JPH09216568A

JPH09216568A - 後輪操舵装置

Info

Publication number: JPH09216568A
Application number: JP4828496A
Authority: JP
Inventors: Yuji Morita; 雄二森田; Kazuhiro Sasaki; 和弘佐々木; Toyohiko Mori; 豊彦毛利; Makoto Shibuya; 真渋谷
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp; KYB Corp
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1996-02-09
Publication date: 1997-08-19
Anticipated expiration: 2016-02-09
Also published as: JP3624047B2

Abstract

(57)【要約】【課題】前輪舵角検出手段を必要とせずに、車両の直
進走行時の安定性と、旋回時の回頭性といった相反する
特性を最適に制御できる後輪操舵装置を提供することで
ある。【解決手段】制御手段は、ヨーレート及び車速を読み
込むステップと、車速に応じたヨーレート係数を読み込
むステップと、ヨーレート係数及びヨーレートから仮目
標舵角値を算出するステップと、仮目標舵角値としきい
値とを比較するステップと、仮目標舵角値がしきい値よ
りも小さな場合は目標舵角値＝０とし、また、仮目標舵
角値がしきい値以上である場合は目標舵角値＝仮目標舵
角値として出力するステップとからなるプログラムを実
行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車体に生じるヨ
ーレートを検出し、この検出されたヨーレートに応じて
同ヨーレートを打ち消す方向に後輪を操舵する後輪操舵
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車体に生じるヨーレートを検出し、同ヨ
ーレートを打ち消す方向に後輪を操舵する後輪操舵装置
としては、例えば、特開平３−０９２４８２号公報の開
示されたものがある。この後輪操舵装置では、図７に示
すように後輪操舵機構１に後輪操舵制御手段２を接続し
ている。そして、制御手段２は、ヨーレート検出手段３
によって検出されたヨーレートに応じて、同ヨーレート
を打ち消す方向に後輪４を操舵すべく後輪操舵量を決定
する。さらに、この後輪操舵装置では前輪舵角検出手段
５を備え、車両の直進あるいは旋回といった走行状態を
判断している。

【０００３】例えば、前輪舵角検出手段５により検出さ
れた前輪の操舵角が大きい場合、後輪操舵制御手段２の
第１の操作量設定手段６が、検出されたヨーレートを小
さく反映させて後輪４の目標操舵量を設定する。つま
り、車両の旋回時にはヨーレートを打ち消す力を弱め、
車両の回頭性を保っている。それに対し、前輪の舵角が
小さい場合、第２の操作量設定手段７が、検出されたヨ
ーレートを大きく反映させて後輪４の目標操舵量を設定
する。したがって、例えば車両が高速で直進走行してい
る場合に、横風などによりヨーレートが発生すると、こ
のヨーレートは強く打ち消されることになる。そして、
ヨーレートが強く打ち消されれば、車両の直進走行を安
定させることができる。このようにして、車両の直進走
行時の安定性と、旋回時の回頭性といった相反する特性
を最適に制御することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例の後輪操舵
装置では、車両の直進走行時の安定性と、旋回時の回頭
性といった相反する特性を最適に制御するために、前輪
舵角検出手段５を設けている。しかし、前輪舵角検出手
段５を設ければ、それだけコストがかかってしまい、ま
た、その取付スペースを確保しなければならない。しか
も、取り付け方法や配線等を考慮しなければならず、装
置全体の構成が複雑となってしまう。この発明の目的
は、前輪舵角検出手段を必要とせずに、車両の直進走行
時の安定性と、旋回時の回頭性といった相反する特性を
最適に制御できる後輪操舵装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、後輪を操舵
する後輪操舵機構と、車体に生じたヨーレートを検出す
るヨーレート検出手段と、車速を検出する車速検出手段
と、これら検出値に基づいて後輪の目標舵角値を算出す
るとともに、その結果に応じてヨーレートを打ち消す方
向に後輪操舵機構を制御する制御手段とを備えた後輪操
舵装置を前提とする。そして、第１の発明は、所定のし
きい値を設定し、上記制御手段は、ヨーレート及び車速
を読み込むステップと、車速に応じたヨーレート係数を
読み込むステップと、ヨーレート係数及びヨーレートか
ら仮目標舵角値を算出するステップと、仮目標舵角値と
しきい値とを比較するステップと、仮目標舵角値がしき
い値よりも小さい場合は目標舵角値＝０とし、また、仮
目標舵角値がしきい値以上である場合は目標舵角値＝仮
目標舵角値として出力するステップとからなるプログラ
ムを実行する構成とした点に特徴を有する。

【０００６】このような構成としたので、車速、ヨーレ
ート、及びヨーレート係数から仮目標舵角値を算出し、
この仮目標舵角値をしきい値と比較する。そして、仮目
標舵角値がしきい値よりも小さい不感帯域にある場合、
目標舵角値＝０として出力されるので、後輪が操舵され
ない。例えば、ヨーレートが発生し始める車両の旋回始
めは仮目標舵角値が小さいので、後輪が操舵されず、車
両の回頭性を保つことができる。また、仮目標舵角値が
しきい値以上である場合、目標舵角値＝仮目標舵角値と
して出力されるので、この目標舵角値に応じて後輪が操
舵される。したがって、ヨーレートが打ち消され、ハン
ドル操作を安定させることができる。

【０００７】第２の発明は、第１の発明において、仮目
標舵角値は、車速の増加とともに大きくなるヨーレート
係数と、車体に生じたヨーレートとの積により求める構
成とした点に特徴を有する。このような構成としたの
で、例えば、車両の低速時にはヨーレート係数が小さ
く、仮目標舵角値は比較的小さくなる。そして、仮目標
舵角値が小さければ、不感帯域にある割合が相対的に多
くなるので、低速時における車両の回頭性を十分に保持
することができる。それに対し、車速が増せばヨーレー
ト係数は大きくなるので、目標舵角値は比較的大きくな
る。例えば、車両が高速で直進走行しているときに、横
風等によりわずかなヨーレートが発生しても、ヨーレー
ト係数が大きいので、目標舵角値がすぐにしきい値を越
えることになる。そして、目標舵角値がしきい値が越え
れば、後輪が操舵されヨーレートを打ち消すので、高速
走行を安定させることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１〜６に示すこの発明の実施例
では、ハンドルＨをきると、それに連動して前輪８が操
舵される。また、後輪４をロッド９の両端に設け、この
ロッド９を電動モータ１０を連係させている。したがっ
て、この電動モータ１０が駆動すると、その出力により
ロッド９が図左右方向に変位し、後輪４を操舵すること
になる。上記電動モータ１０を、制御手段としてのＥＣ
Ｕ１１に接続している。このＥＣＵ１１は、バッテリＢ
から電動モータ１０への印加電圧を変化させ、後輪４の
操舵量を決めるものである。そして、ヨーレートセンサ
１２と車速センサ１３と後輪舵角センサ１４とを車体１
５に設け、これらセンサ１２〜１４を上記ＥＣＵ１１に
接続させている。

【０００９】ヨーレートセンサ１２は、例えば車体１５
の垂直回りの回転角速度を計測することにより車体に生
じるヨーレートωを検出し、この検出ヨーレートωをＥ
ＣＵ１１に伝達する。また、車速センサ１３は車速ｖを
測定し、その検出値をＥＣＵ１１に伝達する。後輪舵角
センサ１４は、後輪の実際の舵角を測定するもので、そ
の測定値をＥＣＵ１１にフィードバックしている。ＥＣ
Ｕ１１にはＲＯＭを組み込んでおり、このＲＯＭに図２
に示すフローチャートに対応したプログラムを記憶させ
ている。そして、図示しないイグニションスイッチがオ
ンからオフになるまで、ＥＣＵ１１がこのプログラムを
逐次実行することになる。また、ＲＯＭには、車速ｖに
応じたヨーレート比例係数Ｋｒがテーブルの形で記憶さ
れている。このヨーレート比例係数Ｋｒは、図３に示す
ように車速ｖにほぼ比例して大きくなるように設定され
ている。なお、ヨーレート比例係数Ｋｒの傾きは車両の
特性によって異なるが、図３に示すように右上がりのも
のが理想的である。

【００１０】次に、この実施例における後輪操舵装置の
作用を説明する。図示しないイグニッションスイッチを
オンにすると、同時にＥＣＵ１１がステップ１０１〜１
０８からなるプログラム(図２)を繰り返して実行し、目
標舵角値ＫδＦを算出する。そして、この目標舵角値Ｋ
δＦにしたがって電動モータ１０を駆動し、後輪４を操
舵することになる。つまり、ステップ１０１、１０２に
おいて、ＥＣＵ１１はヨーレートセンサ１２、及び車速
センサ１３により検出されたヨーレートω、及び車速ｖ
を読み込んでいる。そして、ステップ１０３において、
車速ｖに応じたヨーレート比例係数ＫｒをＲＯＭから読
み出す。

【００１１】このようにして車速ｖ、ヨーレートω、ヨ
ーレート比例係数Ｋｒが得られたら、次にステップ１０
４において、仮目標舵角値ＫＤＦを算出する。この仮目
標舵角値ＫＤＦは、次式ＫＤＦ＝Ｋｒ・ω ・・・(１) により求められる。さらに、ステップ１０５において、
上記仮目標舵角値ＫＤＦと、後述するしきい値ＫＤＯと
を比較する。そして、仮目標舵角値ＫＤＦがこのしきい
値ＫＤＯよりも小さい場合は目標舵角値ＫδＦをゼロと
し(ステップ１０６)、また、仮目標舵角値ＫＤＦがしき
い値ＫＤＯ以上となる場合には仮目標舵角値ＫＤＦをそ
のまま目標舵角値ＫδＦとする(ステップ１０７)。そし
て、このようにして決めた目標舵角値ＫδＦを、ステッ
プ１０８において出力する。この後、ＥＣＵ１１はステ
ップ１０１に戻り、再び同じ処理をくり返し実行するこ
とになる。

【００１２】ここで、ステップ１０８において出力され
る目標舵角値ＫδＦの信号波形の一例を、図４の符号Ａ
に示す。ある車速ｖａにおいて、図５に示すように、時
間ｔとハンドル操舵角θとがサインカーブを描くように
してハンドルを切ったとする。なお、時間ｔ₁にハンド
ルＨを切り始め、ハンドルＨの操舵角θがある舵角まで
達すると(ｔ₂)、今度はそこからハンドルＨを中立位置
に戻したものとする(ｔ₃)。このような状況では、この
車速ｖａのもとでヨーレート比例係数Ｋｒが一定に保た
れている。そして、ハンドルＨを切れば、その舵角θに
ほぼ比例してヨーレートωが大きくなるので、舵角θが
上記のように変化すると、結局は式(１)により、仮目標
舵角値ＫＤＦも図４の破線ａに示すサインカーブを描い
て変化することになる。図４の破線ａに示すようにして
仮目標舵角値ＫＤＦが変化すると、ハンドルＨの切り始
めのある時間や、中立位置に戻すある時間帯では、この
仮目標舵角値ＫＤＦが、しきい値ＫＤＯよりも小さくな
る。

【００１３】そして、この範囲(以下「不感帯域」とい
う)では、ＥＣＵ１１は目標舵角値ＫδＦ＝０として出
力する。また、仮目標舵角値ＫＤＦがしきい値ＫＤＯ以
上になる範囲(以下「動作領域」という)では、ＥＣＵが
目標舵角値ＫδＦ＝仮目標舵角値ＫＤＦとして出力す
る。したがって、ある車速ｖａのもとで、ＥＣＵ１１が
ステップ１０８で出力する目標舵角値ＫδＦの信号波形
は、図４に示す実線Ａのように変化する。このように、
車速ｖａのときにハンドルＨを切ると、ヨーレートωが
発生し始める車両の旋回始めには、仮目標舵角値ＫＤＦ
が不感帯域にあり、目標舵角値ＫδＦ＝０として出力さ
れる。つまり、このとき、後輪４はヨーレートを打ち消
す方向に操舵されない。したがって、車両の旋回始めに
おいて車両の回頭性を十分に保持することができる。そ
して、仮目標舵角値ＫＤＦが動作領域に達すると、目標
舵角値ＫδＦ＝仮目標舵角値ＫＤＦとして出力される。
したがって、ヨーレートを打ち消す方向に後輪４が操舵
され、ハンドル操作を安定させることができる。

【００１４】なお、図４に示した目標舵角値ＫδＦの信
号波形Ａは、ある車速ｖａにおいて出力されるものであ
る。そして、この目標舵角値ＫδＦは、車速ｖによって
変化する。その理由は、車速ｖによってヨーレート比例
係数Ｋｒが変化するため、式(１)で算出される仮目標舵
角値ＫＤＦも変化するからである。例えば、車速がｖｂ
(〉ｖａ)の場合は、図５に示すようにしてハンドルＨを
切った状況で、図４の破線ｂのように仮目標舵角値ＫＤ
Ｆが変化する。したがって、実際に出力される目標舵角
値ＫδＦは、図４に示す実線Ｂのようにして変化する。
このように、車速ｖが増せば、仮目標舵角値ＫＤＦの不
感帯域にある割合が、相対的に少なくなる。つまり、Ｋ
δＦ＝０として出力される範囲が小さくなり、同じハン
ドル操作でも、多くの時間においてヨーレートωを打ち
消すことになる。したがって、例えば、高速走行時にお
いて、ハンドルを少し切ったり、あるいは横風等によっ
てヨーレートが発生したも、ヨーレート比例係数Ｋｒが
大きいので、仮目標舵角値ＫＤＦがすぐに動作領域に達
することになる。そして、仮目標舵角値ＫＤＦが動作領
域にあれば、後輪４を操舵してヨーレートを打ち消すの
で、高速走行時には直進性を安定させることができる。

【００１５】それに対し、車速がｖｃ(〈ｖａ)の場合
は、図５に示すようにしてハンドルＨを切った状況で、
図４に示す破線ｃのように仮目標舵角値ＫＤＦが変化す
る。したがって、実際に出力される目標舵角値ＫδＦ
は、図４に示す実線Ｃのようにして変化する。このよう
に、車速ｖが低ければ、仮目標舵角値ＫＤＦの不感帯域
にある割合が、相対的に多くなる。つまり、ＫδＦ＝０
として出力される範囲が大きくなり、同じハンドル操作
でも、少しの時間にだけヨーレートωを打ち消すことに
なる。したがって、例えば、低速走行時においてハンド
ルを切ったら、ヨーレート比例係数Ｋｒが小さいので、
仮目標舵角値ＫＤＦがすぐには動作領域に達しない。そ
して、仮目標舵角値ＫＤＦが不感帯域にあれば、後輪を
操舵しないので、低速走行時には回頭性を保つことがで
きる。

【００１６】次に、この実施例の車両において発生する
ヨーレートを、後輪操舵を行わない２ＷＳの車両に発生
するヨーレート、及び、不感帯域を設定せずに後輪操舵
を行う４ＷＳの車両に発生するヨーレートと比較してみ
る。いま、ある車速のもとで、ハンドルＨの中立位置か
ら、はやいハンドル操作を行い、そのままそのハンドル
舵角を保つといったステップ入力的な操舵をおこなった
とする。このようなハンドル操作をした場合、後輪操舵
を行わない２ＷＳの車両に発生するヨーレートは、図６
に示す一点鎖線ｙのように変化する。そして、図６の一
点鎖線から分かるように、ヨーレートの立ち上がりが速
く、車両の回頭性は良好である。しかし、オーバーシュ
ートが見られ、車両の状態が不安定となっている。ま
た、同じハンドル操作をした場合、不感帯域を設定せず
に後輪操舵を行う４ＷＳの車両のおいて発生するヨーレ
ートは、図６に示す二点鎖線ｚのように変化する。な
お、この４ＷＳは、目標舵角値ＫδＦ＝仮目標舵角値Ｋ
ＤＦを常に出力し、後輪操舵を行っているものとする。
そして、図６の二点鎖線ｚから分かるように、後輪操舵
により全体的にヨーレートの変化が抑えられ、車両状態
が安定している。しかし、上記一点鎖線ｙに比べて、ヨ
ーレートの立ち上がりまで変化が抑えられているので、
車両の回頭性が低下している。

【００１７】それに対し、この実施例の車両では、算出
された仮目標舵角値ＫＤＦがしきい値ＫＤＯに達するま
では、目標舵角値ＫδＦ＝０として後輪を操舵しない。
そして、仮目標舵角値ＫＤＦがしきい値ＫＤＯ以上にな
ると、目標舵角値ＫδＦ＝仮目標舵角値ＫＤＦとして出
力され、後輪操舵を行うことになる。つまり、この実施
例の後輪操舵装置を備えた車両において発生するヨーレ
ートωは、図に示す実線ｘのように変化する。ヨーレー
トωが実線ｘのように変化すると、不感帯域では２ＷＳ
制御を行うことになり、車両の回頭性を保つことができ
る。また、不感帯域を越えると４ＷＳ制御を行うことに
なり、ヨーレートを弱め車両状態を安定させることがで
きる。なお、この実施例では、ＥＣＵ１１が後輪操舵制
御手段を構成しており、また、ヨーレートセンサ１２が
ヨーレート検出手段を構成しているものとする。さら
に、後輪操舵機構は、電動モータ１０がロッド９を変位
させる構成となっている。

【００１８】

【発明の効果】第１の発明によれば、しきい値を設定し
たので、車両の旋回時における回頭性を保つことができ
る。また、第２の発明では、車速に応じて回頭性と、直
進走行の安定性とを、適切に制御できる。例えば、車両
の低速走行時には、ハンドルを切っても旋回始めにおけ
る回頭性を保つことができる。それに対し、車両の高速
走行時には、横風等によりヨーレートが発生しても、す
ぐにこのヨーレートを打ち消す方向に後輪が操舵される
ので、直進走行を安定させることができる。そして、こ
れら第１及び第２の発明によれば、前輪舵角検出手段を
設けなくても、車両の直進走行時の安定性と旋回時の回
頭性といった相反する特性を最適に制御できる。しか
も、前輪舵角検出手段を必要としないのでコストダウン
が可能となり、また、その取り付けスペースを確保した
り、取付方法や配線を考慮する必要がなく装置の構成を
簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の後輪操舵装置を示す図であ
る。

【図２】この実施例の後輪操舵装置で、制御手段が実行
するプログラムを示すフローチャート図である。

【図３】車速ｖとヨーレート係数Ｋｒとの関係を示す図
である。

【図４】目標舵角値ＫδＦの信号波形を示す図である。

【図５】時間ｔとハンドルをの操舵角θとの関係を示す
図である。

【図６】この実施例の車両に発生するヨーレートωを、
後輪操舵を行わない２ＷＳの車両に発生するヨーレー
ト、及び、不感帯域を設定せずに後輪操舵を行う４ＷＳ
の車両に発生するヨーレートと比較した図でである。

【図７】従来例の後輪操舵装置を示す図である。

【符号の説明】

１１ＥＣＵ１２ヨーレートセンサ１３車速センサＫδＦ目標舵角値ＫＤＦ仮目標舵角値ＫＤＯしきい値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木和弘東京都港区浜松町２−４−１世界貿易センタービルカヤバ工業株式会社内 (72)発明者毛利豊彦東京都新宿区西新宿１−７−２富士重工業株式会社内 (72)発明者渋谷真東京都新宿区西新宿１−７−２富士重工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】後輪を操舵する後輪操舵機構と、車体に
発生するヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、これら検出値に基づい
て後輪の目標舵角値を算出し、この目標舵角値に応じて
ヨーレートを打ち消す方向に後輪操舵機構を制御する制
御手段とを備えた後輪操舵装置において、所定のしきい
値を設定し、上記制御手段は、ヨーレート及び車速を読
み込むステップと、車速に応じたヨーレート係数を読み
込むステップと、ヨーレート係数及びヨーレートから仮
目標舵角値を算出するステップと、仮目標舵角値としき
い値とを比較するステップと、仮目標舵角値がしきい値
よりも小さい場合は目標舵角値＝０とし、また、仮目標
舵角値がしきい値以上である場合は目標舵角値＝仮目標
舵角値として出力するステップとからなるプログラムを
実行する構成としたことを特徴とする後輪操舵装置。
【請求項２】仮目標舵角値は、車速の増加とともに大
きくなるヨーレート係数と、車体に生じたヨーレートと
の積により算出する構成としたことを特徴とする請求項
１記載の後輪操舵装置。