JP3025815B2

JP3025815B2 - 車両用定速走行装置

Info

Publication number: JP3025815B2
Application number: JP1082188A
Authority: JP
Inventors: 義機久保; 宏植田; 武志山根
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 2000-03-27
Anticipated expiration: 2015-03-27
Also published as: JPH02258428A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、車両を自動的に定速走行させるための車両
用定速操作装置に関する。

（従来技術）高速道路等においてアクセル操作なしで車両を一定速
度で走行させる手段として、例えば特開昭60−255534号
公報に記載されているような車両用定速走行装置が従来
から知られている。この定速走行装置は、エンジンの出
力調整手段（例えばスロットル弁）を駆動するアクチュ
エータを設け、このアクチュエータを各種のスイッチ操
作に応じたモードで制御して車速の調整を行うものであ
って、アクチュエータとしては、モータあるいは負圧式
アクチュエータが用いられる。そして、上記スイッチと
しては、定速走行が選択するためのメインスイッチ（電
源スイッチ），通常走行中、メインスイッチがオンの状
態でスイッチオンすることにより定速走行の目標車速を
セットするセットスイッチ，定速走行中、例えば車間距
離が開きすぎた場合に、運転者が押し続けることによっ
てアクチュエータを加速モードで作動させて車速を上
げ、離した時点で新たな目標車速をセットする加速スイ
ッチ（通常は、セットスイッチがこれを兼ねる），逆に
車間距離が狭まった場合等に、運転者が押し続けること
により減速モードとして車速を下げ、離した時点の車速
を新たな目標値としてセットするコーストスイッチがあ
る。また、定速走行装置では、通常、定速走行中にブレ
ーキを踏んだり、クラッチ操作を切ったりしたときに
は、キャンセルモードとなって通常のアクセル操作の状
態に戻るよう構成され、その場合に、キャンセル後、元
の設定に戻して定速走行を行わせるためのリジュームス
イッチが設けられている。

ところで、このような従来の車両用定速走行装置にお
いては、定速走行中、加速スイッチが押され、車速が上
がって加速スイッチが離されると、その離した直後から
PID制御等による定車速制御が行われるが、この場合、
運転者は、例えば車速メータを見ていて、希望車速にな
ったところで加速スイッチを離すという操作を行うのが
普通であって、その時のスロットル開度というのは、そ
の離した時点の車速を目標値とするPID制御にとっては
通常大きすぎるものとなっている。そのため、加速スイ
ッチを離した後、スロットル弁が適正な開度まで閉じる
までに時間がかかり、その間に車速が目標値を大きく上
回ってしまう、つまり、オーバーシュートを起こしてし
まうという問題がある。とくに、アクチュエータとして
モータが用いられる場合には、加速モードにおいてスロ
ットル弁がかなり大きく開かれるし、また、PIDで戻す
ために、上記オーバーシュートが大きくなってしまう。

また、従来の装置では、コーストスイッチの操作によ
って車速を落としたときにも同様の現象が起こり、この
ときは、コーストスイッチを離したときのスロットル開
度が小さすぎることになって、アンダーシュートが発生
していた。

（発明の目的）本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、
車両用定速走行装置において、加速スイッチあるいはコ
ーストスイッチによる車速変更操作終了時のオーバーシ
ュートあるいはアンダーシュートを防止することを目的
とする。

（発明の構成）本発明は、車両用定速走行装置における車速変更操作
終了時に、スロットル開度を一旦その車速変更操作終了
時の車速に対応した適正な位置にもっていき、その適正
なスロットル開度を基準に定速走行制御を再開できるよ
うにしたものであって、その構成は第１図に示すとおり
である。すなわち、本発明に係る車両用定速走行装置
は、スロットル制御によってエンジンの出力を調整する
エンジン出力調整手段と、このエンジン出力調整手段を
駆動するアクチュエータと、エンジンにより駆動される
車両の目標車速を設定する目標車速設定手段と、設定さ
れた車速を運転者の操作により変更する車速変更操作手
段と、実際の車速を検出する車速検出手段と、検出され
た車速と前記目標車速との偏差に基づいてアクチュエー
タを制御し車両を定速走行状態に維持する定速走行制御
手段とを備えた車両用定速走行装置において、車速変更
操作手段による車速変更操作終了を検出する車速変更操
作終了検出手段と、車速変更操作終了時に、スロットル
位置をそのまま速やかにその車速変更操作終了時の車速
に対応するスロットル位置に戻すようアクチュエータを
制御するスロットル位置制御手段と、このスロットル位
置制御手段によるスロットル位置制御の終了を待って定
速走行制御装置による車速制御を再開する定速走行制御
再開手段を設けたものである。

（作用）定速走行中、運転者が車速変更操作手段を操作する
と、車速が変更され、また、車速変更操作が終了したと
き、スロットル位置をそのまま速やかにその終了時の車
速に対応するスロットル位置に戻すようアクチュエータ
が制御されて、エンジン出力調整手段の制御位置すなわ
ちスロットル位置が車速に対応した適正な位置まで戻さ
れる。そして、そのスロットル位置を基準として、実際
の車速と目標車速との偏差に基づく定速走行制御が再開
され、アクチュエータの制御によってエンジン出力調整
手段が駆動され、新たな目標車速への車速制御が行われ
る。

車速変更操作終了時、エンジン出力調整手段はその時
の車速に対する適正なスロットル開度をかなり越えて高
開度となったり（加速時）、また、逆に低開度となった
り（減速時）、という現象があり、そのままでは車速の
オーバーシュートあるいはアンダーシュートが大きくな
る。しかし、本発明によれば、車速変更操作終了時に、
エンジン出力調整手段がその時点の車速に対応した適正
なスロットル位置に戻され、そのスロットル位置を基準
として定速走行制御手段によるアクチュエータ制御が再
開されるので、オーバーシュートあるいはアンダーシュ
ートは小さく抑えられる。

（実施例）以下、実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は、本発明の一実施例に係る車両構造の概略図
である。この図に示すように、車両１前部のエンジンル
ーム内にエンジン２が搭載され、これに変速機３が一体
に連結されている。また、車室側にはアクセルペダル4,
シフトレバー５等が配設されている。そして、エンジン
ルーム内には、エンジン２のスロットル弁６をアクセス
ワイヤ７を介して開閉駆動するアクチュエータ８と、こ
れを制御する制御ユニット９が配設され、スピードメー
タ10内には車速センサ10a（図示せず）が、また、イン
スツルメントパネル11前面には、運転者の操作によって
上記制御ユニット９に定速走行のための各種モードの指
令信号を出力する操作スイッチ12およびインジケータラ
ンプ13が配設されている。

操作スイッチ12は、上方へ操作することによりキャン
セル後に定速走行へ復帰させるためのリジュームスイッ
チとして機能し、また、下方へ操作することにより定速
走行中に減速させるためのコーストスイッチとして機能
するレバー14と、このレバー14に付設されたメインスイ
ッチ（電源スイッチ）15と、やはりレバー14に付設され
定速走行の速度をセットすセットスイッチ16とで構成さ
れている。

そして、これらアクチュエータ8,制御ユニット9,車速
センサ10a,操作スイッチ12等が車両用定速走行装置17を
構成している。

アクチュエータ８は、第３図に示すように、モータ18
と、遊星歯車を有する電磁クラッチ19とで構成されてい
る。モータ18は前記制御ユニット９によって制御され、
電源の極性を変えて正・逆転する。電磁クラッチ19は、
電源オンで固定されオフでフリー状態となるインターナ
ルギヤ20と、ドライブシャフト21に遊嵌されたサンギヤ
22と、ドライブシャフト21の一端に固定されたピニオン
キャリア23に回転自在に支持されて上記インターナルギ
ヤ20およびサンギヤ22と噛み合う一対のピニオンギヤ2
4,24と、サンギヤ22と一体連結されたウオームホイール
25と、このウオームホイール25と噛み合ってモータ18の
回転力を伝えるウオームギヤ26とで成されている。そし
て、ドライブシャフト21の他端にはアクセルワイヤ７を
固定するレバー27が取り付けられている。また、加速・
減速の連続モードによるモータ18の焼損を避けるため、
全開・全閉時にモータ電源をカットする２個のリミット
スイッチ28,28が配設されている。

モータ18が回転すると、ウオームギヤ26を介してウオ
ームホイール25が回転し、サンギヤ22が回転する。そし
て、このとき電気クラッチ19がオンでインターナルギヤ
20が固定された状態にあれば、ピニオンギヤ24,24を介
してピニオンキャリア23が回転し、ドライブシャフト21
に回転力が伝達されてアクセルワイヤ７が作動される。
また、電磁クラッチ19がオフであれば、インターナルギ
ヤ20が空転し、したがって、モータ18の回転力はドライ
ブシャフト21に伝達されない。

次に、この定速走行装置の基本的な作動を第４図に示
す制御回路に基づいて説明する。

まず、通常のアクセル操作で走行中、メインスイッチ
15をオンにし、所定の車速領域（例えば40〜100km/h）
においてセットスイッチ16をオンにすると、制御ユニッ
ト９内の車速記憶設定回路31にその時の車速が記憶され
る。同時にスイッチングモード回路32は通常加速モード
となり、Tr₁,Tr₃の両トランジスタがオンとなって、Ry₁
で示すリレーが電源側にオンする。このとき、Tr₃がオ
ンであることによって、電磁クラッチ19のソレノイド29
に通電され、電磁クラッチ19がオンとなる。そして、Ry
₁が電源側にオンであることによって、モータ18が正転
方向つまりアクセルワイヤ７を引っ張る方向に回転し、
それによってスロットル弁６が開方向に駆動される。そ
して、車速が上記記憶設定された目標車速に達すると、
スイッチングモード回路32がホールドモードに切り換え
られ、Tr₁がオフとなり（Tr₃はオンのまま）、Ry₁はオ
フとなってモータ18が停止する。そして、この状態で電
磁クラッチ19のウオームギヤ26とウオームホイール25の
噛み合い力によりアクセルワイヤ７が保持され、定速状
態が保たれる。

定速走行中、制御ユニット９は、道路状況等による車
速変化を補正するため、車速センサによって検出された
実際の車速と記憶設定された目標車速との比較演算を常
に行っている。そして、車速が目標値より低いときは、
スイッチングモード回路32を通常加速モードとし、モー
タを正転方向に作動させてアクセルワイヤ７を引っ張
り、また、車速が高いときは、減速モードとし、モータ
18を逆転させてアクセルワイヤ７を戻すようにし、これ
らの動作の繰り返しによって定速走行を維持する。

また、ある任意の車速で定速走行中に設定車速を高く
したい場合、セットスイッチ16を押し続けると制御ユニ
ット９内のスイッチングモード回路32が通常加速モード
となり、アクセルワイヤ７が引っ張られて車速が上が
る。そして、セットスイッチ16を離した時点で、その時
の車速が記憶設定回路31に記憶され、それ以降はこの新
たな設定車速を目標値とした定速走行制御が行われる。

逆に、設定車速を低くしたい場合は、コーストスイッ
チ14bをオンし続ける。この間、スイッチングモード回
路32は減速モードとなって、Tr₂で示すトランジスタが
オンとなり、また、Ry₂で示すリレーもオンとなって、
モータ18が逆転方向つまりアクセルワイヤ７を戻す方向
に作動し、車速が下がる。そして、コーストスイッチ14
bをオフにした時点で、その時の車速が記憶され、この
設定車速によって以降の定速走行制御が行われる。

また、定速走行中にブレーキを踏むか、クラッチを切
るかのいずれかの操作を行ったことが、ストップスイッ
チ33,クラッチスイッチ34の信号によって検出されたと
き等、定速制御を解除すべき状態が検出されたときは、
スイッチングモード回路32はキャンセルモードとなり、
アクチュエータ８内の電磁クラッチ19がオフとなってア
クセルワイヤ７は完全に通常のアクセル操作の状態とな
る。ただし、記憶設定回路31にはキャンセル前の車速が
記憶されたままとなる。その後、アクセル４の操作によ
って車速を約40km/h以上に保ち、リジュームスイッチ14
aをオンすると、再びキャンセル前の設定車速による定
速走行制御の状態に戻る。

第５図は、上記基本制御回路を含むこの実施例の車両
定速走行装置17の回路構成を機能ブロック図によって示
すものである。この図で、定速走行制御部は、第４図の
上記スイッチングモード回路32,トランジスタTr₁,Tr₂お
よびリレーRy₁,Ry₂の各機能を含み、さらに、車速変更
のためのセットスイッチ16の操作開始時あるいはコース
トスイッチ14bの操作開始時にスロットル開度を所定量
増減し（セットスイッチ16をオンしたときはスロットル
開度を増やし、コーストスイッチ14bをオンしたときは
スロットル開度を減らす）、その後、さらに一定値ずつ
スロットル開度を増減し、走査が終了した時点では、逆
に所定量だけスロットル開度を戻すようなスロットル位
置制御を行う。

第６図は、定速走行時にセットスイッチ16を操作した
ときの上記スロットル位置制御を示すタイムチャートで
ある。同図ので加速スイッチ（セットスイッチ16）が
オンになると、まず、加速感を高めるためにスロットル
開度が所定量（H₁）増大され、その後、さらに一定値ず
つ開度が大きくされる。そして、でアクセススイッチ
がオフになると、その時の車速に対応するスロットル開
度を第７図のマップから読み取り、そのスロットル開度
になるよう、見込み制御によってスロットル開度が所定
量H₂だけ小さくされる。その後は、通常のPID制御によ
る定速走行制御が行われる。

第８図は、加速スイッチによる車速変更時のスロット
ル開度および車速の変化特性を示すデータであって、同
図（ａ）は従来装置の制御特性を示す。一方、（ｂ）
は、この実施例の装置の制御特性を示す。従来の装置に
おいては、加速領域が終わり定速走行の車速制御領域に
入った時、スロットル開度はPIDによりモータによって
閉じ側に駆動され、その閉弁速度が遅いため、過大なス
ロットル開度が続いてＤで示すような大きなオーバーシ
ュートが発生する。それに対し、上記実施例の場合は、
加速領域が終わると、まず、スロットル位置制御によっ
てスロットル開度を速やかに適正開度まで落とされ、そ
の際、車速のオーバーシュートは、図示するように極め
て小さくなる。

第９図はこの実施例の上記制御を実行するフローチャ
ートである。

スタートすると、まず、加速スイッチがオンであるか
どうかを見る。そして、オンでなければ、定常の定速走
行制御に行く。

また、加速スイッチがオンであれば、つぎに、第６図
における所定値H₁を演算し、現在のスロットル開度θ_０
に上記H₁に対応する開度θH₁を加えたスロットル開度θ
を設定して、その設定開度θにスロットル位置を制御す
る。

そしてつぎに、加速スイッチが依然としてオンである
かどうかを見て、オンであれば、一定量Ｋずつスロット
ル開度θを大きくする。

また、加速スイッチがオンでなくなれば、まず、第６
図の所定値H₂を演算し、つぎに、現在のスロットル開度
θ_０から上記H₂に対応する開度θH₂を引いたスロットル
開度θを設定して、その設定開度θにスロットル位置を
制御する。そして、定常走行制御に移る。また、キャン
セル信号を判定し、キャンセルスイッチオンということ
であればキャンセルモードの制御に行く。

つぎに、第10図〜第12図によって本発明の第２の実施
例を説明する。

この実施例の車両用定速走行装置は、加速スイッチ
（セットスイッチ16）を操作したとき、定ｇ加速を行
う、つまり、車速変化（加速度）をフィードバックして
所定加速度で車両を加速するような制御を行うものであ
る。すなわち、加速スイッチがオンになったとき所定量
h₁だけスロットル開度が大きくされ、その後は、加速度
が一定行Ｋに達するまでは、第11図に示す時間の関数ｆ
（ｔ）で徐々に小さくなる所定値θ_ｋだけスロットル開
度θを大きくしていく。

そして、このように定ｇ加速を行うものにおいて、加
速スイッチがオフになった時には、定速走行制御に移る
前にその時点の車速に対応するスロットル開度を予想し
て所定量h₂だけやはりスロットル開度を落とすが、この
実施例の場合は、定ｇ加速であるので、h₂＝h₁とするこ
とで、適正なスロットル開度が得られる。

なお、この実施例のその他の構成および機能は先の実
施例と同様である。

第12図は、上記第２の実施例の制御を実行するフロー
チャートである。

スタートし、まず、加速スイッチがオンであるかどう
かを見る。そして、オンでなければ、定常の定速走行制
御に行く。

また、加速スイッチがオンであれば、つぎに、第10図
の所定値h₁を演算し、このh₁に対応する開度θh₁を現在
のスロットル開度θに加えたスロットル開度θを設定し
て、その設定開度θにスロットル位置を制御する。

つぎに、加速スイッチが依然としてオンであるかどう
かを見て、オンであれば、車速Ｖを入力し、加速度αを
演算する。

そして、α＝Ｋ（一定値）であるかどうかを見て、イ
エスであれば、加速スイッチが依然オンであるかどうか
を判定するステップに戻り、ノーであれば、第11図に示
す所定値θ_ｋを加えた新たなスロットル開度θを設定し
て、その開度θにスロットル位置を制御する。

また、加速スイッチがオンでなくなったということで
あれば、その時点のスロットル開度θを上記θH₁分だけ
小さくしたスロットル開度θを設定し、その開度θにス
ロットル位置を制御する。そして、定常走行制御に移
る。

そして、その後は、キャンセル信号の判定を行い、キ
ャンセルスイッチオンであればキャンセル制御を行う。

（発明の効果）本発明は以上のように構成されているので、車両用定
速走行装置において、加速スイッチがオフになったとき
には速やかにスロットル開度を適正開度まで落として車
速のオーバーシュートを抑えることができ、また、コー
ストスイッチがオフになったときには速やかにスロット
ル開度を適正開度まで上げてアンダーシュートを抑える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、第２図は本発明の第１の
実施例に係る車両構造の概略図、第３図は同実施例にお
けるアクチュエータの部分破砕斜視図、第４図は同実施
例の基本制御回路図、第５図は同実施例の制御回路を示
す機能ブロック図、第６図は同実施例の制御を示すタイ
ムチャート、第７図は同実施例の制御に用いられるマッ
プ、第８図は同実施例によって得られる制御特性を従来
装置の場合と対比して示す特性図、第９図は同実施例の
制御を実行するフローチャート、第10図および第11図は
本発明の第２の実施例の制御を示すタイムチャート、第
12図は同実施例の制御を実行するフローチャートであ
る。 1:車両、2:エンジン、6:スロットル弁、8:アクチュエー
タ、9:制御ユニット、10a:車速センサ、14b:コーストス
イッチ、16:セットスイッチ、17:車両用定速走行装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山根武志広島県安芸郡府中町新地３番１号ナルデック株式会社内 (56)参考文献特開昭62−218240（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−218237（ＪＰ，Ａ) 特開平２−68231（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−258826（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 31/00 F02D 29/02 301

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】スロットル制御によってエンジンの出力を
調整するエンジン出力調整手段と、該エンジン出力調整
手段を駆動するアクチュエータと、当該エンジンにより
駆動される車両の目標車速を設定する目標車速設定手段
と、設定された車速を運転者の操作により変更する車速
変更操作手段と、実際の車速を検出する車速検出手段
と、検出された車速と前記目標車速との偏差に基づいて
前記アクチュエータを制御し車両を定速走行状態に維持
する定速走行制御手段とを備えた車両用定速走行装置に
おいて、前記車速変更操作手段による車速変更操作終了
を検出する車速変更操作終了検出手段と、車速変更操作
終了時に、スロットル位置をそのまま速やかにその車速
変更操作終了時の車速に対応するスロットル位置に戻す
よう前記アクチュエータを制御するスロットル位置制御
手段と、該スロットル位置制御手段によるスロットル位
置制御の終了を待って前記定速走行制御装置による車速
制御を再開する定速走行制御再開手段を設けたことを特
徴とする車両用定速走行装置。