JP2531704B2 - 車両の操舵方法 - Google Patents

車両の操舵方法

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JP2531704B2 JP62284104A JP28410487A JP2531704B2 JP 2531704 B2 JP2531704 B2 JP 2531704B2 JP 62284104 A JP62284104 A JP 62284104A JP 28410487 A JP28410487 A JP 28410487A JP 2531704 B2 JP2531704 B2 JP 2531704B2
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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/14Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はステアリングハンドルによる前輪操舵時前後
輪を共に補助操舵する車両の操舵方法に関するものであ
る。
(従来の技術) 前後輪を共に補助操舵する場合、夫々の補助舵角の与
え方次第で操舵周波数に対するヨーレート及び横加速度
の周波数特性をフラットにして、ヨーレート及び横加速
度をステアリングハンドルの切操作速度に関係なく同じ
に保ち得ることが知られている。この場合、乗員が何時
も同じヨーレートや横加速度を感じて不安感をなくすこ
とができる。
そのための操舵方法として従来、昭和62年5月自動車
技術会発行「学術講演会前刷集」第871017号に記載の如
く、ハンドル切り角θに対し前輪補助舵角δ及び後輪
補助舵角δを次式の如くに与えて前後輪を夫々比例及
び微分制御することが提案された。
(発明が解決しようとする問題点) しかしてこの操舵方法では、上記(2)式が δ=Kr・θ+Tr・θ・S =Kr・θ+Tr・ ……(3) で表わされ、又上記各式においてKf,Kr,Tfが正であるの
に対し、Trを負に設定するため、(3)式で表わされる
後輪補助舵角δが(3)式中のKr・θ及びTr・と共
に示す第7図から明らかなようにハンドル操作開始瞬時
t1の直後に一旦(瞬時t2迄の間)前輪に対し逆相とな
り、その後同相方向に戻ることとなる。これがため、操
舵制御システムが複雑な制御を要求され、システムとし
て複雑となり、コスト高になる問題を生ずる。又、シス
テムの高い応答性が要求され、この点でもコスト上の不
利を免れない。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、ヨーレート及び横加速度のフラットな周波
数特性を追及して上述の問題を生ずるよりか、これより
重要な車両の回頭性(旋回応答性)及び旋回安定性を重
視した操舵方法を提供し、もって上述の如くシステムが
複雑で高価になる問題を僅かな性能劣化と引換えに解消
しようとするもので、 ステアリングハンドルによる前輪操舵時前後輪を共に
補助操舵するに際し、 前輪にはステアリングハンドル操作の微分値に応じた
切増量のみを前輪補助舵角として与え、 後輪にはステアリングハンドル操作に比例した同相舵
角のみを後輪補助舵角として与える 車両の操舵方法に特徴づけられる。
(作 用) ステアリングハンドルを切ると、前輪が切り方向へ操
舵され、車両を同方向へ操向することができる。
そしてこの際、前輪にはステアリングハンドル操作の
微分値に応じた切増量のみを前輪補助舵角として与え、
同時に後輪にはステアリングハンドル操作に比例した同
相舵角のみを後輪補助舵角として与える。このため、前
輪の微分制御での補助操舵(切増し)により車両の回頭
性(旋回応答性)を向上させ得ると共に、後輪の比例制
御での補助操舵(同相転舵)により車両の旋回安定性を
向上させることができ、ヨーレート及び横加速度のフラ
ットな周波数特性が若干犠牲になるものの、それより重
要な回頭性及び旋回安定性を確保し得ることとなる。
そして上記の前後輪補助操舵は、一瞬にせよ逆相転舵
を要求せず、同相転舵のみであるため、操舵制御システ
ムが複雑な制御を要求されず、簡単なシステムとなって
安価に構成し得る他、高い応答性が必要でなく、この点
でもコスト上有利である。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。
第1図は本発明方法の実施に用いる車両の操舵装置
で、1は前2輪、2は後2輪を夫々示す。前輪1は夫々
ステアリングナックル3を介して車体に転舵可能に取付
け、後輪2も夫々ステアリングナックル4を介して車体
に転舵可能に取付ける。
ステアリングナックル3間をタイロッド5により連結
し、これに前輪用ステアリングギヤ6のラック7を固着
する。ラック7に噛合してこれと共にステアリングギヤ
6を構成するピニオン8をステアリングシャフト9を介
してステアリングハンドル10に連結する。
ステアリングナックル4間をタイロッド11により連結
し、これに後輪用ステアリングギヤ12のラック13を固着
する。ラック13に噛合してこれと共にステアリングギヤ
12を構成するピニオン14にステアリングシャフト15の一
端を連結し、ステアリングシャフト15の他端にピニオン
16を連結する。ピニオン16はラック7に噛合させるが、
この噛合位置をピニオン14及びラック13の噛合位置と車
体上下方向逆位置として、後輪転舵方向を前輪転舵方向
と同相とする。
前輪用ステアリングギヤ6のギヤケース17は車体に対
し固着せず、長手方向へ少なくとも前輪1の最大補助転
舵量だけ変位可能に弾支し、この変位を行うためのアク
チュエータ18をギヤケース17及び車体間に架設する。ア
クチュエータ18はピストン18aをその両側における室18
b,18c内のばね18d,18eにより中立位置に弾支して構成す
る。室18b,18cからの回路19,20を電磁弁21を介して供給
路22及びドレン路23に接続し、供給路22にポンプ24の吐
出ポートを接続して常時ポンプ圧を供給する。
電磁弁21はソレノイド21a,21bのOFF時回路19,20と22,
23との間を遮断してアクチュエータピストン18aのスト
ローク位置を保持し、ソレノイド21aのON時回路19,22間
及び20,23間を通じてアクチュエータピストン18aを図中
右行させ、ソレノイド21bのON時回路19,23間及び20,22
間を通じてアクチュエータピストン18aを図中左行させ
るものとする。
ソレノイド21a,21bのON,OFFを前輪補助操舵用のコン
トローラ25により制御し、このコントローラにはステア
リングハンドル10の切り角θを検出する操舵角センサ26
からの信号、及び車速Vを検出する車速センサ27からの
信号を入力する他、アクチュエータピストン18aのスト
ローク、つまり前輪補助実舵角δを検出するストロー
クセンサ28からの信号をフィードバックする。コントロ
ーラ25は入力情報θ,Vから目標前輪補助舵角δを後述
の如くに求め、これとフィードバックした実際値δ
の偏差に基づき両者が一致するようソレノイド21a,21b
をON,OFF制御し、アクチュエータ18を介してギヤケース
17をストロークさせることにより前輪1を補助操舵す
る。
上記実施例の作用を次に説明する。
ステアリングハンドル10を切ると、ステアリングシャ
フト9を介してピニオン8が回転される。ピニオン8は
ラック7をストロークさせてステアリングナックル3を
介し前輪1を対応方向へ転舵させ、車両を操向すること
ができる。
かかる旋回走行中、ラック7のストロークはピニオン
16、ステアリングシャフト15及びピニオン14を回転さ
せ、ラック13のストロークを惹起する。ラック13のスト
ロークによりタイロッド11はステアリングナックル4を
介して後輪2を前輪1と同方向へ(同相に)補助操舵す
ることができる。しかしてかかる後輪補助操舵が前輪用
ステアリングギヤ6に連動する後輪用ステアリングギヤ
12を介して機械的に行われるため、ステアリングハンド
ル10からラック13に至る後輪ステアリングギヤ系のギヤ
比をKrとすると、後輪補助舵角δはステアリングハン
ドル切り角θに対しδ=Kr・θ……(4)で与えられ
る。従って、後輪2はステアリングハンドル切り角θに
比例(比較定数Kr)した角度だけ同相に補助操舵される
こととなり、この後輪補助操舵を所謂比例制御により行
って車両の旋回安定性を向上させることができる。
一方前輪の補助操舵に当っては、コントローラ25が先
ずハンドル切り角θ及び車速Vから目標前輪補助舵角δ
を次式により演算する。
しかして微分定数Tfは第2図に示す如き車速Vの関数
とし、この関数から微分定数Tfを求め、これとハンドル
切り角θの微分値との積により目標前輪補助舵角δ
を求める。
コントローラ25はこの目標値δと実際値δとの偏
差からの両者を一致させるためにONすべきソレノイド21
a又は21bを決定し、該当するソレノイドに通電する。こ
れにより電磁弁21は回路19又は20の一方にポンプ圧を供
給すると共に他方をドレンし、アクチュエータ18のピス
トン18aを対応方向へストロークさせてギヤケース17を
同方向へストロークさせることにより前輪1を切増す
(第2図の如くTf>0のため)。これによりδ=δ
になるとコントローラ25は、上記の通電を中止して両ソ
レノイド21a,21bを共にOFFすることにより、アクチュエ
ータ18及びギヤケース17を制御位置に保持する。
従って前輪1はハンドル切り角速度及び微分定数Tf
に応じた角度だけ切増方向へ補助操舵されることとな
り、この前輪補助操舵を所謂微分制御により行って車両
の回答性(旋回応答性)を向上させることができる。
以上のような前後輪同時補助操舵により、前記
(1),(2)式とのずれ分だけヨーレート及び横加速
度のフラットな周波数特性が若干犠牲になるものの、そ
れより重要な車両の回頭性及び旋回安定性を確実に確保
することができる。
そして上記の前後輪補助操舵では前記(4),(5)
式から明らかなように逆相転舵瞬時がなく、同相転舵の
みであるため、操舵制御システムが複雑で制御を要求さ
れず、簡単なシステムとなって安価に構成し得る他、高
い応答性が必要でなく、この点でもコスト上有利であ
る。
なお上述の例では、後輪補助操舵の比例制御をギヤト
レーンにより機械的に行うようにしたが、前輪補助操舵
と同様の電子−油圧制御により行ってもよいことは言う
までもない。
第3図は本発明方法の実施に用いる操舵装置の他の例
で、図中第1図におけると同様の部分を同一符号にて示
す。本例ではアクチュエータ18の室18b,18cから延在す
る回路19,20を夫々サーボ弁30のピストン31により仕切
られた2室32,33に接続する。サーボ弁30は本体34を車
体に固着し、ピストン31に摺動自在に挿置したスプール
35をタイロッド5に固着する。本体34にはガイドピスト
ン36を固着し、これをサーボピストン31内に摺動自在に
嵌合して室31a,31bを画成する。これら室内にばね37a,3
7bを収納してサーボピストン31を図示の中立位置に弾支
する。
サーボピストン31とこれに嵌合したスプール34との間
に流入弁部38a,38b及び流出弁部39a,39bを設定し、流入
弁部間を供給路22に接続する。そして、流出弁部39a,39
bの上流側を夫々対応する室31a,31bに通じさせると共
に、後輪操舵用アクチュエータ50の対応する室50b,50a
に通じさせ、流出弁部39a,39bの下流側をドレン路23に
接続する。
又本例では、後輪2を前記実施例と異なりアクチュエ
ータ50により操舵するようにするため、ピストン50cを
タイドロッド11に結合し、本体50dを車体に固着する。
そして、ピストン50cの両側にばね50e,50fを作用させ、
これにより後輪2を中立位置に弾支する。
更に、アクチュエータ18の2室18b,18c間を回路51に
より連通し、この回路中に可変オリフィス52を挿置して
室18b,18c間の連通度を可変オリフィス52の開度により
決定する。可変オリフィス52はコントローラ53により開
度制御し、このコントローラはセンサ27で検出した車速
Vの上昇につれ、可変オリフィス52の開度を増大するも
のとする。なお、室18b,18c,32,33及び回路19,20内には
非圧縮性流体を封入しておく。
本実施例による前輪補助操舵は次の如くに行われる。
タイロッド5が右行する左切時、プランジャ35の右行に
より弁部38a,39bが開度減少し、弁部39a,38bが開度増大
する。これによりばね37a,37bの存在故に室31bが高圧、
室31aが低圧となるようこれら室間に圧力差を生じてサ
ーボピストン31をプランジャ35に追従移動させる。サー
ボピストン31の右行で封入流体は室32から回路19、室18
b、可変オリフィス52、室18c、回路20を経て室33に向か
う。逆に、右切時はピストン31の左行で封入流体は室33
から回路20、室18c、可変オリフィス52、室18b、回路19
を経て室32に向かう。この際、可変オリフィス52がその
開度に応じた流動抵抗を与え、このオリフィス開度と封
入流体の流速とに応じた圧力を可変オリフィス52の上流
側、即ち室18b又18c内に生ぜしめ、アクチュエータピス
トン18a、従ってギヤケース17を右行又は左行して前輪
1を切増しすることができる。
つまり、ステアリングハンドル10による前輪主操舵量
δθ(ラック7とギヤケース17の相対移動量)が第4図
の如きものである場合について述べると、これが変化し
ている瞬時t1−t2間においてアクチュエータ18は上記の
圧力により前輪1をハンドル切り速度()及び可変オ
リフィス52の開度に応じた舵角δだけ切増方向へ補助
操舵する。これにより前輪総操舵量Σδは第4図中斜
線領域分を切増されることとなるが、補助舵角δがハ
ンドル切り速度の上昇につれ大きくなることから、前記
実施例の微分制御に近い前輪補助操舵を得ることができ
る。又、補助舵角δが可変オリフィス52の開度増大に
つれ小さくなり、又この可変オリフィス開度が車速Vの
上昇につれコントローラ53により増大されることから、
車速に応じた前輪補助操舵も前述した例とほぼ同様に実
行されることとなる。
ところで本例では、ゲイン及び位相が第5図に点線で
示す如く、或る操舵周波数fo以上の領域で実線により示
した前記実施例におけるゲイン及び位相特性からずれる
ことから、前記実施例とほぼ同様に前輪の補助操舵を実
行するためには、操舵周波数fo以下が実用域となるよう
にする必要があることは言うまでもない。
次に、本実施例による後輪補助操舵を説明する。上記
前輪補助操舵中室31a,31b間に生じた圧力差はアクチュ
エータ50の室50a,50b間にもおよび、左切時は室50b内の
高圧により、又右切時は室50a内の高圧により夫々主後
輪2を前述した例と同様に同相転舵することができる。
又、室50a,50bの油圧供給系にオリフィスが存在してい
ないため、後輪補助操舵を前述した例と同様に比例制御
し得ることとなる。
第6図は前記の2例より更に簡易化した操舵装置を示
し、本例ではギヤケース17をそのストローク方向へ弾性
手段40を介して車体に支持すると共に、同方向へ有効な
ショックアブソーバ等のステアリングダンパ41をギヤケ
ース17及び車体間に架設する。かる構成でも、車速に応
じた前輪補助舵角制御は得られないものの、前輪を微分
制御に近似した態様で補助操舵することができる。
(発明の効果) かくして本発明操舵方法は上述の如く、ステアリング
ハンドル操作による前輪操舵時、前輪にはステアリング
ハンドル操作の微分値に応じた切増量のみを前輪補助舵
角として与え、同時に後輪にはステアリングハンドル操
作に比例した同相舵角のみを後輪補助舵角として与える
ことから、ヨーレート及び横加速度のフラットな周波数
特性が若干犠牲になるものの、それより重要な旋回応答
性及び旋回安定性を夫々、前輪の補助転舵及び後輪の補
助転舵により確保することができ、加えて逆相補助転舵
瞬時がなく、同相補助転舵のみであることから、システ
ムが複雑な制御を要求されず、簡単なシステムとなって
安価に構成し得る他、高い応答性が不要でこの点でもコ
スト上有利である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の実施に用いる車両の操舵装置を示
すシステム図、 第2図は同例において前輪補助操舵に用いる微分定数の
特性図、 第3図は操舵装置の他の例を示すシステム図、 第4図は同例における前輪操舵タイムチャート、 第5図は同例におけるゲイン及び位相特性を第1図の装
置におけるそれと比較して示す線図、 第6図は操舵装置の更に他の例を示すシステム図、 第7図は従来の操舵方法を示す後輪の補助操舵タイムチ
ャートである。 1……前輪、2……後輪 5,11……タイロッド 6……前輪用ステアリングギヤ 9……ステアリングシャフト 10……ステアリングハンドル 12……後輪用ステアリングギヤ 15……ステアリングシャフト 17……ギヤケース、18……アクチュエータ 21……電磁弁、25……コントローラ 26……操舵角センサ、27……車速センサ 28……ストロークセンサ、30……サーボ弁 40……弾性手段、41……ステアリングダンパ 52……可変オリフィス、53……コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 毛利 宏 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 黒木 純輔 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−161266(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ステアリングハンドルによる前輪操舵時、
    前後輪を共に補助操舵するに際し、 前輪にはステアリングハンドル操作の微分値に応じた切
    増量のみを前輪補助舵角として与え、 後輪にはステテアリングハンドル操作に比例した同相舵
    角のみを後輪補助舵角として与える ことを特徴とする車両の操舵方法。
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