JPH068842A - 前輪、後輪ステアリングを有する路面車両のステアリング方法 - Google Patents
前輪、後輪ステアリングを有する路面車両のステアリング方法Info
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- JPH068842A JPH068842A JP5062464A JP6246493A JPH068842A JP H068842 A JPH068842 A JP H068842A JP 5062464 A JP5062464 A JP 5062464A JP 6246493 A JP6246493 A JP 6246493A JP H068842 A JPH068842 A JP H068842A
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- Japan
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- wheel
- yaw
- damping
- rear wheel
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- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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- B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
- B62D7/14—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
- B62D7/15—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
- B62D7/159—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels characterised by computing methods or stabilisation processes or systems, e.g. responding to yaw rate, lateral wind, load, road condition
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- B60G2400/0523—Yaw rate
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
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- B60G2800/702—Improving accuracy of a sensor signal
-
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- B60G2800/96—ASC - Assisted or power Steering control
- B60G2800/962—Four-wheel steering
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- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 車軸間距離ｌ（in ｍ）、後輪コーナリング
・スチフネスｃh（in N/rad）、前車軸から重心までの
距離ｌv（in ｍ）および質量ｍ（in kg）を有し、結合
を解かれた制御回路を備える前輪、後輪ステアリングを
有する路面自動車のステアリング方法に関する。 【構成】 予め決められているヨー・ダンピングＤG は
角度δh（in rad）をとうして後車輪のステアリングを
経由してダンピング・パラメータ 【数１】 によってえられる。これらと共にヨー・レートｒ（in r
ad/s）、走行速度ｖ（inm/s）および、ステアリングハ
ンドル角δL（in rad）が測定され、また角度δh ＝
（ｌ／ｖ−ＫD）（ｗh−ｒ）はマイクロプロセッサーに
より計算される。それによってｗh は後車輪ステアリン
グに関連するプレフィルタ（Ｆh） による測定されたか
じ取りハンドル角δL からの命令変数として形成され
る。
・スチフネスｃh（in N/rad）、前車軸から重心までの
距離ｌv（in ｍ）および質量ｍ（in kg）を有し、結合
を解かれた制御回路を備える前輪、後輪ステアリングを
有する路面自動車のステアリング方法に関する。 【構成】 予め決められているヨー・ダンピングＤG は
角度δh（in rad）をとうして後車輪のステアリングを
経由してダンピング・パラメータ 【数１】 によってえられる。これらと共にヨー・レートｒ（in r
ad/s）、走行速度ｖ（inm/s）および、ステアリングハ
ンドル角δL（in rad）が測定され、また角度δh ＝
（ｌ／ｖ−ＫD）（ｗh−ｒ）はマイクロプロセッサーに
より計算される。それによってｗh は後車輪ステアリン
グに関連するプレフィルタ（Ｆh） による測定されたか
じ取りハンドル角δL からの命令変数として形成され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は前輪、後輪ステアリング
を有する路面車両のステアリング方法に関する。
を有する路面車両のステアリング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】路面車両のステアリングの動きはヨー・
ムーブメント、即ち、車両の重心を通る垂直軸について
の回転モーメントの力学によって実質的に支配されてい
る。ヨー・ムーブメントの力学は２次の直線系によって
表わすことが出来る。ヨー・ムーブメントの性質はこの
系の固有値の減衰に明確に依存しており、これに関して
は以下簡単にヨー・ダンピングとよぶ。路面車両のヨー
・ダンピングは速度が増すとそれにつれて減少する。
（例えば、Ｍ．Ｍitschke, Dynamics of MotorVehicle
s, Volume C, Road Holding, 2nd Edition, Springer-V
erlag 1990, p.58 Figure 12.2を参照） 中、高速度における不適切なヨー・ダンピングは路面使
用への適応性をかなり損なう。例えば車両が側面からの
風にとらえられる場合とか、くぼみまたは残った氷や雪
によって操縦が乱される場合には極限状態が生ずる。こ
のような場合にドライバーは、彼の反応時間によって
は、予期せずに起こる弱く減衰したヨー・ムーブメント
を安定化することに常に成功するとは限らない。比較的
大きなヨー・ムーブメントにおいて、一度このことが生
ずると横方向のタイヤ力の限界を急速に越えてしまう。
ムーブメント、即ち、車両の重心を通る垂直軸について
の回転モーメントの力学によって実質的に支配されてい
る。ヨー・ムーブメントの力学は２次の直線系によって
表わすことが出来る。ヨー・ムーブメントの性質はこの
系の固有値の減衰に明確に依存しており、これに関して
は以下簡単にヨー・ダンピングとよぶ。路面車両のヨー
・ダンピングは速度が増すとそれにつれて減少する。
（例えば、Ｍ．Ｍitschke, Dynamics of MotorVehicle
s, Volume C, Road Holding, 2nd Edition, Springer-V
erlag 1990, p.58 Figure 12.2を参照） 中、高速度における不適切なヨー・ダンピングは路面使
用への適応性をかなり損なう。例えば車両が側面からの
風にとらえられる場合とか、くぼみまたは残った氷や雪
によって操縦が乱される場合には極限状態が生ずる。こ
のような場合にドライバーは、彼の反応時間によって
は、予期せずに起こる弱く減衰したヨー・ムーブメント
を安定化することに常に成功するとは限らない。比較的
大きなヨー・ムーブメントにおいて、一度このことが生
ずると横方向のタイヤ力の限界を急速に越えてしまう。
【０００３】他方、車両の反応は他の点では、″反応が
鈍い″とドライバーによって感じられるから、ヨー・ダ
ンピングはそんなに大きくしないようにすべきである。
第一世代の四輪ステアード車両は制御された方法で、ゆ
っくりと操作するものとして知られている；このような
四輪ステアード車両の構造は図２のブロック回路図に示
されている。以後、つぎの記号が使用される。 δv（δh）： 前（後）ステアリング角 δL ： ステアリングハンドル命令(ステアリ
ングハンドル角×ステアリングハンドル減速） Ｆh ： 後車輪ステアリングを駆動するための
増幅係数 β： 横すべり角 ｒ： ヨー・アングル ａv ： 前車軸の横加速度 前輪のステアリング角δv に対するステアリングハンド
ルの機械的な関係は変えられない。後輪のステアリング
角δh は最も単純な場合にステアリング角δvに比例す
るように制御されている。すなわち δh ＝Ｆhδv （１） 通常、増幅係数Ｆh 、いわゆる「ステアリング比」は車
両について測定された量、例えば走行速度、ヨー・レー
ト、横加速度などに依存する変数となる。増幅係数Ｆh
の代わりに伝達関数Ｆh(ｓ）をもっているダイナミック
・プリフィルタもまた使用される。ここで記号ｓはラプ
ラス変換の複素変数を示している。Auto-mobiltechnisc
he Ｚeitschrift 1990, p.580-587, に記載されている
E. Donges,R. Aufhammer, P. Fehrer and T. Seidenfus
s による「Function and safety concept of active re
ar axle kinematics of BMW」の論文では伝達関数Ｆh
(ｓ）は次の形で与えられている。 Ｆh(ｓ）＝Ｐr（１＋ＴDｓ）／（１＋Ｔlｓ） （２）
鈍い″とドライバーによって感じられるから、ヨー・ダ
ンピングはそんなに大きくしないようにすべきである。
第一世代の四輪ステアード車両は制御された方法で、ゆ
っくりと操作するものとして知られている；このような
四輪ステアード車両の構造は図２のブロック回路図に示
されている。以後、つぎの記号が使用される。 δv（δh）： 前（後）ステアリング角 δL ： ステアリングハンドル命令(ステアリ
ングハンドル角×ステアリングハンドル減速） Ｆh ： 後車輪ステアリングを駆動するための
増幅係数 β： 横すべり角 ｒ： ヨー・アングル ａv ： 前車軸の横加速度 前輪のステアリング角δv に対するステアリングハンド
ルの機械的な関係は変えられない。後輪のステアリング
角δh は最も単純な場合にステアリング角δvに比例す
るように制御されている。すなわち δh ＝Ｆhδv （１） 通常、増幅係数Ｆh 、いわゆる「ステアリング比」は車
両について測定された量、例えば走行速度、ヨー・レー
ト、横加速度などに依存する変数となる。増幅係数Ｆh
の代わりに伝達関数Ｆh(ｓ）をもっているダイナミック
・プリフィルタもまた使用される。ここで記号ｓはラプ
ラス変換の複素変数を示している。Auto-mobiltechnisc
he Ｚeitschrift 1990, p.580-587, に記載されている
E. Donges,R. Aufhammer, P. Fehrer and T. Seidenfus
s による「Function and safety concept of active re
ar axle kinematics of BMW」の論文では伝達関数Ｆh
(ｓ）は次の形で与えられている。 Ｆh(ｓ）＝Ｐr（１＋ＴDｓ）／（１＋Ｔlｓ） （２）
【０００４】フィルター・パラメータＰr 、ＴD および
Ｔl は横すべり角がゼロになるような条件から計算され
る。上に示されたフィルター・パラメータは車両を運行
している間に変化する走行速度、車両の質量、コーナリ
ング・スチフネスなどに依存している。例えばフィルタ
ー・パラメータＴD 、Ｔl は走行速度ｖに比例する。運
行中に走行速度ｖを測定し、これをフィルター・パラメ
ータにとり入れるためにこれを使用するように車両を構
成することは先行技術に属する。
Ｔl は横すべり角がゼロになるような条件から計算され
る。上に示されたフィルター・パラメータは車両を運行
している間に変化する走行速度、車両の質量、コーナリ
ング・スチフネスなどに依存している。例えばフィルタ
ー・パラメータＴD 、Ｔl は走行速度ｖに比例する。運
行中に走行速度ｖを測定し、これをフィルター・パラメ
ータにとり入れるためにこれを使用するように車両を構
成することは先行技術に属する。
【０００５】第２世代の四輪ステアード車両は、前輪ス
テアリングはなおこれまでの慣習に従う構成をもってい
るにもかかわらず、後輪の制御のために下位(subordina
te)の閉ループ制御を使用している。この一例は１９９
１年４月以来、日本市場に現われたトヨタのソアラ（商
標）である（ Hideo Inoue, Hiroshi Harada andYuiji
Yokoja ″Allradlenkung im Toyota Soarer″, Congres
s ″Four-wheel steering in automobiles″, Haus der
Technik, Essen, 3.-4.12.91）。ここではヨー・レー
トｒは比較的安価な振動ジャイロコンパスで測定され、
伝達関数Ｈh(ｓ）による力学的制御器を経由して後輪ス
テアリングにフィードバックされる。繰り返すが、記号
ｓはラプラス変換の複素変数である。その結果は図３に
従う構造となる。下位の制御回路の命令変数ｗh は速度
にしたがって生じたプリフィルタＦh(ｓ）により再度形
成される。ヨー・レートｒの後輪ステアリングへのフィ
ードバックによってステアリング力学の固有値は変える
ことができ、また、外部からの干渉、例えば、側面から
の風、道路の端の氷や道路の傾斜などに対する変数、は
減らすことができる。後輪ステアリング h はドライバ
ーによって与えられるステアリングハンドルの命令によ
るだけでなく、外部的妨害によってもまた変えられる。
補償器Ｈh(ｓ）は車両に対して特別に設計され、種々の
走行速度、道路、タイヤと路面の間の粘着条件に対して
満足な折衷案が見出されねばならない。
テアリングはなおこれまでの慣習に従う構成をもってい
るにもかかわらず、後輪の制御のために下位(subordina
te)の閉ループ制御を使用している。この一例は１９９
１年４月以来、日本市場に現われたトヨタのソアラ（商
標）である（ Hideo Inoue, Hiroshi Harada andYuiji
Yokoja ″Allradlenkung im Toyota Soarer″, Congres
s ″Four-wheel steering in automobiles″, Haus der
Technik, Essen, 3.-4.12.91）。ここではヨー・レー
トｒは比較的安価な振動ジャイロコンパスで測定され、
伝達関数Ｈh(ｓ）による力学的制御器を経由して後輪ス
テアリングにフィードバックされる。繰り返すが、記号
ｓはラプラス変換の複素変数である。その結果は図３に
従う構造となる。下位の制御回路の命令変数ｗh は速度
にしたがって生じたプリフィルタＦh(ｓ）により再度形
成される。ヨー・レートｒの後輪ステアリングへのフィ
ードバックによってステアリング力学の固有値は変える
ことができ、また、外部からの干渉、例えば、側面から
の風、道路の端の氷や道路の傾斜などに対する変数、は
減らすことができる。後輪ステアリング h はドライバ
ーによって与えられるステアリングハンドルの命令によ
るだけでなく、外部的妨害によってもまた変えられる。
補償器Ｈh(ｓ）は車両に対して特別に設計され、種々の
走行速度、道路、タイヤと路面の間の粘着条件に対して
満足な折衷案が見出されねばならない。
【０００６】もし下位の閉ループ制御が前輪ステアリン
グのためにも準備されているなら、必要な折衷案の導入
が容易となる。このことは図１に従うブロック回路図の
中に帰着する。前輪ステアリングに対する制御器Ｈv
(ｓ）は車両に対して特別に配置されねばならない。ス
テアリング制御系のこのような構造は例えば El-Deen
とA. Seirig による "Mechatronics for Cars: Integra
ting ｍachine andelectronics to privent skidding o
n icy roads", Computers in Mechanical Engineering
1987, p.10-22. に記述されている。下位の制御回路を
使用するために、ステアリング角は２つの成分からなり
たっている。１つの成分はドライバーによって与えられ
るステアリング命令によって生じ、もう１つの成分は外
部的妨害（側面からの風や、でこぼこな路面など）によ
って与えられる。このようにして基本的に２つの制御対
象の間に区別がなされる。すなわち、（ａ）ヨー運動の
自動制御と（ｂ）ドライバーが、ステアリングハンドル
の動きによって意図するトラックからの横方向変位を最
小にしようとすることによるトラックガイド制御。この
トラックガイド制御はとくに″ステアリング伝達関数″
Ｌ（ｓ）がステアリング命令と前輪の横加速度の間の関
係を記述することにおいて興味あるものである。
グのためにも準備されているなら、必要な折衷案の導入
が容易となる。このことは図１に従うブロック回路図の
中に帰着する。前輪ステアリングに対する制御器Ｈv
(ｓ）は車両に対して特別に配置されねばならない。ス
テアリング制御系のこのような構造は例えば El-Deen
とA. Seirig による "Mechatronics for Cars: Integra
ting ｍachine andelectronics to privent skidding o
n icy roads", Computers in Mechanical Engineering
1987, p.10-22. に記述されている。下位の制御回路を
使用するために、ステアリング角は２つの成分からなり
たっている。１つの成分はドライバーによって与えられ
るステアリング命令によって生じ、もう１つの成分は外
部的妨害（側面からの風や、でこぼこな路面など）によ
って与えられる。このようにして基本的に２つの制御対
象の間に区別がなされる。すなわち、（ａ）ヨー運動の
自動制御と（ｂ）ドライバーが、ステアリングハンドル
の動きによって意図するトラックからの横方向変位を最
小にしようとすることによるトラックガイド制御。この
トラックガイド制御はとくに″ステアリング伝達関数″
Ｌ（ｓ）がステアリング命令と前輪の横加速度の間の関
係を記述することにおいて興味あるものである。
【０００７】しかしながら、２つの制御対象は図１に従
う制御系において一般に強く相互結合している。２つの
制御器Ｈv(ｓ）とＨh(ｓ）の設計およびそれらを走行中
の操作条件に取り入れることにおいて、ステアリング伝
達関数の変化とヨー・ダンピングおよびヨー周波数の変
化について制御されたパラメータの任意の変化を生ず
る。２つの制御対象は米国特許出願 SNO7/753594に詳細
に説明されているように、 Ｈv(ｓ）＝１／ｓ （３） により前輪ステアリングの低位の制御によって互いに結
合を解かれることができる。この結合を解くことの結
果、ドライバーは前車軸に対する横加速度ａv により彼
が意図する経路上に質量点（前輪における仮想の点）を
保つことだけが必要である。ヨー・ムーブメントは自動
的に調整されており、ドライバーのトラックガイドに対
する仕事には影響をもっていない。結合を解くための制
御の規則は、車両に対してこれまでに知られている全て
の制御器に比べて特別のものである必要はなく、これに
反して、式（３）により明らかに支配されている。この
結合を解くことは、ステアリング伝達関数に同時に影響
を及ぼすことを除き、ヨー・ダイナミックスの特殊な変
形にもとずいている。
う制御系において一般に強く相互結合している。２つの
制御器Ｈv(ｓ）とＨh(ｓ）の設計およびそれらを走行中
の操作条件に取り入れることにおいて、ステアリング伝
達関数の変化とヨー・ダンピングおよびヨー周波数の変
化について制御されたパラメータの任意の変化を生ず
る。２つの制御対象は米国特許出願 SNO7/753594に詳細
に説明されているように、 Ｈv(ｓ）＝１／ｓ （３） により前輪ステアリングの低位の制御によって互いに結
合を解かれることができる。この結合を解くことの結
果、ドライバーは前車軸に対する横加速度ａv により彼
が意図する経路上に質量点（前輪における仮想の点）を
保つことだけが必要である。ヨー・ムーブメントは自動
的に調整されており、ドライバーのトラックガイドに対
する仕事には影響をもっていない。結合を解くための制
御の規則は、車両に対してこれまでに知られている全て
の制御器に比べて特別のものである必要はなく、これに
反して、式（３）により明らかに支配されている。この
結合を解くことは、ステアリング伝達関数に同時に影響
を及ぼすことを除き、ヨー・ダイナミックスの特殊な変
形にもとずいている。
【０００８】上に述べられた全てのステアリング制御系
においてはヨー・ダンピングが車両の速度によって変化
するという点が不利である。しかしながら、減衰が低い
ことは路面使用に適することを損なうから速度の上昇に
ともなってヨー・ダンピングが減少することはとくに危
険である。
においてはヨー・ダンピングが車両の速度によって変化
するという点が不利である。しかしながら、減衰が低い
ことは路面使用に適することを損なうから速度の上昇に
ともなってヨー・ダンピングが減少することはとくに危
険である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】それ故に本発明の目的
はヨー・ダンピングが車両の速度に無関係であり、そし
て全速度範囲においてヨー・ダンピングの望ましい値を
達成することを可能とする前輪、後輪ステアリングを有
する路面車両のステアリング方法を提供することにあ
る。
はヨー・ダンピングが車両の速度に無関係であり、そし
て全速度範囲においてヨー・ダンピングの望ましい値を
達成することを可能とする前輪、後輪ステアリングを有
する路面車両のステアリング方法を提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】それ故に本発明は、車軸
間距離ｌ（in ｍ）、後輪のコーナリング・スチフネス
Ｃh （in Ｎ／rad）、前輪から重心までの距離ｌv (in
ｍ）および質量ｍ（inkg）などを含む前輪、後輪ステア
リングを有する路面車両のステアリング方法について提
案するものであり、ここで前輪ステアリングに対して測
定されたヨー・レート信号のフィードバックを積分する
ことによってヨー運動は前車軸の横方向運動から結合が
解かれる。そのためにステアリングにおける問題は別々
に解かれるべき２つのサブプロブレムに分かれ、それは
ステアリングハンドルによりドライバーによって発せら
れた信号による前車軸の横方向トラック・ガイヂングと
ヨー運動の自動制御とである。そして、ヨー固有値の選
択はステアリングハンドルから前車軸の横方向運動に対
するステアリング伝達関数に対して影響を与えないよう
な方法で測定されたヨー・レート信号の後輪ステアリン
グに対するフィードバックによってヨー運動の固有値が
望まれるようにシフトされることができる。予め決めら
れているヨー・ダンピングＤG は角度δh （in rad）を
とうして後輪のステアリングを経由して、ダンピング・
パラメータ
間距離ｌ（in ｍ）、後輪のコーナリング・スチフネス
Ｃh （in Ｎ／rad）、前輪から重心までの距離ｌv (in
ｍ）および質量ｍ（inkg）などを含む前輪、後輪ステア
リングを有する路面車両のステアリング方法について提
案するものであり、ここで前輪ステアリングに対して測
定されたヨー・レート信号のフィードバックを積分する
ことによってヨー運動は前車軸の横方向運動から結合が
解かれる。そのためにステアリングにおける問題は別々
に解かれるべき２つのサブプロブレムに分かれ、それは
ステアリングハンドルによりドライバーによって発せら
れた信号による前車軸の横方向トラック・ガイヂングと
ヨー運動の自動制御とである。そして、ヨー固有値の選
択はステアリングハンドルから前車軸の横方向運動に対
するステアリング伝達関数に対して影響を与えないよう
な方法で測定されたヨー・レート信号の後輪ステアリン
グに対するフィードバックによってヨー運動の固有値が
望まれるようにシフトされることができる。予め決めら
れているヨー・ダンピングＤG は角度δh （in rad）を
とうして後輪のステアリングを経由して、ダンピング・
パラメータ
【数２】 による改良がえられ、ヨー・レートｒ（in rad/s）、走
行速度ｖ（in m/s）および測定されているステアリング
ハンドル角度δL （in rad）が測定され、また、 δh ＝（ｌ／ｖ−ＫD）（ｗh−ｒ） はマイクロプロセッサーにより計算される。ｗh は後輪
ステアリングに関連したプリフィルター(Ｆh）によって
測定されたステアリングハンドルの角度（δL）から命
令変数として形成される。さらに有利な展開は、上記ダ
ンピングパラメータ（ＫD ）は走行中にドライバーの手
動によって調節されるか車両中で測定される変数に依存
して自動的に調整されることを特徴とする。
行速度ｖ（in m/s）および測定されているステアリング
ハンドル角度δL （in rad）が測定され、また、 δh ＝（ｌ／ｖ−ＫD）（ｗh−ｒ） はマイクロプロセッサーにより計算される。ｗh は後輪
ステアリングに関連したプリフィルター(Ｆh）によって
測定されたステアリングハンドルの角度（δL）から命
令変数として形成される。さらに有利な展開は、上記ダ
ンピングパラメータ（ＫD ）は走行中にドライバーの手
動によって調節されるか車両中で測定される変数に依存
して自動的に調整されることを特徴とする。
【００１１】
【作用】式（３）にしたがって前輪ステアリングにおけ
る結合を解除することにより、ヨー・ダンピングＤG が
関係する第２次のサブシステムがそれ自身について解析
されうる。この解析は車両の速度ｖによって適応する増
幅により、制御器Ｈh(ｓ）のための特別な構造にみちび
く。制御器Ｈh(ｓ）ははじめ単一の自由なパラメータす
なわちダンピング・パラメータＫD をもっている(初め
にＫD が決定されない限りは″構造制御器状態″として
参照されるであろう）。この制御器構造はつぎに述べら
れるような性質を持っている。 （ａ）ヨー・ダンピングＤG は車両の速度に無関係であ
り、（ｂ）ヨー・ダンピングＤG の数値はダンピング・
パラメータＫD の選択によって調節することができる。
ダンピング・パラメータＫD の調節は例えばヨー運動の
固有振動数について、または、ステアリングハンドルか
ら前輪の横加速度に対するステアリング伝達関数につい
てステアリング力学の他の特性になんら影響しないよう
に行われる。
る結合を解除することにより、ヨー・ダンピングＤG が
関係する第２次のサブシステムがそれ自身について解析
されうる。この解析は車両の速度ｖによって適応する増
幅により、制御器Ｈh(ｓ）のための特別な構造にみちび
く。制御器Ｈh(ｓ）ははじめ単一の自由なパラメータす
なわちダンピング・パラメータＫD をもっている(初め
にＫD が決定されない限りは″構造制御器状態″として
参照されるであろう）。この制御器構造はつぎに述べら
れるような性質を持っている。 （ａ）ヨー・ダンピングＤG は車両の速度に無関係であ
り、（ｂ）ヨー・ダンピングＤG の数値はダンピング・
パラメータＫD の選択によって調節することができる。
ダンピング・パラメータＫD の調節は例えばヨー運動の
固有振動数について、または、ステアリングハンドルか
ら前輪の横加速度に対するステアリング伝達関数につい
てステアリング力学の他の特性になんら影響しないよう
に行われる。
【００１２】
【実施例】本発明による方法を道具だてをして実行する
システムは市場に存在している部品によってなされる。
とくに車両の速度やヨー・レートおよび、ステアリング
ハンドルの角度などを測るためのセンサー類は市販品を
使用する。前輪及び後輪の液体駆動または電気駆動のス
テアリングについてのアクチエータは日産、トヨタ、三
菱、マツダ、ホンダ、ダイハツ、ＢＭＷ社の四車輪ステ
アード車両についてシリーズ生産に使用されているもの
を使用した。ドイツには Siemens/Rexroth,Bosch およ
び Zahnradfabrik Friedrichshafen などによって発展
を競いあっている生産ラインがある( the lectures at
the Congres Four-Wheel Steering Systems in Automob
iles, Haus der Technik, Essen 3.-4.12.1991）。速度
に無関係なヨー・ダンピングの新しい方法は新しい制御
機構の援けを得て、既知の部品を組み合わせて構成し実
行された。制御器の必要な計算操作はマイクロプロセッ
サーで行われている。
システムは市場に存在している部品によってなされる。
とくに車両の速度やヨー・レートおよび、ステアリング
ハンドルの角度などを測るためのセンサー類は市販品を
使用する。前輪及び後輪の液体駆動または電気駆動のス
テアリングについてのアクチエータは日産、トヨタ、三
菱、マツダ、ホンダ、ダイハツ、ＢＭＷ社の四車輪ステ
アード車両についてシリーズ生産に使用されているもの
を使用した。ドイツには Siemens/Rexroth,Bosch およ
び Zahnradfabrik Friedrichshafen などによって発展
を競いあっている生産ラインがある( the lectures at
the Congres Four-Wheel Steering Systems in Automob
iles, Haus der Technik, Essen 3.-4.12.1991）。速度
に無関係なヨー・ダンピングの新しい方法は新しい制御
機構の援けを得て、既知の部品を組み合わせて構成し実
行された。制御器の必要な計算操作はマイクロプロセッ
サーで行われている。
【００１３】式（３）に対応するステアリング制御を解
く機能を備えている車両についての特許出願 P 40 28 3
20.8-21 の中の式（２３）に示される次のような状態表
現が与えられる。
く機能を備えている車両についての特許出願 P 40 28 3
20.8-21 の中の式（２３）に示される次のような状態表
現が与えられる。
【数３】 （状態表現の式（４）における命令変数ｗv は上記出願
においては ｒref として表されている。) 上記のその
他の状態変数は以下のように示される。 ａv ：前輪の横加速度 ｒ ：ヨー・レート δv ：前輪ステアリング角 モデルについての個々の係数は ｃ＝ｃvｌ／ｍｌh ｄ11＝−ｃ／ｖ ｄ21＝(ｃhｌh−ｃvｌv）／ｍｌvｌh ｄ22＝−ｃhｌ／ｍvｌv ｄ23＝ｃh／ｍｌv ここに再度 ｃv（ｃh）：前（後）のコーナリング・スチフネス ｌv（ｌh）：前車軸（後車軸）から重心までの距離 ｌ： 車軸間距離（ｌ＝ｌv＋ｌh） ｍ： 車両の質量（粘性係数μによって規格化さ
れている） ｖ： 車両の速度
においては ｒref として表されている。) 上記のその
他の状態変数は以下のように示される。 ａv ：前輪の横加速度 ｒ ：ヨー・レート δv ：前輪ステアリング角 モデルについての個々の係数は ｃ＝ｃvｌ／ｍｌh ｄ11＝−ｃ／ｖ ｄ21＝(ｃhｌh−ｃvｌv）／ｍｌvｌh ｄ22＝−ｃhｌ／ｍvｌv ｄ23＝ｃh／ｍｌv ここに再度 ｃv（ｃh）：前（後）のコーナリング・スチフネス ｌv（ｌh）：前車軸（後車軸）から重心までの距離 ｌ： 車軸間距離（ｌ＝ｌv＋ｌh） ｍ： 車両の質量（粘性係数μによって規格化さ
れている） ｖ： 車両の速度
【００１４】結合を解くことにより式（４）に従うモデ
ルは２つのサブモデル
ルは２つのサブモデル
【数４】
【数５】 とに分かれる。式（６）はヨー運動を記述している：こ
れについての特性多項式は：
れについての特性多項式は：
【数６】 公式 Ｐe(ｓ)＝ωe2 ＋２Ｄeωeｓ＋ｓ2 （８） と比較することにより固有振動数ωeと減衰Ｄeが得られ
る：
る：
【数７】 前輪の結合を解く制御によってヨー・ダンピングは Ｄ
G＝Ｄe を仮定する。
G＝Ｄe を仮定する。
【００１５】車両の速度ｖが増加するとヨー・ダンピン
グＤG はそれにつれて減少する。この効果は非常にわず
かな範囲においてのみ長い車軸間距離ｌによって補償す
ることが出来る。後輪ステアリングを使うことによって
ヨー・ダンピングＤG は車両の速度に無関係になる。こ
の目的のために、初め、式（６）に従うサブモデルは付
加の制御されて変りうる後輪ステアリング角δh によっ
て拡張されねばならない。
グＤG はそれにつれて減少する。この効果は非常にわず
かな範囲においてのみ長い車軸間距離ｌによって補償す
ることが出来る。後輪ステアリングを使うことによって
ヨー・ダンピングＤG は車両の速度に無関係になる。こ
の目的のために、初め、式（６）に従うサブモデルは付
加の制御されて変りうる後輪ステアリング角δh によっ
て拡張されねばならない。
【数８】 前の出願において式（２３）によって述べられているよ
うに係数ｂ22は ｂ22＝−ｃh/ｍｌv （１２） ヨー運動の減衰に関する本質的な考えはつぎの構造制御
器状態で表わされる。 δh ＝（ｌ／ｖ−ＫD）（ｗh−ｒ） （１３） ここにｗh は図１においての後輪ステアリングに対する
下位の制御回路の命令変数である。
うに係数ｂ22は ｂ22＝−ｃh/ｍｌv （１２） ヨー運動の減衰に関する本質的な考えはつぎの構造制御
器状態で表わされる。 δh ＝（ｌ／ｖ−ＫD）（ｗh−ｒ） （１３） ここにｗh は図１においての後輪ステアリングに対する
下位の制御回路の命令変数である。
【００１６】車軸間距離ｌ、走行速度ｖ及びヨー・レー
トｒの値はすでに導入されており、ＫD のみが唯一の決
められるべき制御されるパラメータである。それは以下
のように示される。 （ａ）制御されるパラメータＫD はヨー・ダンピングＤG
と単純な関係を持っており、 （ｂ）表現（１３）にもとずきヨー周波数はＫD に依存
しない。 （ｃ）ヨーダンピングＤG は走行速度に無関係となる。 式（１３）を式（１１）に挿入することにより
トｒの値はすでに導入されており、ＫD のみが唯一の決
められるべき制御されるパラメータである。それは以下
のように示される。 （ａ）制御されるパラメータＫD はヨー・ダンピングＤG
と単純な関係を持っており、 （ｂ）表現（１３）にもとずきヨー周波数はＫD に依存
しない。 （ｃ）ヨーダンピングＤG は走行速度に無関係となる。 式（１３）を式（１１）に挿入することにより
【数９】 かくて特性多項式は
【数１０】 ダンピングＤg は
【数１１】 いま、ヨーダンピングＤG をＤg の値とし、走行速度ｖ
に 無関係であると仮定する。ヨー周波数ωg は変えら
れず、したがってωg＝ωeであり、それはパラメータＫ
D の変化により影響されない。式（１６）により制御器
のダンピング・パラメータＫD は
に 無関係であると仮定する。ヨー周波数ωg は変えら
れず、したがってωg＝ωeであり、それはパラメータＫ
D の変化により影響されない。式（１６）により制御器
のダンピング・パラメータＫD は
【数１２】 ダンピングパラメータＫD は所望の減衰ＤG から決める
ことが出来る。例えば減衰
ことが出来る。例えば減衰
【数１３】 であることが都合がよい。そうすればダンピングパラメ
ータＫD に対する値は
ータＫD に対する値は
【数１４】
【００１７】もしダンピングパラメータＫD が車両が走
行している間にドライバーによって変えられるならば、
これは前輪ステアリングの制御を解くことから生ずる式
（５）に従うサブシステムから明確であるように、ヨー
周波数ωg またはステアリングハンドルから前車軸の横
加速度へのステアリング伝達関数のいかなる変化も生じ
ない。質量分布が前車軸と後車軸とに集中していると仮
定する場合にはこれらの表現は正しい。質量分布が異な
る場合には、説明された理想的な場合からはそれてく
る。
行している間にドライバーによって変えられるならば、
これは前輪ステアリングの制御を解くことから生ずる式
（５）に従うサブシステムから明確であるように、ヨー
周波数ωg またはステアリングハンドルから前車軸の横
加速度へのステアリング伝達関数のいかなる変化も生じ
ない。質量分布が前車軸と後車軸とに集中していると仮
定する場合にはこれらの表現は正しい。質量分布が異な
る場合には、説明された理想的な場合からはそれてく
る。
【００１８】ダンピング・パラメータＫD の対応する選
択により、式（１３）に従う制御器のルールはマイクロ
プロセッサーの中の通常の技術的な方法によって道具だ
てして成し遂げられる。ここに車軸間距離ｌは既知であ
る；車両の速度ｖの測定とそれをフィルター・パラメー
タに適応させるために使用することは例えば四車輪ステ
アリングを備えたＢＭＷ８５０ｉですでに車両の構成に
使用されている；トヨタ・ソアラの場合の例のように、
ヨー・レートｒが振動ジャイロスコープで測定されるこ
とが出来る。それ故マイクロプロセッサーは式（１３）
に従う４つの基本的な計算操作を行うことだけが必要と
なる。ダンピング係数ＫD がヨー・ ダンピングのみに特
別に影響し、とくにステアリング伝達関数には影響しな
いので走行中にＫD を調節する場合の安全上の危険はな
い。このことは例えば″ｃomfortable-sport switch″
によってドライバーによりなされうるか、あるいは車両
内で測定されるステアリングハンドル角、ヨー・レート
およびその他の量に依存して自動的になされうるかであ
る。
択により、式（１３）に従う制御器のルールはマイクロ
プロセッサーの中の通常の技術的な方法によって道具だ
てして成し遂げられる。ここに車軸間距離ｌは既知であ
る；車両の速度ｖの測定とそれをフィルター・パラメー
タに適応させるために使用することは例えば四車輪ステ
アリングを備えたＢＭＷ８５０ｉですでに車両の構成に
使用されている；トヨタ・ソアラの場合の例のように、
ヨー・レートｒが振動ジャイロスコープで測定されるこ
とが出来る。それ故マイクロプロセッサーは式（１３）
に従う４つの基本的な計算操作を行うことだけが必要と
なる。ダンピング係数ＫD がヨー・ ダンピングのみに特
別に影響し、とくにステアリング伝達関数には影響しな
いので走行中にＫD を調節する場合の安全上の危険はな
い。このことは例えば″ｃomfortable-sport switch″
によってドライバーによりなされうるか、あるいは車両
内で測定されるステアリングハンドル角、ヨー・レート
およびその他の量に依存して自動的になされうるかであ
る。
【図１】前輪、後輪ステアリングに対するヨー・レート
の下位のフィードバックによる四車輪ステアリングの構
造についてのブロック回路図である。
の下位のフィードバックによる四車輪ステアリングの構
造についてのブロック回路図である。
【図２】従来技術による、ゆっくりとオープン制御によ
り作動している四輪ステアリングのブロック回路図であ
る。
り作動している四輪ステアリングのブロック回路図であ
る。
【図３】ヨー・レートの下位のフィードバックを後車輪
ステアリングのみにかける、従来技術による四輪ステア
リングのブロック回路図である。
ステアリングのみにかける、従来技術による四輪ステア
リングのブロック回路図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 113:00 137:00
Claims (2)
- 【請求項１】 車軸間距離ｌ（ｍ）、後輪のコーナリン
グ・スチフネスｃh（Ｎ／rad）、前車軸から重心までの
距離ｌv （ｍ）及び質量ｍ（kg）である路面車両の前
輪、後輪ステアリングを有するステアリング方法におい
て、前輪ステアリングへの測定されたヨー・レート信号
のインテグレーチング・フィードバックによってヨー運
動は前車軸の横運動から結合を解かれることにより、ス
テアリングの問題は別々に解かれるべき２つのサブ・プ
ロブレム、すなわちドライバーによるステアリングハン
ドル操作からの信号による前車軸の横トラック・ガイヂ
ングとヨー運動の自動制御に分離され、ヨー運動の固有
値の選択は、ステアリングハンドルから前車軸の横運動
へのステアリング伝達関数への影響を持たずに、後輪ス
テアリングに対する測定されたヨー・レート信号のフィ
ードバックによりヨー運動の固有値はシフトされること
ができ、予め決められたヨー・ダンピングＤG はダンピ
ング：パラメータ 【数１】 により、後車輪ステアリングを経由してえられることを
特徴とする前輪、後輪ステアリングを有する路面車両の
ステアリング方法。ここで測定された角度δh（rad），
ヨー・レート（rad/s），走行速度ｖ（m/s）およびステ
アリングハンドル角δL(rad)およびマイクロプロセッサ
ーによって計算された δh ＝（ｌ／v−ＫD）（ｗh−ｒ） により、ｗh は後車輪ステアリングに関連するプレフィ
ルタ（Ｆh）によって測定されたステアリングハンドル
角（δL）から命令変数として形成される。 - 【請求項２】 上記ダンピングパラメータ（ＫD ）は走
行中にドライバーの手動によって調節されるか車両中で
測定される変数に依存して自動的に調整されることを特
徴とする請求項１の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19924206654 DE4206654C2 (de) | 1990-09-06 | 1992-03-03 | Verfahren zum Lenken eines Straßenfahrzeugs mit Vorder- und Hinterradlenkung |
| DE4206654.9 | 1992-03-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH068842A true JPH068842A (ja) | 1994-01-18 |
| JP3210471B2 JP3210471B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=6453111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06246493A Expired - Fee Related JP3210471B2 (ja) | 1992-03-03 | 1993-03-01 | 前輪、後輪ステアリングを有する路面車両のステアリング方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5515275A (ja) |
| EP (1) | EP0559114B1 (ja) |
| JP (1) | JP3210471B2 (ja) |
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| JP2704855B2 (ja) * | 1994-05-17 | 1998-01-26 | 本田技研工業株式会社 | 無段変速駆動車両における操舵制御装置 |
| JP3116738B2 (ja) * | 1994-07-28 | 2000-12-11 | トヨタ自動車株式会社 | 車輌の挙動制御装置 |
| JP3577372B2 (ja) * | 1995-09-11 | 2004-10-13 | 富士重工業株式会社 | 制動力制御装置 |
| DE19650691C2 (de) * | 1996-12-07 | 1998-10-29 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zur Lenkunterstützung eines Fahrers eines Straßenfahrzeugs |
| DE19710837C1 (de) * | 1997-03-15 | 1998-06-18 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung und Verfahren zur Achsvermessung |
| DE19750585A1 (de) | 1997-11-17 | 1999-06-02 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Aktuator zum Korrigieren eines über das Lenkrad eines Fahrzeugs an die Räder einer gelenkten Fahrzeugachse eingegebenen Lenkwinkels |
| JP4493066B2 (ja) * | 2001-04-06 | 2010-06-30 | 本田技研工業株式会社 | 自動２輪車用ステアリングダンパ装置 |
| US6553293B1 (en) | 2002-01-03 | 2003-04-22 | Delphi Technologies, Inc. | Rear steering control for vehicles with front and rear steering |
| DE10206730B4 (de) | 2002-02-18 | 2007-02-01 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Gierdämpfung bei der Fahrzeuglenkung |
| US7099760B2 (en) * | 2004-04-20 | 2006-08-29 | General Motors Corporation | Active wheel steering control |
| US8326494B2 (en) * | 2008-10-24 | 2012-12-04 | GM Global Technology Operations LLC | Method and apparatus for determining a desired yaw rate for a vehicle |
| DE102012001666A1 (de) * | 2012-01-28 | 2013-08-01 | Audi Ag | Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs mittels eines Lenkassistenzsystems |
| EP3060453B1 (en) * | 2013-10-21 | 2018-09-26 | Volvo Truck Corporation | A wheel steering system for controlling a steering angle of a second pair of steerable wheels of a vehicle |
| FR3026709B1 (fr) * | 2014-10-02 | 2018-01-26 | Renault S.A.S | Procede de reglage du comportement d'un vehicule automobile |
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| JPS60161256A (ja) * | 1984-01-31 | 1985-08-22 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の補助操舵方法 |
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| JP2538939B2 (ja) * | 1987-09-25 | 1996-10-02 | 日産自動車株式会社 | 車両の舵角制御装置 |
| DE3804587A1 (de) * | 1988-02-13 | 1989-08-24 | Daimler Benz Ag | Zusatzlenkung |
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-
1993
- 1993-02-28 EP EP93103194A patent/EP0559114B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-03-01 JP JP06246493A patent/JP3210471B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-11-09 US US08/338,175 patent/US5515275A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3210471B2 (ja) | 2001-09-17 |
| EP0559114A3 (en) | 1994-05-11 |
| EP0559114A2 (de) | 1993-09-08 |
| EP0559114B1 (de) | 1996-10-23 |
| US5515275A (en) | 1996-05-07 |
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