JPH04500341A - 車両の車輪制御角度調節装置 - 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】 車両の車輪制御角度調節装置 従来の技術 本発明は、車両のハンドルの操作角度を検出するセンサと、・・ンドルの変位に より発生する車輪シ制御角度を走行速度並びにハンドル操作角度に従って得られ る目標値に従って補正制御する制御器とを備え、車両の操縦される少なくとも一 つの車輪の制御角度を調節する装置に関する。

従来の自動車では、制御指令、ブレーキ操作、加速操作に対する反応が顕著に相 違する。小型のスポーツ車は、例えば大型の乗用車と異なる反応を示す。更に車 両の反応は、積載状態、タイヤの状態あるいは路面状態等にも関係するので、運 転者は常に適応した制御を行なわなければならない。

車台特性は、能動的あるいは生能動的なば′ね及びショックアブソーバ装置によ り改善されている。ショックアブソーバ調節されるアクチュエータである。

従来の車両では常に穏やかなカーブ走行特性、すなわちニュートラルあるいはア ンダーステアの特性が目標とされている。

もちろん、車両、の動的特性は舵取にも関係している。運転者はリラックスする とともに高度の安全性を１指さなければならない。ＤＥ　−０５３７３４４７７ には車両の車輪の操縦角度を制御する装置が記載されている。同装置では、ハン ドル操作角度と走行速度が設定装置を介して制御器に入力され、その制御器によ り車輪の操作手段を駆動している。この制御器には更に車両監視装置からのデー タも入力されている。

発明の利点 これに対し、車両の操縦される少なくとも一つの車輪の制御角度を調節する請求 の範囲第１項に記載された特徴を有する本発明装置は、次のような利点を有する 。すなわち、車両は、カーブ走行時評価回路により常にニュートラルあるいはア ンダーステア特性になるので、それぞれの走行状態に無関係に運転者が車両を制 御できないようなあるいは制御が困難になるような危険な状態は発生しな（なる 。

本発明では、少なくとも車両がニュートラルになるように制御され、車両の速度 あるいは横加速度が変動しても二ニート９１車輪制御角度によりカーブ半径が決 まることになる。アンダーステアとなっている場合にも、運転者は特別に何かを ブ走行時で速度が大きいとき単に車輪制御角度を増大させるだけでよく、本発明 ではこの増大が自動的に行なわれるからである。従ってアンダーステアの車両は 、車輪制御角度が定まった場合安定となる。

目標値調節回路によりオーバーステア特性になるのが防止される。というのはオ ーバーステアであると車輪制御角度が定まった場合限界速度を越えると不安定と なるからである。

本発明により設けられる動的な時間関数回路により制御器の補正が時間に関係し て行なわれるので、カーブ走行に対して最適な条件が得られる。結局、車両の実 際の反応が理想的な車両の反応と比較される。その場合、制御器は、実際の反応 と理想モデル間に発生する偏差を調整する。この調整量は動的な時間関数回路を 介して時間経過に従って変化される。当然、制御器には実際的な限界がある。と いうのは、理想的な車両のモデルの応答が実際の車両の反応とかなり相違すると き、補正量が太き（なり、制限しなければならないからである。このような制限 は制御器の性能が限界に達していることによって発生する。

本発明の装置により、走行状態の危険な状況は、制御により支援されているので 支援がない場合よりも運転者によりより簡単に監視できるようになる。従って制 御装置により運転者の監視能力が拡大される。これは運転者が好ましくない効果 から解放されるからである。これは、特にニュートラルあるいはアンダーステア 特性により、また所定の走行データに従った時間関数回路による時間的な（動的 な）調節により確実になる。

本発明の実施例によれば、評価回路は、ｒｌＪより小さいな係数、すなわち最大 でも「１」の係数で評価を行なう。この評価によりニュートラルないしアンダー ステアの特性が確実に得られるようになる。

更に本発明の実施例によれば、時間関数回路は遅延素子として構成される。特に １次遅延素子（ＰＴ　１素子）が用いられる。

上述したニュートラルあるいはアンダーステア特性にするために時間関数回路の 出力量は最大でｒｌＪの値にされる。

時間関数回路の出力値がそれ自体ｒｌＪより大きな値を出力する場合には、その 前段に接続された評価回路の係数は、全体の回路（評価回路と時間関数回路）の 出力量が最大でｒｌＪの値となるように選ばれる。

好ましくは、評価回路の係数は一つあるいは複数の走行状態量、特に走行速度に 関係している。これは時間関数回路においてもそうすることができる。すなわち 、時間関数回路の出力量は、一つあるいは複数の走行状態量、特に走行速度の時 間関数となる。

本発明の実施例によれば、ハンドル操作角度が第１の入力量として掛は算器に入 力され、この掛は算器に第２の入力量として走行速度が入力される。この第１と 第２の入力量の積を示す出力量は、車台の幾何学的な寸法を取り入れた計算回路 に入力される。ハンドル操作角度を検出するために対応し、たセンサが設けられ る。走行速度に対しても同様であり、好ましくは、タコメータが用いられる。

好ましくは、計算回路は、前車軸と後車軸を有する車両の軸距離の逆数を形成す る。このようにして掛は算器と計算回路によりいわゆるアッカーマン条件が満た される。

本発明の実施例によれば、ハンドル操作角度が加算部に入力され、この加算部に 他の入力量として制御器の出力が入力される。加算部の出力は操縦可能な車輪の 操作量として用いられる。このような構成によりハンドルの変位により発生す↓ る車輪制御角度を補正することがでる。

好ましくは、目標値調節回路は、その出力量が車両の所望のヨーイング（首振り ）速度となるように構成される。「所望のヨーイング速度」とは、本発明による モデル基準制御装置により供給される出力量である。

車両の実際のヨーイング速度は好ましくはセンサにより検出されるか、一つある し・は複数の走行状態データから、場合によっては車両データも用いて計算され る。このヨーイング速度は実際値として制御器に入力される。

車両のヨーイング速度ではなく、横加速度に従って制御を行なう場合には、掛は 算器の第２の入力端子の前段に２乗回路が接続され、走行速度がこの２乗回路に 入力される。２乗回路は、走行速度の２乗を形成するので、目標値調節回路の出 力には横加速度に対応する所望のヨーイング速度と走行速度の積が発生する。こ の横加速度は制御器の加算部に入力され、この加算部に更に実際の横加速度が入 力される。横加速度は、センサにより測定されるかあるいは走行状態量、場合に よって車両データと組み合わせて計算される。

更に好ましくは、制御器の出力量及び／あるいはハンドル操作角度は車両の操縦 可能な前輪あるいは後輪に作用する。この場合種々の変形例が考えられる。車両 は、前輪あるいは後輪制御とすることも、また前輪及び後輪制御とすることも藪 できる。従って、前輪をハンドルにより、後輪は制御器により制御することが可 能である。これを逆にすることもできる。

すなわち、前輪を制御器により、また後輪をハンドルにより制御することができ る。

更に適当な加算部を接続することにより、ハンドルと制御器が前輪に作用するよ うな前輪制御が可能である。この場合、後輪は制御されなくなる。他の実施例と しては前輪は制御せず、ハンドルと制御器が後輪に作用する例である。更に前輪 をハンドルと制御器により制御し、後輪はもっばら制御器により制御することも 可能である。これを逆にすることもできる。すなわち、前輪を制御器により、ま た後輪をハンドルと制御器により制御することも可能である。更に次の例も可能 である。すなわち、前輪と後輪をハンドルと制御器により制御する例である。

図面 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、少なくとも一つの操縦可能な車輪の制御角度を調節する、目標値調節 回路を備えた本発明装置のブロック図である。

第２図は、目標値調節回路を詳細に図示した第１図に対応するブロック図である 。

第３図は、第２図装置の他の実施例のブロック図である。

第１図のブロック図には車両２の運転者１が図示されている。

車両２は、対応する凹凸、対応する傾斜等を有する路面３上を移動する。運転者 １は制御命令４、制動命令５及び加速命令（アクセルペダルの踏み込み）６を実 行する。これにより複数の外乱７が車両２に作用する。制御命令４は加算部８に 入力量として供給され、この加算部８には他の入力量９が入力される。入力量９ は、制御器１０の出力量である。加算部８の出力１１は車両２の不図示の操縦さ れる車輪の操作量となる。

車両２のハンドル操作角度により発生する制御命令４により所望の車輪制御角度 αｄが得られ、制御器１０の出力量９を加算することにより補正された車輪制御 角度αが形成されることがわかる。従って、車両２の車輪は補正された車輪制御 角度αで操縦される。

更に所望の車輪制御角度αｄは目標値調節回路１３に入力され、その出力１４に は目標値１５が発生し、この目標値は正の符号で加算部１６に入力される。

車両２は、種々の走行状態を検出する不図示のセンサを有し、このセンサから実 際値が形成される。実際値１７はリード線Ｉ８を介して負の符号で加算部１６に 入力される。加算部１６には制御器ＩＯへの入力量（制御偏差２０）が発生する 。

更に、第１図で図示した接続線２１を介して実際値が運転者１に知らされる。運 転者はそれぞれ走行状況に応じて／’）ンドル操作角度を変化させるので、所望 の車輪制御角度αｄが設定される。

第２図には、第１図の回路の一部が図示されている。同図には、運転者１１車両 ２、制御器１０並びに加算部８．１６が図示されている。目標値調節回路１３が 詳細に示されている。この目標値調節回路１３は、掛は算器２２、その後段に接 続された計算回路２３、評価回路２４並びに時間関数回路２５から構成されてい る。

運転者ｌが所望する車輪制御角度αｄは、第１の入力量として掛は算器２２に入 力される。不図示のセンサにより車両２の走行速度Ｕが検出され、この走行速度 が第２の入力量２７として掛は算器２２に入力される。掛は算器２２の出力量２ ８は計算回路２３に供給され、その出力は評価回路２４に導かれる。評価回路２ ４の出カニ３０は時間関数回路２５の入力に接続される。

時間関数回路の出カニ３２には目標値１５が発生し１、この目標値は上述したよ −うに加算部１６に人力され乙。

走行速度Ｕは更にリード線３３．３４を介して評価回路２４と時間関数回路２５ に供給される。

計算回路２３は、前車軸と後車軸を有する車両の軸距離の逆数を形成する。軸距 離は、前車軸と車両の重心間の距離を示す距離ａと後車軸と車両の重心間の距離 を示す距離すからなっている。

評価回路２４は、その入力量を係数（Ｆ（・））で評価する。この係数（Ｆ（・ ））は一つあるいは複数の走行状態量に関係させることができる。これが、第２ 図において括弧ないの点で示されている。すなわち、括弧の表現により一つある いは複数の走行状態量が含まれている。第２図に図示した実施例では、走行状態 量として走行速度Ｕが用いられている。これは、上述したようにリード線３３を 介して入力される。

時間関数回路２５は関数Ｙ（ｔ）を有する。すなわち、時間関数回路はその入力 量を時間に関係した変数で評価する。この変数は、一つあるいは複数の走行状態 量に関係させることができる。これに関しては、評価回路２４に関して述べたこ とが同様にいえる。第２図に図示した実施例では、時間関数回路２５に走行速度 Ｕが入力される。図示した実施例では、時間関数回路２５の時間依存性は遅延素 子、特にＰＴＩとして実現される。これは、入力３１に供給゛された信号が時間 的に遅延して出力３２に現れることを意味する。この場合時間遅延量は、走行速 度１１に関係している。

第２図の実施例では目標値１５として、すなわち目標値調節回路１３の出力量と して所望の車両ヨーイング速度ｒｄが用いられている。従って、リード線１８を 介してセンサにより検出される実際の車両２のヨーイング速度ｒが供給される。

評価回路２４の係数（Ｆ（・））は、目標値１５がｒｌＪより小さいか、最大で もｒｌＪに等しくなるように選ばれる。これにより車両２はカーブ走行時確実に アンダーステアか悪くてもニュートラルな特性が得られるようになる。掛は算器 ２２で行なわれる所望の車輪制御角度αｄと走行速度Ｕとの掛は算及び続いて行 なわれる計算回路２３による計算によりいわゆるアッカーマン条件が得られ、こ れに評価回路により対応する係数（Ｆ（・））で加重され、時間関数回路２５が 動作される。

第３図には本発明の他の実施例が図示されている。同図にお接続され、この２乗 回路には入力量３６として走行速度Ｕが入力される。従って、掛は算器２２の第 ２の入力量２７は走行速度Ｕの２乗となる。これにより目標値調節回路１３の出 力３２には走行速度Ｕと掛は算された所望のヨーイング速度ｒｄが得られる。こ れにより加算部１６に目標値Ｉ５として人力される所望のヨーイング加速度Ａｄ が得られる。従って実際値１８として加算部１６には、適当なセンサにより検出 される実際の横加速度Ａが入力される。

第２図と第３図を比較すると、第２図の車両２には車両２のる。この場合、後輪 は制御されない。これに対して、第３図では、車両の前輪及び後輪が制御されて いる。これは、次のようにして行なわれる。すなわち、／）ンドルの位置によっ て設定されるハンドル操作角度並びに制御器の出力量を前輪に作用させ、後輪の 位置は制御器１０だけによって変化させる。通常更に他の変形例が考えられる。

これに関しては、冒頭１こ述べた説明を参照するようにする。

国際調査報告 ｍ、、ｌａ−□　ｍ　ＰＣＴ／ＤＥ　９０１００３６２国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）車両のハンドルの操作角度を検出するセンサと、ハンドルの変位により発生 する車輪制御角度を走行速度並びにハンドル操作角度に従って得られる目標値に 従って補正制御する制御器とを備え、車両の操縦される少なくとも一つの車輪の 制御角度を調節する装置において、車両（２）にニュートラルあるいはアンダー ステア特性を発生させる評価回路（２４）及び／あるいは動的な時間関数回路（ ２５）を有する目標値調節回路（１３）を設けることを特徴とする車両の車輪制 御角度調節装置。 ２）前記評価回路（２４）は「１」より小さいか、最大で「１」に等しい係数（ Ｆ（・））で評価を行なうことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 ３）時間関数回路（２５）が遅延素子であることを特徴とする請求の範囲第１項 又は第２項に記載の装置。 ４）前記遅延素子が一次遷延素子であることを特徴とする請求の範囲第１項から 第３項までのいずれか１項に記載の装置。 ５）時間関数回路（２５）の出力量が最大で「１」の値をとることを特徴とする 請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に記載の装置。 ６）前記評価回路（２４）の係数（Ｆ（・））は、時間関数回路（２５）の出力 量が最大で「１」の値をとるように選ばれることを特徴とする請求の範囲第１項 から第５項までのいずれか１項に記載の装置。 ７）前記係数（Ｆ（・））の値が一つあるいは複数の走行状態量、特に走行速度 （ｕ）に関係することを特徴とする請求の範囲第１項から第６項までのいずれか １項に記載の装置。 ８）前記時間関数回路（２５）の関数（Ｙ（ｔ））が一つあるいは複数の走行状 態量、特に走行速度（ｕ）に関係することを特徴とする請求の範囲第１項から第 ７項までのいずれか１項に記載の装置。 ９）ハンドル操作角度が第１の入力量（２６）として掛け算器（２２）に入力さ れ、この掛け算器に第２の入力量（２７）として走行速度（ｕ）が入力され、こ の第１と第２の入力量（２６、２７）の積を示す出力量が車台の幾何学的な寸法 を取り入れた計算回路（２３）に入力されることを特徴とする請求の範囲第１項 から第８項までのいずれか１項に記載の装置。 １０）前記計算回路（２３）が前車軸と後車軸を有する車両（２）の軸距離（ａ ＋ｂ）の逆数を形成することを特徴とする請求の範囲第１項から第９項までのい ずれか１項に記載の装置。 １１）ハンドル操作角度が加算部（８）に入力され、この加算部に他の入力量（ ９）として制御器（１０）の出力が入力され、加算部（８）の出力が操縦可能な 車輪の操作量として用いられることを特徴とする請求の範囲第１項から第１０項 までのいずれか１項に記載の装置。 １２）前記目標値調節回路（１３）の出力量が所望のヨーイング（ｒｄ）速度で あることを特徴とする請求の範囲第１項から第１１項までのいずれか１項に記載 の装置。 １３）車両の実際のヨーイング速度（ｒ）がセンサにより検出されるか、一つあ るいは複数の走行状態データから、場合によっては車両データも用いて計算され 、実際値（１８）として制御器（１０）に入力されることを特徴とする請求の範 囲第１項から第１２項までのいずれか１項に記載の装置。 １４）掛け算器（２２）の第２の入力端子の前段に２乗回路（３５）が接続され 、この２乗回路に走行速度（ｕ）が入力されることを特徴とする請求の範囲第１ 項から第１３項までのいずれか１項に記載の装置。 １５）実際の横加速度（Ａ）がセンサにより測定されるかあるいは走行状態量、 場合によって車両データも用いて計算され、実際値（１８）として制御器（１０ ）に入力されることを特徴とする請求の範囲第１項から第１３項までのいずれか １項に記載の装置。 １６）制御器の出力量及び／あるいはハンドル操作角度が車両の操縦可能な前輪 及び／あるいは後輪に作用することを特徴とする請求の範囲第１項から第１５項 までのいずれか１項に記載の装置。