JPH01127458A - 車両の操舵方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はステアリングハンドルによる前輪操舵時前後輪
を共に補助操舵する車両の操舵方法に関するものである
。

（従来の技術） 前後輪を共に補助操舵する場合、夫々の補助舵角の与え
力次第で操舵周波数に対するヨーレート及び横加速度の
周波数特性をフラットにして、ヨーレート及び横加速度
をステアリングハンドルの切操作速度に関係な（同じに
保ち得ることが知られている。この場合、乗員が何時も
同じヨーレートや横加速度を感じて不安感をなくすこと
ができる。

そのための操舵方法として従来、昭和６２年５月自動車
技術会発行「学術講演会前刷集」第８７１０１７号に記
載の如く、ハンドル切り角θに対し前輪補助舵角δ、及
び後輪補助舵角δ１を次式の如くに与えて前後輪を夫々
比例及び微分制御することが提案された。

但し、Ｋｆ　＋に、・・・　比例定数 Ｔ、　、　Ｔ、、・・・　微分定数 Ｓ　・・・　ラプラス演算子 （発明が解決しようとする問題点） しかしてこの操舵方法では、上記（２）式がδｒ　±　
Ｋ１・　θ十　Ｔ、、・　θ　・Ｓ−に、・　θ＋　Ｔ
１・　θ　−−−−（３）で表わされ、又上記各式にお
いてに、、に、、Ｔ。

が正であるのに対し、Ｔ、を負に設定するため、（３）
式で表わされる後輪補助舵角δ、が（３）式中のＫ、・
θ及びＴ、・δと共に示す第１０図から明らかなように
ハンドル操作開始瞬時ｔ１の直後に一旦（瞬時ｔ２迄の
間）前輪に対し逆相となり、その後同相方向に戻ること
となる。これがため、操舵制御システムが複雑な制御を
要求され、システムとして複雑となりコスト高になる問
題を生ずる。又、システムの高い応答性が要求され、こ
の点でもコスト上の不利を免れない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ヨーレート及び横加速度のフラットな周波数
特性を追及して上述の問題を生ずるよりか、これより重
要な車両の回頭性（旋回応答性）及び旋回安定性を重視
した操舵方法を提供し、もって上述の如くシステムが複
雑で高価になる問題を僅かな性能劣化と引換えに解消し
ようとするもので、 ステアリングハンドルによる前輪操舵時前後輪を共に補
助操舵するに際し、 前輪には少な（ともステアリングハンドル操作の微分値
に応じた切増量を前輪補助舵角として与え、 後輪にはステアリングハンドル操作に比例した同相舵角
を一次遅れで後輪補助舵角として与える車両の操舵方法
に特徴づけられる。

（作　用） ステアリングハンドルを切ると、前輪が切り方向へ操舵
され、車両を同方向へ操向することができる。

そしてこの際、前輪を少なくともステアリングハンドル
操作の微分値に応じて切増し、後輪をステアリングハン
ドル操作に比例した角度だけ同相に一次遅れをもって補
助操舵する。このため、前輪の微分制御による補助操舵
（切増し）により車両の回頭性（旋回応答性）を向上さ
せ得ると共に、後輪の比例制御による補助操舵（同相転
舵）により車両の旋回安定性を向上させることができる
。

ところで後輪の同相転舵を遅れなしに行うと、直ちに横
力が発生して車体が横移動した後に旋回を始めるような
感覚となるが、上記の一次遅れはこれをなくして旋回当
初の感覚を違和窓のないものにすることができる。以上
の作用によりヨーレート及び横加速度のフラットな周波
数特性が若干犠牲になるものの、それより重要な回頭性
及び旋回安定性を確保し得ることとなる。

そして上記の前後輪補助操舵は、−瞬にせよ逆相転舵を
要求せず、同相転舵のみであるため、操舵制御システム
が複雑な制御を要求されず、簡単なシステムとなって安
価に構成し得る他、高い応答性が必要でなく、この点で
もコスト上有利である。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明方法の実施に用いる車両の操舵装置で、
ｌは前２輪、２は後２輪を夫々示す。前輪１は夫々ステ
アリングナックル３を介して車体に転舵可能に取付け、
後輪２も夫々ステアリングナックル４を介して車体に転
舵可能に取付ける。

ステアリングナックル３間をタイロッド５により連結し
、これに前輪用ステアリングギヤ６のラック７を固着す
る。ラック７に噛合してこれと共にステアリングギヤ６
を構成するピニオン８をステアリングシャフト９を介し
てステアリングハンドルＩＯに連結する。

ステアリングナックル４間をタイロツド１１により連結
し、これに後輪用ステアリングアクチュエータ１２のピ
ストン１３を固着する。アクチュエータ１２のシリンダ
１４を車体に固着し、ピストン１３を室１５、１６内の
ばね１７．１８により中立位置に弾支する。

前輪用ステアリングギヤ６のギヤケース１９は車体に対
し固着せず、インシュレータ２０を介し長手方向へ少な
くとも前輪１の最大補助転舵量だけ変位可能に弾支し、
この変位を行うためのアクチュエータ２１をギヤケース
１９及び車体間に架設する。

アクチュエータ２１はピストン２１ａをその両側におけ
る室２１ｂ、　２１Ｃ内のばね２１ｄ、　２１ｅにより
中立位置に弾支して構成する。室２１ｂ、　２ＩＣから
の回路２２゜２３及び室１５．１６からの回路２４．２
５を夫々の電磁弁２６、２７を介して共通な供給路２８
及びドレン路２９に接続し、供給路２Ｂにポンプ３０の
吐出ボートを接続して常時ポンプ圧を供給する。

電磁弁２６．２７は夫々電磁比例式方向切換弁とし、ソ
レノイド２６ａ、　２７ａＯＯＦＦ時回路２２〜２５を
供給路２８及びドレン路２９から遮断してアクチュエー
タ１２゜２１のストローク位置を保持し、ソレノイド２
６ａ。

２７ａの第１段ＯＮ時回路２２．２４を供給路２８に、
又回路２３．２５をドレン路２９に夫々通じてアクチュ
エータピストン１３．２１ａを図中右行させ、ソレノイ
ド２６ａ　２７ａの第２段ＯＮ時更に大きな電磁力によ
り回路２２．２４をドレン路２９に、又回路２３．２５
を供給２８に通じてアクチュエータピストン１３．２１
ａを図中左行させるものとする。

ソレノイド２６ａ、　２７ａのＯＮ、　ＯＦＦを補助操
舵用のコントローラ３１により個々に制御し、このコン
トローラにはステアリングハンドル１０の切り角θを検
出する操舵角センサ３２からの信号及び車速Ｖを検出す
る車速センサ３３からの信号を入力する他、アクチュエ
ータピストン１３．２１ａのストローク、つまり前輪補
助実舵角δ、及び後輪補助実舵角δ、を検出するストロ
ークセンサ３４．３５からの信号をフィードバックする
。コントローラ３１は入力情報θ、■　から目標前輪補
助舵角δ、及び目標後輪補助舵角δ、を後述の如くに求
め、これらとフィードバックした実際値δ１．δ８との
偏差に基づき両者が一致するようソレノイド２６ａ、　
２７ａを個々にＯＮ、　ＯＦＦ制御し、アクチュエータ
１２．２１を介してギヤケース１７及びタイロッド１１
をストロークさせることにより前輪ｌ及び後輪２を補助
操舵する。

上記実施例の作用を次に説明する。

ステアリングハンドル１０を切ると、ステアリングシャ
フト９を介してピニオン８が回転される。

ピニオン８はラック７をストロークさせてステアリング
ナックル３を介し前（！１を対応方向へ転舵させ、車両
を操向することができる。

かかる旋回走行中、コントローラ３１はハンドル切り角
θ及び車速■から 、、δｆ＝Ｋｆ　　・θ＋Ｔｔ・θ・５−Ｋｒ−θ＋Ｔ
ｔ’θ　−−−−（４）の演算により目標前輪補助舵角
δ、を、又θ　　　　　ｌ＋　τ　・Ｓ 〔但し、τ：時定数〕 の演算により目標後輪舵角δ、を夫々求める。

しかして比例定数Ｋｆ、に、は第２図に示す如き車速Ｖ
の関数とし、微分定数Ｔ、は第３図の如き車速■の関数
とし、時定数τも第４図の如き車速■の関数として、こ
れら関数から比例定数に、。

Ｋｒ、微分定数に、及び時定数τを求め、これらとハン
ドル切り角θ及びその微分値θとを元にコントローラ３
１は上記（４）、　（５）式の演算を行って目標前輪補
助舵角δ、及び目標後輪補助角δ、を求める。

コントローラ３１はこれら目標値δ２．δ、と実際値δ
１．δ８との偏差から、δ、＝δ１、δ。

＝δ、とするためのソレノイド２６ａ、　２７ａのＯＮ
、　ＯＦＦ状態を判断し、これらソレノイドを適宜第１
段階又は第２段階ＯＮさせる。これにより電磁弁２６は
回路２２．２３の一方にポンプ圧を供給すると共に他方
をドレンし、電磁弁２７も回路２４．２５の一方にポン
プ圧を供給すると共に他方をドレンする。かくて、アク
チュエータ２１．１２はピストン２１ａ、　１３を対応
方向へストロークさせてギヤケース１９及びタイロッド
１１を対応方向へストロークさせることにより前輪１及
び後輪２を目標値δ２．δ、たけ補助転舵する。これに
よ゛すδ、＝δ２、δ８−δ、になると、コントローラ
３１はソレノイド２６ａ、　２７ａを叶Ｆすることによ
りアクチュエータ２１．１２　　を制御位置に保持する
。

ところで、目標前輪補助舵角δ、が前記（４）式の如く
であるから、前輪ｌはハンドル切り角θ及び比例定数に
、に応じた角度に加え、ハンドル切り角速度θ及び微分
定数Ｔ、に応じた角度をも含めた角度だけ切増方向へ補
助操舵されることとなり、この前輪補助操舵を所謂比例
制御及び微分制御により行って車両の回頭性（旋回応答
性）を良好なものとすることができる。

一方、後輪補助操舵については目標後輪補助舵角δ、が
前記（５）式の如くであるから、後輪２はハンドル切り
角θに比例（比例定数に、　）　した角度だけ前輪と同
相に補助操舵されることになり、この後輪補助操舵を所
謂比例制御により行って車両の旋回安定性を向上させる
ことができる。ところでこの際（５）式から明らかなよ
うに、上記の後輪補助操舵が時定数τに応じた一次遅れ
をもって行われることから、この−次遅れを持たせない
場合に生ずるような感覚、つまり車体が横移動した後に
旋回を始るような違和感をなくすことができる。

以上のような前後輪同時補助操舵により、前記（１）　
　、（２）式とのずれ分だけヨーレート及び横加速度の
フラットな周波数特性が若干犠牲になるものの、それよ
り重要な車両の回頭性及び旋回安定性を確実に確保する
ことができると共に、旋回当初の上記違和感をなくすこ
とができる。

そして上記（４）　　、（５）式から明らかなように逆
相転舵瞬時がなく、同相転舵のみであるため、操舵制御
システムが複雑な制御を要求されず、簡単なシステムと
なって安価に構成し得る他、高い応答性が必要でなく、
この点でもコスト上有利である。

第５図は本発明方法の実施に用いる操舵装置の他の例で
、図中第１図におけると同様の部分を同一符号にて示す
。本例では、回路２２または２３からアクチュエータ２
１に向かって前輪補助操舵に供する圧力を後輪補助操舵
にも用いるようにする。これがため、後輪用ステアリン
グアクチュエータ１２の室１５．１６から延在する回路
２４．２５を回路２２．２３に接続し、回路２４．２５
中に可変オリフィス４０．４１を挿入する。これら可変
オリフィスの開度はコントローラ３１により共通に制御
し、前記実施例と同様の後輪補助操舵が得られるよう決
定する。つまり、ハンドル切り角θが第６図の如くに変
化し、従って前述した如くに決定する回路２２又は２３
の前輪補助操舵圧が同図の如きものである場合につき述
べると、コントローラ３１は前述した如くに決定する目
標後輪補助舵角δ、を得るための可変オリフィス４０．
４１の開度を前輪補助操舵圧との関連において決定し、
アクチュエータ１２への後輪補助操舵圧を第６図に示す
如くに制御する。かくて本例でも、後輪２を前述した例
とほぼ同様に補助転舵してこれに第６図中ΔＴで示す如
き一次遅れを設定することができる。

第７図は操舵装置の他の例で、図中第１図におけると同
様部分を同一符号にて示す。本例では、前輪の補助操舵
を微分制御のみとしても本来の回頭性向上効果を達成で
きることから、アクチュエータ２１の室２１ｂ、　２１
Ｃから延在する回路２２．２３を夫々サーボ弁５０のピ
ストン５１により仕切られた２室５２、５３に接続する
。サーボ弁５０は車体５４を車体に固着し、ピストン５
１に摺動自在に挿置したスプール５５をタイロッド５に
固着する。車体５４にはガイドピストン５６を固設し、
これをサーボピストン５１内に摺動自在に嵌合して室５
１ａ、　５１ｂを画成する。

これら室内にばね５７ａ、　５７ｂを収納してナーボピ
ストン５１を図示の中立位置に弾支する。

サーホピストン５１とこれに嵌合したスプール５４との
間に流入弁部５８ａ、　５８ｂ及び流出弁部５９ａ、　
５９ｂを設定し、流入弁部間を供給路２８に接続する。

そして、流出弁部５９ａ、　５９ｂの上流側を夫々対応
する室５１ａ、　５１ｂに通じさせると共に可変オリフ
ィス４０゜４１が挿置されたに回路２４．２５を経て後
輪操舵用アクチュエータ１２の対応する室１５．１６に
通じさせ、流出弁部５９ａ、　５９ｂの下流側をドレイ
ン路２９に接続する。

又、アクチュエータ２１の２室２１ｂ、　２１Ｃ間を回
路６１により連通し、この回路中に可変オリフィス６２
を挿置して室２１ｂ、　２１ｃ用の連通度を可変オリフ
ィス５２の開度により決定する。可変オリフィス６２は
可変オリフィス４０．４１を前述したように開度制御す
るコントローラ３１により開度制御し、このコントロー
ラはセンサ３３で検出した車速Ｖの上昇につれ、可変オ
リフィス６２の開度を増大するものとする。なお、室２
１ｂ、　２１ｃ、　５２．５３及び回路２２．２０内に
は非圧縮性流体を封入しておく。

本実施例による前輪補助操舵は次の如くに行われる。タ
イロッド５が右行する左切時、プランジ中５５の右行に
より弁部５８ａ、　５９ｂが開度減少し、弁部５９ａ、
　５８ｂが開度増大する。これによりばね５７ａ。

５７ｂの存在故に室５１ｂが高圧、室５１ａが低圧とな
るようこれら室間に圧力差を生じてサーボピストン５１
をプランジャ５５に追従移動させる。サーボピストン５
１の右行で封入流体は室５２から回路２２、室２１ｂ、
可変オリフィス６２、室２１ｃ、回路２３を経て室５３
に向かう。逆に、布切時はピストン５１ａの左行で封入
流体は室５３から回路２３、室２１ｃ　、可変オリフィ
ス６２、室２１ｂ、回路２２を経て室５２に向かう。

この際、可変オリフィス６２がその開度に応じた流動抵
抗を与え、このオリフィス開度と封入流体の流速とに応
じた圧力を可変オリフィス６２の上流側、即ち室２１ｂ
又は２１ｃ内に生ぜしめ、アクチュエータピストン２１
ａ、従ってギヤケース１９を右行又は左行して前輪１を
切増しすることができる。

つまり、ステアリングハンドル１０による前輪主操舵量
δｌ！ｌ（ラック７とギヤケース１９の相対移動量）が
第８図の如きものである場合について述べると、これが
変化している瞬時１．−１１間においてアクチュエータ
２１は上記の圧力により前輪ｌをハンドル切り速度（θ
）及び可変オリフィス６２の開度に応じた舵角δ、だけ
切増方向へ補助操舵する。これにより前輪主操舵量Σδ
、は第８図中斜線領域分を切増しされることとなるが、
補助舵角δ、がハンドル切り速度の上昇につれ大きくな
ることから、前記両実施例から比例制御分を除去した微
分制御に近い前輪補助操舵を得ることができる。又、補
助舵角δ、が可変オリフィス６２の増大につれ小さくな
り、又この可変オリフィス開度が車速Ｖの上昇につれコ
ントローラ３１により増大されることから、車速に応じ
た前輪補助操舵も前述した例とほぼ同様に実行されるこ
ととなる。

ところで本例では、ゲイン及び位相が第９図に点線で示
す如く、成る操舵周波数１０以上の領域で実線により示
した前記両実施例におけるゲイン及び位相特性からずれ
ることから、前記実施例とばば同様に前輪の補助操舵を
実行するためには、゛操舵周波数ｒ、以下が実用域とな
るようにする必要があることは言うまでもない。

次に、本実施例による後輪補助操舵を説明する。

上記前輪補助操舵中室５１ａ、　５１ｂ間に生じた圧力
差はアクチュエータ１２の室１５．１６間にもおよび、
左切時は室１６内の高圧により、又布切時は室１５内の
高圧により夫々後輪２を前述した例と同様に同相転舵す
ることができる。ところで、オリフィス４０゜４１が存
在し、これらをコントローラ３１により第５図における
と同様に制御することから、後輪の補助操舵を一次遅れ
を持たせて前述した例と同様に行うことができる。

（発明の効果） かくして本発明操舵方法は上述の如く、少なくともステ
アリングハンドル操作の微分値に応じ前輪を切増し、後
輪をステアリングハンドル操作に比例した角度だけ同相
に一次遅れをもって補助転舵するから、ヨーレート及び
横加速度のフラットな周波数特性が若干犠牲になるもの
の、それより重要な旋回応答性及び旋回安定性を夫々、
前輪の補助転舵及び後輪の補助転舵により確保すること
ができる。

又、上記後輪補助転舵の一次遅れは車両が横移動した後
に旋回し始めるような違和感をなくすことができ、旋回
フィーリングの向上を果たし得る。

更に、逆相補助転舵瞬時がなく、同相補助転舵のみであ
ることから、システムが複雑な制御を要求されず、簡単
なシステムとなって安価に構成し得る他、高い応答性が
不要でこの点でもコスト上有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に用いる車両の操舵装置を示
すシステム図、 第２図乃至第４図は夫々同側において補助操舵に用いる
各種定数の特性図、 第５図は操舵装置の他の例を示すシステム図、第６図は
同例における前後輪補助操舵圧の変化タイムチャー１・
、 第７図は操舵装置の更に他の例を示すシステム図、 第８図は同例における前輪操舵タイムチャート、第９図
は同例におけるゲイン及び位相特性を第１図の装置にお
けるそれと比較して示す線図、第１０図は従来の操舵方
法を示す後輪の補助操舵タイムチャートである。 １・・・前輪　　　　　　　２・・・後輪５．１１・・
・タイロッド ６・・・前輪用ステアリングギヤ ９・・・ステアリングシャフト １０・・・ステアリングハンドル １２・・・後輪用ステアリングアクチュエータ１９・・
・ギヤケース ２１・・・前輪補助転舵アクチュエータ２６、２７・・
・電磁弁　　　　３０・・・ポンプ３１・・・コントロ
ーラ　　　３２・・・操舵角センサ３３・・・車速セン
サ　　　　３４．３５・・・スロークセンサ４０、４１
・・・可変オリフィス ５０・・・サーボ弁　　　　　６２・・・可変オリフィ
ス特許出願人　　日産自動車株式会社 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 （ハンドル番７７Ｉｊ角θ） Ｏ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ステアリングハンドルによる前輪操舵時前後輪を共
   に補助操舵するに際し、 前輪には少なくともステアリングハンドル操作の微分値
   に応じた切増量を前輪補助舵角として与え、 後輪にはステアリングハンドル操作に比例した同相舵角
   を一次遅れで後輪補助舵角として与えることを特徴とす
   る車両の操舵方法。