JPH032114B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、動力舵取装置の操舵力制御装置、特
に道路状況に応じた車の走行状態を電気信号とし
て出力するとともにこの出力信号にて操舵力を電
子制御する操舵力制御装置に関する。

＜従来技術＞ 従来、車速等の入力信号を入力し、これら制御
入力によつて、例えば低速域では軽く、また高速
域では重くなるようパワーシリンダによるアシス
ト力を制御し、最適な操舵力制御を行う舵取装置
がある。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら車の実際の走行状態に適合した操
舵力に制御するには、車速のみの検出では不十分
であり、例えば山道を走行する場合と、高速道路
を走行する場合と、さらには市街地を走行する場
合とではその最適な操舵力は相違する。

しかるに従来においては、上記したように車が
山道を走行しているのか、高速道路を走行してい
るのかあるいは市街地を走行しているのかといつ
た道路状況に起因する車の走行状態を判定する装
置はなく、上記走行状態に基づいた操舵力制御を
行うことはできなかつた。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、従来のこのような要求に応じて発明
されたもので、電磁弁を制御するため車速、操舵
角をパラメータとして操舵特性の異なる制御パタ
ーンを記憶するメモリと、操舵角センサで検出さ
れた操舵角信号の分散状態を演算する分散演算手
段と、この分散演算手段によつて演算された分散
値の大小に基づいて車の走行状態を自動的に判定
する判定手段と、車速、操舵角の入力信号に対す
る前記電磁弁のソレノイドへ印加される電流値を
前記判定手段の判定結果により選択された制御パ
ターンで制御する制御装置を設けたことを特徴と
するものである。

＜作用＞ 本発明は上記構成を備えているため、分散演算
手段によつて演算された分散値の大小に基づいて
自動的に車の走行状態、例えば高速走行か、山道
走行か、さらには市街地走行であるかを判別する
ことができる。その判別結果から電磁弁のソレノ
イドに印加される電流値を変更することでソレノ
イドに対して車の走行状態に応じた電流値が印加
される。この電流値の変更に伴いドライバーは車
の走行状態に合つたパワーシリンダのアシスト力
でもつて操舵できる。

＜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１０は動力舵取装置で、サー
ボバルブ１４と、パワーシリンダ１５より構成さ
れている。このサーボバルブ１４はハンドル軸１
７を介して操向ハンドル１９と連結され、またパ
ワーシリンダ１５は図略の操縦リンク機構を介し
て操向車輪に連結されている。従つてこの操向ハ
ンドル１９に手動操舵トルクを付与してサーボバ
ルブ１４を回転制御することでパワーシリンダ１
５に圧力流体が給排制御され、このパワーシリン
ダ１５によつて増大された操舵トルクが操向車輪
に伝達されるようになつている。

前記動力舵取装置１０にはポンプ２２が接続さ
れている。このポンプ２２はベルト駆動系を介し
て自動車エンジンと接続され、このポンプ２２の
ポンプ作用で前記動力舵取装置１０に圧力流体を
供給するようになつている。

また前記パワーシリンダ１５には電磁弁２０が
取付けられている。この電磁弁２０はパワーシリ
ンダ１５の一方の室に供給される圧力流体の一部
をパワーシリンダ１５の他方の室にバイパスする
ことで前記ポンプ２２のポンプ圧を制御するもの
で、第２図に示すようにバルブ本体２４と、この
バルブ本体２４の内孔２５内に摺動可能に嵌挿さ
れたスプール２６と、ソレノイド２７とを備えて
いる。前記スプール２６はスプリング２８のバイ
アスにより通常下降端に保持され、パワーシリン
ダ１５の左室に通じる通路３０と右室に通じる通
路３１の連通を遮断している。

しかしてソレノイド２７に通電される電流値に
応じてスプール２６に吸引力が付与されると、ス
プール２６はスプリング２８に抗して上方向に変
位され、前記通路３０，３１間はバイパス用スリ
ツト３４を介して互いに連通されるようになつて
いる。

前記ポンプ２２にはさらに吐出流量を制御する
流量制御弁装置４０が設けられている。この流量
制御弁装置４０は第３図に示すようにポンプ２２
の吐出孔１２から送出ポート４３へ流れる圧力流
体を制御する絞り４５と、この絞り４５の前後圧
によつて摺動してバイパス孔４４を開閉して前記
サーボバルブ１４へ供給する供給流量を制御する
スプール弁部材４６と、このスプール弁部材４６
と同軸上に取付けられ前記絞り４５の開度を調整
する電磁弁４８とからなる。この電磁弁４８はソ
レノイド４９と、このソレノイド４９への通電に
よつて変位する可動スプール５０と、この可動ス
プール５０と一体結合された弁軸５１を備えてい
る。可動スプール５０は通常スプリング５３によ
つて弁軸５１とともに第３図左方向に押圧され、
絞り４５の開度を全開状態にしている。しかるに
可動スプール５０がスプリング５３の発力に抗し
て右方向に変位するに従い、弁軸５１は絞り４５
に接近してその開度を減少させるようになつてい
る。これは送出ポート４３からサーボバルブ１４
への供給流量を減少させることになる。

第１図において６０は電子制御装置である。こ
の電子制御装置６０はマイクロプロセツサ６１
と、RAM６２と、ROM６３を主要構成要素と
し、このマイクロプロセツサ６１にはインターフ
エイス６４ならびにソレノイド駆動回路６５が接
続され、前記電磁弁２０のソレノイド２７に印加
される電流を制御するようになつている。またマ
イクロプロセツサ６１にはインターフエイス６
６、カウンタ６７、位相判定回路６８を介して操
舵角センサ６９が接続されている。この操舵角セ
ンサ６９はステアリングシヤフト１７上に連結さ
れた回転板７０と、２つのフオトインターラプタ
７１，７２よりなり、かかるインターラプタ７
１，７２からの信号からハンドル操舵角θを検出
するようになつている。さらにマイクロプロセツ
サ６１にはインターフエイス６６、カウンタ７５
を介して車速センサ７４が接続されている。この
車速センサ７４としては、トランスミツシヨンの
出力軸に連結された回転計から構成され、この車
速センサ７４から発生されるパルス信号の周波数
から車の車速Ｖを検出するようになつている。

一方前記ROM６３には、前記電磁弁２０，４
８のソレノイド２７，４９に印加する印加電流の
制御パターンが特性マツプとして記憶されてい
る。この制御パターンとしては第４図に示すよう
に特性マツプＡとＢの組合せからなる高速走
行用の制御パターンと、特性マツプＡとＢ
の組合せからなる山道走行用の制御パターンと
が用意され、それぞれ特性マツプＡ、Ａはサ
ーボバルブ１４に供給する流量を制御する電磁弁
４８のソレノイド駆動用に用いられ、また特性マ
ツプＢ、Ｂはパワーシリンダ１５の両端室を
バイパス制御する電磁弁２０のソレノイド駆動用
に用いられる。

その特性は、制御パターンでは車速Ｖに対す
るソレノイド２７に印加すべき電流値iBの変化
度合ならびにハンドル操舵角θに対するソレノイ
ド４９に印加すべき電流値iAの変化度合を大き
く設定している。これはパワーシリンダ１５のバ
イパス流量を多くするとともにサーボバルブ１４
への供給流量を少なくしてハンドルを重めに設定
することになり、高速走行に適した特性となる。
また制御パターンでは車速Ｖに対するソレノイ
ド２７に印加すべき電流値iBの変化度合ならび
にハンドル操舵角θに対するソレノイド４９に印
加すべき電流値iAの変化度合を小さく設定して
いる。これはパワーシリンダ１５のバイパス流量
を少なくするとともにサーボバルブ１４への供給
流量を多くしてハンドルを軽めに設定することに
なり、山道走行に適した特性となる。

なお、上記制御パターンの他、必要によつて市
街地走行用の制御パターンを用意してもよく、
この制御パターンの使用については後述する。

さらに、RAM６２にはハンドルの操舵角θを
順次記憶し、その操舵角の分散から車が高速走行
状態であるか、あるいは山道走行状態であるかを
判定し、その判定結果から前記電磁弁２０，４８
への印加電流iA、iBの制御パターンを選択する
制御プログラムが記憶されている。第５図および
第６図はその操舵角θの分散を示すもので、高速
走行では中立付近での操舵の回数が多く、第５図
に示すような分散を示し、また山道走行では中立
を外れてハンドルを大きく切る回数が多くなり、
第６図に示すような分散を示す。従つて前記制御
プログラムを実行することでその操舵角θの分散
の状態から車の走行状態が自動的に判別され、そ
の結果から第４図に示す制御パターン、のい
ずれかを選択することができる。

次にかかる操舵力制御装置の制御動作を第７図
に示すプログラムに基づき説明する。

車の走行状態において操舵角センサ６９にて検
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６８を介して、カウンタ６７に入力さ
れ、また車速センサ７４にて検出された車速信号
Ｖもカウンタ７５される。

一方マイクロプロセツサ６１は割込信号が入力
されると同時にプログラムに基づき処理動作を実
行する。先ずステツプ100ではカウンタ６７およ
び７５に記憶された操舵角θおよび車速Ｖを読込
み、これを内部レジスタに記憶する。続いてステ
ツプ101においてサンプリング回数カウンタＣの
内容ｉを設定回数ｎと比較する。運転開始時には
サンプリングは行われておらず、この内容ｉは０
であり、ステツプ102が実行され、前記回数カウ
ンタＣの内容ｉに１が加えられる。

続くステツプ103では下式に基づき、操舵角θ
の分散Ｓが演算される。

Ｓ＝_o 〓ⁱ⁼¹ （θ−Ｓ／ｉ）² 上式において、θは今回検出した操舵角、Ｓ／
ｉは今までの操舵角θの分散Ｓの平均値であり、
両者の差の２乗をサンプリングする毎に加算する
ことで、操舵角θの分散Ｓを求めることができ
る。

続いてステツプ104では、上記分散Ｓをサンプ
リング回数ｉで割算して今までの分散の平均値
Ｓ／ｉを産出するとともに、この平均値Ｓ／ｉと
基準値εとの大小判別を行う。Ｓ／ｉ＜εであれ
ば操舵角θが第５図に示すように分散しており、
高速走行であることが判定され、またＳ／ｉ＞ε
であれば操舵角θが第６図に示すように分散して
おり、山道走行であることが判定される。

今、高速走行と判定された場合には、ステツプ
105ならびに106に進むため、高速走行用の特性マ
ツプＡ、Ｂから印加電流iA、iBが決定され、
それぞれ電磁弁４８，２０のソレノイド４９，２
７に印加される。前記印加電流iA、iBの変化度
合は大きく、従つてパワーシリンダ１５のバイパ
ス量は多く、またサーボバルブ１４への供給流量
は少なくなるため、ハンドルは重めに設定され
る。

また山道走行と判定された場合には、ステツプ
107ならびに108に進むため、山道走行用の特性マ
ツプＡ、Ｂから印加電流iA、iBが決定され、
それぞれ電磁弁４８，２０のソレノイド４９，２
７に印加される。前記印加電流iA、iBの変化度
合は小さく、従つてパワーシリンダ１５のバイパ
ス量は少なく、またサーボバルブ１４への供給流
量は多くなるため、ハンドルは軽めに設定され
る。

以後、割込信号が出力される毎にマイクロプロ
セツサ６１は上記と同様にステツプ100からステ
ツプ108あるいは106を繰返し実行し、その走行状
態に応じたハンドルの重さを設定する。

しかるに上記処理動作を実行している間に操舵
角θの内容は次第に累積され、分散Ｓの値が大き
くなりすぎ、正しい判別ができなくなる。従つて
ｎ回のサンプリングが行われた後には、ステツプ
103Aにおいて下式に基づいて分散Ｓが演算され
る。

Ｓ＝Ｓ−Ｓ／ｉ＋（θ−Ｓ／ｉ）² 上式は、今までの分散Ｓに、新しい分散データ
として（θ−Ｓ／ｉ）²を加えると同時に、古い分
散のデータとして今までの分散の平均値Ｓ／ｉを
減算している。かかる処理によつてｎ回のサンプ
リング後においては古い分散のデータの一部が逐
次新しい分散のデータに置きかえられ、正確な分
散Ｓを求めることができる。

上記演算処理の後は、ｎ回未満のサンプリング
の場合と同様ステツプ104〜108あるいは106が実
行されて走行状態に応じ操舵力制御が行われる。

なお、上記実施例では、高速走行用ならびに山
道走行用の２つの制御パターンしか示さないが、
その他市街地走行等種々の制御パターンを用意
し、このような制御パターンの中から車の走行状
態に合つた制御パターンを選択するようにしても
よい。

この市街地走行の場合に、操舵角の分散が山道
走行と類似しているが、この分散の区別は、例え
ば一定距離走行する間に車が何回停止したかを検
出することで、その２種類の走行状態を容易に区
別することができる。

第８図ないし第１０図のフローチヤートにより
その２種類の走行状態を区別するための処理動作
を説明する。先ずマイクロプロセツサ６１は単位
時間毎に割込信号が入力されると同時に第８図に
示すステツプ201を実行し、車速Ｖが０であるか
どうかが判定され、０であれば、ステツプ202に
おいて車速カウンタVCの内容を０とし、車速Ｖ
が０でなければ車速カウンタVCの内容に修正を
加えることなく次の割込信号を待つ。

一方マイクロプロセツサ６１は、車が単位距離
走行する毎に割込指令が入力されると、第９図に
示すステツプ301を実行し、前記車速カウンタVC
の内容に“１”を加え、次いでステツプ300では、
この車速カウンタVCの内容が設定値V_LINと比較
される。例えば山道走行では車が停止する機会が
少なく、車速カウンタVCの内容は第１１図Ａに
示すように次第に大きくなるが、市街地走行では
車が停止する機会が多く、第１１図Ｂに示すよう
に停止する毎に車速カウンタVCの内容は０にリ
セツトされる。従つてこの車速カウンタVCの内
容と設定値V_LIMとが一致すれば山道走行であり、
また一致していなければ市街地走行であることが
確認できる。ここで車速カウンタVCの内容と設
定値V_LIMとが一致した場合、ステツプ303に進み、
設定値V_LIMから“１”を引いた値を車速カウンタ
VCの内容として記憶させており、かかる動作に
よつて車速カウンタVCの内容を設定値V_LIM以上
に増加しないようにしている。

第１０図は市街地走行用の電磁弁２０，４８の
制御を行う場合のフローチヤートで、ステツプ
100からステツプ106は前記実施例と同じである。
かかる実施例ではステツプ206において車速カウ
ンタVCの内容が設定値V_LIMと比較され、両者が
一致すれば山道走行であり、従つてステツプ207、
208において山岳走行用の特性マツプＡ、Ｂ
が選択されて電流値iA、iBが設定され、また車
速カウンタVCの内容が設定値V_LIM以下の場合、
市街地走行であり、従つてステツプ307、308にお
いて市街地走行用の特性マツプＡ、Ｂが選択
されて電流値iA、iBが設定される。なお、上記
特性マツプにおけるiA、iBの値は一例であつて、
上記特性マツプが各走行状態における最適のもの
でなく、適宜他の特性マツプと置きかえてもよ
い。

また上記実施例では、高速走行用の制御パター
ンとして車速Ｖならびにハンドル操舵角θの２つ
の特性マツプの組合せで設定しているが、これに
限定されるものではなく、さらに角速度信号θの
特性マツプを組合せたり、またその逆にハンドル
操舵角信号を省略し、車速Ｖのみの特性マツプを
多種類用意し、これを選択して制御するようにし
てもよい。

また、上記実施例では、パワーシリンダ１５の
両端室をバイパス制御する電磁弁２０を車速Ｖに
よつて制御し、サーボバルブ１４への供給流量を
制御する電磁弁４８を操舵角信号θで制御してい
るがこれに限定されるものではなく、電磁弁４８
を車速Ｖで制御し、電磁弁２０を操舵角θで制御
するようにしてもよくまた２つの電磁弁２０，４
８の一方のみで制御するようにしてもよい。

さらに上記実施例では、上記制御パターンの各
特性マツプをROM６３にデータとして記憶させ
る形態のもので説明したが、これに限定されるも
のではなく、上記特性マツプを計算プログラムと
してROM６３に記憶させ、このプログラムで計
算して特性マツプを計算して出力するようにして
もよい。

＜発明の効果＞ 以上詳述したように本発明は、電磁弁を制御す
るため車速、操舵角をパラメータとして操舵特性
の異なる制御パターンを記憶するメモリと、前記
操舵角センサで検出された操舵角信号の分散状態
を演算する分散演算手段と、この分散演算手段に
よつて演算された分散値の大小に基づいて車の走
行状態を自動的に判定する判定手段と、車速、操
舵角の入力信号に対する前記電磁弁のソレノイド
へ印加される電流値を前記判定手段の判定結果に
より選択された制御パターンで制御する制御装置
を設けた構成であるため、車の走行状態を正確に
把握することができ、かつその車の走行状態に応
じた最適な制御パターンで操舵力制御が可能とな
り、これによつて山道走行、高速走行、市街地走
行等道路状況に起因する車の走行状態に応じて最
適な操舵力の重さに設定することができ、ドライ
バは最適な運転状況で運転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
本発明装置を概略的に示すブロツク図、第２図は
パワーシリンダの両端室をバイパス制御する電磁
弁装置の縦断面図、第３図はサーボバルブへの供
給流量を制御する電磁弁の縦断面図、第４図は電
磁弁のソレノイドへの印加電流を図形化して示す
図、第５図および第６図は操舵角の分散を示す
図、第７図は制御プログラムを示すフローチヤー
ト、第８図ないし第１０図は本発明の他の実施例
を示す制御プログラムのフローチヤート、第１１
図は車速カウンタの内容を示すグラフである。 １４……サーボバルブ、１５……パワーシリン
ダ、２０，４８……電磁弁、２２……ポンプ、２
７……ソレノイド、６０……電子制御装置、６９
……操舵角センサ、７４……車速センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 操向ハンドルに加えられる手動操舵トルクに
   基づいて作動されるサーボバルブと、このサーボ
   バルブの作動によつて圧力流体の給排が制御され
   るパワーシリンダと、このパワーシリンダに圧力
   流体を給排するポンプと、ソレノイドに印加され
   る電流値に応じて開閉制御され前記パワーシリン
   ダの両端室あるいは前記サーボバルブに通ずる油
   路を制御する電磁弁と、車の走行速度を検出する
   車速センサと、ハンドルの操舵角を検出する操舵
   角センサと、前記電磁弁を制御するため車速、操
   舵角をパラメータとして操舵特性の異なる制御パ
   ターンを記憶するメモリと、前記操舵角センサで
   検出された操舵角信号の分散状態を演算する分散
   演算手段と、この分散演算手段によつて演算され
   た分散値の大小に基づいて車の走行状態を自動的
   に判定する判定手段と、車速、操舵角の入力信号
   に対する前記電磁弁のソレノイドへ印加される電
   流値を前記判定手段の判定結果により選択された
   制御パターンで制御する制御装置とを有すること
   を特徴とする動力舵取装置の操舵力制御装置。