JPS61238571A - 車両用操舵系制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、車両の操舵特性を自在に制御できるように
した車両用操舵系制御装置に係り、特に車速変化に無関
係に定常機すべり角を常に零近傍とし、かつ、過渡運動
時においても横すべり角加速度が常に零近傍となるよう
にした車両用操舵系１）制御装置に関する。

（従来の技術） 従来の２輪操舵車（前輪のみをステアリングツ・′ンド
ル操作によシ操舵する通常車両を言う〕は、前輪のみを
操舵するため、その操安性の改善には２．。

限界があった。

そこで、この操安性の改善策として、後輪の転舵をも可
能とした４輪操舵車において、後輪の舵角を制御し、よ
り理想的な操安性を得ることを可能とする技術が先に提
案されている。これは、昭和５９年に社団法人自動車技
術会から発行された「学術講演会前刷集８４２０５８　
Ｊの３０７頁〜３１０頁に記載されている。

上記技術の内容は、車両の横刀口速度の位相遅れをなく
すために、定常槽すベシ角βをβ−０とす１・・るよう
に後輪舵角を制御しようとするものである。

（発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記の技術に２いては、定常槽すべり角
β＝Ｏとするために、後輪舵角のみを制御する構成とし
たことにより、高速域（例えは、・１００ｋＪｎ／ｈ以
上）でβ＝０を実現しようとすると、後輪舵角が大きく
なって、この結果、ヨーレートゲインが急速ζこ低下し
てしまう。

このため、車線変更等の操舵時に、必要以上に大きく操
舵を行わなければならなくなシ、操縦性、。

が良くない。

また、上記技術は、定常旋回運動時における制御を目的
としているため、車両の旋回動作が開始してから定常旋
回運動に至るまでの過渡運動時には適正制御が行われず
、ステアリングハンドルの）操舵直後の車体挙動が不安
定になることを免れないＯ （問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、本発明は、第１図に示す
手段を備える。

定常操舵ゲイン目標値設定手段１０１は、予め設定され
た目標とする操舵特性に従って、車速検出手段１００で
検出される車速Ｖに対応する定常操舵ゲインの目標値Ｇ
ｅ求める。

ステアリングギア比目標値演算手段】０２は、前ロ記定
常操舵ゲイン目標値ｎ及び車速Ｖに対応するとともに、
自車の重心点の定常槽すベシ角βを車速変化に拘らず常
に零近傍にするためのステアリングギア比の目標値Ｎ’
を自車の車両諸元を用いた演算によシ求める。　　　　
　　　　　　　　　　、！１゜ステアリングギア比可変
手段】０８は、自車の実゛際のステアリングギア比を前
記演算により求めたステアリングギア比目標値Ｎに設定
する。

後輪舵角目標値演算手段１０５は、前記ステアリングギ
ア比目標値Ｎと、前記ステアリングギア比目標値演算手
段１０２で用いられる自車の車両諸元に基づいて、前記
車速Ｖとハンドル操舵角検出手段１０４で検出されるス
テアリングハンドルの操舵角θＳに対応するとともに、
自車の重心点の横すべり角加速度λを常に零近傍とする
ような後ｌ・・輪舵角の目標値δＲ１１−求める。

後輪転舵手段１０６は、自車の後輪舵角が、前記後輪舵
角目標値δＲとなるように後輪の転舵を行う。

（作用） 定常操舵ゲイン目標値設定手段］０１と、ステアリング
ギア比目標値演算手段１０２およびステアリングギア比
可変手段１０３によって、予め設定された目標操舵特性
と重心点の横すべり角βζ０を自車で実現するように自
車のステアリングギ−・１゜ア比の制御を行う。これは
、主に定常旋回運動時１ｔこおける自車の操舵特性制御
に関与する。

また、後輪舵角目標値演算手段】０５と後輪転舵手段１
０６とによって、上記目標操舵特性と重心点の横すべり
角加速度；９牛Ｏを自車で実現する″ように自車の後輪
舵角を制御する。この制御によｐ１定常旋回運動時のみ
でなく、過渡運動時の操舵特性をも適正制御することが
できる。

そして、目標とする操舵特性および定常槽すべ９角β＃
Ｏｔ−自車で実現するために、後輪舵角の１・・制御と
ステアリングギア比の制御の両制御を行うことで、前述
した後輪舵角の制御のみを行う装置のように、高速域で
後輪舵角が必要以上に大きくなることがなく、従って、
ヨーレートゲインの低演算処理装置１は、マイクロコン
ピュータあるいは他の電気回路によって構成されておシ
、ノ・ンドル操舵角センサ２で検出されるステアリング
ハンドル８の操舵角θＳと、車速センサ８で検出さ　２
．。

れる本実施例装置搭載車（以下「自車」と言う戸の車速
■とを入力し、所定の演算ヲ行って、ステアリングギア
比目標値百と、後輪舵角目標値篩を出力する。

パワーステアリングコントローラ４は、前輪９゜］０の
転舵全行うパワーステアリング装置５の作動油圧を制御
することで、ステアリングギア比Ｎを可変設定するもの
で、演算処理装置］がら供給されるステアリングギア比
目標値ｍの大小に対応して、上記作動油圧を大小変化さ
せる。すなわちＪ・・ステアリングハンドル８の操舵角
θＳが同一でも、上記ステアリングギア比目標値Ｎが大
きい程、前輪９，１０の実舵角δ１が大となるように制
御される。なお、パワーステアリング装置の油圧制御を
行う技術の一例としては、実開昭５９−２４６６５１号
に示される装置がある。

後輪１１．１２は、油圧式ステアリング装置７によって
転舵される構成となっており、油圧式ステアリング装置
７は、後輪転舵装置６にょ多制御される。この後輪転舵
装＃６は、演算処理装置Ｊから入力される後輪舵角目標
値篩に対応して油圧式ステアリング装置７へ与える油圧
を変化させ、後輪１１．１２の実舵角δＲが前記後輪舵
角目標値δＲになるように油圧式ステアリング装置７の
制御を行う（詳細は、特願昭５９−１８８１５８号５を
こ記載されている）。

第８図は、前記演算処理装置１をマイクロコンピュータ
を用いて構成した場合に、この演算処理装置１で実行さ
れる処理を示すフローチャートであシ、所定時間毎に繰
返し実行される。

ステップ２１では、前記車速センサ２で検出される車速
■が読込まれ、次のステップ２２の処理によって、前記
読込んだ車速Ｖに対応する定常操舵ゲイン（本実施例で
は、定常ヨーレートゲインを用いる）の目標値ｎが求め
られる。

このＧは、以下の式（１１によって求められる。

■ ここで、Ａｏ、　Ｎｏ、　Ｌｏは、目標とする操舵時２
．。

性を備える車両を想定した場合において、この想１足し
た車両が備えるスタビリテイファクタＡ。と、ステアリ
ングギア比Ｎ。、およびホイールベースＬｏである。こ
れらＡ。、　Ｎｏ、　Ｌｏは、予めメモリ内ｔこ記憶さ
れておジ、上記演算を行うさきに読出−・される。

なお、上記定常ヨーレートゲイン目標値百が式（１）で
表わされる理由を次（こ述べる。

一般に、定常ヨーレート会。。ｎｓｔは、ステアリング
ハンドルの操舵角θ８に比例して変化し、　　１・・■ の関係がある。ここで、Ａ□はスタビリテイファクタ、
Ｎｏはステアリングギア比、Ｌ□はホイールｒ。

ベースである。

従って、右辺の０８を変数とした場合の係数が定常ヨー
レートゲインであり、前記（１）式が求められる。

次に、ステップ２８の処理では、上記定常ヨー、、。

レートゲインＧを自車（本実施例搭載車）で実現′する
ための自車（こおけるステアリングギア比の目標値Ｎを
求める演算が行われる。この演算は次の式（８）によっ
て求められる。

この式（８）は、以下のようにして導かれた式である。

後輪の操舵が可能な車両の運動を横方向とヨード・イン
クの２自由度で近似た、定常状態の運動方程式は、 ＬＦＯＦ　＝　ＬＲＯＲ・・・（５） ＯＲ＝　ＫＲ（ａＲＩ　４−　ＬＲ９’／　Ｖ　）　　
　　　＝・（７１ここで、 ！１１ ０Ｆ：自車の前輪コーナリングフォース　　　１ＯＲ：
自車の後輪コーナリングフォースＭ　：自車の車体質量 α　：自車の横加速度 β　：自車の（重心点の）横すべり角 φ　：自車のヨーレート δＲ：自車の後輪舵角 ｅＫＦ：自車のフロント等価コーナリングパワーＫＲ；
自車のリアコーナリングパワー Ｌ］８・：自車の前軸と重心間の距離 ＬＲ：自車の後軸と重心間の距離 Ｎ　；自車のステアリングギア比 本実施例では、目標とする操舵特性を上記Ａ。。

Ｎｏ１Ｌｏで決定しているとともに、定常横すべり角β
を車速変化に拘らず常にβ−０とすること全１目標とし
ていることから、定常横すべり角目標値β−０が上記式
（３）の中に含まれている。

すなわち、上記式（６１、（７１のβにβ（−〇）を代
入することにより、式（６１、（７）は次のように書き
直される。

０Ｒ−ＫＲ（δＲ＋ＬＲ会／Ｖ　）　　　　　　　・・
（９）従って、式（４）に式（５）を代入すると、但し
、Ｌは自車のホイールペースであり、Ｌ＝Ｌｙ　十ＬＲ
である。

また、式（ｌＯ）に式（８）を代入すると、この式（１
１）を整理すると、 すれば前記式（８）が得られる。

このようｔこ、ステアリングギア比目標値ｍは、□定常
ヨーレートゲイン目標値ｎを自車で実現するだめのステ
アリングギア比であるとともに、定常横すべり角目標値
７をも自車で実現するためのものでもある。

次に、ステップ２５の処理では、上記目標操舵特性、す
なわち、定常ヨーレートゲイン目標値ｉを自車で実現す
るための後輪舵角の目標値歿を求める演算が行われる。

これは、前記ステップ２３で用いたものと同一の自車車
両諸元に、上記１Ｃ・定常ヨーレートゲイン目標値Ｇを
考慮して求められたステアリングギア比目標値Ｎ’に取
入れることによシ行われ、ステップ２１で読込まれた車
速Ｖとステップ２４で読込まれたハンドル操舵角θ８に
対応する値が求められる。さらに、重心点の横１−・す
べり角加速度λが常に零となるような後輪舵角目標値δ
Ｒでもあるように演算内容が設定されている。

このδ□の演算は、以下の式に従って行われるＯＩｚ　
’ｆ’　＝　２ＬＦＯＦ−２ＬＲＯＲ・・・（１３）　
　、、。

ＯＦ　＝　ｅＫＦβＦ・・（１５） α＝Ｖ−÷　（β−〇）　　　　　　　　　　・・（］
６）ＯＲ＝　Ｍα／２　０Ｆ　　　　　　　　　　　・
・・（］７）βＲ＝ＯＲ／ＫＲ・・・（１８） 篩＝βＲ−ＬＲφ／Ｖ　　　　　　　　・・・（］９）
ここで、≠°は自車のヨー角力日速度であり、工ｚは自
車のヨー慣性である。その他の自車車両諸元は、横加速
度αを除き、前記ステアリングギア比目標値Ｎの演算に
用いた値と同じである。

横加速度αが異なるのは、後輪舵角目標値δＲ”を、重
心点の横すべり角加速度βを常に零とするような値にす
るためである。これは、上記式（］６）の設定に基づい
ている。すなわち、 通常、横加速度αは、 α−■・φ＋ｖｙ ＝ｖ（小＋β）　　　　　　　　・・・（２０）で表わ
されるので、重心点の横すべり角加速問升を常に零とす
るために、ｆｉ＝ｏ、：おけば、上記式（１６）が得ら
れる。この式（１６）で求められる横加速］１はこれを
、「横加速度目標値」とする）は、式（］７）〜（１９
）に影響し、結果として、δＲは横加速度πを実現する
値、すなわち、表−０を実現する値になる。

次のステップ２６の処理では、ステップ２３で求められ
たステアリングギア比目標値Ｎと、ステップ２５で求め
られた後輪舵角目標値外を、Ｃワーステアリングコント
ローラ４または、後輪転舵装置６へ出力する処理が行わ
れる。

これ船こより、パワーステアリングコントローラ４は、
パワーステアリング装置５の作動油圧を上記ステアリン
グギア比目標値Ｎに対応Ｌ　Ｔ：　ｆ９！ｌ　ｌ１ｉＩ
Ｉｊ、、実際のステアリングギア比Ｎがステアリングギ
ア比目標値百に一致するように制御する。

また、後輪転舵装置６は、油圧式ステアリング１装置７
へ供給する作動油圧を、上記後輪舵角目標値篩に対応し
て制御し、後輪の実舵角δＲが後輪舵角目標値篩に一致
するように制御する。

このように、本実施例は、ステアリングギア比・の制御
と後輪舵角の制御により、予め設定された目標操舵特性
および重心点の横すべり角β−〇を自車で実現すること
が可能になる。また、ステアリングギア比のみの制御で
は十分ｔこ制御が行えない過渡運動時においては、後輪
舵角制御によシ目１・・標操舵特性の実現を行うととも
に、重心点の横すべり角加速度、？−ｏ１も実現するこ
とができる。

そして、横すべり角加速度７ｊ＝ｏであることから、当
然に横すべり角βもβ＝０となシ、結果として、定常旋
回運動時と過渡運動時の内時において、常ｌ。

に重心専横すべり角β＝０が実現される。

次に、本実施例の効果全具体的に説明するために、第４
図のような、ステアリングハンドル操作がなされたとき
の実際の重心専横すべり角βとヨーレートかおよび横加
速度αの変化をそれぞれ第５゜図、第６図および第７図
に示す。

第５図の実線Ａで示す特性が、本実施例搭載車の重心専
横すべり角βの変化を示す特性であり、同図中の破線Ｂ
で示す特性は、仮にステアリングギア比の制御のみを行
う車両が存在する場合における当該車両の重心専横すべ
り角の変化である。

同図から判るように、ステアリングギア比の制御のみを
行う車両では、β＝Ｏを殆んど実現できないのに対し、
本実施例装置搭載車は、常番こβ−〇を実現できる。

また、ヨーレート会の変化や横加速度αの変化について
も、第６図中の実線Ｏおよび第７図中の実線Ｅで示す如
く、過渡運動時と定常旋回運動時の内時において常に安
定している（すなわち、このような常に安定した操舵特
性が目標操舵特性と１して設定されており、この目標操
舵特性を忠実に自車で実現しているのである）。これに
対し、上記ステアリングギア比のみを制御する車両では
、第６図中の破線りおよび第７図中の破線Ｆで示すよう
に、ヨーレート小オ横加速度αは共に不安定。

である。

なお、上記実施例では、演算に用いる車両諸元が固定（
例えば、出荷時における各車両諸元の値に設定される）
となっている例を示したが、これは、例えばフロント等
価コーナリングパワーｅＫＦ・は、ステアリングギア比
変化に伴って変化させたり、あるいは、前、後輪コーナ
リングパワーＫＦ　。

ＫＲ金、路面状態変化やタイヤの消耗度に対応して変化
させたりすれば、より一層、目標操舵特性の実現精度が
向上する。

マタ、ステアリングギア比目標値Ｎは、ソノ都度前記の
ような演算から求める方式の他、予め複数の車速Ｖの値
に対して求めておいたデータをデータテーブルとして装
備させ、テーブル・ルックアップ処理によって１１−求
めるようにすれば演算１゜速度を迅速化させることがで
きる。定常ヨーレートゲイジ目標値百についても同様の
ことが言える。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明は、目標とする操舵
特性を自車で実現するために、ステアリ１．。

ングギア比の制御と後輪舵角の制御の両制御を行・うこ
とで、定常旋回運動時と過渡運動時の内時において、車
速変化に拘らず、忠実に目標操舵特性を自車で実現する
ことができる。従って、目標操舵特性を自由ｔこ設定す
ることで、車両の操舵特性・を自在に制御できる。

また、ステアリングギア比制御と後輪舵角制御によシ、
重心専横すべり角βを車速変化に拘らず常に零近傍にす
ることかり能であシ、過渡運動時には、後輪舵角制御に
より、重心専横すべり角加１・・速度）を車速に拘らず
常に零近傍にすることができる。これにより、極めて理
想的な操舵特性を実現できる。

また、このような理想的な操舵特性を実現するのに、後
輪舵角制御のみでなく、ステアリングツ１゜ア比制御を
も行うことで、高速域で目標さする操舵特性（例えば、
定常横すべり角β＝０とする特性）を実現するために、
後輪転舵量が大きくなシ過ぎて、ヨーレートの低下を招
くような事態の発生を防止でき、操安性の向上を図るこ
とができる。１゜

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、 第２図は本発明の一実施例の構成図、 第８図は同実施例中の演算処理装置において実行される
処理を示すフローチャート、 第４図は旋回動作時のステアリングハンドル操舵角変化
の一例を示す図、 第５図は第４図に示す、ステアリングハンドル操舵角変
化がなされたときの前記実施例装置搭載車における重心
専横すべ多角の変化を示す特性図、１・・第６図は同じ
くヨーレートの変化を示す特性図、第７図は同じく横加
速度の変化を示す特性図である。 １００・・・車速検出手段 １０１・・定常操舵ゲイン目標値設定手段１０２・・・
ステアリングギア比目標値演算手段１０８・・・ステア
リングギア比可変手段１０４・・・ハンドル操舵角検出
手段 １０５・・・後輪舵角目標値演算手段 １０６・・・後輪転舵手段 ］・・・演算処理装置 ２・・ハンドル操舵角センサ ３・・・車速センサ ４・・・パワーステアリングコントローラ（ステアリン
グギア比可変手段） ５・・・パワーステアリング装置 ６・・・後輪転舵装置 、７・・油圧式ステアリング装置 ８・・ステアリングハンドル ９、】０・・・前輪　　　　１１　、１２・・・後輪θ
Ｓ・・・ハンドル操舵角 ■・・・車速 Ｎ・・・ステアリングギア比目標値 δ、・・・後輪舵角目標値 Ｇ・・定常ヨーレートゲイン目標値（定常操舵ゲイｉ。 ン目標イ直） β・・・重心専横すべυ角 β・・・重心専横すべり角加速度 第１図 第２図 ７５由臥ズテアリ〉グー製置 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ステアリングハンドルの操舵角を検出するハンドル
   操舵角検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 予め設定された目標とする操舵特性に従つて前記車速に
   対応する定常操舵ゲインの目標値を設定する定常操舵ゲ
   イン目標値設定手段と、 前記定常操舵ゲイン目標値及び車速に対応するとともに
   、自車の重心点の定常横すべり角を車速変化に拘らず常
   に零近傍にするためのステアリングギア比の目標値を自
   車の車両諸元を用いた演算により求めるステアリングギ
   ア比目標値演算手段と、 自車の実際のステアリングギア比を前記演算により求め
   られたステアリングギア比目標値に設定するステアリン
   グギア比可変手段と、 前記ステアリングギア比目標値と前記ステアリングギア
   比目標値演算手段で用いられる自車の車両諸元に基づい
   て、前記車速Ｖとステアリングハンドルの操舵角に対応
   するとともに、自車の重心点の横すべり角加速度を常に
   零近傍とするような後輪舵角の目標値を求める後輪舵角
   目標値演算手段と、 前記求められた後輪舵角目標値に、後輪を転舵する後輪
   転舵手段とを具備することを特徴とする車両用操舵系制
   御装置。