JP2002096751A - 車両の前後輪舵角制御装置 - Google Patents
車両の前後輪舵角制御装置Info
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Abstract
跡の外側への張り出しを低減することができる車両の前
後輪舵角制御装置を提供する。 【解決手段】 目標転舵角演算部202は、ステアリン
グ操作量に応じて該ステアリング操作量が一定に保持さ
れる場合の基準転舵角を演算する基準転舵角演算部20
3と、ステアリング操作の方向とその変化方向とが一致
する切り増し状態か、或いは、ステアリング操作の方向
とその変化方向とが相反する切り戻し状態かを判定する
切り増し/切り戻し判定部204と、切り増し/切り戻
し判定部204が切り増し状態と判定した場合、転舵中
心仰角θが小さくなるように基準転舵角を補正して目標
転舵角とする一方、切り増し/切り戻し判定部204が
切り戻し状態と判定した場合、転舵中心仰角θが大きく
なるように基準転舵角を補正して目標転舵角とする目標
転舵角補正部205とを備える。
Description
制御装置に関する。
前輪だけに舵角を与えて操舵する前輪操舵方式が採用さ
れているが、後輪にも舵角を与える前後輪(四輪)操舵
方式によれば、最小回転半径の縮小や中高速時のコーナ
リング姿勢の安定化といった操作性や安定性を向上させ
ることができる。
構上連結したメカニカル伝達方式や、前後輪の転舵系を
ステアリングと機構上連結せず、ステアリング操作量に
対してそれぞれ独立に転舵を調整できる車両の前後輪舵
角制御装置がある。この装置にあっては、車両の採用旋
回半径を小さくする為に前後輪の転舵角をステアリング
操作量に応じて逆相に同一量だけ転舵する方法が容易に
考えられる。
置では、車両を前進で縦列駐車させる場合や旋回させる
場合に車両の一部が外側に大きく張り出すように車両が
挙動していた。その挙動をシミュレーションした結果例
を図15から図17のそれぞれ(a)、(b)に示す。
(以下、従来例1)において、前進で縦列駐車させた場
合の車両挙動例である。この場合、車両の左前方を大き
く張り出すように車両を操作する必要があるので、駐車
時に車両を左に寄せづらいという問題点があった。
例1において、車両を旋回させた場合の車両挙動例であ
る。例えば車両の右旋回時には、いずれも車両左前方が
大きく張り出るような車両挙動となっていたので、特に
狭い場所においては、車両左前方が障害物へ衝突しない
ように注意する際の心理的な負担が大きいという問題点
があった。
転舵する車両(以下、従来例2)において、前進で縦列
駐車させた場合の車両挙動例である。駐車初期段階では
車両右後方が張り出す現象がおきるため、右後方が障害
物に衝突しないように、前輪のみが転舵する車両と比べ
てより気を配る必要があった。また、駐車終了段階にお
いては、車両の左前方が張り出るように車両が挙動する
ので、駐車時に車両を左に寄せづらいという問題点があ
った。
例2において、車両を旋回させた場合の車両挙動例であ
る。例えば車両の右旋回時には、いずれも旋回初期段階
から車両左前方あるいは左後方が大きく張り出るような
車両挙動となっていた。特に狭い場所においては、車両
左前方および左後方が障害物へ衝突しないように注意す
る際の心理的な負担が大きいという問題点があった。
進による縦列駐車時や車両旋回時の車両軌跡の外側への
張り出しを低減し、運転者の心理的負担を軽減した車両
の前後輪舵角制御装置を提供することである。
め、請求項1記載の発明は、前輪と後輪の転舵角をそれ
ぞれ独立に制御する装置と、前後輪の目標転舵角を演算
する目標転舵角演算手段と、前記目標転舵角を実現する
ように車両前後の転舵角を調整する転舵角調整手段と、
を備えた車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標
転舵角演算手段は、ステアリング操作量に応じて該ステ
アリング操作量が一定に保持される場合の基準転舵角を
演算する基準転舵角演算手段と、ステアリング操作の方
向とその変化方向とが一致する切り増し状態か、或い
は、ステアリング操作の方向とその変化方向とが相反す
る切り戻し状態かを判定する切り増し/切り戻し判定手
段と、前記切り増し/切り戻し判定手段が切り増し状態
と判定した場合、転舵中心仰角θが小さくなるように基
準転舵角を補正して目標転舵角とする一方、前記切り増
し/切り戻し判定手段が切り戻し状態と判定した場合、
転舵中心仰角θが大きくなるように基準転舵角を補正し
て目標転舵角とする目標転舵角補正手段と、を備えたこ
とを要旨とする。
発明は、前輪と後輪の転舵角をそれぞれ独立に制御する
装置と、前後輪の目標転舵角を演算する目標転舵角演算
手段と、前記目標転舵角を実現するように車両前後の転
舵角を調整する転舵角調整手段と、を備えた車両の前後
輪舵角制御装置において、前記目標転舵角演算手段は、
ステアリング操作の方向とその変化方向とが一致する切
り増し状態か、或いは、ステアリング操作の方向とその
変化方向とが相反する切り戻し状態かを判定し、前記切
り増し状態と判定した場合、ステアリング操作量が一定
値に保たれている場合に比べて、前輪の転舵配分が大き
くなるように前後輪の目標転舵角を演算する一方、前記
切り戻し状態と判定した場合、ステアリング操作量が一
定値に保たれている場合に比べて、後輪の転舵配分が大
きくなるように前後輪の目標転舵角を演算することを要
旨とする。
発明は、請求項1または請求項2記載の車両の前後輪舵
角制御装置において、前記目標転舵角演算手段は、車両
上に固定された基準点Pが距離δz動く毎に、徐々に運
転者のステアリング操作量STに一致するようにステア
リング操作中間量STVを演算するとともに、ステアリ
ング操作中間量STVに対応するステアリング操作の向
きとその変化の向きとが一致するか逆かを判定し、前記
ステアリング操作中間量STVに対応するステアリング
操作の向きとその変化の向きとが一致すると判定してい
る間は、ステアリング操作量が一定値に保たれている状
況に比べて、転舵中心仰角θが小さくなるように目標転
舵角を補正し、前記ステアリング操作中間量STVに対
応するステアリング操作の向きとその変化の向きとが逆
と判定している間は、転舵中心仰角θが大きくなるよう
に目標転舵角を補正することを要旨とする。
発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載の
車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標転舵角演
算手段は、前記車両上の基準点Pの移動距離δzに対す
る転舵中心仰角θの変化量δθ/δzが急変する値を取
る場合には、基準点Pの移動距離δzに対して急変しな
いように補正を行なった転舵中心仰角を達成する目標転
舵角を演算することを要旨とする。
発明は、請求項1ないし請求項4のいずれか1項記載の
車両の前後輪舵角制御装置において、ステアリング操作
量STに基づいて、車両上の基準点Pの目標旋回半径R
eを算出する目標旋回半径演算手段と、前記基準点Pの
移動距離δzに対する転舵中心仰角θの変化量δθ/δ
zの上限値を、転舵中心仰角θと前記目標旋回半径演算
手段が算出した目標旋回半径Reに応じて制限するよう
に目標転舵角を演算する目標転舵角演算手段と、を備え
たことを要旨とする。
発明は、請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の
車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標転舵角演
算手段は、車両が略停止している状態にあっては、転舵
中心仰角θ変化率の制限をかけずに目標転舵角を演算す
ることを要旨とする。
発明は、請求項1ないし請求項6のいずれか1項記載の
車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標転舵角演
算手段は、転舵中心が車両前端部延長線と後端部延長線
との間に位置するように目標転舵角を演算する手段とす
ることを要旨とする。
手段における用語の定義を明確にする。この定義は、特
許請求の範囲、課題を解決する手段、発明の効果、及び
実施形態の説明に適用されるものとする。
点と後車軸の2等分点とを結ぶ線分の2等分点を基準点
に選ぶ。車両の重心点を基準点と選んでもよい。 ◆車両固定座標 車両に固定して原点、x,y軸を定めた座標系である。
以下では、車両上の基準点Pを原点にとり、x軸を車両
前方、y軸を車両の側方として図12の通りにとる。こ
こでy軸については、車両の旋回方向を正にとるものと
し、図12では右旋回しているので、車両右側を正にと
っている。左旋回時には車両左側を正にとる。
x軸)との成す角βとし、車両旋回の向きを正にとった
ものと定義する。図12では右旋回中なので右回り(時
計回り)を正にとる。左旋回中には左回り(反時計回
り)を正にとる。
図示δfr、前左輪はδfl、後左輪はδrl、後右輪
はδrr)。 ◆転舵中心 車両の前後輪転舵角を一定としたまま旋回した場合に、
旋回中心となる車両固定座標上の点。 ◆転舵中心半径 車両上の基準点Pと転舵中心との距離R。 ◆転舵中心仰角 車両上の基準点Pと転舵中心とを結ぶ線と、車両上の基
準点Pから車両横方向(y軸と平行)に延ばした線との
成す角、車両進行方向への回転角を正にとる(右旋回時
は、反時計回りが正の向き。左旋回時は、時計回りが正
の向き)。
を変化させること。右にステアリングを切っている状態
で更に右に切ることと、逆に、左にステアリングを切っ
ている状態で更に左に切ることとが当てはまる。 ◆切り戻し 車両の旋回半径が大きくなるようにステアリング操作量
を変化させること。右にステアリングを切っている状態
で左に戻すことと、逆に、左にステアリングを切ってい
る状態で右に戻すこととが当てはまる。
後輪の転舵角をそれぞれ独立に制御する装置と、前後輪
の目標転舵角を演算する目標転舵角演算手段と、前記目
標転舵角を実現するように車両前後の転舵角を調整する
転舵角調整手段と、を備えた車両の前後輪舵角制御装置
において、前記目標転舵角演算手段は、ステアリング操
作量に応じて該ステアリング操作量が一定に保持される
場合の基準転舵角を演算する基準転舵角演算手段と、ス
テアリング操作の方向とその変化方向とが一致する切り
増し状態か、或いは、ステアリング操作の方向とその変
化方向とが相反する切り戻し状態かを判定する切り増し
/切り戻し判定手段と、前記切り増し/切り戻し判定手
段が切り増し状態と判定した場合、転舵中心仰角θが小
さくなるように基準転舵角を補正して目標転舵角とする
一方、前記切り増し/切り戻し判定手段が切り戻し状態
と判定した場合、転舵中心仰角θが大きくなるように基
準転舵角を補正して目標転舵角とする目標転舵角補正手
段と、を備えたので、ステアリング切り始めにおいて
は、車両の転舵中心仰角が負の向きに補正され、ステア
リングを戻す時には転舵中心仰角が正の向きに補正され
るようになった。
一定で走行している条件で、本発明を適用した場合のシ
ミュレーション結果を示す。図15(c)は縦列駐車を
行なう場合の結果例であるが、縦列駐車初期段階におい
ては、車両の転舵中心仰角が負の値を取る為に図4と比
較して車両右後端の張り出しが抑えられ、縦列駐車終了
段階には、車両の転舵中心仰角が正の値を取る為に、図
15(a)および図15(b)の従来技術と比較して車
両左前方の張り出しが抑えられるようになった。
にステアリングを操作することになるが、張り出しが抑
えられることで、このときの心理的負担を軽減できると
いう効果がある。
すいという効果を得ることができるようになった。この
とき、図示の位置に別の車両が駐車しているような場合
でも、従来の方法と同等に車両との間隔を保てているの
で、図示車両への接触に対する運転者の心理的負担はほ
ぼ同等であると考えられる。
を旋回運動させた場合の結果例である。図示のように車
両左前方および左後方の張り出しを抑えることができる
ようになったので、障害物接触に対する運転者の心理的
負担を軽減できるようになり、運転し易い車両とするこ
とができるようになった。
には前輪の転舵配分を大きくし、切り戻す時には後輪の
転舵配分を大きくするようにした。図15(c)のシミ
ュレーションに対する諸状態量変化を図14に示す。本
発明により請求項1の発明と同様の車両運動が実現でき
るので、請求項1と同様の効果が得られるようになっ
た。
手段を、基準点Pが所定距離δz(一定値でなくても良
い)動く毎に、徐々にステアリング操作量STに一致す
るようにステアリング操作中間量STVを演算するとと
もに、ステアリング操作中間量STVに対応するステア
リング操作の向きとその変化の向きとが一致する間は、
ステアリング操作量が値に保たれている状況に比べて転
舵中心仰角θが小さくなるように目標転舵角を補正し、
ステアリング操作中間量STVに対応するステアリング
操作の向きとその変化の向きとが逆の間は、転舵中心仰
角θが大きくなるように目標転舵角を補正し、演算する
ようにした。
転者がステアリングを操作し、その後ステアリング量を
固定し走行する場合においても、車両移動距離に応じて
転舵中心仰角が補正されるようになった。従って、車両
停止中にステアリング操作を行なった場合でも、走行距
離に対して図15(c)〜図17(c)と同様の車両挙
動を実現できるようになり、請求項1と同様の効果を得
ることができるようになった。
角演算手段にて演算される転舵中心仰角θが、基準点P
の移動距離に対して急変する値を取る場合には、基準点
Pの移動距離に対して急変しないように補正を行なった
転舵中心仰角を達成する目標転舵角を演算するようにし
た。
車両を右旋回させながらステアリングを右向きに操作
し、その直後に左向きに戻す際には、転舵中心仰角が車
両後方から前方へ移動するように転舵中心が演算され、
車両を右旋回させながらステアリングを左向きに戻し、
その直後に右向きに操作する際には、転舵中心仰角が車
両前方から後方へ移動するように転舵中心が演算され
る。このときステアリングの操作量の変化量を急激に変
化させる場合には、転舵中心仰角が急激に変化するよう
に転舵中心が演算され、結果的に走行しながら車両の姿
勢角βが急激に変化するといった不都合が考え得る。
においても転舵中心仰角が徐々に変化するように前後輪
が転舵されるので走行中に車両の姿勢角が急変すること
を回避でき、結果的に前述の不都合を回避できるように
なった。なお、転舵中心仰角θが車両の姿勢角βに略一
致することは、本発明者らの検討により明らかになって
いる。
半径Reを演算する手段を備え、目標転舵角演算手段に
おいて、基準点Pの移動距離δzに対する転舵中心仰角
θの変化量δθ/δzの上限値を、目標転舵中心仰角と
目標旋回半径Reに応じて制限するように目標転舵角を
演算するようにした。転舵中心半径Rの取り得る範囲
は、前後輪の転舵能力によって制約される(図13)。
半径Rと目標旋回半径Reと車両基準点Pの移動距離δ
zに対する目標転舵中心仰角θの変化量δθ/δzとの
間には、略
を演算する場合に旋回半径Re、δθ/δzの大きさに
よっては、実現不可能なRが演算され、結果として運転
者の操舵量に応じた旋回半径を実現できないという不都
合が生じえる。本発明はこの点を考慮したものであり、
実現可能な範囲の転舵中心半径Rが導出されるようにδ
θ/δzの大きさに制約を加えるようにしたので、先に
述べた不都合を回避することができるようになった。
停止している状態では、転舵中心仰角θの変化率に制限
をかけずに、あるいは変化率を十分な大きな値として目
標転舵角を演算するようにした。これにより、運転者が
車両を停止させた状態で不連続的に車両の姿勢角を変化
させることができるようになった。
を車両前端部延長線と後端部延長線との間に制限するよ
うにした。車両が旋回する際に、転舵中心を車両後端部
延長線上にとると車両の旋回外側後端の張り出しを0に
でき、転舵中心を車両前端部延長線上にとると車両の旋
回外側前端の張り出しを0にできる。従って、転舵中心
をこの範囲に制限することで効果的に車両の張り出しを
抑制することができる。特に、請求項3および4を適用
し、転舵中心仰角θの変化量δθ/δzを制限するよう
な場合、必要以上に転舵中心仰角を実現すると、その
後、目標とする転舵中心仰角θを実現するまでに要する
走行距離が長くなってしまうが、このような不都合を効
果的に回避できるようになった。
制御装置の一実施形態を採用した車両の構成を示した図
である。図1において、車両11は、前輪1、後輪2、
運転者が操作するステアリングホイール3、ステアリン
グホイールの操舵角を検出する操舵角センサ4を備えて
いる。操舵角センサ4は、例えばエンコーダ式のセンサ
を使用してコラムシャフトの回転量を検出し、前後輪舵
角制御装置(以下,ECUと略す)12に送る。
5、6、後輪2を操舵する後輪転舵アクチュエータ7、
8は、それぞれDCモータを有し、ウォームギアを介し
てモータの回転運動をステアリングラックの左右運動に
変換しその移動量を調整することで前後左右輪の転舵角
を調整できる。ここでモータは、DCモータに限らず、
誘導モータあるいはスイッチトリラクタンスモータなど
でも良いし、直接ステアリングラックの移動量を調整で
きるリニアモータであってもよい。
れ駆動する駆動回路20〜23は、ECU12から転舵
角の指令値を受けて、各輪転舵用のモータを駆動するも
のであり、正逆転制御可能なHブリッジで構成されてい
る。後述するECU12から指令されるモータ電流を実
現するようにDCモータの電流フィードバックが成され
る。
アリングラック移動量を検出するポテンショ式のラック
ストロークセンサである。また、14〜17は車両11
の各車輪の回転速度を検出する車速センサである。各車
輪の回転軸に取り付けられた歯車の回転に応じ、溝から
歯の位置に差し掛かる時にパルスを出力するホールIC
タイプのものなどがある。
心とした制御回路(ECU)で構成したものであり、外
部との信号入出力や種々の演算を行なう。CPUは演算
を実行し、ROMは後述する制御プログラムや各種デー
タ等を記憶している。RAMはプログラム実行中に一時
的に情報の記憶を行なう。I/Oインターフェースは外
部のセンサ等からの情報の入力や、外部のアクチュエー
タを駆動するための信号の出力を行なう。また車速セン
サのパルス間時間を計測するタイマなども備えている。
の構成を示すブロック図である。図2において、ECU
12は、運転者のステアリング操作量である操舵角に基
づいてステアリング操作量が一定に保持されたときの目
標の旋回半径を演算する目標旋回半径演算部201と、
目標旋回半径に基づいて目標転舵角を演算する目標転舵
角演算部202と、目標転舵角に一致するように実転舵
角を調整する転舵角調整部206とを備えている。
に基づいてステアリング操作量が一定に保持されたとき
の基準転舵角を演算する基準転舵角演算部203と、運
転者のステアリング操作量である操舵角の変化が切り増
し状態か切り戻し状態かを判定する切り増/切り戻判定
部204と、基準転舵角をステアリング操作の切り増し
/切り戻しに応じて、切り増しの場合、転舵中心仰角θ
が小さくなるように基準転舵角を補正して目標転舵角と
する一方、切り戻しの場合、転舵中心仰角θが大きくな
るように基準転舵角を補正する目標転舵角補正部205
とを備えている。
構成する場合には、基準転舵角演算部203、切り増/
切り戻判定部204、目標転舵角補正部205という構
成となるが、本実施形態では、これら各部は、マイクロ
コンピュータのソフトウェアとして、不可分に構成され
ている。
1,202,206の順にすべてECU12内のソフト
ウェア制御により実現される。車両上の基準点Pは車両
上のどこにとっても同様に説明できるので、以下では基
準点Pを車両の中心(前後のトレッド中心を結んだ線の
中間点)として適用例を説明する。
ングホイールの回転角検出値STに応じた目標旋回半径
Reを演算する。目標旋回半径Reについては、図3に
示すように予めステアリングホイールの回転角に対する
テーブルの形でROM内に記憶させておき、そのテーブ
ルを参照することで演算する。
無限大に対応するので、テーブル値は図3のように目標
旋回半径の逆数値として入力すると都合が良い。ここ
で、目標旋回半径は、ステアリングホイールの回転角以
外にも車速などで対応付けを行なっても良い。本演算は
10ms毎に行ない、目標旋回半径Reを10ms毎に
出力する。
舵中心仰角θを演算し、次に目標旋回半径Reおよび目
標転舵中心仰角θを実現する為の目標転舵中心(点Q)
を求め、最後にその目標転舵中心を実現する各軸の目標
転舵角(前左輪δfl*、前右輪δfr*、後左輪δr
l*、後右輪δrr*)を演算する。以下に順を追って
説明する。
図5のフローチャートで説明する。図4のフローチャー
トでは、旋回方向一定で車両が動いている状態における
目標転舵中心仰角θを演算することになる。図5のフロ
ーチャートでは、旋回方向が変化する時あるいは、車両
がほぼ停止状態にあるときの目標転舵中心仰角θを演算
することになる。図4のフローチャートは、左旋回時に
は右前輪の車輪速センサのパルス立ち上がりに同期して
演算を実行し、右旋回時およびほぼ直進状態である時に
は、左前輪の車輪速センサのパルス立ち上がりに同期し
て演算を実行する。図5のフローチャートは、10ms
毎に演算がなされる。
によるステアリング操作量STを検出する。S402で
は、1JOB前からの基準点Pの進行距離dzを演算す
る。移動距離zを求めるに当たっては、予め各輪の移動
距離を演算する。
動距離を車速センサのパルス間時間で除算することで各
輪の移動速度を求め、それを時間積分することで求め
る。或いは、車速センサのパルス発生数にパルス当たり
の車輪移動距離を乗じた値を積算して求めても良い。
られているが、基準点Pの位置をそれらの車輪の中心と
しているため、4つそれぞれの車速センサ出力から演算
した移動距離の平均値を基準点Pの移動距離zとして簡
易的に演算する。このように求めた基準点進行距離zと
その前のJOBでの基準点進行距離zoldから、1JOB
間に車両が進行した距離dzを
車輪速センサ位置とし、右旋回時およびほぼ直進状態で
ある時には、基準点Pを左前輪の車輪速センサ位置とす
れば、dz値は予めパルス発生間隔に応じて定まった距
離に対応するので、式(2)を演算する必要は無い。
TVを演算する。基準点単位進行距離当たりのステアリ
ング操作中間量STVの変化率制限値は、それぞれ目標
旋回半径Reに対して関連付けてROM内に記憶させて
おき、その関連データを表引きすることで、STVの増
加率制限値dSTViおよび減少率制限値dSTVdを
求める。
応じて、STVがdSTVi*dz〜dSTVd*dz
の変化量の範囲でSTに一致するようにSTVを演算す
る。なお、本適用例の他にも1次遅れや2次伝達特性な
どでステアリング操作中間量STVをステアリング操作
量STに一致させる方法などもある。
請求項3を適用しない例として、時間に対するステアリ
ング操作量変化をSTVとして演算する方法や、そのよ
うにして求めたSTVに対して更に、移動距離dzや時
間に対する変化率の制限を加えたものをSTVとして演
算する方法などもある。
るに当たって、ステアリング操作中間量STV値および
1JOB前のSTV値であるSTVzとの差
アリング操作量が切り増し状態に対応し、dSTVが負
の値である場合、ステアリング操作量が切り戻し状態に
対応する。
対して関連付けられた転舵中心仰角基本値θ0を、予め
関連付けられたデータを表引きすることで決定する。関
連付けの例を図8に示す。図8において、転舵中心仰角
基本値θ0は、ステアリング操作量(角)一定の場合の
値に対して、dSTVが正のときには大きくなるように
補正され、dSTVが負のときには小さくなるように補
正されることになる。
5では、転舵中心仰角基本値θ0を目標旋回半径Reに
応じて図9の範囲となるように制限を加える。Reとθ
0の上下限値との関係も予め求めておき、ROM内に格
納した上で表引きすることで求め、その値をもってθ0
に制限を加える。
行距離当たりの目標転舵中心仰角θの変化率制限値は、
例えば目標旋回半径Reに対して関連付けられており、
その関連データを表引きすることで、目標転舵中心仰角
θの増加率制限値dθiおよび減少率制限値dθdを求
める。
zに応じて、目標転舵中心仰角θがdθi*dz〜dθ
d*dzの変化量の範囲で転舵中心仰角基本値θ0に一
致するように目標転舵中心仰角θを演算する。なお、本
適用例の他にも1次遅れや2次伝達特性などで転舵中心
仰角θを転舵中心仰角基本値θ0に一致させる方法など
もある。ここで、S404およびS406は、請求項4
の発明の実施形態である。
演算ルーチン2を説明する。S501では、所定時間
(T1)車速パルスが発生しないか否かを判定し、発生
しない場合にはS502に進む。ここで、T1は車速1
km/hの時のパルス発生間隔とする。更にS501で
は、運転者によるステアリング操作量から車両に要求す
る旋回中心が右から左、或いはその逆に変化したことを
検出するとS502に進む。なお、いずれにも該当しな
い場合には、本ルーチンを終了する。
θ0に一致させて本ルーチンを終了する。本ルーチンに
より請求項6の発明を実現している。
めの転舵中心半径Rおよび転舵中心仰角θを演算する例
をフローチャート1(図6)およびフローチャート2
(図7)で説明する。
で車両が動いている状態における転舵中心を演算するこ
とになる。図7のフローチャートでは、旋回方向が変化
する時あるいは、車両がほぼ停止状態にあるときの転舵
中心を演算することになる。図6のフローチャートは、
左旋回時には右前輪の車輪速センサのパルス立ち上がり
に同期して演算を実行し、右旋回時およびほぼ直進状態
である遠きには、左前輪の車輪速センサのパルス立ち上
がりに同期して演算を実行する。図7のフローチャート
は、10ms毎に演算がなされる。
OB前にS606で演算した目標転舵中心仰角θoldか
ら、1JOB前からの目標転舵中心仰角dθを
中心仰角θoldから、その時に実現し得る最小の転舵中
心半径Rminを演算する。Rminは、図13の点Vと点P
との距離であり、予め実験的にθに対するテーブルデー
タとしてRmin値を測定しておきROMに格納し、その
テーブルを表引きすることによって演算することができ
る。
nを考慮した上で、目標旋回半径Reを実現できるよう
な転舵中心仰角変化dθの最大値を次式で演算する。
θを制約する。
演算すると共に、転舵中心仰角θを転舵中心仰角の変化
dθ値から演算する。
求項5の発明を実現している。
速パルスが発生しないか否かを判定し、発生しない場合
にはS702に進む。ここで、T1は車速1km/hの
時のパルス発生間隔とする。更にS701では、運転者
によるステアリング操作量から車両に要求する旋回中心
が右から左、或いはその逆に変化したことを検出すると
S702に進む。なお、いずれにも該当しない場合に
は、本ルーチンを終了する。
旋回半径Reとし、本ルーチンを終了する。このように
することで、車両が止まっている状態において旋回半径
を急激に変化させることができるようになる。
て、目標転舵中心(点Q)から各輪の目標転舵角(前左
輪δfl*、前右輪δfr*、後左輪δrl*、後右輪
δrr*)を演算する例を説明する。各輪の転舵角(前
左輪δfl、前右輪δfr、後左輪δrl、後右輪δr
r)をそれぞれ調整可能な範囲で変化させた時の各輪転
舵角と転舵中心との関係を実験的に求めておく。
は一意に決まるが、逆に転舵中心を定めた時には4輪転
舵角の組み合わせは一意に決まらず、組み合わせの自由
度が存在する。そこで、それらの自由度の中で、図10
に示すように各輪と転舵中心とを結ぶ線と各輪の向きと
が直交するように各輪の転舵角を決定した場合の組み合
わせに近い各輪転舵角を転舵中心に対して対応づける。
る場合(車両がほぼ直進する場合)には、車両の直進安
定性が十分保たれるようなトーインを実現するような組
み合わせを選択し対応づける。このような対応づけをす
ることで、車両を低速で走行させるときの走行抵抗を小
さくし、走行に必要なエネルギーを抑えることができ
る。また、各輪のタイヤの滑り角も小さくなるので、タ
イヤ滑り音を抑えるという効果も得られる。
して、各輪の転舵角(前左輪δfl、前右輪δfr、後
左輪δrl、後右輪δrr)をそれぞれ対応づけたデー
タをROM内に格納し、そのデータを表引きすること
で、目標転舵中心点Qに対する各輪の目標転舵角(前左
輪δfl*、前右輪δfr*、後左輪δrl*、後右輪
δrr*)を演算する。ここで、転舵中心は各輪転舵角
だけではなく車両の速度に応じても変化する為、その影
響を予め実験的に求めておき前記ROMデータとして持
たせ、車速に対しても表引きするとなお良い。
(前左輪δfl、前右輪δfr、後左輪δrl、後右輪
δrr)が目標転舵角δfl*、δfr*、δrl*、
δrr*、と一致するように各駆動回路20〜23から
各車輪転舵アクチュエータ5〜8のDCモータに指令す
る電流指令値を演算する。
34の検出値と各輪転舵角との関係を実験的に求めてお
き、その関係づけデータを予めROMに格納しておき表
引きすることで、各輪の転舵角をラックストロークセン
サ31〜34の検出値から各輪転舵角検出値を演算す
る。
目標転舵角と一致するようにフィードバック演算する。
フィードバック演算の方法としては、PID制御やスラ
イディングモード制御やモデル規範型制御などがある
が、いずれも一般的に良く知られているものであるの
で、ここでは詳細の説明を割愛する。
立に調整できる機構を備える車両の場合について説明し
たが、前輪あるいは後輪あるいは前後輪において、左右
の転舵角を独立に調整できない機構の場合でも適用でき
る。
立に調整できない機構を備える車両に本発明の前後輪転
舵角制御装置を適用した第2実施形態の構成例を示す。
ュエータ45、46がそれぞれ前輪及び後輪の左右の転
舵角を同時に調整するアクチュエータであり、DCモー
タを有しウォームギアを介してラックストロークを左右
に移動させることができる。本発明をこのような機構に
適用する場合は、前述の適用例のなかで、目標転舵角演
算部202と転舵角調整部206とを次のように変更す
れば良い。
標転舵中心を演算した上で、その転舵中心を実現する前
後のストローク量を演算するようにすれば良い。このと
き目標値は転舵角ではなく、転舵角と対応したストロー
ク量となるが実質的には何ら不都合はない。実験的に予
め転舵中心に対する前後輪ストローク量を計測してお
き、そのデータをROMに格納し、そのデータを表引き
することで前後輪の目標ストローク量(前輪STf*、
後輪STr*)を演算する。前述したように車速の影響
もROMデータとして格納し、車速に対しても表引きす
るとなお良い。
いては、前後のストロークセンサ検出値と前後輪の目標
ストローク量(前輪STf*、後輪STr*)とが一致
するように各輪でフィードバック制御を行なう。フィー
ドバック制御の方法としては、やはりPID制御やスラ
イディングモード制御やモデル規範型制御などがある
が、詳細の説明を割愛する。
転舵角を独立に調整できない機構についても同様に適用
でき、前輪が運転者のステアリング操作量に応じて機械
的に一意に決まり、後輪のみがステアリング操作量と独
立に調整できる機構についても同様に適用できる。その
ような場合にも、機構に応じて、目標転舵角演算手段と
転舵角調整手段を前述の変更例に従って同様に構成すれ
ば良い。
明してきたが、車両が後退している場合には後退方向を
x軸正の向きにとることで同様に実現できる。車両の前
進と後退との判別については、例えば自動変速機を備え
運転者によって前進後退指令を選択できる車両にあって
は、前進指令が成されている間は車両が前進しているも
のと判別し、後退指令が成されている間は車両が後退し
ているものと判別すればよい。ここで、実施例の中で様
々なROMデータを格納し、そのデータを参照すること
で各種演算を行なうようにしているが、その際のROM
データとしては、前進の場合と後退の場合とで違うデー
タを使用しても良い。
した車両の第1実施形態を説明するシステム構成図であ
る。
明するブロック図である。
である。
である。
る。
る。
ある。
ある。
ある。
ある。
る。
御装置を採用した車両のシミュレーションにおける諸状
態量の変化を示す図である。
ミュレーション図であり、(a)従来例1(前輪操
舵)、(b)従来例2(前後輪逆位相に同量転舵)、
(c)本発明の実施形態である。
レーション図であり、(a)従来例1(前輪操舵)、
(b)従来例2(前後輪逆位相に同量転舵)、(c)本
発明の実施形態である。
レーション図であり、(a)従来例1(前輪操舵)、
(b)従来例2(前後輪逆位相に同量転舵)、(c)本
発明の実施形態である。
Claims (7)
- 【請求項1】 前輪と後輪の転舵角をそれぞれ独立に制
御する装置と、前後輪の目標転舵角を演算する目標転舵
角演算手段と、前記目標転舵角を実現するように車両前
後の転舵角を調整する転舵角調整手段と、を備えた車両
の前後輪舵角制御装置において、 前記目標転舵角演算手段は、 ステアリング操作量に応じて該ステアリング操作量が一
定に保持される場合の基準転舵角を演算する基準転舵角
演算手段と、 ステアリング操作の方向とその変化方向とが一致する切
り増し状態か、或いは、ステアリング操作の方向とその
変化方向とが相反する切り戻し状態かを判定する切り増
し/切り戻し判定手段と、 前記切り増し/切り戻し判定手段が切り増し状態と判定
した場合、転舵中心仰角θが小さくなるように基準転舵
角を補正して目標転舵角とする一方、前記切り増し/切
り戻し判定手段が切り戻し状態と判定した場合、転舵中
心仰角θが大きくなるように基準転舵角を補正して目標
転舵角とする目標転舵角補正手段と、 を備えたことを特徴とする車両の前後輪舵角制御装置。 - 【請求項2】 前輪と後輪の転舵角をそれぞれ独立に制
御する装置と、前後輪の目標転舵角を演算する目標転舵
角演算手段と、前記目標転舵角を実現するように車両前
後の転舵角を調整する転舵角調整手段と、を備えた車両
の前後輪舵角制御装置において、 前記目標転舵角演算手段は、ステアリング操作の方向と
その変化方向とが一致する切り増し状態か、或いは、ス
テアリング操作の方向とその変化方向とが相反する切り
戻し状態かを判定し、 前記切り増し状態と判定した場合、ステアリング操作量
が一定値に保たれている場合に比べて、前輪の転舵配分
が大きくなるように前後輪の目標転舵角を演算する一
方、前記切り戻し状態と判定した場合、ステアリング操
作量が一定値に保たれている場合に比べて、後輪の転舵
配分が大きくなるように前後輪の目標転舵角を演算する
ことを特徴とする車両の前後輪舵角制御装置。 - 【請求項3】 前記目標転舵角演算手段は、 車両上に固定された基準点Pが距離δz動く毎に、徐々
に運転者のステアリング操作量STに一致するようにス
テアリング操作中間量STVを演算するとともに、ステ
アリング操作中間量STVに対応するステアリング操作
の向きとその変化の向きとが一致するか逆かを判定し、 前記ステアリング操作中間量STVに対応するステアリ
ング操作の向きとその変化の向きとが一致すると判定し
ている間は、ステアリング操作量が一定値に保たれてい
る状況に比べて、転舵中心仰角θが小さくなるように目
標転舵角を補正し、前記ステアリング操作中間量STV
に対応するステアリング操作の向きとその変化の向きと
が逆と判定している間は、転舵中心仰角θが大きくなる
ように目標転舵角を補正することを特徴とする請求項1
または請求項2記載の車両の前後輪舵角制御装置。 - 【請求項4】 前記目標転舵角演算手段は、 前記車両上の基準点Pの移動距離δzに対する転舵中心
仰角θの変化量δθ/δzが急変する値を取る場合に
は、基準点Pの移動距離δzに対して急変しないように
補正を行なった転舵中心仰角を達成する目標転舵角を演
算することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいず
れか1項記載の車両の前後輪舵角制御装置。 - 【請求項5】 ステアリング操作量STに基づいて、車
両上の基準点Pの目標旋回半径Reを算出する目標旋回
半径演算手段と、 前記基準点Pの移動距離δzに対する転舵中心仰角θの
変化量δθ/δzの上限値を、転舵中心仰角θと前記目
標旋回半径演算手段が算出した目標旋回半径Reに応じ
て制限するように目標転舵角を演算する目標転舵角演算
手段と、 を備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項4のい
ずれか1項記載の車両の前後輪舵角制御装置。 - 【請求項6】 前記目標転舵角演算手段は、 車両が略停止している状態にあっては、転舵中心仰角θ
変化率の制限をかけずに目標転舵角を演算することを特
徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の
車両の前後輪舵角制御装置。 - 【請求項7】 前記目標転舵角演算手段は、転舵中心が
車両前端部延長線と後端部延長線との間に位置するよう
に目標転舵角を演算する手段とすることを特徴とする請
求項1ないし請求項6のいずれか1項記載の車両の前後
輪舵角制御装置。
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