JPS60255576A - 動力舵取装置の操舵力制御装置 - 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、動力舵取装置の操舵力制御装置、特に操舵
力を車速等の入力信号に応じて電子制御する操舵力制御
装置に関する。

〈従来技術≦ 従来、車速等の入力信号を入力し、これら制御入力によ
って、例えば低速域では軽く、また高速域では重くなる
ようパワーシリンダによるアシストを制御し、最適な操
舵力制御を行う舵取装置がある。

〈発明が解決しようとする問題点ン 上記従来の舵取装置では、パワーシリンダのアシスト力
を常に一定の制御パターンで制御しているため、その制
御パターンが例えば高速走行に適していても、山岳走行
あるいは市街地走行には不適であるなど、実際の車の走
行状態にマ・ノチした操舵力の制御ができず、ドライバ
に違和感を与えていた。

このような問題に対応するため、一部にはパワーシリン
ダによりアシスト力の大きさをドライノ＼゛の好みある
いは道路条件によって適宜選択するものも開発されてい
るが、かかる装置は手動で選択する構成であるため、ド
ライバがその道路条件を判断して−々操作しなければな
らず、操作が面倒であり、また操作を間違えたり、また
忘れたりして所要のアシスト力が得られなかったりする
不具合があった。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、従来のこのような不具合を解消するためにな
されたものであり、操舵角信号の分散状態から車の走行
状態を判定する判定手段と、この判定手段の判定結果か
ら車速等の入力信号に対する電磁弁のソレノイドへ印加
される電流値をそれぞれ異なる制御パターンで制御する
制御装置を設けたことを特徴とするものである。

〈作用〉 本発明は上記構成を備えているため、ハンドル操舵角信
号の分散から車の走行状態、例えば高速走行か、山岳走
行であるかを判別することができる。その判別結果から
電磁弁のソレノイドに印加される電流値の制御パターン
を変更することでソレノイドに対して車の走行状態に応
じた電流値が印加される。この電流値の制御パターンの
変更に伴いドライバーは車の走行状態に合ったパワーシ
リンダのアシスト力でもって操舵できる。

〈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１０は動力舵取装置で、サーボバルブ１
４と、パワーシリンダ１５より構成されている。このサ
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は回路の操縦
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に手動操舵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
に圧力流体が給排制御され、このパワーシリンダ１５に
よって増大された操舵トルクが操向車輪に伝達されるよ
うになっている。

前記動力舵取装置１０にはポンプ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動力
舵取装置１ｏに圧力流体を供給す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２ｏが取付けら
れている。この電磁弁２ｏはパワーシリンダ１５の一方
の室に供給される圧力流体の一部をパワーシリンダ１５
の他方の室にバイパスすることで前記ポンプ２２のポン
プ圧を制御するもので、第２図に示すようにバルブ本体
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、ソレノイド２７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
より通宕下降端に保持され、パワーシリンダ１５の左室
に通じる通路３ｏ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に通電される電流イ直に応ｕて
スプール２Ｇ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３
０．３１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図に示すようにポンプ２２の吐出孔４２から送出
ボート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てバイパス孔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はツレ　・ノイド４
９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ば通常スプリング５３によって弁軸５
１とともに第３図左方向に押圧され、絞り５５の開度を
全開状態にしている。しかるに可動スプール５０がスプ
リング５３の撥力に抗して右方向に変位するに従い、弁
軸５１は絞り４５に接近してその開度を減少させるよう
になっている。

これは送出ボート４３からサーボバルブ１４への供給流
量を減少させることになる。

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６１と、ＲＡＭ６２と
、ＲＯＭ６３を主要構成要素とし、このマイクロプロセ
ッサ６１にはインターフェイス６４ならびにソレノイド
駆動回路６５が接続され、前記電磁弁２０のソレノイド
２７に印加される電流を制御するようになっている。ま
たマイクロプロセラ−’１−６１にはインクフェイス６
６、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つのフォトインターラブタフ１，７２よりなり、かか
るインターラブタフ１．７２からの信号からハンドル操
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６１にはインタフェイス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
れた回転針から構成され、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■を検出するよ
うになっている。

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４図に示すように特性マツ
プＩＡとＩＢの組合せとからなる高速走行用の制御パタ
ーンＩと、特性マツプｎＡとＩｒＢの組合せからなる山
岳走行用の制御パターン■とが用意され、それぞれ特性
マツプＩＡ、ｍＡ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のソレノイド駆動用に用いられ
、また特性マツプＩＢ、ｎＢ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のソレノイド駆動用
に用いられる。

その特性は、制御パターンＩでは車速Ｖに対するソレノ
イド２７に印加すべき電流値ｉＢの変化度合ならびにハ
ンドル操舵角θに対するソレノイド４９に印加すべき電
流値ｉＡの変化度合を太き＼ く設定している。これはパワーシリンダ１５のバイパス
流量を多くするとともにサーボバルブ１４への供給流量
を少なくしてハンドルを重めに設定することになり、高
速走行に適した特性となる。

また制御パターン■では車速に対するソレノイド２７に
印加すべき電流値ｉＢの変化度合ならびにハンドル操舵
角θに対するソレノイド４９に印加すべき電流値ｉＡの
変化度合を小さく設定している。これはパワーシリンダ
１５のバイパス流量を少なくするとともにサーボバルブ
１４への供給流量を多くしてハンドルを軽めに設定する
ことになり、山岳走行に適した特性となる。

なお、上記制御パターンの他、必要によって市街走行用
の制御パターン■を用意してもよく、この制御パターン
の使用については後述する。

さらに、ＲＡＭ６２にはハンドルの操舵角θを順次記憶
し、その操舵角の分散から車が高速走行状態であるか、
あるいは山岳走行状態であるかを判定し、その判定結果
から前記電磁弁２０．４０への印加電流ｉＡ、ｉＢの制
御パターンを選択する制御プログラムが記憶されている
。第５図および第６図はその操舵角θの分散を示すもの
で、高速走行では中立付近での操舵の回数が多く、第５
図に示すような分散を示し、また山岳走行では中立を外
れてハンドルを大きく切る回数が多くなり、第６図に示
すような分散を示す。従って前記制御プログラムを実行
することでその操舵角θの分散の状態から車の走行状態
が自動的に判別され、その結果から第４図に示す制御パ
ターンＩ、ＩＩのいずれかを選択することができる。

次にかかる操舵力制御装置の制御動作を第７図に示すプ
ログラムに基づき説明する。

車の走行状態において操舵角センサ６９にて検出された
時々刻々変化する操舵角信号θは、位相判定回路６８を
介して、カウンタ６７に入力され、また車速センサ７４
にて検出された車速信号■もカウンタ７５に入力される
。

一方マイクロプロセソサ６１は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。先ずス
テップ１００ではカウンタ６７および７５に記憶された
操舵角θおよび車速■を読込み、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ｉ
は０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ｉに１が加えられる。

続くステップ１０３では下式に基づき、操舵角θの分散
Ｓが演算される。

上式において、θは今回検出した操舵角、Ｓ／ｉは今ま
での操舵角θの分散Ｓの平均値であり、両者の差の２乗
をサンプリングする毎に加算することで、操舵角θの分
散Ｓをめるこ走ができる。

続いてステップ１０４では、上記分散Ｓをサンプリング
回数ｉで割算して今までの分散の平均値Ｓ／ｉを算出す
るとともに、この平均値Ｓ／ｉと基準値εとの大小判別
を行う。Ｓ／ｉ＜εであれば操舵角θが第５図に示すよ
うな分散しでおり、高速走行であることが判定され、ま
たＳ／ｉ＞εであれば操舵角θが第６図に示すように分
散しており、山岳走行であることが判定される。

今、高速走行と判定された場合には、ステップ１０５な
らびに１０６に進むため、高速走行用の特性マツプＩＡ
、ＩＢから印加電流ｉＡ、ｉＢが決定され、それぞれ電
磁弁４８．２０のソレノイド４９．２７に印加される。

前記印加電流ｉＡ。

ＩＢの変化度合は大きく、従ってパワーシリンダ１５の
バイパス量は多く、またサーボバルブ１４への供給流量
は少なくなるため、ハンドルは重めに設定される。

また山岳走行と判定された場合には、ステップ１０７な
らびに１０８に進むため、山岳走行用の特性マツプＩＩ
Ａ、Ｉ［Ｅ３から印加電流ｉＡ、ｉＢが決定され、それ
ぞれ電磁弁、ｌ、２０のソレノイド４９．２７に印加さ
れる。この印加電流ｉＡ。

ｉＢの変化度合は小さく、従ってパワーシリンダ１５の
バイパス量は少なく、またサーボバルブ１４への供給流
量は多くなるため、ハンドルは軽めに設定される。

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Ａ１００からステップ１０８
或は、１０６を繰返し実行し、その走行状態に応じたハ
ンドルの重さを設定する。

しかるに上記処理動作を実行している間に操舵角θの内
容は次第に累積され、分散Ｓの値が大きくなりすぎ、正
しい判別ができな（なる。従ってｎ回のサンプリングが
行われ後には、ステップ１０１において下式に基づいて
分散Ｓが演算される。

５＝Ｓ−３／ｉ＋　（θ−３／ｉ）２ 上式は、今までの分散Ｓに、新しい分散データとして（
θ−３／ｉ）２を加えると同時に、古い分散のデータと
して今までの分散の平均値Ｓ／ｉを減算している。かか
る処理によってｎ回のサンプリング後においては古い分
散のデータ一部が逐次新しい分散のデータ置きかえられ
、正確な分散Ｓをめることができる。

上記演算処理の後は、ｎ回未満のサンプリングの場合と
同様ステップ１０４〜１０８或は、１０６が実行されて
走行状態に応じ操舵力制御が行われる。

なお、前記実施例では、高速走行用ならびに山岳走行用
の２つの制御パターンしか示さないが、その他市街地走
行等種々の制御パターンを用意し、このような制御パタ
ーンの中から車の走行状態に合って制御パターンを選択
するようにしてもよい。

この市街地走行の場合に、操舵角の分散が山岳走行と類
似しているが、この分散の区別は、例えば一定距離走行
する間に車が何回停止したかを検出することで、その２
種類の走行状態を容易に区別することができる。

第８図ないし第１０図のフローチャートによりその２種
類の走行状態を区別するための処理動作を説明する。先
ずマイクロプロセッサ６１は単位時間毎に割込信号が入
力されると同時に第８図に示すステップ２０１を実行し
、車速■が零である　゛かどうかが判定され、零であれ
ば、ステップ２０２において車速カウンタＶＣの内容を
零とし、車速■が零でなければ車速カウンタ■Ｃの内容
に修正を加えることなく次の割込信号を待つ。

一方マイクロプロセソサ６１は、車が単位距離走行する
毎に割込指令が入力されると、第９図に示すステップ３
０１を実行し、前記車速力カウンタＶＣの内容に”１″
を加え、次いでステップ３０２では、この車速カウンタ
Ｖｃの内容が設定値ＶＬＩＭと比較される。例えば山岳
走行では車が停止する機会は少なく、車速カウンタＶＣ
の内容は第１１図Ａに示すように次第に太き（なるが、
市街地走行では車が停止する機会が多く、第１１ウンタ
ＶＣの内容と設定値ＶＬＩ閂とが一致すれば山岳走行で
あり、また一致していなければ市街地走行であることが
確認できる。ここでカウンタＶＣの内容と設定値ＶＬｊ
Ｍとが一致した場合、ステップ３０３に進み、設定値Ｖ
ＬＩＭがら１″を引いた値を車速カウンタ■ｃの内容と
して記憶させており、かかる動作によって車速カウンタ
ＶＣの内容を設定値ＶしＩ　Ｍ以上に増加しないように
している。

第１０図は市街地走行用の電磁弁２０．４８の制御を行
う場合のフローチャートで、ステップ１００からステッ
プ１０６は前記実施例と同じである。かかる実施例では
ステップ２０６において車速カウンタＶＣの内容が設定
ＶＬＩＭと比較され、ツブＩＩＡ、Ｉ［Ｂが選択されて
ｉＡ、ｉＢが設定さｍＡ、Ｉ［［Ｂが選択されてｉＡ、
ｉＢが設定される。

なお、上記特性マツプにおけるｉＡ、ｉＢの値は一例で
あって、上記特性マツプが各走行状態における最適のも
のでなく、適宜他の特性のマツプと置きかえてもよい。

また上記実施例では、高速走行用の制御パターンとして
車速■ならびにハンドル操舵角θの２つの特性マツプの
組合せで設定しているが、これに限定されるものではな
く、さらに角速度信号θの特性マツプを組合わせたり、
またその逆にハンドル操舵角信号を省略し、車速■のみ
の特性マツプを多種類用意し、これを選択して制御する
ようにしてもよい。

また、上記実施例では、パワーシリンダ１５の両端室を
バイパス制御する電磁弁２ｏを車速Ｖによって制御し、
サーボバルブ１４への供給流量を制御する電磁弁４８を
操舵角信号θで制御しているが、これに限定されるもの
ではなく、電磁弁装置４０を車速Ｖで制御し、電磁弁Ｍ
２０を操舵角θで制御するようにしてもよく、また２つ
の電磁弁２０．４８の一方のみで制御するようにしても
よい。

さらに上記実施例では、上記制御パターンの各特性マツ
プをＲＯＭ６３にデータとして記憶きせる形態のもので
説明したが、これに限定されるものではなく、上記特性
マツプを計算プログラムとしてＲＯＭ６３に記憶させ、
このプログラムで計算して特性マツプを計算して出力す
るようにしてもよい。

〈発明の効果〉 以上詳述したように本発明装置は、操舵角信号の分散状
態から車の走行状態を判定する判定手段と、この判定手
段の判定結果から車速等の入力信号に対する電磁弁のソ
レノイドへ印加される電流値をそれぞれ異なる制御パタ
ーンで制御する制御装置を設けた構成であるため、車の
走行状態に応じた最適な制御パターンでの操舵力制御が
可能となり、しかもその制御パターンの設定は自動的に
行われるため、ドライバの操作は一切となり、ドライバ
の設定ミスあるいは設定忘れを防止することができる利
点を有する。

【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図は本発明装
置を概略的に示すブロック図、第２図はパワーシリンダ
の両端室をバイパス制御する電磁弁装置の縦断面図、第
３図はサーボバルブへの供給流量を制御する電磁弁の縦
断面図、第４図は電磁弁のソレノイドへの印加電流を図
形化して示す図、第５図および第６図は操舵角の分散を
示す図、第７図は制御プログラムを示すフローチャート
第８図ないし第１０図は本発明の他の実施例を示す制御
プログラムのフローチャート、第１１図は車速カウンタ
の内容を示すグラフである。 １４・・・サーボバルブ、１５・・・パワーシリンダ、
２０．４８・・・電磁弁、２２・・・ポンプ、２７・・
・ソレノイド、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 第　２圏 第３図 第４図 ＩＡ　ＩＢ ＨＡ　圧Ｂ ＨＡ　ｍＢ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｆｌ）　操向ハンドルに加えられる手動操作トルクに基
   づいて作動されるサーボバルブと、このサーボバルブの
   作動によって圧力流体の給排が制御されるパワーシリン
   ダと、このパワーシリンダに圧力流体等給排するポンプ
   と、ソレノイドに印加される電流値に応じて開閉制御さ
   れ前記パワーシリンダあるいはサーボバルブに通じる油
   路を制御する電磁弁と、車の走行速度を検出する車速セ
   ンサと、ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサと、
   操舵角信号の分散状態から車の走行状態を判定する判定
   手段と、この判定手段の判定結果から車速等の入力信号
   に対する前記電磁弁のソレノイドへ、印加される電流値
   をそれぞれ異なる制御パターンで制御する制御装置とを
   有することを特徴とする動力舵取装置の操舵力制御装置
   。