JPH092316A - 車両のヨーイング挙動制御装置 - Google Patents
車両のヨーイング挙動制御装置Info
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- JPH092316A JPH092316A JP7156022A JP15602295A JPH092316A JP H092316 A JPH092316 A JP H092316A JP 7156022 A JP7156022 A JP 7156022A JP 15602295 A JP15602295 A JP 15602295A JP H092316 A JPH092316 A JP H092316A
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- 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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Abstract
用いる挙動目標値を車体スリップ角に応じ修正し、横滑
り時の挙動制御が不安定側になるのを防ぐ。 【構成】 コントローラ3は、センサ6,8で検出した
車速Vおよび操舵角θから目標ヨーレートを求め、これ
を、センサ37で検出した車体スリップ角Sa が旋回外
向きで、設定スリップ角より大きい時、スリップ角偏差
に応じ旋回外向き方向に修正して修正目標ヨーレートを
求め、センサ12で検出した実ヨーレートがこの修正目
標ヨーレートに一致するようシリンダ22を介し後輪1
0RL,10RRを操舵する。よって、車両のヨーイン
グ挙動が不安定である場合に上記の後輪操舵がなされて
も、これがヨーイング挙動を益々不安定にするようなこ
とがなくなる。
Description
ヨーイング挙動を適切に制御するための装置に関するも
のである。
転中、主に車両の位置と、車両の向き、つまり車体スリ
ップ角(通常はヨー角と呼ばれる)とを感じながら、こ
れらが自己が狙ったものとなるよう運転操作を行う。
度良く検出する手段が現段階では未だ存在せず、車両の
ヨーイング挙動を制御するに当たっては従来、例えば特
開昭63−312271号公報や、特開平4−3346
60号公報に記載のごとく、今日既に高精度に検出が可
能なヨーレート(ヨー角速度)をモニタし、これが目標
ヨーレートとなるよう車両を、後輪補助操舵や、前輪舵
角制御や、左右輪制動力制御等により挙動制御する技術
が知られている。
ヨーイング挙動制御では、図11の姿勢で車両1が横滑
りしている状態、つまり前輪10F に舵角δF を与えら
れ、車速Vを発生しているも、車体スリップ角Sa のま
ま横滑りして、ヨーレート(d/dt)φが0の状態に
おいて、ヨーレート実際値(d/dt)φ=0に呼応
し、これをヨーレート目標値(d/dt)φ* に持ち来
すべく旋回内向きのヨーイング運動Mb を発生させるよ
うな挙動制御を行うこととなる。このヨーイング挙動制
御では、車両の挙動が益々不安定になり、車両の旋回安
定性を向上させることが目的の1つであるヨーイング挙
動制御の目的に反し、当該制御を行わない車両よりも旋
回安定性が悪化するという弊害がある。
フィードバックによる挙動制御に付加して、スリップ角
フィードバック制御による挙動制御をも、同時平行的に
行うことが考えられる。後者のスリップ角フィードバッ
ク制御は、車体スリップ角S a と設定スリップ角Sa *
との偏差に応じて、車体スリップ角Sa を設定スリップ
角Sa * に向かわせるような挙動制御で、前者のヨーレ
ートフィードバックによる挙動制御と、後者のスリップ
角フィードバック制御による挙動制御とを共に行う場合
のヨーイング運動制御量Mは、それぞれの制御定数をK
1 ,K2 とした場合、次式で表される。
φ* 〕+K2 (Sa −Sa * )
制御量K1 〔(d/dt)φ−(d/dt)φ* 〕を上
記したようにMb とし、スリップ角フィードバック制御
による制御量K2 (Sa −Sa * )をMa とすると、制
御量Mb が図11につき前述したように、旋回内向きの
ヨーイング運動を発生させるようなものであるのに対
し、制御量Ma は同図に示すように、旋回外向きのヨー
イング運動を発生させるようなものとなる。従って、制
御量Mb と制御量Ma とが逆向きとなり、それぞれの効
果を打ち消し合ってしまうという弊害を生ずるのに加
え、ヨーレートセンサや、操舵角センサや、車速センサ
等により目標値や、制御量を計算する際のフィルタや、
センサの位相特性差による応答性の違いにより、発振現
象のような干渉が発生する懸念を払拭しきれない。
リップ角フィードバック制御による制御を付加する対策
を止め、この代わりに車体スリップ角に応じヨーイング
運動目標値を修正することで、従来のヨーイング挙動制
御で生じていた車両挙動が益々不安定になるという前記
の問題を解消することを目的とする。
による車両のヨーイング挙動制御装置は、図1に概念を
示すように、車両の走行状態を表す物理量を検出する走
行状態物理量検出手段と、該手段で検出した走行状態物
理量から、車両の目標とすべきヨーイング運動目標値を
演算するヨーイング運動目標値演算手段と、車両の実際
のヨーイング運動を検出するヨーイング運動実際値検出
手段と、この手段で検出した実際のヨーイング運動が、
前記ヨーイング運動目標値に一致するよう車両挙動を制
御する車両挙動制御手段とを具えた装置において、前記
ヨーイング運動実際値検出手段は、車両の実際のヨーイ
ング運動として、少なくとも車両のヨーレートおよび車
体スリップ角を検出する構成とし、この検出された車体
スリップ角が旋回外向き方向のものであり、且つ設定ス
リップ角よりも大きい時、これら車体スリップ角および
設定スリップ角間の偏差に応じて該偏差が大きいほど、
前記演算されたヨーイング運動目標値を、旋回外向き方
向に修正するヨーイング運動目標値修正手段と、前記設
定スリップ角を、前記ヨーイング運動目標値の増大につ
れ大きくする設定スリップ角変更手段とを設けたことを
特徴とするものである。
動制御装置においては、上記設定スリップ角変更手段が
設定スリップ角Sa * を、
Cpr)V2 〕/V}×(d/dt)φ* 但し、Lr :後輪−重心間距離 Lf :前輪−重心間距離 L :ホイールベース(L=Lr +Lf ) m :車両の慣性質量 Cpr:後輪コーナリングパワー V :車速 (d/dt)φ* :ヨーイング運動目標値 により定めるよう構成したことを特徴とするものであ
る。
算手段が、走行状態物理量検出手段で検出した車両の走
行状態を表す物理量から、車両の目標とすべきヨーイン
グ運動目標値を演算する。
車両の実際のヨーイング運動として、少なくとも車両の
ヨーレートおよび車体スリップ角を検出し、ヨーイング
運動目標値修正手段は、この検出された車体スリップ角
が旋回外向き方向のものであり、且つ設定スリップ角よ
りも大きい時、これら車体スリップ角および設定スリッ
プ角間の偏差に応じて該偏差が大きいほど、上記演算さ
れたヨーイング運動目標値を旋回外向き方向に修正し、
車両挙動制御手段に供給する。この車両挙動制御手段
は、上記検出された実際のヨーレートが、当該修正され
たヨーイング運動目標値に一致するよう車両挙動を制御
する。
のものでない時とか、車体スリップ角が旋回外向き方向
のものであっても、設定スリップ角よりも大きくない時
のように、車両のヨーイング挙動が安定している場合
は、ヨーイング運動目標値の上記修正を行わないことと
なり、不要なヨーイング運動目標値の修正で、ヨーイン
グ挙動制御を行ったがために却って挙動不安定になると
いった事態を解消することができる。
のもので、且つ設定スリップ角よりも大きくなる時のよ
うに、車両のヨーイング挙動が不安定である場合は、こ
れら車体スリップ角および設定スリップ角間の偏差に応
じて該偏差が大きいほど、ヨーイング運動目標値を旋回
外向き方向に修正することから、横滑り状態となった場
合等においても、ヨーイング運動目標値が車両のヨーイ
ング挙動を不安定なままにすることがなくなり、当該不
安定な事態を回避することができる。
リップ角を、設定スリップ角変更手段により、前記ヨー
イング運動目標値の増大につれ大きくなるよう変更す
る。よって、ヨーイング運動目標値の上記修正が旋回運
動と直進走行等の横すべり走行状態が適当になるように
なり、上記の作用効果を向上することができる。
変更手段が設定スリップ角Sa * を次式により定め、こ
れにより設定スリップ角Sa * の上記修正を行う。
Cpr)V2 〕/V}×(d/dt)φ* 但し、Lr :後輪−重心間距離 Lf :前輪−重心間距離 L :ホイールベース(L=Lr +Lf ) m :車両の慣性質量 Cpr:後輪コーナリングパワー V :車速 (d/dt)φ* :ヨーイング運動目標値
実に操舵角および車速に応じた適切なものにすることが
でき、走行状態の如何にかかわらず第1発明の上記作用
効果を一層確実なものにすることができる。
説明する。
グ挙動制御装置を、後輪の操舵を可能とした四輪操舵車
両に展開した一実施例を示すものである。ここでは、四
輪操舵車両における基本的なステアリング特性の改善制
御内容は周知であるとして、車両ヨーイング運動に係る
コーナリング特性を改善するステアリング特性の制御に
ついてのみ詳述する。
を簡潔に示す。同図において、10FL,10FRは左
右の前輪であり、10RL,10RRは左右の後輪であ
る。各車輪10FL〜10RRは少なくとも車両に対し
て水平面内で転舵可能に支持されたハブキャリアに回転
自在に支持されている。このうち、前輪10FL,10
FRに係わる両ハブキャリア間を、タイロッド13を介
して既知のラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装
置14のラック軸により連結している。このラック軸に
はステアリングシャフト16に連結された図示されない
ピニオンが噛合しており、ステアリングホイール15を
回転させることにより前輪を機械式に主操舵できるよう
に構成されている。
動制御手段としての後輪操舵装置を示す。この後輪操舵
装置2では、後輪10RL,10RRに係わる両ハブキ
ャリア間を、夫々タイロッド18を介して後輪操舵用の
操舵軸20により連結している。そして、操舵軸20は
後輪操舵用両ロッド形複動シリンダ22のピストンロッ
ドとして機能しており、当該後輪操舵用シリンダ22内
は操舵軸20と一体のピストン24によって左右のシリ
ンダ室26L,26Rに分割され、これらシリンダ室2
6L,26Rに供給される油量に応じて操舵軸20がス
トロークされる。なお、各シリンダ室26L,26R内
には同等の弾性係数並びに自由長を有するスプリング2
8が内装されており、各シリンダ室26L,26Rへの
油圧が解除されるとピストン24がシリンダ22の中央
部に移動されてセンタリングされ、後輪10RL,10
RRが中立位置に復帰されるものとする。
リンダ室26L,26Rには、リザーバ34から吸引し
た油圧ポンプ30からの所定圧の作動油が制御弁32及
びカットオフ弁36を介して供給される。具体的に、油
圧ポンプ30は制御弁32のポンプポートPに接続さ
れ、当該制御弁32のリターンポートRがリザーバ34
に接続され、一方、カットオフ弁36の一方の出力ポー
トS1 がシリンダ22の一方のシリンダ室26Lに接続
され、当該カットオフ弁36の他方の出力ポートS2 が
シリンダ22の他方のシリンダ室26Rに接続されて、
更に制御弁32の二つの出力ポートA,Bが夫々、カッ
トオフ弁36の二つの入力ポートN1 ,N 2 に個別に接
続されている。また油圧ポンプ30は、例えば車両に搭
載されたエンジンによって回転駆動され、リザーバ34
内の作動油を吐出し、これを制御弁32に供給する。な
お、このうち油圧ポンプ32やリザーバ34は前記ラッ
クアンドピニオン式ステアリングギヤ装置に並置された
図示されないパワーステアリング機構のものと兼用して
もよい。
ーフ弁としての機能を有する4ポート2位置電磁方向切
換弁で構成されている。そして、図2では、このカット
オフ弁36の右方にはリターンスプリング62が配設さ
れ、同じく右方には配設された電磁ソレノイド63は後
述するコントローラからの駆動信号CFで励磁されるよ
うにしてある。従って、この電磁ソレノイド63が励磁
されていないノーマル状態において図2の右切り換え位
置となり、この状態で当該カットオフ弁36の両入力ポ
ートN1 ,N2 、即ち前記制御弁32の両出力ポート
A,Bが連通状態となって当該制御弁32の出力油圧は
そのままリターンされると共に、カットオフ弁36の両
出力ポートS1 ,S2 、即ち前記シリンダ22の両シリ
ンダ室26L,26Rが連通状態となる。この連通状態
でシリンダ22は、両シリンダ室26L,26R内のス
プリング28によってこれらシリンダ室26L,26R
内の油圧を均衡され、操舵軸20がセンタリングされ
る。よって後輪10RL,10RRは直進状態、即ち非
操舵状態となり、従って制御信号CFの出力されていな
い状態でフェイルセーフ(失陥補償)が行われる。な
お、前記シリンダ22に内装されたスプリング28は、
通常旋回で車輪に生じるコーナリングフォースによって
変形することのない弾性係数を有するものである。
イド63がコントローラからの駆動信号CFによって励
磁されると、前記リターンスプリング62の弾性力に抗
して当該カットオフ弁36は図2の左切り換え位置に切
り換えられる。この状態で、このカットオフ弁36の一
方の入力ポートN1 は前記一方の出力ポートS1 と連通
され、他方の入力ポートN2 は他方の出力ポートS2 と
連通されるから、前記制御弁32の一方の出力ポートA
がシリンダ22の左シリンダ室26Lと連通され、同時
に制御弁32の他方の出力ポートBがシリンダ22の右
シリンダ室26Rと連通される。
できるように各二つずつの入出力ポートを有する4ポー
ト3位置・スプリングセンタ形の電磁方向切換弁で構成
されており、図2の左方の電磁ソレノイド60aは後述
するコントローラからの駆動信号CS1 で励磁され、右
方の電磁ソレノイド60bはコントローラからの駆動信
号CS2 で励磁される。ここで、当該制御弁32の両電
磁ソレノイド60a,60bが励磁されていない状態で
は、図2の両側のリターンスプリング61a,61bの
弾性力が均衡して制御弁32は中央切り換え位置とな
り、この状態で当該制御弁32のポンプポートPとリタ
ーンポートRとが連通状態となり、各出力ポートA,B
は夫々遮断状態となる。従って、この状態では油圧ポン
プ30の吐出油圧はそのままリザーバ34に帰還される
と共に、前記カットオフ弁36が作動状態である場合に
シリンダ22の左右のシリンダ室26L,26Rは夫々
内部の油圧が封じ込められて保持モードとなる。
号CS1 により図2の左方の電磁ソレノイド60aが励
磁されると、図の左方のリターンスプリング61aの弾
性力に抗して制御弁32は同図の右切り換え位置とな
り、この状態で当該制御弁32のポンプポートPと他方
の出力ポートBとが連通状態となり、リターンポートR
と一方の出力ポートAとが連通状態となる。従って、こ
の状態で前記カットオフ弁36が作動状態である場合に
油圧ポンプ30からの吐出圧が、作動油をシリンダ22
の右シリンダ室26Rに供給して操舵軸20のピストン
24が図2の左方に移動され、結果的に左シリンダ室2
6R内の作動油はリザーバ34に帰還されるから、後輪
10RL,10RRは右切りモードとなる。
により図2の右方の電磁ソレノイド60bが励磁される
と、図の右方のリターンスプリング61bの弾性力に抗
して制御弁32は同図の左切り換え位置となり、この状
態で当該制御弁32のポンプポートPと前記一方の出力
ポートAとが連通状態となり、リターンポートRと他方
の出力ポートBとが連通状態となる。従って、この状態
で前記カットオフ弁36が作動状態である場合に油圧ポ
ンプ30からの吐出圧が、作動油をシリンダ22の左シ
リンダ室26Lに供給して操舵軸20のピストン24が
図2の右方に移動され、結果的に右シリンダ室26R内
の作動油はリザーバ34に帰還されるから、後輪10R
L,10RRは左切りモードとなる。
るとして、車両のステアリングシャフト16には、ステ
アリングホイール15の操舵角θを検出する操舵角セン
サ8(走行状態物理量検出手段)が設けられており、こ
の操舵角センサ8からは操舵角の大きさに応じ、且つ例
えばステアリングホイール15を右切りしたときに正、
左切りしたときに負になる電圧信号が操舵角θの検出値
としてコントローラ3に向けて出力される。
速)Vを検出する車速センサ6(走行状態物理量検出手
段)が設けられており、このセンサ6からは車速に応
じ、且つ例えば車両の前進時に正、後退時に負となる電
圧信号が車速Vの検出値としてコントローラ3に向けて
出力される。
0の近傍には、当該操舵軸20の位置から後輪10R
L,10RRの実後輪操舵角δR を検出する後輪操舵角
センサ9が設けられている。この後輪操舵角センサ9は
左右後輪10RL,10RRの中立位置からの実後輪操
舵角の大きさに応じ、且つ両後輪10RL,10RRが
右切りされているときに正、左切りされているときに負
となる電圧信号として、実後輪操舵角δR の検出値δRR
をコントローラ3に向け出力する。
遠心加速度(横加速度)Yg を検出する横加速度センサ
11(横加速度検出手段)が設けられており、このセン
サ11は横加速度の大きさに応じ、且つ右旋回で正、左
旋回で負となる電圧信号として横加速度Yg の検出値を
コントローラ3に向け出力する。
レ−ト(以下実ヨーレ−トと記す)(d/dt)φを検
出する揺動ジャイロ等のヨーレ−トセンサ12(ヨーイ
ング運動実際値検出手段)が設けられており、このセン
サ12にはヨーレ−トの大きさに応じ、且つ右旋回で
正、左旋回で負となる電圧信号として実ヨーレ−ト(d
/dt)φの検出値をコントローラ3に出力する。
する車体スリップ角センサ(車体スリップ角検出手段)
37、および前記後輪操舵装置2の各所の異常を検出す
る異常検出センサ44を設ける。センサ37は、車体ス
リップ角Sa の大きさに応じ、且つ車体右向き方向のス
リップ角の時は正、逆向きの時は負の電圧信号をコント
ローラ3に出力する。またセンサ44は、後輪操舵装置
2のセンサや後述するコントローラ、或いは各アクチュ
エータの異常が検出された場合に異常検出信号FSをコ
ントローラ3に向けて出力する。
少なくともA/D変換機能を有する入力インタフェース
回路40a、中央演算装置(CPU)40b、記憶装置
(ROM,RAM)40c、D/A変換機能を有する出
力インタフェース回路40d等を有するマイクロコンピ
ュータ40と、前記圧力制御弁32への駆動信号CS 1
を供給する駆動回路41と、当該圧力制御弁32への駆
動信号CS2 を供給する駆動回路42と、前記カットオ
フ弁36への駆動信号CFを供給する駆動回路43とを
備えてなる。
ング時のステアリング特性を改善する四輪操舵制御の詳
細な内容についてはここでは詳述しないが、前記車速セ
ンサ6からの車速検出値や操舵角センサ8から得られる
操舵角検出値、操舵角速度検出値、操舵角加速度検出値
等に応じて、ステアリングホイール15による前輪の操
舵と同相の後輪操舵を行うことにより、車速低速域では
ステアリング特性を弱アンダステア方向に変更制御して
旋回性能を向上し、中高速域ではステアリング特性をア
ンダステア方向に強めるように変更制御して旋回時、レ
ーンチェンジ時等の車両の安定性を向上させると共にコ
ーナリングの収束性を向上する。更に、主に低速域で速
い操舵入力が与えられた場合には操舵開始直後に瞬間的
に後輪を逆相操舵することにより、旋回に必要なヨーレ
−トの立ち上がりを向上して操舵に対する応答性、即ち
回頭性を向上し、然る後、前記後輪の同相操舵を行うこ
とによって、コーナリング中の走行安定性を向上するこ
とも可能としている。この通常の後輪操舵制御における
操舵角変更量の演算は、このコントローラ3内の前記マ
イクロコンピュータ40で行われる、図示されない個別
の演算処理に則って行われており、その後輪操舵制御分
δROを前記マイクロコンピュータ40の記憶装置40c
に更新記憶している。
クロコンピュータ40では、後段に詳述する図4の演算
処理に従って、前記操舵角検出値θ及び車速検出値Vに
基づいて基準ヨーレ−ト(d/dt)φ* 0 を算出設定
し、前記横加速度検出値Ygに基づいて最大ヨーレ−ト
(d/dt)φ* max を算出設定し、この最大ヨーレ−
トd/dt)φ* max と前記基準ヨーレ−ト(d/d
t)φ* 0 とを比較して何れか小さい値の方を目標ヨー
レ−ト(d/dt)φ* 1 として設定する。そして、こ
の目標ヨーレ−ト(d/dt)φ* 1 を車体スリップ角
Sa に応じて修正し、この修正した目標ヨーレ−ト(d
/dt)φ* と前記実ヨーレ−ト検出値(d/dt)φ
とのヨーレ−ト偏差εに応じたヨーレ−ト対応後輪操舵
角δR * を算出設定する。次いでこのヨーレ−ト対応後
輪操舵角δR * に、前記通常のステアリング特性の改善
に係る後輪操舵制御分δR0を加算して後輪操舵角δR を
算出し、この後輪操舵角δR と前記実後輪操舵角検出値
δRRとの偏差γを算出し、この後輪操舵角偏差γが正で
ある場合には、後輪10RL,10RRを右切りする必
要があると判断して制御信号SCS1 を前記駆動回路41
に向けて出力し、当該後輪操舵角偏差γが負である場合
には、後輪10RL,10RRを左切りする必要がある
と判断して制御信号SCS2 を前記駆動回路42に向けて
出力し、当該後輪操舵角偏差γが零である場合には、後
輪10RL,10RRを切り増しする必要がないと判断
して前記制御信号SCS1 又は制御信号SCS2 の出力を停
止する。
ロコンピュータ40では、図示されない演算処理に従っ
て、前記異常検出センサ44からの異常検出信号FSに
基づいて、前記駆動回路43に向けて制御信号SCFを出
力する。
コンピュータ40から出力される制御信号SCS1 ,S
CS2 を前記圧力制御弁32の比例ソレノイド60a,6
0bへの駆動信号CS1 ,CS2 に変換して出力するた
めのものである。また、前記駆動回路43は、前記マイ
クロコンピュータ40から出力される制御信号SCFを前
記カットオフ弁36への駆動信号CFに変換して出力す
るためのものである。
る演算処理の基本原理について説明する。まず、車両に
作用する入力又は車両に発生する物理量から得られる目
標ヨーイング運動量に、車両に実際に発生している実ヨ
ーイング運動量を追従すべくフィードバック制御を行う
原理について説明する。まず、目標ヨーイング運動量と
して設定される目標ヨーレ−ト(d/dt)φ * 及び目
標ヨー角加速度(d2 /dt2 )φ* の前に、その基準
となる基準ヨーイング運動量としての基準ヨーレ−ト
(d/dt)φ* 0 の二つの算出方法について説明す
る。
* 0 は前述したように、既知の車両運動方程式に従って
車速V、操舵角θを変数とし、車両諸元を係数として下
記(1)式で与えられる。
現れる車両挙動の安定性を示す係数であって、一般にス
タビリティファクタKS が大きくなるほどステアリング
特性はアンダステア傾向であるとされる。
* 0 は定常ヨーレ−トH0 を用いても算出することがで
きる。一般に、この定常ヨーレ−トH0 は車速V、操舵
角θを変数とし、且つ前記スタビリティファクタKS 、
ステアリングギヤ比N及びホイルベースLを係数として
用い、下記(2)式で与えられる。
0 はこの定常ヨーレ−トH0 に対し、一次遅れ時定数τ
を用いた一次遅れ系演算を、下記(3)式に従って行う
ことで得られることも既知である。
(3)式に従って基準ヨーレ−ト(d/dt)φ* 0 を
算出することは勿論可能なのであるが、演算に係る負荷
は相当なものになることは回避し難い。そこで、本実施
例では、これらの算出式に従った操舵入力である操舵角
検出値θと基準ヨーレ−ト(d/dt)φ* 0 との相関
を、車速検出値V=V1 〜V5 をパラメータとする図6
の制御マップに示し、当該読み込まれた車速検出値Vに
応じてこの制御マップを線形補間して基準ヨーレ−ト
(d/dt)φ* 0 を算出設定することとした。これに
よれば、少なくとも各算出式の複雑な演算に係る演算負
荷を軽減して、その処理時間を短縮することが可能とな
る。なお、この制御マップでは前記(1)式又は(2)
式及び(3)式において操舵角検出値θが右切りで正、
左切りで負となることを考慮して、夫々の符号に応じた
右旋回時で正、左旋回時で負となる基準ヨーレ−ト(d
/dt)φ* 0 が設定されるようにしてある。
φ* 0 をそのまま、又はほぼそのまま目標ヨーレ−ト、
即ちヨーイング運動目標値として採用したのでは、路面
摩擦係数に係るコーナリングパワーやコーナリングフォ
ースの最大値の変化を考慮していないことから実情にマ
ッチしない。つまり、既知のように一般の空気ゴムタイ
ヤ付き車輪のタイヤ特性では、通常、横すべり角の増大
に伴ってコーナリングフォースは一旦、ほぼリニアに増
加するものの、やがてその増加率が小さくなり、或る値
から輪荷重によって減少する傾向がある。ところが、同
じタイヤであっても走行中の路面の摩擦係数状態が変化
すると、前記コーナリングフォースに係るタイヤ特性も
変化する。具体的には、例えば氷雪路面や濡れたタイル
路面等ではタイヤと路面との間の摩擦係数は極めて小さ
く、従って車輪の横すべり角が増大するとタイヤは速や
かにグリップ力を失うために、前記横すべり角−コーナ
リングフォース相関におけるコーナリングフォースの最
大値も小さいものとなり、その傾き、即ち単位横すべり
角当たりのコーナリングフォース、コーナリングパワー
も小さいものとなる。これに対して、コンクリート路面
や乾いたアスファルト路面等ではタイヤと路面との間の
摩擦係数は比較的大きく、従って車輪の横すべり角が増
大してもタイヤはグリップ力を保つために、横すべり角
−コーナリングフォース相関におけるコーナリングフォ
ースの最大値も比較的大きなものとなり、その傾き、コ
ーナリングパワーも大きなものとなる。
ヨーイング運動量であるヨーレ−ト(d/dt)φ* と
の関係は、両者が定常的に釣り合って走行していると
き、
は、運転者のステアリングホイール操舵による操舵入力
により、前輪コーナリングフォースが発生し、これによ
りヨーイング運動が起き、そして車体に横すべり角がつ
き、後輪のコーナリングフォースが発生し、その結果、
横加速度が生じる。従って、前記路面摩擦係数状態の変
化に伴ってコーナリングフォースが変化すれば、この横
加速度にも何らかの変化が生じる。具体的には、路面摩
擦係数状態が小さいためにコーナリングパワーが小さい
場合には操舵入力に対してコーナリングフォースの立ち
上がりが小さいから、車両に発生する横加速度も小さく
なり、またコーナリングフォースの最大値が小さいため
に車両に発生する最大横加速度が小さくなる。これに対
して、路面摩擦係数状態が大きいためにコーナリングパ
ワーが大きい場合には操舵入力に対してコーナリングフ
ォースの立ち上がりが大きいから、車両に発生する横加
速度も相対的に大きくなり、またコーナリングフォース
の最大値が大きいために、深い旋回においてもタイヤは
グリップ力を保持して車両に発生する最大横加速度が相
対的に大きくなる。
で達成可能なヨーレ−トの最大値、最大ヨーレ−ト(d
/dt)φ* max を、前記横加速度センサ11からの横
加速度検出値Yg 及び車速センサ6からの車速検出値V
を用い、下記(4)式に基づいて算出する。
数kについて考察すると、前述のようなヨーイング運動
量であるヨーレ−トと横加速度との時間関係から、横加
速度はヨーイング運動量に対して常に時間遅れを持つこ
とが分かる。そのため、前記(4)式で横加速度から算
出される最大ヨーイング運動量である最大ヨーレ−ト
(d/dt)φ* max は、所定の単位換算係数の他に、
“1”より大きい比例定数を乗じて、前記時間遅れを補
正する必要がある。従って、当該比例係数kは、これら
の要件を満足する値に設定してある。なお、この比例係
数kは、高μ良路で想定される通常のタイヤ特性として
十分なグリップ力が確保されている状態で、前記基準ヨ
ーレ−トの絶対値|(d/dt)φ* 0 |が最大ヨーレ
−トの絶対値|(d/dt)φ* max |を越えない値に
設定してある。
dt)φ* 0 が前記最大ヨーレ−ト(d/dt)φ*
max を越える場合に、当該基準ヨーレ−ト(d/dt)
φ* 0を車両で達成すべき目標ヨーレ−ト(d/dt)
φ* に設定しても、それは無意味な目標値であり、これ
に伴って制御のハンチングが発生する。そこで、基準ヨ
ーレ−トの絶対値|(d/dt)φ* 0 |が前記最大ヨ
ーレ−トの絶対値|(d/dt)φ* max |を越える場
合には、この最大ヨーレ−ト(d/dt)φ* ma x を車
両で達成すべき目標ヨーイング運動量としての目標ヨー
レ−ト(d/dt)φ* 1 に設定することで、前記不具
合を回避する。具体的には、前述のような定常状態或い
は準定常状態以外の状況、例えば車両が極端なオーバス
テア状態に移行した場合のような異常状況では、ヨーイ
ング運動量であるヨーレ−トと横加速度とが一致せず、
横加速度検出値Yg は当該路面における最大の状態で一
定のまま、ヨーイング運動量である実ヨーレ−ト検出値
(d/dt)φのみが増加してしまう虞れがあるが、こ
のような場合でも前記ヨーイング運動量の最大値である
最大ヨーレ−ト(d/dt)φ* max は路面摩擦係数或
いはその関数である横加速度によって規制されるため、
前記実ヨーレ−ト検出値(d/dt)φより小さくなっ
て、前記車両の異常動作を抑制する方向に作用すること
がわかる。
目標ヨーレート(d/dt)φ* 1に実ヨーレート検出
値(d/dt)φが追従するよう後輪を補助操舵する構
成の場合、車両が旋回中に横滑りを生じた状態のもとで
は実ヨーレート検出値(d/dt)φが0になることか
ら、上記の補助操舵が車両のヨーイング挙動を益々悪化
させるような挙動制御を生起させることとなる。
検出し、この検出された車体スリップ角が旋回外向き方
向のものであり、且つ設定スリップ角よりも大きい時
は、車両のヨーイング挙動が不安定になると判定して、
この挙動不安定が解消されるよう目標ヨーレート(d/
dt)φ* 1 を後述のごとく旋回外向き方向に修正し、
修正目標ヨーレート(d/dt)φ* を求める。勿論、
この修正に当たって修正量は、車体スリップ角および設
定スリップ角間の偏差に応じて、該偏差が大きいほど大
きな修正量にする。
標ヨーレ−ト(d/dt)φ* と、車両で発生している
実ヨーイング運動量としての実ヨーレ−ト検出値(d/
dt)φとの偏差が零となるようにフィードバック制御
を行うために、当該ヨーレ−ト偏差εを下記(5)式に
よって算出する。
εを零となすためのヨーレ−ト対応後輪操舵角δ
R * は、車両諸元を考慮した演算式から当該ヨーレ−ト
偏差εに対して一意に算出可能であるが、ここでは図7
に示す制御マップから前記ヨーレ−ト対応後輪操舵角δ
R * を算出設定する。この制御マップにおける右上がり
の一次増加曲線が、前記車両諸元を考慮した演算式によ
るヨーレ−ト偏差εと、ヨーレ−ト対応後輪操舵角δR
* との相関であり、ヨーレ−ト対応後輪操舵角δR *が
正の領域では後輪10RL,10RRを右切りし、ヨー
レ−ト対応後輪操舵角δR * が負の領域では後輪10R
L,10RRを左切りする。
ε1 以上の場合にはヨーレ−ト対応後輪操舵角δR * を
正の所定値+δR * 1 に保持し、ヨーレ−ト偏差εが負
の所定値−ε1 以下の場合にはヨーレ−ト対応後輪操舵
角δR * を負の所定値−δR * 1 に保持する。これらヨ
ーレ−ト対応後輪操舵角δR * における所定値+δR *
1 ,−δR * 1 は、言わばヨーレ−ト対応後輪操舵角δ
R * の上下限値である。ここで、前記一次増加曲線に従
い、ヨーレ−ト偏差の絶対値|ε|の増加に伴ってヨー
レ−ト対応後輪操舵角の絶対値|δR * |を不用意に増
加してしまうと、車両に発生するヨーモーメントは極端
に抑制されたり極端に助長されたりして、結果的に車両
挙動が不安定になる虞れがある。そこで、本実施例では
乗員が車両挙動の不安定を感じない程度にヨーモーメン
トの変化を規制するために、前記ヨーレート対応後輪操
舵角δR * の上下限値として所定値+δR * 1,−δR *
1を設定した。
前記後輪操舵制御分δR0とを加算して、下記(6)式に
より後輪操舵角δR を算出する。
RRとの偏差、つまり後輪操舵角偏差γを下記(7)式に
従って算出する。
ヨーイング運動量を制御するためのシリンダ22におけ
るピストン24の移動量並びにその制御信号を算出出力
するために、前記コントローラ3のマイクロコンピュー
タ40で行われる演算処理を図4および図5のフローチ
ャートに従って説明する。この演算処理は、所定周期Δ
T(例えば20msec) 毎のタイマ割込処理として実行さ
れ、まず、ステップS1で、操舵角センサ8からの操舵
角検出値θ及び車速センサ6からの車速検出値Vを読込
む。
ンサ11からの横加速度検出値Ygを読込む。次にステ
ップS3に移行して、ヨーレートセンサ12からの実ヨ
ーレート検出値(d/dt)φを読込む。次のステップ
S3−1で、車体スリップ角センサ37からの車体スリ
ップ角検出値Sa を読込む。なおこの車体スリップ角S
a は、本願出願人の先願に係る特願平7−90950号
により提案済みの方法で推定してもよい。次にステップ
S4に移行して、後輪操舵角センサ9からの実後輪操舵
角検出値δRRを読込む。
演算処理によって算出され且つ記憶装置40cに記憶さ
れている最新の後輪操舵制御分δR0を読込む。次にステ
ップS6に移行して、前記ステップS1で読込まれた車
速検出値V並びに操舵角検出値θを用いて、前記図6の
制御マップから適宜線形補間により基準ヨーレート(d
/dt)φ* 0 を算出設定する。
プS2で読込まれた横加速度検出値Yg 及びステップS
1で読み込まれた車速検出値Vを用いて、前記(4) 式に
従って最大ヨーレート(d/dt)φ* max を算出す
る。次にステップS8に移行して、前記ステップS6で
算出設定された基準ヨーレートの絶対値|(d/dt)
φ* 0 |が、前記ステップS7で算出された最大ヨーレ
ートの絶対値|(d/dt)φ* max |以下であるか否
かを判定し、基準ヨーレートの絶対値|(d/dt)φ
* 0 |が最大ヨーレートの絶対値|(d/dt)φ*
max |以下である場合にはステップS9に移行し、そう
でない場合にはステップS10に移行する。
で算出設定された基準ヨーレートの絶対値|(d/d
t)φ* 0 |が、前記ステップS7で算出された最大ヨ
ーレートの絶対値|(d/dt)φ* max |を越えてい
ないと判断して、当該基準ヨーレート(d/dt)φ*
0 を目標ヨーレート(d/dt)φ* 1 に設定して、ス
テップS10−1に移行する。一方、前記ステップS1
0では、前記ステップS6で算出設定された基準ヨーレ
ートの絶対値|(d/dt)φ* 0 |が、前記ステップ
S7で算出された最大ヨーレートの絶対値|(d/d
t)φ* max |を越えていると判断して、当該最大ヨー
レート(d/dt)φ* max を目標ヨーレート(d/d
t)φ* 1 に設定して、ステップS10−1に移行す
る。上記ステップS5〜S10は、本発明におけるヨー
イング運動目標値演算手段に相当する。
ーイング運動目標値修正手段に相当し、ステップS3−
1で読み込まれた車体スリップ角検出値Sa に基づき、
上記の目標ヨーレート(d/dt)φ* 1 を以下のごと
くに修正して、修正目標ヨーレート(d/dt)φ* を
求める。
図5に示すごときものとする。先ずステップS21にお
いて、ステップS2で読み込んだ横加速度検出値Yg の
正負を基に、左旋回か、右旋回かを判定する。横加速度
検出値Yg が正の左旋回時は、ステップS22におい
て、ステップS3−1で読み込まれた車体スリップ角検
出値Sa が、その正負から右向き(旋回外向き方向)で
あるか、左向き(旋回内向き方向)であるかを判定す
る。ステップS21で横加速度検出値Yg が負の右旋回
時は、ステップS23において、ステップS3−1で読
み込まれた車体スリップ角検出値Sa が、その正負から
左向き(旋回外向き方向)であるか、右向き(旋回内向
き方向)であるかを判定する。
旋回内向き方向であると判別した場合、上記の目標ヨー
レート(d/dt)φ* 1 のままでも、車両のヨーイン
グ挙動制御が挙動不安定を伴うようなものにならないこ
とから、ステップ24で、目標ヨーレート(d/dt)
φ* 1 を修正せずにそのまま修正目標ヨーレート(d/
dt)φ* にセットする。
ると判別した場合は、ステップS25で、車体スリップ
角Sa の絶対値が設定スリップ角Sa * より大きいか否
かを判定する。ここで設定スリップ角Sa * は、上記の
目標ヨーレート(d/dt)φ* 1 のままでも、車両の
ヨーイング挙動制御が挙動不安定を伴うようなものにな
らない車体スリップ角の上限値とする。従って、ステッ
プS25で車体スリップ角Sa の絶対値が設定スリップ
角Sa * より大きいと判別しない限り、車体スリップ角
Sa が旋回外向き方向であっても目標ヨーレート(d/
dt)φ* 1 を修正する必要がないことから、制御を前
記のステップS24に進める。
スリップ角Sa の絶対値が設定スリップ角Sa * より大
きいと判別する場合、車体スリップ角Sa が旋回外向き
方向であることから、上記の目標ヨーレート(d/d
t)φ* 1 のままでは前記したように、車両のヨーイン
グ挙動制御が挙動不安定を伴うようなものになる事実に
鑑み、制御をステップS26に進め、ここで次式によ
り、修正目標ヨーレート(d/dt)φ* を求める。
t)φ* を設定した後は、制御を図4のステップS11
に戻す。
10−1で設定された修正目標ヨーレート(d/dt)
φ* と、ステップS3で読込まれた実ヨーレート検出値
(d/dt)φとのヨーレート偏差εを、前記(5)式
に従って算出する。次にステップS12に移行して、前
記ステップS11で算出されたヨーレート偏差εを用
い、図7に示す制御マップに従ってヨーレート対応後輪
操舵角δR *を算出設定する。
ップS12で算出設定されたヨーレート対応後輪操舵角
δR * と、前記ステップS5で読み込まれた後輪操舵制
御分δR0とから前記(6)式に従って目標とすべき後輪
操舵角δR を算出する。次にステップS14に移行し
て、前記ステップS13で算出された後輪操舵角δ
R と、前記ステップS4で読込まれた実後輪操舵角検出
値δRRとから前記(7)式に従って後輪操舵角偏差γを
算出する。
ップS14で算出された後輪操舵角偏差γの値を判定
し、当該後輪操舵角偏差γが正の値である場合にはステ
ップS16に移行し、後輪操舵角偏差γが負の値である
場合にはステップS17に移行し、後輪操舵角偏差γが
零である場合にはステップS18に移行する。
13で算出された後輪操舵角δR に対して後輪10R
L,10RRを右切りする必要があると判断し、前記制
御弁32に対して後輪右切りのための駆動信号を得るた
めに、前記駆動回路41に向けて制御信号SCS1 を出力
してメインプログラムに復帰する。
ップS13で算出された後輪操舵角δR に対して後輪1
0RL,10RRを左切りする必要があると判断し、前
記制御弁32に対して後輪左切りのための駆動信号を得
るために、前記駆動回路42に向けて制御信号SCS2 を
出力してメインプログラムに復帰する。
テップS13で算出された後輪操舵角δR に後輪10R
L,10RRの実後輪操舵角検出値δRRが一致している
と判断し、各制御信号SCS1 , Scs2 の出力を停止して
メインプログラムに復帰する。
装置の作用について車両の挙動に基づいて説明する。こ
こでは後輪操舵用シリンダ22のピストン24が両シリ
ンダ室26L,26R内のスプリング28によって中央
位置にセンタリングされ、後輪10RL,10RRを中
立状態にしている状態から説明する。また、説明の便宜
上、取敢ず修正目標ヨーレート(d/dt)φ* が目標
ヨーレート(d/dt)φ* 1 と同じであることとして
説明する。
いる状態で、路面に凹凸がなく平坦で且つ充分な摩擦係
数を有する高μ良路を低速で直進走行しているものとす
る。このような高μ良路の低速直進走行時では、前記図
4の演算処理が行われるサンプリング時間毎に、前記ス
テップS3でヨーレートセンサ12から読込まれる実ヨ
ーレート検出値(d/dt)φは零又は略零である。ま
た、車速センサ6で検出される車速検出値Vは或る値と
なっても、操舵角センサ8で検出される操舵角検出値θ
は零又は略零であるから、前記図4の演算処理のステッ
プS6で算出設定される基準ヨーレート(d/dt)φ
* 0 も零又は略零となる。また、同様に車速センサ6で
検出される車速検出値Vは或る値となっても、横加速度
センサ11で検出される横加速度検出値Ygは零又は略
零であるから、前記図4の演算処理のステップS7で算
出される最大ヨーレート(d/dt)φ* max も零又は
略零となる。従って、ステップS8〜S10では、前記
基準ヨーレート(d/dt)φ* 0 か、最大ヨーレート
(d/dt)φ* max の何れか絶対値の小さい方が目標
ヨーレート(d/dt)φ* 1 に設定されるが、何れに
してもこの目標ヨーレート(d/dt)φ* 1 は零又は
略零に設定される。そして、前記実ヨーレート検出値
(d/dt)φが零又は略零であることから、図4の演
算処理のステップS11で算出されるヨーレート偏差ε
は零又は略零となり、次いでステップS12で算出設定
されるヨーレート対応後輪操舵角δR * も零又は略零に
なる。ここで、前記ステアリングホーイルの操舵角θが
零又は略零であることから、詳述しない個別の演算処理
によって算出設定される後輪操舵制御分δR0も零又は略
零であり、従って図4の演算処理のステップS13で算
出される後輪操舵角δR も零又は略零である。また、前
述のように後輪操舵用シリンダ22のピストン24は中
央位置にあって両後輪10RL,10RRは直進中立状
態にあるから、図4の演算処理のステップS4で読込ま
れる実後輪操舵角検出値δRRも零又は略零であり、従っ
て同ステップS14で算出される後輪操舵角偏差γも零
又は略零となるため、同ステップS15からステップS
18に移行して、制御信号SCS1,SCS 2 のいずれも出力
されない。
0a,60bも励磁されないから当該制御弁32は中央
の切換え位置に保持され、これにより油圧ポンプ30か
らの吐出圧に伴う作動釉はそのままリザーパ34に帰還
され、後輪操舵用シリンダ22のピストン24は中央位
置にセンタリングされた状態を維持されて通常の定速直
走行状態が維持される。
速右旋回走行に移行したとする。このとき、定速右旋回
状態における旋回半径は車速に対して比較的大きい場合
を想定する。また、理解を容易化するために前記個別に
行われる演算処理の後輪操舵制御分δR0は、操舵入力の
増大に対して次第に単純増加することとし、更に右切
り、即ち右旋回では次第に正の方向に単純増加し、左切
り、即ち左旋回では次第に負の方向に単純増加するもの
として説明を進める。このような高μ良路ではタイヤ特
性としてのコーナリングパワーもコーナリングフォース
も比較的大きい。また、旋回半径が比較的大きいために
図4の演算処理が行われるサンプリング時間毎に、同ス
テップS1で読込まれる操舵角検出値θは比較的緩やか
に大きくなり、その最大値も比較的小さな値となろう。
従って、図4の演算処理が行われるサンプリング時間毎
に、同ステップS6で図6の制御マップから算出設定さ
れる基準ヨーレート(d/dt)φ* 0 は、比較的緩や
かに正方向に増加し、しかも操舵角検出値θの到達最大
値が比較的小さいから、操舵切込み終了時における基準
ヨーレート(d/dt)φ* 0 は比較的小さな正の値と
なる。
大に伴って各輪のコーナリングフォースは確実に且つ比
較的緩やかに増加し、このコーナリングフォースの増加
に伴って図4の演算処理が行われるサンプリング時間毎
に、同ステップS2で読込まれる横加速度検出値Y
g は、右旋回であるために比較的緩やかに正方向に増加
し、また定速走行であるために、前記操舵切込み終了時
以後の横加速度検出値Ygは比較的小さな正の値とな
る。従って、図4の演算処理のステップS7で算出され
る最大ヨーレート(d/dt)φ* max も比較的小さな
正の値となる。
ング時間毎にステップS8で基準ヨーレートの絶対値|
(d/dt)φ* 0 |と最大ヨーレートの絶対値|(d
/dt)φ* max |との比較が行われるが、前述したよ
うに最大ヨーレート(d/dt)φ* max の算出に用い
られる(4)式の比例係数kは、高いμ良路で通常想定
されるタイヤ特性が十分なグリップ力を確保している状
態で、基準ヨーレートの絶対値|(d/dt)φ* 0 |
が最大ヨーレートの絶対値|(d/dt)φ* max |を
越えない値に設定されているために、ここではステップ
S8からステップS9に移行し、前記基準ヨーレート
(d/dt)φ* 0 が目標ヨーレート(d/dt)φ*
1 に設定される。
/dt)φ* 0 に設定された目標ヨーレート(d/d
t)φ* 1 は比較的緩やかに増加しているから、実ヨー
レート検出値(d/dt)φを目標ヨーレート(d/d
t)φ* 1 =(d/dt)φ*に一致させるフィードバ
ック制御を行っている図4の演算処理が行われるサンプ
リング時間毎に、同ステップS11で算出されるヨーレ
ート偏差εは比較的小さな負の値となる。そして、同ス
テップS12で図7の制御マップに従って算出設定され
る、当該比較的小さな負の値のヨーレート偏差εに応じ
たヨーレート対応後輪操舵角δR * も比較的小さな負の
値となる。このとき、ヨーレート偏差εは前記負の所定
値−ε1 よりも十分小さいであろうから、当該ヨーレー
ト対応後輪操舵角δR * が前記負の上限値−δR * 1 に
保持されることもない。
で前記サンプリング時間毎に算出される後輪操舵角δR
は、前記(6)式から明らかなように、後輪操舵制御分
δR0に、前記比較的小さな負の値であるヨーレート対応
後輪操舵角δR * を和した値となる。次いで、同ステッ
プS14では後輪操舵角偏差γが、前記ステップS4で
読込まれた実後輪操舵角検出値δRRを用いて前記(7)
式から算出されるが、例えば右操舵切込み開始時には操
舵入力が小さいために前記後輪操舵制御分δR0が小さな
正の値となり、これに比較的小さな負の値であるヨーレ
ート対応後輪操舵角δR * を和した後輪操舵角δR は一
瞬、負となることがある。一方、右操舵切込み開始直前
における実後輪操舵角検出値δRRは略零であるから、後
輪操舵角偏差γは一瞬、負の値となる。従って、このよ
うな場合にはステップS15からステップS17に移行
し、ここで制御信号SCS2 が駆動回路42に向けて出力
される。従って、駆動回路42からは駆動信号CS2 が
制御弁32の右方のソレノイド60bに向けて出力さ
れ、これにより当該ソレノイド60bが励磁されて制御
弁32は図2の左切換え位置に切換えられ、油圧ポンプ
30の吐出圧に伴う作動油を後輪操舵用シリンダ22の
左シリンダ室26Lに供給する。よってピストン24が
図2の右方に移動され、これにより操舵軸20が右方に
移動されて後左右輪10RL,10RRは図示されない
キングピン軸周りに一瞬、左切りされる。これにより、
前後輪間の相対転舵角は一瞬増大し、これにともなって
車両に発生するヨーモーメントは助長され、同時にヨー
レートが加速されて速やかに立ち上がり、車両は良好な
回頭性を得る。
定速右旋回走行においては、前述のように図4の演算処
理のステップS11で算出されるヨーレート偏差εが比
較的小さな負の値であり続けるのに対して、前記後輪操
舵制御分δR0は操舵入力の増大に伴って正の方向に単純
に増加し続けるから、同ステップS13で算出される後
輪操舵角δR はその後、正の値となり、前記実後輪操舵
角δRRが未だ零又は小さな負の値である場合に、前記ス
テップ14で算出される後輪操舵角偏差γは零となった
後に正の値となる。従って、図4の演算処理で一旦、ス
テップS15からステップS18に移行して前記制御信
号SCS2 の出力を停止し、然る後、ステップS15から
ステップS16に移行し、ここで制御信号SCS1 が駆動
回路41に向けて出力される。従って、駆動回路41か
らは駆動信号CS1 が制御弁32の左方のソレノイド6
0aに向けて出力され、これにより当該ソレノイド60
aが励磁されて制御弁32は図2の中央の切換え位置を
経て右切換え位置に切換えられる。よって、油圧ポンプ
30の吐出圧に伴う作動油は後輪操舵用シリンダ22の
右シリンダ室26Rに供給されるから、ピストン24が
図2の左方に移動され、これにより操舵軸20が左方に
移動されて後左右輪10RL,10RRは図示されない
キングピン軸周りに右切りされる。これにより、当該後
輪10RL,10RRは前輪10FL,10FRの転舵
方向と同相操舵されることになるから、車両に発生する
ヨーモーメントは抑制されて車両の走行安定性が向上す
る。勿論、目標ヨーレート(d/dt)φ* 1 =(d/
dt)φ* に設定された基準ヨーレート(d/dt)φ
* 0 に実ヨーレート検出値(d/dt)φを一致させる
フィードバック制御を継続して実行するために、車両に
は良好なヨーレートが発生して特に過渡的なコーナリン
グ特性が向上する。
行から比較的旋回半径の大きい定速左旋回走行に移行し
た場合には、車速検出値Vを除く各検出値の符号が逆転
し、後輪操舵制御分δR0の符号も逆転し、従って基準ヨ
ーレート(d/dt)φ* 0や最大ヨーレート(d/d
t)φ* max の符号が逆転する。よって目標ヨーレート
(d/dt)φ* 1 =(d/dt)φ* 、ヨーレート偏
差ε、ヨーレート対応後輪操舵角δR * 、後輪操舵角δ
R 、後輪操舵角偏差γの符号が逆転し、制御信号SCS1
と制御信号SCS2 とが置換され、制御弁32、後輪操舵
用ピストン24、後輪操舵軸20、後輪10RL,10
RRの挙動が左右逆転することを除いて、凡そ前記と同
様に後輪操舵制御が行われる。
旋回半径の大きい定速右旋回走行から比較的旋回半径の
小さい定速右旋回走行に移行したとする。このように旋
回半径の小さい定速右旋回走行に移行すると、図4のス
テップS1で読込まれる操舵角検出値θの正方向への増
加に伴って、同ステップS6で算出設定される基準ヨー
レート(d/dt)φ* 0 も正方向に増加し、同ステッ
プS2で読込まれる横加速度検出値Yg の正方向への増
加に伴って、同ステップS7で算出される最大ヨーレー
ト(d/dt)φ* max も正方向に増加する。しかしな
がら、高μ良路であるためにタイヤ特性が未だグリップ
力を保持しているから、基準ヨーレートの絶対値|(d
/dt)φ* 0 |が最大ヨーレートの絶対値|(d/d
t)φ* max |を越えておらず、図4の演算処理ではス
テップS8からステップS9を経て前記基準ヨーレート
(d/dt)φ* 0 が目標ヨーレート(d/dt)φ*
1に設定される。この目標ヨーレート(d/dt)φ*
1 =(d/dt)φ* に対して、車両で発生している実
ヨーレート検出値(d/dt)φは更に遅れている筈で
あるから、図4の演算処理のステップS11で算出され
るヨーレート偏差εは、前記比較的旋回半径の大きい定
速右旋回走行時に比して更に比較的大きな負の値とな
り、同ステップS12ではこのヨーレート偏差εに応じ
た比較的大きな負のヨーレート対応後輪操舵角δR * が
算出設定される。一方、同ステップS13では、操舵入
力の増大に伴って正の大きな値となる後輪操舵制御分δ
R0に、前記比較的大きな負の値であるヨーレート対応後
輪操舵角δR * を和して後輪操舵角δR が算出される。
ここで、旋回中の前記後輪操舵制御分δR0が前輪10F
L,10FRと同相制御を行うためのものであるとすれ
ば、前記後輪操舵角δR により達成しようとする前後輪
間の相対転舵角は比較的大きなものとなろう。
旋回走行からこの比較的旋回半径の小さい定速旋回走行
へ移行するために右旋回切込みを更に切増ししたその瞬
間には、前記直進走行から旋回走行への移行開始期と同
様に、図4のステップS14で算出される後輪操舵角偏
差γは一瞬、負の値となるから、同ステップS15から
ステップS17に移行して制御信号SCS2 が駆動回路4
2に向けて出力され、当該駆動回路42からは図2の制
御弁32の右方のソレノイド50bに駆動信号CS2 が
出力され、その結果、それまで右切りされていた後輪1
0RL,10RRは一瞬、左切りされて前後輪間の相対
転舵角が大きくなり、これにより車両に発生するヨーモ
ーメントは助長され、同時にヨーレートが加速されて速
やかに立ち上がり、車両は良好な回頭性を得る。
記後輪操舵制御分δR0は正方向へ増大し続けるから、図
4のステップS14で算出される後輪操舵角偏差γは、
零となった後に正の値となる。従って、図4の演算処理
で一旦、ステップS15からステップS18に移行して
前記制御信号SCS2 の出力を停止し、然る後、ステップ
S15からステップS16に移行し、ここで制御信号S
CS1 が駆動回路41に向けて出力される。従って、駆動
回路41からは駆動信号CS1 が制御弁32の左方のソ
レノイド60aに向けて出力され、制御弁32は図2の
中央の切換え位置を経て右切換え位置に切換えられ、こ
れにより操舵軸20が左方に移動されて後左右輪10R
L,10RRは図示されないキングピン軸周りに右切り
される。これにより、当該後輪10RL,10RRは前
輪10FL,10FRの転舵方向と同相操舵されること
になるから、車両に発生するヨーモーメントは抑制され
て車両の走行安定性が向上する。勿論、目標ヨーレート
(d/dt)φ* =(d/dt)φ* 1 に設定された基
準ヨーレート(d/dt)φ* 0 に実ヨーレート検出値
(d/dt)φを一致させるフィードバック制御を継続
して実行するために、車両には良好なヨーレートが発生
して特に過渡的なコーナリング特性が向上する。
11で比較的大きな負の値となったヨーレート偏差εに
よって、同ステップS12ではヨーレート対応後輪操舵
角δ R * が前記負の所定値−δR * 1 に保持されること
も考えられるが、この負の所定値−δR * 1 はヨーレー
ト対応後輪操舵角δR * の下限値として設定されている
から、当該ヨーレート対応後輪操舵角δR * が下限値で
ある負の所定値−δR * 1 に保持されても、前述のよう
に車両挙動が不安定になることはない。
的小さい旋回半径の定速旋回走行から比較的大きい旋回
半径の定速旋回走行に移行した際には、前記比較的大き
い旋回半径の定速旋回走行から比較的小さい旋回半径の
定速旋回走行への移行期と逆の後輪操舵が行われ、結果
的に前後輪間の相対転舵角は一瞬、小さくなってヨーモ
ーメントが抑制され、その結果、車両のステアリング特
性はアンダステア方向への変化を強めた後、当該旋回半
径に必要な操舵角検出値θに応じた前後輪間の相対転舵
角を達成して走行安定性が向上する。勿論、この間も、
目標ヨーレート(d/dt)φ* =(d/dt)φ* 1
に設定された基準ヨーレート(d/dt)φ* 0 に実ヨ
ーレート検出値(d/dt)φを一致させるフィードバ
ック制御を継続して実行するために、車両には良好なヨ
ーレートが発生して特に過渡的なコーナリング特性が向
上する。
に旋回半径の異なる定速左旋回走行にあっては、前記旋
回半径の異なる定速右旋回走行における検出値や演算値
の符号が逆転し、制御信号Scs1 と制御信号SCS2 とが
置換され、アクチュエータ並びに後輪10RL,10R
Rの挙動が左右で逆転する他はほぼ前記と同様の制御が
実行される。
ラローム等のようにステアリングホィールを左右に大き
く速く操舵した場合には、前記比較的旋回半径の大きな
旋回走行から比較的旋回半径の小さな旋回走行に移行
し、然る後、再び比較的旋回半径の大きな旋回走行に移
行してから逆方向への比較的旋回半径の大きな旋回走行
に移行し、更に逆方向への比較的旋回半径の小さな旋回
走行から同じく旋回半径の大きな旋回走行に移行するこ
とを繰り返して、前記とほぼ同様の制御が実行されて、
車両は機敏に且つ安定してスラローム走行することがで
きる。
行、旋回走行に関わらず、加減速が実行された或いは加
減速入力が作用したときには、その結果として生じる車
速検出値Vに応じて、ほぼ前記と同様の制御が実行され
る。
態が小さい低μ路の定速右旋回走行について考察する。
このような低μ路では、旋回半径の大きさに関わらず、
タイヤ特性としてのコーナリングパワーもコーナリング
フォースの最大値も小さい。従って、操舵入力の増大に
対して、タイヤ特性としてのコーナリングフォースが十
分に追従せず、また過大な操舵入力に対してはコーナリ
ングフォースの最大値の小ささから、タイヤは早期にグ
リップ力を失って横すべりするから、その結果、図4の
演算処理のステップS2で読込まれる横加速度検出値Y
g は小さな正の値となり、故に図4の演算処理のステッ
プS7で算出される最大ヨーレート(d/dt)φ*
max は小さな正の値となる。
処理のステップS1で読込まれる操舵角検出値θが正方
向に増加すると、同ステップS6で算出設定される基準
ヨーレート(d/dt)φ* 0 も正方向に増加するが、
同ステップS8で基準ヨーレートの絶対値|(d/d
t)φ* 0 |が最大ヨーレートの絶対値|(d/dt)
φ* max |を越えていると判定されるから、ここではス
テップS8からステップS10に移行して前記最大ヨー
レート(d/dt)φ* max が目標ヨーレート(d/d
t)φ* 1 =(d/dt)φ* に設定される。
コーナリングフォースが全体的に小さいために、車両に
発生するヨーモーメントも小さく、従って図4の演算処
理のステップS3で読み込まれる実ヨーレート検出値
(d/dt)φも小さな正の値となる。以上により図4
の演算処理のステップS11で算出されるヨーレート偏
差εも必然的に小さな値であることは間違いがない。こ
のとき、車両挙動によってヨーレート偏差εが正値であ
るか負値であるかは不明であるが、何れにしても小さな
値のヨーレート偏差に基づいて図4の演算処理のステッ
プS12で設定されるヨーレート対応後輪操舵角δR *
は正又は負の小さな値となる。従って、同ステップS1
3で算出される後輪操舵角δR は、ステップS5で読込
まれた後輪操舵制御分δR0に対して、この低μ路で達成
可能な小さなヨーレート偏差εを生じる程度の小さなヨ
ーレート対応後輪操舵角δR * を和した値にしかならな
い。そして、この後輪操舵角δR に対して、ステップS
5で読込まれた実後輪操舵角検出値δRRとの後輪操舵角
偏差γが、ステップS14で算出され、この後輪操舵角
偏差γを零にするようにステップS15〜S17では制
御信号SCS1,SCS2 の出力又はその出力停止が実行さ
れ、この制御信号SCS1,SCS2 に応じて後輪10RL,
10RRの操舵制御が実行される。
角検出値θが増加してもヨーレート対応後輪操舵角δR
* は正負の何れにしても大きな値とならず、一方、操舵
入力の増対に伴って後輪操舵制御分δR0は増加するか
ら、達成される前後輪間の相対転舵角は小さくなる、即
ち後輪10RL,10RRに対しては比較的大きな操舵
角を伴う同相制御が実行され、車両のヨーモーメントは
抑制されてヨーレートが不用意に加速されることがな
く、走行安定性が確保される。勿論、この過大な操舵入
力も含めて、余剰に急速な操舵入力以外の適正な操舵入
力分については、当該低μ路面で達成可能な最大のヨー
レートが車両に発生し、これによって適正な操舵入力に
対しては運転者が意図した適正な走行ラインを保持し、
過大な操舵入力に対しても可及的に車両を回頭する。
も前記検出値並びに演算値の符号が逆転し、制御信号S
CS1 と制御信号SCS2 とが逆転し、アクチュエータ及び
後輪10RL,10RRの挙動が左右で逆転する以外
は、前記とほぼ同様に実行される。
ステップS9またはS10で定めた目標ヨーレート(d
/dt)φ* 1 をそのまま上記の後輪操舵制御に用い
ず、図4のステップ10−1で、図5に示すような前記
の処理を行って前記(8)式で表されるように目標ヨー
レート(d/dt)φ* 1 を修正し、これにより求めた
修正目標ヨーレート(d/dt)φ* を上記の後輪操舵
制御に資する。
10FRがステアリングホイール操舵角θに対応してδ
F だけ転舵され、車体1が車速Vをもって矢印α方向へ
旋回走行しており、ヨーレート(d/dt)φおよび横
加速度Yg を発生している状態で、前記(8)式を詳述
するに、この式による目標ヨーレート(d/dt)φ *
1 の修正は、図5につき前述したように車体スリップ角
Sa が図8のごとく旋回外向き方向に発生し、且つ車体
スリップ角Sa が前記の設定スリップ角Sa *を越える
大きさの時に実行される。
側を向くか、外側を向むくかの違いを考察するに、車速
Vが例えば30km/h未満の低車速旋回である場合、
図9(a)に示すように旋回中心Oがほぼ後軸延長線x
の上に存在して、車両重心Gよりも後方に位置する結
果、車体スリップ角Sa が旋回方向αに対し内側を向
く。この場合、車両の旋回挙動が安定しており、目標ヨ
ーレート(d/dt)φ* 1 を修正することなくそのま
ま上記の後輪操舵制御に資することができる。ところ
で、車速Vが例えば30km/hを越えた高車速旋回で
ある場合や、横滑りが発生している場合は、図9(b)
に示すように旋回中心Oが車両重心Gよりも前方に位置
する結果、車体スリップ角Sa が設定スリップ角Sa *
を越えて旋回方向αに対し外側を向く。この場合、車両
の旋回挙動が不安定となり、目標ヨーレート(d/d
t)φ* 1 を修正することなくそのまま上記の後輪操舵
制御に資すると、前記したように後輪操舵による車両の
ヨーイング挙動制御が車両の旋回挙動不安定を益々助長
するようなことになりかねない。
を、前記(8)式により修正して、修正目標ヨーレート
(d/dt)φ* を求め、これを上記の後輪操舵制御に
資するが、当該修正は目標ヨーレート(d/dt)φ*
1 を、設定スリップ角Sa *に対する車体スリップ角S
a の超過分に応じて小さく、つまり旋回外向き方向に修
正して、修正目標ヨーレート(d/dt)φ* とする。
かかる目標ヨーレートの修正によれば、車両の旋回挙動
が不安定になる高車速旋回走行中や、横滑り発生時にお
いて、前記後輪操舵による車両のヨーイング挙動制御を
行っても、これが車両の旋回挙動不安定を益々助長して
しまうといったことがなくなる。
前記したように、目標ヨーレート(d/dt)φ* 1 を
そのまま後輪舵角制御に用いても、車両のヨーイング挙
動制御が挙動不安定を伴うようなものにならない車体ス
リップ角の上限値とするが、この設定スリップ角Sa *
が旋回外向き方向の一定値であると、以下の問題を生ず
る。つまり設定スリップ角Sa * は、基本的に上記を目
安に決定すると雖も、これを旋回外向き方向の一定値に
する場合、操舵入力による正常なヨーイング運動の結果
発生ずるスリップ角よりも大きく設定する必要がある。
かように設定した設定スリップ角Sa * が、例えば図1
0に示す如き一定値であるとすると、図10(a)に示
すようにヨーレート(d/dt)φを生ずる旋回走行時
は問題ないが、図10(b)に示す直進走行中、外乱で
横滑り状態になった時に、設定スリップ角Sa * までは
制御効果がなく、中立付近からの不感帯や、ヨーイング
運動の不連続を生じてしまう。
ったが、設定スリップ角変更手段に相当する処理によ
り、設定スリップ角Sa * を以下のごとく、修正目標ヨ
ーレート(d/dt)φ* および車速Vに応じて変更す
る。ここで定常的な車両運動を考察するに、車両の運動
方程式は、山海堂発行、安倍正人著「自動車の運動と制
御」第56頁に記されているように、次式で表されるこ
とが知られている。
運動を考えると、(d/dt)β=0で、且つ(d2/dt 2) φ=
0であるから、目標車体スリップ角β* および目標ヨー
レート (d/dt) φ* はそれぞれ、次式で表される。
ーレート+(d/dt) φは目標ヨーレート+(d/dt) φ* に等
しく、また車体スリップ角βも目標車体スリップ角β*
に同じである。なお、上記の(11)式にて目標車体ス
リップ角β* (Sa * )を、ステアリングホイール操舵
角θおよび車速Vから算出しても良い。そして、上記の
(11)式および(12)式を整理して、目標車体スリ
ップ角β* は次式で表される。
体スリップ角β* を前記設定スリップ角Sa * として定
めるようにする。上式における{〔Lr −(m/2L)
(L f /Cpr)V2 〕/V}は車速Vの関数f(V)で
あることから、設定スリップ角Sa * は、この車速Vお
よび目標ヨーレート(d/dt)φ* に応じて変更され
ることになる。かようにして設定スリップ角Sa * を変
更する構成によれば、高速旋回走行中で目標ヨーレート
(d/dt)φ* が大きくなるにつれ、設定スリップ角
Sa * も大きくなり、一方、直進付近の走行中で目標ヨ
ーレート(d/dt)φ* が小さければ、設定スリップ
角Sa * も小さくなり、結果として許容される車体スリ
ップ角を常時適切なものとなし得る。
グ挙動制御装置は、請求項1に記載のごとく、車体スリ
ップ角が旋回外向き方向のもので、且つ設定スリップ角
よりも大きくなる時、つまり車両のヨーイング挙動が不
安定である場合は、これら車体スリップ角および設定ス
リップ角間の偏差に応じて該偏差が大きいほど、ヨーイ
ング運動目標値を旋回外向き方向に修正する構成にした
から、横滑り状態となった場合等においても、ヨーイン
グ運動目標値が車両のヨーイング挙動を益々不安定にす
るようなままにされることがなくなり、当該不安定を惹
起する事態を回避することができる。
プ角を上記ヨーイング運動目標値の増大につれ大きくな
るよう変更することから、ヨーイング運動目標値の上記
修正が旋回運動と直接走行の走行状態の修正が自動的に
行われ、上記の作用効果を完璧に達成することができ
る。
装置は、上記の設定スリップ角を請求項2に記載の式に
より定め、これにより設定スリップ角の上記修正を行う
構成にしたから、設定スリップ角を常時確実に操舵角お
よび車速に応じた適切なものにすることができ、走行状
態の如何にかかわらず第1発明の上記作用効果をより一
層確実なものにすることができる。
示す概念図である。
後輪補助操舵により実現した例を示す車両の4輪操舵シ
ステム図である。
部分と共に示すブロック線図である。
グラムを示すフローチャートである。
ート修正処理に関したサブルーチンを示すフローチャー
トである。
ーレートの変化特性を示す特性図である。
解消するための後輪舵角特性を示す特性図である。
角と、ヨーレートと、横加速度を示す線図である。
発生状況を示す説明図で、(b)は、高車速時における
車体スリップ角の発生状況を示す説明図である。
において、車両旋回時の状態を示す説明図で、(b)
は、同じく設定スリップ角が一定である場合において、
車両直進時の状態を示す説明図である。
るのに用いた車両の旋回挙動説明図である。
段) 13 タイロッド 14 ステアリングギヤ装置 15 ステアリングホィール 16 ステアリングシャフト 18 タイロッド 20 操舵軸 22 後輪操舵用シリンダ 24 ピストン 30 油圧ポンプ 32 制御弁 36 カットオフ弁 37 車体スリップ角センサ(車体スリップ角検出手
段)
Claims (2)
- 【請求項1】 車両の走行状態を表す物理量を検出する
走行状態物理量検出手段と、 該手段で検出した走行状態物理量から、車両の目標とす
べきヨーイング運動目標値を演算するヨーイング運動目
標値演算手段と、 車両の実際のヨーイング運動を検出するヨーイング運動
実際値検出手段と、 この手段で検出した実際のヨーイング運動が、前記ヨー
イング運動目標値に一致するよう車両挙動を制御する車
両挙動制御手段とを具えた装置において、 前記ヨーイング運動実際値検出手段は、車両の実際のヨ
ーイング運動として、少なくとも車両のヨーレートおよ
び車体スリップ角を検出する構成とし、 この検出された車体スリップ角が旋回外向き方向のもの
であり、且つ設定スリップ角よりも大きい時、これら車
体スリップ角および設定スリップ角間の偏差に応じて該
偏差が大きいほど、前記演算されたヨーイング運動目標
値を、旋回外向き方向に修正するヨーイング運動目標値
修正手段と、 前記設定スリップ角を、前記ヨーイング運動目標値の増
大につれ大きくする設定スリップ角変更手段とを設けた
ことを特徴とする車両のヨーイング挙動制御装置。 - 【請求項2】 請求項1において、前記設定スリップ角
変更手段は設定スリップ角Sa * を、 【数1】Sa * ={〔Lr −(m/2L)(Lf /
Cpr)V2 〕/V}×(d/dt)φ* 但し、Lr :後輪−重心間距離 Lf :前輪−重心間距離 L :ホイールベース(L=Lr +Lf ) m :車両の慣性質量 Cpr:後輪コーナリングパワー V :車速 (d/dt)φ* :ヨーイング運動目標値 により定めるよう構成したことを特徴とする車両のヨー
イング挙動制御装置。
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ID=15618611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP15602295A Expired - Lifetime JP3463415B2 (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 車両のヨーイング挙動制御装置 |
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| Country | Link |
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