JPH03231068A - 車両用後輪舵角制御装置 - 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、車両用後輪舵角制御装置、特に、車両後端の
張り出し量を増大させることなく低車速域における小回
り性を向上させる後輪舵角制御技術ｊこ関する。

（従来の技術） 乗用車においては、一般にホイールヘースを拡大するこ
とにより、■高速域での操安性・乗心地が向上する、■
居住スペースが拡大する等のメリットが得られることか
知られている。

方、ロングホイールヘース化に伴ない、小回り性が悪化
し、市街地等で通常１回で曲れる曲がり角で数回の切り
返しが必要となったり、内輪差が大きくなるので縁石等
にこすり易くなったり、Ｕターンに必要な道幅が増加す
る等の問題がある。

この様な理由から、特に日本の道路事情下では大幅なロ
ンクホイールベースイヒは困難で、国産乗用車を例にと
ると、排気量１ρの車でホイールヘス約２．３ｍである
のに対し、排気’４３　ｆ２．の車ても約２．７ｍであ
り、排気量、車重、全長の割にホイルヘースの長さは大
きく変わらないのが現状である。

また、四輪操舵車においては、前輪に対し後輪の舵角を
逆方向に操舵することにより小回り性を向上させ、旋回
半径及び内輪差を縮小出来ることま古くから知られてお
り、既に、このような逆相操舵を持つ四輪操舵車が市販
されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の逆相操舵を持つ四輪操
舵車にあっても、後輪の舵角を最大５゜程度に抑え、車
体後端の幅が最大車幅より小さめな造形とする等によっ
て後端の張り出し量をドアミラーの出っ張り量以内に抑
えるような構成としているに過ぎず、小回り性向上のた
め単純に後輪逆相操舵の舵角を大きくしてしまうと後端
の張り出し量が増加するという問題は本質的に改善され
ず、車体に造形上の制約が課せられる他、四輪操舵によ
る大幅な小回り性の向上に支えられる超ロングホイール
ヘース化を達成出来ない。

そこで、本出願人は、特願昭６３−２２５８２５号にお
いて、後端の張り出し量を抑え十分な小回り性を持った
超ロンクホイールベース車を実現させるべく、Ｏｋｍ／
ｈ〜４０ｋｍ／ｈ程度の低速走行時こ、車両前端点の通
過した軌跡を記憶し、後端点がその軌跡の内側に入るよ
うに必要に応じて後輪逆相操舵量を制限する装置を提案
した。

具体的には、操舵角センサからの操舵角信号と車速セン
サからの車速信号とをコントローラが入力し、一定距離
毎に後輪舵角指令値を接輪舵角制御機構に出力するもの
で、この後輪舵角指令値は前記２つのセンサからの信号
と同定された内部車両モデルとから前端点の軌跡を演算
し、前端点軌跡を後端点が張り出さないように決定され
る。

しかし、この軌跡追従制御を行なうにあたり、後輪舵角
は車両が一定距離を走行する毎にステップ的に目標値が
変更される為、特に極低速域での急旋回時には、ステッ
プ的に後輪舵角が変化することで、車体に振動を与えた
り運転者に違和感を与えてしまう。

即ち、高速である場合には、車両が一定距離を進むのに
要する時間か短く、後輪舵角の目標値がステップ的に変
更されたとしても時間の上では短時間で刻々と後輪が転
舵される事になる為、運転者は後輪が連続的に転舵され
たものとして感じる。

反面、低速であればあるほど一定距離を走行するのに時
間が長くなる為、後輪が前回の目標値を保って比較的長
い時間走行した後、一定距離に入ったと同時に次の目標
値に変更する制御が行なわれることによる。

そこで、この問題を解決する手段として、目標値を変更
する一定距離を短くする事も考えられるが、高速時の制
御周期が短くなり、高精度が要求され、好ましい解決策
とはならない。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもので
、車両後端の張り出し量を抑えながら小回り性を達成す
る軌跡追従制御による車両用後輪舵角制御装置において
、低速域での後輪舵角ステップ状変化の防止と中高速域
での後輪転舵応答性の確保との両立を図ることを課題と
する。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明の車両用後輪舵角制御
装置では、車両前端点の通過した軌跡を配′涜し、後端
点がその軌跡の近傍を通るように制御する軌跡追従制御
に加え、後輪舵角速度を車速に応じて制限する手段とし
た。

即ち、第１図のクレーム対応図に示すように、ステアリ
ンクホイールのハンドル角もしくは前輪実舵角を検出す
る前輪舵角検出手段ａと、車速を検出する車速検出手段
すと、前輪舵角信号及び車速信号を人力して後輪舵角目
標値を設定する後輪舵角目標値設定部Ｃと、後輪実舵角
が後輪舵角目標値に一致するように後輪舵角可変機構を
制御する後輪舵角制御部（ｊとを備えた車両用後輪舵角
制御装置において、前記後輪舵角目標値設定部Ｃには、
前輪舵角信号に所定の舵角比を乗じて後輪舵角を演算す
る主後輪舵角演算部ｅと、車両の重心点Ｇの対地座標及
び車両前端点Ａの対地座標を計算する対地座標計算部ｆ
と、計算により得られた車両前端点Ａの対地座標を所定
距離もしくは所定時間走行毎に記憶する車両前端点軌跡
記憶部９と、前記前輪舵角信号と記憶されている前端点
軌跡と（Ｊより車両後端点Ｂが車両前端点軌跡近傍の所
定の場所を通り旋回外側への張り出し量を制限するよう
に後輪舵角制限量を演算する後輪舵角制限量演算部りと
、前記主後輪舵角演算部ｅで演算された後輪舵角と前記
後輪舵角制限量演算部りで演算された後輪舵角制限量に
基づき後輪舵角指令値を決定する後輪舵角指令値決定部
ｉと、前配後輪舵角指令値決定部ｉで決定された後輪舵
角指令値を入力し、車速１こ応じた後輪舵角速度制限を
加え、上記後輪舵角制御部ｄに後輪舵角目標値を出力す
る後輪舵角速度制限部ｊと、を備えでいることを特黴と
する。

（作　用） 旋回時に（は、後輪舵角目標値設定部Ｃにおいて、前輪
舵角検出手段ａからの前輪舵角信号及び車速検出手段す
からの車速信号を入力して後輪舵角目標値が設定され、
この後輪舵角目標値を後輪舵角制御部ｄに出力すること
で後輪舵角可変機構が制御され、後輪実舵角が後輪舵角
目標値に一致するように制御される。

この後輪舵角目標値の設定は、まず、主後輪舵角演算部
ｅで前輪舵角信号に所定の舵角比を乗じて後輪舵角が演
算される。

方、対地座標計算部すで車両重心点Ｇの対地座標及び車
両前端点Ａの対地座標が計算され、車両前端点軌跡記憶
部９で所定距離もしくは所定時間走行毎に車両前端点Ａ
の対地座標が記憶される。

そして、後輪舵角制限量演算部１では、前輪舵角信号と
記憶されている前端点軌跡とにより車両後端点Ｂが車両
前端点軌跡近傍の所定の場所を通るような後輪舵角制限
量が計算される。

次いで、後輪舵角指令値決定部」において、主後輪舵角
演算部ｅで演算された後輪舵角と、後輪舵角制限量演算
部りで演算された後輪舵角制限量に基づき後輪舵角指令
値が決定される。

次の後輪舵角速度制限部Ｊでは、後輪舵角指令値を入力
し、後輪舵角指令値に車速に応じた後輪舵角速度制限を
加えて接輪舵角目標値とされる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明するっ ます、構成を説明する。

第２図は実施例の車両用後輪舵角制御装置を四輪操舵車
に適用した概略システム図であり、四輪操舵車は、ドラ
イバーがハンドル１を操作することにより操舵される前
輪２と、外部からの制御に基づ°いて油圧パワーシリン
ダ３（後輪舵角可変機構）により転舵される後輪４を備
えていて、電気的に制御可能な四輪操舵システムとして
は一般的なものである。

車両用後輪舵角制御装置は、前輪２のハンドル操舵角θ
を検出する操舵角センサ５（前輪操舵検出手段）と、車
速Ｖを検出する車速センサ６（車速検出手段）と、両セ
ンサ５，６からの検出信号を入力し、所定の処理により
後輪舵角目標値ろ８を設定すると共に後輪舵角目標値δ
８が得られる信号を出力する後輪舵角コントローラ７（
後輪舵角目標値設定部）と、該後輪舵角コントローラ７
からの信号により作動し、信号に対応する制御油圧を油
圧パワーシリンダ３に送る油圧制御バルク８（後輪舵角
制御部）を備えている。

第３図は後輪舵角コントローラ７の処理機能をあられす
フロンク図であり、この後輪舵角コントローラ７には、
ハンドル操舵角θに所定の舵角比を乗じて後輪舵角δ８
．を演算する主後輪舵角演算部Ｙ］と、同定された車両
モデルにより車両の重心点Ｇの対地座標（ＸＧ、ＹＧ　
）及び車両前端点Ａの対地座標（Ｘ、、ＹＡ）を計算す
る対地座標計算部７２と、計算により得られた車両前端
点Ａの対地座標（ＸＡ、ＹＡ）を所定距離へＸ走行毎に
記′１する車両前端点軌跡記憶部７３と、車両後端点Ｂ
のｙ座標許容値Ｙヤを算出する座標変換Ｙ０計算部７４
と、前記ハンドル操舵角Ｏと記′１されている前端へ軌
跡Ａとにより車両後端点Ｂが車両前端点軌跡近傍の所定
の場所を通り旋回外側への張り出し量を制限するように
後輪舵角制限量ろ、。ａｘを演算する後輪舵角制限量演
算部γ５と、前記主後輪舵角演算部７１で演算された後
輪舵角ろＲ１と前記後輪舵角制限量演算部７５で演算さ
れた後輪舵角制限量δＲｍａｘに基づき後輪舵角指令値
δ９゛を決定する後輪舵角指令値決定部７６と、該後輪
舵角指令値決定部７６で決定された後輪舵角指令値ろ、
゛を入力し、車速Ｖに応じた後輪舵角速度制限を加え、
上記油圧制御バルク８に後輪舵角目標値δ８が得られる
信号を出力する後輪舵角速度制限部７７とを備えている
。

次に、作用を説明する。

ます、後輪舵角コントローラ７の各ブロックでの処理に
ついて述べる。

主後輪舵角演算部７１では、ホイールベースし。

スタヒリティファクタＡ。である制御対象車両を、ホイ
ールベース九、スタビリテイファクタＡＭであるモデル
車と同一の半径で旋回するための後輪舵角ろ８Ｉが演算
される。

対地座標計算部７２では、ハンドル操舵角θ。

後輪舵角δ９及び車速Ｖが与えられた場合のヨーレート
φ及び重心点種速度Ｖｙを、良く知られた線形近似２自
由度モデルに基づく定常状態の次式で演算する。

（３） 但し、Ｍは車両質量、し、は前輪−重心間距離、し。

は後輪−重心間距離、Ｌはホイールベース（ＬＬＦ　＋
　ＬＲ）　、　ｅＫＦは前輪等価コーナリンクパワーに
８は後輪コーナリングパワーである。

そして、上記（２）式からヨーレートφを積分する下記
の式でヨー角中が求められる。

中二■ψｄｔ　　　　　　　　　　　　　　　・・・（
４）これらの式により重心点対地座標（ｘａ、　ＹＧ）
は次式に基づき求められる。

ＸＧ＝　ｆ　（ＶＸＣＯ３ＬＩＪ−Ｖｙｓｉｎ中）ｄｔ
　　　　　　　　−（５）Ｙａ＝　Ｉ　（Ｖｘｓｉｎ中
＋Ｖｙｃｏｓ中）ｄｔ　　　　　　　　−（６）また、
前端点対地座標（Ｘ、、ＹＡ）は（ｘａ、　ｙ６）に基
づき次のように求められる。

×＾＝　　ａ　　−ｃｏＳ中十ｘＧ　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　−（７）ＹＡ＝　ａ−ｓｉｎ
中＋ｙ６−（ａ） 前端点軌跡データ７３では、前記（７）、　（８）式で
得られる前端点対地座標データ（ＸＡ、ＹＡ）が所定距
離△Ｘ走行毎に記憶され、順次データがシフトされる。

座標変換Ｙ　ＲＷ計算部７４では、ます、車両前端点軌
跡記憶部３３に記憶された車両前端点Ａの対地座標デー
タ群（Ｘｉ、　Ｙｉ）を次式に基づき車体固定座標（ｘ
ｉ、　ｙｉ）に変換する。

ｘｉ＝　（Ｘｉ−Ｘａ）ｃｏｓ中＋（Ｙｉ−Ｙａ）　ｓ
ｉｎ中　　　　−（９）ｙｉ＝　（Ｙｉ−Ｙａ）ｃｏｓ
中−（Ｘｉ−Ｘａ）ｓｉｎ中　　　　　・（１０）次に
、車体固定座標（ｘｉ、　ｙｉ）に変換された前端点軌
跡データに基づき、後車軸Ｘ座標における後端自ンの座
標許容値Ｙｎｗが、前端点軌跡データ群のうち、ｘ、≦
（−ＬＪ　＜ｘ、−、なる２点の座標データ（Ｘｎ、ｙ
ｎ）、　（Ｘｎ−ｚＹ、−１）より線形補間を行ない次
式により求められる。

後輪舵角制限量演算部７５では、ハンドル操舵角ｅ、車
連Ｖ、後端点Ｖ座標許容値Ｙ□より後輪舵角制限量ろ、
。、、８が求められる。

・・・（１２） ｍ２＝２（ｂ−Ｌｌｌ）ＬＦ＋ｂ’−ＬＲ’ｎ２　＝　
−（２（ｂ−ＬＪ　ＬＲ＋　Ｌ、ｌ’−ｂ２１　”　（
ｂ−ＬＪ　’後輪舵角指令値決定部７６では、主後輪舵
角計算部７１で求められる後輪舵角δ９．と、後輪舵角
制限量演算部で求められる後輪舵角制限量ろ８□ａ８と
の絶対値を比較して小なる方をもって後輪舵角指令値δ
８°とする処理が行なわれる。

但し、ハンドル操舵角ｅと後輪舵角制限量６８□、８の
符号が同一の場合（δ８１とθは逆符号であるので、ろ
８．と６９７．８が逆符号の場合）には、本発明の制御
系は低車速域逆相操舵を基本として設計されているので
ろ、＝０　とする。

接輪舵角速度制限部７アでは、後輪舵角指令値決定部７
６で決定された後輪舵角指令値δ□′を入力し、車速Ｖ
に応じた後輪舵角速度制限を加え、上記油圧制御バルブ
８に後輪舵角目標値ろ８が得られる信号を出力する（第
６図）。

即ち、後輪舵角指令値決定部７６で決定された後輪舵角
指令値δ８゛の信号を△を秒毎に入力し、前回入力した
ろＲ（−１）とろ９゛の差分△δ８をとり、この差分△
ろ、と１回に転舵できる制限量Ｏとを比較して以下のよ
うに決定する。

△ろ、−ろＲ（１）　　−？：ＩＲ Δδ、＞ｏのとき ろ、＝ろＲ（−１）　　±Ｏ へろ、≦○のとき ６１．１−６８ そして、後輪舵角速度制限量Ｏは、第４図に示すように
、車ｌ！Ｏｋｍ／ｈ〜２０ｋｍ／ｈの範囲で、低車速で
あるほど厳しく制限している。

第５図は後輪舵角コントローラ７で行なわれる制御処理
作動のメインルーチンを示すフローチャトであり、ハン
ドル操舵角０と車速Ｖの入力情報に基づき、車速Ｖが０
≦Ｖ≦３２．４ｋｍ／ｈの低速域では上記のように軌跡
記憶型後輪舵角制御が行なわれ、車速Ｖが３２．４＜　
Ｖ≦７２．０ｋｍ／ｈの中速域では逆相１１型の後輪舵
角制御が行なわれ、車速Ｖが７２．０ｋｍ／ｈを超える
高速域では後輪舵角制御は行なわれない。

第６図は一定時間△を毎の割り込み処理により行なわれ
る後輪舵角速度制限処理作動のインターラブドルーチン
を示すフローチャートであり、定距離△×走行毎に出力
される後輪舵角目標値δ９は、車速Ｖに一応じて設定さ
れた制限量Ｏを超えることかない目標値で出力され、こ
れによって車速か低車速であればあるほど後輪舵角速度
が低速となるように制御される。

第７図と第８図に車速８　ｋｍ／ｈでステップ状にハン
ドル操舵を入力した時の後輪舵角速度制限手法と後輪舵
角速度無制限手法での後輪舵角特性のシミュレーション
結果を示し、第９図と第１０図に車速８　ｋｍ／ｈでス
テップ状にハンドル操舵を入力した時の後輪舵角速度制
限手法と後輪舵角速度無制限手法でのヨーレイト特性の
シミュレーション結果を示す。

後輪舵角特性を比較すると、後輪舵角速度制限手法によ
る第７図の場合、後輪舵角速度無制限手法による第８図
に比べ後輪舵角の動きが若干遅れているが、制御効果と
して問題とならない上、後輪かステ・ンブ状（パルス状
）に転舵されることはない。また、ヨーレイト特性につ
いて比較した場合にも全く同様で、ヨーレイトの階段状
の動きが無くなる。

以上説明したように、実施例の後輪舵角制御装置にあっ
ては、車両前端点Ａの通過した軌跡を記憶し、後端点Ｂ
がその軌跡の近傍を通るように制御する軌跡追従制御に
加え、後輪舵角速度を車速Ｖに応じて制限する装置とし
た為、車両後端の張り出し量を抑えながらの小回り性が
達成されると共に、低速域での後輪舵角ステップ状変化
の防止と中高速域での後輪転舵応答性の確保との両立が
図られる。

そして、低速であるほど後輪舵角速度の制限を強め、中
・高速域では後輪舵角速度の制限を先行技術並に緩める
ことで、極低速での急操舵時に生じる車体振動や違和感
を無くすことができると共に中・高速域での四輪操舵車
としての性能を損なわないものとすることが出来る。

以上、実施例を口面に基づいて説明してきたが、具体的
な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があっても
本発明に含まれる９（発明の効果） 以上説明してきたように、車両後端の張り出し。

量を抑えながら小回り性を達成する軌跡追従制御こよる
車両用後輪舵角制御装置において、車両前端点の通過し
た軌跡を記憶し、後端点かその軌跡の近傍を通るように
制御する軌跡追従制御に加え、後輪舵角速度を車速に応
じて制限する手段とした為、低速域での後輪舵角ステン
ブ状変化の防止と中高速域での後輪転舵応答性の確保と
の両立を図ることが出来るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車両用後輪舵角制御装置を示すクレー
ム対応図、第２図は実施例の車両用後輪舵角制御装置を
四輪操舵車に連用した概略システム図、第３図は実施例
装置の後輪舵角コントローラの処理機能をあられすブロ
ック図、第４図は車速に対する後輪舵角速度制限量特性
図、第５図は後輪舵角コントローラ７で行なわれる制御
処理作動のメインルーチンを示すフローチャート、第６
図は一定時間△を毎の割り込み処理により行なわれる後
輪舵角速度制限処理作動のインターラブドルーチンを示
すフローチャート、第７図及び第８図は車速８　ｋｒａ
　／　ｈでステップ状にハンドル操舵を入力した時の後
輪舵角速度制限手法と後輪舵角速度無制限手法での後輪
舵角特性のシミュレーション結果図、第９図及び第１０
図は車速８　ｋｍ／ｈでステップ状にハンドル操舵を入
力し７た時の後輪舵角速度制限手法と後輪舵角速度無制
限手法でのヨーレイト特性のシミュレーション結果図で
ある。 ａ−・・前輪舵角検出手段 ｂ・・・車速検出手段 Ｃ・・・後輪舵角目標値設定部 ｄ・−・後輪舵角制御部 ｅ・・・主後輪舵角演算部 ｆ・・・対地座標計算部 ９・・・車両前端点軌跡記憶部 ｈ・・・後輪舵角制限量演算部 １・・・後輪舵角指令値決定部 Ｊ・・・接輪舵角速度制限部 Ａ・・・前端点 Ｂ・・・後端点 Ｇ・・・重心点

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ステアリングホィールのハンドル角もしくは前輪実
   舵角を検出する前輪舵角検出手段と、車速を検出する車
   速検出手段と、 前輪舵角信号及び車速信号を入力して後輪舵角目標値を
   設定する後輪舵角目標値設定部と、後輪実舵角が後輪舵
   角目標値に一致するように後輪舵角可変機構を制御する
   後輪舵角制御部とを備えた車両用後輪舵角制御装置にお
   いて、 前記後輪舵角目標値設定部には、 前輪舵角信号に所定の舵角比を乗じて後輪舵角を演算す
   る主後輪舵角演算部と、 車両の重心点の対地座標及び車両前端点の対地座標を計
   算する対地座標計算部と、 計算により得られた車両前端点の対地座標を所定距離も
   しくは所定時間走行毎に記憶する車両前端点軌跡記憶部
   と、 前記前輪舵角信号と記憶されている前端点軌跡とにより
   車両後端点が車両前端点軌跡近傍の所定の場所を通り旋
   回外側への張り出し量を制限するように後輪舵角制限量
   を演算する後輪舵角制限量演算部と、 前記主後輪舵角演算部で演算された後輪舵角と前記後輪
   舵角制限量演算部で演算された後輪舵角制限量に基づき
   後輪舵角指令値を決定する後輪舵角指令値決定部と、 前記後輪舵角指令値決定部で決定された後輪舵角指令値
   を入力し、車速に応じた後輪舵角速度制限を加え、上記
   後輪舵角制御部に後輪舵角目標値を出力する後輪舵角速
   度制限部と、 を備えていることを特徴とする車両用後輪舵角制御装置
   。