JPH0676065B2 - 動力舵取装置の操舵力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、動力舵取装置の操舵力制御装置、特に操舵力
を車速、ハンドル回転角等に応じて電子制御する操舵力
制御装置に関するものである。

＜従来技術＞ 最近、マイクロコンピュータを利用してそのメモリ内に
所定の制御パターンの特性マップを記憶し、一方制御入
力として車速、ハンドル回転角を入力し、これら制御入
力によって前記特性マップを読出し、適確な操舵力制御
を行う舵取装置が開発されつつある。

ところでハンドル軸上にエンコーダを取付け、このエン
コーダの出力を操舵方向に応じてカウンタにカウントア
ップあるいはカウントダウンさせてハンドル回転角を検
出するものにあっては、電源のオフに伴なってハンドル
回転角を記憶するカウンタの内容が消失してしまうた
め、次の電源投入時にはそのときのハンドル位置を起点
としたハンドル回転角しか検出できないことになり、改
めてハンドルの中立位置を検出してその中立位置を起点
としたハンドル回転角に修正する必要がある。かかる中
立位置の検出は各種方式を採り得るが、例えば走行中ハ
ンドルが中立位置にある頻度が最も高いことを利用して
エンコーダの出力を単位走行距離あるいは単位走行時間
毎にサンプリングし、このサンプリングデータをソフト
処理することによて直進状態、すなわちハンドルの中立
位置を検出できるようになるが、このような方式で中立
位置を検出するためには、車がある程度の距離走行しな
いことには判別できないことになる。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 従って電源投入後、車が走行し始めた直後においては、
ハンドル回転角の信頼性は乏しく、その信号に基づく制
御は適切でないために、運転者に違和感、不快感を与え
る虞れがある。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は上記した問題点を解決するためになされたもの
で、操向ハンドルに加えられる手動操舵トルクに基づい
て作動されるサーボバルブおよびこのサーボバルブの作
動によって圧力流体の給排が制御されるパワーシリンダ
を備えた動力舵取装置と、この動力舵取装置に圧油を供
給するポンプと、油圧回路中に設けられソレノイドに印
加される電流値に応じて制御され操舵特性を変化させる
操舵特性変化手段と、車速を検出する車速センサと、電
源投入時を起点としたエンコーダからのサンプリングデ
ータをソフト処理してハンドル回転角を検出するハンド
ル回転角センサと、これら車速センサおよびハンドル回
転角センサにて検出された車速およびハンドル回転角の
制御入力条件に応じた制御電流を前記ソレノイドに入力
する制御回路と、電源投入後設定された走行距離あるい
は走行時間走行するまでは、前記ソレノイドに供給する
電流値を０ないしは目標値よりも低く制御する制御手段
とによって構成したものである。

＜作用＞ 上記構成により、ソレノイドに印加される出力電流値
は、電源投入後走行距離あるいは走行時間が設定値に達
するまでは、車速およびハンドル回転角に応じて求めら
れた目標電流値よりも低く制御されるようになり、走行
距離あるいは走行時間が設定値に達した後は、車速およ
びハンドル回転角に応じた目標電流値に従って操舵力が
制御されるようになる。

＜実施例＞ 以下本発明の実施例を操舵特性変化手段として２つのリ
ニアソレノイドバルブを用いた例につき説明する。第１
図において、操向ハンドル10はハンドル軸11の一端に取
付けられ、このハンドル軸11の他端に動力舵取装置12の
操舵軸13が連結されている。動力舵取装置12はかかる操
舵軸13に伝えられる手動動操操舵トルクによって制御さ
れるサーボバルブ14と、このサーボバルブ14の制御によ
って圧力流体が分配されるパワーシリンダ15からなり、
このパワーシリンダ15で増大された操舵トルクが図略の
操縦リンク機構を介して操向車輪に伝達される。前記動
力舵取装置12のサーボバルブ14に圧力流体を供給するた
めに、エンジンによって駆動されるポンプ16が設けら
れ、このポンプ16の吐出流量は後述する流量制御装置に
より可変的に制御される。

第２図はパワーシリンダ15の両端室を車速等に応じてパ
イパス制御するリニアソレノイドバルブ20を示すもの
で、バルブ本体21に形成された内孔22にはスプール23が
摺動可能に嵌挿され、このスプール23にバイパス用スリ
ット24が刻設されている。スプール23はスプリング25の
バイアスにより通常下降端に保持され、パワーシリンダ
15の左室に通ずる通路26と右室に通ずる通路27の連通を
遮断している。しかしてソレノイド28に通電される電流
値に応じてスプール23に吸引力が作用され、スプリング
25に抗して上方向に変位されると、前記両通路26,27が
バイパス用スリット24を介して互いに連通され、スプー
ル23の変位量、すなわちソレノイド28に印加される電流
値に応じて操舵力が変化される。

第３図は前記サーボバルブ14に供給する流量を制御する
リニアソレノイドバルブ30を備えた流量制御装置を示す
もので、バルブ本体31に形成された内孔32にはスプール
33が摺動可能に嵌挿され、このスプール33に制御孔34が
形成されている。制御孔34はポンプ16の吐出域に通ずる
通路35との間で可変絞り６を構成し、この可変絞り36を
介して前記通路35とサーボバルブ14とを連通する。スプ
ール33はスプリング37のバイアスにより通常図に示す摺
動端に保持され、可変絞り36の開口面積を最大に保持し
ている。しかしてソレノイド38に通電される電流値に応
じてスプール33に吸引力が作用され、スプリング37に抗
して変位されると、可変絞り36の開口面積が漸次縮小さ
れる。

39はポンプ16より吐出された圧力流体の余剰流を吸入側
にバイパスするパイパスバルブで、このバイパスバルブ
39は前記可変絞り36前後の圧力差に応動し、この圧力差
を常に一定に維持するようにバイパス通路40の開口面積
を制御する。これによりソレノイド38に印加される電流
値に応じてサーボバルブ14に供給される流量が減少さ
れ、操舵力が変化される。

第４図は前記した２つのソレノイド28,38を制御する制
御回路を示すもので、50は車速Ｖを検出する車速セン
サ、51はハンドル回転角θを検出する回転角センサであ
る。かかる車速センサ50は、車が単位距離走行する毎に
出力パルスを送出するものであり、また回転角センサ51
は、操向ハンドル10が単位角度回転する毎に出力パルス
を送出するものである。これらセンサ50,51からの出力
パルスはマイクロコンピュータ54からなる制御回路に入
力され、車速センサ50からの単位時間当りの出力パルス
を逐次カウントすることにより、車速Ｖが算出され、ま
た回転角センサ51からの出力パルスを操舵方向に応じて
カウントアップあるいはカウントダウンすることにより
ハンドル回転角θが算出される。

55はデジタル演算処理を行うマイクロコンピュータ54の
セントラルプロセッシングユニット（以下CPUと略称す
る）、56,57はその入力部および出力部で、入力部56は
前記センサ50,51からの入力信号をCPU55に送り、また出
力部57はCPU55からの制御信号をアナログ値に変換して
それを２つの出力ポートA,Bよりアンプ59,58を介して前
記２つのリニアソレノイド38,28にそれぞれ入力する。6
0は後述する固定プログラムを記憶するリードオンーメ
モリ（以下ROMと略称する）、61は読出しおよび書込み
可能なランダムアクセスメモリ（以下RAMと略称する）
である。

第５図は前記ROM30に記憶される固定プログラムを図形
化して示すもので、この固定プログラムは２種の特性マ
ップI,IIからなり、各特性マップI,IIは２つづつの特性
マップＩα,IβおよびIIα,IIβからなっている。特性
マップＩはパワーシリンダ15の両端室をバイパス制御す
るリニアソレノイドバルブ20のソレノイド駆動用に用い
られ、特性マップIIはサーボバルブ14に供給する流量を
制御するリニアソレノイドバルブ30のソレノイド駆動用
に用いられる。

前記特性マップＩα,IIαは、車速Ｖに応じた基準電流
値αA,αＢを定めたもので、かかる基準電流値αA,αＢ
は車速Ｖが高くなるほど大きくなっている。また前記特
性マップＩβ,IIβは、ハンドル回転角θに応じた基準
電流値βA,βＢを定めたもので、かかる基準電流値βA,
βＢはハンドル回転角θが大きくなるほど小さくなって
いる。

次に第６図に基づいて制御プログラムを説明する。車速
センサ50および回転角センサ51からの入力信号はマイク
ロコンピュータ54の入力部56に入力され、これら入力信
号に基づいて車速Ｖおよびハンドル回転角θが求めら
れ、RAM61に記憶される。

プログラムのスタートにより、最初のステップ101にお
いて、前記RAM61に記憶された車速Ｖ、ハンドル回転角
θが読込まれ、バッファレジスタにシフトされる。ステ
ップ102においては、第５図に示す固定プログラムの特
性マップＩα,IIβより車速Ｖおよびハンドル回転角θ
に応じた基準電流値αA,βＡがサーチされるとともに、
特性マップIIα,IIβより車速Ｖおよびハンドル回転角
θに応じた基準電流値αB,βＢがサーチされ、これら基
準電流値αA,βA,αB,βＢはメモリに格納される。ステ
ップ103においては、前記特性マップＩα,Iβよりサー
チされた基準電流値αA,βＡが乗算されて目標電流値iA
が求められるとともに、特性マップIIα,IIβよりサー
チされた基準電流値αB,βＢが乗算されて目標電流値iB
が求められる。次いでステップ104において、前記目標
電流値iA,iBに走行距離の関数CV/CVLiM（この点につい
ては後述する）が演算されて出力電流値RiA,RIBが求め
られる。しかして一方の出力電流値RiAは出力部57の出
力ポートＡより出力され（ステップ105）、リニアソレ
ノイドバルブ20のソレノイド28に印加される。また他方
の出力電流値RiBは出力部57の出力ポートＢより出力さ
れ（ステップ106）、リニアソレノイドバルブ30のソレ
ノイド38に印加される。

このようにリニアソレノイドバルブ20,30の各ソレノイ
ド28,38に入力する出力電流値RiA,RiBを制御することに
より、操舵力を車速Ｖ、ハンドル回転角θに応じて制御
できる。

すなわち、高速走行時には、ソレノイド28に入力される
出力電流値RiAが大きくなるとともに、ソレノイド38に
入力される出力電流値RiBが大きくなるため、ポンプ16
の吐出流量が減少されると同時に、パワーシリンダ15の
両端室の連通面積が大きくなり、これにより操舵力が重
くなって高速安定性がもたらされ、しかも直進走行時に
は、ポンプ16の吐出流量が最小となるため、ハンドル中
立時の安定性が高められるとともに、消費動力が節減さ
れる。

また据切時においては、ソレノイド28,38に入力される
出力電流値RiA,RiBが小さくなってパワーシリンダ15の
連通面積が小さくなるとともに、ポンプ16の吐出流量が
増大されるため、操舵力が軽くなる。

次に電源投入後にハンドルの中立位置が検出されるまで
の制御プログラムを第７図に基づいて説明する。電源投
入後車が走行し始め、単位距離走行する毎に前記車速セ
ンサ50から出力パルスが発生されると、割込み信号が送
出され、ステップ111においては、走行距離をカウント
するカウンタCVに１が加算され、ステップ112において
は距離カウンタCVが設定距離CVLiMより大きいか否かが
判別され、ノーの場合にはプログラムはリターンされ
る。なお、前記設定距離CVLiMはハンドルの中立位置を
検出するに要する走行距離より十分大きいものである。
このように車速センサ50から出力パルスが発生される毎
に割込みにより距離カウンタCVに１が順次加算される。
この場合図示してないが、ハンドル回転角を検出するエ
ンコーダの出力が前記車速センサ50から出力パルスが発
生されるにサンプリングされ、このサンプリングデータ
に基づいてハンドル中立位置を検出するためのソフト処
理が同時に進行される。

車が設定距離CVLiM走行し、前記距離カウンタCVの内容
が設定値CVLiMより大きくなると、前記ステップ112にお
ける判別結果がイエスとなり、次いでステップ113にお
いて、距離カウンタCVの内容が設定値CVLiMに等しくさ
れ、その後プログラムはリターンされる。

従って電源投入後、走行距離が設定値CVLiMに達するま
での間は、前記ステップ104の演算式より明らかな如く
出力電流値RiA,RiBVは、第８図に示すように目標電流値
iA,iBに対して走行距離と設定値との比（CV/CVLiM）に
応じて減じられたものとなり、走行距離が設定値CVLiM
を越えると、それ以後は目標電流値iA,iBが出力電流値R
iA,RiBとしてソレノイド28,38に印加されるようにな
る。

この結果、電源投入後にハンドルの中立位置を検出する
に必要な処理時間の間においては、ハンドル回転角θに
基づいて算出された目標値より走行距離の関数に応じて
減じられた電流値がソレノイド28,38に供給されること
になり、違和感、不快感が解消される。なおこの場合、
走行時間の関数に応じて出力電流値をを制御することも
できる。

第９図は本発明の他の実施例を示すもので、電源投入後
走行距離（走行時間）が設定値CVLiMに達するまでは、
出力電流値RiA,RiBを０に保持し、走行距離が設定値を
越えた段階より出力電流値RiA,RiBを目標電流値iA,iBに
徐々にあるいは急速に近付けるように制御するものであ
る。この実施例によれば、ハンドル中立位置を検出する
処理時間の間は、車速Ｖおよびハンドル回転角θに応じ
た制御を無効にしてパワーが最大に発揮される状態とな
る。

上記した実施例においては、操舵特性変化手段としてパ
ワーシリンダのバイパス制御を行うリニアソレノイドバ
ルブと、ポンプ吐出流量制御を行うリニアソレノイドバ
ルブとを併用した例について述べたが、操舵力の制御は
そのうちの何れか一方のみによっても行い得るものであ
り、またその構成も上記のものに限定されるものではな
く、ソレノイドに加える電流制御によって操舵力を制御
するあらゆるものに適用できるものである。

また上記した実施例においては、ソレノイドを車速およ
びハンドル回転角に応じて制御する例について述べた
が、この他にハンドル回転速度等に応じて制御するよう
にしてもよい。

＜発明の効果＞ 以上述べたように本発明は、電源投入後設定された走行
距離あるいは走行時間走行するまでは、ソレノイドに供
給する出力電流値を目標電流値に対して低く制御するよ
うにした構成であるので、ハンドル回転角が不正確なも
のであっても、運転者に違和感、不快感を与えることな
く、自然な制御が行い得る特徴がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は動力舵取
装置を概略的に示す図、第２図はパワーシリンダの両端
室を連通制御するリニアソレノイドバルブを示す断面
図、第３図はポンプ吐出流量を制御するリニアソレノイ
ドバルブを示す断面図、第４図はソレノイドの制御回路
を示すブロック線図、第５図は制御電流のプログラムを
図形化して示す図、第６図および第７図は制御プログラ
ムを示す流れ図、第８図は走行距離に対する出力電流値
の関係を示す図、第９図は本発明の他の実施例を示す第
８図に相応する図である。 10……操向ハンドル、12……動力舵取装置、14……サー
ボバルブ、15……パワーシリンダ、16……ポンプ、20,3
0……リニアソレノイドバルブ、28,38……ソレノイド、
50……車速センサ、51……回転角センサ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−156455（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−76413（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−25031（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−81862（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−38168（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−156454（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−149870（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操向ハンドルに加えられる手動操舵トルク
   に基づいて作動されるサーボバルブおよびこのサーボバ
   ルブの作動によって圧力流体の給排が制御されるパワー
   シリンダを備えた動力舵取装置と、この動力舵取装置に
   圧油を供給するポンプと、油圧回路中に設けられソレノ
   イドに印加される電流値に応じて制御され操舵特性を変
   化させる操舵特性変化手段と、車速を検出する車速セン
   サと、電源投入時を起点としたエンコーダからのサンプ
   リングデータをソフト処理してハンドル回転角を検出す
   るハンドル回転角センサと、これら車速センサおよびハ
   ンドル回転角センサにて検出された車速およびハンドル
   回転角の制御入力条件に応じた制御電流を前記ソレノイ
   ドに入力する制御回路と、電源投入後設定された走行距
   離あるいは走行時間走行するまでは、前記ソレノイイド
   に供給する電流値を０ないしは目的値よりも低く制御す
   る制御手段とによって構成してなる動力舵取装置の操舵
   力制御装置。