JP2007168674A - パワーステアリング装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 油圧アクチュエータを用いる場合にあっても、運転者が居眠り状態と判断された場合には自動的に操舵制御を行うことが可能なパワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】 ステアリングホイールに接続された操舵軸と、前記操舵軸に連繋され、一対の液圧室を有する油圧パワーシリンダと、前記油圧パワーシリンダに液圧を供給するポンプと、前記ポンプからの液圧により前記操舵軸にトルクを付与する操舵軸駆動部と、車両、運転者または道路の情報を検出する環境情報検出手段と、前記環境情報検出手段の出力信号に基づき前記操舵軸駆動部に供給される液圧を制御する液圧制御部とを有することとした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、運転者の操舵力を油圧によりアシストするパワーステアリング装置に関し、特に大型車両に用いられるインテグラル型パワーステアリング装置に関する。

従来、特許文献１に開示される車両走行支援装置に合っては、運転者の居眠り運転時またはわき見運転時に車両を走行レーンから逸脱させることなく、車両を適切に走行させるため、白線認識用カメラ、および視線、瞬き認識用カメラを備え、車両が白線から逸脱したり、運転者が居眠り状態と判断された場合には自動的に操舵制御することにより安全性を確保している。
特開平１１−３３９１９９号公報

しかしながら上記従来技術にあっては、電気信号により自動操舵制御されるため、電動モータをアクチュエータとして用いるタイプのパワーステアリング装置では容易に自動操舵制御を適用可能であるが、大型車両等のパワーステアリング装置にあっては電動モータによる操舵アシストは困難であるため、電動モータをアクチュエータとしない油圧パワーステアリング装置が一般的である。そのため、油圧パワーステアリング装置の油圧アクチュエータに上記自動操舵制御を適用することは困難であった。

本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、油圧アクチュエータを用いる場合にあっても、運転者が居眠り状態と判断された場合には自動的に操舵制御を行うことが可能なパワーステアリング装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、ステアリングホイールに接続された操舵軸と、前記操舵軸に連繋され、一対の液圧室を有する油圧パワーシリンダと、前記油圧パワーシリンダに液圧を供給するポンプと、前記ポンプからの液圧により前記操舵軸にトルクを付与する操舵軸駆動部と、車両、運転者または道路の情報を検出する環境情報検出手段と、前記環境情報検出手段の出力信号に基づき前記操舵軸駆動部に供給される液圧を制御する液圧制御部とを有することとした。

よって、油圧アクチュエータを用いる場合にあっても、運転者が居眠り状態と判断された場合には自動的に操舵制御を行うことが可能なパワーステアリング装置を提供できる。

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、図面に示す実施例に基づいて説明する。

［パワーステアリング装置のシステム構成］
実施例１につき図１ないし図９に基づき説明する。図１は本願パワーステアリング装置１のシステム構成図である。

パワーステアリング装置１は、ステアリングホイールＳＷに接続する操舵軸２と、アシスト方向を切り替えるロータリーバルブ６００と、油圧パワーシリンダ１０内に設けられ、油圧によりアシスト力を発生するピストン７０と、ピストン７０に噛合い、ピストン７０の往復運動により回転して転舵輪を転舵するセクターシャフト３０（伝達機構）を有する。

また、操舵軸２は入力軸４０および出力軸６０と、この入出力軸４０，６０を接続するトーションバー５０（図２参照）から構成される。さらに、パワーステアリング装置１は、油圧により入力軸４０へ反力を付与する左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００（操舵軸駆動部）と、各入力軸駆動部１００，２００へ供給する作動油の液圧を制御する液圧制御部３００（液圧制御手段）と、を有する。

この左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００は、それぞれ入力軸４０に対し左方向、右方向のトルクを付与するアクチュエータである。通常操舵時には反力アクチュエータとして機能し、運転者の居眠り運転時、わき見運転時など自動操舵制御が必要な際には、入力軸４０を回転させてロータリーバルブ６００を駆動し、トルク付与方向の操舵アシストを行う操舵アクチュエータとして機能する。

ステアリングホイールＳＷが操舵されると、ポンプＰから吐出された作動油はロータリーバルブ６００によって隔成される右操舵用、左操舵用シリンダ室２１，２２（一対の液圧室）のいずれか一方に供給される。これによりピストン７０が駆動し、セクターシャフト３０が回転して転舵が行われる。作動油の余剰分はリザーバ５に排出される。

液圧制御部３００はコントロールユニット３０１、左回転、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ３１０，３２０を有する。コントロールユニット３０１はバッテリＥと接続し、車両環境を検出する環境情報検出部４００（環境情報検出手段）からの信号に基づき左回転、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ３１０，３２０を駆動する。また、各コントロールバルブ３１０，３２０はそれぞれ油路６，７によりロータリーバルブ６００と接続し、ポンプＰの吐出圧の供給を受ける。

環境情報検出部４００は車速センサ４０１、走行路の白線認識カメラ４０３、運転者の視線認識カメラ４０２を有する。コントロールユニット３０１は検出された車速、白線と車両との位置関係、および運転者の視線に基づき、左回転、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ３１０，３２０を駆動する。

これにより、居眠り運転時またはわき見運転時に左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００を駆動し、入力軸４０に対し左右方向の反力トルクを付与する。入力軸４０と接続するステアリングホイールＳＷを振動させることで運転者に対し警告を発する。

左回転、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ３１０，３２０はそれぞれロータリーバルブ６００と接続して作動油の供給を受ける。出力軸６０に対し入力軸４０が右方向に相対回転すると、作動油は左回転方向トルク生成用コントロールバルブ３１０に供給され、左方向に相対回転すると右回転方向トルク生成用コントロールバルブ３２０へ供給される。作動油の余剰分はリザーバ５に排出される。

また、左回転、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ３１０，３２０はそれぞれ左、右回転方向トルク生成ソレノイドＳＯＬ１，ＳＯＬ２、および左、右回転方向トルク生成スプール３１１，３２１を備えている。コントロールユニット３０１からの指令に基づき各ソレノイドＳＯＬ１，ＳＯＬ２が駆動されることでそれぞれのスプール３１１，３２１が駆動され、左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００へ供給される液圧を制御する。

左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００は入力軸４０上に設けられ、各コントロールバルブ３１０，３２０からの液圧により入力軸４０に反力を付与する。左回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００は入力軸４０に対し左回転方向トルクを付与し、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部２００は右回転方向トルクを付与する。

［軸方向断面図］
図２はパワーステアリング装置の軸方向断面図である。説明のため、入出力軸４０，６０の軸方向をｙ軸と定義し、入力軸４０側を正とする。また、ｙ軸周りに極座標を定義し、径方向をｒ軸とする（回転方向は左回り正である。図３参照）。

パワーステアリング装置１は、ロータリーバルブ６００を収装する第１ハウジング１１、ピストン７０を収装する第２ハウジング１２、セクターシャフト３０を収装する。セクターシャフト３０は第２ハウジング内のセクターシャフト格納部１３内に設けられている。

各ハウジング１１，１２はともに略カップ状部材であり、互いの軸方向開口部において接続される。第１ハウジング１１の軸方向底部にはステアリングホイールと接続された入力軸４０が挿入され、この入力軸０の回転に応じて第２ハウジング１２内のピストン７０を油圧によりｙ軸方向に摺動させる。

また、第２ハウジング１２とセクターシャフト３０は互いに軸方向直角に設けられ、第２ハウジング１２内のピストン７０に設けられた歯とセクターシャフト３０に設けられた歯が噛合い、ピストンの摺動によりセクターシャフト３０を回転させて操舵アシストを行う。

第２ハウジング１２にはピストン７０が軸方向移動可能に収装され、このピストン７０によって、第２ハウジング１２は入力軸側の右操舵用シリンダ室２１と、カップ形状底部側の左操舵用シリンダ室２２に液密を保って隔成される。

入力軸４０はトーションバー５０によって出力軸６０と接続する。出力軸６０は中空円筒形状であり、中空部分のｙ軸正方向側には入力軸４０が収装され、ｙ軸負方向側にはトーションバー５０が収装される。入出力軸４０，６０間にトーションバー５０を設けることで、各入力軸駆動部１００，２００から入力軸４０に付与されたトルクがトーションバー５０の弾性力により吸収され、転舵輪に与える影響を小さくする。

また、ロータリーバルブ６００のｙ軸負方向側であって入力軸４０と出力軸６０の重複部分には入力軸セレーション溝４１（傾斜面）、出力軸セレーション溝６１（図３参照）が形成されるとともに、左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００が設けられている。入力軸セレーション溝４１の凸部頂部４４（規制部）が出力軸セレーション溝６１の凹部に係止されることで（図３参照）、入出力軸４０，６０間は所定の許容回転量をもって相対回転を規制され、トーションバー５０が必要以上に捩れることを回避する。

左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００はロータリーバルブ６００のｙ軸負方向側に並列に設けられている。この左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００は、出力軸６０にｒ軸方向の径方向孔１１０，２１０を有し、それぞれ左、右回転方向トルク生成ピストン１２０，２２０（ピストン部材）を収装することで形成される。

左回転方向トルク生成用ピストン１２０のｒ軸方向外径側には左回転方向トルク生成室Ｄ１（第１液圧導入部）が形成され、右回転方向トルク生成用ピストン２２０外径側には右回転方向トルク生成室Ｄ２（第２液圧導入部）が形成される。左回転方向トルク生成室Ｄ１は、左回転方向トルク生成用コントロールバルブ３１０を介して油路３１，３３によって右操舵用シリンダ室２１と連通し、右回転方向トルク生成室Ｄ２は、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ３２０を介して油路３２，３４によって左操舵用シリンダ室２２と連通する。

これにより、右操舵用、左操舵用シリンダ室２１，２２の液圧を各コントロールバルブ３１０，３２０によって制御し、左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００へ供給する。

出力軸６０はピストン７０へ軸方向に挿入され、ボールねじ機構６１によりピストン７０と嵌合する。また、ピストン７０の外周には周方向に刻まれたピストン歯部７１（変換機構）が設けられ、このピストン歯部７１においてピストン７０はセクターシャフト３０と噛合う。

第２ハウジング１２はセクターシャフト３０と互いの軸が直交するよう設けられ、第２ハウジング１２の径方向一部にはセクターシャフト３０の一部を格納するセクターシャフト格納部１３が設けられている。このセクターシャフト格納部１３は、作動油が導入されて右操舵用シリンダ室２１と連通してセクターシャフト３０とピストン歯部７１の噛合いにおける潤滑を行う。

第２ハウジング１２内の右操舵用シリンダ室２１は第１ハウジング１１に設けられた右操舵用シリンダ室連通路１５によりロータリーバルブ６００と連通し、左操舵用シリンダ室２２は第２ハウジング１２及び第１ハウジング１１にまたがって設けられた左操舵用シリンダ室連通路１６によりロータリーバルブ６００と連通する。

ロータリーバルブ６００は、入力軸４０の回転に応じてＩＮポート及びＯＵＴポートから右操舵用、左操舵用シリンダ室２１，２２へのオイルの導入または排出を行うバルブ機構として機能する。出力軸６０に対し入力軸４０が右側に相対回転すると、ポンプＰと右操舵用シリンダ室２１を連通する。左側に相対回転すると、ポンプＰと左操舵用シリンダ室２２を連通する。

［操舵軸駆動部の詳細］
図３は右回転方向トルク生成用入力軸駆動部２００の径方向断面図である。ｙ軸正方向側に設けられた左回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００は破線で示す。

上述のように、左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００は、出力軸６０に対し等間隔に４つ設けられたｒ軸方向の径方向孔１１０，２１０のそれぞれに左、右回転方向トルク生成ピストン１２０，２２０を収装することで形成される。各ピストン１２０，２２０のｒ軸方向外径側には、左回転方向、右回転方向トルク生成室Ｄ１，Ｄ２が形成される。

また、左、右回転方向トルク生成ピストン１２０，２２０のｒ軸方向内径側端部には略球状の当接部１２１，２２１が設けられている。各トルク生成室Ｄ１，Ｄ２の液圧により各ピストン１２０，２２０がｒ軸方向内径側に移動することにより、各当接部１２１，２２１は入力軸４０側のセレーション溝４１を押圧する。

ここで、左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００は互いに回転方向位置をずらして設けられている。すなわち、左回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００の径方向孔１１０の軸線であるＡ−Ａ線、Ａ'−Ａ'線と、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部の径方向孔２１１の軸線であるＢ−Ｂ線、Ｂ'−Ｂ'線は互いに角度θオフセットされている。

このオフセットにより、各径方向孔１１０，２１０のＡ−Ａ線、Ａ'−Ａ'線は、入力軸セレーション溝４１の凹部の軸線であるＣ−Ｃ線、Ｃ'−Ｃ'線に対し反時計回りにθ/２ずれて設けられることとなる。同様にＢ−Ｂ線、Ｂ'−Ｂ'線は、Ｃ−Ｃ線、Ｃ'−Ｃ'線に対し時計回りに角度θ/２ずれて設けられる。

したがって、右回転方向トルク生成用当接部２２１はＣ−Ｃ線、Ｃ'−Ｃ'線に対しＢ−Ｂ線、Ｂ'−Ｂ'線側の左回転方向トルク生成用凸部傾斜面４２（第２傾斜面）において入力軸４０を押圧し、左回転方向トルク生成用当接部１２１はＣ−Ｃ線、Ｃ'−Ｃ'線に対しＡ−Ａ線、Ａ'−Ａ'線側の左回転方向トルク生成用凸部傾斜面４３（第１傾斜面）において入力軸４０を押圧する。

入力軸４０は所定の許容量をもって回転可能であるため、右回転方向トルク生成用凸部傾斜面４２がｒ軸内径側に押圧されることにより入力軸４０には右回転方向のトルクが作用し、入力軸４０は回転する。これにより、左回転方向トルク生成用当接部１２１は左回転方向に、右回転方向トルク生成用当接部２２１は右回転方向に入力軸４０を押圧する。

当接部１２１，２２１を略球状とすることで、左、右回転方向トルク生成ピストン１２０，２２０と入力軸４０のセレーション溝４１との接触を滑らかにし、左、右回転方向トルク生成ピストン１２０，２２０の軸方向運動をスムーズに入力軸４０の回転運動に変換する。

［操舵軸駆動部への作動油の供給］
図４は、右方向操舵アシスト時におけるパワーステアリング装置１の軸方向断面図である。ステアリングホイールＳＷが右方向操舵されると、ロータリーバルブ６００によりポンプ圧が右操舵用シリンダ室２１へ導入され、右操舵用、左操舵用シリンダ室２１，２２間に差圧が発生する。これによりピストン７０はｙ軸負方向へ移動し、セクターシャフト３０が反時計回りに回動して右方向操舵アシストが行われる。

その際、右操舵用シリンダ室２１の作動油は油路３１により左回転方向トルク生成用コントロールバルブ３１０へ導入されて液圧制御され、油路３３を介して左回転方向トルク生成室Ｄ１へ導入される。これにより左回転方向トルク生成用ピストン１２０が駆動され、左回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００は入力軸４０を左回転方向に押圧し、反力トルクを付与する。

同様に左方向操舵アシスト時には、左操舵用シリンダ室２２の作動油も、油路１６および油路３２，３４を介して右回転方向トルク生成室Ｄ２に導入されて右回転方向トルク生成用入力軸駆動部は入力軸４０を右回転方向に押圧し、反力トルクを付与する。

［入力軸への反力付与］
図５は左回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００、図６は右回転方向トルク生成用入力軸駆動部２００の径方向断面図である。それぞれ入力軸４０に対しトルクを付与する場合を示す。

（通常操舵時）
上述のように、通常操舵時において右操舵用シリンダ室２１の液圧が高い場合には左回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００により入力軸４０は左回転方向のトルクを付与され、左操舵用シリンダ室２２の液圧が高い場合には右回転方向のトルクを付与される。車速センサ４０１により検出された車速に応じ、左回転、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ３１０，３２０を駆動し、環境情報に応じたトルクを入力軸４０に付与する。

（居眠り検出時）
視線認識カメラ４０２により運転者の居眠り状態が検出された場合、左回転、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ３１０，３２０を交互に駆動して左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００の各トルク生成室Ｄ１，Ｄ２の液圧を交互に上下させる。

したがって左、右回転方向トルク生成ピストン１２０，２２０は交互に入力軸４０を押圧し、入力軸４０は左右双方向の回転を繰り返して捩り方向に振動する。これにより入力軸４０と接続するステアリングホイールＳＷは左右捩れ方向に振動し、運転者に警告を発する。

（車線逸脱検出時）
白線認識カメラ４０３により車線逸脱状態が検出された場合、左回転、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ３１０，３２０を駆動して入力軸４０を回動させ、セレーション溝４１，６１の許容回動範囲内で入出力軸４０，６０を相対回転させる。これによりロータリーバルブ６００の開度を変化させて操舵アシストを行い、車線復帰させる。

例えば、車両が左側へ車線逸脱している場合、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ３２０を駆動して入力軸４０に右回転方向の反力を付与し、ロータリーバルブ６００を右切り側に回転させる。これにより右操舵側シリンダ室２１の液圧が上昇し、右操舵方向へのアシスト力を発生させて車両を右方向に回頭させて車線逸脱を回避する。左側へ車線逸脱している場合は、左回転方向トルク生成用コントロールバルブ３１０を駆動することで車両を左回頭させる。

［通常操舵時反力生成制御処理］
図７は通常操舵時反力生成制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップにつき説明する。

ステップＳ１００では環境情報（車速、運転者の視線、および車両と白線との距離）を検出し、ステップＳ２００へ移行する（第１ステップ）。

ステップＳ２００では、検出された環境情報に応じ、左回転、右回転方向トルク生成用コントロールバルブ３１０，３２０を駆動し、環境情報に応じたトルクを入力軸４０に付与するよう制御してステップＳ３００へ移行する（第２ステップ）。

ステップＳ３００では右操舵か左操舵かが判断され、左であればステップＳ４００へ移行し、右であればステップＳ６００へ移行する。

ステップＳ４００では右回転方向トルク生成用コントロールバルブ３２０を介し、左操舵用シリンダ室２２の液圧を右回転方向トルク生成用入力軸駆動部２００へ供給し、ステップＳ５００へ移行する（第３ステップ）。

ステップＳ５００では入力軸４０の左操舵に対し右回転方向の反力トルクを付与し、制御を終了する（第４ステップ）。

ステップＳ６００では左回転方向トルク生成用コントロールバルブ３１０を介し、右操舵用シリンダ室２１の液圧を左回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００へ供給し、ステップＳ７００へ移行する（第３ステップ）。

ステップＳ７００では入力軸４０の右操舵に対し左回転方向の反力トルクを付与し、制御を終了する（第４ステップ）。

［居眠り状態警告制御処理］
図８はステップＳ２００において実行される居眠り状態時警告制御処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ２１１では視線認識カメラ４０２の信号により居眠り状態かどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ２１２へ移行し、ＮＯであれば制御を終了する（第１ステップ）。

ステップＳ２１２では左回転方向トルク生成用コントロールバルブ３１０を駆動し、入力軸４０に対し左方向トルクを付与してステップＳ２１３へ移行する。

ステップＳ２１３では左回転方向トルク生成用コントロールバルブ３１０の駆動を停止し、ステップＳ２１４へ移行する。

ステップＳ２１４では右回転方向トルク生成用コントロールバルブ３２０を駆動し、入力軸４０に対し右方向トルクを付与してステップＳ２１５へ移行する。

ステップＳ２１５では右回転方向トルク生成用コントロールバルブ３２０の駆動を停止し、ステップＳ２１１へ戻る。

［車線逸脱回避制御処理］
図９はステップＳ２００で実行される左方向への車線逸脱回避制御処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ２２１では車線逸脱状態かどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ２２２へ移行し、ＮＯであれば制御を終了する（第１ステップ）。

ステップＳ２２２では逸脱方向は左右いずれかが判断され、左方向であればステップＳ２２３へ移行し、右方向であればステップＳ２２６へ移行する。

ステップＳ２２３では右回転方向トルク生成用コントロールバルブ３２０を駆動し、入力軸４０に対し右操舵方向へのトルクを付与してステップＳ２２４へ移行する。

ステップＳ２２４ではロータリーバルブ６００が右回転し、右操舵用シリンダ室２１の液圧Ｐ１が上昇してステップＳ２２５へ移行する。

ステップＳ２２５では右方向のアシスト力を発生させ、車両を右回頭させて制御を終了する。

ステップＳ２２６では左回転方向トルク生成用コントロールバルブ３１０を駆動し、入力軸４０に対し左操舵方向へのトルクを付与してステップＳ２２４へ移行する。

ステップＳ２２７ではロータリーバルブ６００が左回転し、左操舵用シリンダ室２２の液圧Ｐ２が上昇してステップＳ２２８へ移行する。

ステップＳ２２８では左方向のアシスト力を発生させ、車両を左回頭させて制御を終了する。

[本願実施例の効果]
（１）本願実施例では、ステアリングホイールＳＷに接続された入力軸４０と、入力軸４０に連繋され、一対の右操舵用、左操舵用シリンダ室２１，２２を有する油圧パワーシリンダ１０と、油圧パワーシリンダ１０に液圧を供給するポンプＰと、ポンプＰからの液圧により入力軸４０にトルクを付与する左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００と、車両、運転者または道路の情報を検出する環境情報検出部４００と、環境情報検出部４００の出力信号に基づき左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００に供給される液圧を制御する液圧制御部３００とを有することとした。

これにより、油圧パワーシリンダ１０に液圧を供給するポンプＰの液圧により左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００を駆動することが可能となり、別途電動モータ等の駆動源を設けることなく入力軸４０に反力を付与することができる。

（２）操舵軸２はステアリングホイールＳＷ側に接続された入力軸４０と、油圧パワーシリンダ１０側に連繋された出力軸６０と、この入力軸４０と出力軸６０とを連結するトーションバー５０と、から構成され、左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００は、入力軸４０側にトルクを付与することとした。

これにより、弾性部材であるトーションバー５０よりも運転者側の入力軸４０にトルクを付与することが可能となり、トルクの発生を運転者に明確に伝達することができる。また、油圧パワーシリンダ１０側に接続される出力軸６０とはトーションバー５０を介して接続されているため、このトルクがトーションバー５０の弾性力により吸収され、転舵輪に与える影響を小さくすることができる。

（３）環境情報検出部４００は、運転者の居眠りまたはわき見運転を検出することとした。これにより、運転者の居眠りまたはわき見運転が検出された場合、左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００が入力軸４０にトルクを付与して運転者にこのトルクを伝達することにより、運転者に居眠りまたはわき見運等の警告を発することができる。

（４）トーションバー５０に接続された入力軸４０と出力軸６０との捩れ量及び捩れ方向に基づき、ポンプＰから油圧パワーシリンダ１０の一対の右操舵用、左操舵用シリンダ室２１，２２に供給される液圧の供給量および供給方向を選択するロータリーバルブ６００をさらに備えることとした。

左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００が入力軸４０側にトルクを付与することで、入出力軸４０，６０間で相対回転が発生してロータリーバルブ６００が回転し、ポンプＰの吐出圧が右操舵用、左操舵用シリンダ室２１，２２に選択的に液圧が供給される。これによりポンプ吐出圧によって油圧パワーシリンダ１０を駆動制御することができる。

（５）環境情報検出部４００は、走行路と車両との相対位置を検出し、液圧制御部３００は、環境情報検出部４００の出力信号に基づき、車両が走行路から逸脱しないように左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００を駆動制御することとした。

車両が走行路から逸脱しないように左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００を駆動制御し、ポンプ吐出圧によって油圧パワーシリンダ１０を駆動制御することで、ステアリングホイールＳＷや転舵輪を駆動制御するアクチュエータと別途設けることなく、車線逸脱防止制御を行うことができる。

（６）左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００は、入力軸４０の外周に設けられた左回転方向トルク生成用凸部傾斜面４２，４３と、この左回転方向トルク生成用凸部傾斜面４２，４３の外周側に設けられ、この左回転方向トルク生成用凸部傾斜面４２，４３に押圧されることにより入力軸４０を回転駆動するピストン７０と、このピストン７０に液圧制御部３００からの液圧を導入するトルク生成室Ｄ１，Ｄ２と、から構成されることとした。

これにより、ポンプＰからの吐出圧を用いて入力軸４０に付与するトルクを生成することができる。

（７）左、右回転方向トルク生成ピストン１２０，２２０は、左回転方向トルク生成用凸部傾斜面４２，４３との当接部において曲面状に形成された当接部１２１，２２１を有することとした。

これにより、左、右回転方向トルク生成ピストン１２０，２２０と入力軸４０のセレーション溝４１との接触を滑らかにし、左、右回転方向トルク生成ピストン１２０，２２０の軸方向運動をスムーズに入力軸４０の回転運動に変換することができる。

（８）左回転方向トルク生成用凸部傾斜面４２，４３は、入力軸４０の所定角以上の回転を規制する頂部４４をさらに有することとした。これにより、入力軸４０と出力軸６０の相対回転量を所定回転量内に抑制することができる。

（９）左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００は、入力軸４０の外周に設けられた左回転方向トルク生成用凸部傾斜面４２と、この左回転方向トルク生成用凸部傾斜面４２の外周側に設けられ、この第１凸部傾斜面を押圧することにより入力軸４０を正方向に回転駆動する左回転方向トルク生成用ピストン１２０と、入力軸４０の外周に設けられた右回転方向トルク生成用凸部傾斜面４３と、この右回転方向トルク生成用凸部傾斜面４３の外周側に設けられ、この右回転方向トルク生成用凸部傾斜面４３を押圧することにより入力軸４０を逆方向に回転駆動する右回転方向トルク生成用ピストン２２０と、から構成されることとした。

これにより、入力軸４０を左右両方向に正回転および逆回転させることができる。

（１０）環境情報検出部４００は、運転者の居眠りまたはわき見運転を検出し、液圧制御部３００は、環境情報検出部４００が運転者の居眠りまたはわき見運転を検出した際、左回転方向トルク生成室Ｄ１と右回転方向トルク生成室Ｄ２に交互に液圧を供給することとした。

入力軸４０を正、逆方向に交互に回転駆動することにより、運転者に居眠り運転またはわき見運転に対する警告を与えることができる。

（１１）環境情報検出部４００は、走行路と車両との相対位置を検出し、液圧制御部３００は、環境情報検出部４００によって検出された走行路と車両との相対位置に基づき、左回転方向トルク生成室Ｄ１または右回転方向トルク生成室Ｄ２に選択的に液圧を供給することとした。

これにより、走行路逸脱方向とは逆に入力軸４０を回転駆動することが可能となり、走行路からの逸脱を防止することができる。

（１２）液圧制御部３００は、環境情報検出部４００からの出力信号に基づき駆動される左、右回転方向トルク生成ソレノイドＳＯＬ１，ＳＯＬ２と、この左、右回転方向トルク生成ソレノイドＳＯＬ１，ＳＯＬ２に接続され、ポンプＰから左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００への液圧を制御する左、右回転方向トルク生成コントロールバルブ３１０，３２０と、有することとした。

環境情報検出部４００からの信号に基づき、液圧を制御することができる。

（１３）左、右回転方向トルク生成ソレノイドＳＯＬ１，ＳＯＬ２と左、右回転方向トルク生成コントロールバルブ３１０，３２０とは、同軸上かつ入力軸４０に対し平行に設けられることとした。これにより、装置の径方向寸法の大型化を回避できる。

（１４）ハウジングと、ステアリングホイールＳＷに接続される入力軸４０と、前記ハウジングに収容され、このハウジング内部を右操舵用、左操舵用シリンダ室２１，２２に隔成するピストンと、入力軸４０の回転をピストンの軸方向移動に変換するセクターシャフト３０と、ポンプＰから供給される作動油を選択的に右操舵用、左操舵用シリンダ室２１，２２とに供給するロータリーバルブ６００と、ピストンの軸方向運動を入力軸４０に伝達する伝達機構と、右操舵用または左操舵用シリンダ室２１，２２に液圧を供給するポンプＰと、ポンプＰからの液圧により入力軸４０にトルクを付与する左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００と、車両、運転者または道路の情報を検出する環境情報検出部４００と、環境情報検出部４００の出力信号に基づき、左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００に供給される液圧を制御する液圧制御部３００とを有することとした。

これにより、大型車両に用いられるインテグラル型パワーステアリング装置にあっても、請求項１と同様の作用効果を得ることができる。

（１５）本願パワーステアリング装置においては、車両、運転者または道路の情報を検出するステップＳ１００（第１ステップ）と、ステップＳ１００の検出結果に基づき、左、右回転方向トルク生成コントロールバルブ３１０，３２０により外部の油圧源からの液圧を制御するステップＳ２００（第２ステップ）と、ステップＳ２００により制御された液圧を入力軸４０に設けられた左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００に供給するステップＳ４００、Ｓ６００（第３ステップ）と、Ｓ４００、Ｓ６００により液圧が供給された左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部１００，２００が、入力軸４０を駆動するステップＳ５００，Ｓ７００（第４ステップ）とを有することとした。

これにより、請求項１の作用効果を具体的に実現することができる。

（１６）ステップＳ１００（第１ステップ）において運転者の居眠りまたはわき見運転を検出したとき、ステップＳ２００（第２ステップ）において入力軸４０を振動させるように左、右回転方向トルク生成コントロールバルブ３１０，３２０を駆動制御することとした。これにより、請求項１０の作用効果を具体的に実現することができる。

（１７）ステップＳ１００（第１ステップ）において車線からの車両の逸脱を検出したとき、ステップＳ２００（第２ステップ）において入力軸４０を車線の中央方向に操向させるように左、右回転方向トルク生成コントロールバルブ３１０，３２０を駆動制御することとした。これにより、請求項５の作用効果を具体的に実現することができる。

（１８）ステップＳ１００（第１ステップ）において検出された車速に応じて、ステップＳ２００（第２ステップ）において左、右回転方向トルク生成コントロールバルブ３１０，３２０を駆動制御し、入力軸４０に付与される操舵負荷を可変制御することとした。これにより、車速に応じて変化する路面抵抗を考慮し、最適な操舵アシストを行うことができる。

（１９）ステップＳ１００（第１ステップ）において検出された車速が高いほど、ステップＳ２００（第２ステップ）において入力軸４０に付与される操舵負荷が増大するように左、右回転方向トルク生成コントロールバルブ３１０，３２０を駆動制御することとした。これにより、高速走行時の直進安定性と低速時の操舵負荷軽減を両立することができる。

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例１に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

本願パワーステアリング装置１のシステム構成図である。 パワーステアリング装置の軸方向断面図である。 第１操舵軸駆動部の径方向断面図である。 右方向操舵アシスト時におけるパワーステアリング装置の軸方向断面図である。 左回転方向トルク生成用入力軸駆動部の径方向断面図である。 右回転方向トルク生成用入力軸駆動部の径方向断面図である。 通常操舵時反力生成制御処理の流れを示すフローチャートである。 居眠り状態時警告制御処理の流れを示すフローチャートである。 左方向への車線逸脱回避制御処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ パワーステアリング装置
２ 操舵軸
５ リザーバ
６，７ 油路
１０ 油圧パワーシリンダ
１１，１２ 第１、第２ハウジング
１３ セクターシャフト格納部
１５ 右操舵用シリンダ室連通路
１６ 左操舵用シリンダ室連通路
２１，２２ 右操舵、左操舵用シリンダ室
３０ セクターシャフト
３１〜３４ 油路
４０ 入力軸
４１，６１ セレーション溝
４２，４３ 左、右回転方向トルク生成凸部傾斜面
４４ 頂部
５０ トーションバー
６０ 出力軸
７０ ピストン
１００，２００ 左、右回転方向トルク生成用入力軸駆動部
１１０，２１０ 径方向孔
１２０，２２０ ピストン
１２１，２２１ 当接部
３００ 液圧制御部
３０１ コントロールユニット
３１０，３２０ 左、右回転方向トルク生成コントロールバルブ
３１１，３２１ スプール
４００ 環境情報検出部
４０１ 車速センサ
４０２ 視線認識カメラ
４０３ 白線認識カメラ
６００ ロータリーバルブ
Ｄ１，Ｄ２ 左、右回転方向トルク生成室
Ｅ バッテリ
Ｐ ポンプ
ＳＯＬ１，ＳＯＬ２ ソレノイド

Claims (19)

1. ステアリングホイールに接続された操舵軸と、
   前記操舵軸に連繋され、一対の液圧室を有する油圧パワーシリンダと、
   前記油圧パワーシリンダに液圧を供給するポンプと、
   前記ポンプからの液圧により前記操舵軸にトルクを付与する操舵軸駆動部と、
   車両、運転者または道路の情報を検出する環境情報検出手段と、
   前記環境情報検出手段の出力信号に基づき前記操舵軸駆動部に供給される液圧を制御する液圧制御部と
   を有することを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
   前記操舵軸は前記ステアリングホイール側に接続された入力軸と、前記油圧パワーシリンダ側に連繋された出力軸と、この入力軸と出力軸とを連結するトーションバーと、から構成され、
   前記操舵軸駆動部は、前記入力軸側にトルクを付与すること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
3. 請求項２に記載のパワーステアリング装置において、
   前記環境情報検出手段は、運転者の居眠りまたはわき見運転を検出すること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
4. 請求項２に記載のパワーステアリング装置において、
   前記トーションバーに接続された入力軸と出力軸との捩れ量及び捩れ方向に基づき、前記ポンプから前記油圧パワーシリンダの一対の液圧室に供給される液圧の供給量および供給方向を選択するロータリーバルブをさらに備えること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
5. 請求項４に記載のパワーステアリング装置において、
   前記環境情報検出手段は、走行路と車両との相対位置を検出し、
   前記液圧制御部は、前記環境情報検出手段の出力信号に基づき、車両が走行路から逸脱しないように前記操舵軸駆動部を駆動制御すること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
6. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
   前記操舵軸駆動部は、前記操舵軸の外周に設けられた傾斜面と、この傾斜面の外周側に設けられ、この傾斜面に押圧されることにより前記操舵軸を回転駆動するピストン部材と、このピストン部材に前記液圧制御部からの液圧を導入する液圧導入部と、から構成されること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
7. 請求項６に記載のパワーステアリング装置において、
   前記ピストン部材は、前記傾斜面との当接部が曲面状に形成されること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
8. 請求項６に記載のパワーステアリング装置において、
   前記傾斜面は、前記操舵軸の所定角以上の回転を規制する規制部をさらに有すること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
9. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
   前記操舵軸駆動部は、
   前記操舵軸の外周に設けられた第１傾斜面と、この第１傾斜面の外周側に設けられ、この第１傾斜面に押圧されることにより前記操舵軸を正方向に回転駆動する左回転方向トルク生成用ピストン部材と、
   前記操舵軸の外周に設けられた第２傾斜面と、この第２傾斜面の外周側に設けられ、この第２傾斜面に押圧されることにより前記操舵軸を逆方向に回転駆動する右回転方向トルク生成用ピストン部材と、
   から構成されることを特徴とするパワーステアリング装置。
10. 請求項９に記載のパワーステアリング装置において、
    前記環境情報検出手段は、運転者の居眠りまたはわき見運転を検出し、
    前記液圧制御部は、前記環境情報検出手段が運転者の居眠りまたはわき見運転を検出した際、前記第１液圧導入部と第２液圧導入部に交互に液圧を供給すること
    を特徴とするパワーステアリング装置。
11. 請求項９に記載のパワーステアリング装置において、
    前記環境情報検出手段は、走行路と車両との相対位置を検出し、
    前記液圧制御部は、前記環境情報検出手段によって検出された走行路と車両との相対位置に基づき、前記第１液圧導入部または第２液圧導入部に選択的に液圧を供給すること
    を特徴とするパワーステアリング装置。
12. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
    前記液圧制御部は、前記環境情報検出手段からの出力信号に基づき駆動されるソレノイドと、このソレノイドに接続され、前記ポンプから前記操舵軸駆動部への液圧を制御するコントロールバルブと、から構成されること
    を特徴とするパワーステアリング装置。
13. 請求項１２に記載のパワーステアリング装置において、
    前記ソレノイドとコントロールバルブとは、同軸上かつ前記操舵軸に対し平行に設けられること
    を特徴とするパワーステアリング装置。
14. ハウジングと、
    ステアリングホイールに接続される入力軸と、
    前記ハウジングに収容され、このハウジング内部を第１圧力室と第２圧力室に隔成するピストンと、
    前記入力軸の回転を前記ピストンの軸方向移動に変換する変換機構と、
    外部の油圧源から供給される作動油を選択的に前記第１圧力室と第２圧力室とに供給するロータリーバルブと、
    前記ピストンの軸方向運動を操舵軸に伝達する伝達機構と、
    前記第１圧力室または第２圧力室に液圧を供給するポンプと、
    前記ポンプからの液圧により前記入力軸にトルクを付与する操舵軸駆動部と、
    車両、運転者または道路の情報を検出する環境情報検出手段と、
    前記環境情報検出手段の出力信号に基づき、前記操舵軸駆動部に供給される液圧を制御する液圧制御部と
    を有することを特徴とするパワーステアリング装置。
15. パワーステアリング装置の制御方法において、
    車両、運転者または道路の情報を検出する第１ステップと、
    前記第１ステップの検出結果に基づき、電磁弁により外部の油圧源からの液圧を制御する第２ステップと、
    前記第２ステップにより制御された液圧を操舵軸に設けられた操舵軸駆動部に供給する第３ステップと、
    前記第３ステップにより液圧が供給された操舵軸駆動部が、前記操舵軸を駆動する第４ステップと
    を有することを特徴とするパワーステアリング装置の制御方法。
16. 請求項１５に記載のパワーステアリング装置の制御方法において、
    前記第１ステップにおいて運転者の居眠りまたはわき見運転を検出したとき、前記第２ステップにおいて前記操舵軸を振動させるように電磁弁を駆動制御すること
    を特徴とするパワーステアリング装置の制御方法。
17. 請求項１５に記載のパワーステアリング装置の制御方法において、
    前記第１ステップにおいて車線からの車両の逸脱を検出したとき、前記第２ステップにおいて前記操舵軸を車線の中央方向に操向させるように前記電磁弁を駆動制御すること
    を特徴とするパワーステアリング装置の制御方法。
18. 請求項１５に記載のパワーステアリング装置の制御方法において、
    前記第１ステップにおいて検出された車速に応じて、前記第２ステップにおいて前記電磁弁を駆動制御し、前記駆動軸に付与される操舵負荷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の制御方法。
19. 請求項１８に記載のパワーステアリング装置の制御方法において、
    前記第１ステップにおいて検出された車速が高いほど、前記第２ステップにおいて前記操舵軸に付与される操舵負荷が増大するように前記電磁弁を駆動制御すること
    を特徴とするパワーステアリング装置の制御方法。
    

Images