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JP2538939B2 - 車両の舵角制御装置 - Google Patents

車両の舵角制御装置

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JP2538939B2
JP2538939B2 JP62239058A JP23905887A JP2538939B2 JP 2538939 B2 JP2538939 B2 JP 2538939B2 JP 62239058 A JP62239058 A JP 62239058A JP 23905887 A JP23905887 A JP 23905887A JP 2538939 B2 JP2538939 B2 JP 2538939B2
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  • Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は走行条件に応じ前輪又は後輪或いはこれら双
方を補助転舵して車両の運動性能を向上させる舵角制御
装置に関するものである。
(従来の技術) この種舵角制御装置として本願出願人は先に特開昭61
−115776号公報に示す如きものを提案済である。
この装置は、目標とすべき車両の運動性能(ヨーレー
ト応答特性)を規範モデルとして与え、車両のダイナミ
クスに基づき規範モデルで設定されたヨーレートが得ら
れるような後輪舵角を演算し、この舵角となるよう後輪
を転舵するものである。
またこの装置は、上記の規範モデルを複数設定し、こ
れらをスイッチで切換使用することにより複数の操縦モ
ードを使い分けできるようにしたものである。
(発明が解決しようとする問題点) しかし上記操舵モードの切換えが任意にできるもので
あったため、この切換えを走行中に実行すると、後輪舵
角がその瞬間に急変する不連続なものとなり、車両の挙
動が不自然になるのを免れなかった。
この問題解決のためには、後輪舵角が0に近い時のみ
上記の切換えを許可することが考えられるが、これによ
っても前記文献に示されたダイナミックな補償を行う補
助舵角制御においては、車両の挙動が不自然になってし
まう。
また、特開昭61−196865号公報に記載のように、操舵
角速度が0の時(直進時や定常円旋回時)にのみ、上記
制御モードの切り換えを許可することが、先に提案され
ているし、 さらに進んで、操舵角が0の条件を付加して、操舵角
が0で、且つ操舵角速度が0の時に、当該切り換えを許
可することも考えられる。
ところで、かかる操舵角速度0の条件や、操舵角0の
条件は、低車速域においては概ね車両の直進走行を検出
し得るも、高車速域では、必ずしも車両の直進走行状態
を表していない。
つまり低車速域のもとでは、操舵入力に対する車両挙
動(ヨーレートや、横速度)の過渡応答が速いし、また
振動的でないことから、車両の定常特性のみを考慮して
も、言い換えれば、操舵角速度0の条件や、操舵角0の
条件によっても、車両の直進走行を検出し得る。
しかし高車速域のもとでは、操舵入力に対する車両挙
動の過渡応答が無視できないほどの遅れを持ったものに
なるし、また車両挙動の振動的になることから、操舵角
速度が0であったり、操舵角が0であっても、車両挙動
が過渡期にあって、車両が未だ直進走行状態でないこと
がある。
従って、上記のように操舵角速度0の条件や、操舵角
0の条件のみによって、制御モードの切り換えを許可す
るというのでは、高速走行中である場合において、車両
が未だ直進状態になっていないのに制御モードの切り換
えを行わせることとなり、車両の挙動が不自然になるの
を防止しきれない。
本発明は、低車速域だけでなく、高車速域のものでも
確実に、車両の挙動が不自然になるのを防止し得るよう
にした、操舵制御装置を提案することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) この目的のため本発明は、第1図にその概念を示すよ
うに、 ステアリングホイールの操舵角を含む走行条件に応じ
て演算部1が求めた、車両のヨーイングまたは横運動に
関する少なくとも1つの状態変数が達成されるよう、車
輪2を補助転舵駆動部3で補助転舵するようにし、該補
助転舵の制御則または制御定数を変えて操舵モードを変
更可能とした車両の操角制御装置において、 前記操舵角が0近辺の値であるのを判別する操舵角判
別手段6と、 前記状態変数が0近辺の値であるのを判別する状態変
数判別手段4と、 これら手段の判別結果に応答し、操舵角が0近辺の値
であり、且つ、状態変数が0近辺の値である時に、前記
制御則または制御定数の変更を許可するモード変更許可
手段と5と を設けて構成したものである。
(作 用) 演算部1は車両の走行条件に応じヨーイング又は横運
動に関する状態変数を求める。この状態変数に対応する
補助舵角となるよう駆動部3は車輪2を補助転舵し、目
標とする操縦特性を得ることができる。
一方、ステアリングホイールの操舵角が0近辺の値で
あるのを操舵角判別手段6が判別し、且つ、状態変数が
0近辺の値であるのを状態変数判別手段4が判別する時
に、モード変更許可手段5は上記補助転舵の制御則また
は制御定数を変えて行う操舵モードの変更を許可する。
ここで、手動または自動で当該操舵モードの変更指令が
あると、当該変更が実行され、変更された操舵モードで
の補助転舵により、操縦特性を狙い通りに変えることが
できる。
ところで、操舵角が0近辺の値であることの他に、状
態変数が0近辺の値であることの条件が揃わないと、操
舵モードの変更指令があっても、これを許可しないこと
としたから、 低車速域のみならず、高車速域においても、車両が本
当に直進状態にならない限り、操舵モードの変更が実行
されないことになり、当該変更による車両挙動の不自然
を高車速域においても確実に防止することができる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。
第2図は本発明舵角制御装置の一実施例を示し、10は
前輪、11は後輪、12はステアリングホイール、13はステ
アリングギヤである。ステアリングホイール12を操作す
ると、通常通りステアリングギヤ13が前輪10を対応方向
へ対応角度だけ転舵することができ、これにより車両の
主たる操舵を実行する。
車両の舵角制御を行うために、後輪11を夫々後輪転舵
アクチュエータ14により油圧で補助転舵可能とし、この
アクチュエータを後輪転舵制御弁15によりストローク制
御する。制御弁15はマイクロコンピュータを可とする演
算部16からの演算後輪舵角(δ)指令により電子制御
され、後輪11がδだけ転舵されるようアクチュエータ
14をストロークさせるものとする。
マイクロコンピュータ(演算部)16には、ステアリン
グホイール12の回転角、つまり操舵角θを検出する操舵
角センサ17からの信号と、車速vを検出する車速センサ
18からの信号と、運転者が好みや走行条件に応じて手動
操作するモード選択スイッチ19からのスポーティモード
選択信号又はマイルドモード選択信号を入力する。
演算部16は機能別ブロック線図で示すと基本的には第
3図の如きものであり、モード選択スイッチ19により選
択可能なスポーティモード及びマイルドモードに対応す
る第1規範モデル20及び第2規範モード21と、切換部22
と、後輪舵角計算部23とを有する。両規範モデル20,21
は夫々センサ17,18で検出してステアリングホイール操
舵角θ及び車速vから夫々のモードに応じたモーイング
運動目標値を以下の如く設定する。
i)第1規範モデル20の場合、操舵角θ、制御定数をk1
(v)、時定数をτ、ラプラス演算子をSとした時、
次式で表されるようヨーレート目標値 を定める(但し、τは例えば0.005秒とし、k1(v)
は第4図中実線で示す如きものとする)。
ii)第2規範モデル21の場合、時定数τを例えば0.1
秒、制御定数k2(v)を第4図中点線で示す如きものと
で求まる値にヨーレート目標値 を定める。
切換部22は、モード選択スイッチ19による選択モード
に対応する規範モデル20又は21からのヨーレート目標値 を選択的に後輪舵角計算部23に入力する。後輪舵角計算
部23は次式の如くヨーレート目標値 を得るための目標後輪舵角δを演算サイクルΔt毎に
演算する。
かかる演算結果δを制御弁15及びアクチュエータ14
で構成される補助転舵駆動部(詳しくは制御弁15)に入
力し、これより制御弁15がアクチュエータ14を対応方向
へ対応距離だけストロークさせることで、後輪11がδ
だけ転舵され、ヨーレート目標値 を達成することができる。
ところで上記δの演算に当り本実施例においては、
マイクロコンピュータ16に第5図の制御プログラムを実
行させる。この制御プログラムはΔtの演算サイクル毎
に定時割込みにより処理され、先ずステップ30において
操舵角θ及び車速vを読込む。次いでステップ31,32,33
において操舵角θ、前記の如くに設定したヨーレート目
標値 及び前記(1)、(4)式より求まる横速度推定値vy
夫々設定値未満か否かにより0に近いか否かを判別す
る。
ここで、前記(1)〜(5)式を状態マトリックスで
書き直すと、 である。(7)式よりθ, vyが0に近いか否かの上記の判別は後輪舵角演算値δ
が0に近いことを意味し、又(6)式より明らかな通り vyは演算部16の出力、つまり状態変数であるから急激に
変化することはあり得ない。従って、θ, vyが全て0あるということは、低車速域では勿論のこ
と、θに対して Vyが遅れる高車速域においても、車両が直進走行状態で
あることを意味し、この間はモード選択スイッチ19によ
るモードの切換えをしても、後輪舵角演算値δが急変
するという前記の問題を生ずることはない。
本例ではこの事実に鑑み、ステップ31〜33でθ0, vy0と判別とした場合に限りステップ34を選択し、こ
こでモード選択スイッチ19による選択モードがスポーテ
ィかマイルドかを判別して、スポーティならステップ35
でモードフラッグFLGを1にセットし、マイルドならス
テップ36でモードフラグFLGを0にリセットする。次の
ステップ37でこのモードフラグFLGが1か0かを判別し
て、1ならステップ38で制御定数k(v)および時定数
τを夫々前記スポーティモード用のk1(v)及びτ
し、0ならステップ39でマイルドモード用にkv=k
2(v),τ=τとする。そしてステップ40では、こ
のように選択モードに応じて定めた制御定数及び時定数
を基に前記した如くにしてヨーレート目標値 を設定し、このヨーレート目標値 を得るための目標後輪舵角δを演算する。この後輪舵
角演算値δをステップ41で後輪転舵制御弁15に出力
し、後輪11をδだけ転舵してヨーレート目標値 を得ることができる。
又この舵角制御に当り、モード選択スイッチ19を切換
えると、これを判別するステップ34の判別結果により対
応するモードへの切換えがステップ35又は36でなされ、
選択モードに応じた舵角制御を実行することができる。
しかして、今θ0, vy0であることから、上記モードの切換えによっても
後輪舵角演算値δの急変はなく、車両の挙動が不自然
になることはない。
一方、ステップ31〜33で操舵角θが設定値以上、又は
ヨーレート目標値 が設定値以上、或いは横速度推定値vyが設定値以上と判
別する場合、制御がステップ34〜36をスキップしてステ
ップ37に進むため、運転者がモード選択スイッチ19を切
換えてもステップ35,36が実行されず、モードフラグFLG
は変更されない。従って、実際の選択モードはスイッチ
19の切換えにもかかわらず不変に保され、モード切換え
にともなう後輪舵角演算値の急変で車両の挙動が不自然
になるのを防止することができる。
なお上述の例では、モードの選択をスイッチ19により
手動で行う場合について述べたが、路面摩擦状況や加減
速度情報に基づき前記ekFやKRを自動的に変更して自車
のダイナミクスを補正するものにおいても本発明の上記
着想を適用し得ることは言うまでもない。
(発明の効果) かくして本発明装置は上述のごとく、演算部16が求め
た車両のヨーイングまたは横運動に関する状態変数 Vyが0近辺の値でない間は、たとえ操舵角θが0近辺の
値(低車速域ならこれだけで車両直進状態を表す)であ
っても、操舵モードの変更を禁止する構成であるから、 操舵角θを0近辺の値にしても、状態変数 Vyが未だ0近辺の値になっていない(車両が未だ直進状
態になっていない)ことがある高車速域において、モー
ド変更が実行されてしまうということがなくなり、低車
速域だけでなく高車速域においても、補助転舵角演算値
δの急変により車両挙動が不自然になるという問題を
確実に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明舵角制御装置の概念図、 第2図は本発明装置の一実施例を示すシステム図、 第3図は同例におけるマイクロコンピュータの後輪舵角
演算機能ブロク線図、 第4図はモードに応じた制御定数の変化特性図、 第5図はマイクロコンピュータが実行する後輪舵角演算
プログラムのフローチャートである。 1……演算部、2……車輪 3……補助転舵駆動部、4……状態変数判別手段 5……モーダ変更許可手段、6……操舵角判別手段 10……前輪、11……後輪 12……ステアリングホイール 13……ステアリングギヤ 14……後輪転舵アクチュエータ 15……後輪転舵制御弁 16……マイクロコンピュータ(演算部) 17……操舵角センサ、18……車速センサ 19……モード選択スイッチ 20……第1規範モデル、21……第2規範モデル 22……切換部、23……後輪舵角計算部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ステアリングホイールの操舵角を含む走行
    条件に応じて演算部が求めた、車両のヨーイングまたは
    横運動に関する少なくとも1つの状態変数が達成される
    よう、車輪を補助転舵駆動部補助転舵するようにし、該
    補助転舵の制御則または制御定数を変えて操舵モードを
    変更可能とした車両の操角制御装置において、 前記操舵角が0近辺の値であるのを判別する操舵角判別
    手段と、 前記状態変数が0近辺の値であるのを判別する状態変数
    判別手段と、 これら手段の判別結果に応答し、操舵角が0近辺の値で
    あり、且つ、状態変数が0近辺の値である時に、前記制
    御則または制御定数の変更を許可するモード変更許可手
    段と を具備してなることを特徴とする車両の舵角制御装置。
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