JPS6397466A - 自動車の走行状態検出装置 - Google Patents

自動車の走行状態検出装置

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JPS6397466A
JPS6397466A JP24258886A JP24258886A JPS6397466A JP S6397466 A JPS6397466 A JP S6397466A JP 24258886 A JP24258886 A JP 24258886A JP 24258886 A JP24258886 A JP 24258886A JP S6397466 A JPS6397466 A JP S6397466A
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JP
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driving
steering angle
cpu
driving condition
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JP24258886A
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English (en)
Inventor
Kunihiko Eto
衛藤 邦彦
Yutaka Mori
豊 森
Kazumasa Kodama
和正 小玉
Tsutomu Matsumoto
勤 松本
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Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
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Publication date
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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、走行状態に応じて操舵特性や車高等を制御す
る際に使用する、自動車における走行状態検出装置、特
に運転者の気分や性格による運転状態を検出するのに適
した走行状層検出装置に関する。
(従来技術) 従来、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、この検出結果によって、例えば動力舵取装置
において、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。しかしながら、
このような従来技術では、車速に応じて手動操舵トルク
と操舵出力トルクの間の特性を変えることは出来るが、
車速か同じならば山道と市街地のように道路状態が変っ
た場合も前記特性は変らず、それぞれの道路状態に適し
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、道路状況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。
このような問題を解決するために、出願人は先に特願昭
59−112303号や同60−112905号等に係
る発明等を行い、操舵角あるいは車速等に基づく各所定
の演算処理により走行状態指数を演算し、これにより市
街地か山道か等の道路状態を検出する技術を提案した。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、自動車の走行状態は上記道路状態の池に
、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っても変1ヒする2操舵角
や車速等の変動はこのような運転状態の影響も受けるの
で前記各技術による走行状fフ指数は道路状態のみなら
ず一部運転状態をも反映するものではあるが、前記各技
術の演算処理によっては運転状態を充分に反映すること
ができないという問題があった。本発明は前記各従来技
術とは異なる演算処理により上記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) このなめに、本発明による自動車の走行状態検出装置は
、第1図に示す如く、自動車の操舵角を検出する操舵角
センサ1と、この操舵角センサから操舵角信号を入力し
て操舵角の1次またはそれ以上の微分値を演算する第1
演算手段2と、この第1演算手段から前記微分値を入力
し同微分値またはこれを所定の凾数で変換した値を累積
して走行状態指数を演算する第2演算手段3を備えてな
るものである。
(作用) 操舵角センサ1は自動車の操舵角を検出し、第1演算手
段2はこの操舵角信号を入力して操舵角の1次またはそ
れ以上の微分値を演算し、第2演算手段3はこの微分値
を入力し、その値またはそれを所定の凾数で変換した値
を累積して走行状態指数を演算する。操舵角の変動回数
や角速度等は、活発な運転の場合には大となり、穏やか
な運転の場合には小となるが、操舵角の1次またはそれ
以上の微分値は前記変動回数や角速度等と直接関連する
値であるので、前記微分値またはそれを所定の函数で変
換した値の累積値、すなわち走行状態指数は活発か穏や
かかの運転状態を直接反映したものとなる。
(発明の効果) 前述の如く、本発明によれば、演算される走行状態指数
は活発か穏やかかの運転状態を直接反映したものとなる
ので、そのような運転状態を確実に検出することができ
る。
(実施例〉 先ず、第2図〜第8図により、本発明の第1実施例を説
明する。
第2図において、動力舵取装置10は、ハ〉′ドル軸4
7を介して操舵ハンドル46と連結されたサーボ弁11
と、サーボ弁11の出力軸に1略のラック・ピニオン機
構を介して連結され更に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6 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jtQ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]5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の画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ti 1.3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、ボー
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はね特性を変え、入力I・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六32aを有するユ
ニオン32が同軸に螺合固定され、絞り六32aを挟ん
で第1ボート30a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に螺きした調整ねじ37の間に弾性的
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から離れて絞り六
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
の先端により絞り六32a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32
b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(a)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(b)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、これのみでは活発か穏やかか等の運転状態が変化
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、後述す
る走行状態指数と車速の両方に応じて電磁制御弁30の
開度を変化させ、これにより運転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CPTJ51には図略のツレ、ノイド駆動回路を介し
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には図略のインターフェイスを介して操舵
角センサ45が接続されている。操舵角センサ45はハ
ンドル軸47に固定された回転板、これと協働する2個
のフ第1・インタラプタ及び位相判定回路よりなる公知
のもので、両フォトインクラブタからの出力信号により
中立位置からの操舵ハンドル46の回転方向及び操舵角
θを検出するようになっている。
さらにCPU51には図略のインターフェイスを介して
車速センサ40が接続されている。この車速セ〉・す4
0は、エンジン41の駆動力を後車輪46に伝達するト
ランスミッショ〉・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。
穏やかな運転の場合には、第6図■に示す如く、操舵角
θの変動の幅及び回数は比較的少ないが、活発な運転の
場合には、第6図■に示す如く操舵角θの変動の幅及び
回数は多くなる。従って操舵角θの1次及び2次の微分
値の絶対値1b1及び1θ1は、穏やかな運転の場合に
は、第6図の■)及び■に示ず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図の■及び■に示
す如く山の数及び高さが大となる、そして、この1次ま
たは2次の微分値の絶対値IAIまたは1θ1の所定時
間内の累積値すなわち積分値を走行状態指数Jとすれば
、この走行状態指数J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検出することができる。また、此等
の微分値の絶対値1b1または1θ1をステップl11
!I数で変換した値、すなわち1δ1または1θ1が第
6図の■〜G)に示す所定の値αまたはβを境としてそ
れ以下の場合は0となりそれを越えた場合はlとなるよ
うに変換した値をとり、その値の所定時間内の累積値を
運転状態指数Jとしても、同様に穏やかか活発かの運転
状!5を検出することができる、本第1実施例において
は操舵角θの1次式分値の絶対値1b1の積分値を走行
状態指数、Jとしている。
R,OM 52には電磁制御弁30のソレノイド36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。第5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5図Aは走行状態指数J−
0<極めて穏やかな運転状態)のときの車速Vの変化に
伴うソレノイド36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V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5図Bは走行状態指数J−
1(極めて活発な運転状態)のときの車速Vの変化に応
じてソレノイド36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■の増大に対しiA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。
走行状態指数Jを演算するために、RAM53は多数(
N個〉のバッファレジスタDo〜DN−,を備えている
。バッファレジスタD、〜D〜−、は機能的には環状に
配置され、CPU51はこのバッファし・ジスタD。〜
DN−、に、所定の時間間隔Tをおいて順次、次式 %式%(1) τθ:前回に読み込んだ操舵角 により算出された操舵角θの1次式分値δの絶対値Iθ
1を記憶させ、この記憶動作がバッファレジスタDo〜
ON−、を−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 %式%(2) KI:定数(極めて活発な運転の場合に、J匍1となる
ように実験的に定 める。) によりバッファレジスタD。〜口、〜Xの記憶値の積分
値Jを演算し、この値を走行状態指数とする。第7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、R
OM52にはCPU51が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、CP U 51は、第5図の特性マ・ンプA及び
Bから現在の車速Vに基づき電流値iA及びiBをサー
チし、次いでこの両電流値jAjBと走行状態指@Jか
ら次式 %式%(3) により制御電流値jを補間演算し、jなる値の制御電流
を電磁制御弁30のソレノイド36に印加する出力を行
う。第8図のフローチャー1−はCPU51かこの動作
を実行すめためのものであり、ROM52にはこの動作
を実行するための制御プログラムか記憶されている、 しかして、運転状態が活発となって走行状態指数31が
大となれば、後述の如くソレノイド36に印加される制
御電流jが制御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(a>、(b)の破線に示すごとく
、車速V及び操舵角θに対する手動繰舵トルクは走行状
態指数Jの増大に応じて増大する方向に変化する。
次に、上記実施例の制御動作を、第7図及び第8図のフ
ローチャートにより説明する。
自動車のメインスイ・ソチを入れれば、電子制御装置5
0は各変数をOまたは所定の初期値に設定する。自動車
の走行状態において時々刻々変化する車速Vは車速セン
サ40により検出されて最新の値が閉略のレジスタに記
憶され、また操舵角θは操舵角センサ45により検出さ
れてその最新の値が同じく閉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、前記制御プログラムに基
づき処理動作を実行する。
CPU51は、先ず第6図のフローチャートのステップ
101において前記し・ジスタに記憶された最新の操舵
角θを読み込み、次のステップ102において前記式(
+)により操舵角θの1次式分値θを演算した後、ステ
ップ102においてサンプリングカウンタ値nに1を加
える。続くステップ103において、CP U 5,1
はサンプリングカウンタ値nをバッフアレシス々D0〜
DN−、の個数Nと比較し、nがN以上であればステッ
プ104においてカウンタ値nをOにリセットした後、
またnがN未満であればそのまま、ステップ105に進
んでn番目のバッフアレシスタロ。に前記1次微分値す
の絶対値+a+を記憶させる。以上のステ・ツブ101
〜105により、CPU51は所定の時間間隔Tで、検
出された操舵角θよりその1次微分値ルを演算し、その
絶対値1δ1をN個のバッファレジスタD、〜DN−、
に順次記憶させ、この記憶動作がバッファレジスタDo
〜DN−,を一巡する毎に最初に戻って作動を繰り返し
、記憶内容を更新させる。
これによりバッファレジスタD、〜DN−1には最新の
所定時間TXNの間における前記各絶対値1b1が記憶
されることになる、 続くステ・ツブ106において、CPU51は全バッフ
ァレジスタD、〜DN−、の記憶値を順次読み出し、前
記式(2)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、CP U 51は走行状
態指数、Tが1以上であるか否かを判断し、1以上であ
ればステップ108で走行状態指数Jを 。
1とし、1以上でなければそのまま、次のステラ110
9に進んで次回の演算で使用する操舵角芹θとして現在
の操舵角θを記憶させた後、第7図のフローチャーI・
による制御プログラムの実行を終了する。
第7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8図のフロ
ーチャートの制御プログラムの実行を開始する。先ずス
テ・ツブ110において、CP U 51はレジスタに
記憶された最新の車速Vを読み込み、続くステップ11
]においてROM52内の前記特性マツプAより車速V
に基づいて電流値iAをサーチし、また続くステップ1
12において前記特性マツ1Bより車速Vに基づいて電
流値iBをサーチする。続くステップ113において、
CPU51はこの電流値IAとIB及び前記ステップ1
06において演算された走行状態指数Jを前記式(3)
に代入して制御電流値iを補間演算し、ステップ114
において閉略のインターフェイスを介して値j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。制御電流値iは、前記式(3)に示される如く
、走行状態指数Jが大となれば増大する方向に変化する
。ステップ114が終了すればCPU51は第8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毎に割込信号が入力される都度
、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V及び走行状態指数Jに応じて
電磁制御弁30の開度を設定し、操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。これにより手動
操舵トルク及びその車速及び操舵角に対する増加の割合
は、運転状態が活発となれば大となり、運転状態が穏や
かになれば小となるように変化する。
なお、ステップ107及び108は、極めて活発な運転
の場合に走行状態指数Jが過度に増大して手動操舵トル
クが過大となることを防止するためのものである。
本発明の第2実施例においては、第6図の■及び■に示
す操舵角θの2次微分値の絶対値1δ1の積分値を走行
状態指数Jとしている。本実施例においては、走行状態
指数Jを演算するフローチャートの一部が、第9図に示
す如く、第1実施例と異なるのみであるので、主として
その相巽点の説明をする。
CPU51は、第1実施例と同様、所定の時間間隔Tを
おいて割込信号が入力される都度、第9図のフローチャ
ートに示す制御プログラムを実行する。第1実施例のス
テップ100及び101と同一の処理を行った後、CP
U51はステップ101aにおいて次式 %式%(4) iθ:前回の操舵角の1次微分値 により操舵角θの2次微分値θを演算する。続くステッ
プ102〜104において第1実施例と同一の処理を行
った後、CPU51はステップ105aにおいてn番目
のバッファレジスタDflに前記2次微分値の絶対値に
1を記憶させる。続くステップ106aにおいて、CP
U51は定数に2のみがh!と異なった前記式り2)と
同様の演算式により走行状態指数51を演算する。この
演算式においてはり。の値か第1実施例とは異なるので
、極めて活発な運転の場合にJ”ilとなるようにする
ため、定数に2の値をに1とは変えている。続くステッ
プ】07・〜109において第1実施例と同一の処理を
行った後、(ミP Ll 51はステップ109aにお
いて次回の演算で使用する1次式分値δδとして現在の
1次式分値θを記憶させて第9図のフローチャー1〜に
よる制御プログラムの実行を終了する。
続いてCPU51は第8図のフローチャーI・の制御プ
ログラムを、第1実施例の場合と同様にして実行して、
’F;、 ’Gi制御弁30のソしノイド36に値jな
る制御電流を印加する出力を行う。以後、所定の時間間
隔T毎に割込信号が入力される都度、CF’ U 51
は第9図及び第8図のフローチャートによるプログラム
を繰り返し実行して、第1実施例の場合と同様に車速■
及び走行状態指数、■に応じて電磁制御弁30の開度を
設定し、操舵角に応じて所定の手動操舵1〜ルクが得ら
れるようにする。
本発明の第3実施例においては、第6図の■及び■に示
す操舵角θの1次式分値の絶対値1δ1を、所定の値α
を境としてそれ以下の場合は0となりそれを越えた場合
は1となる変数に変換し、この変数の所定時間TXN内
の累積値を運転状態指数Jとしている。所定の値αとし
て、前記絶対値1b1が穏やかな運転の場合にはまれに
しかそれに達しないが活発な運転の場合には常にそれに
達するような値をとれば、前記累積値は穏やかな運転の
場合には小となり、活発な場合には大となるので、これ
により穂やかか活発かの運転状態を検出することかでき
る。このために、本実施例は、第7図に示す第1実施例
のフローチャートにおけるステップ105及び106を
変更したものであり、その変更部分3第10図に示す。
次に主としてこの変更部分について作動の説明をする。
CPU51は、第1実施例のステップ101〜104と
同一の処理を行った後、ステップ1051〕において1
次式分値の絶対値1θ1を所定の値αと比較し、1θI
〉αならばステップ105CにおいてDII−1とした
後、またθ〉αでなければステップ105dにおいてり
。−〇とした後、ステップ106bに進む。ステップ1
06bにおいて、CPU51は定数に3のみかに1と異
なった前記式(2)と同様の演算式により走行状態指数
Jを演算する。定数に3は極めて活発な運転の場合にJ
嬌】となるように実験的に定めるものである。続くステ
ップ107〜109において、CPU51は第1実施例
と同一の処理を行った後、第10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。
続いてCPU51は第8図のフローチャー?−の制御プ
ログラムを、第1実施例の場合と同様にして実行し、以
上の全ての処理を第1実施例の場合と同様に繰り返して
所定の手動操舵トルクが得られるようにする。
本発明の第4実施例においては、第6図の■及び■に示
ず操舵角θの2次式分値の絶対値1θ1を、・前記値α
と準じた条件の所定の値βを境としてそれ以下の場合は
Oとなりそれを越えた場合は1となる変数に変換し、こ
の変数の所定時間TXN内の累積値を運転状態指数Jと
している。このような累積値も穏やかな運転の場合には
小となり、活発な運転の場合には大となるので、これに
より穏やかか活発かの運転状態を検出することかできる
本実施例は第9図に示す第2実施例のフローチャーy−
におけるステップ105a及び106aを変更したもの
であり、その変更部分を第11図に示す。この変更部分
は第3実施例における第1実施例との変更部分に準じた
ものであるのでその詳綱な説明は省略する。
なお、第3及び第4実施例においては操舵角の1次また
は2次の微分値をステップIli!aにより変換してそ
の累積値を走行状態指数としたがこの変換に使用する凾
数はステップ凾数に限られるものではなく、種々の函数
を使用することができる。
以上の各実施例においては、運転状態のみに応じた動力
舵取装置における操舵力制御の例について説明をしたが
、道路状態に応じた操舵力制御と組み合わせて本実施例
を説明することは可能であるし、また操舵力制御に限ら
ず車高制御等に本発明を適用することも出来る。
また、上記各実施例の如く所定の時間間隔毎に割込信号
を入力する代りに所定の走行距離毎に割込信号を入力し
て各プログラムを実行する用にしてもよい。なおその場
合は、ステップ101,101aの分母は所定時間Tの
代わりに「走行距離87″車速V」とすればよい。
上記各実施例においては、車速センサ40により車速V
を検出し、特性マツプA、Bより電流値l A + i
 Bをサーチし、印加電流値jを補間演算しているが、
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、フロ・ソl〜ルバルブ開度。
吸入空気量等を検出し、此等の値により電流値iA。
igを求め、印加電流値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、特性マツプA。
BをROM52に記憶させ、電流値iA、iBをサーチ
し、印加電流値iを演算しているが、特性マツプA、H
の代わりに演算式をROM52に記憶させ、車速Vと走
行状態指数、1により印加電流値iを演算するようにし
てもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による自動車における走行状態検出装置
の全体構成図、第2図〜第8図は動力舵取装置における
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<a>及び(b)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A及びBは車速に対する制御電流の特性図、第6
図は操舵角とその1次および2次式分値の変化状態の説
明図、第7図及び第8図は制御プログラムのフローチャ
ート、第9図は第2実施例の制御プログラムのフローチ
ャート、第10図は第3実施例の制御プログラムの第1
実施例との相違部分のフローチャー)・、第11図は第
4実施例の制御プログラムの第2実施例との相違部分の
フローチャートである6 符  号  の  説  明 1・・・操舵角センサ、2・・・第1演算手段、3・・
・第2演算手段。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 自動車の操舵角を検出する操舵角センサと、この操舵角
    センサから操舵角信号を入力して操舵角の1次またはそ
    れ以上の微分値を演算する第1演算手段と、この第1演
    算手段から前記微分値を入力し同微分値またはこれを所
    定の凾数で変換した値を累積して走行状態指数を演算す
    る第2演算手段を備えてなる自動車の走行状態検出装置
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