JP3564612B2

JP3564612B2 - Control method of rear wheel steering device

Info

Publication number: JP3564612B2
Application number: JP23342694A
Authority: JP
Inventors: 穣樋渡; 篤美禰; 明高橋
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2019-09-15
Also published as: JPH0891238A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車等の車両の４輪操舵システム（４ＷＳ）において、後輪を電子的に操舵する後輪操舵装置の制御方法に関し、詳しくは、極低速時のドライバのマニュアル操作による後輪操舵制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、後輪操舵制御は車速感応式であって、低速域では後輪を逆相操舵して小回り性能を向上し、中高速域では後輪を同相操舵し、且つ車速に応じて転舵比を可変制御して車両の安定性を図ることが基本になっている。また近年、車両のヨーイング運動のヨーレート（回転角速度）を高い精度で直接検出するヨーレートセンサが開発されてきている。このヨーレートセンサによると、前輪操舵の場合のみならず、路面状態、横風等の外乱に対する車両の挙動の変化も迅速に検出することができる。そこで車速に応じた逆相方向と同相方向の係数に更にハンドル角やヨーレートを加味して、逆相舵角比例制御とヨーレートフィードバック制御で後輪操舵制御する傾向にある。
【０００３】
従って、極低速でハンドルを切る場合は後輪が逆相に操舵制御されて小回り性が向上し、きついカーブを回る場合やＵターンする場合に都合が良い。しかし車両の幅方向に余裕の無い車庫の出し入れや、狭い道路での縦列駐車等の場合には、必ずしも後輪の逆相操舵が好ましいとは言えない。
【０００４】
即ち、極低速時の旋回中心は、図６に示すように前輪７と後輪１１にそれぞれ直角な線の交点に設定される。このため前輪７に対して後輪１１が逆相操舵する場合は、旋回中心Ｐ１が車両の内側に近付いて設定され、小回り性は向上するが、旋回時に車両後端角部Ａがその軌跡Ｓ１のように側方に大きく飛び出す。また後輪１１が操舵しない２輪操舵と同じ場合は、旋回中心Ｐ２が後輪１１上に設定され、旋回半径は大きくなるが、車両後端角部Ａの飛び出しは軌跡Ｓ２のように減る。後輪１１が同相操舵する場合は、旋回中心Ｐ３が更に後方に設定され、車両後端角部Ａは軌跡Ｓ３のように側方に飛び出さなくなる。
【０００５】
このため車庫入れ等の場合に後輪が逆相操舵すると、車両の前後端の角部が側方に飛び出して車庫の壁等に接触し易くなり、かえってハンドル操作することが難しくなる。そこで車庫入れ等の旋回時には、逆相舵角比例制御の通常モードの代りに他のモードを定め、ドライバの判断により車両の小回り性と旋回姿勢を任意に調整可能にマニュアル後輪操舵することが望まれる。
【０００６】
従来、上記後輪操舵制御において特殊モードを設定するものに関しては、例えば特開昭６１−２４１２７６号公報の先行技術がある。この先行技術において、滑り易い低μ路の場合は、後輪逆相転舵域を零または極めて小とした特殊モードに切換えて後輪操舵制御し、車両が急激に方向変換する際のスピン等の危険を回避することが示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記先行技術のものにあっては、特殊モードの場合に後輪の逆相操舵を大幅に制限する方法であるから、車庫入れ等の場合は小回り性が犠牲になって好ましく無い。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑み、極低速時に任意にマニュアル後輪操舵制御して、車庫入れや縦列駐車等を容易化することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明は、少なくともヨーレート、車速の関数で同相方向に設定されるヨーレート係数、ハンドル角、車速の関数で逆相方向に設定されるハンドル角係数により目標後輪舵角を演算し、この目標後輪舵角に基づいてモータ駆動して後輪を操舵する後輪操舵装置において、前輪舵角に応じて後輪を転舵する通常モードを、後輪転舵を運転者のマニュアル操作により行うマニュアルモードに切換えるモード切換スイッチと、このモード切換スイッチを前記マニュアルモードに切換えた時に後輪を右方向に転舵する右切りスイッチ及び後輪を左方向に転舵する左切りスイッチとを設け、低車速時に前記モード切換スイッチの切換え操作により前記マニュアルモードを判断すると、前記右切りスイッチまたは前記左切りスイッチの操作により前記目標後輪舵角にかかわらずモータ駆動して、後輪を任意にマニュアル操舵させ、このマニュアルモードへの切換え後、マニュアル操舵による後輪舵角を設定後に車速が所定値に達した場合には、マニュアル操舵された後輪舵角と前記目標後輪舵角との加算により設定した後輪舵角に後輪を操舵させたのち、前記目標後輪舵角へ徐々に戻すことを特徴とする。
【００１０】
【作用】
上記制御方法による本発明では、車両走行時にヨーレート、ヨーレート係数、ハンドル角、ハンドル角係数により目標後輪舵角が演算され、この目標後輪舵角に基づき後輪操舵装置が作動する。このため車速、ハンドル角、または横風等の外乱により車両の挙動が変化する場合のヨーレートにより、後輪が所望の舵角等を得るように自動的に同相または逆相に操舵され、低速時の旋回性、高速時と外乱に対する安定性が良くなる。一方、極低速時で車両を車庫に出し入れする場合に、モード切換スイッチを操作するとマニュアルモードに切換わり、このとき例えば右切り走行する際に、ドライバの判断で左切りスイッチを操作すると後輪が左に任意に逆相操舵して、車両が急旋回する。また右切りスイッチを操作すると後輪が右に同相操舵して、旋回姿勢が直線化し、これらのマニュアル操舵により車両は狭路から横幅の狭い車庫に安全且つ容易に出し入れすることが可能になる。また、マニュアルモードから通常モードに復帰させるには、マニュアル操舵による後輪舵角を設定後に車速が所定値に達した場合には、マニュアル操舵された後輪舵角と目標後輪舵角との加算により設定した後輪舵角に後輪を操舵させたのち、目標後輪舵角へ徐々に戻す制御がなされて、非低速時のモード切換によって車輌挙動が急変するのを防ぐと同時に、モード切換直後における旋回性を良好にしている。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図２において、車両の駆動系と４輪操舵系の概略について説明する。先ず、車両１においてエンジン２がクラッチ３、変速機４に連結され、変速機４の出力側がフロントデフ５、車軸６等を介して前輪７に伝動構成される。また変速機４の出力側は、プロペラ軸８、リヤデフ９、車軸１０等を介して後輪１１にも伝動構成され、４輪駆動走行する。また４輪操舵系として、前輪操舵装置２０と後輪操舵装置３０を有する。
【００１２】
前輪操舵装置２０は、ハンドル２１を有するステアリングシャフト２２が、油圧式の制御バルブ２３とパワーシリンダ２４、ロッド２５、ナックルアーム２６を介して前輪７に連結され、ハンドル操作により前輪７を手動操舵するように構成される。後輪操舵装置３０は、電動モータ３１を有し、このモータ３１が減速用のウォームギヤ３２を介して偏芯軸３３に連結され、この偏芯軸３３からリンク３４、レバー３５、ナックルアーム３６等を介して後輪１１に連結され、モータ駆動により後輪１１を自動操舵するように構成される。また異常時にモータ電源を切った場合には、ウォームギヤ３２の非可逆性により後輪１１を路面外力に対して所定の舵角状態に保持する。
【００１３】
制御系として、ハンドル角θを検出するハンドル角センサ４０、ハンドル角速度ｄθを検出するハンドル角速度センサ４１、後輪舵角ＥＲを検出する後輪舵角センサ４２、後輪舵角速度ωｒを検出する後輪舵角速度センサ４３を有する。また車両の回頭状態に応じた回転角速度のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ４４、制御用車速Ｖを演算するため前左車輪速Ｎｆｒを検出する前左車輪速センサ４５と後右車輪速Ｎｒｌを検出する後右車輪速センサ４６を有する。
【００１４】
更に、前輪転舵角に応じて後輪を転舵する通常モードを、運転者の手動操作により行うマニュアルモードに切換るモード切換スイッチ４７、このモード切換スイッチ４７の切換えで後輪を右方向に転舵する右切りスイッチ４８及び左方向に転舵する左切りスイッチ４９を有する。これらセンサ及びスイッチ信号は制御ユニット５０に入力して電気的に処理され、後輪の操舵方向、舵角、舵角速度に応じたモータ信号をモータ３１に出力する。
【００１５】
制御ユニット５０は、前左車輪速Ｎｆｒと後右車輪速Ｎｒｌが入力する車速算出部５１を有し、制御用の車速Ｖを、Ｖ＝（Ｎｆｒ＋Ｎｒｌ）／２により算出する。車速Ｖはハンドル角係数設定部５２に入力して、ハンドル角係数Ｋθを車速Ｖの関数で設定し、同時にヨーレート係数設定部５３に入力して、ヨーレート係数Ｋγを同様に車速Ｖの関数で設定する。ハンドル角係数Ｋθは、図３（ａ）の舵角ゲインマップのように車速全域で逆相であり、低中速域において車速Ｖが低いほど値の絶対値が減少変化する特性である。ヨーレート係数Ｋγは、同図のヨーレートゲインマップのように車速全域で同相であり、車速Ｖの上昇に応じて緩やかに増大変化する特性である。そこでこのマップを参照して両係数Ｋθ、Ｋγを設定する。
【００１６】
ハンドル角θとハンドル角係数Ｋθは乗算部５４に入力して両者の乗算値Ｋθ・θを算出し、ヨーレートγとヨーレート係数Ｋγも乗算部５５に入力して両者の乗算値Ｋγ・γを算出する。これら２つの乗算値Ｋθ・θ、Ｋγ・γは目標後輪舵角演算部５６に入力し、目標後輪舵角ＥＴを、
【数１】

により算出する。Ｋγ・γの項は車両を安定側に保つ安定要素であり、Ｋθ・θの項は旋回を促進する旋回要素である。
【００１７】
ここで、ヨーレートγは車速全域で旋回や外乱による車両回頭状態に応じて発生し、この係数Ｋγが車速Ｖの増大関数の特性であるため、車速Ｖが大きいほどＫγ・γの値が大きくなる。ハンドル角θは一般に中高速域では非常に小さく、このため係数Ｋθが逆相方向に小さい特性でもＫθ・θの値は零付近になる。そこで中高速域でヨーレートγを検出すると、Ｋγ・γの値により目標後輪舵角ＥＴは同相方向になって、安定性重視で制御される。ハンドル角θの大きい低速域では逆相方向のＫθ・θの値により旋回性重視で制御され、このときヨーレートγの同相方向のＫγ・γの値で安定側に補正される。
【００１８】
目標後輪舵角ＥＴと後輪舵角Ｅｒは偏差算出部５７に入力して偏差ＥＤを、ＥＤ＝ＥＴ−Ｅｒにより算出する。この偏差ＥＤは転舵速度変換部５８に入力し、図３（ｂ）のマップにより偏差ＥＤに応じた転舵速度ωｏに変換する。
【００１９】
続いて、ハンドル角とヨーレートの速度成分について説明すると、ハンドル角速度ｄθとハンドル角係数Ｋθは乗算部６０に入力して両者の乗算値Ｋθ・ｄθを算出する。ヨーレートγは微分部６１に入力してヨーレートγを時間微分することでヨーレート微分値ｄγを算出し、このヨーレート微分値ｄγとヨーレート係数Ｋγが乗算部６２に入力して両者の乗算値Ｋγ・ｄγを算出する。これら２つの乗算値Ｋθ・ｄθ、Ｋγ・ｄγは目標後輪舵角速度演算部６３に入力し、目標後輪舵角速度ｄＥＴを、
【数２】

により算出する。この目標後輪舵角速度ｄＥＴは付加転舵速度設定部６４に入力し、図３（ｃ）のマップにより目標後輪舵角速度ｄＥＴに応じた付加転舵速度ω１を設定する。そして転舵速度ωｏと付加転舵速度ω１は目標転舵速度算出部６５に入力して、目標転舵速度ωＴを、
【数３】

により算出する。こうして付加転舵速度ω１を加味することで、ハンドル操作や車両挙動変化の状態に対して応答良く制御することが可能となる。
【００２０】
目標転舵速度ωＴと実際値としての後輪舵角速度ωｒは制御量設定部６６に入力し、先ず両者の偏差ωｄを求め、次いで偏差ωｄに応じた比例分と積分分の制御量Ｋｃを定める。そして駆動回路６７により制御量Ｋｃに応じた正転または逆転のモータ電流Ｉをモータ３１に供給するように構成される。
【００２１】
上記通常モード制御系において、更に極低速時のマニュアル後輪操舵制御系について説明する。先ず、車速Ｖとモード切換スイッチ４７、右切りスイッチ４８及び左切りスイッチ４９の信号が入力する低速モード制御部７０を有し、例えば１０ｋｍ／ｈの設定車速以下の極低速時にモード切換スイッチ４７をＯＮすると、マニュアルモードを判断する。そして右切りまたは左切りスイッチ４８，４９をＯＮすると、後輪舵角ＥＲをチェックしてその操作時間によりハンドル操作やヨーレート等とは無関係に、モータ３１を左右の転舵方向へ回して任意に後輪マニュアル操舵する。またモード切換スイッチ４７をＯＦＦすると、直ちに通常モードに復帰する。一方、設定車速以上になると、通常モードの目標後輪舵角に徐々に復帰して車両挙動の急変による不安定化を防ぐように構成される。
【００２２】
次に、この実施例の作用を説明する。先ず、エンジン２を運転し、変速機４の変速動力が駆動系により前輪７と後輪１１に伝達することで、車両１が４輪駆動で走行する。このときドライバがハンドル２１を操作すると、前輪操舵装置２０により前輪７が転舵して手動操舵される。
【００２３】
またハンドル操作による車両走行時に、ハンドル角θ、ハンドル角速度ｄθ、ヨーレートγ、後輪舵角ＥＲ、後輪舵角速度ωｒが検出され、車速Ｖとヨーレート微分値ｄγが算出される。制御ユニット５０では、車速Ｖに応じてハンドル角係数Ｋθとヨーレート係数Ｋγが設定され、これら係数Ｋθ，Ｋγと、ハンドル角θ、ヨーレートγ及びそれらの速度ｄθ，ｄγにより目標とする後輪舵角ＥＴと後輪舵角速度ｄＥＴが算出され、これに基づく転舵速度ωｏと付加転舵速度ω１により目標転舵速度ωＴが算出される。そして目標転舵速度ωＴと後輪舵角速度ωｒにより制御量Ｋｃを定め、この制御量Ｋｃに応じたモード電流Ｉが出力してモータ３１が駆動される。このため後輪操舵装置３０では、モータ３１によりウォームギヤ３２、偏芯軸３３が回転し、リンク３４、レバー３５が左右に揺動する。そして後輪１１が、同相または逆相で所望の舵角や舵角速度を得るように、逆相舵角比例制御とヨーレートフィードバック制御して自動的に操舵される。
【００２４】
従って、発進等の低速時にハンドル２１を大きく切ると、目標後輪舵角ＥＴがＫθ・θの値により負になり、後輪１１が逆相操舵して小回り旋回される。このとき急旋回したり、路面μにより車両が回頭してヨーレートγが大きくなると、Ｋγ・γの値により後輪１１の逆相操舵が減少補正され、車両の挙動が安定化される。中高速時の旋回では目標後輪舵角ＥＴが主としてＫγ・γの値により正になって後輪１１が同相操舵され、このため旋回時の車両の安定性が良くなる。また横風等の外乱で車両が左右に急激に回頭すると、ヨーレートγが大きく増減変化してこの車両１の挙動変化が迅速に検出される。そしてＫγ・γの値により後輪１１は車両１が回頭するにもかかわらず同相状態を保持するように操舵され、このため車両１は横風により流されないように安定した姿勢になり、且つスムースに元の進路に戻る。
【００２５】
次いで、極低速で車庫入れする場合の制御を、図４のフローチャートを用いて説明する。先ず、ステップＳ１で車速Ｖ、通常モードの目標後輪舵角ＥＴＯを読込み、ステップＳ２で車速Ｖをチェックして、１０ｋｍ／ｈ以下の極低速の場合はステップＳ３へ進む。そしてモード切換スイッチ４７の操作をチェックして、スイッチＯＮの場合はステップＳ４へ進んでマニュアルモードを判断する。そこで先ず右切りスイッチ４８の操作をチェックし、スイッチＯＮの場合はステップＳ５へ進み、スイッチＯＦＦの場合はステップＳ８へ進んで左切りスイッチ４９の操作をチェックする。
【００２６】
ここで例えば図５のように、車庫７１の直前の狭路７２で略直角に位置する車両１を、右切り前進走行して車庫入れする場合は、左切りスイッチ４９をＯＮする。するとステップＳ８からステップＳ９へ進んで後輪舵角ＥＲを最大値の−２ｄｅｇと比較し、最大値以下の場合はステップＳ１０で目標後輪転舵速度ωＴを設定し、ステップＳ１１でモータ３１を一定速度で左転舵方向へ回す。そしてスイッチ４９から指を離すと、ステップＳ８からステップＳ１２へ進みモータストップして所定の後輪舵角ＥＲだけ左にマニュアル操舵される。また後輪舵角ＥＲが最大値になった場合も、ステップＳ９からステップＳ１２へ進んでモータストップし、ステップＳ１３でこの場合の後輪舵角ＥＲをマニュアルモード解除時のパラメータＥＲ１とする。このため右切り走行する際に後輪１１は逆相操舵され、車両１は狭路７２において旋回半径の小さい状態で有効に急旋回し、車庫７１と略同じ向きになって前方がその内部に入る。
【００２７】
こうして車両１の前方が車庫７１の内部に入った後は、右切りスイッチ４８をＯＮする。するとステップＳ４からステップＳ５へ進んで最大値の２ｄｅｇと比較し、最大値以下ではステップＳ６へ進み同様に目標後輪転舵速度ωＴを設定し、ステップＳ７でモータ３１を一定速度で右転舵方向へ回す。そしてスイッチ４８から指を離すと、ステップＳ４からステップＳ８を介しステップＳ１２へ進んでモータストップし、所定の後輪舵角ＥＲだけ右にマニュアル操舵され、ステップＳ１３でこの場合の後輪舵角ＥＲをマニュアルモード解除時のパラメータＥＲ１とする。このため今度は後輪１１が同相操舵され、車両１は旋回半径が非常に大きくなって旋回姿勢が直線化し、後端角部が狭い車庫７１の側壁に接触することが防止される。こうして車両１を狭路７２から横幅の狭い車庫７１に入れる場合に、ハンドルの切り返しや車両１の車庫壁への接触を回避して安全且つ容易に車庫入れされる。
【００２８】
また車両１を車庫７１から出す場合は、上述と逆にスイッチ操作しながら走行すれば良い。そして車両１を出した後にモード切換スイッチ４７をＯＦＦすると、ステップＳ３からステップＳ１４へ進み通常モードの目標後輪舵角ＥＴＯを目標後輪舵角ＥＴにして直ちにマニュアルモードから通常モードに復帰し、ステップＳ１５へ進んで通常制御する。このためハンドル２１を切り戻すと、後輪１１も元に戻る。
【００２９】
また車両１を車庫７１から出した際に車速Ｖが、１０ｋｍ／ｈ以上に上昇すると、ステップＳ２からステップＳ１６へ進んで時間の経過状態をチェックし、例えば０．１秒以内の場合はステップＳ１８へ進み、目標後輪舵角ＥＴを通常モードの目標後輪舵角ＥＴＯにマニュアルモード解除時のパラメータＥＲ１を加算して設定し、ステップＳ１５で通常制御する。そして０．１秒を経過すると、ステップＳ１６からステップＳ１７へ進みマニュアルモード解除時のパラメータＥＲ１を所定の割合で減少する。こうしてこの場合も通常モードに復帰するが、車両走行中に通常モードの目標後輪舵角ＥＴに徐々に復帰することで、車両挙動の急変が防止される。
【００３０】
尚、左切りやバックで車庫入れする場合、縦列駐車等の場合にも、スイッチ操作して同様にマニュアル後輪操舵制御することができる。
【００３１】
以上、本発明の実施例について説明したが、これのみに限定されない。
【００３２】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によると、逆相舵角比例制御とヨーレートフィードバック制御により後輪を自動的に操舵する後輪操舵装置において、極低速時にモード切換スイッチの操作によりマニュアルモードを判断すると、右切りスイッチまたは左切りスイッチの操作により目標後輪舵角にかかわらずモータ駆動して、後輪を任意にマニュアル操舵するので、車両の小回り性と旋回姿勢を調整することができ、このため狭路から狭い車庫の出し入れや縦列駐車を安全且つ容易に行うことができる。モード切換スイッチ、右切りスイッチ及び左切りスイッチを追加するだけであるから、構造も簡素化する。また、非低速時におけるマニュアルモードから通常モードへの復帰に際しては、モード切換によって車輌挙動が急変するのを防ぐと同時に、モード切換直後における旋回性を良好に確保することができる。
【００３３】
また後輪操舵の小回り性の機能をマニュアルモードでのマニュアル操作で担うようにすれば、ハンドル角やその角速度のセンサが不要になる。このためシステムの大幅なコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る後輪操舵装置の制御方法に適した制御系を示すブロック図である。
【図２】車両の駆動系と４輪操舵系の概略を示す構成図である。
【図３】ハンドル角係数とヨーレート係数を設定するマップ、転舵速度に変換するマップ、付加転舵速度を設定するマップを示す図である。
【図４】マニュアルモードのマニュアル後輪操舵制御を示すフローチャートである。
【図５】車庫入れ状態を示す図である。
【図６】極低速時の後輪操舵に対する旋回中心を示す説明図である。
【符号の説明】
３０後輪操舵装置
３１電動モータ
４０ハンドル角センサ
４４ヨーレートセンサ
５０制御ユニット
５２ハンドル角係数設定部
５３ヨーレート係数設定部
５６目標後輪舵角演算部
７０低速モード制御部[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method for controlling a rear wheel steering device that electronically steers a rear wheel in a four-wheel steering system (4WS) of a vehicle such as an automobile, and more particularly, to a rear wheel steering by a driver's manual operation at an extremely low speed. Regarding control.
[0002]
[Prior art]
Generally, the rear wheel steering control is a vehicle speed sensitive type.In the low speed range, the rear wheels are reverse-phase steered to improve the small turning performance, and in the middle and high speed range, the rear wheels are steered in phase, and the steering ratio is changed according to the vehicle speed. Is variably controlled to achieve vehicle stability. In recent years, a yaw rate sensor that directly detects the yaw rate (rotational angular velocity) of the yawing motion of a vehicle with high accuracy has been developed. According to the yaw rate sensor, not only the front wheel steering but also a change in the behavior of the vehicle due to a disturbance such as a road surface condition or a cross wind can be quickly detected. Therefore, there is a tendency that the rear wheel steering control is performed by anti-phase steering angle proportional control and yaw rate feedback control by further taking into account the steering wheel angle and the yaw rate in addition to the coefficient in the opposite phase direction in accordance with the vehicle speed.
[0003]
Accordingly, when the steering wheel is turned at an extremely low speed, the rear wheels are controlled to be steered in the opposite phase to improve the small turning property, which is convenient when making a sharp curve or making a U-turn. However, in the case of putting in and out of a garage where there is no room in the width direction of the vehicle, parallel parking on a narrow road, or the like, it is not always preferable to perform reverse-phase steering of the rear wheels.
[0004]
That is, the turning center at the extremely low speed is set at the intersection of the lines perpendicular to the front wheel 7 and the rear wheel 11 as shown in FIG. Therefore, when the rear wheels 11 are steered in the opposite phase with respect to the front wheels 7, the turning center P1 is set closer to the inside of the vehicle, and the small turning property is improved. It jumps out to the side like. In the case of two-wheel steering in which the rear wheel 11 is not steered, the turning center P2 is set on the rear wheel 11 and the turning radius increases, but the protrusion of the rear end corner portion A of the vehicle decreases like the locus S2. When the rear wheels 11 are in-phase steering, the turning center P3 is set further rearward, and the vehicle rear end corner A does not protrude to the side like the locus S3.
[0005]
For this reason, when the rear wheels are steered in the opposite direction in a garage or the like, the corners at the front and rear ends of the vehicle protrude laterally and easily come into contact with a garage wall or the like, and it becomes rather difficult to operate the steering wheel. Therefore, when turning in a garage or the like, it is possible to set another mode instead of the normal mode of the reverse steering angle proportional control, and manually rear-wheel steer so that the small turning property and turning posture of the vehicle can be arbitrarily adjusted by the driver's judgment. desired.
[0006]
Conventionally, there is a prior art in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-241276 for setting a special mode in the rear wheel steering control. In this prior art, in the case of a slippery low μ road, rear wheel steering control is performed by switching to a special mode in which the rear wheel reverse phase turning area is set to zero or extremely small, and spin and the like when the vehicle suddenly changes direction are performed. Has been shown to avoid danger.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned prior art, in the special mode, the reverse-phase steering of the rear wheels is largely restricted.
[0008]
In view of the foregoing, an object of the present invention is to perform manual rear wheel steering control at an extremely low speed to facilitate parking in a garage or parallel parking.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, at least the yaw rate, the yaw rate coefficient set in the in-phase direction as a function of the vehicle speed, the steering wheel angle, the steering wheel angle coefficient set in the opposite phase direction as a function of the vehicle speed, the target rear wheel steering angle. In the rear wheel steering device that calculates and drives the motor based on the target rear wheel steering angle to steer the rear wheels, the normal mode in which the rear wheels are steered according to the front wheel steering angle is set, and the rear wheel steering is performed by the driver. a mode selection switch for switching to the manual mode performed by manual operation, the left turn switch for turning the right turn switch and the rear wheels to steer the rear wheels to the right of this mode changeover switch when switched to the manual mode to the left the door is provided, when determining the manual mode by switching operation of the mode changeover switch at a low vehicle speed, the right turn switch or the left turn switch Operation said target rear-wheel steering angle and the motor drive regardless by the, the rear wheel is any manual steering after switching to the manual mode, the predetermined value vehicle speed after setting the rear wheel steering angle by the manual steering reach In this case, the rear wheels are steered to the rear wheel steering angle set by adding the manually steered rear wheel steering angle and the target rear wheel steering angle, and then gradually returned to the target rear wheel steering angle. It is characterized by.
[0010]
[Action]
In the present invention according to the above control method, the target rear wheel steering angle is calculated based on the yaw rate, the yaw rate coefficient, the steering wheel angle, and the steering wheel angle coefficient during running of the vehicle, and the rear wheel steering device operates based on the target rear wheel steering angle. Therefore, the rear wheels are automatically steered to the same or opposite phases to obtain a desired steering angle or the like by the yaw rate when the behavior of the vehicle changes due to disturbances such as a vehicle speed, a steering wheel angle, or a side wind. The turning property and the stability at high speed and against disturbance are improved. On the other hand, when the vehicle is moved in and out of the garage at extremely low speed, the mode is switched to the manual mode by operating the mode changeover switch. The vehicle turns sharply, arbitrarily in the opposite phase to the left. Further, when the right turn switch is operated, the rear wheels are steered to the right in the right phase, and the turning posture is linearized, and the manual steering enables the vehicle to safely and easily enter and exit the narrow garage from the narrow road. Further, in order to return from the manual mode to the normal mode, if the vehicle speed reaches a predetermined value after setting the rear wheel steering angle by manual steering, the manual steering and the target rear wheel steering angle are compared with each other. After the rear wheels are steered to the rear wheel steering angle set by the addition, control is performed to gradually return the vehicle to the target rear wheel steering angle. The turning property immediately after switching is improved.
[0011]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 2, the outline of the drive system and the four-wheel steering system of the vehicle will be described. First, in a vehicle 1, an engine 2 is connected to a clutch 3 and a transmission 4, and an output side of the transmission 4 is transmitted to a front wheel 7 via a front differential 5, an axle 6, and the like. The output side of the transmission 4 is also configured to transmit power to the rear wheel 11 via a propeller shaft 8, a rear differential 9, an axle 10, and the like, and the vehicle is driven by four wheels. The four-wheel steering system includes a front wheel steering device 20 and a rear wheel steering device 30.
[0012]
In the front wheel steering device 20, a steering shaft 22 having a handle 21 is connected to the front wheel 7 via a hydraulic control valve 23, a power cylinder 24, a rod 25, and a knuckle arm 26, and the front wheel 7 is manually steered by operating the handle. It is configured as follows. The rear wheel steering device 30 has an electric motor 31 which is connected to an eccentric shaft 33 via a worm gear 32 for deceleration, and a link 34, a lever 35, a knuckle arm 36 and the like from the eccentric shaft 33. The rear wheel 11 is connected to the rear wheel 11 via a motor, and is configured to automatically steer the rear wheel 11 by driving a motor. Further, when the motor power is turned off at the time of abnormality, the rear wheel 11 is maintained at a predetermined steering angle state with respect to the road surface external force due to the irreversibility of the worm gear 32.
[0013]
As a control system, a steering wheel angle sensor 40 for detecting a steering wheel angle θ, a steering wheel angular speed sensor 41 for detecting a steering wheel angular speed dθ, a rear wheel steering angle sensor 42 for detecting a rear wheel steering angle ER, and a rear wheel steering angular speed ωr The wheel steering angular velocity sensor 43 is provided. Further, a yaw rate sensor 44 for detecting a yaw rate γ of a rotational angular velocity according to a turning state of the vehicle, a front left wheel speed sensor 45 for detecting a front left wheel speed Nfr for calculating a control vehicle speed V, and a rear right wheel speed Nrl are detected. The rear right wheel speed sensor 46 is provided.
[0014]
Further, a mode changeover switch 47 for switching a normal mode in which the rear wheels are steered according to the front wheel steering angle to a manual mode which is manually operated by a driver, and by switching the mode changeover switches 47, the rear wheels are moved rightward. It has a right turn switch 48 for turning and a left turn switch 49 for turning in the left direction. These sensor and switch signals are input to the control unit 50 and are electrically processed, and output to the motor 31 motor signals corresponding to the steering direction, steering angle, and steering angular velocity of the rear wheels.
[0015]
The control unit 50 has a vehicle speed calculator 51 to which the front left wheel speed Nfr and the rear right wheel speed Nrl are input, and calculates the control vehicle speed V by V = (Nfr + Nrl) / 2. The vehicle speed V is input to the steering wheel angle coefficient setting unit 52, and the steering wheel angle coefficient Kθ is set as a function of the vehicle speed V, and is simultaneously input to the yaw rate coefficient setting unit 53, and the yaw rate coefficient Kγ is similarly set as a function of the vehicle speed V. I do. The steering angle coefficient Kθ has a characteristic in which the absolute value of the steering angle coefficient Kθ is opposite in the whole vehicle speed range as the steering speed gain map shown in FIG. The yaw rate coefficient Kγ has the same phase throughout the vehicle speed as in the yaw rate gain map in FIG. 3, and has a characteristic that gradually increases and changes as the vehicle speed V increases. Therefore, both coefficients Kθ and Kγ are set with reference to this map.
[0016]
The handle angle θ and the handle angle coefficient Kθ are input to a multiplier 54 to calculate a product value Kθ · θ of both, and the yaw rate γ and the yaw rate coefficient Kγ are also input to the multiplier 55 to calculate a product value Kγ · γ of both. I do. These two multiplication values Kθ · θ and Kγ · γ are input to the target rear wheel steering angle calculation unit 56, and the target rear wheel steering angle ET is calculated as
(Equation 1)

It is calculated by: The term Kγ · γ is a stable element that keeps the vehicle on a stable side, and the term Kθ · θ is a turning element that promotes turning.
[0017]
Here, the yaw rate γ is generated in accordance with the turning state of the vehicle due to turning or disturbance over the entire vehicle speed. Since the coefficient Kγ is a characteristic of an increasing function of the vehicle speed V, the value of Kγ · γ increases as the vehicle speed V increases. . Generally, the steering wheel angle θ is very small in a middle to high speed range, so that even when the coefficient Kθ is small in the opposite phase direction, the value of Kθ · θ is close to zero. Therefore, when the yaw rate γ is detected in the middle and high speed range, the target rear wheel steering angle ET is in the same phase direction based on the value of Kγ · γ, and is controlled with emphasis on stability. In a low-speed range where the steering wheel angle θ is large, the turning property is controlled by the value of Kθ · θ in the opposite phase direction, and at this time, the yaw rate γ is corrected to the stable side by the value of Kγ · γ in the same phase direction.
[0018]
The target rear wheel steering angle ET and the rear wheel steering angle Er are input to a deviation calculator 57, and the deviation ED is calculated by ED = ET−Er. The deviation ED is input to the turning speed conversion unit 58, and is converted into a turning speed ωo according to the deviation ED using the map shown in FIG.
[0019]
Next, the steering angle and the speed components of the yaw rate will be described. The steering angular velocity dθ and the steering angle coefficient Kθ are input to the multiplication unit 60 to calculate a multiplication value Kθ · dθ of both. The yaw rate γ is input to a differentiator 61 to time-differentiate the yaw rate γ to calculate a yaw rate differential value dγ. The yaw rate differential value dγ and the yaw rate coefficient Kγ are input to a multiplier 62 to multiply the yaw rate coefficient Kγ · dγ. Is calculated. These two multiplied values Kθ · dθ and Kγ · dγ are input to the target rear wheel steering angular velocity calculator 63, and the target rear wheel steering angular velocity dET is calculated as
(Equation 2)

It is calculated by: The target rear wheel steering angular speed dET is input to the additional turning speed setting unit 64, and the additional turning speed ω1 corresponding to the target rear wheel steering angular speed dET is set using the map of FIG. Then, the turning speed ωo and the additional turning speed ω1 are input to the target turning speed calculation unit 65, and the target turning speed ωT is
(Equation 3)

It is calculated by: By taking the additional turning speed ω1 into account in this way, it is possible to control the steering operation and the vehicle behavior change with good response.
[0020]
The target turning speed ωT and the rear wheel steering angular speed ωr as an actual value are input to the control amount setting unit 66, and first, a deviation ωd between them is obtained, and then a control amount Kc for a proportional component and an integral component according to the deviation ωd is determined. . The drive circuit 67 is configured to supply the motor 31 with the forward or reverse rotation motor current I according to the control amount Kc.
[0021]
In the normal mode control system, a manual rear wheel steering control system at a very low speed will be described. First, there is provided a low-speed mode control unit 70 to which the signal of the vehicle speed V and the mode changeover switch 47, the right turn switch 48 and the left turn switch 49 are inputted. For example, the mode changeover switch 47 is operated at an extremely low speed of 10 km / h or less. When turned on, the manual mode is determined. When the right-turn or left-turn switches 48 and 49 are turned on, the rear wheel steering angle ER is checked, and the motor 31 is arbitrarily turned in the left and right steering directions irrespective of the steering operation, the yaw rate, and the like according to the operation time. Steer the rear wheels manually. When the mode switch 47 is turned off, the mode immediately returns to the normal mode. On the other hand, when the vehicle speed becomes equal to or higher than the set vehicle speed, the vehicle is gradually returned to the target rear wheel steering angle in the normal mode, and is configured to prevent instability due to a sudden change in vehicle behavior.
[0022]
Next, the operation of this embodiment will be described. First, the engine 1 is operated, and the shifting power of the transmission 4 is transmitted to the front wheels 7 and the rear wheels 11 by the driving system, so that the vehicle 1 runs with four wheels. When the driver operates the steering wheel 21 at this time, the front wheels 7 are steered by the front wheel steering device 20 to be manually steered.
[0023]
When the vehicle is driven by operating the steering wheel, the steering wheel angle θ, the steering wheel angular velocity dθ, the yaw rate γ, the rear wheel steering angle ER, and the rear wheel steering angular velocity ωr are detected, and the vehicle speed V and the yaw rate differential value dγ are calculated. In the control unit 50, a steering wheel angle coefficient Kθ and a yaw rate coefficient Kγ are set in accordance with the vehicle speed V, and the target rear wheel steering angle is determined by these coefficients Kθ, Kγ, the steering wheel angle θ, the yaw rate γ, and their speeds dθ, dγ. The ET and the rear wheel steering angular speed dET are calculated, and the target steering speed ωT is calculated based on the steering speed ωo and the additional steering speed ω1 based on the ET and the rear wheel steering angular speed dET. The control amount Kc is determined by the target turning speed ωT and the rear wheel steering angular speed ωr, and the mode current I corresponding to the control amount Kc is output to drive the motor 31. Therefore, in the rear wheel steering device 30, the worm gear 32 and the eccentric shaft 33 rotate by the motor 31, and the link 34 and the lever 35 swing right and left. Then, the rear wheels 11 are automatically steered by performing reverse phase steering angle proportional control and yaw rate feedback control so as to obtain a desired steering angle or steering angle speed in the same phase or in the opposite phase.
[0024]
Therefore, if the steering wheel 21 is turned greatly at a low speed such as when the vehicle starts, the target rear wheel steering angle ET becomes negative due to the value of Kθ · θ, and the rear wheels 11 are steered in reverse phase to make a small turn. At this time, when the vehicle turns sharply or the yaw rate γ increases due to the turning of the road surface μ, the reverse phase steering of the rear wheels 11 is corrected to decrease by the value of Kγ · γ, and the behavior of the vehicle is stabilized. When turning at a middle or high speed, the target rear wheel steering angle ET becomes positive mainly due to the value of Kγ · γ, and the rear wheels 11 are steered in phase, thereby improving the stability of the vehicle during turning. Further, when the vehicle suddenly turns left and right due to disturbance such as a cross wind, the yaw rate γ greatly changes and the change in behavior of the vehicle 1 is quickly detected. The rear wheels 11 are steered by the values of Kγ and γ so that the in-phase state is maintained even when the vehicle 1 turns, so that the vehicle 1 is in a stable posture so as not to be swept by the crosswind and smoothly. Return to your original course.
[0025]
Next, control when the garage is placed at an extremely low speed will be described with reference to the flowchart of FIG. First, at step S1, the vehicle speed V and the target rear wheel steering angle ETO in the normal mode are read. At step S2, the vehicle speed V is checked. If the vehicle speed is extremely low at 10 km / h or less, the process proceeds to step S3. Then, the operation of the mode switch 47 is checked, and if the switch is ON, the process proceeds to step S4 to determine the manual mode. Therefore, first, the operation of the right-turn switch 48 is checked. If the switch is ON, the process proceeds to step S5. If the switch is OFF, the process proceeds to step S8 to check the operation of the left-turn switch 49.
[0026]
Here, as shown in FIG. 5, for example, when the vehicle 1 located at a substantially right angle on the narrow path 72 immediately before the garage 71 is to be turned right and forward to enter the garage, the left-turn switch 49 is turned on. Then, the process proceeds from step S8 to step S9, in which the rear wheel steering angle ER is compared with the maximum value of -2 deg. If the rear wheel steering angle ER is smaller than the maximum value, the target rear wheel turning speed ωT is set in step S10, and the motor 31 is kept constant in step S11. Turn left at the speed. Then, when the finger is released from the switch 49, the process proceeds from step S8 to step S12, where the motor is stopped, and the vehicle is manually steered to the left by a predetermined rear wheel steering angle ER. Also, when the rear wheel steering angle ER reaches the maximum value, the process proceeds from step S9 to step S12 to stop the motor, and in step S13, the rear wheel steering angle ER in this case is set as the parameter ER1 at the time of releasing the manual mode. Therefore, when the vehicle turns right, the rear wheels 11 are steered in reverse phase, and the vehicle 1 effectively turns sharply on a narrow road 72 with a small turning radius, and is substantially in the same direction as the garage 71, and the front is inside the garage 71. enter.
[0027]
After the front of the vehicle 1 enters the garage 71, the right turn switch 48 is turned on. Then, the process proceeds from step S4 to step S5 to compare with the maximum value of 2 deg. If the value is equal to or less than the maximum value, the process proceeds to step S6, and similarly sets the target rear wheel turning speed ωT. Turn to When the finger is released from the switch 48, the process proceeds from step S4 to step S12 via step S8 to stop the motor, and the vehicle is manually steered to the right by a predetermined rear wheel steering angle ER. In step S13, the rear wheel steering angle ER in this case is set. Is a parameter ER1 at the time of releasing the manual mode. Therefore, the rear wheels 11 are steered in-phase this time, and the turning radius of the vehicle 1 becomes extremely large, so that the turning posture is linearized, and the rear end corner is prevented from contacting the side wall of the garage 71 having a narrow corner. Thus, when the vehicle 1 is put into the garage 71 having a narrow width from the narrow road 72, the turning of the steering wheel and the contact of the vehicle 1 with the garage wall are avoided and the garage can be safely and easily inserted.
[0028]
When the vehicle 1 is to be taken out of the garage 71, the vehicle may be driven while operating the switches in the opposite manner as described above. When the mode changeover switch 47 is turned off after the vehicle 1 is released, the process proceeds from step S3 to step S14, where the target rear wheel steering angle ETO in the normal mode is set to the target rear wheel steering angle ET, and the mode is immediately returned to the normal mode from the manual mode. Proceeding to step S15, normal control is performed. Therefore, when the steering wheel 21 is turned back, the rear wheel 11 also returns to the original state.
[0029]
If the vehicle speed V rises to 10 km / h or more when the vehicle 1 is taken out of the garage 71, the process proceeds from step S2 to step S16 to check the lapse of time. Then, the target rear wheel steering angle ET is set by adding the parameter ER1 for releasing the manual mode to the target rear wheel steering angle ETO in the normal mode, and the normal control is performed in step S15. When 0.1 second has elapsed, the process proceeds from step S16 to step S17, and the parameter ER1 at the time of releasing the manual mode is reduced at a predetermined rate. In this case as well, the vehicle returns to the normal mode, but the vehicle behavior is prevented from suddenly changing by gradually returning to the target rear wheel steering angle ET in the normal mode while the vehicle is running.
[0030]
In addition, in the case of garage left turn or back, or in the case of parallel parking or the like, the switch can be operated to similarly perform manual rear wheel steering control.
[0031]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the rear wheel steering device that automatically steers the rear wheels by the reverse phase steering angle proportional control and the yaw rate feedback control, when the manual mode is determined by operating the mode change switch at an extremely low speed. By operating the right turn switch or left turn switch, regardless of the target rear wheel steering angle, the motor is driven and the rear wheels are arbitrarily manually steered, so that the small turning property and the turning posture of the vehicle can be adjusted. A narrow garage can be taken in and out of narrow garages and parallel parking can be performed safely and easily. Since only a mode switch, a right switch and a left switch are added, the structure is simplified. Further, when returning from the manual mode to the normal mode at the time of non-low speed, it is possible to prevent a sudden change in the vehicle behavior due to the mode switching, and at the same time, to ensure good turning performance immediately after the mode switching.
[0033]
Also, if the function of small turning of the rear wheel steering is performed by manual operation in the manual mode, sensors for the steering wheel angle and its angular velocity are not required. Therefore, the cost of the system can be significantly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a control system suitable for a control method of a rear wheel steering device according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing a drive system and a four-wheel steering system of the vehicle.
FIG. 3 is a diagram showing a map for setting a steering wheel angle coefficient and a yaw rate coefficient, a map for converting to a turning speed, and a map for setting an additional turning speed.
FIG. 4 is a flowchart showing manual rear wheel steering control in a manual mode.
FIG. 5 is a diagram showing a garage entering state.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a turning center for rear wheel steering at an extremely low speed.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 30 rear wheel steering device 31 electric motor 40 handle angle sensor 44 yaw rate sensor 50 control unit 52 handle angle coefficient setting unit 53 yaw rate coefficient setting unit 56 target rear wheel steering angle calculation unit 70 low speed mode control unit

Claims

At least a yaw rate, a target rear wheel steering angle is calculated by a yaw rate coefficient set in the in-phase direction by a function of the vehicle speed, a steering wheel angle, a steering wheel angle coefficient set in the opposite phase by a function of the vehicle speed, and the target rear wheel steering angle is calculated by the target rear wheel steering angle. in rear wheel steering apparatus for steering the rear wheels by a motor driven based,
A mode changeover switch for switching a normal mode in which the rear wheels are steered according to the front wheel steering angle to a manual mode in which the rear wheels are steered by a manual operation of a driver;
A left turn switch for turning the right turn switch and the rear wheels to steer the rear wheels to the right of this mode changeover switch when switched to the manual mode in the left direction is provided,
Judging the manual mode by switching operation of the mode changeover switch at a low vehicle speed, the right turn switch or the by motor driven regardless target rear wheel steering angle by the operation of the left turn switch, the rear wheels arbitrarily Manual Steer ,
After switching to the manual mode, when the vehicle speed reaches a predetermined value after setting the rear wheel steering angle by manual steering, the vehicle was set by adding the manually steered rear wheel steering angle and the target rear wheel steering angle. A method of controlling a rear wheel steering device, comprising: after steering a rear wheel to a rear wheel steering angle, and gradually returning to the target rear wheel steering angle .

After the switch to the manual mode, when the manually steered rear wheel steering angle is substantially the maximum value and the vehicle speed reaches a predetermined value, the manual steering rear wheel steering angle and the target rear wheel steering angle are compared. 2. The control method for a rear wheel steering device according to claim 1, wherein the rear wheels are steered to the rear wheel steering angle set by the addition, and then gradually returned to the target rear wheel steering angle .

The rear wheel steering angle set by the added manual steering is reduced at a predetermined rate when gradually returning to the target rear wheel steering angle, The rear wheel steering angle according to claim 1 or 2, wherein: A method for controlling a wheel steering device.