JPH0274471A - 後輪舵角制御装置 - 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、車両の後輪舵角制御装置に関するものである
。

（従来の技術） この種の従来装置としては、例えば昭和６２年６月５日
に社団法人自動車技術会が開催した「４ＷＳ　＜四輪操
舵）車ニアクチイブ制御技術の最前線」シンポジウムの
前刷集第３４〜４１頁に記載されている「マツダ車速感
応型４輪操舵」に開示されているものがある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の後輪舵角制御装置にあ
っては、車速を一定とすると、δｆ／ろ、＝一定となっ
ていたため、定常旋回での安定性は向上するか、緊急回
避的なハンドル操作及びスラローム走行等の動的なハン
ドル操作を行なった場合に、車両の応答性に関しては、
向上代が少ないという問題があった。

そこで、上述の問題を解決する案として、車速およびハ
ンドル操舵角を検出して、前輪舵角ろ、（Ｓ）に対して
後輪舵角ろ、（Ｓ）を次式室を提案した（特願昭６２−
３３０２８３号参照）。

しかしながら、この場合、制御定数に、ｔｌ、Ｔ２に含
まれる車両の重心位置と車体の横す”ベリ角をＯとする
位置間の距離β、を、車両重心位置が変動しないと仮定
し、例えば中横時の車両重心位置を基準として一定値に
設定すると、重心位置が車両前方へ移動する空積時には
、オーバステア傾向が強まり操舵応答性か高過ぎて操舵
安定性に欠けてしまうし、また、重心位置が車両後方へ
移動する定積時にはアンダーステア傾向が強まり、操舵
安定性は得られるものの、操舵応答性に欠けるという問
題が残る。

尚、特開昭６０−１４８７７２号公報や特開昭６１−１
８５６８号公報には、車両積載荷重により後輪側でのコ
ーナリングパワーを推定し、後輪で発生するコーナリン
グパワーが大きい時には後輪の前輪に対する同相方向転
舵角を増大し、コーナリングパワーを減少させて旋回性
能の向上を図る装置が提案されている。

しかし、これらの従来技術の場合には、操舵応答や車両
応答を無視して後輪転舵角の同相補正が行なわれるため
に、後輪転舵角の同相補正時には操舵応答性を変化させ
る前後輪舵角比の急変や車両のヨーレイト特性を変化さ
せるヨーレイト急変が発生し、操舵安定性は得られても
操舵違和感を生じるという問題がある。

（課題を解決するための手段） 上述の問題を解決するため本発明においては、車速及び
ハンドル操舵角を検出して、前輪舵角ろ、　（Ｓ）に対
して後輪舵角δ１（Ｓ）を次式手段を設けると共に、前
記制御手段には、車両重心位置検出手段からの検出信号
に基づいて、車両重心位置が車両後方側へ移る時には車
体横すべり角０点位置を車両前方へ移し、また、車両重
心位置が車両前方側へ移る時には車体横すべり角Ｏ点位
置を車両後方側へ移すことで車両重心位置と車体横すベ
リ角０点位置間の距離β、を車両重心位置移動に応じて
変化させるβ３修正部を有することを特徴とする手段と
した。

尚、前記車両重心位置検出手段としては、前後輪の輪荷
重検出センサを用いてもよい。

（作　用） 上述のように、本発明によれば、δｆ　（Ｓ）　／ろ。

（Ｓ）の伝達関数を１次／１次の形として、車両の模す
へり角が０となる位置を初期位置に設定して後輪制御を
行なうようにしたため、ハンドル操舵に対する車両の応
答性を向上させることができる。

また、車両重心位置が車両後方側へ移る時には車体横す
ベリ角Ｏ点位置を車両前方へ移し、また、車両重心位置
が車両前方側へ移る時には車体横すべり角０点位置を車
両後方側へ移すことで車両重心位置と車体横すべり角０
点位置間の距離Ｉ２３を車両重心位置移動に応じて変化
させる制御を行なうようにした為、重心位置が車両後方
へ移動する時にはアンダーステア傾向が弱められ、重心
位置が車両前方へ移動する時にはオーバステア傾向が弱
められ、車両重心位置の変化にかかわらず操舵違和感の
ないほぼ一定の操舵安定性と操舵応答性を得ることがで
きる。

（実施例） 以下、図面について本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の説明用平面図であり、図中１は前輪、
２は後輪、３はステアリングホイール、９は車両の重心
である。また図における各符号は次の通りである。

Ｍ：車両重量 工：ヨー慣性モーメント ℃：ホイールベース ａ：車両の重心と前輪中心間の距離 す二車両の重心と後輪中心間の距離 ℃３：車体の重心と車体の横すべり角をＯとする位置間
の距離（後輪方向をプラス とする）。

Ｆｌ：前輪横力（２輪分） Ｆ、：後輪横力（２輪分） Ｃ１：前輪のコーナリングパワー（２輪分）Ｃ２：後輪
のコーナリングパワー（２輪分）β１：前輪タイヤの横
すべり角 β２：後輪タイヤの模すベリ角 Ｖ二車速。

Ｖ：横移動速度 ω：ヨーレイト Ｎニステアリングギヤ比 第１図に示す線型２自由度モデルにおいて、運動方程式
をラプラス変換した形で表わすと、ここで、６１＝θ／
Ｎ　（前輪操舵角）、ろ、を後輪操舵角とすると、 いま重心点後方ｆ２３の距離での横移動速度をｖ３とす
ると、 ｖ３＝ｖ−β３ω　　　　　　　　・・・・■で表わさ
れる。

ここで１２３の位置で横移動速度ｖ３が０となるように
、後輪を操舵する時の後輪操舵制御関数を求める。

ｖ３＝０より Ｖ＝β３ω　　　　　　　　　　・・・・■となる、こ
れを前述の■〜■に代入すると、前輪舵角δｆに応動じ
て後輪舵角δｆをδ２（Ｓ）＝Ｇ（Ｓ）・δｆ　（Ｓ）
となる伝達関数Ｇ　　（Ｓ）によって制御を行なう場合
に、上述の式を用いてＧ　　（Ｓ）を求めることができ
る。

ω、６１でまとめ直して、 の関数式が得られる。

左側の項（）内をそれぞれＡ、ＢとしてＧを求めると、 （ａ　Ｃ，−ｂ　Ｃ２Ｇ　）Ａ　＝　（Ｃ，＋Ｃ，Ｇ）
Ｂここで、 Ｇの分子＝ａ　Ｃ＋Ａ　−ＣＡＢ ω　　１　　　ω θ　　Ｎ　　δ Ｇの分母＝ｂ　Ｃ２Ａ　＋Ｃ，Ｂ 従って、 とすれば、■式は下記のようになる。

・・・・■ ハンドル操舵角に対するヨーレイト特性は、従って本発
明においては、車速およびハンドル操舵角を検出して、
前輪舵角δｆ（Ｓ）に対して後輪舵角δｒ　（Ｓ）を次
式 に基づいて制御すると共に、車両重心位置が車両後方側
へ移る時には車体横すベリ角０点位置を車両前方へ移し
、また、車両重心位置が車両前方側へ移る時には車体横
すべり角０点位置を車両後方側へ移すことで車両重心位
置と車体横すベリ角０点位置間の距離Ｉ２３を車両重心
位置移動に応じて変化させる制御がおこなわれる。

第２図及び第３図は本発明を実施する車両およびその制
御装置の一例を示すものである。図中＋Ｌ、ＩＲは夫々
左右前輪、２Ｌ、２Ｒは夫々左右後輪である。前輪ＩＬ
、ＩＲを夫々ステアリングホイール３によりステアリン
グギヤ４を介して転舵可能とし、前輪舵角δｆはステア
リングホイル操舵角をθ、ステアリングギヤ比をＮとす
ると、ろ、＝θ／Ｎで表わされる。トランスバースリン
ク５Ｌ、５Ｒ及びアッパアーム６Ｌ、６Ｒを含むリヤサ
スペンション装置により車体のりャサスペンションメン
バ７に懸架された後輪２Ｌ。

２日も転舵可能とし、この目的のため、後輪のナックル
アーム８ｍ、ＢＲ間をアクチュータ９およびその両端に
おけるサイドロッド＋ＯＬ、４０Ｒにより相互に連結す
る。

アクチュエータ９はスプリングセンタ式復動液圧シリン
ダとし、その２室を夫々管路１１Ｌ、１１Ｒにより電磁
比例式圧力制御弁１２に接続する。この制御弁１２には
更にポンプ１３及びリザーバタンク１４を含む液圧源の
液圧管路１５及びドレン管路１６を夫々接続する。制御
弁１２はスプリングセンタ式３位置弁とし、両ソレノイ
ド１２Ｌ、１２ＲのＯＦＦ時管路１１Ｌ、１１Ｒを無圧
状態にし、ソレノイド１２ＬのＯＮＮ連通電量比例した
圧力を管路１１Ｌに供給し、ソレノイド１２ＲのＯＮＮ
連通電量比例した圧力を管路１１Ｒに供給するものとす
る。

ソレノイド１２Ｌ、１２ＲのＯＮ、　ＯＦＦ及び通電量
はコントローラ１アにより電子制御し、このコントロー
ラ１７は第３図に示す如くデジタル演算回路１７ａと、
デジタル入力検出回路１７ｂと、記憶回路１７ｃと、Ｄ
／Ａ変換器１７ｄと、駆動回路１７ｅと、Ａ／Ｄ変換器
１７ｆとで構成する。

前記コントローラ１７には、ステアリングホイール３の
操舵角θを検出する操舵角センサ１８からの信号と、車
速を検出する車速センサ１９からの信号とを夫々デジタ
ル入力検出回路１７ｂを経て入力すると共に、各輪ＩＬ
、ＩＲ，２Ｌ、２Ｒのサスペンションに設けられた輪荷
重センサ２０（例えば、圧電タイプ）からのアナログ信
号をＡ／Ｄ変換器１７ｆを経て入力する。

コントローラ１７のデジタル演算回路１７ａはこれら入
力情報及び記憶回路１７ｃの格納定数を基に前記０式を
演算し、演算結果に対応した後輪舵角δｆに関するデジ
タル信号をＤ／Ａ変換器１７ｄによりアナログ信号に変
換する。このアナログ信号は駆動回路１７ｅにより後輪
舵角ろ、に対応した電流ｉに変換され、制御弁１２に供
給される。

この際コントローラ１７は制御弁１２のいずれのソレノ
イド＋２Ｌ又は＋２Ｒに電流ｉを供給すべきかを操舵角
θから決定し、対応する管路ＭＬ又は＋ＩＲ１，：電流
ｉ（演算後輪舵角δｆ）に応じだ液圧を発生させる。ア
クチュエータ９はこの液圧に応じた方向へ又この液圧に
応じた距離だけストロークし、サイドロッドＩＯＬ及び
＋ＯＲを介し後輪２Ｌ及び２日を対応方向へ演算結果に
応じた角度だけ転舵することができる。

次に作用を説明する。

まず、コントローラ］Ｙの演算回路１７ａでは、輪荷重
センサ２０からの信号により車速毎の制御定数に、　Ｔ
Ｉ、　Ｔ２を演算し、これを記憶回路１７Ｃの中にマツ
プ化して入れておく。そして、操舵角と車速の両センサ
１８，１９からの信号により後輪舵角６．を演算し、後
輪舵角δｆに応じた電流ｉを駆動回路１７ｅを通じて圧
力制御弁１２に送る。

この制御作動流れを第４図及び第５図のフローチャート
図に示す。

即ち、第４図のサブルーチンの流れに示すように、制御
定数の演算処理は、車両が停止状態のとき、イグニッシ
ョンスイッチをＯＮとすると、輪荷重センサ２０からの
情報を取り込み、制御定数に、　ＴＩ、　Ｔ２に必要な
車両諸元値の演算及び車速毎（例えば、車両総元値の演
算の及び車両毎（例えば、２〜４　ｋｍ／ｈピッチ）の
制御定数に、　ＴＩ、　Ｔ２を演算してその結果を記憶
する。

そして、車両が動き始めると、第５図のメインルーチン
の流れに示すように操舵角センサ１７及び車速センサ１
８からの信号を受けて所定時間毎に後輪舵角６．が演算
され、その後輪舵角ろ、に応じた制御電流ｉが駆動回路
１７ｅを通じて圧力制御弁１２に送られる。

次に、−船内な乗用車の車両諸元を用いてに。

ＴＩ、　Ｔ２を計算すると第６図のようになる。この図
表では、車体の横すベリ角０の位置を、後輪位置（β３
＝ｂ）、車両重心点位置（β、＝Ｏ）、前輪位置（β３
＝ａ）とした時のそれぞれのに、■＋、Ｔ２の曲線を示
している。

又ハンドル操舵角に対する車両のヨーレイト周波数特性
を求めると第７図のようになる。この図から制御なしの
２ＷＳ車に比べて本発明に係る４ＷＳ車はヨーレイトゲ
インの静動比が小さく、ヨーのダンピングかよいことが
判る。

前記［相］式でも明らかなように、ヨーレイト／ハンド
ル角の伝達関数は１次遅れ形となり、通常２ＷＳのよう
に１次進み＋２次振動形を構成しない。

すなわち、車線変更等でハンドルを戻した直後に車のヨ
ーレイトがオーバーシュートすることがない。

さらにヨーレイトの位相遅れが小さく、高周波数域まで
ゲイン、位相遅れ共低下が少ないことから、ハンドル操
舵に対して車両の応答性も良いことがわかる。

また、β３を変えることにより、車両の運動性能を変え
ることができ、ρ３を後輪位置近傍にすると、安定性の
高い車両特性となり、前輪近傍とすると特に低速時にお
ける機敏性が増す車両特性となる。このことは車両の性
格に応じて自由に車両特性を変えられる設計的自由度を
持つことを意味する。

但し、β、＞ｂとすると、安定性が過大となると共に、
機敏性かなくなり、Ｉ３〈−ａとすると、その逆の結果
となる。従って２３は−ａ〈、Ｑ　３＜ｂの範囲で決定
することが必要である。

また第８図は、本発明の６．（Ｓ）／δｆ　（Ｓ）の周
波数応答特性を示すものである。

第９図は、定常ヨーレイトゲインの車速依存性を示すも
のである。

そこで、本実施例では、車両積載荷重等の変化による車
両重心位置の移動に応じて最適な車両運動性能が得られ
るように２３を変化させるようにしている。

即ち、輪荷重センサ２０からの検出信号に基づいて車両
重心位置を判断し、第１０図の特性に示すように、例え
ば、重心位置が後方に下がるとアンダーステア傾向が強
くなるために、これを弱めるべくＩ３を前方向（−）に
とるような制御を行なう。重心位置が前方にくる時には
、オーバステア傾向が強くなるために、これを弱めるべ
くＩ２３を後方向（＋）にとるような制御を行なう。

従って、中積状態から定積状態とする場合等で車両重心
位置が後方に下がった場合には、Ｉ２３が前方向（−）
にとられるために、第６図〜第９図に示すように、応答
性（機敏性）が増し、車両重心位置が後方に下がること
による応答性の低下が２３の変更により抑えられ、最適
の応答性を得ることができる。

また、中積状態から空車状態とする場合等で車両重心位
置が前方にくる場合には、β３が後方向（＋）にとられ
るために、第６図〜第９図に示すように、安定性が増し
、車両重心位置が前方にくることによる安定性の低下か
Ｉ３の変更により抑えられ、最適の安定性を得ることが
できる即ち、車両重心位置の変化による応答性及び安定
性の変化をＩ３の変更により抑えられることになり、車
両重心位置の変化にかかわらず、操舵違和感のないほぼ
一定の応答性及び安定性を得ることができる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具
体的な構成等は実施例に限られるものではなく、例えば
、車両重心位置検出手段として、輪荷重センサの例を示
したが、乗員数や積載量等でドライバー等が重心位置を
スイッチ操作で設定する手段や、重心位置の変化により
影響する車両運動の監視により重心位置を推定する手段
等を用いても良い。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の後輪舵角制御装置に
よれば、ろ、　＜Ｓ）／ろｆ（Ｓ）の伝達関数を１次／
１次の形として、車体の横すべり角が０となる位置を初
期位置に設定して後輪制御を行なうようにしたため、ハ
ンドル操舵に対する車両の応答性を向上させることがで
きる。

また、車両重心位置が車両後方側へ移る時には車体横す
べり角０点位置を車両前方へ移し、また、車両重心位置
が車両前方側へ移る時には車体横すベリ角０点位置を車
両後方側へ移すことで車両重心位置と車体横すべり角Ｏ
点位置間の距離β、を車両重心位置移動に応じて変化さ
せるようにしたため、車両重心位置の変化にかかわらず
操舵違和感のないほぼ一定の操舵安定性と操舵応答性を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の説明用平面図、第２図は本発明を適用
する車両の制御装置図、第３図はその制御装置のブロッ
ク線図、第４図及び第５図は実施例装置のコントローラ
での制御処理作動の流れを示すフローチャート図、第６
図〜第９図は本発明の説明用の各種特性図、第１０図は
車両重心位置の変化にに対するβ１位置の設定特性図で
ある。 １、　＋Ｌ、　ＩＦ＋・・・前輪　２．２　Ｌ、２Ｒ・
・・後輪３・・・ステアリングホイール ４・・・ステアリングギヤ ５Ｌ、５Ｒ・・−トランスバースリンク６Ｌ、６Ｒ・・
・アッパアーム ７・・・リャサスペンションメンバ ９・・・アクチュエータ ２・・・電磁比例式圧力制御弁 ７・・・コントローラ ８・・・操舵角センサ ９・・・車速センサ ０・・・輪荷重センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）車速検出手段及びハンドル操舵角検出手段により車
   速およびハンドル操舵角を検出して、前輪舵角δ＿ｆ（
   Ｓ）に対して後輪舵角δ＿ｒ（Ｓ）を次式δ＿ｒ（Ｓ）
   ／δ＿ｆ（Ｓ）＝（Ｋ＋Ｔ１・Ｓ）／（１＋Ｔ２・Ｓ）
   但し、 Ｓ：ラプラス演算子 Ｋ、Ｔ１、Ｔ２：制御定数 Ｋ＝Ｃ＿１｛ａＭＶ＾２＋Ｃ＿２ｌ（ｌ＿３−ｂ）｝／
   Ｃ＿２｛ｂＭＶ＾２＋Ｃ＿１ｌ（ｌ＿３−ａ）｝Ｔ１＝
   Ｃ＿１Ｖ（ａＭｌ＿３−Ｉ）／Ｃ＿２｛ｂＭＶ＾２＋Ｃ
   ＿１ｌ（ｌ＿３−ａ）｝Ｔ２＝Ｖ（ｂＭｌ＿３＋Ｉ）／
   ｛ｂＭＶ＾２＋Ｃ＿１ｌ（ｌ＿３＋ａ）｝ Ｍ：車両重量 Ｉ：ヨー慣性モーメント ｌ：ホィールベース ａ：車両の重心と前輪中心間の距離 ｂ：車両の重心と後輪中心間の距離 ｌ＿３：車体の重心と車体の横すべり角を０とする位置
   間の距離（後輪方向をプラス とする）。 Ｃ＿１：前輪のコーナリングパワー（２輪分） Ｃ＿２：後輪のコーナリングパワー（２輪分） Ｖ：車速。 に基づいて制御する制御手段を設けると共に、前記制御
   手段には、車両重心位置検出手段からの検出信号に基づ
   いて、車両重心位置が車両後方側へ移る時には車体横す
   べり角０点位置を車両前方へ移し、また、車両重心位置
   が車両前方側へ移る時には車体横すべり角０点位置を車
   両後方側へ移すことで車両重心位置と車体横すべり角０
   点位置間の距離ｌ＿３を車両重心位置移動に応じて変化
   させるｌ＿３修正部を有することを特徴とする後輪舵角
   制御装置。 ２）前記車両重心位置検出手段が、前後輪の輪荷重検出
   センサである請求項１記載の後輪舵角制御装置。