JPH069980B2 - 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動力舵取装置の操
舵力を制御する操舵力制御装置に関するものである。

＜従来の技術＞ 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、例えば低速域では操
舵力が軽く、また高速域では操舵力が重くなるように動
力舵取装置のアシスト力を制御している。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 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、車速や操舵角等に対するアシスト力の制御パタ
ーンが一定となり、山道走行の場合も市街地走行の場合
もアシスト力の制御パターンは変らず、それぞれの走行
状態に適した操舵力が得られないという問題があった。

これを解決するために、操舵力制御においてアシスト力
に対する制御パターンを複数設け、運転者の好みあるい
は走行状態により切替スイッチを手動で切替えて制御パ
ターンを選択するものも開発されている。

しかしながら、このような選択方式においては、運転者
が度々切替スイッチを操作しなければならず、非常に煩
わしく、しかも切替えによる操舵力の変化が大きい問題
があった。また山道走行および市街地走行といえども走
行状態は一義的ではないため、走行状態の程度に応じた
最適な操舵力制御ができない問題があった。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は走行状態に応じた最適な操舵力制御を自動的に
行えるようにしたもので、その構成は、操舵角に対する
電流特性をプログラムした制御パターンを記憶する記憶
手段と、操舵角が中操舵角範囲にある頻度を検出し、こ
の頻度に基づいて市街地走行か山道走行かの走行状態に
応じた指数を演算する演算手段と、前記制御パターンよ
り操舵角に応じて読出された電流値と前記指数とを演算
して市街地走行か山道走行かの走行状態に応じた出力電
流値を算出する出力電流算出手段と、この出力電流算出
手段にて算出された出力電流値に基づいて操舵力を変化
させる制御手段とからなるものである。

前記記憶手段に記憶される制御パターンとしては、市街
地走行用および山道走行用の何れか一方でよい。

前記出力電流算出手段は、指数に応じた出力電流値を算
出するもので、制御パターンより操舵角に応じて読出さ
れた電流値と指数とを加算もしくは減算あるいは乗算、
除算して指数に応じた出力電流値を算出する。

＜作用＞ 上記した構成により、制御パターンより操舵角に応じて
電流値が読出されると、この電流値に走行状態を示す指
数が演算され、その指数に応じた出力電流値が算出され
る。この出力電流値に基づいて操舵力が制御され、市街
地走行あるいは山道走行に適した操舵力に制御される。

＜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、動力舵取装置１０は、ハンドル軸１８ａを介
して操舵ハンドル１８と連結されたサーボバルブ１１
と、図略のリンク機構を介して操向車輪に連結されたパ
ワーシリンダ１２よりなり、公知の如く、操舵ハンドル
１８に手動操舵トルクを加えれば、パワーシリンダ１２
により増大された操舵トルクが操向車輪に伝達されるよ
う構成されている。動力舵取装置１０には駆動ベルト１
７を介して自動車エンジンと接続されたポンプ１５によ
り圧力流体が供給される。

電磁弁２０はサーボバルブ１１を介してポンプ１５より
圧力流体が選択的に供給されるパワーシリンダ１２の両
室間をバイパスしてパワーシリンダ１２によるアシスト
力を制御するもので、第２図に示す如く、バルブ本体２
１の内孔２２内に摺動可能に嵌挿されたスプール２３
と、ソレノイド２４を備えている。スプール２３は、通
常スプリング２５により下降端に保持され、パワーシリ
ンダ１２の両室に通ずる通路２６，２７の連通を遮断し
ている。しかして、ソレノイド２４に通電されると、そ
の電流値に応じてスプール２３は吸引され、スプリング
２５に抗して上方向に変位して、通路２６，２７はバイ
パス用スリット２８を介して連通される。これによって
動力舵取装置１０のアシスト力（操舵力）が変化される
ようになっている。

第１図において５０は電子制御装置である。この電子制
御装置５０はマイクロプロセッサ５１と、書込み可能メ
モリ（以下単にＲＡＭという）５２と、読出し専用メモ
リ（以下単にＲＯＭという）５３を主要構成要素とし、
このマイクロプロセッサ５１にはインタフェイス６０な
らびにソレノイド駆動回路６１が接続され、前記電磁弁
２０のソレノイド２４に印加される電流を制御するよう
になっている。またマイクロプロセッサ５１にはインタ
フェイス４７及び位相判定回路４５を介して操舵角セン
サ４０が接続されている。操舵角センサ４０はハンドル
軸１８ａ上に固定された回転板４１と、２つのフォトイ
ンタラプタ４２，４３よりなり、かかるフォトインタラ
プタ４２，４３からの信号によりハンドル操舵角θを検
出するようになっている。さらにマイクロプロセッサ５
１にはインタフェイス４７を介して車速センサ４６が接
続されている。この車速センサ４６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４６から発生されるパルス信号の周波数により
車速を検出するようになっている。

一方前記ＲＯＭ５３には、市街地走行用の制御パターン
Ｉが特性マップとして記憶されている。この制御パター
ンＩには第３図に示すようにハンドル操舵角θに対する
ソレノイド２４に印加すべき電流値ｉの変化特性がプロ
グラムされている。この変化特性は一例として、操舵角
が０のとき（操舵の中立時）の電流値が０で、操舵角θ
が増大するにつれて電流値が漸増するように設定されて
いる。

ＲＡＭ５２はハンドルの操舵角θに対応する頻度を記憶
する記憶領域を有し、また、ＲＯＭ５３には走行状態を
示す指数Ｋを演算し、この指数Ｋに応じて前記電磁弁２
０への印加電流を算出する制御プログラムが記憶されて
いる。

第４図および第５図は操舵角θに対応する頻度分布を示
すもので、山道走行ではカーブは多いが直角に曲ること
は少ないので第４図のような頻度分布となり、また市街
地走行では直進走行が多くカーブは少ないが交差点で直
角に曲ることが多いので第５図のような頻度分布とな
る。従って、前記制御プログラムの実行により得られた
指数（以下山道指数という）Ｋは山道走行の場合の値の
ほうが市街地走行の場合の値よりも大となる。

次に走行状態を判定する一例を第６図に示すフローチャ
ートにより説明する。

車の走行状態において、操舵角センサ４０により検出さ
れた時々刻々変化する操舵角信号θは、位相判定回路４
５を介してカウンタ（図示せず）に入力され、また車速
センサ４６により検出された車速信号もカウンタ（図示
せず）に入力される。

マイクロプロセッサ５１は、所定の走行距離毎に割込信
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、第６図のステップ１００でカウンタに
記憶された操舵角θが読み込まれ、続いてステップ１０
１においてサンプリング回数カウンタ値ｎが設定回数Ｎ
と比較される。走行開始直後にはサンプリング回数は少
なく、ｎ＜Ｎであるのでプログラムはステップ１０２に
進んでサンプリング回数カウンタ値ｎに１が加えられ、
続くステップ１０３においてＲＡＭ５２の記憶領域のｎ
番目の領域Ｍｎに操舵角θの絶対値がセットされる。

サンプル数ｎが増加して設定回数Ｎに達すれば、プログ
ラムはステップ１０１からステップ１０４に進むように
なり、領域Ｍ２のセット値が領域Ｍ１へ、領域Ｍ３のセ
ット値が領域Ｍ２へ、・・・と順次シフトされ、最後の
領域Ｍ_Ｎに最新（ｎ番目）の操舵角θの絶対値がセット
され、かくして記憶内容が更新される。この状態におい
てはサンプリング回数カウンタ値はｎ（＝Ｎ）のままで
ある。

ステップ１０３または１０４に続くステップ１０５では
読出しカウンタＨにサンプリング回数カウンタ値ｎが初
期設定され、続くステップ１０６においてまずＨ番目の
領域の値Ｍ_Ｈが２つの設定値Ｂ及びＣと比較される。こ
こで設定値Ｂ及びＣは第４図及び第５図に示すように中
操舵角範囲Ｌ（ゆるいカーブ走行に対応）の下限値と上
限値をなすものであり、絶対値がＢとＣとの間にあると
き、操舵角が中操舵角範囲にあるとして処理する。ステ
ップ１０６においてＢ≦Ｍ_Ｈ≦Ｃでなければステップ１
０８に進み、またＢ≦Ｍ_Ｈ≦Ｃならばステップ１０７に
おいて頻度カウンタの値Ｄ（実行の都度０に初期設定さ
れる）に１が加えられてステップ１０８に進み、このス
テップ１０８において読出しカウンタ値Ｈより１が減じ
られる。続くステップ１０９において読出しカウンタ値
Ｈが数値０と比較され、Ｈが０になるまでは上記ステッ
プ１０６〜１０８が繰り返され、Ｈ＝０になればプログ
ラムは次のステップ１１０に進む。上記ステップ１０６
〜１０８の繰り返しにより、頻度カウンタ値Ｄは各記憶
領域の値ＭｎのうちＢ≦Ｍｎ≦Ｃなるものの頻度数とな
る。

続くステップ１１０において、次式により山道指数Ｋが
演算される。

Ｋ＝Ｄ／ｎ このように市街地走行では中操舵角範囲Ｌの頻度Ｄの割
合いが小さいために山道指数Ｋは小さな値となり、逆に
山道走行では中操舵角範囲Ｌの頻度Ｄの割合いが大きい
ために山道指数Ｋは大きな値となり、指数Ｋの大きさに
よって走行状態を判定できるようになる。

次に上述したように演算された山道指数Ｋに応じて操舵
力を制御する処理を第７図のフローチャートに基づいて
説明する。

まず、ステップ２００において操舵角θが読込まれ、次
いでステップ２０１においてＲＯＭ５３に記憶された制
御パターンＩより操舵角θに対応した電流値ｉが読出さ
れる。続くステップ２０２において前述したように演算
された山道指数Ｋが読込まれる。ステップ２０３におい
ては、前記電流値ｉに山道指数Ｋが加算されて出力電流
値ｉｏが算出され、この出力電流値ｉｏがステップ２０
４において出力され、電磁弁２０のソレノイド２４に印
加されて動力舵取装置１０のアシスト力が変化される。

これにより山道指数Ｋが最小値（０）の典型的な市街地
走行の場合には、第３図の実線で示す電流特性により操
舵力が軽めに制御され、逆に山道指数Ｋが最大値の典型
的な山道走行の場合には、第３図の２線鎖線で示すよう
な電流特性により操舵力が全体的に重めに制御されるよ
うになり、また山道指数Ｋが最小値と最大値の中間値の
場合には、第３図の実線と２点鎖線との中間の特性で操
舵力が制御されるようになる。斯様に１つの制御パター
ンを用いて操舵力を山道指数Ｋに応じて制御できる。

この場合、出力電流値ｉｏの算出にあたっては、定数Ａ
を用いて、ｉｏ＝ｉ＋Ａ×Ｋのように算出することもで
きる。

なお、制御パターンとして山道走行用の特性マップをＲ
ＯＭ５３に記憶させた場合には、第７図のステップ２０
３においては電流値ｉより山道指数Ｋを減算して、すな
わちｉｏ＝ｉ−Ｋあるいはｉｏ＝ｉ−Ａ×Ｋに基づいて
出力電流値ｉｏを算出するようにすれば、上記実施例と
同一の操舵力制御を行い得る。

第８図および第９図は本発明の他の実施例を示すもの
で、市街地走行と山道走行との電流値ｉの変化特性の関
係を変化させたものである。

すなわち第８図においては、操舵角θが０のときの電流
値を市街地走行と山道走行とで同じ（０）にし、しかし
て操舵角θの変化に対する電流値の変化割合を市街地走
行よりも山道走行のほうが大きくなるようにしたもので
ある。従ってこの実施例のものでは、出力電流値ｉｏの
算出は操舵角θに応じて読出された電流値ｉに山道指数
Ｋを乗算もしくは除算して行えばよい。

また第９図においては、山道走行の場合には市街地走行
の場合よりも、操舵角θが０のときの電流値が高く、か
つ操舵角θの変化に対する電流値の変化割合が大きくな
るようにしたものである。従ってこの実施例のもので
は、市街地走行用の制御パターンＩより山道指数Ｋに応
じた出力電流値ｉｏを算出する場合には、下記式を用い
るとよい。

ｉ_０＝（ｉ＋Ａ×Ｋ）＋（ｉ×Ｂ×Ｋ） なお、ここでＢは前記定数Ａとは異なる定数である。

上記実施例においては、操舵力をパワーシリンダのバイ
パス制御により制御する例について述べたが、操舵力の
制御は、その他にも反力制御、ポンプ流量制御等各種の
方式を採り得るものであり、その制御形態についても、
実施例で述べた操舵角に応じて制御する他に、操舵角に
加え車速あるいは操舵角速度の変化に応じて制御するこ
ともできるものである。

＜発明の効果＞ 以上述べたように本発明は、操舵角が中操舵角範囲にあ
る頻度に基づいて市街地走行か山道走行かの走行状態に
応じた指数を演算し、この指数と操舵角に応じて制御パ
ターンより読出された電流値とを演算して出力電流値を
算出し、この出力電流値に基づいて操舵力を制御するよ
うにしたので、１つの制御パターンを記憶しておくのみ
で、市街地走行か山道走行かの走行状態に応じた最適な
操舵力制御を行い得る効果がある。

【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図は動力舵取
装置の操舵力制御装置の全体を示すブロック図、第２図
はバイパス制御用の電磁弁を示す断面図、第３図は制御
パターンを示す図、第４図は山道走行の場合の操舵角の
頻度分布を示す図、第５図は市街地走行の場合の操舵角
の頻度分布を示す図、第６図および第７図はフローチャ
ートを示す図、第８図および第９図は本発明の他の実施
例を示す図である。 １０……動力舵取装置、５２，５３……メモリ、Ｉ……
制御パターン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 溝口 秀夫 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 審査官 亀井 孝志 (56)参考文献 特開 昭60−107461（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−42156（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−90726（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−125472（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】動力舵取装置の操舵力を、走行状態を示す
   指数に応じて制御するものにして、操舵角に対する電流
   特性をプログラムした制御パターンを記憶する記憶手段
   と、操舵角が中操舵角範囲にある頻度を検出し、この頻
   度に基づいて市街地走行か山道走行かの走行状態に応じ
   た指数を演算する演算手段と、前記制御パターンより操
   舵角に応じて読出された電流値と前記指数とを演算して
   市街地走行か山道走行かの走行状態に応じた出力電流値
   を算出する出力電流算出手段と、この出力電流算出手段
   にて算出された出力電流に基づいて操舵力を変化させる
   制御手段とによって構成してなる動力舵取装置の操舵力
   制御装置。