JP2646803B2 - 4輪操舵装置 - Google Patents

4輪操舵装置

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JP2646803B2
JP2646803B2 JP2135888A JP13588890A JP2646803B2 JP 2646803 B2 JP2646803 B2 JP 2646803B2 JP 2135888 A JP2135888 A JP 2135888A JP 13588890 A JP13588890 A JP 13588890A JP 2646803 B2 JP2646803 B2 JP 2646803B2
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wheel steering
steering angle
steering
front wheel
lateral acceleration
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秀明 井上
和典 森
真人 吹野
良宣 中野
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、車両の4輪操舵装置に関し、特に高速走行
時の操縦性および安定性改善を図った4輪操舵装置に関
する。
(従来の技術) 従来、車両の運動性能を向上させ得る操舵装置として
各種の4輪操舵装置が提案されているが、このような4
輪操舵装置においては、車両の走行状態の変化に対応す
るきめ細かで高度な後輪操舵が要求されている。
従来のこの種の4輪操舵装置としては、例えば特開昭
63−57372号公報に記載されたものがある。この装置
は、高速域では基本的に所定の舵角比に基づいて後輪を
前輪と同相に転舵するが、車両に作用する横向きの力
(以下、横力又は横Gともいう)が大きいときには、逆
位相に転舵補正するようにしている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来の4輪操舵装置にあっ
ては、横Gが大きければ急なハンドル操作時にも後輪が
前輪とは逆位相に転舵されてしまう構成であったため、
高速走行時にドライバーが急ハンドルをきると車両が不
安定となり、最悪の場合スピンしてしまうことがあっ
た。
また、このスピンを回避するため、高速走行時には横
Gが大きくとも前記後輪の逆位相への転舵補正を常に行
なわないようにすることが考えられるが、このようにす
れば、おだやかなハンドル操作による高速旋回走行時
(定常旋回状態)の操舵性(いわゆる舵の効き)を改善
することができなかった。
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたも
のであり、ほぼ定常的な旋回とみなされる時にのみ車体
横加速度に応じて後輪を逆位相に転舵するようにして、
高速走行時の操縦性および安定性を向上させることを目
的とする。
(課題を解決するための手段) 請求項1記載の発明に係る4輪操舵装置は、前輪の舵
角を検出する前輪舵角検出手段と、制御信号に応じて後
輪を転舵するアクチュエータと、車体の横加速度を検出
する横加速度検出手段と、前輪の舵角速度を検出する前
輪舵角速度検出手段と、旋回走行時に定常状態で操舵ま
たは保舵するとき、車体の横加速度が大きくなる程大き
くなるよう前輪舵角方向と逆相の目標後輪舵角を決定
し、該目標後輪舵角に基づいて後輪を転舵するための制
御信号をアクチュエータに出力する制御信号発生手段
と、を備えている。
請求項2記載の発明に係る4輪操舵装置は、前輪の舵
角を検出する前輪舵角検出手段と、制御信号に応じて後
輪を転舵するアクチュエータと、車体の横加速度を検出
する横加速度検出手段と、前輪の舵角速度を検出する前
輪舵角速度検出手段と、旋回走行時に定常状態で操舵ま
たは保舵するとき、車体の横加速度が大きくなる程大き
く、かつ前輪舵角速度が大きくなる程小さくなるよう前
輪舵角方向と逆相の目標後輪舵角を決定し、該目標後輪
舵角に基づいて後輪を転舵するための制御信号をアクチ
ュエータに出力する制御信号発生手段と、を備えてい
る。
(作用) 請求項1記載の発明では、旋回走行時に定常状態で操
舵または保舵するとき、車体の横加速度が大きくなる程
大きくなるように前輪舵角方向と逆相の目標後輪舵角を
決定し、目標後輪舵角に基づいて後輪が前輪とは逆相方
向に転舵される。したがって、ほぼ定常的な旋回状態と
みなされる時に、車体横速度に応じて後輪が前輪とは逆
位相に転舵され、特に高速走行時の操縦性および安定性
が向上する。
請求項2記載の発明では、旋回走行時に定常状態で操
舵または保舵するとき、車体の横加速度が大きくなる程
大きく、かつ前輪舵角速度が大きくなる程小さくなるよ
う前輪舵角方向と逆相の目標後輪舵角を決定し、目標後
輪舵角に基づいて後輪が前輪とは逆相方向に転舵され
る。したがって、ほぼ定常的な旋回状態とみなされる時
に、車体横加速度に応じて後輪が前輪とは逆位相方向に
転舵されると共に、後輪舵角は前輪転舵角速度に応じて
補正され、特に高速走行時の操縦性および安定性が向上
する。
(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1〜3図は請求項1、2記載の発明に係る4輪操舵
装置の一実施例を示す図である。
まず、構成を説明する。第1図において、11は操舵ハ
ンドルであり、操舵ハンドル11はハンドル軸12を介しラ
ックアンドピニオン式のステアリングギヤ13に連結され
ている。このステアリングギヤ13は、ハンドル軸12の下
端に連結された図示しないピニオンとこれに噛み合った
ラック14、並びにこれらを収納するハウジング15を有し
ており、ラック14は左右のタイロッド16L、16Rを介して
ナックルアーム17L、17Rに連結されている。そして、ハ
ンドル11が操舵されるとき、ハンドル軸12、ステアリン
グギヤ13、タイロッド16L、16R及びナックルアーム17
L、17Rを介して、左右の前輪18L、18Rが操舵ハンドル11
の操舵方向に転舵される。
21は、車両の後輪19L、19R側に設けられたラックアン
ドピニオン式のステアリングギヤである。このステアリ
ングギヤ21は、一端にウォームホイール22が連結された
ピニオン軸23とこれに噛み合ったラック24、並びにこれ
らを収納するハウジング25を有しており、ラック24は左
右のタイロッド26L、26Rを介してナックルアーム27L、2
7Rに連結されている。ここで、ウォームホイール22はス
テッピングモータ等のモータ28(アクチュエータ)によ
り駆動されけるウォーム29に噛み合っており、このウォ
ーム29が回転するとき、ウォームホイール22、ステアリ
ングギヤ21、タイロッド26L、26R及びナックルアーム27
L、27Rを介して左右の後輪19L、19Rが転舵される。
一方、前輪18L、18Rの舵角に対応する操舵ハンドル11
のハンドル角は、ハンドル軸12の近傍に配置されたハン
ドル角センサ31(前輪舵角検出手段)によって検出さ
れ、後輪19L、19Rの舵角は、ピニオン軸23の他端側に配
置された後輪舵角センサ32によって検出されるようにな
っている。これらセンサ31、32はハンドル角信号θ及び
後輪舵角信号δをコントローラ33に出力するようにな
っており、コントローラ33にはこれらの入力信号θ、δ
の他、車体の横加速度を検出する横加速度センサ34
(横加速度検出手段)からの信号Ygと、車速を検出する
車速センサ35からの信号Vとが入力される。このコント
ローラ33は詳細は図示しないかマイクロコンピュータ及
びモータドライバ等を内蔵しており、前記マイクロコン
ピュータが入力信号θ、δ、Yg、V等に基づいて前記
モータドライバに送る電流指令値を算出し、このモータ
ドライバが電流指令値を受けてモータ28に適当な制御信
号を供給するようになっている。また、コントローラ33
は、前記入力信号θとステアリングギヤ13のギヤ比Nに
基づいて前輪18L、18Rの前輪舵角速度を検出する前輪舵
角速度検出手段であるとともに、前輪18L、18Rの舵角が
所定値以上で、かつ前輪18L、18Rの舵角速度が所定値以
下のとき、すなわち旋回走行時に定常状態で操舵または
保舵するとき、車体の横加速度信号Ygと前輪舵角速度の
大きさに応じて後輪19L、19Rを前輪8L、18Rと逆相方向
に転舵するための制御信号をモータ28に出力する制御信
号発生手段となっている(詳細は後述する)。
次に、作用を説明する。
第2図はコントローラ33内の前記マイクロコンピュー
タによって実行されるプログラムのフローチャートを示
している。
同図において、まず、ステップP10で、ハンドル角セ
ンサ31、後輪舵角センサ32および車速センサ35からの入
力信号θ、δ、Vが読み取られ、ステップP20でハン
ドル角θをステアリングギヤ13のギヤ比Nで割ることに
よって前輪舵角δが算出されるとともに、この前輪舵
角δを微分して前輪舵角速度dδが算出される。次
いで、ステップP30で横加速度センサ34からの入力信号Y
gが読み取られ、ステップP40で前輪舵角δが所定値δ
f0より大きく、かつ、前輪舵角速度dδが所定値dδ
f0より小さいか否かが判断される。すなわち、本実施例
では、上記前輪舵角速度dδによって車両が旋回走行
時にほぼ定常状態にあるか否かが判断される。そして、
この判断結果がyesで車両がほぼ定常状態にある場合に
は、ステップP50へ進む。
ステップP50では、前記マイクロコンピュータの内部
メモリに予め格納した特性値データ(図中グラフで示す
ように目標後輪舵角δ と車体横加速度Ygとの関係を
規定するデータ)に基づき、車体横加速度Ygに応じて目
標舵角δ を決定する。ここで、この特性値データに
ついて詳述すると、一般にある旋回半径の道路を車両が
走行する場合、この車両がほぼ定常状態でおだやかに操
舵又は保舵されていれば、前輪舵角δと横加速度Ygの
関係は第3図に示すようになる。そして、大きな横加速
度域において操舵するには前輪舵角δ(ハンドル角
θ)をより大きくしなければならない、いわゆる舵の効
きが低下した状態となる。一方、このような大きな横加
速度域で後輪19L、19Rを適当な量だけ逆位相に操舵する
と、横加速度Ygと前輪舵角δの関係を第3図の破線で
示すような特性にすることができる。すなわち、直進あ
るいは旋回中からのおだやかなハンドル操作時(保舵状
態も含む)にあっては、アンダーステア傾向が減少して
運転し易くなる。その逆位相の操舵量を示すのが第2図
のステップ50に示す特性図である。なお、本実施例にお
いては、ステップP50に破線で示すように、前輪舵角速
度dδの大きさに応じて逆相操舵量を調整できるよう
前輪舵角速度が異なる(例えば、所定角速度毎の)複数
グループの特性データを入力しており、車体横加速度Yg
と前輪舵角速度dδの両方の大きさに応じて目標後輪
舵角δ が変化するようになっている。
一方、直進あるいは旋回中から急にハンドル操作(急
操舵)されたような場合、ステップP40での判断結果はn
oとなる。この場合、後輪19L、19Rを逆相操舵すると後
輪19L、19Rのサイドフォースが瞬間的に減少し、最悪の
場合にはスピンに到ってしまう。そこで、このように定
常状態にない場合つまり過渡状態には、ステップP60に
進み、P60で前記内部メモリに予め格納した所定のデー
タテーブルに基づき、車速Vに対応する最適な前後輪転
舵角比κ(図中において転舵比κが正であるのは、前輪
と同相操舵を意味する)を決定する。なお、この転舵比
κは、中・高速域での走行安定性を改善するために車速
に応じて設定されている。次いで、ステップP70に進
み、P70で目標後輪舵角δ が、δ =κ・δ
決定された後、ステップP80に進む。
ステップP80では、後輪舵角δが目標後輪舵角δ
と一致するように、電流指令値がモータドライバに出
力されてこのモータドライバからモータ28に制御信号が
出力され、位置フィードバックが行われる。
このように、本実施例においては、前輪の舵角δ
所定値δf0より大きく、かつ、前輪舵角速度dδが所
定値dδf0より小さいとき、すなわち車両が旋回走行時
にほぼ定常状態にあるとみなされるときに、車体の横加
速度Ygと前輪転舵角速度dδの大きさに応じて目標舵
角δ が決定され、後輪19L、19Rが逆相操舵される。
また、車両が過渡の状態である場合には、前輪18L、18R
と後輪19L、19Rが車速に応じた転舵比κで同相操舵され
る。したがって、車両の走行状態に応じて適正な後輪操
舵がなされ、定常状態から急操舵したような場合であっ
ても、車両の安定性を確保してスピン等を回避すること
ができ、特に高速走行時に操縦性および安定性が向上す
る。
なお、本実施例においては、前輪の舵角δが所定値
δf0より大きく、かつ、前輪舵角速度dδが所定値d
δf0より小さいとき(車両がほぼ定常状態にあるとみな
されるとき)、車体の横加速度Ygと前輪転舵角速度dδ
の双方の大きさに応じて目標後輪舵角δ を決定し
ているが、車体横加速度Ygのみから決定することもでき
る。
(効果) 請求項1記載の発明によれば、旋回走行時に定常状態
で操舵または保舵するとき、車体の横加速度が大きくな
る程大きくなるように前輪舵角方向と逆相の目標後輪舵
角を決定し、目標後輪舵角に基づいて後輪を前輪とは逆
相方向に転舵するようにしているので、車両がほぼ定常
的な旋回状態にあるときに後輪を適宜前輪とは逆位相に
転舵して操縦性を向上させることができ、この定常状態
から急操舵したようなばあいには前後輪を同位相に操舵
して車両の安定性を確保することができる。この結果、
特に高速走行時の操縦性および安定性を向上させること
ができる。
請求項2記載の発明によれば、旋回走行時に定常状態
で操舵または保舵するとき、車体の横加速度が大きくな
る程大きく、かつ前輪舵角速度が大きくなる程小さくな
るように前輪舵角方向と逆相の目標後輪舵角を決定し、
目標後輪舵角に基づいて後輪を逆相方向に転舵するよう
にしているので、前述した車体の横加速度の大きさに基
づく後輪舵角の大きさが前輪舵角速度の大きさに基づき
補正され、前輪舵角速度が略零となる保舵時等での操舵
性(舵の効き)をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1〜3図は本発明に係る4輪操舵装置の一実施例を示
す図であり、第1図はその全体構成図、第2図はその制
御プログラムを示すフローチャート、第3図はその前輪
舵角と車体横加速度の関係を示すグラフである。 11……操舵ハンドル、 13、21……ステアリングギヤ、 18L、18R……前輪、 19L、19R……後輪、 28……モータ(アクチュエータ)、 31……ハンドル角センサ(前輪舵角検出手段)、 32……後輪舵角センサ、 33……コントローラ(前輪角速度検出手段、制御信号発
生手段)、 34……横加速度センサ(横加速度検出手段)、 35……車速センサ。
フロントページの続き (72)発明者 中野 良宣 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63−57372(JP,A) 特開 平1−309879(JP,A) 特開 昭62−146783(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】前輪の舵角を検出する前輪舵角検出手段
    と、 制御信号に応じて後輪を転舵するアクチュエータと、 車体の横加速度を検出する横加速度検出手段と、 前輪の舵角速度を検出する前輪舵角速度検出手段と、 旋回走行時に定常状態で操舵または保舵するとき、車体
    の横加速度が大きくなる程大きくなるよう前輪舵角方向
    と逆相の目標後輪舵角を決定し、該目標後輪舵角に基づ
    いて後輪を転舵するための制御信号をアクチュエータに
    出力する制御信号発生手段と、を備えたことを特徴とす
    る4輪操舵装置。
  2. 【請求項2】前輪の舵角を検出する前輪舵角検出手段と 制御信号に応じて後輪を転舵するアクチュエータと、 車体の横加速度を検出する横加速度検出手段と、 前輪の舵角速度を検出する前輪舵角速度検出手段と、 旋回走行時に定常状態で操舵または保舵するとき、車体
    の横加速度が大きくなる程大きく、かつ前輪舵角速度が
    大きくなる程小さくなるよう前輪舵角方向と逆相の目標
    後輪舵角を決定し、該目標後輪舵角に基づいて後輪を転
    舵するための制御信号をアクチュエータに出力する制御
    信号発生手段と、を備えたことを特徴とする4輪操舵装
    置。
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JP2694554B2 (ja) * 1988-02-25 1997-12-24 富士重工業株式会社 自動車の後輪操舵制御方法

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