JPS62149558A - 動力舵取装置の操舵力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、自動車の走行状態に応じて動力舵取装置の操
舵力を制御する操舵力制御装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、自動車の操舵力制御は、車の走行速度を車速セン
サにて検出し、この検出結果に基づき、例えば低速域で
は操舵力が軽く、また高速域では操舵力が重（なるよう
に動力舵取装置のアシスト力を制御している。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、車の走行状態は上記車速以外に例えば、
山道かあるいは市街地かといった道路状況によって変化
したり、また運転者の気分あるいは性格によって活発あ
るいはせっかちな運転をしたりあるいは緩やかな運転を
する場合があり、このような種々の走行状態の変化を上
記従来の車速センサでは検出することができず、各種走
行状態本発明は、かかる従来の問題点を解決するために
なされたもので、操舵角を検出する操舵角検出手段と、
この操舵角検出手段の信号から道路状況に応じた第１走
行指数を演算する第１演算手段と、車速もしくは車速に
関連した走行情報を検出する走行情報検出手段と、この
走行情報検出手段の信号から運転者の運転状況に応じた
第２走行指数を／ｌｉ算する第２演算手段と、前記第１
、第２演算手段から得られる第１、第２走行指数に応じ
て制御電流を算出する制御電流算出手段と、この制御電
流算出手段にて算出された制御電流により操舵力を変化
させる操舵力制御手段とを設けたことを特徴とする動力
舵取装置の操舵力制御装置に関する。

く作用〉 本発明は、上記構成を備えているため、操舵角検出手段
にてハンドル操舵角信号を検出するとともにその検出信
号のばらつきによって車が山道を走行しているかあるい
は市街地を走行しているかといった道路状況を表す第１
走行指数を演算する。

同時に走行情報検出手段の信号から加減速の頻度を検出
して運転者が活発あるいはせっかちな運転をしているか
あるいは緩やかな運転をしているかといった運転者の運
転状況を表す第２走行指数を演算する。

そしてこの第１、第２走行指数から制御電流を算出し、
その制御電流を操舵力制御手段に印加することで上記道
路状況ならびに運転状況に応じた操舵力に制御される。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、動力舵取装置１０は、ハンドル軸１８
ａを介して操舵ハンドル１８と連結されたサーボバルブ
１工と、図略のリンク機構を介して走行車輪に連結され
たパワーシリンダ１２よりなり、公知の如く、操舵ハン
ドル１８に手動操舵トルクを加えれば、パワーシリンダ
１２により増大された操舵トルクが走行車輪に伝達され
るよう構成されている。動力舵取装置工０には駆動ベル
ト１７を介して自動車エンジンと接続されたポンプ１５
により圧力流体が供給される。

電磁弁２０はサーボバルブ１１を介してポンプ１５より
圧力流体が選択的に供給されるパワーシリンダ１２の画
室間をバイパスしてパワーシリンダ１２によるアシスト
力を制御するもので、第２図に示す如く、バルブ本体２
１の内孔２２内に摺動可能に嵌挿されたスプール２３と
、ソレノイド２４を備えている。スプール２３は、通常
スプリング２５により下降端に保持され、パワーシリン
ダニ２の両室に通ずる通路２６．２７の連通を遮断して
いる。しかして、ソレノイド２４に通電されると、その
電流値に応じてスプール２３は吸引され、スプリング２
５に抗して上方向に変位して、通路２６．２７はバイパ
ス用スリット２８を介して連通される。これによって動
力舵取装置１ｏのアシスト力（操舵力）が変化されるよ
うになっている。

第１図において５０は電子制御装置である。この電子制
御装置５０はマイクロプロセッサ５１と、書込み可能メ
モリ　（以下単にＲＡＭという）５２と、読出し専用メ
モリ　（以下単にＲＯＭという）５３を主要構成要素と
し、このマイクロプロセッサ５１には・インクフェイス
６０ならびにソレノイド駆動回路６１が接続され、前記
電磁弁２ｏのソレノイド２４に印加される電流を制御す
るようになっている。またマイクロプロセッサ５１には
インクフェイス４７及び位相判定回路４５を介して操舵
角センサ４０が接続されている。操舵角センサ４０はハ
ンドル軸１８ａ上に固定された回転板４１と、２つのフ
ォトインクラブタ４２．４３よりなり、かかるフォトイ
ンクラブタ４２，４３がらの信号によりハンドル操舵角
θを検出するようになっている。さらにマイクロプロセ
ッサ５１にはインクフェイス４７を介して車速センサ４
６が接続されている。この車速センサ４６は、トランス
ミッションの出力軸に連結された回転針から構成され、
この車速センサ４６から発生されるパルス信号の周波数
により車速を検出するようになっている。

ここにおいて車の走行状態について考察するとその走行
状態の変化要因の１つは車が山道を走行しているかある
いは市街地を走行しているかといった道路状況によるも
の、また運転者が乱暴運転したり、緩やかな運転をする
等運転状況によるものがある。

第３図および第４図は操舵角θに対応する頻度分布を示
すもので、山道走行ではカーブは多いが直角に曲がるこ
とは少ないので第３図のような頻度分布上なり、また市
街地走行では直進走行が多（カーブは少ないが交差点で
直角に曲がることが多いので第４図のような頻度分布と
なる。従ってこの操舵角信号θの分布すなわちばらつき
を第１走行指Ｉ／！、にθとして演算することで道路状
況を検出することができる。

前記ＲＯＭ５３にはこの道路状況を示す第１走行衛数に
θを演算し、この指数にθに応じて前記電磁弁２０への
印加電流を算出する制御プログラムが記憶されている。

なお、この制御プログラムの実行により得られた第１走
行指数にθは山道走行の場合の値のほうが市街地走行の
場合の値よりも大となる。

さらに、前記ＲＯＭ５３には、２種類の制御パターンＭ
Ａ、ＭＢが特性マツプとして記憶されている。この制御
パターンは第５図に示すように、市街地走行用の制御パ
ターンＭＡと山道走行用の制御パターンＭｔｓからなっ
ており、制御パターンＭＡにはハンドル操舵角θに対す
るソレノイド２４に印加すべき電流値Ｉθの変化特性が
プログラムされ、同様に制御パターンＭＢにもハンドル
操舵角θに対するソレノイド２４に印加すべき電流値Ｉ
θの変化特性がプログラムされている。これらの電流値
の変化特性は、基本的には操舵角θが増大するにつれて
大となるように設定されているが、異なる点は山道走行
用の制御パターンＭ８のほうが市街地走行用の制御パタ
ーンＭＡよりも、操舵角θが○のとき（操舵の中立時）
の電流値が高く、かつ操舵角θの変化に対する電流値の
変化割合が太き（なっている点である。

これにより制御パターンＭＡによる市街地走行において
は、操舵角θが増大しても手動操舵トルクの変化を比較
的小さくでき、ハンドルを大きく切ることが多い市街地
走行に適した特性となるのに対し、制御パターンＭ８に
よる山道走行においては、ハンドルを切り過ぎないよう
に手動操舵トルクが全体的に重めとなり、しかも操舵角
θの増大につれて手動操舵トルクが漸次大きくなる特性
となる。

また前記したように車の走行状態は運転者の運転状況に
よっても大さく変化する。第６図はその運転者による運
転状態の差異を示すもので、第６図（ＡＩ）は比較的緩
やかな運転を行ったときの走行状態でその加減速の頻度
は少な（、また第６図（Ｂ１）は活発な運転を行ったと
きの走行状態で頻繁に加減速か繰り返される。従って時
間に対する加減速の頻度を累猜して第２走行指数Ｋｖと
して演算することで運転者の運転状態を検出することが
できる。このため前記ＲＯＭ　５’３には、前記車速Ｖ
より運転状況を表す第２走行指数Ｋｖを演算し、この指
数Ｋｖに応じて前記電磁弁２０への印加電流■ｖを演算
する制御プログラムが記憶されている。

この制御プログラムでは、前記加減速の頻度を演算する
手法として第６図（Ａ２）、（Ｂ２）に示す加速度Ωを
求め、さらに第６図（Ａ３）、（Ｂ３）に示すようにこ
の加速変心の絶対値１※１を求めることで加減速の頻度
すなわち第２走行指数Ｋｖを演算するようになっている
。

かかる演算処理において本発明では車速■ならびに加速
度Ｑを直接処理することなく、若干の修正を加え、修正
車速ｖｓならびに修正加速度Ｖ。

による処理を行っている。

ここにおいて修正速度Ｖｓを求めるのは、例えば高速道
路を走行する場合に必要以上に第２走行指数Ｋｖを増大
させないようにするためであり、また市街地で渋滞に合
った場合は、本来加減速の頻度は少なく、このような場
合に第２走行指数ＫＶが大きくならないようにするため
である。また修正加速度■ｓを求めるのは通常の運転状
態でも多少は加速度変化をしており、このような低レベ
ルの加速度※の変化に対して第２走行指数Ｋｖが応答し
ないようにするためであり、また急ブレーキ、急加速に
よる急激な加速度の変化によって第２走行指数ＫＶが異
常に急増しないようにするためであり、このような重み
付けを行うことでより最適で誤差の少ない第２走行指数
Ｋｖが得られる。

このため、前記ＲＯＭ５３に対して第７図および第８図
に示すように修正マツプを記憶させ、この修正マツプに
より上記車速※ならびに加速度９に修正を加え、正確に
第２走行指数ＫＶを演算するようになっている。

第７図は、その車速９から修正車速Ｖｓを求めるための
関数ｖｓ−ｒ　　（Ｑ）を示すもので、図からも明らか
なように修正車速ｖｓは中速状態でＶに比例して変化す
るか低速状態あるいは高速状態では変化しない特性に設
定されている。

めるための開数Ｖｓ＝ｆ（Ｖ）を示すもので、修正加速
度Ｖｓは低加速度ならびに高加速度では変化しない特性
に設定されている。

なお、上記制御プログラムの実行により得られた第２走
行指数ＫＶは活発あるいはせっかちな運転の場合の値が
、緩やかな運転をした場合の値よりも大となる。

さらに前記ＲＯＭ５３には第９図に示すような特性マツ
プが記憶されている。この図において印加電流（ｖは車
速Ωの増加に応じて次第に増加しかつ減少する特性から
なり、しかもその印加電流Ｔｖは第２走行指数Ｋｖが大
きい程電流値が大きくなるように設定されている。これ
により、第２走行指数ＫＶが大となった場合には印加電
流ｒｖが大となって手動保舵トルクが大となり、その結
果活発運転に適した特性となり、また第２走行指数Ｋｖ
が小となった場合には印加電流Ｉｖが小さくなって手動
操舵トルクを小となり、緩やかな運転に適した特性とな
る。

次に上記走行状態を判定するための動作を説明する。

マイクロプロセッサ５１の行う処理は、第１０図に示す
ように道路状況を表す第１走行指数にθの計算処理ｉ、
この第１走行指数にθに応じた印加電流■θの計算処理
１１、運転状況を表す第２走行指数Ｋｖの計算処理ｉｉ
ｉ、第２走行指数Ｋｖに応じた印加電流■θの計算処理
ｉｖ、前記印加電流Ｉθと印加電流１ｖかう総印加電流
Ｉを計算する処理■、この総印加電流Ｉを出力する処理
ｖｉに大別でき、これらの処理が順番に実行される。

ｉ）第１走行指数にθの計算 車の走行状態において、操舵角センサ４０によって検出
された時々刻々変化する操舵角信号θは、位相判定回路
４５を介してカウンタ（図示せず）に入力され、また車
速センサ４６により検出された車速信号もカウンタ（図
示せず）に入力される。

上記ステップｉはこの操舵角信号θより第１走行指数に
θを計算するステップであり、マイクロブロセ・ンサ５
１は、所定の走行距離毎に割込信号が入力されると同時
に第１１図に示すステップを実行する。このステ・ノブ
１００ではカウンタに記憶された操舵角θが読み込まれ
、続いてステップ１０１においてサンプリング回数カウ
ンタ値ｉが設定回数Ｎと比較される。走行開始直後には
サンプリング回数は少なく、ｉ＜Ｎであるのでプログラ
ムはステップ１０２に進んでサンプリング回数カランク
値ｉに１が加えられ、続くステップ１０３においてＲＡ
Ｍ５２の記憶領域のｉ番目の領域Ｍｉに操舵角θの絶対
値１θＩがセットされる。

サンプル数ｉが増加して設定回数Ｎに達すれば、プログ
ラムはステップ１０１からステップ１０４に進むように
なり、領域Ｍ２のセント値が領域Ｍ１へ、領域Ｍ３のセ
ット値が領域Ｍ２へ、・・・と順次シフトされ、最後の
領域Ｍｎに最新（ｉ番目）の操舵角θの絶対値がセット
され、かくして記憶内容が更新される。この状態におい
てはサンプリング回数カウンタ値はｉ　　（＝Ｎ）のま
まである。

ステップ１０３または１０４に続くステップ１０５では
読出しカウンタ■（にサンプリング回数カウンタ値ｉが
初期設定され、続くステップ１０６においてまずＩｔ番
目の領域の値ＭＨが２つの設定値Ｂ及びＣと比較される
。ここで設定値Ｂ及びＣは第３図および第４図に示すよ
うに中操舵角範囲Ｌ（ゆるいカーブ走行に対応）の下限
値と上限値をなすものである。ステップ１０６において
Ｂ≦ＭＨ≦Ｃでなければステップ１０８に進み、また３
５Ｍ　Ｈ≦Ｃならばステップ１０７において頻度カウン
タの値Ｄ（実行の都度０に初期設定される）に１が加え
られてステップ１０８に進み、このステップ１０８にお
いて読出しカウンタ値ＩＴよりｌ゛が減じられる。続く
ステップ１０９において読出しカウンタ値！（が数値Ｏ
と比較され、ｎが０になるまでは上記ステップ１０６〜
１０８が繰り返され、Ｈ＝　０になればプログラムは次
のステップ１１０に進む。上記ステップ１０９〜１０８
の繰り返しにより、頻度カウンタ値りは各記憶領域の値
Ｍｉのうち８５Ｍ、≦Ｃなるものの頻度数となる。

続くステップ１１０において、次式により指数にθが演
算される。

Ｋθ＝　Ｄ　／　ｉ このように市街地走行では中操舵角範囲りの頻度りの割
合いが小さいために第１走行指数にθは小さな値となり
、逆に山道走行では中操舵角範囲りの頻度りの割合いが
大きいために第１走行指数にθは大きな値となり、第１
走行指数にθの大きさによって走行状態を判定できるよ
うになる。

ｉｉ　）第１走行指数にθに応じた印加電流の計算この
ステップｉｉは第１走行指数にθに応じて印加電流■θ
を計算するステップであり、まず、ステップ２００にお
いて操舵角θが読み込まれ、次いでステップ２０１にお
いてＲＯＭ５３に記憶された２種類の制御パターンＭ　
Ａ　、　Ｍ　Ｂより前記操舵角θ（便宜上θ×とする）
に対応した印加電流ＩＡ、ｒｓが読出される。続くステ
ップ２０２において第１走行指数にθが読み込まれ、こ
の第１走行指数にθがステップ２０３で下限設定値Ｋｍ
ｉｎより小さいかどうか、またステップ２０４で上限設
定値Ｋｍａｘより大きいかどうかが判別される。指数に
θが下限設定値Ｋｍｉｎより小さい場合あるいは下限設
定値Ｋｍｉｎと等しい場合にはステップ２０５に進み、
前記印加電流■Ａがセントされ、逆に下限設定値Ｋｍａ
ｘより大きい場合あるいは上限設計値Ｋｍａｘと等しい
場合にはステップ２０６に進み、前記印加電流■Ｂがセ
ットされる。しかるに第１走行指数にθが下限設計値Ｋ
ｍｉｎと上限設定値Ｋｍａｘとの中間の場合にはステッ
プ２０７に進み次式より印加電流Ｉｃが補間演算されて
セットされる。

すなわち、印加電流Ｉｃは第５図に示すように操舵角θ
における２種類の制御パターンＭＡ、ＭＢの各制御電流
ＩＡ、１Ｂを直線で結んだ線と、求められた第１走行指
数にθ（便宜上Ｋｘとする）との交点における値ｌｘと
なる。

このように第１走行指数にθが下限設定値より小さい典
型的な市街地走行の場合には、市街地用の制御パターン
ＭＡに基づいて操舵力が制御され、第１走行指数にθが
上限設定値より大きい典型的な山道走行の場合には、山
道用の制御パターンＭＢに基づいて操舵力が制御され、
第１走行指数にθが下限設定値と上限設定値の中間の場
合には、前記制御パターンＭＡ、ＭＢの中間の特性より
第１走行指数にθの大きさに応じた値が求められる。

ｉｉｉ　）第２走行指数ＫＶの計算処理このステップｉ
ｉｉは車速■より第２走行指数Ｋｖを演算するステップ
で、マイクロプロセッサ５１は上記ステップ１１が終了
すると同時に第１３図のフローチャートに基づき処理を
実行する。

先ず、ステップ３００においてマイクロプロセッサ５１
はカウンタ（図示せず）に記憶された車速■を読み込み
、続くステップ３０１において関数’Ｊ’ｓ　＝　ｆ　
　（Ｖ−）により修正処理を行って修正車速Ｖｓを求め
る。そしてステップ３０２によりこの修正車速Ｖｓを微
分処理して加速度※を求め、再びステップ３０３におい
てこの加速度９を関数Ωｓ＝ｆ　　（※）により修正処
理を行い、（じ正加速度Ｖｓを求める。

続くステップ３０４にてサンプリングカウンタの値に１
が加えられたのち、ステップ３０５においてバンファレ
ジスタの個数りと比較され、ｎがＬに達してしなければ
ステップ３０７に進んでｎ番目のバンファレジスタＤｎ
に修正加速度※Ｓの絶対値ＩＱＳ１が記憶され、もしｎ
＝Ｌならばｎ＝０にリセットされたのちステップ３０７
に進む。

かかるステップ３００〜３０６を実行することでマイク
ロプロセッサ５１は修正加速度Ｖｓの絶対イ直１ΩｓＩ
をＬ（固のバッファレジスタＤ１〜ＤＬ゛、 に順次記憶させるとともにバッファレジスタが全部一杯
になれば最初のバンファレジスタＤ１から順次記憶内容
を更新する。

続いてステップ３０７では全バッファレジスタＤ１〜Ｄ
しの記憶内容を全部読出し、次式により第２走行を行数
Ｋｖを演算する。

算 このステップｉｖは第２走行指数ＫＶからその値に応じ
た印加電流１ｖを計算するステップであり、先ずステッ
プ４００でマイクロプロセッサ５１はカウンタ（図示せ
ず）に記憶された車速※奪読み込み、続くステップ４０
１においてすでに演算により求められた第２走行指数Ｋ
ｖを読み込む。その後ステップ４０において第９図に示
すマ・７プより上記車速※ならびに第２走行指数ＫＶに
対応した印加電流Ｉｖをサーチする。

上記１、ｉｉ　、　ｉｉｉ、１ｖのステップ実行後、再
び第１０図に示す■ステップに進み、このＶステップに
て前記印加型ｉ１θ、Ｉｖを加算し、ｖｉミステップて
この加算値を制御電流Ｉとして出力する。

第１４図は前記第１、第２走行指数にθ、ＫＶから算出
された■が電磁弁２０のソレノイド２４に印加されるこ
とでその開度が調整され、所定の操舵トルクが得られる
。従って、車が山道を走行しておれば、その道路状況が
第１走行指数にθの変化として検出されるため、重めの
操舵感が得られ、これにさらに運転者の運転状況が第２
走行１旨数Ｋｖの変化として加味されるため、同じ山道
であっても活発な運転であればさらに重めの操舵感とな
り、また緩やかな運転であればやや軽めの操舵感が得ら
れる。

上記実施例においては、道路状況を表す第１走行指数を
操舵角の頻度分布の領域の頻度の割合より求めるように
したが、指数は操舵角の全体の分散状況、平均値等から
も求めることができるものである。

また、上記実施例においては、操舵力をパワーシリンダ
のバイパス制御により制御する例について述べたが、操
舵力の制御は、その他にも反力制御、ポンプ流量制御等
各種の方式を採り得るものである。

さらに上記実施例では車の走行情報を検出する手段とし
てトランスミツシヨンの出力軸の回転計を利用している
が、この車速は車速の変化と関連して変化するものであ
ればよく、例えばイグナイタよりエンジン回転数を検出
するもの、あるいはアクセル開度、エンジンへのエア吸
気量等からも検出することができる。

さらに上記実施例では加速度の絶対値を加算値を加減速
の頻度として検出しているが、これに限定されるもので
はな（、例えば低速から高速へあるいはその反対へと大
きな加速度変化を生じる場合にも上記加算値は変化する
ため、このような運転状転についても対処することがで
きる。

〈発明の効果〉 上記詳述したように本発明は、山道、市街地といった道
路状況を第１走行指数として演算しかつ運転者の運転状
況を第２走行指数として演算し、この第１、第２走行指
数を加味して電磁弁へ印加する制御電流を制御するよう
にしたので、道路状況ならびに運転状況の両方に対して
操舵力の重さを最適に制御することができる利点を有す
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
装置の操舵力制御装置の全体を示すブロック図、第２図
はバイパス制御用の電磁弁を示す断面図、第３図は山道
走行の場合の操舵角の頻度分布を示す図、第４図は市街
地走行の場合の操舵角の頻度分布を示す図、第５図は道
路状況に応じた印加電流の制御パターンを示す図、第６
図は運転状況に応じた車速、加速度およびその絶対値の
変化を示す図、第７図は車速の修正用マツプを示す図、
第８図は加速度の修正用マツプを示す図、第９図は運転
状況に応じた印加電流の制御パターンを示す図、第１０
図ないし第１４図は制御プログラムのフローチャート、
第１５図は制御電流の変化を示す図である。 １０・・・動力舵取装置、２０・・・電磁弁、４０・・
・操舵角センサ、４６・・・重速センサ、５０・・・電
子制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 操舵角を検出する操舵角検出手段と、この操舵角検出手
   段の信号から道路状況に応じた第１走行指数を演算する
   第１演算手段と、車速もしくは車速に関連した走行情報
   を検出する走行情報検出手段と、この車速情報検出手段
   の信号から運転者の運転状況に応じた第２走行指数を演
   算する第２演算手段と、前記第１、第２演算手段から得
   られる第１、第２走行指数に応じて制御電流を算出する
   制御電流算出手段と、この制御電流算出手段にて算出さ
   れた制御電流により操舵力を変化させる操舵力制御手段
   とを設けたことを特徴とする動力舵取装置の操舵力制御
   装置。