JPH037668A - 車両の補助操舵装置 - 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） 本発明は車両の補助操舵装置、特に車両の運動（ヨーレ
ート等）を横風等の外乱や、路面摩擦係数及び積載荷重
に影響されることなく、操縦により狙っている定常的な
目標値にほぼ一致させるようにした補助操舵装置に関す
るものである。

〈従来の技術） 車両の補助操舵装置は例えば特開昭６１−６７６７０号
公報に記載の如くに構成し、前輪の主操舵時これにより
狙った車両の運動目標値を達成すべく前輪及び後輪の少
なくとも一方を補助的に操舵するものである。

上記文献に記載のものに代表される一般的な補助操舵装
置は後輪を補助操舵する場合概略第３図の如くに示すこ
とができる。即ち、運転者がステアリングホイールによ
り与える操舵角θは車両固有の前輪操舵によるヨーレー
ト実特性Ｇ、を乗じて求まるヨーレートφ、を車両実ヨ
ーレートｉの一部として与える。一方、後輪舵角しは車
両固有の後輪操舵によるヨーレート実特性Ｇ、を乗じて
求まるヨーレートψ□を車両実ヨーレートψノ残部とし
て与える。そして、車両には横風等の外乱ｄも作用し、
これら３者が合わさって車両の全体的な実ヨーレートφ
が決定される。

そして後輪舵角Ｕは以下の通りに決定して与える。つま
り、設計時点で決めたゲインＫ（操舵角θが一定の定常
時のヨーレートゲインψ／θを決定する）にθを掛けて
定常状態の目標車両ヨーレートＫ・θを求め、これに同
じく設計時点で決めた過渡伝達関数Ｈ（操舵角θの変化
中における過渡時のヨーレートゲインψ／θを決定する
ものであり、例えば後輪操舵系の一次遅れ時定数をτ、
わされるものがある）を掛けて過渡状態をも含めた目標
車両ヨー１／−１・Ｋ・Ｈθを求める。この目標車両ヨ
ーレー１−　Ｋ・ト■θを、後輪操舵によるヨレート特
性の規範モデルＧ。で除算し、その結更に、前輪操舵に
よるヨー１／　−１・特性の規範モデルＧ１と操舵角θ
とから計算上の車両ヨー１７−）　Ｇｒ−θを求めると
共に、これを後輪操舵によるヨーレート特性の規範モデ
ルＧ１で除算して、そ両ヨーレートと計算上の車両ヨー
１／−１−との差を演算し、この差に応じた、換言すれ
ば車両の計算上のヨーレートを目標ヨーレートに一致さ
せろための後輪舵角Ｕを求めて与える。

第３図において、操舵角θに対する車両の実ヨー１／　
−）ψは次式で与えられる。

この式において、実車が規範モデルに一致し、つまりＧ
Ｆ　＝Ｇｐｆｆｉ、　　Ｇｐ＝Ｇ−で、月つ外乱がなく
てｄ＝Ｏなら車両の実ヨーレートψは ψ＝に−Ｈθ となり、実ヨー１ノートψを目標ヨーレートＫ　−Ｈθ
に一致させることができる。

（発明が解決しようとする課題） しかし、通常の乾燥路とは路面摩擦係数の異なる圧雪路
やウェット路を走行する時、或いは積載荷重が変化した
時等は、Ｇｒ−ｆｉｐ、＋　７Ｊ　Ｐ　、　Ｇ１・Ｇ、
＋７１ＲのようにＡＰ、ＡＲだけ実車のヨーレト特性Ｇ
ｒ、　Ｇｐが規範モデルのヨーレート特性Ｇ、、、　Ｇ
、からずれてしまうし、横風等の外乱ｄが発生すると、
車両の実ヨーレートψは次式の如きものとなる。

＋　（ＧＦ、　＠−ＡＰ）θ十ｄ −トロｈθ＋ＡＦθ＋ｄ ■ ところで上式においてに一、ｉＲθ＝ｄ、。

１ ＪＮｌ ＋　ｒｌ＋＋　＋　ｄ　＝　ｄ　’　とすると、ψ＝に
−Ｈθ十（ｌｐ　　ｄｒＲ＋　ｄｒ　　＋ｄＫ　−Ｈθ
十ｄ　’　　　　　　（３）となり、車両の実ヨーレー
トψが目標値に−Ｈθに対しｄ”だけ誤差を持つことと
なる。

従って従来の補助操舵装置では、車両の運動（上記では
ヨーレート）が路面状況、積載荷重、横風等に応じて目
標値に対し誤差を生じ、例えば第４図の如き操舵角θの
入力に対しヨーレートゲインφ／θが乾燥路ではａで示
す如く目標値通りのものになるが、ウェット路ではｂで
示す如＜ｄ’の誤差をもったものになる。この場合運転
者は以外な車両の運動に対しステアリングホイールの切
戻し、切増しによる操舵角θの変更で対処しなければな
らなくなる。

本発明は車両の実際の運動値を検出して、これと定常目
標値との誤差に基づき定常状態で補助舵角を上記の問題
が生じないよう決定することにより上述の問題を解決す
ることを目的とする。

（、課題を解決するための手段） この目的のため本発明補助操舵装置は、前輪の主操舵時
、この前輪及び後輪の少なくとも一方を補助操舵するよ
うにした車両において、ステアリングホイール操舵角及
び車速から車両の定常運動目標値を設定する定常運動目
標値設定手段と、 車両の運動実際値を検出する運動実際値検出手段と、 補助舵角及び車速から前記補助操舵による車両の運動推
定値を求める運動推定手段と、前記運動実際値及び運動
推定値間の差を求める第１の減算手段と、 前記定常運動目標値からこの差を減算して車両の運動誤
差を求める第２の減算手段と、この運動誤差に応じ前記
補助舵角を決定する補助舵角決定手段とを設けてなるも
のである。

（作　用） 前輪の主操舵時、この前輪及び後輪の少なくとも一方を
補助操舵するに際し、定常運動目標値設定手段はステア
リングホイール操舵角及び車速から車両の定常運動目標
値を設定する。そして第１の減算手段は、運動実際値検
出手段が検出した車両の運動実際値と、運動推定手段が
補助舵角及び車速から求めた車両の運動推定値との差を
求める。

この差は、前輪操舵及び外乱による車両の運動実際値と
、補助操舵による車両の運動実際値及び補助操舵による
車両の運動推定値間の差との相位に相当する。

第２の減算手段はこの差を上記運動目標値から減算して
車両の運動誤差を求める。この運動誤差は前輪主操舵に
よる車両の運動実際値及び運動目標値間の差と、外乱に
よる車両の運動値と、補助操舵による車両の運動実際値
及び推定値間の差との相位に相当して、車両の運動を目
標からずらす原因にもとすく車両運動誤差の総和を示す
。

補助舵角決定手段はこの運動誤差に応じて補助舵角を決
定し、この補助舵角により車両の定常状態での運動を路
面状況や積載荷重、又外乱に影響されることなく常時目
標通りのものにすることができる。

（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図は後輪を補助操舵するようにした例を示し、図中
１はステアリングホイール操舵角θを検出する操舵角セ
ンサ、２は車速Ｖを検出する車速センサ、３はこれらか
らの人力情報を基に後輪舵角Ｕを決定するコントローラ
である。コントローラ３で決定された後輪舵角Ｕは車両
固有の後輪操舵系４に与えられたヨーレート実伝達特性
Ｇ、と掛は合されて後輪操舵による実ヨーレートｙＧｐ
Ｕを車両に付与する。車両にはその他に前輪主操舵によ
るヨーレート及び外乱によるヨーレートの相位ｄＳが与
えられており、ｙ、ｄｓが合わさって車両の全体的な実
ヨーレートψが決定される。

本例では、この実ヨーレートψを本発明における運動実
際値検出手段としてのレートジャイロ５により検出し、
これを第１の減算手段である減算器６に人力する。減算
器６はコントローラ３の一部を構成し、従ってコントロ
ーラ３には操舵角θ及び車速Ｖの他に実ヨーレートψを
も入力することとなる。

コントローラ３は減算器６に加えて、定常運動目標値設
定部７、後輪操舵のヨーレート伝達特性モデル８、第２
の減算手段としての減算器９及び後輪舵角決定部１０を
具える。

定常運動目標値設定部７は予め定めておいた車速Ｖ毎の
ゲインにと操舵角θとを乗じて、定常状態（操舵角θを
一定にしておく旋回状態）での車両の定常運動目標値（
定常ヨーレー））ｒ＝Ｋ・θを求め、これを減算器９に
人力する。

０ 後輪操舵のヨーレート伝達特性モデル８は車速Ｖ毎の理
論上の後輪操舵によるヨーレート伝達特性Ｇ、と後輪舵
角Ｕとから後輪操舵による車両の運動（ヨーレート）推
定値ｙ、　−Ｇ　、ＩＩを求め、これを減算器６に入力
する。減算器６はレートジャイロ５で検出した実ヨーレ
ートψから」―記のヨーレート推定値ｙ７を減算して両
者の差εを求める。

この差εは、前輪操舵及び外乱による車両の運動実際値
ｄｓ　と、後輪操舵による車両の運動実際値ｙ及び運動
推定値ｙ１間の差ｙ−ｙ、との相位に相当し、ε−ｄｓ
〜Ｉ−（ｙ−ｙ、）で表わされる。

この差εは減算器９に入力され、減算器９は前記の定常
運動目標値ｒから上記の差εを減じて運動誤差ｅを求必
る。この運動誤差ｅは前輪主操舵による車両の運動実際
値（ｄ、に含まれる）及び運動目標値ｒ間の差と、外乱
による車両の運動値（ｄＳに含まれる）と、後輪操舵に
よる車両の運動実際値ｙ及び推定値ｙ０間の差ｙ−ｙ、
との相位に相当し、車両のヨーレートを目標からずらす
原因に基ずく車両運動誤差の総和を示す。

後輪舵角決定部１０はこの運動誤差ｅと、予め設定して
おいた車速Ｖ毎の過渡伝達関数Ｈとから過渡状態り操舵
角θを変化させながらの旋回状態）をも含めた運動誤差
ｅに対応する目標ヨーレート１−Ｅ　ｅを求め、これを
後輪操舵によるヨーレート伝達特性モデルＧ、で除して
後輪舵角Ｕを演算する。

ところでこの後輪舵角Ｕを決定するに当り、車両のヨー
レートψを定常目標ヨーレートｒからずらず原因に基ず
く車両運動誤差の総和に応じ後輪舵角を決定することと
したため、定常状態でのヨー　１／−１・ψを路面状況
や積載荷重、又外乱に影響されることなく常時目標値ｒ
通りのものにすることができる。例えば第４図の如き操
舵人力θに対しヨーレートゲインψ／θをウェット路と
碓も同図中Ｃで示す如くに乾燥路での特性ａとほぼ同じ
に保つことができる１゜ この事実を、前記（２）、　　（３）式で用いたと同符
号１ごよりＳ正明すると、ヨーレートψは但し　ｄ″＝
−ｄ、Ｉｌ−＋−ｄ、　十ｄで表わされる。ここで前記
した通りに定義される過渡伝達関数Ｈの定常ゲインを１
になるように設定しておけば、０以上１／τ（τは１次
遅れ時定数）以下の操舵周波数域でＨｌとなるため、」
二式において であり、 φ！、、Ｋ・１］　θ となし得て、定猟状態でヨーレートψを路面状況や積載
荷重、又外乱等に影響されることなく目標値に−Ｈθに
保ぢ得ることが８正された。

なお、第１図における要部は第２図のようなブロック図
に等価であり、かかる構成にても同様の目的を達成する
ことができる。

なお、−］−記実施例においては過渡伝達関数１−（と
あっても本発明は適用可能である。

（発明の効果） かくして本発明補助操舵装置は上述の如く、車両の運動
実際値と定常目標値との間の運動誤差に応じて補助舵角
を決定する構成としたから、定常状態で車両の運動を路
面状況や積載荷重、又外乱に影響される工となく常時目
標通りのものにすることができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明補助操舵装置のブロック線図、第２図は
本発明の他の例を示す要部ブロック線図、 第３図は従来の補助操舵装置を示すブロック線３ ４ 図、 第４図は本発明装置によるヨーレートゲインの時系列変
化を従来装置によるそれと比較して示すタイムチャート
である。 １・・・操舵角センサ　　　２・・・車速センサ３・・
・コントローラ ４・・・後輪操舵系（補助操舵系） ５・・・レートジャイロ（運動実際値検出手段）６・・
・減算器（第１の減算手段） ７・・・定常運動目標値設定部 訃・・後輪操舵のヨーレート伝達特性モデル（運動推定
手段） ９・・・減算器（第２の減算手段） １０・・・後輪舵角決定部（補助舵角決定手段）手　　
続　　補　　正　　書 平成２年　１月３０日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、前輪の主操舵時、この前輪及び後輪の少なくとも一
   方を補助操舵するようにした車両において、 ステアリングホィール操舵角及び車速から車両の定常運
   動目標値を設定する定常運動目標値設定手段と、 車両の運動実際値を検出する運動実際値検出手段と、 補助舵角及び車速から前記補助操舵による車両の運動推
   定値を求める運動推定手段と、 前記運動実際値及び運動推定値間の差を求める第１の減
   算手段と、 前記定常運動目標値からこの差を減算して車両の運動誤
   差を求める第２の減算手段と、 この運動誤差に応じ前記補助舵角を決定する補助舵角決
   定手段とを具備してなることを特徴とする車両の補助操
   舵装置。