JP3467359B2 - 前後輪操舵装置 - Google Patents

前後輪操舵装置

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JP3467359B2 JP28795695A JP28795695A JP3467359B2 JP 3467359 B2 JP3467359 B2 JP 3467359B2 JP 28795695 A JP28795695 A JP 28795695A JP 28795695 A JP28795695 A JP 28795695A JP 3467359 B2 JP3467359 B2 JP 3467359B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明が属する技術分野】本発明は、前後輪操舵装置に
関し、特に車両に作用するヨーレイトを検出し、このヨ
ーレイト値に応じて後輪舵角を制御するように構成され
た前後輪操舵装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】車体に対する外乱及び車両の走行状態の
変化に対する車両の運動特性を所望のものに近づけるこ
とを可能とするべく、ステアリングホイールの操舵角に
対応して設定された規範ヨーレイトと、車両に作用する
実ヨーレイトとの偏差を演算し、この偏差に基づいて後
輪舵角をフィードバック制御する方法を本出願人は提案
している(特願平4−350490号明細書参照)。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば砂利
道や凍結路などの摩擦係数の低い路面でタイヤがグリッ
プ限界を超えた場合には、コーナリングフォースが発生
しなくなる。また、例えばワインディングロードの走行
など、急激かつ大舵角の連続操舵が行われる際には、後
輪を転舵するアクチュエータの応答限界を超えることが
ある。そのため、上記先行技術に於ては、ヨーレイトフ
ィードバック制御による後輪の転舵状況とドライバーの
運転感覚との間に位相ずれが生じ、操舵フィーリングが
むしろ悪化する不都合を生じることが考えられる。 【0004】また、規範ヨーレイトが一義的に定められ
ていると、設定された特性の旋回しかできないことにな
るので、例えばダート走行やジムカーナなどに於て、ド
ライバーがむしろ意識的に駆動力と制動力とのバランス
を崩して旋回したい場合などに、ドライバーの意図した
挙動を車両が実現し得なくなることもあり得る。その場
合、アンダーステア時とオーバーステア時とではドライ
バーの意図も異なり、例えばアンダーステア時にはある
程度積極的に後輪転舵による操舵補助を行うようにする
と良く、逆にオーバーステア時にはアンダーステア時よ
りも積極的にステアリング操作を行いたいことが多いこ
とが知られている。 【0005】本発明は、このような従来技術の不都合を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
旋回限界、或いはアクチュエータの応答限界などに於け
る前後輪操舵装置による後輪操舵とドライバの操舵との
相互干渉をなくして、ドライバのコントロール性を向上
可能なように構成された前後輪操舵装置を提供すること
にある。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記した目的は本発明に
よれば、ステアリングホイールの操舵によって舵角が与
えられる前輪と、ステアリングホイールの操舵角に対応
した規範ヨーレイトの設定値と車両に作用する実ヨーレ
イトの検出値との偏差値に基づいて舵角がフィードバッ
ク制御される後輪とを有する前後輪操舵装置であって、
前記規範ヨーレイトと前記実ヨーレイトとの偏差値を所
定の閾値と比較して後輪舵角のフィードバック制御の無
効化に係わる制御モードを決定する手段と、前記実ヨー
レイトの検出値と前記ヨーレイト偏差値とに基づいて現
状がアンダーステア状態かオーバーステア状態かを判定
する手段とを有すると共に、前記制御モードを決定する
際に用いる所定の閾値が、アンダーステア時の閾値より
もオーバーステア時の閾値の方が小さくされることを特
徴とする前後輪操舵装置を提供することにより達成され
る。これにより、カウンターステアなどの積極的なステ
アリング操作が行われるオーバーステア時には、規範ヨ
ーレイトと実ヨーレイトとの偏差の値が小さなうちに後
輪舵角のフィードバック制御の無効化に係わる制御モー
ドの切替えが行われるので、運転者の意図した挙動を早
期に車両が呈するような制御を実現することができる。 【0007】 【発明の実施の形態】以下に添付の図面を参照して本発
明の好適な実施形態を具体的、かつ詳細に説明する。 【0008】図1は、本発明が適用された車両用前後輪
操舵装置の全体構成を図式的に示している。ステアリン
グホイール1が一端に固着されたステアリングシャフト
2は、前輪転舵装置3の転舵ロッド4と機械的に連結さ
れている。この転舵ロッド4の両端は、左右前輪5を支
持する各ナックルアーム6にタイロッド7を介してそれ
ぞれ連結されている。 【0009】車両の後部に配置された後輪転舵装置8
は、車幅方向に延在する転舵ロッド9を、電動モータ1
0で駆動するようになっている。そして転舵ロッド9の
両端は、前輪5側の転舵ロッド4と同様に、左右後輪1
1を支持するナックルアーム12にタイロッド13を介
してそれぞれ連結されている。 【0010】前後両転舵装置3・8には、各転舵ロッド
4・9の位置を検知して各車輪5・11の転舵量を測定
するために、舵角センサ14・15が装着されている。
また、ステアリングシャフト2には、ステアリングホイ
ール1の操舵量を検知するための舵角センサ16が取り
付けられている。これに加えて、各車輪5・11には、
それぞれ車速センサ17が設けられ、車体の適所には、
横加速度センサ18並びにヨーレイトセンサ19が設け
られている。 【0011】これらの各センサ14〜19は、電動モー
タ10を駆動制御するコンピュータユニット20に電気
的に接続されている。 【0012】本装置に於ては、ステアリングホイール1
を運転者が操舵すると、前輪転舵装置3の転舵ロッド4
が機械的に駆動されて前輪5が転舵される。と同時に、
ステアリングホイール1の操舵量および転舵ロッド4の
移動量が、各舵角センサ14〜16を介してコンピュー
タユニット20にそれぞれ入力される。そしてこれら前
輪転舵角、車速、横加速度、及びヨーレイトの各入力値
に基づいてコンピュータユニット20が後輪11の最適
転舵量を決定し、電動モータ10を駆動して後輪11を
転舵するようになっている。 【0013】次にコンピュータユニット20内における
制御フローについて図2及び図3を参照して説明する。 【0014】まず、ステアリングホイール1の操舵角θ
を読込む(ステップ1)。次いでフィードフォワード補
償器21にて、ステアリングホイール1の操舵角θに対
するフィードフォワード制御量δrfを、規範ヨーレイト
設定部22の伝達関数、および転舵装置や制御回路の伝
達関数を考慮して算出する(ステップ2)。 【0015】次に、ステアリングホイール1の操舵角θ
に対する望ましいヨーレイト(規範ヨーレイトγm)
を、規範ヨーレイト設定部22にて予め設定した関数式
に基づいて算出する(ステップ3)。同時に、実ヨーレ
イトγを読込み(ステップ4)、規範ヨーレイトγmと
実ヨーレイトγとの偏差γeを演算する(ステップ
5)。これと同時に、このヨーレイト偏差γeを、予め
設定された補正テーブル23に基づいて補正し、補正ヨ
ーレイト偏差γe′を求める(ステップ6)。 【0016】ここで補正ヨーレイト偏差γe′は、図4
に示すように、実ヨーレイト偏差γeの微小領域は、車
両の運動性に与える影響が小さいので、実偏差よりも小
さい量に補正する。そして通常領域は、実偏差を1:1
でそのまま出力し、実偏差が所定値を超えた領域は、再
び実偏差よりも小さい値に補正してフィードバック制御
のオーバーシュートを防止する。 【0017】また、同時にステアリング特性判定部24
にて表1に示すような基準で現在アンダーステア(U
S)状態にあるのかオーバーステア(OS)状態にある
のかを実ヨーレートγ及びヨーレート偏差γeから判定
する(ステップ7)。即ち、実ヨーレートγ及びヨーレ
ート偏差γeが共に正または負であればUS、実ヨーレ
ートγ及びヨーレート偏差γeの一方が正であり他方が
負であればOSと判定する。 【0018】 【表1】 【0019】次に、ヨーレイト偏差γeと補正ヨーレイ
ト偏差γe′とステアリング特性信号(US/OS)を
フィードバックキャンセル部25に入力し、フィードバ
ック補償器26の入力γerを求める(ステップ8)。そ
してこの補償器入力γerに基づいて、フィードバック補
償器26にてフィードバック制御量δbを算出する(ス
テップ9)。 【0020】次に、フィードバック制御量δbと手動ス
イッチの接点入力とに基づいてフィードバック手動キャ
ンセルプログラム26の出力δrbを求める(ステップ
9)。 【0021】このフィードバック手動キャンセルプログ
ラム26の出力δrbと、先に求めたフィードフォワード
制御量δrfとの加算値δrを指令値として、後輪転舵ア
クチュエータ制御装置27に後輪舵角の目標値としての
制御量を出力する(ステップ10)。 【0022】次に、フィードバック制御のキャンセルプ
ログラムのフローについて説明する。まず、図5に示す
モード選択フローに於て、ステアリング特性信号(US
/OS)に応じて、USの場合には例えば第1の閾値Γ
e1を10deg/s、第1の閾値Γe1より大きい第
2の閾値Γe2を14deg/sに設定し、OSの場合
には、前記USで用いる第1、第2両閾値よりも共に小
さな値である例えば第1の閾値Γe1を5deg/s、
第2の閾値Γe2を7deg/sに設定する(ステップ
11)。そして、ヨーレイト偏差γeの絶対値と第1の
閾値Γe1とを比較し(ステップ12)、第1の閾値Γ
e1以下の領域をレンジ0と定義する(ステップ1
3)。次いで、ヨーレイト偏差γeの絶対値と第2の閾
値Γe2とを比較し(ステップ14)、第1の閾値Γe
1から第2の閾値Γe2までの領域をレンジ1と定義し
(ステップ15)、また第2の閾値Γe2以上の領域を
レンジ3と定義する(ステップ16)。 【0023】次にモード設定については、図6に示すよ
うに、フィードバック制御の無効化状態をモード−1、
フィードバック制御の通常状態をモード0、フィードバ
ック制御量の漸減状態をモード2、モード0からモード
2へ移行するまでのウェイト状態をモード1、フィード
バック制御量を漸増する状態をモード4、及びモード−
1からモード4へ移行するまでのウェイト状態をモード
3と定義する。この定義に基づいてモード選択を行う
(ステップ17)。 【0024】現状のモードが0、即ちフィードバック制
御の通常状態であった場合は、図7に示すように、フィ
ードバック補償器26への入力γerを、メインフローの
ステップ6で求めた補正ヨーレイトγe′に設定し(ス
テップ18)、かつ現状のヨーレイト偏差レンジを確認
する(ステップ19)。ここでレンジ0、即ち第1の閾
値Γe1以下の領域であった場合は、モード選択フローへ
戻り、またレンジ1、即ち第1の閾値Γe1と第2の閾値
Γe2との間の領域であった場合は、モードを1に設定し
(ステップ20)、かつ待ち時間タイマT1のカウント
をリセットした上で(ステップ21)、モード選択フロ
ーへ戻る。そしてレンジ2、即ち第2の閾値Γe2以上の
領域であった場合は、モードを2に設定し(ステップ2
2)、かつ漸減用タイマT2のカウントをリセットする
と共に(ステップ23)、フィードバック補償器26へ
の入力γerを、現状の値を初期値Xとした上で(ステッ
プ24)、モード選択フローへ戻る。 【0025】現状のモードが−1、即ちフィードバック
制御の無効化状態であった場合は、図8に示すように、
フィードバック補償器への入力γerを0に設定し(ステ
ップ25)、かつ現状のヨーレイト偏差レンジを確認す
る(ステップ26)。ここでレンジ1或いは2であった
場合は、モード選択フローへ戻り、またレンジ0であっ
た場合は、モードを3に設定し(ステップ27)、かつ
待ち時間タイマT3のカウントをリセットした上で(ス
テップ28)、モード選択フローへ戻る。 【0026】現状のモードが1、即ちモード0からモー
ド2へ移行するまでのウェイト状態であった場合は、図
9に示すように、フィードバック補償器26への入力γ
erを、メインフローのステップ6で求めた補正ヨーレイ
トγe′に設定し(ステップ29)、かつ現状のヨーレ
イト偏差レンジを確認する(ステップ30)。ここでレ
ンジ0であった場合は、モードを0に設定し(ステップ
31)、かつ待ち時間タイマT1のカウントをリセット
した上で(ステップ32)、モード選択フローへ戻る。
また、レンジ1であった場合は、待ち時間タイマT1が
タイムアップしているか否かを確認し(ステップ3
3)、タイムアップしていない場合は、経過時間をカウ
ントアップした上で(ステップ34)、モード選択フロ
ーへ戻る。そしてレンジ2であった場合、あるいはステ
ップ33でタイムアップが確認された場合には、モード
を2に設定し(ステップ35)、かつ漸減用タイマT2
のカウントをリセットすると共に(ステップ36)、フ
ィードバック補償器26への入力γerとして、現状の値
Xを初期値とした上で(ステップ37)、モード選択フ
ローへ戻る。 【0027】現状のモードが2、即ちフィードバック制
御量を漸減させる状態の場合は、図10に示すように、
フィードバック補償器26への入力γerを、時間経過に
従って漸減させた値に置き換え(ステップ38)、かつ
現状のヨーレイト偏差レンジを確認する(ステップ3
9)。ここでレンジ0であった場合は、モードを4に設
定し(ステップ40)、かつ漸増用タイマT4のカウン
トをリセットすると共に(ステップ41)、フィードバ
ック補償器26への入力γerとして、現状の値を初期値
Xとした上で(ステップ42)、モード選択フローへ戻
る。また、レンジ1或いは2であった場合は、漸減用タ
イマT2がタイムアップしているか否かを確認し(ステ
ップ43)、タイムアップしていない場合はカウントア
ップした上で(ステップ44)、モード選択フローへ戻
る。そして、タイムアップしている場合は、モードを−
1に設定し(ステップ45)、かつ漸減用タイマT2の
カウントをリセットした上で(ステップ46)、モード
選択フローへ戻る。 【0028】現状のモードが3、即ちモード−1からモ
ード4へ移行するまでのウェイト状態にある場合は、図
11に示すように、フィードバック補償器26への入力
γerを、0に設定し(ステップ47)、かつ現状のヨー
レイト偏差レンジを確認する(ステップ48)。ここで
レンジ1或いは2であった場合は、モードを−1に設定
し(ステップ49)、かつ待ち時間タイマT3のカウン
トをリセットした上で(ステップ50)、モード選択フ
ローへ戻る。また、レンジ0であった場合は、待ち時間
タイマT3がタイムアップしているか否かを確認し(ス
テップ51)、タイムアップしていない場合は、カウン
トアップした上で(ステップ52)モード選択フローへ
戻る。そして、待ち時間タイマT3がタイムアップした
場合は、モードを4に設定し(ステップ53)、かつ漸
増用タイマT4のカウントをリセットすると共に(ステ
ップ54)、フィードバック補償器26への入力γerを
基に、現状の値Xを初期値とした上で(ステップ5
5)、モード選択フローへ戻る。 【0029】現状のモードが4、即ちフィードバック制
御量を漸増させる状態にある場合は、図12に示すよう
に、フィードバック補償器26への入力γerを、時間経
過に従って漸増させた値に置き換え(ステップ56)、
かつ現状のヨーレイト偏差レンジを確認する(ステップ
57)。ここでレンジ0であった場合は、漸増用タイマ
T4がタイムアップしているか否かを確認し(ステップ
58)、タイムアップしていない場合は、カウントアッ
プした上で(ステップ59)、モード選択フローへ戻
る。また、タイムアップしている場合は、モードを0に
設定し(ステップ60)、かつ漸増用タイマT4のカウ
ントをリセットした上で(ステップ61)、モード選択
フローへ戻る。そして、ステップ57で確認したレンジ
が1或いは2であった場合は、モードを2に設定し(ス
テップ62)、かつ漸減用タイマT2のカウントをリセ
ットすると共に(ステップ63)、フィードバック補償
器26への入力γerとして、現状の値Xを初期値とした
上で(ステップ64)、モード選択フローへ戻る。 【0030】以上の制御フローに従った制御の態様を、
ある状態変化を想定して説明する。まず、実ヨーレイト
γを読込み、規範ヨーレイトγmと実ヨーレイトγとの
偏差γeを演算し、これらからステアリング特性(US
/OS)を求める。そして、このステアリング特性がU
Sの場合には第1の閾値Γe1を10deg/s、第1の閾値
Γe1より大きい第2の閾値Γe2を14deg/sに設定し、
OSの場合には第1の閾値Γe1を5deg/s、第2の閾値
Γe2を7deg/sに設定する。 【0031】その後、図13に示すように、フィードバ
ック制御通常動作(モード0)中に、ヨーレイト偏差γ
eが第1閾値Γe1を超えた状態(モード1)がT1時間
(例えば200msec)継続したならば、フィードバ
ック補償器26への入力γerをT2時間(例えば30m
sec)かけて漸減させ(モード2)、最終的にはフィ
ードバック制御無効化状態(モード−1)にする。 【0032】図14に示すように、フィードバック制御
通常動作(モード0)中に、ヨーレイト偏差γeが第1
閾値Γe1を超えた状態(モード1)になり、その状態が
T1時間経過する前に、ヨーレイト偏差γeが第1閾値Γ
e1以下に戻った場合は、フィードバック制御通常動作
(モード0)は何等変化せずに継続される。 【0033】図15に示すように、フィードバック制御
通常動作(モード0)中に、ヨーレイト偏差γeが第1
閾値Γe1を超えた状態(モード1)がT1時間経過した
ならば、フィードバック補償器26への入力γerを漸減
させるが、この動作中(T2時間内)にヨーレイト偏差
γeが第1閾値Γe1以下に戻った場合は、その時点から
T4時間かけてフィードバック制御通常動作(モード
0)に戻す。 【0034】図16に示すように、フィードバック制御
通常動作(モード0)中に、ヨーレイト偏差γeが第1
閾値Γe1を超えた後、T1時間経過する以前に第2閾値
Γe2を超えた場合は、その時点から、フィードバック補
償器26への入力γerをT2時間かけて漸減させ(モー
ド2)、最終的にはフィードバック制御無効化状態(モ
ード−1)にする。 【0035】図17に示すように、フィードバック制御
無効化状態(モード−1)にて、ヨーレイト偏差γeが
第1閾値Γe1以下になった状態(モード3)がT3時間
(例えばUSの場合には200msec、OSの場合に
は500msec)継続した場合は、フィードバック補
償器26への入力γerをT4時間(例えば30mse
c)かけて漸増させ(モード4)、最終的にはフィード
バック制御通常状態(モード0)にする。 【0036】図18に示すように、フィードバック制御
無効化状態(モード−1)にて、ヨーレイト偏差γeが
第1閾値Γe1以下になった状態(モード3)から、T3
時間経過する以前に再び第1閾値Γe1以上になった場合
は、フィードバック制御無効化状態(モード−1)をそ
のまま継続する。 【0037】図19に示すように、フィードバック制御
無効化状態(モード−1)にて、ヨーレイト偏差γeが
第1閾値Γe1以下になった状態(モード3)がT3時間
継続し、フィードバック補償器26への入力γerの漸増
動作中に再び第1閾値Γe1以上になった場合は、その時
点からフィードバック補償器26への入力γerをT2時
間かけて漸減させ(モード2)、最終的には再びフィー
ドバック制御無効化状態(モード−1)にする。 【0038】 【発明の効果】上記した説明により明らかなように、本
発明による前後輪操舵装置によれば、その時の車両挙動
がアンダーステアであるかオーバーステアであるかを判
定し、予め別々に設定された互いに異なる閾値をその判
定結果に応じて持ち替えて後輪舵角のヨーレートフィー
ドバック制御を停止させるものとしたので、タイヤグリ
ップ限界を越えた強US、強OS状態での旋回限界、或
いはアクチュエータの応答限界などに於て、前後輪操舵
装置による運転者のステアリング操作と後輪舵角との間
の相互干渉をなくし、特にカウンターステアなどの運転
者による積極的なステアリング操作が行われるオーバー
ステア時には、運転者の意図した挙動をより早期に車両
が呈するように、その操舵応答性を向上することができ
る。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明が適用された前後輪操舵装置付き車両の
全体構成図。 【図2】本発明の制御則のブロック図。 【図3】本発明装置の制御フロー図。 【図4】実ヨーレイト偏差γeと補正ヨーレイト偏差γ
e′との関係を示すグラフ。 【図5】フィードバック制御自動キャンセルプログラム
に於けるモード選択フロー図。 【図6】実ヨーレイト偏差γeとフィードバック補償器
入力γerとの関係を示すグラフ。 【図7】フィードバック制御自動キャンセルプログラム
に於けるモード0設定のフロー図。 【図8】フィードバック制御自動キャンセルプログラム
に於けるモード−1設定のフロー図。 【図9】フィードバック制御自動キャンセルプログラム
に於けるモード1設定のフロー図。 【図10】フィードバック制御自動キャンセルプログラ
ムに於けるモード2設定のフロー図。 【図11】フィードバック制御自動キャンセルプログラ
ムに於けるモード3設定のフロー図。 【図12】フィードバック制御自動キャンセルプログラ
ムに於けるモード4設定のフロー図。 【図13】ヨーレイト偏差が所定値を超えた状態が所定
時間継続した場合のフィードバック補償器入力γerの変
化を示すグラフ。 【図14】ヨーレイト偏差が所定値を超えてから所定時
間経過する前に所定値以下に戻った場合のフィードバッ
ク補償器入力γerの変化を示すグラフ。 【図15】図13に示す制御の途中でヨーレイト偏差が
所定値以下に戻った場合のフィードバック補償器入力γ
erの変化を示すグラフ。 【図16】ヨーレイト偏差が第1の所定値を超えてから
更に第2の所定値を超えた場合のフィードバック補償器
入力γerの変化を示すグラフ。 【図17】所定値を超えていたヨーレイト偏差が徐々に
低下した場合のフィードバック補償器入力γerの変化を
示すグラフ。 【図18】所定値を超えていたヨーレイト偏差が一旦低
下し、所定時間経過する前に再び所定値を超えた場合の
フィードバック補償器入力γerの変化を示すグラフ。 【図19】所定値を超えていたヨーレイト偏差が一旦低
下し、所定時間経過した後に再び所定値を超えた場合の
フィードバック補償器入力γerの変化を示すグラフ。 【符号の説明】 1 ステアリングホイール 2 ステアリングシャフト 3 前輪転舵装置 4 転舵ロッド 5 前輪 6 ナックルアーム 7 タイロッド 8 後輪転舵装置 9 転舵ロッド 10 電動モータ 11 後輪 12 ナックルアーム 13 タイロッド 14〜16 舵角センサ 17 車速センサ 18 横加速度センサ 19 ヨーレイトセンサ 20 コンピュータユニット 21 フィードフォワード補償器 22 規範ヨーレイト設定部 23 補正テーブル 24 ステアリング特性判定部 25 フィードバックキャンセル部 26 フィードバック補償器 27 後輪転舵アクチュエータ制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−237557(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B62D 7/14 B62D 6/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ステアリングホイールの操舵によって舵
    角が与えられる前輪と、ステアリングホイールの操舵角
    に対応した規範ヨーレイトの設定値と車両に作用する実
    ヨーレイトの検出値との偏差値に基づいて舵角がフィー
    ドバック制御される後輪とを有する前後輪操舵装置であ
    って、前記規範ヨーレイトと前記実ヨーレイトとの偏差値を所
    定の閾値と比較して後輪舵角のフィードバック制御の無
    効化に係わる制御モードを決定する手段と、 前記実ヨーレイトの検出値と前記ヨーレイト偏差値とに
    基づいて現状がアンダーステア状態かオーバーステア状
    態かを判定する手段とを有すると共に、 前記制御モードを決定する際に用いる所定の閾値が、ア
    ンダーステア時の閾値よりもオーバーステア時の閾値の
    方が小さくされる ことを特徴とする前後輪操舵装置。
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