JPH08136569A - 検出装置 - Google Patents

検出装置

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JPH08136569A
JPH08136569A JP6301506A JP30150694A JPH08136569A JP H08136569 A JPH08136569 A JP H08136569A JP 6301506 A JP6301506 A JP 6301506A JP 30150694 A JP30150694 A JP 30150694A JP H08136569 A JPH08136569 A JP H08136569A
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JP
Japan
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yaw rate
sensor
frequency
output
estimating
Prior art date
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JP6301506A
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Yasuo Uehara
康生 上原
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヨーレイトセンサの弱点と、推定によりヨー
レイトを検出する構成の弱点とを互いに補うことによ
り、ヨーレイトの検出精度を向上する。 【構成】 各種センサ４１〜４７からの操舵角θｆ，車
速Ｖおよび左右車輪速ｖFL，ｖFRに基づき、推定ヨーレ
イト演算部５１により推定ヨーレイトγe を推定し、次
いで、推定ヨーレイトγe の信号中の高周波成分を、ロ
ーパスフィルタ５３により除去する。一方、ヨーレイト
センサ４９で検出された計測ヨーレイトγs について、
その信号中の低周波成分をハイパスフィルタ５５により
除去する。その後、両フィルタ５３，５５の出力信号
を、加算部５７により合成する。この結果、ヨーレイト
センサの零点ドリフト等による検出誤差の大きい低周波
域を、推定ヨーレイトγe により補い、推定ヨーレイト
で推定誤差の大きい高周波域をヨーレイトセンサの計測
ヨーレイトγs により補うことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、所定の状態量、例え
ば、車両の鉛直軸方向の回転角速度（ヨーレイト）を検
出する検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、車両の運動を制御するものと
して、ヨーレイトに応じて後輪を操舵する装置が知られ
ている（特開平４−２２８３７２号公報）。こうした装
置では、ヨーレイトを検出する検出装置の検出精度に応
じて、車両の運動性能が大きく変わってくる。
【０００３】ところで、上記検出装置としては、振動式
ジャイロ等によりヨーレイトを直接検出するヨーレイト
センサが最も一般的である。一方、ヨーレイトセンサ以
外の他のセンサ、例えば、左右の車輪速センサ等を用い
て、これらセンサの検出信号からヨーレイトを推定する
装置も提案されていた（特開平４−２３５３１２号公
報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ヨーレイトセンサは、
温度変化等の要因によって零点ドリフトが発生し易い性
質を備えており、特に、近年の量産化された比較的低コ
ストの商品ではこうした傾向が著しい。このため、ヨー
レイトセンサは、低周波域において検出誤差が大きいと
いった問題を備えていた。
【０００５】一方、ヨーレイトセンサ以外の他のセンサ
の検出信号からヨーレイトを推定する構成は、間接的な
検出方法であるため、推定誤差が存在し、特に、高周波
域において誤差が大きいといった問題を備えていた。
【０００６】上述の問題は、ヨーレイト以外の状態量、
例えば横加速度などを検出するに当たっても生じる問題
である。一般に、センサによる直接検出精度と、他の状
態量に基づく推定精度とは、互いに異なる周波数領域で
低精度となる性質を有しているのである。この発明の検
出装置は、こうした問題点に鑑みてなされたもので、所
定の状態量を直接検出するセンサの弱点と、他の状態量
から所定の状態量を推定する推定手段の弱点とを互いに
補うことにより、広い周波数領域に渡って所定の状態量
のの検出精度を向上することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
べく、前記課題を解決するための手段として、以下に示
す構成をとった。
【０００８】即ち、この発明の第１の検出装置は、所定
の状態量を直接検出するセンサと、前記所定の状態量以
外の他の状態量から前記所定の状態量を推定する推定手
段と、採用する情報源を周波数領域に応じて前記センサ
と推定手段との間で変更しつつ、前記センサの出力と前
記推定手段の出力とを合成する合成手段とを備えたこと
を、その要旨としている。
【０００９】こうした構成の検出装置において、好まし
くは、合成手段は、予め定められた所定の周波数より低
い低周波数領域では、前記推定手段を、前記所定の周波
数より高い高周波数領域では、前記センサをそれぞれ情
報源として選択する選択手段を備えた構成としてもよ
い。
【００１０】この発明の第２の検出装置は、車両のヨー
レイトを直接検出するヨーレイトセンサと、ヨーレイト
以外の他の状態量からヨーレイトを推定する推定手段
と、採用する情報源を周波数領域に応じて前記ヨーレイ
トセンサと推定手段との間で変更しつつ、前記ヨーレイ
トセンサの出力と前記推定手段との出力を合成する合成
手段とを備えたことを、その要旨としている。
【００１１】この発明の第３の検出装置は、車両のヨー
レイトを直接検出するヨーレイトセンサと、ヨーレイト
以外の他の状態量からヨーレイトを推定する推定手段
と、前記推定手段の出力から、予め定められた所定の周
波数より低い低周波数領域の成分を抽出するローパスフ
ィルタと、前記ヨーレイトセンサの出力から、予め定め
られた所定の周波数より高い高周波数領域の成分を抽出
するハイパスフィルタと、前記両フィルタの出力を合成
するフィルタ出力合成手段とを備えたことを、その要旨
としている。
【００１２】
【作用】以上のように構成された第１の検出装置（請求
項１記載のもの）は、採用する情報源を周波数領域に応
じてセンサと推定手段との間で変更しつつ、センサの出
力と推定手段の出力とを合成する。このため、センサの
出力から精度の高い周波数領域を選択し、推定手段の出
力から精度の高い周波数領域を選択することで、広い範
囲の周波数域に渡って高い精度で状態量を検出すること
が可能となる。
【００１３】請求項２の検出装置は、低周波数域では推
定手段を、高周波数領域ではセンサをそれぞれ情報源と
して、選択手段により選択する。このため、低周波数領
域で推定手段の検出精度が高く、高周波数領域でセンサ
の検出精度が高いような場合に、精度の高い周波数領域
の出力を利用することができることから、低周波数領域
と高周波数領域との双方において高い精度で状態量を検
出することが可能となる。
【００１４】第２の検出装置（請求項３記載のもの）
は、採用する情報源を周波数領域に応じてヨーレイトセ
ンサと推定手段との間で変更しつつ、ヨーレイトセンサ
の出力と推定手段の出力とを合成する。このため、ヨー
レイトセンサの出力から精度の高い周波数領域を選択
し、推定手段の出力から精度の高い周波数領域を選択す
ることで、広い範囲の周波数域に渡って高い精度でヨー
レイトを検出することが可能となる。
【００１５】第３の検出装置（請求項４記載のもの）
は、推定手段の出力から、予め定められた所定の周波数
より低い低周波数領域の成分を、ローパスフィルタによ
り抽出し、ヨーレイトセンサの出力から、予め定められ
た所定の周波数より高い高周波数領域の成分を、ハイパ
スフィルタにより抽出し、両フィルタの出力を、フィル
タ出力合成手段により合成する。推定手段でヨーレイト
を推定するときには、低周波数領域で検出精度が高く、
ヨーレイトセンサでヨーレイトを直接検出するときに
は、高周波数領域で検出精度が高いことから、精度の高
い周波数領域の出力成分だけをフィルタ出力合成手段に
より合成することができる。このため、低周波数領域と
高周波数領域との双方において高い精度で状態量を検出
することが可能となる。
【００１６】
【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図１は、本発明の第１実施例としての検出装置
を搭載した後輪操舵装置の概略構成図、図２は、その後
輪操舵装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【００１７】図１に示すように、この実施例の後輪操舵
装置は、車両の右前輪１０FRと左前輪１０FLとを連係す
る前輪操舵機構２０と、右後輪１０RRと左後輪１０RLと
を連係する後輪操舵機構３０とを備える。
【００１８】前輪操舵機構２０は、各々左右一対のナッ
クルアーム２１Ｌ，２１Ｒと、タイロッド２２Ｌ，２２
Ｒと、タイロッド２２Ｌ，２２Ｒを相互に連結するリレ
ーロッド２３とから構成されている。このリレーロッド
２３には、ラック＆ピニオン式のステアリング機構２５
が連係されており、その構成要素であるピニオン２６は
シャフト２７を介してステアリングホイール２９に連結
されている。
【００１９】このステアリング機構２５により、ステア
リングホイール２９を右または左に切ったときには、リ
レーロッド２３が図１中左方向または右方向に変位し、
ナックルアーム２１Ｌ，２１Ｒがステアリングホイール
２９の舵角に応じた量だけ回動し、前輪１０FL，１０FR
が右または左へ操舵される。
【００２０】後輪操舵機構３０も、前輪操舵機構２０と
同様に、左右の一対のナックルアーム３１Ｌ，３１Ｒ
と、タイロッド３２Ｌ，３２Ｒと、タイロッド３２Ｌ，
３２Ｒを相互に連結するリレーロッド３３とから構成さ
れている。この後輪操舵機構３０のリレーロッド３３の
途中には、後輪操舵用アクチュエータ３５が設けられて
いる。この後輪操舵用アクチュエータ３５は、４輪操舵
用の電子制御ユニット（以下、４ＷＳ用ＥＣＵと呼ぶ）
４０からの電気信号を内部の電気モータ３５ａに通電す
ることで、リレーロッド３３を図１中左方向または右方
向に変位させるものである。リレーロッド３３が左右方
向に変位すると、ナックルアーム３１Ｌ，３１Ｒが回動
し、後輪１０RL，１０RRが右または左へ操舵される。こ
の後輪操舵用アクチュエータ３５の詳しい構成について
は後述する。
【００２１】この車両には、車両の各種状態量を検出す
るセンサとして、ステアリングホイール２９の操舵角θ
ｆ（＝前輪舵角）を検出するステアリングセンサ４１
と、車両の速度（車速）Ｖを検出する車速センサ４３
と、左前輪１０FLの車輪速ｖFLを検出する左前輪車輪速
センサ４５と、右前輪１０FRの車輪速ｖFRを検出する右
前輪車輪速センサ４７と、振動式ジャイロから構成され
ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ４９等が設けら
れている。ここで、ステアリングセンサ４１およびヨー
レイトセンサ４９は、それぞれ中立位置から右回りを正
としている。これらのセンサ４１〜４９は、ヨーレイト
演算装置５０に接続されており、このヨーレイト演算装
置５０では、これらセンサ４１〜４９からの出力信号に
基づいてヨーレイトを算出する。なお、ヨーレイトセン
サ４９で検出されるヨーレイトを、以下、計測ヨーレイ
トγs と呼び、ヨーレイト演算装置５０で算出されるヨ
ーレイトを、実ヨーレイトγと呼ぶ。
【００２２】なた、前記ステアリングセンサ４１および
車速センサ４３は、４ＷＳ用ＥＣＵ４０にも接続されて
いる。さらに、その４ＷＳ用ＥＣＵ４０には、ヨーレイ
ト演算装置５０の出力端が接続されている。
【００２３】また、この車両には、後輪舵角センサ６０
を備えている。この後輪舵角センサ６０は、後輪操舵用
アクチュエータ３５に設けられ、リレーロッド３３のス
トローク量を検出することで間接的に後輪舵角を検出す
るものである。なお、後輪舵角センサ６０にあっては中
立位置から右回りを正としている。この後輪舵角センサ
６０と、前述したステアリングセンサ４１および車速セ
ンサとは４ＷＳ用ＥＣＵ４０に接続される。
【００２４】図２に示すように、４ＷＳ用ＥＣＵ４０
は、マイクロコンピュータを中心とする論理演算回路と
して構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラ
ムに従って後輪操舵量を制御するための各種演算処理を
実行するＣＰＵ４０ａと、ＣＰＵ４０ａで各種演算処理
を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が
予め格納されたＲＯＭ４０ｂと、同じくＣＰＵ４０ａで
各種演算処理を実行するのに必要な各種データが一時的
に読み書きされるＲＡＭ４０ｃと、ステアリングセンサ
４１，車速センサ４３，後輪舵角センサ６０で検出され
た前輪の操舵角θｆ，車速Ｖ，後輪舵角θｒおよびヨー
レイト演算装置５０で算出された実ヨーレイトγ等を入
力する入力インターフェース４０ｄと、ＣＰＵ４０ａで
の演算結果に応じて後輪操舵用アクチュエータ３５の電
気モータ３５ａに電気信号を出力する出力インターフェ
ース４０ｅ等を備えている。
【００２５】こうして構成された４ＷＳ用ＥＣＵ７０に
よって、ヨーレイト演算装置５０で算出された実ヨーレ
イトγに基づく後輪の舵角の制御が行なわれる。
【００２６】ヨーレイト演算装置５０の詳しい構成につ
いて、次に説明する。図３は、各種センサと共にヨーレ
イト演算装置５０の構成を示すブロック図である。
【００２７】図３に示すように、ヨーレイト演算装置５
０は、推定ヨーレイト演算部５１，ローパスフィルタ５
３，ハイパスフィルタ５５および加算部５７から構成さ
れている。ステアリングセンサ４１，車速センサ４３，
左前輪車輪速センサ４５および右前輪車輪速センサ４７
でそれぞれ検出された操舵角θｆ，車速Ｖおよび左右車
輪速ｖFL，ｖFRを、推定ヨーレイト演算部５１により取
り込んで、その推定ヨーレイト演算部５１の出力信号
を、ローパスフィルタ５３により取り込む。一方、ヨー
レイトセンサ４９で検出された計測ヨーレイトγs を、
ハイパスフィルタ５５により取り込み、その後、ローパ
スフィルタ５３の出力信号とハイパスフィルタ５５の出
力信号とを、加算部５７により合成する。
【００２８】推定ヨーレイト演算部５１は、ヨーレイト
センサ以外の他のセンサ群、本実施例では、ステアリン
グセンサ４１，車速センサ４３，左前輪車輪速センサ４
５および右前輪車輪速センサ４７でそれぞれ検出された
操舵角θｆ，車速Ｖおよび左右車輪速ｖFL，ｖFRに基づ
き推定ヨーレイトγe を推定するものである。具体的に
は、推定ヨーレイト演算部５１では、次式（１）にした
がい中間ヨーレイト値γe＊ を求め、その中間ヨーレイ
ト値γe＊ を、左右の車輪速差（ｖFR−ｖFL）を用いて
次式（２）に従い補正することにより、推定ヨーレイト
γe を演算している。
【００２９】
【数１】
【００３０】式（１）で算出された中間ヨーレイト値γ
e を左右の車輪速差（ｖFR−ｖFL）を用いて補正するの
は、左右の車輪速差（ｖFR−ｖFL）から路面の状況を見
て、その路面の状況を考慮にいれて、推定ヨーレイトγ
ｅを求めるためのものである。
【００３１】ローパスフィルタ５３は、推定ヨーレイト
γe の信号中の高周波成分を除去するものであり、具体
的には、このローパスフィルタ５３は、図中、箱の中の
グラフに示すような周波数特性を示す。このグラフから
わかるように、周波数が所定の周波数ｆ１（本実施例で
は、０．００５〜０．０１［Ｈｚ］の範囲内、好ましく
は０．００５［Ｈｚ］）以下のときはゲインは下がって
おらず、周波数ｆ１を越える当たりからゲインは急激に
下がっている。従って、こうした周波数特性をもつロー
パスフィルタ５３では、周波数ｆ１以上の周波数成分は
ほとんど取り除かれることになる。
【００３２】ハイパスフィルタ５５は、計測ヨーレイト
γs の信号中の低周波成分を除去するものであり、具体
的には、このハイパスフィルタ５５は、図中、箱の中の
グラフに示すような周波数特性を示す。このグラフから
わかるように、周波数が所定の周波数ｆ１以下のときは
ゲインは下がっており、周波数ｆ１を越える当たりから
ゲインは急激に上がっている。さらに、このハイパスフ
ィルタ５５は、周波数ｆ１より大きい周波数ｆ２（本実
施例では、２〜９［Ｈｚ］の範囲内、好ましくは８［Ｈ
ｚ］）を越える当たりからゲインは急激に下がってい
る。従って、こうした周波数特性をもつハイパスフィル
タ５５では、周波数ｆ１以下の周波数成分と周波数ｆ２
以上の周波数成分とはほとんど取り除かれることにな
る。
【００３３】加算部５７は、ローパスフィルタ５３の出
力信号とハイパスフィルタ５５の出力信号とを合成する
ものであり、その合成結果は、周波数ｆ１以下の低周波
数成分が、推定ヨーレイト演算部５１で推定されたもの
となり、周波数ｆ１からｆ２までの周波数成分が、ヨー
レイトセンサ４９で検出されたものとなる。この合成結
果は、実ヨーレイトγとしてヨーレイト演算装置５０か
ら出力し、４ＷＳ用ＥＣＵ４０に送られる。
【００３４】後輪操舵用アクチュエータ３５の詳しい構
成について、次に説明する。図４は、後輪操舵用アクチ
ュエータ３５の縦断面図である。
【００３５】図４に示すように、この後輪操舵用アクチ
ュエータ３５は、円筒状に形成されたケーシング６１を
備えている。このケーシング６１の両端部には、軸受部
材６３，６５が装着されており、両軸受部材６３，６５
を介してアクチュエータ軸６７が配置されている。
【００３６】一方、ケーシング６１の内壁には、樹脂製
の支持部材６９を介して電気モータ３５ａが装着されて
いる。電気モータ３５ａは、支持部材６９に直接固着さ
れる固定子としてのコイル７１と、回転子としての円筒
状の鉄製の回転子部材７２と、回転子部材７２の外周に
装着された円筒状の永久磁石７３とから構成される。な
お、回転子部材７２の両端にはベアリング７５，７６が
設けられており、このベアリング７５，７６により、回
転子部材７２および永久磁石７３は支持部材６９に回動
自在に支持されている。
【００３７】回転子部材７２の一端には、動力伝達部材
７９が回転子部材７２と同軸に固定されており、その動
力伝達部材７９の外周には、遊星歯車機構８１の歯車
（サンギア）８１ａが配設されている。遊星歯車機構８
１は、２組の遊星歯車を直列に連結して構成したもので
ある。第１組の遊星歯車は、サンギア８１ａと４つのプ
ラネタリギア８１ｂ，８１ｃ（２つは図示せず）とリン
グギア８１ｄとから構成されており、第２組の遊星歯車
は、サンギア８２ａと４つのプラネタリギア８２ｂ，８
２ｃ（２つは図示せず）およびリングギア８１ｄ（第１
組と共通）とから構成されている。
【００３８】第２組の遊星歯車の４つのプラネタリギア
８２ｂ，８２ｃの軸には、ナット８５が結合されてい
る。ナット８５は、ベアリング８７によってケーシング
６１の内部に回動自在に支持されているが、軸方向には
動かない。ナット８５には台形ネジ８５ａが形成してあ
り、この台形ネジ８５ａがアクチュエータ軸６７に形成
した台形ネジ６７ａと噛み合っている。従って、ナット
８５が回転すると、台形ネジ８５ａのネジ山が軸方向に
移動し、それと噛み合っている台形ネジ６７ａが移動す
るので、アクチュエータ軸６７がその軸方向に移動す
る。即ち、ナット８５と台形ネジ６７ａとによって、遊
星歯車機構８１の回転運動がアクチュエータ軸６７の直
線運動に変換される。
【００３９】従って、後輪操舵用アクチュエータ３５の
電気モータ３５ａに４ＷＳ用ＥＣＵ４０から電気信号が
通電されると、電気モータ３５ａにより遊星歯車機構８
１が回転運動し、その結果、前述したようにアクチュエ
ータ軸６７は軸方向に直線運動する。アクチュエータ軸
６７には後輪操舵機構３０のリレーロッド３３が接続さ
れていることから、リレーロッド３３は図１中左方向ま
たは右方向に変位し、この結果、後輪１０RL，１０RRが
右または左へ操舵される。なお、このときの舵角は、４
ＷＳ用ＥＣＵ４０からの電気信号の強さに応じて変化す
る。
【００４０】４ＷＳ用ＥＣＵ４０が実行する後輪操舵制
御について、図５のフローチャートに沿って以下に詳し
く説明する。この後輪操舵制御の処理は、電源投入後、
車両が走行を開始すると、４ＷＳ用ＥＣＵ４０により所
定時間毎に繰り返し実行される。なお、電源投入直後の
初期化の処理により、変数やフラグなどは初期値にセッ
トされているものとする。
【００４１】図５に示す後輪操舵制御ルーチンが起動さ
れると、ＣＰＵ４０ａは次の処理を実行する。ＣＰＵ４
０ａは、まず、ステアリングセンサ４１の出力信号を入
力インターフェース４０ｄから入力してこれを前輪１０
FL，１０FRの操舵角θｆとしてＲＡＭ４０ｃに記憶し、
車速センサ４５で検出された車速Ｖを入力インターフェ
ース４０ｄから入力してＲＡＭ４０ｃに記憶し、後輪舵
角センサ６０で検出された後輪舵角θｒを入力インター
フェース４０ｄから入力してＲＡＭ４０ｃに記憶する
（ステップＳ１００）。次いで、ＣＰＵ４０ａは、ヨー
レイト演算装置５０で算出された実ヨーレイトγを入力
インターフェース４０ｄから入力してＲＡＭ４０ｃに記
憶する（ステップＳ１１０）。
【００４２】次いで、ＣＰＵ４０ａは、車速Ｖに基づき
変数Ｋ１，Ｋ２を求める処理を行なう（ステップＳ１２
０）。４ＷＳ用ＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｂには、車速Ｖ
と変数Ｋ１との相関関係を示すマップＡと、車速Ｖと変
数Ｋ２との相関関係を示すマップＢとが予め格納されて
おり、ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０で入力
した車速ＶをマップＡに照らし合わせて変数Ｋ１を求
め、車速ＶをマップＢに照らし合わせて変数Ｋ２を求め
る。
【００４３】マップＡの一例を図６に示した。図６に示
すように、車速Ｖが所定値Ｖ１（例えば、１０［km/
h］）以下のときには、変数Ｋ１は値０をとり、車速Ｖ
が所定値Ｖ１から所定値Ｖ２（例えば、３０［km/h］）
までのときには、変数Ｋ１は急激に増大し、車速Ｖが所
定値Ｖ２より大きいときには、変数Ｋ１は徐々に大きく
なる。また、マップＢの一例を図７に示した。図７に示
すように、車速Ｖが所定値Ｖ３（例えば、１０［km/
h］）以下のときには、変数Ｋ１は値０をとり、車速Ｖ
が所定値Ｖ３より大きいときには、変数Ｋ２は徐々に大
きくなる。なお、この変数Ｋ１は後輪の目標舵角θｒを
算出する際の前輪の操舵角θｓにかかるゲインに相当
し、変数Ｋ２はヨーレイトγにかかるゲインに相当す
る。
【００４４】続いて、後輪の目標舵角θｒを算出する処
理を行なう（ステップＳ１３０）。この処理は、詳しく
は、ステップＳ１００およびステップＳ１１０で入力し
た前輪の操舵角θｆおよびヨーレイトγに基づき、ステ
ップＳ１２０で算出した変数Ｋ１，Ｋ２を用いて、後輪
の目標舵角θｒ＊を次式（３）に従って算出する。
【００４５】 θｒ＊ ＝ Ｋ１・θｆ ＋ Ｋ２・γ …（３）
【００４６】ステップＳ１３０で後輪の目標舵角θｒ＊
が算出されると、その後、その目標舵角θｒ＊とステッ
プＳ１００で入力した後輪舵角θｒとの差に基づいて、
後輪舵角θｒが目標舵角θｒ＊となるように、電圧信号
を出力インターフェース４０ｅから後輪操舵用アクチュ
エータ３５の電気モータ３５ａに出力する（ステップＳ
１４０）。この結果、その目標舵角θｒ＊に後輪１０R
L，１０RRが操舵される。その後、処理を「リターン」
に抜けて、一旦終了する。
【００４７】以上のように構成された、この第１実施例
では、ヨーレイトセンサ４９で検出された計測ヨーレイ
トγs の高周波成分と、推定ヨーレイト演算部５１で推
定された推定ヨーレイトγe の低周波成分とを持つ実ヨ
ーレイトγが求められる。ヨーレイトセンサ４９で検出
された計測ヨーレイトγs は低周波域において検出誤差
を多く含み、高周波域の精度が高く、また、推定ヨーレ
イト演算部５１で推定された推定ヨーレイトγe は高周
波域おいて推定誤差を多く含み、低周波域の精度が高い
ことから、実ヨーレイトγは、低周波域においても高周
波域においても、精度が高いものとなる。即ち、この第
１実施例では、ヨーレイトの検出精度の向上を図ること
ができるといった効果を奏する。
【００４８】また、この第１実施例では、ヨーレイトの
検出精度が向上したことで、後輪操舵の制御精度が高ま
ることから、車両の運動性能を高めることができる。
【００４９】本発明の第２実施例について、次に説明す
る。第１実施例では、ヨーレイト演算装置５０は、ディ
スクリートな電子回路により構成されていたが、これに
換えて、この第２実施例では、ヨーレイト演算装置５０
を、４ＷＳ用ＥＣＵ４０と同様な電子制御ユニットから
構成し、その電子制御ユニットで実行される処理により
それを実現している。この処理を示すヨーレイト演算処
理について、図８のフローチャートに沿って詳しく説明
する。
【００５０】図８に示すように、電子制御ユニットのＣ
ＰＵは、ステアリングセンサ４１，車速センサ４３，左
前輪車輪速センサ４５，右前輪車輪速センサ４７および
ヨーレイトセンサ４９でそれぞれ検出された操舵角θ
ｆ，車速Ｖ，左右車輪速ｖFL，ｖFRおよび計測ヨーレイ
トγs を入力する（ステップＳ２００）。
【００５１】次いで、ＣＰＵは、その操舵角θｆ，車速
Ｖ，左右車輪速ｖFL，ｖFRに基づき推定ヨーレイトγe
を算出する処理を行なう（ステップＳ２１０）。詳しく
は、この処理は、それら状態量θｆ，Ｖ，ｖFL，ｖFRに
基づき前述した式（１）に従う計算を行ない、その後、
式（１）で求めた中間ヨーレイト値γe＊ に基づいて式
（２）に従う計算を行なう。こうして推定ヨーレイトγ
e が求められる。
【００５２】ステップＳ２１０の実行後、続いて、上記
推定ヨーレイトγe に対してローパスのフィルタリング
処理を施す（ステップＳ２２０）。このフィルタリング
処理は、推定ヨーレイトγe の信号中の高周波成分を除
去するもので、ソフトウェアにより実現している。
【００５３】続いて、ステップＳ２００で入力した計測
ヨーレイトγs に対してハイパスのフィルタリング処理
を施す（ステップＳ２２０）。このフィルタリング処理
は、計測ヨーレイトγs の信号中の低周波成分を除去す
るもので、ソフトウェアにより実現している。
【００５４】続いて、ＣＰＵは、ステップＳ２１０でフ
ィルタリングした結果と、ステップＳ２２０でフィルタ
リングした結果とを合成して、実ヨーレイトγを算出す
る（ステップＳ２４０）。その後、「リターン」に抜け
て、このルーチンを一旦終了する。
【００５５】こうして構成された第２実施例では、第１
実施例のヨーレイト演算装置５０と同様な構成を、電子
制御ユニットとそれで実行される処理とにより実現して
おり、第１実施例と同様に、ヨーレイトを高精度で検出
することができる。なお、ヨーレイト演算装置５０を電
子制御ユニットとそれで実行される処理とから実現して
いることから、装置全体の構成を簡略化することができ
るといった副次的な効果も奏する。
【００５６】なお、第１実施例において、ヨーレイト演
算装置５０を取り除いて、センサ出力信号をすべて４Ｗ
Ｓ用ＥＣＵ４０に送るようにし、さらに、この４ＷＳ用
ＥＣＵ４０において、第２実施例で説明したヨーレイト
演算ルーチンを実行することにより、実ヨーレイトγを
算出するように構成してもよい。この構成によれば、ヨ
ーレイト演算装置５０を構成するハードウェアが不要と
なり、より一層の構成の簡略化を図ることができる。
【００５７】本発明の第３実施例について、次に説明す
る。この第３実施例は、第１実施例と比較して、ヨーレ
イト演算装置５０の構成が相違し、その他の構成は同一
である。この第３実施例におけるヨーレイト演算装置３
５０の構成を図９のブロック図に示した。図９に示すよ
うに、このヨーレイト演算装置３５０は、第１実施例と
同様に、ディスクリートな電子回路から構成されてお
り、第１実施例と同一の推定ヨーレイト演算部５１，ロ
ーパスフィルタ５３および加算部５７を備え、さらに、
第１実施例と相違するハイパスフィルタ３５５および第
３のフィルタ３５９を備えている。
【００５８】ヨーレイトセンサ４９で検出された計測ヨ
ーレイトγs を入力するハイパスフィルタ３５５は、図
中の周波数特性のグラフに示すように、周波数が所定の
周波数ｆ１以下のときはゲインは下がっており、周波数
ｆ１を越える当たりからゲインは急激に上がっている。
従って、こうした周波数特性をもつ第３のフィルタ３５
９では、周波数ｆ１以下の周波数成分はほとんど取り除
かれることになる。
【００５９】ハイパスフィルタ３５５の出力信号は、加
算部５７により、ローパスフィルタ５３の出力信号と合
成され、その合成された信号は、第３のフィルタ３５９
に送られる。この第３のフィルタ３５９は、図中のグラ
フに示すような周波数特性を示す。このグラフからわか
るように、周波数が所定の周波数ｆ２以下のときはゲイ
ンは下がっておらず、周波数ｆ２を越える当たりからゲ
インは急激に下がっている。従って、こうした周波数特
性をもつ第３のフィルタ３５９では、周波数ｆ２以上の
周波数成分はほとんど取り除かれることになる。
【００６０】以上のように構成された、この第３実施例
では、ハイパスフィルタ３５５で選択された周波数ｆ１
以上の高周波成分について、第３のフィルタ３５９によ
り、さらに高周波である周波数ｆ２以上の高周波成分が
取り除かれることになる。この結果、ヨーレイト演算装
置３５０から出力される実ヨーレイトγは、第１実施例
と同様に、周波数ｆ１以下の低周波数成分が、推定ヨー
レイト演算部５１で推定されたものとなり、周波数ｆ１
からｆ２までの周波数成分が、ヨーレイトセンサ４９で
検出されたものとなる。従って、第１実施例と同様に、
ヨーレイトを高精度で検出できるといった効果を奏す
る。
【００６１】なお、前述した実施例の推定ヨーレイト演
算部５１では、ステアリングセンサ４１，車速センサ４
３，左前輪車輪速センサ４５および右前輪車輪速センサ
４７で検出された操舵角θｆ，車速Ｖおよび左右車輪速
ｖFL，ｖFRと、種々の車両諸元に基づいて式（１）に従
う計算を行なうことで、推定ヨーレイトγe を算出して
いたが、これに換えて、次式（４）に従う簡易な計算に
より、推定ヨーレイトγe を求めるように構成してもよ
い。
【００６２】γ ＝ Ｄ・（ｖFR−ｖFL） …（４）
【００６３】式（４）に示すように、左右の車輪速差
（ｖFR−ｖFL）に定数Ｄを乗算することにより、大まか
な推定ではあるが、推定ヨーレイトγe を求めることが
できる。この結果、推定ヨーレイト演算部５１の構成を
簡略化することができる。
【００６４】また、前述してきた各実施例では、センサ
として振動子ジャイロからなるヨーレイトセンサを用い
ていたが、これに換えて、センサを、２つ以上の横Ｇセ
ンサと、これらからヨーレイトを計算により求める算出
回路とから構成してもよい。この場合、上記横Ｇセンサ
はどの周波数域で誤差を発生し易いかを予め調べてお
き、Ｇセンサ以外のセンサで検出した値からその周波数
域のヨーレイト値を補償する構成とする。
【００６５】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、例えば、実施例のように実ヨーレイトγを後輪操舵
装置に入力するパラメータとして利用するのではなく、
前輪を補助操舵する装置に入力するパラメータとして用
いる構成等、本発明の要旨を逸脱しない範囲内におい
て、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００６６】なお、一般的にヨーレイトセンサ等のセン
サは検出対象である物理量（検出値）の全ての周波数に
対し、高精度の検出能力を持たせる（つまり周波数特性
が広い周波数領域に対して良好とする）ことは物理的に
困難であり、または、良好な周波数領域を広げようとす
る程コストアップとなる。また、推定値も別の周波数特
性を有するセンサ出力を基に求められる点や、推定方法
自体に依存して、広い周波数領域に対して良好な検出精
度を保つことは難しい。よって、前述までの実施例は、
互いに精度の低いところを補えば良いとの考えに基づい
ているのである。
【００６７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の検出装置
によれば、センサの出力から精度の高い周波数領域を選
択し、推定手段の出力から精度の高い周波数領域を選択
することで、広範囲の周波数領域に渡って高い精度で状
態量を検出することができ、検出精度の向上を図ること
ができる。
【００６８】特に、請求項４記載の検出装置によれば、
ヨーレイトセンサで検出誤差の大きい低周波域を推定手
段の推定結果により補うことができ、推定手段で推定誤
差の大きい高周波域をヨーレイトセンサの検出結果によ
り補うことができる。このため、広範囲の周波数領域に
渡って高い精度でヨーレイトを検出することができ、ヨ
ーレイトの検出精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例としての検出装置を搭載し
た後輪操舵装置の概略構成図である。
【図２】その後輪操舵装置の電気的な構成を示すブロッ
ク図である。
【図３】各種センサと共にヨーレイト演算装置５０の構
成を示すブロック図である。
【図４】後輪操舵用アクチュエータ３５の縦断面図であ
る。
【図５】４ＷＳ用ＥＣＵ４０により実行される後輪操舵
制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】車速Ｖに応じた変数Ｋ１の変化を示すグラフで
ある。
【図７】車速Ｖに応じた変数Ｋ２の変化を示すグラフで
ある。
【図８】第２実施例において、実ヨーレイトγを算出す
るヨーレイト演算ルーチンを示すフローチャートであ
る。
【図９】第３実施例において、各種センサと共にヨーレ
イト演算装置５０の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０FL…左前輪 １０FR…右前輪 ２０…前輪操舵機構 ２１Ｌ，２１Ｒ…ナックルアーム ２２Ｌ，２２Ｒ…タイロッド ２３…リレーロッド ２５…ステアリング機構 ２６…ピニオン ２７…シャフト ２９…ステアリングホイール ３０…後輪操舵機構 ３１Ｌ，３１Ｒ…ナックルアーム ３２Ｌ，３２Ｒ…タイロッド ３３…リレーロッド ３５…後輪操舵用アクチュエータ ３５ａ…電気モータ ４０ａ…ＣＰＵ ４０ｂ…ＲＯＭ ４０ｃ…ＲＡＭ ４０ｄ…入力インターフェース ４０ｅ…出力インターフェース ４１…ステアリングセンサ ４３…車速センサ ４５…左前輪車輪速センサ ４７…右前輪車輪速センサ ４９…ヨーレイトセンサ ５０…ヨーレイト演算装置 ５３…ローパスフィルタ ５５…ハイパスフィルタ ５７…加算部 ６１…ケーシング ６３，６５…軸受部材 ６７…アクチュエータ軸 ６７ａ…台形ネジ ６９…支持部材 ７１…コイル ７２…回転子部材 ７３…永久磁石 ７５，７６…ベアリング ７９…動力伝達部材 ８１…遊星歯車機構 ８１ａ…サンギア ８１ｂ，８１ｃ…プラネタリギア ８１ｄ…リングギア ８２ａ…サンギア ８２ｂ，８２ｃ…プラネタリギア ８５…ナット ８５ａ…台形ネジ ８７…ベアリング θｆ…前輪の操舵角 θｒ…後輪の舵角 γ…実ヨーレイト γs …計測ヨーレイト γe …推定ヨーレイト
【数２】
【手続補正書】
【提出日】平成７年１０月１２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】上述の問題は、ヨーレイト以外の状態量、
例えば横加速度などを検出するに当たっても生じる問題
である。一般に、センサによる直接検出精度と、他の状
態量に基づく推定精度とは、互いに異なる周波数領域で
低精度となる性質を有しているのである。この発明の検
出装置は、こうした問題点に鑑みてなされたもので、所
定の状態量を直接検出するセンサの弱点と、他の状態量
から所定の状態量を推定する推定手段の弱点とを互いに
補うことにより、広い周波数領域に渡って所定の状態量
の検出精度を向上することを目的としている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】なお、前記ステアリングセンサ４１および
車速センサ４３は、４ＷＳ用ＥＣＵ４０にも接続されて
いる。さらに、その４ＷＳ用ＥＣＵ４０には、ヨーレイ
ト演算装置５０の出力端が接続されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】こうして構成された４ＷＳ用ＥＣＵ４０に
よって、ヨーレイト演算装置５０で算出された実ヨーレ
イトγに基づく後輪の舵角の制御が行なわれる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】
【数１】
【数２】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】式（１）で算出された中間ヨーレイト値γ
e＊ を左右の車輪速差（ｖFR−ｖFL）を用いて補正する
のは、左右の車輪速差（ｖFR−ｖFL）から路面の状況を
見て、その路面の状況を考慮にいれて、推定ヨーレイト
γｅを求めるためのものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４２】次いで、ＣＰＵ４０ａは、車速Ｖに基づき
変数Ｋ１，Ｋ２を求める処理を行なう（ステップＳ１２
０）。４ＷＳ用ＥＣＵ４０のＲＯＭ４０ｂには、車速Ｖ
と変数Ｋ１との相関関係を示すマップＡと、車速Ｖと変
数Ｋ２との相関関係を示すマップＢとが予め格納されて
おり、ステップＳ１２０では、ステップＳ１００で入力
した車速ＶをマップＡに照らし合わせて変数Ｋ１を求
め、車速ＶをマップＢに照らし合わせて変数Ｋ２を求め
る。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４３】マップＡの一例を図６に示した。図６に示
すように、車速Ｖが所定値Ｖ１（例えば、１０［km/
h］）以下のときには、変数Ｋ１は値０をとり、車速Ｖ
が所定値Ｖ１から所定値Ｖ２（例えば、３０［km/h］）
までのときには、変数Ｋ１は急激に増大し、車速Ｖが所
定値Ｖ２より大きいときには、変数Ｋ１は徐々に大きく
なる。また、マップＢの一例を図７に示した。図７に示
すように、車速Ｖが所定値Ｖ３（例えば、１０［km/
h］）以下のときには、変数Ｋ２は値０をとり、車速Ｖ
が所定値Ｖ３より大きいときには、変数Ｋ２は徐々に大
きくなる。なお、この変数Ｋ１は後輪の目標舵角θｒ＊
を算出する際の前輪の操舵角θｆにかかるゲインに相当
し、変数Ｋ２はヨーレイトγにかかるゲインに相当す
る。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４４】続いて、後輪の目標舵角θｒ＊を算出する
処理を行なう（ステップＳ１３０）。この処理は、詳し
くは、ステップＳ１００およびステップＳ１１０で入力
した前輪の操舵角θｆおよびヨーレイトγに基づき、ス
テップＳ１２０で算出した変数Ｋ１，Ｋ２を用いて、後
輪の目標舵角θｒ＊を次式（３）に従って算出する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５３】続いて、ステップＳ２００で入力した計測
ヨーレイトγs に対してハイパスのフィルタリング処理
を施す（ステップＳ２３０）。このフィルタリング処理
は、計測ヨーレイトγs の信号中の低周波成分を除去す
るもので、ソフトウェアにより実現している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５４】続いて、ＣＰＵは、ステップＳ２２０でフ
ィルタリングした結果と、ステップＳ２３０でフィルタ
リングした結果とを合成して、実ヨーレイトγを算出す
る（ステップＳ２４０）。その後、「エンド」に抜け
て、このルーチンを一旦終了する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５８】ヨーレイトセンサ４９で検出された計測ヨ
ーレイトγs を入力するハイパスフィルタ３５５は、図
中の周波数特性のグラフに示すように、周波数が所定の
周波数ｆ１以下のときはゲインは下がっており、周波数
ｆ１を越える当たりからゲインは急激に上がっている。
従って、こうした周波数特性をもつハイパスフィルタ３
５５では、周波数ｆ１以下の周波数成分はほとんど取り
除かれることになる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６２】γe ＝ Ｄ・（ｖFR−ｖFL） …（４）
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】第３実施例において、各種センサと共にヨーレ
イト演算装置３５０の構成を示すブロック図である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図８】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 113:00 137:00

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定の状態量を直接検出するセンサと、 前記所定の状態量以外の他の状態量から前記所定の状態
    量を推定する推定手段と、 採用する情報源を周波数領域に応じて前記センサと推定
    手段との間で変更しつつ、前記センサの出力と前記推定
    手段の出力とを合成する合成手段とを備えた検出装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の検出装置であって、 前記合成手段は、 予め定められた所定の周波数より低い低周波数領域で
    は、前記推定手段を、前記所定の周波数より高い高周波
    数領域では、前記センサをそれぞれ情報源として選択す
    る選択手段を備えた構成である検出装置。
  3. 【請求項３】 車両のヨーレイトを直接検出するヨーレ
    イトセンサと、 ヨーレイト以外の他の状態量からヨーレイトを推定する
    推定手段と、 採用する情報源を周波数領域に応じて前記ヨーレイトセ
    ンサと推定手段との間で変更しつつ、前記ヨーレイトセ
    ンサの出力と前記推定手段との出力を合成する合成手段
    とを備えた検出装置。
  4. 【請求項４】 車両のヨーレイトを直接検出するヨーレ
    イトセンサと、 ヨーレイト以外の他の状態量からヨーレイトを推定する
    推定手段と、 前記推定手段の出力から、予め定められた所定の周波数
    より低い低周波数領域の成分を抽出するローパスフィル
    タと、 前記ヨーレイトセンサの出力から、予め定められた所定
    の周波数より高い高周波数領域の成分を抽出するハイパ
    スフィルタと、 前記両フィルタの出力を合成するフィルタ出力合成手段
    とを備えた検出装置。
JP6301506A 1994-11-09 1994-11-09 検出装置 Pending JPH08136569A (ja)

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