(57)【要約】【課題】油圧式パワーステアリング装置では、操舵部材に連なる操舵軸にねじれが生じた以後でないと、油圧アクチュエータに作動油が供給されない。油圧のステアバイワイヤ式の車両用操舵装置では、操舵角と転舵角との偏差が生じた以後でないと、油圧アクチュエータに作動油が供給されない。何れも操舵部材の操作に対する作動油供給の応答性が悪い。【解決手段】油圧式パワーステアリング装置からなる車両用操舵装置１において、操舵部材２の操作が開始されると、この操作開始を操舵速度Ｖａに基づいて、いち早く検出し、モータ２０により流量制御弁１６を制御して、操舵速度Ｖａに応じた給排量で油圧アクチュエータ７に作動油を給排する。操舵部材２の操作から遅れなく操舵補助力を発生させることができる。【選択図】  図１
2004314765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操作に応じて油圧アクチュエータにより操舵力又は操舵補助力を発生させる車両用操舵装置において、
上記油圧アクチュエータへの作動油の流出入を司る弁と、
この弁を動作させるための駆動手段と、
操舵部材に関する操舵速度を検出するための操舵速度検出手段と、
この操舵速度検出手段により検出される操舵速度に応じて、上記駆動手段を介して上記弁の動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、上記弁は流量制御弁からなり、上記制御手段は、操舵速度検出手段によって検出される操舵速度が大きいほど流量制御弁の流量が増加するように流量制御弁を制御することを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧アクチュエータを用いて車輪の向きを変えるための操舵力又は操舵補助力を発生させる車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用操舵装置は、ステアリングホイール等の操舵部材が操舵軸等の伝動部材を介して舵取機構に機械的に連結されているリンク式と、前記操舵部材が前記舵取機構に機械的に連結されていないステアバイワイヤ式とに大別される。
前者のリンク式において、油圧を用いるパワーステアリング装置では、トーションバーを介して同軸上に連結される入力軸と出力軸との間のねじれによって、コントロールバルブが油圧アクチュエータ（パワーシリンダ）の左右の油室への作動油の流入／排出を制御しており、油圧アクチュエータの発生油圧によって操舵がアシストされる。
【０００３】
後者のステアバイワイヤ式として、舵取機構の中途に操舵アクチュエータとしての油圧アクチュエータを設け、この油圧アクチュエータへの作動油の給排を制御する常用弁の駆動に異常が生じたときに、非常用弁から油圧アクチュエータへ作動油を供給する油供給手段を備えた車両用操舵装置がある（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１３７７４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前者のリンク式の油圧パワーステアリング装置では、通常用いられるロータリ型コントロールバルブの開度が操舵軸のねじれ量に依存する。すなわち、操舵軸にねじれが生じてからコントロールバルブを介して油圧アクチュエータに作動油が供給される。このため、ステアリングホイール等の操舵部材を速く操作した場合には、この操作に対してアシスト力の立ち上がりが遅れ、操舵部材の操作が重くなるという問題がある。また、例えば雪道等でカウンタ走行をするとき等のアクティブな操舵になじまないおそれがある。
【０００６】
また、後者の特許文献１の油圧のステアバイワイヤ式の車両用操舵装置では、操舵部材の操舵角に比例して弁（常用弁）を開放させた場合、所要の操舵角で操舵部材の回転を止めた後も、油圧アクチュエータに作動油が流入し、転舵が継続されるおそれがある。これは、操舵部材の操作から油圧アクチュエータへの作動油の流入にタイムラグが生ずるためである。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、操舵部材の操作に対して油圧アクチュエータへの作動油の給排に遅れがない車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するため、第１発明は、操舵部材の操作に応じて油圧アクチュエータにより操舵力又は操舵補助力を発生させる車両用操舵装置において、上記油圧アクチュエータへの作動油の流出入を司る弁と、この弁を動作させるための駆動手段と、操舵部材に関する操舵速度を検出するための操舵速度検出手段と、この操舵速度検出手段により検出される操舵速度に応じて、上記駆動手段を介して上記弁の動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明では、例えば油圧式パワーステアリング装置に適用した場合に、操舵部材による操舵がなされたことを、操舵軸にねじれを生じるよりも早くに検出してこれに応じたアシスト力を得ることができるので、操舵部材が素早く操作されても操舵部材の操作が重くなるようなことがない。また、油圧アクチュエータを用いるステアバイワイヤ式に適用した場合にも、操舵部材の操作に対して遅れのない転舵を実現することができる。
【０００９】
第２発明は、第１発明において、上記弁は流量制御弁からなり、上記制御手段は、操舵速度検出手段によって検出される操舵速度が大きいほど流量制御弁の流量が増加するように流量制御弁を制御することを特徴とするものである。油圧アクチュエータによって車輪を転舵する場合、その転舵量は油圧アクチュエータに流入する作動油の容積に比例する。本発明では、速度制御弁である流量制御弁によって、操舵速度が速い場合に、油圧アクチュエータへの作動油の流入速度を速くすることができるので、操舵部材の操作に対して操舵力又は操舵補助力を遅れなく発生させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。
本実施の形態では、車両用操舵装置が油圧式パワーステアリング装置である例に則して説明するが、本発明は、後述する、操舵用の油圧アクチュエータを用いるステアバイワイヤ式の車両用操舵装置にも適用可能である。
【００１１】
図１を参照して、本車両用操舵装置１は、例えばステアリングホイールからなる操舵部材２に一体回転可能に連結される入力軸３と、この入力軸３と同軸上に設けられラックアンドピニオン機構等の舵取り機構４に連結される出力軸５と、入力軸３と出力軸５とを相対回転可能に連結するトーションバー６と、操舵補助力を発生させるためのパワーシリンダからなる油圧アクチュエータ７と、油圧アクチュエータ７と油圧ポンプ８および油タンク９との間に介装され、トーションバー６のねじれに応じて油圧アクチュエータ７への作動油の給排を制御する公知のコントロールバルブ１０とを備える。
【００１２】
舵取り機構４は、出力軸５に一体回転するピニオン４ａと、このピニオン４ａと噛み合い車両の左右方向に延びるラック軸４ｂとを備える。ラック軸４ｂが軸方向に移動されることにより操向用の車輪１１が操舵される。
コントロールハルブ１０は、出力軸５に一体回転可能に保持されるバルブボディ１０ａと、このバルブボディ１０ａの内側に相対回転可能に嵌め合わされ、入力軸３に一体回転可能に保持されるバルブロータ１０ｂとを含む。バルブボディ１０ａとバルブロータ１０ｂの間には、両者１０ａ，１０ｂの相対角変位に応じて相異なる向きに絞り面積が変化する一対の絞り（図示せず）が備えられる。
【００１３】
油圧アクチュエータ７は、ラック軸４ｂの外側を取り囲む筒形のラックハウジング（図示せず）の一部を液密的に封止してシリンダ室１２を形成する。このシリンダ室１２には、ラック軸４ｂの途中部に固定したピストン１３が摺動自在に嵌め合わされており、このピストン１３の両側の油室７ａ，７ｂ間の差圧によってラック軸４ｂに与えられる油圧力が、ラック軸４ｂの軸長方向に沿ってなされる舵取り動作を直接的に補助する。
【００１４】
具体的には、操舵部材２の操作がなされると、入力軸３が軸心回りに回動し、この回動がトーションバー６、出力軸５およびピニオン４ａを介してラック軸４ｂに伝達され、このラック軸４ｂが軸長方向に摺動して舵取りがなされる。このとき、入力軸３と出力軸５とを連結するトーションバー６には、操舵部材２に加わる操舵トルクに応じた捩じれが生じる。この捩じれに応じてコントロールバルブ１０のバルブボディ１０ａとバルブロータ１０ｂが相対角変位を生じ、油圧ポンプ８からの圧油が油圧アクチュエータ７の所要の油室７ａ又は７ｂに供給されるようになっている。
【００１５】
本実施の形態の特徴とするところは、下記である。すなわち、油圧ポンプ８および油タンク９と油圧アクチュエータ７とをコントロールバルブ１０を介して結ぶ一対の経路１４に、コントロールバルブ１０を迂回するバイパス路としての一対の経路１５を併設し、該経路１５に油圧アクチュエータ７への作動油の給排量を制御する流量制御弁１６を設ける。
また、経路１５において、流量制御弁１６と油圧ポンプ８および油タンク９との間には電磁式の方向制御弁１７が設けられている。この方向制御弁１７は操舵方向に応じて油圧ポンプ８を油圧アクチュエータ７の油室７ａ又は７ｂに択一的に接続するように一対の経路１５を互いに切り換える。
【００１６】
また、操舵部材２の操舵角を検出するための操舵角センサ１８が設けられる。この操舵角センサ１８は制御部１９に接続されており、操舵角センサ１８から検出される信号は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成される制御部１９に与えられるようになっている。
制御部１９では、操舵角センサ１８により検出された操舵角Ａを微分して操舵速度（操舵角速度）Ｖａを検出し、検出された操舵速度Ｖａに応じて、流量制御弁１６を駆動する駆動手段としてのモータ２０を駆動回路２１を介して制御する。モータ２０としては例えばステップモータを用いることができる。
【００１７】
また、制御部１９では、操舵角センサ１８により検出された操舵角Ａに基づいて操舵部材２の操舵方向を検出し、検出した操舵方向に応じて、駆動回路２２を介して方向制御弁１７を制御する。
図２は制御部１９による舵取り制御の流れを示している。制御部１９は、操舵角センサ１８により検出された操舵角Ａを読み込み（ステップＳ１）、読み込んだ操舵角Ａを微分することにより、操舵速度（操舵角速度）Ｖａを求める（ステップＳ２）。
【００１８】
操舵速度Ｖａが零でない場合（実際には、零近傍の誤差領域から逸脱する場合）には（ステップＳ３でＮＯ）、操舵速度Ｖａの大きさに所定の係数ｋを乗じて、すなわち、演算式Ｂ＝ｋ・｜Ｖａ｜を用いて流量制御弁１６の開度Ｂを求める（ステップＳ４）。
次いで、操舵方向に応じて必要であれば方向制御弁１７により一対の経路１５を相互に切り換え（ステップＳ５，Ｓ６）、流量制御弁１６がステップＳ４で求められた開度Ｂになるように、モータ２０を駆動制御し（ステップＳ７）、操舵の終了に伴って流量制御弁１６を閉じる。
【００１９】
一方、ステップＳ２にて求められた操舵速度Ｖａが零である場合（実際には、零近傍の誤差領域にある場合）には（ステップＳ３にてＹＥＳ）、ステップＳ１〜Ｓ３を繰り返し、操舵速度Ｖａの監視を続ける。
本実施の形態によれば、油圧式パワーステアリング装置からなる車両用操舵装置１において、操舵部材２の操作が開始されると、直ちに操舵角センサ１８が操舵角Ａを検出し、これに伴って操舵速度Ｖａが検出され、この操舵速度Ｖａに応じた給排量で油圧アクチュエータ７に作動油を給排することができるので、操舵補助力を遅れなく応答性良く発生させることができる。少し遅れて、トーションバー６のねじれが生じ、このねじれに応じてコントロールバルブ１０を介しても圧油が供給され、操舵補助がさらに補完されることになる。
【００２０】
また、操舵速度Ｖａが速い場合に、油圧アクチュエータ７への作動油の流入速度を速くすることができるので、より応答性の良い操舵補助が可能となる。
次いで、図３は本発明の別の実施の形態の車両用操舵装置の全体構成を示す模式的断面図である。本実施の形態では、操舵用の油圧アクチュエータを用いるステアバイワイヤ式の車両用操舵装置１Ａである場合に則して説明する。
ステアリングホイール等の操舵部材２と舵取り機構４との機械的な結合をなくし、操舵部材２の例えば回転操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータとしての油圧アクチュエータ７の油圧力により、転舵軸４ｃを軸長方向に移動させて操向用の転舵輪１１を転舵させる。
【００２１】
操舵部材２は、車両に対して回転自在に支持された操舵軸３０に連結されている。この操舵軸３０には、操舵部材２に操作反力を与えるための反力用アクチュエータ３１が付設されている。反力用アクチュエータ３１には、操舵軸３０と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータ等を含む。
操舵軸３０の操舵部材２とは反対側の端部には、渦巻きばね等からなる弾性部材３２が連結されている。この弾性部材３２は、反力用アクチュエータ３１が操舵部材２にトルクを付加していないときに、その弾性力によって操舵部材２を直進操舵位置に復帰させる。
【００２２】
操舵部材２の操作入力値を検出するために、操舵軸３０に関連して、操舵部材２の操舵角を検出するための操舵角センサ１８が設けられている。また、操舵軸３０には、操舵部材２に加えられるトルクを検出するためのトルクセンサ３３が設けられている。一方、転舵軸４ｃに関連して、舵取り用の転舵輪１１の転舵角を検出するための転舵角検出センサ３４が設けられている。
操舵角センサ１８、トルクセンサ３３、転舵角センサ３４および車速センサ３５が制御部３６に接続されている。
【００２３】
油路ポンプ８および油タンク９と油圧アクチュエータ７とを結ぶ一対の経路３７に油圧アクチュエータ７への作動油の給排量を制御する流量制御弁１６と、電磁式の方向制御弁１７が設けられており、制御部３６が、駆動回路２１を介して流量制御弁１６の開度調整用のモータ２０を駆動制御し、また、駆動回路２２を介して、方向制御弁１７を切り換え制御する点については図１の実施の形態と同様である。また、制御部３６は駆動回路３８を介して反力用アクチュエータ３１を制御する。
【００２４】
図４は制御部３６による舵取り制御の流れを示している。制御部３６は、操舵角センサ１８により検出された操舵角Ａ、転舵角センサ３４により検出された転舵角Ｃおよび車速センサ３５により検出された車速Ｒを読み込み（ステップＳ１）、読み込んだ操舵角Ａを微分することにより、操舵速度（操舵角速度）Ｖａを求める（ステップＳ２）。
操舵速度Ｖａが零でない場合（実際には、零近傍の誤差領域から逸脱する場合）には（ステップＳ３でＮＯ）、演算式Ｂ＝Ｂ１（Ｃ−Ａ，Ｒ）＋ｋ・｜Ｖａ｜を用いて流量制御弁１６の開度Ｂを求める（ステップＳ４）。
【００２５】
Ｂ１（Ｃ−Ａ，Ｒ）は操舵角センサ１８により検出される操舵角Ａと、転舵角センサ３４により検出される転舵角Ｃとの偏差（Ｃ−Ａ）と、車速センサ３５により検出される車速Ｒに基づいて設定される基準開度である。一方、ｋ・｜Ｖａ｜は、操舵速度Ｖａの大きさの増加に応じて増加するファクターである。
次いで、操舵方向に応じて必要であれば方向制御弁１７により一対の経路３７を相互に切り換え（ステップＳ５，Ｓ６）、流量制御弁１６がステップＳ４で求められた開度Ｂになるように、モータ２０を駆動制御する（ステップＳ７）。
【００２６】
また、検出される操舵角Ａ、トルクセンサ３３により検出される操舵トルク、および検出される車速Ｒに基づいて、操舵部材２の操作方向と逆方向の適当な反力が発生されるように、駆動回路３８を介して反力用アクチュエータ３１を駆動制御する。なお、操舵の終了に伴って流量制御弁１６が閉じられる。
一方、ステップＳ２にて求められた操舵速度Ｖａが零である場合（実際には、零近傍の誤差領域にある場合）には（ステップＳ３にてＹＥＳ）、ステップＳ１〜Ｓ３を繰り返し、操舵速度Ｖａの監視を続ける。
【００２７】
本実施の形態では、油圧アクチュエータ７により転舵力を得るステアバイワイヤの車両用操舵装置１Ａにおいて、操舵部材２の操作が開始されると、直ちに操舵角センサ１８が操舵角Ａを検出し、これに伴って操舵速度Ｖａが検出され、この操舵速度Ｖａに応じた増分を含む給排量で油圧アクチュエータ７に作動油を給排することができるので、操舵部材２の操作に対して遅れのない転舵を実現することができる。特に、操舵速度Ｖａが速い場合に、油圧アクチュエータ７への作動油の流入速度を速くすることができるので、より応答性の良い操舵が可能となる。
【００２８】
また、流量制御弁１６の開度Ｂとして、上記の基準開度Ｂ１に操舵速度Ｖａに依存する増分ｋ・｜Ｖａ｜を付加することで、油圧アクチュエータ７への充分な給排量を確保できるので、操舵部材２の操作を止めると、タイムラグなく、油圧アクチュエータ７による転舵が終了する。
なお、上記各実施の形態では、流量制御弁１６と駆動手段としてのモータ２０を用い、操舵速度Ｖａの増大に応じて開度を増大させるようにしたが、これに限らない。例えば、図１の実施の形態において、流量制御弁１６に代えて電磁式の開閉弁を用いると共に、駆動手段としてモータ２０に代えてソレノイドを用い、操舵速度Ｖａが検出されるとソレノイドをオン（又はオフ）して開閉弁を開状態とし、操舵速度Ｖａが検出されない場合はソレノイドをオフ（又はオン）して開閉弁を閉状態に切り換えるようにしても良い。また、流量制御弁の開度や開閉時間を操舵速度や負荷に応じて制御して、アクティブ操舵を可能とすることもできる。
【００２９】
その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態としての油圧式パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】舵取り制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の別の実施の形態としてのステアバイワイヤ式の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図４】舵取り制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１，１Ａ    車両用操舵装置
２    操舵部材
３    入力軸
４    舵取り機構
５    出力軸
６    トーションバー
７    油圧アクチュエータ
８    油圧ポンプ
９    油タンク
１０  コントロールバルブ
１１  車輪
１４，１５  経路
１６  流量制御弁
１７  方向制御弁
１８  操舵角センサ
１９  制御部
２０  モータ
３１  反力用アクチュエータ
３４  転舵角センサ
３５  車速センサ
３６  制御部
【図１】
2004314765.tif 000003
【図２】
2004314765.tif 000004
【図３】
2004314765.tif 000005
【図４】
2004314765.tif 000006