JPH0274474A - 後輪舵角制御装置 - 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、車両の後輪舵角制御装置に関するものである
。

（従来の技術） この種の従来装置としては、例えば昭和６２年６月５日
に社団法人自動車技術会が開催した［４ＷＳ　（四輪操
舵）車ニアクチイブ制御技術の最前線」シンポジウムの
前刷集第３４〜４１頁に記載されている［マツダ車速感
応型４輪操舵」に開示されているものがある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の後輪舵角制御装置にあ
っては、車速を一定とすると、δ、／ろ、＝一定となっ
ていたため、定常旋回での安定性は向上するが、緊急回
避的なハンドル操作及びスラローム走行等の動的なハン
ドル操作を行なった場合に、車両の応答性に関しては、
向上化が少ないという問題があった。

そこで、上述の問題を解決する案として、車速およびハ
ンドル操舵角を検出して、前輪舵角δ、（Ｓ）にたいし
て後輪舵角δｒ（Ｓ）を次式にする案を提案した（特願
昭６２−３３０２８３号参照）。

しかしながら、この場合、制御定数に、　Ｔ＋、　Ｔ２
に含まれる車両の重心と車体の横すベリ角を０とする位
置間の距離β３を、路面摩擦係数が高摩擦係数（μ＝０
．８以上）を基準として一定の値を与えた場合には、特
に路面摩擦係数が低い道路（例えば、雨降り直後の路面
、雪路、氷雪路等）では、直進性の低下等、車両の運動
が不安定となり、運転者のハンドル操作に負担をかけて
しまうという問題が残る。

（課題を解決するための手段） 上述の問題を解決するため本発明においては、車速及び
ハンドル操舵角を検出して、前輪舵角６＋（Ｓ）にたい
して後輪舵角δ、（Ｓ）を次式手段を設けると共に、前
記制御手段には、路面摩擦係数検出手段からの検出信号
に基づいて、路面摩擦係数が低いほど、車両横すべり角
０点位置を後方へ移し、車両重心と車両横すべり角０点
位置間の距離ｆ２３を路面摩擦係数に応じて変化させる
！、修正部を有することを特徴とする手段とした。

（作　用） 上述のように、本発明によれば、δ、（Ｓ）／δ。

（Ｓ）の伝達関数を１次／１次の形として、車両の横す
べり角が０となる位置を初期位置に設定して後輪制御を
行なうようにしたため、ハンドル操舵に対する車両の応
答性を向上させることができる。

また、路面摩擦係数が低下するに従って車体模すへり角
が０の位置を車両後方側へ移し、β、を変化させる制御
を行なうようにしたため、高摩擦係数路では安定性より
も応答性を強調した制御パラメータとなり、逆に低摩擦
係数路では応答性より安定性を強調した制御パラメータ
となり、特に低摩擦係数路での走行安定性を向上させる
ことができる。

（実施例） 以下、図面について本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の説明用平面図であり、図中１は前輪、
２は後輪、３はステアリングホイール、９は車両の重心
である。また図における各符号は次の通りである。

Ｍ：車両重量 Ｉ：ヨー慣性モーメント β：ホイールベース ａ：車両の重心と前輪中心間の距離 す二車両の重心と後輪中心間の距離 ２３：車体の重心と車体の横すべり角をＯとする位置間
の距離（後輪方向をプラス とする）。

Ｆ、：前輪横力（２輪分） Ｆ２：後輪横力（２輪分） Ｃ５：前輪のコーナリングパワー（２輪分）Ｃ２：後輪
のコーナリングパワー（２輪分）β、：前輸前輪ヤの横
すべり角 β２：後輪タイヤの横すべり角 ■二車速。

Ｖ；横移動速度 ω：ヨーレイト Ｎニステアリングギヤ比 第１図に示す線型２自由度モデルにおいて、運動方程式
をラプラス変換した形で表わすと、ここで、 δ ＝θ／Ｎ　（前輪操舵角） δ を後 輪操舵角とすると、 の関数式が得られる。

前輪舵角６ に応動じて後輪舵角δ ２を６゜ （Ｓ） 二Ｇ （Ｓ）・ δ （Ｓ） となる伝達関数Ｇ （Ｓ）によっ て制御を行なう場合に、 上述の式を用いてＧ （Ｓ） いま重心点復方２ 、の距離での横移動速度をｖ３ を求めることができる。

とすると、 ｖ　　３　＝ｖ　−ρ　３　ω ・・・・■ で表わされる。

ここでβ ３の位置で横移動速度Ｖ がＯとなる ように、 後輪を操舵する時の後輪操舵制御関数を求める。

■　＝β ・・・・■ ω　。

でまとめ直して、 となる、 これを前述の■〜■に代入すると、 従って、 左側の項 内をそれぞれＡ。

日としてＧを ・・−〇 求めると、 （ａ Ｃ４ Ｃ，Ｇ ）Ａ （ＣＩ＋Ｃ２Ｇ）Ｂ ハンドル操舵角に対するヨーレイ ト特性は、 ω　　　１ θ　　Ｎ ω δ　。

ここで、 Ｇの分子＝ａ Ｃ，Ａ Ｃ Ｇの分母＝ｂ Ｃ，Ａ 十０２８ とすれば、■式は下記のようになる。

従って本発明においては、車速およびハンドル操舵角を
検出して、前輪舵角δ、（Ｓ）に対して、後輪舵角δｒ
（Ｓ）を次式 に基づいて制御すると共に、路面摩擦係数μが低い程、
車両横すベリ角Ｏ点位置を後方へ移し、車両重心と車両
横滑り角０点位置間の距離β３を路面摩擦係数μに応じ
て変化させる制御が行なわれる。

第２図及び第３図は本発明を実施する車両及びその制御
装置の一例を示すものである。図中ＩＬ、ＩＲは夫々左
右前輪、２Ｌ、２Ｒは夫々左右後輪である。前輪ＩＬ、
ＪＲを夫々ステアリングホイール３によりステアリング
ギヤ４を介して転舵可能とし、前輪舵角ろ、はステアリ
ングホイール操舵角をθ、ステアリングギヤ比をＮとす
ると、ろ、＝θ／Ｎで表わされる。トランスバースリン
ク５Ｌ、ＳＲ及びアッパアーム６Ｌ、６Ｒを含むリヤサ
スペンション装置により車体のリヤサスペンションメン
バ７に懸架された後輪２Ｌ、２Ｒも転舵可能とし、この
目的のため、後輪のナックルアーム８Ｌ、ＳＲ間をアク
チュータ９およびその両端におけるサイドロッドＩＯＬ
、＋ＯＲにより相互に連結する。

アクチュエータ９はスプリングセンタ式復動液圧シリン
ダとし、その２室を夫々管路１１Ｌ、　Ｉ＋Ｒにより電
磁比例式圧力制御弁１２に接続する。この制御弁１２に
は更にポンプ１３及びリザーバタフ１４を含む液圧源の
液圧管路１５及びドレン管路１６を夫々接続する。制御
弁１２はスプリングセンタ式３位置弁とし、両ソレノイ
ド＋２Ｌ、　＋２ＲのＯＦＦ時管路１１Ｌ、ＮＲ無圧状
態にし、ソレノイド＋２ＬのＯＮＮ過通電量比例した圧
力を管路１１Ｌに供給し、ソレノイド＋２ＲのＯＮＮ過
通電量比例した圧力を管路１１Ｒに供給するものとする
。

ソレノイド＋２１．＋２ＲのＯＮ、　ＯＦＦ及び通電量
はコントローラ１７により電子制御し、このコントロー
ラ１７は第３図に示す如くデジタル演算回路１７ａと、
デジタル入力検出回路１７ｂと、記憶回路１７ｃと、Ｄ
／Ａ変換器１７ｄと、駆動回路１７ｅとで構成する。

前記コントローラ１７には、ステアリングホイール３の
操舵角θを検出する操舵角センサ１８からの信号と、車
速Ｖを検出する車速センサ１９からの信号と、路面摩擦
係数μを検出する路面摩擦係数センサ２０からの信号と
を夫々デジタル入力検出回路１７ｂを経て入力する。コ
ントローラ１７のデジタル演算回路１７ａはこれら入力
情報及び記憶回路１７ｃの格納定数を基に前記０式を演
算し演算結果に応じた後輪舵角δ、に関するデジタル信
号をＤ／Ａ変換器１７ｄによりアナログ信号に変換する
。このアナログ信号は駆動回路１７ｅにより後輪舵角ろ
、に対応した電流ｉに変換され、制御弁１２に供給され
る。

この際コントローラ１７は制御弁１２のいずれのソレノ
イド＋２Ｌ又は＋２Ｒに電流ｉを供給すべきかを操舵角
θから決定し、対応する管路１１Ｌ又は１１Ｒに電流ｉ
（演算後輪舵角δ、）に応じだ液圧を発生させる。アク
チュエータ９はこの液圧に応じた方向へ又この液圧に応
じた距離だけストロークし、サイドロッドＩＯＬ及び＋
ＯＲを介し後輪２Ｌ及び２日を対応方向へ演算結果に応
じた角度だけ転舵することができる。

次に作用を説明する。

一般的な乗用車の車両諸元を用いてに、　ＴＩ、　Ｔ２
を計算すると第４図のようになる。この図表では、車体
の横すべり角０の位置を、後輪位置（Ｉ２３＝ｂ）、車
両重心点位置（Ｉ２３＝ｏ）、前輪位置（ｆｆ３＝−８
）とした時のそれぞれのに、ＴＩ、Ｔ２の曲線を示して
いる。

又ハンドル操舵角に対する車両のヨーレイト周波数特性
を求めると第５図のようになる。この図から制御なしの
２ＷＳ車に比べて本発明に係る４ＷＳ車はヨーレイトゲ
インの静動比が小さく、ヨーのダンピングがよいことか
判る。

前記［相］式でも明らかなように、ヨーレイト／ハンド
ル角の伝達関数は１次遅れ形となり、通常２ＷＳのよう
に１１次進み＋２次振動型を構成しない。

すなわち、車線変更等でハンドルを戻した直後に車のヨ
ーレイトがオーバーシュートすることがない。

更にヨーレイトの位相遅れが小さく、高周波数域間でゲ
イン、位相遅れ共低下か少ないことから、ハンドル操舵
に対して車両の応答性も良いことかわかる。

また、β３を変えることにより車両の運動性能を変える
ことができ、β３を後輪位置近傍にすると、安定性の高
い車両特性となり、前輪近傍とすると特に低速時におけ
る機敏性が増す車両特性となる。このことは車両の性格
に応じて自由に車両特性を変えられる設計的自由度を持
つことを意味する。

ただし、！２．＞ｂとすると、安定性が過大となると共
に、機敏性がなくなり、１２３＜−ａとすると、その逆
の結果となる。従って１２３は−ａ〈２３〈ｂの範囲で
決定することか必要である。

また、第６図は、本発明の５．（Ｓ）／δｒ（Ｓ）の周
波数応答特性を示すものである。

第７図は、定常ヨーレイトゲインの車速依存性を示すも
のである。

そこで、本実施例では、路面摩擦係数μに応じて最適な
車両運動性能が得られるようにｆ２３を変化させるよう
にしている。

即ち、路面摩擦係数センサ２０からの検出信号に基づい
て路面状況を判断し、第８図の特性に示す碌に、路面摩
擦係数μが低くなるに従い車両運動特性を安定方向に持
っていくために、車体横すべり角Ｏ点位置を車両後方へ
移し、２３の値を増大するようにしている。具体的には
、路面摩擦係数口が低くなるほど、比例項（前後輪舵角
比δ。

／ろ、）が増え（第６図）、微分項（ヨーレイトゲイン
）が減少することになる（第５図、第７図）。

従って、高摩擦係数路走行時には、車体横すべり角Ｏ点
位置が車両の重心位置付近となり、応答性の高い機敏な
車両運動性能を示す。

また、低摩擦係数路走行時には、車体横すべり角Ｏ点位
置か車両後゛方側へ移ることで、応答性より安定性を強
調した制御となり、特に低摩擦係数路での走行安定性の
向上が図られる。

尚、路面摩擦係数μが０．３程度の雪路等では、金分項
が悪影響を与え、直進時の修正操舵でも後輪か横すべり
気味となり、運転しずらくなる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具
体的な構成等は実施例に限られるものではなく、例えば
、路面摩擦係数は路面凹凸や雪や雨等により直接検出し
ても良いし、また、エンジン出力トルクと駆動輪スリッ
プの発生状況等から間接的に検出しても良い。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明によれば、δ、　（Ｓ
）／δ、（Ｓ）の伝達関数を１次／１次の形として、車
体の横すベリ角がＯとなる位置を初期位置に設定して後
輪制御を行なうようにしたため、ハンドル操舵に対する
車両の応答性を向上させることができる。

また、路面摩擦係数が低いほど、車体の横滑り角が０と
なる位置を車両後方へ移すようにしたため、高摩擦係数
路側ではハンドル操舵に対する応答性を重視した運動性
能が得られ、低摩擦係数路側ではハンドル操舵に対する
安定性を重視した運動性能が得られ、路面摩擦係数に対
応した最適の車両運動性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の説明用平面図、第２図は本発明を適用
する車両の制御装置図、第３図はその制御装置のブロッ
ク線図、第４図〜第７図は本発明の説明用の各種特性図
、第８図は路面摩擦係数に対する車体横すべり角Ｏ点位
置の関係特性図である。 １．　ＩＬ、　＋Ｒ・・・前輪　２，２Ｌ、２Ｒ・・・
後輪３・・・ステアリングホイール ４・・・ステアリングギヤ ５Ｌ、５Ｒ・・・トランスバースリンク６Ｌ、６Ｒ・・
・アッパアーム ７・・・リヤサスペンションメンバ ９・・・アクチュエータ １２・・・電磁比例式圧力制御弁 １７・・・コントローラ １８・・・操舵角センサ １９・・・車速センサ ２０・・・路面摩擦係数センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）車速検出手段及びハンドル操舵角検出手段により車
   速およびハンドル操舵角を検出して、前輪舵角δ＿ｆ（
   Ｓ）に対して後輪舵角δ＿ｒ（Ｓ）を次式δ＿ｒ（Ｓ）
   ／δ＿ｆ（Ｓ）＝（Ｋ＋Ｔ１・Ｓ）／（１＋Ｔ２・Ｓ） 但し、 Ｓ：ラプラス演算子 Ｋ、Ｔ１、Ｔ２：制御定数 Ｋ＝Ｃ＿１｛ａＭＶ＾２＋Ｃ＿２ｌ（ｌ＿３−ｂ）｝／
   Ｃ＿２｛ｂＭＶ＾２＋Ｃ＿１ｌ（ｌ＿３−ａ）｝Ｔ１＝
   Ｃ＿１Ｖ（ａＭｌ＿３−Ｉ）／Ｃ＿２｛ｂＭＶ＾２＋Ｃ
   ＿１ｌ（ｌ＿３−ａ）｝Ｔ２＝Ｖ（ｂＭｌ＿３＋Ｉ）／
   ｛ｂＭＶ＾２＋Ｃ＿１ｌ（ｌ＿３＋ａ）｝ Ｍ：車両重量 Ｉ：ヨー慣性モーメント ｌ：ホィールベース ａ：車両の重心と前輪中心間の距離 ｂ：車両の重心と後輪中心間の距離 ｌ＿３：車体の重心と車体の横すべり角を０とする位置
   間の距離（後輪方向をプラス とする）。 Ｃ＿１：前輪のコーナリングパワー（２輪分） Ｃ＿２：後輪のコーナリングパワー（２輪分） Ｖ：車速。 に基づいて制御する制御手段を設けると共に、前記制御
   手段には、路面摩擦係数検出手段からの検出信号に基づ
   いて、路面摩擦係数が低いほど、車両横すべり角０点位
   置を後方へ移し、車両重心と車両横すべり角０点位置間
   の距離ｌ＿３を路面摩擦係数に応じて変化させるｌ＿３
   修正部を有することを特徴とする後輪舵角制御装置。