JPH0463770A - 四輪操舵制御方法 - 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〕 この発明は四輪操舵制御方法に係り、特に低中速域の操
舵過渡時における車両の運動特性を良好にし、高速域の
操舵時に於ける操舵応答性を向上させ得る四輪操舵制御
方法に関する。

〔従来の技術〕

近時、車両の走行性能を向上させるために前輪のみなら
ず、後輪をも操舵する四輪操舵装置を備えた車両が提案
されている。四輪操舵装置は、前輪舵角センサや車速セ
ンサ等の検出信号を入力する制御部を作動し、前輪の操
舵状態に応じて後輪を操舵すべく制御する。即ち、例え
ば、低速走行時の車庫入れや狭い屈曲路等においては前
輪と逆相に後輪を操舵すべく制御することにより、車両
の取り回し性を向上させ、高速走行時の車線変更等にお
いては前輪と同相に後輪を操舵すべく制御することによ
り車両の操縦安定性を向上させることができる。

従来の上述の制御においては、低速時における取り回し
２性の向上、高速時における安定性の向上のために各種
提案がなされ、また、実行されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

四輪操舵の手段としては、特公昭６０−４４１８５号公
報によると、車速か大きくなる程後輪の操舵角を前輪の
操舵角に同相で接近させ、車速か小さくなる程後輪の操
舵角を前輪の操舵角に逆相で接近させるようにしている
。しかしながら、この様な手段によると高速時における
車両の走行安定性は向上するが、前輪操舵による車両運
動の応答性が落ちて、操縦が困難になるという問題点を
生じる。

この種の対策として、特公昭６３−１６３１０号公報に
よると、前輪の操舵操作により発生する信号を、後輪を
前輪と同方向に操作する操舵機構に伝達する信号径路に
、一次遅れ要素を介在させるようにしている。しかしな
がら、この様な手段によると低速走行時における操舵に
対する応答性は改善されない。

この様な問題に対して、特開昭６０−１６１２６３号公
報には、所定の車速以下において、後輪の操舵角を、前
輪の操舵角に比例する要素と、前輪の操舵角速度に比例
する微分要素との和によって決定することを開示してい
る。

本手段によると、操舵による低速域における即応性は改
善されるが、高速域においては改善されず、また、第５
図のステップ応答特性（ｃ）図に示すごとくヨートート
の応答性に於いて急激な変化を生じる為に、車両運動に
滑らがさがなく、操舵感覚を低下させる。

また、特開昭６０−１６１２６３号公報に開示の制御は
、位相反転制御するものである。この位相反転制御によ
り後輪をモータによって操舵する際に、後輪を一瞬逆相
に操舵してから同相に操舵するように位相反転制御を行
うと、第６図（Ｃ）に実線ａで示す如く高速域でのヨー
レートの立ち上りが早くなることにより操舵応答性を向
上させることができるが、第５図（Ｃ）に実線ａで示す
如く低中速域でのヨーレートの立ち上りゃおさまりに滑
らかさを欠くため、操舵過渡時に車両の挙動がギクシャ
クする問題があった。

〔発明の目的〕

そこでこの発明の目的は、中低速域においても、高速域
においても、操舵性の良い四輪操舵制御方法を提供する
ことを目的としている。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 この目的を達成するために、この発明は、車両の前輪の
操舵状態に応じて後輪を操舵すべく制御する四輪操舵制
御方法において、前輪の操舵角に対する後輪の操舵角を
前輪の操舵角に比例する比例成分と前輪の操舵角速度に
比例する微分成分との和と、前輪の操舵角に対する一次
遅れ値に対応する一次遅れ成分との積によって決定する
ことを特徴とし、前記一次遅れ成分の時定数値を、予め
定めた所定の条件に従い、車速に対応して変化設定する
ようにする。また、前記比例成分、微分成分、一次遅れ
成分それぞれの係数値を、予め定めて所定の条件に従い
、車速に対応して変化設定する。

（作用〕 この発明の方法によれば、第５図及び第６図に示す操舵
性のステップ応答試験例における特性データに見られる
ように、中低速域においては、操舵過渡時の車両運動が
滑らかになり、高速域では切れの良い応答性が得られる
。

即ち、第５図は時速６０ｋｌＩにおいて走行中における
操舵性能の応答特性で、第６図は時速１ｏ。

ｉにおいて走行中に於ける操舵性能の応答特性を示して
いる。いずれも横軸に時間を示していて、第５図、第６
図いずれも、縦軸には、（Ａ）図は前輪舵角、（Ｂ）図
は後輪舵角、（Ｃ）図はヨーレートを示していて、各図
に於ける、実線ａは、後輪の操舵角を前輪の操舵角に比
例する要素と前輪の操舵角速度に比例する微分要素との
和によって決定するようにした時の特性、点線すは、本
発明に基づく特性、（Ｃ）図に於ける一点鎖＆Ｉｃは、
従来の前輪操舵に於ける特性を示していて、特に、第５
図（Ｃ）のヨーレート特性に見るごとく、実！ｌＩａに
見られる急激な変化特性が、滑らかに改善される。

〔実施例〕

次に、この発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する
。

第１図乃至第４図はこの発明の実施例を示すものである
。

第１図は本発明を適用した車両の概要構成を示す図であ
って、２は車両、４はステアリングホイール、６はステ
アリング軸、８は前輪ギヤボックス、１０は前輪であっ
て、ステアリングホイール４の操作によって回動される
ステアリング軸６の先端側を前輪ギヤボックス８内の前
輪操舵ギヤ機構（図示せず）に結合し、この前輪操舵ギ
ヤ機構により駆動される前輪ラックバ−１２の両端側を
それぞれ前輪タイロッド１４・１４及び、前輪ナックル
アーム１６・１６を介して前記前輪１０・１０に結合し
ている。また、前輪ギヤボックス８内の前輪操舵ギヤ機
構には前輪操舵角度を計測するセンサ３４が装着されて
いる。また、３２は車速センサである。

前輪舵角センサ３４及び車速センサ３２の計測値はコン
トローラ３０に入力し、該入力値に従い、予め設定され
た演算条件に従って、コントローラ３０が算出した後輪
操舵信号を、後輪操舵用モータ２０に入力駆動する。

後輪操舵用モータ２０の回転軸は後輪ギヤボックス２８
内の後輪操舵ギヤ機構に結合していて、後輪操舵ギヤ機
構により駆動される後輪ラソクハー２２の両端側をそれ
ぞれ後輪タイロッド２４・２４及び後輪ナックルアーム
２６・２６を介して後輪２０・２０に結合している。

また、３６は後輪舵角センサであって、後輪の舵角値を
計測し、前記コントローラ３０に戻してサーボ制御系を
形成している。

第２図は、本発明における制御機能を説明する、電機回
路の概要ブロック図であって、３２は車速センサ、３４
は前輪舵角センサ、３６は後輪舵角センサ、３０はコン
トローラである。

前輪舵角センサ３４、後輪舵角センサ３６はいずれもポ
テンショメータを用いており、計測値がアナログ量で得
られるので、コントローラ３０内に設けられたアナログ
デジタルコンバータ４２によってデジタル値に変換し、
コントローラ本体４０に入力している。また、車速セン
サ３２からは車速に比例してパルス列が得られるのでア
ナログ値に変換することなく、コントローラ本体４０の
所定の入力回路に入力している。

また、４８は記憶回路であって、コントローラ本体４０
が本制御の為に演算するために用いる演算式と定数値等
が記録されており、コントローラ本体４０は記憶回路４
８に記録された内容と、前記各センサからの入力値に従
って演算し、演算結果としてのモータの駆動信号はモー
タドライバ４４によってパワ増幅されてモータ２０を駆
動する。

モータ２０によって駆動された後輪の操舵機構による操
舵角値は、前記後輪舵角センサ３６によって検知されて
、コントローラ本体４０に戻され、モータ駆動信号を変
化させる。

本発明に基づく、記憶回路４８に記録されコントローラ
本体４０が実行する演算式は、ラプラス演算子を用いて
下式で現される。

θｒ＝（Ｋ＋τ・Ｓ） Ｘ　（１／　（１＋Ｔ−ｓ））ｘθｆ 但し、θｆは後輪舵角値、θｆは前輪舵角値、Ｋは比例
定数、τは一次進み定数、Ｔは一次遅れ時定数であって
、Ｓはラプラス演算子であり、各定数は車速に対応して
変化する。

これにより、後輪を一瞬逆相に操舵してから同相に操舵
するように位相反転制御を行う際に、各演算値の成分を
車速に応じて変化させることにより、第５・６図に示す
ように、高速域の操舵応答性の向上を損なうことなく、
低中速域において車両の挙動がギクシャクすることを防
止して滑らかにすることができる。つまり、第５図に示
す如く、低中速域においては車両の挙動を滑らかにして
操舵感覚を向上し、第６図に示す如く、高速域において
は操舵応答性を向上して操縦安定性の向上を図るもので
ある。

即ち、第３図に記憶回路４８に記録された、車速に対応
する各定数変化の例を記している。

第３図において、（Ａ）図は比例定数にの横軸に示した
車速に対応する変化を縦軸に示しており、（Ｂ）図は一
次進み定数τの横軸に示した車速に対応する変化を縦軸
に示していて、（Ｃ）図は一次遅れ時定数Ｔの横軸に示
した車速に対応する変化を縦軸に示している。

図において、いずれも、＋は前輪操舵角と同相、−は前
輪操舵角に対する逆相を示している。

即ち、前輪操舵角に対する比例成分は、特定の車速以下
においては逆相、特定の車速以上においては正相となる
。また、前輪操舵角に対する一次進み成分は全ての車速
に対して逆相であるが、該−次進み定数は、特定の車速
以下においては一定値であって、特定の車速以上におい
ては車速に対応して減少させている。即ち、特定の車速
以上においては後輪操舵角は、前輪操舵角に対する正相
制御の比例成分に対して、瞬間的に、車速に対応して減
少するように逆相成分を加えている。

また、一次遅れ時定数Ｔは正の値をもち、車速に対応し
て応答正をよくする為に減衰曲線をなしている。

上記した定数化特性は、対応する車両の構造、特性によ
って変化決定し、その定数変化特性の複雑さに対応して
、記憶回路４８には、近僚演算式、または、数表、等、
それぞれの変化特性に適応した型式で記録され、該型式
に対応した読みだし手段が設けられている。

次に、第４図によって、上述した回路構成に於ける動作
を説明する。

第４図は本発明に基づいて実施例の概要動作フローを示
すフロー図である。

ステアリングホイール４が操作され上述した構成におけ
る動作がスタート（１００）すると、まず、車速センサ
３２から車速（Ｖ）が読み込まれ（ｌ　Ｏ１）　、記憶
回路４８に記録され第３図によって前述した条件に従っ
て、該車速（Ｖ）に対応する比例定数Ｋ、−次進み定数
で、一次遅れ時定数Ｔが、それぞれ制御装置の働きによ
って決定される　（１０２＞。

次に前輪舵角センサ３４から前輪の舵角θｆが取り込ま
れ（１０３）　、コントローラ本体４０は前記演算式に
よって後輪舵角値θｒを算出する（１０４）。即ち、例
えば、コントローラ本体４０がマイクロコンピュータに
よって構成されているときは、記憶回路４８に記録され
た前記演算式の実行プログラムに従って演算を行う。

算出された後輪舵角値θｒは後輪舵角センサによる後輪
舵角値と比較し、偏差の大きさを、予め設定した条件に
従った大きさのアナログ値として出力し、モータドライ
バ４４によってパワ増幅してモータ２０を駆動する（１
０５）。

モータが駆動されると、後輪操舵機構を駆動する。従っ
て、後輪舵角センサ３６により計測された後輪舵角計測
値が変化して、算出された後輪舵角値θｒ一致すると、
コントローラ本体４０からの出力値がゼロになりリター
ンする（１０６）。

上記の処理フローの中間過程においてもステアリングホ
イール４が操作されると、本スローはスタート（１００
）に戻って新たに再スタートする。

〔発明の効果〕

上述したように、この発明によれば、第５図及び第６図
に示す操舵正のステップ応答試験例における特性データ
に見られるように、低中速域においては操舵過渡時の車
両運動が滑らかになり、高速域では切れの良い応答性が
得られる。

特ニ、第５図（Ｃ）のヨーレート特性に見るごとく、実
線ａに見られる急激な変化特性が滑らかに改善される。

このため、後輪を一瞬逆相に操舵してから同相に操舵す
るように位相反転制御を行う際に、低中速域の操舵過渡
時の車両の挙動のギクシャク感がなくなり、操舵感覚を
向上することができる。また、高速域においては、操舵
応答性を向上させて操舵感覚を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した車両の概要構成を示す構成図
、第２図は本発明における制御機能を説明する電気回路
の概要ブロック図、第３図は車速に対応する各定数の変
化例を示す特性図、第４図は本発明に基づ〈実施例の概
要動作フローを示すフロー図、第５図は操舵性のステッ
プ応答試験の特性データ例を示す特性図、第６図は操舵
性のステップ応答試験の別の特性データ例を示す特性図
である。 図において、２は車両、４はステアリングホイール、１
０は前輪、２０は後輪操舵用モータ、３０はコントロー
ラ、３２は車速センサ、３４は前輪舵角センサ、３６は
後輪舵角センサ、４０はコントローラ本体、４８は記憶
回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車両の前輪の操舵状態に応じて後輪を操舵すべく制
   御する四輪操舵制御方法において、前輪の操舵角に対す
   る後輪の操舵角を前輪の操舵角に比例する比例成分と前
   輪の操舵角速度に比例する微分成分との和と、前輪の操
   舵角に対する一次遅れ値に対応する一次遅れ成分との積
   によって決定することを特徴とする四輪操舵制御方法。 ２、前記一次遅れ成分の時定数値を、予め定めた所定の
   条件に従い、車速に対応して変化設定することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の四輪操舵制御方法。 ３、前記比例成分、微分成分、一次遅れ成分それぞれの
   演算に用いる定数値を、予め定めて所定の条件に従い、
   車速に対応して変化設定することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の四輪操舵制御方法。