JP3022007B2 - Cornering power detection method and rear wheel steering method - Google Patents
Cornering power detection method and rear wheel steering methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のハンドル操舵
時にタイヤと路面の間に働くコーナリングパワを検出す
る方法に関し、さらには、検出したコーナリングパワを
使用する前後輪操舵車の後輪操舵方法に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting cornering power acting between a tire and a road surface when steering a steering wheel of an automobile, and further relates to a method for steering a rear wheel of a front and rear wheel steering vehicle using the detected cornering power. It is about.
【０００２】[0002]
【従来の技術】スリップ角が１°で横滑りしながら転動
するタイヤに働く力で、進行方向に直角成分に働く力の
大きさをコーナリングパワという。このコーナリングパ
ワの値の大小は、車両の横方向の運動に大きな影響を与
える。コーナリングパワは路面摩擦係数および輪荷重に
より変化し、実車両に装着されたタイヤでは走行環境・
走行状態に応じて時々刻々変動していると考えられる。
一般に、このコーナリングパワの測定には車両六分力計
と対地車速計が用いられる。一方、前輪に対する後輪の
操舵比を車速によって定めるという後輪操舵方法が特公
平２−２０４７２号公報等で公知となっている。これ
は、車両の旋回運動中に旋回軌跡の接線と車体軸線を一
致せしめ（これを「横すべり角零」という）操作性の向
上をめざすものである。2. Description of the Related Art Cornering power is a force acting on a tire which rolls while skidding at a slip angle of 1 ° and which acts on a component perpendicular to the traveling direction. The magnitude of the cornering power greatly affects the lateral movement of the vehicle. The cornering power changes depending on the road surface friction coefficient and the wheel load.
It is considered that it fluctuates every moment according to the running state.
Generally, a vehicle six-component force meter and a ground speed meter are used for measuring the cornering power. On the other hand, a rear wheel steering method in which the steering ratio of the rear wheels to the front wheels is determined by the vehicle speed is known from Japanese Patent Publication No. 2-20472. This aims at improving the operability by making the tangent of the turning locus coincide with the vehicle body axis during the turning movement of the vehicle (this is called "side slip angle zero").
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】前記のコーナリングパ
ワを車両六分力計と対地車速計により測定する測定方法
は、大変に手間のかかるものである。この点に鑑み本発
明は、より安価で簡易なコーナリングパワの測定方法を
得ることを目的とするものである。The measuring method for measuring the cornering power with a vehicle six-component force meter and a ground speedometer is very time-consuming. In view of this point, an object of the present invention is to provide a more inexpensive and simple method for measuring cornering power.
【０００４】さらに、線形領域での運動方程式に基づく
と定常的な横すべり角零の舵角比ｋは、Further, based on the equation of motion in the linear region, a steady steering angle ratio k of zero side slip angle is given by:
【０００５】[0005]
【数１】 (Equation 1)
【０００６】で与えられる。ここで、Ｖは車速、Ｍは車
重、ａ，ｂはそれぞれ前後軸から車両重心点までの距
離、ｌはホイールベース長、Ｃf ，Ｃr はそれぞれ前後
輪のコーナリングパワである。[0006] Here, V is the vehicle speed, M is vehicle weight, a, a distance b from the longitudinal axis respectively to the vehicle center of gravity, l is a wheel base length, C f, is C r is a cornering power of the front and rear wheels, respectively.
【０００７】上記〔数１〕において、ａ，ｂ，ｌは車両
に応じて一意に決まる値であるが、Ｍは人荷の積載量、
Ｃf ，Ｃr は路面摩擦係数によって大きく変化する。し
たがって、前記公知例のように、横すべり角零の舵角比
ｋを対車速マップとして持つ場合には低摩擦係数の路面
においては横すべり角零の後輪制御にならないという問
題がある。本発明は、前記の簡易な方法によりコーナリ
ングパワを検出し、検出した値に応じて後輪操舵量を決
めることで、あらゆる摩擦係数の路面で車両の操作性・
安定性を向上させることを目的とするものである。In the above [Equation 1], a, b, and l are values that are uniquely determined according to the vehicle, but M is the load of the cargo,
C f and C r vary greatly depending on the road surface friction coefficient. Therefore, when the steering angle ratio k of zero side slip angle is used as the anti-vehicle speed map as in the known example, there is a problem that the rear wheel control of zero side slip angle cannot be performed on a road surface having a low friction coefficient. The present invention detects the cornering power by the simple method described above, and determines the amount of rear wheel steering according to the detected value, so that the operability of the vehicle on a road surface having any friction coefficient is improved.
The purpose is to improve stability.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、ハンドル操舵時に車両に発生するヨーレート
あるいは横加速度を伝達関数に基づいてハンドル角、車
両諸元から計算し、この値とヨーレートセンサからの実
ヨーレートあるいは横加速度センサからの実横加速度と
を比較し、差があれば計算式の中の変数Ｃf ，Ｃr を差
のなくなる方に適応的に変化させ、差がなくなった時の
変数Ｃf ，Ｃr を前後輪のコーナリングパワとして検出
する。さらに本発明は上記目的を達成するため、検出さ
れたコーナリングパワの値を用いて横すべり角零の舵角
比ｋを決め、後輪の操舵量を決定する。In order to achieve the above object, the present invention calculates a yaw rate or lateral acceleration generated in a vehicle at the time of steering of a steering wheel from a steering wheel angle and vehicle specifications based on a transfer function. The actual yaw rate from the sensor or the actual lateral acceleration from the lateral acceleration sensor is compared, and if there is a difference, the variables C f and C r in the calculation formula are adaptively changed to the one where the difference disappears, and the difference disappears. The variables C f and C r at the time are detected as cornering power of the front and rear wheels. Further, in order to achieve the above object, the present invention determines the steering angle ratio k of zero side slip angle using the detected cornering power value, and determines the steering amount of the rear wheels.
【０００９】[0009]
【作用】本発明によれば、コーナリングパワの検出に車
軸六分力計による横力や対地車速計によるタイヤ横すべ
り角を計測する必要がなく、ハンドル操舵時の車両挙動
を表すヨーレートの信号あるいは横加速度の信号からコ
ーナリングパワが適応的に導き出され、より安価で簡易
にコーナリングパワを検出できる。さらに本発明は、前
記方法で検出したコーナリングパワ値に応じて後輪操舵
量を決めることで、あらゆる摩擦係数の路面で車両の操
作性・安定性を向上させることができる。According to the present invention, it is not necessary to measure a lateral force by an axle six-component force meter or a tire slip angle by a ground speed meter to detect cornering power, and a yaw rate signal or lateral signal indicating vehicle behavior at the time of steering a steering wheel is not required. The cornering power is adaptively derived from the acceleration signal, and the cornering power can be easily detected at a lower cost. Further, according to the present invention, the operability and stability of the vehicle can be improved on a road surface having any friction coefficient by determining the amount of rear wheel steering according to the cornering power value detected by the above method.
【００１０】[0010]
〔実施例１〕本発明のコーナリングパワの検出方法の例
および、さらにその検出値を用いて後輪の操舵量を決め
る例を、実施例として図１、図２を用いて説明する。始
めに、コーナリングパワ検出の原理について説明をす
る。ハンドル角からの信号Δf 、後輪舵角センサからの
信号Δr および、車速センサからの信号Ｖと、記憶部に
記憶していた定数Ｍ（車重），ａ（前軸から車両重心点
までの距離），ｂ（後軸から車両重心点までの距離），
ｌ（ホイールベース長），Ｉz （ヨー慣性モーメント）
および変数Ｃf ，Ｃr を用いて、次の〔数２〕により、
計算ヨーレートを計算する。[Embodiment 1] An example of a method for detecting cornering power according to the present invention and an example of determining a steering amount of a rear wheel using the detected value will be described as an embodiment with reference to FIGS. First, the principle of cornering power detection will be described. Signal delta f from the steering wheel angle, and signal delta r from the rear wheel steering angle sensor, and the signal V from the vehicle speed sensor, the constant M which has been stored in the storage unit (vehicle weight), a (vehicle center of gravity from the front shaft To the vehicle), b (the distance from the rear axle to the center of gravity of the vehicle),
l (wheel base length), I z (yaw moment of inertia)
And variables C f and C r , by the following [Equation 2],
Calculate the calculated yaw rate.
【００１１】[0011]
【数２】 (Equation 2)
【００１２】次に、ヨーレートセンサからの実ヨーレー
トと計算ヨーレートとの比較を行い、前記〔数２〕で使
用されている変数Ｃf ，Ｃr を変更すべきか否かを判断
し、変更する必要があれば、〔数２〕における変数
Ｃf ，Ｃr の調整量を決定し、演算部１の中の変数
Ｃf ，Ｃr を変更する（〔数２〕においては、変数Ｇを
変化させることによりＣf ，Ｃr を変更している。）。
この変化ロジックと変化量は、次の〔数３〕〔数４〕
〔数５〕のいずれの方法によって行う。[0012] Next, a comparison between the actual yaw rate and the calculated yaw rate from the yaw rate sensor, a variable C f that are used in the expression (2), it is determined whether or not to change the C r, needs to be changed If there is, the adjustment amounts of the variables C f and C r in [Equation 2] are determined, and the variables C f and C r in the operation unit 1 are changed (in [Equation 2], the variable G is changed). Thus, C f and C r are changed.)
The change logic and the change amount are represented by the following [Equation 3] [Equation 4]
This is performed by any of the methods of [Equation 5].
【００１３】[0013]
【数３】 (Equation 3)
【００１４】[0014]
【数４】 (Equation 4)
【００１５】[0015]
【数５】 (Equation 5)
【００１６】[0016]
【００１７】なお、〔数３〕は、センサヨーレートと計
算ヨーレートのハンドル操舵に対するゲインのみに着目
した調整ロジックである。〔数４〕は、ハンドル操舵に
対するゲインに加え、位相遅れも考慮に入れた調整ロジ
ックである。〔数５〕は、〔数４〕においてヨーレート
信号の微分を用いる代わりに、操舵角の微分を用いるも
のである。[Equation 3] is an adjustment logic focusing only on the gain for steering the sensor yaw rate and the calculated yaw rate. [Equation 4] is an adjustment logic that takes into account the phase lag in addition to the gain for steering. [Equation 5] uses the differentiation of the steering angle instead of using the differentiation of the yaw rate signal in [Equation 4].
【００１８】変数Ｃf ，Ｃr の調整量は、調整ロジック
を実行する周期に応じて変えるべきであり、周期が大で
ある程調整量も大きくすべきで、例えば、５msec周期な
らＧの調整量は 0.01(基準値の１％）程度が適当であ
る。そして、計算値と実信号値が一致した時、この時点
の変数Ｃf ，Ｃr が現時点のタイヤ−路面間の真のコー
ナリングパワＣf ，Ｃr であると判断される。The adjustment amounts of the variables C f and C r should be changed in accordance with the cycle at which the adjustment logic is executed. The larger the cycle, the larger the adjustment amount. For example, if the cycle is 5 msec, the adjustment amount of G is adjusted. An appropriate amount is about 0.01 (1% of the reference value). When the calculated value and the actual signal values match, the variable C f of this time, C r is the current tire - true cornering powers C f between the road surface, is determined to be C r.
【００１９】具体的実施装置を図１を用いて説明する。
１は計算ヨーレート演算部であり、ハンドル角センサ２
からの信号Δf と、後輪舵角センサ３からの信号Δ
r と、車速センサ４からの信号Ｖが入力される。また、
演算部１は、定数Ｍ（車重），ａ（前軸から車両重心点
までの距離），ｂ（後軸から車両重心点までの距離），
ｌ（ホイールベース長），Ｉz （ヨー慣性モーメント）
と変数Ｃf ，Ｃr を記憶部に記憶している。A specific embodiment will be described with reference to FIG.
Reference numeral 1 denotes a calculation yaw rate calculation unit, and a handle angle sensor 2
A signal delta f from the signal from the rear wheel steering angle sensor 3 delta
r and a signal V from the vehicle speed sensor 4 are input. Also,
The arithmetic unit 1 calculates a constant M (vehicle weight), a (distance from the front axis to the vehicle center of gravity), b (distance from the rear axis to the vehicle center of gravity),
l (wheel base length), I z (yaw moment of inertia)
And variables C f and C r are stored in the storage unit.
【００２０】演算部１は、これらの値から線形の伝達関
数に基づいて車両に発生すべき計算ヨーレートを前記の
〔数２〕を用いて時々刻々演算し、計算ヨーレートをコ
ーナリングパワ調整判断部７へ出力する。コーナリング
パワ調整判断部７では、ヨーレートセンサ５からの信号
と計算ヨーレートとの比較を行い、演算部１で現在演算
に使用されている変数Ｃf ，Ｃrを変更すべきか否かを
判断する。変更すべきなら、コーナリングパワ調整量決
定部８で前記〔数４〕〜〔数６〕のいずれかの式によ
り、変数Ｃf ，Ｃr の調整量を決定し演算部１の中の変
数Ｃ f ，Ｃr を変更する。演算部１は、変更された変数
Ｃf ，Ｃr により再度計算ヨーレートを前記の〔数２〕
を用いて演算する。The arithmetic unit 1 calculates a linear transfer function from these values.
The calculated yaw rate to be generated for the vehicle based on the number
Calculate from moment to moment using [Equation 2], and calculate the calculated yaw rate.
It outputs to the knowling power adjustment determination unit 7. cornering
The power adjustment judging unit 7 outputs a signal from the yaw rate sensor 5
And the calculated yaw rate, and the calculation unit 1 calculates the current
Variable C used forf, CrWhether or not to change
to decide. If you need to change it, adjust the cornering power
In the constant part 8, according to any one of the above formulas (4) to (6),
Variable Cf, CrOf the adjustment in the calculation unit 1
Number C f, CrTo change. The operation unit 1 includes the changed variable
Cf, CrAgain calculates the calculated yaw rate by the above [Equation 2].
Is calculated using
【００２１】変更する必要がない時は、その時点の変数
Ｃf ，Ｃr を出力し、コーナリングパワ決定部９でフィ
ルタ処理を施した後、最終的なコーナリングパワの検出
値とする。コーナリングパワ決定部９で得られた最終的
なコーナリングパワは、本例においては、さらに舵角比
決定部１０により横すべり角零の舵角比ｋが前述の〔数
１〕を用いて計算され、後輪操舵量決定部１１によりハ
ンドル角２センサから得られた信号にｋをかけて、後輪
の操舵量として出力する。When there is no need to change the values, the variables C f and C r at that point are output, subjected to a filtering process by the cornering power determination unit 9, and then used as the final detected value of the cornering power. In the present example, the final cornering power obtained by the cornering power determining unit 9 is further calculated by the steering angle ratio determining unit 10 using the above-mentioned [Equation 1]. The rear wheel steering amount determination unit 11 multiplies the signal obtained from the steering wheel angle 2 sensor by k, and outputs the result as the rear wheel steering amount.
【００２２】このコーナリングパワの検出手順について
の基本フローを図２に基づいて説明する。ステップ２１
において、計算ヨーレート演算部１に、ハンドル角２セ
ンサからの信号Δf 、後輪舵角センサからの信号Δr お
よび、車速センサからの信号Ｖを読み込む。A basic flow of the procedure for detecting the cornering power will be described with reference to FIG. Step 21
In reads the calculation yaw rate calculating unit 1, the signal from the steering wheel angle 2 sensor delta f, signal delta r and from the rear wheel steering angle sensor, a signal V from the vehicle speed sensor.
【００２３】ステップ２２において、演算部１は、ステ
ップ２１により得られた各信号の値と、記憶部に記憶し
ていた定数Ｍ（車重），ａ（前軸から車両重心点までの
距離），ｂ（後軸から車両重心点までの距離），ｌ（ホ
イールベース長），Ｉz （ヨー慣性モーメント）および
変数Ｃf ，Ｃr を用いて、前記〔数２〕により、計算ヨ
ーレートを計算する。In step 22, the arithmetic unit 1 calculates the value of each signal obtained in step 21 and the constant M (vehicle weight), a (distance from the front axis to the center of gravity of the vehicle) stored in the storage unit. , B (distance from the rear axle to the center of gravity of the vehicle), l (wheel base length), I z (yaw inertia moment), and variables C f and C r , and calculate the calculated yaw rate according to the above [Equation 2]. I do.
【００２４】そして、計算結果の計算ヨーレートをコー
ナリングパワ調整判断部７へ出力する。ステップ２３に
おいて、ヨーレートセンサ４からの信号をコーナリング
パワ調整判断部７に読み込む。ステップ２４において、
コーナリングパワ調整判断部７は、ヨーレートセンサ５
からの信号と計算ヨーレートとの比較を行い、演算部１
で現在演算に使用されている変数Ｃf ，Ｃr を前記〔数
３〕〜〔数５〕の変化ロジックにより変更すべきか否か
を判断し、変更する必要があれば、ステップ２５に進
む。Then, the calculated yaw rate of the calculation result is output to the cornering power adjustment judging section 7. In step 23, the signal from the yaw rate sensor 4 is read into the cornering power adjustment judging section 7. In step 24,
The cornering power adjustment determining unit 7 includes a yaw rate sensor 5
From the calculated yaw rate and the calculation unit 1
Then, it is determined whether or not the variables C f and C r currently used in the calculation should be changed by the change logics of [Equation 3] to [Equation 5].
【００２５】ステップ２５においては、コーナリングパ
ワ調整量決定部８で前記〔数２〕における変数Ｃf ，Ｃ
r の調整量を決定し、演算部１の中の変数Ｃf ，Ｃr を
変更し（〔数２〕においては、変数Ｇを変化させること
によりＣf ，Ｃr を変更している。）、ステップ２２に
戻り、再度ヨーレートの計算を行う。In step 25, the cornering power adjustment amount determination section 8 determines the variables C f , C
determining an adjustment amount of r, the variable C f in the operation unit 1, changes the C r (in expression (2) is changed to C f, C r by changing the variables G.) Then, the process returns to step 22 to calculate the yaw rate again.
【００２６】ステップ２４において、計算値がセンサの
信号値と一致すると、変数の変更の必要なしと判断して
ステップ２６に進む。ステップ２６において、コーナリ
ングパワ決定部９により、この時点の変数Ｃ f ，Ｃr が
現時点のタイヤ−路面間の真のコーナリングパワＣf ，
Ｃr であるとしてフィルタ処理を施した後、最終的なコ
ーナリングパワの検出値とされる。In step 24, the calculated value is
If the signal value matches, it is determined that there is no need to change the variable.
Proceed to step 26. In step 26, the corner
The variable C at this point in time f, CrBut
True cornering power C between tire and road at presentf,
CrAfter filtering as
It is the detected value of the cornering power.
【００２７】本例においてはさらにステップ２７に進
み、舵角比決定部１０により次の〔数７〕を用いて、横
すべり角零の舵角比ｋが計算される。In this example, the process further proceeds to step 27, where the steering angle ratio determining section 10 calculates the steering angle ratio k with zero side slip angle using the following [Equation 7].
【００２８】[0028]
【数７】 （前記の〔数１〕と同じ）(Equation 7) (Same as the above [Equation 1])
【００２９】ステップ２８において、後輪操舵量決定部
１１によりハンドル角２から得られた信号Δf にステッ
プ２７で得られたｋをかけて、後輪の操舵量を決定す
る。In step 28, the rear wheel steering amount determination section 11 multiplies the signal Δf obtained from the steering wheel angle 2 by k obtained in step 27 to determine the rear wheel steering amount.
【００３０】〔実施例２〕 上記実施例１では、ヨーレートを用いてコーナリングパ
ワを求めているが、ヨーレートの代わりに横加速度を用
いてもコーナリングパワを求めることができる。具体的
には、まず実施例１と同様に次の〔数６〕により計算横
加速度を計算し、この値と横加速度センサからの値とを
比較し、差があれば計算式中の変数の差のなくなる方に
適応的に変化させ、差がなくなったときの変数を前後輪
のコーナリングパワとして検出する。[Second Embodiment] In the first embodiment, the cornering power is obtained by using the yaw rate. However, the cornering power can be obtained by using the lateral acceleration instead of the yaw rate. Specifically, first, the calculated lateral acceleration is calculated by the following [Equation 6] in the same manner as in the first embodiment, and this value is compared with the value from the lateral acceleration sensor. The difference is adaptively changed to the one where the difference disappears, and the variable when the difference disappears is detected as the cornering power of the front and rear wheels.
【数６】 (Equation 6)
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明によれば、コーナリングパワの検
出に車軸六分力計による横力や対地車速計によるタイヤ
横すべり角を計測する必要がなく、ハンドル操舵時の車
両挙動を表すヨーレート、あるいは横加速度の信号から
適応的に導き出され、より安価で簡易なコーナリングパ
ワ検出方法が得られる。さらに本発明は、後輪操舵量を
タイヤ−路面間のコーナリングパワに応じて決めること
で、あらゆる摩擦係数の路面での車両の操作性・安定性
を向上させる。According to the present invention, it is not necessary to measure the lateral force by the axle six component force meter or the tire slip angle by the ground speedometer to detect the cornering power, and the yaw rate, which indicates the vehicle behavior at the time of steering the steering wheel, or Adaptively derived from the signal of the lateral acceleration, a more inexpensive and simple cornering power detection method can be obtained. Further, the present invention improves the operability and stability of the vehicle on a road surface having any friction coefficient by determining the amount of rear wheel steering according to the cornering power between the tire and the road surface.
【図１】本発明の実施例のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】図１のブロックの動作を説明するフローチャー
ト。FIG. 2 is a flowchart illustrating the operation of the block in FIG. 1;
１…計算ヨーレート・計算横加速度演算部 ２…ハンドル角センサ ３…後輪舵角センサ ４…車速センサ ５…ヨーレートセンサ ６…横加速度センサ ７…コーナリングパワ調整判断部 ８…コーナリングパワ調整量決定部 ９…コーナリングパワ決定部 １０…舵角比決定部 １１…後輪操舵量決定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Calculation yaw rate / calculation lateral acceleration calculation part 2 ... Handle angle sensor 3 ... Rear wheel steering angle sensor 4 ... Vehicle speed sensor 5 ... Yaw rate sensor 6 ... Lateral acceleration sensor 7 ... Cornering power adjustment determination part 8 ... Cornering power adjustment amount determination part 9: Cornering power determination unit 10: Steering angle ratio determination unit 11: Rear wheel steering amount determination unit
Claims (2)
ートあるいは横加速度を、伝達関数に基づいて、ハンド
ル角およびコーナリングパワを変数として含む車両諸元
から計算し、この計算により得られた計算ヨーレートあ
るいは計算横加速度とヨーレートセンサからのヨーレー
ト値あるいは横加速度センサからの横加速度値とを比較
し、差があれば計算式の車両諸元中のコーナリングパワ
に関する変数を前記差のなくなる方向に適応的に変化さ
せ、前記差がなくなった時点の前記変数を前後輪のコー
ナリングパワとして検出することを特徴とするコーナリ
ングパワ検出方法。1. A yaw rate or lateral acceleration generated in a vehicle at the time of steering of a steering wheel is calculated from vehicle parameters including a steering wheel angle and a cornering power as variables based on a transfer function, and a calculated yaw rate or calculation obtained by the calculation is calculated. The lateral acceleration is compared with the yaw rate value from the yaw rate sensor or the lateral acceleration value from the lateral acceleration sensor, and if there is a difference, the variable relating to the cornering power in the vehicle specifications of the calculation formula is adaptively changed in a direction in which the difference disappears. And detecting the variable when the difference disappears as cornering power of the front and rear wheels.
法により検出されたコーナリングパワの値を用いて横す
べり角零の舵角比ｋを決め、前後輪操舵車における後輪
の操舵量を決定することを特徴とする前後輪操舵車にお
ける後輪操舵方法。2. A steering angle ratio k of zero side slip angle is determined by using a value of a cornering power detected by the cornering power detection method according to claim 1, and a steering amount of rear wheels in a front and rear wheel steering vehicle is determined. A method of steering a rear wheel in a front-rear-wheel steered vehicle.
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| JPH06144261A JPH06144261A (en) | 1994-05-24 |
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