JPH04231265A - 四輪操舵車の後輪操舵角制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車両におい
て、ハンドル舵角、車速、車両のヨーレート等に応じて
後輪を操舵する四輪操舵車の後輪操舵角制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、四輪操舵装置は、例えば、特開平
１−２２６７５号公報に示されているように、所定の車
速値を境にして、車両が所定の車速値より低速にて走行
している時は、前輪と後輪の舵角比を後輪操舵角が前輪
操舵角に対し逆相になる値に設定し、又、車両が所定の
車速値より高速にて走行している時、操舵比を後輪操舵
角が前輪操舵角に対して同相になる値に設定するものが
実用化されている。図５に、従来の四輪操舵装置におけ
る後輪操舵角の具体的な設定値の例を示す。

【０００３】四輪操舵車の主な利点は、（１）低速走行
時においては、前輪タイヤと後輪タイヤを逆相の舵角比
で操舵することにより、回転半径が小さくなり、小回り
性が向上すること。

【０００４】（２）高速走行時においては、前輪タイヤ
と後輪タイヤのコーナーリングフォースをほぼ同時に発
生させることができるので、前輪タイヤと後輪タイヤを
同相の舵角比で操舵することにより、ハンドル操作後の
車両の横移動が前輪操舵のみの車両よりも早くなること
。つまり車輪操舵に対する横加速度応答の遅れが減少し
、緊急回避性が向上する。

【０００５】さらに後輪の操舵角を決定する方法として
、同出願人より出願された特願平２−２１２８６１号明
細書に示された方法、すなわちヨーレート（車体重心回
りの回転角速度）の検出手段を備え、車速と前輪舵角に
加え、ヨーレートを後輪舵角を決定する要因に追加し、
これら各種の情報に応じて後輪舵角を決定し、横風や悪
路等の外乱要因により、車両の進路や向きに狂いが生じ
ても、これを後輪操舵により補正するものが提案されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如く構成された従来の四輪操舵装置では、後輪が操舵さ
れてから車体にヨーレートが発生するまでの時間遅れ、
後輪操舵角の応答の遅れ、センサの信号処理能力の限界
による時間の遅れ、Ａ／Ｄ変換演算による時間の遅れ、
ヨーレートセンサの検出の時間遅れやヨーレートセンサ
の雑音低減のためのローパスフィルターによる位相遅れ
等の原因でヨーレートセンサ信号が他のセンサの出力信
号より時間的に遅れてしまい、このヨーレートセンサ信
号をフィードバックに使用しようとすると、例えば高速
走行時のレーンチェンジ等においは後輪操舵角の動作が
不安定となり、操縦安定性が損なわれるという問題点が
あった。

【０００７】本発明はかかる点に鑑み、後輪操舵角の動
作が安定で、横風や悪路等の外乱要因により生じた車両
の進路や向きの狂いを安定に補正することができ、又、
後輪の不安定な動きを検出した場合でも適切に後輪舵角
を制御することができる四輪操舵車の後輪操舵角制御装
置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、ハンドル舵角センサと、車両の速度を検出す
る車速センサと、後輪の操舵角を検出する後輪舵角セン
サと、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサを
具備し、前記各センサから検出される車両の運転状態に
応じて減速機を介して後輪を電動機によって直接操舵す
る四輪操舵車の後輪操舵角制御装置において、前記ハン
ドル舵角、車速、後輪舵角、ヨーレートの信号に応じて
後輪舵角指令信号を出力するコントローラと、前記後輪
舵角指令信号に基づき、後輪を操舵する後輪操舵装置を
具備し、前記コントローラ内で、前記ハンドル角、車速
、後輪舵角の各センサ信号を用いて後輪が動いてから車
両にヨーレートが発生するまでの応答時間とヨーレート
の大きさの予測値を演算し、前記予測値を用いて前記ヨ
ーレートセンサの信号を補正して実ヨーレート値とする
こすることを特徴とする四輪操舵車の後輪操舵角制御装
置である。

【０００９】また、コントローラ内で演算する後輪目標
舵角と後輪の現在舵角の偏差値がある一定時間内に一定
回数以上正負を繰り返し、且つ、この一定時間内に前記
偏差値の絶対値が一定値以上であった場合、後輪が発振
現象であると判断し、前記ヨーレートセンサの検出値に
対するゲインを前記絶対値が一定値以下になるまで下げ
ることを特徴とする四輪操舵車の後輪操舵角制御装置で
ある。

【００１０】さらに、車両のヨーレートを検出するヨー
レートセンサを複数個用いたことを特徴とする四輪操舵
車の後輪操舵角制御装置である。

【００１１】

【作用】上記の構成により、コントローラ内で、ハンド
ル角、車速、後輪舵角の各センサ信号から、後輪が動い
てから車両にヨーレートが発生するまでの応答時間とヨ
ーレートの大きさの予測値を演算し、この予測値を用い
てヨーレートセンサの信号を補正して実ヨーレート値と
することにより、ヨーレートセンサの遅れを補正する。 又、後輪の不安定な動作を検出した場合には、ヨーレー
トフィードバックループゲインを減少させてフィードバ
ックループを安定化させる。

【００１２】つまり、偏差値の絶対値が一定値以上であ
った場合、後輪が発振現象であると判断し、前記ヨーレ
ートセンサの検出値の平均値に対するゲインを前記絶対
値が一定値以下になるまで下げることにより後輪の不安
定な動きを防止する。

【００１３】さらに、車両のヨーレートを検出するヨー
レートセンサを複数個用い、各ヨーレートセンサの検出
値の平均値とサンプリング周期毎の差分値の平均値を加
算した値に応じて後輪を操舵する。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１に本第１発明の四輪操舵車の後輪操舵
角制御装置の一実施例のブロック図を示す。同図におい
て、左右の後輪１は制御装置２から電動機ドライバー３
に出力される後輪舵角指令信号６−ａに従って電動機４
によって操舵される。電動機４と後輪１の間にはトルク
を増幅する為の減速機５が存在する。制御装置２は各セ
ンサからの入力値に対して後輪の目標舵角、及び電動機
ドライバー３への後輪舵角指令信号６−ａを決定する演
算器１６と、各センサのインターフェース回路（１１〜
１５）によって構成される。

【００１５】次にその動作について図２のフローチャー
トを用いて説明する。演算器１６内では、まず車速セン
サ７、ハンドル角センサ８、後輪位置センサ１０の値を
インターフェース回路１１〜１４を介して入力する。 （Ｓ１）次に、これら各センサからの出力値によって、
後輪が操舵されてから車体のヨーレートが発生するまで
の時間と、そのヨーレートの大きさをヨーレート値予測
演算器２０で予測する。（Ｓ２）そしてこのヨーレート
予測値と車速、ハンドル角の値から後輪の目標舵角と電
流指令値を後輪目標舵角設定器２２で設定する。（Ｓ３
）ここで、実ヨーレート設定器２１はヨーレートセンサ
９からの出力が無いので何も動作せずヨーレート値予測
演算器２０からの出力をそのまま後輪目標舵角設定器２
２伝達する。

【００１６】つづいて、電動機ドライバー３にインター
フェース回路１５を介して後輪舵角指令信号６−ａを電
流指令値設定器２３として出力する。（Ｓ４）次に、後
輪が操舵された後に車両に発生するヨーレートをヨーレ
ートセンサ９でインターフェース回路１３を介して検出
する。（Ｓ５）そしてステップＳ５で検出された実ヨー
レートとステップＳ２で予測された予測値と比較する。 （Ｓ６）比較の結果、予測値の方が実ヨーレートよりも
大きかった場合は、実ヨーレート＊Ｋ１（Ｋ１＞１）の
値を実ヨーレート値に補正する。（Ｓ７）又、実ヨーレ
ートの方が予測値よりも大きかった場合には、実ヨーレ
ート＊Ｋ２（Ｋ２＜１）の値を実ヨーレート値に補正す
る。 （Ｓ８）これらのＫ１、Ｋ２の値はヨーレートセンサの
応答性によって決定される定数である。

【００１７】このステップＳ６からステップＳ８までの
動作は、実ヨーレート値設定器２１により行われる。

【００１８】次に、ステップＳ３に戻り、この実ヨーレ
ート値と車速、ハンドル角の値から後輪の目標舵角と電
流指令値を設定し、先ほどのステップ４と同様に電動機
ドライバー３にインターフェース回路１５を介して後輪
舵角指令信号６−ａとして出力する。以降、車両の回転
運動が終了するまでこれらの処理を繰り返す。

【００１９】以上、説明したように本実施例によれば、
後輪の目標舵角を決定に、車速、ハンドル角に加えて、
ヨーレートの情報を追加し、このヨーレートの出力の時
間的な遅れを、ヨーレート値予測演算器２０によりあら
かじめ予測して目標舵角を決定することで、ヨーレート
の時間的遅れに対する高速走行時の後輪の不安定な動き
を抑制する事ができる。

【００２０】次に、第２の発明の実施例について説明す
る。図３に本第２発明の四輪操舵車の後輪操舵角制御装
置の一実施例のブロック図を示す。基本構成は第１発明
と同様である。だだ、ヨーレートセンサを２個用いる点
が第１の実施例と異なっている。

【００２１】次に本実施例の動作について説明する。演
算器１６内では、まず、ヨーレートセンサ１、２（９ａ
、９ｂ）の信号をインターフェース回路（１３ａ、１３
ｂ）を介して入力する。その後、各々の検出値に定数Ｋ
ｐ１、Ｋｐ２を乗算した後、平均化した値と今回の検出
値と１周期前の検出値の差に定数Ｋｄ１、Ｋｄ２を乗算
した後、平均化した値を加算した結果を実ヨーレート値
とする。定数Ｋｐ１、Ｋｐ２、Ｋｄ１、Ｋｄ２はヨーレ
ートフィードバックループを安定に保つ為の車両の慣性
等で決定される定数である。その後は第１発明と同様に
、この実ヨーレート値と車速、ハンドル角の値から後輪
の目標舵角と電流指令値を設定し、電動機ドライバー３
にインターフェース回路１５を介して後輪舵角指令信号
６−ａとして出力する。又演算器１６内では、ヨーレー
トフィードバックループが不安定になると発生する後輪
の発振現象を検出し、発振を検出した場合には、前記定
数のＫｐ１、Ｋｐ２、を再設定した後、電流指令値を設
定する。次のサンプリング時には、この再設定した定数
を用いて実ヨーレート値を設定する。

【００２２】図４に本第２発明における発振検出、定数
再設定のアルゴリズムののフローチャートを示す。「発
振防止ルーチン」と名付けたこのサブルーチンはサンプ
リング周期毎に処理される。まず、ステップＳ１０で後
輪位置と後輪目標舵角の偏差値を演算する。次に、ステ
ップＳ１１に進み、この偏差値が同符号で一定期間（Ｔ
２）以上続いているならばメインルーチンＳ１５に戻る
。

【００２３】ステップＳ１１で同符号の偏差値が一定期
間続いていない場合は、ステップＳ１２に進む。ステッ
プ１２では偏差値の符号をモニタ−し、偏差値の符号変
化が一定回数Ｋ１以上続いた場合はステップＳ１３に進
み、それ以外はステップＳ１５に戻る。次にステップＳ
１３では偏差値のピ−ク値をモニターし、偏差値のピー
ク値の絶対値がＫ２より大きい場合には、後輪が発振し
ていると判断しステップＳ１４に進む。偏差値のピーク
値の絶対値がＫ２より小さい場合には上記に述べたステ
ップ同様メインルーチンＳ１５に戻る。Ｓ１４ではヨー
レートフィードバックループを安定化させる為にヨーレ
ートセンサ検出値に対するゲイン定数Ｋｐ１、Ｋｐ２を
再設定する。

【００２４】図５に後輪の発振現象を図式的に表現した
ものを示す。後輪の目標位置に対して現在位置が収束し
ない状況が続いた場合、後輪の発振現象とみなす。

【００２５】以上のように本実施例によれば、ヨーレー
トセンサを２個用い、これらセンサの検出値の平均値と
ンプリング周期毎の差分値の平均値を加算した値に応じ
て後輪を操舵することで、センサ固有の誤差を少なくす
ることができる。また、後輪位置センサの出力から後輪
発信現象を検出し、もしフィードバック系が発振した場
合には、このフィードバック系の入力ゲインＫｐ１、Ｋ
ｐ２を発振現象がおさまるよう再設定することで、後輪
の不安定な動きや、発振による電動機の消費電力の浪費
を削減することができる。

【００２６】なお、本実施例では、後輪を電動機によっ
て直接操舵する四輪操舵車の後輪操舵角制御装置につい
て説明したが、電動機を用いずに例えば特開平１−２２
６７５号公報に記載のように油圧等で後輪を操舵するも
のにも置き換えて実現することも可能である。

【００２７】また、本実施例では、ヨーレートセンサを
２個用い、これらセンサの検出値の平均値とンプリング
周期毎の差分値の平均値を加算した値に応じて後輪を操
舵するようにしているが、このヨーレートセンサは２個
にかぎらず、３個、４個、・・複数個用いてもよく、こ
のヨーレートセンサの数を増やすことで、センサ固有の
誤差をより少なくすることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば車
両のヨーレートをフィードバックして後輪を操舵し、横
風や悪路等の外乱要因により生じた車両の進路や向きの
狂いを後輪操舵により補正する際、ヨーレートセンサの
検出の時間遅れやヨーレートセンサの雑音低減のための
ローパスフィルターによる位相遅れ、後輪操舵角の応答
の遅れ、後輪が操舵されてから車体にヨーレートが発生
するまでの時間遅れなど、ヨーレートの検出が他のセン
サーの出力より時間的におくれるため、後輪操舵角の動
作が不安定となり、操縦安定性が損なわれるという問題
点が解消され、後輪操舵角の動作が安定となり横風や悪
路等の外乱要因により生じた車両の進路や向きの狂いを
安定に補正することができる。又、後輪の不安定な動き
を検出した場合には、ヨーレートに対するゲインを調整
する事により車両のスピン等の危険を回避することが出
来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本第１発明の四輪操舵車の後輪操舵角制御装置
の一実施例の概略図である。

【図２】本第１発明の一実施例の動作を表わすフローチ
ャートである。

【図３】本第２発明の四輪操舵車の後輪操舵角制御装置
の一実施例の概略図である。

【図４】本第２発明の一実施例の動作を表わすフローチ
ャートである。

【図５】後輪発振現象の説明図である。

【図６】従来の四輪操舵装置における前後輪操舵比の一
例を示す図である。

【符号の説明】

１　　後輪 ２　　制御装置 ３　　電動機ドライバー ４　　電動機 ５　　減速機 ６ａ　　後輪舵角指令信号 ７　　車速センサ ８　　ハンドル角センサ ９　　ヨーレートセンサ ９ａ　　ヨーレートセンサ１ ９ｂ　　ヨーレートセンサ２ １０　　後輪位置センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハンドル舵角センサと、車両の速度を検出
   する車速センサと、後輪の操舵角を検出する後輪舵角セ
   ンサと、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ
   を具備し、前記各センサから検出される車両の運転状態
   に応じて減速機を介して後輪を操舵する四輪操舵車の後
   輪操舵角制御装置において、前記ハンドル舵角、車速、
   後輪舵角、ヨーレートの信号に応じて後輪舵角指令信号
   を出力するコントローラと、前記後輪舵角指令信号に基
   づき、後輪を操舵する後輪操舵装置を具備し、前記コン
   トローラ内で、前記ハンドル角、車速、後輪舵角の各セ
   ンサ信号を用いて後輪が動いてから車両にヨーレートが
   発生するまでの応答時間とヨーレートの大きさの予測値
   を演算し、前記予測値を用いて前記ヨーレートセンサの
   信号を補正して実ヨーレート値とするこすることを特徴
   とする四輪操舵車の後輪操舵角制御装置。
2. 【請求項２】ハンドル舵角センサと、車両の速度を検出
   する車速センサと、後輪の操舵角を検出する後輪舵角セ
   ンサと、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ
   を具備し、前記各センサから検出される車両の運転状態
   に応じて減速機を介して後輪を操舵する四輪操舵車の後
   輪操舵角制御装置において、前記ハンドル舵角、車速、
   後輪舵角、ヨーレートの信号に応じて後輪舵角指令信号
   を出力するコントローラと、前記後輪舵角指令信号に基
   づき、後輪を操舵する後輪操舵装置を具備し、コントロ
   ーラ内で演算する後輪目標舵角と後輪の現在舵角の偏差
   値がある一定時間内に一定回数以上正負を繰り返し、且
   つ、この一定時間内に前記偏差値の絶対値が一定値以上
   であった場合、後輪が発振現象であると判断し、前記ヨ
   ーレートセンサの検出値に対するゲインを前記絶対値が
   一定値以下になるまで下げることを特徴とする四輪操舵
   車の後輪操舵角制御装置。