JP3281072B2

JP3281072B2 - 車両の操舵装置

Info

Publication number: JP3281072B2
Application number: JP34716192A
Authority: JP
Inventors: 伸竹原; 博志大村; 知示和泉; 哲也立畑; 清坂本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 2002-05-13
Anticipated expiration: 2017-05-13
Also published as: JPH06191422A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の操舵装置、特
に、ヨーレート検出信号を含む車両の走行状態量に関す
る複数の検出信号から得られる複数の信号演算値を加減
算することにより後輪転舵制御用目標値を決定するよう
に構成された車両の操舵装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】前輪転舵に応じて後輪を転舵するように
構成された車両の操舵装置としては、従来より、前輪舵
角に応じてあるいはこれと車速とに応じて後輪を転舵す
るようにしたものが知られているが、例えば特開平４−
１０８０７９号公報に開示されているように、それ以外
の車両の走行状態量として前輪舵角変化率およびヨーレ
ートをも加味して後輪を転舵することにより、車両走行
時の回頭性および方向安定性を調和させ向上させるよう
にしたものも知られている。

【０００３】上記操舵装置においては、車速、前輪舵
角、前輪舵角変化率およびヨーレートの各々の検出信号
から得られる信号演算値を加減算して後輪転舵制御用目
標値を決定し、この目標値に従って後輪を転舵するよう
に構成されている。この場合、ヨーレート検出信号から
得られるヨーレート信号演算値は、上記加減算において
該ヨーレートを小さくするためのパラメータとして用い
られており、これにより車両の方向安定性向上を図るよ
うになっている。

【０００４】ところで、車両が直進状態にあるときには
一般に後輪を転舵する必要性はないのであるが、全くそ
の必要性がないわけではない。例えば、トンネルや切通
しの出口付近では車両が急に強い横風を受けることがあ
り、あるいは走行中車輪が轍の中に入り込んでしまうこ
とがある。このような外乱があると、たとえ車両が直進
状態にあっても車両の方向安定性は当然低下するので、
これを安定化させるための後輪転舵が行われることが望
まれる。

【０００５】この点に関し、上記操舵装置においては、
上記複数の信号演算値のうちヨーレート信号演算値は、
たとえ前輪が転舵されていないときであっても、横風等
の外乱により車両がヨー方向に姿勢変化するのに伴って
変化する（零ではなくなる）ため、これにより後輪は、
ヨーレートを小さくする方向すなわち車両の方向安定性
を向上させる方向に転舵されることとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の操舵装置においては、ヨーレート信号演算値のみに
よって後輪転舵制御用目標値を決定するのではなく、該
ヨーレート信号演算値と他の走行状態量検出信号から得
られる信号演算値とを加減算することにより後輪転舵制
御用目標値を決定するようになっているので、ヨーレー
ト信号演算値の後輪転舵制御用目標値決定への寄与率に
は自ずから限界がある。したがって、車両直進状態で横
風等の外乱を受けた場合、ヨーレート信号演算値が変化
するのに伴って車両の方向安定性を向上させる方向に後
輪が転舵されるとはいっても、横風等の外乱の程度によ
っては対応が不十分となる、という問題がある。

【０００７】これに対し、横風等の外乱をも想定してヨ
ーレート信号演算値の後輪転舵制御用目標値決定への寄
与率を常時高く設定するようにすれば、車両の方向安定
性の低下を抑制することができるのであるが、反面この
ようにした場合には、車両の方向安定性に重きが置かれ
るあまり、前輪を転舵したときの車両の回頭性が阻害さ
れてしまう、という問題がある。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、前輪転舵時の車両の回頭性を阻害する
ことなく、車両直進時に横風等の外乱を受けても車両の
方向安定性を確保することができる車両の操舵装置を提
供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る車両の操舵
装置は、車両直進時ヨーレートが所定値以上になったら
所定期間だけヨーレート信号演算値の後輪転舵制御用目
標値決定への寄与率を高く設定するように構成すること
により、上記目的達成を図るようにしたものである。

【００１０】すなわち、請求項１に記載したように、ヨ
ーレート検出信号を含む車両の走行状態量に関する複数
の検出信号から得られる複数の信号演算値を加減算する
ことにより後輪転舵制御用目標値を決定する目標値決定
手段を備えた車両の操舵装置において、車両が直進状態
にあるか否かを判定する直進状態判定手段が設けられ、
前記目標値決定手段は、この直進状態判定手段により車
両が直進状態にあると判定されている状態でかつ車速が
所定車速以上のときで、前記ヨーレート検出信号の値が
所定値以上になったとき、該ヨーレート検出信号からヨ
ーレート信号演算値を得る過程で設定される，前輪舵角
変化率に感応する舵角変化率感応ゲインを所定期間増大
補正するように構成されている、ことを特徴とするもの
である。

【００１１】上記「後輪転舵制御用目標値」は、後輪転
舵制御に供される目標値であれば特に限定されるもので
はなく、例えば、後輪舵角、転舵比（すなわち前輪舵角
に対する後輪舵角の比）等が採用可能である。

【００１２】上記「所定期間」は、所定時間であっても
よいし、あるいは所定の走行距離等空間的な期間で設定
してもよく、要するに横風等の外乱が継続するであろう
と考えられる長さ等の期間を設定することができるもの
であればよい。

【００１３】

【発明の作用および効果】車両が直進走行していると
き、トンネルや切通しの出口付近で急に強い横風を受け
たり、あるいは、走行中車輪が轍の中に入り込んだりす
ると、車両の方向安定性が低下することとなるが、本発
明においては、車両直進時で車速が所定車速以上のとき
ヨーレート検出信号の値が所定値以上になったときに
は、該ヨーレート検出信号からヨーレート信号演算値を
得る過程で設定される，前輪舵角変化率に感応する舵角
変化率感応ゲインを所定期間増大補正するように構成さ
れているので、車両直進時、横風等の外乱を受けると、
これに伴って発生する大きなヨーレートによりヨーレー
ト信号演算値が増大補正され、これにより、後輪は車両
の方向安定性を向上させる方向に十分に転舵されること
となる。この増大補正は所定期間で終了するので、上記
横風等の外乱が収まった後まで不必要な増大補正が行わ
れて、前輪を転舵したときの車両の回頭性が阻害されて
しまうのを防止することができる。

【００１４】したがって、本発明によれば、前輪転舵時
の車両の回頭性を阻害することなく、車両直進時に横風
等の外乱を受けたときの車両の方向安定性を確保するこ
とができる。

【００１５】この場合において、車両の方向安定性確保
が特に必要となるのは、車速がある程度高いときであ
り、車速が低い場合には車両の方向安定性よりもむしろ
車両の回頭性が重要であることに鑑み、上記「増大補
正」を所定車速（例えば６０ｋｍ／ｈ）以上のときのみ
行うようにしている。

【００１６】また、車両直進時、横風等の外乱を受けて
大きなヨーレートが発生すると、これに伴ってドライバ
による修正操舵が行われることが予想される。そこで、
上記ヨーレート信号演算値を得る過程に前輪舵角変化率
に感応する舵角変化率感応ゲインを設定し、この舵角変
化率感応ゲインの増大補正により上記ヨーレート信号演
算値を増大補正するようにしたので、修正操舵の仕方に
対応して車両の回頭性との調和を図りつつ車両の方向安
定性を確保することができる。

【００１７】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例について説明する。

【００１８】図１は、本発明に係る車両の操舵装置の一
実施例を示す概要構成図である。

【００１９】図示のように、本実施例に係る車両の操舵
装置１０は、前輪１２を転舵する前輪転舵機構１４と、
この前輪転舵機構１４に伝達シャフト１６を介して機械
的に連結され、該前輪転舵機構１４による前輪転舵と連
動して、後輪１８を前輪転舵機構１４から入力される前
輪舵角θF に応じた所定の目標後輪舵角ＴＧθR （これ
については後述する。）となるよう転舵する後輪転舵機
構２０と、この後輪転舵機構２０内に設けられ、前輪舵
角θF に対する後輪舵角θR の比として表される転舵比
θS の設定および変更を行う転舵比可変機構２２と、こ
の転舵比可変機構２２を制御するコントロールユニット
２４とを備えてなり、コントロールユニット２４には、
車速センサ２６から車速Ｖ、ヨーレートセンサ２８から
ヨーレートψ′、転舵比センサ３０から転舵比θS 、前
輪舵角センサ３２（ステアリングシャフトに設けられて
いる。）から前輪舵角θF の各信号が入力されるように
なっている。なお、上記後輪転舵機構２０の構成は、上
記公報（特開平４−１０８０７９号公報）により公知で
あるので、その詳細な説明は省略する。

【００２０】上記コントロールユニット２４は、車速
Ｖ、ヨーレートψ′および前輪舵角θF 、さらに前輪舵
角θF を微分して得られる前輪舵角変化率θ′F2の各々
の検出信号から得られる信号演算値を加減算して転舵比
可変機構２２に対する目標転舵比ＴＧθS （後輪転舵制
御用目標値）を決定し、さらにこの目標転舵比ＴＧθS
が、車速に応じて設定された所定の許容範囲を超えたと
きには、この目標転舵比ＴＧθS を許容範囲内の値に修
正するようになっている。そして、修正後の目標転舵比
ＴＧθS1を用いて、次式ＴＧθR ＝θF ・ＴＧθS1 により、目標後輪舵角ＴＧθR を演算するようになって
いる。

【００２１】上記目標転舵比ＴＧθS は、次式ＴＧθS ＝−Ｇ1 ・ｆ1 （Ｖ）・θS・ST ＋Ｇ2 ・Ｋ2 （θF2）・Ｊ2 （｜θ′F2｜）・ｆ2 （Ｖ）・θS・YAW −Ｇ3 ・Ｋ3 （θF2）・ｆ3 （Ｖ）・θS・STD ＋Ｇ4 ・ｆ4 （Ｖ）で設定されている。

【００２２】上式中、右辺第１項は舵角補正項であり、
第２項はヨーレート補正項であり、第３項は舵角変化率
補正項であり、第４項は車速に応じた後輪転舵制御を行
う際のベースとなる車速感応項である。このように目標
転舵比ＴＧθS を設定することにより、車速感応型後輪
転舵制御をベースとして、直進走行状態から前輪を転舵
したとき、その転舵初期には後輪を前輪とは向きが反対
になる逆位相側へ転舵して回頭性を高めるとともに、そ
の後、ヨーレート発生に伴い後輪を前輪と向きが同じに
なる同位相側へ転舵して方向安定性を図る制御（位相反
転制御）を行うことができるようになっている。

【００２３】上式中、Ｇ1 、Ｇ2 、Ｇ3 、Ｇ4 は定数で
あり、それ以外の各変数は、図２に示すように、車速
Ｖ、ヨーレートψ′および前輪舵角θF を基に、以下の
ようにして算出されるようになっている。

【００２４】まず、右辺各項の変数ｆ1 （Ｖ）、ｆ2
（Ｖ）、ｆ3 （Ｖ）、ｆ4 （Ｖ）は、車速感応ゲインで
あって、車速Ｖから、マップｍ１０、ｍ５、ｍ１３、ｍ
１により、それぞれ算出するようになっている。上記マ
ップのうちマップｍ１０、ｍ１３は、変数ｆ1 （Ｖ）、
ｆ3 （Ｖ）を、それぞれ低車速および高車速領域では
０、中車速領域では正の一定値とする特性になってい
る。また、上記マップのうちマップｍ５は、変数ｆ2
（Ｖ）を、それぞれ低車速領域では０、中車速および高
車速領域では正の一定値とする特性になっている。さら
に、残りのマップｍ１は、変数ｆ4 （Ｖ）を、低車速領
域では負の大きな値、中車速領域では車速が増大するに
従って負から正の値に変化し、高車速領域では正の大き
な値とする特性になっている。

【００２５】次に、右辺第１項の変数θS・STは、舵角
補正値であって、前輪舵角θF をマップｍ８によりオフ
セットを付加してθF1とした後、マップｍ１１によりこ
のθF1にヒステリシスを付加してθF2とし、その絶対値
をとった｜θF2｜から、マップｍ９により算出するよう
になっている。マップｍ８でオフセットを付加するの
は、微小舵角領域に不感帯を設けることにより不必要な
制御が行われるのを防止するためであり、また、マップ
ｍ１１でヒステリシスを付加するのは、制御にハンチン
グが生じるのを防止するためである。上記マップｍ９
は、変数θS・STを、小舵角領域では０、中舵角領域で
は舵角に比例した値、大舵角領域では正の一定値、さら
に大きい舵角領域になったときは異常が発生したとして
０とする特性になっている。

【００２６】次に、右辺第２項の変数θS・YAW は、ヨ
ーレート補正値であって、ヨーレートψ′をマップｍ２
によりオフセットを付加してψ′1 とした後、マップｍ
３によりこのψ′1 にヒステリシスを付加したψ′2 か
ら、マップｍ４により算出するようになっている。上記
オフセットおよびヒステリシスを付加する理由は、上記
変数θS・STの場合と同様である。上記マップｍ４は、
変数θS・YAW を、小ヨーレート領域ではψ′2 に比例
した値、中ヨーレート領域では正の一定値、大ヨーレー
ト領域では異常が発生したとして０とする特性になって
いる。

【００２７】また、右辺第２項の変数Ｋ2 （θF2）は、
舵角感応ゲインであって、マップｍ１１で得られたθF2
からマップｍ６により算出するようになっている。上記
マップｍ６は、変数Ｋ2 （θF2）を、小前輪舵角領域で
はθF2に略比例した値、前輪舵角が大きくなるに従って
増加率が減少する値とする特性になっている。

【００２８】さらに、右辺の第２項の変数Ｊ2 （｜θ′
F2｜）は、舵角変化率感応ゲインであって、マップｍ１
１で得られたθF2を微分して絶対値をとった｜θ′F2｜
からマップｍ７により算出するようになっている。上記
マップｍ７は、変数Ｊ2 （｜θ′F2｜）を、｜θ′F2｜
が小さい領域すなわち小前輪舵角変化率領域では小さい
値、中前輪舵角変化率領域では大きい値、大前輪舵角変
化率領域では小前輪舵角変化率領域よりもさらに小さい
値とする特性になっている。上記舵角変化率感応ゲイン
Ｊ2 （｜θ′F2｜）は、車速Ｖが所定車速以上で、か
つ、車両が直進走行状態にあるときには、増大補正され
るようになっている。

【００２９】次に、右辺第３項の変数θS・STD は、舵
角変化率補正値であって、マップｍ１１で得られたθF2
を微分した値θ′F2からマップｍ１２により算出するよ
うになっている。上記マップｍ１２は、変数θS・STD
を、小前輪舵角変化率領域ではθ′F2に比例した値、中
前輪舵角変化率領域では正の一定値、大前輪舵角変化率
領域では異常が発生したとして０とする特性になってい
る。

【００３０】また、右辺第３項の変数Ｋ3 （θF2）は、
舵角感応ゲインであって、マップｍ１１で得られたθF2
からマップｍ１４により算出するようになっている。上
記マップｍ１４は、変数Ｋ3 （θF2）を、小前輪舵角領
域ではθF2に略比例した値、前輪舵角が大きくなるに従
って増加率が減少する値とする特性になっている。

【００３１】上記目標転舵比ＴＧθS は、上式の右辺各
項毎に上記定数および変数を乗算して得られる信号演算
値を加減算することによって決定されるが、この加減算
値が異常値をとると、目標転舵比ＴＧθS も異常値とな
るので、マップｍ１５により、目標転舵比ＴＧθS が、
車速Ｖに応じて設定された許容範囲（マップｍ１５にお
いて斜線で示す部分）を超えたときには、この目標転舵
比ＴＧθS を上記許容範囲内の上限値あるいは下限値
（マップｍ１５において破線で示す曲線）に修正するよ
うになっている。なお、マップｍ１５中の実線で示す曲
線は、マップｍ１に示す変数ｆ4 （ｖ）である。

【００３２】次に、本実施例の作用について説明する。

【００３３】上記コントロールユニット２４による後輪
転舵制御は、図３のフローチャ−トに示すように行われ
る。

【００３４】まず、車速Ｖが所定車速Ｖ0 （Ｖ0 ＝６０
ｋｍ／ｈ）以上で、かつ、前輪舵角｜θF ｜が所定微小
舵角｜θF0｜以下のとき（すなわち車両が直進走行状態
にあるとき）には（ステップＳ１、Ｓ２）、そのときの
ヨーレートψ′を入力する（ステップＳ３）。このヨー
レートψ′が所定値ψ′0 以上のときには、特性Ａを選
択する（ステップＳ４、Ｓ５）。一方、このヨーレート
ψ′が所定値ψ′0未満のときには、特性Ｂを選択する
（ステップＳ４、Ｓ６）。また、車速Ｖが所定車速Ｖ0
未満のとき、あるいは前輪舵角｜θF ｜が所定微小舵角
｜θF0｜を超えるときにも特性Ｂを選択する（ステップ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６）。

【００３５】上記特性Ｂが選択されたときには、図１の
マップｍ７に示す舵角変化率感応ゲインＪ2 （｜θ′F2
｜）を用いて、ヨーレート補正項の値（ヨーレート信号
演算値）を算出する（ステップＳ７）。上記特性Ａが選
択されたときには、特性Ｂを所定量増大補正した特性Ａ
を用いて、ヨーレート補正項の値を算出する（ステップ
Ｓ７）。

【００３６】一旦上記特性Ａが選択されると、その後所
定時間はたとえ特性Ａの選択条件を満たさなくなっても
特性Ａを用いたヨーレート補正項の値の算出が継続して
行われ、この所定時間が経過すると、再度特性Ａの選択
条件適否の判断を行い、この選択条件を満たしていれば
特性Ａが選択され、満たしていなければ特性Ｂが選択さ
れることとなる（ステップＳ８、Ｓ９）。

【００３７】このような制御により、次のような作用効
果を得ることができる。

【００３８】すなわち、車両が直進走行しているとき、
トンネルや切通しの出口付近で急に強い横風を受けた
り、あるいは、車輪が轍の中に入り込んだりすると、車
両の方向安定性が低下することとなるが、本実施例にお
いては、車両が車速６０ｋｍ／ｈ以上で直進している状
態でヨーレートψ′が所定値ψ′0 以上になったときに
は、舵角変化率感応ゲインＪ2 （｜θ′F2｜）ひいては
ヨーレート信号演算値を所定時間増大補正するように構
成されているので、高速直進時に横風等の外乱を受ける
と、これに伴って発生する大きなヨーレートによりヨー
レート信号演算値が増大補正されることとなる。そし
て、これにより、目標転舵比ＴＧθS も車両の方向安定
性を向上させる側に補正され、この目標転舵比ＴＧθS
に従って後輪が転舵されることとなる。この増大補正は
所定時間後には終了するので、上記横風等の外乱が収ま
った後まで不必要な増大補正が行われて、前輪を転舵し
たときの車両の回頭性が阻害されてしまうのを防止する
ことができる。

【００３９】したがって、本実施例によれば、前輪転舵
時の車両の回頭性を阻害することなく、車両直進時に横
風等の外乱を受けたときの車両の方向安定性を確保する
ことができる。

【００４０】また、本実施例においては、上記増大補正
が６０ｋｍ／ｈ以上の車速のときのみ行うようになって
いるので、車両の方向安定性よりもむしろ車両の回頭性
が重要となる車速が低い場合における車両の回頭性を十
分確保することができる。

【００４１】上記実施例に係る車両の操舵装置は、前輪
転舵機構１４と後輪転舵機構２０とが伝達シャフト１６
を介して機械的に連結されているとともに、後輪転舵制
御用目標値として転舵比（目標転舵比ＴＧθS ）が採用
され、この目標転舵比ＴＧθS の修正値ＴＧθS1と前輪
舵角θF とから、ＴＧθR ＝θF ・ＴＧθS1の演算式に
より、目標後輪舵角ＴＧθR を演算するように構成され
ているが、目標後輪舵角ＴＧθR を前輪舵角θF とは独
立して直接演算するように構成された車両の操舵装置に
おいても、上記制御方法を用いることにより本実施例と
同様の作用効果を得ることができることはもちろんであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両の操舵装置の一実施例を示す
概要構成図

【図２】上記実施例の作用を示す制御ブロック図

【図３】上記実施例の作用を示すフローチャ−ト

【符号の説明】

１０操舵装置１４前輪転舵機構２０後輪転舵機構２２転舵比可変機構２４コントロールユニット（目標値決定手段、直
進状態判定手段）２６車速センサ２８ヨーレートセンサ３０転舵比センサ３２前輪舵角センサ

フロントページの続き (72)発明者立畑哲也広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (72)発明者坂本清広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献特開平４−325381（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−161255（ＪＰ，Ａ) 特開平５−319288（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 6/00 - 6/06 B62D 7/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ヨーレート検出信号を含む車両の走行状
態量に関する複数の検出信号から得られる複数の信号演
算値を加減算することにより後輪転舵制御用目標値を決
定する目標値決定手段を備えた車両の操舵装置におい
て、車両が直進状態にあるか否かを判定する直進状態判
定手段が設けられ、前記目標値決定手段は、この直進状
態判定手段により車両が直進状態にあると判定されてい
る状態でかつ車速が所定車速以上のときで、前記ヨーレ
ート検出信号の値が所定値以上になったとき、該ヨーレ
ート検出信号からヨーレート信号演算値を得る過程で設
定される，前輪舵角変化率に感応する舵角変化率感応ゲ
インを所定期間増大補正するように構成されている、こ
とを特徴とする車両の操舵装置。