JP2936675B2 - 前輪舵角制御装置 - Google Patents
前輪舵角制御装置Info
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- JP2936675B2 JP2936675B2 JP2224245A JP22424590A JP2936675B2 JP 2936675 B2 JP2936675 B2 JP 2936675B2 JP 2224245 A JP2224245 A JP 2224245A JP 22424590 A JP22424590 A JP 22424590A JP 2936675 B2 JP2936675 B2 JP 2936675B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
- B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
- B62D7/14—Steering 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
- B62D7/15—Steering 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
- B62D7/159—Steering 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 characterised by computing methods or stabilisation processes or systems, e.g. responding to yaw rate, lateral wind, load, road condition
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
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- Mathematical Physics (AREA)
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- Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は前輪舵角制御装置に関し、特に、車輪の前輪
舵角をアクティブに切り増し制御する前輪舵角制御装置
に関するものである。
舵角をアクティブに切り増し制御する前輪舵角制御装置
に関するものである。
（従来の技術） 運転者のステアリング操作に応じて前輪を直接操舵す
ると同時に、前輪をアクティブに補助操舵するか、また
は前後輪を共にアクティブに補助操舵する（4WS車の場
合）ようにした車両の舵角制御については、既に、本出
願人により提案がなされている（特開昭60−161266号公
報）。
ると同時に、前輪をアクティブに補助操舵するか、また
は前後輪を共にアクティブに補助操舵する（4WS車の場
合）ようにした車両の舵角制御については、既に、本出
願人により提案がなされている（特開昭60−161266号公
報）。
4WSの場合を含め、かかる前輪の補助操舵制御は、ス
テアリングホイールの操舵状態に基づいて前輪に対する
補助操舵制御値を演算し、これに従い前輪の補助操舵機
構を作動させることにより前輪を切り増し補助操舵する
ことができるもので、前輪を補助操舵しない車両と比較
して、車両に新たな特性をもたせることができる。即
ち、前輪の切り増し制御を採用すると、例えば車両旋回
の際、該補助操舵によりその分ヨーレイトを大きくし車
両の旋回性能の一層の向上を図れるなど、車両の運動性
能を高めることができる。
テアリングホイールの操舵状態に基づいて前輪に対する
補助操舵制御値を演算し、これに従い前輪の補助操舵機
構を作動させることにより前輪を切り増し補助操舵する
ことができるもので、前輪を補助操舵しない車両と比較
して、車両に新たな特性をもたせることができる。即
ち、前輪の切り増し制御を採用すると、例えば車両旋回
の際、該補助操舵によりその分ヨーレイトを大きくし車
両の旋回性能の一層の向上を図れるなど、車両の運動性
能を高めることができる。
（発明が解決しようとする課題） 前輪の補助舵角制御は、かような機能を有するとこ
ろ、その場合の前輪操舵制御において、前輪の補助舵角
につき、これをステアリングホイール変位角と変位角速
度を基に演算する構成を採用するときは、たとえステア
リング操舵量が同程度であっても、その速さ如何んで前
輪に発生するスリップ角の大きさは左右される。即ち、
前輪に発生するスリップ角がステアリングホイール回動
の微分により発生することとなり、そのため、ステアリ
ング操作開始時に、操舵力の立ち上がりが急激なものと
なる結果、これが操舵力変動につながる場合（第４図
（Ｃ）の特性（ロ）参照）もあり、従って、より一層の
運動特性、安定性の向上を図らんとすれば、この点でか
かる前輪舵角制御装置はなお改良の余地があるといえ
る。
ろ、その場合の前輪操舵制御において、前輪の補助舵角
につき、これをステアリングホイール変位角と変位角速
度を基に演算する構成を採用するときは、たとえステア
リング操舵量が同程度であっても、その速さ如何んで前
輪に発生するスリップ角の大きさは左右される。即ち、
前輪に発生するスリップ角がステアリングホイール回動
の微分により発生することとなり、そのため、ステアリ
ング操作開始時に、操舵力の立ち上がりが急激なものと
なる結果、これが操舵力変動につながる場合（第４図
（Ｃ）の特性（ロ）参照）もあり、従って、より一層の
運動特性、安定性の向上を図らんとすれば、この点でか
かる前輪舵角制御装置はなお改良の余地があるといえ
る。
本発明の目的は、前輪をステアリングホイールの操舵
状態に応じて切り増し補助操舵可能な車両において、上
述のような操舵力変動を抑制し、低減することのできる
前輪舵角制御装置を提供することにある。
状態に応じて切り増し補助操舵可能な車両において、上
述のような操舵力変動を抑制し、低減することのできる
前輪舵角制御装置を提供することにある。
（課題を解決するための手段） この目的のため本発明前輪舵角制御装置は第１図に概
念を示す如く、車両の前輪を補助操舵する前輪補助操舵
機構と、 ステアリングホイールの操舵状態を検出する操舵状態
検出手段と、 前記前輪補助操舵機構により前記車両の前輪を前記ス
テアリングホイールの操舵状態に応じて切り増し補助操
舵する場合に、少なくともステアリングホイールの角度
の１次以上の微分値に応じて発生す補助制御舵角成分を
制御量として含む前輪補助制御舵角値を演算すると共
に、該成分に対し、遅れをもたせる機能を有する前輪補
助舵角制御手段とを具備してなるものである。
念を示す如く、車両の前輪を補助操舵する前輪補助操舵
機構と、 ステアリングホイールの操舵状態を検出する操舵状態
検出手段と、 前記前輪補助操舵機構により前記車両の前輪を前記ス
テアリングホイールの操舵状態に応じて切り増し補助操
舵する場合に、少なくともステアリングホイールの角度
の１次以上の微分値に応じて発生す補助制御舵角成分を
制御量として含む前輪補助制御舵角値を演算すると共
に、該成分に対し、遅れをもたせる機能を有する前輪補
助舵角制御手段とを具備してなるものである。
また、ステアリングホイールの角度の微分値を得る場
合に、所定時間毎に読み込まれるステアリングホイール
角情報についての複数個平均値を用いることで、前記成
分に対して遅れを付加するよう構成してなる、ことを特
徴とするものである。
合に、所定時間毎に読み込まれるステアリングホイール
角情報についての複数個平均値を用いることで、前記成
分に対して遅れを付加するよう構成してなる、ことを特
徴とするものである。
また、ステアリングホイールの角度を入力、前輪補助
制御舵角を出力とする制御系に、遅れ要素としてデジタ
ルフィルタを使用することで、前記成分に対して遅れを
付加するよう構成してなる、ことを特徴とするものであ
る。
制御舵角を出力とする制御系に、遅れ要素としてデジタ
ルフィルタを使用することで、前記成分に対して遅れを
付加するよう構成してなる、ことを特徴とするものであ
る。
また、前輪補助制御舵角値は、比例制御のための比例
制御分を含み、該比例制御分には遅れをもたせずに、ス
テアリングホイールの角度の１次以上の微分値に応じて
発生する補助制御舵角成分に対しては遅れをもたせる、
ことを特徴とするものである。
制御分を含み、該比例制御分には遅れをもたせずに、ス
テアリングホイールの角度の１次以上の微分値に応じて
発生する補助制御舵角成分に対しては遅れをもたせる、
ことを特徴とするものである。
（作 用） ステアリング操作時、前輪補助舵角制御手段は、ステ
アリングホイールの操舵状態を検出する操舵状態検出手
段の検出操舵状態に応じ前輪補助操舵機構をして車両の
前輪を切り増し補助操舵するが、該補助操舵に際し、少
なくともステアリングホイールの角度の１次以上の微分
値に応じて発生する補助制御舵角成分を制御量として含
む前輪補助制御舵角値を演算すると共に、該成分に対
し、遅れをもたせる。
アリングホイールの操舵状態を検出する操舵状態検出手
段の検出操舵状態に応じ前輪補助操舵機構をして車両の
前輪を切り増し補助操舵するが、該補助操舵に際し、少
なくともステアリングホイールの角度の１次以上の微分
値に応じて発生する補助制御舵角成分を制御量として含
む前輪補助制御舵角値を演算すると共に、該成分に対
し、遅れをもたせる。
かかる遅れをもたせることにより、ステアリングホイ
ールの角度の微分値に応じても前輪補助舵角を制御する
場合にあっても、ステアリング操作開始時の急激な操舵
力の増加、振動的な操舵力変化はこれを抑制し得、操舵
力特性としてはこれを前輪補助操舵を行わない車両のそ
れにできるだけ近づけられるよう、他方前輪の切り増し
補助操舵による本質的機構はこれを維持できるよう、操
舵力変動の低減を可能ならしめる。
ールの角度の微分値に応じても前輪補助舵角を制御する
場合にあっても、ステアリング操作開始時の急激な操舵
力の増加、振動的な操舵力変化はこれを抑制し得、操舵
力特性としてはこれを前輪補助操舵を行わない車両のそ
れにできるだけ近づけられるよう、他方前輪の切り増し
補助操舵による本質的機構はこれを維持できるよう、操
舵力変動の低減を可能ならしめる。
本発明の好適例によれば、ステアリングホイールの角
度の微分値を得る場合に、所定時間毎に読み込まれるス
テアリングホイール角情報についての複数個平均値を用
いることで、前記成分に対して遅れを付加するよう構成
して、本発明は好適に実施できる。
度の微分値を得る場合に、所定時間毎に読み込まれるス
テアリングホイール角情報についての複数個平均値を用
いることで、前記成分に対して遅れを付加するよう構成
して、本発明は好適に実施できる。
また、ステアリングホイールの角度を入力、前輪補助
制御舵角を出力とする制御系に、遅れ要素としてデジタ
ルフィルタを使用することで、前記成分に対して遅れを
付加するよう構成して、本発明は好適に実施できる。
制御舵角を出力とする制御系に、遅れ要素としてデジタ
ルフィルタを使用することで、前記成分に対して遅れを
付加するよう構成して、本発明は好適に実施できる。
また、前輪補助制御舵角値は、比較制御のための比例
制御分を含み、該比例制御分には遅れをもたせずに、ス
テアリングホイールの角度の１次以上の微分値に応じて
発生する補助制御舵角成分に対しては遅れをもたせるよ
うにして、本発明は好適に実施できる。
制御分を含み、該比例制御分には遅れをもたせずに、ス
テアリングホイールの角度の１次以上の微分値に応じて
発生する補助制御舵角成分に対しては遅れをもたせるよ
うにして、本発明は好適に実施できる。
（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。
る。
第２図は本発明前輪舵角制御装置の一実施例で、１は
前輪、２は後輪を夫々示す。前輪１は夫々ステアリング
ホイール（ハンドル）３への操舵入力をステアリングギ
ヤ４を介して伝達することにより通常通り主操舵可能と
すると共に、ステアリングギヤ４のケースを前輪補助操
舵機構中のアクチュエータ５によりストロークさせるこ
とで主操舵角に対して最大α度までの補助操舵を可能と
する。また、本実施例では、前輪１だけでなく、後輪２
も補助操舵する場合の構成を示しており、後輪２は、後
輪操舵機構中のアクチュエータ６のストロークにより最
大β度までの補助操舵を可能とする。ここで、本実施例
では、α度＞β度と仮定する。
前輪、２は後輪を夫々示す。前輪１は夫々ステアリング
ホイール（ハンドル）３への操舵入力をステアリングギ
ヤ４を介して伝達することにより通常通り主操舵可能と
すると共に、ステアリングギヤ４のケースを前輪補助操
舵機構中のアクチュエータ５によりストロークさせるこ
とで主操舵角に対して最大α度までの補助操舵を可能と
する。また、本実施例では、前輪１だけでなく、後輪２
も補助操舵する場合の構成を示しており、後輪２は、後
輪操舵機構中のアクチュエータ６のストロークにより最
大β度までの補助操舵を可能とする。ここで、本実施例
では、α度＞β度と仮定する。
前・後輪補助操舵系には、上記アクチュエータ5,6の
他に、両系統に共通な圧力源としてのオイルポンプ７を
設け、更に分流弁12、舵角制御弁14,15を設ける。オイ
ルポンプ７はリザーバ８内のオイルを吸入して主回路９
を吐出し、分流弁12はこれにより主回路９上のオイルを
前輪補助操舵回路10及び後輪補助操舵回路11に分配す
る。
他に、両系統に共通な圧力源としてのオイルポンプ７を
設け、更に分流弁12、舵角制御弁14,15を設ける。オイ
ルポンプ７はリザーバ８内のオイルを吸入して主回路９
を吐出し、分流弁12はこれにより主回路９上のオイルを
前輪補助操舵回路10及び後輪補助操舵回路11に分配す
る。
上記分流弁12は、シャトルスプール12aをバネ12b,12c
により中立位置に弾支して構成するものとし、スプール
12aの両端には圧力室12d,12eを画成する。これらの圧力
室12d,12eは、スプール12aに形成した径の異なるオリフ
ィス12f,12gを経て主回路９を通じさせると共に、同じ
くスプール12aに形成した横孔12h,12i及び出力ポート12
j,12kを経て補助操舵回路11,10に通じさせる。しかし
て、横孔12h,12iは夫々圧力室12d,12eの圧力に応動する
スプール12aのストロークに応じて出力ポート12j,12kと
の連通度を加減され、以下の分流機能を果たすものとす
る。
により中立位置に弾支して構成するものとし、スプール
12aの両端には圧力室12d,12eを画成する。これらの圧力
室12d,12eは、スプール12aに形成した径の異なるオリフ
ィス12f,12gを経て主回路９を通じさせると共に、同じ
くスプール12aに形成した横孔12h,12i及び出力ポート12
j,12kを経て補助操舵回路11,10に通じさせる。しかし
て、横孔12h,12iは夫々圧力室12d,12eの圧力に応動する
スプール12aのストロークに応じて出力ポート12j,12kと
の連通度を加減され、以下の分流機能を果たすものとす
る。
即ち、例えば回路10に着目すると、回路10の要求流量
Qfは、前輪補助操舵アクチュエータ５のピストン受圧面
積SAとピストン移動速度ｖとの積Qf＝SA×ｖで表わさ
れ、更にアクチュエータ５のストロークをｄ、前輪操舵
周波数をｆとすれば、移動速度はｖ＝２π×ｆ×ｄであ
るため、回路10の要求流量QfはQf＝SA×２π×ｆ×ｄと
なる。また、回路11の要求流量Qrについても同様にして
求まり、ポンプ７の吐出量QoをQo＝Qf＋Qrとすると、所
要要求流量Qf,Qrを得る分配比は、前記オリフィス12g,1
2fの径をQf/Qo,Qr/Qoに対応して設定することで得られ
る。分流弁12は、こうしてポンプ吐出量Qoを回路10,11
へ要求流量Qf,Qrに分配して供給することができる。更
に、回路10、または回路11が流量変化で圧力降下する
と、分流弁12のスプール12aが図中右行または左行して
横孔12iまたは12hの開度を減じ、流量分配比がくずれる
のを防止し得て一系統の圧力変動が他系統に影響するの
を防ぐことができる。
Qfは、前輪補助操舵アクチュエータ５のピストン受圧面
積SAとピストン移動速度ｖとの積Qf＝SA×ｖで表わさ
れ、更にアクチュエータ５のストロークをｄ、前輪操舵
周波数をｆとすれば、移動速度はｖ＝２π×ｆ×ｄであ
るため、回路10の要求流量QfはQf＝SA×２π×ｆ×ｄと
なる。また、回路11の要求流量Qrについても同様にして
求まり、ポンプ７の吐出量QoをQo＝Qf＋Qrとすると、所
要要求流量Qf,Qrを得る分配比は、前記オリフィス12g,1
2fの径をQf/Qo,Qr/Qoに対応して設定することで得られ
る。分流弁12は、こうしてポンプ吐出量Qoを回路10,11
へ要求流量Qf,Qrに分配して供給することができる。更
に、回路10、または回路11が流量変化で圧力降下する
と、分流弁12のスプール12aが図中右行または左行して
横孔12iまたは12hの開度を減じ、流量分配比がくずれる
のを防止し得て一系統の圧力変動が他系統に影響するの
を防ぐことができる。
舵角制御は、このように両系の圧力変動が相互に干渉
し合わないようになされた上記構成の下、舵角制御弁1
4,15の制御によって行われる。
し合わないようになされた上記構成の下、舵角制御弁1
4,15の制御によって行われる。
舵角制御弁14,15は、夫々圧力制御弁から構成され、
これらは補助操舵回路10,11及び共通なドレン回路13
と、アクチュエータ5,6との間に介挿される。
これらは補助操舵回路10,11及び共通なドレン回路13
と、アクチュエータ5,6との間に介挿される。
前輪補助操舵用の舵角制御弁14は、ソレノイド14a,14
bのオフ時（非通電時）図示の中立位置となって回路10
からのオイルを全量ドレン回路13に戻し、アクチュエー
タ５の両室5a,5bを無圧状態に保つ。この時、アクチュ
エータ５は内蔵バネ5c,5dにより中立位置にされ、ステ
アリングギヤ４を前輪１が補助操舵されない位置に保
つ。ソレノイド14aのオン時（通電時）、弁14は室5aを
加圧し、室5bをドレンして、アクチュエータ５を伸長動
作させ、ステアリングギヤ４を図中右行させることによ
り前輪１を前記α度以内で左転舵方向に補助操舵する。
更に、弁14は、ソレノイド14bのオン時（通電時）に
は、室5bを加圧、室5aをドレンしてアクチュエータ５を
収縮動作させ、ステアリングギヤ４を図中左行させるこ
とにより前輪１をα度以内で右転舵方向に補助操舵す
る。
bのオフ時（非通電時）図示の中立位置となって回路10
からのオイルを全量ドレン回路13に戻し、アクチュエー
タ５の両室5a,5bを無圧状態に保つ。この時、アクチュ
エータ５は内蔵バネ5c,5dにより中立位置にされ、ステ
アリングギヤ４を前輪１が補助操舵されない位置に保
つ。ソレノイド14aのオン時（通電時）、弁14は室5aを
加圧し、室5bをドレンして、アクチュエータ５を伸長動
作させ、ステアリングギヤ４を図中右行させることによ
り前輪１を前記α度以内で左転舵方向に補助操舵する。
更に、弁14は、ソレノイド14bのオン時（通電時）に
は、室5bを加圧、室5aをドレンしてアクチュエータ５を
収縮動作させ、ステアリングギヤ４を図中左行させるこ
とにより前輪１をα度以内で右転舵方向に補助操舵す
る。
前輪１は、上述のような補助操舵機構よって補助操舵
される。
される。
後輪補助操舵用の舵角制御弁15及びアクチュエータ６
の構成、並びにそれらの機能も、上記舵角制御弁14及び
アクチュエータ５についてのものと同様であるため、対
応部分を同じサフィックスａ〜ｄを付して符号にて示す
にとどめ、その詳細説明を省略する。
の構成、並びにそれらの機能も、上記舵角制御弁14及び
アクチュエータ５についてのものと同様であるため、対
応部分を同じサフィックスａ〜ｄを付して符号にて示す
にとどめ、その詳細説明を省略する。
上記舵角制御弁14,15の各ソレノイド14a,14b,15a,15b
はコントローラ16によりオン／オフ制御し、このコント
ローラ16には、ステアリングホイール３の操舵角（ハン
ドル角）θを検出する舵角センサ17からの信号、車速Ｖ
を検出する車速センサ18からの信号、後輪側アクチュエ
ータのストローク検出用のストロークセンサ19からの信
号等を夫々入力する。
はコントローラ16によりオン／オフ制御し、このコント
ローラ16には、ステアリングホイール３の操舵角（ハン
ドル角）θを検出する舵角センサ17からの信号、車速Ｖ
を検出する車速センサ18からの信号、後輪側アクチュエ
ータのストローク検出用のストロークセンサ19からの信
号等を夫々入力する。
上記コントローラ16は、入力検出回路と、演算処理回
路と、該演算処理回路で実行される舵角制御用のプログ
ラム及び演算結果等を格納する記憶回路と、舵角制御弁
14,15に制御信号を供給する出力回路等とで構成され、
上記入力情報に基づき、前後輪補助舵角を演算し、これ
に従って舵角制御弁14,15の各ソレノイド14a,14b,15a及
び15bをオン、オフ制御する信号IFa,IFb,IRa及びIRbを
出力する。
路と、該演算処理回路で実行される舵角制御用のプログ
ラム及び演算結果等を格納する記憶回路と、舵角制御弁
14,15に制御信号を供給する出力回路等とで構成され、
上記入力情報に基づき、前後輪補助舵角を演算し、これ
に従って舵角制御弁14,15の各ソレノイド14a,14b,15a及
び15bをオン、オフ制御する信号IFa,IFb,IRa及びIRbを
出力する。
ここで、上記舵角演算については、基本的には、ステ
アリングホイールの操舵状態（ハンドル角θやハンドル
角速度等）、更にまた車速Ｖに応じて前後輪の補助制
御舵角値δf,δｒを演算するが、例えばθの１次微分値
であるハンドル角速度を後述の過渡制御舵角分のパラ
メータとして使用する場合は夫々の演算は次式を用いた
方法で行うことができる。
アリングホイールの操舵状態（ハンドル角θやハンドル
角速度等）、更にまた車速Ｖに応じて前後輪の補助制
御舵角値δf,δｒを演算するが、例えばθの１次微分値
であるハンドル角速度を後述の過渡制御舵角分のパラ
メータとして使用する場合は夫々の演算は次式を用いた
方法で行うことができる。
δｆ＝Kf(v)×θ＋Tf(v)× …（１） δｒ＝Kr(v)×θ−Tr(v)× …（２） ここにKf(v),Kr(v)はθの乗算係数で、ここでは夫々
車速に応じて変化する比例定数、Tf(v),Tr(v)はの乗
算係数であって、同じくここでは夫々車速に応じて変化
する微分定数である。
車速に応じて変化する比例定数、Tf(v),Tr(v)はの乗
算係数であって、同じくここでは夫々車速に応じて変化
する微分定数である。
これら（１），（２）式は、夫々第１項を比例項、第
２項を微分項とする位相反転制御演算式で、簡単に説明
すれば、操舵過渡期（θが小さくが大きい期間）には
微分項をきかしてシャープさを得る一方、保舵期（θが
大きくが小さい期間）には比例項をきかして安定性を
得るといった操舵特性を実現する演算式である。
２項を微分項とする位相反転制御演算式で、簡単に説明
すれば、操舵過渡期（θが小さくが大きい期間）には
微分項をきかしてシャープさを得る一方、保舵期（θが
大きくが小さい期間）には比例項をきかして安定性を
得るといった操舵特性を実現する演算式である。
コントローラ16はまた、前輪の補助操舵角制御に関し
ては、前輪１をステアリングホイールの操舵状態に応じ
て切り増し補助操舵する場合に、前輪の補助操舵角がス
テアリングホイールの変位角速度にも応じて演算される
構成であっても、ステアリング操作開始時の急激な操舵
力の増加や振動的な操舵力変化等の操舵力変動を低減で
きるように、ステアリングホイールの角度の１次以上の
微分値に応じて発生する補助制御舵角に対し、遅れを付
加するようになす。
ては、前輪１をステアリングホイールの操舵状態に応じ
て切り増し補助操舵する場合に、前輪の補助操舵角がス
テアリングホイールの変位角速度にも応じて演算される
構成であっても、ステアリング操作開始時の急激な操舵
力の増加や振動的な操舵力変化等の操舵力変動を低減で
きるように、ステアリングホイールの角度の１次以上の
微分値に応じて発生する補助制御舵角に対し、遅れを付
加するようになす。
即ち、上記（１）式でいえば、、前述のように、その
第１項は比例制御舵角δfp成分、第２項は過渡制御舵角
δfd成分を表わし、過渡制御舵角δfdはここではハンド
ル角の１次微分となっているが、このような微分値に応
じて発生する補助操舵角に対し遅れをもたせるようにす
る。
第１項は比例制御舵角δfp成分、第２項は過渡制御舵角
δfd成分を表わし、過渡制御舵角δfdはここではハンド
ル角の１次微分となっているが、このような微分値に応
じて発生する補助操舵角に対し遅れをもたせるようにす
る。
上記の遅れを設けるための手法としては、過渡制御舵
角δfdがハンドル角の１次微分たるハンドル角速度に
応じたものである場合には、例えば、ハンドル角の情報
からハンドル角速度を得る場合にＮ個平均値を用いる方
法によるものとすることができる。
角δfdがハンドル角の１次微分たるハンドル角速度に
応じたものである場合には、例えば、ハンドル角の情報
からハンドル角速度を得る場合にＮ個平均値を用いる方
法によるものとすることができる。
第３図は、かかる手法によって遅れを付加するように
した舵角制御用の演算プログラムの一例を示す。本プロ
グラムは一定時間毎の定時割り込みで実行される。
した舵角制御用の演算プログラムの一例を示す。本プロ
グラムは一定時間毎の定時割り込みで実行される。
まず、ステップ100では舵角センサ17からの信号によ
りハンドル角θを読み込み、ステップ110でハンドル角
速度を演算する。ここで、該演算については、例えば
5msec毎にハンドル角の読込みが実行されるとすれば、
今回実行時の読込み値とＮ回前のプログラム実行時での
読込み値（記憶値）とを用い、次式に従って値の演算
を行う。
りハンドル角θを読み込み、ステップ110でハンドル角
速度を演算する。ここで、該演算については、例えば
5msec毎にハンドル角の読込みが実行されるとすれば、
今回実行時の読込み値とＮ回前のプログラム実行時での
読込み値（記憶値）とを用い、次式に従って値の演算
を行う。
ここに、θＯがハンドル角についての今回読込み値、
θＮがＮ回前の読込み値である。
θＮがＮ回前の読込み値である。
次にステップ120では、前記で演算して求めたハンド
ル角速度値を前輪補助操舵角δｆ演算における過度制
御舵角δfd中のδ値に適用してδｆ値を算出し、ステ
ップ130で舵角制御出力処理を実行して本プログラムを
終了する。
ル角速度値を前輪補助操舵角δｆ演算における過度制
御舵角δfd中のδ値に適用してδｆ値を算出し、ステ
ップ130で舵角制御出力処理を実行して本プログラムを
終了する。
以上のような処理により前記の切り増し制御を実行す
ることで前輪補助操舵角に対し遅れが付加され、前輪補
助舵角制御を行う車両であっても、その操舵力特性を通
常車両の操舵力特性に近づけることが可能で、しかも、
その場合、前記の比例制御舵角と過渡制御舵角のうち、
後者の成分に対してだけ所要の遅れを容易に付加するこ
とができる。
ることで前輪補助操舵角に対し遅れが付加され、前輪補
助舵角制御を行う車両であっても、その操舵力特性を通
常車両の操舵力特性に近づけることが可能で、しかも、
その場合、前記の比例制御舵角と過渡制御舵角のうち、
後者の成分に対してだけ所要の遅れを容易に付加するこ
とができる。
過渡制御舵角δfdにのみ遅れをもたせるのは、前者の
比例制御舵角δfpに関しては、δfpはステアリングギヤ
比が小さくなったことと等価であり、ハンドルを微分舵
でも速く動かした場合における過度制御舵角δfdによる
操舵力への影響が大きいのに比し、比例制御舵角δfpに
よる操舵力変動は小さいので、かような見地から、通常
車両の操舵力特性に近づけるべく補助操舵角に対し遅れ
を付加するにあたり、δfpには遅れをもたせず、δfdの
みに遅れを付加することとしたものである。
比例制御舵角δfpに関しては、δfpはステアリングギヤ
比が小さくなったことと等価であり、ハンドルを微分舵
でも速く動かした場合における過度制御舵角δfdによる
操舵力への影響が大きいのに比し、比例制御舵角δfpに
よる操舵力変動は小さいので、かような見地から、通常
車両の操舵力特性に近づけるべく補助操舵角に対し遅れ
を付加するにあたり、δfpには遅れをもたせず、δfdの
みに遅れを付加することとしたものである。
また、上記のような遅れの付加による本制御によっ
て、操舵力特性としては、前輪補助操舵機構を有しない
通常車両の操舵力特性に近づけることができる点につい
ては、次のようにして説明することができる。
て、操舵力特性としては、前輪補助操舵機構を有しない
通常車両の操舵力特性に近づけることができる点につい
ては、次のようにして説明することができる。
第４図は、直進から旋回へのステップ操舵の場合を例
に採って、そのときのステアリング操作に伴う諸量の変
化の様子を示している。同図（ａ）がハンドル操舵角の
変化を、また同図（ｂ）及び（ｃ）が夫々前輪補助舵角
及びハンドル操舵力の変化を示すが、同図（ｂ），
（ｃ）では、比較例として遅れを設けない場合の前輪補
助操舵制御によった場合の特性と対比して本制御による
場合の特性を示してある。
に採って、そのときのステアリング操作に伴う諸量の変
化の様子を示している。同図（ａ）がハンドル操舵角の
変化を、また同図（ｂ）及び（ｃ）が夫々前輪補助舵角
及びハンドル操舵力の変化を示すが、同図（ｂ），
（ｃ）では、比較例として遅れを設けない場合の前輪補
助操舵制御によった場合の特性と対比して本制御による
場合の特性を示してある。
今、前輪の補助操舵を行わない通常車両でのステップ
操舵を考えると、かかる車両では、ハンドルの回動に応
じて前輪舵角が発生し、それがタイヤのスリップ角とな
り、セルフアライニングトルク、コーナリングフォース
が発生するところ、そこにはコラム系、ステアリング系
のガタ等で発生する遅れがある。このため、通常車両で
は、操舵角と操舵力の位相差は或る範囲内に落ちつく。
従って、この場合は、ハンドル操作開始時の急激な操舵
力の変化は示さないことになる。
操舵を考えると、かかる車両では、ハンドルの回動に応
じて前輪舵角が発生し、それがタイヤのスリップ角とな
り、セルフアライニングトルク、コーナリングフォース
が発生するところ、そこにはコラム系、ステアリング系
のガタ等で発生する遅れがある。このため、通常車両で
は、操舵角と操舵力の位相差は或る範囲内に落ちつく。
従って、この場合は、ハンドル操作開始時の急激な操舵
力の変化は示さないことになる。
他方、前輪の補助操舵機構を有する車両の場合、ハン
ドル角の変位情報を基に前輪の補助操舵を行うと、前輪
の取り増し補助操舵によって旋回性能の向上を図ること
ができる反面、ハンドル角と前輪舵角の間の遅れが発生
しにくい。特に、δfd（過渡制御舵角）成分を制御量と
して含む場合は、ハンドルを微小舵でも速く動かすと、
それにより前輪に大きなスリップ角がつき、操舵力が発
生してしまい、操舵力変動が大きくなる。第４図
（ｂ），（ｃ）に示すように、同図（ａ）のハンドル操
作に対し、遅れがない場合の制御では、前輪補助舵角δ
ｆは特性（イ）のように推移し、かつ、そのときの操舵
力は先に触れた如く特性（ロ）のような立ち上がりの急
激なものとなるのである。
ドル角の変位情報を基に前輪の補助操舵を行うと、前輪
の取り増し補助操舵によって旋回性能の向上を図ること
ができる反面、ハンドル角と前輪舵角の間の遅れが発生
しにくい。特に、δfd（過渡制御舵角）成分を制御量と
して含む場合は、ハンドルを微小舵でも速く動かすと、
それにより前輪に大きなスリップ角がつき、操舵力が発
生してしまい、操舵力変動が大きくなる。第４図
（ｂ），（ｃ）に示すように、同図（ａ）のハンドル操
作に対し、遅れがない場合の制御では、前輪補助舵角δ
ｆは特性（イ）のように推移し、かつ、そのときの操舵
力は先に触れた如く特性（ロ）のような立ち上がりの急
激なものとなるのである。
しかるに、本制御に従って遅れを付加する前輪舵角制
御によれば、ハンドル角の変位情報に基づいて前輪補助
操舵を行っても、前輪補助舵角δｆ及びハンドル操舵力
については夫々同図（ｂ），（ｃ）の特性lb,lcに示す
ようなものとすることができ、遅れを設けることによ
り、前記特性（ロ）の場合のようなハンドル操作開始時
の急激な操舵力の増加及びその後の振動的な操舵力変化
を防止することができる。こうして、操舵力特性を前記
した通常車両による場合の特性に近づけることができ、
しかも上述の制御を過渡制御舵角δfd分のみに遅れをも
たせることによって適切に実現することができる。
御によれば、ハンドル角の変位情報に基づいて前輪補助
操舵を行っても、前輪補助舵角δｆ及びハンドル操舵力
については夫々同図（ｂ），（ｃ）の特性lb,lcに示す
ようなものとすることができ、遅れを設けることによ
り、前記特性（ロ）の場合のようなハンドル操作開始時
の急激な操舵力の増加及びその後の振動的な操舵力変化
を防止することができる。こうして、操舵力特性を前記
した通常車両による場合の特性に近づけることができ、
しかも上述の制御を過渡制御舵角δfd分のみに遅れをも
たせることによって適切に実現することができる。
第４図（ｄ）には、更に車両に発生するヨーレイト
の様子が示されており、本制御の場合、上記遅れを設け
るのに伴い、特性ldのように、ヨーレイトの応答は、遅
れを設けない場合の特性（ハ）に示すものと比べると、
多少純化するけれども、しかし、前輪補助操舵制御を行
わない2WS車と比べればその応答性は十分勝るものであ
り、前輪の切り増し補助操舵による本質的機能を損うこ
とにはならない。即ち、前輪補助操舵によるヨーレイト
の増加によって回頭性の向上を図りつつ、その場合の操
舵力変動の抑制もこれを同時に行うことができるのであ
る。
の様子が示されており、本制御の場合、上記遅れを設け
るのに伴い、特性ldのように、ヨーレイトの応答は、遅
れを設けない場合の特性（ハ）に示すものと比べると、
多少純化するけれども、しかし、前輪補助操舵制御を行
わない2WS車と比べればその応答性は十分勝るものであ
り、前輪の切り増し補助操舵による本質的機能を損うこ
とにはならない。即ち、前輪補助操舵によるヨーレイト
の増加によって回頭性の向上を図りつつ、その場合の操
舵力変動の抑制もこれを同時に行うことができるのであ
る。
また、前輪の補助操舵角に対して遅れを付加するにあ
たり、これを上述のようにハンドル角の情報からハンド
ル角速度を算出する場合にＮ個平均値を用いる方法を採
用したが、この方法を用いると、パルス式の舵角センサ
（ハンドル角センサ）を用いた場合に微分値の分解能を
向上できるという効果も得られる。即ち、センサとして
パルス発生型のステアリング用センサを使用した場合、
微分をＮ個平均化することで微分の分解能を向上できる
利点も併せ有する。
たり、これを上述のようにハンドル角の情報からハンド
ル角速度を算出する場合にＮ個平均値を用いる方法を採
用したが、この方法を用いると、パルス式の舵角センサ
（ハンドル角センサ）を用いた場合に微分値の分解能を
向上できるという効果も得られる。即ち、センサとして
パルス発生型のステアリング用センサを使用した場合、
微分をＮ個平均化することで微分の分解能を向上できる
利点も併せ有する。
なお、上記例では、過度制御舵角δfdについては、ハ
ンドル角の１次微分によるものであるが、これは次のよ
うな高次微分の線形結合、即ち （ただし、Tf,T′f,T″ｆは夫々の乗算係数）であって
もよい。即ち、比例項を除く、１次、２次、３次、 の微分値によるものに適用することができ、そのような
態様でもよいことは勿論である。
ンドル角の１次微分によるものであるが、これは次のよ
うな高次微分の線形結合、即ち （ただし、Tf,T′f,T″ｆは夫々の乗算係数）であって
もよい。即ち、比例項を除く、１次、２次、３次、 の微分値によるものに適用することができ、そのような
態様でもよいことは勿論である。
更に、ハンドル角の微分値に応じて発生する補助制御
舵角に対し遅れを付加する方法としては、前記方法に限
らず、例えばデジタルフィルタにより遅らせることもで
きる。
舵角に対し遅れを付加する方法としては、前記方法に限
らず、例えばデジタルフィルタにより遅らせることもで
きる。
前輪補助舵角δｆをδｆ＝（Kf＋Tfs）θとした場合
（ただし、Kfは比例定数たる乗算係数、ｓはラプラス演
算子）において、デジタルフィルタにより遅らせる方法
をとったときは、上記δｆはラプラス変換式で書き表わ
すと次式のようになる。
（ただし、Kfは比例定数たる乗算係数、ｓはラプラス演
算子）において、デジタルフィルタにより遅らせる方法
をとったときは、上記δｆはラプラス変換式で書き表わ
すと次式のようになる。
ここに、ζ,Wnは夫々定数である。
上記のデジタルフィルタによる処理については、その
基本原理は自動制御技術等種々の分野において既知のも
のであって、（４）式の右辺カッコ内の第１項は遅れ系
の過渡特性を表わす遅れ伝達関数であり、ζ,Wnは具体
的にはその遅れ要素の減衰率，固有角周波数を示し、ま
たTfはゲイン定数に相当することになる。従って、上述
のような伝達関数をもつ要素としてデジタルフィルタを
使用することによっても前輪の切り増し制御において遅
れをもたせることができる。
基本原理は自動制御技術等種々の分野において既知のも
のであって、（４）式の右辺カッコ内の第１項は遅れ系
の過渡特性を表わす遅れ伝達関数であり、ζ,Wnは具体
的にはその遅れ要素の減衰率，固有角周波数を示し、ま
たTfはゲイン定数に相当することになる。従って、上述
のような伝達関数をもつ要素としてデジタルフィルタを
使用することによっても前輪の切り増し制御において遅
れをもたせることができる。
なお、かかる方法によって遅れを付加するときは、上
記のようなフィルタを構成する場合に、共振周波数の位
置などを適宜に設計し、所要の特性が得られるように系
を構成するものとする。
記のようなフィルタを構成する場合に、共振周波数の位
置などを適宜に設計し、所要の特性が得られるように系
を構成するものとする。
以上の方法による場合も、前記第３図で説明した方法
による場合と同様、操舵力変動を低減することができ、
また、遅れをもたせることで高周波のゲインが低下する
ため、ハンドル角に対する車両の動きにも高周波成分が
小さくなり、それ故唐突さが減り、自然な動きを実現す
ることができる。
による場合と同様、操舵力変動を低減することができ、
また、遅れをもたせることで高周波のゲインが低下する
ため、ハンドル角に対する車両の動きにも高周波成分が
小さくなり、それ故唐突さが減り、自然な動きを実現す
ることができる。
（発明の効果） かくして本発明前輪舵角制御装置は上述の如く、ステ
アリングホイールの角度の微分値に応じても前輪補助舵
角を制御する場合にあっても、その前輪の切り増し補助
制御において、少なくともステアリングホイールの角度
の１次以上の微分値に応じて発生する補助制御舵角成分
に対して操舵開始時の急激な操舵力の増加等を抑制し得
るよう適切な遅れをつけることが可能で、前輪補助操舵
機構を有する場合でも操舵力変動を低減することがで
き、車両の運動性能、操縦性能の向上に寄与する。
アリングホイールの角度の微分値に応じても前輪補助舵
角を制御する場合にあっても、その前輪の切り増し補助
制御において、少なくともステアリングホイールの角度
の１次以上の微分値に応じて発生する補助制御舵角成分
に対して操舵開始時の急激な操舵力の増加等を抑制し得
るよう適切な遅れをつけることが可能で、前輪補助操舵
機構を有する場合でも操舵力変動を低減することがで
き、車両の運動性能、操縦性能の向上に寄与する。
また、ステアリングホイールの角度の微分値を得る場
合に、所定時間毎に読み込まれるステアリングホイール
角情報についての複数個平均値を用いることで、前記成
分に対して遅れを付加するよう構成して、好適に実施で
きる。
合に、所定時間毎に読み込まれるステアリングホイール
角情報についての複数個平均値を用いることで、前記成
分に対して遅れを付加するよう構成して、好適に実施で
きる。
また、ステアリングホイールの角度を入力、前輪補助
制御舵角を出力とする制御系に、遅れ要素としてデジタ
ルフィルタを使用することで、前記成分に対して遅れを
付加するよう構成して、好適に実施できる。
制御舵角を出力とする制御系に、遅れ要素としてデジタ
ルフィルタを使用することで、前記成分に対して遅れを
付加するよう構成して、好適に実施できる。
また、前輪補助制御舵角値は、比較制御のための比較
制御分を含み、該比例制御分には遅れをもたせずに、ス
テアリングホイールの角度の１次以上の微分値に応じて
発生する補助制御舵角成分に対しては遅れをもたせるよ
うにして、好適に実施できる。
制御分を含み、該比例制御分には遅れをもたせずに、ス
テアリングホイールの角度の１次以上の微分値に応じて
発生する補助制御舵角成分に対しては遅れをもたせるよ
うにして、好適に実施できる。
第１図は本発明前輪舵角制御装置の概念図、 第２図は本発明前輪舵角制御装置の一実施例を示すシス
テム図、 第３図は同例でのコントローラの制御プログラムの一例
を示すフローチャート、 第４図はステアリング操作時の前輪補助操舵制御内容の
一例の説明に供するタイムチャートである。 １……前輪 ２……後輪 ３……ステアリングホイール ４……ステアリングギヤ ５……前輪補助操舵アクチュエータ ６……後輪補助操舵アクチュエータ ７……オイルポンプ 12……分流弁 14,15……舵角制御弁 16……コントローラ 17……舵角センサ 18……車速センサ
テム図、 第３図は同例でのコントローラの制御プログラムの一例
を示すフローチャート、 第４図はステアリング操作時の前輪補助操舵制御内容の
一例の説明に供するタイムチャートである。 １……前輪 ２……後輪 ３……ステアリングホイール ４……ステアリングギヤ ５……前輪補助操舵アクチュエータ ６……後輪補助操舵アクチュエータ ７……オイルポンプ 12……分流弁 14,15……舵角制御弁 16……コントローラ 17……舵角センサ 18……車速センサ
Claims (4)
- 【請求項１】車両の前輪を補助操舵する前輪補助操舵機
構と、 ステアリングホイールの操舵状態を検出する操舵状態検
出手段と、 前記前輪補助操舵機構により前記車両の前輪を前記ステ
アリングホイールの操舵状態に応じて切り増し補助操舵
する場合に、少なくともステアリングホイールの角度の
１次以上の微分値に応じて発生す補助制御舵角成分を制
御量として含む前輪補助制御舵角値を演算すると共に、
該成分に対し、遅れをもたせる機能を有する前輪補助舵
角制御手段とを具備してなることを特徴とする前輪舵角
制御装置。 - 【請求項２】ステアリングホイールの角度の微分値を得
る場合に、所定時間毎に読み込まれるステアリングホイ
ール角情報についての複数個平均値を用いることで、前
記成分に対して遅れを付加するよう構成してなる、こと
を特徴とする請求項１に記載の前輪舵角制御装置。 - 【請求項３】ステアリングホイールの角度を入力、前輪
補助制御舵角を出力とする制御系に、遅れ要素としてデ
ジタルフィルタを使用することで、前記成分に対して遅
れを付加するよう構成してなる、ことを特徴とする請求
項１に記載の前輪舵角制御装置。 - 【請求項４】前輪補助制御舵角値は、比例制御のための
比例制御分を含み、該比例制御分には遅れをもたせず
に、ステアリングホイールの角度の１次以上の微分値に
応じて発生する補助制御舵角成分に対しては遅れをもた
せる、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれ
かに記載の前輪舵角制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224245A JP2936675B2 (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 前輪舵角制御装置 |
| US07/750,948 US5317513A (en) | 1990-08-28 | 1991-08-28 | Apparatus for actively controlling steer angle of front wheels of vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224245A JP2936675B2 (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 前輪舵角制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04108082A JPH04108082A (ja) | 1992-04-09 |
| JP2936675B2 true JP2936675B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=16810764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2224245A Expired - Fee Related JP2936675B2 (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 前輪舵角制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5317513A (ja) |
| JP (1) | JP2936675B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2864962B2 (ja) * | 1993-08-10 | 1999-03-08 | 三菱自動車工業株式会社 | 後輪操舵装置 |
| KR950017622A (ko) * | 1993-12-14 | 1995-07-20 | 전성원 | 4륜 조향 시스템 |
| USH1846H (en) * | 1999-02-02 | 2000-04-04 | Caterpillar Inc. | Electro-hydraulic steering system for an articulated vehicle |
| JP4178217B2 (ja) * | 2002-03-27 | 2008-11-12 | 株式会社ジェイテクト | 車両用操舵装置 |
| JP4285310B2 (ja) * | 2004-04-16 | 2009-06-24 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の操舵装置 |
| US7881841B2 (en) * | 2006-12-28 | 2011-02-01 | Caterpillar Inc. | Motion-control system |
| JP2014085880A (ja) * | 2012-10-24 | 2014-05-12 | Jtekt Corp | Ｐｉｄ制御システム |
| US10661831B2 (en) | 2014-08-08 | 2020-05-26 | Deere & Company | Caster steering control for a vehicle |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58164477A (ja) * | 1982-03-24 | 1983-09-29 | Nissan Motor Co Ltd | 後輪操舵制御装置 |
| JPH0674052B2 (ja) * | 1984-01-31 | 1994-09-21 | 日産自動車株式会社 | 車両の操舵方法 |
| JPS6127763A (ja) * | 1984-07-17 | 1986-02-07 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の運動目標値設定装置 |
| JPH0725307B2 (ja) * | 1987-09-25 | 1995-03-22 | 本田技研工業株式会社 | 前輪転舵角の制御方法 |
| US5151860A (en) * | 1987-12-29 | 1992-09-29 | Jidoshi Kiki Co., Ltd. | Control method for electric power steering apparatus for vehicle |
| US4842089A (en) * | 1988-06-27 | 1989-06-27 | General Motors Corporation | Four wheel steering system with closed-loop feedback and open-loop feedforward |
| US4828061A (en) * | 1988-06-27 | 1989-05-09 | General Motors Corporation | Closed-loop four wheel steering system having dual response rate rear steering |
| US5029660A (en) * | 1990-04-06 | 1991-07-09 | Ford Motor Company | Steering control method and control system for wheeled vehicles |
-
1990
- 1990-08-28 JP JP2224245A patent/JP2936675B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-08-28 US US07/750,948 patent/US5317513A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04108082A (ja) | 1992-04-09 |
| US5317513A (en) | 1994-05-31 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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