JP3972711B2 - Rear wheel steering device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の運動状態に応じ、前輪のみならず後輪をも操舵し車両の走行安定性等を向上することができる後輪操舵装置に関し、特に、低速走行時に車両の後部が車両の前部の走行軌跡の外側へはみ出す動作を防止する後輪張出抑制制御を行っている後輪操舵装置に適用される。
【0002】
【従来の技術】
従来より、運転者のステアリング操作による前輪の操舵に対応して後輪の操舵角を制御することにより、車両の走行安定性や小回り性を向上することができる後輪操舵制御装置が知られている。このような後輪操舵装置においては、前輪舵角や車両の状況に応じて、いかに最適な目標後輪舵角を設定するかが問題となる。例えば、刊行物「自動車の操舵系と操安性」(発行所:株式会社 山海堂、著者:カヤバ工業株式会社、第1刷発行日:平成8年9月10日)の196頁の「7.5.3横すべり零化4WS制御」の欄(以下、「刊行物1」という。)によれば、車体スリップ角(車両の進行方向と車両の前後方向との偏差角)に着目し、常時この車体スリップ角を零にするように、所定車速以下では前輪舵角に比例して後輪舵角を逆相に制御して小回り性を確保しつつ、所定車速以上では前輪舵角に比例して後輪舵角を同相に制御することにより操安性に優れた理想の車両特性が得られることが記載されている(以下、本制御を「舵角比例制御」という。図12参照。)。
【0003】
刊行物1に記載された舵角比例制御においては、停止時から発進するような低速域の場合に、後輪が前輪に対して逆相に操舵されることにより、小回り性を向上させるものである。しかし、この場合、後輪の操舵角が大きいと、車両の後端(特に車両最後端部の肩部)が車両の前端の走行軌跡の外側に張り出すことになり、運転者が不用意にステアリングをきると、車両が車両横側にある障害物に接触しやすくなる。
【0004】
そこで、このような車両後端の張り出しという問題を解消しつつ小回り性をも確保するため、刊行物「社団法人自動車技術会学術講演会前刷集882昭和63−10」の「105 4WS車の張り出しを抑制する一制御手法」(以下、「刊行物2」という。)に記載されているような、車両の前端軌跡に車両の後端を追従させるように後輪舵角を制御する手法が提案されている。具体的には、車両前端の走行軌跡を所定のサンプリング距離ごとに記憶しておき、それらサンプル点のうち、その時点にて車両後端との距離が最も近い直近サンプル点での車両前端進行方向と車両後端の進行方向とが一致するように後輪舵角値を制御するものである。
【0005】
また、本出願人は、特願2001−242842号にて、2点を両端とする線分が車両の前後方向と平行となる2点のうち、車両前方側の点を前端点g、車両後方側の点を後端点fに設定し、前端点gの走行軌跡を滑らかに平均化した平均化軌跡を演算し、後端点fが平均化軌跡の内側領域からはみ出さないように目標後輪舵角を制限するように目標後輪舵角を演算する発明を行っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような後端の張り出しを抑制する後端張出抑制制御を行っている後輪操舵制御装置においては、後輪の操舵角は,運転者のステアリング操作に必ずしも対応しない。例えば、車両の発進直後に後輪の舵角が零の状態で、大きく回り込もうとした場合、まず、通常の後輪舵角制御により、後輪は大きく前輪と逆相に操舵されようとする。ここで、後端の張出しを抑制するには、後輪が前輪と同相となればよい。しかし、前輪と後輪が同相となると車両が平行移動する感じとなり、運転者が旋回しようとしている意思に反するため、運転者は大きな違和感を感じてしまう。
【0007】
これに対応するために、後端張出抑制制御において、前輪と後輪が同相となる状態を禁止することが考えられる。この場合、前輪と後輪は同相とはならないため、平行移動による運転者の違和感は防止できる。後端のはみ出しも、2輪操舵の車両と同じとなるため特に問題はない。しかし、この状態でしばらく走行すると、後端張出抑制制御が後輪を前輪と逆相に制御しようとして後輪の舵角を大きく切ることになる。このときの後輪の舵角量が大きいと、運転者は、この急な後輪の舵角制御に大きな違和感を持つことになる。
【0008】
そこで、本発明においては、車両が低速時に、車両が平行に動くことによる運転者の違和感を解消することを第1の課題とする。
【0009】
また、本発明においては、後端張出抑制制御による後輪の急激な操舵による運転者の違和感を解消することを第2の課題とする。
【0011】
【課題を解決する為の手段】
上記第2の課題を解決する為に、本発明においては、請求項に記載のように、前輪の舵角に応じて後輪を操舵する後輪操舵装置において、車両の後端の張出しを抑制する後端張出抑制制御手段と、後端張出抑制制御手段が後端の張出しを抑制するよう後輪の操舵を行っている場合に、後輪操舵の速度を後輪舵角の目標角速度を中心にヨーレイト変動速度差が許容範囲に入るような範囲に制限する後輪操舵速度制限手段とを備えた。これによれば、後端張出抑制制御手段が後端の張出しを抑制するよう後輪の操舵を行う際に、目標後輪操舵角の単位時間あたりの変化量が後輪舵角の目標角速度を中心にヨーレイト変動速度差が許容範囲を超えないように目標後輪操舵角の値が変更されるため、後端張出抑制制御による後輪操舵角の変更がゆっくりと行われる。
【0012】
上記第1および第2の課題を解決するため、本発明においては、請求項に記載のように、前輪の舵角に応じて後輪を操舵する後輪操舵装置において、車両の後端の張出しを抑制する後端張出抑制制御手段と、後端張出抑制制御手段が後端の張出しを抑制するよう後輪の操舵を行っている場合に、前輪と後輪が同相に操舵しないよう舵角を制限する同相舵角制限手段と、後端張出抑制制御手段が後端の張出しを抑制するよう後輪の操舵を行っている場合に、後輪操舵の速度を後輪舵角の目標角速度を中心にヨーレイト変動速度差が許容範囲に入るような範囲とする後輪操舵速度制限手段を備えた。これによれば、後端張出抑制制御手段が後端の張出しを抑制するよう後輪の操舵を行っている場合に、前輪と後輪が同相に操舵しない。また、後端張出抑制制御手段が働いていない状態では前輪と後輪の同相は許容される。また、後端張出抑制制御手段が後端の張出しを抑制するよう後輪の操舵を行う際に、目標後輪操舵角の単位時間あたりの変化量が、後輪舵角の目標角速度を中心に許容されるヨーレイト変動の速度差を超えないよう目標後輪操舵角の値が変更されるため、後端張出抑制制御による後輪操舵角の変更がゆっくりと行われる。
【0013】
なお、上記の特定の範囲は予め与えられた所定値でもよいし、走行状態に応じて調整するようにしてもよい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【0017】
図1は、本発明に係る後輪操舵制御装置を含んだ車両の概念図である。車両1において、前輪3には、それぞれ前輪の車輪の回転速度を検出する車輪速センサ9が配設されている。この車輪速センサ9は、前輪3が所定角度回転するごとにパルスを発するものであり、このパルス数をカウントすることにより走行距離を求めることができるので、走行距離センサとしての機能を有している。車両後方には、後輪5を操舵するためのアクチュエータ15が配設されている。アクチュエータ15には、後輪5の実舵角量を検出する後輪舵角センサ13が配設されている。前輪3を操舵するステアリング7には、前輪3の実舵角量を検出する前輪舵角センサ11が配設されている。車両には、車両の変速機のシフト位置を検出するシフト位置センサ23、車両1に発生しているヨーレートを検出するヨーレートセンサ17、アクチュエータ15を制御するためのコントローラ21、車両のエンジンを起動するためのイグニッションスイッチ19が取り付けられている。上記の前輪舵角センサ11、後輪舵角センサ13、車輪速センサ9、シフト位置センサ23、ヨーレートセンサ17及びイグニッションスイッチ19の出力は、コントローラ21に入力される。コントローラ21は、これら各種センサの検出値に応じて目標後輪舵角を演算し、後輪の実舵角量が目標後輪舵角になるようにアクチュエータ15に指令を与える。
【0018】
次に、車両のモデル図である図10を用いて、制御の概要を説明する。ここで、各角度については、紙面左回り方向を正とする角度として表現している。図10において、点gは車両の前端点、点fは車両の後端点を示している。
【0019】
点a,b,c,dは、前端点gの走行軌跡30の上のサンプリング点であり、前端点gが点d,c,b,a点の順に走行しており、点aが最新サンプリング点で現在の前端点gの位置を示している。車輪速センサ9は前輪3の回転角度が所定角度となるごとにパルスを発し、最新サンプリング点は、車輪速センサ9がパルスを発信するたびに更新される。従って、これらサンプリング点間の距離であるサンプリング距離Dxは、前輪3が所定角度回転したときの車両の走行距離に相当している。
【0020】
曲線32は、前端点gの実際の走行軌跡30を円弧を用いて滑らかに平均化した平均化軌跡を表している。この平均化軌跡32は、後述するようにサンプリング点の更新に伴い更新されていくようになっている。点eは、最新サンプリング点aから平均化軌跡32上を後端点f方向へ向けて所定距離=k・Dx(kは、車両全長Le/Dxの値を四捨五入した自然数であり、k・Dxは、車両全長すなわち前端点gと後端点fとの距離にほぼ等しい距離になる)だけ戻った点であり、後端点fの平均化軌跡32上の近傍点である。θfearは、近傍点eでの平均化軌跡上の前端点gの進行方向角を表している。なお、図10においては、車両が進行方向左側に旋回しているので、前端点gの平均化軌跡32の内側領域とは、平均化軌跡32に対して進行方向の左側領域(図10において左側)をいう。
【0021】
θetは、最新サンプリング点aと後端点fとを結んだ線分と最新サンプリング点aと平均化軌跡上後端点近傍点eとを結んだ線分との偏差角である。偏差角θetは、図10に示した状態にある場合は正の値として演算され、後端点fと平均化軌跡上後端点近傍点eとの位置関係が最新サンプリング点aに対して逆転している状態にある場合には負の値として演算される。
【0022】
もし、後端点の張り出しを防止しようとするなら、後端点fが平均化軌跡32の内側領域を通過するように後輪の舵角を調整すればよい。本実施態様においては、後端点fが平均化軌跡32の内側領域であり、かつ平均化軌跡32に近づくように、すなわち、偏差角θetを減らすように、後輪舵角を調整する。
【0023】
図11は、平均化軌跡32が最新サンプリング点が変わる度に更新されていく様子を示した模式図である。車両の前端点gが時刻t1における前回のサンプリング点a1から距離Dxだけ走行し、時刻t0で新しいサンプリング点a0に移動した場合を示す。前回のサンプリング点では後端点fの近傍点はe1であり、平均化軌跡は32(t1)であり、その長さはk・Dx、その中心角はk・θatoであったとする。サンプリング点が新しいサンプリング点a0に更新されたとき、平均化軌跡は32(t1)から32(t0)に、後端点の近傍点はe1からe0に更新される。
【0024】
このとき、本実施態様では、後端点の近傍点e0を前回の平均化軌跡32(t1)上に置き、かつ、平均化軌跡32(t0)を、サンプリング点a0と、後端点近傍点e0を両端とし、長さがk・Dxである円弧が最新サンプリング点a0での円弧として設定する。長さk・Dxは、平均化軌跡32(t0)の中心角k・θatに対応している。このようにすると、後端点の近傍点は、常に前端点の走行軌跡の内側領域になるように設定される。このような平均化軌跡32の設定を行い、後端点fが平均化軌跡32の内側領域を通過するように後輪の舵角を調整することにより、後端点の張り出しを防止できる。
【0025】
次に、コントローラ21の制御の詳細を、図2〜図9を用いて説明する。
【0026】
図2はコントローラ21が実行するメインルーチンである。イグニッションスイッチ19がONされるとメインルーチンがスタートし、ステップ101に進む。
【0027】
ステップ101では、各諸変数の初期化処理が実行される。このステップ101の初期化処理の具体的な内容は図3に示すように、θfeao、θatoをいずれも0radの設定し、現在の時間をt0に設定する。また、現在の時間t0から所定値である初期車速パルス入力間隔時間Td0を引いた時間をt1として設定する。さらに、後輪舵角センサ13から検出した実後輪舵角δmをそれぞれ、変数δrlimits1、δrlimit、δrlimitst0に代入する。変数δrlimits1、δrlimitst0はそれぞれ、目標後輪舵角のスムージング処理された制限値(rad)を表す変数で、δrlimits1は演算周期における前回の値、δrlimitst0は時刻t0における値を示すものである。δrlimitは後輪舵角の制限値を表す変数である。初期化処理ではこれらのδrlimits1、δrlimits、δrlimitst0にすべて現在の実後輪舵角δmを与えておく。
【0028】
初期化処理が実行されると、ステップ102へ進む。ステップ102以降ステップ110までの処理は、その後繰り返しループ処理される。一方で、ループ処理が実行されている間に、車輪速センサ9からの出力パルスが入力されると、割込み処理として図4に示すような車速センサパルス入力処理が随時実行される。車速センサパルス入力処理ではサンプリング点の更新の処理が行われる。
【0029】
車速センサパルス入力処理では、割り込み時刻t0における目標後輪舵角のスムージング処理された制限値δrlimitsをδrlimitst0に代入し、δrlimit1にδrlimitを代入し、時刻t1に時刻t0を、時刻t0に現在時刻を代入する。最新のサンプリング点の時刻がt0、1回前のサンプリング点の時刻がt1とされる。δrlimitsは、後述する後輪制限舵角スムージング演算処理等で演算される値である。この値をδrlimitst0に代入することにより、最新のサンプリング点における目標後輪舵角のスムージング処理された制限値をδrlimitst0として保持する。また、δrlimitは初期値においては実後輪舵角δmであるが、その後は、後述する後輪制限舵角演算処理等で演算される後輪舵角の制限値の演算値である。この値をδrlimit1に代入することにより、1回前のサンプリング点における後輪舵角の制限値δrlimit1として保持する。すなわち、最新のサンプリング点では、割り込み時時刻をt0、目標後輪舵角のスムージング処理された制限値をδrlimitst0とし、1回前のサンプリング点では、割り込み時刻をt1、後輪舵角の制限値をδrlimit1とする。このように、この割り込みが実行される毎にサンプリング点を更新していく。
【0030】
ステップ102では、制御周期Tsが経過したか否かが判断され、制御周期Tsが経過していなければ経過するまで次の処理を保留する。この制御周期Tsは上記メインルーチンが一周するのに必要な時間より大きな値を入れておく。制御周期Tsが経過した段階で次のステップ103へ進む。ステップ103では、車輪速センサ9、前輪舵角センサ11等の各種センサからの信号を取り込み、現在の車両の各状況を把握する。
【0031】
ステップ104では、ステップ103にて入力された各種センサからの情報をもとに通常後輪舵角演算が行われる。通常後輪舵角演算とは、最適な目標後輪舵角を算出するにあたり基本となる制御則に基づいて、コントローラ21が通常目標後輪舵角δrt0を算出する演算である。本実施形態においては基本となる制御則として、舵角比例制御を採用している。舵角比例制御とは、実前輪舵角δfに比例した値を目標後輪舵角に設定する方式である。さらに、ここでは、車速に応じて目標後輪舵角を変更している。具体的には、図5に示すように、車輪速センサ9の出力から求められる車速vに応じた後輪/前輪舵角比ratio_map(v)を図12に示す後輪/前輪舵角比マップから求め、これに実前輪舵角δfをかけて通常目標後輪舵角δrt0を求める。後輪/前輪舵角比ratio_map(v)は、所定車速以下ではマイナス、所定車速以上でプラスの値に設定されている。よって、所定車速以下では、通常目標後輪舵角δrt0は実前輪舵角δfと逆相に演算され、所定車速以上では、通常目標後輪舵角δrt0は実前輪舵角δfと同相に演算されるようになっている。
【0032】
ステップ105では、前述した割り込み処理である車速センサパルス入力処理があったかどうかが判断される。車速センサパルス入力処理があった場合には、ステップ106の後輪制限舵角演算に進み、車速センサパルス入力処理がなかった場合には、ステップ106を処理せずステップ107へ進む。すなわち、最新サンプリング点の更新があったときのみ、後輪制限舵角演算処理を行う。
【0033】
ステップ106では、後輪制限舵角演算が行われる。この後輪制限舵角演算ルーチンでは、目標後輪舵角の制限値δrlimitが演算される。図6にその詳細を示す。尚、後輪制限舵角演算ルーチンにおいて、平均化軌跡上の前端点の進行方向角θfea及び平均化軌跡上の前端点の軌跡角θatのそれぞれの前回値θfeao及びθatoは、後述するステップ208において保存されている。
【0034】
まずステップ201において、前端点の進行方向角θfeを、車体の絶対角θb、実前輪舵角δf、後輪舵角δr、重心から前輪までの車軸長Lf、重心から後輪までの車軸長Lr、ホイールベースL(=Lf+Lr)、重心から前端までの長さLfe、ヨーレイトγ、車速vを用いて、次式により算出する。
【0035】
(数1)
θfe=θb+Lr/L・δf+Lf/L・δr+Lfe・γ/v
次に、ステップ202において、平均化軌跡上の前端点の軌跡角θatを、前端点の進行方向角θfe、平均化軌跡上の前端点の進行方向角の前回値θfeao、平均化軌跡上の前端点の軌跡角の前回値θatoを用いて、次式により算出する。
【0036】
(数2)
θat=f-1(sin(θfe−θfeao+(k−1)・θato)+(1−cos((k−1)・θato))/θato)
ただし、f(θ)=(1−cos(k・θ))/θ)
この式により、図11に示すような平均化軌跡の中心角k・θatの平均値である軌跡角θatが求められる。
【0037】
次に、ステップ203において、更新された最新サンプリング点a0における平均化軌跡上の前端点の進行方向角θfeaを、平均化軌跡上の前端点の進行方向角の前回値θfeao、平均化軌跡上の前端点の軌跡角θat、およびその前回値θatoを用いて、次式により算出する。
【0038】
(数3)
θfea=θfeao+k・θat−(k−1)・θato
上記の数2式、数3式により、平均化軌跡上の前端点の軌跡角θat、進行方向角θfeaを求めることができたので、最新サンプリング点における平均化軌跡を特定できる。
【0039】
次に、ステップ204において、後端点f、前端点g、平均化軌跡上の後端点の近傍点eのなす角である偏差角θetを、平均化軌跡上の前端点の進行方向角θfea、平均化軌跡上の前端点の軌跡角θat、車体の絶対角θbを用いて、次式により算出する。
【0040】
(数4)
θet=θfea+k・θat/2−θb
次に、ステップ205において、平均化軌跡上であって後端点eの近傍点である前端点の進行方向角θfearを、平均化軌跡上の前端点の進行方向角θfeaから中心角k・θatを引いて次式のように算出する。
【0041】
(数5)
θfear=θfea−k・θat
次に、ステップ206において、後端点fの進行方向角θreの制限値θrelimitを、前端点の進行方向角θfearからC1・θatを引いて次式のように算出する。ここで、C1は所定の舵角制限のためのゲインであり、あらかじめ与えられた値である。
【0042】
(数6)
θrelimit=θfear−C1・θat
この制限値θrelimitに後端点fの進行方向角θreが一致するように目標後輪舵角を求めればよい。
【0043】
次に、ステップ207において、ステップ206において算出したθrelimitを利用して、本ルーチンの最終演算対象である目標後輪舵角の制限値δrlimitを次式のように算出する。ここにおける算出式は、後端点fの進行方向角θreを制限値θrelimitに一致させるための後輪の舵角値を算出するものである。
【0044】
(数7)
δrlimit=L/(Lf+Lre)・(θrelimit−θb)−(Lr−Lre)/(Lf+Lre)・δf
すなわち、目標後輪舵角を目標後輪舵角の制限値δrlimitと一致するように後輪の舵角を制御すると、後端点fが平均化軌跡の内側領域を通ることとなり、後端点の張り出しが抑制できる。
【0045】
最後にステップ208では、次のサンプリングにおける演算のための準備として、平均化軌跡上の前端点の進行方向角θfea及び平均化軌跡上の前端点の軌跡角θatを、それぞれ前回値θfeao及びθatoとして代入しておく。
【0046】
ここで、ステップ207において算出された目標後輪舵角の制限値δrlimitの物理的意味について説明する。仮に、ステップ206において、−C1・θetの項がなくθrelimit=θfearであったとすると、ステップ207において目標後輪舵角の制限値δrlimitは、後端点fの進行方向角θreが近傍点e0における平均化軌跡上の前端点の進行方向角θfearに一致するような後輪舵角値として算出される。このように−C1・θetの項を省いて制限値δrlimitを算出しても、後端点fは平均化軌跡32(t0)の内側領域からはみ出すことはない。しかし、図4に示すように、偏差角θetが存在する場合には、この偏差角θetを考慮した角度だけ後輪舵角の制限値を緩和して、後輪の舵角を大きくしても、後端点fが平均化軌跡である円弧32(t0)の内側領域からはみ出さないようにすることができる。前述したように本演算ルーチンは、後輪舵角が前輪舵角とは逆相に演算される場合のみを想定しているので、後輪舵角の制限値を緩和できるのであればできるだけ緩和、すなわち、後輪舵角制限値の絶対値を大きくして、より小回り性を向上させることが望ましい。従って、ステップ206において、−C1・θetの項を追加することにより、後端点の進行方向角の制限値θrelimitを緩和して求め、緩和した後端点進行方向角の制限値θrelimitに後端点fにおける後端点進行方向角θreが一致するように目標後輪舵角の制限値δrlimitを演算することにより、目標後輪舵角の制限値δrlimitをできるだけ緩和している。
【0047】
尚、Cを大きくすると、後端点fが平均化軌跡上に速やかに乗るように制御されるが、この場合、制御のハンチング等で後端点fが平均化軌跡の外側に一時的に出てしまうおそれがある。よって、Cの値は、車両の特性に合わせて適宜調整して設定するとよい。
【0048】
以上ステップ208が実行されると、後輪制限舵角演算ルーチンは終了し、図2に示したメインルーチンに復帰する。次にはステップ107の後輪制限舵角スムージング演算ルーチンが実行される。
【0049】
ステップ107では、後輪制限舵角スムージング演算が行われる。目標後輪舵角の制限値δrlimitは、後輪制限舵角演算(図6のステップ207)にて演算されるが、この演算は図2のステップ105,106に示すように、車速センサパルスの入力が更新されたとき、すなわち、サンプリング点が更新されたときのみ実行される。よって、目標後輪舵角の制限値δrlimitはサンプリング点毎の数値となり、離散的になる。この値をそのまま目標舵角として採用すると、サンプリング点を過ぎた段階で、目標舵角が急に変更されることになる。低速走行時にはサンプリング間隔が長くなるので、目標舵角が離散的であると、後輪の操舵も離散的になり、フィーリングが悪くなる。そこで、離散的な目標後輪舵角の制限値δrlimitを補完した連続値である目標後輪舵角のスムージング処理された制限値δrlimitsを演算し、この値を後輪舵角の目標値として用いるようにしている。
【0050】
後輪制限舵角演算ルーチンが終了すると、ステップ107の後輪制限舵角スムージング演算ルーチンが実行される。このルーチンの詳細を図8に示す。
【0051】
図8において、ステップ401に示すように、目標後輪舵角のスムージング処理された制限値δrlimitsは、1制御周期前のスムージング処理された制限値δrlimits1に、特定の勾配(2δrlimit−δrlimit1−δrlimitst0)/(t0−t1)に制御周期Tsを乗算して算出される増分を加算していくことにより次式のように算出される。
【0052】
(数8)
δrlimits=δrlimits1+Ts・(2δrlimit−δrlimit1−δrlimitst0)/(t0−t1)
この特定の勾配は、分数表記されており、分母は(t0−t1)、すわわち最新のサンプリング点の時刻t0と前回のサンプリング点の時刻t1との間のサンプリング間隔とし、分子は(2δrlimit−δrlimit1−δrlimitst0)=(δrlimit−δrlimit1)+(δrlimit−δrlimitst0)とする。すなわち、最新のサンプリング点における目標後輪舵角の制限値δrlimitと前回のサンプリング点における目標後輪舵角の制限値δrlimit1との偏差に、最新のサンプリング点における目標後輪舵角の制限値δrlimitと最新のサンプリング点における目標後輪舵角のスムージング処理された制限値δrlimitst0との間の偏差を加えた値としている。よって、次回のサンプリング時には、目標後輪舵角のスムージング処理された制限値δrlimitsが目標後輪舵角の制限値δrlimitに近づくように調整される。
【0053】
図13は、この補間演算の過程を模式的に表現した図である。i点は1回前のサンプリング点(t1時)における目標後輪舵角の制限値δrlimit1、j点は最新サンプリング点(t0時)における目標後輪舵角の制限値δrlimit、k点は最新サンプリング点(t0時)におけるスムージング処理された制限値δrlimitst0を示す。次回のサンプリング点でスムージング処理された制限値δrlimitsが目標後輪舵角の制限値に近づくには、最新サンプリング点(t0時)からさらに(t0−t1)だけ進んだときに、スムージング処理された制限値δrlimitsが線分i-jを延長した点mにきていればよい。よって、線分k-mの傾き(2δrlimit−δrlimit1−δrlimitst0)/(t0−t1)が勾配となるように、現在の目標後輪舵角のスムージング処理された制限値δrlimitsを定めてやればよい。
【0054】
ステップ401が実行されると、次にステップ402に進む。ステップ402では、次の制御周期時にてステップ401を実行する際の準備として、1制御周期前のスムージング処理された制限値δrlimits1に現在のスムージング処理された制限値δrlimitsを代入しておく。
【0055】
ステップ402が実行されると、後輪制限舵角スムージング演算ルーチンが終了する。そして図2のメインルーチンに復帰して、ステップ108の後輪舵角速度制限演算が実行されることになる。
【0056】
ステップ108では、後輪舵角速度制限演算が行われる。ここでは、上記ステップで求められたスムージング処理された制限値δrlimitsの変化量をみて、その変化量の大きさに応じて制限値δrlimitsを補正する処理を行っている。尚、この中でスムージング処理された制限値δrlimitsの1制御周期前の値はδrlimits_oldとして後述するステップ608にて保存されている。
【0057】
この処理の詳細は、図8に示すように、まず、ステップ601にて、制限値の微分値の最大許容量Drl_maxおよび制限値の微分値の最小許容量Drl_minを、車速vに応じた後輪/前輪舵角比ratio_map(v)、ステアリング角δswの微分値dδsw/dt、最大許容ヨーレイト変動速度差Gtmaxおよび後輪に対するヨーレイトゲインGrdr(0)を用いて、次式により求める。
【0058】
(数9)
Drl_max=ratio_map(v)・dδsw/dt+Gtmax/Grdr(0)
(数10)
Drl_min=ratio_map(v)・dδsw/dt−Gtmax/Grdr(0)
ここは、ステアリング角δswの微分値dδsw/dtに後輪/前輪舵角比ratio_map(v)をかけて後輪舵角の目標角速度を求め、これを中心に上下に対してGtmax/Grdr(0)だけ振った範囲、すなわち、ヨーレイト変動速度差が許容範囲に入るような範囲を許容範囲とするものである。
【0059】
次に、ステップ602にて、スムージング処理された制限値δrlimitsの時間微分値dδrlimits/dtが制限値の微分値の最大許容量Drl_maxを超えたかどうかを調べる。また、ステップ603にて、スムージング処理された制限値δrlimitsの時間微分値dδrlimits/dtが制限値の微分値の最小許容量Drl_min回ったかどうかを調べる。スムージング処理された制限値δrlimitsの時間微分値dδrlimits/dtが制限値の微分値の最大許容量Drl_maxを超えている場合は、ステップ605にて、スムージング処理された制限値δrlimitsに、制限値の微分値の最大許容量Drl_maxに制御周期Tsをかけ、前回の値δrlimits_oldを加えたものを代入する。スムージング処理された制限値δrlimitsの時間微分値dδrlimits/dtが制限値の微分値の最小許容量Drl_minを回った場合には、ステップ604にて、スムージング処理された制限値δrlimitsに、制限値の微分値の最小許容量Drl_minに制御周期Tsをかけ、前回の値δrlimits_oldを加えたものを代入する。
【0060】
(数11)
δrlimits=δrlimits_old+Ts・Drl_max
(数12)
δrlimits=δrlimits_old+Ts・Drl_min
次に、ステップ606にて、ステアリング角δswの符号と後輪操舵角のスムージング処理された制限値δrlimitsの符号が一致するかどうかを判断する。一致した場合、ステップ607にて、スムージング処理された制限値δrlimitsに0(零)を代入する。つまり、前輪の操舵と後輪の操舵が同相になるようにスムージング処理された制限値δrlimitsが計算された場合は、スムージング処理された制限値δrlimitsを零とすることにより、後輪が同相に操舵されることを防止している。
【0061】
最後に、ステップ608にて、次回の演算のために、δrlimits_oldに現在のスムージング処理された制限値δrlimitsを代入してこのサブルーチンを終了し、図2のメインルーチンに復帰する。
【0062】
上記の後輪舵角速度制限演算では、後端張出抑制制御を行う場合の後輪の操舵速度を制限している。また、後端張出抑制制御を行う場合の前輪と後輪が同相操舵しないように後輪の舵角を制限している。
【0063】
上記の後輪の操舵速度制限について、図14を参照して説明する。図14はステアリングを操舵した時のステア角速度dδdw/dtと後輪舵角速度dδrlimits/dtの特性を示すものである。中心の点線はdδrso/dt=ratio_map(v)・dδsw/dtであり、ステアリング角δswの微分値dδsw/dtに後輪/前輪舵角比ratio_map(v)をかけて求めた後輪舵角の目標角速度を示す。後輪/前輪舵角比ratio_map(v)は、図12に示すように低い車速では負の値となるので、点線の傾きはマイナスとなっている。また平行な2本の実線は、境界線dδrlimits/dt=ratio_map(v)・dδsw/dt±Gtmax/Grdr(0)を示す。ステア角速度dδdw/dtと後輪舵角速度dδrlimits/dtが、平行な境界線の中にからでたときは後輪の操舵速度を制限するようにしている。例えば、運転者がステアリングを保持した状態でステア角速度が零の場合、後輪舵角速度は±dt−Gtmax/Grdr(0)の範囲に限定される。そして、ステア角速度の上下に反比例して後輪舵角速度の制限範囲が上下する。
【0064】
後輪舵角速度制限演算が終了すると、ステップ109の目標後輪舵角制限演算が実行される。ここでは、コントローラ21の最終的な演算対象である目標後輪舵角δrtが演算される。その詳細を図9に示す。ステップ501では、実前輪舵角δfが正又はゼロか否かが判断される。実前輪舵角δfが正又はゼロであれば、ステップ502へ進み、実前輪舵角δfが負であれば、ステップ503へ進む。ステップ502では、ステップ104にて演算された通常目標後輪舵角δrt0と、ステップ107にて演算された目標後輪舵角のスムージング処理された制限値δrlimitsのうち、符号を考慮した上で大きい方の値が目標後輪舵角δrtとして使用される。一方、ステップ503では、通常目標後輪舵角δrt0と、スムージング処理された制限値δrlimitsのうち、符号を考慮した上で小さい方の値が目標後輪舵角δrtとして使用される。
【0065】
低車速で走行中は図12に示すように後輪舵角は前輪と逆相に演算される。ここで、前輪が正方向に切られている場合は、後輪は負の方向に切られることになり、δrlimits及びδrt0は負又はゼロの値となっている。ここで、δrlimitsの絶対値よりδrt0の絶対値が小さい場合には、δrlimits<δrt0<0となり、より大きい通常目標後輪舵角δrt0がそのまま目標後輪舵角δrtとして使用される。また、δrlimitsの絶対値よりδrt0の絶対値が大きい場合には、δrt0<δrlimits<0となり、より大きいスムージング処理された制限値δrlimitsが目標後輪舵角δrtとして使用される。前輪が負方向に切られている場合は、後輪は正の方向に切られることになり、δrlimits及びδrt0は正の値となっている。ここで、δrlimitsの絶対値よりδrt0の絶対値が大きい場合には、0<δrt0<δrlimitsとなり、より小さい通常目標後輪舵角δrt0がそのまま目標後輪舵角δrtとして使用される。また、δrlimitsの絶対値よりδrt0の絶対値が小さい場合には、0<δrlimits<δrt0となり、より小さいスムージング処理された制限値δrlimitsが目標後輪舵角δrtとして使用される。高速走行中の場合には、後輪は前輪と同相となる。この場合、ステップ607にて、δrlimitsがステア角と同相の場合はδrlimits=0とされ、常にδrlimitsの絶対値<δrt0の絶対値となるので、通常目標後輪舵角δrt0がそのまま目標後輪舵角δrtとして使用される。
【0066】
最後にステップ110では、後輪の舵角が目標後輪舵角δrtに等しくなるようにアクチュエータ15を制御する。この制御は、後輪舵角センサ13により実際の後輪5の操舵角を検出し、これが目標後輪舵角δrtに等しくなるようにPID制御等を用いてサーボ制御するとよい。これにより、後輪5は、適切な舵角に制御され、低車速において車両後端の張り出しが防止されることになる。
【0067】
上述した本発明に係る後輪操舵装置の実施形態によれば以下の効果を奏する。すなわち、コントローラ21が、車両の後端点fが前端点gの走行軌跡を滑らかに平均化した平均化軌跡32等の内側領域からはみ出さないように目標後輪舵角δrtを制限するので、車両1が低速域にて走行中に前輪3に対し後輪5が逆相操舵されていても、前端点gの平均化軌跡32等に対して後端点fがその外側領域に張り出さないように目標後輪舵角δrtが制限され、車両後端点fの張り出しの問題を解消することが可能となる。
【0068】
また、前端点gの走行軌跡30を滑らかに平均化した平均化軌跡32等に基づいて目標後輪舵角δrtを制限しているので、前端点の走行軌跡30が乱れるような場合においても、その乱れの影響が目標後輪舵角δrtの演算結果に反映されにくくなる。従って、本発明によれば、より車両の旋回性を向上させることが可能となるのである。
【0069】
さらには、目標後輪舵角制限値δrlimitsを演算するにあたり、平均化軌跡上後端点近傍点eと車両の後端点fとの偏差に関連する緩和量である偏差角θetを考慮して演算している。従って、当該偏差が発生している場合には、目標後輪舵角制限値δrlimitsの絶対値をより大きく設定できる方向に演算することができる。よって、前輪3に対し後輪5が逆相操舵されている場合には、確実に車両1の後端点fの張り出しの問題を解消しつつ、より小回り性を向上することが可能となる。
【0070】
加えて、平均化軌跡である円弧32を更新する際には、最新サンプリング点が更新された時点で前回演算した円弧32の情報と最新サンプリング点の情報のみに基づいて行うことができる。従って、平均化軌跡である円弧32を演算するにあたり、コントローラ21は、最新のサンプリング点aの情報のみを記憶しておけばよく、過去の複数のサンプリング点の情報まで記憶しておく必要がない。また、円弧32よって走行軌跡30を近似しているので、円弧特有の幾何学的特性を利用することができ、多項式近似等の複雑な手法に比して簡易に平均化軌跡を演算することができる。よって、コントローラ21が必要なワークスペースやメモリ容量を節約することができるとともに、演算速度が向上する。
【0071】
また、目標後輪舵角の制限値δrlimitを連続値であるスムージング処理された制限値δrlimitsに補間演算するにあたり、少なくとも過去のサンプリング点入力時点t1にて演算された制限値δrlimit1のみならず最新サンプリング点入力時点t0におけるスムージング処理された制限値δrlimitsをも考慮に入れて、最新サンプリング点入力時点t0以降次回サンプリング点入力時点までの現在のスムージング処理された制限値δrlimitsを演算するので、補間演算された結果である現在のスムージング処理された制限値δrlimitsは、過去の制限値の増減傾向及び過去における制限値δrlimitとスムージング処理された制限値δrlimitsとの偏差をも考慮に入れた信頼性の高い値となる。
【0072】
さらには、前端点g及び後端点fは、それぞれ車両1の最前端部及び最後端部に設定されている。従って、車両後端の張り出しにより車両横側の障害物に最も接触しやすい車両の最後端部が、車両の最前端部に係わる平均化軌跡32に対して外側に張り出すことがなくなり、車両後端の張り出しによる車両横側の障害物への接触をより確実に防止することが可能となる。
【0073】
尚、車両の形状によっては、前端点gよりも前方や左右方向に張出した形状の付属物、後端点fよりも後方や左右方向に張出した形状の付属物があることがわかっている場合は、前端点gや後端点fをその付属物の端部の位置に置き換えて計算すればよい。
【0074】
以上、説明したように、本実施態様の後輪操舵装置は、前輪の舵角に応じて後輪を操舵する装置であり、後輪の制限舵角を演算する後輪制限舵角演算ルーチン106、この演算値をスムージングする後輪制限舵角スムージング演算ルーチン107、後輪の通常目標後輪舵角を制限値に規制する目標後輪舵角制限演算ルーチン109および実際に後輪の操舵を行う後輪操舵アクチュエータ駆動ステップ110とから構成される後端張出抑制制御手段を備えている。
【0075】
また、後端張出抑制制御手段の制限値の微分値である後輪操舵の速度dδrlimits/dtを特定の範囲ratio_map(v)・dδsw/dt±Gtmax/Grdr(0)に制限するステップ601〜604から構成させる後輪操舵速度制限手段を備えている。よって、スムージング処理された制限値δrlimitsは、更に、その微分値である変化速度が特定の範囲ratio_map(v)・dδsw/dt±Gtmax/Grdr(0)から外れないように制限されるので、ステアリング操作に対して、後輪が大きな変化を起こすことがない。
【0076】
図15は、2WS車両(後輪舵角はゼロ)、舵角比例制御、後端張出抑制制御、及び本発明の実施形態による制御を採用した場合において、ステアリング角545°(左)(前輪左舵角38.93°)、車速5km/h一定にてUターンを想定した場合の車両のシミュレーション結果をそれぞれ示している。なお、本発明の実施形態による制御を採用した場合における発進時の実後輪舵角δmはゼロになっているものとする。これは、エンジン停止時に、運転者がステアリングを操舵した場合、停止前の走行軌跡に沿って後輪を操舵すると、あらぬ方向に動きかねないからである。
【0077】
図15の結果から明らかなように、cの部分で目標後輪舵角δrt0が急激に変化しているのに対し、本発明の実施形態による制御を採用した場合は、dに示すように目標後輪舵角δrt0の変化が緩やかになっている。
【0078】
更に、後端張出抑制制御手段の制限値がステアリング角δsと同相であるとき、後端張出抑制制御手段の制限値を無効化することにより、後端張出抑制制御手段が後端の張出しを抑制するよう後輪の操舵を行っている場合に、前輪と後輪が同相に操舵しないよう舵角を制限するステップ606〜607より構成される同相舵角制限手段を備えている。これにより、後端張出抑制制御による車両の平行移動はおこらない。
【0079】
上記の実施態様においては、後端張出抑制制御を他の方法、例えば、走行軌跡を平均化しないで張出しを調べる方法や、001−242842号の第2実施態様にて提案した、平均化軌跡を複数に分割する方法等、で代用してもかまわない。
【0080】
【発明の効果】
請求項1及び請求項3の発明によれば、車両が低速時に、車両が平行に動くことによる運転者の違和感を解消できる。
【0081】
請求項2及び請求項3の発明によれば、後端張出抑制制御による後輪の急激な操舵による運転者の違和感を解消できる。
【0082】
請求項4の発明によれば、後輪の操舵によるヨーレイト変動が許容される速度差以内となるため、運転者の違和感を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る後輪操舵装置を含んだ四輪操舵車両の概念図である。
【図2】コントローラが実行するメインルーチンのフローチャートである。
【図3】本発明の実施形態における初期化処理を示すフローチャートである。
【図4】本発明の実施形態における割り込み処理を示すフローチャートである。
【図5】本発明の実施形態における通常後輪舵角演算処理を示すフローチャートである。
【図6】本発明の実施形態における後輪制限舵角演算処理を示すフローチャートである。
【図7】本発明の実施形態における後輪制限舵角スムージング演算処理を示すフローチャートである。
【図8】本発明の実施形態における後輪舵角速度制限演算処理を示すフローチャートである。
【図9】本発明の実施形態における目標後輪舵角制限演算を示すフローチャートである。
【図10】本発明の実施形態における車両の運動を示すモデル図である。
【図11】平均化軌跡が最新サンプリング点が変わる度に更新されていく様子を示した模式図である。
【図12】舵角比例制御における後輪/前輪舵角比マップを示した図である。
【図13】本発明の実施形態における補間演算の過程を模式的に表現した図である。
【図14】本発明の実施形態におけるステア角速度dδdw/dtと後輪舵角速度dδrlimits/dtの特性を示すグラフである。
【図15】車両運動シミュレーションを行なった場合の、車速vと、目標後輪舵角δrt、及びステアリング角の推移をそれぞれ示したグラフである。
【符号の説明】
1 車両
3 前輪
5 後輪
7 ステアリング
9 車輪速センサ
11 前輪舵角センサ
13 後輪舵角センサ
17 ヨーレートセンサ
19 イグニッションスイッチ
21 コントローラ
23 シフト位置センサ
30 実際の走行軌跡
30 走行軌跡
32 曲線
32 平均化軌跡
a,a0,a1,b,c,d サンプリング点
C1 所定の舵角制限のためのゲイン
Drl_max 制限値の微分値の最大許容量
Drl_min 制限値の微分値の最小許容量
Dx サンプリング距離
dδdw/dt ステア角速度
dδrlimits/dt 後輪舵角速度
e,e0,e1 平均化軌跡上の後端点の近傍点
g 前端点
Grdr(0) 後輪に対するヨーレイトゲイン
Gtmax 最大許容ヨーレイト変動速度差
k・θat,k・θato 平均化軌跡の中心角
L ホイールベース
Le/Dx 車両全長
Lf 重心から前輪までの車軸長
Lfe 重心から前端までの長さ
Lr 重心から後輪までの車軸長
ratio_map(v) 後輪/前輪舵角比
t0 最新サンプリング点の時刻
t1 1回前のサンプリング点の時刻
Td0 初期車速パルス入力間隔時間
Ts 制御周期
v 車速
γ ヨーレイト
δf 実前輪舵角
δm 実後輪舵角
δr 後輪舵角
δrlimit 最新サンプリング点における目標後輪舵角の制限値
δrlimit1 1回前のサンプリング点における目標後輪舵角の制限値
δrlimits スムージング処理された制限値
δrlimits1 1制御周期前のスムージング処理された制限値
δrlimitst0 最新サンプリング点におけるスムージング処理された制限値
δrt,δrt0 通常目標後輪舵角
δsw ステアリング角
θat,θato 平均化軌跡上の前端点の軌跡角
θb 車体の絶対角
θet 偏差角
θfe 前端点の進行方向角
θfea,θfeao 平均化軌跡上の前端点の進行方向角
θfear 平均化軌跡上であって後端点eの近傍点である前端点の進行方向角
θre 後端点の進行方向角
θrelimit 後端点の進行方向角の制限値
ステップ106 後輪制限舵角演算
ステップ107 後輪制限舵角スムージング演算ルーチン
ステップ108 後輪舵角速度制限演算
ステップ109 目標後輪舵角制限演算
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rear wheel steering device that can improve not only the front wheels but also the rear wheels according to the motion state of the vehicle to improve the running stability of the vehicle. The present invention is applied to a rear-wheel steering device that performs rear-wheel overhang suppression control that prevents an operation to protrude outside the front traveling locus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there has been known a rear wheel steering control device capable of improving the running stability and turning ability of a vehicle by controlling the steering angle of a rear wheel in response to steering of a front wheel by a driver's steering operation. Yes. In such a rear wheel steering device, there is a problem of how to set an optimal target rear wheel steering angle in accordance with the front wheel steering angle and the situation of the vehicle. For example, in the publication “Automotive Steering System and Maneuverability” (publishing place: Sankai-do Co., Ltd., author: Kayaba Kogyo Co., Ltd., first printing issue date: September 10, 1996), page 7.5, “7.5 According to the column “.3 Side slip zeroing 4WS control” (hereinafter referred to as “Publication 1”), pay attention to the vehicle body slip angle (deviation angle between the vehicle traveling direction and the vehicle longitudinal direction). In order to make the slip angle zero, the rear wheel steering angle is controlled in the opposite phase in proportion to the front wheel rudder angle below the predetermined vehicle speed to ensure the turning ability, while the rear wheel angle is proportional to the front wheel rudder angle above the predetermined vehicle speed. It is described that ideal vehicle characteristics with excellent maneuverability can be obtained by controlling the wheel steering angle in phase (hereinafter, this control is referred to as “steering angle proportional control”, see FIG. 12).
[0003]
In the steering angle proportional control described in the publication 1, in the case of a low speed range where the vehicle starts from a stop, the rear wheel is steered in a reverse phase with respect to the front wheel, thereby improving the turning ability. is there. However, in this case, if the steering angle of the rear wheels is large, the rear end of the vehicle (especially the shoulder of the rearmost end of the vehicle) will protrude outside the traveling locus of the front end of the vehicle, and the driver will be careless. When the steering is completed, the vehicle easily comes into contact with an obstacle on the side of the vehicle.
[0004]
Therefore, in order to solve the problem of overhang of the rear end of the vehicle and to ensure a small turning ability, the publication “105 4WS car” in the publication “The Society of Automotive Engineers of Japan Academic Lecture Preprint 882 Showa 63-10” There is a method for controlling the rear wheel steering angle so that the rear end of the vehicle follows the front end locus of the vehicle, as described in “One Control Method for Controlling Overhang” (hereinafter referred to as “Publication 2”). Proposed. Specifically, the traveling locus of the front end of the vehicle is stored for each predetermined sampling distance, and the traveling direction of the front end of the vehicle at the nearest sample point that is closest to the rear end of the vehicle at that point in time is stored. And the rear wheel rudder angle value are controlled so that the traveling direction of the rear end of the vehicle coincides.
[0005]
In addition, in the Japanese Patent Application No. 2001-242842, the applicant of the present application uses the front point g as the front end point and the rear side of the vehicle among the two points where the line segment having the two points at both ends is parallel to the vehicle front-rear direction. The target point is set so that the rear end point f is set to the rear end point f, an averaged trajectory obtained by smoothly averaging the traveling trajectory of the front end point g is calculated, and the rear end point f does not protrude from the inner region of the averaged trajectory. An invention for calculating a target rear wheel steering angle so as to limit the angle is performed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the rear wheel steering control device that performs the rear end protrusion suppression control that suppresses the rear end protrusion as described above, the steering angle of the rear wheel does not necessarily correspond to the steering operation of the driver. For example, immediately after starting the vehicle, if the steering angle of the rear wheel is zero and an attempt is made to make a large turn, the rear wheel will first be steered largely in reverse phase with the front wheel by normal rear wheel steering angle control. To do. Here, in order to suppress the protrusion of the rear end, the rear wheel may be in phase with the front wheel. However, when the front wheels and the rear wheels are in phase, the vehicle feels to move in parallel, contrary to the driver's intention to turn, and the driver feels a great sense of discomfort.
[0007]
In order to cope with this, it is conceivable to prohibit a state in which the front wheels and the rear wheels are in phase in the rear end overhang suppression control. In this case, since the front wheels and the rear wheels are not in phase, it is possible to prevent the driver from feeling uncomfortable due to the parallel movement. Since the rear end protrusion is the same as that of a two-wheel steering vehicle, there is no particular problem. However, if the vehicle travels for a while in this state, the rear end overhang suppression control will turn the rear wheel at a large angle in an attempt to control the rear wheel in the opposite phase to the front wheel. If the rudder angle amount of the rear wheels at this time is large, the driver has a great sense of incongruity in the sudden rear wheel rudder angle control.
[0008]
Therefore, in the present invention, the first problem is to eliminate the driver's uncomfortable feeling caused by the vehicle moving in parallel when the vehicle is running at a low speed.
[0009]
In the present invention, a second problem is to eliminate the driver's uncomfortable feeling due to abrupt steering of the rear wheels by the rear end overhang suppression control.
[0011]
[Means for solving the problems]
  In order to solve the second problem, in the present invention, a claim is provided.1In the rear wheel steering device that steers the rear wheel in accordance with the steering angle of the front wheel, the rear end overhang suppression control means for suppressing the rear end overhang of the vehicleWhen,When the rear end overhang suppression control means steers the rear wheel so as to suppress the rear end overhang,Rear wheel steering speed limiting means for limiting the rear wheel steering speed to a range in which the yaw rate fluctuation speed difference is within an allowable range around the target angular speed of the rear wheel steering angle;Prepared. According to this, the amount of change per unit time of the target rear wheel steering angle when the rear end overhang suppression control means steers the rear wheel so as to suppress the rear end overhang.The value of the target rear wheel steering angle is changed so that the yaw rate fluctuation speed difference does not exceed the allowable range around the target angular speed of the rear wheel steering angle.The rear wheel steering angle is changed slowly by the rear end overhang suppression control.
[0012]
    In order to solve the first and second problems, the present invention claims2In the rear wheel steering device that steers the rear wheel in accordance with the steering angle of the front wheel, the rear end overhang suppression control means for suppressing the rear end overhang of the vehicleWhen,In-phase steering angle limiting means for limiting the steering angle so that the front and rear wheels are not steered in the same phase when the rear end overhang suppression control means steers the rear wheel so as to suppress the rear end overhang; When the end overhang suppression control means steers the rear wheel to suppress the rear end overhang,Rear wheel steering speed limiting means for setting the rear wheel steering speed to a range in which the yaw rate fluctuation speed difference is within an allowable range around the target angular speed of the rear wheel steering angleEquipped with. According to this, when the rear wheels are controlled so that the rear end overhang suppression control means suppresses the rear end overhang, the front wheels and the rear wheels are not steered in the same phase. Further, in the state where the rear end overhang suppression control means is not working, the in-phase of the front wheel and the rear wheel is allowed. In addition, when the rear end overhang suppression control means steers the rear wheel so as to suppress the rear end overhang, the amount of change per unit time of the target rear wheel steering angle isThe difference in yaw rate fluctuation that is allowed around the target angular velocity of the rear wheel rudder angleSince the value of the target rear wheel steering angle is changed so as not to exceed, the rear wheel steering angle is changed slowly by the rear end overhang suppression control.
[0013]
The specific range may be a predetermined value given in advance, or may be adjusted according to the running state.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a vehicle including a rear wheel steering control device according to the present invention. In the vehicle 1, wheel speed sensors 9 that detect the rotational speeds of the wheels of the front wheels are disposed on the front wheels 3. The wheel speed sensor 9 emits a pulse every time the front wheel 3 rotates by a predetermined angle. Since the traveling distance can be obtained by counting the number of pulses, the wheel speed sensor 9 has a function as a traveling distance sensor. Yes. An actuator 15 for steering the rear wheel 5 is disposed at the rear of the vehicle. The actuator 15 is provided with a rear wheel steering angle sensor 13 for detecting the actual steering angle amount of the rear wheel 5. A steering wheel 7 that steers the front wheels 3 is provided with a front wheel steering angle sensor 11 that detects an actual steering angle amount of the front wheels 3. In the vehicle, a shift position sensor 23 for detecting the shift position of the transmission of the vehicle, a yaw rate sensor 17 for detecting the yaw rate generated in the vehicle 1, a controller 21 for controlling the actuator 15, and a vehicle engine are activated. An ignition switch 19 is attached. The outputs of the front wheel steering angle sensor 11, the rear wheel steering angle sensor 13, the wheel speed sensor 9, the shift position sensor 23, the yaw rate sensor 17, and the ignition switch 19 are input to the controller 21. The controller 21 calculates the target rear wheel steering angle according to the detection values of these various sensors, and gives a command to the actuator 15 so that the actual rear wheel steering angle amount becomes the target rear wheel steering angle.
[0018]
Next, the outline of the control will be described with reference to FIG. 10 which is a model diagram of the vehicle. Here, each angle is expressed as an angle in which the counterclockwise direction in the drawing is positive. In FIG. 10, a point g indicates a front end point of the vehicle, and a point f indicates a rear end point of the vehicle.
[0019]
Points a, b, c, and d are sampling points on the traveling locus 30 of the front end point g. The front end point g travels in the order of the points d, c, b, and a, and the point a is the latest sampling. A point indicates the current position of the front end point g. The wheel speed sensor 9 emits a pulse every time the rotation angle of the front wheel 3 reaches a predetermined angle, and the latest sampling point is updated every time the wheel speed sensor 9 transmits a pulse. Therefore, the sampling distance Dx, which is the distance between these sampling points, corresponds to the travel distance of the vehicle when the front wheel 3 rotates by a predetermined angle.
[0020]
A curve 32 represents an averaged trajectory obtained by smoothly averaging the actual travel trajectory 30 of the front end point g using an arc. The averaging trajectory 32 is updated as the sampling points are updated, as will be described later. The point e is a predetermined distance = k · Dx (k is a natural number obtained by rounding off the value of the total vehicle length Le / Dx from the latest sampling point a toward the rear end point f on the average trajectory 32, and k · Dx is , And the vicinity of the rear end point f on the averaged trajectory 32. The total length of the vehicle, that is, a distance approximately equal to the distance between the front end point g and the rear end point f). θfear represents the traveling direction angle of the front end point g on the averaged locus at the neighboring point e. In FIG. 10, since the vehicle is turning to the left in the traveling direction, the inner region of the averaged trajectory 32 of the front end point g is the left region in the traveling direction with respect to the averaged trajectory 32 (left side in FIG. 10). ).
[0021]
θet is a deviation angle between the line segment connecting the latest sampling point a and the rear end point f and the line segment connecting the latest sampling point a and the rear end point vicinity point e on the averaged trajectory. The deviation angle θet is calculated as a positive value in the state shown in FIG. 10, and the positional relationship between the rear end point f and the rear end point neighboring point e on the averaged trajectory is reversed with respect to the latest sampling point a. When it is in the state, it is calculated as a negative value.
[0022]
If it is intended to prevent the rear end point from protruding, the rear wheel rudder angle may be adjusted so that the rear end point f passes through the inner region of the averaging trajectory 32. In the present embodiment, the rear wheel steering angle is adjusted so that the rear end point f is an inner region of the averaged trajectory 32 and approaches the averaged trajectory 32, that is, to reduce the deviation angle θet.
[0023]
FIG. 11 is a schematic diagram showing how the averaging trajectory 32 is updated each time the latest sampling point changes. A case where the front end point g of the vehicle travels a distance Dx from the previous sampling point a1 at time t1 and moves to a new sampling point a0 at time t0 is shown. In the previous sampling point, the vicinity point of the rear end point f is e1, the averaging trajectory is 32 (t1), the length is k · Dx, and the center angle is k · θato. When the sampling point is updated to a new sampling point a0, the averaging trajectory is updated from 32 (t1) to 32 (t0), and the vicinity point of the rear end point is updated from e1 to e0.
[0024]
At this time, in this embodiment, the vicinity point e0 of the rear end point is placed on the previous average trajectory 32 (t1), and the average trajectory 32 (t0) is set to the sampling point a0 and the rear end point vicinity point e0. An arc having both ends and a length of k · Dx is set as an arc at the latest sampling point a0. The length k · Dx corresponds to the central angle k · θat of the averaging locus 32 (t0). In this way, the vicinity point of the rear end point is always set to be the inner region of the traveling locus of the front end point. By setting the averaging trajectory 32 as described above and adjusting the steering angle of the rear wheels so that the rear end point f passes through the inner region of the average trajectory 32, the rear end point can be prevented from protruding.
[0025]
Next, details of the control of the controller 21 will be described with reference to FIGS.
[0026]
FIG. 2 shows a main routine executed by the controller 21. When the ignition switch 19 is turned on, the main routine starts and the routine proceeds to step 101.
[0027]
In step 101, various variables are initialized. As shown in FIG. 3, the specific contents of the initialization process in step 101 are set to 0 rad for both θfeao and θato, and the current time is set to t0. Further, a time obtained by subtracting an initial vehicle speed pulse input interval time Td0 which is a predetermined value from the current time t0 is set as t1. Further, the actual rear wheel steering angle δm detected from the rear wheel steering angle sensor 13 is substituted into variables δrlimits1, δrlimit, and δrlimitst0, respectively. The variables δrlimits1 and δrlimitst0 are variables representing the smoothed limit value (rad) of the target rear wheel steering angle, δrlimits1 is the previous value in the calculation cycle, and δrlimitst0 is the value at time t0. δrlimit is a variable representing the limit value of the rear wheel steering angle. In the initialization process, the current actual rear wheel steering angle Δm is given to Δrlimits1, Δrlimits, and Δrlimitst0.
[0028]
When the initialization process is executed, the process proceeds to step 102. The processing from step 102 to step 110 is then repeatedly looped. On the other hand, if an output pulse from the wheel speed sensor 9 is input while the loop process is being executed, a vehicle speed sensor pulse input process as shown in FIG. 4 is executed as needed as an interrupt process. In the vehicle speed sensor pulse input process, a sampling point update process is performed.
[0029]
In the vehicle speed sensor pulse input process, the limit value δrlimits for which the target rear wheel steering angle is smoothed at the interrupt time t0 is substituted for δrlimitst0, δrlimit is substituted for δrlimit1, time t0 is assigned to time t1, and the current time is assigned to time t0. substitute. The time of the latest sampling point is t0, and the time of the previous sampling point is t1. Δrlimits is a value calculated by a rear wheel limit steering angle smoothing calculation process or the like, which will be described later. By substituting this value into Δrlimitst0, the limit value subjected to the smoothing process of the target rear wheel steering angle at the latest sampling point is held as Δrlimitst0. In addition, δrlimit is an actual rear wheel steering angle δm in the initial value, but thereafter is a calculated value of a limit value of the rear wheel steering angle calculated by a rear wheel limit steering angle calculation process described later. By substituting this value into δrlimit1, the value is held as the rear wheel steering angle limit value δrlimit1 at the previous sampling point. That is, at the latest sampling point, the interrupt time is t0, the target smoothed steering wheel limit value is δrlimitst0, and at the previous sampling point, the interrupt time is t1, and the rear wheel steering angle limit value. Is δrlimit1. In this way, the sampling point is updated each time this interrupt is executed.
[0030]
In step 102, it is determined whether or not the control cycle Ts has elapsed. If the control cycle Ts has not elapsed, the next processing is suspended until it has elapsed. The control cycle Ts is set to a value larger than the time required for the main routine to make a round. When the control cycle Ts has elapsed, the process proceeds to the next step 103. In step 103, signals from various sensors such as the wheel speed sensor 9 and the front wheel steering angle sensor 11 are taken in and the current situation of the vehicle is grasped.
[0031]
In step 104, normal rear wheel steering angle calculation is performed based on the information from the various sensors input in step 103. The normal rear wheel rudder angle calculation is a calculation in which the controller 21 calculates the normal target rear wheel rudder angle δrt0 based on a control rule that is fundamental in calculating the optimum target rear wheel rudder angle. In this embodiment, steering angle proportional control is adopted as a basic control law. The steering angle proportional control is a method in which a value proportional to the actual front wheel steering angle δf is set as the target rear wheel steering angle. Furthermore, here, the target rear wheel steering angle is changed according to the vehicle speed. Specifically, as shown in FIG. 5, the rear wheel / front wheel steering angle ratio map shown in FIG. 12 is a rear wheel / front wheel steering angle ratio ratio_map (v) corresponding to the vehicle speed v obtained from the output of the wheel speed sensor 9. The normal target rear wheel steering angle δrt0 is obtained by multiplying it by the actual front wheel steering angle δf. The rear wheel / front wheel steering angle ratio ratio_map (v) is set to a negative value below a predetermined vehicle speed and to a positive value above a predetermined vehicle speed. Therefore, the normal target rear wheel steering angle δrt0 is calculated in phase opposite to the actual front wheel steering angle δf below the predetermined vehicle speed, and the normal target rear wheel steering angle δrt0 is calculated in phase with the actual front wheel steering angle δf above the predetermined vehicle speed. It has become so.
[0032]
In step 105, it is determined whether or not the vehicle speed sensor pulse input process, which is the interrupt process described above, has been performed. If the vehicle speed sensor pulse input process has been performed, the process proceeds to the rear wheel limit steering angle calculation in step 106. If the vehicle speed sensor pulse input process has not been performed, the process proceeds to step 107 without performing step 106. That is, the rear wheel limit steering angle calculation process is performed only when the latest sampling point is updated.
[0033]
In step 106, a rear wheel limit steering angle calculation is performed. In this rear wheel limit steering angle calculation routine, a target rear wheel steering angle limit value δrlimit is calculated. The details are shown in FIG. In the rear wheel limit steering angle calculation routine, the previous values θfeao and θato of the traveling direction angle θfea of the front end point on the averaged trajectory and the trajectory angle θat of the front end point on the averaged trajectory are determined in step 208 described later. Saved.
[0034]
First, at step 201, the traveling direction angle θfe of the front end point is set to the absolute angle θb of the vehicle body, the actual front wheel steering angle δf, the rear wheel steering angle δr, the axle length Lf from the center of gravity to the front wheels, and the axle length Lr from the center of gravity to the rear wheels. Using the wheel base L (= Lf + Lr), the length Lfe from the center of gravity to the front end, the yaw rate γ, and the vehicle speed v, the following calculation is performed.
[0035]
(Equation 1)
θfe = θb + Lr / L · δf + Lf / L · δr + Lfe · γ / v
Next, in step 202, the trajectory angle θat of the front end point on the averaged trajectory is changed to the travel direction angle θfe of the front end point, the previous value θfeao of the front end point of the front end point on the averaged trajectory, and the front end on the averaged trajectory. Using the previous value θato of the locus angle of the point, it is calculated by the following formula.
[0036]
(Equation 2)
θat = f-1(sin (θfe−θfeao + (k−1) · θato) + (1-cos ((k−1) · θato)) / θato)
Where f (θ) = (1−cos (k · θ)) / θ)
From this equation, the trajectory angle θat, which is the average value of the center angles k · θat of the average trajectory as shown in FIG. 11, is obtained.
[0037]
Next, in step 203, the travel direction angle θfea of the front end point on the averaged trajectory at the updated latest sampling point a0 is set to the previous value θfeao of the travel direction angle of the front end point on the averaged trajectory, on the averaged trajectory. Using the trajectory angle θat of the front end point and its previous value θato, the following formula is used.
[0038]
(Equation 3)
θfea = θfeao + k ・ θat− (k−1) ・ θato
Since the trajectory angle θat and the traveling direction angle θfea of the front end point on the averaged trajectory can be obtained by the above formulas 2 and 3, the averaged trajectory at the latest sampling point can be specified.
[0039]
Next, in step 204, the deviation angle θet, which is the angle formed by the rear end point f, the front end point g, and the vicinity point e of the rear end point on the averaged trajectory, is converted into the travel direction angle θfea of the front end point on the averaged trajectory, the average Using the trajectory angle θat of the front end point on the conversion trajectory and the absolute angle θb of the vehicle body, the following equation is used.
[0040]
(Equation 4)
θet = θfea + k · θat / 2−θb
Next, in step 205, the traveling direction angle θfear of the front end point on the averaged trajectory and in the vicinity of the rear end point e is set to the central angle k · θat from the traveling direction angle θfea of the front end point on the averaged trajectory. Subtract and calculate as follows.
[0041]
(Equation 5)
θfear = θfea−k ・ θat
Next, in step 206, the limit value θrelimit of the traveling direction angle θre of the rear end point f is calculated as follows by subtracting C1 · θat from the traveling direction angle θfear of the front end point. Here, C1 is a gain for limiting a predetermined steering angle, and is a value given in advance.
[0042]
(Equation 6)
θrelimit = θfear−C1 ・ θat
The target rear wheel steering angle may be obtained so that the traveling direction angle θre of the rear end point f coincides with the limit value θrelimit.
[0043]
Next, in step 207, using the θrelimit calculated in step 206, the target rear wheel steering angle limit value δrlimit, which is the final calculation target of this routine, is calculated as follows. The calculation formula here calculates the steering angle value of the rear wheels for making the traveling direction angle θre of the rear end point f coincide with the limit value θrelimit.
[0044]
(Equation 7)
δrlimit = L / (Lf + Lre) · (θrelimit−θb) − (Lr−Lre) / (Lf + Lre) · δf
That is, when the rear wheel rudder angle is controlled so that the target rear wheel rudder angle coincides with the target rear wheel rudder angle limit value δrlimit, the rear end point f passes through the inner region of the averaging trajectory, and the rear end point overhangs. Can be suppressed.
[0045]
Finally, in step 208, as preparation for calculation in the next sampling, the traveling direction angle θfea of the front end point on the averaged trajectory and the trajectory angle θat of the front end point on the averaged trajectory are respectively set as the previous values θfeao and θato. Substitute.
[0046]
Here, the physical meaning of the target rear wheel steering angle limit value δrlimit calculated in step 207 will be described. If, in step 206, there is no -C1 · θet term and θrelimit = θfear, the limit value δrlimit of the target rear wheel steering angle in step 207 is the average of the traveling direction angle θre of the rear end point f at the neighboring point e0. It is calculated as a rear wheel steering angle value that matches the traveling direction angle θfear of the front end point on the control locus. Thus, even if the limit value δrlimit is calculated by omitting the term of −C1 · θet, the rear end point f does not protrude from the inner region of the averaged trajectory 32 (t0). However, as shown in FIG. 4, when there is a deviation angle θet, the limit value of the rear wheel steering angle can be relaxed by an angle that takes this deviation angle θet into account, and the rear wheel steering angle can be increased. The rear end point f can be prevented from protruding from the inner region of the arc 32 (t0), which is the averaging trajectory. As described above, this calculation routine assumes only the case where the rear wheel rudder angle is calculated in the opposite phase to the front wheel rudder angle. That is, it is desirable to improve the turning ability by increasing the absolute value of the rear wheel steering angle limit value. Accordingly, in step 206, by adding the term -C1 · θet, the limit value θrelimit of the rear end point traveling direction angle is relaxed and obtained, and the relaxed rear end point traveling direction angle limit value θrelimit is set at the rear end point f. By calculating the target rear wheel steering angle limit value δrlimit so that the rear end point traveling direction angles θre coincide with each other, the target rear wheel steering angle limit value δrlimit is relaxed as much as possible.
[0047]
When C is increased, control is performed so that the rear end point f quickly gets on the averaged trajectory. In this case, the rear end point f temporarily appears outside the averaged trajectory due to control hunting or the like. There is a fear. Therefore, the value of C is preferably adjusted and set according to the characteristics of the vehicle.
[0048]
When step 208 is executed, the rear wheel limit steering angle calculation routine ends, and the process returns to the main routine shown in FIG. Next, a rear wheel limit steering angle smoothing calculation routine in step 107 is executed.
[0049]
In step 107, a rear wheel limit rudder angle smoothing calculation is performed. The target rear wheel steering angle limit value δrlimit is calculated by the rear wheel limiting steering angle calculation (step 207 in FIG. 6). This calculation is performed as shown in steps 105 and 106 in FIG. It is executed only when the input is updated, that is, when the sampling point is updated. Therefore, the limit value Δrlimit of the target rear wheel steering angle is a numerical value for each sampling point and becomes discrete. If this value is adopted as the target rudder angle as it is, the target rudder angle is suddenly changed after the sampling point. Since the sampling interval becomes longer during low-speed traveling, if the target rudder angle is discrete, the steering of the rear wheels also becomes discrete and the feeling becomes worse. Therefore, the target rear wheel steering angle limit value δrlimits, which is a continuous value complementing the discrete target rear wheel steering angle limit value δrlimit, is calculated, and this value is used as the rear wheel steering angle target value. I am doing so.
[0050]
When the rear wheel limit steering angle calculation routine is completed, a rear wheel limit steering angle smoothing calculation routine in step 107 is executed. Details of this routine are shown in FIG.
[0051]
In FIG. 8, as shown in step 401, the limit value δrlimits subjected to the smoothing process of the target rear wheel steering angle has a specific gradient (2δrlimit−δrlimit1−δrlimitst0) to the limit value δrlimits1 subjected to the smoothing process one control cycle before. By adding the increment calculated by multiplying / (t0−t1) by the control cycle Ts, the following equation is obtained.
[0052]
(Equation 8)
δrlimits = δrlimits1 + Ts · (2δrlimit−δrlimit1−δrlimitst0) / (t0−t1)
This particular slope is expressed as a fraction, the denominator is (t0−t1), ie, the sampling interval between time t0 of the latest sampling point and time t1 of the previous sampling point, and the numerator is (2δrlimit −δrlimit1−δrlimitst0) = (δrlimit−δrlimit1) + (δrlimit−δrlimitst0). That is, the difference between the target rear wheel steering angle limit value δrlimit at the latest sampling point and the target rear wheel steering angle limit value δrlimit1 at the previous sampling point is the difference between the target rear wheel steering angle limit value δrlimit at the latest sampling point. And a limit value Δrlimitst0 obtained by smoothing the target rear wheel rudder angle at the latest sampling point. Therefore, at the next sampling, the limit value Δrlimits subjected to the smoothing process of the target rear wheel steering angle is adjusted so as to approach the limit value Δrlimit of the target rear wheel steering angle.
[0053]
FIG. 13 is a diagram schematically showing the process of this interpolation calculation. Point i is the target rear wheel steering angle limit value δrlimit1 at the previous sampling point (at t1), j is the target rear wheel steering angle limit value δrlimit at the latest sampling point (at t0), and k is the latest sampling The limit value Δrlimitst0 subjected to the smoothing process at the point (at time t0) is shown. When the limit value δrlimits smoothed at the next sampling point approaches the limit value of the target rear wheel steering angle, the smoothing process was performed when the current sampling point (at t0) further advanced by (t0−t1). The limit value Δrlimits only needs to be at the point m obtained by extending the line segment ij. Therefore, the limit value δrlimits subjected to the smoothing process of the current target rear wheel steering angle may be determined so that the slope (2δrlimit−δrlimit1-δrlimitst0) / (t0−t1) of the line segment k-m becomes a gradient.
[0054]
When step 401 is executed, the process proceeds to step 402 next. In step 402, as a preparation for executing step 401 in the next control cycle, the current smoothed limit value δrlimits is substituted into the smoothed limit value δrlimits1 one control cycle before.
[0055]
When step 402 is executed, the rear wheel limit steering angle smoothing calculation routine ends. Then, returning to the main routine of FIG. 2, the rear wheel steering angular speed limit calculation of step 108 is executed.
[0056]
In step 108, a rear wheel steering angular speed limit calculation is performed. Here, the amount of change in the smoothed limit value Δrlimits obtained in the above step is viewed, and a process of correcting the limit value Δrlimits according to the magnitude of the amount of change is performed. Note that the smoothing-processed limit value δrlimits before one control period is stored as δrlimits_old in step 608 described later.
[0057]
As shown in FIG. 8, the details of this process are as follows. First, at step 601, the maximum allowable amount Drl_max of the differential value of the limit value and the minimum allowable amount Drl_min of the differential value of the limit value are determined according to the vehicle speed v. / The front wheel rudder angle ratio ratio_map (v), the differential value dδsw / dt of the steering angle δsw, the maximum allowable yaw rate fluctuation speed difference Gtmax, and the yaw rate gain Grdr (0) for the rear wheels are obtained by the following equation.
[0058]
(Equation 9)
Drl_max = ratio_map (v) · dδsw / dt + Gtmax / Grdr (0)
(Equation 10)
Drl_min = ratio_map (v) · dδsw / dt−Gtmax / Grdr (0)
Here, the target angular velocity of the rear wheel steering angle is obtained by multiplying the differential value dδsw / dt of the steering angle δsw by the rear wheel / front wheel steering angle ratio ratio_map (v), and Gtmax / Grdr (0 ), That is, a range in which the yaw rate fluctuation speed difference falls within the allowable range is set as the allowable range.
[0059]
Next, in step 602, it is checked whether or not the time differential value dδrlimits / dt of the limit value δrlimits subjected to the smoothing process exceeds the maximum allowable amount Drl_max of the limit value differential value. In step 603, it is checked whether the time differential value dδrlimits / dt of the smoothed limit value δrlimits has reached the minimum allowable amount Drl_min of the limit value differential value. When the time differential value dδrlimits / dt of the limit value δrlimits subjected to the smoothing process exceeds the maximum allowable amount Drl_max of the differential value of the limit value, in step 605, the limit value δrlimits is differentiated to the limit value δrlimits subjected to the smoothing process. Multiply the maximum allowable value Drl_max by the control period Ts and substitute the previous value δrlimits_old. If the time differential value dδrlimits / dt of the limit value δrlimits subjected to the smoothing process exceeds the minimum allowable amount Drl_min of the differential value of the limit value, in step 604, the limit value δrlimits is differentiated to the limit value δrlimits subjected to the smoothing process. Multiply the minimum allowable value Drl_min by the control period Ts and substitute the previous value δrlimits_old.
[0060]
(Equation 11)
δrlimits = δrlimits_old + Ts ・ Drl_max
(Equation 12)
δrlimits = δrlimits_old + Ts ・ Drl_min
Next, in step 606, it is determined whether or not the sign of the steering angle δsw matches the sign of the limit value δrlimits subjected to the smoothing process of the rear wheel steering angle. If they match, in step 607, 0 (zero) is substituted for the smoothed limit value δrlimits. In other words, if the limit value δrlimits smoothed so that the steering of the front wheels and the steering of the rear wheels are in phase, the smoothed limit value δrlimits is set to zero so that the rear wheels are steered in phase. Is prevented.
[0061]
Finally, in step 608, the current smoothing limit value δrlimits is substituted into δrlimits_old for the next calculation, and this subroutine is terminated, and the process returns to the main routine of FIG.
[0062]
In the rear wheel steering angular speed limit calculation, the steering speed of the rear wheel when the rear end overhang suppression control is performed is limited. Further, the steering angle of the rear wheels is limited so that the front wheels and the rear wheels are not steered in phase when the rear end overhang suppression control is performed.
[0063]
The rear wheel steering speed limitation will be described with reference to FIG. FIG. 14 shows the characteristics of the steering angular velocity dδdw / dt and the rear wheel steering angular velocity dδrlimits / dt when steering is performed. The center dotted line is dδrso / dt = ratio_map (v) · dδsw / dt, and the rear wheel steering angle obtained by multiplying the differential value dδsw / dt of the steering angle δsw by the rear wheel / front wheel steering angle ratio ratio_map (v). Indicates the target angular velocity. Since the rear wheel / front wheel steering angle ratio ratio_map (v) has a negative value at a low vehicle speed as shown in FIG. 12, the inclination of the dotted line is negative. Two parallel solid lines indicate a boundary line dδrlimits / dt = ratio_map (v) · dδsw / dt ± Gtmax / Grdr (0). When the steering angular velocity dδdw / dt and the rear wheel steering angular velocity dδrlimits / dt are out of parallel boundaries, the steering speed of the rear wheels is limited. For example, when the steering wheel angular velocity is zero while the driver holds the steering wheel, the rear wheel steering angular velocity is limited to a range of ± dt−Gtmax / Grdr (0). Then, the limit range of the rear wheel steering angular speed is increased and decreased in inverse proportion to the steering angular speed.
[0064]
When the rear wheel steering angular speed restriction calculation is completed, the target rear wheel steering angle restriction calculation in step 109 is executed. Here, the target rear wheel steering angle δrt, which is the final calculation target of the controller 21, is calculated. The details are shown in FIG. In step 501, it is determined whether the actual front wheel steering angle δf is positive or zero. If the actual front wheel steering angle δf is positive or zero, the process proceeds to step 502, and if the actual front wheel steering angle δf is negative, the process proceeds to step 503. In Step 502, the normal target rear wheel steering angle δrt0 calculated in Step 104 and the target rear wheel steering angle calculated in Step 107 that are smoothed by the limit value δrlimits are large in consideration of the sign. This value is used as the target rear wheel steering angle δrt. On the other hand, in step 503, the smaller one of the normal target rear wheel steering angle δrt0 and the smoothed limit value δrlimits in consideration of the sign is used as the target rear wheel steering angle δrt.
[0065]
During traveling at a low vehicle speed, the rear wheel steering angle is calculated in reverse phase to the front wheels as shown in FIG. Here, when the front wheel is turned in the positive direction, the rear wheel is turned in the negative direction, and δrlimits and δrt0 have negative or zero values. Here, when the absolute value of δrt0 is smaller than the absolute value of δrlimits, δrlimits <δrt0 <0, and the larger normal target rear wheel steering angle δrt0 is used as it is as the target rear wheel steering angle δrt. When the absolute value of δrt0 is larger than the absolute value of δrlimits, δrt0 <δrlimits <0, and the limit value δrlimits subjected to a larger smoothing process is used as the target rear wheel steering angle δrt. When the front wheel is turned in the negative direction, the rear wheel is turned in the positive direction, and δrlimits and δrt0 are positive values. Here, when the absolute value of δrt0 is larger than the absolute value of δrlimits, 0 <δrt0 <δrlimits, and the smaller normal target rear wheel steering angle δrt0 is used as it is as the target rear wheel steering angle δrt. When the absolute value of δrt0 is smaller than the absolute value of δrlimits, 0 <δrlimits <δrt0, and the smaller smoothed limit value δrlimits is used as the target rear wheel steering angle δrt. When traveling at high speed, the rear wheels are in phase with the front wheels. In this case, in step 607, if δrlimits is in phase with the steer angle, δrlimits = 0 is set, and the absolute value of δrlimits <absolute value of δrt0 is always established, so that the normal target rear wheel steering angle δrt0 remains as it is. Used as the angle δrt.
[0066]
Finally, in step 110, the actuator 15 is controlled so that the steering angle of the rear wheels becomes equal to the target rear wheel steering angle δrt. In this control, the actual steering angle of the rear wheel 5 is detected by the rear wheel steering angle sensor 13, and servo control is preferably performed using PID control or the like so that the steering angle becomes equal to the target rear wheel steering angle δrt. Thereby, the rear wheel 5 is controlled to an appropriate steering angle, and the rear end of the vehicle is prevented from protruding at a low vehicle speed.
[0067]
According to the embodiment of the rear wheel steering apparatus according to the present invention described above, the following effects are obtained. That is, the controller 21 limits the target rear wheel steering angle δrt so that the rear end point f of the vehicle does not protrude from the inner region of the averaged trajectory 32 or the like obtained by smoothly averaging the travel trajectory of the front end point g. Even if the rear wheel 5 is steered in reverse phase with respect to the front wheel 3 while the vehicle 1 is traveling in the low speed region, the rear end point f does not protrude from the outer region with respect to the averaged trajectory 32 of the front end point g. The target rear wheel steering angle δrt is limited, and the problem of overhang of the vehicle rear end point f can be solved.
[0068]
Further, since the target rear wheel steering angle δrt is limited based on an averaged trajectory 32 or the like obtained by smoothly averaging the travel trajectory 30 of the front end point g, even when the travel trajectory 30 of the front end point is disturbed, The influence of the disturbance is less likely to be reflected in the calculation result of the target rear wheel steering angle δrt. Therefore, according to the present invention, it is possible to further improve the turning performance of the vehicle.
[0069]
Further, when calculating the target rear wheel steering angle limit value δrlimits, the calculation is performed in consideration of the deviation angle θet, which is a relaxation amount related to the deviation between the rear end point f on the average trajectory and the rear end point f. ing. Therefore, when the deviation occurs, the absolute value of the target rear wheel steering angle limit value δrlimits can be calculated so as to be set larger. Therefore, when the rear wheel 5 is steered in reverse phase with respect to the front wheel 3, it is possible to improve the turning ability while reliably solving the problem of the rear end point f of the vehicle 1 protruding.
[0070]
In addition, when updating the arc 32 which is an averaged trajectory, it can be performed based only on the information of the arc 32 calculated last time and the information of the latest sampling point when the latest sampling point is updated. Accordingly, in calculating the arc 32 that is the averaged trajectory, the controller 21 only needs to store information on the latest sampling point a, and does not need to store information on a plurality of past sampling points. . Further, since the traveling locus 30 is approximated by the arc 32, the geometric characteristics peculiar to the arc can be used, and the averaged locus can be calculated easily compared to a complicated method such as polynomial approximation. it can. Therefore, the work space and memory capacity required for the controller 21 can be saved, and the calculation speed is improved.
[0071]
In addition, when interpolating the limit value δrlimit of the target rear wheel rudder angle to the smoothed limit value δrlimits that is a continuous value, not only the limit value δrlimit1 calculated at the past sampling point input time t1, but also the latest sampling The current smoothed limit value δrlimits from the latest sampling point input time t0 to the next sampling point input time is calculated after taking into account the smoothed limit value δrlimits at the point input time t0. The current smoothed limit value δrlimits is a highly reliable value that also takes into account the trend of increase and decrease of the past limit value and the deviation between the past limit value δrlimit and the smoothed limit value δrlimits. It becomes.
[0072]
Furthermore, the front end point g and the rear end point f are set at the foremost end and the rearmost end of the vehicle 1, respectively. Therefore, the rear end of the vehicle that is most likely to contact an obstacle on the side of the vehicle due to the rear end of the vehicle does not protrude outward from the averaged trajectory 32 related to the front end of the vehicle. It is possible to more reliably prevent contact with the obstacle on the side of the vehicle due to the overhang of the end.
[0073]
In addition, depending on the shape of the vehicle, when it is known that there is an appendage with a shape projecting forward or laterally from the front end point g and an appendage with a shape projecting rearward or laterally from the rear end point f. The calculation may be performed by replacing the front end point g and the rear end point f with the position of the end of the accessory.
[0074]
As described above, the rear wheel steering device of this embodiment is a device for steering the rear wheels in accordance with the steering angle of the front wheels, and the rear wheel limiting steering angle calculation routine 106 for calculating the limiting steering angle of the rear wheels. The rear wheel limit steering angle smoothing calculation routine 107 for smoothing the calculated value, the target rear wheel steering angle limit calculation routine 109 for restricting the normal target rear wheel steering angle of the rear wheel to the limit value, and the actual rear wheel steering. A rear-end overhang suppression control unit including a rear-wheel steering actuator driving step 110 is provided.
[0075]
Further, the steps 601 to 601 limit the rear wheel steering speed dδrlimits / dt, which is a differential value of the limit value of the rear end overhang suppression control means, to a specific range ratio_map (v) · dδsw / dt ± Gtmax / Grdr (0). A rear-wheel steering speed limiting means configured from 604 is provided. Therefore, the limit value δrlimits subjected to the smoothing process is further limited so that the change speed, which is a differential value thereof, does not deviate from the specific range ratio_map (v) · dδsw / dt ± Gtmax / Grdr (0). The rear wheel does not change greatly in response to the operation.
[0076]
FIG. 15 shows a steering angle of 545 ° (left) (front wheel) when a 2WS vehicle (rear wheel steering angle is zero), steering angle proportional control, rear end overhang suppression control, and control according to the embodiment of the present invention is adopted. The simulation results of the vehicle when assuming a U-turn at a left steering angle of 38.93 ° and a constant vehicle speed of 5 km / h are shown. It is assumed that the actual rear wheel steering angle δm at the start when the control according to the embodiment of the present invention is adopted is zero. This is because if the driver steers the steering when the engine is stopped, the rear wheels may be steered along the travel locus before the stop, which may move in any direction.
[0077]
As is apparent from the results of FIG. 15, the target rear wheel steering angle δrt0 changes abruptly at the portion c, whereas when the control according to the embodiment of the present invention is employed, the target as shown by d The change in the rear wheel steering angle δrt0 is gentle.
[0078]
Further, when the limit value of the rear end overhang suppression control means is in phase with the steering angle δs, the rear end overhang suppression control means is In the case where the rear wheels are steered so as to suppress overhanging, there is provided in-phase steering angle limiting means constituted by steps 606 to 607 for limiting the steering angle so that the front wheels and the rear wheels are not steered in phase. Thereby, the parallel movement of the vehicle by the rear end protrusion suppression control does not occur.
[0079]
In the above embodiment, the rear end overhang suppression control is performed by another method, for example, a method of examining the overhang without averaging the travel locus, or an averaged locus proposed in the second embodiment of 001-242842. It is possible to substitute a method such as dividing the number into two or more.
[0080]
【The invention's effect】
According to the first and third aspects of the invention, it is possible to eliminate the driver's uncomfortable feeling due to the vehicle moving in parallel when the vehicle is running at a low speed.
[0081]
According to the second and third aspects of the invention, it is possible to eliminate the driver's uncomfortable feeling due to abrupt steering of the rear wheels by the rear end overhang suppression control.
[0082]
According to the invention of claim 4, since the yaw rate fluctuation due to the steering of the rear wheels is within the allowable speed difference, the driver's uncomfortable feeling can be solved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a four-wheel steering vehicle including a rear wheel steering device according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of a main routine executed by a controller.
FIG. 3 is a flowchart showing initialization processing in the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing interrupt processing in the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing normal rear wheel steering angle calculation processing in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing rear wheel limit steering angle calculation processing in the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing rear wheel limit steering angle smoothing calculation processing in the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing rear wheel steering angular speed limit calculation processing in the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing a target rear wheel steering angle limit calculation in the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a model diagram showing the motion of the vehicle in the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic diagram showing how the averaging trajectory is updated each time the latest sampling point changes.
FIG. 12 is a diagram showing a rear wheel / front wheel steering angle ratio map in steering angle proportional control.
FIG. 13 is a diagram schematically illustrating an interpolation calculation process in the embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a graph showing characteristics of a steering angular velocity dδdw / dt and a rear wheel steering angular velocity dδrlimits / dt in the embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a graph showing changes in a vehicle speed v, a target rear wheel steering angle δrt, and a steering angle when a vehicle motion simulation is performed.
[Explanation of symbols]
1 vehicle
3 Front wheels
5 Rear wheels
7 Steering
9 Wheel speed sensor
11 Front wheel steering angle sensor
13 Rear wheel steering angle sensor
17 Yaw rate sensor
19 Ignition switch
21 Controller
23 Shift position sensor
30 Actual travel trajectory
30 Traveling track
32 curves
32 Averaging trajectory
a, a0, a1, b, c, d sampling points
C1 Gain for limiting the rudder angle
Drl_max Maximum allowable differential value of the limit value
Drl_min Minimum permissible limit value derivative
Dx sampling distance
dδdw / dt Steer angular velocity
dδrlimits / dt Rear wheel steering angular speed
e, e0, e1 Neighbor points of the rear end point on the averaging trajectory
g Front end point
Grdr (0) Yaw rate gain for rear wheel
Gtmax Maximum allowable yaw rate fluctuation speed difference
k ・ θat, k ・ θato Center angle of averaged trajectory
L Wheelbase
Le / Dx Total length of vehicle
Lf Axle length from center of gravity to front wheel
Lfe Length from the center of gravity to the front edge
Lr Axle length from center of gravity to rear wheel
ratio_map (v) Rear wheel / front wheel rudder angle ratio
t0 Time of latest sampling point
t1 Time of previous sampling point
Td0 initial vehicle speed pulse input interval time
Ts control cycle
v Vehicle speed
γ Yaw rate
δf Front wheel rudder angle
δm Real rear wheel rudder angle
δr Rear wheel rudder angle
δrlimit Limit value of the target rear wheel steering angle at the latest sampling point
δrlimit1 Target rear wheel steering angle limit value at the previous sampling point
δrlimits Smoothed limits
δrlimits1 Limit value that is smoothed before one control cycle
δrlimitst0 Smoothed limit value at the latest sampling point
δrt, δrt0 Normal target rear wheel rudder angle
δsw steering angle
θat, θato Trajectory angle of front end point on average trajectory
θb Absolute angle of vehicle body
θet Deviation angle
θfe Advancing direction angle of front end point
θfea, θfeao Advancing direction angle of front end point on averaging trajectory
θfear Advancing direction angle of the front end point on the averaging trajectory and near the rear end point e
θre Traveling direction angle of rear end point
θrelimit Limit value of the direction angle of the trailing end
Step 106 Rear wheel limit rudder angle calculation
Step 107: Rear wheel limit rudder angle smoothing calculation routine
Step 108: Rear wheel rudder angular speed limit calculation
Step 109 Target rear wheel rudder angle limit calculation

Claims (2)

前輪の舵角に応じて後輪を操舵する後輪操舵装置において、
車両の後端の張出しを抑制する後端張出抑制制御手段と、
該後端張出抑制制御手段が後端の張出しを抑制するよう後輪の操舵を行っている場合に、
後輪操舵の速度を後輪舵角の目標角速度を中心にヨーレイト変動速度差が許容範囲に入るような範囲に制限する後輪操舵速度制限手段とを備えることを特徴とする後輪操舵装置。
In the rear wheel steering device that steers the rear wheel according to the steering angle of the front wheel,
Rear end overhang suppression control means for suppressing overhang of the rear end of the vehicle ;
When the rear end overhang suppression control means steers the rear wheel so as to suppress the rear end overhang,
A rear wheel steering apparatus comprising rear wheel steering speed limiting means for limiting a rear wheel steering speed to a range in which a yaw rate fluctuation speed difference is within an allowable range centering on a target angular speed of a rear wheel steering angle .
前輪の舵角に応じて後輪を操舵する後輪操舵装置において、
車両の後端の張出しを抑制する後端張出抑制制御手段と、
後端張出抑制制御手段が後端の張出しを抑制するよう後輪の操舵を行っている場合に、前輪と後輪が同相に操舵しないよう舵角を制限する同相舵角制限手段と、
後端張出抑制制御手段が後端の張出しを抑制するよう後輪の操舵を行っている場合に、後輪操舵の速度を後輪舵角の目標角速度を中心にヨーレイト変動速度差が許容範囲に入るような範囲とする後輪操舵速度制限手段を備えていることを特徴とする後輪操舵装置。
In the rear wheel steering device that steers the rear wheel according to the steering angle of the front wheel,
Rear end overhang suppression control means for suppressing overhang of the rear end of the vehicle ;
In- phase steering angle limiting means for limiting the steering angle so that the front wheels and the rear wheels are not steered in the same phase when the rear end overhang suppression control means steers the rear wheels so as to suppress the rear end overhang ;
When the rear end overhang suppression control means steers the rear wheel so as to suppress the rear end overhang, the rear wheel steering speed is within the allowable range of the yaw rate fluctuation speed centered on the target angular speed of the rear wheel steering angle. A rear-wheel steering device comprising a rear-wheel steering speed limiting means within a range that falls within the range .
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