JP2005306131A

JP2005306131A - 油圧式のギア比可変パワーステアリング装置

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Publication number: JP2005306131A
Application number: JP2004123747A
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Inventors: Koyo Kobayashi; 幸洋小林
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2005-11-04
Anticipated expiration: 2024-04-20
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Abstract

【課題】可変伝達比機構のフェールセーフ機能を備えた油圧式のギア比可変パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】油圧式のギア比可変パワーステアリング装置１は、操舵ハンドル３１の回転角とピニオンシャフト３３の回転角との間の回転伝達比を可変にする可変伝達比機構７と、作動流体を循環させる油圧ポンプ１０の吐出流量を制御する流量制御弁４０とを有する。可変伝達比機構７は、ロック機構を有している。流量制御弁４０を制御するバルブ制御コントローラ５０は、ロック機構の動作状態に応じて流量制御弁４０を制御するための流量制御マップを切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は，可変伝達比機構のフェールセーフ機能を備えた油圧式のギア比可変パワーステアリング装置に関する。

従来、油圧式のパワーステアリング装置としては、例えば、操舵ハンドルに連結されたステアリングシャフトと、ラックギアと係合するピニオンギアに連結されたピニオンシャフトとの間の回転伝達比を可変にした可変伝達比機構を有してなり、ステアリング操舵系のオーバーオールギア比（（ステアリング操舵角）を（転舵輪の転舵角）で割った値。）を変更可能に構成したものがある（例えば、特許文献１参照。）。この可変伝達比機構によれば、例えば、低速域では、運転者のハンドル操作量を少なくするようオーバーオールギア比を低く（クイック側）設定すると共に、高速域では、走行安定性を向上するようオーバーオールギア比を高く（スロー側）設定することができる。

また、例えば、油圧ポンプからパワーシリンダに供給する作動流体の流量を制御するための流量制御弁を有してなり、該流量制御弁を電子制御するように構成したものがある（例えば、特許文献２参照。）。このようなパワーステアリング装置では、車速、ステアリング操舵角等を制御入力として上記流量制御弁の弁開度を制御し、油圧ポンプの吐出流量を調整している。そして、油圧ポンプの吐出流量を調整することで発生する操舵アシスト力を適切に制御し、運転者が感じるハンドル操作感と省エネルギー効果との両立を図っている。

さらに、例えば、油圧ポンプの吐出流量を制御する上記流量制御弁と、回転伝達比を可変にする上記可変伝達比機構とを組み合わせた油圧式のギア比可変パワーステアリング装置がある。このような油圧式のギア比可変パワーステアリング装置では、可変伝達比機構による制御と、流量制御弁による吐出流量の制御とを協調させることで、ハンドル操作感と省エネルギー効果とを一層、向上している。

特開平１０−３２４２６３号公報特公平２−５６２７４号公報

しかしながら、上記従来の油圧式のギア比可変パワーステアリング装置では、次のような問題がある。すなわち、上記油圧ポンプが吐出する作動流体の流量は、上記オーバーオールギア比が可変制御されていることを前提として設定されているため、何らかのトラブルにより上記可変伝達比機構の回転伝達比が固定された場合には、圧力ポンプが吐出する作動流体の流量に過不足を生じるおそれがある。そして、圧力ポンプからパワーシリンダに向けて供給される吐出流量に過不足を生じると操舵アシスト力が過大、或いは不足し、ハンドル操作感や走行安定性等を良好に維持できないおそれがある。

本発明は、上記従来の問題点を鑑みてなされたものであり、可変伝達比機構を有する油圧式パワーステアリング装置において、可変伝達比機構のフェールセーフ機能を備えた油圧式のギア比可変パワーステアリング装置を提供しようとするものである。

本発明は、操舵ハンドルに連結された第１のステアリングシャフトの回転角Ｖ１とピニオンシャフトに連結された第２のステアリングシャフトの回転角Ｖ２との間の回転伝達比Ｖ２／Ｖ１を可変にする可変伝達比機構と、該可変伝達比機構を制御する伝達比制御コントローラと、作動流体を循環させる油圧ポンプの吐出流量を制御する流量制御弁と、該流量制御弁を制御するバルブ制御コントローラとを有する油圧式のギア比可変パワーステアリング装置において、
上記可変伝達比機構は、上記第１のステアリングシャフトと上記第２にステアリングシャフトとの相対回転を規制するためのロック機構を有しており、
上記バルブ制御コントローラは、上記流量制御弁を制御するための流量制御値を配列した流量制御マップを格納するメモリ機能と、上記ロック機構の動作状態を検知する検知機能とを有してなり、
かつ、上記ロック機構により上記相対回転が許容されているときにメイン流量制御マップを用いて上記流量制御弁を制御すると共に、上記ロック機構により上記相対回転が規制されているときにサブ流量制御マップを用いて上記流量制御弁を制御するように構成してあることを特徴とする油圧式のギア比可変パワーステアリング装置にある（請求項１）。

本発明の油圧式のギア比可変パワーステアリング装置における上記バルブ制御コントローラは、上記流量制御弁を制御するための流量制御値を配列した流量制御マップを格納したメモリ機能と、上記ロック機構の動作状態を検知する検知機能とを有してなる。そして、上記バルブ制御コントローラは、上記ロック機構により上記相対回転が許容されていときに上記メイン流量制御マップを用いて流量制御弁を制御し、上記ロック機構により上記相対回転が規制されているときに上記サブ流量制御マップを用いて流量制御弁を制御するように構成されている。

なお、ここで、ギア比可変パワーステアリング装置では、回転伝達比Ｖ２／Ｖ１が大きくなるほどステアリングがクィックとなる。それ故、十分な操舵アシスト力を得るためには、圧力ポンプの吐出流量を増量するように流量制御弁を制御する必要がある。逆に、回転伝達比Ｖ２／Ｖ１が小さくなるほどステアリングがスローとなる。それ故、操舵アシスト力を適正にするためには、圧力ポンプの吐出流量を抑制するよう流量制御弁を制御する必要がある。

本発明のギア比可変パワーステアリング装置では、上記ロック機構の動作状態に応じて上記流量制御弁の制御に用いる流量制御マップを切り替えている。そのため、上記油圧式のギア比可変パワーステアリング装置では、上記ロック機構により上記可変伝達比機構の回転伝達比が固定されたときでも、上記サブ流量制御マップによる制御に切り替えることで、適切な上記油圧ポンプの吐出流量を実現できる。それ故、上記油圧ポンプの吐出流量が多すぎて操舵アシスト力が過大となったり、吐出流量が不足して操舵アシスト力が不足するおそれが少ない。

以上のように、本発明の油圧式のギア比可変パワーステアリング装置は、可変伝達比機構のフェールセーフ機能を備えた高い動作信頼性を有するものである。

本発明においては、上記検知機能は、上記第１のステアリングシャフトと上記第２のステアリングシャフトとの相対回転を規制する上記ロック機構の動作状態と関連づけされた基準信号を取り込み、該基準信号に基づいて上記ロック機構が上記相対回転を規制しているか許容しているかの動作状態を検知するように構成してあることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記ロック機構の動作状態と関連づけされた上記基準信号に基づいて、上記相対回転が規制されているか許容されているかという上記ロック機構の動作状態を、確実性高く検知できる。
なお、上記ロック機構の動作状態と関連づけされた上記基準信号とは、ロック機構の動作状態に応じて変化する信号を意味している。この基準信号としては、上記ロック機構を制御するための制御信号のほか、上記伝達比制御コントローラのフェール信号や上記可変伝達比機構のフェール信号等、さまざまな信号が考えられる。

また、上記基準信号は、上記ロック機構を制御するための制御信号であることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記ロック機構の動作を制御する制御信号を上記基準信号として利用することで、一層、確実性高く上記ロック機構の動作状態を検知できる。
なお、上記制御信号としては、上記ロック機構に通電される通電電流も利用できる。

また、上記伝達比制御コントローラは、走行状況に応じて、上記可変伝達比機構の回転伝達比Ｖ２／Ｖ１の伝達比制御目標値を、１を含む所定の範囲内で変更するように構成してあり、
上記伝達比制御コントローラが１未満の上記伝達比制御目標値を設定する制御領域において上記サブ流量制御マップに配列された各流量制御値は、上記メイン流量制御マップにおける各流量制御値と比較して上記油圧ポンプの吐出流量を増量させるものであり、
かつ、上記伝達比制御コントローラが１より大きい上記伝達比制御目標値を設定する制御領域において上記サブ流量制御マップに配列された各流量制御値は、上記メイン流量制御マップにおける各流量制御値と比較して上記油圧ポンプの吐出流量を抑制するものであることが好ましい（請求項４）。

上記伝達比制御目標値が１超（すなわち、オーバーオールギア比が小さくなり、ステアリングがクイックになる側。）に設定される制御領域において、上記吐出流量が抑制されるように上記サブ流量制御マップの各流量制御値を設定する場合には、回転伝達比Ｖ２／Ｖ１が１に固定されることで上記吐出流量が過大になることを防止できる。そのため、過大な吐出流量により、操舵アシスト力が過大となるおそれを未然に回避できる。
さらに、上記伝達比制御目標値が１未満（すなわち、オーバーオールギア比が大きくなり、ステアリングがスローになる側。）に設定される制御領域において、上記吐出流量が増量されるように上記サブ流量制御マップの各流量制御値を設定する場合には、回転伝達比Ｖ２／Ｖ１が１に固定されることで上記吐出流量が不足することを回避できる。そのため、吐出流量の不足により、操舵アシスト力が不足するおそれを未然に回避できる。

また、上記伝達比制御コントローラと、上記流量制御コントローラとは、一体的に構成されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記伝達比制御コントローラと上記流量制御コントローラとを一体的に構成することで、両者が協調した動作をさらに確実性高く実行させることができる。

（実施例１）
本例は、可変伝達比機構７を備えてなり、この可変伝達比機構７のフェールセーフ機能を有する油圧式のギア比可変パワーステアリング装置１である。本例の内容について、図１〜図１１を用いて説明する。
本例の油圧式のギア比可変パワーステアリング装置１は、図１に示すごとく、操舵ハンドル３１に連結した第１のステアリングシャフト３２１の回転角Ｖ１とピニオンシャフト３３に連結した第２のステアリングシャフト３２２の回転角Ｖ２との間の回転伝達比Ｖ２／Ｖ１を可変にする可変伝達比機構７と、該可変伝達比機構７を制御する伝達比制御コントローラ６０と、作動流体を循環させる油圧ポンプ１０の吐出流量を制御する流量制御弁４０と、該流量制御弁４０を制御するバルブ制御コントローラ５０とを有するものである。

上記可変伝達比機構７は、図４に示すごとく、第１のステアリングシャフト３２１と第２にステアリングシャフト３２２との相対回転を規制するためのロック機構７５を有している。
上記バルブ制御コントローラ５０は、流量制御弁４０を制御するための流量制御値を配列した流量制御マップを格納するメモリ機能を奏するメモリ機能部５１１と、ロック機構７５の動作状態を検知する検知機能を奏する検知機能部５１２とを有してなる。さらに、バルブ制御コントローラ５０は、ロック機構７５により上記相対回転が許容されているときにメイン流量制御マップを用いて流量制御弁４０を制御すると共に、ロック機構７５により上記相対回転が規制されているときにサブ流量制御マップを用いて流量制御弁４０を制御するように構成してある。
以下に、この内容について、詳しく説明する。

本例のギア比可変パワーステアリング装置１は、図１及び図２に示すごとく、ラックギアを形成したラックシャフト（図示略）とピニオンギアを有するピニオンシャフト３３とがギア係合するラックアンドピニオン式のギア機構を収容したステアリングギアボックス３５を有する。そして、ピニオンシャフト３３と操舵ハンドル３１との間に、（ステアリング操舵角）／（転舵輪の転舵角）の値であるオーバーオールギア比を変更するための可変伝達比機構７を配置してある。

ギア比可変パワーステアリング装置１は、油圧回路を構成する要素として、油圧源として作動流体を吐出する油圧ポンプ１０と、ラックシャフトに操舵アシスト力を作用するパワーシリンダ２０と、油圧ポンプ１０とパワーシリンダ２０との間の作動流体の流路を切り替えるロータリー式のサーボバルブ３０と、油圧ポンプ１０の吐出流量を制御する流量制御弁４０とを有している。

図１及び図２に示す本例の油圧ポンプ１０は、ベーン式のポンプである。そして、その駆動シャフト（図示略）は、プーリーベルトを介して車両エンジン（図示略）の出力軸に連結してある。パワーシリンダ２０は、両端側に配置された一対の圧力室２３１、２３２の差圧によってピストン２００が摺動するように構成してある。そして、サーボバルブ３０は、操舵ハンドル３１に連結したステアリングシャフト３２の回転を伝達するピニオンシャフト３３の外周に配置してある。

つまり、本例のギア比可変パワーステアリング装置１では、サーボバルブ３０が、ピニオンシャフト３３に伝達された回転トルクに応じて、作動流体の流路を切り替えて各圧力室２３１、２３２への給排制御を行う油圧式のものである。そして、本例のギア比可変パワーステアリング装置１は、パワーシリンダ２０で発生した操舵アシスト力を上記ラックシャフトに作用し、図示しない転舵輪を転舵するように構成してある。

ここで、図２に示すごとく、本例のギア比可変パワーステアリング装置１において構成されている油圧回路について簡単に説明する。なお、同図では、８箇所の低速用絞り（図中、Ｌで示してある。）及び２箇所の高速用絞り（図中、Ｈで示してある。）を構成した本例のサーボバルブ３０を、１０箇所の絞りとして表してある。この油圧回路は、油圧ポンプ１０が吐出した作動流体が、低速用絞りＬを経由してパワーシリンダ２０の圧力室２３１、２３２に分配され、その後、高速用絞りＨを経由してリザーバタンク４１３に還流されるように構成してある。

本例の油圧ポンプ１０には、図３に示すごとく、その吐出流量を制御するための弁機構であって、電磁弁４１を含む流量制御弁４０を並設してある。この流量制御弁４０は、油圧ポンプ１０が吐出する作動流体を流入口４０２から受入れ，スプール弁部材４０６の作用によって、その作動流体の一部を還流路４０４へ排出すると共に、残りの作動流体を流出口４０３からサーボバルブ３０に向けて供給するように構成されている。

流量制御弁４０は、軸方向の貫通孔４２１を有する絞り部材４１２と、該絞り部材４１２に向けて付勢されたスプール弁部材４０６と、弁体４５１を一体形成したプランジャ４５０を備えた電磁弁４１とを有してなる。絞り部材４１２は、スプール弁部材４０６側の端部に貫通孔４２１が開口するポート４２２を有し、弁体４５１側の端部には該弁体４５１と協働した可変絞り４０５を形成する。

また、絞り部材４１２におけるポート４２２付近の胴部には、流入口４０２から流入した作動流体を貫通孔４２１内に導く通孔４２５が形成されている。また、スプール弁部材４０６はスプリング４４１により付勢されるように構成されており，通常の原位置では、絞り部材４１２の端部に当接されている。そして、スプール弁部材４０６は、絞り部材４１２に当接する上記原位置においてポート４２２と還流路４０４との連通を遮断し、スプリング４４１に抗して変位したときポート４２２と還流路４０４とを連通するように構成されている。

スプール弁部材４０６のスプリング４４１側の端部には、圧力通路４４２を介して可変絞り４０５を通過後の圧力が作用している。また、スプール弁部材４０６の反対側の端部には、可変絞り４０５を通過前の圧力が作用している。すなわち、スプール弁部材４０６は、可変絞り４０５前後の圧力差によって動作するように構成されている。
ここで、油圧ポンプ１０からの流量が増し、可変絞り４０５前後の圧力差が所定以上になると、両端側の差圧によりスプール弁部材４０６が絞り部材４１２から離れるように変位する。そうすると，流入口４０２と還流路４０４とが連通し、流入口４０２から流入した作動流体のうち油圧ポンプ１０に向けて還流される流量が増える。本例の流量制御弁４０は、このように還流する流量を増やすことで、油圧ポンプ１０からの流量増加に関わらず流出口４０３から吐出される流量を略一定値に保持する。そして、流量制御弁４０では、流出口４０３から吐出する上記略一定値の流量が、可変絞り４０５の開度に依存して変化する。

可変絞り４０５の開度は、電磁弁４１により制御している。この電磁弁４１は、プランジャ４５０と、該プランジャ４５０を吸引するソレノイド４１９と、弁体４５１側への付勢力をプランジャ４５０に作用させるスプリング４５３とを有する。上記ソレノイド４１９に通電するとプランジャ４５０及び弁体４５１が吸引され、それにより弁体４５１が絞り部材４１２から離れて可変絞り４０５の開度が大きくなる。本例では、電磁弁４１への通電電流をデューティーパルス状に制御することで、そのデューティー比に応じて圧力ポンプ１０の吐出流量を制御した。

上記可変伝達比機構７は、図４に示すごとく、操舵ハンドル３１（図１）に連結された第１のステアリングシャフト３２１と、ピニオンシャフト３３（図１）に連結された第２のステアリングシャフト３２２との間の回転伝達比を変更するように構成してある。この可変伝達比機構７は、第１のステアリングシャフト３２１及び第２のステアリングシャフト３２２からなるステアリングシャフト３２を含み、波動歯車減速機７９を介して両ステアリングシャフト３２１、３２２を連結している。

可変伝達比機構７は、図４に示すごとく、駆動モータ７０の回転動作を波動歯車減速機７９に入力することにより、第１のステアリングシャフト３２１から第２のステアリングシャフト３２２へ回転動作を伝達する際の回転伝達比を変更可能なように構成してある。ここで、波動歯車減速機７９は，図５に示すごとく，歯数が異なる一対のサーキュラスプライン７９１ａ、７９１ｂと、各サーキュラススプライン７９１ａ、７９１ｂの内周側に噛合するフレクスプライン７９３と，該フレクスプライン７９３の内周側に嵌合するウェーブジェネレータ７９２とを有するものである。

本例の可変伝達比機構７では，図４及び図５に示すごとく，第１のステアリングシャフト３２１は、ハウジング７６５を介設してサーキュラスプライン７９１ａと一体回転するように構成される。また、第２のステアリングシャフト３２２はサーキュラスプライン７９１ｂと一体回転するように構成される。さらに、第１のステアリングシャフト３２１と一体回転するハウジング７６５内部に固定した駆動モータ７０の出力軸７０５は，打ち込みキー７９５を介設してウェーブジェネレータ７９２を構成するカム７９６に圧入されている。

上記可変伝達比機構７は、図４に示すごとく、駆動モータ７０を駆動してウェーブジェネレータ７９２を回転することで、その回転を減速してサーキュラスプライン７９１ｂに伝達するように構成されている。なお、本例では、伝達比制御コントローラ６０を用いて、駆動モータ７０を制御し、可変伝達比機構７の回転伝達比を調節している。

さらに、可変伝達比機構７は、図４に示すごとく、その内部に、駆動モータ７０と隣り合って、ロータ７０１の回転角、すなわちモータ回転角を計測するためのレゾルバ７８を有している。このレゾルバ７８は、ロータ７０１と一体回転する回転子７８１と、該回転子７８１の外周側に位置するよう、ハウジング７６５の内周に固定したコイル７８２とを含む。そして、レゾルバ７８は、回転子７８１の回転に応じて変化するコイル７８２の誘起電流を、伝達比制御コントローラ６０に向けて出力するように構成してある。

特に、本例の可変伝達比機構７は、図４に示すごとく、その内部に、ロータ７０１とステータ７０２との相対回転をロック又はアンロックするロック機構７５を有する。このロック機構７５では、図６に示すごとく、駆動モータ７０のステータ７０２側に、ピン軸７２５を中心にして回転するロックレバー７２と、プランジャ７１０を吸引するロックソレノイド７１とを配設してある。また、ロータ７０１側には、該ロータ７０１と一体回転するようロックプレート７４を配設してある。ロックレバー７２は、ピン軸７２５を挟み、その両端に、上記プランジャ７１０の先端部に係合する作用部７２１と、上記ロックプレート７４の外周に係合する係合部７２２とを有している。また、ロックプレート７４は、その外周部に、上記係合部７２２が係合する凹部７４２を形成してなる。

上記のロック機構７５では、図示しないスプリングによる付勢力が、ロックレバー７２を時計方向に回転させるように作用している。そのため、ロックソレノイド７１０の非通電時には、ロックレバー７２の係合部７２２がロックプレート７４の凹部７４２に係合し、ロータ７０１とステータ７０２との相対回転がロックされる。そして、駆動モータ７０（図４）の回転がロックされると、第１のステアリングシャフト３２１と第２のステアリングシャフト３２２との相対回転が規制され、回転伝達比が１となる。

一方、ロックソレノイド７１に通電してプランジャ７１０が吸引されると、ロックレバー７２がピン軸７２５を中心にして反時計回りに回転し、係合部７２２がロックプレート７４の外周部から離れる。そのため、本例のロック機構７５では、ロックソレノイド７１０の通電時には、ロータ７０１（図４）とステータ７０２（図４）との相対回転が可能になる。そして、第１のステアリングシャフト３２１と第２のステアリングシャフト３２２との相対回転が許容される。

次に、上記バルブ制御コントローラ５０及び、上記伝達比制御コントローラ６０について説明する。
バルブ制御コントローラ５０及び伝達比制御コントローラ６０は、図１及び図７に示すごとく、車速センサ５１０、操舵角センサ３１０及びヨーレートセンサ５２０と共に、車両内のＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）網５００に接続してある。

まず、伝達比制御コントローラ６０は、車速、ハンドル操舵角及び計測ヨーレートを取り込むと共に、ハンドル操舵角を時間微分してハンドル角速度を計算するように構成してある。そして、車速、ハンドル操舵角、ハンドル角速度及び計測ヨーレートに基づいて、駆動モータ７０の回転を制御し、第１のステアリングシャフト３２１と第２のステアリングシャフト３２２間の回転伝達比を調整するように構成してある。

伝達比制御コントローラ６０は、同図に示すごとく、ＲＯＭ，ＲＡＭ及びＣＡＮインタフェースを含む１チップマイコン６１と、駆動モータ７０を駆動する駆動回路６２とを有してなる。そして、駆動モータ７０の回転を制御することで、第１のステアリングシャフト３２１と第２のステアリングシャフト３２２との間で、所望の回転伝達比を実現している。そして、可変伝達比機構７において所望の回転伝達比を実現することで、操舵輪の転舵角１度当たりのステアリング操舵角の大きさを表すオーバーオールギア比を任意に設定している。

ここで、伝達比制御コントローラ６０による可変伝達比機構の制御について説明する。伝達比制御コントローラ６０は、車速、ハンドル操舵角及びハンドル角速度等に基づいて上記のオーバーオールギア比を変更している。
伝達比制御コントローラは６０は、図８に示すごとく、フローチャートに沿って動作するように構成されている。すなわち、ステップＳ１０１において、制御に利用する各センサについての異常（フェール）の有無を検知する処理を実施する。そして、ステップＳ１０２において、いずれかのセンサについてフェールが検知されたか否かを判断する。

そして、全てのセンサが正常と判断した場合には、ステップＳ１０３に移行して、通常の制御モードにより可変伝達比機構７を制御する。すなわち、このステップでは、図９の実線ａに示すごとく、走行状況に応じてオーバーオールギア比が適切に設定されるように可変伝達比機構７を制御する。なお、同図では、理解の容易のため、制御入力変数の一つである車速とオーバーオールギア比との関係をピックアップして例示してある。ここでは、横軸に車速を規定し、縦軸にオーバーオールギア比を規定してある。本例では、低い車速領域では、オーバーオールギア比を小さく（回転伝達比（Ｖ２／Ｖ１）＞１）してステアリングをクィックにし、高い車速領域では、オーバーオールギア比を大きく（回転伝達比（Ｖ２／Ｖ１）＜１）してステアリングをスローにするように可変伝達比機構７を制御している。

一方、ステップＳ１０２において、いずれかのセンサにフェールが検知された場合には、ステップＳ１０４に移行し、伝達比制御コントローラ６０が、ロック機構７５に向けてロック挿入信号を送信する。これにより、ステップＳ１０５では、ロック機構７５が、第１のステアリングシャフト３２１と第２のステアリングシャフト３２２との相対回転を規制し、可変伝達比機構７による回転伝達比Ｖ２／Ｖ１を１に固定する。その結果、図９の破線ｂに示すごとく、オーバーオールギア比が、車速に関わらず一定値（以下、基準オーバーオールギア比と記載。）に設定される。

ここで、図９に示すごとく、本例のギア比可変パワーステアリング装置１では、車速が低速領域にあるときには、オーバーオールギア比を基準オーバーオールギア比よりも小さく（クイック側）設定している。さらに、低速になるほどオーバーオールギア比を小さくしている。一方、車速が高速領域にあるときには、オーバーオールギア比を基準オーバーオールギア比よりも大きく（スロー側）設定している。そして、高速になるほどオーバーオールギア比を大きくしている。そして、本例では、オーバーオールギア比と基準オーバーオールギア比とを一致する車速を、上記低速領域から上記高速領域に移行する遷移車速と定義した。すなわち、本例の伝達比可変機構７は、遷移車速において回転伝達比Ｖ２／Ｖ１が１となり、遷移車速を境にして回転伝達比Ｖ２／Ｖ１が１超（低速領域）から１未満（高速領域）に移行するように制御される。

次に、バルブ制御コントローラ５０について説明する。バルブ制御コントローラ５０は、ＣＡＮ網５００から受信した車速及びハンドル操舵角を取り込み、これらを基にして流量制御弁４０を制御するように構成してある。また、バルブ制御コントローラ５０は、ＣＡＮ網５００を介して、伝達比制御コントローラ６０がロック機構７５（図６）に向けて送信する制御信号を受信可能に構成してある。なお、本例では、流量制御弁４０の弁開度を連続的に制御するよう、周期パルス状の電圧をソレノイド４１９に印加するデューティー制御を実施した。

バルブ制御コントローラ５０は、図７に示すごとく、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＣＡＮインタフェースを内蔵した１チップマイコン５１と、上記流量制御弁４０をデューティー駆動する駆動回路５２とを有する。このバルブ制御コントローラ５０は、上記のごとく、流量制御弁４０を制御するための流量制御値を配列した流量制御マップを格納したメモリ機能部５１１と、ロック機構７５の動作状態を検知する検知機能部５１２とを有してなる。

マイコン５１は、ロック機構７５の制御信号（後述するロック挿入信号。）に基づいて、ロック機構７５により各ステアリングシャフト３２１、３２２間の相対回転が規制されているか否かの判断、すなわち上記の検知機能を実現するように構成されている。
なお、上記制御信号としては、例えば、上記ロック機構のソレノイドに通電する通電電流を利用し、この通電電流を直接的に監視するようにしても良い。さらに、上記伝達比制御コントローラ６０のフェール信号や、ロック機構７５或いは可変伝達比機構７のフェール信号等を、ロック機構７５の動作状態を検知するための基準信号として利用することもできる。

さらに、ＲＯＭからなる上記メモリ機能部５１１には、流量制御弁４０の制御に用いる流量制御マップとして２種類の流量制御マップを格納してある。一方の流量制御マップは、ロック機構７５によって各ステアリングシャフト３２１、３２２の相対回転が許容されている場合に、流量制御弁４０を制御するためのメイン流量制御マップ（図１１（Ａ）参照。）である。他方の流量制御マップは、ロック機構７５によって各ステアリングシャフト３２１、３２２の相対回転が規制されている場合に、流量制御弁４０を制御するためのサブ流量制御マップ（図１１（Ｂ）参照。）である。

なお、本例では、車速値やハンドル操舵角等の各値を制御入力変数として流量制御弁４０を制御している。それ故、本例の上記メイン流量制御マップは、車速値及びハンドル操舵角に基づく多次元マップとして構成してある。これに代えて、各制御入力変数ごとにメイン流量制御マップを用意し、これら各メイン流量制御マップに配列された流量制御値を加算して、最終的な流量制御値を得ることもできる。さらに、各流量制御マップとしては、車速値やハンドル操舵角等を変数として流量制御値を演算する計算式を代替的に適用することもできる。

ここで、バルブ制御コントローラ５０の制御について説明する。バルブ制御コントローラ５０は、図１０に示すごとく、フローチャートに沿って流量制御弁４０を制御し、油圧ポンプ１０の吐出流量を調節する。
なお、ギア比可変パワーステアリング装置１では、オーバーオールギア比と目標吐出流量とは、次のような関係を有している。すなわち、オーバーオールギア比が小さくなるほどステアリングがクィックとなり、パワーシリンダ２０（図２）のピストン２００の変位量が拡大する。それ故、十分な操舵アシスト力を得るためには、圧力ポンプ１０の吐出流量を増量する必要を生じる。逆に、オーバーオールギア比が大きくなると、パワーシリンダ２０（図２）のピストン２００の変位量が縮小する。それ故、過大な操舵アシスト力が発生するおそれを抑制するためには、圧力ポンプ１０の吐出流量を抑制する必要がある。

ステップＳ２０１のごとく油圧ポンプ１０の吐出流量を制御するに当たって、ステップＳ２０２では、伝達比制御コントローラ６０から上記ロック挿入信号（図８におけるステップＳ１０４。）を受信したか否かを判断する。このロック挿入信号が未受信であるときにはステップＳ２０４に移行してメイン流量制御マップを用いた流量制御弁４０の制御を実施する。ここでは、図１１（Ａ）に示すごとく、油圧ポンプ１０の目標吐出流量が得られるように流量制御弁４０の弁開度を制御する。なお、メイン流量制御マップでは、同図に示すごとく、低速領域においてオーバーオールギア比が小さく制御（図９の実線ａ）されることに対応して、目標吐出流量を高く設定している。そして、車速が高くなりオーバーオールギア比が大きくなるに伴って目標吐出流量を低下させるようにしてある。

一方、ロック挿入信号が受信されたときにはステップＳ２０３に移行して、図１１（Ｂ）に示すごとく、サブ流量制御マップを用いた流量制御弁４０の制御を実施する。ここでは、図１１（Ｃ）に示すごとく、上記遷移速度を境として、サブ流量制御マップによる目標吐出流量（破線ｄ）とメイン流量制御マップによる目標吐出流量（実線ｃ）との大小関係を反転させてある。
すなわち、遷移速度よりも低い車速領域では、基準オーバーオールギア比（図９の破線ｂ）が、可変伝達比機構７が制御するオーバーオールギア比（図９の実線ａ）がよりも大きいことに対応して、メイン流量制御マップの目標吐出流量と比較してサブ流量制御マップの目標吐出流量を低く設定する。これにより、操舵アシスト力が過大となるのを未然に防止している。また、遷移速度よりも高い車速領域では、基準オーバーオールギア比（図９の破線ｂ）が、可変伝達比機構７が制御するオーバーオールギア比（図９の実線ａ）がよりも小さいことに対応して、メイン流量制御マップの目標吐出流量と比較してサブ流量制御マップの目標吐出流量を高く設定する。これにより、操舵アシスト力が不足して、ハンドル操作力が過大となるおそれを未然に回避している。

以上のように、本例のギア比可変パワーステアリング装置１では、ロック機構７５により各ステアリングシャフト３２１、３２２の相対回転が規制されているか否かによって、油圧ポンプ１０の吐出流量を調整する流量制御弁４０を制御する流量制御マップを切り替えている。そのため、可変伝達比機構７が直結状態にされてオーバーオールギア比が基準オーバーオールギア比に固定された場合には、油圧ポンプ１０の吐出流量を調整することで操舵アシスト力を適正な大きさに維持できる。すなわち、本例の油圧式のギア比可変パワーステアリング装置１は、可変伝達比機構７に対するフェールセーフ機能を有する動作信頼性に優れたものである。

なお、図１２に示すごとく、油圧式のギア比可変パワーステアリング装置１の油圧回路中に、パワーシリンダ２００の各圧力室２３１、２３２からリザーバタンク４１３に至る流路の絞り開度を調整するサブ流量制御弁２１を配置することもできる。このサブ流量制御弁２１は、圧力室２３１、２３２側に連通する連通路２３５と、リザーバタンク４１３側に連通する連通路２３６との開度を制御するように構成される。そして、このサブ流量制御弁２１によれば、油圧ポンプ１０から圧力室２３１（２３２）に向けて供給される作動流体の一部を、リザーバタンク４１３に逃がすことでパワーシリンダ２０に供給されて操舵アシスト力を発生する作動流体の流量割合を制御し、圧力室２３１（２３２）の圧力を調整し得る。ここで、サブ流量制御弁２１を制御するに当たって、流量制御弁４０に適用する制御と同様に、伝達比可変機構７がオーバーオールギア比を制御しているか否かによって、流量制御マップを切り替えることも良い。

実施例１における、油圧式のギア比可変パワーステアリング装置を示すシステム図。実施例１における、ギア比可変パワーステアリング装置の油圧系統を示す油圧回路図。実施例１における、流量制御弁の断面構造を示す断面図。実施例１における、可変伝達比機構の断面構造を示す断面図。実施例１における、波動歯車減速機の断面構造を示す断面図（図４におけるＡ−Ａ線矢視断面図。）実施例１における、可変伝達比機構に内蔵されたロック機構の構造を示す正面図（図４におけるＢ−Ｂ線矢視図。）実施例１における、ギア比可変パワーステアリング装置の制御系統を示すシステムブロック図。実施例１における、伝達比制御コントローラの制御フローを説明するフローチャート図。実施例１における、ギア比可変パワーステアリング装置における車速とオーバーオールギア比との関係を示すグラフ。実施例１における、バルブ制御コントローラの制御フローを説明するフローチャート図。実施例１における、車速に対する油圧ポンプの目標吐出流量を示すグラフ。実施例１における、その他の油圧系統を示す油圧回路図。

符号の説明

１ギア比可変パワーステアリング装置。
１０油圧ポンプ
２０パワーシリンダ
３０サーボバルブ
３１操舵ハンドル
４０流量制御弁
５０バルブ制御コントローラ
５１１メモリ機能部
５１２検知機能部
６０伝達比制御コントローラ
７可変伝達比機構
７５ロック機構
７９波動歯車減速機

Claims

操舵ハンドルに連結された第１のステアリングシャフトの回転角Ｖ１とピニオンシャフトに連結された第２のステアリングシャフトの回転角Ｖ２との間の回転伝達比Ｖ２／Ｖ１を可変にする可変伝達比機構と、該可変伝達比機構を制御する伝達比制御コントローラと、作動流体を循環させる油圧ポンプの吐出流量を制御する流量制御弁と、該流量制御弁を制御するバルブ制御コントローラとを有する油圧式のギア比可変パワーステアリング装置において、
上記可変伝達比機構は、上記第１のステアリングシャフトと上記第２にステアリングシャフトとの相対回転を規制するためのロック機構を有しており、
上記バルブ制御コントローラは、上記流量制御弁を制御するための流量制御値を配列した流量制御マップを格納するメモリ機能と、上記ロック機構の動作状態を検知する検知機能とを有してなり、
かつ、上記ロック機構により上記相対回転が許容されているときにメイン流量制御マップを用いて上記流量制御弁を制御すると共に、上記ロック機構により上記相対回転が規制されているときにサブ流量制御マップを用いて上記流量制御弁を制御するように構成してあることを特徴とする油圧式のギア比可変パワーステアリング装置。
請求項１において、上記検知機能は、上記第１のステアリングシャフトと上記第２のステアリングシャフトとの相対回転を規制する上記ロック機構の動作状態と関連づけされた基準信号を取り込み、該基準信号に基づいて上記ロック機構が上記相対回転を規制しているか許容しているかの動作状態を検知するように構成してあることを特徴とする油圧式のギア比可変パワーステアリング装置。
請求項２において、上記基準信号は、上記ロック機構を制御するための制御信号であることを特徴とする油圧式のギア比可変パワーステアリング装置。
請求項１〜３のいずれか１項において、上記伝達比制御コントローラは、走行状況に応じて、上記可変伝達比機構の回転伝達比Ｖ２／Ｖ１の伝達比制御目標値を、１を含む所定の範囲内で変更するように構成してあり、
上記伝達比制御コントローラが１未満の上記伝達比制御目標値を設定する制御領域において上記サブ流量制御マップに配列された各流量制御値は、上記メイン流量制御マップにおける各流量制御値と比較して上記油圧ポンプの吐出流量を増量させるものであり、
かつ、上記伝達比制御コントローラが１より大きい上記伝達比制御目標値を設定する制御領域において上記サブ流量制御マップに配列された各流量制御値は、上記メイン流量制御マップにおける各流量制御値と比較して上記油圧ポンプの吐出流量を抑制するものであることを特徴とする油圧式のギア比可変パワーステアリング装置。
請求項１〜４のいずれか１項において、上記伝達比制御コントローラと、上記流量制御コントローラとは、一体的に構成されていることを特徴とする油圧式のギア比可変パワーステアリング装置。