JPH04138967A - 車両の後輪操舵装置 - 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、例えば車両のヨーレイト等に応じて後輪の制
御量を算出し、その制御量に応じて後輪を転舵させるよ
うに構成された車両の後輪操舵装置に関する。

（従来の技術） 従来より、例えば特開昭５７−４４５８８号公報に記載
されている様に、車両の横加速度やヨーレイト等に応じ
て後輪操舵を制御するようにした後輪操舵装置が知られ
ている。

ところで、ヨーレイトに応じて後輪操舵を制御するにあ
たっては、例えば車速Ｖと前輪操舵角θ、とに基づいて
目標ヨーレイトφ７を算出し、他方車両のヨーレイトφ
を検出し、そのヨーレイトφと上記目標ヨーレイトφＴ
との差に基づいて後輪制御量θ、を決定し、その制御量
θ、に応じて後輪を転舵させるヨーレイトフィードバッ
ク制御が考えられている。

かかるヨーレイトフィードバック制御は、実際の車両の
ヨーレイトを見ながら制御を行なうので、横風等の外乱
に対する安定性に優れ、その反面フィードバック制御で
あるので操舵の連応性に難がある。

一方、後輪の操舵制御の中には、例えば車速■と前輪操
舵角θ、とに基づいて予め用意されたマツプに従って後
輪制御量θ、を決定し、その制御量θ７に応じて後輪を
転舵させるフィードフォワード制御が存在する。

かかるフィードフォワード制御は、外乱等に対する安定
性は期待し得ないものの操舵に対する連応性は優れてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 上述の例の様に、後輪の操舵制御にあっては、一般に、
フィードバック制御は操舵に対する連応性は劣るものの
外乱に対する安定性は優れており、またフィードフォワ
ード制御は外乱に対する安定性は劣るものの操舵に対す
る連応性は優れている。

従って、後輪の操舵制御を行なうにあたって、これらの
両制御を組合せ、車両の走行状況に応じてそれぞれの制
御の優れた点を生かす態様で後輪操舵制御を行なうこと
ができれば、全体として極めて優秀な後輪操舵制御が実
現されるものと考えられる。

本発明の目的は、上記事情に鑑み、フィードバック制御
とフィードフォワード制御とを組合せてそれぞれの優れ
た点を生かす態様で後輪の操舵制御を行なうことのでき
る車両の後輪操舵装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る車両の後輪操舵装置は、上記目的を達成す
るため、 後輪を転舵する後輪転舵機構と、後輪の制御量を算出し
、該制御量に応じて後輪を転舵させるように上記後輪転
舵機構を制御する制御手段とを備えて成る車両の後輪操
舵装置において、上記制御手段が、フィードバック制御
系とフィードフォワード制御系とを備え、これらの各制
御系によって定められる制御量を所定の割合で加算して
上記後輪制御量を算出すると共に、該算出に際して前輪
操舵角が大きいほど上記フィードバック制御系によって
定められる制御量の割合を減少させるものであることを
特徴とする。

なお、上記制御量は目標後輪操舵角であっても良いし目
標後輪操舵角と現舵角との差分てあっても良く、制御量
に応じて後輪を転舵させるとは、該制御量が目標後輪操
舵角のときは後輪操舵角がその目標後輪操舵角となるよ
うに後輪を転舵させ、差分のときは後輪をその差分だけ
転舵させるという意味である。

（作　　用） 一般に、前輪の操舵角が小さい時即ち直進時は、前輪操
舵に対する車両運動の応答遅れよりも横風等の外乱によ
る車両運動の乱れの方が問題となり、一方、前輪の操舵
角が大きい時即ち旋回時には、横風等の外乱による車両
運動の乱れよりも前輪操舵に対する車両運動の応答遅れ
が問題となる。即ち、前輪操舵角が小さい領域は操舵に
対する連応性が重視される領域であり、他方前輪操舵角
が大きい領域は外乱安定性が重視される領域といえる。

従って、上記本発明に係る車両の後輪操舵装置によれば
、前輪操舵角が小さいときにフィードバック制御の割合
を小さくしてフィードフォワード制御の割合を大きくし
、前輪操舵角が大きいときはフィードバック制御の割合
を大きくするので、外乱安定性が重視される前輪操舵角
小のときはフィードバック制御の割合が大きくなること
によって該フィードバック制御の有する外乱安定性の利
点を生かし、操舵連応性が重視される前輪操舵角大のと
きはフィードフォワード制御の割合か大きくなることに
よって該フィードバック制御の有する操舵連応性の利点
を生かすことができ、従って各々の状況に合わせて両制
御の利点を生かす最適制御の実現が図られる。

（実　施　例） 以下添付図面を参照しながら本発明の実施例について詳
述する。

第１図は、本発明に係る車両の後輪操舵装置の一実施例
を示す全体構成図である。

全体構成 第１図において、１Ｌ、ＩＲはそれぞれ左右の前輪、２
Ｌ、２Ｒは左右の後輪であり、左右の前輪ＩＬ、ＩＲは
前輪転舵機構Ａにより連係され、また左右の後輪２Ｌ、
２Ｒは後輪転舵機構Ｂにより連係されている。

前輪転舵機構Ａは、それぞれ、左右１対のナックルアー
ム３Ｌ、３Ｒおよびタイロッド４Ｌ、４にと、これらタ
イロッド４Ｌ、４Ｒ同士を連結するリレーロッド５とか
ら構成されている。この前輪転舵機構Ａにはステアリン
グ機構Ｃが連係されており、ステアリング機構Ｃは、ラ
ックアンドビニオン式とされ、その構成要素であるピニ
オン６は、シャフト７を介してハンドル８に連結されて
いる。

これにより、ハンドル８を右に切るように操作をしたと
きには、リレーロッド５が第１図の左方向に変位し、ナ
ックルアーム３Ｌ、３Ｒがハンドル８の操作変位量すな
わちハンドル舵角に応じたた分だけ同図の時計方向に転
舵される。同様に、ハンドル８を左に切る操作をしたと
きには、この操作変位量に応じて、左右の前輪ＩＬ、Ｉ
Ｒが左へ転舵されることとなる。

後輪転舵機構Ｂも、前輪転舵機構Ａと同様に、左右１対
のナックルアームＩＯＬ、ＩＯＲおよびタイロッドＩＩ
Ｌ、　１１Ｒと、これらタイロッドＩＩＬ、　１１Ｒ同
士を連結するリレーロッド１２とを有し、このリレーロ
ッド１２には中立保持手段１３が付設されている。

中立保持手段１３は、第２図に詳細を示すように、車体
１４に固定されたケ・−シンクを有し、ケーシング１５
内には１対のばね受けｌｅａ　、　１６ｂが遊嵌されて
、これらばね受け１６ａ　、　１６ｂの間に圧縮ばね１
７が配設されている。上記リレーロッド１２はケーシン
グ１５を貫通して延び、このリレーロッド１２には１対
のフランジ部１２ａ　、　１２ｂが間隔をおいて形成さ
れ、該フランジ部１２ａ　、　１２ｂにより上記ばね受
けｌｅａ　、　１６ｂを受は止めする構成とされ、リレ
ーロッド１２は圧縮ばね１７によって常時中立方向に付
勢されている。圧縮ばね１７はコーナリング時のサイド
フォースに打ち勝つだけのばね力を備えるものとされて
いる。

上記後輪転舵機構Ｂは、後輪２Ｌ、２Ｒを転舵させる駆
動源としてのサーボモータ２０に連係されている。リレ
ーロッド１２とサーボモータ２０との連係機構中には、
クラッチ２２が介在され、このクラッチ２２によって適
宜サーボモータ２０と後輪転舵機構Ｂとの連係を機械的
に切断しうる構成とされている。

以上の構成により、クラッチ２２が接続状態にあるとき
には、サーボモータ２０の正回転あるいは逆回転により
、リレーロッド１２が第１図中左方あるいは右方へ変位
して、ナックルアームＩＯＬ、　ＩＯＲがその回動中心
を中心にして上記サーボモータ２００回転量に応じた分
だけ同図時計方向あるいは反時計方向に転舵されること
となる。

他方、上記クラッチ２２の接続が解除された状態にある
ときには、上記中立保持手段１３によって後輪２Ｌ、２
Ｒは強制的に中立位置に復帰され、この中立位置で保持
されることとなる。つまり、クラッチ２２が断たれたと
きには、前輪ＩＬ、ＩＲのみが転舵される、いわゆる２
ＷＳの車両ということになる。

上記後輪転舵機構Ｂは、コントロールユニットＵによっ
て制御される。かかるコントロールユニットＵは、後輪
の制御量を算出し、該制御量に応じて後輪を転舵させる
ように上ｇ己後輪転舵機構Ｂを制御する制御手段であり
、以下に詳述するように、フィードバック制御系とフィ
ードフォワード制御系とを備え、前輪操舵角の大きさに
応じて適宜フィードバック制御とフィードフォワード制
御との割合を変更しながら両制御を併用して後輪操舵制
御を行なう。

上記コントロールユニットＵには、上記の如き後輪操舵
制御を行なうため、前輪操舵角θ、としてハンドル舵角
を検出する前輪操舵角センサ３０と、車速Ｖを検出する
車速センサ３１と、車両のヨーレイトφを検出するヨー
レイトセンサ３５からの出力が入力される。

上記ヨーレイトセンサ３５は、車体の中心軸線上に重心
を挾んで前後に配設された前側横Ｇ（横加速度）センサ
３３と後側横Ｇ（横加速度）センサ３４とで構成されて
おり、それら両横Ｇセンサ３３．３４の出力に基づき、
次式により現在のヨーレイトφ、が算出される。

φ、−φ、−、＋　（Ｇｌ−Ｇ、）ｔ／Ｊ！φｌ−１：
１周期前のヨーレイト Ｇ、　　：前側横Ｇセンサ３３の出力 Ｇア　　：後側横Ｇセンサ３４の出力 ｔ　　：測定時間間隔 ｊ！二両横Ｇセンサの間隔 なお、上記横Ｇセンサの代わりに、ヨーレイトφを直接
検出するヨーレイトセンサを用いることも可能である。

なお、上記サーボモータ２０には該サーボモータ２０の
回転位置を検出するエンコーダ３２が設けられ、該エン
コーダ３２から後輪操舵角に対応する信号が上記コント
ロールユニットＵに入力され、サーボモータ２０をフィ
ードバック制御を行なう様に構成されている。また、こ
のコントロールユニットＵからは上記クラッチ２２に対
して断続信号が出力される。

後輪操舵制御 前述の様に、本後輪操舵装置においては、フィードバッ
ク制御とフィードフォワード制御を併用して後輪操舵制
御が行なわれると共に、上記両制御を併用するにあたっ
て前輪操舵角θ、の大きさに応じてそれら両制御の割合
が変更せしめられる。

かかる後輪操舵制御を行なうため、上記コントロールユ
ニットＵは、第３図に示す様に、フィードバック制御系
５０とフィードフォワード制御系５５と、これら両制御
系５０．５５による制御の割合を変更するための割合変
更手段（図中のブロック５３゜５８、５９によって構成
される）とを備えている。そして、コントロールユニッ
トＵは、上記フィードバック制御系５０とフィードフォ
ワード制御系５５とでそれぞれ後輪制御量θ１５．θ２
．を決定し、それらの両制御量θ２５．θ、ｉを、前輪
操舵角θ、に応じて決定される重み係数Ｗに従った割合
で加算して後輪制御量θ、を算出し、その後輪制御量θ
、に応じて後輪を転舵させるべく後輪転舵機構Ｂに制御
信号を出力する。

上記フィードバック制御系５０は、ヨーレイトフィード
バック制御を行なうものであり、車速Ｖと前輪操舵角θ
、とに基づいて目標ヨーレイトφ７を演算するφＴ演算
部５１と、その目標ヨーレイトφＴと上記ヨーレイトセ
ンサ３５によって実際に測定したヨーレイトφとの差に
基づいてフィードバック制御の後輪制御量θ１．を演算
するθ１．演算演算２とを備えて成る。

上記フィードフォワード制御系５５は、車速Ｖに基づい
て係数ｋを設定するに設定部５６と、そのｋと前輪操舵
角θ、とからフィードフォワー　ド制御の後輪制御量θ
７１を演算するθ、ｌ演算部５７とを備えて成る。

上記割合変更手段は、前輪操舵角θ、に応じて重み係数
Ｗを設定するＷ設定部５９と、該重み係数Ｗに従ってフ
ィードバック制御の後輪制御量θ１．にＷを乗じるθｒ
ｂＸＷ演算部５３と、フィードフォワード制御の後輪制
御量θ７．に（１−Ｗ）を乗じるθ、ＩＸ（１−Ｗ）演
算部５８とを備えて成る。

上記両演算部５３．５８の出力は加算されて後輪制御量
θ、とされ、後輪転舵機構Ｂのサーボモータ２０に出力
される。

次に、上記後輪操舵制御の流れを、第４図を参照しなが
ら説明する。

まず、Ｐｌにおいて制御タイミングか否かを判断し、制
御タイミングの場合はＰ２に進んで車両状態量（前輪操
舵角θ１．車速Ｖ、ヨーレイトφ）の計測を行なう。次
にＰ３において前述のφ丁演算部５１による目標ヨーレ
イトφ丁の算出が行なわれる。かかるφ７の算出は、Ｐ
３に示す様に、下式に基づいて行なわれる。なお、下式
中のスタビリテイファクタＡは適宜設定される係数であ
る。

次に、Ｐ４において前述のＷ設定部５９による重み係数
Ｗの設定が行なわれる。このＷの設定は、Ｐ４中に示さ
れる予め与えられたマツプに従いθｆ　１に基づいて設
定される。

次に、Ｐ５．Ｐ６でフィードバック制御の後輪制御量θ
１．とフィードフォワード制御の後輪制御量θ１．との
決定を行なう。

上記θ７．は、上記θ１．演算演算２により、Ｐ５中に
示す様に、下式に基づいて行なわれる。

θ、、、−［（φ丁−φ、）・ＫＩ −（φ、−φ、、）ＦＰ −ＦＤ　（φ１−２Ｘφ、−１＋φ、−２）コ十θｒｂ
（＋−１） θ・ｂＩ：現在のθ、。

θｒｂ＋＋−１）：１周期前のθ７゜ φ、　　　：現在のφ φｌ−Ｈ：　１周期前のφ φｔ−２：　２周期前のφ ＫＩ　　　：積分ゲイン ＦＰ　　　：比例ゲイン ＦＤ　　　：微分ゲイン 上記θ、ｌは、まず上記に設定部５６により、Ｐ６中に
示す予め与えられたマツプに従って車速Ｖに基づき係数
ｋを設定し、続いて上記θ２．演算演算７により、Ｐ６
に示す下式に従って演算を行なうことにより算出される
。

θｒｌｌ　−ｋ　Ｘθ、。

θｒｆｌ　　：現在のθ、１ θｔ、：現在のθ。

そして、上記の如くしてθ１．．θ、ｆを算出したら、
Ｐ７において、それらを上記重み係数Ｗによる重み付け
をした上で加算して後輪制御量θ、を算出する。かかる
θ７の算出は、Ｐ７に示す様に、下式に従って行なわれ
る。

θｒｌ−（１−Ｗ）　ｘθｒｚ　　＋Ｗｘθ１，１θ１
１：現在のθ。

そして、後輪制御量θ、を求めたら、Ｐ８において、後
輪の操舵角がその後輪制御量θ、になるように後輪転舵
機構Ｂのサーボモータ２０を制御する。

上記Ｐ７におけるθ、の演算は、結局θ、１とθ１．と
を重み係数Ｗに従って所定の割合で加算してθ２を求め
るということであり、かかる重み係数Ｗは、Ｐ４中の表
に示される様に、前輪操舵角θ、が大きくなると小さく
なるように設定される。

従って、旋回時つまり前輪操舵角θ１が大きいときは、
フィードバック制御の後輪制御量θ、ｂの割合が小さく
なり、その分フィードフォワード制御の後輪制御量θ２
．の割合が大きくなり、よって後輪制御としてはフィー
ドフォワード制御の利点である操舵に対する連応性が強
調され生かされる制御となる。また、直進時つまり前輪
操舵角θ。

が小さいときはフィードバック制御の制御量θ、ｂの割
合が大きくなり、よって後輪制御としてはフィードバッ
ク制御の利点である外乱安定性が強調され生かされる制
御となる。

また、上記再制御の割合は、Ｐ４中の図に示されるＷの
変化から理解できるように、前輪操舵角θ、に従ってリ
ニアに変化し、従って例えばある点で割合が急に大きく
変化するような場合に比して、ハンチングやリヤ操舵量
の急変による採れ戻し等の問題が生じる恐れもない。

（発明の効果） 以上詳述した様に、本発明に係る車両の後輪操舵装置は
、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを併
用し、かつ前輪操舵角が大きい程フィードバック制御の
割合を小さくするので、前輪操舵角の小さい直進時には
フィードバック制御の割合が大きく該制御の利点である
外乱安定性が生かされ、前輪操舵角の大きい旋回時には
フィードフォワード制御の割合が大きく該制御の利点で
ある操舵連応性が生かされ、よって各々の状況に合わせ
た最適制御が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
中立保持手段の断面図、 第３図はフィードバック制御系とフィードフォワード制
御系の例を示すブロック図、 第４図は後輪操舵制御の一例を示すフローチャートであ
る。 ２Ｌ、２Ｒ・・・後輪　Ｂ・・・後輪転舵機構Ｕ・・・
制御手段　　　５０・・・フィードバック制御系５５・
・・フィードフォワード制御系 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 後輪を転舵する後輪転舵機構と、後輪の制御量を算出し
   、該制御量に応じて後輪を転舵させるように上記後輪転
   舵機構を制御する制御手段とを備えて成る車両の後輪操
   舵装置において、 上記制御手段が、フィードバック制御系とフィードフォ
   ワード制御系とを備え、これらの各制御系によって定め
   られる制御量を所定の割合で加算して上記後輪制御量を
   算出すると共に、該算出に際して前輪操舵角が大きいほ
   ど上記フィードバック制御系によって定められる制御量
   の割合を減少させるものであることを特徴とする車両の
   後輪操舵装置。