パワーステアリング装置
【課題】 車両状態に応じた最適な伝達比を設定して良好なステアリング特性を得るとともに、圧油供給に伴う圧力損失を抑えてエネルギー消費の低減を図りつつ、最適なアシスト力を付与することができるパワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】 パワーステアリング装置１は、パワーシリンダに供給するフルード流量（供給）を変更可能な流量制御弁１５と、その作動を制御する第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６とを備える。第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６（マイコン５１）は、ステアリング操作に基づくステア転舵角に上乗せされるＡＣＴ角θtaの制御目標量、即ちＡＣＴ指令角θta*に基づいて目標タイヤ角θt*を演算する。そして、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６は、この目標タイヤ角θt*に基づいて流量制御弁１５の制御、即ち流量可変制御を実行する。
【解決手段】 パワーステアリング装置１は、パワーシリンダに供給するフルード流量（供給）を変更可能な流量制御弁１５と、その作動を制御する第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６とを備える。第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６（マイコン５１）は、ステアリング操作に基づくステア転舵角に上乗せされるＡＣＴ角θtaの制御目標量、即ちＡＣＴ指令角θta*に基づいて目標タイヤ角θt*を演算する。そして、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６は、この目標タイヤ角θt*に基づいて流量制御弁１５の制御、即ち流量可変制御を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ポンプと、その油圧に基づいて操舵系にアシスト力を付与するパワーシリンダとを備えた油圧式のパワーステアリング装置には、油圧ポンプに還流するフルード（圧油）の分配比率を変化させることによりパワーシリンダに供給する圧油の流量（供給流量）を変更可能な流量制御弁（流量制御装置）を備えたものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載のパワーステアリング装置は、車速、操舵角及び操舵速度に応じてその供給流量を変更することにより、車両状態に応じた必要十分な供給流量を確保するとともに（アシストモード）、アシスト要求の低い状態においては、その供給流量をアシストモードにおける流量よりも小とする（スタンバイモード）。そして、このような構成を採用することにより、車両状態に応じた最適なアシスト力を操舵系に付与して操舵フィーリングの向上を図るとともに、非アシスト時の圧力損失を抑えてエネルギー消費の低減を図ることができるようになる。
【特許文献１】特開２００１−１６３２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両用操舵装置には、車両状態に応じてステアリングホイールと操舵輪との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置を備えたものがあり、こうした伝達比可変装置を採用することで、車両状態に応じた最適な伝達比（オーバーオールギヤ比）を設定して良好なステアリング特性を得ることができるようになる。
【０００５】
しかし、このような伝達比可変装置は、操舵角に基づく操舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく操舵輪の第２の舵角を上乗せすることによりその伝達比を可変させるため、操舵角と操舵輪の実舵角（タイヤ角）との関係が常に一定とは限らない。そのため、上記従来のパワーステアリング装置と組み合わせた場合、操舵角とタイヤ角との関係の不一致により、最適な供給流量の決定、及びスタンバイ／アシストモードの適切な切替判定ができず、アシスト力の不足、或いはその過剰により操舵フィーリングが悪化するおそれがあり、更には、そのエネルギー消費の低減についても顕著な効果が得られなくなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、車両状態に応じた最適な伝達比を設定して良好なステアリング特性を得るとともに、圧油供給に伴う圧力損失を抑えてエネルギー消費の低減を図りつつ、最適なアシスト力を付与することができるパワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、油圧ポンプと、その油圧に基づいて操舵系にアシスト力を付与するパワーシリンダと、前記油圧ポンプに還流する圧油の分配比率を変化させることにより前記パワーシリンダに供給する圧油の流量を変更可能な流量制御装置と、前記流量制御装置を制御する制御手段と、ステアリングホイールの操舵角に基づく操舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく前記操舵輪の第２の舵角を上乗せすることにより前記ステアリングホイールと前記操舵輪との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置とを備えたパワーステアリング装置であって、前記第２の舵角の制御目標量に基づいて前記操舵輪の目標舵角を演算する演算手段を備え、前記制御手段は、前記目標舵角に基づいて前記流量を変更すること、を要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、ステアリングホイールの角度ではなく、操舵輪の角度に基づいてパワーシリンダに供給する圧油流量の変更を行うことで、ステアリングホイールと操舵輪との間の伝達比の変化に関わらず、車両状態に応じた最適な流量の圧油をパワーシリンダに供給することが可能になる。その結果、伝達比可変制御により、車両状態に応じた最適な伝達比を設定して良好なステアリング特性を得るとともに、パワーシリンダへの圧油供給に伴う圧力損失を抑えてエネルギー消費の低減を図りつつ、最適なアシスト力を付与して好適な操舵フィーリングを確保することができるようになる。特に、操舵輪の実舵角ではなく、目標舵角を用いて、流量可変制御を行うため、より早いタイミングで流量変更を行うことができ、その結果、更に操舵フィーリングを向上させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記アシスト力を付与するための前記流量を確保するアシストモードと、前記流量を前記アシストモードにおける流量よりも小とするスタンバイモードとを有し、前記制御手段は、前記目標舵角に基づいて、前記アシストモード又はスタンバイモードの切り替えを行うこと、を要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、ステアリングホイールと操舵輪との間の伝達比の変化に関わらず、スタンバイ／アシストモードの適切な切替判定が可能になる。その結果、アシスト時にはアシスト力を発生するための十分な圧油の供給流量を確保しつつ、非アシスト時にはパワーシリンダへの圧油供給に伴う圧力損失を抑えてエネルギー消費の低減を図ることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、前記アシストモードにおいて、前記目標舵角の角速度が大となるほど前記流量を大とすること、を要旨とする。
上記構成によれば、アシスト要求の高い速い操舵時には、圧油の供給流量を増加させて、アシスト不足による引っ掛かり感の発生を防止して好適な操舵フィーリングを確保するとともに、アシスト要求の低い遅い速度時には、その流量を減少させて、エネルギー消費の低減を図ることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、前記アシストモードにおいて、車速が大となるほど前記流量を小とすること、を要旨とする。
上記構成によれば、アシスト要求の高い車速の低い領域では、圧油の供給流量を増加させることにより、操舵系に付与するアシスト力を大として好適な操舵フィーリングを確保するとともに、アシスト要求の低い車速の高い領域では、その流量を減少させて、エネルギー消費の低減を図ることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記制御手段は、前記流量を増加させる場合には、ローパスフィルタにより流量指令値の立ち上がりを穏やかにするとともに、前記角速度が大となるほど前記ローパスフィルタの時定数を小とすること、を要旨とする。
【００１４】
上記構成によれば、アシスト量の変動を感じやすい遅い操舵時には、圧油の供給流量の増加速度を下げることで良好な操舵フィーリングを確保する一方、急操舵時には、その増加速度を高めることにより、アシスト不足による引っ掛かり感の発生を防止することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記伝達比可変装置の異常を検出する異常検出手段を備え、前記制御手段は、前記異常が検出された場合には、前記目標舵角に代えて前記操舵角を用いること、を要旨とする。
【００１６】
上記構成によれば、伝達比可変制御の停止後においても、流量可変制御を続行することができるようになる。
請求項７に記載の発明は、油圧ポンプと、その油圧に基づいて操舵系にアシスト力を付与するパワーシリンダと、前記油圧ポンプに還流する圧油の分配比率を変化させることにより前記パワーシリンダに供給する圧油の流量を変更可能な流量制御装置と、前記流量制御装置を制御する制御手段と、ステアリングホイールの操舵角に基づく操舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく前記操舵輪の第２の舵角を上乗せすることにより前記ステアリングホイールと前記操舵輪との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置とを備えたパワーステアリング装置であって、前記第２の舵角に基づいて前記操舵輪の実舵角を演算する演算手段を備え、前記制御手段は、前記実舵角に基づいて前記流量を変更すること、を要旨とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、車両状態に応じた最適な伝達比を設定して良好なステアリング特性を得るとともに、圧油供給に伴う圧力損失を抑えてエネルギー消費の低減を図りつつ、最適なアシスト力を付与す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ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を伝達比可変装置を備えたパワーステアリング装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のパワーステアリング装置１の概略構成図である。同図に示すように、ステアリングホイール（ステアリング）２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック５に連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック５の往復直線運動に変換される。そして、このラック５の往復直線運動により操舵輪６の舵角、即ちタイヤ角が可変することにより、車両の進行方向が変更される。
【００１９】
本実施形態のパワーステアリング装置１は、油圧ポンプ１１と、その油圧に基づいて操舵系にアシスト力を付与するパワーシリンダ１２とを備えた油圧式のパワーステアリング装置であり、油圧ポンプ１１から圧送されたフルード（圧油）は、コントロールバルブ１３を経由してラック５に設けられたパワーシリンダ１２に導入される。そして、パワーシリンダ１２に流入するフルードの圧力により、ラック５がその移動方向に押圧されることで、操舵系にアシスト力が付与されるようになっている。
【００２０】
尚、コントロールバルブ１３は、ステアリングシャフト３が連結されるピニオン軸（図示略）に設けられており、同コントロールバルブ１３は、操舵系への操舵トルクの印加に伴うトーションバー（図示略）の捻れに基づいて、パワーシリンダ１２に対するフルードの導入方向及びその流量を制御する。そして、操舵系にアシスト力を付与しない非アシスト時には、フルードはパワーシリンダ１２に流入することなく、コントロールバルブ１３からリザーバタンク（図示略）を介して油圧ポンプ１１へと還流されるようになっている。
【００２１】
また、本実施形態のパワーステアリング装置１は、パワーシリンダ１２に供給するフルード流量を変更可能な流量制御装置としての流量制御弁１５と、同流量制御弁１５の作動を制御する制御手段としての第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６とを備えている。
【００２２】
図２に示すように、本実施形態では、油圧ポンプ１１は、ポンプ本体２１から吐出されたフルードをコントロールバルブ１３に圧送するためのポンプポート２２と、フルードをポンプ本体２１に導入するためのリターンポート２３とを備えており、流量制御弁１５は、同油圧ポンプ１１内に組み込まれている。そして、流量制御弁１５は、ポンプポート２２からリターンポート２３に還流するフルードの分配比率を変化させることにより、同ポンプポート２２から圧送されるフルード流量、即ちパワーシリンダ１２に供給するフルード流量を変更する。
【００２３】
詳述すると、流量制御弁１５は、ポンプポート２２に設けられた可変オリフィス２４と、可変オリフィス２４の上流側においてポンプポート２２と連通された第１圧力室２５ａ及びその下流側においてポンプポート２２と連通された第２圧力室２５ｂと、これら両圧力室間の圧力差に応じて軸線方向（図中左右方向）に移動するスプール２６とを備えている。
【００２４】
本実施形態では、スプール２６は、第２圧力室２５ｂに配設されたスプリング２７により第１圧力室２５ａ側に付勢されており、同スプール２６は、可変オリフィス２４の抵抗により第１圧力室２５ａの圧力が第２圧力室２５ｂの圧力とスプリング２７の弾性力との和よりも大となることで、その圧力差に応じた位置に移動する。
【００２５】
また、流量制御弁１５は、第１圧力室２５ａとリターンポート２３とを連通可能な戻り流路２８を有しており、戻り流路２８は、スプール２６が第２圧力室２５ｂ側に移動するほど、その第１圧力室２５ａへの開口面積、即ち流路断面積が大となるように設定されている。そして、流量制御弁１５は、このスプール２６の移動に基づいて、その移動位置に応じた流量のフルードをポンプポート２２からリターンポート２３に還流するようになっている。
【００２６】
一方、可変オリフィス２４の駆動源であるソレノイド２９は、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６と接続されており、同第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６は、該ソレノイド２９に印加する電圧を制御することにより、可変オリフィス２４の開度（絞り量）を制御する。そして、この可変オリフィス２４の開度に対応する位置にスプール２６が移動し、ポンプ本体２１に還流されるフルードの分配比率が変化することにより、油圧ポンプ１１からコントロールバルブ１３に圧送されるフルード流量が制御されるようになっている（流量可変制御）。
【００２７】
また、図１に示すように、本実施形態のパワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２の舵角（操舵角）に対する操舵輪６の舵角（タイヤ角）の比率、即ち伝達比（ギヤ比）を可変させるギヤ比可変アクチュエータ３０と、該ギヤ比可変アクチュエータ３０の作動を制御する第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１とを備えている。そして、本実施形態では、このギヤ比可変アクチュエータ３０が伝達比可変装置を構成している。
【００２８】
詳述すると、ステアリングシャフト３は、ステアリング２が連結された第１シャフト３２とラックアンドピニオン機構４に連結される第２シャフト３３とからなり、ギヤ比可変アクチュエータ３０は、第１シャフト３２及び第２シャフト３３を連結する差動機構３４と、該差動機構３４を駆動するモータ３５とを備えている。そして、ギヤ比可変アクチュエータ３０は、ステアリング操作に伴う第１シャフト３２の回転に、モータ駆動による回転を上乗せして第２シャフト３３に伝達することにより、ラックアンドピニオン機構４に入力されるステアリングシャフト３の回転を増速（又は減速）する。
【００２９】
つまり、図３及び図４に示すように、ギヤ比可変アクチュエータ３０は、ステアリング操作に基づく操舵輪６の舵角（ステア転舵角θts）にモータ駆動に基づく操舵輪の舵角（ＡＣＴ角θta）を上乗せすることにより、操舵角θsに対する操舵輪６のギヤ比を可変させる。そして、第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１は、モータ３５の作動を制御することによりギヤ比可変アクチュエータ３０を制御する。即ち、第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１は、ＡＣＴ角θtaを制御することにより、そのギヤ比を可変させる（ギヤ比可変制御）。
【００３０】
尚、この場合における「上乗せ」とは、加算する場合のみならず減算する場合をも含むものと定義し、以下同様とする。また、「操舵角θsに対する操舵輪６のギヤ比」をオーバーオールギヤ比（操舵角θs／タイヤ角θt）で表した場合、ステア転舵角θtsと同方向のＡＣＴ角θtaを上乗せすることによりオーバーオールギヤ比は小さくなる（タイヤ角θt大、図３参照）。そして、逆方向のＡＣＴ角θtaを上乗せすることによりオーバーオールギヤ比は大きくなる（タイヤ角θt小、図４参照）。また、本実施形態では、ステア転舵角θtsが第１の舵角を構成し、ＡＣＴ角θtaが第２の舵角を構成する。
【００３１】
次に、本実施形態のパワーステアリング装置の電気的構成、及びその制御態様について説明する。
図１に示すように、本実施形態では、上記の流量制御弁１５を制御する第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６、及びギヤ比可変アクチュエータ３０を制御する第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１は、車内ネットワーク（CAN：Controller Area Network）３６を介して接続されており、同車内ネットワーク３６には、操舵角センサ３７、車速センサ３８及び後述する回転角センサ３９が接続されている。そして、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６及び第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１は、これら各センサにより検出される操舵角θs、車速Ｖ（及びＡＣＴ角θta）、並びに第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６と第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１との間の相互通信により入力される制御信号に基づいて、上記の流量可変制御及びギヤ比可変制御を実行する。
【００３２】
（ギヤ比可変制御）
先ず、ギヤ比可変制御について説明する。
図５は、本実施形態のパワーステアリング装置の制御ブロック図である。同図に示すように、第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１は、モータ制御信号を出力するマイコン４１と、モータ制御信号に基づいてギヤ比可変アクチュエータ３０のモータ３５に駆動電力を供給する駆動回路４２とを備えている。
【００３３】
尚、本実施形態のモータ３５はブラシレスモータであり、駆動回路４２は、入力されるモータ制御信号に基づいて、同モータ３５に対し三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力を供給する。また、以下に示す各制御ブロックは、マイコン４１（及び後述するマイコン５１）が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。
【００３４】
そして、第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１は、モータ３５に供給する駆動電力を制御することによりギヤ比可変アクチュエータ３０の作動を制御、即ちギヤ比可変制御を実行する。
【００３５】
マイコン４１は、車速に応じてギヤ比を可変させるための制御目標成分であるギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を演算するギヤ比可変制御演算部４４と、操舵速度に応じて車両の応答性を向上させるための制御目標成分である微分ステアＡＣＴ指令角θls*を演算する微分ステア制御演算部（LeadSteer制御演算部）４５を備えている。
【００３６】
本実施形態では、ギヤ比可変制御演算部４４には、車速Ｖ及び操舵角θsが入力され、微分ステア制御演算部４５には、車速Ｖ及び操舵速度ωsが入力される。尚、操舵速度ωsは、操舵角θsを時間で微分することにより算出される（以下同様）。そして、ギヤ比可変制御演算部４４は、その操舵角θs及び車速Ｖに基づいてギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を演算し（ギヤ比可変制御演算）、微分ステア制御演算部４５は、その車速Ｖ及び操舵速度ωsに基づいて微分ステアＡＣＴ指令角θls*を演算する（微分ステア制御演算）。
【００３７】
ギヤ比可変制御演算部４４により演算されたギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*、及び微分ステア制御演算部４５により演算された微分ステアＡＣＴ指令角θls*は、加算器４６に入力される。そして、この加算器４６においてギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*と微分ステアＡＣＴ指令角θls*とが重畳されることによりＡＣＴ角θtaの制御目標量であるＡＣＴ指令角θta*が算出される（ＡＣＴ指令角演算）。
【００３８】
加算器４６において算出されたＡＣＴ指令角θta*は、電圧指令値演算部４７に入力される。本実施形態では、ギヤ比可変アクチュエータ３０のモータ３５には回転角センサ３９が設けられており（図１参照）、この回転角センサ３９により検出されるモータ回転角に基づいてＡＣＴ角θtaが検出されるようになっている。そして、電圧指令値演算部４７は、このＡＣＴ角θta及びＡＣＴ指令角θta*に基づくフィードバック制御により電圧指令値の演算を行う（電圧指令値演算）。
【００３９】
電圧指令値演算部４７により算出された電圧指令値は、ＰＷＭ制御演算部４８に入力され、ＰＷＭ制御演算部４８は、その入力された電圧指令値に基づいてモータ制御信号を生成（演算）し駆動回路４２に出力する（ＰＷＭ制御演算）。そして、そのモータ制御信号に基づいて駆動回路４２から供給される駆動電力によりモータ３５が制御されるようになっている。
【００４０】
即ち、図６のフローチャートに示すように、マイコン４１は、状態量として上記各センサからセンサ値を取り込むと（ステップ１０１）、先ずギヤ比可変制御演算を行い（ステップ１０２）、続いて微分ステア制御演算を行う（ステップ１０３）。そして、マイコン４１は、上記ステップ１０２のギヤ比可変制御演算及び上記ステップ１０３の微分ステア制御演算を実行することにより算出されたギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*、及び微分ステアＡＣＴ指令角θls*を重畳することにより、制御目標であるＡＣＴ指令角θta*を演算する（ステップ１０４）。
【００４１】
次に、マイコン４１は、このステップ１０４において算出されたＡＣＴ指令角θta*に基づいて電圧指令値を演算する（ステップ１０５）。そして、その電圧指令値に基づいてモータ制御信号を生成し、そのモータ制御信号を駆動回路４２へと出力する（ステップ１０６）。
【００４２】
（流量可変制御）
次に、本実施形態のパワーステアリング装置における流量可変制御について説明する。
図５に示すように、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６は、流量制御弁１５（可変オリフィス２４）のソレノイド２９に印加する電圧を決定するマイコン５１と、該マイコン５１の出力する電圧制御信号に基づいてソレノイド２９に駆動電圧を印加する駆動回路５２とを備えている。そして、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６は、ソレノイド２９に印加する電圧を制御することにより流量制御弁１５の作動を制御、即ち流量可変制御を実行する。
【００４３】
図７に示すように、本実施形態のパワーステアリング装置１では、パワーシリンダ１２に供給するフルード流量（供給流量Ｑ）について、要求されるアシスト力を付与するために、車速に応じた十分な供給流量Ｑを確保する「アシストモード」と、このアシストモードにおける供給流量（アシスト流量Ｑa）よりも、供給流量Ｑ（スタンバイ流量Ｑs）を小とする「スタンバイモード」との２つの流量制御モードが設定されている。
【００４４】
そして、アシスト要求の高い状態では、流量制御モードを「アシストモード」として、要求されるアシスト力を発生するための十分な供給流量Ｑを確保し、アシスト要求の低い状態では、「スタンバイモード」として、ポンプ本体２１に還流されるフルードの分配比率を高めることにより、圧力損失を抑えてエネルギー消費の低減を図るようになっている。
【００４５】
図５に示すように、本実施形態では、マイコン５１は、第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１において算出されたＡＣＴ指令角θta*に基づいて操舵輪６の目標舵角、即ち目標タイヤ角θt*を演算する演算手段としての目標タイヤ角演算部５３を備えている。そして、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６は、この目標タイヤ角θt*に基づいて上記の流量可変制御を実行する。
【００４６】
詳述すると、本実施形態では、マイコン５１には、車速Ｖ、操舵角θs及び操舵速度ωsとともに、第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１において算出されたＡＣＴ指令角θta*が入力されるようになっており、目標タイヤ角演算部５３には、このＡＣＴ指令角θta*及び操舵角θsが入力される。そして、目標タイヤ角演算部５３は、操舵角θsに基づくステア転舵角θts（図３，４参照）にＡＣＴ指令角θta*を加算することにより目標タイヤ角θt*を演算する。
【００４７】
尚、本実施形態のギヤ比可変アクチュエータ３０のように、ラックアンドピニオン機構４に入力されるステアリングシャフト３の回転を増速（又は減速）することにより伝達比を可変するものにあっては、「タイヤ角」は、ピニオン軸の角度、即ち「ピニオン角」に対応する（タイヤ角＝ピニオン角×ラック＆ピニオンのベースギヤ比）。従って、この場合、「目標タイヤ角」を「目標ピニオン角」としても同様であることはいうまでもない。
【００４８】
また、マイコン５１は、スタンバイ／アシストモードの切替判定を行うスタンバイ／アシスト判定部５４と、その判定結果（スタンバイ／アシスト判定値Ｖ_as）に基づいて供給流量Ｑの制御目標量である流量指令値Ｑ*を演算する流量指令値演算部５５とを備えている。
【００４９】
本実施形態では、スタンバイ／アシスト判定部５４には、目標タイヤ角θt*、操舵速度ωs及び車速Ｖが入力される。そして、スタンバイ／アシスト判定部５４は、入力されたこれらの状態量に基づいて、スタンバイ／アシストモードの切替判定を実行する（スタンバイ／アシスト判定）。
【００５０】
具体的には、図８のフローチャートに示すように、スタンバイ／アシスト判定部５４は、先ず、車速Ｖが０（Ｋｍ／ｈ）であるか否か、即ち車両が停止状態にあるか否かについて判定する（ステップ２０１）。そして、停止状態にあると判定した場合（Ｖ＝０、ステップ２０１：ＹＥＳ）には、操舵速度ωsの絶対値が所定の閾値αより大きいか否かについて判定し（ステップ２０２）、停止状態ではないと判定した場合（|Ｖ|＞０、ステップ２０１：ＮＯ）には、目標タイヤ角θt*の絶対値が所定の閾値βより大きいか否かについて判定する（ステップ２０３）。
【００５１】
そして、ステップ２０２において操舵速度ωsの絶対値が閾値αよりも大きいと判定した場合（|ωs|＞α、ステップ２０２：ＹＥＳ）、又はステップ２０３において目標タイヤ角θt*の絶対値が閾値βよりも大きいと判定した場合（|θt*|＞β、ステップ２０３：ＹＥＳ）には、「アシストＯＮ（スタンバイＯＦＦ）」と判定する（ステップ２０４）。
【００５２】
一方、上記ステップ２０２において操舵速度ωsの絶対値が閾値α以下であると判定した場合（|ωs|≦α、ステップ２０２：ＮＯ）、又は上記ステップ２０３において目標タイヤ角θt*の絶対値が閾値β以下であると判定した場合（|θt*|≦β、ステップ２０３：ＮＯ）には、スタンバイ／アシスト判定部５４は、「暫定フラグ」をセットする（ステップ２０５）。
【００５３】
次に、スタンバイ／アシスト判定部５４は、暫定フラグが所定時間ｔ以上継続してセットされているか否かについて判定する（ステップ２０６）。そして、所定時間ｔ以上継続してセットされていると判定した場合（ステップ２０６：ＹＥＳ）には、「スタンバイＯＮ（アシストＯＦＦ）」と判定する（ステップ２０７）。尚、上記ステップ２０６において、暫定フラグは所定時間ｔ以上継続してセットされていないと判定した場合（ステップ２０６：ＮＯ）には、上記ステップ２０４において「アシストＯＮ（スタンバイＯＦＦ）」と判定する。
【００５４】
そして、スタンバイ／アシスト判定部５４は、上記ステップ２０１〜ステップ２０７の処理を繰り返すことにより、スタンバイ／アシスト判定を実行する。尚、本実施形態では、スタンバイ／アシスト判定部５４は、「アシストＯＮ」と判定した場合には、スタンバイ／アシスト判定値Ｖ_asを「０」、「スタンバイＯＮ」と判定した場合には、スタンバイ／アシスト判定値Ｖ_asを「１」とする。
【００５５】
一方、図５に示すように、流量指令値演算部５５には、上記のスタンバイ／アシスト判定部５４における判定結果であるスタンバイ／アシスト判定値Ｖ_as、及び車速Ｖ、並びに目標タイヤ角θt*の角速度、即ち目標タイヤ角速度ωt*が入力される。尚、この目標タイヤ角速度ωt*は、目標タイヤ角θt*を時間で微分することにより算出される（以下同様）。そして、流量指令値演算部５５は、車速Ｖ及び目標タイヤ角速度ωt*に基づいて、スタンバイ／アシストの各モードに対応する流量指令値Ｑ*を演算する（流量指令値演算）。
【００５６】
詳述すると、流量指令値演算部５５は、スタンバイモードに対応するスタンバイ流量マップ５５ａと、アシストモードに対応するアシスト流量マップ５５ｂとを備えている。
スタンバイ流量マップ５５ａには、流量指令値Ｑ*と車速Ｖとが関連付けられており、流量指令値演算部５５は、スタンバイ／アシスト判定結果が「スタンバイＯＮ（Ｖ_as＝１）」である場合には、このスタンバイ流量マップ５５ａを用いて、入力された車速Ｖに対応する流量指令値Ｑ*を算出する。
【００５７】
尚、本実施形態では、このスタンバイ流量マップ５５ａにおいて、流量指令値Ｑ*は、車速Ｖの値に関わらず所定のスタンバイ流量Ｑsとなるように設定されている。従って、図９に示すように、スタンバイモードにおいては、車速Ｖに関わらず、一定の流量指令値Ｑ*（スタンバイ流量Ｑs）が算出されるようになっている。
【００５８】
一方、アシスト流量マップ５５ｂは、流量指令値Ｑ*と車速Ｖ及び目標タイヤ角速度ωt*とが関連付けられた３次元マップであり、流量指令値演算部５５は、スタンバイ／アシスト判定結果が「アシストＯＮ（Ｖ_as＝０）」である場合には、このアシスト流量マップ５５ｂを用いて、入力された車速Ｖ及び目標タイヤ角速度ωt*に対応する流量指令値Ｑ*を算出する。
【００５９】
具体的には、このアシスト流量マップ５５ｂにおいて、流量指令値Ｑ*は、車速Ｖが大となるに従って小となるように設定されている。また、流量指令値Ｑ*は、目標タイヤ角速度ωt*が大となるに従って大となるように設定されている。従って、図９に示すように、アシストモードにおいては、車速Ｖが大となるほど小さな流量指令値Ｑ*が算出されるとともに、目標タイヤ角速度ωt*が大となるほど大きな流量指令値Ｑ*が算出されるようになっている。
【００６０】
また、本実施形態のマイコン５１は、流量指令値Ｑ*の変化を穏やかにする流量指令値フィルタ演算部５７を備えており、流量指令値演算部５５により演算された流量指令値Ｑ*は、この流量指令値フィルタ演算部５７に入力される。そして、この流量指令値フィルタ演算部５７により補正された補正後の流量指令値Ｑ**が電圧指令値演算部５８に入力されるようになっている。
【００６１】
詳述すると、流量指令値フィルタ演算部５７は、ローパスフィルタ５７ａを備えている。そして、流量指令値フィルタ演算部５７は、流量指令値Ｑ*の増加時には、ローパスフィルタ５７ａを用いて流量指令値Ｑ*を補正する（流量指令値フィルタ演算）。
【００６２】
例えば、図１０に示すように、流量制御モードがスタンバイモードからアシストモードに移行する場合、流量指令値Ｑ*は、モード移行時を境としてスタンバイ流量Ｑsからアシスト流量Ｑaへと矩形波状に変化する。従って、流量指令値フィルタ演算部５７による補正を行うことなく、この流量指令値Ｑ*に基づいて流量可変制御を実行すれば、アシスト力の急激な変化によって操舵フィーリングが悪化するおそれがある。
【００６３】
この点を踏まえ、本実施形態では、スタンバイモードからアシストモードへの移行時には、流量指令値フィルタ演算部５７にて流量指令値Ｑ*を補正するため、補正後の流量指令値Ｑ**は、モード移行後、スタンバイ流量Ｑsから急速に増加し、その後は滑らかにアシスト流量Ｑaまで増加する。その結果、迅速なアシスト力の立ち上がりを確保しつつ、アシスト力の急変による操舵フィーリングの悪化を防止することが可能となっている。
【００６４】
また、本実施形態では、流量指令値フィルタ演算部５７には、流量指令値Ｑ*とともに、目標タイヤ角速度ωt*が入力される。そして、流量指令値フィルタ演算部５７は、目標タイヤ角速度ωt*に応じてローパスフィルタ５７ａの時定数を変更するようになっている。
【００６５】
具体的には、流量指令値フィルタ演算部５７は、目標タイヤ角速度ωt*が大となるほど、ローパスフィルタ５７ａの時定数を小とする（図１１参照）。これにより、流量変化に伴うアシスト量の変動を感じやすい遅い操舵時には、供給流量の増加速度を下げることで良好な操舵フィーリングを確保する一方、急操舵時には、供給流量の増加速度を高めることにより、アシスト不足による引っ掛かり感の発生を防止することが可能となっている。尚、図１１は、上記時定数の変更に用いられるマップの概略構成図である。
【００６６】
即ち、図１２のフローチャートに示すように、流量指令値フィルタ演算部５７は、流量指令値演算部５５から流量指令値Ｑ*が入力されると（ステップ３０１）、先ず、その流量指令値Ｑ*が増加したか否かを判定する（ステップ３０２）。
【００６７】
そして、流量指令値Ｑ*の増加時（ステップ３０２：ＹＥＳ）には、目標タイヤ角速度ωt*に基づいてローパスフィルタ５７ａの時定数を決定し（ステップ３０３）、その決定に基づいてローパスフィルタ５７ａを用いた流量指令値Ｑ*の補正を実行する（ステップ３０４）。そして、流量指令値フィルタ演算部５７は、上記ステップ３０４における補正演算により算出された補正後の流量指令値Ｑ**を電圧指令値演算部５８に出力する（ステップ３０５）。
【００６８】
図５に示すように、電圧指令値演算部５８は、入力された流量指令値Ｑ**に基づいて、流量制御弁１５のソレノイド２９に印加する電圧指令値を演算し、その電圧指令値をＰＷＭ制御演算部５９に入力する。そして、ＰＷＭ制御演算部５９は、入力された電圧指令値に基づいて電圧制御信号を生成（演算）し駆動回路５２に出力する（ＰＷＭ制御演算）。
【００６９】
そして、その電圧制御信号に基づいてソレノイド２９に駆動電圧が印加されることにより、流量制御弁１５の作動、即ちパワーシリンダ１２に供給するフルード流量が制御されるようになっている。
【００７０】
即ち、図１３のフローチャートに示すように、マイコン５１は、状態量として上記各センサからセンサ値を取り込むと（ステップ４０１）、先ずＡＣＴ指令角θta*に基づいて、目標タイヤ角θt*及び目標タイヤ角速度ωt*を演算する（ステップ４０２）。
【００７１】
次に、マイコン５１は、スタンバイ／アシスト判定を実行し（ステップ４０３）、続いて流量指令値演算を実行することにより流量指令値Ｑ*を演算する（ステップ４０４）。そして、流量指令値フィルタ演算により流量指令値Ｑ*を補正し（ステップ４０５）、その補正後の流量指令値Ｑ**に基づいて電圧指令値を演算する（ステップ４０６）。そして、その電圧指令値に基づいて電圧制御信号を生成し、その電圧制御信号を駆動回路５２へと出力する（ステップ４０７）。
【００７２】
以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）パワーステアリング装置１は、パワーシリンダ１２に供給するフルード流量（供給流量）を変更可能な流量制御弁１５と、同流量制御弁１５の作動を制御する第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６とを備える。第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６（マイコン５１）は、ギヤ比可変アクチュエータ３０により、ステアリング操作に基づくステア転舵角θtsに上乗せされるモータ駆動に基づくＡＣＴ角θtaの制御目標量であるＡＣＴ指令角θta*に基づいて操舵輪６の目標舵角、即ち目標タイヤ角θt*を演算する目標タイヤ角演算部５３を備える。そして、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６は、この目標タイヤ角θt*に基づいて流量制御弁１５の制御、即ち流量可変制御を実行する。
【００７３】
即ち、ステアリング２の角度ではなく、操舵輪６の角度に基づいてパワーシリンダ１２に供給するフルード流量の変更を行うことで、ステアリング２と操舵輪６との間の伝達比の変化に関わらず、車両状態に応じた最適な流量のフルードをパワーシリンダ１２に供給することが可能になる。その結果、ギヤ比可変制御により、車両状態に応じた最適な伝達比を設定して良好なステアリング特性を得るとともに、パワーシリンダ１２へのフルード供給に伴う圧力損失を抑えてエネルギー消費の低減を図りつつ、最適なアシスト力を付与して好適な操舵フィーリングを確保することができるようになる。
【００７４】
特に、操舵輪６の実舵角であるタイヤ角θtではなく、目標舵角である目標タイヤ角θt*を用いて、上記流量可変制御を行うため、より早いタイミングで流量可変制御を行うことができ、その結果、更に操舵フィーリングを向上させることができる。
【００７５】
（２）スタンバイ／アシスト判定部５４は、目標タイヤ角θt*に基づいて、スタンバイ／アシストモードの切替判定を実行する。このような構成とすれば、ステアリング２と操舵輪６との間の伝達比の変化に関わらず、スタンバイ／アシストモードの適切な切替判定が可能になる。その結果、アシスト時にはアシスト力を発生するための十分な供給流量Ｑを確保しつつ、非アシスト時にはパワーシリンダ１２へのフルード供給に伴う圧力損失を抑えてエネルギー消費の低減を図ることができる。
【００７６】
（３）流量指令値演算部５５は、目標タイヤ角θt*の角速度である目標タイヤ角速度ωt*が大となるほど、流量指令値Ｑ*を大とする。このような構成とすれば、アシスト要求の高い速い操舵時には、供給流量Ｑを増加させて、アシスト不足による引っ掛かり感の発生を防止して好適な操舵フィーリングを確保するとともに、アシスト要求の低い遅い操舵時には、供給流量Ｑを減少させて、エネルギー消費の低減を図ることができる。
【００７７】
（４）流量指令値演算部５５は、車速Ｖが大となるほど流量指令値Ｑ*を小とする。このような構成とすれば、アシスト要求の高い車速Ｖの低い領域では、供給流量Ｑを増加させることにより、操舵系に付与するアシスト力を大として好適な操舵フィーリングを確保するとともに、アシスト要求の低い車速Ｖの高い領域では、供給流量Ｑを減少させて、エネルギー消費の低減を図ることができる。
【００７８】
（５）流量指令値フィルタ演算部５７は、流量指令値Ｑ*の増加時には、ローパスフィルタ５７ａを用いて流量指令値Ｑ*を補正するとともに、目標タイヤ角速度ωt*が大となるほど、ローパスフィルタ５７ａの時定数を小とする。
【００７９】
このような構成とすれば、アシスト量の変動を感じやすい遅い操舵時には、供給流量の増加速度を下げることで良好な操舵フィーリングを確保する一方、急操舵時には、供給流量の増加速度を高めることにより、アシスト不足による引っ掛かり感の発生を防止することができる。
【００８０】
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、ギヤ比可変アクチュエータ３０は、ラックアンドピニオン機構４に入力されるステアリングシャフト３の回転を増速（又は減速）することにより伝達比を可変することとした。しかし、これに限らず、ギヤ比可変アクチュエータは、操舵伝達系（ステアリング２から操舵輪６までの間）の何れに設けられてもよい。
【００８１】
・本実施形態では、制御対象毎に第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６と第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１との２つのＥＣＵを設けたが、これらを統合した一つのＥＣＵで流量制御弁１５及びギヤ比可変アクチュエータ３０の制御を行う構成としてもよい。
【００８２】
・本実施形態では、マイコン５１は、ＡＣＴ指令角θta*に基づいて目標タイヤ角θt*を演算する目標タイヤ角演算部５３を備え、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６は、この目標タイヤ角θt*に基づいて流量可変制御を実行することとした。しかし、これに限らず、ＡＣＴ角θtaに基づいて操舵輪の実舵角であるタイヤ角θt（図３，４参照）を演算し、目標タイヤ角θt*に代えて、このタイヤ角θtに基づいて流量可変制御を行うこととしてもよい。
【００８３】
・本実施形態では、流量制御弁１５は、同油圧ポンプ１１内に組み込まれ、ポンプポート２２からリターンポート２３に還流するフルードの分配比率を変化させることにより、同ポンプポート２２から圧送されるフルード流量、即ちパワーシリンダ１２に供給するフルード流量を変更することとした。しかし、これに限らず、流量制御弁１５は、油圧ポンプ１１以外の場所に設けてもよい。尚、流量制御弁１５の構成は、図２に示すものに限らないことはいうまでもない。
【００８４】
・また、何らかの異常発生（例えば、回転角センサ３９の故障等）により、ギヤ比可変アクチュエータ３０がロックされ、ギヤ比可変制御が停止した場合には、目標タイヤ角θt*（目標タイヤ角速度ωt*）に代えて、操舵角θs（操舵速度ωs）に基づいて上記流量可変制御を行うこととしてもよい。
【００８５】
具体的には、例えば、図１４に示すパワーステアリング装置６０のように、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）６１側のマイコン６２に、回転角センサ３９の出力信号異常等に基づいてギヤ比可変アクチュエータ３０の異常を検出する検出手段としての異常検出部６３を設け、その異常検出部６３の出力する異常検出信号を第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）６４側のマイコン６５に入力する。また、マイコン６５のスタンバイ／アシスト判定部６６、流量指令値演算部６７、及び流量指令値フィルタ演算部６８には、この異常検出信号とともに、対応する操舵角θs又は操舵速度ωsを入力する。そして、スタンバイ／アシスト判定部６６、流量指令値演算部６７、及び流量指令値フィルタ演算部６８は、異常検出信号の入力がある場合には、目標タイヤ角θt*（目標タイヤ角速度ωt*）に代えて、操舵角θs（操舵速度ωs）に基づいて、それぞれ、スタンバイ／アシスト判定、流量指令値演算、及び流量指令値フィルタ演算を実行する構成とすればよい。
【００８６】
このような構成とすれば、ギヤ比可変制御の停止後においても、流量可変制御を続行することができるようになる。尚、この場合、流量指令値演算部６７のスタンバイ流量マップ６７ａ及びアシスト流量マップ６７ｂ、並びに流量指令値フィルタ演算部６８におけるローパスフィルタ６８ａの時定数変更マップを操舵速度ωsに基づく制御に対応するものに切り替えることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】パワーステアリング装置の概略構成図。
【図２】油圧ポンプ及び流量制御弁の概略構成図。
【図３】ギヤ比可変制御の説明図。
【図４】ギヤ比可変制御の説明図。
【図５】パワーステアリング装置の制御ブロック図。
【図６】第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）側のマイコンによる演算処理手順を示すフローチャート。
【図７】スタンバイ／アシストモードの説明図。
【図８】スタンバイ／アシスト判定の処理手順を示すフローチャート。
【図９】流量指令値演算の説明図。
【図１０】流量指令値フィルタ演算の説明図。
【図１１】時定数変更マップの概略構成図。
【図１２】流量指令値フィルタ演算の処理手順を示すフローチャート。
【図１３】第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）側のマイコンによる演算処理手順を示すフローチャート。
【図１４】別例のパワーステアリング装置の制御ブロック図。
【符号の説明】
【００８８】
１，６０…パワーステアリング装置、２…ステアリングホイール、６…操舵輪、１１…油圧ポンプ、１２…パワーシリンダ、１５…流量制御弁、１６，６１…第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）、２１…ポンプ本体、２２…ポンプポート、２３…リターンポート、２４…可変オリフィス、２６…スプール、２８…戻り流路、２９…ソレノイド、３０…ギヤ比可変アクチュエータ、３１，６４…第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）、３５…モータ、３７…操舵角センサ、３８…車速センサ、３９…回転角センサ、４１，６２…マイコン、４２…駆動回路、４４…ギヤ比可変制御演算部、４５…微分ステア制御演算部、４６…加算器、５１，６５…マイコン、５２…駆動回路、５３…目標タイヤ角演算部、５４，６６…スタンバイ／アシスト判定部、５５，６７…流量指令値演算部、５５ａ，６７ａ…スタンバイ流量マップ、５５ｂ，６７ｂ…アシスト流量マップ、５７，６８…流量指令値フィルタ演算部、５７ａ，６８ａ…ローパスフィルタ、５８…電圧指令値演算部、５９…ＰＷＭ制御演算部、６３…異常検出部、Ｑ…供給流量、Ｖ…車速、θs…操舵角、ωs…操舵速度、θt…タイヤ角、Ｑ*，Ｑ**…流量指令値、Ｑa…アシスト流量、Ｑs…スタンバイ流量、θt*…目標タイヤ角、ωt*…目標タイヤ角速度、θta…ＡＣＴ角、θta*…ＡＣＴ指令角、θts…ステア転舵角、θgr*…ギヤ比可変ＡＣＴ指令角、θls*…微分ステアＡＣＴ指令角、Ｖ_as…スタンバイ／アシスト判定値。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ポンプと、その油圧に基づいて操舵系にアシスト力を付与するパワーシリンダとを備えた油圧式のパワーステアリング装置には、油圧ポンプに還流するフルード（圧油）の分配比率を変化させることによりパワーシリンダに供給する圧油の流量（供給流量）を変更可能な流量制御弁（流量制御装置）を備えたものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載のパワーステアリング装置は、車速、操舵角及び操舵速度に応じてその供給流量を変更することにより、車両状態に応じた必要十分な供給流量を確保するとともに（アシストモード）、アシスト要求の低い状態においては、その供給流量をアシストモードにおける流量よりも小とする（スタンバイモード）。そして、このような構成を採用することにより、車両状態に応じた最適なアシスト力を操舵系に付与して操舵フィーリングの向上を図るとともに、非アシスト時の圧力損失を抑えてエネルギー消費の低減を図ることができるようになる。
【特許文献１】特開２００１−１６３２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両用操舵装置には、車両状態に応じてステアリングホイールと操舵輪との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置を備えたものがあり、こうした伝達比可変装置を採用することで、車両状態に応じた最適な伝達比（オーバーオールギヤ比）を設定して良好なステアリング特性を得ることができるようになる。
【０００５】
しかし、このような伝達比可変装置は、操舵角に基づく操舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく操舵輪の第２の舵角を上乗せすることによりその伝達比を可変させるため、操舵角と操舵輪の実舵角（タイヤ角）との関係が常に一定とは限らない。そのため、上記従来のパワーステアリング装置と組み合わせた場合、操舵角とタイヤ角との関係の不一致により、最適な供給流量の決定、及びスタンバイ／アシストモードの適切な切替判定ができず、アシスト力の不足、或いはその過剰により操舵フィーリングが悪化するおそれがあり、更には、そのエネルギー消費の低減についても顕著な効果が得られなくなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、車両状態に応じた最適な伝達比を設定して良好なステアリング特性を得るとともに、圧油供給に伴う圧力損失を抑えてエネルギー消費の低減を図りつつ、最適なアシスト力を付与することができるパワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、油圧ポンプと、その油圧に基づいて操舵系にアシスト力を付与するパワーシリンダと、前記油圧ポンプに還流する圧油の分配比率を変化させることにより前記パワーシリンダに供給する圧油の流量を変更可能な流量制御装置と、前記流量制御装置を制御する制御手段と、ステアリングホイールの操舵角に基づく操舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく前記操舵輪の第２の舵角を上乗せすることにより前記ステアリングホイールと前記操舵輪との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置とを備えたパワーステアリング装置であって、前記第２の舵角の制御目標量に基づいて前記操舵輪の目標舵角を演算する演算手段を備え、前記制御手段は、前記目標舵角に基づいて前記流量を変更すること、を要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、ステアリングホイールの角度ではなく、操舵輪の角度に基づいてパワーシリンダに供給する圧油流量の変更を行うことで、ステアリングホイールと操舵輪との間の伝達比の変化に関わらず、車両状態に応じた最適な流量の圧油をパワーシリンダに供給することが可能になる。その結果、伝達比可変制御により、車両状態に応じた最適な伝達比を設定して良好なステアリング特性を得るとともに、パワーシリンダへの圧油供給に伴う圧力損失を抑えてエネルギー消費の低減を図りつつ、最適なアシスト力を付与して好適な操舵フィーリングを確保することができるようになる。特に、操舵輪の実舵角ではなく、目標舵角を用いて、流量可変制御を行うため、より早いタイミングで流量変更を行うことができ、その結果、更に操舵フィーリングを向上させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記アシスト力を付与するための前記流量を確保するアシストモードと、前記流量を前記アシストモードにおける流量よりも小とするスタンバイモードとを有し、前記制御手段は、前記目標舵角に基づいて、前記アシストモード又はスタンバイモードの切り替えを行うこと、を要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、ステアリングホイールと操舵輪との間の伝達比の変化に関わらず、スタンバイ／アシストモードの適切な切替判定が可能になる。その結果、アシスト時にはアシスト力を発生するための十分な圧油の供給流量を確保しつつ、非アシスト時にはパワーシリンダへの圧油供給に伴う圧力損失を抑えてエネルギー消費の低減を図ることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、前記アシストモードにおいて、前記目標舵角の角速度が大となるほど前記流量を大とすること、を要旨とする。
上記構成によれば、アシスト要求の高い速い操舵時には、圧油の供給流量を増加させて、アシスト不足による引っ掛かり感の発生を防止して好適な操舵フィーリングを確保するとともに、アシスト要求の低い遅い速度時には、その流量を減少させて、エネルギー消費の低減を図ることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、前記アシストモードにおいて、車速が大となるほど前記流量を小とすること、を要旨とする。
上記構成によれば、アシスト要求の高い車速の低い領域では、圧油の供給流量を増加させることにより、操舵系に付与するアシスト力を大として好適な操舵フィーリングを確保するとともに、アシスト要求の低い車速の高い領域では、その流量を減少させて、エネルギー消費の低減を図ることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記制御手段は、前記流量を増加させる場合には、ローパスフィルタにより流量指令値の立ち上がりを穏やかにするとともに、前記角速度が大となるほど前記ローパスフィルタの時定数を小とすること、を要旨とする。
【００１４】
上記構成によれば、アシスト量の変動を感じやすい遅い操舵時には、圧油の供給流量の増加速度を下げることで良好な操舵フィーリングを確保する一方、急操舵時には、その増加速度を高めることにより、アシスト不足による引っ掛かり感の発生を防止することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記伝達比可変装置の異常を検出する異常検出手段を備え、前記制御手段は、前記異常が検出された場合には、前記目標舵角に代えて前記操舵角を用いること、を要旨とする。
【００１６】
上記構成によれば、伝達比可変制御の停止後においても、流量可変制御を続行することができるようになる。
請求項７に記載の発明は、油圧ポンプと、その油圧に基づいて操舵系にアシスト力を付与するパワーシリンダと、前記油圧ポンプに還流する圧油の分配比率を変化させることにより前記パワーシリンダに供給する圧油の流量を変更可能な流量制御装置と、前記流量制御装置を制御する制御手段と、ステアリングホイールの操舵角に基づく操舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく前記操舵輪の第２の舵角を上乗せすることにより前記ステアリングホイールと前記操舵輪との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置とを備えたパワーステアリング装置であって、前記第２の舵角に基づいて前記操舵輪の実舵角を演算する演算手段を備え、前記制御手段は、前記実舵角に基づいて前記流量を変更すること、を要旨とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、車両状態に応じた最適な伝達比を設定して良好なステアリング特性を得るとともに、圧油供給に伴う圧力損失を抑えてエネルギー消費の低減を図りつつ、最適なアシスト力を付与す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ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を伝達比可変装置を備えたパワーステアリング装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のパワーステアリング装置１の概略構成図である。同図に示すように、ステアリングホイール（ステアリング）２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック５に連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック５の往復直線運動に変換される。そして、このラック５の往復直線運動により操舵輪６の舵角、即ちタイヤ角が可変することにより、車両の進行方向が変更される。
【００１９】
本実施形態のパワーステアリング装置１は、油圧ポンプ１１と、その油圧に基づいて操舵系にアシスト力を付与するパワーシリンダ１２とを備えた油圧式のパワーステアリング装置であり、油圧ポンプ１１から圧送されたフルード（圧油）は、コントロールバルブ１３を経由してラック５に設けられたパワーシリンダ１２に導入される。そして、パワーシリンダ１２に流入するフルードの圧力により、ラック５がその移動方向に押圧されることで、操舵系にアシスト力が付与されるようになっている。
【００２０】
尚、コントロールバルブ１３は、ステアリングシャフト３が連結されるピニオン軸（図示略）に設けられており、同コントロールバルブ１３は、操舵系への操舵トルクの印加に伴うトーションバー（図示略）の捻れに基づいて、パワーシリンダ１２に対するフルードの導入方向及びその流量を制御する。そして、操舵系にアシスト力を付与しない非アシスト時には、フルードはパワーシリンダ１２に流入することなく、コントロールバルブ１３からリザーバタンク（図示略）を介して油圧ポンプ１１へと還流されるようになっている。
【００２１】
また、本実施形態のパワーステアリング装置１は、パワーシリンダ１２に供給するフルード流量を変更可能な流量制御装置としての流量制御弁１５と、同流量制御弁１５の作動を制御する制御手段としての第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６とを備えている。
【００２２】
図２に示すように、本実施形態では、油圧ポンプ１１は、ポンプ本体２１から吐出されたフルードをコントロールバルブ１３に圧送するためのポンプポート２２と、フルードをポンプ本体２１に導入するためのリターンポート２３とを備えており、流量制御弁１５は、同油圧ポンプ１１内に組み込まれている。そして、流量制御弁１５は、ポンプポート２２からリターンポート２３に還流するフルードの分配比率を変化させることにより、同ポンプポート２２から圧送されるフルード流量、即ちパワーシリンダ１２に供給するフルード流量を変更する。
【００２３】
詳述すると、流量制御弁１５は、ポンプポート２２に設けられた可変オリフィス２４と、可変オリフィス２４の上流側においてポンプポート２２と連通された第１圧力室２５ａ及びその下流側においてポンプポート２２と連通された第２圧力室２５ｂと、これら両圧力室間の圧力差に応じて軸線方向（図中左右方向）に移動するスプール２６とを備えている。
【００２４】
本実施形態では、スプール２６は、第２圧力室２５ｂに配設されたスプリング２７により第１圧力室２５ａ側に付勢されており、同スプール２６は、可変オリフィス２４の抵抗により第１圧力室２５ａの圧力が第２圧力室２５ｂの圧力とスプリング２７の弾性力との和よりも大となることで、その圧力差に応じた位置に移動する。
【００２５】
また、流量制御弁１５は、第１圧力室２５ａとリターンポート２３とを連通可能な戻り流路２８を有しており、戻り流路２８は、スプール２６が第２圧力室２５ｂ側に移動するほど、その第１圧力室２５ａへの開口面積、即ち流路断面積が大となるように設定されている。そして、流量制御弁１５は、このスプール２６の移動に基づいて、その移動位置に応じた流量のフルードをポンプポート２２からリターンポート２３に還流するようになっている。
【００２６】
一方、可変オリフィス２４の駆動源であるソレノイド２９は、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６と接続されており、同第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６は、該ソレノイド２９に印加する電圧を制御することにより、可変オリフィス２４の開度（絞り量）を制御する。そして、この可変オリフィス２４の開度に対応する位置にスプール２６が移動し、ポンプ本体２１に還流されるフルードの分配比率が変化することにより、油圧ポンプ１１からコントロールバルブ１３に圧送されるフルード流量が制御されるようになっている（流量可変制御）。
【００２７】
また、図１に示すように、本実施形態のパワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２の舵角（操舵角）に対する操舵輪６の舵角（タイヤ角）の比率、即ち伝達比（ギヤ比）を可変させるギヤ比可変アクチュエータ３０と、該ギヤ比可変アクチュエータ３０の作動を制御する第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１とを備えている。そして、本実施形態では、このギヤ比可変アクチュエータ３０が伝達比可変装置を構成している。
【００２８】
詳述すると、ステアリングシャフト３は、ステアリング２が連結された第１シャフト３２とラックアンドピニオン機構４に連結される第２シャフト３３とからなり、ギヤ比可変アクチュエータ３０は、第１シャフト３２及び第２シャフト３３を連結する差動機構３４と、該差動機構３４を駆動するモータ３５とを備えている。そして、ギヤ比可変アクチュエータ３０は、ステアリング操作に伴う第１シャフト３２の回転に、モータ駆動による回転を上乗せして第２シャフト３３に伝達することにより、ラックアンドピニオン機構４に入力されるステアリングシャフト３の回転を増速（又は減速）する。
【００２９】
つまり、図３及び図４に示すように、ギヤ比可変アクチュエータ３０は、ステアリング操作に基づく操舵輪６の舵角（ステア転舵角θts）にモータ駆動に基づく操舵輪の舵角（ＡＣＴ角θta）を上乗せすることにより、操舵角θsに対する操舵輪６のギヤ比を可変させる。そして、第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１は、モータ３５の作動を制御することによりギヤ比可変アクチュエータ３０を制御する。即ち、第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１は、ＡＣＴ角θtaを制御することにより、そのギヤ比を可変させる（ギヤ比可変制御）。
【００３０】
尚、この場合における「上乗せ」とは、加算する場合のみならず減算する場合をも含むものと定義し、以下同様とする。また、「操舵角θsに対する操舵輪６のギヤ比」をオーバーオールギヤ比（操舵角θs／タイヤ角θt）で表した場合、ステア転舵角θtsと同方向のＡＣＴ角θtaを上乗せすることによりオーバーオールギヤ比は小さくなる（タイヤ角θt大、図３参照）。そして、逆方向のＡＣＴ角θtaを上乗せすることによりオーバーオールギヤ比は大きくなる（タイヤ角θt小、図４参照）。また、本実施形態では、ステア転舵角θtsが第１の舵角を構成し、ＡＣＴ角θtaが第２の舵角を構成する。
【００３１】
次に、本実施形態のパワーステアリング装置の電気的構成、及びその制御態様について説明する。
図１に示すように、本実施形態では、上記の流量制御弁１５を制御する第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６、及びギヤ比可変アクチュエータ３０を制御する第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１は、車内ネットワーク（CAN：Controller Area Network）３６を介して接続されており、同車内ネットワーク３６には、操舵角センサ３７、車速センサ３８及び後述する回転角センサ３９が接続されている。そして、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６及び第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１は、これら各センサにより検出される操舵角θs、車速Ｖ（及びＡＣＴ角θta）、並びに第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６と第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１との間の相互通信により入力される制御信号に基づいて、上記の流量可変制御及びギヤ比可変制御を実行する。
【００３２】
（ギヤ比可変制御）
先ず、ギヤ比可変制御について説明する。
図５は、本実施形態のパワーステアリング装置の制御ブロック図である。同図に示すように、第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１は、モータ制御信号を出力するマイコン４１と、モータ制御信号に基づいてギヤ比可変アクチュエータ３０のモータ３５に駆動電力を供給する駆動回路４２とを備えている。
【００３３】
尚、本実施形態のモータ３５はブラシレスモータであり、駆動回路４２は、入力されるモータ制御信号に基づいて、同モータ３５に対し三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力を供給する。また、以下に示す各制御ブロックは、マイコン４１（及び後述するマイコン５１）が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。
【００３４】
そして、第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１は、モータ３５に供給する駆動電力を制御することによりギヤ比可変アクチュエータ３０の作動を制御、即ちギヤ比可変制御を実行する。
【００３５】
マイコン４１は、車速に応じてギヤ比を可変させるための制御目標成分であるギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を演算するギヤ比可変制御演算部４４と、操舵速度に応じて車両の応答性を向上させるための制御目標成分である微分ステアＡＣＴ指令角θls*を演算する微分ステア制御演算部（LeadSteer制御演算部）４５を備えている。
【００３６】
本実施形態では、ギヤ比可変制御演算部４４には、車速Ｖ及び操舵角θsが入力され、微分ステア制御演算部４５には、車速Ｖ及び操舵速度ωsが入力される。尚、操舵速度ωsは、操舵角θsを時間で微分することにより算出される（以下同様）。そして、ギヤ比可変制御演算部４４は、その操舵角θs及び車速Ｖに基づいてギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を演算し（ギヤ比可変制御演算）、微分ステア制御演算部４５は、その車速Ｖ及び操舵速度ωsに基づいて微分ステアＡＣＴ指令角θls*を演算する（微分ステア制御演算）。
【００３７】
ギヤ比可変制御演算部４４により演算されたギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*、及び微分ステア制御演算部４５により演算された微分ステアＡＣＴ指令角θls*は、加算器４６に入力される。そして、この加算器４６においてギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*と微分ステアＡＣＴ指令角θls*とが重畳されることによりＡＣＴ角θtaの制御目標量であるＡＣＴ指令角θta*が算出される（ＡＣＴ指令角演算）。
【００３８】
加算器４６において算出されたＡＣＴ指令角θta*は、電圧指令値演算部４７に入力される。本実施形態では、ギヤ比可変アクチュエータ３０のモータ３５には回転角センサ３９が設けられており（図１参照）、この回転角センサ３９により検出されるモータ回転角に基づいてＡＣＴ角θtaが検出されるようになっている。そして、電圧指令値演算部４７は、このＡＣＴ角θta及びＡＣＴ指令角θta*に基づくフィードバック制御により電圧指令値の演算を行う（電圧指令値演算）。
【００３９】
電圧指令値演算部４７により算出された電圧指令値は、ＰＷＭ制御演算部４８に入力され、ＰＷＭ制御演算部４８は、その入力された電圧指令値に基づいてモータ制御信号を生成（演算）し駆動回路４２に出力する（ＰＷＭ制御演算）。そして、そのモータ制御信号に基づいて駆動回路４２から供給される駆動電力によりモータ３５が制御されるようになっている。
【００４０】
即ち、図６のフローチャートに示すように、マイコン４１は、状態量として上記各センサからセンサ値を取り込むと（ステップ１０１）、先ずギヤ比可変制御演算を行い（ステップ１０２）、続いて微分ステア制御演算を行う（ステップ１０３）。そして、マイコン４１は、上記ステップ１０２のギヤ比可変制御演算及び上記ステップ１０３の微分ステア制御演算を実行することにより算出されたギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*、及び微分ステアＡＣＴ指令角θls*を重畳することにより、制御目標であるＡＣＴ指令角θta*を演算する（ステップ１０４）。
【００４１】
次に、マイコン４１は、このステップ１０４において算出されたＡＣＴ指令角θta*に基づいて電圧指令値を演算する（ステップ１０５）。そして、その電圧指令値に基づいてモータ制御信号を生成し、そのモータ制御信号を駆動回路４２へと出力する（ステップ１０６）。
【００４２】
（流量可変制御）
次に、本実施形態のパワーステアリング装置における流量可変制御について説明する。
図５に示すように、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６は、流量制御弁１５（可変オリフィス２４）のソレノイド２９に印加する電圧を決定するマイコン５１と、該マイコン５１の出力する電圧制御信号に基づいてソレノイド２９に駆動電圧を印加する駆動回路５２とを備えている。そして、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６は、ソレノイド２９に印加する電圧を制御することにより流量制御弁１５の作動を制御、即ち流量可変制御を実行する。
【００４３】
図７に示すように、本実施形態のパワーステアリング装置１では、パワーシリンダ１２に供給するフルード流量（供給流量Ｑ）について、要求されるアシスト力を付与するために、車速に応じた十分な供給流量Ｑを確保する「アシストモード」と、このアシストモードにおける供給流量（アシスト流量Ｑa）よりも、供給流量Ｑ（スタンバイ流量Ｑs）を小とする「スタンバイモード」との２つの流量制御モードが設定されている。
【００４４】
そして、アシスト要求の高い状態では、流量制御モードを「アシストモード」として、要求されるアシスト力を発生するための十分な供給流量Ｑを確保し、アシスト要求の低い状態では、「スタンバイモード」として、ポンプ本体２１に還流されるフルードの分配比率を高めることにより、圧力損失を抑えてエネルギー消費の低減を図るようになっている。
【００４５】
図５に示すように、本実施形態では、マイコン５１は、第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１において算出されたＡＣＴ指令角θta*に基づいて操舵輪６の目標舵角、即ち目標タイヤ角θt*を演算する演算手段としての目標タイヤ角演算部５３を備えている。そして、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６は、この目標タイヤ角θt*に基づいて上記の流量可変制御を実行する。
【００４６】
詳述すると、本実施形態では、マイコン５１には、車速Ｖ、操舵角θs及び操舵速度ωsとともに、第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１において算出されたＡＣＴ指令角θta*が入力されるようになっており、目標タイヤ角演算部５３には、このＡＣＴ指令角θta*及び操舵角θsが入力される。そして、目標タイヤ角演算部５３は、操舵角θsに基づくステア転舵角θts（図３，４参照）にＡＣＴ指令角θta*を加算することにより目標タイヤ角θt*を演算する。
【００４７】
尚、本実施形態のギヤ比可変アクチュエータ３０のように、ラックアンドピニオン機構４に入力されるステアリングシャフト３の回転を増速（又は減速）することにより伝達比を可変するものにあっては、「タイヤ角」は、ピニオン軸の角度、即ち「ピニオン角」に対応する（タイヤ角＝ピニオン角×ラック＆ピニオンのベースギヤ比）。従って、この場合、「目標タイヤ角」を「目標ピニオン角」としても同様であることはいうまでもない。
【００４８】
また、マイコン５１は、スタンバイ／アシストモードの切替判定を行うスタンバイ／アシスト判定部５４と、その判定結果（スタンバイ／アシスト判定値Ｖ_as）に基づいて供給流量Ｑの制御目標量である流量指令値Ｑ*を演算する流量指令値演算部５５とを備えている。
【００４９】
本実施形態では、スタンバイ／アシスト判定部５４には、目標タイヤ角θt*、操舵速度ωs及び車速Ｖが入力される。そして、スタンバイ／アシスト判定部５４は、入力されたこれらの状態量に基づいて、スタンバイ／アシストモードの切替判定を実行する（スタンバイ／アシスト判定）。
【００５０】
具体的には、図８のフローチャートに示すように、スタンバイ／アシスト判定部５４は、先ず、車速Ｖが０（Ｋｍ／ｈ）であるか否か、即ち車両が停止状態にあるか否かについて判定する（ステップ２０１）。そして、停止状態にあると判定した場合（Ｖ＝０、ステップ２０１：ＹＥＳ）には、操舵速度ωsの絶対値が所定の閾値αより大きいか否かについて判定し（ステップ２０２）、停止状態ではないと判定した場合（|Ｖ|＞０、ステップ２０１：ＮＯ）には、目標タイヤ角θt*の絶対値が所定の閾値βより大きいか否かについて判定する（ステップ２０３）。
【００５１】
そして、ステップ２０２において操舵速度ωsの絶対値が閾値αよりも大きいと判定した場合（|ωs|＞α、ステップ２０２：ＹＥＳ）、又はステップ２０３において目標タイヤ角θt*の絶対値が閾値βよりも大きいと判定した場合（|θt*|＞β、ステップ２０３：ＹＥＳ）には、「アシストＯＮ（スタンバイＯＦＦ）」と判定する（ステップ２０４）。
【００５２】
一方、上記ステップ２０２において操舵速度ωsの絶対値が閾値α以下であると判定した場合（|ωs|≦α、ステップ２０２：ＮＯ）、又は上記ステップ２０３において目標タイヤ角θt*の絶対値が閾値β以下であると判定した場合（|θt*|≦β、ステップ２０３：ＮＯ）には、スタンバイ／アシスト判定部５４は、「暫定フラグ」をセットする（ステップ２０５）。
【００５３】
次に、スタンバイ／アシスト判定部５４は、暫定フラグが所定時間ｔ以上継続してセットされているか否かについて判定する（ステップ２０６）。そして、所定時間ｔ以上継続してセットされていると判定した場合（ステップ２０６：ＹＥＳ）には、「スタンバイＯＮ（アシストＯＦＦ）」と判定する（ステップ２０７）。尚、上記ステップ２０６において、暫定フラグは所定時間ｔ以上継続してセットされていないと判定した場合（ステップ２０６：ＮＯ）には、上記ステップ２０４において「アシストＯＮ（スタンバイＯＦＦ）」と判定する。
【００５４】
そして、スタンバイ／アシスト判定部５４は、上記ステップ２０１〜ステップ２０７の処理を繰り返すことにより、スタンバイ／アシスト判定を実行する。尚、本実施形態では、スタンバイ／アシスト判定部５４は、「アシストＯＮ」と判定した場合には、スタンバイ／アシスト判定値Ｖ_asを「０」、「スタンバイＯＮ」と判定した場合には、スタンバイ／アシスト判定値Ｖ_asを「１」とする。
【００５５】
一方、図５に示すように、流量指令値演算部５５には、上記のスタンバイ／アシスト判定部５４における判定結果であるスタンバイ／アシスト判定値Ｖ_as、及び車速Ｖ、並びに目標タイヤ角θt*の角速度、即ち目標タイヤ角速度ωt*が入力される。尚、この目標タイヤ角速度ωt*は、目標タイヤ角θt*を時間で微分することにより算出される（以下同様）。そして、流量指令値演算部５５は、車速Ｖ及び目標タイヤ角速度ωt*に基づいて、スタンバイ／アシストの各モードに対応する流量指令値Ｑ*を演算する（流量指令値演算）。
【００５６】
詳述すると、流量指令値演算部５５は、スタンバイモードに対応するスタンバイ流量マップ５５ａと、アシストモードに対応するアシスト流量マップ５５ｂとを備えている。
スタンバイ流量マップ５５ａには、流量指令値Ｑ*と車速Ｖとが関連付けられており、流量指令値演算部５５は、スタンバイ／アシスト判定結果が「スタンバイＯＮ（Ｖ_as＝１）」である場合には、このスタンバイ流量マップ５５ａを用いて、入力された車速Ｖに対応する流量指令値Ｑ*を算出する。
【００５７】
尚、本実施形態では、このスタンバイ流量マップ５５ａにおいて、流量指令値Ｑ*は、車速Ｖの値に関わらず所定のスタンバイ流量Ｑsとなるように設定されている。従って、図９に示すように、スタンバイモードにおいては、車速Ｖに関わらず、一定の流量指令値Ｑ*（スタンバイ流量Ｑs）が算出されるようになっている。
【００５８】
一方、アシスト流量マップ５５ｂは、流量指令値Ｑ*と車速Ｖ及び目標タイヤ角速度ωt*とが関連付けられた３次元マップであり、流量指令値演算部５５は、スタンバイ／アシスト判定結果が「アシストＯＮ（Ｖ_as＝０）」である場合には、このアシスト流量マップ５５ｂを用いて、入力された車速Ｖ及び目標タイヤ角速度ωt*に対応する流量指令値Ｑ*を算出する。
【００５９】
具体的には、このアシスト流量マップ５５ｂにおいて、流量指令値Ｑ*は、車速Ｖが大となるに従って小となるように設定されている。また、流量指令値Ｑ*は、目標タイヤ角速度ωt*が大となるに従って大となるように設定されている。従って、図９に示すように、アシストモードにおいては、車速Ｖが大となるほど小さな流量指令値Ｑ*が算出されるとともに、目標タイヤ角速度ωt*が大となるほど大きな流量指令値Ｑ*が算出されるようになっている。
【００６０】
また、本実施形態のマイコン５１は、流量指令値Ｑ*の変化を穏やかにする流量指令値フィルタ演算部５７を備えており、流量指令値演算部５５により演算された流量指令値Ｑ*は、この流量指令値フィルタ演算部５７に入力される。そして、この流量指令値フィルタ演算部５７により補正された補正後の流量指令値Ｑ**が電圧指令値演算部５８に入力されるようになっている。
【００６１】
詳述すると、流量指令値フィルタ演算部５７は、ローパスフィルタ５７ａを備えている。そして、流量指令値フィルタ演算部５７は、流量指令値Ｑ*の増加時には、ローパスフィルタ５７ａを用いて流量指令値Ｑ*を補正する（流量指令値フィルタ演算）。
【００６２】
例えば、図１０に示すように、流量制御モードがスタンバイモードからアシストモードに移行する場合、流量指令値Ｑ*は、モード移行時を境としてスタンバイ流量Ｑsからアシスト流量Ｑaへと矩形波状に変化する。従って、流量指令値フィルタ演算部５７による補正を行うことなく、この流量指令値Ｑ*に基づいて流量可変制御を実行すれば、アシスト力の急激な変化によって操舵フィーリングが悪化するおそれがある。
【００６３】
この点を踏まえ、本実施形態では、スタンバイモードからアシストモードへの移行時には、流量指令値フィルタ演算部５７にて流量指令値Ｑ*を補正するため、補正後の流量指令値Ｑ**は、モード移行後、スタンバイ流量Ｑsから急速に増加し、その後は滑らかにアシスト流量Ｑaまで増加する。その結果、迅速なアシスト力の立ち上がりを確保しつつ、アシスト力の急変による操舵フィーリングの悪化を防止することが可能となっている。
【００６４】
また、本実施形態では、流量指令値フィルタ演算部５７には、流量指令値Ｑ*とともに、目標タイヤ角速度ωt*が入力される。そして、流量指令値フィルタ演算部５７は、目標タイヤ角速度ωt*に応じてローパスフィルタ５７ａの時定数を変更するようになっている。
【００６５】
具体的には、流量指令値フィルタ演算部５７は、目標タイヤ角速度ωt*が大となるほど、ローパスフィルタ５７ａの時定数を小とする（図１１参照）。これにより、流量変化に伴うアシスト量の変動を感じやすい遅い操舵時には、供給流量の増加速度を下げることで良好な操舵フィーリングを確保する一方、急操舵時には、供給流量の増加速度を高めることにより、アシスト不足による引っ掛かり感の発生を防止することが可能となっている。尚、図１１は、上記時定数の変更に用いられるマップの概略構成図である。
【００６６】
即ち、図１２のフローチャートに示すように、流量指令値フィルタ演算部５７は、流量指令値演算部５５から流量指令値Ｑ*が入力されると（ステップ３０１）、先ず、その流量指令値Ｑ*が増加したか否かを判定する（ステップ３０２）。
【００６７】
そして、流量指令値Ｑ*の増加時（ステップ３０２：ＹＥＳ）には、目標タイヤ角速度ωt*に基づいてローパスフィルタ５７ａの時定数を決定し（ステップ３０３）、その決定に基づいてローパスフィルタ５７ａを用いた流量指令値Ｑ*の補正を実行する（ステップ３０４）。そして、流量指令値フィルタ演算部５７は、上記ステップ３０４における補正演算により算出された補正後の流量指令値Ｑ**を電圧指令値演算部５８に出力する（ステップ３０５）。
【００６８】
図５に示すように、電圧指令値演算部５８は、入力された流量指令値Ｑ**に基づいて、流量制御弁１５のソレノイド２９に印加する電圧指令値を演算し、その電圧指令値をＰＷＭ制御演算部５９に入力する。そして、ＰＷＭ制御演算部５９は、入力された電圧指令値に基づいて電圧制御信号を生成（演算）し駆動回路５２に出力する（ＰＷＭ制御演算）。
【００６９】
そして、その電圧制御信号に基づいてソレノイド２９に駆動電圧が印加されることにより、流量制御弁１５の作動、即ちパワーシリンダ１２に供給するフルード流量が制御されるようになっている。
【００７０】
即ち、図１３のフローチャートに示すように、マイコン５１は、状態量として上記各センサからセンサ値を取り込むと（ステップ４０１）、先ずＡＣＴ指令角θta*に基づいて、目標タイヤ角θt*及び目標タイヤ角速度ωt*を演算する（ステップ４０２）。
【００７１】
次に、マイコン５１は、スタンバイ／アシスト判定を実行し（ステップ４０３）、続いて流量指令値演算を実行することにより流量指令値Ｑ*を演算する（ステップ４０４）。そして、流量指令値フィルタ演算により流量指令値Ｑ*を補正し（ステップ４０５）、その補正後の流量指令値Ｑ**に基づいて電圧指令値を演算する（ステップ４０６）。そして、その電圧指令値に基づいて電圧制御信号を生成し、その電圧制御信号を駆動回路５２へと出力する（ステップ４０７）。
【００７２】
以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）パワーステアリング装置１は、パワーシリンダ１２に供給するフルード流量（供給流量）を変更可能な流量制御弁１５と、同流量制御弁１５の作動を制御する第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６とを備える。第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６（マイコン５１）は、ギヤ比可変アクチュエータ３０により、ステアリング操作に基づくステア転舵角θtsに上乗せされるモータ駆動に基づくＡＣＴ角θtaの制御目標量であるＡＣＴ指令角θta*に基づいて操舵輪６の目標舵角、即ち目標タイヤ角θt*を演算する目標タイヤ角演算部５３を備える。そして、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６は、この目標タイヤ角θt*に基づいて流量制御弁１５の制御、即ち流量可変制御を実行する。
【００７３】
即ち、ステアリング２の角度ではなく、操舵輪６の角度に基づいてパワーシリンダ１２に供給するフルード流量の変更を行うことで、ステアリング２と操舵輪６との間の伝達比の変化に関わらず、車両状態に応じた最適な流量のフルードをパワーシリンダ１２に供給することが可能になる。その結果、ギヤ比可変制御により、車両状態に応じた最適な伝達比を設定して良好なステアリング特性を得るとともに、パワーシリンダ１２へのフルード供給に伴う圧力損失を抑えてエネルギー消費の低減を図りつつ、最適なアシスト力を付与して好適な操舵フィーリングを確保することができるようになる。
【００７４】
特に、操舵輪６の実舵角であるタイヤ角θtではなく、目標舵角である目標タイヤ角θt*を用いて、上記流量可変制御を行うため、より早いタイミングで流量可変制御を行うことができ、その結果、更に操舵フィーリングを向上させることができる。
【００７５】
（２）スタンバイ／アシスト判定部５４は、目標タイヤ角θt*に基づいて、スタンバイ／アシストモードの切替判定を実行する。このような構成とすれば、ステアリング２と操舵輪６との間の伝達比の変化に関わらず、スタンバイ／アシストモードの適切な切替判定が可能になる。その結果、アシスト時にはアシスト力を発生するための十分な供給流量Ｑを確保しつつ、非アシスト時にはパワーシリンダ１２へのフルード供給に伴う圧力損失を抑えてエネルギー消費の低減を図ることができる。
【００７６】
（３）流量指令値演算部５５は、目標タイヤ角θt*の角速度である目標タイヤ角速度ωt*が大となるほど、流量指令値Ｑ*を大とする。このような構成とすれば、アシスト要求の高い速い操舵時には、供給流量Ｑを増加させて、アシスト不足による引っ掛かり感の発生を防止して好適な操舵フィーリングを確保するとともに、アシスト要求の低い遅い操舵時には、供給流量Ｑを減少させて、エネルギー消費の低減を図ることができる。
【００７７】
（４）流量指令値演算部５５は、車速Ｖが大となるほど流量指令値Ｑ*を小とする。このような構成とすれば、アシスト要求の高い車速Ｖの低い領域では、供給流量Ｑを増加させることにより、操舵系に付与するアシスト力を大として好適な操舵フィーリングを確保するとともに、アシスト要求の低い車速Ｖの高い領域では、供給流量Ｑを減少させて、エネルギー消費の低減を図ることができる。
【００７８】
（５）流量指令値フィルタ演算部５７は、流量指令値Ｑ*の増加時には、ローパスフィルタ５７ａを用いて流量指令値Ｑ*を補正するとともに、目標タイヤ角速度ωt*が大となるほど、ローパスフィルタ５７ａの時定数を小とする。
【００７９】
このような構成とすれば、アシスト量の変動を感じやすい遅い操舵時には、供給流量の増加速度を下げることで良好な操舵フィーリングを確保する一方、急操舵時には、供給流量の増加速度を高めることにより、アシスト不足による引っ掛かり感の発生を防止することができる。
【００８０】
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、ギヤ比可変アクチュエータ３０は、ラックアンドピニオン機構４に入力されるステアリングシャフト３の回転を増速（又は減速）することにより伝達比を可変することとした。しかし、これに限らず、ギヤ比可変アクチュエータは、操舵伝達系（ステアリング２から操舵輪６までの間）の何れに設けられてもよい。
【００８１】
・本実施形態では、制御対象毎に第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６と第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）３１との２つのＥＣＵを設けたが、これらを統合した一つのＥＣＵで流量制御弁１５及びギヤ比可変アクチュエータ３０の制御を行う構成としてもよい。
【００８２】
・本実施形態では、マイコン５１は、ＡＣＴ指令角θta*に基づいて目標タイヤ角θt*を演算する目標タイヤ角演算部５３を備え、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）１６は、この目標タイヤ角θt*に基づいて流量可変制御を実行することとした。しかし、これに限らず、ＡＣＴ角θtaに基づいて操舵輪の実舵角であるタイヤ角θt（図３，４参照）を演算し、目標タイヤ角θt*に代えて、このタイヤ角θtに基づいて流量可変制御を行うこととしてもよい。
【００８３】
・本実施形態では、流量制御弁１５は、同油圧ポンプ１１内に組み込まれ、ポンプポート２２からリターンポート２３に還流するフルードの分配比率を変化させることにより、同ポンプポート２２から圧送されるフルード流量、即ちパワーシリンダ１２に供給するフルード流量を変更することとした。しかし、これに限らず、流量制御弁１５は、油圧ポンプ１１以外の場所に設けてもよい。尚、流量制御弁１５の構成は、図２に示すものに限らないことはいうまでもない。
【００８４】
・また、何らかの異常発生（例えば、回転角センサ３９の故障等）により、ギヤ比可変アクチュエータ３０がロックされ、ギヤ比可変制御が停止した場合には、目標タイヤ角θt*（目標タイヤ角速度ωt*）に代えて、操舵角θs（操舵速度ωs）に基づいて上記流量可変制御を行うこととしてもよい。
【００８５】
具体的には、例えば、図１４に示すパワーステアリング装置６０のように、第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）６１側のマイコン６２に、回転角センサ３９の出力信号異常等に基づいてギヤ比可変アクチュエータ３０の異常を検出する検出手段としての異常検出部６３を設け、その異常検出部６３の出力する異常検出信号を第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）６４側のマイコン６５に入力する。また、マイコン６５のスタンバイ／アシスト判定部６６、流量指令値演算部６７、及び流量指令値フィルタ演算部６８には、この異常検出信号とともに、対応する操舵角θs又は操舵速度ωsを入力する。そして、スタンバイ／アシスト判定部６６、流量指令値演算部６７、及び流量指令値フィルタ演算部６８は、異常検出信号の入力がある場合には、目標タイヤ角θt*（目標タイヤ角速度ωt*）に代えて、操舵角θs（操舵速度ωs）に基づいて、それぞれ、スタンバイ／アシスト判定、流量指令値演算、及び流量指令値フィルタ演算を実行する構成とすればよい。
【００８６】
このような構成とすれば、ギヤ比可変制御の停止後においても、流量可変制御を続行することができるようになる。尚、この場合、流量指令値演算部６７のスタンバイ流量マップ６７ａ及びアシスト流量マップ６７ｂ、並びに流量指令値フィルタ演算部６８におけるローパスフィルタ６８ａの時定数変更マップを操舵速度ωsに基づく制御に対応するものに切り替えることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】パワーステアリング装置の概略構成図。
【図２】油圧ポンプ及び流量制御弁の概略構成図。
【図３】ギヤ比可変制御の説明図。
【図４】ギヤ比可変制御の説明図。
【図５】パワーステアリング装置の制御ブロック図。
【図６】第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）側のマイコンによる演算処理手順を示すフローチャート。
【図７】スタンバイ／アシストモードの説明図。
【図８】スタンバイ／アシスト判定の処理手順を示すフローチャート。
【図９】流量指令値演算の説明図。
【図１０】流量指令値フィルタ演算の説明図。
【図１１】時定数変更マップの概略構成図。
【図１２】流量指令値フィルタ演算の処理手順を示すフローチャート。
【図１３】第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）側のマイコンによる演算処理手順を示すフローチャート。
【図１４】別例のパワーステアリング装置の制御ブロック図。
【符号の説明】
【００８８】
１，６０…パワーステアリング装置、２…ステアリングホイール、６…操舵輪、１１…油圧ポンプ、１２…パワーシリンダ、１５…流量制御弁、１６，６１…第１ＥＣＵ（ＶＦＣＥＣＵ）、２１…ポンプ本体、２２…ポンプポート、２３…リターンポート、２４…可変オリフィス、２６…スプール、２８…戻り流路、２９…ソレノイド、３０…ギヤ比可変アクチュエータ、３１，６４…第２ＥＣＵ（ＩＦＳＥＣＵ）、３５…モータ、３７…操舵角センサ、３８…車速センサ、３９…回転角センサ、４１，６２…マイコン、４２…駆動回路、４４…ギヤ比可変制御演算部、４５…微分ステア制御演算部、４６…加算器、５１，６５…マイコン、５２…駆動回路、５３…目標タイヤ角演算部、５４，６６…スタンバイ／アシスト判定部、５５，６７…流量指令値演算部、５５ａ，６７ａ…スタンバイ流量マップ、５５ｂ，６７ｂ…アシスト流量マップ、５７，６８…流量指令値フィルタ演算部、５７ａ，６８ａ…ローパスフィルタ、５８…電圧指令値演算部、５９…ＰＷＭ制御演算部、６３…異常検出部、Ｑ…供給流量、Ｖ…車速、θs…操舵角、ωs…操舵速度、θt…タイヤ角、Ｑ*，Ｑ**…流量指令値、Ｑa…アシスト流量、Ｑs…スタンバイ流量、θt*…目標タイヤ角、ωt*…目標タイヤ角速度、θta…ＡＣＴ角、θta*…ＡＣＴ指令角、θts…ステア転舵角、θgr*…ギヤ比可変ＡＣＴ指令角、θls*…微分ステアＡＣＴ指令角、Ｖ_as…スタンバイ／アシスト判定値。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプと、その油圧に基づいて操舵系にアシスト力を付与するパワーシリンダと、前記油圧ポンプに還流する圧油の分配比率を変化させることにより前記パワーシリンダに供給する圧油の流量を変更可能な流量制御装置と、前記流量制御装置を制御する制御手段と、ステアリングホイールの操舵角に基づく操舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく前記操舵輪の第２の舵角を上乗せすることにより前記ステアリングホイールと前記操舵輪との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置とを備えたパワーステアリング装置であって、
前記第２の舵角の制御目標量に基づいて前記操舵輪の目標舵角を演算する演算手段を備え、前記制御手段は、前記目標舵角に基づいて前記流量を変更すること、
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、
前記アシスト力を付与するための前記流量を確保するアシストモードと、前記流量を前記アシストモードにおける流量よりも小とするスタンバイモードとを有し、
前記制御手段は、前記目標舵角に基づいて、前記アシストモード又はスタンバイモードの切り替えを行うこと、を特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項２に記載のパワーステアリング装置において、
前記制御手段は、前記アシストモードにおいて、前記目標舵角の角速度が大となるほど前記流量を大とすること、を特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のパワーステアリング装置において、
前記制御手段は、前記アシストモードにおいて、車速が大となるほど前記流量を小とすること、を特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のうちの何れか一項に記載のパワーステアリング装置において、
前記制御手段は、前記流量を増加させる場合には、ローパスフィルタにより流量指令値の立ち上がりを穏やかにするとともに、前記角速度が大となるほど前記ローパスフィルタの時定数を小とすること、を特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のうちの何れか一項に記載のパワーステアリング装置において、
前記伝達比可変装置の異常を検出する異常検出手段を備え、
前記制御手段は、前記異常が検出された場合には、前記目標舵角に代えて前記操舵角を用いること、を特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項７】
油圧ポンプと、その油圧に基づいて操舵系にアシスト力を付与するパワーシリンダと、前記油圧ポンプに還流する圧油の分配比率を変化させることにより前記パワーシリンダに供給する圧油の流量を変更可能な流量制御装置と、前記流量制御装置を制御する制御手段と、ステアリングホイールの操舵角に基づく操舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく前記操舵輪の第２の舵角を上乗せすることにより前記ステアリングホイールと前記操舵輪との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置とを備えたパワーステアリング装置であって、
前記第２の舵角に基づいて前記操舵輪の実舵角を演算する演算手段を備え、前記制御手段は、前記実舵角に基づいて前記流量を変更すること、
を特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項１】
油圧ポンプと、その油圧に基づいて操舵系にアシスト力を付与するパワーシリンダと、前記油圧ポンプに還流する圧油の分配比率を変化させることにより前記パワーシリンダに供給する圧油の流量を変更可能な流量制御装置と、前記流量制御装置を制御する制御手段と、ステアリングホイールの操舵角に基づく操舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく前記操舵輪の第２の舵角を上乗せすることにより前記ステアリングホイールと前記操舵輪との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置とを備えたパワーステアリング装置であって、
前記第２の舵角の制御目標量に基づいて前記操舵輪の目標舵角を演算する演算手段を備え、前記制御手段は、前記目標舵角に基づいて前記流量を変更すること、
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、
前記アシスト力を付与するための前記流量を確保するアシストモードと、前記流量を前記アシストモードにおける流量よりも小とするスタンバイモードとを有し、
前記制御手段は、前記目標舵角に基づいて、前記アシストモード又はスタンバイモードの切り替えを行うこと、を特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項２に記載のパワーステアリング装置において、
前記制御手段は、前記アシストモードにおいて、前記目標舵角の角速度が大となるほど前記流量を大とすること、を特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のパワーステアリング装置において、
前記制御手段は、前記アシストモードにおいて、車速が大となるほど前記流量を小とすること、を特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のうちの何れか一項に記載のパワーステアリング装置において、
前記制御手段は、前記流量を増加させる場合には、ローパスフィルタにより流量指令値の立ち上がりを穏やかにするとともに、前記角速度が大となるほど前記ローパスフィルタの時定数を小とすること、を特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のうちの何れか一項に記載のパワーステアリング装置において、
前記伝達比可変装置の異常を検出する異常検出手段を備え、
前記制御手段は、前記異常が検出された場合には、前記目標舵角に代えて前記操舵角を用いること、を特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項７】
油圧ポンプと、その油圧に基づいて操舵系にアシスト力を付与するパワーシリンダと、前記油圧ポンプに還流する圧油の分配比率を変化させることにより前記パワーシリンダに供給する圧油の流量を変更可能な流量制御装置と、前記流量制御装置を制御する制御手段と、ステアリングホイールの操舵角に基づく操舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく前記操舵輪の第２の舵角を上乗せすることにより前記ステアリングホイールと前記操舵輪との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置とを備えたパワーステアリング装置であって、
前記第２の舵角に基づいて前記操舵輪の実舵角を演算する演算手段を備え、前記制御手段は、前記実舵角に基づいて前記流量を変更すること、
を特徴とするパワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−５６２９７（Ｐ２００６−５６２９７Ａ）
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３７７５２（Ｐ２００４−２３７７５２）
【出願日】平成１６年８月１７日（２００４．８．１７）
【出願人】（０００００３４７０）豊田工機株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月１７日（２００４．８．１７）
【出願人】（０００００３４７０）豊田工機株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]