JPH07115649B2 - 自動車の走行状態判定装置 - 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
御するおのがある。

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、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、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、運転車の好みあるいは走行状態により適宜手動によ
り制御パタ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59−1123
03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
発明は自動車の加速度等の分布状態の相違を利用して操
舵角センサなしに山道走行，市街地走行，高速道路走行
等の道路状況による走行状態、あるいは活発な運転，穏
やかな運転等の運転者の特性による走行状態を判別して
上記問題を解決しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

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、車速の情報値またはエンジン回
転速度、スロットルバルブ開度等の車速に関連して変化
する情報値を検出する情報値検出手段１と、この情報値
検出手段１の出力を所定の間隔で入力して前記情報値の
変化から情報値を時間微分した微分値を算出する微分値
算出手段２と、この微分値算出手段２により算出された
微分値の絶対値の総和に基づいて走行状態指数を求める
指数演算手段３とを備えてなるものである。

〔作用〕

情報値検出手段１は常時車速の情報値またはエンジン回
転数、スロットルバルブ開度等の車速に関連して変化す
る情報値を検出しており、微分値算出手段２は所定の間
隔で情報値検出手段１から情報値を入力してその変化か
ら情報値を時間微分した微分値を算出し、指数演算手段
３はこの算出された微分値の絶対値の総和に基づいて走
行状態指数を演算する。しかしてこの走行状態指数は山
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
態により値が異なったものとなる。

すなわち、第６図（ａ）に示す如く、例えば山道走行及
び高速道路走行においては加減速を繰り返しながら連続
走行するが、加減速の程度及び回数は山道走行の場合の
方が多く、一方市街地走行においては発信・停止回数は
多くなるが走行中の加減速は少ない。このように情報値
検出手段１による検出状態は各走行状態毎に異なったも
のとなるので、検出される情報値を微分値算出手段２に
より時間微分し、この微分値の絶対値の総和に基づいて
指数演算手段３により演算される走行状態指数は各走行
状態に応じて値が異なったものとなる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明により得られる走行状態指数は、山
道走行や市街地走行や高速道路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、
車速の情報値またはエンジン回転速度、スロットルバル
ブ開度等の車速に関連して変化する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、図面により本発明装置を動力舵取装置の操舵力
制御装置に適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
量Ｑの作動流体を分流弁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、前記一定流量Ｑ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及び反力制御通路18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19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
く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ポート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ポート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、作動流体は排出ポート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
給ポート21aより供給された作動流体は一方の分配通路2
3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ポー
ト21a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傾斜し
た傾斜面34を主要構成要素としている。そして、ポート
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３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ポート40a及び第２ポー
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40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、両ポート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40
の開度を車速に応じて変化させるのみであり、これによ
れば車速が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４図（ａ），（ｂ）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により加速度の絶対値の
積分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R
AMという）53を主要構成要素とし、CPU51には車速セン
サ55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。CPU51は車速センサ55か
らの車速信号を受けてそれを時間微分した微分値、すな
わち自動車の加速度、の絶対値の総和（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。

第６図（ａ）に示す如く、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る。また高速道路走行で
は高速において加減速が繰り返されるが、加減速の程度
も回数も山道走行の場合よりは小となる。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走行中の加減速は
少い。従って時間に対する自動車の加速度及びその絶
対値｜｜の変化曲線は第６図（ｂ），（ｃ）の如くな
る。すなわち、加速度の変化曲線は、第６図（ｂ）に
示す如く、山道走行では連続した多数の山及び谷を有す
るものとなり、市街地走行では山及び谷の数が減少し、
高速道路走行では山及び谷の数と高さ及び深さが共に減
少する。また、絶対値｜｜の変化曲線は、第６図
（ｃ）に示す如く、山道走行では連続した多数の山を有
するものとなり、高速道路走行では山の数及び高さが共
に減少し、また市街地走行では山の高さは山道走行と同
程度であるが山と山の間の平坦部が長くなって、山数が
減少する。従って加速度の絶対値｜｜の所定範囲内の
総和、すなわち走行状態指数Ｊは山道走行の場合が最も
大となり、市街地走行の場合はこれより小となり、高速
道路走行の場合は最も小となる。

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、加速度の絶対値
｜｜の変化曲線の山の高さは穏やかな運転の場合より
も大となり、従って絶対値｜｜の所定範囲内の総和す
なわち走行状態指数Ｊも穏やかな運転の場合より大とな
る。なお、通常の市街地走行の場合の走行状態指数Ｊ
は、前述の如く高速道路走行の場合よりも大であるが、
極端な低速での穏やかな市街地走行を行った場合の走行
状態指数Ｊは大幅に減少して０に近付く。

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ッ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（極端な低
速での穏やかな市街地走行）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（屈
曲が極めて多い山道走行）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。

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D₀〜D_N-1）を有する記憶手段53a
を備えている。また、ROM52には、CPU51が所定間隔で車
速ｖを車速センサ55から読み込み、次式（１）により演
算して加速度を算出し、 ＝（ｖ−ｖ）/T ・・・（１） v:前回の読み込んだ車速 この加速度の絶対値｜｜を順次前記バッファレジス
タD₀〜D_N-1に記憶せしめると共に更新し、バッファレジ
スタD₀〜D_N-1に記憶された各絶対値｜｜から次式
（２）により総和すなわち積分値を算出すると共に定数
Kmaxで除して走行状態指数Ｊを算出し、 Kmax:定数（例えば50,屈曲が多い山道においてＪ≒１と
なるように実験的に定める。） 第５図の特性マップA,Bから車速ｖに基づいて電流値iA
及びiBをサーチし、この電流値iAとiBを用いて、式
（２）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（３）により演算し、 ｉ＝（iB−iA）×Ｊ＋iA ・・・（３） 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46
に印加される電流値ｉが増大するので流体制御弁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４図（ａ），（ｂ）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55により検出されてカウンタ（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に加速度の絶対値｜
｜を記憶させる。ステップ103において、もしｎ＝Ｎ
ならばCPU51は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に進んで前記作動を行う。以上
のステップ103〜105により、CPU51は所定の時間間隔Ｔ
で検出された加速度の絶対値｜｜をＮ個のバッファ
レジスタD₀〜D_N-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D₀
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
D₀〜D_N-1の記憶内容を順次読み出し、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、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７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、C
PU51はROM52内の特性マップＡより車速ｖに基づいて電
流値iAをサーチし、続くステップ111において特性マッ
プＢより車速ｖ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（３）
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ｖ及び走行状態指数Ｊに応じて流
量制御弁40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、第４図
（ａ），（ｂ）の破線に示す如く、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における走行状態指数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。

上述の実施例においては車速ｖをそのまま微分して加速
度としたが、第９図に示すような、山道を走行する場
合に最も頻度の多い中速域において勾配が大で、高速及
び低速域において勾配が小さい関数Ｖ＝ｆ（ｖ）により
車速ｖを変換処理した後に微分処理して加速度を得、
この加速度を用いて前記と同様にして走行状態指数Ｊ
を演算すれば、山道指数Ｊの検出度を高めることができ
る。すなわち、このような加速度は第10図に示す如
く、山道走行においては第６図（ｃ）の加速度よりも
大となり、高速道路走行においては加速度よりも小と
なり、市街地走行においては加速度と同程度となるの
で、各走行状態における走行状態指数Ｊの値の差を拡大
することができるからである。なお、関数Ｖ＝ｆ（ｖ）
はROM52に特性マップとして記憶させておくものであ
る。

第９図及び第10図による変形実施例のフローチャートの
第７図との相違部分を第11図に示す。第11図のフローチ
ャートは、第７部のステップ101の次に車速ｖを関数Ｖ
＝ｆ（ｖ）により変換するステップ101aが追加され、ス
テップ102及び105が、ｖをＶに、をに入れ替えたス
テップ102A及び105Aで置き換えられたのみであるので詳
細な説明は省略する。

また、上記各実施例においては、通常の市街地走行の場
合における走行状態指数Ｊの値は走行道路走行の場合の
Ｊの値よりも大となるので両走行状態を区別することは
できるが、極端な低速での穏やかな市街地走行の場合は
Ｊの値が０に接近し、高速道路走行の場合のＪの値との
差がなくなるのでこの両走行状態の区別を判断すること
ができなくなる。このように走行状態指数Ｊが０に接近
した場合は、補助的に車速を用いて極端な低速での穏や
かな市街地走行か高速道路走行かを判断すればよい。

上記各実施例においては車速センサ55により車速を検出
し、その値の変化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、車速と関連して変化する
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12図〜
第14図に示されている。

第12図に示す変形例は、車速と関連して変化する情報値
としてエンジン回転速度を使用したものである。この変
形例においては、エンジンのカム軸等に設けられたシグ
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に火花を生じせしめると同時
にエンジン回転速度センサ76に接続され、CPU51はこの
エンジン回転速度センサ76からの変動するエンジン回転
速度信号を受けて前述と同様にエンジン回転速度の時間
的微分値を算出し、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。

第13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に設けたスロットルバルブ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、COU51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
度の時間的微分値を算出し、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。

第14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時間的
微分値を算出し、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置の全体
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図は流量制御弁
の断面図、第４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５図Ａ
及びＢはそれぞれ山道指数及び車速に対する制御電流の
特性図、第６図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ車速，加速度
及び加速度の絶対値の変化状態を示す図、第７図及び第
８図は制御プログラムを示すフローチャート、第９図〜
第11図は変形実施例を示し、９図は車速を変換する関数
の図、第10図は変換後の加速度の絶対値の変化状態を示
す図、第11図は制御プログラムの相違部分のみを示すフ
ローチャート、第12図〜第14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12図はエンジン回転速
度センサを用いた例、第13図はスロットルポジションセ
ンサを用いた例、第14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、３……指数演
算手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (56)参考文献 特開 昭60−18456（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−139372（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車速の情報値またはエンジン回転速度、ス
   ロットルバルブ開度等の車速に関連して変化する情報値
   を検出する情報値検出手段と、この情報値検出手段の出
   力を所定の間隔で入力して前記情報値の変化から情報値
   を時間微分した微分値を算出する微分値算出手段と、こ
   の微分値算出手段により算出された微分値の絶対値の総
   和に基づいて走行状態指数を演算する指数演算手段とを
   備えてなる自動車の走行状態判定装置。
2. 【請求項２】前記情報値検出手段は車速検出手段である
   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。
3. 【請求項３】前記情報値検出手段はエンジン回転速度検
   出手段であ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。
4. 【請求項４】前記情報値検出手段はエンジンのスロット
   ルバルブ開度検出手段であ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。
5. 【請求項５】前記情報値検出手段はエンジンの吸入空気
   量検出手段であ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。