JPH0277360A - 車両の後輪操舵制御装置 - 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〉 本発明は、車両の後輪操舵装置に関するもので、更に詳
しくは、前後輪のタイヤスリップ角を車両の状態及びド
ライバーの操舵意志に応じて制御することにより、車両
の安定性と応答性との両立を可能にする車両の後輪操舵
装置に関するものである。

〈従来技術〉 一般に車両の運動性能及び操縦安定性はドライバーのハ
ンドル操作すなわち操舵入力に対する車両のヨーレート
（車両の上方からみてその重心口りに生ずる回転角速度
）または横加速度（車両の重心における車両進行方向と
は直角方向の加速度）の関係が重要な要素となっている
。

そして車両は、横風や路面摩擦係数などの外乱に影響さ
れることなく、操舵入力に対応した素早い運動や、直進
走行時にその進路がドライバーの意志のままに直進する
ような安定性を確保されるのが理想である。

ところで、特開昭６０−１９１８７６号公報には、車両
に上記のような安定性や応答性を持たせることを目的と
した、車両の横滑り角を状態観測器を用いて制御する装
置が記載されている。この装置では第２図に示すように
前後輪操舵却信号と車速信号と車両重量信号と車両ヨー
レートまたは横加速度信号とを検出し、これらの検出信
号を状態観測器に入力し、状態観測器に予め記憶された
前後輪操舵角と車両ヨーレートあるいは横加速度の間の
車両モデルを基に車両横滑り角βを推定し、この状態観
測器によって推定した車両横滑り角βを予め定めた目標
の車両横滑り角β。と比較して、その偏差が零になるよ
う制御信号を発生して、操舵輪以外の車輪を操舵するよ
うにしている。

しかしながらこの従来技術では、車両の横滑り角を制御
することを目的としているために、車両の運動の根幹を
なすタイヤのスリップ角（横滑り角）については直接制
御されておらず、そのためにタイヤの能力を最大限に引
き出して車両運動を制御することができない。

ここで、タイヤスリップ角と車両の横滑り角について第
３図を用いて説明する。車両の横滑り角は、車両の前後
方向と車両の進行方向とのなす角で、従来、車両運動の
一つの評価の値として用いられている。タイヤスリップ
角は、タイヤの切られている方向と、そのタイヤ位置で
の車両の進行方向とのなす角で、タイヤ４輪でそれぞれ
値が異なる。特に、前輪と後輪とでは、車両のヨーレー
トと重心から前後輪の車両前後方向への距離との積が上
記車両の横滑り角に加算され、なおかつ前輪と後輪との
舵角が異なるために、従来は特殊な計測器（横速度計な
ど）を車両に搭載して測定した車両の横滑り角を評価量
としてきた。

また、上記制御方法では、車両を速く旋回させるために
ドライバーがハンドルを速く操作してもドライバーの意
志は車両の運動に反映されない。

すなわち、ドライバーが車両の運動に十分なほど操舵し
ても車両の横滑り角やヨーレートが遅れて発生するため
に、どうしても操舵し過ぎる傾向にある。

さらに状態観測器内に積分器を有するため、積分偏差に
よる誤差の累積によって制御が達成されない可能性があ
る。そして、この演算を行うためには非常に高い計算能
力を持つディジタル計算機が必要であり、そのためにシ
ステムが大規模なものになり車載が困難となる。

上記不具合は、車両の横滑り角の制御を行うことから生
じている。そこで、本発明人は、ハンドル操舵速度をゲ
インの変更の基準に用い、かつ、制御の目的をタイヤの
スリップ角そのものの最適な制御とすることで、より高
い車両の安定性および応答性を確保できることに着眼し
、本発明を案出した。

〈発明の目的〉 本発明は、横風や外乱などに対する車両の挙動修正能力
が高く、かつ操舵入力に対する車両の挙動変化の応答性
を高めるような制御を操舵系に与えることにより、最適
な補助操舵を可能とすることを目的とする。

〈発明の概要〉 本発明の車両の後輪操舵制御装置は、第１図に示すよう
に車両の後輪操舵量を制御する後輪操舵制御装置におい
て、 少なくともハンドルの操舵速度を検出する操舵速度セン
サ■、と、車速を検出する車速センサＩ２と、車両の挙
動量を検出する挙動センサ■３とを具備するセンサ手段
■と、 後輪を操舵する後輪操舵アクチュエータ手段■と、 少なくとも前記検出された操舵速度に相当する信号と車
速に相当する信号とから車両の状態及びドライバーの操
舵意志が現在どの状態にあるかを判断して車両状態判定
値を出力する車両状態判定手段■、と、前輪スリップ角
と前輪操舵角とで構成される項と後輪スリップ角と後輪
操舵角とで構成される項と後輪舵角で構成される項と前
記三つの項に掛かる重み係数とから成る評価関数に基づ
き前記評価関数の重み係数に対応した状態ブイ−ドパツ
クゲインを演算する基本ゲイン生成手段■ｌｔと、前記
状態フィードバックゲインを前記車両の状態及びドライ
バーの操舵意志を表わす車両状態判定値に応じて配分し
て最適ゲインを演算する最適ゲイン演算手段■、とを具
備する制御ゲイン演算手段■１と、前記挙動センサより
出力された挙動信号に前記演算された最適ゲインを掛け
て加え合わせ、前記後輪操舵アクチュエータ手段の制御
信号とする操舵量演算手段■２とを具備する操舵制御手
段■と、からなる。

このような構成上の特徴を有する本発明の作用及び効果
について説明する。

操舵速度センサ１．において、ハンドルにおける操舵速
度を操舵速度に相当する信号に変換する。

また、車速センサ■２において、車速を車速に相当する
信号に変換する。同様に、挙動センサＩ。

において、車両°の挙動変化量を前記変化量に相当する
信号に変換する。そして、これら操舵速度センサ■１及
び車速センサ■２及び挙動センサＩ３から出力された信
号を入力する操舵制御手段■において、まずハンドルの
操舵速度や車速などに対する車両の挙動を最適にするた
め、操舵速度信号や車速信号などを車両状態判定手段■
、に入力し、前記信号より車両の状態及びドライバーの
操舵意志が現在どの状態にあるかを判断して車両状態判
定値を出力する。

一方、基本ゲイン生成手段■、は、車両の前輪スリップ
角と前輪実舵角、後輪スリップ角と後輪実舵角、並びに
後輪舵角から構成される三つの項と、これら三つの項に
掛かる重み係数とから成る評価関数に基づいて算出した
基本ゲインを出力する。この基本ゲインは、予め知られ
ている車両の前後輪のタイヤスリップ角と前後輪の舵角
との関係から、車両の安定性や連応性に応じて決定する
。

そして、最適ゲイン演算手段１１＋ｓが、基本ゲイン生
成手段Ｉ［Ｉｔからの基本ゲインと前記車両状態判定手
段Ｕ　１１からの車両状態判定値、すなわち車両の安定
性や応答性の要求度合とに基づいて、現在の車両の状態
に最も適したフィードバックゲインを演算し、最適ゲイ
ンとして出力する。

操舵量演算手段■２は、挙動センサＩ、からの車両の挙
動変化量と最適ゲイン演算手段１１１３からの最適ゲイ
ンとを掛けて加え合わせて後輪操舵量を算出し、制御信
号として出力する。後輪操舵アクチュエータ手段■はそ
の制御信号に基づいて後輪を操舵制御する。

本発明は、前後輪のスリップ角と舵角との関係から車両
の安定性および応答性に応じて決めた基本ゲインと、車
両の状態およびドライバーの操舵意志を表す車両状態判
定値とによって算出した最適フィードバックゲインに基
づいて後輪を操舵する。すなわち、最適な後輪操舵制御
角は車両の挙動量を瞬時瞬時に検出し、車両の安定性や
応答性の要求度合によって最適ゲインを与えることによ
り、車両状態の瞬時状態フィードバック制御系を構成す
ることになり、ドライバーが操舵を行う車両に対して状
態フィードバックの係数を操舵速度および車速によって
最適な値に切り換えることにより、ドライバーの操舵に
対しても最適な前後輪スリップ角制御を行うことができ
、ひいては車両の安定性および応答性を向上することが
可能となる。

〈実施例〉 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。第４図は、本発明の一実施例の概要図を示すものであ
る。

センサ手段は、ドライバーによるハンドルＳの操舵角δ
を検出し、その角速度８′を出力する操舵速度センサ１
．と、車両の変速機の出力軸に取付けられ、車速ｕ０を
検出して出力する車速センサ、　　Ｉｔと、車両の重心
回りの回転角速度必を検出するヨーレートセンサ１３＋
と、車両の左右並進方向の加速度ｙを測定する横加速度
センサＩ３□とからなる挙動センサ■、とからなり、上
記各センサからの出力信号は後述する操舵制御手段Ｈに
入力される。なお、本実施例では、ハンドルの操舵速度
を直接検出するセンサを用いたが、後述するマイクロコ
ンピュータ２００において入力したハンドル角δを微分
することによりハンドル角速度３を得ることもできる。

操舵制御手段■は、制御ゲイン演算手段■１と、操舵量
演算手段■２とからなる。

制御ゲイン演算手段■１は、前記操舵速度センサ１１よ
り出力される操舵角速度りに相当する信号と前記車速セ
ンサＩ２より出力される車速Ｕ。

に相当する信号を取り込む入力部２０１と、前記入力部
２０１で得られた操舵角速度信号並びに車速信号に基づ
いて車両の状態を判別し最適なゲインを算出する演算処
理部２０２と、最適なゲイン及び前記演算処理部２０２
の演算法を記憶している記憶部２０３と、前記演算処理
部２０２で選択された最適ゲインを出力する出力部２０
４とからなり、マイクロコンピュータ２００により構成
される。

マイクロコンピュータ２００で行つ機能について第５図
に基づいて詳細に説明する。

イグニッションキーＯＮの時にＰｌで初期化を行う。こ
の初期化のルーチンでは、各種センサの状態を検出して
、異常のチエツク及び各初期値の設定をする。初期化ル
ーチンＰｉが終了すると、操舵速度センサ１１より操舵
角速度８に相当する信号を読み込む（Ｐ２）。この読み
込んだ操舵角速度の値と、予め設定された、操舵角速度
が小さいとき（例えばｌ　６　ｌ　＜Ｌ　＝１５　ｄｅ
ｇ／ｓｅｃ　）Ｗ１＝０とし、操舵角速度が大きいとき
（１仙〉δｔ　＝　５０　ｄｅｇ／ｓｅｅ　）　　Ｗ、
　＝　１として、その間を連続的につないだ増加関数と
から、係数Ｗ１を算出する（Ｐ３）。

次に、車速センサ■２より車速ｕ０に相当する信号を読
み込む（Ｐ４）。そして、この車速の値と、予め設定さ
れた、車速か小さいとき（例えばｕＯ＜ｕ、　＝４０ｋ
ｍ／Ｈ）　　Ｗｚ　＝１とし、車速か大きいとき（ｕ　
ｏ　＞　ｕ　ｚ　＝　１２０　ｋ　ｍ　／　Ｈ）Ｗ２＝
０として、その間を連続的につないだ減少関数とから、
係数Ｗ２を算出する（Ｐ５）。

その後に、現在の車両の状態やドライバーの操舵状態を
判断する係数Ｍを算出する（Ｐ６）。この係数ＭはＭ＝
Ｗ、　　・Ｗ２という式によって求める。

そして、この求めた係数Ｍに従って現在の車両状態やド
ライバーの操舵意志に適合する最適なゲインＧ１、Ｇ２
、Ｇ１、Ｇ４を次の式により算出する（Ｐｌ）。

Ｇ＋＝　　（Ｉ　　　Ｍ）　　ＸＧｔｏ＋ＭＸＣｔ、こ
こで、ｃｔｏ、　ｃ＋＋はそれぞれ係数ＭがＭ＝Ｏ１Ｍ
＝１の時の最適なゲインを示し、ｉはそれぞれ１〜４を
表す。

この状態フィードバックゲインＣｔ。、Ｇ目は最適レギ
ュレータ理論に基づいて決められる最適制御ゲインで、
以下の原理によって求められる。

重量ｍ、ヨー慣性モーメン）Ｉｚの車両（４輪操舵車）
のヨ一方向、横方向の２自由度の運動方程式は以下のよ
うに表される。

ｍ−ｖ＝２　（Ｆｒ＋Ｆ、、）　　　　　　　　　（１
）Ｉ　ｚ−ｒ＝２　（ａｒ−Ｆｔ−４１，＋　Ｆｒ）　
　　　（２）Ｆ、＝　−Ｃｒ・βｆ　　　　　　　　　
（３）Ｆ、＝　−ｃ、・ａｒ　　　　　　　　　（４）
ｕＯ ｎ ｙ＝ｖ−ｃｏｓ（ψ）　＋ｕｏｌｓｉｎ（ψ）＃ｖ＋ｕ
０・ψ　　　　　　　　　（７）ψ＝ｒ　　　　　　　
　　　　　　　　（８）但し、上述の記号は以下の通り
である。

ａｆ　：車両の前軸と重心間の距離 ａ、、：車両の後軸と重心間の距離 ｃ、：車両の前輪のコーナリングパワーｃＦ　：車両の
後輪のコーナリングパワーＦｒｉ車両のｆｆ１輪のコー
ナリングフォースＦ、、二車両の後輪のコーナリングフ
ォースｙ　：車両の横変位 ■　＝車両の横速度 ψ　：車両のヨー角 ｒ　：車両のヨーレート β、：前輪のスリップ角 βｒ　＝後輪のスリップ角 δ、：車両の前輪舵角 δ７　二車両の後輪舵角指令値 ｕｏ　ｚ車速 Ｔｒ　二車両の実後輪舵角 また、後輪の舵角指令に対する実舵角の遅れを考慮する
と以下の式で表わされる。

６、（Ｓ）＝Ｇｄ（Ｓ）・δ、（Ｓ） 但し、Ｓはラプラス演算子を表わす。

ここで、Ｇｄ（Ｓ）は実際の後輪操舵系の遅れを示す式
で、−次遅れ系、二次遅れ系、むだ時間などの遅れを記
述するラプラス演算である。

これらすべての状態を考慮して、車両の横方向およびヨ
一方向の運動のみに着目すると、上述の式は、次の状態
方程式の形に書き表される。

ｘ＝Ａ−ｘ＋ｂ、−δ、＋ｂ、・δ。

ただし、　ｘ＝　（ｙ、　　糺ψ、小、Ｔｒ）さて、車
両の運動を考えると、車速か速い場合には一般に横方向
の運動をヨー運動より優先させることにより車両の安定
性を向上することができ、また車速が遅い場合にはヨー
運動を横方向の運動に対して優先して発生させることに
より車両の応答性を向上させることが出来る。

ところで、車両の横方向の運動をヨ一方向の運動に優先
させて発生させるには、車両のスリップ角をヨーレート
よりも多く発生させる必要があるが、ハンドル角に対し
てあまり急激に横方向の速度を与えるように、すなわち
車両横滑り角を与えるためにタイヤのスリップ角を太番
くすると、車両は安定性を欠くことになる。また、ドラ
イバーの操舵に対する車両の応答性を上げる意味からは
タイヤのスリップ角はハンドル角に比例させて発生させ
た方がよい。

そこで、本実施例では車両のハンドル角に比例してタイ
ヤのスリップ角を増加させるように制御することにより
上記不都合をなくすようにし、かつ車速に応じ、前輪の
タイヤスリップ角と後輪のタイヤスリップ角の割合を変
化させるようにして車両の安定性及び応答性を向上させ
ている。

すなわち、制御の目的を車両の前後輪のスリップ角をコ
ントロールすることと考えると、後輪を制御するための
評価関数Ｊは以下のように記述される。

Ｊ＝Ｊ”’（ｆ　”　（ａｆ　ｋｌ　’　６ｆ）”十ｇ
・（β、−ｋｔ−Ｌ）”＋ｈ・δ、”）ｃｔｔここで、
上述の評価関数Ｊの第一項にあたる（ａｆ　　ｋｌ・δ
、）は前輪舵角に比例して前輪のスリップ角を与えるた
めの評価項で、βｔ／δｆ−””　ｋ　１になるように
前輪のスリップ角を制御する。同様に、第二項にあたる
（β、−に□・δ、、）は後輪の実舵角に比例して後輪
スリップ角を与えるための評価項で、β、／６．＝に、
になるように後輪のスリップ角を制御する。

この評価関数を用いることにより、車両の後輪は車両の
状態に応じた最適な舵角でかつ後輪操舵機構の遅れを考
慮して制御される。

この評価関数から後輪の操舵ゲインを決定するには、前
輪舵角をステップ入力と仮定して最適レギュレータ理論
を適用することによりゲインを決定することが出来る。

これを解く方法は、例えば計測自動制御学会論文集「線
形多変数系に対するモデル追従形サーボコントローラの
設計Ｊ　（ｖｏｌ、１Ｂ−１，ｆ１８〜１４．１９８２
）を参照すればよい。

ところで、上記制御理論を用いて車両を制御する場合、
評価関数Ｊの重みｒ、ｇ、ｈによって制御効果が変わる
。すなわち、重みｆやｇを大きくすると前後輪のスリッ
プ角をできる限り小さくするように制御されることとな
り、これは車両を外乱に対して安定させるのに効果があ
る。反対に重みｈを大きくすると、後輪を操舵するエネ
ルギー量（操舵量）を小さくするように制御することに
なり、これによって実際の車両における制御量のエネル
ギーの制約を式に置き換えることができる。

ところで、前述の式（５、）及び（６）より、前後輪の
スリップ角は車速によって変化する。前述の式および第
３図より、車速に関係なく同量の操舵角を与えると、車
両の旋回半径が一定であるならば車両に加わる遠心力は
、車速か高くなるほど大きくなり、前述の式（５）及び
（６）の関係からタイヤのスリップ角が大きくなる。反
対に、車速か小さいときは車両に加わる遠心力が小さく
なり、タイヤのスリップ角の量は少なくなる。実際の車
両運動では、車両のオーバーステア特性やアンダーステ
ア特性により、またタイヤのスリップ角に対する横力の
発生が線形範囲を逸脱したりしているために、遠心力の
大きさが車速によって変化したり、同心円上の旋回が不
可能であったりするが、運動の傾向は上記の線形式（１
）〜（８）でほぼ記述できる。

これらのことを考慮して、車速の遅い場合にヨー運動を
横方向の運動に対して優先させて発生させ、かつ車速の
速い場合に横方向の運動をヨー運動より優先させて発生
させるような前記目的を達成するように考えると、車速
の遅いときや操舵速度の速いときに重みｆを大きくして
重みｇを小さくし、車速の高いときや操舵速度の遅いと
きには重みｒおよびｇを大きくすることで対応がとれる
。

また、操舵速度の大きいときはドライバーが速く車両を
動かしたいことが多いため、それを満たすように前記重
みをより大きくするように評価関数を設定する。

すなわち、プログラムＰ６で与えられるゲインＧ１゜、
ｃｉ＋は、それぞれ車速が非常に高く操舵速度の遅い場
合のゲインと車速か低く操舵速度の非常に速い場合のゲ
インの値に対応しており、これらゲインは上記評価関数
の重みｆ、ｇをそれぞれ大きくしたとき、または重みｆ
を大きく、ｇを小さくしたときに対応する。

次に、プログラムＰ７で求められたゲインＧ１（ｉ＝１
〜４）を係数設定器２１０．２１１．２１２．２１３に
出力する（Ｐ８）。

このプログラムＰ８を実行した後実行する流れはプログ
ラムＰ２に戻り、これを繰り返す。

記憶部２０３には前述（Ｄ６＋　％　６ｔ　、ｕ＋　、
ｕｚの外に、係数Ｍが０の場合の最適なゲインの値Ｇ、
。、Ｇ２゜、Ｇ、。、Ｇ４゜と、係数Ｍが１の場合の最
適なゲインの値Ｇｌｌ、Ｃｔ＋、Ｇｅｌ、０４１、及び
プログラムＰ１〜Ｐ８を記憶させておく。

操舵量演算手段■２は４個の係数設定器２１０．２１１
．２１２．２１３と、２個の一次遅れフィルタ２１４．
２１５と、積分回路２１６と、３個の加算器２１７．２
１８．２１９とからなる。

−次遅れフィルタ２１４は、前記ヨーレート必を表す信
号からヨー角ψに相当する擬似ヨー角ψを表す信号を出
力するものである。また、−次遅れフィルタ２１５は横
加速度ｙに相当する信号を信号を出力し、さらに積分回
路２１６はその擬偵横速度ｙを表す信号を積分して擬似
横変位ｙを出力するものである。これら−次遅れフィル
タ２１４．２１５の作用及び効果を以下に示す。

第６図（ａ）に示すように、一般にヨーレート↓からヨ
ー角ψまたは横加速度ｙから横速度９を求めるためには
積分回路１０１を通過させる。しかしながら、前記ヨー
レートセンサＩｚ＋および横加速度センサ■３□におい
て生ずる若干のノイズの影響でヨー角ψ及び横速度９に
定常偏差が生じる可能性がある。そこで、前記積分回路
１０１の後段に第６図（ｂ）に示すような効果を持つバ
イパスフィルタ１０２を具備することにより、前記定常
偏差をなくすことが可能となる。ところで、第６図（ｂ
）に示したブロック図は等価的に第６図（Ｃ）の様に一
次遅れフィルタ１０３および係数設定器１０４によって
置換することが可能である。

そこで、本実施例では前記積分回路１０１とバイパスフ
ィルタ１０２とを一次遅れフィルタ１０３と係数設定器
１０４とに置き換え、前述の効果を持たせるようにした
。

係数設定器２１０はヨーレートのフィードバックゲイン
Ｇ１を、係数設定器２１１はヨー角のフィードバックゲ
インＧ２を、係数設定器２１２は横速度のフィードバッ
クゲインＧ、を、係数設定器２１３は横変位のフィード
バックゲインＧ４を力する。加算器２１７は係数設定器
２１０および２１８は係数設定器２１２および２１３の
出力は加算器２１７および２１８の出力を加算して角に
相当する制御信号δ、として出力する。

後輪アクチュエータ手段■は、前記操舵制御手段■から
出力された信号を後輪転舵角に変換するもので、駆動手
段■、と油圧アシスト機構■２と後輪操舵機構■、とか
らなる。

駆動手段■１は、増幅器３１０とステッピングモータ３
１１とからなる。

増幅器３１０は、操舵制御手段■より出力された操舵制
御信号、すなわち後輪転舵角に相当する信号を入力して
アクチュエータ駆動信号に変換してステッピングモータ
３１１に出力し、ステッピングモータ３１１は入力信号
に基づき後述するようにサーボ弁３２４を駆動制御する
とともに、ギアボックス３３５を介してロッド３３４を
左右に駆動する。

油圧アシスト機構■２は、油圧ポンプ３２１と、油圧を
一定の圧力に保つためのリリーフ弁３２２と、前記油圧
ポンプ３２１で生ずる油圧の変動を抑えるためのアキュ
ムレータ３２３と、ステッピングモータ３１１により駆
動され油圧ピストン３３６への油供給方向を決定するサ
ーボ弁３２４と、油圧ピストン３３６に油圧を供給する
ための油供給路３２５と、油圧ピストン３３６から排出
される油とリリーフ弁３２２からの漏れ油とを回収する
油回収路３２６と、この油圧アシスト機構で使用する油
を貯蔵する油タンク３２７とからなる。

後輪操舵機構■、は、後輪３３１と、ナックル３３２、
ナックルアーム３３３、ロッド３３４、ギアボックス３
３５、及び油圧ピストン３３６とからなる。

後輪３３１はナックル３３２によって車体に転舵可能に
支持され、ナックルアーム３３３の間をロッド３３４と
油圧ピストン３３６で連結する。

また、ステッピングモータ３１１は、増幅器３１０から
の後輪操舵角に相当する信号によって制御され、サーボ
弁３２４を駆動すると共にギアボックス３３５を介して
ロッド３３４を左右に駆動する。これらの機構によって
ステッピングモータ３１１は増幅器３１０からの信号に
応じてロッド３３４を左右に動かすと共に、油供給路３
２５からの蓄圧された油をサーボ弁３２４を動かすこと
により油圧ピストン３３６の室に供給すると共に他方の
室を油回収路３２６により油タンク３２７に通じさせ、
前記油圧ピストン３３６を駆動させ、ステッピングモー
タ３１１に加わる力を補助し、後輪３３１を左右に転舵
することが可能となる。

前輪操舵機構■は前輪４１と、ステアリングリンケージ
４２と、ロッド４３と、ラック４４と、ピニオン４５と
からなり、前記前輪４１はステアリングリンケージ４２
によって車体に転舵可能なように支持され、これらステ
アリングリンケージ４２間をロッド４３とラック４４で
連結する。これらの機構によって前輪４１はハンドルＳ
を転舵することによりピニオン４５が回転し、このピニ
オン４５の回転をラック４４で直線運動に変換してロッ
ド４３を左右に動かし、ステアリングリンケージ４２を
介して前輪４１は左右に操舵される。

上記構成からなる本発明の作用及び効果は以下の通りで
ある。

操舵速度センサＩ、はハンドルＳの操舵速度を検出し、
挙動センサ■３に属するヨーレートセンサＬ＋は車両の
ヨーレート込を、また、横加速度センサ■３！は車両の
左右並進方向の加速度ｙをそれぞれ検出する。

制御ゲイン演算手段■１の入力部２０１には操舵角速度
δに相当する信号および車速ｕ０に相当する信号が入力
される。

一方、操舵量演算手段■２ではヨーレート↓に相当する
信号と、−次遅れフィルタ２１４を経て擬似ヨー角ψを
表す信号、及び横加速度ｙに相当する信号から一次遅れ
フィルタ２１５を経て擬似横速度ｙを表す信号と、積分
回路２１６を経て擬似横変位ｙを表す信号とに分けられ
る。

前述の制御ゲイン演算手段■１の入力部２０１では、そ
の入力に基づいて車両の状態を判別する。

すなわち、車速ｕ０が大きいか小さいか、あるいは操舵
角速度８が大きいか小さいかをドライバーによる評価値
に対応する各々０から１の間を連続的に変化する係数Ｗ
、　、Ｗ、に置き換え、以下の要領で状態を判別する。

（１）もし、車速ｕ６が大きいならば安定性を高める。

（ＩＩ）もし、車速ｕ０が大きくなければ以下のルール
に従う。

（Ｉ［［）もし、操舵角速度１仙が大きいならば応答性
を高める。

（ＩＶ）もし、操舵角速度１３１が小さいならば安定性
を高める。

ここで、応答性を高めるとは、ハンドルの操舵に対して
前後輪のタイヤスリップ角を最適に発生させ、それによ
って車速の速い場合はヨー運動よりも横方向の運動を優
先させるように、また車速の遅い場合はヨー運動を最適
に制御して障害物等のｇｉ、回避のためのクイックレー
ンチェンジのような象、操舵をした場合に速やかに進路
変更をすることを示す。また車両の安定性を高めるとは
、前後輪のタイヤスリップ角を小さくし、かつ横方向の
運動やヨー運動に対して速やかに元の状態に復帰する様
な運動を達成すること、例えば車両に横風等の外乱が与
えられた場合に速やかに進路を保持することを示してい
る。

上記の（１）から（ＩＶ）までのロジックを、ここでは
係数Ｍ＝Ｗ、ｘＷｔという演算により実行し、係数Ｍす
なわち寄与度指数を決定する。この係数Ｍに従って最適
なゲイン値Ｇ、〜Ｇ４を決定する。

係数Ｍ＝０に対応するＧＩＧ、Ｇ２゜、Ｇ２０、Ｇ４０
、係数Ｍ＝１に対応するＧｌｌ、　ｃｚ＋、Ｇ３３、Ｇ
４．は、予め記憶部２０３に記憶されており、最適なゲ
インの値は演算処理部２０２で演算する。

そして、これら演算された最適なゲインの値、すなわち
制御ゲイン演算手段■１の出力部２０４からの最適ゲイ
ン出力Ｇ五　（ｉ＝１〜４）は、操舵量演算手段■２の
４個の係数器２１０．２１１、ｙ、ｙへの最適ゲインを
与える。

操舵量演算手段■２の加算器２１９では上記ヨーレート
信号↓と最適なゲイン虐とを掛は合わせた信号Ｇ１・↓
　と、擬似ヨー角信号ψと最適なゲインＧｔとを掛は合
わせた信号Ｇ２・ψと、擬似横変位信号ｙと最適なゲイ
ンＧ、とを掛は合わせた信号Ｇ３・ｙ　と、擬似横変位
信号ｙと最適なゲインＧ４とを掛は合わせた信号Ｇ４・
ｙ　とを加算することによりフィードバック信号Ｇ１・
↓＋Ｇ２・ψ＋Ｇ３・ｙ　十Ｇ　４・ｙを後輪アクチュ
エータ手段■に出力する。

駆動手段■１は、操舵量演算手段■２からの操舵制御信
号 δ、＝Ｇ、・ψ十Ｇ、・ψ十Ｇ、・　）ｌ＋Ｇ４・　ｙ
によって、油圧アシスト機構■２を駆動し後輪操舵機構
■、を作動させ、所定の操舵制御を行うのである。

すなわち、本実施例では車両の前後輪のタイヤスリップ
角を制御することにより、車速か比較的遅くハンドルの
操舵速度が速いときには前後輪のスリップ角が大きくな
るように制御して車両の応答性を向上し、車速か比較的
大きくハンドルの操舵速度が比較的小さい場合は車両の
安定性を向上するために前後輪のスリップ角を小さくす
るように制御して車両の安定性を向上する。

これらの動作により、ドライバーがハンドルを速く操舵
したときは車両を速く旋回させたい意志があるとして車
両のハンドル操舵に対する応答性を向上するように後輪
を操舵し、またハンドルをほとんど操舵しない状態では
ドライバーが車両の状況を変化させたくないと判断して
車両の安定性を向上するように後輪を操舵するため、横
風や轍などの外乱に大して安定性の高い車両を提供する
ことが可能となる。すなわち、車両の状態およびドライ
バーの意志に応じて、最適な車両の応答性と安定性との
両立を可能にする。

また、車両の最適な状態フィードバックの係数を決定す
る際に予め後輪の操舵の応答特性を考慮して係数を設定
することが出来るため、車両の後輪の応答遅れによる操
縦安定性の低下を未然に防ぐことが可能となり、より一
層操縦安定性が向上できる。

〈変形例〉 上記実施例では述べなかったが、車両の状態を判定する
車両状態判定手段■、に取り込まれる信号は、ハンドル
角速度信号、車速信号のみならず挙動センサ■３から発
生する挙動量信号や路面の状態などの外部環境状態セン
サより発生する信号を取り込んでもよい。

例えば、挙動センサ■、からの挙動量信号を取り込んだ
場合は係数Ｗ、、Ｗｔの他に係数Ｗ、を設け、挙動変化
が著しく大きい場合は係数Ｗ３を０とし、挙動変化が少
ないときはＷ３＝１として、この間を連続的に補間して
係数Ｗ３を決定し、係数Ｍの算出方法を Ｍ工Ｗ１・Ｗ２・Ｗ３ とすることで対応できる。

その結果、挙動変化が著しく大きくなるような状態、す
なわちタイヤのグリップ力の低下時や積載荷重の変化に
伴う車両運動の変化にも追従させることが可能となり、
より一層、車両の安定性や応答性を向上できる。

同様に、上記車両状態判定手段に路面センサからの信号
を加えるならば、路面状態が滑り易い状態の時（例えば
路面とタイヤの間の摩擦係数μがμ〈０．３の時）係数
Ｗ４をＷ４＝０とし、路面の状態がよいとき（μ＞０．
８　）　Ｗ、　＝　１とし、その間を連続的に補間して
係数Ｗ４を決定し、このＷ４を上記係数Ｍに掛は合わせ
ることで対応することが出来る。

その他、各種信号を同様に車両状態判定手段に取り込む
ことが可能である。

さらに、上記実施例では、車両の後輪操舵装置に本発明
の操舵制御方法を適用したが、車両の前後輪の操舵装置
に前記操舵制御方法を適用することも可能である。

この場合、前輪操舵機構にはコンピュータからの信号に
応じて前輪を転舵する前輪補助操舵機構が加えられ、か
つ実施例の中で述べた制御ゲイン演算手段で求められる
ゲインＧ五は、前輪用と後輪用の２種類が存在し、かつ
そのゲインを決める評価関数の中に前輪の舵角のみの項
を加えることで容易に算出することが出来る。この場合
、上記実施例との相違点についてのみのべると、係数Ｍ
−〇に対応する前輪および後輪のゲインと、係数Ｍ＝１
に対応する前輪および後輪のゲインとは、予め制御ゲイ
ン演算手段■、の記憶部２０３に記憶されており、前後
輪の各々最適なゲインは演算処理部２０２で演算される
。これら演算された最適なゲインは、制御信号演算手段
■２に出力され、その結果演算されるフィードバック信
号により前輪補助操舵機構並びに後輪操舵機構を作動さ
せ、所定の操舵制御を行う。これにより、前輪をも直接
タイヤのスリップ角を制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による後輪操舵制御装置の原理図、第２
図は従来の操舵制御装置の概略図、第３図は前後輪の舵
角とタイヤスリップ角の関係を示す図、第４図は本発明
による後輪操舵装置の具体的な実施例の概略図、第５１
図はマイクロコンピュータのフローチャート、第６図は
本発明の実施例で使用した１次遅れフィルタの原理図で
ある。 Ｉ　・・・センサ手段、 ■、・・・操舵速度センサ、 Ｉ２　・・・車速センサ、 ■、・・・状態検出センサ、 Ｉ４　・・・挙動センサ、 ■　・・・操舵制御手段、 ■、・・・制御ゲイン演算手段、 ■、・・・車両状態判定手段、 ■１□・・・基本ゲイン生成手段、 Ｌｓ・・・ゲイン変更手段、 ■２　・・・操舵量演算手段、 ■　・・・後輪アクチュエータ手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 車両の後輪操舵量を制御する後輪操舵制御装置において
   、 少なくともハンドルの操舵速度を検出する操舵速度セン
   サと、車速を検出する車速センサと、車両の挙動量を検
   出する挙動センサとを具備するセンサ手段と、 後輪を操舵する後輪操舵アクチュエータ手段と、少なく
   とも前記検出された操舵速度に相当する信号と車速に相
   当する信号とから車両の状態及びドライバーの操舵意志
   が現在どの状態にあるかを判断して車両状態判定値を出
   力する車両状態判定手段と、前輪スリップ角と前輪操舵
   角とで構成される項と後輪スリップ角と後輪操舵角とで
   構成される項と後輪舵角で構成される項と前記三つの項
   に掛かる重み係数とから成る評価関数に基づき前記評価
   関数の重み係数に対応した状態フィードバックゲインを
   演算する基本ゲイン生成手段と、前記状態フィードバッ
   クゲインを前記車両の状態及びドライバーの操舵意志を
   表わす車両状態判定値に応じて配分して最適ゲインを演
   算する最適ゲイン演算手段とを具備する制御ゲイン演算
   手段と、前記挙動センサより出力された挙動信号に前記
   演算された最適ゲインを掛けて加え合わせ、前記後輪操
   舵アクチュエータ手段の制御信号とする操舵量演算手段
   とを具備する操舵制御手段と からなり、車両の前後輪のスリップ角を車両の状態及び
   ドライバーの操舵意志に応じて最適に制御することを特
   徴とする車両の後輪操舵制御装置。