JPS63265769A - 車両操舵装置 - 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】 （−ｒ）産業上の利用分野 本発明は、前輪及び後輪の舵角を制御にり能な＋１両操
舵装置に関する乙のである。

（ロ）従来の技１４丁 従来の１１ξ両操舵装置としては、例えば特開昭５７−
６０９７４号公報に示されるものがある。

この＋ｌｊ　１，１．ｉ操舵装置は、前輪の転舵による
重両の旋回力向を検出するセンサーと、車両の加速Ｊ９
を検１（：１−るセンサーと、両センサーからの信号に
応じて−ＩＬ両旋回時の加減速時に後輪を転舵する駆動
手段と、を有している。具体的には、駆動手段は、車両
の旋回時に加速又は減速が行なわわた場合にも一定の旋
回特性を得るように後輪を操舵する。

例えば、加速時に後輪を前輪とは逆向きに操舵し、派速
時には後輪を前輪と同じ向きに操舵１−る。これにより
旋回時にほぼ一定の旋回ｂ径を保持することができる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかしなから、上記のような従来の’ｉＬＩ”Ｉ操舵装
置では、旋回中に加速又は減速すると、旋［す１！吟径
は一定に保持されるものの前輪及び後輪のスリッブ角か
変化して操縦安定性に欠けるという問題点がある。すな
わち、例えば旋回中に加速した場合、後輪側の荷重か増
大し、前輪側の荷１■か減少する。この場合に後輪の操
舵を行わないとすると、＋ｉｒｒ輪のサイドフォースが
渥少し、一方後輪のサイトフォースが増加する。これを
補償するため、−、Ｉ＝述の従来技術では後輪を１前輪
とは逆向きに操舵し、後輪のサイトフォースを減少させ
、前輪のサイトフォースと？＆輪のサイドフォースとを
ハ゛ランスさせている。従って、前輪及び後輪のサイド
フォースが共に減少することになるため、車両全体とし
てのサイトフォースか減少してしまうことになる。これ
にもかかわらず、一定の求心力か必要となるため、スリ
ップ角が増大することになる。このため、加速の際には
ｒｌｉ体は旋回方向内側へ向くことになる。逆に減速の
場合には車体の向きが旋回方向外側へ向くことになる。

この結果、旋回中に加速又は減速すると、旋回半径は一
定に保持されるものの、車体の向きは変動することにな
り、安定性に欠けることになる。本発明は、このような
問題点を解決′Ｘ＋−ることを目的としている。

（ニ）問題点を解決Ｊ−るための手段 本発明は１．旋回中の面接輪の荷重変動にかがわらず旋
回半径及びスリップ角の両方を一定に保持するように１
１１ｆ輪及び後輪の両方の舵角を修ｌＥすることにより
上記間１０点を解決する。すなわち、本発明によるｊｌ
を両操舵装置は、ハンドルの操舵角に応じて１１１１輪
の舵角を制御する第１萌輪操舵装置（操舵機構１２）と
、第１面輪操舵装置とは独立に前輪の舵角を；ｔｌＩＩ
御可能な第２前輪操舵装置（前輪用操舵アクチュエータ
１８）と、後輪の舵角を制御１−る後輪操舵装置（後輪
用操舵アクチュエータ２４）と、ハンドルの操舵角を検
出するハンドル操舵角検出装置（ハンドル操舵角センサ
ー１６）と、車両の速度を検出する車速検出装置（ＬＩ
Ｌ連センサー３６）と、１１（両の＋ｉｆ　ｔ＆方向の
加速度を検出する加速度検出装置（加速度センサー３８
）と、１ｉｒｒ輪及び後輪の荷重変化に起因するサイド
フォースの変化を抑制するように上記谷検出装置からの
ハンドル操舵角信号、車速信号及び加速度信号に基づい
て前輪及び後輪の舵角の修正量を決定するとともにこの
修正を指令する信号を第２前輪操舵装置及び後輪操舵装
置にそれぞれ出力する舵角修正手段（コントロールユニ
ット３４）と、を有している。なお、かっこ内の符号は
後述の実Ｍｉ例の対応する部材を示す。

（ホ）作用 旋回中に加速又は減速すると首輪及び後輪に対するイ；
：ｊ　ｉｆｆ配分か変動する。例えば、加速をすると前
°幅側の荷１Ｒが減少し、後輪側の荷ＩＴＩか増大する
。この場合、舵角修正手段は、前輪側のサイドフォース
か増大する向きに（すなわち、舵角を人きくする向きに
）前輪の舵角を修正する信号を第２前輪操舵装置に出力
する。一方、後輪側についてはサイドフォースを減少さ
せる方向に（すなわち、＋ｉｒｒ輪側の舵角の修正向き
とは逆向きに）舵角を修正する信号を後輪操舵装置に出
力する。これにより荷重配分の変動にもかかわらず、［
）１１輪及び後輪のサイトフォースは一定に保持される
。旋回中に減速した場合にも、上述とは逆向きの舵角の
修正により前輪及び後輪のサイドフォースが一定に保持
される。これにより旋回中に加速又は減速しても旋回ｈ
径及びスリップ角が一定に保持され、操縦安定性が向上
する。

（へ）実施例 第２図に示すように、ハンドルｌＯを操作することによ
り０４輪１４を操舵可能な例えばラックアンドピニオン
式の操舵機構１２が設けられている。ハンドル１０の操
舵角はハンドル操舵角センサー１６によって検出可能で
ある。操舵機構１２は前輪用操舵アクチュエータ１８と
連結されており、この前輪用操舵アクチュエータ１８に
より操舵機構１２全体を動かずことが可能としである。

１−なわち、＋ｉｉｆ輪用操前用操舵アクチュエータ１
８させることにより、ハンドル１０とは独立に１１１ｆ
輪１４の舵角を制御することができる。１１丁ｆ輪用操
舵アクチュエータ１８の作動状態、すなわち前輪１４の
舵角の修正量、は前輪修正舵角センサー２０によって検
出可能である。後輪２２　ｔｌｌｌｌにも後輪用操舵ア
クチュヱータ２４か設けられており、これにより後輪２
２の舵角を制御可能としである。後輪用操舵アクチュエ
ータ２４の作動状態、ずなわち後輪２２の舵角、は後輪
舵角センサー２６によって検出される。１１１輪用操舵
アクチュエータ１８の作動は電磁バルブ２８によって制
御され、また後輪用操舵アクチュエータ２４の作動は′
市電バルブ３０によって制御される。電磁バルブ２８及
び電磁バルブ３０はオイルポンプ３２からの圧油を油圧
源として用いる。電磁バルブ２８及び電磁バルブ３０は
コントロールユニット３４からの電気信号により作動す
る。マイクロコンピュータによって構成されるコントロ
ールユニット３４には前述のハンドル操舵角センサー１
６、ｎｆｆｆｆ歪修正舵角センサー２０後輪舵角センサ
ー２６からの１５号に加えて、車両の速度を検出する車
速センサー３６からの信号、及び車両のＯｆ後方向への
加速度を検出する加速度センサー３８からの信号も人力
されており、コントロールユニット３４はこれらの信号
に基づいて後述のように電磁バルブ２８及び電磁バルブ
３０の作動を制御する信号を出力する。

次にこの実施例の作用について説明″４−る。第２図に
示したｊｉｉ両が一定速度で旋回しているとする。第５
図は車輪を２輪モデルで近似してその旋回状態を示した
ものである。図中δ１、δ、は各々第２而輪操舵装置及
び後輪操舵装置で制御される前輪及び後輪の転舵量であ
り、 δｔ　”　Ｃｋｒ　＋Ｔｔ−８）θ・・・（１）δｒ　
”　（ｋｒ　　Ｔｒ　”　Ｓ　）θ・・・（２）とし゛
Ｃ制御される量である。なお、（１）、（２）式におい
て、θはハンドル操舵角、ｋｌ、ｋ、、Ｔ、、Ｔ、は車
速に基ついた制御定数、Ｓはラプラス演算子−である。

また、θ／Ｎは第１而輪操舵装置により制御される前輪
の転舵ｊ１１、βＦ、βＲは前後輪のスリップ角、βｆ
、β。は前後輪位置での車体のスリップ角であり、Ｆ、
、Ｆ、はその時のサイドフォースを示すものである。上
記（１）、（２）式で示すように前後輪をハンドル操舵
とは独立して前後輪を比例及び微分的に修正操舵するた
め、ヨ一応答性を確保しつつ横加速度の応答性も同時に
高めることかり能となる。

この状態での前輪１４のスリップ角β１に対するサイド
フォースＦｃの関係は第３図に実線で示すようなもので
あり、スリップ角８日に対するサイドフォースは第３図
に示すようにＦｒｌである。

また、後輪２２のスリップ角β８に対するサイドフォー
スＦ、の関係は第４図に実線で示すようなものであり、
スリップ角βＨ１に対するサイドフォースはＦｒｌであ
る。この前輪１４に作用するサイドフォースＦｆｌ及び
後輪２２に作用するサイトフォースＦｒｌによって所定
の求心力か発生し、！１（両は一定の旋回半径で旋回し
ている。この状態から例えば車両が加速されたとする。

車両が加速されることにより、前輪１４側の荷重は減少
し、後輪２２側の荷重か増大する。前輪１４の荷ｒｌｉ
ｆ）＜加速度に応じて所定ｈ１だけ減少した場合のサイ
トフォース特性は第３図に破線によって示すようなもの
となる。従って、ス１ルソブ角かβＦ１のままてあれば
サイドフォースは６表少することになる。この場合、コ
ントロールユニット３４は電磁バルブ２８にイ、−号を
出力し、所定量、すなわち△βまたけスリップ角を増大
させる向きに萌輪用操舵アクチュエータ１８を作動させ
る。これによりスリップ角はβ、２となり、前輪１４の
荷重が減少した状態においても所定のサイドフォースＦ
ｆｌが得られることになる。一方、後輪２２側において
は荷重が増大するため、後輪２２のサイドフォース特性
は第４図に破線に示すようなものとなる。この場合スリ
ップ角はβＲ１のままであれば、サイドフォースか増大
することになる。しかし、後輪２２側についてもコント
ロールユニ・ント３４か電磁バルブ３０に１５号を出力
し、後輪用操舵アクチュエータ２４を作動させて後輪２
２のスリ・ンブ角を△β１．たけ減少させる。これによ
り後輪２２のスリップ角はβＲ２となり、サイドフォー
スは最初の値Ｆｒｌに保持される。従って、加速が行わ
れた場合であっても、前輪１４及び後輪２２に発生−）
−るサイトフォースＦ、及びＦ、は加速前の状態と同様
である。第３図及び第４図に示すサイトフォース特性は
あらがじめ実験により求めたものを記憶させてあり、サ
イドフォースを一定（１αに保持するためのスリップ角
の修正値がコントロールユニット３４によって微小時間
ごとに算出される。実際には、スリップ角は、車速及び
舵角によ）て変化し、また荷重配分は車両の１１１後方
向への加速度によって変化するので、上記スリップ角の
條ｒｆＥ値は車速、加速度及び舵角を要素とする３次元
マツプから検索される。この検索はハンドル操舵角セン
サー１６によって検出されるハンドル１０の操舵角、重
速センサー３６によって検出される車両の速度、及び加
速度センサー３８によって検出される車両の加速度に基
づいて行われる。

なお、例えばスリップ角とサイドフォースとの関係を直
線関係に近似した演算を行うことにより、−ト記検索の
一部を演算に置き換えることもできる。つまり、前記（
１）、（２）式で示した本実施例の前後輪制御システム
がβｆ、β、を小さくするように制御するものであるな
らば、ｋｒ”Ｏ１β、二〇、またはサスペンソー１ンの
シオメトりの変［ヒも「０」と近似し更に、加ｊ坐度に
より第３図及び第４図のクラツのイば１きが定速走行１
１．１．のクラツの傾きに対して１／’Ｋｆ、１／Ｋ。

になったとすると、 βト’２＝Ｋｒ・β７．・１・・・・・・（３）β１１
２　＝Ｋ　ｒ　　・β９，１　　・・・・・・　（４）
てあり、 △δｒ”（ｋｆ−’１）β１ ”’（ｋｒ−１）（δ２十〇／Ｎ） ・・・・・・（５） △δ、＝（ｋ、−１）β８ ＝（ｋ、’−１）δ１．　　・・・　（６）とし゛Ｃ加
減速に伴う前後輪の修１に転舵（ｔ１△δ１、／＼δ、
を計算することができる。車両がパ速さ；ｈた場合も基
本的には上記と同様の制御か行わわる。この場合には＋
’＋７ｆ輪１４側の舵角が小ざくなる方向に修正され、
逆に後輪２２の舵角が増大１−る方向に修正される。な
お、第６図は本実施例のフローチャートを示すものであ
る。結局、中肉か一定速度で旋回している場合に前輪１
４及び後輪２２に発生ずるサイトフォースと同しサイト
フォースが加速中及び減速中にも発生することになり、
加速又は減速しても車両の操縦安定性が変化することは
ない。

（ト）発明の詳細 な説明してきたように、本発明によると、前輪及び後輪
の荷重変化によって生ずるサイトフォースの変化を打ち
消す方向に前輪及び後輪の両方の舵角を修正するように
したので、加減速時などにおけるｉ９輪荷重の変化にも
かかわらず常に同一の車両旋回特性を得ることができ操
縦安定性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成要素間の関係を示す図、第２図は
本発明の実施例を示す図、第３ＬＡは１ｉ７ｒ輪のサイ
トフォース特性を示す図、第４図は後輪のサイドフォー
ス特性を示す図、第５図は車両の旋回状態を示づ一部、
第６図は本発明の実ｊｆ６例のフローチャートを示す図
である。 １０・・・ハンドル、１４・・・＋ｉ７ｆ輪、１６・・
・ハンドル操舵角センサー、１８・・・面幅用操舵アク
チュエータ、２ｏ・・・前輪修正舵角センサー、２２・
・・後輪、２４・・・後輪用操舵アクチュエータ、２６
・・・後輪舵角センサー、３４・・・コントロールユニ
ット、３６・・・重速センサー、３８・・・加速度セン
サー。 特許出願人　　　日　産　自　動車株式会社代理人　１
１′−埋土　宮内利行 第１図 第２図 第３図 ４口　　βＦ２ 前輪スリップ負　βＦ 第４図 棟傘館スリップ角βＲ 第５図　　　　　第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ハンドルの操舵角に応じて前輪の舵角を制御する第１前
   輪操舵装置と、第１前輪操舵装置とは独立に前輪の舵角
   を制御可能な第２前輪操舵装置と、後輪の舵角を制御す
   る後輪操舵装置と、ハンドルの操舵角を検出するハンド
   ル操舵角検出装置と、車両の速度を検出する車速検出装
   置と、車両の前後方向の加速度を検出する加速度検出装
   置と、前輪及び後輪の荷重変化に起因するサイドフォー
   スの変化を抑制するように上記各検出装置からのハンド
   ル操舵角信号、車速信号及び加速度信号に基づいて前輪
   及び後輪の舵角の修正量を決定するとともにこの修正を
   指令する信号を第２前輪操舵装置及び後輪操舵装置にそ
   れぞれ出力する舵角修正手段と、を有する車両操舵装置
   。