JPH04238777A - 車両の舵角制御装置 - 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】この発明は、電子制御タイプの車
両の舵角制御装置に係り、詳しくは、ハンドル角等をセ
ンサにて検知してそのハンドル角等に基づいてアクチュ
エータを駆動して舵角を制御する車両の舵角制御装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気信号に基づいて車両の操舵を
行う装置は、ハンドル角だけでなく車速やヨーレイト等
をセンサにより取り込んで舵角指令値を決定し舵角調整
用アクチュエータを駆動して操舵を行うようになってい
る。このようにすることにより、機械式に操舵を行う場
合に比べ広い範囲の制御が可能である。しかし、各セン
サ信号の電気ノイズの影響やハンドルの中立付近におけ
るハンドルのフラツキによって舵角指令値が変化すると
、舵角調整用アクチュエータの作動頻度が高くなり耐久
性に悪影響を及ぼすとともに作動音の増大をも招く。 そこで、特公平１−３０６６９号公報に示す装置は車速
感応タイプの後輪操舵装置であって、特性線を段階的に
することにより舵角調整用アクチュエータの作動範囲を
下げている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記公報によ
る装置では、ハンドル角を一定にしたまま加速又は減速
を行うと後輪舵角が段階的に変化してしまい車両の挙動
が不連続となり運転者に違和感を与えてしまう。この発
明の目的は、舵角調整用アクチュエータの作動頻度を減
少させるとともに指令値の連続的な変化に滑らかに追従
できる車両の舵角制御装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、電気的指令
値を受けて車両の舵角を調整する舵角調整用アクチュエ
ータと、少なくともハンドル角を検出するセンサと、前
記センサにて検出された少なくともハンドル角に基づい
て車両の舵角を調整すべく前記舵角調整用アクチュエー
タを指令するための指令値を生成する指令値生成手段と
、前記指令値生成手段の指令値信号を入力して、その指
令値に対して所定幅を有するヒステリシスをもたせて前
記舵角調整用アクチュエータに指令値を出力する指令値
調整手段とを備えた車両の舵角制御装置をその要旨とす
るものである。

【０００５】

【作用】指令値生成手段は、センサにて検出された少な
くともハンドル角に基づいて車両の舵角を調整すべく舵
角調整用アクチュエータを指令するための指令値を生成
する。そして、指令値調整手段は、指令値生成手段の指
令値信号を入力して、その指令値に対して所定幅を有す
るヒステリシスをもたせて舵角調整用アクチュエータに
指令値を出力する。よって、センサにノイズが入った際
にはヒステリシス幅を使用して舵角調整用アクチュエー
タへの指令値が変化しないものとなり、又、その他の領
域を用いて指令値生成手段の指令値に応じた舵角調整用
アクチュエータの指令値が作られる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明を後輪舵角制御装置に具体化
した一実施例を図面に従って説明する。図２において、
後輪操舵機構１内に取り付けられた舵角調整用アクチュ
エータとしての直流サーボモータ２は電気的制御装置３
の電気的指令信号を受けて正逆方向に回転し、減速ギア
４を通して油圧パワーアシスト付ラック・アンド・ピニ
オン機構つまり操舵機構１の入力軸（図示しないトーシ
ョンバー）に連結されている。トーションバーの他端に
はピニオンギア５が装着されており、パワーピストン６
の一端に形成されたラック７と噛み合っている。即ち、
モータ２によりトーションバーの一端が回され、トーシ
ョンバーが捩じれ、油圧バルブ８の絞り面積が変化し、
トーションバーの捩じれを修正する方向に油圧を供給し
てパワーピストン６を動かす機構となっている。パワー
ピストン６の両端は、それぞれタイロッド９を介してナ
ックルアーム１０に連結されている。後輪１１はナック
ルアーム１０によって左右方向へ揺動自在に支持されて
いる。

【０００７】従って、図中のＡ矢印方向にパワーピスト
ン６が動くことで、後輪１１は左右に操舵される。そし
て、トーションバーの捩じれがなくなると油圧バルブ８
の絞り面積は「０」となり、パワーピストン６を動かす
油圧は「０」となってパワーピストン６は停止する。こ
こで、後輪操舵角センサ１２は、パワーピストン６の位
置を検出し信号を出力する。電気的制御装置３は、この
信号に基づいて、パワーピストン６の位置と後輪操舵角
との関係から、後輪操舵角を求めるとともに、後輪操舵
角のその変化率より操舵角速度も求める。サーボモータ
２を含む操舵機構１と制御装置３とによって、後輪操舵
角指令位置に後輪操舵角が一致するように後輪１１を位
置決め制御する位置決めサーボ系を構成している。尚、
１３は油圧バルブ８を介してパワーピストン６に油圧を
供給する油圧ポンプ、１４はオイルタンクを示す。

【０００８】又、車両の前輪１６はステアリングホイー
ル（ハンドル）２５に対し機械的に連結され、ハンドル
操作により前輪１６が操舵される。前輪操舵角センサ１
５はステアリングホイール２５の回転を検出してハンド
ル角（前輪１６の操舵角）θｓ　に応じた前輪操舵角信
号を制御装置３に出力する。車速センサ１７は車軸又は
車輪の回転速度を検出して車速Ｖに応じた車速信号を制
御装置３に出力する。ヨーレイトセンサ１８はジャイロ
等で構成され、車両の重心を中心とした回転角速度（ヨ
ーレイトＷａ　）に応じたヨーレイト信号を制御装置３
に出力する。

【０００９】制御装置３を図３に基づいて説明すると、
制御装置３は、指令値生成手段及び指令値調整手段とし
てのマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１
９と波形整形回路２０，２１とアナログバッファ２２と
Ａ／Ｄコンバータ２３と駆動回路２４とから構成されて
いる。波形整形回路２０は車速センサ１７からの車速信
号を波形整形してマイコン１９に取り込ませ、波形整形
回路２１は前輪操舵角センサ１５からの信号を波形整形
してマイコン１９に取り込ませる。アナログバッファ２
２は後輪操舵角センサ１２とヨーレイトセンサ１８から
の各信号を取り込み、Ａ／Ｄコンバータ２３はアナログ
デジタル変換を行う。駆動回路２４はマイコン１９から
の電流指令値信号Ｉｆ　に応じた電流を直流サーボモー
タ２に供給する。

【００１０】次に、このように構成した後輪舵角制御装
置の作用を説明する。図４にはマイコン１９のメイン処
理ルーチンを示し、図５には車速センサ１７からのパル
ス信号に基づく車速パルス処理を示し、図６には所定時
間毎（例えば、５ｍｓ毎）の割り込み処理ルーチンを示
す。図４に示すように、マイコン１９は起動時にステッ
プ１０１で初期化し、ステップ１０２で各種処理を繰り
返し行う。

【００１１】一方、図５に示すように、マイコン１９は
ステップ２０１で前回のパルス割り込みが発生した時刻
と今回の割り込み発生時刻から車速パルス幅を算出して
記憶する。そして、図６に示すように、マイコン１９は
ステップ３００で車速パルス処理に基づいて車速Ｖを算
出し、ステップ４００で前輪操舵角センサ１５からの信
号に基づいてハンドル角（前輪操舵角）θｓ　を算出す
るとともに、車速Ｖとハンドル角（前輪操舵角）θｓ　
から次式にて目標ヨーレイトＷｓ　を算出する。

【００１２】

【数１】

【００１３】ただし、Ｋは車両のアンダーステアあるい
はオーバーステア特性を表すスタビリティファクタ、Ｌ
は車両のホイールベース、Ｎはステアリング比。

【００１４】さらに、マイコン１９は、ステップ５００
でヨーレイトセンサ１８からの信号に基づき実ヨーレイ
トＷａ　を算出する。さらに、マイコン１９はステップ
６００で後輪操舵角センサ１２による後輪実舵角θｒを
算出し、ステップ７００においてステップ５００で求め
た実ヨーレイトＷａとステップ４００で求めた目標ヨー
レイトＷｓとの差ΔＷ（＝Ｗｓ−Ｗａ）を求め、次式に
て後輪操舵角指令値θｒｉｎ　を算出する。

【００１５】

【数２】θｒｉｎ　＝Ｆ（ΔＷ，Ｖ） ただし、Ｆ（ΔＷ，Ｖ）はヨーレイト差ΔＷと車速Ｖを
パラメータとする関数である。そして、マイコン１９は
ステップ８００でヒステリシス処理を行う。このヒステ
リシス処理を図７に示す。このヒステリシス処理を説明
するにあたり、後輪操舵角指令値θｒｉｎ　を入力値ｕ
で表すとともに、後輪操舵角指令値θｒｉｎ　に対しヒ
ステリシス処理後の後輪操舵角指令値θｒｏｕｔを出力
値ｙで表す。

【００１６】マイコン１９はステップ８０１で今回の入
力値ｕｉ　に所定値ｈを加算した値（＝ｕｉ　＋ｈ）が
前回の出力値ｙｉ−１　よりも大きいか否か判定する。 マイコン１９は（ｕｉ　＋ｈ）がｙｉ−１　よりも小さ
いと、ステップ８０２で今回の入力値ｕｉ　に所定値ｈ
を加算した値（＝ｕｉ　＋ｈ）を今回の出力値ｙｉ　と
して出力する。又、マイコン１９はステップ８０１にお
いて（ｕｉ　＋ｈ）がｙｉ−１　よりも大きいと、ステ
ップ８０３で今回の入力値ｕｉ　に所定値ｈを減算した
値（＝ｕｉ　−ｈ）が前回の出力値ｙｉ−１　よりも小
さいか否か判定する。マイコン１９は（ｕｉ−ｈ）がｙ
ｉ−１　よりも小さいとステップ８０４で前回の出力値
ｙｉ−１　を今回の出力値ｙｉ　として出力する。又、
マイコン１９はステップ８０３において（ｕｉ　−ｈ）
がｙｉ−１　よりも大きいとステップ８０５で今回の入
力値ｕｉ　に所定値ｈを減算した値（＝ｕｉ　−ｈ）を
今回の出力値ｙｉ　として出力する。

【００１７】この図７に示す処理により、図１に示すよ
うに、入力値ｕに対し所定幅２・ｈを有するヒステリシ
スをもたせて出力値ｙを出力することができることとな
る。具体例を図８，９を用いて説明する。図８において
は入力値ｕが除々に大きくなっていく場合（例えば、ハ
ンドル角を一定にしたまま加速した場合）であり、図９
は一定となっていた入力値ｕに対しノイズが入った場合
を示す。図８において、ｔｉ　のタイミングでの今回の
入力値をｕｉ　とし、前回の出力値をｙｉ−１　とした
ときに、ステップ８０１では（ｕｉ　＋ｈ）がｙｉ−１
　よりも大きく、ステップ８０３では（ｕｉ　−ｈ）が
ｙｉ−１　より大きいのでステップ８０５で（ｕｉ　−
ｈ）を今回の出力値ｙｉ　として出力する。次回のｔｉ
＋１　のタイミング以後においても、ステップ８０１→
８０３→８０５を繰り返す。

【００１８】一方、図９において、今回の入力値をｕｉ
　とし前回の出力値をｙｉ−１　としたときに（ｔｉ　
のタイミング）、ステップ８０１では（ｕｉ　＋ｈ）が
ｙｉ−１　よりも大きく、ステップ８０３では（ｕｉ　
−ｈ）がｙｉ−１　より小さいのでステップ８０４で前
回の出力値ｙｉ−１　を今回の出力値ｙｉ　として出力
する。又、次回のｔｉ＋１　のタイミングでの入力値ｕ
ｉ＋１　に対してはステップ８０１では（ｕｉ＋１　＋
ｈ）がｙｉ　よりも大きく、ステップ８０３では（ｕｉ
＋１　−ｈ）がｙｉ　より小さいのでステップ８０４で
ｙｉ　を今回の出力値ｙｉ＋１　として出力する。この
ようにして、ノイズが入ってもその出力は一定値をとる
こととなる。

【００１９】このようにしてヒステリシス処理が終了す
ると、図６において、マイコン１９はステップ９００で
後輪操舵角指令値θｒｏｕｔと後輪実舵角θｒとに基づ
いてその両者の差を無くすべく一般に公知の後輪位置決
めサーボ演算を行い、この演算結果によりステップ１０
００で電流指令値信号Ｉｆ　を算出し、サーボモータ２
を駆動すべく駆動回路２４に出力する。

【００２０】このように本実施例においては、マイコン
１９（指令値生成手段及び指令値調整手段）は前輪操舵
角センサ１５によるハンドル角θｓ　と車速センサ１７
による車速Ｖとヨーレイトセンサ１８によるヨーレイト
に基づいてステップ７００で後輪１１の舵角を調整すべ
く直流サーボモータ２（舵角調整用アクチュエータ）を
指令するための指令値θｒｉｎ　を生成し、ステップ８
００でその指令値θｒｉｎ　に対して所定幅（＝２ｈ）
を有するヒステリシスをもたせて直流サーボモータ２に
出力するようにした。その結果、図９に示すように、ノ
イズに対して直流サーボモータ２への指令値を変化させ
なくし、サーボモータ２の作動頻度を低減して耐久性の
向上及び作動音の低減を図ることができる。又、図８に
示すように、ハンドル角を一定にしたまま加速又は減速
を行っても後輪舵角が段階的に変化することなく車両の
挙動が連続となり運転者に違和感を与えることはない。 つまり、特公平１−３０６６９号公報のように特性線を
段階的にすることにより舵角調整用アクチュエータの作
動範囲を下げた場合には、ハンドル角を一定にしたまま
加速又は減速を行うと後輪舵角が段階的に変化してしま
い車両の挙動が不連続となり運転者に違和感を与えてし
まうが、本実施例ではそのようなことがなく指令値の連
続的な変化に滑らかに追従できることとなる。

【００２１】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、例えば、上記実施例では後輪舵角制御装置に
具体化したが前輪舵角制御装置に用いてもよい。又、上
記実施例では入力する指令値に対してヒステリシスをも
たせる処理はマイコンのソフト（プログラム処理）にて
行ったが、ハード（回路構成）にて行ってもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
舵角調整用アクチュエータの作動頻度を減少させるとと
もに指令値の連続的な変化に滑らかに追従できる優れた
効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ヒステリシスを説明するための図である。

【図２】実施例の車両の後輪舵角制御装置の構成を示す
図である。

【図３】後輪舵角制御装置の電気的構成を示す図である
。

【図４】フローチャートを示す図である。

【図５】フローチャートを示す図である。

【図６】フローチャートを示す図である。

【図７】フローチャートを示す図である。

【図８】ヒステリシス処理を説明するためのタイムチャ
ートである。

【図９】ヒステリシス処理を説明するためのタイムチャ
ートである。

【符号の説明】

２　　　　舵角調整用アクチュエータとしての直流サー
ボモータ １５　　　　前輪操舵角センサ １９　　　　指令値生成手段及び指令値調整手段として
のマイコン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電気的指令値を受けて車両の舵角を調
   整する舵角調整用アクチュエータと、少なくともハンド
   ル角を検出するセンサと、前記センサにて検出された少
   なくともハンドル角に基づいて車両の舵角を調整すべく
   前記舵角調整用アクチュエータを指令するための指令値
   を生成する指令値生成手段と、前記指令値生成手段の指
   令値信号を入力して、その指令値に対して所定幅を有す
   るヒステリシスをもたせて前記舵角調整用アクチュエー
   タに指令値を出力する指令値調整手段とを備えたことを
   特徴とする車両の舵角制御装置。