JP3049145B2 - 車両の後輪操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、前輪の操舵角（ハンド
ル舵角）及び車速に応じて後輪を操舵する車両の後輪操
舵装置に関し、特に、旋回初期での回頭性を高めるため
の補正を行うものの改良に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両の後輪操舵装置として、
低車速時に後輪を前輪の操舵方向と逆方向の逆位相に操
舵し、高車速時に後輪を前輪の操舵方向と同じ方向の同
位相に操舵することにより、低車速時での旋回性と高車
速時での操縦安定性とを共に確保するようにしたものは
一般によく知られている。

【０００３】そして、このような後輪操舵装置において
は、後輪を同位相に操舵するときには、操縦安定性が向
上する反面、特に旋回初期での回頭性が低下するという
問題がある。そこで、従来、この問題を解決するため
に、前輪の操舵角及び車速に応じて算出される後輪の目
標操舵角に対し、前輪の操舵角速度又は操舵角加速度に
応じた補正量を逆位相方向に付加する補正を行うように
したものなどが提案され、公知となっている（特開平２
−２３４８８１号公報等参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の如く
前輪の操舵角速度に応じた補正量を逆位相方向に付加す
る補正を行うものの場合、旋回開始直後は操舵角速度自
体が余り大きな値とならないので、旋回初期での回頭性
を充分に高めることはできない。また、前輪の操舵角加
速度に応じた補正量を逆位相方向に付加する補正を行う
ものの場合、旋回開始直後から操舵角加速度が比較的大
きな値となり、旋回初期での回頭性を充分に高めること
は可能であるが、操舵角加速度は変動し易いため、これ
に応じて補正量を算出すると、後輪が不必要に操舵され
チャタリングが発生する虞がある。

【０００５】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、特に、前輪の操舵角の逆数が旋回開始直後には大
きな値になることに着目し、この前輪の操舵角の逆数を
用いて補正量を適切に設定し、この補正量を、前輪の操
舵角及び車速に応じて算出される後輪の目標操舵角に対
し逆位相方向に付加する補正を行うことにより、チャタ
リングの発生を防止しつつ旋回初期での回頭性を充分に
高め得る車両の後輪操舵装置を提供せんとするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、前輪の操舵角及び車速に応
じて後輪の目標操舵角を算出し、この目標操舵角となる
よう後輪を操舵する車両の後輪操舵装置において、前輪
の操舵角速度を検出する舵角速度検出手段と、前輪の操
舵角の逆数を算出する逆数算出手段と、上記前輪の操舵
角速度と上記前輪の操舵角の逆数との積に応じた補正量
を算出し、上記目標操舵角に対しこの補正量を逆位相方
向に付加する補正を行う補正手段とを備える構成とす
る。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明に従属するものであって、車両のレーンチェンジ時等
でステアリングハンドルを切り返す際に車両の回頭性が
高いと走行不安定になることから、これに対処するため
に、上記補正手段を、車両の所定状態のときは前輪の操
舵角速度のみに応じた補正量を算出するよう構成するも
のである。

【０００８】ここで、上記車両の所定状態のときは、請
求項３記載の発明では前輪の操舵角速度の符号が反転す
るときであり、請求項４記載の発明では車両に作用する
ヨーレートの変化率の符号が反転するときであり、さら
に、請求項５記載の発明では車両に作用する横加速度の
変化率の符号が反転するときである。

【０００９】また、請求項６記載の発明は、請求項１記
載の発明に従属するものであって、旋回初期での旋回性
が過大にならないようにするために、上記補正手段を、
補正量が許容値を越えるときはその許容値を目標操舵角
に付加して補正を行うよう構成するものである。

【００１０】ここで、上記許容値は、請求項７記載の発
明では車速が高い程小さくなるように設定されており、
請求項８記載の発明では車両の前後加速度が大きい程小
さくなるように設定されており、請求項９記載の発明で
は車両に作用するヨーレートが大きい程小さくなるよう
に設定されている。

【００１１】さらに、請求項１０及び１１記載の発明
は、いずれも請求項６記載の発明と同様、請求項１記載
の発明に従属するものであって、旋回初期での旋回性が
過大にならないようにするためのものである。すなわ
ち、請求項１０記載の発明は、上記補正手段を、車速が
高い程補正量を小さくするよう構成するものであり、請
求項１１記載の発明は、上記補正手段を、車両の制動時
には補正量を小さくするよう構成するものである。

【００１２】

【作用】上記の構成により、請求項１記載の発明では、
補正手段において、前輪の操舵角速度と前輪の操舵角の
逆数との積に応じた補正量を算出し、この補正量を、前
輪の操舵角及び車速に応じて算出された後輪の目標操舵
角に対し逆位相方向に付加する補正を行う。そして、こ
の補正後の目標操舵角となるよう後輪が操舵される。こ
こで、車両の旋回開始直後には、上記前輪の操舵角が零
に近い値で、その逆数は大きな値になるので、上記補正
量も比較的大きな値となり、旋回初期での回頭性が充分
に高められる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１４】図１は本発明の一実施例に係わる後輪操舵
装置を備える車両の駆動系及び操舵系の概略構成を示
し、１Ｌ及び１Ｒは左右の前輪、２Ｌ及び２Ｒは左右の
後輪、３は車体前部に横置きに搭載されたエンジン、４
は該エンジン３の左側方に配設された変速機であり、上
記エンジン３の出力は、上記変速機４で変速された後、
差動装置５及び駆動軸６，６を介して左右の前輪１Ｌ，
１Ｒに伝達されて、該前輪１Ｌ，１Ｒを駆動する。従っ
て、この車両はＦＦ（フロントエンジン・フロントドラ
イブ）型車であって、前輪１Ｌ，１Ｒが駆動輪で、後輪
２Ｌ，２Ｒが従動輪である。

【００１５】また、１１は左右の前輪１Ｌ，１Ｒを操舵
するステアリング装置であって、該ステアリング装置１
１は、一端がステアリングハンドル１２と連結されたス
テアリングシャフト１３と、車幅方向に延びて配設さ
れ、上記ステアリングシャフト１３の回転により軸方向
（つまり車幅方向）に移動するロッド１４と、一端が該
ロッド１４に連結され、他端が前輪１Ｌ，１Ｒに連結さ
れた左右一対のタイロッド１５，１５とからなる。

【００１６】２１は上記ステアリング装置１１による前
輪１Ｌ，１Ｒの操舵時に左右の後輪２Ｌ，２Ｒを操舵す
る後輪操舵装置であって、該後輪操舵装置２１は、車幅
方向に延びて配置され、左右両端がそれぞれタイロッド
２２，２２を介して左右の後輪２Ｌ，２Ｒに連結された
ロッド２３と、油圧ポンプ２４から圧油の供給を受け、
上記ロッド２３を軸方向（つまり車幅方向）に移動させ
るアクチュエータ２５と、該アクチュエータ２５の作動
を制御する後輪操舵用コントローラ２６とを備えてい
る。

【００１７】さらに、３１，３２，３３及び３４はそれ
ぞれ左前輪１Ｌ，右前輪１Ｒ，左後輪２Ｌ及び右後輪２
Ｒの回転速度（車輪速）を検出する四つの車輪速セン
サ、３５は前輪１Ｌ，１Ｒの操舵角をロッド１４の軸方
向変位から検出する前輪操舵角センサであり、これらセ
ンサ３１〜３５の検出信号は上記コントローラ２６に入
力される。このコントローラ２６は、後輪２Ｌ，２Ｒの
操舵角をロッド２３の軸方向変位から検出する後輪操舵
角センサ３６からの検出信号を受けて後輪２Ｌ，２Ｒの
操舵をフィードバック制御するようになっている。

【００１８】また、４１は車両の前後加速度を検出する
前後加速度センサ、４２は車両に作用する横加速度を検
出する横加速度センサ、４３は車両に作用するヨーレー
トを検出するヨーレートセンサであり、これらのセンサ
４１〜４３の検出信号も上記コントローラ２６に入力さ
れて、該コントローラ２６による後輪２Ｌ，２Ｒの操舵
制御に供される。

【００１９】上記コントローラ２６による後輪２Ｌ，２
Ｒの操舵制御においては、図２に示すフローチャートに
従って目標操舵角θR が算出される。すなわち、図２に
おいて、スタートした後、先ず始めに、ステップＳ1 で
前輪操舵角センサ３５で検出された前輪操舵角θH 及び
車速Ｖを読み込み、ステップＳ2 で上記前輪操舵角θH
を一回微分して前輪の操舵角速度ΔθH （＝ｄθH ／ｄ
ｔ）を演算する。このステップＳ2 及び前輪操舵角セン
サ３５により、前輪の操舵角速度ΔθH を検出する舵角
速度検出手段５１が構成されている。尚、車速Ｖは、車
輪速センサ３３，３４で検出された従動輪たる後輪２
Ｌ，２Ｒの車輪速の平均値又は大きい方の車輪速を採る
ものである。

【００２０】続いて、ステップＳ3 で図４及び図５に示
す予め記憶されたマップを用いて係数Ｋ1 ，Ｋ2 を算出
する。係数Ｋ1 は、前輪と後輪との操舵比であって、低
車速時には車両の旋回性を高めるために後輪２Ｌ，２Ｒ
を前輪１Ｌ，１Ｒの操舵と反対方向の逆位相に操舵し、
中・高車速時には車両の操縦安定性を高めるために後輪
２Ｌ，２Ｒを前輪１Ｌ，１Ｒの操舵と同一方向の同位相
に操舵するように設定されている。また、係数Ｋ2 は、
中車速時には同位相側の一定値に、低車速時及び高車速
時には零に設定されている。

【００２１】上記係数Ｋ1 ，Ｋ2 の算出後、ステップＳ
4 でキャンセルフラグＦが「１」であるか否かを判定す
る。この判定がＮＯのときには、ステップＳ5 で、図３
に示すフローチャートに従って算出された係数Ｋ4 を読
み込んだ後、ステップＳ6 で係数Ｋ5 を下記の式によ
り、 Ｋ5 ＝１／（θH ・Ｋ4 ） … 算出する。つまり、係数Ｋ5 は、前輪の操舵角θH と係
数Ｋ4 との積の逆数であり、ステップＳ6 により、前輪
の操舵角θH の逆数（１／θH ）を算出する逆数算出手
段５２が構成されている。この逆数の算出後、ステップ
Ｓ8 へ移行する。

【００２２】一方、上記ステップＳ4 の判定がＹＥＳの
ときには、ステップＳ7 でＫ5 ＝０．５とした後、ステ
ップＳ8 へ移行する。

【００２３】ステップＳ8 では、後輪の補正舵角量（以
下、単に補正量という）ΔθHAを、下記の式により、 ΔθHA＝ΔθH ・Ｋ5 … 算出する。つまり、補正量ΔθHAは、前輪の操舵角速度
ΔθH と前輪の操舵角の逆数（１／θH ）との積に比例
した値となる。

【００２４】続いて、ステップＳ9 で図６に示す予め記
憶されたマップを用いて許容値ΔθHBを算出する。この
許容値ΔθHBは、車速Ｖが高い程小さくなるように設定
されている。

【００２５】しかる後、ステップＳ10で上記補正量Δθ
HAが上記許容値ΔθHBよりも大きいか否かを判定し、そ
の判定がＹＥＳのときには、ステップＳ11で許容値Δθ
HBを最終の補正量ΔθHTR に置き換える一方、判定がＮ
Ｏのときには、補正量ΔθHAを最終の補正量ΔθHTR に
置き換える。続いて、ステップＳ13で最終の目標操舵角
θR を下記の式により、 θR ＝Ｋ1 ・θH −Ｋ2 ・ΔθHTR … 算出し、リターンする。

【００２６】上記式は、前輪の操舵角θH 及び車速Ｖ
に応じて算出された目標操舵角（Ｋ1 ・θH ）に対し、
補正量ΔθHTR を逆位相方向に付加することを意味して
いる。また、この補正量ΔθHTR の算出に関連するフロ
ー（図３に示すフローチャートをも含む）によって、前
輪の操舵角速度と上記前輪の操舵角の逆数との積に応じ
た補正量ΔθHTR を算出し、上記目標操舵角に対しこの
補正量ΔθHTR を逆位相方向に付加する補正を行う補正
手段５３が構成されている。

【００２７】次に、図３に示すフローチャーに従って係
数Ｋ4 の算出方法について説明するに、スタートした
後、先ず始めに、ステップＳ21で各種センサからの信号
を読み込む。この信号には、図２に示すフローチャート
中のステップＳ2 で演算した前輪の操舵角速度ΔθH の
信号も含む。

【００２８】続いて、ステップＳ22において、上記前輪
の操舵角速度ΔθH が所定値ΔθH0以上でかつその操舵
角速度ΔθH の符号が反転しているか否かを判定すると
ともに、ステップＳ23において、ヨーレートセンサ４３
からの信号に基づいて車両に作用するヨーレートφを一
回微分してヨーレートの変化率Δφを算出し、その変化
率Δφが所定値Δφ0 以上でかつそのヨーレートの変化
率Δφの符号が反転しているか否かを判定する。また、
ステップＳ24において、横加速度センサ４２からの信号
に基づいて車両に作用する横加速度Ｇを一回微分して横
加速度の変化率ΔＧを算出し、その変化率ΔＧが所定値
ΔＧ0 以上でかつその横加速度の変化率ΔＧの符号が反
転しているか否かを判定する。

【００２９】ここで、上記各所定値ΔθH0，Δφ0 ，Δ
Ｇ0 は、いずれも各信号のノイズに相当するものであ
る。また、図７から分るように、ステアリングハンドル
の切り返し時には、前輪の操舵角θH ，ヨーレートφ及
び横加速度Ｇは、それぞれその符号が反転し、また、こ
れらの変化率ΔθH ，Δφ，ΔＧは、ステアリングハン
ドルの切り返し時点よりも早い時点で符号が反転する。
従って、これら変化率ΔθH ，Δφ，ΔＧの符号が反転
しているか否かを判定することは、結局、ステアリング
ハンドルの切り返し時を早期に判定しているのである。

【００３０】そして、ステアリングハンドルの切り返し
時でないときには、ステップＳ25で図８に示す予め記憶
されたマップを用いて係数Ｋ4 を算出する。この係数Ｋ
4 は、低車速時には１で一定となり、中・高車速時には
車速Ｖが高くなるに従って一次関数的に増加するように
なっている。続いて、ステップＳ26において、車両の減
速度（−ΔＶ）がノイズ値に相当する所定値（−ΔＶ0
）以上であるか否かを判定する。この判定がＹＥＳの
とき、つまり車両の減速時には、ステップＳ27で上記係
数Ｋ4 にα（＞１）を乗算した値を新たな係数Ｋ4 に置
き換えた後、リターンする一方、判定がＮＯのときに
は、直ちにリターンする。

【００３１】一方、ステアリングハンドルの切り返し時
のときには、ステップＳ28でキャンセルフラグＦを
「１」にセットする。そして、ステップＳ29及びＳ30に
おいて、車両の直進走行状態になるまではキャンセルフ
ラグＦを「１」に維持し、車両の直進走行状態になった
ときに、キャンセルフラグＦを「０」にセットする。

【００３２】次に、上記実施例の作用・効果を、図９を
参照しつつ説明する。図９は、車両が直進走行状態から
定常旋回に移行するとき、前輪の操舵角θH 、操舵角速
度ΔθH 、操舵角の逆数（１／θH ）及び操舵角速度と
操舵角の逆数との積（ΔθH×１／θH ）が時間ｔの経
過に伴って変化する状態を示すタイムチャート図であ
る。

【００３３】この図９において、特に、ハンドル操作時
点ｔ1 から間もない旋回初期について見るに、前輪の操
舵角速度ΔθH は比較的小さな値であるが、前輪の操舵
角の逆数（１／θH ）は、前輪の操舵角θH が零に近い
値であることから非常に大きな値となる。また、前輪の
操舵角速度と前輪の操舵角の逆数との積（ΔθH ×１／
θH ）も旋回初期に比較的大きな値となる。

【００３４】したがって、このような前輪の操舵角速度
と前輪の操舵角の逆数との積（ΔθH ×１／θH ）に比
例した補正量ΔθHTR を算出し、この補正量ΔθHTR
を、車両の中車速時前輪の操舵角及び車速Ｖに応じて算
出された後輪の目標操舵角（Ｋ1 ・θH ）に対し逆位相
方向に付加する補正を行う本実施例の場合、単に前輪の
操舵角速度ΔθH に比例した補正量でもって補正を行う
従来の場合に比べて旋回初期での回頭性を充分に高める
ことができる。しかも、上記の積（ΔθH ×１／θH ）
は、安定した値を取り、その符号が反転することはない
ので、後輪操舵上のチャタリングの発生を防止すること
ができる。

【００３５】その上、レーンチェンジ時等ステアリング
ハンドルの切り返し時には、そのことを前輪の操舵角速
度ΔθH 、ヨーレート変化率Δφ及び横加速度変化率Δ
Ｇの各符号が反転するか否かに基づいて早期にかつ確実
に検出し、Ｋ5 ＝０．５に置き換えることで上記補正量
ΔθHTR を前輪の操舵角速度ΔθH のみに応じて算出し
て、旋回初期での補正量が小さく抑えられるので、車両
の回頭性を抑制して走行不安定を高めることができる。
尚、Ｋ5 ＝０．５としたのは、通常の舵角速度補正の場
合よりも安定した補正値でレーンチェンジを行うためで
ある。

【００３６】また、前輪の操舵角速度と前輪の操舵角の
逆数との積（ΔθH ×１／θH ）で算出した補正量Δθ
HAが許容値ΔθHBよりも大きいときには、その許容値Δ
θHBを目標操舵角に付加して補正が行われるので、旋回
初期での回頭性が過大になるのを防止することができ、
安全性を確保することができる。しかも、上記許容値Δ
θHBは、車速Ｖが高い程小さくなるように設定されてい
るので、回頭性が過大になるのを車速Ｖに応じて適切に
防止でき、安全性の確保をより図ることができる。

【００３７】さらに、上記補正量ΔθHAは、前輪の操舵
角速度と前輪の操舵角の逆数との積（ΔθH ×１／θH
）に係数Ｋ4 で除した値として算出されるものであ
り、また、上記係数Ｋ4 は、車速Ｖが高い程大きくなる
とともに、車両の制動時には大きくなる。それ故、補正
量ΔθHAは、車速Ｖが高い程小さくなり、また車両の制
動時にも小さくなるので、車両の走行状態に応じて回頭
性が過大になるのを適切に防止でき、安全性の確保をよ
り一層図ることができる。

【００３８】尚、上記実施例では、回頭性が過大になる
のを車両の走行状態に応じて適切に防止するために、車
速Ｖが高い程補正量ΔθHAを小さくなるようにしたが、
これ以外に、車両の前後加速度が大きい程補正量ΔθHA
を小さくしたり、車両に作用するヨーレートが大きい程
補正量ΔθHAを小さくしたりしてもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上の如く、請求項１記載の発明におけ
る車両の後輪操舵装置によれば、前輪の操舵角速度と上
記前輪の操舵角の逆数との積に応じた補正量を算出し、
この補正量を、前輪の操舵角及び車速に応じて算出され
た後輪の目標操舵角に対し逆位相方向に付加する補正を
行うことにより、後輪操舵上のチャタリングの発生を防
止しながら、旋回初期での回頭性を充分に高めることが
できる。

【００４０】特に、請求項２〜５記載の発明では、車両
のレーンチェンジ時等でステアリングハンドルを切り返
す際には、前輪の操舵角速度のみに応じて補正量が算出
されるので、車両の回頭性を抑制して走行不安定を高め
ることができる。

【００４１】また、請求項６〜９記載の発明では、補正
量が許容値を越えるときはその許容値を目標操舵角に付
加して補正が行われるので、旋回初期で回頭性が過大に
なるのを防止でき、安全性を確保することができる。

【００４２】さらに、請求項１０記載の発明では、車速
が高い程補正量が小さくなるように構成され、また請求
項１１記載の発明では、車両の制動時には補正量が小さ
くなるように構成されているので、いずれも旋回初期で
回頭性が過大になるのを防止でき、安全性を確保するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わる車両の駆動系及び操舵
系の概略構成図である。

【図２】後輪の操舵制御における目標操舵角設定用のフ
ローチャート図である。

【図３】係数Ｋ4 の算出用のフローチャート図である。

【図４】係数Ｋ1 の算出用マップを示す図である。

【図５】係数Ｋ2 の算出用マップを示す図である。

【図６】許容値の算出用マップを示す図である。

【図７】ステアリングハンドルの切り返し時の前輪の操
舵角速度等の変化状態を示す図である。

【図８】係数Ｋ4 の算出用マップを示す図である。

【図９】車両が直進走行状態から定常旋回に移行すると
きに前輪の操舵角等の変化状態を示すタイムチャート図
である。

【符号の説明】

１Ｌ，１Ｒ 前輪 ２Ｌ，２Ｒ 後輪 ５１ 舵角速度検出手段 ５２ 逆数算出手段 ５３ 補正手段

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前輪の操舵角及び車速に応じて後輪の目
   標操舵角を算出し、この目標操舵角となるよう後輪を操
   舵する車両の後輪操舵装置において、 前輪の操舵角速度を検出する舵角速度検出手段と、 前輪の操舵角の逆数を算出する逆数算出手段と、 上記前輪の操舵角速度と上記前輪の操舵角の逆数との積
   に応じた補正量を算出し、上記目標操舵角に対しこの補
   正量を逆位相方向に付加する補正を行う補正手段とを備
   えたことを特徴とする車両の後輪操舵装置。
2. 【請求項２】 上記補正手段は、車両の所定状態のとき
   は前輪の操舵角速度のみに応じた補正量を算出するよう
   になっている請求項１記載の車両の後輪操舵装置。
3. 【請求項３】 上記車両の所定状態のときは、前輪の操
   舵角速度の符号が反転するときである請求項２記載の車
   両の後輪操舵装置。
4. 【請求項４】 上記車両の所定状態のときは、車両に作
   用するヨーレートの変化率の符号が反転するときである
   請求項２記載の車両の後輪操舵装置。
5. 【請求項５】 上記車両の所定状態のときは、車両に作
   用する横加速度の変化率の符号が反転するときである請
   求項２記載の車両の後輪操舵装置。
6. 【請求項６】 上記補正手段は、補正量が許容値を越え
   るときはその許容値を目標操舵角に付加して補正を行う
   ようになっている請求項１記載の車両の後輪操舵装置。
7. 【請求項７】 上記許容値は、車速が高い程小さくなる
   ように設定されている請求項６記載の車両の後輪操舵装
   置。
8. 【請求項８】 上記許容値は、車両の前後加速度が大き
   い程小さくなるように設定されている請求項６記載の車
   両の後輪操舵装置。
9. 【請求項９】 上記許容値は、車両に作用するヨーレー
   トが大きい程小さくなるように設定されている請求項６
   記載の車両の後輪操舵装置。
10. 【請求項１０】 上記補正手段は、車速が高い程補正量
    を小さくするようになっている請求項１記載の車両の後
    輪操舵装置。
11. 【請求項１１】 上記補正手段は、車両の制動時には補
    正量を小さくするようになっている請求項１記載の車両
    の後輪操舵装置。