JPH04331669A - 車両のステアリング特性制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両のステアリング特
性を制御して、車両に発生するヨーレートを目標値に追
従させる車両のステアリング特性制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置は、例えば特開昭６
１−２２９６１６号公報に示されているように、前輪の
操舵角及び車速に基づいて車両の走行状態に適した目標
ヨーレートを決定すると共に、車両に発生しているヨー
レートを検出して、これらの決定目標ヨーレートと検出
ヨーレートとを比較し、この比較結果に応じてステアリ
ング特性変更機構としての前後輪駆動力分配装置を制御
することにより、車両に発生するヨーレートを前記決定
した目標ヨーレートに追従させるようにして、車両のス
テアリング特性を理想的なものにしようとしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置にあっては、目標ヨーレートが車速と操舵角のみによ
り決定されるので、車両の走行状態によっては、目標ヨ
ーレートが車両走行上好ましくない場合がある。すなわ
ち、車両旋回中の横加速度が大きい場合、車両が急加速
又は急制動された場合などのように、タイヤの路面に対
するグリップ限界付近においては、車両の目標とするヨ
ーレートが大き過ぎると、車両の操安性が悪化するおそ
れがある。本発明は上記問題に対処するためになされた
もので、その目的は、車両に大きな横加速度が発生して
いる時、車両の急加速又は急制動時などに、目標ヨーレ
ートを小さ目に設定するようにして、車両の操安性を良
好にする車両のステアリング特性制御装置を提供するこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成上の特徴は、図１に示すように、車両
のステアリング特性を変更可能なステアリング特性変更
機構１を備えた車両に適用され、前輪の操舵角を検出す
る操舵角センサ２と、車速を検出する車速センサ３と、
前記検出された操舵角及び車速に基づいて車両の目標ヨ
ーレートを決定する目標ヨーレート決定手段４と、車両
に発生しているヨーレートを検出するヨーレートセンサ
５と、前記検出されたヨーレートと前記決定された目標
ヨーレートとに基づいて前記ステアリング特性変更機構
１を制御して車両に発生するヨーレートを目標ヨーレー
トに追従させる制御手段６とを備えた車両のステアリン
グ特性制御装置において、車両の水平方向の加速度を検
出する加速度センサ７と、前記検出された加速度に基づ
いて同加速度が大きくなるにしたがって目標ヨーレート
決定手段４にて決定される目標ヨーレートが小さくなる
ように補正する補正手段８とを設けたことにある。

【０００５】

【作用】上記のように構成した本発明においては、操舵
角センサ２により検出された前輪操舵角と、車速センサ
３により検出された車速とに基づいて、目標ヨーレート
決定手段４が目標値としての目標ヨーレートを決定する
と共に、制御手段６が前記決定された目標ヨーレートと
ヨーレートセンサ５により検出されたヨーレートとに基
づいてステアリング特性変更機構１を制御して、車両に
発生するヨーレートを前記決定された目標ヨーレートに
一致させる。一方、加速度センサ７は車両の水平方向の
加速度、例えば横加速度、前後加速度を検出し、補正手
段８が、前記検出された加速度が大きくなるにしたがっ
て前記決定される目標ヨーレートが小さくなるように補
正する。したがって、車両旋回中の横加速度が大きい場
合、車両が急加速又は急制動された場合には、車両に発
生するヨーレートは通常よりも小さ目に補正した目標ヨ
ーレートに追従制御される。

【０００６】

【発明の効果】上記作用説明からも理解できるとおり、
本発明によれば、車両の横加速度が大きい場合、車両が
急加速又は急減速された場合のように、タイヤの路面に
対するグリップ限界付近においては、発生するヨーレー
トは通常よりも小さ目に補正した目標ヨーレートに追従
制御されるので、車両の操安性が良好となる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の第１及び第２実施例を図面を
用いて順次説明する。

【０００８】ａ．第１実施例 第１実施例は、本発明のステアリング特性変更機構とし
て後輪操舵装置を採用したもので、図２は同実施例に係
る４輪操舵車の全体を概略的に示している。この４輪操
舵車は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を操舵する前輪操舵装
置１０と、左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２を操舵する後輪操舵
装置２０と、後輪操舵装置２０を電気的に制御する電気
制御装置３０とを備えている。

【０００９】前輪操舵装置１０は、ハンドル１１を上端
に固定した操舵軸１２を備えている。操舵軸１２はステ
アリングギヤボックス１３内にて軸方向に変位可能に支
持されたラックバー１４に接続されていて、同バー１４
はハンドル１１の回動に応じて軸方向に変位する。ラッ
クバー１４の両端にはタイロッド１５ａ，１５ｂ及びナ
ックルアーム１６ａ，１６ｂを介して左右前輪ＦＷ１，
ＦＷ２が接続されていて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２はラ
ックバー１４の軸方向の変位に応じて操舵される。

【００１０】後輪操舵装置２０は電気的に制御されるア
クチュエータ２１を備え、同アクチュエータ２１は軸方
向に変位可能に設けたリレーロッド２２を軸方向に駆動
する。リレーロッド２２の両端にはタイロッド２３ａ，
２３ｂ及びナックルアーム２４ａ，２４ｂを介して左右
後輪ＲＷ１，ＲＷ２が接続されていて、左右後輪ＲＷ１
，ＲＷ２はリレーロッド２２の軸方向の変位に応じて操
舵される。

【００１１】電気制御装置３０は、前輪操舵角センサ３
１、車速センサ３２、ヨーレートセンサ３３、前後加速
度センサ３４及び横加速度センサ３５を備えている。前
輪操舵角センサ３１は操舵軸１２に組付けられた回転角
センサで構成され、操舵軸１２の基準位置からの回転角
を検出することにより左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の舵角θ
を表す検出信号を出力する。なお、前輪操舵角θは正に
より左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の右操舵を表し、負により
同前輪ＦＷ１，ＦＷ２の左操舵を表している。車速セン
サ３２は回転速度センサで構成され、変速機（図示しな
い）の出力軸の回転速度を検出することにより車速Ｖを
表す検出信号を出力する。ヨーレートセンサ３３は車体
に固定した回転角速度センサで構成され、車体の重心垂
直軸回りの回転角速度を検出することによりヨーレート
γを表す検出信号を出力する。なお、ヨーレートγは正
により右回転を表し、負により左回転を表している。前
後加速度センサ３４及び横加速度センサ３５は車体に固
定した加速度センサでそれぞれ構成され、前後加速度セ
ンサ３４は車両の前後方向の加速度ＧＸ　を検出して同
加速度ＧＸ　を表す検出信号を出力し、かつ横加速度セ
ンサ３５は車両の横方向の加速度ＧＹを検出して同加速
度ＧＹを表す検出信号を出力する。

【００１２】これらの各種センサ３１〜３５からの各検
出信号はマイクロコンピュータ３６に供給されるように
なっている。マイクロコンピュータ３６はＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどからなり、図３のフローチャー
トに対応したプログラムを記憶していると共に、係数γ
０，τ，Ａをテーブルの形で記憶している。係数γ０，
τは、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵と同操舵に応答し
て車両に発生すべき目標ヨーレートγ＊　との関係を示
す下記数１の伝達関数Ｇ（ｓ）に用いられる係数であり
、図４，５のグラフに示すように、車速Ｖに応じて変化
する関数である。

【数１】Ｇ（ｓ）＝γ０／（１＋τ・ｓ）なお、前記数
１中、ｓはラプラス演算子である。係数Ａは前記目標ヨ
ーレートγ＊　を前後加速度ＧＸ及び横加速度ＧＹに応
じて補正するためのもので、図６のグラフに示すように
、前後加速度ＧＸ　及び横加速度ＧＹ　に応じて変化す
る関数である。マイクロコンピュータ３６には駆動回路
３７が接続されていて、同駆動回路３７は同コンピュー
タ３６からの制御信号に応じてアクチュエータ２１を駆
動する。

【００１３】次に、上記のように構成した実施例の動作
をフローチャートに沿って説明する。イグニッションス
イッチが投入されると、マイクロコンピュータ３６は図
３のステップ４０にてプログラムの実行を開始し、ステ
ップ４１〜４７からなる循環処理を繰り返し実行して、
左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２を操舵する。

【００１４】この循環処理においては、ステップ４１に
て前輪操舵角センサ３１、車速センサ３２、ヨーレート
センサ３３、前後加速度センサ３４及び横加速度センサ
３５から前輪操舵角θ、車速Ｖ、ヨーレートγ、前後加
速度ＧＸ及び横加速度ＧＹを表す各検出信号をそれぞれ
入力し、ステップ４２にて前記車速Ｖに基づいて係数γ
０，τをテーブルから読み出し（図４，５参照）、ステ
ップ４３にて前記係数γ０，τ及び前記入力した前輪操
舵角θを用いて、前記数１の伝達関数Ｇ（ｓ）に基づく
下記数２の演算の実行により目標ヨーレートγ＊　を計
算する。

【数２】γ＊＝Ｇ（ｓ）・θ＝γ０・θ／（１＋τ・ｓ
）この場合、目標ヨーレートγ＊　は正により右回転方
向を表し、負により左回転方向を表している。

【００１５】次に、ステップ４４にて前記前後加速度Ｇ
Ｘ及び横加速度ＧＹに基づいて係数Ａをテーブルから読
み出し（図６参照）、ステップ４５にて前記係数Ａを用
いた下記数３の演算の実行により目標ヨーレートγ＊を
補正する。

【数３】γ＊＝Ａ・γ＊ 次に、ステップ４６にて前記補正した目標ヨーレートγ
＊　と検出したヨーレートγとに基づいて下記数４の実
行により、両ヨーレートγ＊，γの偏差Δγを算出する
。

【数４】Δγ＝γ＊−γ

【００１６】この偏差Δγの算出後、ステップ４７にて
同偏差Δγに予め決めた負の係数−Ｋを乗算することに
より操舵量　−Ｋ・Δγを計算し、同操舵量　−Ｋ・Δ
γを表す制御信号を駆動回路３７へ出力する。駆動回路
３７は前記制御信号をアクチュエータ２１に出力し、ア
クチュエータ２１はリレーロッド２２を前記操舵量　−
Ｋ・Δγに対応した量だけ左右に変位させる。これによ
り、左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２を前記操舵量　−Ｋ・Δγ
に対応した量だけ左右に操舵される。なお、この操舵量
　−Ｋ・Δγは正により左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の右操
舵を表し、負により同後輪ＲＷ１，ＲＷ２の左操舵を表
す。

【００１７】このようにして左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２が
操舵制御される結果、目標ヨーレートγ＊　が検出ヨー
レートγより大きくて前記偏差Δγが正であれば、すな
わち車両に発生しているヨーレートが右方向に変化すべ
き状態にあれば、操舵量　−Ｋ・Δγは負であるので、
左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２は左方向へ操舵される。また、
目標ヨーレートγ＊　が検出ヨーレートγより小さくて
前記偏差Δγが負であれば、すなわち車両に発生してい
るヨーレートが左方向に変化すべき状態にあれば、操舵
量　−Ｋ・Δγは正であるので、左右後輪ＲＷ１，ＲＷ
２は右方向へ操舵される。その結果、車両に発生するヨ
ーレートが目標ヨーレートγ＊　に追従するように制御
されることになる。

【００１８】また、この左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵
制御においては、車両の前後加速度ＧＸ及び横加速度Ｇ
Ｙが増加するほど、係数Ａは減少し、目標ヨーレートγ
＊　の絶対値｜γ＊｜が減少するので、車両が急加速又
は急減速して前後加速度ＧＸが大きい場合、車両が急旋
回して横加速度ＧＹ　が大きい場合のように、タイヤの
路面に対するグリップ限界付近においては、車両の発生
するヨーレートは通常よりも小さ目に制御されて、車両
の操安性が良好となる。

【００１９】ｂ．第２実施例 第２実施例は、本発明のステアリング特性変更機構とし
て駆動力の前後配分を制御可能な駆動力分配機構を採用
した車両に関するものである。

【００２０】この車両は、図７に示すように、エンジン
５１を備えており、同エンジン５１の駆動力は、クラッ
チ５２、トランスミッション５３、リヤプロペラシャフ
ト５４、リヤデファレンシャル５５及びリヤアクスルシ
ャフト５６ａ，５６ｂを介して、左右後輪ＲＷ１，ＲＷ
２に常時伝達されるようになっている。トランスミッシ
ョン５３の後段にはトランスファ６０が設けられていて
、同トランスファ６０の作用により、エンジン５１から
の駆動力の一部が分配されて、フロントプロペラシャフ
ト５７、フロントデファレンシャル５８及びフロントア
クスルシャフト５９ａ，５９ｂを介して左右前輪ＦＷ１
，ＦＷ２にも伝達されるようになっている。

【００２１】トランスファ６０は、油圧アクチュエータ
６１により伝達トルクが連続的に制御される湿式多板ク
ラッチ６２を備え、同クラッチ６２の入力側はトランス
ミッション５３の出力側に接続されると共に、同クラッ
チ６２の出力側はギヤ６３，６４を介してフロントプロ
ペラシャフト５７の入力側に接続されている。そして、
この湿式多板クラッチ６２による伝達トルクは、油圧ア
クチュエータ６１に供給される油圧に比例するようにな
っている。油圧アクチュエータ６１は、油圧ポンプ７１
、圧力制御バルブ７２及びリザーバ７３からなる油圧回
路に接続されており、同アクチュエータ６１には圧力制
御バルブ７２により設定された大きさの油圧が供給され
るようになっている。

【００２２】この圧力制御バルブ７２は、前輪操舵角セ
ンサ８１、車速センサ８２、ヨーレートセンサ８３、前
後加速度センサ８４、横加速度センサ８５及びマイクロ
コンピュータ８６からなる電気制御装置に接続されてお
り、同バルブ７２はマイクロコンピュータ８６からの制
御信号の大きさに比例した油圧を油圧アクチュエータ６
１に供給する。各センサ８１〜８５は上記第１実施例の
各センサ４１〜４５と同様に構成さている。マイクロコ
ンピュータ８６も上記第１実施例と同様にＲＯＭ，ＲＡ
Ｍ，ＣＰＵ，Ｉ／Ｏなどからなり、図８のフローチャー
トに対応したプログラムを記憶していると共に、上記第
１実施例と同様の係数γ０，τ，Ａをテーブルの形で記
憶している。

【００２３】次に、上記のように構成した第２実施例の
動作を説明する。イグニッションスイッチ（図示しない
）が投入されると、マイクロコンピュータ８６は、図８
のステップ９０にてプログラムの実行を開始し、ステッ
プ９１〜９８からなる循環処理を繰り返し実行して、駆
動力の前後配分を制御する。

【００２４】この循環処理においては、上記第１実施例
のステップ４１〜４５の場合と同様なステップ９１〜９
５にて、係数Ａにより補正された目標ヨーレートγ＊　
を計算する。次に、ステップ９６にて、前記目標ヨーレ
ートγ＊　と検出したヨーレートγとに基づいて、下記
数５の演算の実行により、ステアリング特性判定値Δγ
Ｃ　を計算する。

【数５】ΔγＣ＝γ・（γ＊−γ）

【００２５】この場合、検出ヨーレートγと目標ヨーレ
ートγ＊　とが同一回転方向を表していて、検出ヨーレ
ートγの絶対値｜γ｜が目標ヨーレートγ＊の絶対値｜
γ＊｜より小さければ、すなわち車両がアンダステアリ
ング傾向であれば、ステアリング特性判定値ΔγＣは必
ず正になると共に、同判定値Δγは前記両ヨーレートγ
，γ＊　の差が大きくなるに従って大きくなる。また、
検出ヨーレートγと目標ヨーレートγ＊　とが同一回転
方向を表していて、検出ヨーレートγの絶対値｜γ｜が
目標ヨーレートγ＊の絶対値｜γ＊｜より大きければ、
すなわち車両がオーバステアリング傾向であれば、ステ
アリング特性判定値ΔγＣ　は必ず負になると共に、同
判定値Δγは前記両ヨーレートγ，γ＊の差が大きくな
るにしたがって小さくなる。さらに、車両の左旋回から
右旋回又は右旋回から左旋回への移行時、カウンタステ
アリング時には、前記両ヨーレートγ，γ＊の正負の符
号が反対になるが、この場合には、ステアリング特性判
定値ΔγＣ　は必ず負になると共に、その絶対値｜Δγ
｜は方向をも考慮した前記両ヨーレートγ，γ＊の差に
対応する。このように、車体に発生しているヨーレート
γが目標ヨーレートγ＊　の方向と異なることは車両が
安定されるべき状態、すなわち車両がオーバステアリン
グ傾向にある状態と同等のことを意味するので、前記移
行時、カウンタステアリング時にステアリング特性判定
値ΔγＣ　が負に設定されることは、車両のステアリン
グ特性を前記場合と同様な方法で表していることになる
。したがって、ステアリング特性判定値ΔγＣはその正
の値により車両のアンダステアリング傾向を表し、かつ
その負の値により車両のオーバステアリング傾向を表し
ている。

【００２６】前記ステアリング特性判定値ΔγＣ　の計
算後、ステップ９７にて下記数６の演算の実行により、
フロント駆動力配分値ＤＦ　を計算する。

【数６】ＤＦ＝ＤＦ０−Ｋ・ΔγＣ なお、前記数６中、値ＤＦ０はフロント駆動力配分初期
値を示す正の定数であり、値Ｋはステアリング特性判定
値ΔγＣの係数を示す正の定数である。

【００２７】次に、ステップ９８にて前記フロント駆動
力配分値ＤＦ　を表す制御信号を圧力制御バルブ７２に
出力する。これにより、圧力制御バルブ７２がフロント
駆動力配分値ＤＦ　に比例した油圧を油圧アクチュエー
タ６１に供給すると共に、湿式多板クラッチ６２の伝達
トルクが油圧アクチュエータ６１に供給された油圧に比
例するので、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２側への駆動力分配
率がフロント駆動力配分値ＤＦ　に比例したものとなる
。したがって、ステアリング特性判定値ΔγＣ　が車両
のアンダステアリング傾向を表す正であれば、フロント
駆動力配分値ＤＦ　は小さな値となって、左右前輪ＦＷ
１，ＦＷ２側へ駆動力が少ししか分配供給されないので
、車両のステアリング特性はオーバステアリング側に制
御される。 また、ステアリング特性判定値ΔγＣ　が車両のオーバ
ステアリング傾向を表す負であれば、フロント駆動力配
分値ＤＦ　は大きな値となって、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ
２側へ駆動力が多く分配供給されるので、車両のステア
リング特性はアンダステアリング側に制御される。その
結果、車両に発生するヨーレートが、左右前輪ＦＷ１，
ＦＷ２の操舵に応答して車両に発生すべき目標ヨーレー
トγ＊　に追従して制御されるようになる。

【００２８】また、このような前後輪への駆動力分配制
御による場合においても、車両の前後加速度ＧＸ及び横
加速度ＧＹが増加するほど、係数Ａは減少し、目標ヨー
レートγ＊　の絶対値｜γ＊｜　が減少するので、車両
が急加速又は急減速して前後加速度ＧＸが大きい場合、
車両が急旋回して横加速度ＧＹが大きい場合のように、
タイヤの路面に対するグリップ限界付近においては、車
両に発生するヨーレートは通常よりも小さ目に制御され
て、車両の操安性が良好となる。

【００２９】なお、上記第１実施例においては本発明を
後輪を操舵することによりステアリング特性を変更制御
する車両に適用し、また上記第２実施例においては本発
明を駆動力の前後配分を制御する車両に適用したが、本
発明は、制動力の前後配分を制御したり、駆動力若しく
は制動力の左右配分を制御したり、ロール剛性の前後配
分を制御するようにした車両にも適用できる。制動力の
前後配分を制御する場合には、上述したフロント駆動力
配分値ＤＦ　に等しい制御値に応じて、前記制動力の前
後配分を制御すればよい。駆動力若しくは制動力の左右
配分を制御する場合には、左右輪間の駆動力又は制動力
の差を上述したヨーレート偏差Δγに比例した値Ｋ・Δ
γ　に設定するようにすればよい。また、ロール剛性の
前後配分を制御する場合には、フロントロール剛性配分
ＲＦ　を下記数７に示した値に設定すればよい。

【数７】ＲＦ＝ＲＦ０−Ｋ・ΔγＣ なお、前記数７中、値ＲＦ０はフロントロール剛性配分
初期値を示す正の定数であり、値Ｋはステアリング特性
判定値ΔγＣの係数を示す正の定数である。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　上記特許請求の範囲に記載した本発明の構
成に対応するクレーム対応図である。

【図２】　　本発明の第１実施例に係る車両の全体概略
図である。

【図３】　　図２のマイクロコンピュータにて実行され
るプログラムに対応したフローチャートである。

【図４】　　図２のマイクロコンピュータに記憶されて
いて演算に利用される係数γ０　の特性グラフである。

【図５】　　図２のマイクロコンピュータに記憶されて
いて演算に利用される係数τの特性グラフである。

【図６】　　図２のマイクロコンピュータに記憶されて
いて演算に利用される係数Ａの特性グラフである。

【図７】　　本発明の第２実施例に係る車両の全体概略
図である。

【図８】　　図７のマイクロコンピュータにて実行され
るプログラムに対応したフローチャートである。

【符号の説明】

ＦＷ１，ＦＷ２…前輪、ＲＷ１，ＲＷ２…後輪、１０…
前輪操舵装置、２０…後輪操舵装置、３０…電気制御装
置、３１，８１…前輪操舵角センサ、３２，８２…車速
センサ、３３，８３…ヨーレートセンサ、３４，８４…
前後加速度センサ、３５，８５…横加速度センサ、３６
，８６…マイクロコンピュータ、５１…エンジン、５４
，５７…プロペラシャフト、６０…トランスファ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　車両のステアリング特性を変更可能な
   ステアリング特性変更機構を備えた車両に適用され、前
   輪の操舵角を検出する操舵角センサと、車速を検出する
   車速センサと、前記検出された操舵角及び車速に基づい
   て車両の目標ヨーレートを決定する目標ヨーレート決定
   手段と、車両に発生しているヨーレートを検出するヨー
   レートセンサと、前記検出されたヨーレートと前記決定
   された目標ヨーレートとに基づいて前記ステアリング特
   性変更機構を制御して車両に発生するヨーレートを目標
   ヨーレートに追従させる制御手段とを備えた車両のステ
   アリング特性制御装置において、車両の水平方向の加速
   度を検出する加速度センサと、前記検出された加速度に
   基づいて同加速度が大きくなるにしたがって前記目標ヨ
   ーレート決定手段にて決定される目標ヨーレートが小さ
   くなるように補正する補正手段とを設けたことを特徴と
   する車両のステアリング特性制御装置。