JPH0319823B2 - - Google Patents

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JPH0319823B2
JPH0319823B2 JP1392585A JP1392585A JPH0319823B2 JP H0319823 B2 JPH0319823 B2 JP H0319823B2 JP 1392585 A JP1392585 A JP 1392585A JP 1392585 A JP1392585 A JP 1392585A JP H0319823 B2 JPH0319823 B2 JP H0319823B2
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Japan
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vehicle
target
steering
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steering angle
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Takeshi Ito
Taketoshi Kawabe
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Nissan Motor Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/14—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
    • B62D7/15—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
    • B62D7/159—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels characterised by computing methods or stabilisation processes or systems, e.g. responding to yaw rate, lateral wind, load, road condition

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、操舵時の車両の運動性能を自在に
制御できるようにした車両用舵角制御装置に関
し、特に、運動特性に関与する運動変数のうちヨ
ーイング運動と横方向運動を適正制御するように
した車両用舵角制御装置に関する。
（従来の技術） 従来の、機械リンク式ステアリング装置を搭載
した車両は、ステアリングハンドルの操舵量に対
応して前輪を転舵する構成となつており、操舵に
伴う運動性能は、その車両の車両諸元により一律
に決定され、運動性能は、車種毎に固有のものと
なつている。
これに対し、本願出願人は、先に、特願昭59−
188153号において、目標とする運動性能を備える
目標車両モデルを想定し、該目標車両モデルに関
する車両諸元と運動方程式に基づいて、ステアリ
ングハンドル操舵量と車速に対応する運動変数の
目標値、すなわち目標車両モデルが呈する運動性
能を表す運動変数値を求め、この運動変数目標値
を自車（当該装置を搭載した車両）で実現するよ
うに、自車の車輪（前輪および後輪）の舵角を制
御する装置を提案している。
すなわち、この装置を用いれば、例えば自車が
セダン車タイプの車両であつても、目標車両モデ
ルをスポーツ車タイプの車両に設定すれば、車体
構造等がセダン車タイプでありながら、スポーツ
車の運動性能を保有させること等、自在に運動性
能を制御することができるのである。
（発明が解決しようとする問題点） ところで、本願発明者らは、上記装置につい
て、さらに研究を重ねるうちに、次の改良点を見
出した。
すなわち、上記先願に係る装置は、目標車両モ
デルを一つしか設定しなかつたため、この目標車
車モデルに関する演算により求まる運動変数の目
標値は、相関性を有するものとなる。例えば、運
動変数目標値としてヨーレートと横方向加速度の
目標値を求める場合、ヨーレートのみを制御しよ
うとしても、このヨーレート変化に伴つて横方向
加速度も変化する。
このため、運動性能制御の幅が狭小となり、よ
り自由な制御を行えないことになる。
（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、本発明は、第１
図に示す手段を備える。
ヨーイング運動目標値演算手段１０２は、予め
設定された所望の運動性能を備える第１の目標車
両モデルに関する演算により、ハンドル操舵角検
出手段１００で検出されるステアリングハンドル
操舵角θSと、車速検出手段１０１で検出される車
速Ｖに対応するヨーイング運動の目標値を求め
る。
横方向運動目標値演算手段１０３は、予め設定
された所望の運動性能を備える第２の目標車両モ
デルに関する演算により、上記ステアリングハン
ドル操舵角θSと車速Ｖに対応する横方向の目標値
Ｙを求める。
舵角目標値演算手段１０４は、上記ヨーイング
運動目標値と横方向運動目標値、および自車
の車両諸元とから、前輪あるいは後輪の少なくと
も一方の車輪舵角の目標値を求める。
そして、車輪転舵手段１０５は、上記車輪舵角
目標値に、前輪および後輪の各対応する車輪を
転舵する。
（作用） ヨーイング運動目標値演算手段１０２と横方向
運動目標値演算手段１０３により、異なる目標車
両モデルに基づいて、別個にヨーイング運動目標
値と横方向運動目標値とが求められ、これら
の運動変数目標値とを自車で実現すべく車輪
の舵角目標値が求められ、この舵角目標値に
車輪が転舵される。
従つて、自車は、ヨーイング運動に関しては、
第１の目標車両モデルと同じ運動性能となり、横
方向運動に関しては、第２の目標車両モデルと同
じ運動性能を呈することとなる。しかも、ヨーイ
ング運動目標値と横方向運動目標値は、相関
性を有しないため、別個に独立して自在に制御す
ることができることとなり、制御の幅、制御の自
由度が向上する。
（実施例） 本発明の一実施例の構成を第２図に示す。
マイクロコンピユータ１は、車速センサ３で検
出される車速Ｖと、ハンドル操舵角センサ２で検
出されるステアリングハンドル８の操舵角θSを入
力して、運動変数目標値の演算および前輪舵角目
標値Fと後輪舵角目標値Rの演算を行う。
前輪転舵装置４は、マイクロコンピユータ１か
ら与えられる前輪舵角目標値Fのデータに基づ
いて、前輪９，１０の転舵制御を行う装置であ
り、同様に、後輪転舵装置５は、マイクロコンピ
ユータ１から与えられる後輪舵角目標値Rのデ
ータに基づいて後輪１１，１２の転舵制御を行う
装置である。
前輪９，１０および後輪１１，１２を実際に転
舵するのは、油圧式ステアリング装置６および７
である。
上記前輪転舵装置４と後輪転舵装置５、および
油圧式ステアリング装置６，７は、例えば第３図
に示すような構成になつている。
油圧式ステアリング装置６，７は、２つのピス
トン３２，３３を備え、両端がタイロツド（図示
略）に連結されたシヤフト３１を、左右の油圧室
３４，３５の作動油圧に差を設けることによつて
軸方向へ移動させることにより車輪の転舵を行
う。
また、中央の室３７内には、バネ３６で左右逆
方向に付勢された反撥プレート３８，３９が、シ
ヤフト３１に遊嵌されており、これは、左右の油
圧室３４，３５の作動油圧が抜かれたときに、シ
ヤフト３１を元の中立位置に復帰させるためのも
のである。
前・後輪転舵装置４，５は、ソレノイドドライ
バ２１と、コントロールバルプ２２と、オイルポ
ンプ２６と、オイルタンク２７から構成されてい
る。
コントロールバルブ２２は、油圧式ステアリン
グ装置６，７の左右の油圧室３４，３５に通ずる
油路２８，２９を備え、これらの油路２８，２９
に流入する作動油量を調整するスプールバルブ２
５を具備している。このスプールバルブ２５は、
左右端が電磁ソレノイド２３，２４に遊嵌してお
り、電磁ソレノイド２３，２４の磁力の大小によ
り、軸方向へ移動し、上記左右の油圧室３４，３
５に与える作動油量を調整する。
ソレノイドドライバ２１は、マイクロコンピユ
ータ１から与えられる前・後輪舵角目標値F，
δRに比例した電流信号を左右何れかの電磁ソレ
ノイド２３，２４に供給する。この場合、車輪の
転舵方向によつて、電流を与える電磁ソレノイド
を左右で切換えて制御する。
第４図は、マイクロコンピユータ１で実行され
る処理を示すフローチヤートである。以下、この
フローチヤートの説明とともに、本実施例の動作
を説明する。
第４図に示す処理は、所定時間Δt毎に繰返し
実行されるもので、イグニツシヨンスイツチが
ONされて、電源の供給がなされた時にイニシヤ
ライズが行われる。
ステツプ41の処理では、ハンドル操舵角センサ
２と車速センサ３からマイクロコンピユータ１へ
入力されるハンドル操舵角θSのデータと車速Ｖの
データの読込みが行われる。
次に、ステツプ42の処理では、予めメモリ内に
記憶されている第１の目標車両モデルに関する車
両諸元（以下、「第１目標車両諸元」と言う）の
読出しが行われる。この第１目標車両諸元は、ヨ
ーイング運動について目標とする特性を備える車
両を想定し、この想定された車両の車両諸元をメ
モリ内に記憶したものである。
本実施例では、上記第１目標車両諸元として、
以下の車両諸元を用いている。
IZ1：第１目標車両のヨー慣性 M1：第１目標車両の車体質量 LF1：第１目標車両の前軸と重心間の距離 LR1：第１目標車両の後軸と重心間の距離 N1：第１目標車両のステアリングギヤ比 KF1：第１目標車両の前輪のコーナリングパワ
ー KR1：第１目標車両の前後のコーナリングパワ
ー そして、次のステツプ43の処理では、上記第１
目標車両諸元を用いて、ヨーイング運動の目標値
（本実施例では、ヨーレート〓とヨー角加速度¨の
目標値〓，¨）を求める演算を行う。この演算は、
以下の式に従つて行われる。
M1（V〓y1＋〓1V）＝2CF1＋2CR1 ……(1) IZ1¨1＝2LF1CF1−2LR1CR1 ……(2) CF1＝KF1θS／N1−（Vy1＋LF1〓1）／Ｖ ……(3) CR1＝−KR1（Vy1−LR1〓1）／Ｖ ……(4) ¨＝¨1 ……(5) 〓＝〓1 ……(6) ここで、 〓1：第１目標車両のヨーレート ¨1：第１目標車両のヨー角加速度 Vy1：第１目標車両のｙ軸方向速度 V〓y1：第１目標車両のｙ軸方向横すべり加速度 CF1：第１目標車両の前輪コーナリングフオース CR1：第１目標車両の後輪コーナリングフオース である。
上記(1)、(2)式は、第１目標車両における運動方
程式であり、これらの式を解くには、Δt毎に２
回の積分演算が必要であり、この積分演算は、例
えば、 Ａ（ｔ＋Δt）＝Ａ(t)＋Δt・A〓(t) で表わされる矩形積分法や、その他、ルンゲクツ
タ法等、要求される積分精度に応じて適切な積分
法を用いる。
そして、上記演算中には、横方向運動に関する
運動方程式も演算されるが、この第１目標車両は
ヨーイング運動についての目標車両であるため、
演算により求まる横方向運動の変数（Vy1、V〓y1）
は、後述する舵角目標値Fの演算には用いられ
ない。
次に、ステツプ44の処理では、同様に予めメモ
リ内に記憶されている第２の目標車両モデルに関
する車両諸元（以下、「第２目標車両諸元」と言
う）の読出しが行われる。この第２目標車両諸元
は、横方向運動について目標とする特性を備える
車両を想定し、この想定された車両の車両諸元を
メモリ内に記憶したものである。
本実施例では、上記第２目標車両諸元として、
以下の車両諸元を用いている。
IZ2：第２目標車両のヨー慣性 M2：第２目標車両の車体質量 LF2：第２目標車両の前軸と重心間の距離 LR2：第２目標車両の後軸と重心間の距離 N2：第２目標車両のステアリングギヤ比 KF2：第２目標車両の前輪のコーナリングパワー KR2：第２目標車両の後輪のコーナリングパワー そして、次のステツプ45の処理では、上記第２
目標車両諸元を用いて、横方向運動の目標値（本
実施例では、横加速度αの目標値）を求める演
算を行う。この演算は、以下の式に従つて行われ
る。
M2（V〓y2＋〓2V）＝2CF2＋2CR2 ……(7) IZ2¨2＝2LF2CF2−2LR2CR2 ……(8) CF2＝KF2｛θS／N2−（Vy2＋LF2ψ〓2）Ｖ｝ ……(9) CR2＝−KR2（Vy2−LR2〓2）／Ｖ ……(10) ＝V〓y2＋〓2V ……(11) ここで、 〓2：第２目標車両のヨーレート ¨2：第２目標車両のヨー角加速度 Vy2：第２目標車両のｙ軸方向速度 V〓y2：第２目標車両のｙ軸方向横すべり加速度 CF2：第２目標車両前輪コーナリングフオース CR2：第２目標車両後輪コーナリングフオース である。
上記(7)、(8)式は、第２目標車両における運動方
程式であり、前記第１目標車両における運動方程
式(1)，(2)と同様の積分演算が施される。
そして、上記演算中には、ヨーイング運動に関
する運動方程式も演算されるが、この第２目標車
両は、横方向運動についての目標車両であるた
め、演算により求まるヨーイング運動の変数
（〓2，¨2）は、後述する舵角目標値Fの演算に
は
用いられない。
このようにて、本実施例は、互いに独立した運
動性能を有する第１目標車両と第２目標車両から
ヨーレート目標値〓とヨー角加速度目標値¨、そ
して、横方向加速度目標値を求めることによ
り、ヨーイング運動の目標値（〓，¨と横方向運
動の目標値（）とは互いに相関関係を有しない
独立したものとなる。
次に、ステツプ46、47、48の処理は、上記のよ
うにして、別々の目標車両から求めた運動変数の
目標値〓，¨とを自車（本実施例搭載車両）の
前、後輪舵角を制御することで、自車の運動特性
として実現する制御を行う。
すなわち、ステツプ46の処理において、予めメ
モリ内に記憶されている自車の車両諸元を読出
し、ステツプ47の処理により、自車車両諸元と上
記運動変数目標値〓，¨，とから、前、後輪の
舵角目標値〓F，Rを求め、これをステツプ48の
処理で前輪転舵装置４および後輪転舵装置５へ出
力するのである。
上記ステツプ46で読出される自車車両諸元は、
以下に示すものである。
IZ3：自車のヨー慣性 M3：自車の車体質量 LF3：自車の前軸と重心間の距離 LR3：自車の後軸と重心間の距離 L3：自車のホイールベース KF3：自車の前輪のコーナリングフオース KR3：自車の後輪のコーナリングフオース そして、ステツプ47で実行される演算は以下の
如くである。
V〓y3＝−〓V ……（12） Vy3＝∫V〓y3dt ……（13） CF3＝１／2L3（M3LR3＋IZ3¨）……（14） CR3＝１／2L3（M3LF3−IZ3¨）……（15） βF3＝CF3／KF3 ……（16） βR3＝CR3／KR3 ……（17） F＝βF3＋（Vy3−LF3〓）／Ｖ ……（18） R＝βR3＋（Vy3−LR3〓）／Ｖ ……（19） ここで、 Vy3：自車のｙ軸方向速度 V〓y3：自車のｙ軸方向横すべり加速度 CF3：自車の前輪コーナリングパワー CR3：自車の後輪コーナリングパワー βF3：自車の前輪の横すべり角 βR3：自車の後輪の横すべり角 である。
上記の演算では、舵角目標値F，Rを導くの
に必要な横方向運動の変数Vy3はと〓から求め
られる。このVy3は、一部の特殊解を除き、一般
には、前記Vy1とVy2とは異なる値を持つもので
ある。
そして、上記式（18）、（19）で求められた前輪
舵角目標値Fと後輪舵角目標値Rが、ステツプ
48の処理により出力され、前輪転舵装置４と後輪
転舵装置５は、与えられた舵角目標値Fあるい
はRに前輪９，１０あるいは後輪１１，１２を
転舵するために必要な作動油圧を油圧式ステアリ
ング装置６，７へ供給し、これにより、前輪９，
１０および後輪１１，１２の転舵が行われる。
以上の制御動作により、自車のヨーイング運動
は、第１目標車両におけるヨーイング運動特性に
等しくなり、かつ自車の横方向運動は、第２目標
車両における横方向運動特性に等しくなる。
また、このようにして制御される自車のヨーイ
ング運動と横方向運動は、互いに関連しない独立
した特性となり、各々互いに制限されることなく
自由に制御することができる。
従つて、例えば、第５図に示すような急操舵を
行つた場合、ヨーレートの変化は、第６図中の特
性ａに示すように、全く舵角制御を行わない従来
車両におけるヨーレート変化特性（同図中の特性
ｂで示す）に比べて応答性が良好である。
ここで、先願例の目標車両を１つのみしか設定
せずに舵角制御を行う装置を搭載した車両におい
ては、ヨーレート変化は、本実施例装置搭載車と
同じく特性ａのような良い応答性が得られるが、
横方向加速度について見てみると、第７図に示す
ように、先願例装置搭載車における横方向加速度
の変化特性は、図中の特性ｄで示すように、従来
車両における特性（図中の特性ｅで示す）に比べ
れば、非振動的ではあるが、本実施例装置搭載車
の特性（図中の特性ｃで示す）に比べると、やや
発生が緩慢である。
これは、先願例装置は、ヨーレートを重視した
制御を行えば、ヨーレートと相関性を有する横加
速度が影響を受けて変化するためである。
これに対し、本実施例装置は、ヨーレートを重
視した制御と、横加速度を重視した制御とを、互
いに独立して行うことができるため、第６図に示
すようヨーレートの応答性と、第７図に示すよう
な横加速度の急峻な発生との両者を実現させるこ
とができる。
さらには、横方向運動に関する特性を備える第
２の目標車両の選択により、第８図に示す特性ｆ
のように、横すべり角を零とすることも可能であ
る。このような制御は、従来車両（図中の特性ｈ
で示す）においては勿論のこと、ヨーレートの応
答性を重視した先願例装置搭載車（図中特性ｇで
示す）においても実現不可能な制御である。
なお、上記実施例では、前輪９，１０および後
輪１１，１２の両者を油圧式ステアリング装置
６，７を用いて転舵を行う構造の四輪操舵車に本
発明を適用した例を示したが、この他に、前輪
９，１０を、従来の機械リンク式ステアリング装
置を用いて転舵する車両にも適用することは可能
である。
この場合、第９図に示すように、後輪１１，１
２は、上記実施例と同様に、油圧式ステアリング
装置７を用いて転舵を行うようにし、前輪９，１
０は、機械リンク式ステアリング装置１４によ
り、ステアリングハンドル８の操舵に連動して転
舵がなされるとともに、補助転舵装置１３を設け
て、運動特性制御を行うための前輪舵角目標値
Ｆに前輪舵角が一致するように補正する構造とす
ることが考えられる。
このときの前輪舵角の補正量ΔδFは、上記実施
例において、第４図中のステツプ47で実行される
演算のうち、式（16）と式（18）の演算を次のよ
うな演算式（20）と（21）に変更すれば良い。
βF3＝CF3／eKF3 ……（20） ΔδF＝βF3＋（Vy3−LF3〓） ／Ｖ−θS／N3 ……（21） ここで、 eKF3：自車のフロント等価コーナリングパワー N3：自車のステアリングギヤ比 であり、eKF3は、ステアリング剛性をKS、トレ
ールをξとした場合、 eKF3＝KS／１＋2ζ／N2／3KSKF で表わされる。
このようにすれば、上記実施例と同様の動作を
行うことに等しくなり、同じ効果が得られる。
（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明は、目標と
する運動性をヨーイング運動と横方向運動に分
け、各々に関する目標車両モデルを別個に設定
し、これら２つの目標車両モデルに関する演算に
よつて求めたヨーイング運動の目標値と横方向運
動の目標値を自車で実現するように、自車の車輪
の舵角制御を行うようにしたことによつて、ヨー
イング運動特性と横方向運動特性の両者を独立し
て適正制御することが可能となる。
従つて、運動性能制御の幅が広範となり、かつ
制御の自由度が向上する。
また、横方向運動に関する目標車両をヨーイン
グ運動に関する目標車両とは独立して自由に設定
できるため、横すべり角を常に零とする制御を行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の一
実施例の構成図、第３図は第２図中の前輪転舵装
置と後輪転舵装置および油圧式ステアリング装置
の構成図、第４図は第２図中のマイクロコンピユ
ータによつて実行される処理を示すフローチヤー
ト、第５図〜第８図は第２図に示す実施例装置搭
載車における運動特性を従来車両および先願例装
置搭載車両と比較して示す特性図、第９図は本発
明の他の実施例の構成図である。 １００……ハンドル操舵角検出手段、１０１…
…車速検出手段、１０２……ヨーイング運動目標
値演算手段、１０３……横方向運動目標値演算手
段、１０４……舵角目標値演算手段、１０５……
車輪転舵手段、１……マイクロコンピユータ、２
……ハンドル操舵量センサ、３……車速センサ、
４……前輪転舵装置、５……後輪転舵装置、６，
７……油圧式ステアリング装置、８……ステアリ
ングハンドル、９，１０……前輪、１１，１２…
…後輪、〓……ヨーレート目標値、¨……ヨー角
加速度目標値、……横加速度目標値、F……
前輪舵角目標値、R……後輪舵角目標値。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ステアリングハンドルの操舵角を検出するハ
    ンドル操舵角検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 予め設定された所望の運動性能を備える第１の
    目標車両モデルに関する演算により、前記ステア
    リングハンドルの操蛇角と車速に対応するヨーイ
    ング運動の目標値を求めるヨーイング運動目標値
    演算手段と、 予め設定された所望の運動性能を備える第２の
    目標車両モデルに関する演算により、前記ステア
    リングハンドルの操蛇角と車速に対応する横方向
    運動の目標値を求める横方向運動目標値演算手段
    と、 前記求められたヨーイング運動目標値と横方向
    運動目標値および自車の車両諸元とから、前輪お
    よび後輪の舵角の各目標値を求める舵角目標値演
    算手段と、 前記求められた各車輪舵角目標値に、前輪およ
    び後輪の各対応する車輪を転舵する車輪転舵手段
    とを具備することを特徴とする車両用舵角制御装
    置。
JP1392585A 1984-09-10 1985-01-28 車両用舵角制御装置 Granted JPS61175177A (ja)

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JP1392585A JPS61175177A (ja) 1985-01-28 1985-01-28 車両用舵角制御装置
US06/773,650 US4679809A (en) 1984-09-10 1985-09-09 Steering control system for wheeled vehicle
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JPS61175177A (ja) 1986-08-06

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