JPS62225463A - 自動車の走行状態判定装置 - 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操舵力や車高等を
制御する際に使用する走行状態判定装置に関する。

〔従来技術〕

従来、自動車の走行状態の判定は車速により行うのが普
通であり、この判定結果によって、例えば、操舵ハンド
ルに加える手動操舵トルクが低速域では軽く、また高速
域では重くなるように、動力舵取装置のアシスト力を制
御するものがある。

このような車速により走行状態を判定する従来技術にお
いては、例えば前述のアシスト力制御の場合は、車速に
応じて操舵角に対するアシスト力の制御パターンを変え
ることはできるが、その直前の車速が同じならば山道走
行の場合も市街地走行の場合も、あるいは運転が活発な
場合も穏やかな場合もアシスト力の制御パターンは変ら
ず、それぞれの走行状態に通した手動操舵トルクが必ず
しも得られないという問題があった。同様の問題は、走
行状態に応じて自動車の車高制御、あるいはサスペンシ
ョンの固さ制御等を行う場合にも存在する。

これを解決するために、動力舵取装置の操舵力制御にお
いて、車速に対するアシスト力の制御パターンを複数設
け、運転者の好みあるいは走行状態により適宜手動によ
り制御バクーンを選択するものも開発されている。そし
て、手動による選択の面倒を除くために、走行状態を自
動的に判定して制御パターンを選択することが考えられ
る。この目的のために、本出願人は先に特願昭５９−１
１２３０３号その他の出願を行い、操舵角により走行状
態を判定することを提案した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、最後に述べた技術においては車速センサ
の他に機械的構造が複雑な操舵角センサを必要とし、こ
のため装置のコストが上昇するという問題があった。本
発明は、山道走行、市街地走行等の走行状態により、自
動車の車速またはこれと関連して変化するエンジン回転
速度等の情報値の平均値が相違することを利用して操舵
角センサなしに走行状態を判別し、上記問題を解決しよ
うとするものである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

このために、本発明による自動車の走行状態判定装置は
、第１図に示す如く、車速またはこれと関連して変化す
るエンジン回転速度等の情報値を検出する情報値検出手
段１と、所定の区間内における前記情報値の平均値また
はその定数倍の値を演算する演算手段２を備えてなるも
のである。

〔作用〕

情報値検出手段１は常時車速またはこれと関連して変化
するエンジン回転速度等の情報値を検出しており、演算
手段２はこの情報値検出手段１の出力から所定区間内に
おける前記情報値の平均値またはその定数倍の値を演算
する。しかしてこの平均値またはその定数倍の値は山道
走行や市街地走行等の道路状況に基づく走行状態、ある
いは活発か穏やかか等の運転者の特性に基づく走行状態
により値が異なるものとなる。

すなわち、車速またはこれと関連して変化するエンジン
回転数度等の情報値の頻度分布は、山道走行においては
第７ｉ（ａｌの実線Ｐのグラフに示す如く、中速付近が
最大となって低く広がったものとなり、一方市街地走行
においては、破線Ｑのグラフに示す如く、最大部が低速
側に移って高く狭まったものとなる。従って、所定区間
内における前記情報値の平均値またはその定数倍の値は
、山道走行の場合には大となり、市街地走行の場合には
小となる。

また、これと同様に、同じ道路状況においても、活発な
運転の場合の前記情報値の頻度分布は、穏やかな運転の
場合に比して最大値の位置が高速側に移ると共に分散状
態は低く広がったものとなり、従って前記情報値の平均
値の定数倍の値もより大となる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明において演算される所定区間内の車
速またはこれと関連して変化するエンジン回転速度等の
情報値の平均値またはその定数倍の値は、山道走行や市
街地走行等の道路状況に基づく走行状態、あるいは活発
か穏やかか等の運転者の特性に基づく走行状態によりそ
の値が異なるものとなるので、これにより走行状態を判
定することができる。しかして、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の検出に　′は
機械的構造が複雑となる操舵角センサを必要としないの
で、経済的な自動車の走行状態判定装置を得ることがで
きる。

〔実施例〕

以下に、図面により本発明を動力舵取装置の操舵力制御
に通用した実施例の説明をする。

第２図に示す如く、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１０の吐出通路１１にはメー
タリングオリフィス１２及びバイパス弁１３が設けられ
ている。バイパス弁１３の制御スプール１３ａはメータ
リングオリフィス１２の前後の差圧に応じて作動し、供
給ポンプ１０から吐出される作動流体の流量が増大すれ
ば余分の流量はバイパス通路１４からリザーバ２６に戻
され、かくしてバイパス弁１３は一定流ｉＱの作動流体
を分流制御弁１５に供給するものである。なお、供給ポ
ンプ１０が定速モータ駆動式の一定流量を吐出するもの
である場合には、バイパス弁１３は不要である。

分流弁１５は、前記一定流ｉＱの作動流体を、固定絞り
１６の前後の差圧に応じて作動する制御スプール１５ａ
により、サーボ弁通路１７及び反力側ｊλＩＩ回路１８
へそれぞれ一定流ｉＱ１及びＱ２ずつ分配するものであ
る。サーボ弁通路１７はサーボ弁２１を介してパワシリ
ンダ２５に接続され、また反力制御通路１８には反力機
構３０及び後述する流量制御弁４０が接続されている。

サーボ弁通路１７と反力制御通路１８の間には連通路１
９が設けられ、この連通路１９には固定絞り２０が設け
られている。

サーボ弁２１は、動力舵取装置の入力軸と出力軸との間
に設けられ、操舵ハンドルに加わる手動操舵トルクに基
づ（この両軸の間の相対的回動により作動するものであ
り、中立状態においては供給ボート２１ａより供給され
た作動流体は左右の通路を均等に流れて両分配ボー１−
２１ｃ、２１ｄは低圧で等しい圧力となるのでパワシリ
ンダ２５は作動されず、作動流体は排出ボー１−２１ｂ
から戻し通路２２を通ってリザーバ２６に排出される。

操舵ハンドルが操作されて手動操舵トルクが生じればサ
ーボ弁２１は中立状態から偏位して両分配ポート２１ｃ
、２１ｄの間に差圧が生じ、供給ボｈ２１ａより供給さ
れた作動流体は一方の分配通路２３又は２４よりパワシ
リンダ２５の一方の室に流入してアシスト力を生じさせ
、他方の室の作動流体は他方の分配通路２４又は２３を
介してサーボ弁２１に戻り、戻し通路２２からリザーバ
２６に排出される。この状態においては供給ボート２１
ａに生ずる圧力が増大するのでサーボ弁通路１７を流れ
る流量Ｑ１の一部ｑは連絡路１８に流れ込み流量制御弁
４０を通る流量は増加する。

反力機構３０は動力舵取装置の出力軸側に設けられた挿
通孔３３に嵌合されたプランジャ３２と、入力軸側に設
けられてプランジャ３２の先端と係合する円周方向両側
にＩＩＪｉ斜した傾斜面３４を主要構成要素としている
。そして、ボート３１を介してプランジャ３２の後部に
導入される圧力を流量制御弁４０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、手動操舵トルク
に対するサーボ弁２１の偏位特性を変えるものである。

流量制御弁４０は、第４図に示す如く電磁流量制御弁で
ある。流量制御弁４０のバルブ本体４１の突出部４１ａ
の先端には中央に絞り穴４２ａを有するユニオン４２が
同軸に螺合固定され、絞り穴４２ａを挾んで第１ボート
４０ａ及び第２ボート４０ｂが形成されている。バルブ
本体４１には突出部４１ａと反対側にヨーク４５が固定
され、このヨーク４５の内孔により弁軸４４を固定した
スプール４３が突出部４１ａと同軸に軸方向摺動可能に
支持されている。スプール４３及び弁軸４４はスプリン
グ４８及び４９を介してバルブ本体４１とヨーク４５に
螺合した調整ねじ４７の間に弾性的に支持されている。

流量制御弁４ｏは予め調整ねじ４７により調整を行い、
通常は弁軸４４の先端がユニオン４２の絞り穴４２ａか
ら離れて絞り穴４２ａを全開とし、ソレノイド４６に通
電すればその電流値に応じてスプール４３が左方向に変
位して弁軸４４の先端により絞り穴４２ａ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。

ユニオン４２には絞り穴４２ａが全閉となった状態にお
いても、両ボート４０ａ。

４０ｂを連通する固定絞り４２ｂが設けられている。こ
の流量制御弁４０はバルブ本体４１の突出部４１ａを動
力舵取装置の弁ハウジング等の取付基体２８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、従来は流量制御弁４
０の開度を車速に応じて変化させるのみであり、これに
よれば車速か増大すれば流量制御弁４０の開度が小とな
り、また操舵角が増大すれば流量制御弁４０を通る流量
が増大するので、第５図＋８）、　ｌｂ）の実線に示す
如く、手動操舵トルクが車速の増大及び操舵角の増大に
応じて重くなるように制御することができる。しかしな
がら、これのみでは山道走行や市街地走行等の走行状態
、あるいは活発か穏やかか等の運転者の特性による走行
状態が変化しても上記制御パターンは変らない。

本実施例においては、第２図の電子制御装置５０により
所定の走行区間内のエンジン回転速度の平均値の定数倍
の値と車速の両方に応じて流量制御弁４０の開度を変化
させ、これにより道路状況あるいは運転者の特性による
走行状態の変化に応じて上記制御パターンを変化させて
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という）５２と、書込み可能メモ
リ　（以下単にＲＡＭという）５３を主要構成要素とし
、ＣＰＵ５１には車速センサ５５及びエンジン回転速度
センサ７６が接続されている。この車速センサ５５は、
例えばエンジン６０から駆動車輪６７に動力を伝達する
トランスミッション６５の出力軸６６に連結された回転
計により構成され、これから発生す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、本
実施例においては、例えば第３図に示す如く、エンジン
６０のカム軸等に設けたシグナルロータ７２によりピッ
クアップコイル７１を介して駆動されるイグナイタ７０
は点火コイル７３及びディストリビュータ７４を介して
各点火栓７５に火花を生せしめると同時にこれから発生
ずるパルス信号をエンジン回転速度センサ７６に送り、
エンジン回転速度ｒを検出するようになっている。ＣＩ
’Ｕ５１はエンジン回転速度センサ７６からのエンジン
回転速度信号を受けて所定の走行区間内のエンジン回転
速度の平均値の定数倍の値（以下単に走行状態指数Ｊと
いう）を演算し、車速Ｖ及び走行状態指数Ｊに応じて流
量制御弁４０のソレノイド４６に印加される電流を制御
するものである。

一般的に山道走行では中速付近において加減速が繰り返
され、また道路状況の変化も多いのでエンジン回転速度
の頻度分布は、第７図（ａｌの実線Ｐのグラフに示す如
く、中速付近が最大となり、高さが低（横に広がったも
のとなる。一方、市街地走行では信号待等による停車状
態から中速付近までの加速及び停車のための減速は行わ
れるが道路状況の変化は少いので、第７図（ａ）の破線
Ｑのグラフに示す如く、山道走行の場合に比して最大頻
度の部分が低速側に移ると共に高さが高くなり、横幅が
狭くなる。従って所定の走行区間内において得られる前
記走行状態指数Ｊは、第７図（ｂｌに示す如く、山道走
行の場合には大となり、市街地走行の場合には小となる
。なお、本実施例においては走行状態指数Ｊは、屈曲が
多い山道を走行する際にＪ＃１となるように適当な常数
で除し、また走行状態指数Ｊが１以上にならないように
処理して、高速道路走行の際に手動壕舵トルクが重くな
りすぎないようにしている。

また、同じ山道または同じ市街地等の如く道路状況が同
じであっても、活発な運転の場合はエンジン回転速度が
増大すると共にその変化幅も大となるので、エンジン回
転速度の頻度分布は、穏やかな運転の場合に比して、最
大値の位置が高速側に移ると共に分散状態は低く広がっ
たものとなり、従って走行状態指数Ｊも穏やかな運転の
場合より大となる。

ＲＯＭ５２には流量制御弁４０のソレノイド４６に印加
する印加電流の制御パターンが特性マツプとじて記憶さ
れている。第６図Ａ、Ｂはこの制御パターンを図形化し
て示したものである。第６図Ａは走行状態指数Ｊ＝０（
極端な低速での穏やかな市街地走行がこれに近い）のと
きの車速Ｖの増大に伴うソレノイド４６に印加すべき電
流値ｉＡの変化特性を示し、電流値ｉＡは車速■の増大
に対して一定の割合で増大するが、高速及び低速の範囲
では変化しないように設定されている。また、第６図Ｂ
は走行状態指数Ｊ−１（屈曲が掻めで多い山道走行）の
ときの車速Ｖの増大に応じてソレノイド４６に印加すべ
き電流値ｉＢの変化特性を示し、電流値ｉＢは車速Ｖの
増大に対しｉ、１１゜と同様に変化するが、その値は全
般的にｉＡよりも大となるように設定されている。

ＲＡＭ５３は多数の加速度を記憶する多数（Ｎ個）の記
憶領域（バッファレジスタ［）　ｏ　−ＤＮ−１）を有
する記↑、α手￥１−５３　ａを備えている。また、Ｒ
ＯＭ５２には、ＣＰＵ５１が、エンジン回転速度センサ
７６により検出されたエンジン回転速度ｒを所定間隔で
読み込み、その値を順次前記バフファレジスタＤＯ〜Ｄ
ｕ−１に記憶せしめると共に更新し、バッファレジスタ
ＤＯ〜ＤＮ−１に記憶された各エンジン回転速度の値か
ら次式＋１１により総和を算出すると共に定数Ｋ　ｍａ
ｘで除して走行状態指数Ｊを算出し、 Ｊ　＝　（、：、　　Ｄｎ）　／Ｋｍａｘ　　　　　・
・１１）Ｋｍａｘ：定数（例えば５０．屈曲が多い山道
においてＪミ１となるよう に実験的に定める。） しかる後に、第６図の特性マツプＡ、Ｂから車速■に基
づいて電流値ｉＡ及びｔＢをサーチし、この電流値ｉＡ
とｉＢを用いて、式（１）により算出された走行状態指
数Ｊに対応する電流値ｉを次式（２）により演算し、 ｉ＝　（ｉＢ−４Ａ）ＸＪ＋ｉＡ　　　・・・（２）こ
の電流値ｉを流量制御弁４０のソレノイド４６に印加す
る制御プログラムが記憶されている。

しかして、走行状態指数Ｊが大となれば、ソレノイド４
６に印加される電流値ｉが増大するので流量制御弁４０
の開度は小となる。これにより反力機構３０に導入され
る圧力が増大するので、第５図ｆａｎ、　（ｂｌの破線
で示す如く、車速Ｖ及び操舵角に対する手動操舵トルク
は増大する方向に変化する。

次に本実施例の動力舵取装置の制御動作を、第８図及び
第９図のフローチャートにより説明する。

自動車の走行状態において、時々刻々変化する車速■は
車速センサ５５により、またエンジンｕ転速度ｒはエン
ジン回転速度センサ７６°により検出されてそれぞれの
カウンタ（何れも図示せず）に入力される。ＣＰＵ５１
は、所定の時間間隔Ｔ（例えば１秒）毎に割込信号が入
力されると同時に前記制御プログラムに基づき処理動作
を実行する。先ず、第７図のステップ１０１において、
ＣＰＵ５１はカウンタに記憶された車速Ｖを読み込み、
次のステップ１０２においてカウンタに記憶されたエン
ジン回転速度ｒを読み込む。

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がＮに達していなければ、制御プログラムはステップ
１０５に進んでｎ番目のバッファレジスタＤｎにエンジ
ン回転速度ｒを記憶させる。ステップ１０３において、
もしｎ＝ＮならばＣＰＵ５１はステップ１０４を通りサ
ンプリングカウンタ値ｎをＯにリセットした後、ステッ
プ１０５に進んで前記作動を行う。以上のステップ１０
３〜１０５により、ＣＰＵ５１は所定の時間間隔Ｔで検
出されたエンジン回転速度ｒをＮ個のバッファレジスタ
ＤＯ〜ＤＮ−１に順次記憶せしめると共に、バッファレ
ジスタが全部一杯になれば最初のバッファレジスタＤｏ
から順次記憶内容を更新せしめる。

続くステップ１０６において、ＣＰＵ５１は全バッファ
レジスタＤＯ〜ＤＮ−１の記憶内容を順次読み出し、前
記式（１）により走行状態指数Ｊを演算する。

続くステップ１０７において、ＣＰＵ５１は走行状態指
数Ｊが１以上かどうかを判定し、１以上であればステッ
プ１０８で走行状態指数Ｊを１とし、その次のステップ
１０９においてサンプリングカウンタ値ｎに１を加えた
後、ＣＰＵ５１は第８図のフローチャートによる制御プ
ログラムの実行を次の割込信号が入力されるまで停止す
る。

第８図のフローチャートの制御プログラムが１回または
所定の複数回終了する都度、ＣＰＵ５１は第９図の制御
プログラムの実行を開始する。先ずステップ１１０にお
いて、ＣＰＩＪ５１はＩ’？０Ｍ５２内の特性マツプＡ
より、先にカウンタ内に読み込んだ車速Ｖに基づいて電
流値ｉＡをサーチし、続くステップ１１１において特性
マツプＢより車速ｙに基づいて電流値ｉＢをサーチする
。この電流値ｉＡとｉＢは続くステップ１１２において
前記式（２）に代入されて印加電流値ｉが演算され、ス
テップ１１３においてＣＰＵ５１は図略のインターフェ
イスを介して値ｉなる電流を流量制御弁４０のソレノイ
ド４６に印加する出力を行う。ステップ１１３が終了す
ればＣＰＵ５１は第９図のフローチャートによるプログ
ラムの実行を停止する。

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■及び走行状態指数ＪＷ応じて
流量制御弁４０の開度を設定し、保舵角に応じて所定の
手動操舵トルクが得られるようにする。これにより、第
５図（ａ）、　（ｂ）の破線に示す如（、走行状態指数
Ｊが大となれば動力舵取装置のアシスト力は減少して車
速Ｖ及び操舵角に対する手動操舵トルクは増大する方向
に変化する。なお、前記割込信号は所定の小時間間隔Ｔ
毎の代りに所定の小走行距離毎に出力されるようにして
もよい。また、ステップ１０６における走行状態術数Ｊ
の演算は、Ｎ個のバッファレジスタの全部の記憶内容を
用いる必要はなく、所定の範囲のもののみを使用して行
ってもよい。

なお、上記実施例のステップ１０５において、エンジン
回転速度「をＫ　ｍａｘで除した値をバッファレジスタ
Ｄｎに記憶させ、その化リステップ１０６においては各
バッファレジスタＤｎの記憶値の単純な総和として走行
状態指数Ｊを演算するようにしてもよい。

上記実施例においてはエンジン回転速度センサ７６によ
りエンジン回転速度を検出し、その値の所定区間内にお
ける平均値から走行状態指数を演算し、これにより走行
状態を判定しているが、車速センサ５５により検出され
る車速を使用し、同様に所定区間内における車速の平均
値から走行状態指数を演算して走行状態を判定してもよ
い。また車速と関連して変化するその他の情報値を使用
し、同様にして走行状態指数を演算して走行状態を判定
してもよい。このような変形例が第１Ｏ図〜第１１図に
示されている。

第１０図に示す変形例は、車速と関連して変化する情報
値としてエンジンのスロットルバルブ開度を使用したも
のである。この変形例においては、エンジン６０の吸気
通路６１に設けたスロッｉ・ルバルブ８０にその開度を
検出するスロットルポジションセンサ８１を設け、ＣＰ
Ｕ５１はこのスロットルポジションセンサ８１からの変
動するスロットルバルブ開度信号を受けて前述と同様に
スロットルバルブ開度の所定区間内における平均値を算
出し、Ｋ　ｗａｘで除して走行状態指数を演算して走行
状態を判定するものである。

第１１図に示す変形例は、車速と関連して変化する情報
値としてエンジンの吸入空気量を使用したものである。

この変形例においては、エンジン６０の吸気通路６１に
吸入空気量に応じて回動するエアフローメータ９０を設
けると共にその回動角により作動する吸入空気量センサ
９１を設け、ＣＰＵ５１はこの吸入空気量センサ９１か
らの変動する吸入空気量信号を受けて前述と同様に吸入
空気量の所定区間内における平均値を算出し、走行状態
指数を演算して走行状態を判定するものである。

本発明は上記実施例の如く動力舵取装置のみならず、自
動車の車高調整やサスペンションの固さ制御の場合にも
適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動車の走行状態判定装面の全体
構成図、第２図〜第８図は動力舵取装置における一実施
例を示し、第２図は全体の説明図、第３図はエンジン回
転速度検出部分の説明図、第４図は流量制御弁の断面図
、第５図＋ａ）及び（ｂ）はそれぞれ車速及び操舵角に
対する手動操舵トルクの変化特性図、第６図Ａ及びＢは
それぞれ車速に対する制御電流の特性図、第７図（ａｌ
は車速等の情報値の頻度分布を示す図、第７図（ｂ）は
所定区間内におけるエンジン回転速度の平均値と走行状
態指数の関係を示す図、第８図及び第９図は制御プログ
ラムを示すフローチャート、第１０図及び１１図はそれ
ぞれ異なる変形実施例の情報値検出手段を示し、第１０
図はスロットルポジションセンサを用いた例、第１１図
は吸入空気量センサを用いた例である。 符号の説明 １・・・情報値検出手段、２・・・演算手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）車速またはこれと関連して変化するエンジン回転
   速度等の情報値を検出する情報値検出手段と、所定の区
   間内における前記情報値の平均値またはその定数倍の値
   を演算する演算手段を備えてなる自動車の走行状態判定
   装置。
2. （２）前記演算手段は多数の記憶領域を有する記憶手段
   と、前記情報値またはその定数倍の値を所定の間隔で順
   次前記記憶手段の各記憶領域に記憶させると共にその記
   憶値を更新させる更新手段と、前記多数の記憶領域の少
   なくとも一部に記憶された記憶値の総和を算出する総和
   算出手段を備えてなる特許請求の範囲第１項記載の自動
   車の走行状態判定装置。