JP2620351B2 - 車輌の前後輪操舵制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本発明は、前輪の転舵角に関連させて後輪を転舵する
車輌の前後輪操舵制御方法に関し、特に後輪を前輪と同
位相に転舵する場合に於ける車輌の前後輪操舵制御方法
に関する。

〈従来の技術〉 従来より本願出願人は、例えば特願昭57−134888号公
報等に於て、低速走行時には後輪を前輪と逆位相に転舵
し、他方高速走行時には後輪を前輪と同位相に転舵する
と共に、前輪に対する後輪の転舵比を車速に対応して可
変制御することにより操縦安定性の向上を図ることがで
きる車輌の前後輪操舵装置を提案している。

一方、車輌はその重心位置を中心とする回転運動とタ
イヤの横方向への横すべり運動とにより旋回し、その旋
回運動はタイヤと路面との間の摩擦力、即ちグリップ力
に大きく支配されることが知られている。タイヤの発生
するコーナリングフォースはスリップ角が大きくなるに
連れて増大するが、或る限界を越えると一定になる。

通常の車輌では前輪側が後輪側より重い重量配分を採
用しているから、前輪が後輪より先に限界に達する。こ
れは上述した前後輪操舵可能な車輌についても同様であ
る。ところが、後輪を前輪と同位相に操舵する場合に、
前輪が限界に達した時点で後輪は未だ限界に達していな
いから、ステアリングホイールを更に切り込むと後輪が
転舵されてその発生するコーナリングフォースが増加す
る。このために車輌の旋回が突然ステアリングホイール
の操作量の増加にも拘らず抑制されることになるので、
運転者にとって円滑な操舵特性が得られず、操縦安定性
の向上が図れないという不都合が生じる。

〈発明が解決しようとする課題〉 そこで、本発明の目的は、前後輪操舵可能な車輌に於
て後輪を前輪と同位相に転舵する場合に、前輪が限界を
越えて、即ちその発生する最大コーナリングフォースを
越えて更に転舵されても、車輌の旋回がステアリングホ
イールの操作量の増加により抑制されず、運転者にとっ
て円滑な操舵特性が得られ、操縦安定性の向上を図り得
る車輌の前後輪操舵制御方法を提供することにある。

［発明の構成］ 〈課題を解決するための手段〉 上述の目的は、本発明によれば、前輪の転舵に関連し
て車速により決定される転舵比をもって後輪を転舵する
車輌の前後輪操舵制御方法であって、後輪を前輪と同位
相に転舵する場合における前記前輪のコーナリングフォ
ースが最大になる前記前輪の臨界的転舵角を路面状態に
応じて修正し、前記後輪を前記前輪と同位相に転舵して
前記前輪のコーナリングフォースが最大値に達した時
は、前記後輪の転舵角を前記修正された臨界的転舵角に
基づいて制御することを特徴とする車輌の前後輪操舵制
御方法を提供することにより達成される。

〈作用〉 このようにすれば、前輪の発生する最大コーナリング
フォースを越えてステアリングホイールを更に切り込ん
だ場合でも、前輪のコーナリングフォースが最大となる
付近で後輪の転舵角が抑制されるので、後輪の発生する
コーナリングフォースが増加してステアリングホイール
の操作量の増加により車輌の旋回が抑制されることがな
く、かつ後輪の最大転舵角を決める前輪の臨界的転舵角
を路面状態に応じて修正することにより、幅広い制御を
行うことができる。

〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳し
く説明する。

第１図には、本発明による前後輪操舵制御方法を適用
する車輌の前後輪操舵装置が概略的に示されている。ス
テアリングホイール１のステアリングシャフト２は、ラ
ックピニオン式のフロントステアリングギヤボックス３
に連結されている。ギヤボックス３は、ピニオンギヤに
噛合するラック軸の左右端にボールジョイントを介して
タイロット４が連結されている。タイロッド４の外端に
はそれぞれ前輪５を支持する左右方向に回動自在なナッ
クルアーム６が連結され、両前輪５をステアリングホイ
ール１の操作方向に転舵することができる。ナックルア
ーム６は、図示されないロアアーム等の前輪懸架機構に
よって車体７に懸架されている。

車体７の後部中央には、後輪転舵機構８が固定されて
いる。後輪転舵機構８から左右方向に突出する操舵ロッ
ド９の両端には、それぞれボールジョイントを介してタ
イロッド10の一端が連結され、かつその他端に後輪11を
枢支するナックルアーム12が連結されている。後輪転舵
機構８は、油圧または電動モータ等によって操舵ロッド
９を左右方向に駆動することにより後輪12を転舵し、か
つその動作は線13を介して接続されたコンピュータ14に
より、後輪操舵センサ15bからの信号を検知しつつ制御
される。

コンピュータ14は、ギヤボックス３に配置された前輪
舵角センサ15aと線16を介して接続されている。前輪舵
角センサ15aは、ステアリングホイール１によって操舵
される前輪５の転舵角を常時検出し、電気信号に変換し
てコンピュータ14に出力する。各前輪及び後輪12にはそ
れぞれ車輪回転数センサ17a〜17dが配置され、線18a〜1
8dを介してコンピュータ14に接続されている。各車輪回
転数センサ17a〜17dは常時それぞれ対応する車輪の回転
数を検出し、電気信号に変換してコンピュータ14に出力
する。コンピュータ14は各車輪回転数センサ17a〜17dか
らの入力信号に基づいて車速を判断し、この車速に対応
して前輪５の操舵角に対する後輪12の転舵角を決定し、
それにより後輪転舵機構８を駆動制御する。

従来、後輪の転舵角φは、通常前輪の転舵角θに関連
してφ＝ｋθとなるように決定される。前輪の転舵角に
対する後輪の転舵角の比率、即ち転舵比ｋは、全ゆる速
度域で車体の向きと進行方向とを一致させるべく、第３
図に示されるような関係特性に従って車速に対応して中
低速時には後輪が前輪と逆位相になり、かつ高速時には
同位相になるように設定されている。

一般に、車輌の旋回時には、車輌の転舵角と横向加速
度関数（Ｇ）及び車速との間に第４図に示されるような
関係があり、車速が増加するに連れてＧが最大値（Gma
x）をとる車輪の転舵角は次第に減少する。この関係か
ら、或る車速V1に対応して横向加速度関数が最大となる
前輪の転舵角、即ち臨界転舵角θ１が決定される。この
臨界転舵角θ１を超えて更にステアリングホイール１を
切り込んでも、コーナリングフォースが増加しない。

車速に対応して前輪の臨界転舵角θ１に対する後輪の
転舵角φ１＝ｋθ１を後輪の最大転舵角とする。そし
て、第５図に示されるように、前輪の転舵角が臨界転舵
角θ１を越えると、後輪の転舵角をその時点に於ける最
大転舵角φ１に固定し、後輪がそれ以上転舵されないよ
うに設定する。この後輪の最大転舵角φ１は、車速に対
応して第５図の想像線Ａで示されるように或る関数特性
をもって変化する。尚、前輪の転舵角がθ１以下では、
後輪の転舵角が従来通りφ＝ｋθにより決定されること
は言うまでもない。

このようにして車速に対応する前輪の臨界転舵角θ１
を予め設定し、コンピュータ14に入力して記憶させる。
コンピュータ14は、車輪回転数センサ17a〜17bから入力
する車速に対応して舵角センサ15から入力する前輪転舵
角θがθ１に超えると、後輪転舵角φがその時点に於け
る最大転舵角φ１以上に大きくならないように後輪転舵
角機構８を制御する。

また、同じ車速であっても路面状態によってタイヤと
路面との間の摩擦係数が変化し、これに応じて前輪の発
生するコーナリングフォースの最大値が変化する。即
ち、摩擦係数が小さくるなると、横方向加速度関数がGm
axから第４図に示すように小さい特性に変化する。従っ
て、路面状態に応じて前輪の臨界転舵角θ１を適当に変
化させることが好ましい。一般に最大コーナリングフォ
ースは乾いた路面で大きく、濡れた路面で非常に低下
し、積雪面または凍結面等で概ね最低となる。従って、
「乾燥」「湿潤」「積雪」または「凍結」等の各路面状
態について標準的な前輪の臨界転舵角及び後輪の最大転
舵角を予め設定しておき、これを適宜変更することによ
って路面状態に応じた幅広い制御が可能となる。

例えば、或る実施例では第６図に示されるような選択
ボタン19がインストルメントパネル付近に設けられてい
る。運転者は路面状態を判断して適当な選択ボタン19を
押すことにより、コンピュータ14に入力されている臨界
転舵角の設定値を切り換えることができる。また、別の
実施例では、車体に取り付けられた路面センサにより路
面状態を判断し、臨界転舵角を自動的に切り換えること
ができる。この路面センサは、例えば路面から反射する
超音波や反射光、タイヤ・路面間で発生する音、車体か
ら路面に下した２本の電極間の抵抗値または路面との間
に生じる摩擦力、各車輪にそれぞれ設けた回転数センサ
から得られる車輪速の回転数差等によって路面状態を判
断する。検出された路面状態はコンピュータ14に入力さ
れ、コンピュータ14は臨界転舵角を自動的に切り換えて
後輪転舵機構８を駆動制御する。

第７図は、上述した本発明による前後輪操舵制御方法
に於ける制御システムを示している。車速関数舵角決定
手段21は、車速検出手段22及び前輪舵角検知手段23から
得られる車速及び前輪転舵角に基づいて第３図示のよう
な関数に従って、φＡ＝ｋθにより後輪転舵角φＡを決
定する。他方、抑制舵角決定手段24は、第４図に示すよ
うに予め設定された車速に対応する前輪の臨界転舵角θ
ＬからφＢ＝ｋθＬにより後輪の限界転舵角φＢを決定
する。これらの角度φＡ、φＢを比較手段25が比較して
常に小さい方を出力する。従って、前輪転舵角が臨界転
舵角θＬ以下ではφＡ＜φＢとなってφＡが出力され、
θＬ以上ではφＡ＞φＢとなってφＢが出力されるの
で、第５図に示すように後輪の転舵角が決定される。

［発明の効果］ 上述したように本発明によれば、車速に対応して前輪
の発生するコーナリングフォースが最大となる前輪の臨
界転舵角とそれに対応する後輪の最大転舵角とを予め設
定し、後輪を前輪と同位相に転舵する場合に、前輪の臨
界転舵角を越えてステアリングホイールが操作されて
も、後輪をその時点に於ける最大転舵角に保持すること
により、後輪の発生するコーナリングフォースが増大し
て、ステアリングホイールの操作量を増加しても車輌の
旋回が抑制されることが防止され、かつその後輪の最大
転舵角を、一律に決めるのではなく、路面状態に応じて
修正した前輪の臨界的転舵角から決めるため、路面状態
に応じた幅広い制御を行って、運転者にとって円滑な操
舵特性を与え、旋回性能を高めて操縦安定性を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による車輌の前後輪操舵制御方法が適
用される車輌の前後輪操舵装置を概略的に示す平面図で
ある。 第２図は、従来の前輪転舵角−後輪転舵角特性を示す線
図である。 第３図は、従来の車速−転舵比特性を示す線図である。 第４図は、前輪転舵角と車速及び横向加速度関数との関
係を示す線図である。 第５図は、本発明による車輌の前後輪操舵制御方法に於
ける前輪転舵角−後輪転舵角特性を示す線図である。 第６図は、本発明に使用される路面状態の選択ボタンの
実施例を示す平面図である。 第７図は、本発明による前後輪操舵制御方法に於ける制
御システムの実施例を示すブロック図である。 １……ステアリングホイール ２……ステアリングシャフト ３……ギヤボックス、４……タイロッド ５……前輪、６……ナックルアーム ７……車体、８……後輪転舵機構 ９……操舵ロッド、10……タイロッド 11……ナックルアーム、12……後輪 13……線、14……コンピュータ 15a……前輪舵角センサ 15b……後輪舵角センサ 17a〜17d……車輪回転数センサ 18a〜18d……線、19……選択ボタン 21……車速関数操舵角決定手段 22……車速検知手段、23……前輪舵角検知手段 24……抑制舵角決定手段 25……比較手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前輪の転舵に関連して車速により決定され
   る転舵比をもって後輪を転舵する車輌の前後輪操舵制御
   方法であって、 後輪を前輪と同位相に転舵する場合における前記前輪の
   コーナリングフォースが最大になる前記前輪の臨界的転
   舵角を路面状態に応じて修正し、 前記後輪を前記前輪と同位相に転舵して前記前輪のコー
   ナリングフォースが最大値に達した時は、前記後輪の転
   舵角を前記修正された臨界的転舵角に基づいて制御する
   ことを特徴とする車輌の前後輪操舵制御方法。