JPS60229873A - 四輪操舵車の後輪操舵制御方法 - 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、前輪をハンドルで操舵するようにした四輪操
舵車の後輪操舵制御方法に関する。

〔従来技術〕

車両の操安性を向上させる方法として、ハンドル操作角
に対するヨーレートの応答位相遅れを低減することが提
案されており、これを前輪をハンドルで操舵するように
した四輪操舵車の後輪操舵制御で実現しようという提案
が特開昭５７−１５０６６号にてなされている。ここで
は、後輪を前輪操舵角速度に比例して操舵することによ
り、ヨーレートの固有振動数ωｎ附近の位相遅れをゼロ
にしているが、ωｎをはずれたハンドル操作角に対して
は、位相遅れをゼロにできないという問題を持っている
。

〔発明の目的〕

本発明は、かかる問題に！目してなされたもので、その
目的はヨーレートの位相遅れをωｎ附近だけでなく、全
周波数領域にわたってゼロにし得て、車両の操安性をよ
り一層向上させることのできる四ｍ操舵車の後輪操舵制
御方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

かかる目的を達成すべく、本発明においては、前輪をハ
ンドルで操舵するようにした四輪操舵車の後輪操舵制御
方法において、前輪操舵角βｒをに倍した値と前輪操舵
角速度βｆを３倍した値の和に対応させて後輪操舵角β
ｒを制御するようにし、特に、前記係数ａ及びｋを車速
Ｕに応じて（但し、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅは定数） となるように変化させるようにした。

〔発明の作用・効果〕

これにより、本発明においては、以下に詳述する実施例
から明らかなように、あらゆるハンドル操作角に対する
ヨーレートの位相遅れを完全にゼロにすることが可能と
なり、車両の操安性を大中に向上させることができる。

また、低車速時において、特開昭５７−１５０６６号の
ような車両に比らべ、小さい半径での旋回が可能となり
操縦性、安定性を向上させることができる。

〔実施例〕

以下に本発明を図面に基づいて説明する。第１図は四輪
操舵車の操舵系を概略的に示した図であり、同操舵系に
おいては、ハンドルｌを操作することにより、シャフト
２．ビニオン３．ランクパー４．前輪ナックル５を介し
て前輪タイヤ６が従来率と同様に操舵される。シャフト
２には前輪操舵角βｆおよび前輪操舵角速度βｆを検出
するセンサ７が取付けられていて、同センサ７からの信
号は車速Ｕを検出するセンサ８からの信号と共に後輪舵
角演算器９に入力される。演算器９では前輪操舵角βｆ
、前輪操舵角速度βｆおよび車速Ｕに基づいて後輪操舵
角βｒが算出され、これが差動増幅器１０に出力される
。差動増幅器１０は、後輪舵角検出器１１で検出される
後輪実操舵角βｒｏに対応する電圧と後輪演算操舵角β
ｒに対応する電圧との差（βｒ−βｒｏ）を増幅器１２
に出力し、増幅された（β「−βｒｏ）を制御信号とし
て電気油圧サーボ弁１３を制御する。サーボ弁１３はエ
ンジン等によって駆動される油圧ポンプ１４で発生ずる
油圧のオイルシリンダ１５への給排を制御し、後輪ナッ
クル１６を介して後輪タイヤ１７の操舵角を制御する。

上記のごとく、後輪実操舵角βｒＯは、前輪操舵角βｆ
、前輪操舵角速度βｆ及び車速Ｕに対応してフィードバ
ック制御され、後述のごとく、ハンドル操作角に対する
ヨーレートの位相遅れを生ずることな（車両を運動させ
ることが可能となる。

しかして、ハンドル操作角に対する車両のヨーレートの
応答はよく知られている様に、伝達関数の形式で、次の
様に書ける。

上式ｆｌ＋は分子に１次進め系７分母に２次遅れ系を有
しているため、全体としては１次遅れ系に相当する形と
なっており、高周波域での位相遅れが生じてしまう。

Ｓ２＋２ζｒωｒｓ＋ωｒ２　＋＋・＋　（２）となる
様に工夫し、しかも、 ζｒ＝ζｎ　・・・・（３） ωｒ＝ωｎ　・・・・（４） の２つの条件を満足させることができれば、伝達関数Ｇ
’５ｆ、（Ｓ）を下式（５）のように単なる比例要素と
することができ、位相遅れを完全にゼロとすることが可
能となる。

（αｌ　、ζｒ、ωｒは車両により決まる定数）本発明
では、上記を実現させるために、第１図の演算器９にお
いて下式（６）の演算を行わせるものである。

βｒ＝ａ’βｆ＋にβｆ　（６） 上式（６）の係数ａ、ｋに必要とされる条件を以下に説
明する。

車両におけるロールの影響を無視した第４図の車両モデ
ルにおいて、車速を員、車両横速度を■。

ヨーレートをｒ、前輪操舵角をβｆ、後輪操舵角をβｒ
、ホイールヘースをＥ、前輪と車両重心との距離をｅｆ
、後輪と車両重心との距離をｌ「で表し、かつ前輪タイ
ヤの一輪当りのコーナリングパワをＣｆ、後輪タイヤの
一輪当りのコーナリングパワをＣｒ、車両重心まわりの
慣性モーメントをｌｘ、車両質量をＭとして、横方向及
びヨーイング方向の運動方程式をラプラス変換しマトリ
ックスの形で表すと下式（７）のようになる。

上式（７）の（Ｖ　（ｓ）　・Ｒ（Ｓ））の係数行列を
八とおいて、（Ｖ（ｓ）　・Ｒ（ｓ）　）について解く
と となる。

従って、車両の横速度Ｖ、ヨーレート「の前輪操舵角β
ｆに対する伝達関数は、 となる。ここで、ヨーレートｒの伝達関数ＧＨｆ（ｓ）
を具体的に示すと （！１　＝　−２ａＣｒｌｒＭ／ｆＭＩ４）２（ｒωｒ
　＝　（Ｍ（Ｃｆｌｆ　−ｋｃｒｌｒ）　−−ａ−Ｃｆ
ＣｒＬ）／（−ａｃｒ９．ｒＭ）ωｒ２＝　−’　（Ｊ
ＣｒＬ（１−ｋ）　／　（−ａｃｒｌｒＭ）２ ２（ｎωｎ　＝　−（（ｃｆ＋Ｃｒ）Ｉｚ　＋　ｕ（ｃ
ｆｉｒ２＋Ｃｒｔ！、ｒ２））／（Ｍ工幻ωｎ’　＝　
（−！−１２ｃｆｃｒ　−２Ｍ（Ｃｆｌｆ　−Ｃｒ１ｒ
）　）／　（Ｍ工Ｚ）２ となり、伝達関数の分母９分子ともにＳの２次式で構成
できる。ここで、上式＋３１．　（４１の条件を当ては
めると、係数ａ、ｋに関する連立方程式がまり、これを
解くと位相遅れを完全にゼロとする係数ａ、ｋをめるこ
とができる。各係数ａ、ｋを具体的に解くと、下式（９
１，＋ＩＩのようになる。

即ち、各係数ａ、には車速Ｕをパラメータとして、簡略
な形で示すと、下式（９）”、ＯＩ゛のようになる。

（Ａ、　Ｂ、Ｃ，Ｄ、　Ｅは定数） なお、当然のことながら、上式ｆ０１’、Ｑｌ’は簡略
化された車両モデルを用いて算出したものであるため、
Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅのパラメータ値は、車両の諸パラメ
ータから、算出される厳密な値を取るのではなく、実験
等で修正した値を用いることになるが、車速Ｕに対する
各係数ａ、にの変化の関数の形は上式（９１’、ＱＯ１
’のままである。

従って、前輪操舵角βｆをに倍した値と前輪操舵角速度
βｒを８倍した値の和に対応させて後輪操舵角βｒを制
御するようにし、特に、各係数ａ及びｋを車速Ｕに応し
て となるように変化させるようにすれば、あらゆるハンド
ル操作角に対するヨーレートの位相遅れを完全にゼロに
することが可能となり、車両の操安性を大巾に向上させ
ることができる。

また、第２図、第３図は、それぞれ各係数ａ。

ｋの車速Ｕに対する値を、ある車両を例にして計算して
示したものである。第３図から明らかなように低車速域
では係数にの値が負となるため、低車速時において小さ
い半径での旋回が可能となり、低車速時の？ｌｉｌ縦性
、安定性を向上させることができる。

なお、各係数ａ、には、第２図及び第３図から明らかな
ように低車速域にて非常に大きい値となるため、実用面
で問題となる可能性が強い。従って、低車速域では各係
数ａ、ｋを上式＋９１’、０１’の関数形をとらず、小
さい値に固定する等の修正方法も当然のことながら考え
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するに用いられる四輪操舵車の操
舵系を概略的に示す構成図、第２図及び第３図は各係数
ａ、にの具体的な数値例を示すグラフ、第４図は各係数
ａ、ｋを算出するために用いた車両モデル図である。 符号の説明 １・・・ハンドル、６・・・前輪タイヤ、７，８・・・
センサ、９・・・後輪舵角演算器、ｌＯ・・・差動増幅
器、１１・・・後輪舵角検出器、１２・・・増幅器、１
３・・・電気油圧サーボ弁、１４・・・油圧ポンプ、１
５・・・オイルシリンダ、１７・・・後輪タイヤ、βｒ
・・・前輪操舵角、β「・・・後輪操舵角、Ｕ・・・車
速、ａ。 ｋ・・・係数。 第１ＩｊＡ 第４図 第２図 第３図 に

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１前輪をハンドルで操舵するようにした四輪操舵車
   の後輪操舵制御方法において、前輪操舵角βｆをに倍し
   た値と前輪操舵角速度βｆを３倍した値の和に対応させ
   て後輪操舵角βｒを制御することを特徴とする四輪操舵
   車の後輪操舵制御方法。 （２）前記係数ａ及びｋを車速Ｕに応じて（但し、Ａ、
   Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅは定数） となるように変化させることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の四輪操舵車の後輪操舵制御方法。