(57)【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。
【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ＥＣＵ１１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１５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ＥＣＵ１１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。
ＥＣＵ１１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１０１〜１０８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ＫδＦ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１０４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、ＫδＦ＝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ＫＤＦ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】
１１    ＥＣＵ
１２    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
【図１】
0003624047.tif 000002
【図２】
0003624047.tif 000003
【図３】
0003624047.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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