を通常よりも大きな値にして出力した後、２室のパワーシリンダ液圧の大小関係が一致又は逆転したときは、通常のアシスト操舵指令値に切り換える手段とした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】
本発明は、電動モータでポンプを駆動することで操舵アシストするパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パワーステアリング装置にあっては、操舵トルクを検出するトルクセンサの出力に基づき電動モータを駆動してオイルポンプを駆動し、ピストンで区切られたパワーシリンダの２室の一方の室の油圧を高めることで操舵アシストするよう構成された技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５７−２０１７６７号公報（図１参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の電動油圧パワーステアリング装置にあっては、モータ及び油圧系のフリクションが大きいため、ステアリングを切った状態から、運転者がステアリングから手を離した場合のステアリングの戻りが悪いという問題があった。
【０００５】
すなわち、ステアリングを切った状態から手を離すと、ある程度自動的にステアリングが戻る。これはステアリングを切ることによって発生した復元モーメントによるものであり、今まで釣り合っていた操舵力が弱まったことにより、ステアリングが戻される。復元力はタイロッド、コラム等を通してステアリングまで伝達されるが、各伝達機構が有するフリクションによって弱められる。パワーステアリング装置ではこのフリクションが更に大きく、逆にステアリングの戻り量が足りなくなるという問題があった。
【０００６】
更に、例えば右に切った状態から一気に左に切り返す場合に、右側アシスト用のパワーシリンダ室に油圧が残った状態となる虞があり、切り返し時に違和感を与えるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、電動モータを駆動し、ポンプを回転させることで操舵アシストを行う際、ステアリングの戻りが悪化することのなく、安定したアシスト力を得ることが可能なパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため請求項１記載の発明では、検出されたトルクが予め設定された設定値未満のときは、２室のパワーシリンダ室のうち、液圧の低い一室に油圧を供給するようポンプを駆動することで、運転者がステアリングから手を離したときに、ステアリングの戻し側に素早く油圧を供給することが可能となり、運転者に違和感を与えることなく安定したアシストを達成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の請求項１ないし請求項４に対応する実施の形態１におけるパワーステアリング装置の全体構成を表すシステム図である。まず、構成について説明すると、１はステアリングホイール、２はステアリングシャフト、３はラックアンドピニオン式ギア機構、５は運転者の操舵力をアシストするパワーステアリング機構、６は電動モータ６ａにより駆動する外接ギア型のオイルポンプ、７は操舵輪、１０はステアリングコントロールユニット（以下、ＳＢＷＣＵと記載する）である。
【００１０】
パワーステアリング機構５の油圧源であるオイルポンプ６は、パワーシリンダ５ａの第１シリンダ室５１及び第２シリンダ室５２を連通する油圧管６１に設けられている。運転者がステアリングホイール１を操作すると、操作方向に応じて電動モータ６ａの回転方向が切り換えられ、第１シリンダ室５１と第２シリンダ室５２との間の油を給排することで運転者の操舵力をアシストする。具体的には、図中ステアリング１を右に操舵すると、第２シリンダ室５２から第１シリンダ室５１に油圧が供給される方向に電動モータ６ａが駆動することでアシストする。
【００１１】
油圧管６１には、第１シリンダ室５１の油圧を検出する第１油圧センサ１３と第２シリンダ室５２の油圧を検出する第２油圧センサ１４が設けられている。また、ステアリングシャフト２には、運転者の操舵角を検出する操舵角センサ１２が設けられている。
【００１２】
図２は実施の形態１における液圧もどし制御を表すフローチャートである。
【００１３】
ステップ１０１では、トーションバートルクが０以上かどうかを判断し、０以上のときはステアリングを右に切っていると判断してステップ１０２へ進み、０未満のときはステアリングを左に切っていると判断してステップ１０８へ進む。
【００１４】
ステップ１０２では、左右のパワーシリンダの液圧を比較し、右の液圧が高いときはステップ１０３へ進み、それ以外はステップ１０７へ進む。
【００１５】
ステップ１０３では、トーションバートルクＴが制御閾値Ｔａ以上かどうかを判断し、Ｔａ以上であればステップ１０４へ進み、それ以外はステップ１０６へ進む。
【００１６】
ステップ１０４では、液圧によるアシストゲインを図３に示すゲインマップよりトーションバートルクに応じて通常アシストゲインＫ＝Ｋ０を設定する。
【００１７】
ステップ１０５では、液圧によるアシスト量を下記式より演算する（請求項２，４に対応）。
Ａｐ（アシスト量）＝Ｋ＊｛（液圧右）−（液圧左）｝
【００１８】
ステップ１０６では、トーションバートルクＴが制御閾値Ｔａより小さいため、運転者が操舵力を弱めていると判断して、ステアリング戻し側となるゲインを下記式より設定する（請求項１に対応）。
Ｋ＝−Ｋ１（図３中の（ａ）に示す）
【００１９】
ステップ１０７では、運転者がステアリングを右に切っているにも関わらず左側のパワーシリンダの液圧が高いと判断し、ステアリング右側となるゲインを下記式より設定する（請求項３に対応）。
Ｋ＝−Ｋ２（図３中の（ｂ）に示す）
【００２０】
ステップ１０８では、左右のパワーシリンダの液圧を比較し、左の液圧が高いときはステップ１０９へ進み、それ以外はステップ１１２へ進む。
【００２１】
ステップ１０９では、トーションバートルクが制御閾値−Ｔａ以下かどうかを判断し、−Ｔａ以下であればステップ１１０へ進み、それ以外はステップ１１１へ進む。
【００２２】
ステップ１１０では、液圧によるアシストゲインを図３に示すゲインマップよりトーションバートルクに応じて通常アシストゲインＫ＝Ｋ０を設定する。
【００２３】
ステップ１１１では、トーションバートルクが制御閾値−Ｔａより大きいため、運転者が操舵力を弱めていると判断して、ステアリング戻し側となるゲインを下記式より設定する。
Ｋ＝−Ｋ３（図３中の（ｃ）に示す）
【００２４】
ステップ１１２では、運転者がステアリングを左に切っているにも関わらず右側のパワーシリンダの液圧が高いと判断し、ステアリング左側となるゲインを下記式より設定する。
Ｋ＝−Ｋ４（図３中の（ｄ）に示す）
【００２５】
上述の液圧もどし制御に入る条件として、２つの条件が挙げられる。
（条件１）トーションバートルクが制御閾値Ｔａ未満のとき。
（条件２）実際に運転者が操舵している方向と、パワーシリンダの液圧の関係が逆転しているとき。
これらの各条件について図４，５のタイムチャートに基づいて説明する。
【００２６】
（条件１成立時）
図４は運転者がステアリングを右に切っているときに操舵力を弱めた場合のタイムチャートである。
【００２７】
時刻ｔ０において、運転者がステアリングを右に切っており、このときは、右側のパワーシリンダ液圧が高められることで液圧によるアシスト（ゲインＫ０）を行う。フローチャートでは、ステップ１０１→ステップ１０２→ステップ１０３→ステップ１０４ステップ１０５へと進む制御である。
【００２８】
時刻ｔ１において運転者が操舵力を弱め始める。すると、トーションバートルクが減少し始め、それに伴い、アシスト量が減少し右側のシリンダ液圧も減少し始める。
【００２９】
時刻ｔ２において、トーションバートルクが制御閾値Ｔａよりも低い値となると、運転者が操舵トルクをほとんど与えていない状態で右側のパワーシリンダの液圧が高い状態が継続され、ステアリングの戻りが悪くなることを防止するために、逆アシスト量を与えるための逆側ゲイン（−Ｋ１）を与える。フローチャートでは、ステップ１０１→ステップ１０２→ステップ１０３→ステップ１０６→ステップ１０５へと進む制御である。
【００３０】
これにより、右側のパワーシリンダから左側のパワーシリンダへ油圧を供給する。すると、右側のパワーシリンダ液圧が素早く減少し、左側のパワーシリンダの液圧が上昇すると、右側のパワーシリンダ液圧と左側のパワーシリンダ液圧が釣り合い、ステップ１０５で示すように、アシスト量が０にセットされる。
【００３１】
時刻ｔ３において、再度運転者が右側にステアリング操舵し、トーションバートルクが制御閾値Ｔａよりも大きくなると、液圧戻し制御が禁止され、通常通りのアシスト制御が達成される。
【００３２】
以上説明したように、トーションバートルクが制御閾値Ｔａよりも小さいときは、２室のパワーシリンダ室のうち、液圧の低い一室に油圧を供給することで、ステアリングの戻り悪化を防止することができる（請求項１に対応）。
【００３３】
また、検出された操舵トルクであるトーションバートルクと２室の液圧差に基づいてアシストトルク（モータ駆動力）を設定することで、運転者の意図と実際の液圧の関係の両方を加味したアシスト操舵制御を達成することができる（請求項２に対応）。
【００３４】
尚、運転者がステアリングを左に切っているときも上記制御内容と基本的に同様であるため、説明を省略する。
【００３５】
（条件２成立時）
図５は運転者がステアリングを右に切っているときにステアリングを左側に切り換えした場合のタイムチャートである。
【００３６】
時刻ｔ０において、運転者がステアリングを右に切っており、このときは、右側のパワーシリンダ液圧が高められることで液圧によるアシストを行う（ゲインＫ０）。フローチャートでは、ステップ１０１→ステップ１０２→ステップ１０３→ステップ１０４ステップ１０５へと進む制御である。
【００３７】
時刻ｔ１において運転者が操舵力を弱め始める。すると、トーションバートルクが減少し始め、それに伴い、アシスト量が減少し右側のシリンダ液圧も減少し始める。
【００３８】
時刻ｔ１において、トーションバートルクが制御閾値Ｔａよりも低い値となると、運転者が操舵トルクをほとんど与えていない状態で右側のパワーシリンダの液圧が高い状態が継続され、ステアリングの戻りが悪くなることを防止するために、逆アシスト量を与えるための逆側ゲイン（−Ｋ１）を与える。フローチャートでは、ステップ１０１→ステップ１０２→ステップ１０３→ステップ１０６→ステップ１０５へと進む制御である。これにより、右側のパワーシリンダから左側のパワーシリンダへ油圧を供給する。
【００３９】
時刻ｔ２にいて、運転者がステアリングを左側に切り始めると、トーションバートルクの向きが左側になる。このとき、右側のパワーシリンダ液圧が左側のパワーシリンダ液圧より高いため、逆側ゲイン（−Ｋ４）を与える。フローチャートでは、ステップ１０１→ステップ１０８→ステップ１１２→ステップ１０５へと進む制御である。
【００４０】
時刻ｔ３において、右側のパワーシリンダ液圧と左側のパワーシリンダ液圧が釣り合い、ステップ１０５に示すように、アシスト量が０となる。
【００４１】
運転者が更に左側にステアリング操舵し、トーションバートルクが制御閾値Ｔａよりも大きければ、液圧戻し制御が禁止され、通常通りのアシスト制御が達成される。ここで、右側のパワーシリンダ室の液圧は十分に減少しているため、素早く通常制御に移行することができる。
【００４２】
以上説明したように、ステップ１０１及びステップ１０２、又はステップ１０１及びステップ１０８によって、ステアリングの切り返しを検出し、切り返しているときは、逆アシストゲインとして−Ｋ２，−Ｋ４を設定することで、切り返し時に素早く切り返し側のパワーシリンダ室に油圧を供給することが可能となり、操舵方向と逆側のパワーシリンダ室に油圧が残り、運転者に違和感を与えるといったことがなく、安定した操舵制御を達成することができる（請求項３に対応）。
【００４３】
また、切り返しが検出された後、２室のパワーシリンダ液圧が釣り合うことで、液圧によるアシスト量が０にセットされ、液圧戻し制御が終了するため、逆アシストが過剰に行われることが無く、安定した操舵制御を達成することができる（請求項４に対応）。
【００４４】
尚、運転者がステアリングを左に切っているときに右に切り換えしたときも上記制御内容と基本的に同様であるため、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるパワーステアリング装置の全体構成を表す概略図である。
【図２】実施の形態における液圧戻し制御の制御内容を表すフローチャートである。
【図３】実施の形態における液圧戻し制御に用いるトーションバートルク−ゲインの関係を表すマップである。
【図４】実施の形態における条件１成立時のタイムチャートである。
【図５】実施の形態における条件２成立時のタイムチャートである。
【符号の説明】
１        ステアリングホイール
２        ステアリングシャフト
３        ギア機構
５        パワーステアリング機構
５１，５２    パワーシリンダ室
６        オイルポンプ
６ａ        電動モータ
７        操舵輪
１０        ステアリングバイワイヤコントロールユニット（ＳＢＷＣＵ）
１１        車速センサ
１２        操舵角センサ
１３        第１油圧センサ
１４        第２油圧センサ
【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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