JPH0224271A - 車両の操舵制御装置 - 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〕 この発明は、前輪及び後輪の少なくとも一方を補助操舵
する車両の操舵制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の補助操舵可能車両の操舵制御装置としては、例え
ば、特開昭６１−２８７８６７号公報に記載された、車
両の操舵制御装置が存在する。

この従来の操舵制御装置は、前輪転舵機構と後輪転舵機
構とを備え、この後輪転舵機構は、前輪転舵角に対する
後輪転舵角の比を所定の転舵比特性に従って可変とする
転舵比可変手段と、車体の上下振動を検出する検出手段
と、該検出手段の出力信号を受け、車体の上下振動の増
加に応じて前輪転舵角に対する後輪転舵角の比を同位相
方向に補正する補正手段を備えているものである。

この従来の操舵制御装置によれば、不整路（悪路または
凹凸路）走行時、後輪は、良路走行時よりも、前輪と同
位相方向に転舵され、車両の旋回が制限されることにな
る結果、路面に対するグリップ力の低下に起因する車両
の横すべりを防止し、走行安定性を向上している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の操舵制御装置にあって
は、同位相方向への後輪操舵の制御ゲインが増加するも
のであったため、不整路走行時、路面外乱によりステア
リングが操舵（キックバック）されると、運転者がステ
アリングを操舵したと誤認され、運転者の積極的な操舵
操作がないにもかかわらず大きな舵角で後輪が補助操舵
されることになり、車両の走行安定性を害するという未
解決の問題があった。

本発明はこのような課題を解決するために、不整路走行
時でも走行安定性を向上することができる車両の操舵制
御装置を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明は、第１図に示すよ
うに、前輪及び後輪の少なくとも一方を補助操舵する補
助操舵機構と、該補助操舵機構の補助操舵量を、操舵角
、操舵角速度、操舵トルク等の操舵入力値に応じた補助
操舵量指令値に基づいて制御する操舵制御手段とを備え
た車両の操舵制御装置において、路面の不整状態を検出
する路面状態検出手段と、該路面状態検出手段の検出値
に基づいて、前記操舵制御手段の補助操舵量指令値を補
正する補助操舵量補正手段と、を備えたことを特徴とす
るものである。

〔作　用〕

この発明によれば、路面状態検出手段におい′て、走行
している路面が不整であると検出されたときには、補助
操舵量補正手段は補助操舵量指令値を、良路走行時に比
べて小さい値に選定することにより、補助操舵量を小さ
くすることができる。その結果、不整路走行時に、前輪
のキックハックに基づく操舵角が発生した場合でも、前
輪および後輪の少なくとも一方が大きく転舵されること
がないため、車両の不整路走行時における走行安定性を
向上することができる。

【実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図はこの発明の一実施例を示す概略構成図である。

図中、ＩＬ、ＩＲは前輪、２Ｌ、２Ｒは後輪である。前
輪ＩＬ、ＩＲは、図示しないナックルにタイロッド３Ｌ
、３Ｒの一端が接続され、タイロッド３Ｌ、３Ｒの他端
がラックアンドピニオン式ステアリング装置４のラック
軸４ａに接続され、ラックアンドビニオン式ステアリン
グ装Ｗ４のステアリングシャフト５がステアリングホイ
ール６に接続され、ステアリングホイール６を操舵する
ことにより、その操舵方向と同一方向に前輪ＩＬ。

ＩＲが操舵される。そして、図示しないマウントインシ
ュレータによって車体に対して左右動可能に弾性支持さ
れたラックハウジング４ｂには、操舵補助力を発生する
前輪補助操舵用シリンダ７のピストンロッド７ａが連結
されている。

一方、後輪２Ｌ、２Ｒは、図示しないナックルにタイロ
ッド８Ｌ、８Ｒを介して後輪補助操舵用シリンダ９のピ
ストンロッド９ａが接続されている。

そして、後輪２Ｌ、２Ｒは、エンジン１０の駆動力が変
速ａｌｌ、プロペラシャツ）１２、ディファレンシャル
装置１３及びディファレンシャル装置１３の出力側に連
結された車軸１４Ｌ、１４Ｒを介して伝達される。

また、前輪補助操舵用シリンダ７及び後輪補助操舵用シ
リンダ９は、夫々ピストン７ｂ及び９ｂによって画成さ
れる圧力室Ｔｌ、１ｒ及び９１゜９ｒがクローズドセン
タ型のサーボ弁２ｏ及び２１に接続されている。サーボ
弁２ｏ及び２１は、その入力ボートが互いに接続されて
アンロード弁２２を介してエンジン１０によって回転駆
動される油圧ポンプ２３の吐出側に接続され、ドレンポ
ートが互いに接続されてリザーバタンク２４に接続され
ている。なお、４２５はライン圧を蓄圧するアキュムレ
ータである。

サーボ弁２０及び２１はマイクロコンピュータを含んで
構成されるコントローラ３１からの制御信号によって駆
動制御される９ コントローラ３１には、ステアリングホイール６の操舵
角を検出する操舵角検出器３２、変速機１１に取付けら
れて車両の車速を検出する車速検出器３３、前輪補助操
舵用シリンダ７のピストン７ｂの移動量を検出すること
により、前輪補助操舵量としての前輪舵角を検出する前
輪舵角検出器３４、後輪補助操舵用シリンダ９のピスト
ン９ｂの移動量を検出することにより、後輪補助操舵量
としての後輪舵角を検出する後輪舵角検出器３５、路面
までの距離を検出して走行路面の不整度を算出するため
の車高検出器６０からの検出信号が入力され、これらの
検出信号に基づき所定の演算処理を実行して各サーボ弁
２０及び２１に対する制御信号を形成する。

すなわち、車速検出器３３の車速検出値Ｖに基づいて下
記＋１１式に従って比例定数に、、に、を求め、且つ下
記（２）式及び（３）式に従って進み要素としての微分
係数τ２．τ、を求めると共に、走行路面の不整度を検
出して、これをもとに予め記憶装置に記憶された第３図
に示す走行路面不整度と補正係数αとの関係に対応した
記憶テーブルを参照して補正係数αを決定し、この補正
係数αと各比例定数Ｋｔ、に、及び微分係数τ１．τ、
とを乗算して補正比例定数Ｋ　ｆｅｎ　　Ｋ　ｒｅ及び
補正微分係数τ、、τ、Ｃを算出し、これらに基づいて
下記（４）式及び（５）式に従って前輪舵角δｔ　（ｓ
）と操舵角θ（３）との伝達関数ＨｔＣｓ＞及び後輪舵
角δ、　（ｓ）と操舵角θ（ｓ）との伝達関数Ｈ，（ｓ
）を算出し、これら伝達関数Ｈｒ（ｓ）及びＨ，（ｓ）
と操舵角θ（ｓ）とから下記（６）式及び（７）式に従
って前輪舵角δｆ（ｓ）及び後輪舵角δ、　（ｓ）を算
出して、前輪補助操舵量指令値としての前輪舵角指令値
δ、及び後輪補助操舵量指令値としての後輪舵角指令値
δ、を算出し、これら前輪舵角指令値δ、及び後輪舵角
指令値δ、と前輪舵角検出値δｆ４及び後輪舵角検出値
δｒ４との差値が零となるように各サーボ弁２０及び２
１に制御信号を出力する。

・・・・・・・・・（１１ Ｃ，ＩＶ ・・・・・・・・・（２） Ｃ，ＩＶ ・・・・・・・・・（３） Ｈ，（ｓ）＝に、ｃ＋ｒ、ｃＳ　　　　　　　　・・”
・・”’（４）Ｈ，（ｓ）＝に、ｃ−τｒ　ＣＳ　　　
　　　”’　”’　”’　（５）Ｈｒ（ｓ）−δｒ（ｓ
）／θ（ｓ）・・・・・・・・・（６）Ｈ，（ｓ）　＝
δ、（ｓ）／θ（ｓ　）　　　　　　−・・旧・・（７
）ここで、Ｃ７は前輪コーナリングパワー、ｃ、、は後
輪コーナリングパワー、ｌはホイールベース、ａは前輪
及び重心点間距離、ｂは後輪及び重心点間距離、Ｍは車
両Ｍ量、■は車両ヨー慣性モーメント、■は車速、Ｓは
ラプラス演算子である。

上記本実施例において、走行路面不整度は、車高基準値
からの車高の変動分とし、車高検出器６０を用いて、求
めることができる。

この車高検出器６０は、車体の前方端部の下面に取り付
けられた超音波距離測定装置で構成され、その超音波受
波器から所定時間毎に発射される超音波が路面で反射さ
れた反射波を超音波受波器で受波し、超音波発射時点か
ら超音波受波時点までの時間を計測し、これに音速を乗
じてこれを２することによって、車体と路面との間の距
離を測定し、その測定値をデジタル車高検出信号Ｈとし
て出力する。

前記車速検出器３３は、エンジンに連結された変速機内
に接続されて変速機出力に応じて回転する速度計用フレ
キシブルワイヤの回転を検出する光学的、磁気的等の手
段によって構成され、車速に応じたパルス信号でなる車
速検出信号を出力する。

前記操舵角検出器３２は、例えば、ステアリングシャフ
トｌに装着されたスリット付円板とそのスリットに対向
する２組の検出子を有するフォトカプラとからなる回転
検出器で構成され、ステアリングシャフトの回転方向お
よび回転数に応じたパルス信号でなる操舵角検出信号を
出力する。

次に、上記実施例の動作をコントローラ３１の処理手続
きを示す第４図のフローヂャートを伴って説明する。

コントローラ３１は、所定時間毎例えば２０ｍ５ｅｃ毎
に実行される第４図の割込み処理プロゲラｌ、を実行す
る。

イグニッションスイッチがＯＮされると、コントローラ
に電源が投入され、同図のプログラムが起動される。

ステップ■では、車高検出器６０からの車高検出値Ｈを
読込む。

次いでステップ■に移行し、車両が走行中（■≠０）か
、停車中（Ｖ＝０）かが判定される。この判定は、車速
検出器３３からパルス信号が出力されているかによって
行なわれる。車両が停止中（Ｖ＝Ｏ）と判定された場合
は、ステップ■に移行する。

ステップ■では、ステップ■で読込まれて記憶された、
停車中の車高検出値Ｈを、走行路面の不整度検出の際の
基準値となる車高基準値■として、記憶装置ＲＡＭの所
定領域に更新記憶する。

なお、停止中の車高値を車高基準値Ｈとするのは、発進
前に人の乗り込み、および荷物の積み込みが完了してお
り、これを車高基準値■として採用しても良いからであ
る。

上記ステップ■において、車両が走行中（■≠Ｏ）と判
定された場合は、ステップ■に移行する。

ステップ■では、操舵角検出器３２からの操舵角検出値
θ及び車速検出器３３からの車速検出値■を読込み、次
いでステップ■に移行して、車速検出値■に基づいて前
記（１１〜（３）式の演算を行って比例定数Ｋｆ、に、
及び微分係数τ１．τ、を算出する。

次いで、ステップ■に移行し、ステップ■で読込まれた
車高値Ｈとステップ■で記憶された車高基準値Ｈとの差
の絶対値（ΔＨ）を演算する。

次いで、ステップ■に移行し、ΔＨの移動平均値Ｈ３を
演算し、これを路面不整度Ｈ５として記憶する。この移
動平均値Ｈ３は、路面不整度に対応し、走行路面の不整
度（凹凸程度および凹凸の連続程度）が大きくなるにつ
れてＨ３の値が大きくなる。

そして、ステップ■に移行して、路面不整度Ｈ８に基づ
き第３図に対応する記憶テーブルを参照して補正係数α
を選定し、次いでステップ■に移行して補正係数αと比
例定数に、、に、及び微分係数τ１．τ、とを夫々乗算
して補正比例定数に１．。

Ｋｒｃ及び補正微分係数τｆｅ＋　　τｒｅを算出する
。

次いで、ステップ０に移行して、補正比例定数Ｋ　ｆｃ
＋　　ＫｒＣ及び補正微分係数τｆｅｎ　　τ１．に基
づいて前記（４）式及び（５）式の演算を行って前輪側
伝達関数Ｈｆ（ｓ）及び後輪側伝達関数Ｈ，（ｓ）を算
出する。

次いで、ステップ０に移行して、操舵角検出値θと前輪
側伝達関数Ｈｒ（ｓ）及び後輪側伝達間数Ｈｒ（ｓ）と
に基づいて前記（６）式及び（７）式の演算を行って前
輪舵角δ、（Ｓ）及び後輪舵角δバＳ）を算出し、これ
をラプラス逆変換して前輪舵角指令値δ、及び後輪舵角
指令値δ、を算出し、次いでステップ＠に移行して、前
輪舵角検出器３４及び後輪舵角検出器３５からの前輪舵
角検出値δｆ４及び後輪舵角検出値δ１４を読込み、両
者の差値Δδ。

冨δ、−δｆ４及びΔδ、；δ１−δ１．を算出して、
差値Δδ、及びΔδｒが零のときにはサーボ弁２０及び
２１に対する制御信号Ｃ３ｒ−、Ｃ３ｔｂ及びＣ８ｒ、
、Ｃ８，、ｂを論理値ＩＩ　Ｏ”に、差値Δδ、〉Ｏ２
Δδ、〉Ｏのときには制御信号ｃｓ、、、ｃｓｒ、を論
理値ＩＩ　Ｉ　ＩＩに、制御信号Ｃ３ｒｂ、Ｃ３，ｂを
論理値“′Ｏ゛に、差値Δδ、＜Ｏ５Δδ、く０のとき
には、制御信号ｃｓ、、、ｃｓ、、を論理値＋ｉ　０　
＋＋に、制御信号Ｃ３ｔｂ、Ｃ３，ｂを論理値“ｌ“に
夫々設定して、サーボ弁２０及び２１を制御することに
よって、前輪補助操舵用シリンダ７及び後輪補助操舵用
シリンダ９をフィードバック制御する。

本実施例において、ステップ■、■〜＠の処理が操舵制
御手段に対応し、ステップ■、■、■■の処理が路面伏
態検出手段に対応し、ステップ■、■の処理が補助操舵
量補正手段に対応している。

今、車両のイグニッションスイッチをＯＮすると、車両
が停止状態にあることから第４図のステップ■を経てス
テップ■に移行し、ステップ■で検出、記憶された停車
中の車高検出値が車高基準値■として、更新記憶される
。次に、車両が走行を開始すると、ステップ■において
、■≠０となリ、ステップ■に移行することなく、ステ
ップ■に移行し、走行開始直前の車高検出値Ｈが以後の
走行中にわたって車高基準値Ｈとなる。

したがって、全車両が良路を走行しているとすると、路
面不整度が小さいことから補正係数は大きな値となり、
これに応じて補正係数αと比例定数に、、に、及び微分
定数τ１．τ、とを乗算した補正比例定数Ｋ　ｔｃ、　
　Ｋｒｃ及び補正微分係数τ１０．τ、Ｃも大きな値と
なり、最終的に算出される前輪舵角指令値δ、は第５図
（ａ）で実線図示のように、鎖線図示の実際の操舵角θ
に対して立ち上がりが急峻となると共に、転舵角も大き
くなり、後輪舵角指令値δ、についても第５図（ｂ）で
実線図示の如く逆相骨が大きくなって車両全体としての
応答性を向上させることができる。

一方、不整路面を走行する状態となると、ステップ■で
検出される車高検出値Ｈの車高基準値Ｈに対する変動が
大きくなり、その結果、ステップ■において、ΔＨが大
きくなる。そのためにステップ■において、ΔＨの移動
平均値、すなわち路面不整度Ｈ１が大きくなり、ステッ
プ■での補正係数αの値が第３図に示すように小さい値
となり、これに応じて補正比例定数Ｋ　、ｃ、　　Ｋ、
ｃ及び補正微分係数τ、。、τ１ｃも小さな値となるの
で、実際の前輪転舵角は、第５図（ａ）で破線図示のよ
うに、実際の操舵角θに近づき、後輪転舵角も第５図（
ｂｌで破線図示のように逆相骨及び正相分が少なくなり
、路面の不整変分だけ全体として車両の補助操舵量が低
下され、その結果、車両の応答性が低下する。

したがって、不整路走行時に車両が路面の凹凸に乗り上
げて前輪のキックバックに基づく操舵角θが発生した場
合でも、前輪および後輪が大きく転舵されることがない
ため、車両の不整路走行時における走行安定性を向上す
ることができる。

なお、上記実施例においては、前輪側及び後輪側の比例
定数に、、に、と微分係数τ１．τ、とを路面の不整状
態に応じて同時に変化させる場合について説明したが、
これに限定されるものではなく、比例定数及び微分係数
の何れか一方を路面不整状態に応じて変更するようにし
てもよい。具体的には、過渡的な車両の挙動に大きな影
響を及ぼす微分係数のみを変更してもよい。さらに、前
輪側及び後輪側の双方に補助操舵機構を設ける場合に限
らず、前輪側及び後輪側の何れか一方に補助操舵機構を
設けるようにしてもよい。さらに、補助操舵における制
御要素としては、本実施例の如く比例要素と微分要素を
持つものの他に、任意のものであっても良く、比例要素
のみ、微分要素のみ、または遅れを持つ積分要素を持た
せても良い。

また、上記実施例においては、前輪補助操舵用シリンダ
７及び後輪補助操舵用シリンダ９をクローズドセンタ型
のサーボ弁２０及び２１を使用してこれらをフィードバ
ック制御する場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、クローズドセンタ型サーボ弁２０及び
２１に代えてオープンセンタ型サーボ弁を適用し、これ
に応じて各シリンダ７及び９のピストンロンドア　ａ、
９ａを中立位置に復帰させる復帰スプリングを介挿して
制御するようにしてもよい。

さらに、上記実施例においては、後輪側補助操舵用シリ
ンダ９によって後輪２Ｌ、２Ｒを操舵する場合について
説明したが、これに限らず後輪２Ｌ、２Ｒを固定部との
間に夫々２本のラテラルロッドで支持し、その一方のラ
テラルロッドの中間部に夫々トー角変化を行えるように
油圧シリンダを介挿し、これら油圧シリンダをコントロ
ーラ２１で制御するようにしても上記実施例と同様の作
用効果を得ることができる。

上記本実施例では、路面の不整度に応じて前後輪の補助
操舵量を連続的に減少させる場合について説明したが、
これに限定されず、例えば、路面の不整度レベルを１又
は２以上のパターンに設定して、各パターンにおける不
整度に対応して、前後輪補助操舵量を段階的に減少させ
ることもできる。

また、上記実施例では、不整度検出器として、車高検出
器である超音波検出器を用いたが、必ずしもこれに限定
されず、例えば、サスペンション装置に組み付けられた
圧電素子を用い、この圧電素子からの出力信号を全波整
流し、これを平滑化することにより、路面不整度を検出
することも出来る。その他ポテンショメータを用いるこ
ともできる。

さらに、上記本実施例では、操舵入力値として操舵角（
θ）を用いたが、ドライバーのステアリングホイール操
作の反力として発生し、車両旋回時の横加速度に対応し
た操舵トルクを操舵入力値とし、これに基づいて、前後
輪補助操舵量を制御する場合でも良く、その他、操舵角
速度を操舵指令値として用いることもできる。

またさらに、上記本実施例では、路面不整度演算（ステ
ップ■、■）において、車高基準値Ｈを停車中から発進
直前の車高検出値Ｈとしたが、これに限定されず例えば
、車高検出値Ｈの移動平均値を車高基準値■としても良
い。

〔発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、走行路面の不
整度を路面状態検出手段により検出し、この検出結果に
基づいて補助操舵量指令値を補正しているために、不整
路走行時に、前輪にキックバックによる操舵角が発注し
た場合でも、前輪および後輪の少なくとも一方の補助操
舵量を、良路走行時に比べて小さくすることができる結
果、前輪および後輪の少なくとも一方が大きく転舵され
る°ことがなく、車両の不整路走行時における走行安定
性を向上することができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のクレーム対応図、第２図はこの発明
の一実施例を示す概略構成図、第３図は路面不整度と補
正係数（α）との関係を示す特性線図、第４図は第２図
の実施例におけるコントローラの処理手続を示すフロー
チャート、第５図（ａｌ及び（ｂ）は夫々時間に対する
前輪操舵角及び後輪操舵角の関係を示す特性線図である
。 図中、ＩＲ，ＩＲは前輪、２Ｌ、２Ｒは後輪、４はラッ
クアンドビニオン式ステアリング装置、６はステアリン
グホイール、７は前輪補助操舵用シリンダ、９は後輪補
助操舵用シリンダ、ＩＯはエンジン、１１は変速機、２
０及び２１はサーボ弁、２３は油圧ポンプ、３１はコン
トローラ、３２は操舵角検出器、３３は車速検出器、３
４は前輪舵角検出器、３５は後輪舵角検出器、３６Ｌ。 ３６Ｒ，３７Ｌ、３７Ｒは前輪回転数検出器、６０は車
高検出器である。 特許出願人　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　森　　　哲　也

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）前輪及び後輪の少なくとも一方を補助操舵する補
   助操舵機構と、該補助操舵機構の補助操舵量を、操舵角
   、操舵角速度、操舵トルク等の操舵入力値に応じた補助
   操舵量指令値に基づいて制御する操舵制御手段とを備え
   た車両の操舵制御装置において、 路面の不整状態を検出する路面状態検出手段と、該路面
   状態検出手段の検出値に基づいて、前記操舵制御手段の
   補助操舵量指令値を補正する補助操舵量補正手段と、 を備えたことを特徴とする車両の操舵制御装置。