(57)【要約】【課題】  油路内の油圧変動があったとしても、安定したアシスト制御を達成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】  操舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダを備え、可逆式ポンプを正・逆回転させる電動機によってアシストするパワーステアリング装置であって、必要操舵補助力検出手段によって検出された必要操舵補助力に基づき指令電流値を出力する指令電流値出力手段と、前記指令電流値の位相遅れを補正する補正ゲインを演算する補正ゲイン演算手段と、前記補正ゲインに基づき前記指令電流値を補正する指令電流値補正手段と、前記可逆式ポンプのポンプ負荷を推定するポンプ負荷推定手段と、前記ポンプ負荷が所定値以上のとき、前記補正ゲインを減少補正する補正ゲイン補正手段とを備えた。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダと、
前記油圧パワーシリンダの両圧力室に対し第１，第２通路を介して油圧を供給する一対の吐出口を備えた可逆式ポンプと、
前記可逆式ポンプを正・逆回転させる電動機と、
前記操舵輪に与えるべき必要操舵補助力を検出する必要操舵補助力検出手段と、
前記必要操舵補助力検出手段によって検出された必要操舵補助力に基づき、前記電動機に対して指令電流値を出力する指令電流値出力手段と、
前記指令電流値の位相遅れを補正する補正ゲインを演算する補正ゲイン演算手段と、
前記補正ゲインに基づき前記指令電流値を補正する指令電流値補正手段と、
前記可逆式ポンプのポンプ負荷を推定するポンプ負荷推定手段と、
前記ポンプ負荷が所定値以上のとき、前記補正ゲインを減少補正する補正ゲイン補正手段と、
を備え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、電動モータによりポンプを駆動し、操舵アシストするパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載のパワーステアリング装置が知られている。この装置では、可逆式ポンプに連結された一対の油路にパワーシリンダが接続されており、この可逆式ポンプからパワーシリンダのそれぞれの油圧室に作動油を送ることによってパワーシリンダを作動させ、操舵アシスト力を発生させている。
【特許文献１】特開２００２−１４５０８７号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のパワーステアリング装置にあっては、油路が閉回路となっているため、ステアリングホイール突き当て時のように油路内の油圧が高圧となる場合には、ポンプ負荷が大きくなりポンプを駆動する電動機の回転が不安定になる。このように、電動機の回転が不安定となると、ポンプ吐出圧に脈動が生じ、装置から異音が発生するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、油路内の油圧変動があったとしても、安定したアシスト制御を達成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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、操舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダと、前記油圧パワーシリンダの両圧力室に対し第１，第２通路を介して油圧を供給する一対の吐出口を備えた可逆式ポンプと、前記可逆式ポンプを正・逆回転させる電動機と、前記操舵輪に与えるべき必要操舵補助力を検出する必要操舵補助力検出手段と、前記必要操舵補助力検出手段によって検出された必要操舵補助力に基づき、前記電動機に対して指令電流値を出力する指令電流値出力手段と、前記指令電流値の位相遅れを補正する補正ゲインを演算する補正ゲイン演算手段と、前記補正ゲインに基づき前記指令電流値を補正する指令電流値補正手段と、前記可逆式ポンプのポンプ負荷を推定するポンプ負荷推定手段と、前記ポンプ負荷が所定値以上のとき、前記補正ゲインを減少補正する補正ゲイン補正手段とを備えたパワーステアリング装置とした。
【０００６】
ポンプ負荷が所定値以上のとき、すなわち油圧回路内の油圧が高いときは、補正ゲインを減少補正することにより、逆起電力に対する過剰応答が原因の電流ノイズ成分を減少させることができる。よって、装置からの異音を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のパワーステアリング装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は実施例１における全体の概略構成を表す図である。運転者がステアリングホイール１を操舵すると、ステアリングシャフト２を介して所謂ラック&ピニオン機構３によりラック軸４が軸方向に移動し、操舵輪７を操舵する。ステアリングシャフト２には、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ１２が設けられ、コントロールユニット１０に対し、トルク信号を出力する。
【０００９】
ラック軸４には、運転者の操舵トルクに応じてラック軸４の移動をアシストするパワーステアリング機構５が設けられている。このパワーステアリング機構５には、モータ６ａにより駆動する可逆式のポンプ６と、第１油圧室５１及び第２油圧室５２を画成するピストン５ｂを有するパワーシリンダ５ａから構成されている。第１油圧室５１とポンプ６は第１油路６１を介して接続されている。第２油圧室５２とポンプ６は第２油路６２を介して接続されている。尚、ポンプ６として本実施例１では、ギヤポンプを適用しているが特に限定しない。
【００１０】
コントロールユニット１０には、トルクセンサ１２からのトルク信号に加え、モータ６ａの電流値を検出する電流センサ１３からの電流値、車速センサ１１からの車速信号等が入力される。これら各種信号に基づいて操舵アシスト力を決定し、モータ６ａに対し指令信号を出力する。尚、コントロールユニット１０の詳細については後述する。
【００１１】
（パワーアシスト制御作用）
ここで、通常のパワーアシスト制御について説明する。例えば図１に示す構成において、運転者がステアリングホイール１を右に操舵し、ラック軸４を左に動かすものとする。このとき、トルクセンサ１２により検出されたトルク信号に応じたモータ駆動信号がモータ６ａに出力される。すると、モータ６ａの回転によりポンプ６は第２油圧室５２側から第１油圧室５１側に油を供給する。よって、第２油圧室５２の油は第１油圧室５１側に移動する。このとき発生する第１油圧室５１の油圧によってピストン５ｂは図１中左方に押され、この力が運転者の操舵力をアシストする力となる。
【００１２】
図２はコントロールユニット１０の構成を表すブロック図である。コントロールユニット１０には、検出されたトルク信号に基づいてモータ６ａへの指令電流値を演算するアシスト制御処理部２００と、モータ６ａへの電流を制御するモータ電流制御部３００から構成されている。
【００１３】
（アシスト制御処理部の構成）
【００１４】
図３はアシスト制御処理部２００の構成を表すブロック図である。アシスト制御処理部２００には、トルク信号Tをフィルタリングするローパスフィルタ２０１と、２つのハイパスフィルタ２０２，２０３が設けられている。また、各フィルタ値にローパスフィルタ用ゲインKL及びハイパスフィルタ用ゲインKHを乗ずるゲイン乗算部２０４，２０５，２０６と、各ゲインKL，KHが乗算された値を加算する加算部２０７が設けられている。また、モータ指令値演算部２０８では、この加算されたフィルタリングトルク信号TFに基づいてトルク信号の位相とゲインを調整し、最適なアシスト量に対応するモータ指令電流（目標値）I*を演算する。
【００１５】
（モータ電流制御部）
モータ電流制御部３００は、トルク信号Tに基づいて電流制御ゲイン（比例ゲインkp，積分ゲインki）を調整する電流応答ゲイン演算処理部４００（特許請求の範囲に記載の補正ゲイン補正手段に対応）が設けられている。また、モータ指令電流I*と電流センサ１３により検出された実モータ電流I’との偏差ΔIを演算する偏差演算部３０３と、偏差ΔIに対し比例ゲインkpを乗算する比例ゲイン乗算部３０４と、偏差ΔIを積分する積分部３０５と、積分ゲインkiを乗算する積分ゲイン乗算部３０６と、各ゲインkp，kiが乗算された値を加算する加算部３０７が設けられている。
【００１６】
すなわち、コントロールユニット１０では、検出されたトルク信号Tに基づいて目標値であるモータ指令電流値I*を演算し、このモータ指令電流値I*と検出された実電流値I’との偏差ΔIに基づいて、最終的なモータ指令電流値Iを出力する所謂PI制御を実行する。
【００１７】
（電流応答ゲイン演算処理部について）
〔電流応答下げフラグセット処理〕
以下、電流応答ゲイン演算処理部４００における電流応答下げフラグセット処理について図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００１８】
ステップ４０１では、検出されたトルク信号Tの絶対値が所定値Tjdg以上かどうかを判断し、T≧Tjdgのときはステップ４０２へ進み、それ以外はステップ４０７へ進む。
【００１９】
ステップ４０２では、高負荷判断タイマt1のカウント値が所定値t1jdg以上かどうかを判断し、t1≧t1jdgのときはステップ４０４へ進み、それ以外はステップ４０３へ進む。
【００２０】
ステップ４０３では、タイムアップ処理として高負荷判断タイマt1をカウントアップする。
【００２１】
ステップ４０４では、突き当て時間タイマt2のカウント値が所定値t2jdg以上かどうかを判断し、t2≧t2jdgのときはステップ４０６へ進み、それ以外はステップ４０５へ進む。
【００２２】
ステップ４０５では、タイムアップ処理として突き当て時間タイマt2をカウントアップする。
【００２３】
ステップ４０６では、電流応答下げフラグf1を１にセットする。
【００２４】
ステップ４０７では、タイマクリア処理として高負荷判断タイマt1及び突き当て時間タイマt2をクリアする。
【００２５】
ステップ４０８では、電流応答下げフラグf1をクリアする。
【００２６】
ステップ４０９では、電流応答ゲイン演算処理を実行する。
【００２７】
（電流応答ゲイン演算処理）
図５はステップ４０９における電流応答ゲイン演算処理を表すフローチャートである。
【００２８】
ステップ４１０では、電流応答下げフラグf1が１にセットされているかどうかを判断し、セットされているときはステップ４１２へ進み、それ以外はステップ４１１へ進む。
【００２９】
ステップ４１１では、電流応答ゲイン演算処理の出力としてkp＝kp(normal)、ki＝ki(normal)を出力する。
【００３０】
ステップ４１２では、車速及びトルク信号Tを読み込み、電流応答下げ量マップ（kdp＝kdp(map)，kdi＝kdi(map)）を参照し、電流応答下げ量を決定する。
【００３１】
ステップ４１３では、ステップ４０５においてカウントアップされた突き当て時間タイマ値t2を読み込み、経過時間係数マップ（Pp＝Pp(map)，Pi＝Pi(map)）を参照し、経過時間係数を決定する。
【００３２】
ステップ４１４では、電流応答ゲイン演算処理として、下記式
kp＝kp(normal)−(kdp・Pp)
ki＝ki(normal)−(kdi・Pi)
より比例ゲインkp及び積分ゲインkiを出力する。
【００３３】
上記制御処理における作用について説明する。
（通常の転舵時における一時的な高負荷時）
ステップ４０１及び４０２において、トルクセンサ１２により検出されたトルク信号が操舵トルクが大きい状態を表す所定値Tjdg以上で、かつ、高負荷判断タイマt1により操舵トルクが大きい状態が所定時間t1jdg以上継続したかどうかを判断する。この判定の目的は、通常の操舵状態において急転舵した場合に発生する一時的な高負荷状態かどうかを判別するためのものである。高負荷判断タイマt1が所定時間t1jdgに到達していない状態でトルク信号Tが所定値Tjdgを下回ったときは、即座に高負荷判断タイマt1，突き当て時間タイマt2をリセットし、電流応答下げフラグf1を０にセットする。
【００３４】
次に、電流応答ゲイン演算処理に移行すると、電流応答下げフラグf1が０にセットされているため、通常の電流応答ゲイン演算処理として、kp＝kp(normal)，ki＝ki(normal)を出力する。これにより、一時的な高負荷状態にゲインを下げることがなく、通常時の転舵応答性を確保することができる。
【００３５】
（ステアリングホイール突き当て時における高負荷時）
ステップ４０１及び４０２において、トルクセンサ１２により検出されたトルク信号が操舵トルクが大きい状態を表す所定値Tjdg以上で、かつ、高負荷判断タイマt1により操舵トルクが大きい状態が所定時間t1jdg以上継続したと判断されると、一時的な急操舵による高負荷状態ではないと判定される。このとき、ステアリングホイール突き当て時による高負荷状態と判定し、電流応答下げフラグf1を１にセットすると共に突き当て時間タイマt2のカウントアップを開始する。
【００３６】
次に、電流応答ゲイン演算処理に移行すると、電流応答下げフラグf1が１にセットされているため、図６に示す電流応答下げ量マップから電流応答下げ量kdp，kdiを決定する。このとき、車速とトルク信号を読み込み、車速及びトルク信号に応じた下げ量を決定する。具体的には、トルク信号が大きいときは下げ量を大きくし、車速が高いときには下げ量を小さくする。
【００３７】
次に、急激なゲインの下げによる特性の急変を避けるために、突き当て時間タイマt2のカウント値に応じて徐々に電流応答ゲインを低下させるための係数を決定する。決定された電流応答下げ量kdp，kdiと経過時間係数Pp，Piの積を通常の電流応答ゲインkp(normal)，ki(normal)から減算した値を電流応答ゲインとして設定する。
【００３８】
すなわち、本実施例１のパワーステアリング装置にあっては、モータ６ａによりポンプ６を駆動し、このポンプ吐出圧をアシスト力として使用する。このとき、所謂電動モータによって直接ラック軸やステアリングシャフトにアシストトルクを付与するタイプのパワーステアリング装置に比べ、油を介してのアシストになるため、運転者に違和感を与えることなく滑らかなアシスト制御を達成できる。ただし、油の移動による遅れが生じやすいため、通常の制御ゲインは高めに設定し、応答性の確保を図っている（特許請求の範囲に記載の補正ゲイン演算手段に対応）。
【００３９】
ポンプ６を駆動し、ピストン５ｂがストロークしているときは、第１油圧室５１もしくは第２油圧室５２の容積が変化しているため、さほど高圧になることはなく、ポンプ負荷（モータ負荷）も大きくはない。このとき、ステアリングホイール１が突き当て状態になると、ピストン５ｂの移動が停止し、第１油圧室５１もしくは第２油圧室５２の容積が一定となるため、硬い油圧回路構成となる。よって、アシスト側の油圧室及び油圧回路が一気に高圧となり、ポンプ負荷が急激に増大する。また、運転者の操舵によってトルクセンサ１２のトルク信号も一気に増大する。
【００４０】
コントロールユニット１０内では、トルク信号に基づいてモータ電流指令値を演算しているため、ステアリングホイール突き当て時のトルク信号の増大であっても、アシスト力を更に増大させようとする指令信号が出力されてしまい、ますますポンプ負荷（モータ負荷）の増大を招く。また、通常のモータ電流制御において、モータの回転によって発生する逆起電圧分を上乗せした値を出力している。しかしながら、モータ負荷によってモータ６の回転数が減少すると、逆起電圧が低下し、電流値が一気に上昇してしまう。
【００４１】
また、ポンプ負荷があるレベルを超えると、ポンプ６の高圧側と低圧側との間において油圧が瞬間的にリークする現象（異音を伴う場合有り）が発生する。すると、ポンプ負荷が急激に低下するためモータ負荷も軽減され、一気に回転を始める。このときに発生する逆起電圧の上昇によってモータ６ａに流れる電流値が小さくなる。すなわち、ステアリングホイール突き当て時には、モータ６ａの回転が不安定になる要素が複数存在する。
【００４２】
モータ電流制御部３００では、PI制御によってモータ電流出力指令値を決定しているため、モータ６ａに流れる電流値の急変は指令値の急変にもつながり、制御ハンチングを招く。このとき、モータ電流出力指令値がハンチング傾向となると、ステアリングホイール１にトルク変動として影響が出ないとしても、異音を発生する虞がある。
【００４３】
そこで、ステアリングホイール突き当て時には、電流応答ゲインを低下させることで、トルク信号が大きい場合であっても急激にモータ電流出力指令値が大きくなることがなく、また、ポンプリークによるポンプ負荷の急激な変化が起こったとしても、やはり急激にモータ電流出力指令値が大きくなることがない。よって、異音を発生することなく、安定したアシスト制御を達成することができる。
【００４４】
更に、上記各実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００４５】
（イ）  請求項１記載のパワーステアリング装置において、
前記ポンプ負荷推定手段は、前記電動機の駆動トルクによりポンプ負荷を推定することを特徴とするパワーステアリング装置。
【００４６】
ポンプ負荷を検出するためのセンサ等を設ける必要が無く、コストの低減を図ることができる。
【００４７】
（ロ）  請求項１または上記（イ）記載のパワーステアリング装置において、
前記ポンプ負荷推定手段は、前記必要操舵補助力検出手段により検出された必要操舵補助力に基づいてポンプ負荷を推定することを特徴とするパワーステアリング装置。
【００４８】
ステアリングホイール突き当て時等における急激な必要操舵補助力の増大に基づいて、ポンプ負荷を推定することが可能となり、センサ等を設ける必要が無く、コストの低減を図ることができる。
【００４９】
（ハ）  請求項１及び上記（イ），（ロ）に記載のパワーステアリング装置において、
前記補正ゲイン補正手段に計時手段を設け、
前記計時手段は、前記ポンプ負荷が連続して所定位置以上となった時間を計時し、
前記補正ゲイン補正手段は、ポンプ負荷が所定値以上の時間が所定時間以上のとき、補正ゲイン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。
【００５０】
ステアリングホイール突き当て時のように油圧回路内が高圧状態で、かつ、その状態が所定時間連続して発生した場合、装置からの異音が発生する。一方、油圧回路内が高圧状態であっても、それが瞬間的に発生するような場合には、装置からの異音は発生しない。よって、瞬間的に高圧状態となった場合には補正ゲインを減少補正させないことにより、ステアリング応答性の低下を防止することができる。
【００５１】
（ニ）  請求項１及び上記（イ），（ロ），（ハ）に記載のパワーステアリング装置において、
前記補正ゲイン補正手段は、補正ゲインを徐々に減少補正させることを特徴とするパワーステアリング装置。
【００５２】
急激に補正ゲインを減少補正させた場合、操舵フィーリングに違和感が生じる虞があるため、補正ゲインを徐々に減少させることにより、操舵フィーリングの違和感を抑制することができる。
【００５３】
（ホ）  請求項１及び上記（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）に記載のパワーステアリング装置において、
操舵輪の操舵角を検出する操舵角検出手段を設け、
前記必要操舵補助力検出手段を、操舵トルクを検出するトルクセンサとし、
前記補正ゲイン補正手段は、前記操舵角が所定値以上、かつ、操舵トルクが所定値以上のときに前記補正ゲイン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。
【００５４】
操舵角が所定値以上、かつ、操舵トルクが所定値以上のときは、ステアリングホイール突き当て状態であると推定されるため、このとき補正ゲインを減少補正することにより、装置からの異音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施例１におけるパワーステアリング装置を表す図である。
【図２】実施例１におけるコントロールユニットの構成を表すブロック図である。
【図３】実施例１におけるアシスト制御処理部の構成を表すブロック図である。
【図４】実施例１における電流応答ゲイン演算処理を表すフローチャートである。
【図５】実施例１における電流応答ゲイン演算処理を表すフローチャートである。
【図６】実施例１における電流応答下げ量マップを表す図である。
【図７】実施例１における経過時間係数マップを表す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  ラック&ピニオン機構
４  ラック軸
５  パワーアシスト機構
５ａ  パワーシリンダ
５ｂ  ピストン
６  ポンプ
６ａ  モータ
７  操舵輪
１０  コントロールユニット
１１  車速センサ
１２  トルクセンサ
１３  電流センサ
５１  第１油圧室
５２  第２油圧室
６１  第１油路
６２  第２油路
２００  アシスト制御処理部
２０１  ローパスフィルタ
２０２，２０３  ハイパスフィルタ
３００  モータ電流制御部
４００  電流応答ゲイン演算処理部
【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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【図６】
2005247229.tif 000008
【図７】
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