JP2532106B2 - 4輪操舵車両の操舵制御装置 - Google Patents

4輪操舵車両の操舵制御装置

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    • 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
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    • B62D7/15Steering 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 characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
    • B62D7/1554Steering 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 characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels comprising a fluid interconnecting system between the steering control means of the different axles
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、前輪及び後輪の少なくとも一方を操舵角
等に応じて補助操舵する4輪操舵車両の操舵制御装置に
関する。
〔従来の技術〕
従来の4輪操舵車両の操舵制御装置としては、例えば
本出願人が先に提案した特開昭60−161265号公報に記載
されているものがある。
この従来例は、運転者からの操舵入力に応じ前輪を操
舵すると同時に後輪も補助操舵するに際し、操舵入力及
び前輪間の伝達特性と、操舵入力及び後輪間の伝達特性
とを異ならせることにより、理想的な運動性能及び操縦
安定性を得るようにしている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記従来の4輪操舵車両の操舵制御装
置にあっては、車両に発生する横加速度を考慮しない操
舵制御を行う構成となっていたため、高横加速度走行時
のヨー運動の応答性を重視して制御の伝達特性を設定す
ると、車両の横加速度が小さい即ち直進走行時にはヨー
感度が鋭く、僅かな操舵入力でも操舵が行われて車両の
直進性が不安定となり、逆に低横加速度走行時のヨー運
動の安定正を重視して制御の伝達特性を設定すると、横
加速度が大きいときには、ヨー感度が鈍く応答性が低下
するという未解決の問題点があった。
そこで、この発明は、上記従来例の問題点に着目して
なされたものであり、車両に生じる横加速度に応じて補
助操舵量を制御することにより、上記従来例の問題点を
解決することができる4輪操舵車両の操舵制御装置を提
供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、この発明は、第1図の基
本構成図に示すように、前輪及び後輪の少なくとも一方
を補助操舵する補助操舵機構と、操舵角等に応じて前記
補助操舵機構の補助操舵量を制御する操舵制御手段とを
備えた4輪操舵車両において、車両の横加速度を検出す
る横加速度検出手段と、該横加速度検出手段の横加速度
検出値の増加に応じてヨー感度を高めるように前記操舵
制御手段の伝達特性を可変する伝達特性可変手段とを備
えたことを特徴としている。
〔作用〕
この発明においては伝達特性可変手段によって、横加
速度検出手段で検出した横加速度検出値に基づいて操舵
制御装置の伝達特性を可変することにより、横加速度が
少ない直進走行時のヨー感度を低下させて操縦安定性を
向上させ、且つ横加速度の大きい旋回走行時のヨー感度
を高めて応答性を向上させることができる。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第2図はこの発明の一実施例を示す概略構成図であ
る。
図中、1L,1Rは前輪、2L,2Rは後輪である。前輪1L,1R
は、図示しないナックルにタイロッド3L,3Rの一端が接
続され、タイロッド3L,3Rの他端がラックアンドピニオ
ン式ステアリング装置4のラック軸4aに接続され、ラッ
クアンドピニオン式ステアリング装置4のステアリング
シャフト5がステアリングホイール6に接続され、ステ
アリングホイール6を操舵することにより、その操舵方
向と同一方向に前輪1L,1Rが操舵される。そして、車体
に対して左右動可能に弾性支持されたラックハウジング
4bには、操舵補助力を発生する前輪補助操舵用シリンダ
7のピストンロッド7aが連結されている。
一方、後輪2L,2Rは、図示しないナックルにタイロッ
ド8L,8Rを介して後輪補助操舵用シリンダ9のピストン
ロッド9aが接続されている。
そして、後輪2L,2Rには、エンジン10の駆動力が変速
機11、プロペラシャフト12、ディファレンシャル装置13
及びディファレンシャル装置13の出力側に連結された車
軸14L,14Rを介して伝達される。
また、前輪補助操舵用シリンダ7及び後輪補助操舵用
シリンダ9は、夫々ピストン7b及び9bによって画成され
る圧力室7l,7r及び9l,9rがクローズドセンタ型のサーボ
弁20及び21に接続されている。サーボ弁20及び21は、そ
の入力ポートが互いに接続されてアンロード弁22を介し
てエンジン10によって回転駆動される油圧ポンプ23の吐
出側に接続され、ドレンポートが互いに接続されてリザ
ーバタンク24に接続されている。なお、25はライン圧を
蓄圧するアキュムレータである。
各サーボ弁20及び21はマイクロコンピュータを含んで
構成されるコントローラ31からの制御信号によって駆動
制御される。
コントローラ31には、ステアリングホイール6の操舵
角を検出する操舵角検出器32、変速機11に取付けられて
車両の車速を検出する車速検出器33、前輪補助操舵用シ
リンダ7の移動量を検出することにより前輪舵角を検出
する前輪舵角検出器34、後輪補助操舵用シリンダ9の移
動量を検出することにより後輪舵角を検出する後輪舵角
検出角35及び車両の横加速度を検出する横加速度検出器
36の各検出値が入力され、これらに基づき所定の演算処
理を実行して各サーボ弁20及び21に対する制御信号を形
成する。
すなわち、車速検出器33の車速検出値Vに基づいて下
記(1)式に従って比例定数Kf,Krを求め、且つ下記
(2)式及び(3)式に従って進み要素としての微分係
数τ,τを求めると共に、横加速度検出値Gに基づ
いて予め記憶された横加速度検出値Gと補正係数αとの
関係を示す第3図に対応する記憶テーブルを参照して補
正係数αを算出し、この補正係数αと各比例定数Kf,Kr
及び微分係数τ,τとを乗算して補正比例定数
Kfc,Krc及び補正微分係数τfc,τrcを算出し、これら
に基づいて下記(4)式及び(5)式に従って前輪舵角
δ(s)と操舵角θ(s)との伝達関数Hf(s)及び
後輪舵角δ(s)と操舵角θ(s)との伝達関数H
r(s)を夫々算出し、これら伝達関数Hf(s)及びHr
(s)と操舵角θ(s)とから下記(6)式及び(7)
式に従って前輪舵角δ(s)及び後輪舵角δ(s)
を算出し、これらをラプラス逆変換して前輪舵角指令値
δ及び後輪舵角指令値δを算出し、これらの前輪舵
角指令値δ及び後輪舵角指令値δと前輪舵角検出値
δfd及び後輪舵角検出値δrdとの差値が零となるように
各サーボ弁20及び21に制御信号を出力する。
Hf(s)=Kfc+τfcS …………(4) Hr(s)=Kfc+τfcS …………(5) Hf(s)=δ(s)/θ(s) …………(6) Hr(s)=δ(s)/θ(s) …………(7) ここで、Cfは前輪コーナリングパワー、Crは後輪コーナ
リングパワー、lはホイールベース、aは前輪及び重心
点間距離、bは後輪及び重心点間距離、Mは車両質量、
Iは車両ヨー慣性モーメント、Vは車速、Sはラプラス
演算子である。
次に、上記実施例の動作をコントローラ31の処理手順
を示す第4図のフローチャートを伴って説明する。
先ず、ステップで操舵角検出器32からの操舵角検出
値θ及び車速検出器33からの車速検出値Vを読込み、次
いでステップに移行して、車速検出値Vに基づいて前
記(1)式〜(3)式の演算を行って比例定数Kf,Kr
び微分係数τ,τを算出する。
次いで、ステップに移行して、横加速度検出器36か
らの横加速度検出値Gを読込み、次いでステップに移
行して横加速度検出値Gに基づいて予め記憶された第3
図に対応する記憶テーブルを参照して補正係数αを選定
し、次いでステップに移行して補正係数αと比例定数
Kf,Kr及び微分係数τ,τとを夫々乗算して補正比
例定数Kfc,Krc及び補正微分係数τfc,τrcを算出す
る。
次いで、ステップに移行して、補正比例定数Kfc,K
rc及び補正微分係数τfc,τrcに基づいて前記(4)式
及び(5)式の演算を行って前輪側伝達関数Hf(s)及
び後輪側伝達関数Hr(s)を算出する。
次いで、ステップに移行して、操舵角検出値θと前
輪側伝達関数Hf(s)及び後輪側伝達関数Hr(s)とに
基づいて前記(6)式及び(7)式の演算を行って前輪
舵角指令値δ及び後輪舵角指令値δを算出し、次い
でステップに移行して、前輪舵角検出器34及び後輪舵
角検出器35からの前輪舵角検出値δFd及び後輪舵角検出
値δRdを読込み、両者の差値Δδ=δ−δFd及びΔ
δ=δ−δRdを算出して、差値Δδ及びΔδ
零のときにはサーボ弁20及び21に対する制御信号CSfa
CSfb及びCSra,CSrbを論理値“0"に、差値Δδ>0,Δ
δ>0のときには制御信号CSfa,CSraを論理値“1"
に、制御信号CSfb,CSrbを論理値“0"に、差値差値Δδ
<0,Δδ<0のときには、制御信号CSfa,CSraを論
理値“0"に、制御信号CSfb,CSrbを論理値“1"に夫々設
定して、サーボ弁20及び21を制御することによって、前
輪補助操舵用シリンダ7及び後輪補助操舵用シリンダ9
をフィードバック制御する。
この第4図の処理において、ステップ,及びステ
ップ〜の処理が補助操舵制御手段に対応し、ステッ
プ〜の処理が伝達特性補正手段に対応している。
したがって、今車両が定速で走行しているものとする
と、車速検出値Vが一定値となるので、コントローラ31
のステップで算出される比例定数Kf,Kr及び微分定数
τ,τも一定値となる。しかしながら、横加速度検
出器36で検出される車両に発生する横加速度検出値Gに
応じて補正係数αが第3図に示す如く変化し、これに応
じてステップで算出される前輪側伝達関数Hf(s)及
び後輪側伝達関数Hr(s)が変化することになる。この
ため、操舵角周波数fに対する前輪側伝達関数Hf(s)
のゲイン及び位相との関係は、第5図(a)及び(b)
に示すようになり、横加速度検出値Gが小さいときに
は、実線図示の曲線lG1で示すようにゲインが小さい特
性となり、位相特性も実線図示の曲線lP1で示すように
比較的高周波数域から位相進みを生じることになって、
操舵角検出値θに対する感度が鈍くなり、後輪側伝達関
数Hf(s)のゲイン及び位相についても第6図(a)及
び(b)で実線図示の曲線lG1及びlP1で示す如くゲイン
が小さく且つ比較的高周波数から位相遅れを生じるよう
になる。したがって、車両の操舵角周波数fに対するヨ
ーゲイン特性は、第7図で実線図示の曲線lY1で示す如
くゲインが低い状態となり、応答性が低下する。このた
め、車両が直進走行状態あるいはこれに近い旋回半径の
大きい旋回状態では、旋回性能よりも直進性能を向上さ
せて車両の操縦安定性を確保することができる。
これに対して、旋回半径が小さくなるか車速が増加す
ることにより、横加速度検出値Gが大きくなると、これ
に応じて前輪側及び後輪側の伝達関数Hf(s)及びH
f(s)のゲインが第5図(a)及び第6図(a)で破
線図示の曲線lG2で示す如く大きくなると共に、位相が
第5図(b)及び第6図(b)で破線図示の曲線lP2
示す如く低周波数域から変化するので、車両のヨーレー
トゲインでみると、第7図で破線図示の曲線lY2で示す
如くゲインが大きくなって応答性が向上し、車両の旋回
性能を向上させることができる。
なお、上記実施例においては、前輪側及び後輪側の比
例定数Kf,Krと微分係数Tf,Trとを横加速度に応じて同
時に変化させる度合について説明したが、これに限定さ
れるものではなく、比例定数及び微分係数の何れか一方
を車速に応じて変更するようにしてもよく、さらに前輪
側及び後輪側の双方に補助操舵機構を設ける場合に限ら
ず、前輪側及び後輪側の何れ一方に補助操舵機構を設け
るようにしてもよい。
また、上記実施例においては、前輪補助操舵用シリン
ダ7及び後輪補助操舵用シリンダ9をクローズドセンタ
型のサーボ弁20及び21を使用してこれらをフィードバッ
ク制御する場合について説明したが、これに限定される
ものではなく、クローズドセンタ型サーボ弁15及び16に
代えてオープンセンタ型サーボ弁を適用し、これに応じ
て各シリンダ7及び9のピストンロッド7a,9aに中立位
置に復帰させる復帰スプリングを介挿するようにして制
御するようにしてもよい。
さらに、上記実施例においては、後輪側補助操舵用シ
リンダ9によって後輪2L,2Rを操舵する場合について説
明したが、これに限らず後輪2L,2Rを固定部との間に夫
々2本のラテラルロッドで支持し、その一方のラテラル
ロッドの中間部に夫々トー角変化を行えるように油圧シ
リンダを介挿し、これら油圧シリンダをコントローラ31
で制御するようにしても上記実施例と同様の作用効果を
得ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、車両に生じ
る横加速度を横加速度検出手段で検出し、この横加速度
検出値に基づいて操舵制御手段の伝達特性を変更するよ
うにしたので、直線走行あるいはその近傍旋回半径の大
きい旋回状態では、ヨー感度を鈍くして車両の直進性を
向上させることができ、且つ横加速度が大きくなるにつ
れて、ヨー感度を鋭くして応答性を向上させることがで
き、車両の走行状態に応じて最適な操舵特性を得ること
ができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の概要を示す基本構成図、第2図はこ
の発明の一実施例を示す概略構成図、第3図は横加速度
検出値と補正係数との関係を示す特性線図、第4図はコ
ントローラの処理手順を示すフローチャート、第5図
(a)及び(b)は操舵角周波数に対する前輪側伝達関
数のゲイン及び位相の関係を示す特性線図、第6図
(a)及び(b)は操舵角周波数に対する後輪側伝達関
数のゲイン及び位相の関係を示す特性線図、第7図は車
両の操舵角周波数に対するヨーゲインの関係を示す特性
線図である。 図中、1L,1Rは前輪、2L,2Rは後輪、4はラックアンドピ
ニオン式ステアリング装置、6はステアリングホイー
ル、7は前輪補助操舵用シリンダ、9は後輪補助操舵用
シリンダ、10はエンジン、11は変速機、20及び21はサー
ボ弁、23は油圧ポンプ、31はコントローラ、32は操舵角
検出器、33は車速検出器、34は前輪舵角検出器、35は後
輪舵角検出器、36は横加速度検出器である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】前輪及び後輪の少なくとも一方を補助操舵
    する補助操舵機構と、操舵角等に応じて前記補助操舵機
    構の補助操舵量を制御する操舵制御手段とを備えた4輪
    操舵車両において、車両の横加速度を検出する横加速度
    検出手段と、該横加速度検出手段の横加速度検出値の増
    加に応じてヨー感度を高めるように前記操舵制御手段の
    伝達特性を可変する伝達特性可変手段とを備えたことを
    特徴とする4輪操舵車両の操舵制御装置。
  2. 【請求項2】前記伝達特性可変手段は、横加速度検出値
    の増加に応じて前輪及び後輪の何れか一方における伝達
    特性の進み項及び比例項の何れかを大きく選定するよう
    に構成されている特許請求の範囲第1項記載の4輪操舵
    車両の操舵制御装置。
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