JP4797516B2 - Power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、電動モータで液圧ポンプを駆動することで操舵アシストを行なうパワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a power steering apparatus that performs steering assist by driving a hydraulic pump with an electric motor.
パワーステアリング装置として、例えば特許文献1の装置が知られている。この装置は、電動モータにより駆動される液圧ポンプの吐出圧を、パワーシリンダのピストンで区切った2室のパワーシリンダ室に導くことによりアシスト操舵力を発生する装置であって、各パワーシリンダ室に連通する一対のバイパス油路と、これらバイパス油路を連通・非連通状態に切替え可能なフェールセーフバルブとを設け、何らかの異常が発生したときには、フェールセーフバルブを徐々に開状態としていき、一定時間後に完全に開状態とする。
ところで、フェールセーフバルブの故障、フェールセーフバルブを駆動させる回路の故障の場合には、フェールセーフバルブが制御不能となるので、フェール時に開状態とする、所謂ノーマルオープン型のフェールセーフバルブを採用する場合が多い。しかし、ノーマルオープン型のフェールセーフバルブを備えたパワーステアリング装置は、フェール発生時に、パワーシリンダの2室のパワーシリンダ室のうち低圧側のパワーシリンダ室に高圧側の油圧が流れ込んでしまい、ステアリングの操作方向に対して逆方向のアシスト操舵力が発生してしまい、ステアリングホイールの操舵力が変動してドライバに違和感を与える虞がある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、フェール時にフェールセーフバルブを開放したときに、ステアリングホイールの操舵力の変動を抑制し、ドライバに違和感を与えることがないパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
By the way, in the case of failure of the failsafe valve or failure of the circuit that drives the failsafe valve, the failsafe valve becomes uncontrollable, so a so-called normally open type failsafe valve that is opened at the time of failure is adopted. There are many cases. However, in a power steering device equipped with a normally open type fail-safe valve, when a failure occurs, the high pressure side hydraulic pressure flows into the low pressure side power cylinder chamber of the two power cylinder chambers of the power cylinder. An assist steering force in a direction opposite to the operation direction is generated, and the steering force of the steering wheel may fluctuate, which may cause the driver to feel uncomfortable.
The present invention has been made to solve such inconveniences, and when the fail-safe valve is opened at the time of a failure, the power steering that suppresses the fluctuation of the steering force of the steering wheel and does not give the driver a sense of incongruity. An object is to provide an apparatus.
前記課題を解決するため、本発明に係るパワーステアリング装置は、ピストンにより2室に区切られ、ステアリングホイールに連結したパワーシリンダと、このパワーシリンダの2室間に液圧差を与える液圧ポンプと、ステアリングホイールの操作に応じてアシスト操舵力を付加するように、前記液圧ポンプを駆動するアシスト操舵制御手段と、を備えたパワーステアリング装置において、前記パワーシリンダの2室間を連通するバイパス路と、このバイパス路を開閉するフェールセーフバルブとを備えるとともに、前記パワーステアリング装置の異常を検出する異常検出手段を備え、前記アシスト操舵制御手段は、前記パワーステアリング装置が異常であるが前記液圧ポンプが駆動可能であることを前記異常検出手段によって検出したときに、前記フェールセーフバルブを開状態とするとともに、前記パワーシリンダの2室のうち高圧側の室に液体が吐出するように前記液圧ポンプを作動し、前記パワーシリンダの2室のうち高圧側の室の液圧を演算する液圧演算手段を備え、前記アシスト操舵制御手段は、前記液圧演算手段で演算した液圧に基づいて、前記液圧が大きくなるに従い高圧側の室への液圧吐出量を大きくするように制御し、前記パワーシリンダの2室の液圧差を演算する液圧差演算手段を備え、前記アシスト操舵制御手段は、前記パワーステアリング装置が異常であるが前記液圧ポンプが駆動可能であることを前記異常検出手段によって検出した後、前記液圧差演算手段で演算した圧力差が所定のしきい値以下であるときに、前記液圧ポンプの作動を停止する装置である。 In order to solve the above problems, a power steering device according to the present invention is divided into two chambers by a piston and connected to a steering wheel, and a hydraulic pump that gives a hydraulic pressure difference between the two chambers of the power cylinder, In a power steering apparatus comprising: an assist steering control means for driving the hydraulic pump so as to apply an assist steering force in accordance with an operation of a steering wheel; a bypass path communicating between the two chambers of the power cylinder; And a fail-safe valve for opening and closing the bypass path, and an abnormality detecting means for detecting an abnormality of the power steering apparatus, wherein the assist steering control means is configured to detect the abnormality of the power steering apparatus but the hydraulic pump Is detected by the abnormality detecting means to be drivable The addition to the fail-safe valve to the open state, to operate the hydraulic pump such that the liquid in the chamber of the high pressure side of the two chambers of the power cylinder is discharged, the high-pressure side of the two chambers of the power cylinder A hydraulic pressure calculating means for calculating the hydraulic pressure of the chamber, wherein the assist steering control means is configured to apply a hydraulic pressure to the higher pressure side chamber as the hydraulic pressure increases based on the hydraulic pressure calculated by the hydraulic pressure calculating means. Control is provided to increase the discharge amount, and hydraulic pressure difference calculating means for calculating the hydraulic pressure difference between the two chambers of the power cylinder is provided. The assist steering control means is configured such that the hydraulic pump after detected by the abnormality detecting means that can be driven, when the pressure difference was calculated by the fluid pressure differences calculating means is equal to or less than a predetermined threshold value, a device for stopping the operation of the hydraulic pump A.
本発明のパワーステアリング装置によると、フェール時にフェールセーフバルブを開放したときに、液圧がパワーシリンダの高圧側の室に供給されるように液圧ポンプを作動しているので、ステアリングホイールが操舵力の変動を引き起こさず、運転者に違和感を与えることがない。 According to the power steering device of the present invention, since the hydraulic pump is operated so that the hydraulic pressure is supplied to the chamber on the high pressure side of the power cylinder when the fail safe valve is opened at the time of failure, the steering wheel is steered. Does not cause power fluctuations and does not give the driver a sense of incongruity.
以下、本発明の電動パワーステアリング装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図であり、斜め上下方向に延びているステアリングシャフト2の上端部にステアリングホイール4が連結され、ステアリングシャフト2の下端部に、ピニオンシャフト6が連結されている。ピニオンシャフト6の下端部に設けたピニオンには車幅方向に配設したラック8が噛合しており、運転者が操舵したステアリングホイール4の回転運動が、操舵力としてラック8の直進運動(並進運動)に変換される。そして、ラック8の車幅方向の内方の端部に、パワーステアリング機構10のパワーシリンダ12が連結されている。
Hereinafter, an embodiment of an electric power steering apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric power steering apparatus according to the present invention, in which a steering wheel 4 is connected to an upper end portion of a
パワーステアリング機構10のパワーシリンダ12は、シリンダチューブ16内を第1シリンダ室18及び第2シリンダ室20に区切るピストン22と、このピストン22に一体化されてシリンダチューブ16内を移動するピストンロッド24とを備えており、ラック8及びピストンロッド24が同軸に連結されている。そして、ラック8の車幅方向外側にタイロッド14及びナックルを介して操舵輪WLRが連結され、パワーシリンダ12のピストンロッド24の車幅方向の外側の端部にタイロッド14及びナックルを介して操舵輪WLLが連結されている。
The
パワーステアリング機構10は、パワーシリンダ12の第1シリンダ室18及び第2シリンダ室20を連通している油圧管26の途中に配置した可逆回転型のオイルポンプ28と、このオイルポンプ28を駆動する電動モータ30と、オイルポンプ28を介することなく第1シリンダ室18及び第2シリンダ室20に連通するように油圧管26に接続したバイパス管32と、バイパス管32の途中に配置したフェールセーフバルブ34とを備えている。
The
そして、運転者がステアリングホイール4を操作すると、操作方向に応じて電動モータ30の回転方向が切り換えられ、第1シリンダ室18及び第2シリンダ室20との間に差圧を発生させることでピストン22を移動し、ピストン22とともにピストンロッド24が車幅方向に移動することで、ラック8が車幅方向に移動するのをアシストするようになっている。
When the driver operates the steering wheel 4, the rotation direction of the
バイパス管32の途中に配置したフェールセーフバルブ34は、コントローラ36からの指令信号により電圧が供給されると閉じた状態となり、電圧の供給がない状態では開いた状態となるノーマルオープン型のソレノイド弁が使用されている。これにより、何らかの異常が発生し、電源の供給が停止された場合には、第1シリンダ室18及び第2シリンダ室20を連通状態とすることが可能となり、アシスト無しの通常の操舵が確保されるようにしている。
A fail-
ステアリングシャフト2とピニオンシャフト6との連結部には、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ38が設けられており、そのトルクセンサ38で検出した操舵トルクTqがコントローラ36に入力する。
また、コントローラ36には、車両に搭載された車速センサ40から車速V、電動モータ30からモータ位置θfが入力され、これら入力した操舵トルクTq,車速V,モータ位置θfに基づいて電動モータ30、バイパス弁34に指令信号を出力する。
A connecting portion between the
In addition, the vehicle speed V from the
図2及び図3は、本実施形態のパワーステアリング機構10をさらに具体的に示した図である。
符号26a〜26dは、第1及び第2シリンダ室18,20及びオイルポンプ28を接続する油圧管である。符号32a,32a´,32b,32b´は油圧管26b,26cを連通するバイパス管である。符号60a,60b,60cはオイルポンプ28へ油を供給すると共に、ドレンされた油を貯留するリザーバタンクである。また、62a,62bはオイルポンプ28により油圧が発生した場合は閉じ、負圧が生じた場合は開放するチェック弁である。
2 and 3 are diagrams more specifically showing the
符号64はリターンチェック弁であり、符号66はリターンチェック弁64からドレンされた油をリザーバタンク60cに供給するチェック弁、68はリターンチェック弁64とリザーバタンク60cとチェック弁66を介して接続するドレン油路である。
リターンチェック弁64は、図3(a)に示すように、第1リターンチェック弁64aと、第2リターンチェック弁64aと、スプールバルブ70、スプールバルブ70を中央に付勢するリターンスプリング72a,72bから構成されている。
As shown in FIG. 3A, the
第1リターンチェック弁64aは、油圧管26a,26bとの接続ポートを有する第1油圧室74aと、ドレン油路68とバイパス油路32a’との接続ポートを有する第1ピストン室208aが設けられている。同様に、第2リターンチェック弁64bには、油圧管26c,26dとの接続ポートを有する第2油圧室74bと、ドレン油路68とバイパス油路32b’との接続ポートを有する第2ピストン室76bが設けられている。
The first
スプールバルブ70には、リターンスプリング72aによる付勢力と、第1油圧室74aの油圧と、第1ピストン室76aの油圧により図中右側の付勢力が作用する。一方、反対側(図中左側)の付勢力として、リターンスプリング72bによる付勢力と、第2油圧室74bの油圧と、第2ピストン室76bの油圧が作用する。これによりスプールバルブ70の位置が決定される。
The
上記構成の電動パワーステアリング装置において、ステアリングホイール4の操舵開始時に、パワーシリンダ12の第1シリンダ室18の油圧と第2シリンダ室20の油圧が釣り合った状態であるときに、図2のラック8を車幅方向の右側にアシストするときには、オイルポンプ28を駆動し、第2シリンダ室20へ油圧を供給する。すると、油圧管26c及び油圧管26dが高油圧となる。この高油圧は、バイパス油路32b及び32b’にも供給され、第2ピストン室76bが高油圧となる。このとき、フェールセーフバルブ34は閉じられているため、図3(b)に示すように、第1ピストン室76aと第2ピストン室76b、及び第1油圧室74aと第2油圧室74bに差圧が生じ、スプールバルブ70が図中左側に移動する。これにより、バイパス油路32a’とドレン油路68が連通され、第1シリンダ室18は大気開放された低油圧となる。この差圧を用いて、ラック8が車幅方向の左側に移動するように、パワーシリンダ12にアシスト力が発生する。また、図示しないが、ラック8を車幅方向の左側にアシストするときには、オイルポンプ28を逆回りに駆動し、第1シリンダ室18へ油圧を供給する。
In the electric power steering apparatus having the above-described configuration, when the steering wheel 4 starts to be steered, when the hydraulic pressure in the
次に、図4は、本発明に係る第1実施形態のコントローラ36を示す制御ブロック図であり、基本アシスト指令値演算部42、切り返し検出部44、転舵速度演算部46、故障検出部48、切替えスイッチ50、モータ制御部52、パワーシリンダ圧推定部54、故障時モータ指令値演算部56及びフェールセーフバルブ制御部58で構成されている。
基本アシスト指令値演算部42は、車速センサ40から得られる車速V、トルクセンサ38から得られる操舵トルクTqに基づいて、正常時のアシストポンプ指令値Taを演算する。
Next, FIG. 4 is a control block diagram showing the
The basic assist command
切り返し検出部44は、トルクセンサ38から得られる操舵トルクTq及び電動モータ30から得られるモータ位置θfに基づいて、ステアリングホイール4の切り返し動作の有無を判断する。具体的には、ステアリングホイール4の切り返し動作を行なった場合には切り返しフラグRf=1を故障時モータ指令値演算部56に出力し、ステアリングホイール4の切り返し動作が行われていない場合には、切り返しフラグRf=0を故障時モータ指令値演算部56に出力する。
転舵速度演算部46は、電動モータ30から得られるモータ位置θfの変化量に基づいて、操舵輪WLR、操舵輪WLLの転舵速度ωを演算して故障検出部46に出力する。
Based on the steering torque Tq obtained from the
The steered
故障検出部48は、車速V,操舵トルクTq,転舵速度ωの情報に基づいて装置(電動パワーステアリング装置)の故障を監視しているとともに、電動モータ30が駆動可能な状態であるのか判断し、その判断結果を、切替えスイッチ50、故障時モータ指令値演算部56及びフェールセーフバルブ制御部58に出力する。すなわち、装置が正常である場合には故障フラグFc=0を出力する。また、装置が故障しているが、転舵速度ωの変化に基づいて電動モータ30が駆動可能な状態であると判断した場合には、故障フラグFc=1を出力する。さらに、装置が故障しており、電動モータ30も駆動不可能な状態であると判断した場合には、故障フラグFc=2を出力する。
The
パワーシリンダ圧推定部54は、基本アシスト指令値演算部42が演算した正常時のアシストポンプ指令値Taに基づいて、パワーシリンダ12の第1シリンダ室18及び第2シリンダ室20のうち高圧側のシリンダ室の圧力Pmaxを演算するとともに、第1シリンダ室18及び第2シリンダ室20の差圧Psubを演算し、これら高圧側のシリンダ室の圧力P及び差圧Psubを故障時モータ指令値演算部56に出力する。
Based on the normal assist pump command value Ta calculated by the basic assist command
故障時モータ指令値演算部56は、マップM1を参照することで、パワーシリンダ12の第1シリンダ室18及び第2シリンダ室20の差圧Psubからゲインを演算する。このゲインは、差圧Psubが所定のしきい値Pα以下のときには0(ゼロ)になる。所定のしきい値Pαは、フェールセーフバルブ34を開いたときに発生する逆方向のアシストによる操舵力変動が、運転者が違和感を感じない程度の値に設定する。また、マップM2を参照することで、高圧側のシリンダ室の圧力Pmaxに対応したモータ指令値を演算し、このモータ指令値にゲインを乗じることで故障時のアシストポンプ指令値Ta´を演算する。ここで、前述したマップM2は、高圧側のシリンダ室の圧力Pmaxが高いほど、大きなモータ指令値を演算するように設定されている。
The motor command
切替えスイッチ50は、装置が正常である場合には(故障フラグFc=0の場合には)、正常時のアシストポンプ指令値Taをモータ制御部52に出力する。また、装置が故障しているが、電動モータ30が駆動可能な状態である場合には(故障フラグFc=1の場合には)、故障時のアシストポンプ指令値Ta´をモータ制御部52に出力する。さらに、装置が故障しており、電動モータ30も駆動不可能な状態である場合には(故障フラグFc=2の場合には)、モータ制御部52に対してアシストポンプ指令値を出力しない。
When the apparatus is normal (when the failure flag Fc = 0), the
モータ制御部52は、正常時のアシストポンプ指令値Ta、或いは故障時のアシストポンプ指令値Ta´に応じたモータ制御指令値Trを演算して電動モータ30に出力する。
フェールセーフバルブ制御部54は、装置が故障しているが電動モータ30が駆動可能な状態である場合には、フェールセーフバルブ34への駆動信号Vrの出力を停止し、フェールセーフバルブ34を開いた状態とする。また、装置が故障しており、且つ電動モータ30も駆動が不可能である場合には、フェールセーフバルブ34に駆動信号Vrを出力し、フェールセーフバルブ34を閉じた状態とする。
The
The fail safe
なお、本実施形態のオイルポンプ28が本発明の液圧ポンプに相当し、モータ制御部52,故障時モータ指令値演算部56及びフェールセーフバルブ制御部58が本発明のアシスト操舵制御手段に相当し、故障検出部48が本発明の異常検出手段に相当し、パワーシリンダ圧推定部54が本発明の液圧差演算手段に相当し、切り返し検出部44が本発明のステアリングホイール操舵検出部に相当している。
The
次に、本実施形態のコントローラ36が行なうフェールセーフ制御処理について、図5のフローチャートを参照して説明する。なお、図5で示すフローチャート処理は、例えば10msec程度に設定された所定サンプリング時間ΔT毎にタイマ割込によって実行される。なお、このフローチャートでは、特に通信のためのステップを設けていないが、演算処理によって得られた結果が随時記憶装置に更新記憶されるとともに、必要な情報やプログラムは随時記憶装置から読み込まれる。
Next, the fail safe control process performed by the
図5の処理フローは、先ずステップS2において、故障フラグFcが「0」(Fc=0)であるか否かを判断する。故障フラグFcが「0」である(Fc=0)場合は、装置(電動パワーステアリング装置)が正常である故障していると判断してステップS18に移行し、故障フラグFcが「0」でない場合は、装置が故障していると判断してステップS4に移行する。 In the processing flow of FIG. 5, first, in step S2, it is determined whether or not the failure flag Fc is “0” (Fc = 0). If the failure flag Fc is “0” (Fc = 0), it is determined that the device (electric power steering device) is normal and has failed, and the process proceeds to step S18, and the failure flag Fc is not “0”. In that case, it is determined that the device has failed, and the process proceeds to step S4.
ステップS4では、故障フラグFcが「1」(Fc=1)であるか否かを判断する。故障フラグFcが「1」である(Fc=1)場合は、装置が故障しているが電動モータ30が駆動可能な状態であると判断してステップS6に移行し、故障フラグFcが「1」でない場合は、装置が故障しており、電動モータ30も駆動不可能な状態であると判断してステップS22に移行する。
In step S4, it is determined whether or not the failure flag Fc is “1” (Fc = 1). If the failure flag Fc is “1” (Fc = 1), it is determined that the apparatus has failed but the
ステップS6では、フェールセーフバルブ34に駆動信号Vrを出力することで、フェールセーフバルブ34を開状態とする。
次いでステップS8に移行し、前記パワーシリンダ圧推定部54で演算したパワーシリンダ12の第1シリンダ室18及び第2シリンダ室20の差圧Psubと、しきい値Pαとを比較演算する。そして、差圧Psubとしきい値Pαとの関係が、Psub>Pαである場合にはステップS10に移行し、Psub≦Pαである場合には後述するステップS24に移行する。
In step S6, the fail
Next, the process proceeds to step S8, where the differential pressure Psub between the
ステップS10では、切り返しフラグRfが「1」(Rf=1)であるか否かを判断する。ステアリングホイール4の切り返し動作を行なった状態を示す切り返しフラグRfが「1」(Rf=1)である場合にはステップS24に移行し、ステアリングホイール4の切り返し動作を行なっていない切り返しフラグRfが「0」(Rf=0)の場合には、ステップS12に移行する。
ステップS12では、高圧側のシリンダ室の圧力Pmaxに対応したモータ指令値を演算し、このモータ指令値にゲインを乗じることで故障時のアシストポンプ指令値Ta´を出力する。
In step S10, it is determined whether the return flag Rf is “1” (Rf = 1). When the return flag Rf indicating the state where the steering wheel 4 is turned back is “1” (Rf = 1), the process proceeds to step S24, and the return flag Rf where the steering wheel 4 is not turned back is “ If “0” (Rf = 0), the process proceeds to step S12.
In step S12, a motor command value corresponding to the pressure Pmax in the cylinder chamber on the high pressure side is calculated, and an assist pump command value Ta ′ at the time of failure is output by multiplying this motor command value by a gain.
次いで、ステップS14に移行して、最大タイマカウンタCNTmaxがタイマカウンタCNTを上回っているか否かを判定し、最大タイマカウンタCNTmaxがタイマカウンタCNTを上回っている場合にはステップS16に移行し、最大タイマカウンタCNTmaxがタイマカウンタCNTを上回っていない場合には、ステップS15に移行する。なお、このタイマカウンタCNTは、実際の経過時間を、例えば10msec単位で累積するものとする。 Next, the process proceeds to step S14 to determine whether or not the maximum timer counter CNTmax exceeds the timer counter CNT. If the maximum timer counter CNTmax exceeds the timer counter CNT, the process proceeds to step S16 and the maximum timer counter CNTmax exceeds the timer counter CNT. When the counter CNTmax does not exceed the timer counter CNT, the process proceeds to step S15. The timer counter CNT accumulates the actual elapsed time in units of 10 msec, for example.
前記ステップS16では、タイマカウンタCNTをインクリメントしてステップS8に移行する。また、ステップS15では、故障時のアシストポンプ指令値Ta´の出力を停止し、それからフェールセーフ制御処理を終了する。
一方、ステップS2において故障フラグFcが「0」である(Fc=0)場合に移行するステップS18では、フェールセーフバルブ34への駆動信号Vrの出力を停止することで、フェールセーフバルブ34を閉状態とする。そして、ステップS19に移行し、正常時のアシストポンプ指令値Taを出力し、次いでステップS20に移行し、タイマカウンタCNTをゼロクリアしてからフェールセーフ制御処理を終了する。
In step S16, the timer counter CNT is incremented and the process proceeds to step S8. In step S15, the output of the assist pump command value Ta ′ at the time of failure is stopped, and then the fail safe control process is terminated.
On the other hand, in step S18 that is shifted to when the failure flag Fc is “0” in step S2 (Fc = 0), the output of the drive signal Vr to the fail
また、ステップS4において故障フラグFcが「1」でない場合に移行するステップS22では、フェールセーフバルブ34への駆動信号Vrの出力を停止することで、フェールセーフバルブ34を閉状態とする。次いで、ステップS24に移行し、タイマカウンタCNTをゼロクリアしてからフェールセーフ制御処理を終了する。
In step S22, which is a transition to the case where the failure flag Fc is not “1” in step S4, the output of the drive signal Vr to the fail
次に、アシスト操舵実行時にフェールが発生した際の図5で示したフェールセーフ制御処理の具体的な動作について、図6から図11を参照しながら説明する。
先ず、運転者がステアリングホイール4を一定の舵角で操舵し、パワーシリンダ12の第2シリンダ室20が第1シリンダ室18に対して高油圧となっているときに、電動パワーステアリング装置に何らかのフェールが発生したときのタイムチャートを図6に示す。
Next, a specific operation of the fail-safe control process shown in FIG. 5 when a failure occurs during execution of assist steering will be described with reference to FIGS.
First, when the driver steers the steering wheel 4 at a certain rudder angle and the
図6に示すように、装置が異常であると判断し、電動モータ30が駆動可能であると判断したときには(ステップS2及びステップS4)、フェールバルブ34を開状態とするとともに(ステップS6)、電動モータ30の駆動制御を行なう。電動モータ30の駆動制御は、高圧側のシリンダ室の圧力Pmaxに対応したモータ指令値を演算し、このモータ指令値にゲインを乗じることで演算した故障時のアシストポンプ指令値Ta´をモータ制御部52に出力する(ステップS8、ステップS12)。そして、所定時間CNTmax経過した時点で電動モータ30の駆動を停止する(ステップS14、ステップS16、ステップS15)。
As shown in FIG. 6, when it is determined that the apparatus is abnormal and it is determined that the
次に、図6のタイムチャート時におけるパワーステアリング機構10の油の流れを図7に示す。
パワーシリンダ12の第2シリンダ室20に高油圧が発生しているときは、油圧管26c,26d及びバイパス管32b,32b’に高油圧が供給されている。このとき、リターンチェック弁64は、(第1油圧室74aの油圧<第2油圧室74bの油圧)の関係が得られている。よって、リターンチェック弁64のスプールバルブ60は左側に移動しており、バイパス油路32a’とドレン油路68が連通しているため、第1ピストン室76aは大気開放されている。
この状態において、パワーステアリング装置に何らかのフェールが検知され、フェールセーフ制御が開始すると、フェールセーフバルブ34が開状態となると、電動モータ30の駆動によってオイルポンプ28が作動し、バイパス管32bの高油圧がフェールセーフバルブ34を介してバイパス管32aに供給される。
Next, FIG. 7 shows the oil flow of the
When high hydraulic pressure is generated in the
In this state, when a certain fail is detected in the power steering device and the fail safe control is started, when the fail
これにより、パワーシリンダ12の第2シリンダ室20に接続している油圧管26dと、第1シリンダ室18に接続している油圧管26aとに、リターンチェック弁64を介してバイパス管32b,32b’,32a,32a'から供給された油圧が流れて、第1シリンダ室18及び第2シリンダ室20に供給される。これにより、パワーシリンダ12には、車幅方向左側を向くアシスト力と車幅方向右側を向くアシスト力が釣り合う。これにより、フェールセーフバルブ34が開状態となったときに、パワーシリンダ12の第1シリンダ室18、第2シリンダ室20の一方の油圧が急激に高まることがない。
Thereby, the
従来技術にあっては、フェールセーフバルブ34を開放すると、同時に電動モータ30の駆動も停止しているので(図6の破線で示す電動モータのタイムチャートを参照)、オイルポンプ28が作動せず、パワーシリンダ12の第1シリンダ18及び第2シリンダ室20の内圧も低下してしまう(図6の破線で示す高圧側のシリンダ圧及び低圧側のシリンダ圧のタイムチャートを参照)。これにより、フェール発生時にアシスト力が発生し、ステアリングホイール4に操舵力の変動を引き起こし、運転者に違和感を与える虞があった(図6の破線で示すステアリングホイール舵角のタイムチャートを参照)。
In the prior art, when the fail-
これに対し、本実施形態では、フェールセーフバルブ34を開放すると同時に、油圧が高圧側のシリンダ(本実施形態では、第2シリンダ20)に供給されるように電動モータ30を駆動制御してオイルポンプ28を作動しているので、パワーシリンダ12には、車幅方向左側を向くアシスト力と車幅方向右側を向くアシスト力とが釣り合うように発生し、ステアリングホイール4が操舵力の変動を引き起こさず、運転者に違和感を与えない。
In contrast, in the present embodiment, the fail-
次に、電動パワーステアリング装置に何らかのフェールが発生し、運転者がステアリングホイール4の切り返しを行なったときのタイムチャートを図8に示す。
図8に示すように、装置が異常であると判断し、電動モータ30が駆動可能であると判断したときには(ステップS2及びステップS4)、フェールバルブ34を開状態とするとともに(ステップS6)、電動モータ30の駆動制御を行なう(ステップS8、ステップS12、ステップS14、ステップS16)。ここで、ステアリングホイール4の切り返しを行なったときには、電動モータ30の駆動を停止する(ステップS10、ステップS24、ステップS15)。
Next, FIG. 8 shows a time chart when a failure occurs in the electric power steering apparatus and the driver turns the steering wheel 4 back.
As shown in FIG. 8, when it is determined that the apparatus is abnormal and it is determined that the
次に、図8のタイムチャート時におけるパワーステアリング機構10の油の流れを図9に示す。
ステアリングホイール4の切り返し時に電動モータ30の駆動を停止すると、バイパス管32bの高油圧がフェールセーフバルブ34を介してバイパス管32aに供給され、バイパス管32a,32a'から供給された油圧が、リターンチェック弁64及び油圧管26aを介してパワーシリンダ12の第1シリンダ室18に供給される。一方、パワーシリンダ12の第2シリンダ室20の油圧は、油圧管26d及びリターンチェック弁64を介してバイパス管32b,32b'側に戻されていく。
Next, the flow of oil in the
When the driving of the
これにより、ステアリングホイール4の切り返し時には、パワーシリンダ12の第1シリンダ室18の油圧が上昇することで切り返し方向のアシスト力が発生し、第2シリンダ室20の油圧は減少していくので、ステアリングホイール4の切り返し時の操舵力が低減し、スムーズなステアリング操作が行える。
次に、電動パワーステアリング装置に何らかのフェールが発生し、パワーシリンダ12の第1シリンダ室18及び第2シリンダ室20の差圧Psubが小さくなったときのタイムチャートを図10に示す。
As a result, when the steering wheel 4 is turned back, the hydraulic pressure in the
Next, FIG. 10 shows a time chart when a certain failure occurs in the electric power steering device and the differential pressure Psub between the
図10に示すように、装置が異常であると判断し、電動モータ30が駆動可能であると判断したときには(ステップS2及びステップS4)、フェールバルブ34を開状態とするとともに(ステップS6)、電動モータ30の駆動制御を行なう(ステップS8、ステップS12、ステップS14、ステップS16)。その後、差圧Psubがしきい値Pα以下(Psub≦Pα)となったときには、電動モータ30の駆動を停止する(ステップS8、ステップS24、ステップS15)。
As shown in FIG. 10, when it is determined that the apparatus is abnormal and it is determined that the
次に、図10のタイムチャート時におけるパワーステアリング機構10の油の流れを図11に示す。
差圧Psubがしきい値Pα以下(Psub≦Pα)となったときには、フェールバルブ34を開状態とし、電動モータ30の駆動によりオイルポンプ38を作動しなくても、ステアリングホイール4の操舵力の変動を引き起こすような、車幅方向左側を向くアシスト力と車幅方向右側を向くアシスト力とが、パワーシリンダ12の第1シリンダ室18及び第2シリンダ室20には発生しない。また、電動モータ30を継続して駆動していると、加熱の面で問題が生じる虞がある。
Next, the flow of oil in the
When the differential pressure Psub is equal to or less than the threshold value Pα (Psub ≦ Pα), the
したがって、パワーシリンダ12の第1シリンダ室18及び第2シリンダ室20の差圧Psubがしきい値Pα以下(Psub≦Pα)となったときに、電動モータ30の駆動を停止することで、電動モータ30の加熱を防止することができる。
このように、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、フェールセーフバルブ34を開放すると同時に、油圧が高圧側のシリンダに供給されるように電動モータ30を駆動制御してオイルポンプ28を作動しているので、ステアリングホイール4が操舵力の変動を引き起こさず、運転者に違和感を与えることがない。
Therefore, when the differential pressure Psub between the
As described above, the electric power steering apparatus according to the present embodiment opens the fail-
また、ステアリングホイール4の切り返し時には、パワーシリンダ12の高圧側のシリンダ内の油圧を減少させることで、ステアリングホイール4の切り返し時の操舵力を低減し、スムーズなステアリング操作を行なうことができる。
また、パワーシリンダ12の第1シリンダ室18及び第2シリンダ室20の差圧Psubがしきい値Pα以下(Psub≦Pα)となったときに、電動モータ30の駆動を停止することにより、電動モータ30の加熱を防止して耐久性を向上させることができる。
Further, when the steering wheel 4 is turned back, the hydraulic pressure in the cylinder on the high pressure side of the
Further, when the differential pressure Psub between the
さらに、コントローラ36を構成している故障時モータ指令値演算部56は、高圧側のシリンダ室の圧力Pmaxの値が高いほど、大きなモータ指令値を演算するマップM2を参照し、このマップM2により得たモータ指令値に基づいて故障時のアシストポンプ指令値Ta´を演算するようにしているので、高圧側のシリンダ室の圧力Pmaxが極端に高い場合であっても、ステアリングホイール4の操舵力の変動を確実に防止することができる。
Further, the failure motor command
なお、第1実施形態では、パワーシリンダ圧推定部54を設け、高圧側のシリンダ圧力Pmaxに応じて、故障時のアシストポンプ指令値Ta´を出力し、差圧Psubが所定しきい値Pα以下では0としているが、パワーシリンダ圧推定部54は設けず、ステアリングホイールの操舵位置から故障時のアシストポンプ指令値Ta´と、故障時のアシストポンプ指令の継続時間CNTを決め、出力するようにしてもよい。
In the first embodiment, the power cylinder
次に、図12から図14は、本発明に係る第2実施形態のコントローラ36を示す制御ブロック図である。本実施形態のコントローラ36と、図4で示したコントローラ36とで同一構成部分は、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態のコントローラ36は、図4で示した構成に加えて車両加速度演算部80を備えている。
Next, FIGS. 12 to 14 are control block diagrams showing the
The
車両加速度演算部80は、車速センサ40から得られる車速Vに基づいて車両の加速度Gを演算し、故障時モータ指令値演算部56に出力している。
パワーシリンダ圧推定部54は、基本アシスト指令値演算部42が演算した正常時のアシストポンプ指令値Taに基づいて、パワーシリンダ12の第1シリンダ室18及び第2シリンダ室20のうち高圧側のシリンダ室の圧力Pmaxを演算し、故障時モータ指令値演算部56に出力している。
The vehicle
Based on the normal assist pump command value Ta calculated by the basic assist command
故障時モータ指令値演算部56は、マップM3を参照することで、車両加速度演算部80から負の加速度(減速度:G<0)が入力したときに、その減速度Gに応じてゲインを演算する。正の加速度(加速度:G≧0)では、ゲインを1として、第1実施形態と同様の故障時のアシストポンプ指令値Ta´が出力される。また、第1実施形態と同様に、マップM2を参照することで、高圧側のシリンダ室の圧力Pmaxに対応したモータ指令値を演算し、このモータ指令値に、前記ゲインを乗じることで故障時のアシストポンプ指令値Ta´を演算する。
The motor command
本実施形態のパワーシリンダ圧推定部54が、本発明の液圧演算手段に相当し、故障時モータ指令値演算部56が加速度演算手段に相当している。
次に、本実施形態のコントローラ36が行なうフェールセーフ制御処理について、図13のフローチャートを参照して説明する。
なお、本実施形態のフローチャートは、図5で示した第1実施形態のフローチャートと比較してステップS10とステップS12の間にステップS26を挿入している。
ステップS26では、車両加速度演算部80で演算した加速度Gが読み込まれ、ステップS12に移行する。
The power cylinder
Next, the fail safe control process performed by the
In the flowchart of this embodiment, step S26 is inserted between step S10 and step S12 as compared to the flowchart of the first embodiment shown in FIG.
In step S26, the acceleration G calculated by the vehicle
次に、アシスト操舵実行時にフェールが発生した際の本実施形態のフェールセーフ制御処理について説明する。
図14は、パワーシリンダ12の第2シリンダ室20が第1シリンダ室18に対して高油圧となっているとともに、車両が減速しながら走行しているときに、電動パワーステアリング装置に何らかのフェールが発生したときのタイムチャートである。
Next, the fail-safe control process of this embodiment when a failure occurs when assist steering is executed will be described.
FIG. 14 shows that when the
装置が異常であると判断し、電動モータ30が駆動可能であると判断したときには(図13のステップS2及びステップS4)、フェールバルブ34を開状態とするとともに(ステップS6)、電動モータ30の駆動制御を行なう。電動モータ30の駆動制御は、高圧側のシリンダ室の圧力Pmax及び車両の加速度Gを演算する。ここで、車両の加速度Gが正の値であるときは、ゲインを1とし、車両の加速度Gが負の値(減速度)のときには、減速度Gに応じてゲインを演算するとともに、高圧側のシリンダ室の圧力Pmaxに対応したモータ指令値を演算する。そして、このモータ指令値、前記ゲインを乗じることで、故障時のアシストポンプ指令値Ta´を演算して出力する(ステップS22及びステップS12)。
When it is determined that the apparatus is abnormal and it is determined that the
車両の減速走行時には、一定速度の走行時に比べ、操舵輪WLR,WLLを操舵するための操舵力が大きくなるとともに、フェール発生時のアシスト操舵力の変動も大きくなる。そのため、本実施形態では、車両の減速走行時には、フェールセーフバルブ34を開放すると同時に、高圧側のシリンダ室の圧力Pmaxに対応したモータ指令値を演算し、このモータ指令値に減速度Gの変化に応じたゲインを乗じることで、故障時のアシストポンプ指令値Ta´を一定速度の走行時よりも上昇させてモータ制御部52に出力しているので、車両の減速走行時にフェールが発生した場合でも、アシスト操舵力の変動をより確実に防止することができる。
したがって、本実施形態は、車両の減速走行時にフェールが発生しても、図14のCで示す丸印内の領域で示すように、アシスト操舵力を徐々に発生させてショックを緩和することができる。
When the vehicle is traveling at a reduced speed, the steering force for steering the steered wheels WLR and WLL is larger than when traveling at a constant speed, and the variation in the assist steering force when a failure occurs is greater. Therefore, in this embodiment, when the vehicle decelerates, the fail
Therefore, according to the present embodiment, even if a failure occurs when the vehicle decelerates, the assist steering force can be gradually generated to alleviate the shock, as indicated by the area within the circle indicated by C in FIG. it can.
4 ステアリングホイール
10 パワーステアリング装置
12 パワーシリンダ
14 タイロッド
16 シリンダチューブ
18 第1シリンダ室(パワーシリンダの一方の室)
20 第2シリンダ室(パワーシリンダの他方の室)
22 ピストン
24 ピストンロッド
26 油圧管
28 オイルポンプ(液圧ポンプ)
30 電動モータ
32 バイパス管(バイパス路)
34 フェールセーフバルブ
36 コントローラ
38 トルクセンサ
40 車速センサ
20 Second cylinder chamber (the other chamber of the power cylinder)
22
30
34 Fail-
Claims (3)
前記パワーシリンダの2室間を連通するバイパス路と、このバイパス路を開閉するフェールセーフバルブとを備えるとともに、前記パワーステアリング装置の異常を検出する異常検出手段を備え、
前記アシスト操舵制御手段は、前記パワーステアリング装置が異常であるが前記液圧ポンプが駆動可能であることを前記異常検出手段によって検出したときに、前記フェールセーフバルブを開状態とするとともに、前記パワーシリンダの2室のうち高圧側の室に液体が吐出するように前記液圧ポンプを作動し、
前記パワーシリンダの2室のうち高圧側の室の液圧を演算する液圧演算手段を備え、前記アシスト操舵制御手段は、前記液圧演算手段で演算した液圧に基づいて、前記液圧が大きくなるに従い高圧側の室への液圧吐出量を大きくするように制御し、
前記パワーシリンダの2室の液圧差を演算する液圧差演算手段を備え、前記アシスト操舵制御手段は、前記パワーステアリング装置が異常であるが前記液圧ポンプが駆動可能であることを前記異常検出手段によって検出した後、前記液圧差演算手段で演算した圧力差が所定のしきい値以下であるときに、前記液圧ポンプの作動を停止することを特徴とするパワーステアリング装置。 A power cylinder that is divided into two chambers by a piston and connected to a steering wheel, a hydraulic pump that provides a hydraulic pressure difference between the two chambers of the power cylinder, and an assist steering force that is applied according to the operation of the steering wheel, An assist steering control means for driving the hydraulic pump;
A bypass path communicating between the two chambers of the power cylinder and a fail safe valve for opening and closing the bypass path, and an abnormality detection means for detecting an abnormality of the power steering device,
The assist steering control means opens the fail-safe valve when the abnormality detecting means detects that the power steering device is abnormal but the hydraulic pump can be driven, and The hydraulic pump is operated so that the liquid is discharged into the high pressure chamber of the two chambers of the cylinder,
Fluid pressure calculating means for calculating the hydraulic pressure of the high pressure side chamber of the two chambers of the power cylinder is provided, and the assist steering control means is configured to control the hydraulic pressure based on the hydraulic pressure calculated by the hydraulic pressure calculating means. Control to increase the hydraulic pressure discharge amount to the high-pressure side chamber as it increases,
A hydraulic pressure difference calculating means for calculating a hydraulic pressure difference between the two chambers of the power cylinder is provided, and the assist steering control means detects the abnormality detecting means that the hydraulic pump can be driven although the power steering device is abnormal. The power steering device is characterized in that the hydraulic pump is stopped when the pressure difference calculated by the hydraulic pressure difference calculating means is equal to or smaller than a predetermined threshold value after being detected by the above .
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