JPH01266073A - 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４ｔ−両の後輪制御方法に関するも
のである。

従来の技術 前後輪を操舵可能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ｋｆとし前輪横すべり角に比例し
た後輪舵角制御を行う４輪操舵車両において、上記転舵
係数ｋｆに対しトレーラ牽引時の転舵係数ｋｆｔを。

（但し式の記号については第２図の記号説明表参照のこ
と） なる式で求め、トレーラ牽引時はこの転舵係数ｋｆｔに
て前輪横すべり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は前輪である。

４は前輪３に発生する横力（コーナリング・フォース）
を検出する横力センサであり、該横力センサ４が検出し
た前輪横力ＣＦ、の信号と車速センサ５が検出した車速
Ｖの信号は共にコントロールユニット６に入力される。

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、上記横力センサ４からの前
輪横力ＣＦＩ　の信号から前輪横すべり角βｆを求め（
βｆ＝に＋−なる式で容易に求められる。但しに１は前
輪のコーナリングパワである）、δｒ　＝　−４Ｆ・δ
ｆなる式（但しｋｆは転舵係数であり、該転舵係数ｉＦ
は車速Ｖの関数として設定される）にて後輪舵角δｒを
演算し、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８１通りに転舵させるように
なっている。

上記前輪の横力を検出する横力センサ４としては、例え
ば前輪操舵系統に公知の油圧式パワステアリング装鐙を
装備した車両であれば、該油圧式パワステアリング装置
のパワシリンダの左右油圧室の油圧差を検出する油圧差
検出手段を用い該油圧差から前輪横力を検出するのが簡
単であるが、その他ステアリングハンドルｌの操舵トル
クを検出する公知の操舵力検出手段を用いこれから前輪
横力を検出する等、任意の手段が採用され得る。

上記のように前輪横すべり角βｆに比例した後輪舵角δ
ｒで後輪操舵制御を行う４輪操舵車両において、トレー
ラ非牽引時のスタビリテイファクタＡｆは、前輪のみの
２輪操舵車両のスタビリテイファクタをＡとして、 であり、又トレーラ牽引時のスタビリテイファクタｋｆ
ｔは転舵係数をｋｆｔとして、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表を参照のこと）。

上記（１）、（２）式より、一般的には滝り＝縄ｆｔで
あるとＡ　ｆｔ＜　Ａ　ｆ　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、ｒｉ７輪横すべり角に比例した後輪
舵角制御を行う４輪操舵車両において、トレーラ非牽引
時の転舵係数ｆ＠ｆに対しトレーラ牽引時の後輪の転舵
係数処ｆｔを下記に示す式により演算にて求め、トレー
ラ牽引時後輪舵角δｒをδｒ＝−ｋｆｔ・δｆにて制御
することにより、トレーラ牽引時と非牽引時の定常的ス
テア特性を同じにし、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、前輪横すべり角βｆ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
引時のステア特性は（但しδｆは前輪舵角、δｆＯはＶ
：Ｏのときの初期前輪舵角） であり、トレーラ牽引時のステア特性は（但しδｆｔは
トレーラ牽引時の前輪舵角）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
ないためには、（３）式と（４）式とをイクオールとし
て Ａ（＝ｋｆｔ　　−−−−−−−一−−−−−−−−−
−−Ｕ）であれば良く、前記（１）、（２）式を用いて
（５）式を解くと、 従って、トレーラ牽引時には（６）式によってｋｆｔを
求め、この転舵係数ｋｆｔにより前輪横すべり角に比例
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、各記号は第２図の記号説明表に
記載しているように、牽引車両及びトレーラの各車両諸
元として定まっている数値であり、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る
ことにより容易に演算できるものである。

即ち、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２２ａより入力し、記憶装′ｊ！ｉｂ、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ｉｌｄが、車速検出装置
ｅ即ち車速センサ５から入力される車速■の情報より決
定されるトレーラ非牽引時の転舵係数Ａｆと、記憶装置
　（ｂ）　、（Ｃ）に記憶している車両諸元とに基づき
前記（６）式にてトレーラ牽引時の転舵係数ｋｆｔを求
め、前輪横すべり角βｆの発を時後輪操舵手段制御装置
ｇが上記演算にて求めた転舵係ｆｉｋｆｔと上記βｆと
からβｆに比例した後輪舵角δｒ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。

尚本発明は第１図に示す後輪操舵装置に限らず、前輪横
すべり角βｆに対し後輪舵角δｒを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。

以下補足説明として、前輪横すべり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
Ａｔ、Ａｒｔ）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１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。更に前一輪
転舵角δｆ、δｒ。

重心点検すべり角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、　　ｔａｎＱキθとする
。また定常走行ｔ＝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。

ＴｎＩＶＣｐ＋φ）　＝２ＣＦｔ　＋　２（−Ｆｚ士Ｆ
−一−−−−（／’）。

２軸まわりのモーメントのつり合いは、Ｉ、Ｃｐ　　＝
２１．ＣＦ、−２１１（：、Ｆ２−）４Ｆ　　−−−−
−−−−ＣＩ２）トレーラ部において、 ｙ′軸方向の力のつり合いは。

ｍｘＶ’（ｆｉ’すφ’Ｌ）　＝２ｃＦｓ　−Ｆ’−−
−−−−−−−−−（ｌｓ）２′軸まわりのモーメント
のつり合いは。

Ｉ、聾＝　　２１ａＣＦ３１ｉＦ’−−−−−−−−−
−−−（ｔＪ連結点では次の拘束条件が成り立つ。

ψ−ψ−ψ＝−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−（／ηＦ”＝Ｆ　−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−＜ｔの前輪横すべり角 後輪横すべり角 トレーラ輪横すべり角 Ｖ店′−ムψ′ β・−□−ρ′−翌−−−−−−−−　−−−（２１）
Ｖ’　　　　　　　　　　Ｖ’ さらにコーナリングフォースＣＦｌ、ＣＦ２゜ＣＦ３は
コーナリングパワをそれぞれＫＩ　＋　Ｆ２　ｍＫ３　
とすると、 ！、φ ＣＦ、＝　　Ｋｒβｊ＝−に、（β千−−面つ−−−−
−−−−−−−（２２）Ｃｒ：ｚ＝　　Ａ’２βｒ＝　
　Ｋｚ（ｐ−ｋ”ルー−−−−−−−−−ＣＤ）１４ψ
′−−− ＣＦｉ＝　　ｋｙβす＝　Ｋｍ（β′−Ｔρ　　−−−
ｍ−−−−・（、！す（１１）、（１３）　、（１８）
式よりＦ、Ｆ’を消去すると、ｗｔｔｖ（ｐ＋φ）＋Ｍ
２Ｖ（（３’＋φ′ノー２　（ＣＦ＋　＋　７”／’、
？　−１’ＣＦ３）＝　０上式に（２２）〜（２４）式
を代入して丸Ｖ（−すφ）す７Ｆ、Ｌ／簸′すφつ＝２
ＫＪ１　＋２ＫＪｒ さらに、　（１５）〜（１７）式を代入して整理すると
。

十ｍｘ　７ｙ　Ｆ子午φ−ｆ−２に１４）　−ｚｔ＜＋
５４　＋２に、Ｊｒ　−−−−−（ｘｓ）（１１）、（
１４）、（，１８）式よりＦ、Ｆ’を消去すると、ＩＺ
’７””ｒｌａＶ（ｐ”ｆ）”　２１４ＣＦｉ−２ノ１
（ＣＦ＋　ｆ　ＣＦ２）−□上式に（２２）〜（２４）
式を代入して’Ｉ２’：ｌ”十ｙｎＩ１９Ｖ（βすφ）
　　２ｋｙ７゜（／３　Ｌｈ；）＋ｚ１３　（Ｋ、＋に
、）ｐ＋”＼ｒφノ＝２六に＋Ｓ５　＋−２ノ、に２＆ さらに、　（１５）〜（１７）式を代入して整理すると
、−１，７戸＋２ｆ（ｋ、十ｋｌ）Ｔｏ−’ｔ１４ｐ？
ｌ’ｆ’−１，’Ｐ−７ψ−２に、Ｊａｐ　＝２Ａｔ＜
、ｊ＞チャ２ノうに２５ｒ　　−−−Ｃ２６，ン（１２
）、（１３）、（１８）式よりＦ、Ｆ’を消去すると、
Ｉ厚−ｙｎ、ｌ＋ｖ’（β′ｆリー：ｙｌ、ＣＦｔす２
）、ｒ、Ｆｚす２ノ’４ｃｒ３−θ上式に（２１）〜（
２４）式を代入して１、午−ｍ、ノＡｖ’（戸’＋φつ
＋２　（ＫｒＩｔ−Ｋｎ〕Ｖρ＋２（Ｋｒ）ｌ’＋に２
ノ１″）φ−２２ノ。（β−五ψつｖ　　　　　　　　
　　　　　　　Ｖ’＝２　ｋｔＪｔ５４　　２ｋｘ１パ
ｒ さらに、（１５）〜（１７）式を代入して整理すると、
ｙｓ２１ｂ−Ｖｐ　＋２（−ＨＪ＋　＋ｋｘＡ＋−ｋｄ
ｈ）／３−ＩＬ”ｙＷｄｌ（ｈｄａ）ノφ＋（ｍｚ飴中
−竺ヰｊφ 十％ｌｂ）、、；ｐ＋ｘｙｙ１３ノＬφ−ｔ−２Ｋｙノ
４＄−−２に＋１Ｊ）＋２ｋｙｌｚ＆−−−−・（２７
） 以上、（２５）、（２Ｇ）、（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、 β＝Ｏ・・・重心点の横すべり角一定 φ＝Ｏ・・・ヨー角速度一定 栃、６＝０　・・・相対角一定 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。

旋回半径をＲとすると、 ■（ハナψ）＝ギ　−−−−−−−−−−−−−−−（
３ｏ）ここで定常円旋回では途＝０だから 、ｆｉ　　　＝　　　Ｖ　　　　−−−−−−−−−−
−−−−−−−（３＋ン次に牽引車Ｐ？後輪を転舵係数
Ａｆとして、１；ｒ＝−にチ・βチー−にチ（ρ＋φφ
−リーーーーー＜３２）但し、ＡＴ　＞Ｏ（同相操舵） で制御するものとすると、　（２ｉ９）式はここで（３
３）式を ２・χ＝１・δ とおくと、 ここで（３１）　、　（３４）式を代入してδｆについ
て整理すると、 （３５）式から前輪横すべり色比例式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ｋｆｔは、 −−−−−−（ｉ６） トレーラ牽引時の転舵係数をｋｆｔとおくと、（３５）
式は前記（４）式となり、　（３Ｂ）式は前記（２）式
となる。

前輪横すべり色比例式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、同様の
方法から（（３５）式、　（３８）式でｍ？＝０とおい
ても良い、）。

スタビリテイファクタＡｆ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Ａｆ及びｋｆｔ
を導くことができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、前輪横すべり角に比例し
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・・
・前輪横力センサ、５・・・車速センサ、６・・・コン
トロールユニー／　）、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】 　転舵係数をｋｆとし前輪横すべり角に比例した後輪舵
   角にて後輪操舵制御を行う４輪操舵車両において、上記
   転舵係数ｋｆに対しトレーラ牽引時の転舵係数ｋｆｔを
   下記式にて求め、トレーラ牽引時には該後輪転舵係数ｋ
   ｆｔにて前輪横すべり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。 記ｋｆｔ＝（ｍ＿１ｌ＿２ｌｔｋｆ＋ｍ＿２ｌ＿４（ｌ
   ＿１＋ｌｈ）（Ｋ＿１／Ｋ＿２）＋ｍ＿２ｌ＿４（ｌｈ
   −ｌ＿２）／ｍ＿１ｌ＿２ｌｔ−ｍ＿２ｌ＿４（ｌｈ−
   ｌ＿２））但し、牽引車両において、 ｍ＿１は車両質量、ｌはホイールベース、 ｌ＿１は前輪から車両重心までの距離、 ｌ＿２は後輪から車両重心までの距離、 ｌｈは車両重心からトレーラ連結点までの距離、 Ｋ＿１は前輪コーナリングパワ、 Ｋ＿２は後輪コーナリングパワ。 トレーラにおいて、 ｍ＿２は車両質量、 ｌｔはホイールベース、 ｌ＿３はトレーラ連結点から車両重心までの距離、 ｌ＿４は車両重心からトレーラ輪までの距離。