JPH03231069A - 車両用後輪舵角制御装置 - 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、車両用後輪舵角制御装置、特に、車両後端の
張り出し量を増大させることなく低車速域における小回
り性を向上させる後輪舵角制御技術に関する。

（従来の技術） 乗用車においては、一般にホイールベースを拡大するこ
とにより、■高速域での操安性・乗心地が向上する、■
居住スペースが拡大する等のメリットが得られることが
知られている。

一方、ロングホイールベース化に伴ない、小回り性が悪
化し、市街地等で通常１回で曲れる曲かり角で数回の切
り返しが必要となったり、内輪差が大きくなるので縁石
等にこすり易くなったり、Ｕターンに必要な道幅が増加
する等の問題がある。

この様な理由から、特に日本の道路事情下では大幅なロ
ングホイールベース化は困難で、国産乗用車を例にとる
と、排気量１βの車でホイールベース約２．３ｍである
のに対し、排気量３βの車でも約２．７ｍであり、排気
量、車重、全長の割にホイールベースの長さは大きく変
わらないのが現状である。

また、四輪操舵車においては、前輪に対し後輪の舵角を
逆方向に操舵することにより小回り性を向上させ、旋回
半径及び内輪差を縮小出来ることは古くから知られてお
り、既に、このような逆相操舵を持つ四輪操舵車が市販
されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の逆相操舵を持つ四輪操
舵車にあっても、後輪の舵角を最大５゜程度に抑え、車
体後端の幅が最大車幅より小さめな造形とする等によっ
て後端の張り出し量をドアミラーの出っ張り量以内に抑
えるような構成としているに過ぎず、小回り性向上のた
め単純に後輪逆相操舵の舵角を大きくしてしまうと後端
の張り出し量が増加するという問題は本質的に改善され
ず、車体に造形上の制約が課せられる他、四輪操舵によ
る大幅な小回り性の向上に支えられる超ロングホイール
ベース化を達成出来ない。

そこで、本出願人は、特願昭６３−２２５８２５号にお
いて、後端の張り出し量を抑え十分な小回り性を持った
超ロングホイールベース車を実現させるべく、Ｏｋｍ／
ｈ〜４０ｋｍ／ｈ程度の低速走行時に、車両前端点の通
過した軌跡を記憶し、後端点がその軌跡の内側に入るよ
うに必要に応じて後輪逆相操舵量を制限する装置を提案
した。

具体的には、操舵角センサからの操舵角信号と車速セン
サからの車速信号とをコントローラが入力し、一定距離
毎に後輪舵角指令値を後輪舵角制御機構に出力するもの
で、この後輪舵角指令値は前記２つのセンサからの信号
と同定された内部車両モデルとから前端点の軌跡を演算
し、前端点軌跡を後端点が張り出さないように決定され
る。

しかし、交差点等で第７図のように、軌跡追従制御を行
なう車両αが停止したところに後続車βが第８図のよう
な位置に侵入してきて停止した場合、車両αが停止から
動き出した時、車両αの漬方部分が車両βに接触してし
まうという問題があった。

即ち、旋回途中で停止し、その後、動き出した場合、軌
跡追従制御車両αがモデル車両のヨーレイトと等しくな
るように後輪舵角か制御されるとしても車両後端点が車
両前端点の軌跡を張り出すことがない為、許容範囲内で
小回り性を得るべく後輪が逆相に大きく転舵されること
になる。

そこで、この問題を解決する手段として、車両停車時に
はその後、−時的に軌跡追従制御を中止し、前輪操舵車
とする事が考えられるが、この場合には、車両後方部分
の張り出しを防止することは出来るものの後輪舵角制御
の中止により急に旋回半径が大となり、ドライバーの期
待に沿った車両の回頭性が得られない。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもので
、車両後端の張り出し量を抑えながら小回り性を達成す
る軌跡追従制御による車両用後輪舵角制御装置において
、旋回途中で停止し、その後、動き出した場合、ドライ
バーの期待に沿った車両の回頭性を確保しながら、車両
後方部分の後続車への接触防止を図ることを課題とする
。

（課題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の車両用後輪舵角制御
ｌｌ装置では、車両前端点の通過した軌跡の記憶データ
を停車時に軌跡記憶データよりも旋回内方に位置する仮
想の前端点軌跡記憶データに書き換え、後端点が前端点
軌跡記憶データの近傍を通るように制御する手段とした
。

即ち、第１図のクレーム対応図に示すように、ステアリ
ングホイールのハンドル角もしくは前輪実舵角を検出す
る前輪舵角検出手段ａと、車速を検出する車速検出手段
すと、前輪舵角信号及び車速信号を入力して後輪舵角目
標値を設定する後輪舵角「コ標値設定部Ｃと、後輪実舵
角が後輪舵角目標値に一致するように後輪舵角可変機構
を制御する後輪舵角制御部ｄとを備えた車両用後輪舵角
制御装置において、前記後輪舵角目標値設定部Ｃには、
前輪舵角信号に所定の舵角比を乗じて後輪舵角を演算す
る主後輪舵角演算部ｅと、車両の重心点Ｇの対地座標及
び車両前端点Ａの対地座標を計算する対地座標計算部ｆ
と、計算により得られた車両前端点Ａの対地座標を所定
距離もしくは所定時間走行毎に記憶する車両前端点軌跡
記憶部９と、車速信号により車両が停車状態であると判
断されたら前記車両前端点軌跡記憶部９に記憶されてい
る車両前端点の軌跡データを削除し、車両前端点の軌跡
記憶データよりも旋回内方に位置する仮想の前端点軌跡
記憶データに書き換える前端点軌跡記憶データ書換部り
と、前記前輪舵角信号と記憶されている前端点軌跡デー
タとにより車両後端点Ｂが車両前端点軌跡近傍の所定の
場所を通り旋回外側への張り出し量を制限するように後
輪舵角制限量を演算する後輪舵角制限量演算部ｉと、前
記主後輪舵角演算部ｅで演算された後輪舵角と前記後輪
舵角制限量演算部１で演算された後輪舵角制限量に基づ
き後輪舵角目標値を決定する後輪舵角目標値決定部ｊと
、を備えていることを特徴とする。

（作　用） 旋回時には、後輪舵角目標値設定部Ｃにおいて、前輪舵
角検出手段ａからの前輪舵角信号及び車速検出手段すか
らの車速信号を入力して後輪舵角目標値が設定され、こ
の後輪舵角目標値を後輪舵角制御部ｄに出力することで
後輪舵角可変機構が制御され、後輪実舵角が後輪舵角目
標値に一致するように制御される。

この後輪舵角目標値の設定は、ます、主後輪舵角演算部
ｅで前輪舵角信号に所定の舵角比を乗じて後輪舵角が演
算される。

方、対地座標計算部ｆて車両重心点Ｇの対地座標及び車
両前端点Ａの対地座標が計算され、車両前端１点軌跡言
己憶部９で所定距離もしくは所定時間走行毎に車両前端
点Ａの対地座標が記憶される。

但し、車速信号により車両が停車状態であると判断され
たら前端点軌跡記憶データ書換部りにおいて、車両前端
点軌跡記憶部９に記憶されている車両前端点の軌跡デー
タを削除し、車両前端点の軌跡記憶データよりも旋回内
方に位置する仮想の前端点軌跡記憶データに書き換えら
れる。

そして、後輪舵角制限量演算部ｉでは、前輪舵角信号と
記憶されている前端点軌跡データとにより車両後端点Ｂ
が車両前端点軌跡近傍の所定の場所を通るような後輪舵
角制限量が計算される。

次いで、後輪舵角目標値決定部」において、主後輪舵角
演算部ｅで演算された後輪舵角と、後輪舵角制限量演算
部ｉで演算された後輪舵角制限量に基づき後輪舵角目標
値が決定される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。

第２図は実施例の車両用後輪舵角制御装置を四輪操舵車
に適用した概略システム図であり、四輪操舵車は、ドラ
イバーがハンドル１を操作することにより操舵される前
輪２と、外部からの制御に基づいて油圧パワーシリンダ
３（後輪舵角可変機構）により転舵される後輪４を備え
ていて、電気的に制御可能な四輪操舵システムとしては
一般的なものである。

車両用後輪舵角制御装置は、前輪２のハンドル操舵角θ
を検出する操舵角センサ５（前輪操舵検土手段）と、車
速Ｖを検出する車速センサ６（車速検出手段）と、両セ
ンサ５，６からの検出信号を入力し、所定の処理により
後輪舵角目標値δ８を設定すると共に後輪舵角目標値ろ
、が得られる信号を出力する後輪舵角コントローラ７（
後輪舵角目標値設定部）と、該後輪舵角コントローラ７
からの信号により作動し、信号に対応する制御油圧を油
圧パワーシリンダ３に送る油圧制御バルブ８（後輪舵角
制御部）を備えている。

第３図は後輪舵角コントローラ７の処理機能をあられす
ブロック図であり、この後輪舵角コントローラ７には、
ハンドル操舵角θに所定の舵角比を乗じて後輪舵角ろ、
、を演算する主後輪舵角演算部７１と、同定された車両
モデルにより車両の重心点Ｇの対地座標（ＸＧ、Ｙ６）
及び車両前端点Ａの対地座標（ＸＡ、ＹＡ）を計算する
対地座標計算部７２と、計算により得られた車両前端点
Ａの対地座標（ＸＡ、ＹＡ）を所定距離△Ｘ走行毎に記
′億する車両前端点軌跡記憶部７３と、車速信号により
車両が停車状態であると判断されたら前記車両前端点軌
跡記憶部Ｙ３に記憶されている車両前端点Ａの軌跡デー
タを削除し、車両前端点Ａの軌跡記憶データよりも旋回
内方に位置する仮想の前端点軌跡記憶データに書き換え
る前端点軌跡記憶データ書換部γ４と、車両後端点Ｂの
ｙ座標許容値ＹＲＷを算出する座標変換ＹＲＷ計算部７
５と、前記ハンドル操舵角θと記憶されている前端点軌
跡データとにより車両後端点Ｂが車両前端点軌跡近傍の
所定の場所を通り旋回外側への張り出し量を制限するよ
うに後輪舵角制限量６８．１８を演算する後輪舵角制限
量演算部７６と、前記主後輪舵角演算部７１で演算され
た後輪舵角６　Ｒ１と前記後輪舵角制限量演算部７５で
演算された後輪舵角制限量δ８゜、８に基づき後輪舵角
目標値δ８を決定する後輪舵角目標値決定部７７とを備
えている。

次に、作用を説明する。

ます、後輪舵角コントローラ７の各ブロックでの処理に
ついて述べる。

主後輪舵角演算部７１では、ホイールベースＬ。

スタビリテイファクタＡＯである制御対象車両を、ホイ
ールヘースシ０．スタビリテイファクタＡ、Ｊであるモ
デル車と同一の半径で旋回するための後輪舵角δ８１が
演算される。

対地座標計算部７２では、ハンドル操舵角θ。

後輪舵角δ８及び車速Ｖが与えられた場合のヨーレート
ψ及び重心点種速度ｖｙを、良く知られた線形近似２自
由度モデルに基づく定常状態の次式で演算する。

・・・（３） 但し、Ｍは車両質量、し、は前輪−重心間距離、ＬＲは
後輪−重心間距離、Ｌはホイールベース（Ｌ＝ＬＦ＋Ｌ
Ｒ）　、　ｅに、は前輪等価コーナリングパワーに８は
後輪コーナリングパワーである。

そして、上記（２）式からヨーレートφを積分する下記
の式でヨー角中が求められる。

中＝ｆφｄｔ　　　　　　　　　　　　　　　・・・（
４）これらの式により重心点対地座標（ＸＧ、ＹＧ）は
次式に基づき求められる。

Ｘａ＝　ｆ　（Ｖｘｃｏｓ中−Ｖｙｓｉｎ中）ｄｔ　　
　　　　−（５）ＹＧ＝　Ｊ　（Ｖｘｓｉｎ中＋Ｖｙｃ
ｏｓ中）ｄｔ　　　　　　　　−（６）また、前端点対
地座標（ｘＡ、　ＹＡ）　Ｉ；ｔ　（ＸＧ、　ｙｃ、）
　ニ基づき次のように求められる。

ＸＡ＝　ａ　−ｃｏｓ中十ＸＧ　　　　　　　　　　　
　　　　−（７）Ｙｈ＝　ａ　−５ｉｎ中＋Ｙ、３　　
　　　　　　　　　　　　−（ａ）前端点軌跡記憶部７
３では、前記（７）、　（８）式で得られる前端点対地
座標データ（ＸＡ、ＹＡ）が所定距離△Ｘ走行毎に記憶
され、順次データかシフトされる。

前端点軌跡記憶データ書換部７４では、車速センサ６か
らの車速信号により車両が停止していると判断された場
合、前端点軌跡記憶部７３に記憶されている前端点軌跡
データを削除し、重心点対地座標（Ｘ６．　ＹＯ）を（
０，Ｏ）とし、車両前端点Ａから重心点Ｇの位置を通り
車両後端点Ｂまで直線で引いた所定距離△Ｘ毎の仮想前
端点軌跡データを前端点軌跡記憶部７３に書き込む。

尚、仮憇前端点軌跡データは、 （−ｂ、　０）、　（−ｂ＋△ｘ、　Ｏ）　、　−、（
ａ、　０）のようになる。

座標変換ＹＲＷ計算部７５では、まず、車両前端点軌跡
記″層部３３に記憶された車両前端点Ａの対地座標デー
タ群（Ｘｉ、Ｙｉ）を次式に基づき車体固定座標（ｘｉ
、　ｙｉ）に変換する。

ｘｉ＝　（Ｘｉ−Ｘ６）ｃｏｓ中＋（Ｙｉ−Ｙｃ）　ｓ
ｉｎ中　　　　−（９）ｙｉ＝＝　（Ｙｉ−Ｙ６）ｃｏ
ｓ中−（Ｘｉ−Ｘａ）ｓｉｎ中　　　　・（１０）次に
、車体固定座標（ｘｉ、　ｙｉ）に変換された前端点軌
跡データに基づき、後車軸Ｘ座標における後端点ｙの座
標許容値Ｙ−が、前端点軌跡データ群のうち、×ｏ≦（
ＬＲ）　＜Ｘ。−１なる２点の座標データ（ｘ、、　ｙ
ｎ）、　（ｘ、−１，ｙ、−１）より線形補間を行ない
次式により求められる。

但し、前端点軌跡記憶データ書換部７４により前端点軌
跡記憶部７３のデータが書き換えられてから所定の距Ｍ
ｘ×の間は、操舵角センサ５からのハンドル操舵角θに
より車両停止時の張り出し許容量にＨを用いて後端点Ｙ
座標許容値Ｙ８ｗを以下の様に補正する。

（右操舵時） θ＞　ＯＹ　ＲＷ＝　Ｙ　ＲＷ　　ＫＨ（左操舵時）　
　　　　　　　　　　　　・・・（１２）θ＜　ＯＹ　
ＲＷ　＝　Ｙ　ＲＷ＋にＨ後輪舵角制限量演算部７６で
は、ハンドル操舵角θ、車速Ｖ、後端点Ｙ座標許容値Ｙ
８ｗより後輪舵角制限量ろＲ□、８が求められる。

・・・（１３） ｍ２＝２（ｂ−ＬＪＬＦ＋ｂ’ Ｌ、％ ｎ２＝−（２（ｂ−ＬＲ）ＬＲ＋ＬＲ’−ｂ２）・（ｂ
−ＬＲ）’後輪舵角目欅値決定部７７では、主後輪舵角
計算部７１で求められる後輪舵角δ８．と、後輪舵角制
限量演算部７６で求められる後輪舵角制限量δ８゜、８
との絶対値を比較して小なる方をもって後輪舵角目標値
ろ８とする処理が行なわれる。

第４図は後輪舵角コントローラ７で行なわれる後輪舵角
制御処理作動の流れを示すフローチャートである。

まず、電源ＯＮにより制御か開始され、ステップ４０で
はＲＡＭクリアや初期値設定等のイニシャライズ処理が
なされる。

そして、低速走行時であって車速センサ６から車速信号
である車速パルスが受信されている時は、ステップ４１
からステップ４２へ進み、ステップ４２では操舵角セン
サ５からの信号処理によりハンドル操舵角θか算出され
、ステップ４３では車両モデルか算出され（式２，３）
、ステップ４４では座標データが算出され（式５，６，
７．８　）　、ステップ４５では前端点Ａの対地座標デ
ータ（ＸＡ、　ＹＡ）かメモリへ書き込まれる。次のス
テップ４６では座標変換Ｙｌ、１ｗ計算部７５により後
端点ｙ座標許容値ＹＲＷが算出される。

そして、５ＴＯＰ−ＦＬＧ＝０であることでステップ４
７からステップ４８へ進み、ステップ４８では後輪舵角
制限量演算部７６により後輪舵角制限量δＦｌ□、８が
求められ、ステップ４９では主後輪舵角演算部７１によ
り後輪舵角ろ８．が演算される。

次のステップ５０〜ステツプ５３では後輪舵角目標値決
定部７７により後輪舵角目標値δ８を決定し、決定した
後輪舵角目標値が得られる信号を出力する処理が行なわ
れる。つまり、後輪舵角δ□と後輪舵角制限量δ８゜８
８との絶対値を比較して小なる方をもって後輪舵角目標
値δ８とされ、後輪舵角制御機構の油圧制御バルブ８に
後輪舵角目標値ろ８が得られるバルブ作動制御信号が出
力される。

一方、車両が一時的に停止した場合の処理を述べると、
車速か零である時には、車速センサ６から車速パルスが
出ないことで、ステップ４１からステップ５４へ進み、
ステップ５４で車両停止かどうかが判断され、車両停止
である場合には、ステップ５５で前端点軌跡記憶データ
書換部７４にまり前端点軌跡記憶部７３のデータを、車
両前端点Ａから重心点Ｇの位置を通り車両後端点Ｂまで
直線で引いた所定距離△×毎の仮想前端点軌跡データに
書き換え、ステップ５６で５ＴＯＰ−ＦＬＧ＝Ｏか５Ｔ
ＯＰ−ＦＬＧ＝　１に書き換える。

その後、走行を開始すると、ステップ４１〜ステ・ンプ
４６へと進み、ステ・ンプ４７では５ＴＯＰ−ＦＬＧ＝
　１であることでステップ５７へ進み、ステップ５７で
は所定の走行距離Ｘ×を走行したか否かが判断され、走
行開始時でＮＯの場合には、ステップ５８でハンドル操
舵角ｅにより右操舵時か左操舵時かが判断され、ステッ
プ５９及びステップ６０では操舵方向に応じ車両停止時
の張り出し許容量にＨで後端点ｙ座標許容値ＹＲＷを補
正し、ステップ６１で制御起動毎に走行距離カウント値
ｘｘｉに＋１を加算する。そして、ステップ５７で所定
の走行距離×ｘを走行したと判断された場合には、ステ
ップ６２で走行距離カウント値ＸＨをクリアにし、ステ
ップ６３で５ＴＯＰ−ＦＬＧ＝　＋を５ＴＯＰ−ＦＬＧ
＝Ｏに書き換える。

即ち、車両停止にまり前端ろ、軌跡データが書き換えら
れてから所定距離××走行する間は、車両後端５６Ｂの
張り出（２蓋を抑えるよう（Ｊ後端点ｙ座標許容値Ｙｑ
ｗが補正されること１、なる。

従って、第５図に示すように、交差点等で軌跡追従制御
を行なう車両〔Ｘが停止したところに後続車βが後部の
外側位置に侵久（、できて停止した場合、車両αが停止
から動き出（７た時、車両αが先行技術の制御車である
場合１こは、点線で示すように後輪が逆相に大きく転舵
されることで車両αの後方部分が車両βに接触してしま
うか、車両αが本実施例の制御車である場合には、１点
鎖線で示すように、前端点軌跡データの書き換えによる
後輪逆相の抑制により車両αの後方部分と車両βとの接
触を防止することか出来る。。

加えて１本実施例の場合には、軌跡追従制御を継続した
まま車両後方部分の張り出しを防止する技術である為、
旋回半径か急に大きくなったりすることなく、ドライバ
ーの期待に沿った車両の回頭性が得られる。

以上、実施例を図面に基づいて説明してきたか、具体的
な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があっても
本発明に含まれる。

例えば、実施例では、交差点等での停車時に前端φ軌跡
データを重心位置を通り前端点と後端点とを結７３二仮
惣前端点軌跡データに書き換える例を示したが、第６図
の白丸データに示すように、張り出し許容量を最初から
考慮に入れたものとしても同様の効果を得ることができ
る。

（発明の効果） 以上説明してきたように、車両後端の張り出し量を抑え
ながら小回り性を達成する軌跡追従制御による車両用後
輪舵角制御装置において、車両前端点の通過した軌跡の
記憶データを停車時に軌跡記憶データよりも旋回内方に
位置する仮想の前端点軌跡記憶データに書き換え、後端
点が前端点軌跡記憶データの近傍を通るように制御する
手段とした為、旋回途中で停止し、その後、動き出した
場合、ドライバーの期待に沿った車両の回頭性を確保し
ながら、車両後方部分の後続車への接触防止を図ること
が出来るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車両用後輪舵角制御装置を示すクレー
ム対応図、舅２し１は実施例の車両用後輪舵角制御装置
を四輪操舵化に連用した概略システム図、第３図は実施
例装置の後輪舵角コントローラの処理機能をあられすフ
ロック図、第４図は後輪舵角コントローラで行なわれる
後輪舵角制御処理作動の流れを示すフ［］−チャート第
５図は交差点で停車から動き始める場合の本実施例制御
車と先行技術制御型との重両動作比較図、第６図は他の
仮想前端点軌跡データとする例を示す図、第７図は交差
点での旋回途中で車両が停止した状態を示す図、第８図
は交差点で停止した車両に後続車が停車した状態を示す
し１である。 ａ・・・前輪舵角検出手段 ｂ・・−車速検出手段 Ｃ・・・後輪舵角目標値設定部 ｄ−・・後輸舵角制御部 ｅ・・・主後輪舵角演算部 ｆ・・・対地座標計算部 ９・・・車両前端点軌跡記憶部 ｈ・・・前端点軌跡記′１データ書換部１・・・後輪舵
角制限量演算部 Ｊ・・・後輪舵角目標値決定部 Ａ・・・前端点 Ｂ・・・後端点 Ｇ・・・重心点

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ステアリングホィールのハンドル角もしくは前輪実
   舵角を検出する前輪舵角検出手段と、車速を検出する車
   速検出手段と、 前輪舵角信号及び車速信号を入力して後輪舵角目標値を
   設定する後輪舵角目標値設定部と、後輪実舵角が後輪舵
   角目標値に一致するように後輪舵角可変機構を制御する
   後輪舵角制御部とを備えた車両用後輪舵角制御装置にお
   いて、 前記後輪舵角目標値設定部には、 前輪舵角信号に所定の舵角比を乗じて後輪舵角を演算す
   る主後輪舵角演算部と、 車両の重心点の対地座標及び車両前端点の対地座標を計
   算する対地座標計算部と、 計算により得られた車両前端点の対地座標を所定距離も
   しくは所定時間走行毎に記憶する車両前端点軌跡記憶部
   と、 車速信号により車両が停車状態であると判断されたら前
   記車両前端点軌跡記憶部に記憶されている車両前端点の
   軌跡データを削除し、車両前端点の軌跡記憶データより
   も旋回内方に位置する仮想の前端点軌跡記憶データに書
   き換える前端点軌跡記憶データ書換部と、 前記前輪舵角信号と記憶されている前端点軌跡データと
   により車両後端点が車両前端点軌跡近傍の所定の場所を
   通り旋回外側への張り出し量を制限するように後輪舵角
   制限量を演算する後輪舵角制限量演算部と、 前記主後輪舵角演算部で演算された後輪舵角と前記後輪
   舵角制限量演算部で演算された後輪舵角制限量に基づき
   後輪舵角目標値を決定する後輪舵角目標値決定部と、 を備えていることを特徴とする車両用後輪舵角制御装置
   。