JP2890826B2 - 前輪舵角制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、操舵輪の操舵角を切り増し制御する前輪舵
角制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、操舵輪である前輪にステアリング操作のみによ
り操舵角を与える前輪操舵車が一般に知られている。

また、前輪舵角及び後輪舵角を制御する装置として
は、例えば、特開昭63−203475号公報に記載されている
ような前後輪アクティブステア制御装置が知られてい
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の前輪操舵車にあっては、コ
ラムカップリング剛性，ラックインシュレータ剛性、ギ
ヤ剛性等の操舵力伝達系のメカニズムにより操舵角に対
する操舵力の周波数応答特性が決まるものである為、第
６図の実線特性に示すように、操舵周波数の高周波数領
域（１〜2Hz）においてゲイン及び位相が落ち込み、ス
テアリング系の応答性が低くてステアリング操作量に比
べ前輪の操舵角が小さくなる状態を呈し、高周波操舵入
力時のステアリングの応答不足感や操舵反力不足を招い
ていた。

これを解決するには、コラムカップリング等の剛性を極
めて高くする（剛結のイメージ）ことが必要であり、剛
性を高めた場合には、第６図の点線特性に示すように、
操舵周波数の高周波数領域におけるゲイン及び位相の落
ち込みを小さく抑えることが出来るものの、振動減衰の
面で劣り、シミー等の音振性能を悪化させる。

また、前後輪アクティブステア制御装置は、後輪転舵
制御のみではヨーレートと横加速度の両方を同時に向上
させることは不可能である為、前輪の補助舵角制御を加
え、ヨーレートと横加速度の周波数応答特性のフラット
化を目的として、前輪に補助舵角が与えられる装置で、
前輪の補助舵角制御は、操舵周波数にかかわらず単なる
切り増し制御が行なわれる。

従って、操舵角に対する操舵力の周波数応答特性のよ
うに操舵周波数の高周波数領域（１〜2Hz）のみでのゲ
イン及び位相が落ち込む特性に対し、落ち込みを無くし
たフラット化を達成することは出来ない。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもの
で、操舵輪の操舵角を切り増し制御する前輪舵角制御装
置において、音振性能を悪化させることなく、高周波操
舵入力時のステアリングの応答不足感や操舵反力不足の
解消を図ることを課題とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明の前輪舵角制御装置
では、操舵周波数の所定の高周波数領域においてのみ補
助舵角により操舵輪の切り増し量を増加させる手段とし
た。

即ち、第１図のクレーム対応図に示すように、ステア
リング操作により操舵輪ａに操舵角を与えた時、補助舵
角により操舵輪の操舵角を切り増し制御する前輪舵角制
御装置において、前記操舵角を検出する操舵角検出手段
ｂと、前記操舵角の時間変化により操舵周波数を算出す
る操舵周波数算出手段ｃと、操舵周波数が所定の高周波
数領域においてのみ前記操舵輪ａの切り増し量を増加さ
せる制御を行なう前輪舵角制御手段ｄとを備えているこ
とを特徴とする。

（作用） ゆっくりとしたステアリング操作により操舵輪ａに操
舵角を与えた時には、操舵周波数が低周波数であること
により、前輪舵角制御手段ｄでは操舵輪ａの切り増し量
を増加させる制御は行なわれない。しかし、速いステア
リング操作により操舵輪ａに操舵角を与えた時には、操
舵角検出手段ｂ及び操舵周波数算出手段ｃにより得られ
る操舵周波数が所定の高周波数領域に含まれる為、前輪
舵角制御手段ｄにおいては、操舵輪ａの切り増し量を増
加させる制御が行なわれる。

従って、低周波数領域ではフラットであるが高周波数
領域では落ち込みを示す操舵角に対する操舵力の周波数
応答特性が、高周波領域での切り増し制御により持ち上
げられ、全周波数領域でフラット化された特性を示す。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。

第２図は本発明実施例の前輪舵角制御装置が適用され
た４輪操舵車両を示す全体システム図である。

図中1L,1Rは左右前輪、2L,2Rは左右後輪をそれぞれ示
す。これらの車輪を持った車両は、基本的にステアリン
グホイール３によりステアリングギヤ４を介して左右前
輪1L,1Rを操向させるものであるが、以下に述べる舵角
制御装置により前輪1L,1R及び後輪2L,2Rに補助舵角
δ_F，δ_Rを与えて補助転舵するようにしている。

即ち、前輪1L,1Rについては、ステアリングギヤ４を
前輪舵角制御アクチュエータ５を介して車体に取り付
け、該アクチュエータ５のストロークによりステアリン
グギヤ４の変位を介して左右前輪1L,1Rを補助転舵可能
とする。又、後輪2L,2Rについては、転舵可能に車体に
取り付けると共に、後輪舵角制御アクチュエータ６を介
して相互にリンク結合し、該アクチュエータ６のストロ
ークにより左右後輪2L,2Rを補助転舵可能とする。

前記アクチュエータには、個々にストローク制御する
ために油圧切換バブル7,8を設け、これらのバルブ7,8は
ポンプ９及びリザーバ10で構成される共通な油圧源から
の加圧作動油を適宜アクチュエータ5,6の選択室に供給
して、これらアクチュエータ5,6をストロークさせるも
のとする。

そして、切換バルブ7,8は、コントローラ11により電
子制御するものとし、このコントローラ11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12
からの信号と、車速Ｖを検出する車速センサ13からの信
号と、前輪補助舵角δ_Fをアクチュエータ５のストロー
クにより検出する前輪補助舵角センサ14からの信号と、
後輪補助舵角δ_Rをアクチュエータ６のストロークによ
り検出する後輪補助舵角センサ15からの信号とを入力す
る。

前記コントローラ11は、操舵角θと車速Ｖに基づいて
前輪補助舵角目標δ_F＊と後輪補助舵角目標値δ_R＊をそ
れぞれ後述のように演算し、これと実前輪補助舵角δ_F
と実後輪補助舵角δ_Rとの偏差の基づきバルブ7,8と制御
して実前輪補助舵角δ_Fと実後輪補助舵角δ_Rを前輪補助
舵角目標値δ_F＊と後輪補助舵角目標値δ_R＊に一致させ
る制御を行なう。

この後輪補助舵角制御としては、操舵角や車速に応動
する比較制御や、同相一次遅れ制御（特開昭63−203475
号公報参照）や、一次進みの位相反転制御や、前輪補助
舵角制御と関連して行なわれる前後輪アクティブステア
制御等が適宜選択して行なわれる。

また、前輪補助舵角制御としては、操舵角θの時間変
化により操舵周波数ｄθ/dtを算出し、この操舵周波数
ｄθ/dtが１〜2Hzの高周波数領域においてのみ左右前輪
1L,1Rの切り増し量を操舵角に対する操舵力の周波数応
答特性に応じて増加させる制御が行なわれる。

次に、作用を説明する。

まず、前輪補助舵角制御による操舵力の発生のメカニ
ズムについて第３図により説明する。

前輪補助舵角δ_Fをアクチュエータ５のストロークに
より与えると、制御推力Ｆが発生する。この制御推力Ｆ
によりステアリングギヤ４の本体がラックインシュレー
タ（ばね定数Ｋ）を撓ませて移動する（制御ストローク
ｘ）。これによりラックが移動し（ストロークx_R）、操
舵輪である左右前輪1L,1Rにおいてコーナリングフォー
スC_Faが発生し、この力がラック軸力R_Faとなり、操舵反
力Taが発生する。

即ち、前輪補助舵角制御によって制御ストロークｘを与
えた場合、コーナリングフォースC_Faによって決まる操
舵反力Taが発生する。

次に、コントローラ11の前輪補助舵角制御部で行なわ
れる前輪補助舵角制御作動の流れを第４図のフローチャ
ートにより説明する。

ステップ40では、操舵角センサからの信号により操舵
角θが読み込まれる。

ステップ41では、読み込まれた操舵角の時間微分によ
り操舵周波数ｄθ/dtが算出される。

ステップ42では、ステップ41で算出された操舵周波数
ｄθ/dtが１〜2Hzの周波数領域にあるかどうかが判断さ
れ、NOの場合には、ステップ40へ戻り、YESの場合に
は、ステップ43へ進む。

ステップ43では、操舵周波数ｄθ/dtに対する切り増
し方向の前輪補助舵角目標値δ_F＊が演算や第５図に示
すような前輪補助舵角目標値マップに基づいて決定され
る。

尚、前輪補助舵角目標値δ_F＊は、操舵周波数ｄθ/dt
が1.5Hz前後において最も大きな値として与えられ、最
大値の周波数位置から1Hzや2Hzに近づくに従って小さな
値として与えられる。

ステップ44では、ステップ43で決定された前輪補助舵
角目標値δ_F＊が得られる制御信号が出力される。

次に、上記前輪補助舵角制御を行なった場合の周波数
応答特性について説明する。

第６図は操舵角に対する操舵力の周波数応答特性であ
って、実線特性が一般の前輪操舵車での特性、点線特性
が高剛性の操舵力伝達系を持つ前輪操舵車での特性、一
点鎖線特性が実施例の前輪補助舵角制御を適用した車両
での特性である。

この周波数応答特性から明らかなように、一般の前輪
操舵車の場合には、操舵周波数の高周波数領域（１〜2H
z）においてゲインおよび位相の落ち込みが大きく、ま
た、高剛性の操舵力伝達系を持つ前輪操舵車の場合に
は、ゲイン及び位相の落ち込みが幾分改善されてるが、
高剛性の操舵力伝達系としていることでシミー等の音振
性能の面で劣る。これに対し、実施例の前輪補助舵角制
御を適用した車両では、操舵力伝達系の剛性を高めるこ
となく、ゲイン及び位相の落ち込みが無い理想的な特性
（操舵反力の落ち込みも突出も無い）が達成されてい
る。

第７図は操舵角に対する前輪実舵角の周波数応答特性
であって、実線特性が一般的な剛性値での前輪操舵車で
の特性、点線特性が高剛性の操舵力伝達系を持つ前輪操
舵車での特性、一点鎖線特性が実施例の前輪補助舵角制
御と適用した車両での特性である。この周波数応答特性
から明らかなように、一般的な剛性値での前輪操舵車の
場合には、操舵周波数が高周波数になればなるほどゲイ
ン及び位相の落ち込みが大きく、また、高剛性の操舵力
伝達系を持つ前輪操舵車の場合にも、ゲイン及び位相の
落ち込みが見られる。これに対し、実施例の前輪補助舵
角制御を適用した車両では、ゲイン及び位相の落ち込み
が解消されているばかりでなく高周波数域で少し高めら
れた理想的な特性（操舵角に対する前輪実舵角がほぼ1:
1の応答）が達成されている。

以上説明してきたように、実施例の前輪舵角制御装置
にあっては、下記に列挙するような効果が得られる。

操舵周波数の１〜2Hzの高周波数領域においてのみ前
輪補助舵角δ_Fにより前輪1L,1Rの切り増し量を増加させ
る装置とした為、高剛性の操舵力伝達系とする場合のよ
うに音振性能を悪化させることなく、高周波操舵入力時
のステアリングの抜け感や操舵反力不足の解消を図るこ
とが出来る。

操舵周波数に対する前輪補助舵角目標値δ_F＊の与え
方を、第６図に示すように操舵角に対する操舵力の周波
数応答ゲイン特性に応じて第５図に示すように与える装
置とした為、操舵角に対する操舵力の周波数応答特性の
フラット化を高レベルで達成することが出来る。

以上、実施例を図面に基づいて説明してきたが、具体
的な構成はこの実施例に限られるものではない。

例えば、実施例では、前後輪で共に補助舵角を与える
装置の例を示したが、前輪のみに補助舵角を与える装置
であっても良い。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明にあっては、操舵輪
の操舵角を切り増し制御する前輪操舵角制御装置におい
て、操舵周波数の所定の高周波数領域においてのみ補助
舵角により操舵輪の切り増し量を増加させる手段とした
為、音振性能を悪化させることなく、高周波操舵入力時
のステアリングの応答不足感や操舵反力不足の解消を図
ることが出来るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の前輪舵角制御装置を示すクレーム対応
図、第２図は実施例の前輪舵角制御装置が適用された４
輪操舵車両を示す全体システム図、第３図は前輪補助舵
角制御により操舵力が発生するメカニズムを説明する説
明図、第４図はコントローラで行なわれる前輪補助舵角
制御処理作動の流れを示すフローチャート、第５図は前
輪補助舵角目標値マップ図、第６図は操舵角に対する操
舵力の周波数応答特性図、第７図は操舵角の対する前輪
実舵角の周波数応答特性図である。 ａ…操舵輪 ｂ…操舵角検出手段 ｃ…操舵周波数算出手段 ｄ…前輪舵角制御手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリング操作により操舵輪に操舵角を
   与えた時、補助舵角により操舵輪の操舵角を切り増し制
   御する前輪舵角制御装置において、 前記操舵角を検出する操舵角検出手段と、 前記操舵角の時間変化により操舵周波数を算出する操舵
   周波数算出手段と、 操舵周波数が所定の高周波数領域においてのみ前記操舵
   輪の切り増し量を増加させる制御を行なう前輪舵角制御
   手段と、 を備えていることを特徴とする前輪舵角制御装置。