JPH02274667A - 前後輪操舵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） この発明は前後輪操舵車両の操舵制御装置、詳しくは、
車両の前後方向加速度に応じて後輪の舵角変化を抑制し
、急制動あるいは急加速時等における旋回安定性の向上
を図る操舵制御装置に関する。

（従来の技術） 操向ハンドルの操作に応じて前輪とともに後輪も転舵す
る前後輪操舵車両は、車速を検出して車速に応じ前後輪
の舵角比および位相を第　図に示すように決定するとと
もに、前輪舵角を検出して前輪舵角と舵角比とから後輪
目標舵角を算出し、電動機等のアクチュエータを用いて
後輪を後輪目標舵角に転舵する。このような前後輪操舵
車両は、高速旋回の安定性を向上するために高速旋回時
に後輪を前輪と同位相に転舵して後輪のコーナリングフ
ォースを増大させるが、低速旋回時においては後輪を前
輪と逆位相に転舵して口頭性を改善し、総合的に運動性
能の向上を図る。

（この発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のような前後輪操舵車両にあっては
、前後輪の舵角比が車速に応じ変化するため、急減速あ
るいは急加速時等に車速が変化すると、後輪舵角の変化
が大きくなりステア特性が変わり、操舵に異和感が生じ
るという欠点があった。

特に、タイヤは特性として発生するコーナリングツす−
スとトラクチイブフォースとの合力が静摩擦力に略一致
し、トラクチイブフォースが増大する制動時等にはコー
ナリングフォースが減少するため、急制動時等における
コーナリングフォースの変化も大きく、上述の欠点も顕
著であフた。

この発明は、上記欠点に鑑みてなされたもので、急減速
時等におけるステア特性の変化を防止して操舵感の低下
を防ぐことを課題とする。

（課題を解決するための手段） この発明は、第１図の構成図に示されるように、前輪舵
角θＦを検出する前輪舵角検知手段Ａと、車速Ｖを検出
する車速検知手段Ｂと、車両の前後方向加速度Ｇを検出
する前後加速度検知手段Ｃと、検出された前輪舵角θＦ
と車速Ｖとに基き後輪目標舵角θＲＴを決定する後輪舵
角演算手段りと、を備えて成り、該後輪舵角演算手段り
は、上記車速検知手段Ｂ、車速Ｖに基づき前後輪の舵角
比ｋを決定する転舵比決定手段Ｅまたは舵角比ｋに基づ
き後輪目標舵角θＲＴを決定する後輪舵角決定手段Ｈの
少なくとも１つの出力信号を加速度Ｇに基き処理して後
輪の舵角変化を加速度Ｇに応じて抑制する抑制手段Ｆ、
Ｆ’　、Ｆ″を有することが要旨である。

（作用） この発明にかかる前後輪操舵車両の操舵制御装置によれ
ば、車両の前後方向加速度に応じ後輪の舵角変化を抑制
するため、制動時あるいは加速時等において後輪のコー
ナリングフォースの変化を小さくでき、ステア特性の変
化が防止できて良好な操舵感を得られる。

（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図から第４図はこの発明の一実施例にかかる前後輪
操舵車両の操舵制御装置を表し、第２図が全体概略図、
第３図がブロック図、第４図が制御処理のフローチャー
トである。

第２図において、１１は操向ハンドルであり、操向ハン
ドル１１はステアリングシャフト１２を介してラックア
ンドビニオン式のステアリングギア機構１３に連結され
ている。ステアリングシャフト１２にはエンコーダ等か
ら成る前輪舵角センサ１４が設けられている。この前輪
舵角センサ１４は、ステアリングシャフト１２の回転角
度で前輪舵角を検出し、後述するコントローラ１６に結
線されて該コントローラ１６に前輪舵角を表す検知信号
を出力する。ステアリングギア機構１３は、周知のよう
に、ステアリングシャフト１２と一体に回転するビニオ
ンギア１３ａおよび車幅方向に延在してビニオンギア１
３ａと噛合したラック１３ｂを有する。ラック１３ｂは
、その両端がそれぞれタイロッド１７ＦＬ、１７ＦＲ等
から成るステアリングリンケージを介して左右の前輪１
８ＦＬ、１８ＦＲのナックルアーム１９ＦＬ、１９ＦＨ
に連結されている。これら前輪１８ＦＬ、１８ＦＲには
それぞれコントローラ１６に結線された車速センサ２０
ＦＬ、２０ＦＲが設けられている。これら車速センサ２
０ＦＬ。

２０ＦＲは、車輪速度すなわち車速を検出し、車速を表
す信号をコントローラ１６へ出力する。

２１はコントローラ１６に結線された電動機であり、電
動機２１は出力軸が減速機構２２を介してラックアンド
とニオン式のステアリングギア機構２３に連結されてい
る。減速機構２２は、電動機２１の出力軸に固設された
傘歯車２２ｂおよびステアリングギア機構２３のビニオ
ンギア２３ａに連結された傘歯車２２ａを有し、電動機
２１の出力を減速してステアリングギア機構２３に可逆
的に伝達する。ステアリングギア機構２３は、前述した
ステアリングギア機構１３と同様に、上述の電動機２１
に連結されたビニオンギア２３ａおよびビニオンギア２
３ａと噛合したラック２２ｂを有し、ラック２３ｂの両
端がそれぞれタイロッド１７ＲＬ、１７ＲＲ等のステア
リングリンケージを介して左右の後輪１８ＲＬ、１８Ｒ
Ｒのナックルアーム１９ＲＬ、１９ＲＲに連結されてい
る。ラック２３ｂには差動トランス等から構成された後
輪舵角センサ２４が設けられ、また、後輪１８ＲＬ、１
８ＲＲには前輪１８ＦＬ、１８ＦＲと同様にそれぞれ車
速センサ２０ＲＬ、２０ＲＲが設けられ、これらセンサ
２０ＲＬ、、２０ＲＲ。

２４がコントローラ１６に結線されている。後輪舵角セ
ンサ２４はラック２２ｂの移動距離で後輪舵角を検出し
、車速センサ２０ＲＬ、２０ＲＲは後輪１８ＲＬ、１８
ＲＲの車輪速度すなわち車速を検出する。なお、１５は
車体前後方向の加速度を検出する加速度センナであり、
この加速度センサ１５もコントローラ１６に結線されて
いる。

コントローラ１６は、第３図に示すように、定電圧回路
２６、制御回路２７および駆動回路２８を有している。

定電圧回路２６は、フユーズ等を介して図外のバッテリ
（ＢＡＴ）に接続され、制御回路２７に一定電圧の電力
を供給する。

制御回路２フは、マイクロコンピュータ回路３０、前輪
舵角センサ１４が接続されたインターフェース回路３１
、加速度センサ１５が接続されたインターフェース回路
３２°、後輪舵角センサ２４が接続されたインターフェ
ース回路３３、各車速センサ２０（添字の無い番号で代
表する）が接続されたインターフェース回路３４、Ａ／
Ｄコンバニタ３５およびドライバ回路３６を備えている
。マイクロコンピュータ回路３ｏは、前輪舵角センサ１
４の検知信号がインターフェース回路３１を経て、加速
度センサ１５の検知信号がインターフェース回路３２お
よびＡ／Ｄコンバータ３５を経て、後輪舵角センサ２４
の検知信号がインターフェース回路３３およびＡ／Ｄコ
ンバータ３５を経て、車速センサ２ｏの検知信号がイン
ターフェース回路３４を経て人力する。マイクロコンピ
ュータ回路３０は、入力する各検知信号をＲＯＭ等に記
憶された制御処理のプログラムに従い演算処理し、電動
機２１への通電電流の方向とデユーティファクタとを表
す信号をドライバ回路３６に出力する。ドライバ回路３
６は回路３６は、駆動回路２８の後述するスイッチ回路
３７の４つの電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑｌ。

Ｑ２．Ｑ３．Ｑ４のゲートにそれぞれ接続され、入力す
る制御信号に応じたデユーティファクタのパルス幅変調
信号（ＰＷＭ信号）を各ＦＥＴＱＩ、Ｑ２゜Ｑ３．Ｑ４
のゲートに出力する。

駆動回路２８は、４つのＦＥＴＱＩ、Ｑ２．Ｑ３゜Ｑ４
をブリッジ状に接続したスイッチ回路３７と、２つのリ
レー回路３８．３９とを備えている。スイッチ回路３７
は、ＦＥＴＱｌ、Ｑ４のドレイン端子がリレー回路３８
および前述のフユーズ２９を介しバッテリ（ＢＡＴ）に
、ソース端子がＦＥＴＱ２．Ｑ３のドレイン端子に接続
され、また、ＦＥＴＱ２．Ｑ３のソース端子が接地され
、これらＦＥＴＱＩ、Ｑ２のソース・ドレイン端子とＦ
ＥＴＱ４．Ｑ３のソース・ドレイン端子との間に電動機
２１およびリレー回路３９が直列に接続されている。こ
のスイッチ回路３７は、各ＦＥＴＱ　１．Ｑ　２．Ｑ　
３．Ｑ　４のゲートにドライブ回路３６からＰＷＭ信号
が入力してＦＥＴＱｌ、Ｑ３またはＦ　Ｅ　Ｔ　Ｑ２．
Ｑ４が一体的かつ選択的に駆動され、電動機２１にＰＷ
Ｍ信号に応じたデユーティファクタの電流を所定の方向
に通電する。リレー回路３８．３９はマイクロコンピュ
ータ回路３０に接続されたソレノイドおよび該ソレノイ
ドにより駆動されるコンタクタ等を備え、コンタクタが
マイクロコンピュータ回路３０の出力信号に応じ開閉し
て回路を遮断、接続する。

次に、この実施例の作用を第４図を参照して説明する。

尚、この実施例は第１図に示す、後輪舵角抑制手段Ｆ″
を有するものである。

この前後輪操舵装置の操舵制御装置は、マイクロコンピ
ュータ回路３１において第４図のフローチャートに示す
一連の処理を実行して電動機２１を制御する。

まず、イグニッションキーが操作されてキースイッチが
ＯＮ位置に投入されると、マイクロコンピュータ回路３
１等に電力が供給され、マイクロコンピュータ回路３１
が作動する。そして、ステップＰ１では、マイクロコン
ピュータ回路３１の初期化（イニシャライズ）が行なわ
れ、内部のレジスタ等の記憶データの消去およびアドレ
ス指定等を行う。続いて、ステップＰ２においては、他
に定義されているサブルーチンに従い初期故障診断が行
なわれ、全てが正常に機能している場合にのみ以下の処
理を行う。

ステップＰ３においては、各車速センサ２０の出力信号
から車速■を読み込み、ステップＰ４において、加速度
センサ１５の出力信号から車両前後方向の加速度Ｇを読
み込む。続いて、ステップＰ５において、車速Ｖをアド
レスとして第８図に示すデータテーブル１から舵角比ｋ
をマツプ検索する。この舵角比には、第８図から明らか
なように、所定車速ｖ１より小さな低車速域において負
値（逆位相を表す）、所定車速ｖ１より大きな高車速域
において正価（同位相を表す）を有する。

そして、次のステップＰ６では、第９面に示すデータテ
ーブル２から加速度Ｇの絶対値をアドレスとして転舵力
補正係数ａをマツプ検索する。この補正係数ａは、同図
に明らかなように、加速度Ｇが小さい領域において略１
、加速度Ｇが大きい領域において０を有する。

次に、ステップＰ７においては、舵角センサ１４の出力
信号θ゛Ｆを読み込み、ステップＰ８において舵角セン
サ１４の中立補正係数θＭにより中立位置からの舵角θ
Ｆ（θＦ＝θ°、−θＭ）を算出する。この舵角θＦは
ステアリングシャフト１２の回転角が前輪１８ＦＬ、１
８ＦＲの舵角と対応するため前輪１８ＦＬ、１８ＦＲの
舵角を表す（以下、前輪舵角と記す）。続いて、ステッ
プＰ９では、前輪舵角θＦの正負すなわち方向を判別し
、前輪舵角θＦが正であればステップＰＩＯでフラグＦ
１を０に設定し、また、前輪舵角θＦが負であればステ
ップＰ１１で前輪舵角θＦを正値化（絶対値化）した後
にステップＰ１２でフラグＦ１を１に設定する。そして
、次のステップＰ１３において、前輪舵角θＦに舵角比
ｋを乗じて後輪１８ＲＬ、１８ＲＲの目標舵角（後輪目
標舵角）θＲＴを算出する。

次に、ステップＰ１４においては、車速■が所定車速ｖ
０を超えているか否かを判断し、車速Ｖが所定車速Ｖ。

を超えていればステップＰ１５゜ＰＩ３．Ｐ１７処理を
行い、また、車速Ｖが所定車速Ｖｏ以下であればステッ
プＰ１８．Ｐ１９゜Ｐ２Ｏの処理を行う。ステップＰ１
５では、フラグＦ１の値を判別し、フラグＦ１が１であ
ればステップＰ１６でフラグＦ３を１に設定し、また、
フラグＦ１がＯであればステップＰ１７でフラグＦ３を
０に設定する。同様に、ステップＰ１８では、フラグＦ
１の値を判別し、フラグＦ１が１であればステップＰ１
９でフラグＦ３にＯを設定し、またフラグＦ１がＯであ
ればステップＰ２０でフラグＦ３を１に設定する。

続くステップＰ２１においては、後輪舵角センサ２４の
出力信号θＲ１，θＲ２を読み込み、ステップＰ２２で
他に定義されているサブルーチンに従い後輪舵角センサ
２４の故障診断を行う。このステップＰ２２では、後輪
舵角センサ２４が正常に機能していると診断された場合
にのみ以下の処理を実行する。そして、ステップＰ２３
において、後輪舵角センサ２４の出力信号θＲ１θＲ２
を減算処理して後輪舵角θＲを算出する。

続いて、ステップＰ２４において、後輪舵角θＲの正負
を判別し、後輪舵角θＲが正であればステップＰ２５で
フラグＦ２をＯに設定し、また、後輪舵角θＲが負であ
ればステップＰ２６で後輪舵角θＲを正値化（絶対値化
）した後ステップＰ２７でフラグＦ２を１に設定する。

次のステップＰ２８においては、フラグＦ２とフラグＦ
３との値を判別し、フラグＦ２．Ｆ３の値が異なればス
テップＰ２９の処理を行い、また、フラグＦ２．Ｆ３が
同値であればステップＰ３０からステップＰ３５までの
処理を行う。ステップＰ２９では、後輪目標舵角θＲＴ
と後輪舵角θＲとを加算して偏差ΔθＲを算出する。ま
た、ステップＰ３０では後輪目標舵角θＲＴから後輪舵
角θＲを減じて偏差ΔθＲを算出し、この後、ステップ
Ｐ３１で偏差ΔθＲの正負を判別する。このステップＰ
３１では、偏差ΔθＲが負であると判別されると、ステ
ップＰ３２で偏差ΔθＲを正値化した後にステップＰ３
３．Ｐ３４．Ｐ３５でフラグＦ３の値を置換する。すな
わち、ステップＰ３３でフラグＦ３の値を判別し、フラ
グＦ３が０であればステップＰ３４でフラグＦ３を１に
置換し、また、フラグＦ３が１であればステップＰ３５
でフラグＦ３をＯに置換する。

次に、ステップＰ３６において、第６図に示すデータテ
ーブル３から偏差ΔθＲをアドレスとして後輪操舵力り
をマツプ検索する。この後輪操舵力りは、電動機２１に
通電する電流のデユーティファクタすなわち電流値を表
し、Ｏに近い低偏差域ではＯの不感帯を有し、偏差の増
加に従い増加した後減少し高偏差域で通常の路面での転
舵に必要な操舵力ＤＲよりやや大きい値・で一定値をと
る。

続いて、ステップＰ３７で後輪操舵力りに前述の補正係
数ａを乗じて後輪操舵力りを補正する。

このステップＰ３７の処理によって後輪操舵力りは加速
度Ｇが大きくなるにつれ抑制され、加速度Ｇが特に大き
い場合に０となり、後述するように、後輪は加速度Ｇが
大きい場合に転舵されない。

次に、ステップＰ３８においては、後輪操舵力りが０か
否かを判別し、後輪操舵力りが０であればステップＰ３
９でＰＷＭ信号ｇ、ｈ、ｉ、ｊにそれぞれＯ，０，１，
１を設定し、また、後輪駆動力Ｄ　ｂ＜　Ｏでなければ
ステップＰ４０でフラグＦ３の値を判別する。このステ
ップＰ４０では、フラグＦ３がＯであると判断されると
ステップＰ４１でＰＷＭ信号ｇ、ｈ、ｔ、ｊにそれぞれ
１．０，０．Ｄを設定し、また、フラグＦ３が１と判断
されるとステップＰ４２でＰＷＭ信号ｇｈ、ｉ、ｊにそ
れぞれ０，１．Ｄ、、０を設定する。そして、ステップ
Ｐ４３でＰＷＭ信号ｇｈ、ｉ、ｊを出力する。したがっ
て、電動機２１は、後輪１８ＲＬ、１８ＲＲの転舵方向
に応じデユーティファクタＤの電流が通電されて後輪１
８ＲＬ、１８ＲＲを目標舵角まで転舵し、また、非通電
時には巻線が短絡されて電気制動を行い後輪舵角を目標
舵角に保持する。この後、ステップＰ４４で他に定義さ
れたサブルーチンに従い電動機２１およびスイッチ回路
４０等の駆動系の故障診断を行い、再度、ステップＰ３
からの一連の処理を繰り返す。

上述のように、この実施例の操舵制御装置によれば、加
速度Ｇが小さい領域においては前輪の実舵角θＦと車速
Ｖとに応じ後輪の目標舵角θＲＴを決定して該目標舵角
θＲＴと後輪の実舵角θＲとの偏差ΔθＲに応じた力で
後輪を転舵するが、加速度Ｇが大きい領域においては後
輪の転舵力が０となり後輪は舵角変化を生じない。この
ため、後輪の負担すべきトラクチイブフォースが増大し
てコーナリングフォースが減少する制動、加速時等にお
いて、後輪のコーナリングフォースの変化を抑制でき、
ステア特性の変化が抑制されて良好な操舵感を維持でき
る。

第５図にはこの発明の他の実施例を示す。尚、この実施
例は第１図に示す、後輪舵角抑制手段Ｆを有するもので
ある。なお、同図中のステップＰ１からステップＰ２ま
で、ステップＰ３、ステップＰ５、ステップＰ７、ステ
ップＰ８からステップＰ３７までおよびステップＰ３８
からステップＰ４４までは、それぞれ前述の第４図のス
テップＰ１からステップＰ２まで、ステップＰ４、ステ
ップＰ３．ステップＰ５、ステップＰ７からステップＰ
３６までおよびステップＰ３８からステップＰ４４まで
と同一であり、説明を省略する。

この実施例では、ステップＰ４において、第１１図に示
すデータテーブル４から加速度Ｇをアドレスとして車速
補正成分ＶＧをマツプ検索する。この補正成分ＶＧは、
同図に明らかなように、三次関数的な特性を有し、加速
度Ｇが正（加速時）の時に正値、加速度Ｇが負（減速時
）の時に負値を採る。次に、ステップＰ６において、読
み込まれた車速Ｖから上述の補正成分ＶＧを減算し、加
速時における車速Ｖを減少補正、減速時に招ける車速Ｖ
を増大補正する。そして、ステップＰ７においては、こ
の補正された車速Ｖをアドレスとして舵角比ｋをマツプ
検索する。したがって、この実施例にあっても、第８図
から明らかなように、高車速域において加速時における
舵角比にすなわち後輪の目標舵角θＲＴが小さくなり、
後Ｍのコーナリングフォースの変化を抑制でき良好な操
舵感が維持できる。加えて、車輪の瞬間的なロック・空
転状態が発生しても、加速度Ｇにより補正が加えられ、
良好な操舵感が維持できる。

第６図にはこの発明のまた他の実施例を示す。

尚、この実施例は第１図に示す、後輪舵角抑制手段Ｆ′
を有するものである。なお、同図中のステップＰ１から
ステップＰ４まで、ステップＰ６、ステップＰ８からス
テップＰ３７まで、およびステップＰ３８からステップ
Ｐ４３までは、それぞれ、前述の実施例における第４区
のステップＰ１からステップＰ４まで、ステップＰ５、
ステップＰ７からステップＰ３６まで、およびステップ
Ｐ３８からステップＰ４３までと同一であり、説明を省
略する。

この実施例では、ステップＰ５において、加速度Ｇの絶
対値が所定値すを超えているか否かを判断し、加速度Ｇ
の絶対値が所定値す以下であればステップＰ６で車速Ｖ
をアドレスとして舵角比ｋをマツプ検索するが、加速度
Ｇの絶対値が所定値すを超えていればステップＰ７で舵
角比に前回ルーチン実行時の値に保持する。したがって
、後輪の舵角が変化することも無く、前述した各実施例
と同様に良好な操舵、フィーリングが得られる。

なお、ステップＰ４４においては、次固のルーチン実行
に備えて舵角比ｋを保存する。

第７図には、この発明のさらに他の実施例を示す。尚、
この実施例は第１図に示す、後輪舵角抑制手段Ｆ′を有
するものである。なお、同図中のステップＰ１からステ
ップＰ５まで、ステップＰ８からステップＰ３７まで、
およびステップＰ３８からステプＰ４４までは、それぞ
れ前述の実施例の第４図のステップＰ１からステップＰ
５まで、ステップＰ７からステップＰ３６まで、および
ステップＰ３８からステップＰ４４までと同一であり、
説明を省略する。

この実施例では、ステップＰ６において、第１２図に示
すデータテーブルから加速度Ｇをアドレスとして舵角比
補正成分子をマツプ検索する。

そして、ステップＰ７において、舵角比ｋから補正成分
子を減じて舵角比ｋを補正する。第１２図に明らかなよ
うに、舵角比補正成分子は、加速度が正の時に正値、加
速度が負の時に負値の三次関数的特性を有する。したが
って、舵角比には加速時等において小さくなり、後輪が
発生するコーナリングフォースの変化が抑制されてい良
好な操舵感が維持できる。加えて、車輪の瞬間的なロッ
ク・空転状態が発生しても、加速度Ｇにより補正が加え
られ、良好な操舵感が維持できる。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明にかかる前後輪操舵車両
の操舵制御装置によれば、制動あるいは加速時等におい
て後輪の舵角変化が抑制されるため、車両のステア特性
の変化も抑制されて良好な操舵感が維持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる前後輪操舵車両の操舵制御装
置の構成図である。第２図から第４図はこの発明の一実
施例にかかる前後輪操舵車両の操舵制御装にを示し、第
２区が全体概略図、第３図が制御系のブロック図、第４
図制御処理のフローチャートである。第５図、第６図お
よび第７図はそれぞれがこの発明の他の実施例にかかる
前後輪操舵車両の操舵制御装置の制御処理のフローチャ
ートである。第８図、第９図、第１０図、第１１図およ
び第１２図は制御処理に用いるデータテーブルである。 １１・・・操向ハンドル １４・・・前輪舵角センサ １５・・・加速度センサ １６・・・コントローラ １８ＦＬ、１８ＦＲ・・・前輪 １８ＲＬ、１８ＲＲ・・・後輪 ２０ＦＬ、２０ＦＲ，２０ＲＬ、２０ＲＲ・・・車速セ
ンサ ２１・・・電動機 ２４・・・後輪舵角センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 操向ハンドルの操舵に応じ前輪を転舵するとともに、前
   輪舵角および車速を検出して後輪目標舵角を決定し、該
   後輪目標舵角に後輪を転舵する前後輪操舵車両において
   、 車両の前後方向加速度を検出する前後加速度検知手段と
   、 該前後加速度検知手段により検出された前後方向加速度
   に応じて車速による後輪舵角の変化を抑制する後輪舵角
   変化抑制手段と、 を備えることを特徴とする前後輪操舵車両の操舵制御装
   置。