JPH0818569B2 - 動力舵取装置の操舵力制御装置 - Google Patents

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アシスト力を電
子制御装置により制御して操舵特性を変化させるように
した動力舵取装置の操舵力制御装置に関する。

（従来技術） この種の動力舵取装置においては、自動車の走行状態
の検出は車速により行うのが普通であり、この検出結果
により、アシスト力が低速域では大きく、高速域では小
さくなるように制御するものがある。また、例えば、特
開昭59−59574号公報に示すごとく、車速とオイルポン
プ回転数の間の制御特性を複数用意し、この中から市街
地か山道か等の道路状態に応じて一つの制御特性を選択
するものがあり、これによれば車速のみでなく道路状態
の違いによってもアシスト力を変えて手動操舵トルクと
操舵出力トルクの間の特性を変えることができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、自動車の走行状態は上記車速や道路状
態の他に、運転者の気分や性格による運転状態、すなわ
ち活発な運転か穏やかな運転か等によつても変化し、前
記従来技術では運転者による運転状態に応じた適切な操
舵力を得ることは必ずしも出来ないと言う問題があっ
た。これを解決するために出願人は先に特願昭60−2964
95号その他に係る発明を行ったが、此等の発明において
は前記運転者による運転状態をあらわす運転状態指数を
車速に基づいて演算しているので、周囲の交通状態によ
っては頻繁に変化し、このため操舵力が頻繁に変化して
運転者に不自然な感じを与えることがあった。本発明は
このような問題を解決したものである。

（問題点を解決するための手段） このために、本発明による動力舵取装置の操舵力制御
装置は、第１図に示す如く、印加される制御電流に応じ
て開度が変化して手動操舵トルクと操舵出力トルクの間
の特性（以下単に操舵特性という）を変化させる電磁制
御弁30を備えた動力舵取装置10において、車速またはこ
れと関連して変化するエンジン回転数等の情報値を検出
する車速等センサ１と、操舵角を検出する操舵角センサ
２と、前記情報値に基づいて運転者の運転状態に対応す
る運転状態指数を演算する第１演算手段３と、前記操舵
角に基づいて道路状態に対応する道路状態指数を演算す
る第２演算手段４と、前記第１演算手段３にて演算され
た運転状態指数を複数の判定レベルと比較し同運転状態
指数に応じて複数段階に設定した補正運転状態指数に変
換する補正手段５と、この補正運転状態指数と前記第２
演算手段４にて演算された道路状態指数とに基づいて制
御電流値を演算する制御電流演算手段６と、この制御電
流演算手段６にて演算された制御電流を前記電磁制御弁
30に印加するソレノイド駆動手段７を備えたことを特徴
とするものである。

（作用） 第１演算手段３は車速等センサ１により検出された情
報値を入力してこれに基づいて運転者による運転状態を
あらわす運転状態指数を演算し、第２演算手段４は操舵
角センサ２により検出された操舵角を入力してこれに基
づいて市街地か山道か等の道路状態をあらわす道路状態
指数を演算する。また補正手段５は時々刻々変化する運
転状態指数を入力し、これを予め定められた複数の判定
レベルと比較して複数段階に設定した補正運転状態指数
に変換する。制御電流演算手段６はこの補正運転状態指
数を入力し、これに基づいてその時の車速等，運転状態
及び道路状態に対応する制御電流値を演算し、ソレノイ
ド駆動手段７は演算された値の制御電流を電磁制御弁30
に印加する。これにより、操舵特性は、その時の車速
等，運転状態及び道路状態に適したものとなる。また、
運転状態指数が変化しても、その変化が各判定レベルに
より区切られた所定の範囲内であれば補正運転状態指数
は変化することなく一定に保たれる。

（発明の効果） 上述の如く、本発明によれば、操舵特性はその時の車
速等，運転状態及び道路状態に適したものに切り替えら
れるので、よりきめ細かに自動車の走行状態に対応して
操舵力の重さを制御することができる。また、運転状態
指数が頻繁に変化しても、その変化が所定の範囲内であ
れば補正運転状態指数は一定に保たれるので、前記操舵
特性が頻繁に切り替えられることはなくなり、運転車に
不自然な感じを与えることがなくなる。

（実施例） 先ず、第１図〜第13図に示す第１実施例の説明をす
る。

第１図及び第２図において、動力舵取装置10は、ハン
ドル軸47を介して操舵ハンドル46と連結されたサーボ弁
11と、出力軸21より図略のリンク機構を介して前車輪に
連結されたパワーシリンダ12と、サーボ弁11に連結され
た反力機構13により構成されている。

自動車エンジンにより駆動されるベーンポンプ等の供
給ポンプ15にはバイパス弁18が内蔵され、これにより一
定流量Ｑの作動流体が、吐出通路17を経て、動力舵取装
置10に内蔵された分流弁14に供給されるようになってい
る。分流弁14は、前記一定流量Ｑの作動流体を、サーボ
弁通路17aおよび反力制御通路17bへそれぞれ一定流量Q₁
及びQ₂ずつ分配するものである。サーボ弁通路17aはサ
ーボ弁11を介してパワーシリンダ12に接続され、また反
力制御通路17bには反力機構13及び電磁制御弁30が接続
されている。

サーボ弁11は公知のロータリー形のもので、パワーシ
リンダ12と供給ポンプ15との間に設けられ、操舵ハンド
ル46よりハンドル軸47を経てサーボ弁11の入力軸20に加
えられる手動操舵トルクに応じて作動し、パワーシリン
ダ12の両室への作動流体の給排を制御してアシスト力を
発生させるものであり、これにより増大された操舵出力
トルクが出力軸21より前車輪に伝達されるよう構成され
ている。使用済みの作動流体はリザーバ16に戻され、再
びポンプ15に吸入される。

反力機構13は、ロータリー形のサーボ弁11の出力軸側
に設けられた挿通孔13cに嵌合されたプランジャ13bと、
入力軸側に設けられてプランジャ13bの先端と係合する
円周方向両側に傾斜した傾斜面13dを主要構成要素とす
る公知のものである。そして、ポート13aを介してプラ
ンジャ13bの後部に導入される作動流体の圧力を電磁制
御弁30により変化させて入力軸と出力軸の間の捩りばね
特性を変え、入力トルクすなわち手動操舵トルクに対す
るサーボ弁11の作動特性を変えて操舵特性を変えるもの
である。

第３図に示す如く、電磁制御弁30のバルブ本体31の突
出部31aの先端には中央に絞り穴32aを有するユニオン32
が同軸に螺合固定され、絞り穴32aを挟んで第１ポート3
0a及び第２ポート30bが形成されている。バルブ本体31
に固定されたヨーク35の内孔には弁軸34を固定したスプ
ール33が突出部31aと同軸に軸方向摺動可能に支持さ
れ、このスプール33及び弁軸34はスプリング38及び39を
介してバルブ本体31とヨーク35に螺合した調整ねじ37の
間の弾性的に支持されている。電磁制御弁30は、通常は
弁軸34の先端がユニオン32の絞り穴32aから離れて絞り
穴32aを全開とし、ソレノイド36に通電すればその電流
値に応じてスプール33が左方向に変位して弁軸34の先端
により絞り穴32aの開度を次第に減少させ、遂には全閉
となるようにするものである。この全閉状態において
は、両ポート30a,30bは細い固定絞り32bにより連通され
ている。この電磁制御弁30はバルブ本体31の突出部31a
を動力舵取装置10の弁ハウジング等に螺合して取り付け
られている。

上記構成の動力舵取装置において、車速の増大につれ
て電磁制御弁30の開度が小となるようにすれば、手動操
舵トルクは、第４図の実線に示す如く車速の増大に応
じて重くなり、また第４図の実線に示すごとく操舵角
の増大に応じて重くなる特性となる。しかしながら、こ
れのみでは穏やかか活発か等の運転状態または市街地か
山道か等の道路状態が変化しても上記特性は一定のまま
であり変らない。本実施例においては、第２図の電子制
御装置50により、車速のみならず後述する道路状態指数
と段階化された補正運転状態指数に応じても電磁制御弁
30の開度を変化させ、これにより運転状態及び道路状態
に応じて上記特性を変化させている。

第２図に示す如く、電子制御装置50はマイクロプロセ
ッサ（以下単にCPUという）51と、読出し専用メモリ
（以下単にROMと言う）52と、書込み可能メモリ（以下
単にRAMと言う）53を主要構成要素とし、このCPU51には
図略のソレノイド駆動回路（図１のソレノイド駆動手段
７に対応）を介して前記電磁制御弁30のソレノイド36が
接続されて、これに印加される電流を制御するようにな
っている。また、CPU51にはそれぞれ図略のインターフ
ェイスを介して車速センサ40及び操舵角センサ45が接続
されている。この車速センサ40は、エンジン41の駆動力
を後車輪44に伝達するトランスミッション42の出力軸43
に連結された回転計により構成され、この車速センサ40
から発生されるパルス信号の周波数により車速ｖを検出
するようになっている。また、操舵角センサ45はハンド
ル軸47に固定された回転板と、２つのフォトインタラプ
タと、位相判定回路により構成され、操舵ハンドル46の
操舵角θを検出するようになっている。

穏やかな運転の場合には、第６図に示す如く車速の
変動の回数は比較的少ないが、活発な運転の場合には、
第６図に示す如く車速の変動の回数は多くなる。従っ
て自動車の加速度の変化曲線は、穏やかな運転の場合
には、第６図に示す如く山の数及び高低差が少なく、
活発な運転の場合には、第６図に示す如く山の数及び
高低差が多くなる。また加速度の絶対値｜｜は、穏や
かな運転の場合には、第６図に示す如く山の数及び高
さが小となり、活発な運転の場合には、第６図に示す
如く山の数及び高さが大となる。従って加速度の絶対値
｜｜の所定時間内の積分値を第１演算手段３により演
算し、これをそのままあるいは多少修正して運転状態指
数J₁とすれば、この運転状態指数J₁は穏やかな運転の場
合には小さく、活発な運転の場合には大となり、これに
より穏やかか活発かの運転状態を知ることができる。な
お、本実施例においては、運転状態指数は第８図の曲線
J₁に示す如く、増大方向については加速度の絶対値｜
｜の所定時間内の積分値の変化にそのまま追随させ、減
少方向については減少速度が所定速度以上とならないよ
うに制限したものとしている。このようにすれば加速度
の絶対値｜｜が短かいサイクルで激しく変化した場合
でも運転状態指数J₁は激しく変化することなく、加速度
の絶対値のピークを通る線にほぼ近い形で運転状態指数
J₁を穏やかに変化させることができる。

補正手段５は、時間に対し第８図の曲線J₁に示す如く
変化する運転状態指数を、３つの判定レベルL,M,H（本
実施例においてはそれぞれ13,38,57）に基づいて３段階
の値j_l,j_m,j_h（本実施例においてはそれぞれ0,50,99）
をとる基準値J_1bに変換し、次いで補正運転状態指数J_1a
に変換している。すなわち基準値は、第８図の折線J_1b
（傾斜部分以外は補正運転状態指数の折線J_1aと一致）
に示す如く、その値がj_lのときに運転状態指数J₁が増大
して判定レベルＭ以上となればその値はj_mに変移し、そ
の値がj_mのときに運転状態指数J₁が増大（または減少）
して判定レベルＨ以上（またはＬ以下）となればその値
はj_h（またはj_l）に変移し、その値がj_hのときに運転状
態指数J₁が減少して判定レベルＭ以下となればその値は
j_mに変移するものである。補正運転状態指数J_1aの値は
基本的には基準値J_1bと一致するものであるが、基準値J
_1bが増大する場合は直ちにその値となり、基準値J_1bが
減少する場合は一定の減少速度でその値に接近してこれ
と一致するようになっている。なお、この基準値J_1bが
変移した場合には、変移後の値に応じてブザーを鳴らし
て運転者に知らせるようになっている。

一方操舵角θの頻度分布は、市街地走行の場合にはカ
ーブは少ないが交差点で直角に曲がることが多いので中
間の操舵角θの頻度は比較的少なくなり、山道走行の場
合にはカーブは多いが直角に曲がることは少ないので中
間の操舵角θの頻度は比較的多くなる。従って、第７図
に示す如く操舵角θの絶対値｜θ｜の所定時間内の頻度
分布をとり、中間操舵角範囲Ｋ（ゆるいカーブ走行に対
応）内の頻度数を求め、この頻度数を全頻度数で除した
値を第２演算手段４により演算してこれをそのままある
いは多少修正して道路状態指数J₂とすれば、この道路状
態指数J₂は、第７図に示す山道走行の場合は大きく、
第７図に示す市街地走行の場合は小さくなり、これに
より市街地か山道かの道路状態を知ることができる。

ROM52には電磁制御弁30のソレノイド36に印加する制
御電流の操舵角θ及び車速ｖに対する制御特性が記憶さ
れている。この制御特性は、第５図に示す如く、４つの
特性マップA₁,A₂,A₃,A₄,より構成されている。特性マッ
プA₁は運転状態指数J₁＝０（＝j_l）（穏やかな運転状
態）でかつ道路状態指数J₂＝０（交差点での屈折が極め
て少ない市街地走行）のときの操舵角θ及び車速ｖの変
化に応じてソレノイド36に印加すべき第１制御電流値i₁
変化特性を示し、電流値i₁は操舵角θ及び車速ｖの増大
に対して或る範囲内（θ_１＜θ＜θ₂,v₁＜ｖ＜v₂）では
一定の割合で増大するが、前記範囲の外では変化しない
ように設定されている。また、特性マップA₄は運転状態
指数J₁＝99（j_h）（活発な運転状態）でかつ道路状態指
数J₂＝99（屈曲が多い山道走行）のときの操舵角θ及び
車速ｖの変化に応じてソレノイド36に印加すべき第４制
御電流値i₄の変化特性を示し、電流値i₄は操舵角θ及び
車速ｖの増大に対しi₁と同様に変化するが、その値は全
般的にi₁よりもかなり大となるように設定されている。
特性マップA₂及びA₃は、それぞれJ₁＝99でかつJ₂＝０の
場合の第２制御電流値i₂及びJ₁＝０でかつJ₂＝99の場合
の第３制御電流値i₃の変化特性を示し、何れも操舵角θ
及び車速ｖの増大に対してi₁,i₄と同様に変化するが、
その値はi₁とi₄の間の値である。

運転状態指数J₁を演算するために、RAM53は多数（Ｎ
個）のバッファレジスタD₀〜D_N-1を備えている。バッフ
ァレジスタD₀〜D_N-1は機能的には環状に配置され、CPU5
1はこのバッファレジスタD₀〜D_N-1に、所定の時間間隔
Ｔをおいて順次、次式 ＝（ｖ−ｖ）/T ・・・（１） v:前回に読み込んだ車速 により算出された加速度の絶対値｜｜を記憶させ、
この記憶動作がバッファレジスタD₀〜D_N-1を一巡するご
とに最初に戻って作動を繰り返し、記憶内容を更新させ
る。CPU51は、次式 K₁:定数（活発な運転の場合にJ₁≒99となるように実験
的に定める。） によりバッファレジスタD₀〜D_N-1の記憶値の和すなわち
積分値J₁を演算し、この値を運転状態指数とする。第10
図のフローチャートはこの演算を行うためのものであ
り、ROM52にはこの動作を実行するための制御プログラ
ムが記憶されている。CUP51は、このようにして、演算
された運転状態指数J₁を、前述の如く３段階に変化する
補正運転状態指数J_1aに変換する。第12図のフローチャ
ートはこの変換を行うためのものであり、ROM52にはこ
の動作を実行するための制御プログラムが記憶されてい
る。

ROM53はまた、道路状態指数J₂を演算するために、多
数（Ｐ個）のバッファレジスタE₀〜E_P-1を備えている。
バッファレジスタE₀〜E_P-1も機能的には環状に配置さ
れ、CPU51はこのバッファレジスタE₀〜E_P-1に、所定の
時間間隔Ｔをおいて順次、操舵角θを記憶させ、この記
憶動作がバッファレジスタE₀〜E_P-1を一巡するごとに最
初に戻って作動を繰り返し、記憶内容を更新させる。CP
U51は、このバッファレジスタE₀〜E_P-1の記憶内容か
ら、操舵角θの中立位置付近と末端位置付近のものを除
いた範囲、すなわち第７図の中間操舵角範囲Ｋ内の頻度
数Ｆを計数し、次式 J₂＝K₂×F/P ・・・（３） K₂:定数（屈曲が多い山道においてJ₂≒0.99となるよう
に実験的に定める。） により道路状態指数J₂を演算する。第11図のフローチャ
ートはこの演算を行うためのものであり、ROM52にはこ
の動作を実行するための制御プログラムが記憶されてい
る。

更にCPU51は、現在の車速ｖ、操舵角θ及び３段階の
補正運転状態指数J_1aを入力してこれに基づいて、第５
図の第１及び第２制御電流特性マップA₁及びA₂から市街
地走行の際に電磁制御弁30のソレノイド36に印加すべき
第１中間電流値I₁を演算し、また同様に第５図の第３及
び第４制御電流特性マップA₃及びA₃から山道走行の際に
電磁制御弁30に印加すべき第２中間電流値I₂を演算し、
次いで道路状態指数J₂を入力して、第１及び第２中間電
流値I₁及びI₂から現在の走行状態に対応してソレノイド
36に印加すべき制御電流値Ｉを次式 Ｉ＝（I₂−I₁）×J₂＋I₁ ・・・（４） より演算する。第13図のフローチャートはこの演算を行
うためのものであり、ROM52にはこの動作を実行するた
めの制御プログラムが記憶されている。次いでこの値Ｉ
の制御電流は、CPU51により電磁制御弁30のソレノイド3
6に印加される。

しかして、両指数J_1a,J₂が大となればソレノイド36に
印加される制御電流値Ｉが増大するので電磁制御弁30の
開度は小となる。これにより反力機構13に導入される圧
力が増大するので、第４図，の破線で示す如く、車
速ｖ及び操舵角θに対する手動操舵トルクは増大する方
向に変化する。

次に、第１実施例の作動につき説明する。

CPU51の行う処理動作は、第９図に示す如く、運転状
態指数J₁の演算処理Ｉと、道路状態指数J₂の演算処理II
と、運転状態指数J₁を補正運転状態指数J_1aに変換する
演算処理IIIと、制御電流値Ｉの演算処理IVと、制御電
流出力処理Ｖに大別され、此等の処理が順番に実行され
る。

自動車のメインスイッチを入れれば、電子制御装置50
は各変数を０または所定の初期値（例えばJ_1bの初期値
はj_m）に設定する。自動車の走行状態において時々刻々
変化する車速ｖおよび操舵角θは車速センサ40および操
舵角センサ45により検出され、それぞれの現在の値が図
略のレジスタに記憶される。CPU51は所定の時間間隔Ｔ
（例えば0.5秒）毎に割込信号が入力される都度、前記
各制御プログラムに基づき処理動作を実行する。

Ｉ）運転状態指数J₁の演算処理 先ず第10図のステップ101において、CPU51は前記レジ
スタに記憶された車速ｖを読込み、次のステップ102に
おいて前記式（１）により車速ｖを微分して加速度を
演算する。

続くステップ103において、CPU51はサンプリングカウ
ンタ値ｎをバッファレジスタの個数Ｎと比較し、ｎ≧Ｎ
でなければそのまま、またｎ≧Ｎであればステップ104
においてサンプリングカウンタ値ｎを０にリセットした
後、ステップ105に進んでｎ番目のバッファレジスタD_n
に加速度の絶対値｜｜を記憶させる。以上のステップ
103〜105により、CPU51は検出された加速度の絶対値｜
｜を所定の時間間隔ＴでＮ個のバッファレジスタD₀〜
D_N-1に順次記憶させ、全バッファレジスタを一巡する毎
に最初のバッファレジスタD₀に戻って順次記憶内容を更
新せしめる。これによりバッファレジスタD₀〜D_N-1には
最新の所定時間Ｔ×Ｎの間における加速度の絶対値｜
｜が記憶されることになる。

続くステップ106において、CPU51は全バッファレジス
タD₀〜D_N-1の記憶内容を順次読み出し、前記式（２）に
より運転状態指数J₁を演算した後、次の道路状態指数J₂
の演算処理IIに移る。

II）道路状態指数J₂の演算処理 先ず第11図のステップ111において、CPU51は前記レジ
スタに記憶された操舵角θを読み込み、ステップ112に
おいてｐ番目のバッファレジスタE_pに操舵角の絶対値｜
θ｜を記憶させる。続いてCPU51は、ステップ113におい
て頻度カウンタ値Ｆを０にセットし、ステップ114にお
いて読出しカウンタ値Ｈの初期値としてバッファレジス
タの数Ｐより１を引いた値をセットする。

続くステップ115において、CPU51はＨ番目のバッファ
レジスタE_Hの値を２つの設定値ＢおよびＣと比較する。
設定値ＢおよびＣはそれぞれゆるいカーブ走行に対応す
る操舵角範囲の絶対値の下限値および上限値である。CP
U51は、Ｂ≦E_H≦Ｃならばステップ116において頻度カウ
ンタ値Ｆに１を加えた後、またＢ≦E_H≦Ｃでなければそ
のままステップ117に進んで読出しカウンタ値Ｈより１
を減じる。続くステップ118において、CPU51は読出しカ
ウンタ値Ｈを数値０と比較し、Ｈ＜０になるまで上記ス
テップ115〜117を繰り返して頻度カウンタ値Ｆを、バッ
ファレジスタE₀〜E_p-1のうちＢ≦E_p≦Ｃなるものの数と
し、Ｈ＜０となれば次のステップ119に移る。

ステップ119において、CPU51は前記式（３）により道
路状態指数J₂を演算した後、次の補正運転状態指数J_1a
の演算処理IIIに移る。

III）補正運転状態指数J_1aの演算処理 先ず第12図のフローチャートにおいて、J_1b＝j_l,J₁＜
Ｍならば、CPU51はステツプ121,122を経て、そのまま処
理動作をステツプ141に進める。J_1b＝j_l,J₁≧ＭならばC
PU51はステツプ121,122を経て、ステツプ127において基
準値J_1bの値をjmに変え、次いでステツプ128においてフ
ラグP_mを１に設定した後、処理動作をステツプ141に進
める。また、J_1b≠j_l,J_1b＝j_m,J₁＜H,J₁≧Ｌならば、CP
U51はステツプ121,123,124,125を経て、そのまま処理動
作をステツプ141に進める。また、J_1b≠j_l,J_1b＝j_m,J₁
＜H,J₁＜Ｌならば、CPU51はステツプ121,123,124,125を
経て、ステツプ129において基準値J_1bの値をj_lに変え、
次いでステツプ130においてフラグP_lを１に設定した
後、処理動作をステツプ141に進める。また、J_1b≠j_l,J
_1b＝j_m,J₁≧Ｈならば、CPU51はステツプ121,123,124を
経て、ステツプ131において基準値J_1bの値をj_hに変え、
次いでステツプ132においてフラグP_hを１に設定した
後、処理動作をステツプ141に進める。またJ_1b≠j_l,J_1b
≠j_m,J₁＞Ｍならば、CPU51はステツプ121,123,126を経
て、そのまま処理動作をステツプ141に進める。また、J
_1b≠j_l,J_1b≠j_m,J₁≦Ｍならば、CPU51はステツプ121,12
3,126を経て、ステツプ133において基準値J_1bの値をj_m
に変え、次いでステツプ134においてフラグP_mを１に設
定した後、処理動作をステツプ141に進める。以上のス
テツプ121〜134の作動をまとめれば、CPU51は、運転状
態指数J₁の変動が所定範囲内であれば基準値J_1bの値を
そのまま維持し、所定範囲を外れれば基準値J_1bの値を
３段階の値j_l,j_m,j_hの何れかに変移し、後者の場合には
新たな基準値J_1bの値に対応するフラグを１に設定した
後、処理動作をステツプ141に進める。

ステツプ141において、CPU51は補正運転状態指数J_1a
と基準値J_1bを比較し、J_1a≦J_1bならばステップ142にお
いてJ_1a＝J_1bとした後、またJ_1a＞J_1bならばステップ14
3においてJ_1a＝J_1b−１とした後、処理動作をステツプ1
51に進める。以上のステツプ141〜143によりCPU51は、
基準値J_1bが増大した場合には補正運転状態指数J_1aの値
を直ちに新しい基準値J_1bとし、基準値J_1bが減少した場
合には補正運転状態指数J_1aの値が一定の速度で減少し
て新しい基準値J_1bとなるようにする。

ステツプ151〜159においてCPU51は、P_l＝１ならばス
テツプ154においてブザーを短かく１回鳴らしステツプ1
55においてフラグP_lを０にリセットした後、P_m＝１なら
ばステツプ156においてブザーを長く１回鳴らしステツ
プ157においてフラグP_mを０にリセットした後、P_h＝１
ならばステツプ158においてブザーを短く２回鳴らしス
テツプ159においてフラグP_hを０にリセットした後、ま
た各フラグP_l,P_m,P_hが何れも０ならばそのまま、次の制
御電流Ｉの演算処理IVに移る。以上のステツプ151〜159
によりCPU51は、操舵特性が変化する際に変化後の状態
に対応する音のブザーを鳴らす。なお、前述の如く操舵
力が減少する場合には操舵特性はゆっくりと変化する
が、このときには変化の開始時にブザーが鳴ることにな
る。

IV）制御電流Ｉの演算処理 先ず第13図のステップ161においてCPU51は、ステップ
101及び111において読み込んだ現在の車速ｖ及び操舵角
θに基づいて、ROM52内の第１制御電流特性マップA₁よ
り第１制御電流値i₁をサーチし、ステツプ162において
同様に車速ｖ及び操舵角θに基づいて第２制御電流マッ
プA₂より第２制御電流値i₂をサーチする。続くステップ
163においてCPU51は、この第１・第２制御電流値i₁,i₂
と前記演算処理IIIにおいて演算された補正運転状態指
数J_1aを次式に代入して第１中間電流値I₁を補間演算す
る。

I₁＝（i₂−i₁）×J_1a＋i₁ この第１中間電流値I₁は、屈曲の少ない市街地において
現在の車速，操舵角及び運転状態に対応して電磁制御弁
30に印加するのに適した制御電流値である。

続くステップ164〜166においてCPU51は、現在の車速
ｖ及び操舵角θに基づいて、第３・第４制御電流特性マ
ップA₃、A₄より第３・第４制御電流値i₃、i₄をサーチ
し、この第３・第４制御電流値i₃、i₄補正運転状態指数
I_1aを次式に代入して第２中間電流値I₂を補間演算す
る。

I₂＝（i₄−i₃）×J_1a＋i₃ この第２中間電流値I₂は、屈曲の多い山道において現在
の車速，操舵角及び運転状態に対応して電磁制御弁30に
印加するのに適した制御電流値である。

続くステップ167においてCPU51は、前記両中間電流値
I₁,I₂と前記演算処理IIにおいて演算された道路状態指
数J₂を前記式（４）に代入して制御電流値Ｉを演算した
後、次の制御電流出力処理Ｖに移る。この制御電流値Ｉ
は現在の車速，操舵角，運転状態及び道路状態に対応し
て電磁制御弁30に印加するのに適した制御電流値であ
る。

VI）制御電流出力処理 第９図の制御電流出力処理Ｖにおいては、CPUは、ス
テツプ167で演算した値Ｉなる制御電流を電磁制御弁30
のソレノイド36に印加する出力を行う。このステップＶ
が終了すれば、CPU51は第９図〜第13図のフローチャー
トによる制御プログラムの実行を終了する。

以後所定の小時間間隔Ｔ毎に割込信号が出力される都
度、CPU51は上記各フローチャートによるプログラムを
繰り返し実行し、車速，操舵角，運転状態及び道路状態
に応じて電磁制御弁30の開度を最適に設定し、これによ
り操舵特性を切り替えて最適の手動操舵トルクが得られ
るようにする。これにより補正運転状態指数J_1a及び道
路状態指数J₂が大となれば動力舵取装置のアシスト力は
減少し、車速及び操舵角に対する手動操舵トルクの増加
の割合は、第４図，の破線に示すごとく、両状態指
数J₁,J₂の増大にに応じて増大する方向に変化する。

また、上述の如く、運転状態指数J₁が頻繁に変化して
も、その変化が所定の範囲内であれば補正運転状態指数
J_1aは一定のままであるので、操舵特性の切り替えによ
り操舵力が頻繁に変化することはなくなり運転者に不自
然な感じを与えることがなくなる。

上記第１実施例においては、高速道路をほぼ一定速度
で走行している場合には補正運転状態指数J_1aはj_lとな
り、道路状態指数J₂も小さいので手動操舵トルクが小さ
い操舵特性となっている。このような場合にゆっくり走
行している先行車に追い付き、加速しないままレーンチ
ェンジで追越操作を行う場合にはレーンチェンジのため
の手動操舵トルクは極めて軽くなってたよりなくなり、
運転車に不安感を与えるおそれがある。以下に説明する
第２実施例はこのような問題を解決するものであり、第
１実施例との相違点を第14図〜第16図に示す。

第２実施例においては補正手段５は第１及び第２補正
手段よりなり、第１補正手段は、先ず第１実施例と同様
にして第１演算手段３により演算された運転状態指数J₁
を第１実施例の基準値J_1bと実質的に等しい、３段階に
変化する中間補正指数J_1cに変換する。この中間補正指
数J_1cの変化状態を第14図（ａ）に示す。第２補正手段
はこの中間補正指数J_1cを第14図（ｂ）に示す横方向加
速度Ｇが一定の範囲すなわち±αの範囲を越えた場合に
おいて、車速ｖが所定の設定値V₀（高速道路での通常走
行速度に相当）以上でかつ中間補正指数J_1cの値がj_lの
ときは中間補正指数J_1cより一段階上の値j_mをとり、そ
れ以外のときは中間補正指数J_1cの値をとる補正運転状
態指数J_1aに変換するものである。

すなわち、CPU51は次式 Ｇ＝θ・v² ・・・（５） に前記車速ｖ及び操舵角θを代入し横方向加速度Ｇを演
算し、−α≦Ｇ≦αとなるとき、すなわち第14図（ｂ）
に示すg₃,g₄,g₅の時点のおいて、第14図（ｃ）に示す如
く、補正運転状態指数J_1aを中間補正指数J_1cの値j_lより
一段階上の値j_mとしている。g₁,g₂の時点においても−
α≦Ｇ≦αではあるがJ_1c≧j_mであるので補正運転状態
指数J_1aの値は中間補正指数J_1cの値のままである。な
お、第14図は常にｖ≧V₀に保たれている状態で図示され
ている。また補正運転状態指数J_1aは、第１実施例の場
合と同じく、増大する場合には直ちに増大し、減少する
場合には一定の速度で減少するようになっている。第15
図は、上記第２実施例の動作のために第１実施例の第12
図のフローチャートに追加すべきフローチャートを示
し、ROM52にはこの動作を実行するための制御プログラ
ムが記憶されている。なお、前記値αは、高速道路で走
行中、通常の操舵ハンドルの微補正の場合にはそれに達
しないが、レーンチェンジの為の操舵操作の場合にはそ
れを越えるような横方向加速度に相当する値である。

次に、第２実施例の作動のうち第１実施例と異なる部
分につき説明する。

CPU51の行う処理動作は、第15図に示す如く、演算処
理I,II,III a,IVと制御電流出力処理Ｖに大別され、補
正運転実施例指数J_1aの演算処理III aを除き第１実施例
と全く同一である。しかして、補正運転状態指数J_1aの
演算処理III aは、第１実施例の第12図のフローチャー
トにおいて、ステツプ141の直前に第16図のフローチャ
ートを追加したものである。運転状態指数J₁の演算処理
Ｉ及び道路状態指数J₂の演算処理IIに続いて、次の補正
運転状態指数J_1aの演算処理III aが実行される。

III a）補正運転状態指数J_1aの演算処理 この演算処理においては、CPU51は、先ず第１実施例
の第12図のステツプ121〜134と実質的に同一のステツプ
により、運転状態指数J₁の変動が所定範囲内であれば中
間補正指数J_1c（第１実施例における基準値J_1bに相当）
の値を現状のまま維持し、所定範囲を外れれば中間補正
指数J_1cの値を３段階の値j_l,j_m,j_hの何れかに変位し、
後者の場合には新たな中間補正指数J_1cの値に対応する
フラグを１に設定した後、処理動作を第16図のステツプ
135に進めるる ステツプ135において、CPU51は車速ｖを前記設定値V₀
と比較し、ｖ＜V₀ならばそのまま処理動作をステツプ14
1に進め、ｖ≧V₀ならばステツプ136に進んで前記式
（５）により横方向加速度Ｇを演算する。続くステツプ
137において、CPU51は３段階の値をとる中間補正指数J
_1cを最小値j_lと比較し、J_1c≠j_lならばそのまま処理動
作をステツプ141に進め、J_1c＝j_lならばステツプ138に
進める。ステツプ138において、CPU51は横方向加速度Ｇ
の絶対値|G|を所定値αと比較し、|G|≦αならばそのま
ま、また|G|＞αならばステツプ139において中間補正指
数J_1cの値をj_mとして、処理動作をステツプ141に進め
る。

次いでCPU51は、第１実施例と同一のステツプ141〜14
3により、中間補正指数J_1cが増大する場合には補正運転
状態指数J_1aの値を直ちにJ_1cとし、中間補正指数J_1cが
減少する場合には補正運転状態指数J_1aの値が一定の速
度で減少してJ_1cとなるようにする。続いてCPU51は、第
１実施例と同一のステツプウ151〜159により、操舵特性
が変化する際に変化後の状態を示す音のブザーを鳴らし
た後、次の制御電流Ｉの演算処理IVに移る。

続いてCPU51は、第１実施例と同じ制御電流Ｉの演算
処理IV及び制御電流出力処理Ｖを行い、第15図のフロー
チャートによる制御プログラムの実行を終了する。以後
所定の小時間間隔Ｔ毎に割込信号が出力される都度、CP
U51は上記動作を繰り返して実行し、これにより第１実
施例と同様、車速，操舵角，運転状態及び道路状態に応
じて最適の手動操舵トルクが得られるように操舵特性は
切り替えられ、この切替えが頻繁となって運転車に不自
然な感じを与えることもなくなる。

また第２実施例においては、高速道路走行中に無意識
に行う操舵角の微補正操作の際の手動操舵トルクは軽い
が、追越等の為の意識したレーンチェンジ操作の際は適
度に手動操舵トルクが増大して手応えが増大するので運
転者に不安感を与えることがなくなる。

なお、第２実施例においては車速と操舵角により横方
向加速度を演算しているが加速度計により直接横方向加
速度を検出して同様の制御を行うこともできる。また本
第２実施例の変形例としては操舵角，車速等によるマッ
プを作り、そのマップ上において或る範囲を越えた場合
に補正運転状態指数を一段階またはそれ以上高めるよう
にすることも考えられる。あるいは操舵角が所定の値以
上となったときに補正運転状態指数を一段階またはそれ
以上高めることも考えられる。

以上各実施例においては、補正運転状態指数J_1aは、
増大するときには直ちに増大し、減少するときには一定
の速度でゆっくり減少するようにしたので、手動操舵ト
ルクは運転者の緊張が増大して活発な運転となったとき
にはそれに応じて直ちに増大し、また緊張がゆるんで穏
やかな運転となったときにはゆっくりと減少し、従って
操舵特性の切替による手動操舵トルクの変化は一層自然
なものとなる。また、各実施例においては、ブザーによ
り操舵特性の切り替えを知らせるので、運転者は安心し
て操舵力の変化を楽しむことができる。

なお、上記各実施例においては、特性マップA₁〜A₄よ
りの各電流値i₁〜i₄のサーチは車速ｖ及び操舵角θに基
づいて行っているが、車速のみに基づいて各電流値のサ
ーチを行い、あるいは車速の代わりに車速と関連して変
化するその他の情報値、例えばエンジン回転速度，スロ
ットルバルブ開度，吸入空気量等を検出し、此等の値に
基づいて各電流値i₁〜i₄をサーチし、しかる後に制御電
流値Ｉを補間演算するようにしてもよい。

また、上記各実施例においては、先ず補正運転状態指
数J_1aを用いて第１及び第２中間電流値I₁,I₂を演算し、
次いで道路状態指数J₂を用いて制御電流値Ｉを演算して
いるが、先に道路状態指数I₂を用いて第１及び第２中間
電流値を演算し、次いで補正運転状態指数J_1aを用いて
制御電流値Ｉを演算するようにしてもよい。

また、上記各実施例においては、運転状態指数の基準
値J_1bは、第12図のステツプ121〜134に示す如くやや複
雑なやり方で切替を行っており、これによれば運転状態
指数J₁が各判定レベルL,M,H付近において変化を繰り返
しても変化幅が所定範囲以内ならば基準値J_1bは一定に
保たれる。しかしながらもっと単純に運転状態指数J₁の
値が各判定レベルL,M,Hを通過する度に基準値J_1bが変化
するようにしてもよく、これによっても操舵特性の切替
頻度を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による動力舵取装置の操舵力制御装置の
全体構成図、第２図〜第13図は本発明の第１実施例を示
し、第２図は全体の説明図、第３図は電磁制御弁の断面
図、第４図及びは車速及び操舵角に対する手動操舵
トルクの変化特性図、第５図A₁〜A₄は操舵角及び車速に
対する制御電流の特性図、第６図は運転状態に応じた車
速、加速度及び加速度の絶対値の変化を示す図、第７図
は操舵角の絶対値の頻度分布を示す図、第８図は補正運
転状態指数等の変化状態を示す図、第９図〜第13図は制
御プログラムのフローチャート、第14図〜第16図は本発
明の第２実施例を示し、第14図は補正運転状態指数等の
変化状態を示す図、第15図及び第16図は主として第１実
施例との相違部分を示す制御プログラムのフローチャー
トである。 符号の説明 1,40……車速等センサ、2,45……操舵角センサ、３……
第１演算手段、４……第２演算手段、５……補正手段、
６……制御電流演算手段、７……ソレノイド駆動手段、
10……動力舵取装置、30……電磁制御弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田ノ岡 茂男 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 小玉 和正 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 松本 勤 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】印加される制御電流に応じて開度が変化し
   て手動操舵トルクと操舵出力トルクの間の特性を変化さ
   せる電磁制御弁を備えた動力舵取装置において、車速ま
   たはこれと関連して変化するエンジン回転数等の情報値
   を検出する車速等センサと、操舵角を検出する操舵角セ
   ンサと、前記情報値に基づいて運転者の運転状態に対応
   する運転状態指数を演算する第１演算手段と、前記操舵
   角に基づいて道路状態に対応する道路状態指数を演算す
   る第２演算手段と、前記第１演算手段にて演算された運
   転状態指数を複数の判定レベルと比較し同運転状態指数
   に応じて複数段階に設定した補正運転状態指数に変換す
   る補正手段と、この補正運転状態指数と前記第２演算手
   段にて演算された道路状態指数とに基づいて制御電流値
   を演算する制御電流演算手段と、この制御電流演算手段
   にて演算された制御電流を前記電磁制御弁に印加するソ
   レノイド駆動手段を備えたことを特徴とする動力舵取装
   置の操舵力制御装置。