JPH01266072A - ４輪操舵車両の後輪制御方法 - 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、４輪操舵車両の後輪制御方法に関するもので
ある。

従来の技術 前後輪を操舵可使とし高速走行時には前輪と同位相に後
輪を操舵して車両の操安性を向上させる４輪操舵の技術
は、特開昭５５−９１４５７号公報以来数多く発表され
ている。

発明が解決しようとする課題 近年レジャー用にて、車両例えば乗用車の後部にキャン
ピングカー等のトレーラを連結して走行すると言うケー
スが増えつつある。

一般に車両自体としては操安性を向上させるためにステ
ア特性をアンダステアに設定されているのが普通である
が、トレーラ連結点を後輪中心より後方に配置せざるを
得ない車両特に乗用車においては、トレーラ牽引時スタ
ビリテイファクタがトレーラ非牽引時にくらべて小とな
るのでステア特性はオーバステア側に変化し。

このためトレーラ牽引車両では高速走行時操安性が低下
すると言う問題を有している。

本発明は前記したような４輪操舵車両において、トレー
ラ牽引時の後輪操舵制御方法を提供し、その後輪操舵制
御方法によって上記のようなトレーラ牽引時の操安性低
下と言う従来の問題を解決しようとするものである。

課題を解決するための手段 本発明は、転舵係数を縄として前輪舵角δｆに比例した
後輪舵角δｒ＝Ａδｆで後輪制御を行う４輪操舵車両に
おいて、トレーラ牽引時の転舵係数差ｔを （但し、Ａはトレーラ非牽引時のスタビリテイファクタ
、Ａｔはトレーラ牽引時のス タビリテイファクタ、■は車速であ る。） なる式で求め、トレーラ牽引時はこの転舵係数にて前輪
舵角に比例した後輪舵角制御を行うことを特徴とするも
のである。

作用 前述したようにトレーラ牽引時は非牽引時に比しステア
特性がオーバステア方向に変化しアンダステア傾向が弱
まるので、トレーラ牽引時に非牽引時と同等の操舵を行
うと舵を切り過ぎた状態となりスピンにつながる虞れが
あるが、上記のようなトレーラ牽引時の後輪の転舵係数
制御を行うことにより、トレーラ牽引時のステア特性は
非牽引時のステア特性と同じになり。

トレーラ牽引時の運転操作を容易とし安全性の向上をは
かることができるものである。

実施例 以下本発明の実施例を付図を参照して説明する。

第１図はトレーラの牽引車両における４輪操舵機構の一
例を示す図であり、１はステアリングハンドル、２は従
来より公知の例えばラックピニオン形式等の前輪操舵機
構、３は前輪であり、ステアリングハンドル１から前輪
３に至る前輪操舵機構２には例えばステアリングシャフ
トの回転角、ラックシャフトの摺動変位量等から前輪３
の舵角を検出する前輪舵角センサ４が設けられ、該前輪
舵角センサ４が検出した前輪舵角δｆの信号をコントロ
ールユニット６にインプットする。５は車速センサであ
り、該車速センサ５が検出した車速Ｖの信号もコントロ
ールユニット６にインプットされる。

７はトレーラ牽引状態か否かを検出しその検出信号をコ
ントロールユニット６にインプットするトレーラ牽引セ
ンサであり、該トレーラ牽引センサ７としては図示のよ
うにトレーラＢを連結したとき必ず結合されるストップ
ランプコネクタを使用するのが最も確実で且つ簡便であ
るが、運転者が手動で切換操作する手動スイッチを用い
ても良い。

コントロールユニット６は、上記各信号のインプットに
基づき、δｒ＝Ａδｆなる式にて後輪舵角δｒを求め、
後輪操舵用アクチュエータ例えば電動モータ８に出力信
号を発してこれを作動させ、電磁クラッチ９．減速機構
１０．リンク機構等よりなる後輪操舵機構１１を介して
後輪１２を転舵作動させ、後輪舵角を検出する後輪舵角
センサ１３の後輪舵角信号及びモータ回転速度を検出す
るモータ回転速度センサ１４の回転速度信号によるフィ
ードバック制御により後輪１２を上記コントロールユニ
ットが求めた舵角６１通りに転舵させるようになってい
る。

上記式において過は転舵係数であり、該転舵係数尾は車
速Ｖの関数として設定され、例えば低車速域ではＡ＜Ｏ
として後輪δｒはマイナス値即ち前輪とは逆位相に操舵
され、中、高車速域ではＡ＞Ｏとして後輪は前輪と同位
相に操舵される。

上記のように前輪舵角δｆに比例した後輪舵角δｒで後
輪制御を行う４輪操舵車両において、トレーラ非牽引時
のスタビリテイファクタＡは、前輪のみの２輪操舵車両
の場合と同じであり、又トレーラ牽引時のスタビリティ
ファフタＡｔは。

で表わされる（上記（１）、（２）式中の各記号は第２
図のトレーラ牽引車両の２輪モデル図及び記号説明衣を
参照のこと）。

上記（１）、（２）式より、トレーラ連結点が車両の後
輪中心より後方に位置する車両（例えば乗用車）におい
ては、Ａｔ＜Ａとなってトレーラ牽引時には非牽引時に
比しオーバステアに近づく方向にステア特性が変わり、
トレーラ牽引時に非牽引時と同じように操舵すると舵の
切り過ぎとなり車両スピンにつながるおそれが生じる。

そこで本発明では、トレーラ非牽引時の後輪の転舵係数
滝に対しトレーラ牽引時の後輪の転舵係数Ａｔを下記に
示す式によって演算にて求め、トレーラ牽引時後輪舵角
δｒをδｒ＝、４ｔ・δｆなる式にて制御することによ
り、トレーラ牽引時のステア特性を非牽引時のステア特
性と同じにし、これによりトレーラ牽引時の運転操作の
容易化と安全性の向上をはかったものである。

即ち、前輪舵角δｆに比例した後輪舵角δｒで後輪操舵
制御を行う４輪操舵車両において。

トレーラ非牽引時の後輪転舵係数を４とする式で表わさ
れる（但しδｆｏはＶ中０のときの初期前輪舵角である
）。

又上記のような４輪操舵車両でトレーラ牽引時の後輪転
舵係数をＡｔ　、前輪舵角をδｆｔとすで表わされる。

ここでトレーラ非牽引時と牽引時のステア特性が変化し
ないようにするためには、（３）式＝（４）式とし、 この（５）式から 従って、トレーラ牽引時には（６）式によってＡｔを求
め、この転舵係数Ａｔにより前輪舵角に比例した後輪舵
角制御を行うことによって、トレーラ牽引時も非牽引時
と変わらない定常的。

ステア特性とすることができる。

上記（６）式においてトレーラ非牽引時及び牽引時のス
タビリテイファクタＡ及びＡｔは前記（１）式及び（２
）式に示すように、牽引車両側では、車両質量ｍｌ、ホ
イールベース立、前輪から車両重心までの距＊１１　＊
後輪から車両重心までの距Ｉ’ｍ−１１２ｅ車両重心か
らトレーラ連結点までの距離１ｈ　、前輪及び後輪の各
コーナリングパワに１及びに２、トレーラ即ち被牽引車
両側では車両質量ｍ２．ホイールベース又ｔ、車両重心
からトレーラ輪までの距Ａｌ　ｌ　４等、それぞれの車
両諸元から求められるものであり。

コントロールユニット６内に車両諸元記憶装置と転舵係
数演算装置を設け、第３図に示すように、牽引車と被牽
引車の各車両諸元を入力装置ａより入力し、記憶装置す
、ｃに記憶させておくことにより、牽引、非牽引切換装
置ｆ即ちトレーラ牽引センサ７からトレーラ牽引信号が
入力されたとき転舵係数演算装置ｄが（１）、（２）式
で求められるＡ　、Ａｔと車速検出袋Ｍｅ即ち車速セン
サ５から入力される車速Ｖの情報より前記（６）式に基
づきトレーラ牽引時の後輪転舵係数Ａｔを演算にて求め
、前輪舵角の信号の入力時後輪操舵手段制御装置２ｔｇ
が上記演算にて求めた後輪転舵係数ｉｔにより前輪舵角
に比例した後輪舵角を求めて後輪操舵装置りのアクチュ
エータ即ち例えば電動モータ８を作動させるべき出力信
号を発し後輪舵角制御を行うことによって、前述したよ
うにトレーラ牽引時も非牽引時と変わらない定常的ステ
ア特性とすることができ、トレーラ牽引時の操安性の著
しい向上をはかり得るものである。

以下補足説明として、前輪舵角に比例して後輪舵角制御
を行う連結車両（４輪操舵車両＋トレーラ）における前
記（１）式及び（２）式（スタビリテイファクタＡ　、
　Ａｔ　）の誘導について、第２図の２輪モデルを参照
して説明する。

尚トレーラ連結点は当然１個であるが、第２図において
は説明しやすくするために牽引車両後部の連結点とトレ
ーラ前部の連結点とをＸ軸上に前後に別々に表わしてい
る。

まず、次のモデルについて考える。トレーラ連結点にお
けるモーメントの伝達は無いものとし、各車輪にはコー
ナリングフォースのみ作用すると仮定する。更に前後輪
転舵角δｆ、δｒ、重心点横すべり角β、β′、各車輪
の横すべり角βｆ、βｒ、βｔ、連結点折れ曲り角φは
いずれも微小として ｃｏｓｏ中１，５ｉｎｏ中θ、　　ｔａｎｏ中θとする
。また定常走行９＝Ｏとする。

ここではｘ、ｘ’軸方向の運動を無視して良いから車両
の横方向とヨーイング方向についてそれぞれつり合いを
考える。

牽引車部において、 ｙ軸方向の力のつり合いは、 ７７１＋Ｖ　（ｐ　＋　Ｃ７））　＝２ＣＦ＋す２Ｃ７
’；、士Ｆ　−−−−−−−（／Ｉ）２軸まわりのモー
メントのつり合いは、Ｉｔ　（、Ｐ　＝ＺＩｔＣ７’＋
、　　２）、ＣＦ２−１ｔＦ　　−−−−−−−−（／
２）トレーラ部において、 ｙ′軸方向の力のつり合いは、 Ｉｎｘ　Ｖ’（ｐ’＋ψ’Ｌ）＝２ＣＦａ−Ｆ’−−−
−−−−−−−−（１５）２′軸まわりのモーメントの
つり合いは、１、　ＣＰ　’＝　−２１４ＣＦシーツ？
Ｆ’−−−−−−−一−−−−θ４）連結点では次の拘
束条件が成り立つ。

ｖ’＝ｖ＋１孟φψ→ｖ　　　−−−−−−−−−−−
−・−０５）Ｐ′弁Ｆ　−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−Ｃｔθう前輪横すべり角 後輪横すべり角 ｐ、＝　Ｖ／ｊ、！ｘ’／’　５．　＝β−Ｚ’　−５
ｒ　−−−−−（２，２）トレーラ輪横すべり角 さらにコーナリングフォースＣＦ　１＋　ＣＦ　２−Ｃ
Ｆ３はコーナリングパワをそれぞれＫｌ、に２゜Ｋ３　
とすると、 Ｃ戸ｔ＝　　Ｋｒβチ＝−に、（β子ＪｌｔｔＰ　−５
チ）　−−−−−−−−−−−（２２）ＣＦ、＝　−ｘ
、βｒ＝　　＜ｚ（β−に一Σ丁ルーーーーーーーーー
ーＣ２３）（１１）、（１３）、（１８）式よりＦ、Ｆ
’を消去すると。

ｍ、しく／ｊ十φ）＋７ｎｚｖ′（ｐ’子ψ′ノー２（
ＣＦ＋　＋ＣＦｘ　＋ＣＦ３）＝０上式に（２２）〜（
２０式を代入して ｙｎｔＶ（ｐすφ）す７ＦｚＶ簸辱φつ・　　＝２糺５
チナ２に２μ さらに、（１５）〜（１７）式を代入して整理すると、
（ｖｒ、＋ｍのＶｐ＋２（Ｋ＋＋に２十ｋｉ）ｐ−ｍコ
（）’１−ｆ１３）φ（１１）、（１４）、（１８）式
よりＦ、Ｆ’を消去すると、”ｌ”’ｂｌａＶ（ｐ　＋
４す＋２）ｑｃＦ３−２ｂ（ＣＦｆすＣＦｚ）＝０上式
に（２２）〜（２４）式を代入して■２導’十７ｎ＋Ｉ
ｑＶＣｐ＋Φ）−２に、ｂ（β−′勺零）＋２ノ３　（
Ｋ＋＋　Ｋｘ）１３＋墾利＝２九に１心士２ノ、に２＆ さらに、（１５）〜（１７）式を代入して整理すると、
”ｄ？Ｖ／３　＋２Ｉ（Ｋ＋＋Ｋｘ）１３−ｋｉＡｊρ
＋ｌφ−１，φ−ｖ−−ψ−２に、、／４や＝λ１ｉｋ
Ｊチ十２ノ３とＪｒ　−−−り６り（１２）、（１３）
、（１８）式よりＦ、Ｆ’を消去すると、Ｉ、亭−浩ノ
ＪＬＶ’（ブナψつ−２，１，ＣＦ、　＋、２）、応す
２ノｊＣｂツ０上式に（２１）〜（２４）式を代入して
１１午−ｍｚｌｈＶで一′十φ’）＋２（Ｋｎｉｔ−Ｋ
ｚ）２）β十みｆμ’＋％に４υφ−２ヒう人（β−−
ムーψつｖ　　　　　　　　　　　　　　　ｙ’＝２に
、）ｔｓ＋　　　２ｋｘノｒｓｒさらに、（１５）〜（
１７）式を代入して整理すると、’ｚｌｋＶ／ｌ　＋２
（−に＋Ｌ＋　ｋｘｌｘｆｋｓｌｋ）／３−ＩＬ””ｚ
ノｔ（ｈ＋Ｊｉ）ＪＰ＋（）ｎｚノ４Ｖ−シＱジノ？ｊ
ン竪髭４Ｌ２−ζドジろへε（ムニｌ貰ンｊクレ十−）
Ａノ諦＋雫φ＋２Ｋｙ−／４４’＝　−２に＋１ＪＪ　
＋２ｋｙｌ−２＆−一一一・（２７） 以上、（２５）、（２Ｂ）　、（２７）式が車体座標系
における連結車両（牽引車両＋トレーラ）の運動方程式
である。

次に定常円旋回とステア特性について考える。

定常円旋回においては、 ＾＝０“　　・・・重心点の横すべ１角一定￥＝０　　
　・・・ヨー角速度一定 釜、示＝０　・・・相対角ご定 である、　（２５）〜（２７）式に代入してマトリック
スで表現すると次のようになる。

一−−−Ｃ２’？） 旋回半径をＲとすると、 ・　　Ｖ２ ■（υ＋＜ＩＪ）＝１「−−−−−−−−−−−−−−
（ヨのここで定常円旋回では４＝０だから ・　　　　Ｖ ｊ７”ｌで、−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
（ｔｒ〕次に牽引車両後輪を転舵係数Ａｔとして１．５
．　＝−ｋｔｔ！＞ｐ　−−−−−−−−−−−−−−
−−【３ｚ）で制御するものとすると、（２９）式は−
−−−−（北） ここで（３３）式を Δ・χ＝ゴ・５チ とおくと、 （３３）式をφについて解くと。

ここで（３１）　、　（３４）式を代入してδｆについ
て整理すると、 但し　　　　　　　　　　　　　　　　　　　°−け）
ＳチＯ＝ラド　（ｖ＝＝ｏ　、　ｉ＠ｔ　＝　ｏ）とす
る。

（３５）式から前輪舵角比例式４輪操舵車両のトレーラ
牽引時のスタビリテイファクタＡｔは、（３５）式は前
記（４）式となり、（３Ｂ）式は前記（２）式となる。

前輪舵角比例式４輪操舵車両単体（トレーラ非牽引状態
）では、トレーラに関する項を削除して、非牽引時の転
舵係数を滝として、同様の方法から（（３５）式、　（
３Ｂ）式でｍ２＝Ｏとおいても良い、）、 スタビリテイファクタＡは、 （３７）式は前記（３）式となり、（３８）式は前記（
１）式となる。

上記のようにしてスタビリテイファクタＡ及びＡｔを導
くことができる。

尚本発明は第１図に示す後輪操舵装置に限らず、前輪舵
角δｆに対し後輪舵角δｒをδｒ＝厖δｆにて比例的に
制御する任意構成の後輪操舵装置に適用可能であること
は言うまでもない。

発明の効果 以上のように本発明によれば、前輪舵角に比例した後輪
舵角制御を行う４輪操舵車両において、トレーラを牽引
する場合に牽引時の定常的ステア特性が非牽引時の定常
的ステア特性となるように後輪舵角制御を行うことによ
り、トレーラ牽引時も非牽引時と同じハンドル操作にて
充分安全なる走行を行うことができ、操縦安定性の著し
い向上をはかり得るもので、実用上多大の効果をもたら
し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用すべき４輪操舵車両の後輪操
舵装置の一例を示す平面説明図、第２図はトレーラ牽引
４輪操舵車両の２輪モデル図、第３図は本発明における
後輪舵角制御回路例を示すブロック図である。 １・・・ステアリングハンドル、３・・・前輪、４・・
・前輪舵角センサ、５・・・車速センサ、６・・・コン
トロールユニット、７・・・トレーラ牽引センサ、８・
・・電動モータ、１１・・・後輪操舵機構、１２・・・
後輪、１３・・・後輪舵角センサ。 以　　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　前輪舵角δｆに対し後輪舵角δｒを、δｒ＝ｋδｆな
   る式にて比例的に制御する４輪操舵車両において、上記
   後輪転舵係数ｋに対しトレーラ牽引時の転舵係数ｋｔを
   、 ｋｔ＝１−（１＋ＡｔＶ＾２／１＋ＡＶ＾２）（１−ｋ
   ）（但し、Ａはトレーラ非牽引時のスタビリティファク
   タ、Ａｔはトレーラ牽引時のスタビリティファクタ、Ｖ
   は車速である。） なる式で求め、トレーラ牽引時には該後輪転舵係数ｋｔ
   にて前輪舵角に比例した後輪舵角制御を行うことを特徴
   とする４輪操舵車両の後輪制御方法。