JPH07156819A - 前後輪操舵装置の制御方法 - Google Patents
前後輪操舵装置の制御方法Info
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- JPH07156819A JPH07156819A JP5338860A JP33886093A JPH07156819A JP H07156819 A JPH07156819 A JP H07156819A JP 5338860 A JP5338860 A JP 5338860A JP 33886093 A JP33886093 A JP 33886093A JP H07156819 A JPH07156819 A JP H07156819A
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- JP
- Japan
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- wheel steering
- rear wheel
- vehicle
- yaw rate
- steering angle
- Prior art date
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
- B62D6/04—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to forces disturbing the intended course of the vehicle, e.g. forces acting transversely to the direction of vehicle travel
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
- B60G2400/80—Exterior conditions
- B60G2400/84—Atmospheric conditions
- B60G2400/841—Wind
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 運転者に対して違和感を与えることなく横風
外乱に対する修正応答性を高め、かつ小回り旋回性能を
向上し得る前後輪操舵装置の制御方法を提供する。 【構成】 ステアリングホイールを操舵することによっ
て前輪舵角を与えると共に、車両の走行状態に応じて後
輪舵角を与えるようにしてなる前後輪操舵装置の制御方
法に於て、車速及びステアリングホイールの操舵角に対
応した目標ヨーレイト値を設定し、該目標ヨーレイト値
と車両に作用する実ヨーレイト値との偏差に基づいて前
輪舵角をフィードバック制御すると共に、横滑り角が零
となるように後輪舵角をフィードフォワード制御するよ
うに構成する。
外乱に対する修正応答性を高め、かつ小回り旋回性能を
向上し得る前後輪操舵装置の制御方法を提供する。 【構成】 ステアリングホイールを操舵することによっ
て前輪舵角を与えると共に、車両の走行状態に応じて後
輪舵角を与えるようにしてなる前後輪操舵装置の制御方
法に於て、車速及びステアリングホイールの操舵角に対
応した目標ヨーレイト値を設定し、該目標ヨーレイト値
と車両に作用する実ヨーレイト値との偏差に基づいて前
輪舵角をフィードバック制御すると共に、横滑り角が零
となるように後輪舵角をフィードフォワード制御するよ
うに構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、前後輪操舵装置の制御
方法に関し、特に、車体に対する外乱および車両の走行
状態の変化に対する車両の応答特性をより一層最適化し
得る電子制御式の前後輪操舵装置の制御方法に関するも
のである。
方法に関し、特に、車体に対する外乱および車両の走行
状態の変化に対する車両の応答特性をより一層最適化し
得る電子制御式の前後輪操舵装置の制御方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】車両の操縦応答性及び操縦安定性を向上
するために、前輪と共に後輪も操舵する前後輪操舵装置
が実用化されている。この装置は、ステアリングホイー
ルの操舵による前輪の転舵角や、車速などで代表される
車両の走行状態を表す各種パラメータに基づいて後輪を
操舵するものであり、レーンチェンジや障害物回避な
ど、運転者の意志によってステアリングホイールを操舵
する際の車両挙動の改善に大きな効果をもたらしている
（特開昭５７−４４５６８号公報など参照）。
するために、前輪と共に後輪も操舵する前後輪操舵装置
が実用化されている。この装置は、ステアリングホイー
ルの操舵による前輪の転舵角や、車速などで代表される
車両の走行状態を表す各種パラメータに基づいて後輪を
操舵するものであり、レーンチェンジや障害物回避な
ど、運転者の意志によってステアリングホイールを操舵
する際の車両挙動の改善に大きな効果をもたらしている
（特開昭５７−４４５６８号公報など参照）。
【０００３】しかしながら、単に前輪舵角に関連させて
後輪を操舵するだけの前後輪操舵装置の場合は、横風や
路面不整などの外的要因による車両挙動の乱れを抑制す
る効果は殆ど望めないという事実がある。
後輪を操舵するだけの前後輪操舵装置の場合は、横風や
路面不整などの外的要因による車両挙動の乱れを抑制す
る効果は殆ど望めないという事実がある。
【０００４】そこでこのような外乱に起因する車両挙動
の乱れを抑制するために、車両の運動量を後輪操舵のパ
ラメータに加える研究が進められており、近時、車両の
運動量としてヨーレイトを検出し、これを後輪舵角を決
定するパラメータとして用いた前後輪操舵装置の制御方
法が実用化されている。具体的には、ステアリングホイ
ールの舵角によらないヨーレイトが車両に発生したこと
が検出された際には、これを横風などによる車両挙動の
乱れと判断し、このヨーレイトを打ち消す向きに自動的
に後輪を転舵する制御を行うものが知られている。
の乱れを抑制するために、車両の運動量を後輪操舵のパ
ラメータに加える研究が進められており、近時、車両の
運動量としてヨーレイトを検出し、これを後輪舵角を決
定するパラメータとして用いた前後輪操舵装置の制御方
法が実用化されている。具体的には、ステアリングホイ
ールの舵角によらないヨーレイトが車両に発生したこと
が検出された際には、これを横風などによる車両挙動の
乱れと判断し、このヨーレイトを打ち消す向きに自動的
に後輪を転舵する制御を行うものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】さて、一般的には、ヨ
ーレイトの応答遅れが少ない方が操縦性が高いと言われ
ており、このヨーレイトの応答性を高めるには、ステア
リングホイールの転舵初期に於ては、前輪と後輪とを互
いに逆方向（逆位相）に転舵することが有効であるとさ
れている。ところがこの手法によると、運転者が旋回し
ようとするステアリングホイールの転舵方向とは逆方向
へ後輪が一旦転舵され、車両の後部が運転者の意図せぬ
方向へ一瞬振り出されるため、運転者に違和感を与える
不都合がある。
ーレイトの応答遅れが少ない方が操縦性が高いと言われ
ており、このヨーレイトの応答性を高めるには、ステア
リングホイールの転舵初期に於ては、前輪と後輪とを互
いに逆方向（逆位相）に転舵することが有効であるとさ
れている。ところがこの手法によると、運転者が旋回し
ようとするステアリングホイールの転舵方向とは逆方向
へ後輪が一旦転舵され、車両の後部が運転者の意図せぬ
方向へ一瞬振り出されるため、運転者に違和感を与える
不都合がある。
【０００６】また、横風に遭遇して風下へ車両が向けら
れた際に、風上側への車両の向きの修正を後輪の転舵で
行うには、風下側へ後輪を転舵しなければならないが、
このように後輪を転舵すると、車両後部が風下側（横風
により流される側）へ振り出されるため、直進性を保つ
ための車両の運動量が大きくなりがちである。
れた際に、風上側への車両の向きの修正を後輪の転舵で
行うには、風下側へ後輪を転舵しなければならないが、
このように後輪を転舵すると、車両後部が風下側（横風
により流される側）へ振り出されるため、直進性を保つ
ための車両の運動量が大きくなりがちである。
【０００７】一方、一般に、低速旋回中の車両は旋回円
の接線に対して外側を向き、高速旋回中の車両は旋回円
の接線に対して内側を向く傾向がある。つまり、車両の
進むべき方向と実際に車両の向いている方向とが一致せ
ず、ずれが生じており（このずれ角度を横滑り角と言
う）、このずれが操縦性に影響を及ぼしている。
の接線に対して外側を向き、高速旋回中の車両は旋回円
の接線に対して内側を向く傾向がある。つまり、車両の
進むべき方向と実際に車両の向いている方向とが一致せ
ず、ずれが生じており（このずれ角度を横滑り角と言
う）、このずれが操縦性に影響を及ぼしている。
【０００８】本発明は、このような従来技術の不都合を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
運転者に対して違和感を与えることなくヨーレイトの応
答性を高めることができ、また横風などの外乱の影響を
効率良く抑制することができ、しかも後輪の横滑り角を
減少させることによって操縦性を向上させることのでき
る前後輪操舵装置の制御方法を提供することにある。
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
運転者に対して違和感を与えることなくヨーレイトの応
答性を高めることができ、また横風などの外乱の影響を
効率良く抑制することができ、しかも後輪の横滑り角を
減少させることによって操縦性を向上させることのでき
る前後輪操舵装置の制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、ステアリングホイールを操舵することによ
って前輪舵角を与えると共に、車両の走行状態に応じて
後輪舵角を与えるようにしてなる前後輪操舵装置の制御
方法に於て、車速及びステアリングホイールの操舵角に
対応した目標ヨーレイト値を設定し、該目標ヨーレイト
値と車両に作用する実ヨーレイト値との偏差に基づいて
前輪舵角をフィードバック制御すると共に、横滑り角が
零となるように後輪舵角をフィードフォワード制御する
ように構成することによって達成される。
明によれば、ステアリングホイールを操舵することによ
って前輪舵角を与えると共に、車両の走行状態に応じて
後輪舵角を与えるようにしてなる前後輪操舵装置の制御
方法に於て、車速及びステアリングホイールの操舵角に
対応した目標ヨーレイト値を設定し、該目標ヨーレイト
値と車両に作用する実ヨーレイト値との偏差に基づいて
前輪舵角をフィードバック制御すると共に、横滑り角が
零となるように後輪舵角をフィードフォワード制御する
ように構成することによって達成される。
【００１０】
【作用】このような構成によれば、運転者のステアリン
グホイール操舵と同方向に前輪を切り増しすることでヨ
ーレイトの応答遅れを補償するため、ドライバーの違和
感は発生しない。また横風に遭遇した際にも、風上側へ
前輪を転舵することによって風下側へ向けられた車両の
向きを修正するので、車体を風下側へ振り出すことなく
効率良く横風による挙動の乱れを抑制できる。更に、横
滑り角が零となるように後輪舵角を与えるので、旋回円
の軌跡と車両の実際の向きとが一致し、操縦性が向上す
る。
グホイール操舵と同方向に前輪を切り増しすることでヨ
ーレイトの応答遅れを補償するため、ドライバーの違和
感は発生しない。また横風に遭遇した際にも、風上側へ
前輪を転舵することによって風下側へ向けられた車両の
向きを修正するので、車体を風下側へ振り出すことなく
効率良く横風による挙動の乱れを抑制できる。更に、横
滑り角が零となるように後輪舵角を与えるので、旋回円
の軌跡と車両の実際の向きとが一致し、操縦性が向上す
る。
【００１１】
【実施例】以下に添付の図面に示された具体的な実施例
に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。
に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。
【００１２】図１は、本発明が適用された車両用前後輪
操舵装置の全体構成を図式的に示している。ステアリン
グホイール１が一端に固着されたステアリングシャフト
２は、前輪転舵装置ＦＳの転舵ロッド３に対し、ラック
＆ピニオン機構などを内蔵したステアリングギヤボック
ス４を介して連結されている。この転舵ロッド３の両端
は、左右前輪５を支持する各ナックルアーム６にタイロ
ッド７を介してそれぞれ連結されている。またステアリ
ングギヤボックス４は、車体に固定された電動機８によ
って車幅方向に移動させることができるようになってお
り、必要に応じて補償前輪舵角が与えられるようになっ
ている。なお、ステアリングギヤボックス４には電動機
が内蔵されており、ステアリングホイール１の操舵力の
補助トルクを発生するようになっている。
操舵装置の全体構成を図式的に示している。ステアリン
グホイール１が一端に固着されたステアリングシャフト
２は、前輪転舵装置ＦＳの転舵ロッド３に対し、ラック
＆ピニオン機構などを内蔵したステアリングギヤボック
ス４を介して連結されている。この転舵ロッド３の両端
は、左右前輪５を支持する各ナックルアーム６にタイロ
ッド７を介してそれぞれ連結されている。またステアリ
ングギヤボックス４は、車体に固定された電動機８によ
って車幅方向に移動させることができるようになってお
り、必要に応じて補償前輪舵角が与えられるようになっ
ている。なお、ステアリングギヤボックス４には電動機
が内蔵されており、ステアリングホイール１の操舵力の
補助トルクを発生するようになっている。
【００１３】車両の後部に配置された後輪転舵装置ＲＳ
は、車幅方向に延在する転舵ロッド１０を、電動機１１
で駆動するようになっている。そして転舵ロッド１０の
両端は、前輪５側の転舵ロッド３と同様に、左右後輪１
２を支持するナックルアーム１３にタイロッド１４を介
してそれぞれ連結されている。
は、車幅方向に延在する転舵ロッド１０を、電動機１１
で駆動するようになっている。そして転舵ロッド１０の
両端は、前輪５側の転舵ロッド３と同様に、左右後輪１
２を支持するナックルアーム１３にタイロッド１４を介
してそれぞれ連結されている。
【００１４】前輪転舵装置ＦＳには、前輪５の補償転舵
量を測定するための舵角センサ１５が装着され、後輪転
舵装置ＲＳには、後輪１２の転舵量を測定するために、
舵角センサ１６が装着されている。また、ステアリング
シャフト２には、ステアリングホイール１の操舵量を検
知するための舵角センサ１７が取り付けられている。こ
れに加えて、各車輪５・１２には、それぞれ車速センサ
１８が設けられ、車体の適所には、ヨーレイトセンサ１
９が設けられている。
量を測定するための舵角センサ１５が装着され、後輪転
舵装置ＲＳには、後輪１２の転舵量を測定するために、
舵角センサ１６が装着されている。また、ステアリング
シャフト２には、ステアリングホイール１の操舵量を検
知するための舵角センサ１７が取り付けられている。こ
れに加えて、各車輪５・１２には、それぞれ車速センサ
１８が設けられ、車体の適所には、ヨーレイトセンサ１
９が設けられている。
【００１５】これらの各センサ１５〜１９は、前輪転舵
装置ＦＳの電動機８および後輪転舵装置ＲＳの電動機１
１を駆動制御するコンピュータユニット２０に電気的に
接続されている。
装置ＦＳの電動機８および後輪転舵装置ＲＳの電動機１
１を駆動制御するコンピュータユニット２０に電気的に
接続されている。
【００１６】本装置に於ては、ステアリングホイール１
を運転者が操舵すると、前輪転舵装置ＦＳの転舵ロッド
３が機械的に駆動されて前輪５が転舵される。これと同
時に、各センサ１５〜１９の出力がコンピュータユニッ
ト２０にそれぞれ入力される。そしてこれら各センサ１
５〜１９が発するステアリングホイール操舵角θｈ、車
速Ｖ、及びヨーレイトγの各入力値に基づいて前輪５の
補償転舵量並びに後輪１２の最適転舵量をコンピュータ
ユニット２０が決定し、前輪転舵装置ＦＳの電動機８お
よび後輪転舵装置ＲＳの電動機１１を駆動して前輪５と
後輪１２とを転舵するようになっている。
を運転者が操舵すると、前輪転舵装置ＦＳの転舵ロッド
３が機械的に駆動されて前輪５が転舵される。これと同
時に、各センサ１５〜１９の出力がコンピュータユニッ
ト２０にそれぞれ入力される。そしてこれら各センサ１
５〜１９が発するステアリングホイール操舵角θｈ、車
速Ｖ、及びヨーレイトγの各入力値に基づいて前輪５の
補償転舵量並びに後輪１２の最適転舵量をコンピュータ
ユニット２０が決定し、前輪転舵装置ＦＳの電動機８お
よび後輪転舵装置ＲＳの電動機１１を駆動して前輪５と
後輪１２とを転舵するようになっている。
【００１７】図２に上記構成の前後輪操舵装置の制御の
概略ブロック図を示す。先ず、補償前輪舵角制御につい
て説明する。ステアリングホイール操舵角θｈの入力に
対し、前輪転舵装置ＦＳのステアリングギヤボックス４
のギヤ比により、基準前輪舵角δｆ・ｃｏｎｖが決定す
る。一方、この時のステアリングホイール操舵角θｈに
対する目標ヨーレイト値γｒが、目標ヨーレイト演算部
２２で算出される。目標ヨーレイト演算部２２には、車
速Ｖも入力され、走行速度を加味した適正な目標ヨーレ
イト値γｒが算出される。なお、目標ヨーレイト演算部
２２に於ては、ステアリングホイール１を操舵してから
実際に車両２３にヨーレイトγが発生するまでの応答遅
れを補償するために、早めのヨーレイトを目標値として
発生するようになっている。
概略ブロック図を示す。先ず、補償前輪舵角制御につい
て説明する。ステアリングホイール操舵角θｈの入力に
対し、前輪転舵装置ＦＳのステアリングギヤボックス４
のギヤ比により、基準前輪舵角δｆ・ｃｏｎｖが決定す
る。一方、この時のステアリングホイール操舵角θｈに
対する目標ヨーレイト値γｒが、目標ヨーレイト演算部
２２で算出される。目標ヨーレイト演算部２２には、車
速Ｖも入力され、走行速度を加味した適正な目標ヨーレ
イト値γｒが算出される。なお、目標ヨーレイト演算部
２２に於ては、ステアリングホイール１を操舵してから
実際に車両２３にヨーレイトγが発生するまでの応答遅
れを補償するために、早めのヨーレイトを目標値として
発生するようになっている。
【００１８】この目標ヨーレイト値γｒと車両２３の実
ヨーレイト値γとを比較し、ヨーレイト偏差γｅを求め
る（γｅ＝γｒ−γ）。そしてこのヨーレイト偏差γｅ
をフィードバックコントローラ２４に入力し、ヨーレイ
ト偏差γｅを打ち消すための補償前輪舵角δｆ・ａｃｔ
を算出する。そしてこの補償前輪舵角δｆ・ａｃｔをス
テアリングホイール１の操舵による基準前輪舵角δｆ・
ｃｏｎｖに対して上乗せした形（δｆ＝δｆ・ｃｏｎｖ
＋δｆ・ａｃｔ）で前輪５が転舵される。なお、フィー
ドバックコントローラ２４には、車速Ｖも入力され、走
行速度を加味した適正なフィードバック制御がなされる
ようになっている。
ヨーレイト値γとを比較し、ヨーレイト偏差γｅを求め
る（γｅ＝γｒ−γ）。そしてこのヨーレイト偏差γｅ
をフィードバックコントローラ２４に入力し、ヨーレイ
ト偏差γｅを打ち消すための補償前輪舵角δｆ・ａｃｔ
を算出する。そしてこの補償前輪舵角δｆ・ａｃｔをス
テアリングホイール１の操舵による基準前輪舵角δｆ・
ｃｏｎｖに対して上乗せした形（δｆ＝δｆ・ｃｏｎｖ
＋δｆ・ａｃｔ）で前輪５が転舵される。なお、フィー
ドバックコントローラ２４には、車速Ｖも入力され、走
行速度を加味した適正なフィードバック制御がなされる
ようになっている。
【００１９】ところで、低速域に於ける車両挙動は把握
し難く、適正な制御パラメータを設定するのが困難であ
り、特にフィードバック制御系は挙動が不安定になるこ
ともある。また低速域では、車両挙動の過渡特性も弱
く、運転者に与える影響も小さいので、応答遅れを補償
する必要性は薄い。
し難く、適正な制御パラメータを設定するのが困難であ
り、特にフィードバック制御系は挙動が不安定になるこ
ともある。また低速域では、車両挙動の過渡特性も弱
く、運転者に与える影響も小さいので、応答遅れを補償
する必要性は薄い。
【００２０】そこで本発明に於ては、フィードバックコ
ントローラ２４のゲインを調整する係数を設定し、車速
Ｖに応じてこれを変化させることで低速域に於けるフィ
ードバック制御量を抑え、車両挙動が不安定になるのを
抑制するようにしている。具体的には、フィードバック
コントローラ２４の伝達関数Ｃｐ（ｓ）に、図３に示す
ようなゲイン調整係数Ｋｐを掛けるものである。この係
数Ｋｐは、車速Ｖの関数であり、低速域では０あるいは
極めて小さな値をとり、車速Ｖが高くなるに連れて値が
大きくなり、ある車速以上では１となるように設定され
ている。これにより、低速域に於けるフィードバック要
素が０或いは極めて小さくなり、車両挙動に悪影響が及
ぶことが防止される。そして車速Ｖの増大に応じてフィ
ードバック要素が大きくなり、応答性の向上、並びに外
乱抑制効果が重要となる高速域では、フィードバック要
素が十分に効くようになる。
ントローラ２４のゲインを調整する係数を設定し、車速
Ｖに応じてこれを変化させることで低速域に於けるフィ
ードバック制御量を抑え、車両挙動が不安定になるのを
抑制するようにしている。具体的には、フィードバック
コントローラ２４の伝達関数Ｃｐ（ｓ）に、図３に示す
ようなゲイン調整係数Ｋｐを掛けるものである。この係
数Ｋｐは、車速Ｖの関数であり、低速域では０あるいは
極めて小さな値をとり、車速Ｖが高くなるに連れて値が
大きくなり、ある車速以上では１となるように設定され
ている。これにより、低速域に於けるフィードバック要
素が０或いは極めて小さくなり、車両挙動に悪影響が及
ぶことが防止される。そして車速Ｖの増大に応じてフィ
ードバック要素が大きくなり、応答性の向上、並びに外
乱抑制効果が重要となる高速域では、フィードバック要
素が十分に効くようになる。
【００２１】一方、目標ヨーレイト値γｒは、ステアリ
ングホイール１の操舵角入力θｈに対して過渡的な要素
を含んで設定されている。これは一般に線形モデルで設
定されているので、ステアリングホイールの操舵角θｈ
に比例した値となり、操舵角θｈが大きくなると目標ヨ
ーレイト値γｒも大きくなる。ところが、車両の運動は
路面とタイヤとの間の摩擦力に依存するので、タイヤの
路面把握力の限界を超えた範囲での運動は実現できな
い。そのため、路面状況を無視して算出したヨーレイト
偏差γｅに基づいて舵角を制御すると、タイヤの路面把
握力を超えた旋回をさせようとする舵角制御が行われる
可能性があり、車両挙動の不安定化を招きかねない。
ングホイール１の操舵角入力θｈに対して過渡的な要素
を含んで設定されている。これは一般に線形モデルで設
定されているので、ステアリングホイールの操舵角θｈ
に比例した値となり、操舵角θｈが大きくなると目標ヨ
ーレイト値γｒも大きくなる。ところが、車両の運動は
路面とタイヤとの間の摩擦力に依存するので、タイヤの
路面把握力の限界を超えた範囲での運動は実現できな
い。そのため、路面状況を無視して算出したヨーレイト
偏差γｅに基づいて舵角を制御すると、タイヤの路面把
握力を超えた旋回をさせようとする舵角制御が行われる
可能性があり、車両挙動の不安定化を招きかねない。
【００２２】そこで上記の問題に対処するために、目標
ヨーレイト演算部２２に於てステアリングホイール操舵
角θｈに対して適度な伝達関数Ｇｍ（ｓ）をもって発生
するように設定されているリミッタをかける前の目標ヨ
ーレイト出力γｒｉと車速Ｖとから、これらに相当する
横加速度αｉを次式により算出し、 αｉ＝Ｖ・γｒｉ 路面とタイヤ間の摩擦力限界は摩擦係数μによって決ま
るので、算出横加速度αｉから摩擦係数μを超えないよ
うに設定されたテーブル上の制限横加速度αｏを求める
ようにしている。
ヨーレイト演算部２２に於てステアリングホイール操舵
角θｈに対して適度な伝達関数Ｇｍ（ｓ）をもって発生
するように設定されているリミッタをかける前の目標ヨ
ーレイト出力γｒｉと車速Ｖとから、これらに相当する
横加速度αｉを次式により算出し、 αｉ＝Ｖ・γｒｉ 路面とタイヤ間の摩擦力限界は摩擦係数μによって決ま
るので、算出横加速度αｉから摩擦係数μを超えないよ
うに設定されたテーブル上の制限横加速度αｏを求める
ようにしている。
【００２３】このリミッタテーブルにより変換された制
限横加速度αｏに相当するヨーレイトγｒｏは、次式で
与えられる。 γｒｏ＝αｏ／Ｖ この値γｒｏを、目標ヨーレイト演算部２２から出力す
る目標ヨーレイト値γｒとすることで、横加速度を実際
に計測することなく目標ヨーレイト値が過大になること
が防止される。
限横加速度αｏに相当するヨーレイトγｒｏは、次式で
与えられる。 γｒｏ＝αｏ／Ｖ この値γｒｏを、目標ヨーレイト演算部２２から出力す
る目標ヨーレイト値γｒとすることで、横加速度を実際
に計測することなく目標ヨーレイト値が過大になること
が防止される。
【００２４】リミッタテーブルの一例を図４に示す。こ
のリミッタテーブルの設定により、車両のステアリング
特性の調節も可能である。具体的には、例えば、図４に
点線で示したαｉ＝αｏのリミッタ特性に近づければ、
ニュートラルステア傾向になり、αｉ＝αｏから遠ざけ
れば、アンダーステア傾向となる。実走行に於ては、中
速走行時は、高めの横加速度領域までニュートラルステ
ア特性を保った方が屈曲路の走行容易性が高まるが、高
速走行時は、幾分アンダーステア傾向にした方が安定性
が高くなり、運転者に与える緊張感も緩和される。そこ
でリミッタテーブルの特性を車速Ｖに応じて変えること
により、低速走行域ではニュートラルステア特性にし、
高速走行域ではアンダーステア特性となるようにするこ
とができる。また、車速以外にも、積載状態や前後加速
度によって車両状態が変化するので、これらに対応し得
ることが望ましい。
のリミッタテーブルの設定により、車両のステアリング
特性の調節も可能である。具体的には、例えば、図４に
点線で示したαｉ＝αｏのリミッタ特性に近づければ、
ニュートラルステア傾向になり、αｉ＝αｏから遠ざけ
れば、アンダーステア傾向となる。実走行に於ては、中
速走行時は、高めの横加速度領域までニュートラルステ
ア特性を保った方が屈曲路の走行容易性が高まるが、高
速走行時は、幾分アンダーステア傾向にした方が安定性
が高くなり、運転者に与える緊張感も緩和される。そこ
でリミッタテーブルの特性を車速Ｖに応じて変えること
により、低速走行域ではニュートラルステア特性にし、
高速走行域ではアンダーステア特性となるようにするこ
とができる。また、車速以外にも、積載状態や前後加速
度によって車両状態が変化するので、これらに対応し得
ることが望ましい。
【００２５】ところで、路面の摩擦係数μは一定ではな
く、特に氷雪路面では著しく低下する。そのため、上記
したリミッタテーブルの設定の基準となる摩擦係数μが
固定値であると、基準摩擦係数を実際の路面が下回って
いる場合には過度な操舵が行われるため、車両挙動が不
安定になりかねない。その反対に、リミッタテーブルの
上限値よりも高い摩擦係数の路面の場合には、余裕があ
るにも関わらず旋回が抑制されるため、これも運転者の
意に添わない車両挙動をとることとなる。
く、特に氷雪路面では著しく低下する。そのため、上記
したリミッタテーブルの設定の基準となる摩擦係数μが
固定値であると、基準摩擦係数を実際の路面が下回って
いる場合には過度な操舵が行われるため、車両挙動が不
安定になりかねない。その反対に、リミッタテーブルの
上限値よりも高い摩擦係数の路面の場合には、余裕があ
るにも関わらず旋回が抑制されるため、これも運転者の
意に添わない車両挙動をとることとなる。
【００２６】そこで本発明に於ては、路面摩擦係数μを
実測し、これをリミッタテーブルの上限値としている。
具体的には、路面摩擦係数検出手段によって実路面摩擦
係数μを検出し、これを目標ヨーレイト演算部２２のリ
ミッタ回路へ入力し、リミッタテーブルの上限値を路面
状況に応じて変えるようにしている。これにより、乾燥
路に於ては、乾燥路の路面摩擦係数μｄに対応して図５
の実線のように高い上限値をとり、氷雪路などに於て
は、氷雪路の路面摩擦係数μｗに対応して図５の点線の
ように上限値を下げることにより、路面状況に応じた適
切な目標ヨーレイト値γｒを算出し得るようにしてい
る。
実測し、これをリミッタテーブルの上限値としている。
具体的には、路面摩擦係数検出手段によって実路面摩擦
係数μを検出し、これを目標ヨーレイト演算部２２のリ
ミッタ回路へ入力し、リミッタテーブルの上限値を路面
状況に応じて変えるようにしている。これにより、乾燥
路に於ては、乾燥路の路面摩擦係数μｄに対応して図５
の実線のように高い上限値をとり、氷雪路などに於て
は、氷雪路の路面摩擦係数μｗに対応して図５の点線の
ように上限値を下げることにより、路面状況に応じた適
切な目標ヨーレイト値γｒを算出し得るようにしてい
る。
【００２７】なお、路面摩擦係数μは、連続的に変化さ
せなくとも、路面の滑り易さを段階的に評価し、それに
応じてリミッタテーブルの上限値を段階的に変えるよう
にしても良い（図６参照）。
せなくとも、路面の滑り易さを段階的に評価し、それに
応じてリミッタテーブルの上限値を段階的に変えるよう
にしても良い（図６参照）。
【００２８】次に横滑り角制御について説明する。
【００２９】上記の目標ヨーレイト値γｒと実ヨーレイ
ト値γとの偏差γｅに基づく補償前輪舵角δｆ・ａｃｔ
の加算制御は、ヨーレイトの応答性の改善には効果があ
るが、旋回時の車両の向きの適正化には効果がない。そ
こで、前輪舵角δｆおよび車速Ｖを後輪舵角演算部２５
に入力し、適正な後輪舵角δｒの算出を行うようにして
いる。
ト値γとの偏差γｅに基づく補償前輪舵角δｆ・ａｃｔ
の加算制御は、ヨーレイトの応答性の改善には効果があ
るが、旋回時の車両の向きの適正化には効果がない。そ
こで、前輪舵角δｆおよび車速Ｖを後輪舵角演算部２５
に入力し、適正な後輪舵角δｒの算出を行うようにして
いる。
【００３０】前輪横滑り角の伝達関数をＨｆ（ｓ）と
し、後輪横滑り角の伝達関数をＨｒ（ｓ）とすると、前
輪舵角δｆおよび後輪舵角δｒと横滑り角βとの関係
は、図７に示すようになり、即ち次式で与えられる。 β＝δｆ・Ｈｆ（ｓ）＋δｒ・Ｈｒ（ｓ）
し、後輪横滑り角の伝達関数をＨｒ（ｓ）とすると、前
輪舵角δｆおよび後輪舵角δｒと横滑り角βとの関係
は、図７に示すようになり、即ち次式で与えられる。 β＝δｆ・Ｈｆ（ｓ）＋δｒ・Ｈｒ（ｓ）
【００３１】従って、横滑り角βを零とするには、次式
が成立し、 δｒ＝−｛Ｈｆ（ｓ）／Ｈｒ（ｓ）｝・δｆ これより、図８に示すような制御により実現可能である
ことが分かる。
が成立し、 δｒ＝−｛Ｈｆ（ｓ）／Ｈｒ（ｓ）｝・δｆ これより、図８に示すような制御により実現可能である
ことが分かる。
【００３２】後輪舵角演算部２５の伝達関数Ｃｑ（ｓ）
は、車両の運動を２輪モデルで表現すると、次のように
表される。
は、車両の運動を２輪モデルで表現すると、次のように
表される。
【００３３】
【数１】
【００３４】上式によると、過渡状態（速いステアリン
グホイール操作時など）で横滑り角βが発生することが
ある。これはタイヤの動特性が考慮されていないことが
一因である。そこで以下に示すようにして関数を定める
ものとする。
グホイール操作時など）で横滑り角βが発生することが
ある。これはタイヤの動特性が考慮されていないことが
一因である。そこで以下に示すようにして関数を定める
ものとする。
【００３５】
【数２】
【００３６】このようにして前輪舵角δｆに合わせて後
輪舵角δｒを制御することにより、横滑り角を抑制し、
操縦性を向上することができる。
輪舵角δｒを制御することにより、横滑り角を抑制し、
操縦性を向上することができる。
【００３７】ところで、後輪舵角演算部２５の伝達関数
Ｃｑ（ｓ）の定常ゲイン（定常状態時の前輪舵角δｆと
後輪舵角δｒとの比率）は、図９に示すように、低速域
での舵角比が大きくなるようにされている。しかしなが
ら実際の車両では、故障時の安全性の確保やホイールハ
ウス或いはサスペンションアーム等との干渉を避ける都
合から、後輪１２の最大舵角は制限されている。このた
め、制御信号として与えられた後輪舵角を実際には実現
できないことがある。
Ｃｑ（ｓ）の定常ゲイン（定常状態時の前輪舵角δｆと
後輪舵角δｒとの比率）は、図９に示すように、低速域
での舵角比が大きくなるようにされている。しかしなが
ら実際の車両では、故障時の安全性の確保やホイールハ
ウス或いはサスペンションアーム等との干渉を避ける都
合から、後輪１２の最大舵角は制限されている。このた
め、制御信号として与えられた後輪舵角を実際には実現
できないことがある。
【００３８】そこで後輪舵角演算部２５の定常ゲインを
調整する係数Ｋｑを設定し、車速Ｖに応じてこれを変化
させることにより、低速域で制限値を超えた後輪舵角指
令を発することを防止するようにしている。ここで後輪
舵角δｒのゲインを下げると、旋回中の横滑り角抑制効
果は失われるが、低速域に於ては横滑り角が運転者に与
える影響は小さく、殆ど問題になることはない。また小
回り性に於ても通常の車両に比して向上する。具体的に
は、後輪舵角演算部２５の伝達関数Ｃｑ（ｓ）に、図１
０に示すような係数Ｋｑを掛ける。この係数Ｋｑは、車
速Ｖの関数であり、低速域では１より小さい値をとり、
車速Ｖが高くなるに連れて値が大きくなり、ある車速以
上では１になるように設定されている。これにより、定
常ゲインは図１１に示す特性となり、低速域での舵角比
が後輪１２の最大舵角を超えない範囲に抑えられる。
調整する係数Ｋｑを設定し、車速Ｖに応じてこれを変化
させることにより、低速域で制限値を超えた後輪舵角指
令を発することを防止するようにしている。ここで後輪
舵角δｒのゲインを下げると、旋回中の横滑り角抑制効
果は失われるが、低速域に於ては横滑り角が運転者に与
える影響は小さく、殆ど問題になることはない。また小
回り性に於ても通常の車両に比して向上する。具体的に
は、後輪舵角演算部２５の伝達関数Ｃｑ（ｓ）に、図１
０に示すような係数Ｋｑを掛ける。この係数Ｋｑは、車
速Ｖの関数であり、低速域では１より小さい値をとり、
車速Ｖが高くなるに連れて値が大きくなり、ある車速以
上では１になるように設定されている。これにより、定
常ゲインは図１１に示す特性となり、低速域での舵角比
が後輪１２の最大舵角を超えない範囲に抑えられる。
【００３９】さて、上記した前輪のヨーレイトフィード
バック制御のみを実行した場合（Ａ）、横滑り角が零と
なるように後輪制御のみを実行した場合（Ｂ）、および
これら両者を複合して制御した場合（Ｃ）を、在来の前
輪のみを操舵する場合（２ＷＳ）と比較すると、その周
波数応答性に於けるヨーレイトの位相遅れは、表１に示
す結果となり、本発明の制御方式である複合制御（Ｃ）
が最も良い結果が得られた。
バック制御のみを実行した場合（Ａ）、横滑り角が零と
なるように後輪制御のみを実行した場合（Ｂ）、および
これら両者を複合して制御した場合（Ｃ）を、在来の前
輪のみを操舵する場合（２ＷＳ）と比較すると、その周
波数応答性に於けるヨーレイトの位相遅れは、表１に示
す結果となり、本発明の制御方式である複合制御（Ｃ）
が最も良い結果が得られた。
【００４０】
【表１】
【００４１】前輪のヨーレイトフィードバック制御のみ
（Ａ）と複合制御（Ｃ）との比較に於て、前輪の必要補
正操舵量は、複合制御（Ｃ）によると、前輪のヨーレイ
トフィードバック制御のみ（Ａ）の場合に比して概ね１
／２で済み、ステアリングギヤボックス４を車幅方向へ
移動させる機構を考えると、必要変位量の減縮による移
動機構の小型化、およびフェールセーフの容易化などの
利点が得られる。
（Ａ）と複合制御（Ｃ）との比較に於て、前輪の必要補
正操舵量は、複合制御（Ｃ）によると、前輪のヨーレイ
トフィードバック制御のみ（Ａ）の場合に比して概ね１
／２で済み、ステアリングギヤボックス４を車幅方向へ
移動させる機構を考えると、必要変位量の減縮による移
動機構の小型化、およびフェールセーフの容易化などの
利点が得られる。
【００４２】横滑り角零制御のみ（Ｂ）と複合制御
（Ｃ）との比較に於て、定常横滑り角が内向きとなるあ
る車速以上でヨーレイトの応答性を高めようとすると、
横滑り角零制御のみ（Ｂ）によると、ステップ入力で逆
相反転となるので車体後部を外側へ振り出すことになっ
て違和感を生じる上、車両の横方向移動も格別速くはな
らない。それが複合制御（Ｃ）の場合は、後輪操舵自体
については特別な違いはないが、ヨーレイトフィードバ
ックによって前輪舵角が切り増しされて車体前部が内側
に入り込むため、車体後部の流れ感がなくなるので、違
和感なく迅速な横方向移動が行われる。
（Ｃ）との比較に於て、定常横滑り角が内向きとなるあ
る車速以上でヨーレイトの応答性を高めようとすると、
横滑り角零制御のみ（Ｂ）によると、ステップ入力で逆
相反転となるので車体後部を外側へ振り出すことになっ
て違和感を生じる上、車両の横方向移動も格別速くはな
らない。それが複合制御（Ｃ）の場合は、後輪操舵自体
については特別な違いはないが、ヨーレイトフィードバ
ックによって前輪舵角が切り増しされて車体前部が内側
に入り込むため、車体後部の流れ感がなくなるので、違
和感なく迅速な横方向移動が行われる。
【００４３】
【発明の効果】このように本発明によれば、実ヨーレイ
トと目標ヨーレイトとの比較に基づいて前輪の切り増し
制御を行ってヨーレイトの応答遅れを補償するので、ド
ライバーの違和感は発生しない。従って、リヤの流れ感
が少なくなるために運転者に対して違和感を与えること
がなく、また横風に遭遇した際にも、風上側へ前輪を転
舵することによって風下側へ向けられた車両の向きを修
正するので、車体を風下側へ振り出すことなく効率良く
横風による挙動の乱れを抑制できる。更に、横滑り角が
零となるように後輪舵角が与えられるので、旋回円の軌
跡と車両の実際の向きとが一致し、操縦性が向上する。
トと目標ヨーレイトとの比較に基づいて前輪の切り増し
制御を行ってヨーレイトの応答遅れを補償するので、ド
ライバーの違和感は発生しない。従って、リヤの流れ感
が少なくなるために運転者に対して違和感を与えること
がなく、また横風に遭遇した際にも、風上側へ前輪を転
舵することによって風下側へ向けられた車両の向きを修
正するので、車体を風下側へ振り出すことなく効率良く
横風による挙動の乱れを抑制できる。更に、横滑り角が
零となるように後輪舵角が与えられるので、旋回円の軌
跡と車両の実際の向きとが一致し、操縦性が向上する。
【図１】本発明が適用された前後輪操舵装置付き車両の
全体構成図。
全体構成図。
【図２】本発明の制御則のブロック図。
【図３】車速に対するゲイン調整係数線図。
【図４】リミッタテーブルの一例を示す特性線図。
【図５】リミッタテーブルの別の一例を示す特性線図。
【図６】リミッタテーブルの更に別の一例を示す特性線
図。
図。
【図７】前輪舵角および後輪舵角と横滑り角との関係を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図８】横滑り角零制御のブロック図。
【図９】補正前の車速に対する定常舵角比線図。
【図１０】車速に対するゲイン調整係数線図。
【図１１】補正後の車速に対する定常舵角比線図。
１ ステアリングホイール ２ ステアリングシャフト ３・１０ 転舵ロッド ４ ステアリングギヤボックス ５ 前輪 ６・１３ ナックルアーム ７・１４ タイロッド ８・１１ 電動機 １２ 後輪 １５・１６・１７ 舵角センサ １８ 車速センサ １９ ヨーレイトセンサ ２０ コンピュータユニット ２２ 目標ヨーレイト演算部 ２３ 車両 ２４ フィードバックコントローラ ２５ 後輪舵角演算部
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 113:00 137:00
Claims (7)
- 【請求項１】 ステアリングホイールを操舵することに
よって前輪舵角を与えると共に、車両の走行状態に応じ
て後輪舵角を与えるようにしてなる前後輪操舵装置の制
御方法であって、 車速及び前記ステアリングホイールの操舵角に対応した
目標ヨーレイト値を設定し、該目標ヨーレイト値と車両
に作用する実ヨーレイト値との偏差に基づいて前記前輪
舵角をフィードバック制御すると共に、 横滑り角が零となるように後輪舵角をフィードフォワー
ド制御することを特徴とする前後輪操舵装置の制御方
法。 - 【請求項２】 前記後輪舵角のフィードフォワード制御
に用いられる伝達関数は、タイヤの横剛性を考慮して決
定されることを特徴とする請求項１に記載の前後輪操舵
装置の制御方法。 - 【請求項３】 前記後輪舵角のフィードフォワード制御
のゲインを調整するパラメータを設定し、該パラメータ
を車速に応じて変えることを特徴とする請求項１若しく
は２に記載の前後輪操舵装置の制御方法。 - 【請求項４】 前記目標ヨーレイト値を、予め設定され
たリミッタテーブルに基づいて制限することを特徴とす
る請求項１に記載の前後輪操舵装置の制御方法。 - 【請求項５】 前記リミッタテーブルが、車速及びリミ
ッタをかける以前のヨーレイト目標値に基づいて算出し
た横加速度値と予め制限された横加速度値との関係を設
定したテーブルからなることを特徴とする請求項４に記
載の前後輪操舵装置の制御方法。 - 【請求項６】 前記リミッタテーブルの特性を、路面の
摩擦係数の測定値に応じて変化させることを特徴とする
請求項４若しくは５に記載の前後輪操舵装置の制御方
法。 - 【請求項７】 前記リミッタテーブルの特性を、車速、
車重などの車両状態に応じて変化させることを特徴とす
る請求項４若しくは５に記載の前後輪操舵装置の制御方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33886093A JP3179271B2 (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 前後輪操舵装置の制御方法 |
| US08/328,844 US5615117A (en) | 1993-12-01 | 1994-10-25 | Method for controlling a front and rear wheel steering system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33886093A JP3179271B2 (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 前後輪操舵装置の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07156819A true JPH07156819A (ja) | 1995-06-20 |
| JP3179271B2 JP3179271B2 (ja) | 2001-06-25 |
Family
ID=18322084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33886093A Expired - Fee Related JP3179271B2 (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 前後輪操舵装置の制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5615117A (ja) |
| JP (1) | JP3179271B2 (ja) |
Cited By (2)
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| JP2013039846A (ja) * | 2011-08-11 | 2013-02-28 | Suzuki Motor Corp | 車両の運動制御装置 |
| US8554416B2 (en) | 2006-10-20 | 2013-10-08 | Honda Motor Co., Ltd. | Rear wheel steering angle controlling device for vehicles |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5615117A (en) | 1997-03-25 |
| JP3179271B2 (ja) | 2001-06-25 |
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