JP2539035B2 - 後輪操舵装置 - Google Patents

後輪操舵装置

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は車両の後輪操舵装置に関するものである。
(従来の技術) 後輪を操舵しない一般車両(2WS車)においては、ス
テアリングホイールの操舵周波数fに対する車両のヨー
レイトゲイン(ステアリングホイール操舵量に対する車
両ヨーレートの比)及び位相角特性が第9図の如くにな
る。この図中Y2A,Y2B,Y2C及びH2A,H2B,H2Cは夫々、第11
図に示すタイヤスリップアングル−コーナリングフォー
ス特性においてこの特性が線形となるスリップアングル
域(0.5G程度の横加速度を発生する旋回状態)A、非線
形特性となるスリップアングル域(0.6〜0.8G程度の横
加速度を発生する旋回状態)B、及びタイヤのグリップ
限界を示すスリップアングル域(0.8〜0.9G程度の横加
速度を発生する旋回状態)Cでのヨーレートゲイン特性
及び位相角特性である。
第9図から明らかなように、後輪を操舵しない一般車
両においては限界領域C以外の領域A,Bにおいても、操
舵周波数fの上昇につれてヨーレートゲインY2A,Y2B
突出すると共にヨーイングの位相遅れH2A,H2Bが大きく
なる。従って、高周波のステアリング操作中車両のヨー
ダンピングが悪く、乗員が車体後部の旋回方向外側への
尻振りを感ずるのを免れ得なかった。
そこで従来、車両の前輪操舵時後輪を操舵することが
提案されたが、この際後輪舵角は次の如くに決定するの
が普通であった。
即ち、車両の運動方程式は次式により表わされること
が知られている。車両質量をM、車両の横変位加速度を
、車速をV、ヨー角速度(ヨーレート)を、前輪の
サイドフォースをFf、後輪のサイドフォースをFrとする
と、 M(+V)=Ff+Fr が求まり、車両のヨー慣性モーメントをI、ヨー角加速
度を、車両重心から前車軸迄の距離をa、車両重心か
ら後車軸迄の距離をbとすると、 I=a・Ff−b・Fr が求まり、前後輪のコーナリングパワーを夫々Cf,Cr
前輪舵角をδ(ステアリングホイール操舵角θとステ
アリングギヤ比Nとからδ=θ/Nで表わされる)、後
輪舵角をδ、車両の横変位加速度をとすると、 が求まる。
これら4種の運動方程式をラプラス変換してまとめる
と、 となる。
そこで従来は、(1)式中 (K及びτは夫々車速の関数で表される制御定数)とお
いて、所定のヨーダンビング向上効果が達成されるよう
なK及びτを決定し、 δ=K・θ+τ・ …(2) の演算により後輪舵角δを決定していた。
かかる後輪舵角δを与えるようにした後輪操舵車両
(4WS車)においては、ヨーレートゲイン及び位相角特
性が夫々、第9図と同じA,B,C領域別に示すと例えば第1
0図中Y4A,Y4B,Y4C及びH4A,H4B,H4Cの如くになる。第10
図及び第9図の比較から明らかなように4WS車の場合、
限界領域でのヨーレートゲイン特性Y4Cはタイヤがグリ
ップ限界であるため2WS車のそれY2Cと同じあるものの、
線形領域及び非線形領域のヨーレートゲイン特性Y4A,Y
4Bが夫々2WS車のそれY2A,Y2Bより低くなり、狙い通りの
ヨーダンピング向上効果を達成することができる。
(発明が解決しようとする課題) しかし後輪操舵車両においては、Y4C=Y2Cで、Y4A<Y
2A及びY4B<Y2Bとなることから、Y4A,Y4B間の差Δ4A
と、Y4B,Y4C間の差Δ4Bとが大きく異なり、Δ4B
>Δ4Aとなる。一方2WS車ではらY2A,Y2B間の差Δ2A
と、Y2B,Y2C間の差Δ2Bとがほぼ同じである。
従って2WS車においては、横加速度が線形領域Aから
非線形領域Bを経て限界領域Cに至る過程で車体後部の
旋回方向外側への振り出しを斬増されつつ、タイヤのグ
リツプ限界に至り、ここで大きく車体後部の横流れを生
ずることとなる。これがため運転車は、グリップ限界に
達する前から車体後部の横流れを感じることができ、こ
の予感があるためカウンタステアを当てる等の対処をし
易く、制御性に優れる。
その反面後輪操舵車両においては、運転車が線形領域
Aから非線形領域Bを経て限界領域Cに至る過程でほと
んど車体後部の横流れを感ずることがなく、タイヤのグ
リップ限界を超えたところで車体後部が急に大きく横流
れした状態に至って初めてグリップ限界と知ることにな
り、その予感がない。これがため、線形領域A及び非線
形領域Bでは車両の良好な運動性能を確保できるもの
の、タイヤのグリップ限界を超えたところでの制御性に
劣る。
本発明は非線形領域から限界領域へ向かうにつれ徐々
に2WS車の特性へ近付けることにより上述の問題を解決
することを目的とする。
(課題を解決するための手段) この目的のため本発明は、 前輪操舵時、その操舵量に比例定数を乗じて求めた比
例成分と、操舵速度に微分定数を乗じて求めた微分成分
との和値に応じた舵角だけ後輪を操舵することにより、
車両のヨーダンピングを向上させるようにした後輪操舵
装置において、 車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、 該手段で検出した横加速度に応答し、後輪タイヤのス
リップアングル・コーナリングフォース特性が非線形と
なる横加速度域からタイヤのグリップ限界を示す横加速
度域へ向かうにつれ、前記操舵量に係る比例定数を漸減
させるか、前記操舵速度に係る微分定数を漸増させるか
の少なくとも一方の制御定数の変更を行って、車両のヨ
ーダンピングが、前記タイヤグリップ限界の横加速度域
へ向かうにつれ後輪非操舵時の特性に近付くようにした
制御定数変更手段とを設けた構成に特徴づけられるもの
である。
(作用) 後輪操舵装置は前輪操舵時、その操舵量に比例定数を
乗じて求めた比例成分と、操舵速度に微分定数を乗じて
求めた微分成分との和値に応じた舵角だけ後輪を操舵
し、これにより車両のヨーダンピングを向上させること
ができる。
この間制御定数変更手段は、横加速度検出手段により
検出された車両の横加速度に応答し、後輪タイヤのスリ
ップアングル・コーナリングフォース特性が非線形とな
る横加速度域からグリップ限界を示す横加速度域へ向か
うにつれ、上記操舵量に係る比例定数を漸減させるか、
上記操舵速度に係る微分定数を漸増させるかの少なくと
も一方の制御定数の変更を行うことにより、車両のヨー
ダンピングを、上記タイヤグリップ限界の横加速度域へ
向かうにつれ後輪非操舵時の特性に近付けるよう機能す
る。
よって、非線形領域から限界領域に至る過程で車体後
部の横流れを漸増させることができ、運転者はこの漸増
によりタイヤのグリップ限界を予感し得るため、グリッ
プ限界を越えた時の車体挙動変化にカウンタステアを当
てる等の対処をし易く、制御性を向上させることができ
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図は本発明後輪操舵装置のシステムを示し、図中
1L,1Rは夫々左右前輪、2L,2Rは夫々左右後輪である。前
輪1L,1Rを夫々ステアリングホイール3によりステアリ
ングギヤ4を介して転舵可能とし、トランスバースリン
ク5L,5R及びアッパーアーム6L,6Rを含むリヤサスペンシ
ョン装置により車体のリヤサスペンションメンバ7に懸
架された後輪2L,2Rも転舵可能とするため、後輪のナッ
クルアーム8L,8R間をアクチュエータ9及びその両端に
おけるサイドロッド10L,10Rにより相互に連結する。
アクチュエータ9はスプリングセンタ式復動液圧シリ
ンダとし、その2室を夫々管路11L,11Rにより電磁比例
式圧力制御弁12に接続する。この接続弁12には更にポン
プ13及びリザーバタンク14を含む液圧源の液圧管路15及
びドレン管路16を夫々接続する。制御弁12はスプリング
センタ式3位置弁とし、両ソレノイド12L,12RのOFF時管
路11L,11Rを無圧状態にし、ソレノイド12LのON時通電量
iLに比例した圧力を管路11Lに供給し、ソレノイド12Rの
ON時通電量iRに比例した圧力を管路11Rに供給するもの
とする。管路11Lからの圧力はその値に応じた舵角だけ
後輪をアクチュエータ9により左転舵し、管路11Rから
の圧力はその値に応じた舵角だけ後輪をアクチュエータ
9により右転舵する。
ソレノイド12L,12RのON,OFF及び通電量はコントロー
ラ17により電子制御し、このコントローラ17は第2図に
示す如くデジタル演算回路17aと、デジタル入力検出回
路17bと、記憶回路17cと、D/A変換器17dと、駆動回路17
eとで構成する。コントローラ17には、ステアリングホ
イール3の操舵角θを検出する操舵角センサ18からの信
号、車速Vを検出する車速センサ19からの信号及び車両
の横加速度Gを検出する横Gセンサ20からの信号(横加
速度Gはこの代わりにθ,Vから演算することができる)
を夫々、デジタル入力検出回路17bを経て入力する。コ
ントローラ17のデジタル演算回路17aはこれら入力情報
及び記憶回路17cの格納情報から第3図の制御プログラ
ムを実行して後輪を操舵する。
第3図中ステップ31では、操舵角θ、車速V及び横加
速Gを読込み、次のステップ32でθの微分により操舵角
速度を演算する。次いでステップ33において車速Vに
応じた微分定数τ(通常通りの値)をテーブルルックア
ップし、ステップ34で車速V及び横加速度Gに応じた比
例定数Kをテーブルルックアップする。この比例定数K
は通常通り車速Vの関数であるが、本発明の目的を達成
するため第4図に示す如く横加速度Gに応じても変化さ
せ、この横加速度が線形領域Aに対応する0.5Gを越えた
ところにより横加速度の増大に連れ漸減させる。
次のステップ35では、後輪舵角δ(NEW)を前記
(2)式と同じ δ(NEW)=K・θ+τ・ により演算し、ステップ36でこれを新たな後輪舵角δ
とするような更新を行い、ステップ37でこの更新値(後
輪操舵方向及び後輪舵角)に応じた電流iL又はiRを出力
して後輪を演算通りに操舵することにより、車両のヨー
ダンピングを向上させる。
ところで、比例定数Kを第4図の如く横加速度Gに応
じても変更し、線形領域A(第11図参照)から非線形領
域Bを経て限界領域Cに向かうにつれ漸減させたから、
各領域でのヨーレートゲイン特性Y4A,Y4B,Y4C及び位相
角特性H4A,H4B,H4Cが第5図に示す如くになり、限界領
域に向かうにつれ後輪非操舵時の特性に接近する。ヨー
レートゲイ特性Y4A,Y4B間の差Δ4Aと、Y4B,Y4C間の差
Δ4Bとをほぼ同じにすることができ、非線形領域から
限界領域に至る過程で車体後部の横流れを漸増させ得
て、これにより運転者はタイヤのグリップ限界を予感す
ることができる。このため、グリップ限界を越えた時の
車体挙動変化に素早く、カウンタステアを当てる等の対
処をし易く、制御性を向上させることができる。
第6図は比較定数Kの代わりに微分定数τを横加速度
Gに応じ変更させて同様の目的を達成する他の例を示
す。これがため本例では、第3図中のステップ33,34に
代わるステップ61,62で夫々、車速Vから通常通りの比
例定数Kをテーブルルックアップすると共に、車速V及
び横加速度Gから微分定数τをテーブルルックアップ
し、これらK,τをステップ35での演算に資する。
そして微分定数τは第7図に示す如く、横加速度が0.
5以上の領域で横加速度の増大につれ漸増させ、これに
より第8図の如きヨーレートゲイン特性Y4A,Y4B,Y4C
び位相角特性H4A,H4B,H4Cを達成して前述した例と同様
の目的を達成するようになす。なお、前述の例では、限
界領域でヨーレートゲイン特性及び位相角特性が後輪非
操舵時と全く同じ特性になるのに対し、本例では限界領
域で後輪の逆相舵角が大きく、車両の回頭性を上げて大
横加速度での制御性を向上させることができる。
上記両実施例では、比較定数K又は微分定数τを横加
速度に応じ変更することとしたが、双方を同時に変化す
ることもでき、この場合夫々の変更による特性変化のバ
ランスがとれるよう横加速度に対するK,τの変化傾向を
決めること勿論である。
(発明の効果) かくして本発明後輪操舵装置は上述の如く、後輪タイ
ヤのコーナリングフォース特性が非線形となる横加速度
域からグリップ限界を示す横加速度域へ向かうにつれ、
比例定数及び微分定数の少なくとも一方を、車両のヨー
ダンピングが後輪非操舵時の時の特性に近付くよう変更
する構成にしたから、非線形領域から限界領域に至る過
程で車体後部の横流れを漸増させることができ、運転者
はこの漸増によりタイヤのグリップ限界を予感し得るた
め、グリップ限界を越えた時の車体挙動変化にカウンタ
ステアを当てる等の対処をし易く、制御性を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明後輪操舵装置の一実施例を示すシステム
図、 第2図は同システムにおけるコントローラのブロック線
図、 第3図はコントローラの制御プログラムを示すフローチ
ャート、 第4図は同例における比例定数の変化特性図、 第5図は同例装置の動作特性図、 第6図は本発明の他の例を示す制御プログラムのフロー
チャート、 第7図は同例における微分定数の変化特性図、 第8図は同例の動作特性図、 第9図は後輪非操舵車両の動作特性図、 第10図は従来の後輪操舵車両の動作特性図、 第11図はタイヤのコーナリングフォース特性図である。 1L,1R……前輪 2L,2R……後輪 3……ステアリングホイール 4……ステアリングギヤ 5L,5R……トランスバースリンク 6L,6R……アッパアーム 7……リヤサスペンションメンバ 9……アクチュエータ 12……電磁比例式圧力制御弁 17……コントローラ 18……操舵角センサ 19……車速センサ 20……横Gセンサ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】前輪操舵時、その操舵量に比例定数を乗じ
    て求めた比例成分と、操舵速度に微分定数を乗じて求め
    た微分成分との和値に応じた舵角だけ後輪を操舵するこ
    とにより、車両のヨーダンピングを向上させるようにし
    た後輪操舵装置において、 車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、 該手段で検出した横加速度に応答し、後輪タイヤのスリ
    ップアングル・コーナリングフォース特性が非線形とな
    る横加速度域からタイヤのグリップ限界を示す横加速度
    域へ向かうにつれ、前記操舵量に係る比例定数を漸減さ
    せるか、前記操舵速度に係る微分定数を漸増させるかの
    少なくとも一方の制御定数の変更を行って、車両のヨー
    ダンピングが、前記タイヤグリップ限界の横加速度域へ
    向かうにつれ後輪非操舵時の特性に近付くようにした制
    御定数変更手段と を具備してなることを特徴とする後輪操舵装置。
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