JPS6280159A - 車両用操舵系制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、車両の運動性能を、操舵系の状態量を制御
することで、予め設定された目標とする運動性能となる
ように制御する車両用操舵系制御・装置に係り、特に、
坂道走行時のような歪体が前後方向に傾斜した状態での
制御精度の向上を図った瓜両用操舵系制御装置に関する
。

（従来の技術） 従来の、機械リンク式ステアリング装置を搭載・した里
両は、ステアリングハンドルの操舵量に対応して前輪を
転舵する構成となっており、操舵に伴う運動性能は、そ
の里両の里両諸元により一律に決定され、運動性能は、
毘種毎に固有のものとなっている。

これに対し、本願出願人は、先に、特願昭５９−１４７
０１８号、特願昭５９−１８８１５８号、特願昭５９−
１８８１５８号等において、目標とする運動、性能を備
える目標車両を想定し、該目標車両に関する車両諸元と
運動方程式に基づいて、ステアリングハンドル操舵量と
服速に対応する運動変数の目標値、すなわち目標車両が
呈する運動性能を表す運動変数値を求め、この運動変数
目標値を自軍（当該装置を搭載した車両）で実現するよ
うに、自車の１輪（前輪または後輪の少なくとも一万）
の舵角を制御する装置を提案している。

すなわち、この装置を用いれば、自在に運動性能を制御
することができるのである。

（発明が解決しようとする問題、Ｉ＃）ところで、本願
発明者は、上記装置について、・さらに研究な貢ねるう
ちに、次のような改良点を見出した。

すなわち、例えば、車両が坂道を走行する場合のように
、正画が水平面に対して前後方向に傾斜すると、タイヤ
特性、特に、コーナリングパワーが変動してしまう。

ところが、上記先願に係る装置は、上記制御を行う際に
、予め設定された自車の車両諸元を用いて演算を行い、
上記亜輪舵角の制御量を決定するのであるが、上記０里
の重両諸元が固定値であるため、前述したような傾斜角
に伴う実際の車両路元の変化が生じても、上記制御は、
−律に行われ、制御精度が変動してしまう。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、本発明は、第１図に示す
手段を備える。

運動変数目標値演算手段１０２は、予め設定された目標
とする運動性能を備える目標１両モデルに基づいて、ノ
・ンドル操舵角検出手段１００で検出すれるステアリン
グツヘンドルの操舵角θ８、お・よび歪速検出手段１０
１で検出される車速Ｖに対応する運動変数の目標値Ｍを
求める。

制御量発生手段１０Ｂは、前記運動変数目標値Ｍ、およ
び自車の正画諸元により、運動変数目標値Ｍを実現する
ために必要な操舵系の状態量の制御量Ｓを発生する。

操舵系状態量可変手段１０４は、前記制御１ｉ１ｓに対
応して、自■の操舵系の状態量を変化させる。

短詞諸元補正手段１０６は、傾斜角検出手段１０５で検
出される水平面に対する車両の前後方向の傾斜角εに対
応しそ、前記制御量発生手段１０Ｂで用いられる自軍の
康゛両諸元を補正する。

（作用） 烟斜角検出手段１０５および正画諸元補正手段１０６に
よって、例えば正画が坂道を走行する場・合のように、
車両が水平面に対して前後方向に傾斜した状態のときに
、この傾斜角Ｃを検出し、検出した傾斜角εに応じて、
制御に用いる自Ｉの正画諸元を補正することで、傾斜角
ｅによるタイヤコーナリングパワーの変動が生じても、
平坦路走°行時とｌＷ１様の制御精度が得られる。

（実施例） 本発明の一実施例の構成を第２図に示す。

演算処理装置１は、マイクロコンピュータあるいは他の
電気回路によって構成されており、ハンドル操舵角セン
サ２で検出されるステアリングハンドル８の操舵角θ８
と、１速センサ８で検出される本実施例装置搭載止（以
下「０里」という）の服速Ｖ、および、正画電心位置に
設けられた加速度センサ１８で検出される車両前後方向
の加速度α（以下単に「加速度α」とする）４人力し、
所定の演算を行って、前輪舵角指令値δ、と後輪舵角指
令値δＲを出力する。

前輪９．１０と後輪１１．１２は、各々油圧式ステアリ
ング装置６，７によって転舵される構成となっており、
油圧式ステアリング装置６，７は、前輪転舵装ｆ１４あ
るいは後輪転舵祐＃５により制御される。

前輪転舵装置４と後輪転舵装＃５は、演算処理装置ｌか
ら入力される前輪舵角指令値δ、あるい・は陵輪舵角指
令僅δＲに対応して油圧式ステアリング装置６あるいは
７の制御を行う（詳細は、特願昭５９−１８８１５８号
に記載されているものと略同様である）。

第８図は、前記演算処理装置１をマイクロコンピュータ
を用いて構成した場合に、この演算処理Ｖｒｆｔｌで実
行される処理を示すフローチャートである。１Ｉｙ１図
に示す処理は、所定時間毎に繰返し実行されるもので、
イグニッションスイッチがＯＮされたときに、イニシャ
ライズが行われる。

ステップ２１の処理では、ノ１ンドル操舵角センサ２か
ら入力される一７ドル操舵角θ８と、車速センサａから
入力される車速Ｖと、加速度センサ１３から入力される
加速度αの各データの読込みが行われる。

ステップ２２の処理では、予め設定された目標とする運
動性能を備える目標正画モデルに関する演算によって、
上記ハンドル操舵角θ８と車速Ｖに対応する運動変数の
目標値、すなわち、ヨー角加速度の目標値かと求心Ｇ（
求心加速度）の目標・値Ｙ。を算出する。

上記目標車両モデルは、目標とする運動性能を備える車
両を、車両諸元と運動方程式によって設定シタシミュレ
ーションモデルであり、変数としてハンドル操舵角θ　
と車速Ｖを与えることによす、これらθ８とＶに対応す
る目標車両モデルの運動状態が定まり、このときのヨー
角加速度と求心Ｇを上記目標値ｆｉ　　、　ＹＧとする
のである。

なお、上記ヨー角加速度目標値ψおよび求心Ｇ目標値Ｙ
Ｇの演算については、通常車両の運動方程式から解を求
める方式と同様である（特願昭５９−１８８１５８号に
具体的演算式を示しであるので参照されたい）。

次のステップ２Ｂでは、ステップ２１で読込んだ加速度
αと正速Ｖとから、水平面に対する車両の前後方向の傾
斜角ｅを算出する。

この傾斜角ｅを求める演算は以下のようにして行われる
。

例えば、第４図に示すように、１両８０が傾斜角εの坂
道を下っている場合を例として説明する。

・　先ず、車速Ｖから、その微分値立を求める。この微
分値Ｑを求める方法は、アンチスキッド装置等で既に用
いられている。

一方、加速度センサ１８で検出される加速度αは、加速
方向を正とすると、 α＝Ｖ−Ｇｓｉｎε　　　　　　　　−・−（１１で表
わされる。ここで、Ｇは重力加速度である。

従って、傾斜角εを求める演算は、 であり、ステップ２Ｂでは、この演算を実行して傾斜角
εを算出する。

次のステップ２４では、上記のようにして求めた傾斜角
εに基づいて、前輪荷重ＷＦと後輪荷重軸とを求める。

このＷ、とＷＲは以下のようにして求める。

車両が前後方向に傾斜している場合には、車両重心点に
作用する重力により、車両前後方向に荷重移動が発生す
る。

この荷重移動量ΔＷは、正画重量をＷとすると、”とな
る。ここで、ＨＧは本心高、Ｌはホイールペースである
。

次に、水平路面における前輪と後輪の静止荷重を”ＦＯ
と”ＲＯ、！：すると、前輪荷重Ｗ、と後輪荷重ＷＲは
、 ”Ｆ　”　”ＦＯ＋ΔＷ ”Ｒ”　”ＦＯ−ΔＷ で弄わされる。さらに、路面に対して垂直な方向の前輪
荷重ＷＦｖと後輪荷重ＷＲｖは第４図から明らかなよう
に、 Ｗｙｙ　＝　Ｗｙ　ＣＯＲｔ　　　　　　　　　　−−
（ａｌＷＨｙ　＝　ＷＨｃｏ８ε　　　　　　　　　　
・・・・・・（７）となる。

従って、ステップ２４では、上記（４）〜（７）式で示
される演算を実行して、前輪性”　”ＦＶと後輪荷重Ｗ
ＨＶを求める。

次のステップ２５では、上記のようにして求められたＷ
ＦＶ　、ＷＨＶに対応する前輪コーナリングパワーＫｙ
と後輪コーナリングパワーＫＲを求める。

このＫＦ　、　ＫＲは、自車の前輪荷重と後輪荷重が変
化したときのコーナリングパワー変化を予め実験あるい
は演算によって求めてデータテーブルの形でメモリ内に
格納しておき、上記ｗＦｖｌＷＲｖにＬ５　してデータ
テーブルのルックアップ処理を行うことにより求められ
る。

ＷＦＶ　＝　ＷＲＶとＫＦ　−ＫＲの関係は、例えば、
第５図に示すような関係で表わされる。

なお、傾斜角Ｃく１０°種度の範囲では、前記（Ｉｌｌ
　、　（６）　、　（？）式は次のように近似すること
が可能で・あり、これらの演算を実行するようにしても
良い。

次のステップ２６では、前記ステップｚ２で求められた
ヨー角加速度目標値がと求心Ｇ目標値Ｙ。

を自車で実現するために必要な、自軍の前輪舵角う。

この演算は、自車の正画諸元によって１正の運動性能を
備えるシミュレーションモデル（以下「自軍モデル」と
称す）が設定されており、この自軍モデルに、上記ヨー
角加速度目標値ψと求心・Ｇ目標値Ｙ。を代入すること
で（その他、−ンドときの前輪舵角と後輪舵角がどのよ
うな値となっているかを求めるものである。

・　この前輪舵角指令値δＦと後輪舵角指令値δ、を求
める具体的な演算方法は、前記特願昭５９−１８８１５
８号に示しである。

ここで、上記δＦとδＲを求める際に自軍モデルの車両
諸元を用いることになり、本実施例では、この自軍モデ
ルの正画諸元のうち、前輪コーナリンクパフ−と１１輪
コーナリングパワーに、前記ステップ２５で求めた値Ｋ
ＦとＫＲを用いる。他の車両諸元は、予め固定値として
メモリ内に記憶されているものが用いられる。

そして、ステップ２７で、上記前輪舵角指令値いは後輪
転舵装置５へ出力する。

前輪転舵装置４および後輪転舵装置５は、前輪９、ｌＯ
の実施角を前輪舵角指令値δＦに、あるいは後輪１１．
１２の実舵角を後輪舵角指令値δ、にするために必要な
作動油圧を油圧式ステアリング装置６あるいは７へ供給
する。

これにより、前輪９，１０の実舵角は前輪舵角指令値δ
Ｆに等しくなり、かつ後輪１１．１２の・実舵角は後輪
舵角指令値δＲに等しくなって、このときの自■の実際
のヨー角加速度および求心Ｇは、ヨー角加速度目標値≠
および求心Ｇ目標値ＹＧに等しくなる。すなわち、目標
とする運動性能を自Ｉで実現することができる。

、しかも、上記前輪舵角指令値δＦと後輪舵角指令値δ
Ｒは、車両の傾斜に伴って変化した実際のコーナリング
パワーＫＦＩＫＲをフィードバックして求めたものであ
るため、車両が傾斜していても、平坦路を走行している
ときと同じ運動肴性となる。

なお、上記実施例では、制御対象としての操舵系の状態
量として、前輪舵角と後輪舵角を制御する例を示したが
、この他に、後輪舵角のみを制御す、るもの（特願昭５
９−１８８１５８号で提案済）、ステアリングギヤ比を
制御するもの（特願昭６０−７８８８９号で提案済）等
、他の状態量を制御して目標とする運動性能を得る装置
にも、同様にして適用することができる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明は、車両が・水平面
に対して前後方向Ｋｍ斜したときの傾斜角を検出し、該
傾斜角に応じて、操舵系の制御に用いる自重の重両諸元
の補正を行うようにしたことにより、例えば、坂道走行
時のような車両が前後方向に煩斜している状態では、タ
イヤ特性が変化するが、このタイヤ特性変化をｍ慣する
制御によって、平坦路走行時と同じ制御精度が得られる
。

従って、正画は、上記のような坂道走行時でも平坦路走
行時と同じ操舵特性を呈することになり、煉縦性が向上
する。

【図面の簡単な説明】

！１図は本発明の構成図。 第２図は本発明の一実施例の構成図、 第３図は同実施例における演算処理装置で実行される処
理を示すフローチャート。 第４図は車両が傾斜しているときに生じる力を示す図、 第５図は輪荷重とコーナリングパワーとの関係を示す峙
性図である。 １００・・・ハンドル操舵角検出手段 ・１０１・・・車速検出手段 １１・・・運動変数目標値演算手段 １０Ｂ・・・制御量発生手段 １０４・・・操舵系状態埒可変手段 １０５・・・傾斜角検出手段　１０６・・・車両諸元補
正手段ｌ・・・演算処理装置 ２・・・ハンドル操舵角センサ ３・・・昆速センサ　　　　４・・・前輪転舵装置５・
・・後輪転舵装置 ６．７・・・油圧式ステアリング蓄電 ９．１０・・・前輪　　　　　１１　、１２・・・後輪
１８・・・加速度センサ θ８・・・ハンドル操舵角　　Ｖ・・・車速α・・・加
速度　　　　　　ε・・・傾斜角δ、・・・前輪舵角指
令値　　δＲ・・・後輪舵角指令値ττ ψ・・・ヨー角加速度目標値 Ｙ、・・・求心Ｇ目標値 ＫＦ・・・前輪コーナリングパワー ＫＲ・・・後輪コーナリングパワー 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ステアリングハンドルの操舵角を検出するハンドル
   操舵角検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 予め設定された目標とする運動性能を備える目標車両モ
   デルに基づいて、前記ステアリングハンドルの操舵角お
   よび車速に対応する運動変数の目標値を求める運動変数
   目標値演算手段と、 前記求められた運動変数目標値および自車の車両諸元に
   より、前記運動変数目標値を実現するために必要な操舵
   系の状態量の制御量を発生する制御量発生手段と、 前記制御量に対応して、自車の操舵系の状態量を変化さ
   せる操舵系状態量可変手段と、 水平面に対する車両の前後方向の傾斜角を検出する傾斜
   角検出手段と、 前記検出される傾斜角に対応して、前記制御量発生手段
   で用いられる自車の車両諸元を補正する車両諸元補正手
   段とを具備することを特徴とする車両用操舵系制御装置
   。 ２、前記傾斜角検出手段は、 車速を検出する車速センサと、 車両前後方向の加速度を検出する加速度センサと、 前記検出される車速の微分値と、前記検出される加速度
   との偏差から、前記傾斜角を求める演算手段とから構成
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   車両用操舵系制御装置。