JPH037676A - 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
目標値及び過渡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。即し、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ＧＦを乗じζ求まるヨーレートψ、を車両実ヨ
ーレートψの一部として与える。一方、後輪舵角Ｕは車
両固有の後輪操舵によるヨーレート実特性ＧＲを乗じて
求まるヨーレートψ□を軍両実ヨーレートψの残部とし
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１／　　
ｌ−ψが決定される。

そして後輪舵角Ｕば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−ｌ−Ｋ・θを求め、これと
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
表わされるものがある）とから過渡状態をも含めた目標
車両ヨーレー１−　Ｋ　−１−１０を求める。この目標
車両ヨーレートＩ（・■］θを、後輪操舵による三ｊ−
レート特性の規範モデルＧｈ−（Ｇ□、とじては例更に
、前輪操舵によるヨー１／　−１□特性の規範モと操舵
角θとから　計算上の車両ヨーレー　１’Ｇｐ、θを求
めると共に、これを後輪操舵による：ｌ’ｌ／−ト特性
の規範モデルＧいで除算して、その結果り目標車両ヨー
レートと計算上の車両ヨーレートとの差を演算し、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るための後輪舵角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レート
ψは次式で与えられる。

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、ＣＦ　＝ＧＦｆｆｉ十／ＩＦ　、　Ｇ
、　＝Ｇ、Ｉｎ＋　／Ｒのように／ＩＰ、／ＩＲだけ実
車のヨーレート特性Ｇ、　、　Ｇ、が規範モデルのロー
レート特性Ｇ　Ｆｍ＋　Ｇ１１ｆｆｌ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１／−
１・ψは次式の如きものとなる。

＋（ｃＦ、＋　／ｌＦ）θ十ｄ この式において、実車が規範モデルに一致し、つまりＧ
Ｆ＝Ｇ、、、ＧＲ＝Ｇ□で、且つ外乱がなくてｄ＝ｏな
ら車両の実ヨーレートψは ψ−Ｋ　−Ｈθ となり、実ヨーレート（Ｐ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−Ｉ−Ｇ
　、　、θ＋／ＩＰθ十ｄ 十’、ｄ　Ｆθ＋ｄ （２） −トｄ、＋ｄ＝ｄ’　　とすると、 ψ＝に−Ｈθ＋ｄＲ−ｄ、Ｒ＋ｄＦ＋ｄ＝に−Ｈθ十ｄ
　　　−−−−−−−−−−一（３）となり、車両の実
ヨーレートψが目標値Ｋ　−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ａｔで示すような後輪舵角が与えられた時ヨ
ーレートψが乾燥路ではａ２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で示す如くｄ”の誤差を
もったものになる。この傾向は、操舵角θを一定にした
定常状態だけでなく、操舵角θを変化させつつある過渡
状態においても生ずる。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
が生しないよう決定すると共に、過渡状態で車両の過渡
運動目標値に対応した補助舵角を上記の誤差に応じ補正
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、この運動誤差をなくし、
車両の過渡運動目標値に対応した補助舵角を決定する補
助舵角決定手段と、 操舵角及び車速から主操舵による車両の運動推定値を求
めてこれを補助操舵による運動伝達特性モデルで除算す
ることにより補助舵角補正量を求める補助舵角補正量演
算手段と、 前記補助舵角からこの補正量を減算して補助舵角を補正
する補助舵角補正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和僅に相当する。

第２の減算手段はこの差を一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
目標からすらず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をなくし、車両の過渡
運動目標値に対応した補助舵角を決定し、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
。

そして、補助舵角補正量演算手段は、操舵角及び車速か
ら主操舵による車両の運動推定値を求めてこれを補助操
舵による運動伝達特性モデルで除算することにより、車
両の過渡運動実際値を過渡運動目標値に一致させるため
の補助舵角補正量を求める。補助舵角補正手段は上記の
補助舵角からこの補正量を減算して補助舵角を補正する
ことに０ より、上記定常状態のみならず、過渡状態においても車
両の運動を目標に一致させることができる。

（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■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
ＧＲにより定められる後輪操舵による実ヨーレー１−　
ｙ　＝ＧＲＵを車両に付与する。車両にはその他に車両
固有の前輪主操舵系１１に与えられたヨーレート実伝達
特性ＧＦと操舵角θとから定められる前輪操舵による実
ヨーレートψ、−θ・　Ｇｒが付与され、更に外乱ｄに
よるヨーレートが与えられており、これら；３者が合わ
さって車両の全体的な実ヨーレ−１−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に入力する。減算
器６はコント１コーラ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■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）Ｊ［１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、後輪舵角決定部１
０、補助舵角補正量演算部１２及び補助舵角補正手段と
しての減′Ｉ：ＩＩ器１３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■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１〜）ｒ＝Ｋ・θを求め、これを減算器９
に入力する。

後輪操舵のヨーレーＩ・伝達特性モデル８は車速■毎の
理論上の後輪操舵によるヨーレート伝達特性ＧｌＩＰに
後輪舵角Ｕを掛＋）で後輪操舵による車両の運動（ヨー
レート）推定値ｙ、　−Ｇ、、Ｕ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から上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ψ、十ｄと、後輪操舵による
車両の振動実際値ｙ及び運動推定値ｙ１間の差ｙ−ｙ、
との相位に相当し、Ｃ−ψ、＋ａ＋　（ｙ−Ｖ、　）で
表される。

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を求め
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ψ、及び運動目標値ｒ間の差と、外乱による車両の運
動値ｄと、後輪操舵による車両の運動実際値ｙ及び推定
値ｙ１間の差ｙ−ｙｎとの和僅に相当し、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に、予め設定して
おいた車速■毎の過渡伝達関数Ｈを掛けて、過渡状態（
操舵角θを変化させながらの旋回状態）での過渡運動目
標値（ｉＭ渡ヨーレート目標値）をも含めた運動誤差ｅ
をなくすための目標ヨーレ）　Ｈｅを求め、ごれを後輪
操舵によるヨー１／−ｉ伝達特性モデルＧいで除して後
輪舵角Ｕ１を演算する。

ところでこの後輪舵角Ｕ１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１−　ｒからすらず原因
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、定常状態でのヨーレート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。

一方補助舵角補正量演算部１２は、車速■毎の理論上の
前輪操舵によるヨー１／−ト伝達特性ＧＦｍ及び車速■
毎の理論上の後輪操舵によるヨー１／　−１−伝達特性
ＧＲｆｆｉの比Ｇ’Ｆ−／Ｇｌｌ□と操舵角θとから、
車両の過渡ヨーシー１−実際値を過渡ヨーレート目標値
に一致させるための補助舵角補正量り、を求める。減算
器１３は補助舵角Ｕ、から補正量Ｕ２を差３ ４ 引いて最終的な補助舵角Ｕを求める。

従って、この補助舵角Ｕによれば、定常状態のめならず
過渡状態でも、ヨーレートψを路面状況や積載荷重、又
外乱に影響さることなく前輪主操舵が狙いとする目標通
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１〜ψ
が目標に対しｄ′だけずれるようなウェット路において
も、後輪舵角Ｕをａｌからｃ、へと補正し、ヨーレート
ψを定常状態か過渡状態かにかかわらずｃ２で示す如く
乾燥路での特性（目標特性）ａ２とほぼ同じに保つこと
ができる。

この事実を、前記（２）、　（３）式で用いたと同符号
により証明すると、ヨーレートψは （旦し、　ｄ　”　＝　　ｄＦＲ−！−ｄｒ　＋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Ｉ］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Ｈ′、１となるため、上式において であり、 ψζＫ・１１θ となし得て、定常状態でヨーレート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
保ち得ることが証された。

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、上述の実施例においては、過渡伝達関数を用いた
場合で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ことなく常時目
標通りのものにし得ると共に、この補助舵角を過渡状態
で補正することとしたため、この過渡状態でも車両の運
動を上記の影響を受けることなしに目標通りのものにす
ることができる。

【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図、 第４図は本発明装置によるヨーレートの時系列変化を従
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 ８・・・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（補助操舵決定手段）１１・
・・前輪主操舵系 １２・・・補助舵角補正量演算部 １３・・・減算器（補助舵角補正手段）７ ８ 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、 この運動誤差をなくし、車両の過渡運動目標値に対応し
   た補助舵角を決定する補助舵角決定手段操舵角及び車速
   から主操舵による車両の運動推定値を求めてこれを補助
   操舵による運動伝達特性モデルで除算することにより補
   助舵角補正量を求める補助舵角補正量演算手段と、 前記補助舵角からこの補正量を減算して補助舵角を補正
   する補助舵角補正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。