JP3210471B2 - 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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- Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
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リング車両はフィードフォワード
制御法で、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リング車両の構造は図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・ホイール命令（ステアリング・ホイール 角×ステアリングギア減速） 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・レート 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・ホイ
ー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 safetyconcept of active rea
r 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リング車両はフィードフォワード
制御法で、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リング車両の構造は図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・ホイール命令（ステアリング・ホイール 角×ステアリングギア減速） 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・レート 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・ホイ
ー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 safetyconcept of active rea
r 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世代の四輪ステアリング車両は、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付随した閉ル
ープ制御を使用している。この一例は１９９１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 and Yuiji Yokoja″A
llradlenkung im Toyota Soarer″, Congress ″Four-w
heel steering inautomobiles″, Haus der Technik, E
ssen, 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に示された構
造となる。付加された制御回路の命令変数Ｗh は速度に
したがってプレフィルタ伝達関数Ｆh(ｓ）により形成さ
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特性値は変えること
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δh はドライバー
によって与えられるステアリング・ホイールの命令によ
るだけでなく、外からの外乱によってもまた変えられ
る。伝達関数Ｈh(ｓ）を有する制御器（コンペンセー
タ）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中間
値が見出されねばならない。
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付随した閉ル
ープ制御を使用している。この一例は１９９１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 and Yuiji Yokoja″A
llradlenkung im Toyota Soarer″, Congress ″Four-w
heel steering inautomobiles″, Haus der Technik, E
ssen, 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に示された構
造となる。付加された制御回路の命令変数Ｗh は速度に
したがってプレフィルタ伝達関数Ｆh(ｓ）により形成さ
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特性値は変えること
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δh はドライバー
によって与えられるステアリング・ホイールの命令によ
るだけでなく、外からの外乱によってもまた変えられ
る。伝達関数Ｈh(ｓ）を有する制御器（コンペンセー
タ）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中間
値が見出されねばならない。
【０００６】もし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、必要な中間値の導入が容易
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: Integrating ｍachine
and electronics toprivent skidding on icy roads",
Computers in Mechanical Engineering 1987, p.10-22.
に記述されている。付加された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つの成分は外からの外
乱（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・ホイールの動きに
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。
めにも準備されているなら、必要な中間値の導入が容易
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: Integrating ｍachine
and electronics toprivent skidding on icy roads",
Computers in Mechanical Engineering 1987, p.10-22.
に記述されている。付加された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つの成分は外からの外
乱（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・ホイールの動きに
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に示
す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）のパラメータ変更により、ス
テアリング伝達関数の変更とヨー・ダンピングおよびヨ
ー周波数の変更をもたらす。２つの制御対象は特開平５
−９７０４０号公報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付加された制御によって分離
することができる。車両重心における垂直軸線に対する
慣性のモーメントは、車両の前後の２つの質量として説
明することが出来る。上記の分離することの作用は以下
のように説明できる。すなわち、ドライバーはステアリ
ング・ホイールにより前側質量の横加速度ａv を指令
し、これを意図する進路上に保つ。このドライバーの操
舵操作は、ヨー運動が切り離され自動的に制御されるた
め、後側質量の横運動によっては影響されない。式
（３）により分離された制御法は、すべての車両と作動
条件（質量、速度、道路−タイヤ接触）に対して一般に
成立する。すべての前記周知の制御器とは対照的に、車
両によって特定しなくても、または作動条件に合わせな
くても良い。この制御法の特性により、ステアリング伝
達関数に影響を与えないで、δh の制御によりヨー減衰
の調整を可能にする。
す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）のパラメータ変更により、ス
テアリング伝達関数の変更とヨー・ダンピングおよびヨ
ー周波数の変更をもたらす。２つの制御対象は特開平５
−９７０４０号公報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付加された制御によって分離
することができる。車両重心における垂直軸線に対する
慣性のモーメントは、車両の前後の２つの質量として説
明することが出来る。上記の分離することの作用は以下
のように説明できる。すなわち、ドライバーはステアリ
ング・ホイールにより前側質量の横加速度ａv を指令
し、これを意図する進路上に保つ。このドライバーの操
舵操作は、ヨー運動が切り離され自動的に制御されるた
め、後側質量の横運動によっては影響されない。式
（３）により分離された制御法は、すべての車両と作動
条件（質量、速度、道路−タイヤ接触）に対して一般に
成立する。すべての前記周知の制御器とは対照的に、車
両によって特定しなくても、または作動条件に合わせな
くても良い。この制御法の特性により、ステアリング伝
達関数に影響を与えないで、δh の制御によりヨー減衰
の調整を可能にする。
【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
伴ってヨー・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
伴ってヨー・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（ｍ）、後輪のコーナリング・スチフネスｃh
（Ｎ／rad）、前輪から重心までの距離ｌv (ｍ）および
質量ｍ（kg）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
・レート信号の積分
間距離ｌ（ｍ）、後輪のコーナリング・スチフネスｃh
（Ｎ／rad）、前輪から重心までの距離ｌv (ｍ）および
質量ｍ（kg）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
・レート信号の積分
【数３】 を求め、これを前輪ステアリングにフィードバックする
ことによってヨー運動は前車軸の横方向運動から分離さ
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・ホイー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の進路制御とヨー運動の自
動制御とである。そして、ヨー運動の特性値は、ステア
リング・ホイールから前車軸の横運動までのステアリン
グ伝達関数への影響を与えないで、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
より所望通りにシフトできる。予め特定されているヨー
・ダンピングＤG はダンピング・パラメータ
ことによってヨー運動は前車軸の横方向運動から分離さ
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・ホイー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の進路制御とヨー運動の自
動制御とである。そして、ヨー運動の特性値は、ステア
リング・ホイールから前車軸の横運動までのステアリン
グ伝達関数への影響を与えないで、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
より所望通りにシフトできる。予め特定されているヨー
・ダンピングＤG はダンピング・パラメータ
【数４】 ただし、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。により得ること
が出来、角度δh（rad）を介する後輪のステアリングを
経由して，ヨー・レート（rad/s），走行速度ｖ（m/s）
が測定され、 δh ＝（ｌ／v−ＫD）（Ｗh−ｒ） がマイクロプロセッサーによって計算される。ここで、
Ｗh は後車輪ステアリングに関するプレフィルタの伝達
関数（Ｆh）によって評価されたステアリング・ホイー
ル角度（δL）からの制御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の
設計で決定されるあらかじめ特定されたヨー・ダンピン
グＤG によって定まる。
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。により得ること
が出来、角度δh（rad）を介する後輪のステアリングを
経由して，ヨー・レート（rad/s），走行速度ｖ（m/s）
が測定され、 δh ＝（ｌ／v−ＫD）（Ｗh−ｒ） がマイクロプロセッサーによって計算される。ここで、
Ｗh は後車輪ステアリングに関するプレフィルタの伝達
関数（Ｆh）によって評価されたステアリング・ホイー
ル角度（δL）からの制御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の
設計で決定されるあらかじめ特定されたヨー・ダンピン
グＤG によって定まる。
【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）。この制御器構造は次に述べられ
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・ホイールから
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）。この制御器構造は次に述べられ
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・ホイールから
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実行する装置とシステム
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・ホイー
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ェータは日産、トヨタ、三菱、マ
ツダ、ホンダ、ダイハツ、ＢＭＷ社の四車輪ステアリン
グ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 Z
ahnradfabrik 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 Automobile
s, 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。
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・ホイー
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ェータは日産、トヨタ、三菱、マ
ツダ、ホンダ、ダイハツ、ＢＭＷ社の四車輪ステアリン
グ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 Z
ahnradfabrik 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 Automobile
s, 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（特開平５
−９７０４０号公報）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（特開平５
−９７０４０号公報）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５】 （状態表現の式（４）における制御変数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６】
【数７】 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８】 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９】 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１０】 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
付加された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
付加された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）式（１３）に表現されるようにヨー周波数は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）式（１３）に表現されるようにヨー周波数は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１１】 かくて特性多項式は
【数１２】 ダンピングＤg は
【数１３】 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１４】 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１５】 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１６】
【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・ホイールから前車軸の
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・ホイールから前車軸の
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・ホイール角、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・ホイール角、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 (72)発明者 ユルゲン アッケルマン ドイツ連邦共和国・デー−8036 ヘルシ ュイング・エム．−ルオフ−シュトラー セ 14ツェー (56)参考文献 特開 平３−178879（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B62D 6/00 B62D 7/14
Claims (3)
- 【請求項１】 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おいて、測定されたヨー・レー
ト信号の積分の前輪ステアリングへのフィードバックに
よってヨー運動は前車軸の横方向運動から分離され、 これによりステアリングの問題は別々の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・ホ
イールの操作からの信号による前車軸の横方向の制御
と、ヨー運動の自動制御とに分離され、 ステアリング・ホイールから前車軸の横運動までのステ
アリング伝達関数とは無関係に、予め特定されているヨ
ー・ダンピングをＤG としたとき、ヨー運動制御は測定
されたヨー・レート（rad/s），走行速度ｖ（m/s）から
後輪ステアリング角度δh（rad）が計算され、フィード
バックされることによって行わ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、後輪ステアリング角度δhは、Ｗh を後車輪ス
テアリングに関するプレフィルタの伝達関数（Ｆh）に
よって評価されたステアリングハンドル角度（δL）か
らの制御変数として式 δh ＝（ｌ／v−ＫD）（Ｗh−ｒ） により得られる。式中、ＫDはダンピング・パラメータ
であり、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）、質量ｍ（ｋｇ）および予め特定されてい
るヨー・ダンピングをＤG としたとき、次式によって表
される。 【数１】 - 【請求項２】 上記ダンピングパラメータ（ＫD ）は、
車両の設計で決定されるあらかじめ特定されたヨー・ダ
ンピングＤG によって定まることを特徴とする請求項１
の方法。 - 【請求項３】 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おいて、測定されたヨー・レー
ト信号の積分の前輪ステアリングへのフィードバックに
よってヨー運動は前車軸の横方向運動から分離され、 これによりステアリングの問題は別々の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・ホ
イールの操作からの信号による前車軸の横方向の制御
と、ヨー運動の自動制御とに分離され、 ステアリング・ホイールから前車軸の横運動までのステ
アリング伝達関数とは無関係に、運転中、ドライバーに
より手動調節されるヨー・ダンピングをＤG としたと
き、ヨー運動制御は測定されたヨー・レート（rad/
s），走行速度ｖ（m/s）から後輪ステアリング角度δh
（rad）が計算され、フィードバックされることによっ
て行わ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、後輪ステアリング角度δhは、Ｗh を後車輪ス
テアリングに関するプレフィルタの伝達関数（Ｆh）に
よって評価されたステアリングハンドル角度（δL）か
らの制御変数として式 δh ＝（ｌ／v−ＫD）（Ｗh−ｒ） により得られる。式中、ＫDはダンピング・パラメータ
であり、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）、質量ｍ（ｋｇ）およびドライバーにより
選択されたヨー・ダンピングをＤG としたとき、次式に
よって表される。 【数２】
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 JPH068842A (ja) | 1994-01-18 |
| JP3210471B2 true 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) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| WO2015060752A1 (en) * | 2013-10-21 | 2015-04-30 | 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 |
| US9469339B2 (en) * | 2014-12-12 | 2016-10-18 | Hyundai Motor Company | Apparatus for controlling rear wheel steering using driving behavior signal feedback and method for the same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3343007A1 (de) * | 1982-11-30 | 1984-05-30 | Toyo Kogyo Co. Ltd., Hiroshima | Anordnung zum verstellen der aufhaengungen und der lenkeinrichtung eines kraftfahrzeuges |
| JPS60161256A (ja) * | 1984-01-31 | 1985-08-22 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の補助操舵方法 |
| JPS62227819A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-06 | Toyota Autom Loom Works Ltd | スキツドステア車両のピツチング低減方法 |
| DE3629815A1 (de) * | 1986-09-02 | 1988-03-03 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren zum daempfen der lenkbewegungen |
| CA1320551C (en) * | 1987-03-09 | 1993-07-20 | Shuji Shiraishi | Yaw motion control device |
| JPH0737909B2 (ja) * | 1987-05-15 | 1995-04-26 | 富士電機株式会社 | 発電機軸系のモ−ダル検出装置 |
| 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 |
| US4998593A (en) * | 1989-03-31 | 1991-03-12 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Steering and brake controlling system |
| US4970647A (en) * | 1989-05-08 | 1990-11-13 | General Motors Corporation | Rear wheel steering angle control method |
| JP2576627B2 (ja) * | 1989-05-08 | 1997-01-29 | ダイキン工業株式会社 | 流体アクチュエータの制御装置 |
| GB8913212D0 (en) * | 1989-06-08 | 1989-07-26 | Lotus Group Plc | A wheeled vehicle steering system |
| JP2717100B2 (ja) * | 1989-09-04 | 1998-02-18 | トヨタ自動車株式会社 | 後輪操舵装置 |
| JPH07108669B2 (ja) * | 1989-09-28 | 1995-11-22 | マツダ株式会社 | 後輪操舵車両の後輪懸架装置 |
| JPH03163601A (ja) * | 1989-11-21 | 1991-07-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 車両用適応制御装置 |
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| DE4028320A1 (de) * | 1990-09-06 | 1992-03-12 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Verfahren zum lenken von strassenfahrzeugen mit vorder- und hinterradlenkung |
| US5388658A (en) * | 1991-12-02 | 1995-02-14 | Imra America, Inc. | Integrated torque and steering control system |
| US5402341A (en) * | 1992-04-06 | 1995-03-28 | Ford Motor Company | Method and apparatus for four wheel steering control utilizing tire characteristics |
-
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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH068842A (ja) | 1994-01-18 |
| EP0559114A2 (de) | 1993-09-08 |
| EP0559114A3 (en) | 1994-05-11 |
| US5515275A (en) | 1996-05-07 |
| EP0559114B1 (de) | 1996-10-23 |
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