(57)【要約】  後輪舵角を変化させる後輪駆動機構（５Ｌ、５Ｒ）と、前輪舵角（δｆ）を検知する前輪舵角検知器（９）と、車速（Ｖ）を検知する車速検知器（１０Ｌ、１０Ｒ）と、前記後輪舵角のフィードフォワード制御目標値（δｒＦＦ）を、前記前輪舵角及び車速と、後輪舵角制御をしない場合の操舵ヨーレイト伝達特性（Ｇγ０）と、予め設定された規範操舵ヨーレイト伝達特性（Ｇｉｄｅａｌ）とに基づいて設定するフィードフォワード後輪舵角制御目標値設定手段（２１）と、前記フィードフォワード後輪舵角制御目標値に応じて前記後輪駆動機構を制御する制御装置（１１）とを有し、前記規範操舵ヨーレイト伝達特性の定常特性を、前記後輪舵角制御をしない場合の操舵ヨーレイト伝達特性と同じにしたことを特徴とする車両の後輪舵角制御装置を提供する。
2008047481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の後輪舵角制御装置であって、
後輪舵角を変化させる後輪駆動機構と、
前輪舵角を検知する前輪舵角検知器と、
車速を検知する車速検知器と、
前記後輪舵角のフィードフォワード制御目標値を、前記前輪舵角及び車速と、後輪舵角制御をしない場合の操舵ヨーレイト伝達特性と、予め設定された規範操舵ヨーレイト伝達特性とに基づいて設定するフィードフォワード後輪舵角制御目標値設定手段と、
前記フィードフォワード後輪舵角制御目標値に応じて前記後輪駆動機構を制御する制御装置とを有し、
前記規範操舵ヨーレイト伝達特性の定常特性を、前記後輪舵角制御をしない場合の操舵ヨーレイト伝達特性と同じにしたことを特徴とする車両の後輪舵角制御装置。
【請求項２】
車両の後輪舵角制御装置であって、
後輪舵角を変化させる後輪駆動機構と、
前輪舵角を検知する前輪舵角検知器と、
車速を検知する車速検知器と、
前記車両の前後加減速度を検知する前後加減速度検知器と、
前記後輪舵角のフィードフォワード制御目標値を、前記前輪舵角及び車速に基づいて設定するフィードフォワード後輪舵角制御目標値設定手段と、
前記フィードフォワード後輪舵角制御目標値に応じて前記後輪駆動機構を制御する制御装置とを有し、
前記後輪舵角フィードフォワード制御目標値設定手段は、前記車両の前後方向の加減速度による車両のステア特性変化に応じて、前記フィードフォワード後輪舵角制御目標値を変化させることを特徴とする車両の後輪舵角制御装置。
【請求項３】
前記フィードフォワード後輪舵角制御目標値設定手段が、前記前輪舵角及び車速と、後輪舵角制御をしない場合の操舵ヨーレイト伝達特性と、予め設定された規範操舵ヨーレイト伝達特性とに基づいて前記フィードフォワード後輪舵角制御目標値を設定するとともに、前記車両の加減速度による車両のステア特性変化に応じて、前記後輪舵角制御をしないときの操舵ヨーレイト伝達特性の算出に用いられるスタビリティファクタを補正することを特徴とする請求項２に記載の車両の後輪舵角制御装置。
【請求項４】
前記車両のヨーレイトを検知するヨーレイト検知器と、
前記車両の横加速度を検知する横加速度検知器と、
前記車速及び横加速度から目標ヨーレイトを定める目標ヨーレイト設定手段と、
前記ヨーレイト検知器によって検知されたヨーレイトと前記目標ヨーレイトとの差分に基づいてフィードバック後輪舵角制御目標値を定めるフィードバック後輪舵角制御目標値設定手段とを更に有し、
前記後輪駆動機構は、前記フィードフォワード後輪舵角制御目標値と前記フィードバック後輪舵角制御目標値とを加算して得られる後輪舵角制御目標値に基づいて制御されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の車両の後輪舵角制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、左右輪の舵角を変化させるための車両の後輪舵角制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
左右の後輪を支持する懸架装置におけるラテラルリンク、あるいはトレーリングリンクの車体との連結部に油圧シリンダなどの直線変位アクチュエータを設け、これを伸縮駆動することにより、左右後輪のトー角を個々に変化させることができるように構成した後輪トー角制御装置が知られている（特許文献１を参照されたい）。このような後輪トー角制御装置では、左右後輪を同じ側に転舵し、後輪舵角を制御することが可能である。
【特許文献１】特開平９−３０４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記文献１に記載の後輪トー角制御装置を始めとして、後輪に舵角を与える従来の制御装置は、車両の旋回時における車両挙動に対応して後輪舵角を制御しており、それにより車両の安定性や応答性を改善することができる。このような後輪舵角制御では、前輪舵角、横加速度、或いはヨーレイトに応じて後輪舵角の制御目標値を定めることが一般的であるが、横滑り角が０になるように後輪蛇角を制御するものも知られている（必要ならば、特許第３１７９２７１号を参照されたい）。尚、横滑り角とは、車両旋回時における、車両の進むべき方向と実際に車両の向いている方向のずれ角度のことである。【０００４】
前輪のみを操舵する車両の横滑り角βの定常値は、次式で与えられる。
β＝｛１−（ｍ／Ｌ）・[Ｌｆ／（Ｌｒ・ｋｒ）]・Ｖ２｝／（１＋Ａ・Ｖ２）・（δｆ・Ｌｒ／Ｌ）・・・（１）
但し、ｍ：車両質量、Ｌ：ホイールベース、Ｌｆ、Ｌｒ：重心軸間距離、δｆ：前輪舵角、Ａ：スタビリティファクタ、Ｖ：車速、ｋr：後輪コーナリングパワーである。【０００５】
また、アンダーステア、ニュートラルステア、オーバーステアの各特性を有する車両の横滑り角β／前輪蛇角δｆと車速Ｖとの関係を表す図７からわかる通り、横滑り角βは、ステア特性に関わらず、車速が０のときの正の値から、車速が高くなるに連れて負の値に変化している。即ち、低速旋回中の車両は旋回円の接線に対して外側を向き、高速旋回中の車両は旋回円の接線に対して内側を向く傾向がある。式（１）及び図７から分かるように、横滑り角は、ステア特性によらず、車速に応じて変化するものなので、車速と無関係に横滑り角が０となるように後輪舵角を可変制御すると、前輪のみを操舵する車両に慣れた運転者は切れ過ぎると感じる傾向が強い。また、従来の後輪舵角制御では、車両の加減速時や路面状態等が急に変化した際にそれらに応じた制御が不十分であり、それも運転者に違和感を与える一因となっていた。【０００６】
このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的は、運転者に違和感を与えずに、車両安定性、ヨー応答性を改善できる後輪舵角制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために本発明によると、車両の後輪舵角制御装置であって、後輪舵角を変化させる後輪駆動機構（５Ｌ、５Ｒ）と、前輪舵角（δｆ）を検知する前輪舵角検知器（９）と、車速（Ｖ）を検知する車速検知器（１０Ｌ、１０Ｒ）と、前記後輪舵角のフィードフォワード制御目標値（δｒＦＦ）を、前記前輪舵角及び車速と、後輪舵角制御をしない場合の操舵ヨーレイト伝達特性（Ｇγ０）と、予め設定された規範操舵ヨーレイト伝達特性（Ｇｉｄｅａｌ）とに基づいて設定するフィードフォワード後輪舵角制御目標値設定手段（２１）と、前記フィードフォワード後輪舵角制御目標値に応じて前記後輪駆動機構を制御する制御装置（１１）とを有し、前記規範操舵ヨーレイト伝達特性の定常特性を、前記後輪舵角制御をしない場合の操舵ヨーレイト伝達特性と同じにしたことを特徴とする車両の後輪舵角制御装置が提供される。後輪駆動機構は、例えば、左右後輪のトー角を個別に制御可能なアクチュエータとすることができる。また、車速検知器としては後輪に付設された車輪速センサを用いることができる。加速度センサを積分して車速を得ることもできる。或いは、逆に、車速を微分して加速度を得ることも可能である。【０００８】
上記のように構成した車両の後輪舵角制御装置によれば、過渡状態では後輪舵角制御を行って車両の応答性・安定性を向上することができる一方、定常状態では横滑り角βを後輪舵角制御していないときと同じにすることができるので、運転手に違和感を与えることがない。【０００９】
また本発明の別の側面に基づくと、車両の後輪舵角制御装置であって、後輪舵角を変化させる後輪駆動機構（５Ｌ、５Ｒ）と、前輪舵角（δｆ）を検知する前輪舵角検知器（９）と、車速（Ｖ）を検知する車速検知器（１０Ｌ、１０Ｒ）と、前記車両の前後加減速度を検知する前後加減速度検知器（７ｘ）と、前記後輪舵角のフィードフォワード制御目標値を、前記前輪舵角及び車速に基づいて設定するフィードフォワード後輪舵角制御目標値設定手段（２１）と、前記フィードフォワード後輪舵角制御目標値に応じて前記後輪駆動機構を制御する制御装置（１１）とを有し、前記後輪舵角フィードフォワード制御目標値設定手段は、前記車両の前後方向の加減速度による車両のステア特性変化に応じて、前記フィードフォワード後輪舵角制御目標値を変化させることを特徴とする車両の後輪舵角制御装置が提供される。これは、例えば、前記フィードフォワード後輪舵角制御目標値設定手段が、前記前輪舵角及び車速と、後輪舵角制御をしない場合の操舵ヨーレイト伝達特性と、予め設定された規範操舵ヨーレイト伝達特性とに基づいて前記フィードフォワード後輪舵角制御目標値を設定する場合、前記車両の加減速度による車両のステア特性変化に応じて、前記後輪舵角制御をしないときの操舵ヨーレイト伝達特性の算出に用いられるスタビリティファクタを補正することで好適に実現することができる。これにより、車両の前後方向加減速による車両のステア特性変化を是正して、車両の加減速を伴う場合にも運転者に違和感を感じさせることなく、車両の安定性と応答性とを向上させることができる。【００１０】
更に好適には、本発明の後輪舵角制御装置は、前記車両のヨーレイトを検知するヨーレイト検知器（８）と、前記車両の横加速度を検知する横加速度検知器（７ｙ）と、前記車速及び横加速度から目標ヨーレイトを定める目標ヨーレイト設定手段（２３）と、前記ヨーレイト検知器によって検知されたヨーレイトと前記目標ヨーレイトとの差分に基づいてフィードバック後輪舵角制御目標値を定めるフィードバック後輪舵角制御目標値設定手段（２４）とを更に有し、前記後輪駆動機構は、前記フィードフォワード後輪舵角制御目標値と前記フィードバック後輪舵角制御目標値とを加算して得られる後輪舵角制御目標値（δｒＲＥＦ）に基づいて制御されるものとすることができる。これにより、路面状態が変化して横加速度が変化しても、それに応じて目標ヨーレイトを設定し、それに基づいてフィードバック後輪舵角制御目標値を定めるので、路面状態の変化に対しても安定した、ロバスト安定性が高い制御装置を構築することができる。尚、車速及び横加速度と目標ヨーレイトの間の関係を定める伝達関数（Ｇα）は、フィードフォワード後輪舵角制御を反映したものとすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
このような本発明によれば、過渡状態では後輪舵角制御を行って車両の応答性・安定性を向上することができる一方、定常状態では横滑り角βを後輪舵角制御していないときと同じにすることができるので、運転手に違和感を与えることがない。また、旋回中に加減速を行うと、前後荷重配分が変化することで車の旋回特性が変わってしまうことが自動的に補正されるので、加減速を伴う旋回であっても、運転者に違和感を与えずに、車両安定性、ヨー応答性を向上することができる。また、路面状態の変化に対してもそれに合った適切な制御を行うことが可能な制御装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。【００１３】
図１は、本発明が適用された車両の概要を示している。この車両２０は、ステアリングホイール１の操舵によって左右の前輪２Ｌ・２Ｒを直接転舵する前輪操舵装置３と、左右の後輪４Ｌ・４Ｒを車体に支持する後輪懸架装置における左右の例えばラテラルリンクの長さを個々に変化させて後輪４Ｌ・４Ｒのトー角を個々に変化させる左右のアクチュエータ５Ｌ・５Ｒと、各アクチュエータ５Ｌ・５Ｒの変位量から各後輪４Ｌ・４Ｒのトー角を個々に検知する左右のトー角センサ６Ｌ・６Ｒと、車体に作用する前後加速度を検知する前後加速度センサ７ｘ並びに横加速度を検知する横加速度センサ７ｙと、車体に作用するヨーレイトを検知するヨーレイトセンサ８と、ステアリングホイール１の操舵角を検知する操舵角センサ９と、従動輪である後輪４Ｌ・４Ｒに付設された車輪速センサ１０Ｌ・１０Ｒと、各センサの出力に基づいて各アクチュエータ５Ｌ・５Ｒの変位を制御するコントロールユニット１１とからなっている。【００１４】
各アクチュエータ５Ｌ・５Ｒは、減速機付き電動モータとねじ機構とを組み合わせた回転運動／直線運動変換装置、あるいは流体圧でピストンロッドを直線駆動するシリンダ装置など、公知の適宜な直線変位アクチュエータを用いることができる。【００１５】
このように構成されたトー角可変制御装置によれば、左右のアクチュエータ５Ｌ・５Ｒを同時に対称的に変位させることにより、両後輪４Ｌ・４Ｒのトーイン／トーアウトを適宜な条件の下に自由に制御することができる上、左右のアクチュエータ５Ｌ・５Ｒの一方を伸ばして他方を縮めれば、両後輪４Ｌ・４Ｒを左右に転舵することもできる。【００１６】
図２に、コントロールユニット１１の構成を示す制御ブロック図を示す。コントロールユニット１１は、マイクロコンピュータからなるものとすることができる。前輪２Ｌ・２Ｒの操舵量δｆを操舵角センサ９により検知し、フィードフォワード演算器２１に入力する。また、車体に設けられた前後加速度センサ７ｘの出力αｘを補正スタビリティファクタ演算器２２に入力し、ここで前後加速度αｘに基づき演算した補正スタビリティファクタＡをフィードフォワード演算器２１に入力する。更に、後輪４Ｌ・４Ｒの車輪速センサ１０Ｌ・１０Ｒの出力の平均値などから算出される車速Ｖをフィードフォーワード演算器２１に入力する。フィードフォワード演算器２１は、後に詳述するように、入力された前輪操舵角δｆ、補正スタビリティファクタＡ、車両速度Ｖなどから後輪舵角（トー角）のフィードフォワード制御目標値δｒＦＦを計算し出力する。【００１７】
また、車体に設けられた横加速度センサ７ｙの出力αｙ及び上記車両速度Ｖを目標ヨーレイト演算器２３に入力し、それらに基づき目標ヨーレイトγｒｅｆを演算して出力する。【００１８】
そして、車体に設けられたヨーレイトセンサ８の出力γと、目標ヨーレイト演算器２３の出力γｒｅｆとの偏差を求め、この偏差が小さくなるように後輪舵角（トー角）演算器２４で修正後輪舵角を計算し、これを後輪舵角のフィードバック制御目標値δｒＦＢとして出力する。【００１９】
そして、フィードフォワード制御目標値δｒＦＦとフィードバック制御目標値δｒＦＢとを加算して、アクチュエータ５Ｌ・５Ｒに与える後輪舵角（トー角）制御目標値δｒＲＥＦとする。コントロールユニット１１は、後輪舵角δｒが後輪舵角制御目標値δｒＲＥＦに一致するようにアクチュエータ５Ｌ・５Ｒを駆動する。【００２０】
次に図３を参照して、上記のように構成されたコントロールユニット１１によってなされる本発明の制御の手順について説明する。【００２１】
まずStep１で、後輪４Ｌ・４Ｒの車輪速センサ１０Ｌ・１０Ｒの出力の平均値などから車速Ｖを算出する。【００２２】
次にStep２で、前後加速度センサ７ｘの出力から前後加速度αｘを取得する。なお、この値は、加速度センサから直接取得する他、車速の微分値から推定するなどの方法をとっても良い。【００２３】
次にStep３にて、スタビリティファクタの補正値Ａを計算する（後述の式（８）参照）。さらに、Step４にて、このスタビリティファクタ補正値Ａと定常スタビリティファクタＡ０と、Step１で取得した車速Ｖにより、ベース車両（後輪舵角制御を行わない車両）と理想車両（後輪舵角制御を行う車両）との操舵ヨーレイト伝達特性の定常ゲインの比率ｃ０を求める。なお、この値は車速と前後加速度によって変わる変数であり、予め算出したマップ等で与えることも可能である。【００２４】
次にStep５では、目標の操舵ヨーレイト伝達特性（規範操舵ヨーレイト伝達特性）Ｇidealを実現するための後輪舵角δｒを前輪舵角δｆに対し定める式、即ち、前輪舵角δｆに対する後輪舵角δｒの伝達特性（後述の式（３）を参照）の前半部分をデジタル表現するための係数列（ａ０ｋ、ｂ０ｋ）を計算する。ここで左辺の伝達関数は車速に依存する位相進み遅れ特性であるが、ａ０ｋ、ｂ０ｋは、これをデジタル表現したときの差分方程式の各係数であり、この伝達関数のデジタル表現をＨｚ０で表す。【００２５】
次にStep６では、式（３）の後半部分をデジタル表現するための係数列（ａ１ｋ、ｂ１ｋ）を計算する。ここでＧγ０は後輪舵角を０としたとき（即ち非制御時の）操舵ヨーレイト伝達特性である。Ｇγ０及びＧidealは、それぞれ速度依存性をもった伝達関数であり、それぞれは通常２次分の１次の伝達関数であるのでＧideal／Ｇγ０は３次分の３次の伝達関数であり、ａ１ｋ、ｂ１ｋは、これを離散関数に変換しデジタル表現したときの差分方程式の係数である。この伝達関数のデジタル表現をＨｚ１で表す。【００２６】
尚、Ｇideal／Ｇγ０の定常ゲインは後に説明するように加速度の関数であり、Step４で計算された値ｃ０がそれに当たる。【００２７】
次のStep７では、Step５で算出した離散伝達関数Ｈｚ０に前輪舵角δｆを入力して後述する式（３）の前半部分δｒ１を計算し、Step８では、Ｈｚ０及びＨｚ１より後述する式（３）の後半部分δｒ２を計算する。【００２８】
次にStep９では、Step７及びStep８で算出した数値を基にして後述する式（３）の最終結果である後輪舵角δｒを算出し、それをフィードフォワード後輪舵角制御目標値δｒＦＦとして保存する。【００２９】
Step１０からStep１４ではフィードバック後輪舵角制御目標値δｒＦＢを計算する。まず、Step１０で横加速度センサ７ｙの出力値αｙを取得し、Step１１で横加速度αｙとヨーレイトγとの伝達特性Ｇα（後述する式（１３）参照）をデジタル表現するための係数列ａ２ｋ、ｂ２ｋを算出する。このときの差分方程式は車速依存性があるが、この車速ＶはStep１で得た値が使われる。次にStep１２にて、Step１１で得た伝達特性ＧαにStep１０で得た横加速度αｙを乗算した値を車速Ｖで除算することにより、フィードバック制御の基準値となる目標ヨーレイトγｒｅｆを計算する（後述の式（１４）参照）。尚、車速Ｖが０あるいは極めて小さいときは割り算が不可能となるため、割り算の前に零割り判断を行う必要がある。【００３０】
次にStep１３で、実際のヨーレイト値をヨーレイトセンサ８の出力値から取得する。そしてStep１４では、Step１２で算出した目標ヨーレイトγｒｅｆにStep１３で得た実ヨーレイトを追従させるように後輪舵角のフィードバック制御目標値δｒＦＢを計算する。本例ではＰＩＤ制御器で調整するようにしているが、後輪操舵角が発生するであろうモーメントを計算するようにしてもよい。【００３１】
Step１５では、Step９で得た後輪舵角のフィードフォワード制御目標値δｒＦＦとStep１４で得た後輪舵角のフィードバック制御目標値δｒＦＢとを加算することにより、後輪舵角の制御目標値δｒを決定する。【００３２】
次に上述した本発明制御の各部について、より詳細に説明する。【００３３】
前輪実舵角δｆに対して後輪舵角δｒをある伝達関数（δｒ／δｆ）として与えたとき、前輪実舵角δｆに対するヨーレイトγの伝達特性である操舵ヨーレイト伝達特性（Ｇγ＝γ／δｆ）は、後輪実舵角を０としたとき（即ち、後輪舵角制御をしていないとき）の操舵ヨーレイト伝達特性Ｇγ０を用いて以下のように表すことができる。
Ｇγ＝｛１−〔Ｖ・ｓ・ｍ・Ｌｒ／（ｋｆ・Ｌ）＋１〕／〔（Ｖ・ｓ・ｍ・Ｌｆ／（ｋｒ・Ｌ）＋１〕・（δｒ／δｆ）｝・Ｇγ０・・・（２）
但し、γ：ヨーレイト、s：ラプラス演算子、ｋｆ：前輪コーナリングパワーである。【００３４】
式（２）から逆算すれば、実際の操舵ヨーレイト伝達特性Ｇγが目標とする規範操舵ヨーレイト伝達特性Ｇidealとなるようにするためには、後輪舵角δｒと前輪実舵角δｆとの関係（伝達特性）が次式となればよいことが分かる。
δｒ＝〔Ｖ・ｓ・ｍ・Ｌｒ／（ｋｆ・Ｌ）＋１〕／〔Ｖ・ｓ・ｍ・Ｌｆ／（ｋｒ・Ｌ）＋１〕・（１−Ｇideal／Ｇγ０）・δｆ・・・（３）【００３５】
すなわち、非制御時の操舵ヨーレイト特性Ｇγ０を計測しておけば、前輪実舵角δｆに対するフィードフォワード後輪舵角制御目標値δｒＦＦの伝達特性（δｒ／δｆ）を調節することで、所望の規範操舵ヨーレイト伝達特性Ｇidealを自由に得ることができる。式（３）で求められる後輪舵角δｒは、フィードフォワード後輪舵角制御目標値δｒＦＦとして用いられる。【００３６】
一方、式（２）と同様に前輪実舵角δｆに対して後輪舵角δｒをある伝達関数（δｒ／δｆ）として与えたときの、前輪舵角δｆに対する車両の横滑り角βの伝達特性Ｇβは、次のように表される。
Ｇβ＝Ｇβ０・｛１＋〔Ｖ・ｓ・Ｉ／（ｋｆ・Ｌ）＋Ｌｆ＋Ｖ２・ｍ・Ｌｒ／（ｋｆ・Ｌ）〕／〔Ｖ・ｓ・Ｉ／（ｋｒ・Ｌ）＋Ｌｒ＋Ｖ２・ｍ・Ｌｆ／（ｋｒ・Ｌ）〕・（δｒ／δｆ）｝・・・（４）
但し、Ｉ：ヨー慣性回転質量であり、Ｇβ０は、後輪舵角制御を行わないときの前輪舵角δｆに対する車両の横滑り角βの伝達特性である。【００３７】
即ち、操舵に対するヨーレイトγ、横滑り角βの双方を任意の特性とすることはできない。しかしながら、操舵ヨーレイトの定常値を後輪舵角制御していないときの操舵ヨーレイトと同じにすると（即ち、定常状態のＧideal＝Ｇγ０）、式（３）より定常状態では後輪舵角δｒ（またはフィードフォワード後輪舵角制御目標値δｒＦＦ）は０となるので、式（４）から定常状態の横滑り角の伝達特性Ｇβ＝Ｇβ０となる。つまり、規範操舵ヨーレイト伝達特性Ｇidealの定常特性を後輪舵角制御していないときの特性と同じにすることで、横滑り角βの定常特性も後輪舵角制御していないときと同じにすることができ、運転手に与える違和感を軽減する、またはなくすことができる。【００３８】
一方、過渡状態ではＧideal≠Ｇγ０としても、式（３）で求められる後輪舵角δｒを実現するようにフィードフォワード制御をすることで（即ち、フィードフォワード後輪舵角制御目標値δｒＦＦとして式（３）で求められる後輪舵角δｒを用いることで）、実際のヨーレイト応答をＧidealにすることができるので、車両の安定性および応答性を改善できる。【００３９】
図４に本発明に基づく後輪舵角制御の有無による操舵ヨーレイト応答のボード線図を示す。上述した通り、定常ヨーレイトゲインは制御の有無で全く同じであるが、ある周波数Ｆｘで制御なしの場合は大きく共振しており、制御ありの場合は共振していないことが分かる。【００４０】
また、制御なしの場合、このヨー共振近傍で位相が大きく変わり、運転者の操作によって車両挙動が発散する可能性が高いが、制御ありの場合は、ヨー共振がないために位相の遅れが小さく、車両は安定しており、かつ、運転者も操作し易い。【００４１】
図５に本発明に基づく後輪舵角制御の有無によるステップ操舵入力に対するヨー応答を示す。【００４２】
周波数特性を示す図４のボード線図からも明らかであるが、制御ありの場合、操舵に対してのヨーレイトが振動せずに高応答を示すことが分かる。つまり、操舵に対してのヨーレイト定常値は同じであっても、制御ありの方が早く応答する。【００４３】
次に旋回中に加減速を伴うときの本発明制御の動作を説明する。【００４４】
後輪舵角制御を行わないときの前輪舵角に対するヨーレイト伝達特性Ｇγ０は、次式で表せる。
Ｇγ０＝｛ｎ１・ｓ＋（Ｖ／Ｌ）・〔１／（１＋Ａ・Ｖ２）〕｝／（ｄ２・ｓ２＋ｄ１・ｓ＋１）・・・（５）
但し、ｄ１、ｄ２、ｎ１は、車両諸元で決まる定数である。【００４５】
ここで、式（５）の分子の０次項（（Ｖ／Ｌ）・〔１／（１＋Ａ・Ｖ２）〕）は、ヨーレイトの定常ゲインであり、Ａはスタビリティファクタであり、次式で与えられる。
Ａ＝−（ｍ／Ｌ２）・（Ｌｆｋｆ−Ｌｒｋｒ）／ｋｆｋｒ・・・（６）
但し、ｋｆ、ｋｒは前後輪のコーナリングパワーである。【００４６】
線形領域では、一定車速で旋回中は、前後輪のコーナリングパワーｋｆ、ｋｒは定数ｋｆ０、ｋｒ０であり、スタビリティファクタＡも定数Ａ０であり、この定数Ａ０を用いて、後輪舵角制御を行わないときの前輪舵角に対するヨーレイト伝達特性Ｇγ０は、次の式（５′）で表すことができる。
Ｇγ０＝｛ｎ１・ｓ＋（Ｖ／Ｌ）・〔１／（１＋Ａ０・Ｖ２）〕｝／（ｄ２・ｓ２＋ｄ１・ｓ＋１）・・・（５′）【００４７】
一定車速でのスタビリティファクタＡ０及びそれに基づく非制御時の操舵ヨーレイト伝達特性Ｇγ０は、例えば車両を一定速度でスラローム走行させてデータを計測することで実験的に求めることができる。従って、式（５′）で求められる伝達特性Ｇγ０を式（３）で用いて、規範操舵ヨーレイト伝達特性Ｇidealを実現するための後輪舵角δｒ（フィードフォワード制御目標値δｒＦＦ）を求めることが考えられる。【００４８】
しかしながら、そのように一定車速時のスタビリティファクタＡ０に基づいて求められる非制御時の操舵ヨーレイト伝達特性Ｇγ０を用いて後輪舵角制御を行った場合、操舵とともにブレーキをかけたり加速したりすると所望の車両挙動を得ることができないことがある。これは、車両の加減速を伴う場合、スタビリティファクタＡが変化し、それによって車両の旋回特性が変化することに起因する。即ち、車両の加減速によって前後荷重移動がｈ・ｍ・αｘ／Ｌ発生し、前後輪のコーナリングパワーｋｆ、ｋｒが次式のように変化する。
ｋｆ＝ｋｆ０・（Ｌｒ−ｈ・αｘ）／Ｌｒ、  ｋｒ＝ｋｒ０・（Ｌｆ＋ｈ・αｘ）／Ｌｆ・・・（７）
但し、αｘ：前後加速度、ｈ：重心高さ、ｋｆ０：一定車速で旋回中の前輪コーナリングパワー、ｋｒ０：一定車速で旋回中の後輪コーナリングパワーである。【００４９】
式（７）から、加減速を伴うときのスタビリティファクタＡは、前後加速度αｘ、加減速を伴わないときのスタビリティファクタＡ０、及び一定車速で旋回中のコーナリングパワーｋｆ０、ｋｒ０を用いて次式のように表される。
Ａ＝Ａ０・｛〔Ｌｆ／（Ｌｆ＋ｈ・αｘ）〕・Ｌｆ・ｋｆ０−〔Ｌｒ／（Ｌｒ−ｈ・αｘ）〕・Ｌｒ・ｋｒ０｝／（Ｌｆ・ｋｆ０−Ｌｒ・ｋｒ０）・・・（８）【００５０】
式（８）をグラフ化したものを図６に示す。これは後輪舵角制御をしない車両が旋回時に加速するとアンダーステアとなり、この逆に減速するとオーバーステアになることを示している。【００５１】
この加減速に伴うステア特性変化に応じてフィードフォワード後輪舵角制御目標値δｒＦＦを適切に設定するため、本発明によれば、式（３）で用いるＧγ０を定める式（５′）内のスタビリティファクタＡ０の代わりに、式（８）のスタビリティファクタＡを補正スタビリティファクタとして用いる（即ち、式（５）と式（８）を用いる）。これにより、車両の前後加減速に応じて変化する実際のスタビリティファクタに合ったフィードフォワード後輪舵角制御目標値δｒＦＦで後輪舵角制御がなされるため、運転者に違和感を感じさせることなく車両の応答性及び安定性を向上することができる。【００５２】
上述したように、車両の挙動安定性を乱す原因として、旋回中の加減速操作が挙げられる。これは式（８）に示されるように、旋回中に加減速を行うと、前後荷重配分が変化することで車の旋回特性が変わってしまうからであるが、本発明によれば、この旋回特性変化に合わせて自動的に後輪舵角のフィードフォワード制御目標値が調整されるため、加減速を伴う旋回でも車両挙動が安定する。従って、本発明制御によれば、加減速度を伴う場合も含めて、運転者に違和感を感じさせることなく、車両の安定性と応答性とを向上させることができる。【００５３】
次に、車両緒元の変化によって特性が変わっても、制御が精度良く行われるための手法について述べる。この手法を用いることにより、特に路面摩擦係数によって大きく変化するコーナリングパワーに対する適応性能が大きく向上する。【００５４】
横加速度αｙ及びヨーレイトγの運動方程式は次式で与えられる。
ｍαｙ＝−（ｋｆ・βｆ）−（ｋｒ・βｒ）・・・（９）
Ｉ・ｄγ／ｄｔ＝−Ｌｆ（ｋｆ・βｆ）＋Ｌｒ（ｋｒ・βｒ）・・・（１０）
但し、βｆ、βｒ：前後のタイヤ横滑り角、Ｉ：車両ヨー慣性回転質量、ｍ：車両質量である。【００５５】
これらの式（９）及び（１０）は、コーナリングパワーｋｆ、ｋｒが路面状況によって大きく変化した場合、ヨーレイトγは前後のモーメントの差分であるために大きくは変化しないが、横加速度αｙは前後横力の合計で決まるため、大きな変化を起こすことを示している。【００５６】
この逆に、例えば雪道など路面摩擦係数μが低下した場合、後輪のトー角（舵角）すなわち後輪のタイヤ横滑り角βｒを変化させることでヨーレイトγは変化させることができるが、横加速度αｙを大きく変化させることはできないことも示している。【００５７】
横滑りが小さいとき、車両の横滑り角βの時間変化率（ｄβ／ｄｔ）は、横加速度αｙ、車速Ｖ、ヨーレイトγとすると次式で表される。
ｄβ／ｄｔ＝αｙ／Ｖ−γ・・・（１１）【００５８】
操舵に対して車両の横滑り角が定常値に収斂すれば、横滑り角の時間変化率の定常値は０であるから、路面摩擦係数μの変化に対応するための目標ヨーレイトの定常値γｇは、
γｇ＝αｙ／Ｖ・・・（１２）
となる。従って、先に述べたように後輪のトー角を変化させることでヨーレイトと同時に横加速度を大きくすることはできないので、操舵規範ヨーレイトは、式（１２）で示されるヨーレイトを超えて制御すべきではない。【００５９】
ここで、式（３）で求められたフィードフォワード後輪舵角制御目標値δｒＦＦを用いてある路面摩擦係数μ（通常は高μ）で車両を制御したときの、次式に示す横加速度αｙとヨーレイトγの関係（Ｇα）を求めておけば、
Ｇα＝γＶ／αｙ・・・（１３）
定常ヨーレイトは路面によらず、ヨーレイトは次式に示す値となるので、基準値としての目標ヨーレイトγｒｅｆが計算できる。（なお、式（１１）から、Ｇαの定常ゲインは基本的には１になる）
γｒｅｆ＝Ｇααｙ／Ｖ・・・（１４）【００６０】
車速Ｖと実際の横加速度αｙによって求められるこの目標ヨーレイトγｒｅｆに実際のヨーレイトγが合致するように後輪舵角をフィードバック制御する（即ち、フィードバック後輪舵角目標値δｒＦＢを調節する）。本発明では、このような後輪舵角のフィードバック制御を、式（３）に基づく規範操舵ヨーレイト特性Ｇidealを満足するべくなされるフィードフォワード制御に加えて行うことにより、路面摩擦係数μ等が変化した場合でも、それに応じて横加速度αｙが変化し、その結果γｒｅｆが変化するので、路面状態に合わないヨーレイトを発生することがない。また、路面摩擦係数μだけでなく、乗員数などで車両質量等の変化を伴う車両諸元の影響が少なくなる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
上述したように、本発明の車両の後輪舵角制御装置によれば、前輪舵角から後輪舵角フィードフォワード制御目標値を定める際に用いられる規範操舵ヨーレイト伝達特性の定常特性を、後輪舵角制御をしない場合の操舵ヨーレイト伝達特性と同じにしたので、過渡状態では後輪舵角制御を行って車両の応答性・安定性を向上することができる一方、定常状態では横滑り角βを後輪舵角制御していないときと同じにすることができるので、運転手に違和感を与えることがない。また、前後加速度による車両のステア特性変化に応じてフィードフォワード目標後輪舵角を設定するので、車両の加減速時にも運転者に違和感を感じさせることなく、車両の安定性と応答性とを向上させることができる。更に、路面状態の変化を反映して目標ヨーレイトを設定し、それに基づいてフィードバック後輪舵角制御目標値を定めるので、路面状態の変化に対しても安定した、ロバスト安定性が高い制御装置を構築することができる。このように、本発明の車両の後輪舵角制御装置は産業上極めて有用である。【００６２】
以上、本発明を、その好適形態実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。【００６３】
本出願のパリ条約に基づく優先権主張の基礎出願の全内容及び本出願中で引用された従来技術の全内容は、それに言及したことをもって本願明細書の一部とする。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明が適用された車両の概略構成図である。
【図２】本発明制御の概略ブロック図である。
【図３】本発明制御のフロー図である。
【図４】操舵ヨーレイトの伝達特性のボード線図である。
【図５】ステップ操舵入力によるヨーレイトの応答線図である。
【図６】加減速時のスタビリティファクタの変化を示すグラフである。
【図７】横すべり角／操舵角と速度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６５】
５Ｌ・５Ｒ  アクチュエータ（駆動機構）
６Ｌ・６Ｒ  トー角センサ
７ｘ・７ｙ  加速度センサ
８  ヨーレイトセンサ
９  操舵角センサ
１１  コントロールユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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