JPS62152974A - 走行状態検出装置 - 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、自動車のハンドル操作に関する走行状態を検
出する装置に関する。係る装置は、運転者の走行意図を
検出出来るものであり、動力舵取装置、居眠、り防止装
置、自動サスペンション装置に使用出来る。

【従来技術】

自動車の動力舵取装置、サスペンション装置等の制御特
性は、運転者の運転意志を反映した自動車の走行状態に
よって変化されるのが望ましい。 しかし、従来の動力舵取装置は、車速、操舵角、操舵角
速度等を検出して、それに適するようにマニュアルトル
クに対する補助操舵力の比である感度を制御して補助力
を発生させているが、自動車が如何なる環境を如何なる
ハンドル操作で走行しているかを反映していない。この
為、操舵感覚が運転者の意図に合わないき言う間頴点が
ある。 又、運転者の運転意図、走行環境等の反映した自動車の
走行状−を如何にして検出するかが□問題であり、係る
走行状態を検出する装置は存在、しない。

【発明が解決しようとする問題点】

本発明装置が検出しようとする自動車の走行状態は、例
えば、次のような場合を想定出来る。 ゆったりしたハンドル操作で、市街地をゆっくりと走行
する場合、急カーブの続く山岳地帯を走行する場合、シ
ャープなハンドル操作を伴うスポーティな運転を行う場
合である。このモードを運転者の運転意識から見ると、
第１の場合、運転者はリラックスしたハンドル操作をし
ていることになり、第２、第３の場合は、緊張したハン
・ドル操作を行っていると言える。係る場合に、動力舵
取装置に付いて言えば、第１の場合には、全体として、
ハンドル操作は軽く、大きく切り込むに従って徐々にハ
ンドルが重く感じられる特性が望ましいと言える。一方
、第２、第３の場合には、全体として重く、ハンドルを
切り込むに従って急速に重く感じられる特性が望ましい
と言える。又サスペンション装置では、第１場合は、シ
ョックアブソーバの特性をソフトにし、第２、第３の場
合に！マ、ハードにするのが、望ましいと言える。 このように、運転者の意図を反映した自動車の゛走行状
態の検出は、自動車の各種の装置を制御するのに、必要
である。 そこで、本発明者等は、自動ＸＩｆの進行方向に垂直に
係る横方向の加速度の分布特性が、上記の運転者の運転
意図を反映した自動車の走行状態を如実に表現している
ことを着想し、本発明を完成した。即ち、大きな横加速
度が掛かっている割合が高い程、第２、′ｆ、３の走行
状態にあり、運転者には、より緊張を必要とされると解
釈出来る。それに対し、横加速度の掛かっている割合が
低い程、第１の走行状態にあり、運転者には、さほど緊
張を必要とされないと解釈出来る。 本発明は、このように、運転者の意図を反映した自動車
の走行状態を検出することを目的とするものである。

【問題点を解決するための手段】

上記問題点を解決するための発明の構成は次の通りであ
る。 本発明は、自動車の進行方向に垂直な横方向の加速度を
検出する横加速度検出器と、 前記横加速度検出から信号を入力して、単位時間、又は
、単位走行距離毎に、上記信号をサンプリングするサン
プリング部と、　。 前記サンプリング部によって、サンプリングされたデー
タから過去一定の時間内又は二定の走行距離内に於ける
横加速度の頻度分布を特徴ずける因子の大きさを算出し
、この値を自動車の走行状態を表す状態信号として出力
する走行状態演算部と、 から成る走行状態検出装置である。 前記走行状態演算部の算出する横加速度の頻度分布を特
徴ずける因子とは、所定値以上の横加速度をとる確率、
分散、標準偏差、絶対値の平均、又は、半値幅等その他
統計学上用いられるパラメータを選択することができる
。

【作用】

横加速度検出器は、車体等に取り（＝Ｊけられており、
自動車の進行方向に垂直な横加速度を検出する。サンプ
リング部は、横加速度検出器で連続的に検出されている
横加速度を一定時間又は一定走行距離毎にサンプリング
する。そして、走行状態演算部は、サンプリング部によ
って、サンプリングされたデータから過去一定の時間内
又は一定の走行距離内に於ける横加速度の頻度分布を特
徴ずける因子の大きさを算出し、この値を自動車の走行
状態を表す状態信号として出力する。 この信号に基づいて、動力舵取装置、サスペンション装
置等の制御特性を変化させ、その時の運転者の意図を反
映した自動車の走行状態に応じた最適な特性での制御が
可能となる。

【実施例］ 本実施例は、本発明の走行状態検出装置を用いた油圧式
の動力舵取装置に関するものである。本実施例では、車
速に関する感度特性及び、操舵角に関する感度特性を横
加速度の分布関数の分１”ｒ’ｌ　Ｍによって変化させ
ている。即ち車速に対しては、高車速になる程、又、操
舵角に対しては、操舵角が大きくなる程、感度を低下さ
せマニュアルトルクに対して発生する補助操舵力を小さ
くし操舵感覚が重くなるような感度特性を分散状態によ
って変化させている。 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Ｖ、１図において１０は補助力発生手段で、サーボバル
ブ１４と、パワーシリンダ１５と、電磁弁２０と、電磁
弁２０を駆動するソレノイド駆動回路６５と、ポンプ２
２と、流量制御弁装置４０と、それを駆動するソレノイ
ド駆動回路７５と、油圧回路１２とで構成されている。 サーボバルブ１４はハンドル軸１７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は囲路の操
縦リンク機構を介して操向車輪に連結されている。従っ
てこの操向ハンドル１９にマニュアルトルクを付与して
サーボバルブ１４を回転制御することでパワーシリンダ
１５に圧力流体が供給制御され、このパワーシリンダ１
５によって補助操舵力が発生され、増大された操舵トル
ク（マニュアルトルク＋補助操舵力）が操向車輪に伝達
されるようになっている。 サーボバルブ１４には油圧回路１２を介してポンプ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
プ作用で前記サーボバルブ１４、パワーシリンダ１５に
圧力流体が供給されるようになっている。 また前記パワーシリンダ１５には電磁弁２０が取り付け
られている。この電磁弁２０はパワーシリンダ１５の一
方の高圧室に供給される圧力流体の一部をパワーシリン
ダ１５の他方の低圧室にバイパスするものであり、その
構造は第２同断面図に示されている。電磁弁２０は、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ＩＪ２７
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ット３４を介して互いに連通
されるようになっている。 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図に示す様にポンプ２２の吐出孔４２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の前後圧によって摺動しバイパス孔４４を開閉
して前記サーボバルブ１４へ供給する圧力流体の供給流
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への通電によって変位す
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によって弁軸５１と共に、絞り４５と
反対側に押圧され、絞り４５の開度を全開状態にしてい
る。 然るに可動スプール５０がスプリング５３の撥力に抗し
て絞り４５の方向に変位するに従い、弁軸５１は絞り４
５に接近してその開度を減少させる。 この動作により、送出ポート４３からサーボバルブ１４
への圧力流体の供給流量が減少する。　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
イクロプロセッサ６］と、ＲＡＭ６２と、ＲＯＭ６３を
主要構成要素としている。このマイクロプロセッサ６１
にはインタフェース６４が接続され、そのインタフェー
ス６４にはソレノイド駆動回路６５．７５が接続されて
いる。ソレノイド駆動回路６５．７５はそれぞれ前記電
磁弁２０のソレノイド２７、流ＷｊＬ　＜Ｉｉｌ制御弁
装置４０のソレノイド４９に印加される電流を制御して
いる。またマイクロプロセッサ６１にはインタフェース
６６、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
ステアリングシャフト１７上に連結された回転板７０と
、２つのフォトインタラプタ７１．７２より成り、係る
フォトインタラプタ７１．７２からの信号からハンドル
の操舵角θを検出するようになっている。又、マイクロ
プロセッサ６１にはインタフェース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、トランスミッションの出
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■
を検出している。更に、車の横方向に掛かる加速度を検
出する横加速度検出７７がインタフェース６６を介して
接続されている。 横加速度検出器としては、板はねに作用した力に比例し
て生じた歪を圧電材料で検出することによ？、加速度を
検出する構造のものを使用している。 一方前記ＲＯＭ６３には、前記電磁弁２０．４８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８図に示すように特性マツ
プＩＡとＩＢの組合せとから成る横加速度の分布関数の
分散Ｍが零の時の制御パターン１と、第９図に示す様に
特性マツプ■ΔとＩＩＢの組合せから成る横加速度の分
布関数の分散Ｍが最大値′Ｍｐを採る■ｉの制御パター
ン■とが用意されている。 ここで、横加速度の分布関数の分散が大きくなる程、自
動車は横加速度を受けている頻度が高く、大きな横加速
度を受けるようなハンドル操作が行われていることを示
している。換言すれば、カーブ逼鋭さ、車速、操舵角速
度等が高く、運転者にとってみれば、それだけ、緊張し
た運転状態にあることを意味している。このため、横加
速を受けている頻度が高く、運転者の緊張度が高い時程
、ハンドルを大きく切る程ハンドル操作が重くなるよう
にしている。普通の速度で普通にハンドル操°作をして
いる時には、分散Ｍが零の走行状態は、概ね、市街地走
行に対応し、分散Ｍが最大値の走行状態は、カーブの多
い山岳走行に対応する。 それぞれの特性マツプ■Δ、■Δはサーボバルブ１４に
供給する流量を制御する電磁弁装置４０のソレノイド４
９の駆動用に用いられる。又、特性マツプＩＢ、ＩＩＢ
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２７の駆動用に用いられる。 制御パターン■では車速■の増加に対してソレノイド２
７に印加する電流値ＩＢを増加しパワーシリンダ１５の
バイパス流量を多くしてハンドルを高車速程重く設定し
ている。又、操舵角θの増加に対してソレノイド４９に
印加する電流量ＩＡを増加しサーボバルブ１４への圧力
流体の供給量を少な（して操舵角が太き（なる程ハンド
ルを重く設定している。 一方、制御パターン■では、操舵角θの増加に対するソ
レノイド４９に印加すべき電流量ＩＡの変化度合を制御
パターンＩに比べて大きく設定している。 ＲＡＭ６２には横加速度Ｇを順次入力し、その分布関数
の分散を検出するプログラムと、その分散から感度を制
御して、補助力を制御するプログラムが記憶されている
。第６図及び第７図は、横加速度Ｇの分布関数を示すも
ので、例えば、ゆつたりとした運転で市街地を走行した
時は、横加速度を受けない直線走行、従って、中立付近
での操舵の回数が多く、第６図に示ずような分散を示ず
。 又、山岳走行でハンドル操作が多くなったり、過激なハ
ンドル操作の頻度が高い運転をする時は、より大きな横
加速度を受ける頻度が高く、第７図に示す様な分散を示
す。 次に本実施例に係る走行状態検出装置の動作を第４図に
示すフローチャートに基づき説明する。 車の走行状態において、時々刻々変化する横加速度は、
横加速度検出７７にて検出され、ＣＰＵ６１により、読
み取られる。又、操舵角センサ６９にて検出された操舵
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、車速センサ７４にて検出された車速信号■
はカウンタ７５に入力される。 一方マイクロプロセッザ６１は一定走行距離毎に発生す
る割り込み信号が入力されると処理動作を実行する。ま
ずステップ１００では、横加速度検出器７７から横加速
度Ｇ、カウンタ６７及び７５から操舵角θ及び車速■を
読み込み、これを内部レジスタに記憶する。続いてステ
ップ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ｊはＯであり、ステップ
１０２が実行され、前記回数カウンタＣの内容ｊに１が
加えられる。 続くステップ１０３では下式に基づき、横加速度Ｇの和
ＳＵＭと、横加速度Ｇの２乗和ＳＱが演算される。 Ｓ　Ｕ　Ｍ　＝　Ｓ　Ｕ　Ｍ　＋　Ｇ　　　　　　　　
　−−・・・・・（１）ＳＱ＝ＳＱ＋Ｇ２　　　　　　
　　・−・・・−（２）続いてステップ１０５では、上
記ＳＵＭ、ＳＱから分散Ｍが次式で求められる。 Ｍ＝ＳＱ／　ｉ　−（ＳＵＭ／　ｉ　）　２　・°°・
−・・・・（３）次にステップ１０６で、その分散Ｍか
ら最適な感度を制御する感度制御プログラムが実行され
る。 以後、割込信号が出力される毎にマイクロプロセッサ６
１は上記と同様にステップ１００からステップ１０６を
繰り返し実行し、その走行状態に然るに、上記処理動作
を実行している間に横加速度Ｇの内容は次第に累積され
、分散Ｍの値が大きくなりすぎ、正しい判別が出来なく
なる。従ってｎ回のサンプリングが行われた後には、ス
テップ１０４において下式に基づいて横加速度Ｇの和Ｓ
ＵＭ、横加速度Ｇの２乗和ＳＱが補正される。 Ｓ　Ｕ　Ｍ　＝　Ｓ　Ｕ　Ｍ　十Ｇ　−Ｓ　Ｕ　Ｍ　／
　ｎ　　−ｍ−−（４）Ｓ　Ｑ　＝　Ｓ　Ｑ　＋　Ｇ　
２−　Ｓ　Ｑ　／　ｎ　　　−（５）上式は、今までの
値ＳＵＭ、ＳＱに、新しい値Ｇ、Ｇ２を加えると同時に
、古いデータとして今までのそれぞれの値の平均値ＳＵ
Ｍ／ｎ、ＳＱ／ｎを減算している。係る処理によってｎ
回のサンプリング後においては古い横加速度Ｇ、Ｇ２の
データの一部が逐次新しいデータに置き換えられ、正確
な分散Ｍを求めることができる。 上記演算処理の後は、１回未満のサンプリングの場合と
同様ステップ１０５〜１０６が実行されて走行状態に応
じ操舵力制御が行われる。 第５図は感度制御プログラムを示したフローチロ ヤードである。ステップ２００．２０２では第８図（ａ
）、第９図（ａ）に示す様に最低分散Ｏの走行状態での
操舵角に対する駆動電流ＩＡａの特性図と最大分散Ｍｐ
の走行状態での操舵角に対する駆動電流ＩＡｂの特性図
とから、その操舵角に応じたそれぞれの駆動電流がサー
チされる。次に、ステップ２０４で、分散Ｍに応じて比
例分配による補間により駆動電流ＩＡが計算される。補
間による駆動電流の算出の処理の概略図が第１０図に模
式的に示されている。第１０図（ａ）は、分散Ｍが０の
時の走行状態における操舵角と駆動電流ＩＡａとの関係
、（ｂ）図は分散Ｍが最大Ｍｐの時の走行状態における
操舵角と駆動電流ＩＡｂとの関係を示したものである。 そして、その中間の分散状態においてはそれらの二つの
特性を補間して駆動電流を求めている。ステップ２０４
でその求められた中間の電流値ＩΔをソレノイド４９の
駆動電流として制御するための制御信号をソレノイド駆
動回路７５に出力する。 次にステップ２０８に進みその時の車速に応じて第８図
（ｂ）及び、第９図（ｂ）に示す特性図から最低分散Ｏ
の走行状態に於ける駆動電流ＩＢａと最大分散Ｍｐの走
行状態に於ける駆動電流ＩＢｂを読み出し、ステップ２
１２で分散Ｍに応じた比例分配による補間を行い、最適
な駆動電流ＩＢを求める。次に、ステップ２１４でその
求められた中間の電流値ＩＢをソレノイド２７の駆動電
流として制御するための制御信号をソレノイド駆動回路
６５に出力する。このようにして横加速度Ｇの分布関数
の分散Ｍに応じた操舵角及び車速に関する補助力の制御
が行われる。 上記の実施例では、横加速度の頻度分布の形状を特徴ず
ける因子として、統計学的な分散を用いたが、第１１図
に示すように、横加速度の分布関数（全体の面積を１に
正規化してもよい）で、所定値０１以上の分布関数の面
積、即ち、６１以上の横加速度をとる確率に比例した値
を選択しても良い。 又動力舵取装置は、その感度制御特性を横加速度の分布
の分散Ｍに対して連続的に変化さ−Ｕ゛た特性で制御し
ているが、走行状態を分散の大きさに応じて、例えば、
リラックス状態と緊張状態との２つに分けて、その２の
状態に対応した何れかの特性で制御するようにしても良
い。 本実施例では油圧式の動力舵取装置について述べたけれ
ども、本装置は電気式の動力舵取り装置１こついても応
用できる。また、感度の制御は、電磁弁２０及び、４８
を用いて行なっているけれども何れか一方のみによって
制御しても良い。 【発明の効果】 本発明は、自動車に掛かる横方向の加速度を累積的に検
出し、過去−足間に検出された横加速度の頻度分布を特
徴ずける因子を算出し、この値を自動車の走行状態を表
す信号として出力する装置である。 横加速度の分布から得られた値を走行状態としているの
で、自動車の安定度、又は不安定度を直接的に検出する
事が出来る。また、その状態値からは、市街地とか山岳
地とかの走行纏境、又は、ゆったりとした走行とかシャ
ープなハンドル操作を伴うスポーティな走行等のような
運転者の走行意図を読み取ることができるので、運転者
の意図を反映した自動車の走行状態を数値的に検出する
ことが出来る。 そして、係る装置を用いて動力舵取装置面、ザスペンシ
ョン装置等を、走行状態に応じてより適切に制御するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る実施例装置及び、その装置を用
いた動力舵取装置の構成を示したブロックダイヤグラム
。第２図は、その動力舵取装置において使用されたパワ
ーシリンダの高圧室と低圧室とをバイパスするための電
磁弁の構成を示した断面図。第３図は、同装置において
使用されたポンプの吐出容量を制御するための電磁弁の
構成を示した断面図。第４図及び、第５図は、同実施例
装置において使用されたＣＰＵの処理手順を示したフロ
ーチャート。第６図及び、第７図は、ＣＰＵの処理手順
の内、測定される横加速度の分散特性を示した特性図。 第８図は、横加速度の分散が０の走行状態におけるソレ
ノイド４９及び、ソレノイド２７を制御するための駆動
電流の操舵角、車速に対する特性図。第９図は、横加速
度の分散が最大値をとる時の走行状態におけるソレノイ
ド４９及び、ソレノイド２７を制御するための駆動電流
の操舵角、車速に対する特性図。第１０図は、加速度の
分散が中間値をとる時の走行状態におけるソレノイド４
９を制御するための駆動電流の操舵角に対する特性の補
間の様子を説明した説明図。 第１１図は、横加速度の頻度分布を特徴ずける他の因子
を説明した説明図である。 １４・・・・サーボバルブ　　１５・・・・パワーシリ
ンダ２２・・・・ポンプ　　　　２７．４９・・・′ソ
レノイド４０・・・・流量制御弁装置　４８・・・・電
磁弁６０−・・・電子制御装置　　６９・・・・操舵角
センサ７４・・・−車速センサ 特許出願人　　豊田工機株式会社 代理　人　　弁理士　藤谷　修 第４図 第５図 第 第 （ＩＩＡ） （ａ） ８図 （ｂ） ９図 （ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動車の進行方向に垂直な横方向の加速度を検出
   する横加速度検出器と、 前記横加速度検出器から信号を入力して、単位時間、又
   は、単位走行距離毎に、上記信号をサンプリングするサ
   ンプリング部と、 前記サンプリング部によって、サンプリングされたデー
   タから過去一定の時間内又は一定の走行距離内に於ける
   横加速度の頻度分布を特徴ずける因子の大きさを算出し
   、この値を自動車の走行状態を表す状態信号として出力
   する走行状態演算部と、 から成る走行状態検出装置。
2. （２）前記走行状態演算部の算出する横加速度の頻度分
   布を特徴ずける因子は、所定値以上の横加速度を取る確
   率、分散、標準偏差、絶対値の平均、又は、半値幅等の
   統計学上のパラメータであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の走行状態検出装置。