JPS62116355A - 舵角自動修正装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は前輪と後輪とを操舵できる車両において、コー
ナリング時に前輪、後輪舵角を自動的に修正して、走行
安定性を高めるようにした装置に関する。

（従来の技術） 車両が比較的高速で旋回走行（コーナリング）する場合
に、ハンドルを切りずぎると旋回外側に車輪がスリップ
（横滑り）を起こし、コーナリング安定性が著しく損な
われることがある。

一般にこのような状態をコーナリング限界といい、この
コーナリング限界を越えた状態で運転することは、車両
の姿勢制御が不能になり、はなはだ危険である。

そこで、従来特開昭５９−２２３５６９号公報により、
車輪に作用するセルファライニングトルりとサイドフォ
ースに基づいて、これらの微分値からコーナリング限界
を判定し、運転者に警報を発するようにした装置が提案
されている。

第７図と第８図に、サイドフォースとスリップ角度、セ
ルファライニングトルクとスリップ角度との関係をあら
れすが、まず第７図において、車輪の回転軸と直交する
方向に作用するサイドフォースと、これに対するスリッ
プ角度との関係は、スリップ角度が所定の範囲までは直
線的に比例して変化するが、それ以上になるとサイドフ
ォースに対してスリップ角度のみが著しく増大するよう
になり、この限界領域をコーナリング限界と称する。　
　　　　　　・ また、車輪回転面の方向を進行方向に戻そうとするモー
メント、つまりステアリングの復元トルクであるセルフ
ァライニングトルクとスリップ角度との関係は、第８図
のように、スリップ角度が増加するとある点まではセル
ファライニングトルクも増加するが、それを過ぎると減
少し、そのピーク点はコーナリング限界よりも小さいと
ころにある。

したがってこれらのことがら、サイドフォースの微分値
を見ると、これが正の間はコーナリング限界内で、負に
なるとコーナリング限界をオーバーしていることが分が
り、これに対してセルファライニングトルクの微分値が
１１−の間はコーナリング限界内で、正から負に変化す
ると、コーナリング限界に近付いていることが分かる。

したがって車両がコーナリング限界を越えることのない
ように警告するためには、サイドフォースの微分値が正
で、セルファライニングトルクの微分値が正から負に変
化したときにコーナリング限界に近いと判定することが
、安全性を考慮すると実用的と言える。

そこで上記したように、雨検出信号の微分値の正負から
コーナリング限界を判定するようにしたのである。

（発明が解決しようとする問題点） このようにして上記従来例では高速旋回走行時などにコ
ーナリング限界を判定し、これに基づいて運転者に警報
を発するようにしているのであるが、ところが、一般の
運転者はこのような警報を受けても、車両をコーナリン
グ限界から速やかに回復させるための運転操作が技術的
に難しいため、必ずしも適切な処置を取れないという問
題があった。

本発明はこのような問題に対し、コーナリング限界に近
付いたらこれをオーバーすることのないように、前輪、
後輪を自動的に転舵して、高速旋回走行の安定性を確保
することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明は、第１図に示すように、前輪の方向を転
向する前輪アクチュエータ７９と、前輪アクチュエータ
７９に対する作動油の供給を選択的に制御する前輪制御
弁７７と、後輪の方向を転向する後輪アクチュエータ８
０と、後輪アクチュエータ８０に対する作動油の供給を
選択的に制御する後輪制御弁７８と、ハンドルの回転方
向を検出する手段７０と、ハンドル回転角度に応じて前
記前輪制御弁７７の作動を制御する前輪制御手段７３と
、車輪のセルファライニングトルクを検出する手段７１
と、同じくサイドフォースを検出する手段７２と、これ
ら各検出信号の微分値を求める手段７４と、各微分値が
互いに異符号のときにコーナリング限界であると判定す
る手段７５と、この判定結果に基づいて前輪側がコーナ
リング限界のときに後輪側を前輪側と逆位相に転舵する
ように前記後輪制御弁７８を作動させると共に、後輪側
がコーナリング限界のときに前輪の転舵景を減少させる
方向に前記前輪制御弁７７を修正作動させる舵角修正手
段７６とを備えようにした。

（作用） 通常の運転時にはハンドルの回転を検出して、前輪制御
手段７３が前輪制御弁７７を切換動作させ、これにより
前輪アクチュエータ７９に圧油が送り込まれ、ハンドル
と同方向に前輪が転舵される。　のとき後輪は後輪制御
弁が中立に保持されるので、通常の前輪転舵の車両と同
様に、中立位置に固定されている。

これに対して、車両の旋回走行時に、セルファライニン
グトルク検出手段７１とサイドフォース検出手段７２か
らの信号により、この微分値の符号からコーナリング限
界判定手段７５が、コーナリング限界に近付いたかある
いはそうでないかを判断する。

この判断結果、前輪側がコーナリング限界に近付いたと
きは、アンダーステアの傾向か強くなるので、これを打
ち消すために舵角修正手段７６の出力により後輪制御弁
７８が後輪を前輪とは逆位相に転舵し、また後輪側がコ
ーナリング限界に近付いたときはオーバーステアの傾向
が強くなるので、前輪制御弁７７を介してハンドルを戻
す方向に前輪を転舵する。

このようにしてコーナリング限界に近付いたら、コーナ
リング限界をオーバーしないように自動的に前、後輪の
舵角を修正するので、高速旋回走行時の走行安定性を向
上させることができる。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は概略構成図であり、図中ＩＡ、ＩＢは前輪、２
Ａ、２Ｂは後輪、３は＋ｉｉｒ輪側ス子側ステアリング
リンク後輪側ステアリングリンクであり、それぞれ前輪
アクチュエータとしてのパワーシリンダ５と、後輪側ア
クチュエータとしてのパワーシリンダ６により駆動され
る。

ハンドル７は前輪側ステアリングリンク３に機械的に連
動すると共に、このハンドル７にはその操作方向並びに
１〜ルクを検出するセンサ８が取付られる。

前輪側と後輪側の操舵角を、それぞれパワーシリンダ５
．６の変位量から検出するための舵角センサ９と１０が
設けられる。

また、車両の旋回走行時のコーナリング限界を判定する
ために、まず、各車輪に作用するサイドフォース（ＳＦ
）を検出するものとして、第３図にも示すように、各車
輪１３のスピンドル１１にかかる軸荷重を検出する歪み
１ゲージ１２をそれぞれ設け、これらを第２１″！Ｕに
おいて、前輪と後輪のサイドフォースセンサ１．４　Ａ
、］７１．　Ｂ、ｉ４ｃ、１４Ｄとする。

旋回時に作用するサイドフォースはスピンドル１１の軸
方向の荷重として作用するので、これを検出することに
より、サイドフォースの大きさを測定できる。

さらに車輪のセルファライニングトルクを検出するため
に、車輪の復元力としてステアリングリンク３．４にか
かる軸応力を検出する歪みゲージからなるセルファライ
ニングトルクセンサ１５Ａ、１５Ｂを設ける。

セルファライニングトルクは車輪を元の状態、つまり中
立状態に戻そうとするトルクであり、旋回時にこの復元
トルクはステアリングリンク３．４に軸方向の応力とし
て作用するので、これを検出することにより、どの程度
のセルファライニングトルクが発生しているかが判断で
きる。

これら各センサからの検出信号はマイクロコンピュータ
などで構成される制御回路１６に入力し、制御回路１６
はこれらに基づいて前記パワーシリンダ５．６の動作を
制御する前輪用制御弁１８と後輪用制御弁１９を電磁的
に駆動制御すると同時に、必要に応じて警報器１７を作
動させる。

すなわち、制御回路１６は通常は前輪側のみをハンドル
７の操作方向、操作ｌ・ルクに応じて切換制御し、通常
の前輪操舵のパワーステアリングと同等の制御を行うが
、ｊｌｆ、輪にががるセルファライニングトルクとサイ
ドフォースの時間微分値の符号を判定して、異符号にな
ったときはコーナリング限界に近付いていると判断し、
前輪、後輪の舵角を修正動作するように、運転者の意志
とは関係なく、自動的に舵角制御を行うようになってい
る。

上記前輪用、後輪用制御弁１８と１９は電磁弁であって
、制御信号により切換作動し、パワーシリンダ５．６の
作動方向を制御回路１６からの信号で自由に制御する。

前輪用パワーシリンダ５の左右の油室には前輪用ポンプ
２ＯＡからの圧油が前記前輪用制御弁１８を介して選択
的に供給され、また後輪用パワーシリンダ６の左右の油
室には後輪用ポンプ２０Ｂからの圧油が後輪用制御弁１
９を介して選択的に供給される。

なお、後輪用パワーシリンダ６は、中立スプリング２４
の働きにより、後輪用制御弁１９が中立状態にあるとき
は、自動的に中立位置に復帰し、かつその状態を保持し
、この場合には前輪操舵の機能を安定して発揮させるよ
うに構成されている。

図中２１Ａ、２１Ｂはそれぞれ供給油圧を調整するりリ
ーフバルブ、２２は戻り油が還流されるタンクである。

次ぎに制御回路１６における制御動作を、第６図のフロ
ーチャートにしたがって具体的に説明する。

なお、以下の説明において、サイドフォース（ＳＦ）と
セルファライニングトルク（ＳＡＴ）の、操舵方向との
関係は、具体的には第５図の矢印で示す方向を正として
、これと反対方向は負として説明する。

また、第４図に示すように、これらＳＦとＳＡＴは、操
舵時間の時間微分値をとっても、前述した第７図、第８
図と同じような傾向を示すので、つまり、サイドフォー
スの時間微分値が正の範囲において、セルファライニン
グの微分値が正がら負に符号が反転したときは、コーナ
リング限界に近付いていると判定することができるので
、実際にはこれらの時間微分値を用いてコーナリング限
界を判定することにする。

まず、第６図Ａのルーチンにおいてステップ３０で、サ
イドフォースセンザｉ　４　Ａ、１７１Ｂの検出値から
求めた前輪側のＳＦ（ただし左右輪の合計値を意味する
、以１ζ同じ）と、同じくセルファライニングトルクセ
ンザ１．５Ａの検出値から求めた前輪側のＳＡＴとを、
それぞれ微分した微分値の正負を判断し、異符号のとき
は０ｑ記したように、コーナリング限界に近イ（１いて
いると判断し、また同符号のときはコーナリング限界に
達していない判断する。

またステップ３１では同様にして後輪側のＳＦとＳＡＴ
の検出値を微分して、その時間微分値の正負から、後輪
側のコーナリング限界を判断する。

いずれも同符号のときは＝？−ナリング限界に達してい
ないため、ステップ３２により、後輪２Ａ、１ｌ− ２Ｂは中立状態に保持し、前輪ＩＡ、ＩＢはハンドル７
の繰作に応じて通常のパワーステアリング動作を行う。

つまり、前輪ＩＡ、ＩＢはハンドル７の繰作を感知する
操舵センサ８の出力に基づいて、その操作方向に前輪用
パワーシリンダ５を作動させるように、前輪用制御弁１
８を切換動作させる。

これに対して後輪２Ａ、２Ｂは中立状態を保持するよう
に、後輪用制御弁１つが中立位置に保持され、この結果
通常の運転状態では、普通の前輪操舵が行なわれるので
あり、運転者に対してとくに操舵感覚の違和感を与える
ことはない。

次ぎにステップ３０で前輪側がコーナリング限界に近い
と判断されたときは、第６図Ｂのルーチンに移行する。

ステップ３３において、前輪側限界検出の警報を発する
のであり、具体的には運転席に設置した警報器１７を作
動させる。ステップ３４で前輪側のＳＦが正かどうから
前輪の転向方向を判定し、正の場合（第５図の矢印方向
、つまり前輪が右回り）はステップ３５で後輪を前輪と
は逆位相、つまり左回りにΔθ°だけ転舵する。

この後輪転舵は、後輪用制御弁１９を作動さぜつつ、実
際の舵角を舵角センサ１０で検出しながら所定の角度Δ
θ°だけ後輪が転舵されるように制御する。

これに対して前記Ｓ　Ｆが負の場合は、前輪が左回りに
転舵されているときであるから、後輪をステップ３６で
Δθ°だけ右回りに転舵する。

この転舵角度Δθ°は前輪が＝１−ナリング限界に近付
いたときに、これを安定的に回避するのに必要な値で、
急激な転舵は安定性を損なうので、適切な微少値に設定
される。

そしてこの状態をステップ３７でΔを秒間だけホールド
する。つまり、前輪側がコーナリング限界に近いときは
、アンダーステアが強くなるので、それを打ち消ずよう
に、後輪を前輪とは逆位相に転舵するのである。

このように修正動作を行ったら、次ぎに第６図Ｃのルー
チンに移行して、後輪の転舵の結果、前輪のＳ　ＦとＳ
ＡＴがどう変化したかを、ステップ３８により判断する
。

つまり、ＳＦとＳＡＴの微分値が同符号になってコーナ
リング限界から回復したかどうかを判断するのであり、
回復しない場合は再びステップ３３に戻り修正動作を繰
り返す。

これに対してコーナリング限界から回復した場合には、
こんどは修正動作した後輪を元の状態に復帰、つまり中
立状態に戻すために、ステップ３つで後輪舵角が中立位
置にあるかどうかを判断し、中立にない場合はステップ
４０で前輪のＳＦの合計値を見て、合計値が正の場合は
、ステップ４１で後輪をΔθ°だけ右回りに転舵して中
立側に戻す。またＳＦが負の場合はステップ４２で後輪
を中立位置に戻ずためにΔθ°だけ左回りに転舵する。

このようにして前輪がコーナリング限界を脱したら、転
舵した後輪を元の中立位置に戻すのであり、完全に中立
状態に復帰したら、ステップ４３で前輪限界検出の警報
を解除、つまり警報器の作動を停止する。

一方、ステップ３１で後輪側のコーナリング限界に近付
いていることが判断されたときは、第６図りのルーチン
において、後輪限界検出の警報を発する。

まずサイドフォースの方向を判定するために、ステップ
４５で後輪のＳ　Ｆが正であるかどうかを判断し、第４
図の右方向にサイドフォースが作用しているときは、ス
テップ４６で前輪をΔθ°左回りに転舵し、また左方向
に→ノ゛イドフォースが作用しているときはステップ４
７で右回りにΔθ。

転舵する。

このようにして後輪がコーナリング限界にあるときは、
オーパースデアが強くなるので、ハンドル７を戻す方向
に前輪を修正転舵するのである。

この場合、前輪の修正転舵￥は前記と同じように、旋回
特性を急激に変更することのない範囲で適切に設定され
る。

ステップ４８ではこの状態をΔを秒間ボールドし、その
後、再びステップ４９でＳ　ＦとＳＡＴの微分値の符号
を判断しする。

この符号が同符号になっていれば、後輪コーナリング限
界を脱したと判断して、ステップ５０で後輪限界検出の
警報を停止するし、同符号になっていないときは、依然
としてコーナリング限界に近いわけであるから、ステッ
プ４４に戻ってそれ以降の動作を縁り返し、前輪をさら
にハンドル７を戻す方向に修正転舵する。

前輪を運転者のハンドル操作に反して戻すことにより、
運転者にはハンドルへのキックバックのように感じられ
るが、その時点では予め運転者に後輪のコーナリング限
界が警報されており、運転者が慌ててハンドル７を切り
直ずなどの誤操作を避けることができる。

（発明の効果） このようにして本発明では、通常はハンドルの回転方向
を検出して、ハンドル回転角度に応じて前記前輪制御弁
の作動を制御する一方、車輪のセルファライニングトル
りと、同じくサイドフォースとの微分値から、これらの
符号判別によりこれらが互いに異符号のときにコーナリ
ング限界であると判定し、この判定結果に基づいて前輪
側がコーナリング限界のときに後輪側を前輪側と逆位相
に転舵するように前記後輪制御弁を作動させると共に、
後輪側がコーナリング限界のときに前輪の転舵量を減少
させる方向に前記前輪制御弁を修正作動させるようにし
たため、旋回走行時に前輪側がコーナリング限界に近付
くと、自動的に後輪を逆位相に転舵して、また後輪側が
コーナリング限界に近付いたときはハンドルを戻ずよう
に前輪を転舵することにより、それぞれコーナリング限
界をオーバーすることを回避し、高速旋回走行時などの
旋回安定性を向」ニさせることができる。

また、通常の運転時には後輪は中立状態に保持されるの
で、運転感覚としては普通の前輪操舵と何等変わること
がなく、運転者に違和感を与えることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は実施例を示
す概略構成図、第３図は車輪に対してのセンサ取付状態
を示す断面図、第４図は旋回中のサイドフォースとセル
ファライニングトルクとの発生状態を示す特性図、第５
図はサイドフォースとセルファライニングトルクとの発
生方向と符号の関係を定義する説明図、第６図Ａ〜第６
図りは前輪と後輪の舵角修正動作を示すフローチャート
、第７図はサイドフォースとスリップ角度の関係を示す
特性図、第８図はセルファライニングトルクとスリップ
角度の関係を示す特性図である。 ＬＡ、ＩＢ・・・前輪、２Ａ、２Ｂ・・・後輪、３．４
・・・ステアリングリンク、５，６・・・パワーシリン
ダ、７・・・ハンドル、８・・・操舵トルクセンサ、９
．１０・・・舵角センサ、１．４　Ａ〜１４Ｄ・・・サ
イドフォースセンサ、１５Ａ、１５Ｂ・・・セルファラ
イニングトルクセンザ、１６・・・制御回路、１７・・
・警報器、１８．１９・・・制御弁、２ＯＡ、２０Ｂ・
・・ポンプ。 特許出願人　カヤバエ業株式会社 第２図 第４図 第５図 第６図Ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 前輪の方向を転向する前輪アクチュエータと、前輪アク
   チュエータに対する作動油の供給を選択的に制御する前
   輪制御弁と、後輪の方向を転向する後輪アクチュエータ
   と、後輪アクチュエータに対する作動油の供給を選択的
   に制御する後輪制御弁と、ハンドルの回転方向を検出す
   る手段と、ハンドル回転角度に応じて前記前輪制御弁の
   作動を制御する前輪制御手段と、車輪のセルフアライニ
   ングトルクを検出する手段と、同じくサイドフォースを
   検出する手段と、これら各検出信号の微分値を求める手
   段と、各微分値が互いに異符号のときにコーナリング限
   界であると判定する手段と、この判定結果に基づいて前
   輪側がコーナリング限界のときに後輪側を前輪側と逆位
   相に転舵するように前記後輪制御弁を作動させると共に
   、後輪側がコーナリング限界のときに前輪の転舵量を減
   少させる方向に前記前輪制御弁を修正作動させる舵角修
   正手段とを備えたことを特徴とする舵角自動修正装置。