JP2874447B2

JP2874447B2 - 車両の操舵制御装置

Info

Publication number: JP2874447B2
Application number: JP12363492A
Authority: JP
Inventors: 英樹酒井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 1999-03-24
Anticipated expiration: 2014-03-24
Also published as: JPH05319289A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気的に車輪を操舵制
御する車両の操舵制御装置に係り、特に車輪のスリップ
角が大きくなったとき車輪を補正操舵して車輪がコーナ
リング限界を越えないようにする車両の操舵制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置は、例えば特開昭６
２−１１６３５５号公報に示されているように、車輪の
サイドフォースの時間微分値とセルフアライニングトル
クの時間微分値が互いに異符号となるとき、車輪がコー
ナリング限界に達しているとの判断の基に予め決めた所
定量だけ車輪を操舵して、車輪がコーナリング限界を越
えることのないようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、車輪のコーナ
リング限界は本来的にはスリップ角の増加に対してコー
ナリングフォースが減少し始める車輪の状態として定義
されるもので、上記従来の装置にあっては車輪のスリッ
プ角とは無関係に車輪のコーナリング限界を決定してい
るので、正確に車輪のコーナリング限界を判定できな
い。例えば、車輪を中立位置に戻す場合には、車輪がコ
ーナリング限界に達していなくても、サイドフォースは
減少しかつセルフアライニングトルクは増加する場合が
あり、この状態では車輪がコーナリング限界にあると誤
判定される。また、上記従来の装置にあっては、車輪が
コーナリング限界を越えていれば、どの程度越えている
かとは無関係に、車輪が常に一定量だけ補正操舵される
のみであるので、車輪が適量だけ操舵されることはな
い。

【０００４】本発明は上記問題に対処するためになされ
たもので、その目的は車輪のコーナリング限界が正確に
検出されるとともに、同コーナリング限界を越えたとき
車輪を適量だけ操舵する車両の操舵制御装置に関する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成上の特徴は、車輪を操舵する操舵機構
を電気的に制御する電気制御装置を、車輪のスリップ角
を検出するスリップ角検出手段と、車輪のコーナリング
フォースを検出するコーナリングフォース検出手段と、
前記検出されたコーナリングフォースを前記検出された
スリップ角で微分演算する微分演算手段と、コーナリン
グフォースをスリップ角で微分した値が零となるスリッ
プ角を限界スリップ角として予め記憶した記憶手段と、
前記微分演算された値が負のとき前記検出されたスリッ
プ角と前記記憶されている限界スリップ角との差を操舵
角として決定する操舵角決定手段と、前記操舵機構を前
記決定操舵角に対応した制御信号により制御して車輪を
前記決定された操舵角に操舵する操舵制御手段とで構成
したことにある。

【０００６】

【発明の作用・効果】上記のように構成した本発明にお
いては、微分演算手段が検出されたコーナリングフォー
スを検出されたスリップ角で微分し、この微分結果が負
であるとき、操舵角決定手段が検出されたスリップ角と
予め記憶されている限界スリップ角との差を操舵角とし
て決定して、操舵制御手段が前記決定操舵角に車輪を操
舵制御する。これにより、車輪のコーナリング限界が定
義通りに検出されるので、車輪のコーナリング限界が正
確に判定される。また、限界スリップ角はコーナリング
フォースをスリップ角で微分した値が零となるスリップ
角であるので、車輪はコーナリング限界を越えている程
度に応じて補正操舵され、すなわち車輪が適量だけ操舵
される。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
すると、図１は同実施例に係る車両の全体を概略的に示
している。この車両は、前輪ＦＷ１，ＦＷ２を操舵する
前輪操舵機構Ａと、後輪ＲＷ１，ＲＷ２を操舵する後輪
操舵機構Ｂと、両操舵機構Ａ，Ｂを電気的に制御する電
気制御装置Ｃとを備えている。

【０００８】前輪操舵機構Ａは円筒状に形成され車体
（図示しない）に軸方向に変位可能に支持されたハウジ
ング１１を備えており、同ハウジング１１内にはラック
バー１２が軸方向に変位可能に支持されている。ラック
バー１２は、ハウジング１１内にて同バー１２と噛合す
るピニオン１３と、下端にてピニオン１３に接続された
中間軸１４ａ（操舵軸１４の若干の屈曲を許容する）を
含む操舵軸１４を介して操舵ハンドル１５に接続される
とともに、その両端にてタイロッド１６ａ，１６ｂ及び
ナックルアーム１７ａ，１７ｂを介して前輪ＦＷ１，Ｆ
Ｗ２を操舵可能に接続している。ハウジング１１内には
一体的にパワーシリンダ１８が形成されており、同シリ
ンダ１８のピストンはラックバー１２に固定され、同ピ
ストンにより区画された左右油室はハウジング１１に組
み付けた制御バルブ２１にそれぞれ接続されている。制
御バルブ２１は操舵軸１４に作用する操舵トルクに応じ
て油圧ポンプ２２からパワーシリンダ１８の一方の油室
への作動油の供給及び他方の油室からリザーバ２３への
作動油の排出を制御する。

【０００９】ハウジング１１にはブラケット２４を介し
て油圧シリンダ２５のピストンロッドが接続されてお
り、同シリンダ２５は左右油室への作動油の給排に応じ
てハウジング１１を軸方向に駆動する。油圧シリンダ２
５の左右油室は電磁切り換えバルブ２６を介して油圧ポ
ンプ２２およびリザーバ２３にそれぞれ接続されてい
る。電磁切り換えバルブ２６はソレノイド２６ａを備え
ており、ソレノイド２６ａへの電圧の非印加時に第１状
態（図示中央位置）に設定されて油圧ポンプ２２及びリ
ザーバ２３と油圧シリンダ２５の左右油室との連通を禁
止する。また、電磁切り換えバルブ２６はソレノイド２
６ａへの正電圧の印加時に第２状態（図示左位置）に設
定されて油圧ポンプ２２から油圧シリンダ２５の左油室
への作動油の供給及び同シリンダ２５の右油室からリザ
ーバ２３への作動油の排出を許容するとともに、ソレノ
イド２６ａへの負電圧の印加時に第３状態（図示右位
置）に設定されて油圧ポンプ２２から油圧シリンダ２５
の右油室への作動油の供給及び同シリンダ２５の左油室
からリザーバ２３への作動油の排出を許容する。

【００１０】後輪操舵機構Ｂは円筒状に形成され車体に
支持されたハウジング３１を備えており、同ハウジング
３１内にはリレーロッド３２が軸方向に変位可能に支持
されている。リレーロッド３２はその両端にてタイロッ
ド３３ａ，３３ｂ及びナックルアーム３４ａ，３４ｂを
介して後輪ＲＷ１，ＲＷ２を操舵可能に接続している。
ハウジング３１内には一体的にパワーシリンダ３５が形
成されており、同シリンダ３５のピストンはリレーロッ
ド３２に固定されている。ピストンにより区画されたパ
ワーシリンダ３５の左右油室は電磁切り換えバルブ３６
を介して油圧ポンプ２２及びリザーバ２３にそれぞれ接
続されている。電磁切り換えバルブ３６はソレノイド３
６ａを備えており、ソレノイド３６ａへの電圧の非印加
時に第１状態（図示中央位置）に設定されて油圧ポンプ
２２及びリザーバ２３とパワーシリンダ３５の左右油室
との連通を禁止する。また、電磁切り換えバルブ３６は
ソレノイド３６ａへの正電圧の印加時に第２状態（図示
右位置）に設定されて油圧ポンプ２２からパワーシリン
ダ３５の右油室への作動油の供給及び同シリンダ３５の
左油室からリザーバ２３への作動油の排出を許容すると
ともに、負電圧の印加時に第３状態（図示左位置）に設
定されて油圧ポンプ２２から同シリンダ３５の左油室へ
の作動油の供給及び同シリンダ３５の右油室からリザー
バ２３への作動油の排出を許容する。

【００１１】電気制御装置Ｃは、車両の横加速度Ｇ_Y を
検出する横加速度センサ４１、車両のヨーレートγを検
出するヨーレートセンサ４２、車速ｕを検出する車速セ
ンサ４３およびハンドル舵角θ_H を検出するハンドル舵
角センサ４４を備えるとともに、前輪制御舵角センサ４
５および後輪制御舵角センサ４６を備えている。前輪制
御舵角センサ４５は、油圧シリンダ２５のピストンロッ
ドの基準位置からの変位量を検出することより、前輪Ｆ
Ｗ１，ＦＷ２の制御舵角δ_F を検出するものである。後
輪制御舵角センサ４６は、リレーロッド３２の基準位置
からの変位量を検出することにより、後輪ＲＷ１，ＲＷ
２の制御舵角δ_R を検出するものである。なお、これら
の検出される各値Ｇ_Y,γ,θ_H,δ_F,δ_Rはそれぞれ左方向
を正で表し、かつ右方向を負で表している。

【００１２】これらの各センサ４１〜４６はマイクロコ
ンピュータ４７に接続されている。マイクロコンピュー
タ４７はバス４７ａにそれぞれ共通に接続されたＲＯＭ
４７ｂ、ＣＰＵ４７ｃ、ＲＡＭ４７ｄおよびＩ／Ｏ（入
出力インターフェース回路）４７ｅからなる。ＲＯＭ４
７ｂは図２〜４のフローチャートに対応したプログラム
を記憶し、ＣＰＵ４７ｃは同プログラムを実行し、ＲＡ
Ｍ４７ｄは前記プログラムの実行に必要な変数を一時的
に記憶する。また、ＲＡＭの一部は不揮発性に構成され
ていて、同部分には図７のα−Ｈ特性に対応したデータ
を記憶した前輪ＦＷ１，ＦＷ２用の第１テーブルと後輪
ＲＷ１，ＲＷ２用の第２テーブルとが設けられている。
Ｉ／Ｏ４７ｅには前記各センサ４１〜４６に加えて、警
告器４８および差動増幅器５１，５２が接続されてい
る。警告器４８はブザーおよびランプからなり、車輪が
スリップ限界を越えたときに運転者に警告するものであ
る。差動増幅器５１は正側入力(＋)にてＩ／Ｏ４７ｅに
内蔵されたＤ／Ａ変換器からの前輪制御舵角δ_F を表す
アナログ制御信号を入力するとともに、負側入力(−)に
て前輪制御舵角センサ４５により検出された前輪制御舵
角δ_F を入力して、前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵をフィー
ドバック制御する。差動増幅器５２は正側入力(＋)にて
Ｉ／Ｏ４７ｅに内蔵されたＤ／Ａ変換器からの後輪制御
舵角δ_R を表すアナログ制御信号を入力するとともに、
負側入力(−)にて後輪制御舵角センサ４６により検出さ
れた後輪制御舵角δ_R を入力して、後輪ＲＷ１，ＲＷ２
の操舵をフィードバック制御する。

【００１３】次に、上記のように構成した実施例の動作
を説明する。イグニッションスイッチがオンされると、
ＣＰＵ４７ｃは図２のステップ１００にてプログラムの
実行を開始し、ステップ１０１の初期設定処理の後、ス
テップ１０２〜１０９からなる処理を繰り返し実行す
る。

【００１４】ステップ１０２にて、各センサ４１〜４６
から横加速度Ｇ_Y 、ヨーレートγ、車速ｕ、ハンドル舵
角θ_H 、前輪制御舵角δ_F および後輪制御舵角δ_R をそ
れぞれ入力し、ステップ１０３にて入力した横加速度Ｇ
_Y 、ヨーレートγおよび車速ｕを用いて下記数１の演算
の実行により車両のスリップ角βを計算する。

【００１５】

【数１】β＝∫(Ｇ_Y/ｕ−γ)dt なお、本実施例では車両のスリップ角βを前述のように
前記数１の積分演算の実行により計算するようにした
が、この積分演算に代えて１次遅れ疑似積分演算により
スリップ角βを計算するようにしてもよい。また、車両
のスリップ角βを実測するようにしてもよい。

【００１６】次に、ステップ１０４にて前記計算した車
両のスリップ角β、前記入力したヨーレートγ、車速
ｕ、ハンドル舵角θ_H、前輪制御舵角δ_Fおよび後輪制御
舵角δ_R を用いて下記数２，３の演算の実行により前輪
ＦＷ１，ＦＷ２のスリップ角α _F および後輪ＲＷ１，Ｒ
Ｗ２のスリップ角α_R を計算する（図５参照）。

【００１７】

【数２】α_F＝β＋ａγ/ｕ−Ｎθ_H−δ_F

【００１８】

【数３】α_R＝β−ｂγ/ｕ−δ_R なお、上記数２，３中、ａは前輪車軸と重心との距離を
表す予め与えられた固定値であり、ｂは後輪車軸と重心
との距離を表す予め与えられた固定値であり、Ｎはステ
アリングギヤ比を表す予め与えられた固定値である。

【００１９】次に、ステップ１０５にて前記入力したヨ
ーレートγの時間微分値dγ/dtを計算するとともに、こ
の時間微分値dγ/dtと横加速度Ｇ_Y を用いた下記数４，
５の演算の実行によりＦＷ１，ＦＷ２のコーナリングフ
ォースＦ_F および後輪ＲＷ１，ＲＷ２のコーナリングフ
ォースＦ_R を計算する。

【００２０】

【数４】

【００２１】

【数５】

【００２２】なお、前記数４，５中、Ｍは車両重量を表
す予め与えられた固定値であり、Ｉは車両のヨー慣性モ
ーメントを表す予め与えられた固定値である。

【００２３】このようなステップ１０４，１０５の処理
においては前回計算されたスリップ角α_F，α_Rおよびコ
ーナリングフォースＦ_F，Ｆ_RもＲＡＭ４７ｄ内に記憶さ
れているようになっており、次のステップ１０６にて前
回計算したスリップ角α_F(n-1)，α_R(n-1)およびコーナ
リングフォースＦ_F(n-1)，Ｆ_R(n-1)と今回計算したスリ
ップ角α_F(n)，α_R(n)およびコーナリングフォースＦ
_F(n)，Ｆ_R(n)とを用いた下記数６，７の微分演算の実行
によりコーナリングフォースＦ_F，Ｆ_Rをスリップ角
α_F，α_Rでそれぞれ偏微分した偏微分値Ｈ_F(α_F)，Ｈ
_R(α_R)を計算する。

【００２４】

【数６】

【００２５】

【数７】

【００２６】次に、ステップ１０７にて、前記ステップ
１０４の処理によって計算されたスリップ角α_F，α_Rと
前記ステップ１０６の処理により計算された偏微分値Ｈ
_F(α_F)，Ｈ_R(α_R)とを用いて、ＲＡＭ４７ｄ内の不揮発
性部分に設けられた第１および第２テーブル内のデータ
を補正する。

【００２７】ここで、前記数４〜７の物理的意味につい
て説明しておくと、車輪においては、図６に示すよう
に、スリップ角αの絶対値｜α｜が限界スリップ角α₀₁
に達するまでは、コーナリングフォースＦは前記絶対値
｜α｜の増加にしたがって増加する。そして、前記絶対
値｜α｜が限界スリップ角α₀₁を越えると、コーナリン
グフォースＦは同絶対値｜α｜の増加にしたがって減少
する。なお、前記絶対値｜α｜が限界スリップ角α₀₁に
等しいときが車輪のコーナリング限界として定義され
る。そこで、コーナリングフォースＦをスリップ角αで
偏微分することにより、偏微分値Ｈ(α)は、図７に示す
ように、スリップ角αの絶対値｜α｜が限界スリップ角
α₀₁より小さな範囲内では正の値となり、同絶対値｜α
｜が限界スリップ角α₀₁より大きな範囲内では負の値と
なる。これにより、前記絶対値｜α｜が限界スリップ角
α₀₁を越えた場合には、この越えた分だけ車輪を操舵し
てスリップ角αの絶対値｜α｜が限界スリップ角α₀₁に
なるようにしてやれば、車輪は最大のコーナリングフォ
ースＦ_MAX を発生することになる。以下、この理論を用
いたステップ１０８，１０９による「前輪操舵制御ルー
チン」および「後輪操舵制御ルーチン」について説明す
る。

【００２８】「前輪操舵制御ルーチン」は図３に詳細に
示されており、ＣＰＵ４７ｃはステップ２００にてその
実行を開始し、ステップ２０１にて前記計算した偏微分
値Ｈ_F(α_F)が「０」以上であるか否かを判定する。この
場合、偏微分値Ｈ_F(α_F)が「０」以上であれば、ステッ
プ２０１にて「ＹＥＳ」と判定して、ステップ２０２に
て前記計算したスリップα_Fと前記入力した前輪制御舵
角δ_Fとを用いた下記数８の演算の実行により前輪制御
舵角δ_F を含まない前輪ＦＷ１，ＦＷ２のスリップ角ε
_Fを計算する。

【００２９】

【数８】ε_F＝α_F＋δ_F この数８の意味について、若干の説明を加えておく。前
輪ＦＷ１，ＦＷ２を図５に示すように左方向（正方向）
に操舵したとすれば、前輪ＦＷ１，ＦＷ２のスリップ角
α_F は負の値となる。一方、この場合、前輪ＦＷ１，Ｆ
Ｗ２がコーナリングフォース限界に達しているならば、
前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、スリップ角α_F の絶対値｜α_F
｜を減少させるために、右方向に操舵制御されている
はずであるから、このときの前輪制御舵角δ_Fは負の値
となる。その結果、スリップ角ε_Fは、その絶対値｜ε_F
｜がスリップ角α_Fの絶対値｜α_F｜よりも前輪制御舵角
δ_Fの絶対値｜δ_F｜分大きな負の値となる。その結果、
スリップ角ε_Fは前輪ＦＷ１，ＦＷ２を操舵制御しなか
った場合における前輪ＦＷ１，ＦＷ２のスリップ角を示
すことになる。当然ながら、前輪制御舵角δ_F が「０」
であれば、両スリップ角ε_F，α_Fは等しい値である。ま
た、前輪ＦＷ１，ＦＷ２が右方向（正方向）に操舵され
た場合には、スリップ角α_Fおよび前輪制御舵角δ_Fは共
に「０」以上の値となり、スリップ角ε_F は前輪ＦＷ
１，ＦＷ２を操舵制御しなかった場合における前輪ＦＷ
１，ＦＷ２のスリップ角を示す。

【００３０】前記ステップ２０２の処理後、ステップ２
０３にて、スリップ角ε_F の絶対値｜ε_F｜に基づいて
ＲＡＭ４７ｄ内の第１テーブルを参照することにより、
偏微分値Ｈ_F(ε_F)を計算し、ステップ２０４にて偏微分
値Ｈ_F(ε_F)が「０」以上であるか否かを判定する。通常
走行では、車輪はコーナリング限界を越えていないの
で、偏微分値Ｈ_F(ε_F)は「０」以上であり、ステップ２
０４にて「ＹＥＳ」と判定してプログラムをステップ２
０５以降へ進める。ステップ２０５においては、警告器
４８の非作動を表す制御信号を出力する。これにより、
警告器４８内のブザーおよびランプは作動しない。次
に、ステップ２０６にて目標前輪制御舵角δ_F*を「０」
に設定し、ステップ２０７にて同舵角δ_F*を表す制御信
号をＩ／Ｏ４７ｅを介して差動増幅器５１に出力してス
テップ２０８にてこの「前輪操舵制御ルーチン」を終了
する。

【００３１】差動増幅器５１は前記出力された目標前輪
制御舵角δ_F*と前輪制御舵角センサ４５により検出され
た前輪制御舵角δ_F とを比較し、この比較結果に基づい
て電磁切り換えバルブ２６を制御することにより前輪Ｆ
Ｗ１，ＦＷ２を操舵する。この場合、目標前輪制御舵角
δ_F*と検出前輪制御舵角δ_F とが等しければ、差動増幅
器５１はソレノイド２６ａへの電圧の印加を解除するこ
とにより電磁切り換えバルブ２６を第１状態（図示中央
位置）に設定し、油圧シリンダ２５に対する作動油の給
排を停止してハウジング１１を駆動しない。目標前輪制
御舵角δ_F*が検出前輪制御舵角δ_F より大きければ、差
動増幅器５１はソレノイド２６ａへ正電圧を印加するこ
とにより電磁切り換えバルブ２６を第２状態（図示左位
置）に設定し、油圧シリンダ２５の左油室へ油圧ポンプ
２２からの作動油を供給するとともに同シリンダ２５の
右油室からの作動油をリザーバ２３へ排出してハウジン
グ１１を右方向に駆動する。これにより、ラックバー１
２はハウジング１１と共に右方向へ変位して、前輪ＦＷ
１，ＦＷ２は左方向（正方向）に操舵される。また、目
標前輪制御舵角δ_F*が検出前輪制御舵角δ_F より小さけ
れば、差動増幅器５１はソレノイド２６ａへ負電圧を印
加することにより電磁切り換えバルブ２６を第３状態
（図示右位置）に設定し、油圧シリンダ２５の右油室へ
油圧ポンプ２２からの作動油を供給するとともに同シリ
ンダ２５の左油室からの作動油をリザーバ２３へ排出し
てハウジング１１を左方向に駆動する。これにより、ラ
ックバー１２はハウジング１１と共に左方向へ変位し
て、前輪ＦＷ１，ＦＷ２は右方向（負方向）に操舵され
る。このようにして、前輪ＦＷ１，ＦＷ２は目標前輪制
御舵角δ_F*（＝０）に補正操舵される。

【００３２】一方、操舵ハンドル１５を大きく回動する
ことにより、前輪ＦＷ１，ＦＷ２がコーナリング限界を
越えると、ステップ１０６の処理により計算された偏微
分値Ｈ_F(α_F)が「０」より小さくなる。したがって、ス
テップ２０１にて「ＮＯ」と判定して、プログラムをス
テップ２０９へ進める。ステップ２０９においては、警
告器４８を作動させるための制御信号を出力する。これ
により、警告器４８内のブザーおよびランプは作動し
て、運転者は車輪がコーナリング限界に達していること
を認識できる。次に、ステップ２１０にてスリップ角α
_F と限界スリップ角α₀₁を用いた下記数９の演算の実行
により補正舵角Δδ_F を計算する。

【００３３】

【数９】Δδ_F＝｜α_F｜−α₀₁ この補正舵角Δδ_Fは、図７に示すように、スリップ角
α_F の絶対値｜α_F｜が限界スリップ角α₀₁を越えてい
る量を表す。次に、ステップ２１１にてスリップ角α_F
が正であるか否かを判定する。この場合、スリップ角α
_F が正であれば、ステップ２１１にて「ＹＥＳ」と判定
して、ステップ２１２にて検出前輪制御舵角δ_Fに補正
舵角Δδ_Fを加算する下記数１０の演算の実行により目
標前輪制御舵角δ_F*を計算する。

【００３４】

【数１０】δ_F*＝δ_F＋Δδ_F また、スリップ角α_F が正でなければ、ステップ２１１
にて「ＮＯ」と判定して、ステップ２１３にて検出前輪
制御舵角δ_Fから補正舵角Δδ_Fを減算する下記数１１の
演算の実行により目標前輪制御舵角δ_F*を計算する。

【００３５】

【数１１】δ_F*＝δ_F−Δδ_F これらのステップ２１２，２１３の処理後、ステップ２
０７にて目標前輪制御舵角δ_F*を表す制御信号を差動増
幅器５１に出力して、ステップ２０８にてこの「前輪操
舵制御ルーチン」を終了する。これにより、前輪ＦＷ
１，ＦＷ２が右方向（負方向）に操舵されていて、スリ
ップ角α_F が正であれば、前輪ＦＷ１，ＦＷ２はスリッ
プα_Fの絶対値｜α_F｜を減少させる左方向（正方向）に
限界スリップ角α₀₁まで操舵される。前輪ＦＷ１，ＦＷ
２が左方向（正方向）に操舵されていて、スリップ角α
_Fが負であれば、前輪ＦＷ１，ＦＷ２はスリップα_Fの絶
対値｜α_F｜を減少させる右方向（負方向）に限界スリ
ップ角α₀₁ まで操舵される。その結果、前輪ＦＷ１，
ＦＷ２は最大コーナリングフォースが発生される角度ま
で補正操舵されることになる。

【００３６】さらに、前記前輪ＦＷ１，ＦＷ２の補正操
舵中、操舵ハンドル１５による前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操
舵量が大きくなったり、走行路面の状態が悪化したりし
て、偏微分値Ｈ_F(α_F)がふたたび「０」より小さくなる
と、前述のように、ステップ２０１にて「ＮＯ」と判定
して、プログラムをステップ２０９〜２１３，２０７へ
進める。この場合も、ステップ２１０の処理により補正
舵角Δδ_F はスリップ角α_F が限界スリップ角α₀₁を越
えている量に設定され、ステップ２１１〜２１３，２０
７の処理により前輪ＦＷ１，ＦＷ２は最大コーナリング
フォースが発生される角度までさらに追加して補正操舵
される。

【００３７】一方、前記前輪ＦＷ１，ＦＷ２の補正操舵
中、操舵ハンドル１５による前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵
量が小さくなったり、走行路面の状態が良好となったり
して、偏微分値Ｈ_F(α_F)が「０」以上になると、前述の
ように、ステップ２０１にて「ＹＥＳ」と判定してプロ
グラムをステップ２０２〜２０４に進める。この場合、
ステップ２０２，２０３の処理により計算された前輪Ｆ
Ｗ１，ＦＷ２を操舵制御しなかった場合におけるスリッ
プ角ε_F に対応した偏微分値Ｈ_F(ε_F)が「０」以上にな
れば、ステップ２０４にて「ＹＥＳ」との判定の基に、
前述したステップ２０５〜２０７の処理により、警告器
４８が非作動制御されるとともに、前輪ＦＷ１，ＦＷ２
の補正操舵が停止される。

【００３８】また、偏微分値Ｈ_F(α_F)が「０」以上であ
っても、スリップ角ε_F に対応した偏微分値Ｈ_F(ε_F)が
「０」以上になければ、ステップ２０１における「ＹＥ
Ｓ」およびステップ２０４における「ＮＯ」との判定の
基に、プログラムはステップ２１０〜２１３，２０７に
進められる。この場合、警告器４８は作動状態に保たれ
たまま、ステップ２１０の処理により補正舵角Δδ_F が
計算されるとともに、ステップ２１１〜２１３の処理に
より目標前輪制御舵角δ_F*が計算され、ステップ２０７
の処理により前輪ＦＷ１，ＦＷ２が目標前輪制御舵角δ
_F*に操舵制御される。前記ステップ２１０の補正舵角Δ
δ_F の計算においては、スリップ角α_Fの絶対値｜α_F｜
は限界スリップ角α₀₁より小さくなるので、補正舵角Δ
δ_F は負となる。その結果、前輪ＦＷ１，ＦＷ２が右方
向（負方向）に操舵されていて、スリップ角α_F が正で
あれば、前輪ＦＷ１，ＦＷ２はスリップα_Fの絶対値｜
α_F｜を増加させる右方向（負方向）に限界スリップ角
α₀₁まで操舵される。前輪ＦＷ１，ＦＷ２が左方向（正
方向）に操舵されていて、スリップ角α_F が負であれ
ば、前輪ＦＷ１，ＦＷ２はスリップα_Fの絶対値｜α_F｜
を増加させる左方向（正方向）に限界スリップ角α₀₁ま
で操舵される。その結果、この場合も、前輪ＦＷ１，Ｆ
Ｗ２は最大コーナリングフォースが発生される角度まで
補正操舵されることになる。

【００３９】次に、「後輪操舵制御ルーチン」について
説明する。この「後輪操舵制御ルーチン」においては、
後輪ＲＷ１，ＲＷ２が前述した前輪ＦＷ１，ＦＷ２と同
様に操舵制御される。ＣＰＵ４７ｄは図４のステップ３
００にてその実行を開始し、ステップ３０１にて前記計
算した偏微分値Ｈ_R(α_R)が「０」以上であるか否かを判
定する。この場合も、偏微分値Ｈ_R(α_R)は「０」以上で
あれば、ステップ３０１にて「ＹＥＳ」と判定して、ス
テップ３０２にて前記計算したスリップα_Rと前記入力
した後輪制御舵角δ_Rとを用いた下記数１２の演算の実
行により後輪制御舵角δ_R を含まない後輪ＲＷ１，ＲＷ
２のスリップ角ε_Rを計算する。

【００４０】

【数１２】ε_R＝α_R＋δ_R 次に、ステップ３０３にて、スリップ角ε_R の絶対値｜
ε_R｜に基づいてＲＡＭ４７ｄ内の第２テーブルを参照
することにより、偏微分値Ｈ_R(ε_R)を計算し、ステップ
３０４にて偏微分値Ｈ_R(ε_R)が「０」以上であるか否か
を判定する。偏微分値Ｈ_R(ε_R)が「０」以上であれば、
ステップ３０４にて「ＹＥＳ」と判定してプログラムを
ステップ３０５以降へ進める。ステップ３０５において
は、警告器４８を非作動制御する。次に、ステップ３０
６にて目標後輪制御舵角δ_R*を「０」に設定し、ステッ
プ３０７にて同舵角δ_R*を表す制御信号をＩ／Ｏ４７ｅ
を介して差動増幅器５２に出力してステップ３０８にて
この「後輪操舵制御ルーチン」を終了する。

【００４１】差動増幅器５２は前記出力された目標後輪
制御舵角δ_R*と後輪制御舵角センサ４６により検出され
た後輪制御舵角δ_R とに基づいて電磁切り換えバルブ３
６を前述した前輪ＦＷ１，ＦＷ２の場合と同様に制御す
る。電磁切り換えバルブ３６およびパワーシリンダ３５
も前述した電磁切り換えバルブ２６および油圧シリンダ
２５と同様に作動し、後輪ＲＷ１，ＲＷ２は目標後輪制
御舵角δ_R*（＝０）すなわち中立状態にに操舵制御され
る。ただし、この場合には、リレーロッド３２の軸方向
への変位により、後輪ＲＷ１，ＲＷ２が左右に操舵され
る。

【００４２】後輪ＲＷ１，ＲＷ２がコーナリング限界を
越えると、ステップ１０６の処理により計算された偏微
分値Ｈ_R(α_R)が「０」より小さくなる。したがって、ス
テップ３０１にて「ＮＯ」と判定して、プログラムをス
テップ３０９へ進めて警告器４８を作動させる。次に、
ステップ３１０〜３１３にてスリップ角α_R と限界スリ
ップ角α₀₁を用いた下記数１３の演算の実行により補正
舵角Δδ_R を計算する。

【００４３】

【数１３】Δδ_R＝｜α_R｜−α₀₁ 次に、ステップ３１１〜３１３の処理により、スリップ
角α_R が正であれば下記数１４に示された目標後輪制御
舵角δ_R*を計算し、スリップ角α_R が正でなければ下記
数１５に示された目標後輪制御舵角δ_R*を計算する。

【００４４】

【数１４】δ_R*＝δ_R＋Δδ_R

【００４５】

【数１５】δ_R*＝δ_R−Δδ_R これらのステップ３１１〜３１３の処理後、ステップ３
０７にて後輪ＲＷ１，ＲＷ２を目標後輪制御舵角δ_R*に
操舵制御する。この場合も、後輪ＲＷ１，ＲＷ２が右方
向（負方向）に操舵されていて、スリップ角α_R が正で
あれば、後輪ＲＷ１，ＲＷ２はスリップα_Rの絶対値｜
α_R｜を減少させる左方向（正方向）に限界スリップ角
α₀₁まで操舵される。後輪ＲＷ１，ＲＷ２が左方向（正
方向）に操舵されていて、スリップ角α_Rが負であれ
ば、後輪ＲＷ１，ＲＷ２はスリップα_Rの絶対値｜α_R｜
を減少させる右方向（負方向）に限界スリップ角α₀₁
まで操舵される。その結果、後輪ＲＷ１，ＲＷ２は最大
コーナリングフォースが発生される角度まで補正操舵さ
れることになる。

【００４６】さらに、前記後輪ＲＷ１，ＲＷ２の補正操
舵中、後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵量が大きくなったて
り、走行路面の状態が悪化したりして、偏微分値Ｈ_R(α
_R)がふたたび「０」より小さくなると、前述のように、
ステップ３０１にて「ＮＯ」と判定して、プログラムを
ステップ３０９〜３１３，３０７へ進める。この場合
も、ステップ３１０の処理により補正舵角Δδ_R はスリ
ップ角α_R が限界スリップ角α₀₁を越えている量に設定
され、ステップ３１１〜３１３，３０７の処理により、
後輪ＲＷ１，ＲＷ２は最大コーナリングフォースが発生
される角度までさらに追加して補正操舵される。

【００４７】一方、前記後輪ＲＷ１，ＲＷ２の補正操舵
中、後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵量が小さくなったり、走
行路面の状態が良好となったりして、偏微分値Ｈ_R(α_R)
が「０」以上になると、前述のように、ステップ３０１
にて「ＹＥＳ」と判定してプログラムをステップ３０２
〜３０４に進める。この場合、ステップ３０２，３０３
の処理により計算された後輪ＲＷ１，ＲＷ２を操舵制御
しなかった場合におけるスリップ角ε_R に対応した偏微
分値Ｈ_R(ε_R)が「０」以上になれば、ステップ３０４に
て「ＹＥＳ」との判定の基に、前述したステップ３０５
〜３０７の処理により、警告器４８が非作動制御される
とともに、後輪ＲＷ１，ＲＷ２の補正操舵が停止され
る。

【００４８】また、偏微分値Ｈ_R(α_R)が「０」以上であ
っても、スリップ角ε_R に対応した偏微分値Ｈ_R(ε_R)が
「０」以上になければ、ステップ３０１における「ＹＥ
Ｓ」およびステップ３０４における「ＮＯ」との判定の
基に、プログラムはステップ３１０〜３１３，３０７に
進められる。この場合、警告器４８は作動状態に保たれ
たまま、ステップ３１０の処理により補正舵角Δδ_R が
計算されるとともに、ステップ３１１〜３１３の処理に
より目標後輪制御舵角δ_R*が計算され、ステップ３０７
の処理により後輪ＲＷ１，ＲＷ２が目標後輪制御舵角δ
_F*に操舵制御される。前記ステップ３１０の補正舵角Δ
δ_R の計算においては、スリップ角α_Rの絶対値｜α_R｜
は限界スリップ角α₀₁より小さくなるので、補正舵角Δ
δ_R は負となる。その結果、後輪ＲＷ１，ＲＷ２が右方
向（負方向）に操舵されていて、スリップ角α_R が正で
あれば、後輪ＲＷ１，ＲＷ２はスリップ角α_Rの絶対値
｜α_R｜を増加させる右方向（負方向）に限界スリップ
角α₀₁まで操舵される。後輪ＲＷ１，ＲＷ２が左方向
（正方向）に操舵されていて、スリップ角α_R が負であ
れば、後輪ＲＷ１，ＲＷ２はスリップα_Rの絶対値｜α_R
｜を増加させる左方向（正方向）に限界スリップ角α₀₁
まで操舵される。その結果、この場合も、ＲＷ１，ＲＷ
２は最大コーナリングフォースが発生される角度まで補
正操舵されることになる。

【００４９】上記作動説明からも理解できるとおり、上
記実施例によれば、前輪ＦＷ１，ＦＷ２および後輪ＲＷ
１，ＲＷ２の各スリップ角α_F，α_Rの絶対値｜α_F｜，
｜α_R｜が限界スリップ角α₀₁を越えた場合には、この
越えた量｜α_F｜−α₀₁，｜α_R｜−α₀₁を補正舵角Δδ
_F，Δδ_Rとして、同補正舵角Δδ_F，Δδ_Rだけ前輪ＦＷ
１，ＦＷ２および後輪ＲＷ１，ＲＷ２を操舵して、前輪
ＦＷ１，ＦＷ２および後輪ＲＷ１，ＲＷ２が最大コーナ
リングフォースを発生するようにしたので、車両の旋回
性能が良好になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す車両の全体概略図で
ある。

【図２】図１のマイクロコンピュータにて実行される
プログラムのフローチャートである。

【図３】図２の前輪操舵制御ルーチンの詳細フローチ
ャートである。

【図４】図２の後輪操舵制御ルーチンの詳細フローチ
ャートである。

【図５】前輪舵角、後輪舵角、ヨーレート、スリップ
角などの方向を説明するための説明図である。

【図６】スリップ角αとコーナリングフォースＦとの
関係を示す特性図である。

【図７】スリップ角αとコーナリングフォースＦをス
リップ角αで偏微分した偏微分値Ｈとの関係を示す特性
図ある。

【符号の説明】

ＦＷ１，ＦＷ２…前輪、ＲＷ１，ＲＷ２…後輪、Ａ…前
輪操舵機構、Ｂ…後輪操舵機構、Ｃ…電気制御装置、１
１，３１…ハウジング、１２…ラックバー、１５…操舵
ハンドル、２５…油圧シリンダ、２６，３６…電磁切り
換えバルブ、３２…リレーロッド、３５…パワーシリン
ダ、４１…横加速度センサ４１、４２…ヨーレートセン
サ４２、４３…車速センサ、４４…ハンドル舵角セン
サ、４５…前輪制御舵角センサ、４６…後輪制御舵角セ
ンサ、４７…マイクロコンピュータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ６２Ｄ 137:00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電気的に制御されて車輪を操舵する操舵機
構と、同操舵機構を制御する電気制御装置とを備えた車
両の操舵制御装置において、前記電気制御装置を、車輪のスリップ角を検出するスリップ角検出手段と、車輪のコーナリングフォースを検出するコーナリングフ
ォース検出手段と、前記検出されたコーナリングフォースを前記検出された
スリップ角で微分演算する微分演算手段と、コーナリングフォースをスリップ角で微分した値が零と
なるスリップ角を限界スリップ角として予め記憶した記
憶手段と、前記微分演算された値が負のとき前記検出されたスリッ
プ角と前記記憶されている限界スリップ角との差を操舵
角として決定する操舵角決定手段と、前記操舵機構を前記決定操舵角に対応した制御信号によ
り制御して車輪を前記決定された操舵角に操舵する操舵
制御手段とで構成したことを特徴とする車両の操舵制御
装置。