JPH0781600A - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水溜まりや路面突起通過の際に車輪に入力され
る車両の前後力の偏差から生じるヨーモーメントを相殺
する反対周りのキャンセルモーメントを，操舵角変更機
構による操舵角制御することによって発生して操縦安定
性を向上することができる車両用操舵制御装置を提供す
る。 【構成】前左右輪のサスペンションリンクに取付けられ
たロードセル等の前後力検出器の出力値ｆ_FL，ｆ_FRから
前左右各輪に入力される前後力Ｆ_FL，Ｆ_FRを算出し(S1,
S2)、前記キャンセルモーメントを発生するための後輪
操舵角δ_R を通常の後輪操舵角制御分δ_ROと加味して算
出し(S3, S4)、この後輪操舵角δ_R を達成するための後
輪操舵用シリンダに与えられる油圧制御信号ＣＳ₁ ，Ｃ
Ｓ₂ を，実後輪操舵角δ_RRが一致するまで出力して前記
キャンセルモーメントを得る構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の前輪及び後輪の
何れか一方又は双方に設けられた操舵角変更装置による
当該車輪の操舵角変更量を制御可能とした操舵制御装置
に関し、特にステアリングホイールによる操舵入力とは
個別に当該車輪の操舵角変更量を可変とする，四輪操舵
（以下，単に４ＷＳとも記す）車両等に好適なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】四輪操舵の基本的な目的は、車両のステ
アリング特性を改善することにある。具体的に現今の四
輪操舵車両では、低速走行時にステアリングホイールを
操舵して転舵輪である前輪を転舵させた場合には，後輪
を前輪と逆方向に操舵する所謂逆相操舵によって小回り
性を向上し、高速走行時にあっては後輪を前輪と同方向
に操舵する所謂同相操舵によって安定性を向上する。ま
た、この四輪操舵の効果を高めるために，非転舵輪であ
る後輪のみならず、転舵輪である前輪にも前記電子／油
圧等の制御手段による操舵角変更機構を設けて、車両全
体のステアリング特性をトータルに向上しようとするも
のも提案されている。

【０００３】このような四輪操舵，特に後輪の操舵制御
装置としては、例えば「後輪の位相反転制御による操縦
安定性の向上」論文（自動車技術会前刷集No.891968(19
89))がある。この操舵制御装置は、車速及びステアリン
グホイールによる操舵角に基づいて，制御対象となる後
輪の操舵角を制御するものである。また、一方で特開平
１−１７２０７０号公報や特開平１−１３２４７２号公
報に記載される操舵制御装置も提案されている。これら
の公報に記載される操舵制御装置は、制動中のブレーキ
作動液圧から，車輪に入力されて車両後方への作用する
力の左右アンバランスを検出又は算出し、この車両後方
入力の左右アンバランスに基づいて制御対象となる後輪
の操舵角を制御するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車両の走行
中に，左右何れかの片輪だけが水膜の路面に侵入した
り、或いは片輪のみが段差や突起のある路面を通過する
と、車両が不用意に旋回しようとしてその挙動が不安定
になる。これは車輪に入力される車両前後方向への力が
左右輪で異なる，即ち車両の左右両側で異なるために、
車両の中心を通る垂直軸周りにヨーモーメントが発生す
る。具体的に水膜の路面に侵入したり路面突起を通過し
たりする片輪には，車両後方に向かう入力が作用するた
め、この後方入力によって，車両にはその中心を通る垂
直軸周りに，当該入力に車両中心からの垂直距離を乗じ
た大きさとなるヨーモーメントが発生する。そして、こ
のような状況下では，運転者はステアリングホイールを
微妙に操舵して自らこのヨーモーメントを打ち消すサイ
ドフォースが得られるように転舵輪である前輪を操舵し
ながら，車両が不用意に旋回しないように制御しなけれ
ばならない。

【０００５】このような車両前後方向入力のアンバラン
スに対して、前記「後輪の位相反転制御による操縦安定
性の向上」論文に記載される操舵制御装置では、車速及
びステアリングホイールによる操舵角にのみ基づいて制
御対象となる車輪の操舵角を設定制御しているために、
当該前後方向入力のアンバランスから生じるヨーモーメ
ントに対しては何らの制御効果もない。

【０００６】また、前記特開平１−１７２０７０号公報
や特開平１−１３２４７２号公報に記載される操舵制御
装置では、制動中のブレーキ作動液圧から車両後方入力
の左右アンバランスを検出又は算出することができ、こ
の制動中に関しては当該車両後方入力の左右アンバラン
スによって生じるヨーモーメントに対して制御効果を得
ることを可能とするが、非制動時にはやはり制御効果が
ない。

【０００７】本発明はこれらの諸問題に鑑みて開発され
たものであり、車輪に入力されて車両の前後方向に作用
する力のアンバランスから生じるヨーモーメントに対し
て，反対周りのモーメントを発生することにより、前記
のような状況下における操縦安定性を向上することがで
きる車両用操舵制御装置を提供することを目的とするも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本件発明者等は前記諸問
題に鑑みて鋭意検討を重ねた結果，以下の知見を得て本
発明を開発した。即ち、四輪操舵車両等に設けられてい
る操舵角変更機構を用いて車両の前後方向に作用する力
のアンバランスから生じるヨーモーメントを低減するた
めに，当該ヨーモーメントと反対周りのモーメントを発
生することが可能であることに着目した。この際、車輪
に入力されて車両前後方向に作用する力を検出すること
が肝要であるが，例えばサスペンションリンクを構成す
る車両前後方向に延びるリンクやアーム等にロードセル
等の検出器を取付け、この検出器からの出力値から，当
該リンクやアーム等に作用する力，即ち車両前後方向に
作用する力を検出することができる。そして、この力の
左右輪間の偏差から車両に作用するヨーモーメントを算
出し、このヨーモーメントを打ち消すようなモーメント
を発生するのに必要な制御対象となる車輪の操舵角を算
出し、この操舵角を変更制御することで操縦安定性を向
上できることを見出した。

【０００９】而して本発明の車両用操舵制御装置は、図
１の概念図に示すように車両の左右各輪に入力されて車
両前後方向に作用する前後力を検出する前後力検出手段
と、前輪及び後輪の何れか一方又は双方の操舵角を変更
する操舵角変更手段と、前記前後力検出手段により検出
された車両の左右各輪間の前後力の偏差に基づいて，当
該前後力の偏差によって生じる車両ヨーモーメントと反
対周りの車両モーメントを発生するために必要な前記操
舵角変更手段の操舵角変更量を制御する操舵角制御手段
とを備えたことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】本発明の車両用操舵制御装置では、図１の概念
図に示すように車両の前輪及び後輪の何れか一方又は双
方の操舵角を前記操舵角変更手段によって変更可能と
し、例えばサスペンションリンクを構成する車両前後方
向に延びるリンクやアーム等に取付けられたロードセル
等の出力から，前後力検出手段によって車両の左右各輪
に入力されて車両前後方向に作用する前後力を検出し、
この車両の左右各輪の前後力の偏差によって生じる車両
ヨーモーメントと反対周りの車両モーメントを発生する
ために必要な前記操舵角変更手段の操舵角変更量を，前
記操舵角制御手段によって当該左右各輪間の前後力の偏
差に基づいて制御することとした。

【００１１】

【実施例】図２〜図５は本発明の車両用操舵制御装置
を，後輪の操舵を可能とした四輪操舵車両に展開した一
実施例を示すものである。ここでは、前述したような四
輪操舵車両における基本的なステアリング特性の改善制
御内容は周知であるとして、外乱，即ち車輪に入力され
る車両前後方向の前後力に対する制御についてのみ詳述
する。

【００１２】まず、図２に四輪操舵車両の全体的な構成
を簡潔に示す。同図において、１０ＦＬ，１０ＦＲは左
右の前輪であり、１０ＲＬ，１０ＲＲは左右の後輪であ
る。各車輪１０ＦＬ〜１０ＲＲは少なくとも車両に対し
て水平方向に揺動可能に支持されたハブキャリアに回転
自在に支持されている。このうち、前輪１０ＦＬ，１０
ＦＲに対しては両ハブキャリア間を，夫々タイロッド１
２を介してラックアンドピニオン式ステアリングギヤ装
置１４のラック軸に連結している。このラック軸にはス
テアリングシャフト１６に連結された図示されないピニ
オンが噛合しており、ステアリングホイール１５を回転
させることにより前輪を機械式に主操舵できるように構
成されている。

【００１３】また、同図の２は車両に搭載された後輪操
舵装置を示す。この後輪操舵装置２では、後輪１０Ｒ
Ｌ，１０ＲＲに対して両ハブキャリア間を，夫々タイロ
ッド１８を介して後輪操舵用の操舵軸２０で連結してい
る。そして、操舵軸２０は後輪操舵用両ロッド形複動シ
リンダ２２のピストンロッドとして機能しており、当該
後輪操舵用シリンダ２２内は操舵軸２０と一体のピスト
ン２４によって左右のシリンダ室２６Ｌ，２６Ｒに分割
され、これらシリンダ室２６Ｌ，２６Ｒに供給される油
量に応じて操舵軸２０がストロークされる。なお、各シ
リンダ室２６Ｌ，２６Ｒ内には同等の弾性係数並びに自
由長を有するスプリング２８が内装されており、各シリ
ンダ室２６Ｌ，２６Ｒへの油圧が解除されるとピストン
２４がシリンダ２２の中央部に移動されてセンタリング
され、後輪１０ＲＬ，１０ＲＲが中庸位置に復帰され
る。更に、前記後輪操舵用シリンダ２２の各シリンダ室
２６Ｌ，２６Ｒには、リザーバ３４から吸引した油圧ポ
ンプ３０からの所定圧の作動油が制御弁３２及びカット
オフ弁３６を介して供給される。具体的に，油圧ポンプ
３０は制御弁３２のポンプポートＰに接続され、当該制
御弁３２のリターンポートＲがリザーバ３４に接続さ
れ、一方、カットオフ弁３６の一方の出力ポートＳ₁ が
シリンダ２２の一方のシリンダ室２６Ｌに接続され、当
該カットオフ弁３６の他方の出力ポートＳ ₂ がシリンダ
２２の他方のシリンダ室２６Ｒに接続されて、更に制御
弁３２の二つの出力ポートＡ，Ｂが夫々，カットオフ弁
３６の二つの入力ポートＮ₁ ，Ｎ₂に個別に接続されて
いる。また油圧ポンプ３０は、例えば車両に搭載された
エンジンによって回転駆動され、リザーバ３４内の作動
油を吐出し、これが制御弁３２に供給される。なお、こ
のうち油圧ポンプ３２やリザーバ３４は前記ラックアン
ドピニオン式ステアリングギヤ装置に並設された図示さ
れないパワステアリング機構のものと兼用してもよい。

【００１４】前記カットオフ弁３６は、所謂フェールセ
ーフ弁としての機能を有する４ポート２位置電磁方向切
換弁で構成されている。そして、図２では，このカット
オフ弁３６の右方にはリターンスプリング６２が配設さ
れ、左方に配設された電磁ソレノイド６３は後述するコ
ントローラからの制御信号ＣＦで励磁されるようにして
ある。従って、この電磁ソレノイド６３が励磁されてい
ないノーマル状態においては図２の右切換え位置とな
り、この状態で当該カットオフ弁３６の両入力ポートＮ
₁ ，Ｎ₂ 即ち前記制御弁３２の両出力ポートＡ，Ｂが連
通状態となって当該制御弁３２の出力油圧はそのままリ
ターンされると共に、カットオフ弁３６の両出力ポート
Ｓ₁ ，Ｓ₂ 即ち前記シリンダ２２の両シリンダ室２６
Ｌ，２６Ｒが連通状態となって，両シリンダ室２６Ｌ，
２６Ｒ内のスプリング２８によって両シリンダ室２６
Ｌ，２６Ｒ内の油圧は均衡されて操舵軸２０がセンタリ
ングされ、後輪１０ＲＬ，１０ＲＲは直進状態，即ち非
操舵状態となり、従って前記制御信号ＣＦの出力されて
ない状態でフェイルセーフ（失陥補償）が行われる。な
お、このスプリング２８は，通常旋回で車輪に生じるコ
ーナリングフォースによって容易に変形しない弾性係数
を有するものである。

【００１５】一方、このカットオフ弁３６の電磁ソレノ
イド６３がコントローラからの制御信号ＣＦによって励
磁されると、前記リターンスプリング６２の弾性力に抗
して当該カットオフ弁３６は図２の左切換え位置に切換
えられる。この状態で、このカットオフ弁３６の一方の
入力ポートＮ₁ は前記一方の出力ポートＳ₁ と連通さ
れ，他方の入力ポートＮ₂ は他方の出力ポートＳ₂ と連
通されるから、前記制御弁３２の一方の出力ポートＡが
シリンダ２２の左シリンダ室２６Ｌと連通され，同時に
制御弁３２の他方の出力ポートＢがシリンダ２２の右シ
リンダ室２６Ｒと連通される。

【００１６】一方、前記制御弁３２は、前述からも理解
できるように各二つずつの入出力ポートを有する４ポー
ト３位置，スプリングセンタ形の電磁方向切換弁で構成
されており、図２の左方の電磁ソレノイド６０ａは後述
するコントローラからの制御信号ＣＳ₁ で励磁され，右
方の電磁ソレノイド６０ｂはコントローラからの制御信
号ＣＳ₂ で励磁される。ここで、当該制御弁３２の両電
磁ソレノイド６０ａ，６０ｂが励磁されていない状態で
は，図２の両側のリターンスプリング６１ａ，６１ｂの
弾性力が均衡して制御弁３２は中央切換え位置となり、
この状態で当該制御弁３２のポンプポートＰとリターン
ポートＲとが連通状態となり、各出力ポートＡ，Ｂは夫
々遮断状態となる。従って、この状態では油圧ポンプ３
２の吐出油圧はそのままリザーバ３４に帰還されると共
に，前記カットオフ弁３６が作動状態である場合にシリ
ンダ２２の左右のシリンダ室２６Ｌ，２６Ｒは夫々内部
の油圧が封じ込められて保持モードとなる。

【００１７】この状態から、前記コントローラの制御信
号ＣＳ₁ により図２の左方の電磁ソレノイド６０ａが励
磁されると，図の右方のリターンスプリング６１ｂの弾
性力に抗して制御弁３２は同図の左切換え位置となり、
この状態で当該制御弁３２のポンプポートＰと一方の出
力ポートＡとが連通状態となり、リターンポートＲと他
方の出力ポートＢとが連通状態となる。従って、この状
態で前記カットオフ弁３６が作動状態である場合に油圧
ポンプ３０からの吐出圧が，作動油をシリンダ２２の左
シリンダ室２６Ｌに供給して操舵軸２０のピストン２４
が図２の右方に移動され、結果的に右シリンダ室２６Ｒ
内の作動油はリザーバ３４に帰還されるから、後輪１０
ＲＬ，１０ＲＲは左切りモードとなる。

【００１８】一方、前記コントローラの制御信号ＣＳ₂
により図２の右方の電磁ソレノイド６０ｂが励磁される
と，図の左方のリターンスプリング６１ａの弾性力に抗
して制御弁３２は同図の右切換え位置となり、この状態
で当該制御弁３２のポンプポートＰと前記他方の出力ポ
ートＢとが連通状態となり、リターンポートＲと一方の
出力ポートＡとが連通状態となる。従って、この状態で
前記カットオフ弁３６が作動状態である場合に油圧ポン
プ３０からの吐出圧が，作動油をシリンダ２２の右シリ
ンダ室２６Ｒに供給して操舵軸２０のピストン２４が図
２の左方に移動され、結果的に左シリンダ室２６Ｌ内の
作動油はリザーバ３４に帰還されるから、後輪１０Ｒ
Ｌ，１０ＲＲは右切りモードとなる。

【００１９】前記コントローラについては後段に詳述す
るとして、車両のステアリングシャフト１６には，ステ
アリングホイール１５の操舵角θを検出する操舵角セン
サ８が設けられており、この操舵角センサ８からは操舵
角θの大きさに応じ且つ例えばステアリングホイール１
５を右切りしたときに正，左切りしたときに負となる電
圧信号からなる操舵角検出信号をコントローラ３に向け
て出力する。また、車両には，車両の前後方向速度（車
速）Ｖを検出する車速センサ６が設けられており、車速
Ｖの大きさに応じ且つ例えば車両の前進時に正，後退時
に負となる電圧信号からなる車速検出信号をコントロー
ラ３に向けて出力する。

【００２０】また、後輪１０ＲＬ，１０ＲＲの操舵軸２
０の近傍には，当該操舵軸２０の位置から後輪１０Ｒ
Ｌ，１０ＲＲの実後輪操舵角δ_RRを検出する後輪操舵角
センサ９が設けられている。この後輪操舵角センサ９は
後左右輪１０ＲＬ，１０ＲＲの中庸位置からの実後輪操
舵角δ_RRの大きさに応じ且つ両後輪１０ＲＬ，１０ＲＲ
が左切りされているときに正，右切りされているときに
負となる電圧信号からなる実後輪操舵角検出信号をコン
トローラ３に向けて出力する。

【００２１】また、前左右輪１０ＦＬ，１０ＦＲには、
各輪に入力されて車両の前後方向に作用する前後力を検
出するための前後力検出器４ＦＬ，４ＦＲが設けられて
いる。この前後力検出器４ＦＬ，４ＦＲは、図３に詳記
するように前左右輪１０ＦＬ，１０ＦＲのマルチリンク
サスペンション５ＦＬ，５ＦＲを構成し，車両の前後方
向若しくはやや前後方向に向けて配設されたテンション
ロッド７ＦＬ，７ＦＲに取付けられたロードセル等で構
成されており、タイヤ，ロードホイール，ハブナックル
等を介してテンションロッド７ＦＬ，７ＦＲの軸方向に
伝達される前左右各輪１０ＦＬ，１０ＦＲへの入力を，
車両の前後方向への前後力Ｆ_FL，Ｆ_FRとして検出し、こ
の前後力Ｆ_FL，Ｆ_FRの大きさに応じ且つ車両後方への入
力で正，車両前方への入力で負となる電圧信号からなる
前後力検出信号をコントローラ３に向けて出力する。な
お、この前後力検出器４ＦＬ，４ＦＲからの検出信号の
出力値を夫々，ｆ_FL，ｆ_FRと記す。

【００２２】前記コントローラ３は、少なくともＡ／Ｄ
変換機能を有する入力インタフェース回路，中央演算装
置（ＣＰＵ），記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ），Ｄ／Ａ変
換機能を有する出力インタフェース回路等を有するマイ
クロコンピュータを備えてなる。このコントローラ３に
より通常のコーナリング時のステアリング特性を改善す
る四輪操舵制御の詳細な内容についてはここでは詳述し
ないが、前記車速センサ６からの車速検出値や操舵角セ
ンサ８から得られる操舵角検出値，操舵角速度検出値，
操舵角加速度検出値等に応じて，ステアリングホイール
１５による前輪の操舵と同相の後輪操舵を行うことによ
り、車速低速域ではステアリング特性を弱アンダステア
方向に変更制御して旋回性能を向上し、中高速域ではス
テアリング特性をアンダステア方向に強めるように変更
制御して旋回時，レーンチェンジ時等の車両の安定正を
向上させると共にコーナリングの収束性を向上する。更
に、主に低速域で速い操舵入力が与えられた場合には操
舵開始直後に瞬間的に後輪を逆相操舵することにより，
旋回に必要なヨーレートの立ち上がりを向上して操舵に
対する応答性，即ち回頭性を向上し、然る後，前記後輪
の同相操舵を行うことによって，コーナリング中の走行
安定性を向上することをも可能としている。この通常の
後輪操舵制御における操舵角変更量の演算は、このコン
トローラ３内の前記マイクロコンピュータで行われる，
図示されない個別のプログラムに則って行われており、
その後輪操舵制御分δ_ROを前記記憶装置に記憶してい
る。

【００２３】一方、本実施例の四輪操舵装置では，前記
後輪操舵装置２及びコントローラ３，前後力検出器４Ｆ
Ｌ，４ＦＲ等を用いて、人為的な駆動力や制動力以外
に，車輪に入力されて車両の前後方向に作用する前後力
のアンバランスから生じる不安定な車両挙動を改善す
る。具体的な演算並びに制御はコントローラ３内のマイ
クロコンピュータによって行われるのであるが、その前
に本実施例による前後力アンバランスの制御原理につい
て説明する。

【００２４】まず、図７ａに示すように車両の左右輪の
何れか一方の車輪，例えば図では前左輪１０ＦＬが水膜
の厚い水溜まりに侵入したり，路面突起や段差を通過し
たりしようとする場合、他方の車輪，同図ａでは前右輪
１０ＦＲは平滑な舗装路面を走行しているとして，前記
前左輪１０ＦＬにのみ当該車輪の回転に伴う大きな前後
力Ｆ_FLが作用する。一方で、前右輪への前後力Ｆ_FRはほ
ぼ“０”である。ここで、車両の中心が前左右輪１０Ｆ
Ｌ，１０ＦＲのトレッドＴの中央に存在するとして，前
左右輪１０ＦＬ，１０ＦＲに入力された前後力の左右偏
差（Ｆ_FL−Ｆ_FR）から、当該車両の中心を通る垂直軸周
りに発生する車両ヨーモーメントＭは下記１式で表され
る。なお、車両ヨーモーメントＭは同図ａにおいて車両
の中心を通る垂直軸左周り（反時計周り）で正とし、当
該垂直軸右周り（時計周り）で負とする。

【００２５】 Ｍ＝Ｔ・（Ｆ_FL−Ｆ_FR）／２ ……… (1) 従って、この車両ヨーモーメントＭによってヨー慣性Ｉ
の車両には、同じく車両中心を通る垂直軸周りに下記２
式で表されるヨー角加速度αが発生する。 α＝Ｍ／Ｉ ＝Ｔ・（Ｆ_FL−Ｆ_FR）／２Ｉ ……… (2) この車両ヨーモーメントＭによるヨー角加速度αによっ
て、図７ｂに示すように車両は当該角加速度αの作用す
る方向に回転されようとする。そこで、従来の車両にお
いては，運転者がステアリングホイールを微妙に操舵す
ることにより転舵輪にサイドフォースを与え、これによ
り前記前後力の左右偏差によるヨーモーメントを打ち消
す車両モーメントを発生させ、車両挙動を安定させてい
ることは前述の通りであるが、水溜まりや路面突起，段
差を通過してしまえば理論的に前後力の左右偏差はなく
なるから、前記ステアリングホイールの操舵がその瞬間
に車両を逆方向に旋回させてしまうことにもなりかねな
い。これは、ステアリングホイールに係る微妙なセルフ
アライニングトルクや横加速度の変動を運転者が感じな
がら操舵しているためであり、既知のようにヨーモーメ
ントが単純な一次遅れ系であらわれる場合に，運転者は
それとほぼ同期するようにステアリングホイールを操舵
しなければならないことを意味する。

【００２６】逆に言えば前記前後力の左右偏差を検出或
いは算出することができれば，当該前後力の左右偏差に
よる車両ヨーモーメントＭを算出することができること
になる。従って、この車両ヨーモーメントＭを打ち消す
車両モーメント（以下キャンセルモーメントと記す）Ｍ
_R を後輪の操舵によって発生することが可能である。こ
こでキャンセルモーメントＭ_R が車両ヨーモーメントＭ
と等しいとすれば、キャンセルモーメントＭ_R は、後輪
操舵により後左右各輪に発生するサイドフォースＳ_R ，
車両中心から後左右各輪までの車両前後方向距離Ｌ_R に
対して下記３式が成立する。

【００２７】 Ｍ_R ＝Ｓ_R ・２・Ｌ_R ＝Ｍ ……… (3) 前記サイドフォースＳ_R は、後輪操舵角δ_R 及び後輪コ
ーナリングパワＣｐ_Rに対して下記４式で表される。な
お、後輪コーナリングパワＣｐ_R は既知のように，輪荷
重変動，滑り角の小さい状況下でタイヤ特性並びに車両
特性によって決まる定数である。

【００２８】 Ｓ_R ＝δ_R ・Ｃｐ_R ……… (4) 従って、４式を３式に代入してキャンセルモーメントＭ
_R に関する下記５式を得る。 Ｍ_R ＝δ_R ・Ｃｐ_R ・２・Ｌ_R ＝Ｍ ……… (5) この５式に前記１式を代入することにより後輪操舵角δ
_R に関する下記６式を得る。

【００２９】 δ_R ＝Ｔ・（Ｆ_FL−Ｆ_FR）／（２・（２・Ｃｐ_R ・Ｌ_R )) ……… (6) このうち前輪トレッドＴ，後輪コーナリングパワＣ
ｐ_R ，車両中心から後左右各輪までの車両前後方向距離
Ｌ_R は定数であるから、前左右輪１０ＦＬ，１０ＦＲに
作用する前後力Ｆ_FL，Ｆ_FRを得ることができれば後輪の
操舵角δ_R を算出することができる。ところが、前記図
３に示すロードセル等の前後力検出器４ＦＬ，４ＦＲは
例えば前記テンションロッド７ＦＬ，７ＦＲに取付けら
れ，それがホイルセンタからオフセットしていることや
当該テンションロッドの軸方向が必ずしも車両の前後方
向に一致していないことなどの理由により、当該前後力
検出器４ＦＬ，４ＦＲではホイルセンタに作用して車両
ヨーモーメントＭを発生させる前後力Ｆ_FL，Ｆ_FRを直接
的に検出できないことがある。そこで、本実施例では、
実車実験によりロードセル等の前後力検出器からの出力
値ｆとホイルセンタに作用する前後力Ｆとの相関を得
て，これを図４の特性線図に示すようにマップ化するこ
とにより各ロードセル等の前後力検出器４ＦＬ，４ＦＲ
の出力値ｆ_FL，ｆ_FRから前後力Ｆ_FL，Ｆ_FRを端的に得る
ことができるようにしている。

【００３０】また、前記後輪操舵角δ_R を制御するにあ
たり、前記通常のステアリング特性改善のための後輪操
舵角制御分δ_ROを加味して制御する。従って、実際の後
輪操舵角δ_R は前記車速Ｖ並びに前輪操舵角θの関数で
表される制御分δ_ROを加味した下記７式に従う。 δ_R ＝Ｔ・（Ｆ_FL−Ｆ_FR）／（２・（２・Ｃｐ_R ・Ｌ_R ))＋δ_RO ……… (7) なお、前記通常後輪操舵角制御分δ_ROは，例えば一次遅
れ系で表される定常ヨーレートゲインを満足し且つ適宜
フィードバックゲインＫを乗じたものとして下記８式の
ように表される。ここで、τ，ｔは車速Ｖの関数であ
り、またフィードバックゲインＫを車速Ｖの関数として
もよい。θは前記ステアリングホイールの操舵角であ
る。この後輪操舵角制御分δ_ROの詳細については，例え
ば本出願人が先に提案した特開平２−１０６４６９号公
報等を参照されたい。

【００３１】 δ_RO／θ＝Ｋ（１＋τＳ）／（１＋ＴＳ） ……… (8) この後輪操舵制御の原理に基づく演算制御処理は前記コ
ントローラのマイクロコンピュータに記憶された処理プ
ログラムに則って行われる。このプログラムは図５のフ
ローチャートに従って所定時間ΔＴ毎（例えば１０ｍse
c.毎）にタイマ割込処理される。

【００３２】まず、ステップＳ１では前記ロードセル等
からなる前後力検出器４ＦＬ，４ＦＲからの前後力出力
値ｆ_FL，ｆ_FRを読込む。次にステップＳ２に移行して、
前記ステップＳ１で読込まれた前後力出力値ｆ _FL，ｆ_FR
を用いて前記図４に示す特性線図から前左右輪１０Ｆ
Ｌ，１０ＦＲのホイルセンタに作用する前後力Ｆ_FL，Ｆ
_FRを算出する。

【００３３】次にステップＳ３に移行して、前記記憶装
置に記憶されている通常のステアリング特性改善制御に
おける最新の後輪操舵制御分δ_ROを読込む。次にステッ
プＳ４に移行して、前記７式に基づいて後輪操舵角δ_R
を算出する。次にステップＳ５に移行して、前記後輪操
舵角センサ９からの実後輪操舵角δ _RRを読込む。

【００３４】次にステップＳ６に移行して、前記後輪操
舵角δ_R が実後輪操舵角δ_RRに一致するか否かを判定
し、両者が一致する場合にはステップＳ７に移行し、そ
うでない場合にはステップＳ８に移行する。前記ステッ
プＳ７では、後輪操舵制御が不要であるか或いは必要な
後輪操舵制御が完了したと判断して，コントローラ３か
らの制御信号ＣＳ₁ 或いはＣＳ₂ の出力を停止し、メイ
ンプログラムに復帰する。

【００３５】一方、前記ステップＳ８では、前記ステッ
プＳ４で得られた後輪操舵角δ_R を達成するための制御
信号ＣＳ₁ ，若しくはＣＳ₂ を形成する。次にステップ
Ｓ９に移行して、前記ステップＳ４で形成された制御信
号ＣＳ₁若しくはＣＳ₂ を前記制御弁３２に向けて出力
して，メインプログラムに復帰する。

【００３６】次に本実施例の操舵制御装置による作用を
説明する。ここでは後輪操舵用シリンダ２２のピストン
２４は両シリンダ室２６Ｌ，２６Ｒ内のスプリング２８
によって中央位置にセンタリングされている状態から説
明する。まず、前記カットオフ弁３６がＯＮ作動してい
る状態で，車両が平坦な舗装路面を定速直進走行してい
るとすると、前左右輪１０ＦＬ，１０ＦＲには当該車速
におけるタイヤの回転に伴うほぼ均等で極めて小さな前
後力Ｆ_FL，Ｆ_FR（≒０）が作用しているから、両前左右
輪１０ＦＬ，１０ＦＲに設けられたロードセル等の前後
力検出器４ＦＬ，４ＦＲからは各前後力Ｆ_FL，Ｆ_FRに応
じた出力値ｆ_FL，ｆ_FRが出力される。そこで前記ステッ
プＳ１で読込まれたこのロードセル等の前後力検出器４
ＦＬ，４ＦＲからの出力値ｆ_FL，ｆ_FRに基づき、前記ス
テップＳ２では図４の特性線図に従って両前後力Ｆ_FL，
Ｆ_FRを算出するが、両前後力Ｆ_FL，Ｆ_FRの左右偏差（Ｆ
_FL−Ｆ_FR）がほぼ零となり、またステアリングホイール
１５の操舵角が零若しくはほぼ零であることから，通常
のステアリング特性の改善で行われる後輪操舵角制御分
δ_ROも零若しくはほぼ零となり、前記ステップＳ４で行
われる７式の演算による後輪操舵角δ_R は零若しくはほ
ぼ零となり、ステップＳ６で当該後輪操舵角δ_R が実後
輪操舵角δ_RRに一致している場合にはステップＳ７によ
って制御信号ＣＳ₁ 若しくはＣＳ₂ は出力されないま
ま、そうでない場合でも前記ステップＳ８，Ｓ９で形成
されて出力される制御信号ＣＳ₁ 若しくはＣＳ₂ もほぼ
零となって、制御弁３２は中央の切換え位置に保持さ
れ、これにより油圧ポンプ３０からの吐出圧に伴う作動
油はそのままリザーバ３４に帰還され、後輪操舵用シリ
ンダ２２のピストン２４は中央位置にセンタリングされ
た状態が維持されて通常の定速直進走行状態が維持され
る。

【００３７】この状態から、図６に示すように例えば前
左輪１０ＦＬだけが水膜の厚い水溜まりに侵入すると
か，或いは路面の突起や段差を通過しようとすると、車
輪がそれらの障害物に衝突する衝撃や，タイヤの回転を
阻止するような抵抗力によって当該前左輪１０ＦＬには
車両後方向きの前後力Ｆ_FLが作用し、これにより当該前
左輪１０ＦＬに設けられたロードセル等の前後力検出器
４ＦＬはこの前後力Ｆ_FLの大きさに応じた出力値ｆ_FLを
出力する。一方、前右輪１０ＦＲに作用する前後力Ｆ_FR
は未だ極めて小さいから，当該前右輪１０ＦＲに設けら
れたロードセル等の前後力検出器４ＦＲはこの前後力Ｆ
_FRの大きさに応じた出力値ｆ_FRを出力する。ここで前記
ステップＳ１で読込まれた両前後力検出器４ＦＬ，４Ｆ
Ｒの出力値ｆ_FL，ｆ_FRに基づき、前記ステップＳ２で算
出される前左右輪１０ＦＬ，１０ＦＲ間の前後力Ｆ_FL，
Ｆ_FRには相応の偏差が発生する。従って、ステアリング
ホイール１５を操舵しない状態で，車両にはこの前後力
の偏差（Ｆ_FL−Ｆ_FR）に応じて前記１式に従うヨーモー
メントＭ及び２式に従うヨー角加速度αが作用しようと
する。ところが、前記ステップＳ４では前記通常後輪操
舵制御分δ_RRが零の状態で、このヨーモーメントＭを打
ち消すキャンセルモーメントＭ_R を発生するための正値
の後輪操舵角δ_R が算出され、この正値の後輪操舵角δ
_R を達成するために前述のように後左右輪１０ＲＬ，１
０ＲＲを左切りするための制御信号ＣＳ ₁ が前記ステッ
プＳ８で形成され、ステップＳ９で出力された当該制御
信号ＣＳ ₁ によって制御弁３２は左切換え位置に切換え
られ、油圧ポンプ３０の吐出圧に伴う作動油は後輪操舵
用シリンダ２２の左シリンダ室２６Ｌに供給されるから
ピストン２４が図２の右方に移動され、これにより操舵
軸２０が右方に移動されて後左右輪１０ＲＬ，１０ＲＲ
は図示されないキングピン軸周りに左切りされる。この
後輪操舵は前記ステップＳ５で読込まれた実後輪操舵角
δ_RRと後輪操舵角δ _R とがステップＳ６で一致するまで
継続され、当該ステップＳ６で両者が一致すると判定さ
れた場合には，前記ステップＳ７で前記制御信号ＣＳ₁
の出力が停止されるため、制御弁３２は前記中央の切換
え位置に切換えられて後輪操舵用シリンダ２２の両シリ
ンダ室２６Ｌ，２６Ｒ内の油圧はその直前の状態に封じ
込められて，その状態の後輪操舵角δ_R （若しくは実後
輪操舵角δ_RR）が維持される。これにより運転者は特別
にステアリングホイール１５を操舵しなくとも車両の直
進走行状態が維持される。

【００３８】このとき、運転者が水溜まりへの侵入や突
起や段差の通過に対して事前に或いはその直後に，ステ
アリングホイール１５を右切りした場合、前述した通常
の後輪操舵角制御分δ_ROが発生するが、前記ステップＳ
３で読込まれるこの後輪操舵角制御分δ_ROは同相操舵に
あって負値となって前記車両ヨーモーメントＭを打ち消
す方向に作用するものであり、しかも前記ステップＳ４
で演算される７式で算出される後輪操舵角δ_R は当該後
輪操舵角制御分δ_RO分だけ小さな値となるから、前記一
連の処理プログラムでこの後輪操舵角δ_R を達成すれば
車両全体で発生するキャンセルモーメントＭ_R の大きさ
は前記車両ヨーモーメントＭに一致してそれを相殺する
から、前記ステアリングホイール１５を操舵しない場合
と同様に車両の直進走行状態が維持される。なお、前述
した通常の後輪操舵角制御分δ_ROが低速時の逆相操舵に
あっては正値となり、前記ステップＳ４で演算される７
式の後輪操舵角δ_R はその分だけ大きくなるが、低速走
行中であれば水溜まりに侵入したり突起や段差を通過し
たりする際に前左輪１０ＦＬに作用する前後力Ｆ_FLは小
さく、またこのような場合に運転者が与えるステアリン
グホイール１５の操舵角が非常に小さいものであるか
ら，前記通常の後輪操舵角制御分δ_ROも非常に小さく且
つ瞬間的なものであるために全体的な車両キャンセルモ
ーメントＭ_R 自体が小さく、車両の挙動を不安定にする
ようなものとはなり得ない。

【００３９】しかも、前記水溜まりの水膜の厚さが変化
して前左輪１０ＦＬに作用する前後力Ｆ_FLが変化した場
合にも、前記ステップＳ１〜Ｓ９で行われるフィードバ
ック制御によって設定される後輪操舵角δ_R は当該前後
力Ｆ_FLの変化に追従するから、このような場合にあって
も車両の直進走行状態が維持される。このようにして水
溜まりや突起，段差を通過してしまうと、再び前左右輪
１０ＦＬ，１０ＦＲに作用する前後力Ｆ_FL，Ｆ_FRは極め
て小さくほぼ等しい状態に復帰するから、左切りされた
後左右輪１０ＲＬ，１０ＲＲを中庸状態，即ち直進走行
状態に復帰させるために前記ステップＳ１〜Ｓ４で後輪
操舵角δ_R はほぼ零に設定され、この後輪操舵角δ_R を
達成するまで後左右輪１０ＲＬ，１０ＲＲを右切りする
ために前記ステップＳ８〜Ｓ９では制御信号ＣＳ₂ が形
成出力され、実操舵角δ_RRが，後輪操舵角δ_R であるほ
ぼ零となった時点でステップＳ６〜Ｓ７によって制御信
号ＣＳ₂ の出力が停止されて後左右輪１０ＲＬ，１０Ｒ
Ｒは中庸状態，即ち直進走行状態に復帰される。

【００４０】前記において前右輪１０ＦＲが水溜まりや
突起，段差を通過する際には、前記制御対象となる車輪
が左右逆転すると共に、車両ヨーモーメントＭ，キャン
セルモーメントＭ_R ，後輪操舵角δ_R ，実後輪操舵角δ
_RR，の符号が逆転し、また制御信号ＣＳ₁ は制御信号Ｃ
Ｓ₂ に，制御信号ＣＳ₂ は制御信号ＣＳ₁ に変化するだ
けで、車両における制御の実態は前記とほぼ同様であ
る。

【００４１】また、車両の旋回中或いは旋回への移行期
にあっては，前記運転者がステアリングホイール１５を
操舵した場合と同様に、通常の後輪操舵制御分δ_ROが加
味されるだけで、前後力のアンバランスによる車両ヨー
モーメントを相殺する制御については前記とほぼ同様で
ある。また、旋回中に生じるコーナリングフォースは，
論理的に旋回半径が非常に小さい場合を除いて旋回内外
輪，即ち左右輪での相違が小さいから、その分力となる
車両への前後力の左右偏差も小さく，アンバランス制御
に対しては影響が小さい。

【００４２】また、前記直進走行にあって，前輪が駆動
輪である場合にアクセルペダル操作による加減速が行わ
れた場合や、ブレーキペダル操作による制動が行われた
場合は、左右輪間でブレーキ特性やタイヤ特性が大幅に
相違ない限り，前左右輪には同等の前後力が作用するか
ら、車両ヨーモーメントは発生せず，特に後輪操舵制御
は実行されない。

【００４３】換言すれば、左右輪間でブレーキ特性やタ
イヤ特性に大幅な相違があった場合には前左右輪間で前
後力の偏差が生じ、或いは左右輪間で路面摩擦係数の異
なる，所謂スプリットμ路や、車輪のバウンシングや車
両のローリングモーションを伴う不整地走行にあって前
左右輪間で前後力の偏差が生じた場合にも、前記後輪操
舵制御によれば，当該前後力の左右偏差による車両ヨー
モーメントを相殺するキャンセルモーメントを有効に発
生して，車両の挙動を安定化することができる。

【００４４】なお、本実施例では前後力検出器としてサ
スペンションを構成するテンションロッドにロードセル
を取付けて用いたが、これに代替えして歪みゲージを用
いるとか、或いはロードホイルの回転力の変動を検出す
るなどの手段を適宜に講ずることが可能である。また、
本実施例では前左右輪で前後力を検出し且つ後輪の操舵
角を制御する方式を制御の対象としたが、例えば前左右
輪で前後力を検出し，前輪の操舵角を制御するとか、前
後左右各輪で前後力を検出し，前後輪の操舵角を適宜に
設定された配分率で制御するといったように、前後力の
検出と操舵の制御対象輪との組み合わせは車両に要求さ
れる特性から適宜に選定されてしかるべきである。

【００４５】また、本実施例では車両の前後方向速度を
検出するために単に車速センサなる検出器を用いたが、
実際に車速を高い分解能で検出することが困難な場合に
は既存の車輪速センサで得られた車輪速から疑似車速を
算出設定したり、加速度センサから得られる車両加速度
を時間積分して使用したりすることも可能である。勿
論、旋回中のステアリング特性を改善するために行われ
る通常の四輪操舵を行うための補助的な機能や構成を組
み合わせることも可能であり、またこれを全く組み合わ
せないことも可能である。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の車両用操舵
制御装置によれば、車両の左右各輪の前後力の偏差によ
って生じる車両ヨーモーメントと反対周りの車両モーメ
ントを発生するために必要な操舵角変更手段の操舵角変
更量を，操舵角制御手段によって当該左右各輪間の前後
力の偏差に基づいて制御する構成としたために、当該車
両ヨーモーメントは低減或いは相殺されて、運転者は微
妙なステアリングホイールの操舵を行わなくとも車両の
挙動は不安定にならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用操舵制御装置を示す概念図であ
る。

【図２】本発明の車両用操舵制御装置を備えた四輪操舵
車両の一実施例を示す概略構成図である。

【図３】図２の四輪操舵車両において前左右輪に入力さ
れて車両前後方向への前後力を検出するための検出器の
説明図である。

【図４】図３の前後力検出器からの出力値と前後力との
特性線図である。

【図５】図２の車両用操舵制御装置で行われる前後力の
アンバランスによる車両挙動を安定化する後輪操舵制御
のフローチャートである。

【図６】図５の後輪操舵制御による車両挙動の制御効果
の説明図である。

【図７】図５の後輪操舵制御を行わない場合の車両挙動
の説明図である。

【符号の説明】

２は後輪操舵装置 ３はコンローラ ４ＦＬ，４ＦＲは前後力検出器 ５ＦＬ，５ＦＲはフロントマルチリンクサスペンション ６は車速センサ ７ＦＬ，７ＦＲはテンションロッド ８は操舵角センサ ９は後輪操舵角センサ １０ＦＬ〜１０ＲＲは車輪 １２はタイロッド １４はステアリングギヤ装置 １５はステアリングホイール １６はステアリングシャフト １８はタイロッド ２０は操舵軸 ２２は後輪操舵用シリンダ ２４はピストン ２６Ｌ，２６Ｒはシリンダ室 ２８はスプリング ３０は油圧ポンプ ３２は制御弁 ３４はリザーバ ３６はカットオフ弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の左右各輪に入力されて車両前後方
   向に作用する前後力を検出する前後力検出手段と、前輪
   及び後輪の何れか一方又は双方の操舵角を変更する操舵
   角変更手段と、前記前後力検出手段により検出された車
   両の左右各輪間の前後力の偏差に基づいて，当該前後力
   の偏差によって生じる車両ヨーモーメントと反対周りの
   車両モーメントを発生するために必要な前記操舵角変更
   手段の操舵角変更量を制御する操舵角制御手段とを備え
   たことを特徴とする車両用操舵制御装置。