JPH0427667A

JPH0427667A - 車両の後輪操舵装置

Info

Publication number: JPH0427667A
Application number: JP13350990A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Nagaoka; 長岡　満
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1990-05-22
Filing date: 1990-05-22
Publication date: 1992-01-30

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、前輪の操舵に応じて後輪を転舵させる４輪操
舵システムを備えた車両における後輪操舵装置に関する
。

（従来の技術）低速旋回時における口頭性の向上や、高速走行時の進路
変更時等における車体の安定性の向上等のため、前輪の
操舵に応じて後輪を逆方向もしくは同方向に転舵させる
４輪操舵システムを備えた車両が実用化されている。

このシステムは、例えば特開昭５７−４４５６８号公報
に記載されているように、車速によって前輪操舵時にお
ける後輪の転舵方向を決定すると共に、前輪の操舵角（
ハンドル舵角）、車体に作用する横加速度、車体の向き
の時間的変化率であるヨーレート等のうちの少なくとも
一つを検比し、その検出量と車速とに応じて後輪の転舵
量を設定するのが通例であるが、後輪の転舵量によって
は、旋回時に、例えば上記ヨーレートが従来の前輪のみ
を転舵させるものとは著しく異なって乗員に違和感を与
えたり、車体の挙動が不安定となったりする場合が起こ
りうる。

これに対しては、上記違和感や車体挙動の不安定化等が
、主として前輪の舵角に対するヨーレートの大きさが適
切でないことに起因することに着目し、このヨーレート
が前輪舵角に応じて設定された最適値となるように後輪
を転舵させて、該ヨーレートを上記最適値にフィードバ
ック制御することが考えられている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上記のように、旋回時に前輪舵角に応じた最
適ヨーレートが得られるようにフィードバック制御する
場合、その最適ヨーレートが確実且つ速かに得られるよ
うにするためには、目標ヨーレートと実ヨーレートとの
偏差に応じた後輪転舵量の制御ゲインを比較的大きな値
に設定することが必要となる。しかし、この制御ゲイン
を大きくした場合、直進時に、路面の凹凸や横風等の外
乱、或は運転者による不用意なハンドル操作等による前
輪の僅かな転舵によっても後輪が敏感に反応し、そのな
め、却って乗員に違和感を与えたり、直進安定性が悪化
したりすることになる。

また、雪道等の摩擦係数が小さい路面での走行時には、
旋回時に、前輪の舵角に応じた最適ヨーレートが得られ
るように後輪を転舵しても、タイヤの路面に対するグリ
ップ力が低下しているので、実ヨーレートが目標ヨーレ
ートまで速かに変化せず、そのなめ目標ヨーレートを得
るための後輪に対する制御量が次第に増大し、その結果
、後輪の転舵角ないしヨーレートのハンチングが発生し
て、旋回時の車体の安定性が悪化することになる。

そこで、本発明は、上記のようなヨーレートのフィード
バック制御を行う場合において、直進時に不要な後輪の
転舵を抑制して、直進安定性を向上させ、或は乗員に与
える違和感を解消し、また摩擦係数が小さい路面での走
行時における旋回時の安定性を向上させることを課題と
する。

（課題を解決するための手段）上記課題を解決するなめ、本発明は次のように構成した
ことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に係る発明（以下、第１発明とい
う）は、前輪の舵角に応じて車体の目標ヨーレートを設
定し、この目標ヨーレートとなるように後輪を転舵させ
る後輪制御手段が備えられた車両において、前輪の舵角
が所定値以下の領域で、上記後輪制御手段による目標ヨ
ーレートを得るための後輪転舵制御の制御ゲインを小さ
くする制御ゲイン補正手段を設けたことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明（以下、第２発明という）は
、上記第１発明と同様に、前輪の舵角に応じて設定され
た目標ヨーレートが得られるように後輪を転舵させる後
輪制御手段が備えられた車両において、前輪の舵角が所
定値以下の領域で、上記後輪制御手段による目標ヨーレ
ートを得るための後輪転舵制御の制御ゲインを小さくす
ると共に、前輪の舵角が上記所定値より増加するに従っ
て該制御ゲインを次第に増大させる制御ゲイン補正手段
を設けたことを特徴とする。

さらに、請求項３に係る発明く以下、第３発明という）
は、同じく前輪の舵角に応じて設定した目標ヨーレート
が得られるように後輪を転舵させる後輪制御手段が備え
られた車両において、路面の糟擦係数を検出する路面セ
ンサと、該センサによって検出される路面の摩擦係数が
小さいときに、上記後輪制御手段による目標ヨーレート
を得るための後輪転舵制御の制御ゲインを小さくする制
御ゲイン補正手段とを設けたことを特徴とする。

く作　　用）上記の構成によれば、第１〜第３発明のいずれにおいて
も、旋回時に車体のヨーレートが前輪舵角に適合した目
標ヨーレートにフィードバック制御されて、違和感のな
い良好な旋回フィーリングと車体の安定性とが得られる
と共に、特に第１、第２発明によれば、前輪舵角が所定
値より小さい領域においては、つまり直進時に外乱や不
用意なハンドル操作等によって前輪が転舵した場合には
、この前輪の転舵に対応するフィードバック制御の制御
ゲインが小さくされることにより、予期しない或は不必
要な後輪の転舵が抑制される侍とになる。

そして、第２発明によれば、前輪の舵角が所定値より小
さな領域から旋回状態への移行に伴って該前輪の舵角が
増加する際に、目標ヨーレートを得るための後輪の転舵
制御の制御ゲインが、上記領域における小さな値から前
輪舵角の増加に従って次第に増大されることにより、直
進時における後輪の転舵を抑制している状態から旋回時
における目標ヨーレートを得るための後輪の転舵制御へ
スムーズに移行することになる。

また、第３発明によれば、雪道等の摩擦係数が小さい路
面での旋回時に、目標ヨーレートを得るための後輪の転
舵制御の制御ゲインが小さくされるので、後輪の転舵に
対するヨーレートの変化が遅れるため制御量が増大し、
これに伴ってハンチングが発生するという不具合が回避
されることになる。

（実　施　例）以下、本発明の詳細な説明する。

第１図に示すように、この実施例に係る車両は、ハンド
ル１の操作により左右の前輪２．２を転舵させる前輪操
舵装置１０と、該装置１０による前輪２，２の転舵に応
じて左右の後輪３，３を転舵させる後輪操舵装置２０と
を有する。

上記前輪操舵装置１０は、車体幅方向に配設されて、両
端部がタイロッド１１．１１及びナックルアーム１２，
１２を介して左右の前輪２．２にそれぞれ連結されたリ
レーロッド１３と、上記ハンドル１の操作に連動させて
該リレーロッド１３を左右に移動させるラック＆ピニオ
ン式のステアリングギヤ機構１４とを有し、ハンドル１
の操作方向に、その操作量に対応する角度だけ左右の前
輪２．２が転舵されるようになっている。

また、後輪操舵装置２０は、同じく車体幅方向に配設さ
れて、両端部がタイロッド２１．２１及びナックルアー
ム２２．２２を介して左右の後輪３．３にそれぞれ連結
されたリレーロッド２３と、モータ２４と、該モータ２
４により減速機構２５及びクラッチ２６を介して駆動さ
れて、上記リレーロッド２３を左右に移動させるラック
＆ピニオン式のギヤ機構２７と、上記リレーロッド２３
を中立位置に保持するセンタリングバネ２８とで構成さ
れている。そして、左右の後輪３，３が、上記モータ２
４の回転方向に対応する方向に、その回転量に応じた角
度だけ転舵されるようになっている。

さらに、この車両には、上記モータ２４の作動、つまり
後輪３，３の転舵を制御するコントローラ３０が備えら
れ、このコントローラ３０に、上記ハンドル１の掻舵角
（前輪２，２の舵角）を検出する舵角センサ３１からの
信号と、車速を検出する車速センサ３２からの信号と、
車体のヨーレートを検出するヨーレートセンサ３３から
の信号とが入力されるようになっている。そして、この
コントローラ３０は、これらの入力信号に基き、前輪２
．２の転舵時に、低車速時には逆方向、高車速時には同
方向となるように後輪３３の転舵方向を決定すると共に
、前輪２，２の舵角と車速とに適合した車体のヨーレー
トが得られるように後輪３，３を転舵させて、該ヨーレ
ートを最適値にフィードバック制御するようになってい
る。

次に、コントローラ３０による上記ヨーレートのフィー
ドバック制御の具体的動作を第２図のフローチャートに
従って説明する。

まず、コントローラ３０は、ステップＳｌで、所定の制
御タイミングとなるのを待ち、このタイミンクとなった
ときに、ステップＳ２で、第１図に示す舵角センサ３１
、車速センサ３２、及びヨーレートセンサ３３からの信
号に基いて、ハンドル舵角θ□、車速Ｖ、及びヨーレー
トψを検出し、さらに、ステップＳ３で、ハンドル舵角
θＨと車速■とに応じた目標ヨーレートψ０を、例えば
次式で示される前輪のみを転舵させる場合のヨーレート
を表す式に従って算出する。

ψｏ−１／　（１＋ＡＶ２） ×（Ｖ／ρ）×θ）ここで、Ａはスタビリテイファクタと呼ばれる車両のス
テアリング特性に関する値であって、各車両ごとに予め
設定されているものであり、また、（はホイールベース
である。

次に、コントローラ３０は、ステップＳ４で、上記の目
標ヨーレートψ０を得るための後輪の転舵制御に際して
の制御ゲインの補正率Ｋをマツプに基いて設定する。そ
の場合に、このマツプは、第３図に示すように、ハンド
ル舵角θＨの絶対値がごく小さな第１所定値θ１までの
小舵角領域では補正率Ｋが０．１とされ、この第１所定
値θ１から、これより大きい第２所定値θ２才での範囲
で、該補正率Ｋが舵角θＨの絶対値の増加に従って１．
０まで次第に増大するように設定されている。

さらに、コントローラ３０は、ステップＳ５で、上記の
ようにして設定した補正率Ｋを用いて、予め設定された
制御ゲインＰｏ、Ｉｏ、Ｄ。

を次式に従って補正する。

Ｉ＝ＫＸＩＯＰ＝ＫＸＰ。

Ｄ＝ＫＸＤ。

ここで、ＩＯ，Ｉは積分ゲイン、Ｐ、、Ｐは比例ゲイン
、Ｄｏ、Ｄは微分ゲインであって、この実施例では、こ
れらの制御ゲインを用いる所謂ＩＰＤ制御が行われる。

そして、コントローラ３０は、ステップＳ６で、これら
のゲインＩ、Ｐ、Ｄを用いて、上記目標ヨーレートψ０
と実ヨーレートψとの偏差、ないし実ヨーレートψの変
化に応じた後輪３，３の転舵量θ、を次式に従って算出
し、この転舵量θ１となるように第１図に示すモータ２
４に制御信号を出力する。

θ、−θ１＋（ψ。−ψ）×Ｉ（ψ−ψ′）×Ｐ −（ψ−２ψ′＋ψ”〉×Ｄここで、ψ°は実ヨーレートψの前回の制御タイミング
で検出した値、ψ”は前々回の制御タイミングで検出し
た値を示す。

以上の動作を繰り返すことにより、旋回時に、実ヨーレ
ートψがハンドル舵角θＨと車速Ｖとに応じた目標ヨー
レートψ０に収束されることになり、これにより、安定
した、しかも乗員に違和感を与えることのない良好なフ
ィーリングの車体挙動が得られることになる。

一方、直進時において、路面の凹凸や横風等の外乱、或
いは運転者による遊びの範囲を超えた不用意なハンドル
操作等により、上記第１所定値θｌより小さな小舵角領
域で前輪２．２が転舵した場合には、目標ヨーレートψ
０を得るための後輪３．３の転舵制御に際しての制御ゲ
インＩ、ＰＤが、回倒の場合、通常の旋回時の値の１／
１０とされるので、このような直進時における後輪３．
３の転舵が抑制されることになり、その結果、直進安定
性が向上する。

また、直進状態から旋回状態へ移行する際には、ハンド
ル舵角θＨが第１所定値θ１から第２所定値θ２まで増
加する範囲で上記のゲイン補正率Ｋが０，１からゲイン
の補正を行わない１．０まで次第に増大するので、この
補正率にないしゲインＩ、Ｐ、Ｄが不連続に変化するこ
とによる後輪３．３の急激な転舵が回避され、従って、
直進時の制御から旋回時の制御へスムーズに移行するこ
とになる。

なお、本願の第３発明に係る実施例として、上記の構成
に加えて、第１図に示すように路面の摩擦係数を検出す
る路面センサ３４を備え、該サンセ３４からの信号をコ
ントローラ３０に入力させると共に、第３図に鎖線で示
すように、ハンドル舵角θＨの絶対値が第２所定値θ２
以上の領域でも１．０より小さな値に設定された補正率
にの特性を別途備え、コントローラ３０が上記センサ３
４からの信号により路面の摩擦係数が小さいことを判定
したときに、この鎖線で示す特性の補正率Ｋを採用する
ように構成すれば、雪道等の摩擦係数が小さな路面での
旋回時に、目標ヨーレートψ０を得るための後輪３．３
の転舵制御が緩やかに行われることになる。これにより
、後輪３，３の転舵に対するヨーレートの変化が遅れ易
い雪道等での旋回時に、制御量が目標ヨーレートψ０を
得るために著しく大きくなり、これに伴って後輪３゜３
の転舵量ないしヨーレートのハンチングが発生ずるとい
った不具合が未然に防止される。

（発明の効果）以上のように、本願の第１、第２発明によれば、旋回時
に、前輪の舵角に適合した車体のヨーレートが得られる
ように後輪の転舵制御を行う車両において、直進時にお
ける外乱等による前輪の比較的小さな転舵に対しては制
御ゲインを小さくするようにしたから、このような前輪
の転舵に対しては後輪の転舵が抑制されることになる。

これにより、直進時に、運転者の予期しない或いは不必
要な後輪の転舵によって車体の安定性が悪化したり、乗
員に違和感を与えなりすることが防止され、直進時の走
行性が向上することになる。また、第２発明によれば、
直進状態から旋回状態への移行時に、上記制御ゲインを
前輪の舵角の増加に従って増大させるようにしたから、
上記の直進時の後輪の転舵を抑制する制御から、旋回時
の目標ヨーレートを得るための後輪の制御へスムーズに
移行することになる。

さらに、第３発明によれば、雪道等の摩擦係数が小さい
路面での旋回時に、制御量が過大となって後輪の転舵量
ないし車体のヨーレートのハンチングが発生するという
不具合が防止され、このような路面での旋回時における
安定性が向上することになる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は４輪操舵
システムを備えた車両の概略制御システム図、第２図は
制御動作を示すフローチャート図、第３図はこの制御で
用いられるマツプの説明図である。１・・・ハンドル、２・・・前輪、３・・・後輪、１０
・・前輪操舵装置、２０・・・後輪操舵装置、３０・・
後輪制御手段、制御ゲイン補正手段（コントローラ）。呂　願　人　　マ　ツ　ダ　株式会社第 ■ ｒとｄ第

Claims

【特許請求の範囲】

（１）前輪の舵角に応じて車体の目標ヨーレートを設定
し、この目標ヨーレートとなるように後輪を転舵させる
後輪制御手段が備えられた車両において、上記前輪の舵
角が所定値以下の領域で、上記後輪制御手段による目標
ヨーレートを得るための後輪転舵制御の制御ゲインを小
さくする制御ゲイン補正手段を設けたことを特徴とする
車両の後輪操舵装置。
（２）前輪の舵角に応じて車体の目標ヨーレートを設定
し、この目標ヨーレートとなるように後輪を転舵させる
後輪制御手段が備えられた車両において、上記前輪の舵
角が所定値以下の領域で、上記後輪制御手段による目標
ヨーレートを得るための後輪転舵制御の制御ゲインを小
さくすると共に、前輪の舵角が上記所定値より増加する
に従って該制御ゲインを次第に増大させる制御ゲイン補
正手段を設けたことを特徴とする車両の後輪操舵装置。
（３）前輪の舵角に応じて車体の目標ヨーレートを設定
し、この目標ヨーレートとなるように後輪を転舵させる
後輪制御手段が備えられた車両において、路面の摩擦係
数を検出する路面センサと、該センサによって検出され
る路面の摩擦係数が小さいときに、上記後輪制御手段に
よる目標ヨーレートを得るための後輪転舵制御の制御ゲ
インを小さくする制御ゲイン補正手段が設けられている
ことを特徴とする車両の後輪操舵装置。