JPH02189278A - 車両の後輪操舵装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は車両の後輪操舵装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、車両の４輪操舵装置として、車速と舵角に応じて
後輪を操舵するものが知られている。低速時には、舵角
に応じて逆相に、高速時には舵角に応じて同相に制御さ
れる。

ところが、このような制御の場合、旋回初期において、
ゆっくりとハンドルを操舵しながらコーナーをまわるよ
うな場合は、前輪と後輪の舵角量が異なるので、必要な
ヨーレートが発生して問題を生じないが、急激にハンド
ルを切るようにした場合には、高速で後輪は同相にある
ので、車両は斜めに進み、ヨーレートは抑制され、車両
の向きと進行方向とのなすスリップ角度βが０とならず
、運転者の向きを変えたいと言う要求が満たされない。

すなわち、初期操舵のときには、まず、向きを変え、そ
の後に同相となって安定することが望ましく、それによ
って常にスリップ角β−０が達成される。

そこで、上記要求を満たすように、 ＴＧθＲ−−ＫＦ　・θＰ＋ＫＲ争Ｖ拳必ＴＧθＲ：後
輪の目標舵角 θＦ＝前輪の舵角 ■二車速 φ：ヨーレート ＫＰ、ＫＲ：車両の特性によって定 まる定数 に基づいて、後輪を操舵することが提案されている。こ
こで、係数ＫＦＳＫＲは、−次の式により決定される。

ＫＦ−Ｃ＋／Ｃｚ Ｉ（Ｒ−ＷＶ／ｇ　　　（Ｃ２１２−Ｃ＋　　１＋　）
　／Ｖ’＝Ｗ／　Ｃ２ｇ ｃｌ　ｌ　　ｃ２　’コーナリングパワーＷ：重量 １１　：車両の重心と前輪車軸 との距離 １２　：車両の重心と後輪車軸 との距離 すなわち、低速時にはＶが小さく第２項の影響が小さく
、逆相となるが、高速になると、重速Ｖ１ヨーレートが
共に大きくなり、第２項の影響が大きくなって同相とな
る。しかしながら、旋回初期では、ヨーレートが未だ小
さいので、第２項の影響がそれほど大きくなく、逆相で
ある。

ところで、例えば特開昭５７−４４５６８号公報に記載
されるように、横風などの外乱による影響を補正するた
めに、ヨーレートセンサの出力に応じて後輪を転舵する
ものは知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、そのようなものでは、実際に車両の後輪操舵
装置に適用した場合に、ヨーレートの異常は車両の操縦
安定性に大きな影響を与え、特に出力０のまま故障した
場合、後輪の制御は常に逆相の制御となり、好ましくな
い。

また、ヨーレートセンサは高価であるので、重心を挾ん
で前後の横Ｇセンサを設け、そのセンサの検出値の差か
らヨー加速度必を求め、それを積分してヨーレートを算
出するようにすることも考えられるが、その場合も同様
である。

したがって、ヨーレートセンサなどのヨーレート検出手
段が故障した場合の対策を考える必要がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、ヨーレート
検出手段の故障を早期に判断でき０、安全性の確保が図
れる車両の後輪操舵装置を提供することを目的とするも
のである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、ヨーレート必に
基づいて後輪を転舵する後輪転舵制御手段を有するもの
を前提とし、前輪の舵角を検出する舵角検出手段と、ヨ
ーレートを検出するヨーレート検出手段と、上記舵角検
出手段及びヨーレート検出手段の出力を受け前輪の舵角
変化量とヨーレートの積が０以下の所定値より小さい場
合に、上記ヨーレートによる制御を禁止する禁止手段を
有することを特徴とする。

これは、前輪の舵角の変化する方向と車両のヨーレート
の方向とは一致することに基づく。また、スピンの発生
後などのようにわずかな時間の間、上記前輪の舵角変化
量とヨーレートの積が負となることがあり得るので、０
以下の所定値Ａより小さいことを条件としているのであ
る。

（作用） 前輪の舵角変化量とヨーレートの積が０以下の所定値よ
り小さい場合に、ヨーレートに基づく後輪の制御を禁止
するので、ヨーレート検出手段の故障による影響を受け
ない。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に沿って詳細に説明する。

車両の後輪操舵装置の全体構成を示す第１図において、
ＩＬ、ＩＲはそれぞれ左右の前輪、２Ｌ。

２Ｒは左右の後輪であり、左右の前輪ＩＬ、ＩＲは前輪
転舵機構Ａにより連係され、また左右の後輪２Ｌ、２Ｒ
は後輪転舵機構Ｂにより連係されている。

前輪転舵機構Ａは、それぞれ、左右の一対のナックルア
ーム３Ｌ、３Ｒおよびタイロッド４Ｌ。

４Ｒと、該左右の一対のタイロッド４Ｌ、４Ｒ同士を連
結するリレーロッド５とから構成されている。この前輪
転舵機構Ａにはステアリング機構Ｃが連係されており、
ステアリング機構Ｃは、う・ソクアンドビニオン式とさ
れ、その構成要素であるピニオン６は、シャフト７を介
してハンドル８に連結されている。

これにより、ハンドル８を右に切るように操作をしたと
きには、リレーロッド５が第１図の左方向に変位し、ナ
ックルアーム３−Ｌ、３Ｒがハンドル８の操作変位量す
なわちハンドル舵角に応じた分だけ同図の時計方向に転
舵される。同様に、ハンドル８を左に切る操作をしたと
きには、この操作変位量に応じて、左右の前輪ＬＬ、Ｉ
Ｒが左へ転舵されることとなる。

後輪転舵機構Ａも、前輪転舵機構Ｂと同様に、左右の一
対のナックルアームＩＯＬ、ＩＯＲおよびタイロッドＩ
ＩＬ、ＩＩＲと、該左右の一対のタイロッドＩＩＬ、Ｉ
ＩＲ同士を連結するリレーロッド１２とを有し、このリ
レーロッド１２には中立保持手段１３が付設されている
。

中立保持手段１３は、第２図に詳細を示すように、車体
１４に固定されたケーシングを有し、ケーシング１５内
には一対のばね受け１６ａ、１６ｂが遊嵌されて、これ
らばね受け１６ａ、１６ｂの間に圧縮ばね１７が配設さ
れている。上記リレーロッド１２はケーシング１５を貫
通して延び、このリレーロッド１２には一対のフランジ
部１２ａ、１２ｂが間隔をおいて形成され、該フランジ
部１２ａ、１２ｂにより上記ばね受け１６ａ、　　１６
ｂを受け止めする構成とされ、リレーロッド１２は圧縮
ばね１７によって常時中立方向に付勢されている。圧縮
ばね１７はコーナリング時のサイドフォースに打ち勝つ
だけのばね力を備えるものとされている。

上記後輪転舵機構Ｂは、後輪２Ｌ、２Ｒを転舵させる駆
動源としてのサーボモータ２０に連係されている。リレ
ーロッド１２とサーボモータ２０との連係機構中には、
クラッチ２２が介在されている。これによってクラッチ
２２によって適宜サーボモータ２０と後輪転舵機構Ｂと
の連係を機械的に切断し得る構成とされている。

以上の構成により、クラッチ２２が接続状態にあるとき
には、サーボモータ２０の正転あるいいは逆転により、
リレーロッド１２が第１図中左方あるいは右方へ変位し
て、ナックルアーム１０Ｌ。

１０Ｒがその回動中心を中心にして上記サーボモータ２
０の回転量に応じた分だけ同図時計方向あるいは反時計
方向に転舵されることとなる。　他方、上記クラッチ２
２が接続さ−れた状態にあるときには、上記中立保持手
段１３によって後輪２Ｌ。

２Ｒは強制的に中立位置に復帰され、この中立位置で保
持されることとなる。つまり、クラッチ２２が断たれた
ときには、前輪ＩＬ、ＩＲのみが転舵される、いわゆる
２ＷＳの車両ということになる。

後輪操舵の制御は、次式に基づいて行われる。

数式 ％式％ ＴＧθＲ：後輪の目標舵角 θＦ：前輪の舵角 Ｖ二車速 必：ヨーレート なお、係数ＫＦ、ＫＲは車両の特性によって定まる定数
であるが、車速に基づいて変更するようにしてもよい。

上記制御をなすべく、コントロールユニットＵは、ヨー
レートφに基づいて上記数式により後輪を転舵する転舵
制御手段１０１を有し、さらに、前輪の舵角を検出する
舵角検出手段（ハンドル舵角センサ３０）及びヨーレー
トを検出するヨーレート検出手段（フロント横Ｇセンサ
３３、リヤ横Ｇセンサ３４）の出力を受け前輪の舵角変
化量とヨーレートの積が０以下の所定値より小さい場合
に、上記ヨーレートによる制御を禁止する禁止手段１０
２を有する（第４図参照）。

この禁止手段１０２は、 ΔθＦ　ａ　（ＣＦ　−ＧＲ−Ｇｏ）＜ＡΔθＦ：前輪
舵角の微小時間の変化量 ＧＦ：フロント横Ｇセンサの出力 Ｇｏ：リヤ横Ｇセンサの出力 ｃｏ　：　ＧＦ−ＧＲの補正値 Ａ：所定値（くＯ） により、横Ｇセンサの異常を判定するようになっている
。すなわち、前輪の舵角の変化する方向と車両のヨーレ
ートの方向とは一致するから、正常な場合には上記数式
を満足することはないのである。ただ、スピンの発生後
などのようにわずかな時間の間、上記数式の左辺の積が
負となることがあり得るので、右辺を０とせず−に、０
以下の所定値（Ａ）より小さいことを条件としているの
である。

具体的には、第１図に示すように、ハンドル舵角センサ
３０、車速センサ３１、サーボモータ２０の回転位置を
検出するエンコーダ３２、フロントｆＭ　Ｇセンサ３３
及びリヤｍＧセンサ３４からの信号が入力され、コント
ロールユニットＵではハンドル舵角θＦ　（前輪の舵角
）と車速Ｖとに基づいて、ヨーレート必を考慮して、上
式により目標後輪舵角ＴＧθＲを演算し、必要とする後
輪操舵−に対応する制御信号がサーボモータ２０に出力
される。しかして、サーボモータ２０の作動が適正にな
されているか否かをエンコーダ３２によって常時監視し
つつ、つまりフィードバック制御の下で後輪２Ｌ、２Ｒ
の転舵がなされるようになっている。

上記制御は、フェイルセーフのために、その制御系が二
重構成とされている。

つまり、第３図に示すように、ハンドル舵角センサ３０
に対して前輪舵角センサ３５が付加され、車速センサ３
１に対し車速センサ３６が付加され、エンコーダ３２に
対してクラッチ２２よりもリレーロッド１２側の部材の
機械的変位を検出する後輪舵角、センサ３７が付加され
て、これらセンサ３０．３１，３２，３５，３６．３７
において、対応するセンサの両者が同一の値を検出した
ときにのみ後輪操舵を行うようにされている。すなわち
、上記センサ３０〜３２．３５〜３７において、例えば
車速センサ３１で検出した車速と別の車速センサ３６で
検出した車速とが異なるときには、故障発生ということ
でフェイルモード時の制御によって後輪２Ｌ、２Ｒを中
立位置に保持するようになってる。

上記両ｔＭＧセンサ３３，３４は、それぞれ車体の中心
軸線上に重心を挾んで前後に配設されて横Ｇの大きさを
検出し、ヨーレート必の検出に用いるもので、両横Ｇセ
ンサ３Ｂ、３４の出力により次式で現在のヨーレートφ
ｎが算出される。

φｎ−ｔｊｔｎ−＋　＋　（ＧＦ−ＧＲ）　　ｔ／ｉｌ
φｎ−１＝前回のヨーレート ＧＦ：フロント横Ｇセンサ３３の出力 ＧＲ：リャ横Ｇセンサ３４の出力 ｔ；測定間隔 ｇ：両横Ｇセンサの間隔 なお、横Ｇセンサの代わりに、ヨーレートφを直接検出
するヨーレートセンサを付加するようにすることもでき
る。この場合には、前輪の舵角変化量とヨーレートセン
サの出力であるヨーレートの積がＯ以下の所定値より小
さい場合に、禁止手段１０２にて制御が禁止される。

また、各種制御のために、コントロールユニットＵには
、車高センサ３９、雨滴センサ４０、ブレーキスイッチ
４１、リバーススイッチ４２およびアクセルスイッチ４
３からの信号が入力され、また、図示していないが、オ
ルタネータのし端子からは発電の有無を表す信号が入力
される。

上記車高センサ３つは車高を検出するもので、それによ
り積載重量を間接的に検出するものである。雨滴センサ
４０は雨滴を検出するもので、それにより路面の摩擦係
数μを間接的に検出するものである。ブレーキスイッチ
４１はブレーキペダルを踏み込んだときにオン信号を出
力するもので、リバーススイッチ４２はシフトレバ−が
リバース位置になったときにオン信号を出力するもので
あり、アクセルスイッチ４３はアクセル変化率が所定値
以上になったときにオン信号を出力するものである。

制御は、相互に連係されたメインコントローラ５０Ａお
よびサブコントローラ５０Ｂの２つによってなされ、各
コントローラ５０Ａ、５０Ｂには各種センサ３０，３７
，３９．４０およびオルタネータのし端子からの信号が
アナログバッファ５１およびＡ／Ｄコンバータ５２を介
してそれぞれに入力され、またセンサ３１，３５．３６
およびスイッチ４１．４２．４３からの信号がデジタル
バッファ５３を介してそれぞれに入力され、また、両横
Ｇセンサ３３，３４からの信号が別のアナログバッファ
５４およびＡ／Ｄコンバータ５５を介してメインコント
ローラ５ＯＡに入力される。

他方、メインコントローラ５゛ＯＡにおいて生成された
信号は、サーボアンプ６１およびサーボドライバ６２を
介してを介してサーボモータ２０に出力され、目標後輪
舵角とする。サーボモータ２０の回転量はエンコーダ３
２によって検出され、エンコーダ３２からの信号がサー
ボアンプ６１を介してメインコントローラ５０Ａに入力
され、サーボモータ２０をフィードバック制御するよう
になっている。

また、両コントローラ５０Ａ、５０Ｂからの信号がアン
ド回路７１．７２に於いて比較され一致したときのみ、
クラッチ７３．７４を連結して後輪の操舵が可能となる
ようにしている。また、オア回路７５にても比較され、
両信号が不一致のときには、ウオーニングランプ７６が
点灯するようになっている。

なお、この後輪操舵の制御は、オルタネータのＬ端子か
らの信号がハイ（Ｈｉ）となったことを条件に開始され
るようになっている。

なお、７７は５ｖレギユレータを有すると共に異常時の
メインコントローラ５０Ａのリセットを行う電圧制御回
路、７８はバッテリ、７９はイグニッンヨンスイッチ、
８０はヒユーズであるしたがって、上記の構成によれば
、ハンドル舵角センサ３０により検出される前輪の舵角
変化量ΔθＦとヨーレート必に対応する両横Ｇセンサ３
３．３４の出力差（ＧＦ　−ＧＲ−Ｇｏ　）の積がＯ以
下の所定値Ａより小さい場合に、コントロールユニット
Ｕの禁止手段１０２が、横Ｇセンサ３３゜３４が故障で
ヨーレートφを検出できないものと判断し、転舵制御手
段１０１によるヨーレート必に基づく後輪の転舵制御を
禁止するので、ヨーレートφを検出する手段である横Ｇ
センサ３３，３４の故障による影響を受けず、安全性の
確保が図れる。この場合、フェイルセーフに移行し、車
速−ハンドル舵角感応制御もしくは２輪操舵（２ＷＳ）
となる。

また、次に示す１〜１０の場合にも、横Ｇセンサ３Ｂ、
３４の故障していると判断されるので、それらの場合に
もフェイルセーフに移行するようになっている。

１、車速ｖ≦０のとき、ｌｃＦ　ＧＲ−ｃｍｌ＞αとな
る場合（ヨーレートのずれが大きい）。

２、車速Ｖ−Ｏのとき、ＩＧＦ＋＞α、又はＩＧＲｌ＞
αとなる場合（横Ｇセンサの直線性又は取付異常） ３、　Ｖ≠０、θＦ≠０のとき、必−〇が一定時間継続
する場合（横Ｇセンサ異常） ４、Ｖ≠０、θＦ≠０のとき、ＧＦ　−０又はＯＲ−〇
が一定時間継続する場合（横Ｇセンサ異常）５、θＦ−
０、θＦ−０のとき、１φ１〉αとなる場合（横Ｇセン
サ異常） ６、θＦ−０、υＦ−０のとき、１必１〉αとなる場合
（横Ｇセンサ異常） ７．１ＧＦ＋＞γ、（設定値）、又はＩＧＲＩ＞γの場
合（横Ｇセンサの出力量範囲外、断線、ショート故障） ８．１ｄＧｐ／ｄｔｌ＞γ、又は１ｄＧＲ／ｄｔ〉γの
場合（横Ｇセンサの出力量範囲外）９．４〉γの場合（
ヨーレート出力範囲外）１０、ＧＯ＞γの場合（ψＧセ
ンサ出力異常）（発明の効果） 本発明は、上記のように、前輪の舵角変化量とヨーレー
トの積が０以下の所定値より小さい場合に、ヨーレート
検出手段の故障と判断して、ヨーレートによる制御を禁
止するので、ヨーレート検出手段の故障による影響を受
けず、安全性の確保が図れる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は車両の後輪操舵
装置、第２図は中立保持手段の拡大断面図、第３図は制
御系のブロック図、第４図はコントロールユニットのブ
ロック図である。 Ｕ・・・・・・コントロールユニット ３０・・・・・・ハンドル舵角センサ ３１゜ ３６・・・・・・車速センサ ３３・・・・・・フロント横Ｇセンサ ３４・・・・・・リヤ横Ｇセンサ ３５・・・・・・前輪舵角センサ ０１・・・・・・転舵制御手段 ０２・・・・・・禁止手段 ３１゜ Ｕ・・・・・・コントロールユニッ ３０・・・・・・ハンドル舵角センサ ３６・・・・・・車速センサ ３３・・・・・・フロントＩＭ　Ｇセンサ３４・・・・
・・リヤ横Ｇセンサ ３５・・・・・・前輪舵角センサ ０１・・・・・・転舵制御手段 ０２・・・・・・禁止手段 ト も４図 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヨーレート■に基づいて後輪を転舵する転舵制御
   手段を有するものにおいて、前輪の舵角を検出する舵角
   検出手段と、ヨーレート■を検出するヨーレート検出手
   段と、上記舵角検出手段及びヨーレート検出手段の出力
   を受け前輪の舵角変化量とヨーレートの積が０以下の所
   定値より小さい場合に、上記ヨーレートによる制御を禁
   止する禁止手段を有することを特徴とする車両の後輪操
   舵装置。