JPH02204176A - 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、車速と前輪舵角に応
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−１３Ｆ＋ＫＲ−Ｖ−ｔｊｔＴＧθＲ
：後輪の目標舵角 θＦ：前輪の舵角 Ｖ：車速 ｔｊｔ：ヨーレート ＫＦ、ＫＲ：Ｎえばホイールベース、 車両のｆｆｉ量、重心バラ ンスなどの車両の特性 によって定まる定数 に基づいて、後輪を転舵することが提案されている。上
記定数ＫＰ、ＫＲは、次の式により求められる。

ＫＦ＝Ｃ＋／Ｃ，＝ ＫＲ＝ＷＶ／ｇ　　（Ｃ２１２−Ｃｌ　　Ｉ＋　）／Ｖ
鴇Ｗ／Ｃ２ｇ Ｃｌ　＊　　Ｃ２’コーナリングパワーＷ：ｆｆｉ量 １１　：車両の重心と前輪車軸 との距離 ｌ！　二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、車速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、ヨーレートを検出しな
ければならないが、ヨーレートを直接検出するヨーレー
トセンサは高価であるため、少なくとも重心を挾んで前
後に１５１Ｇセンサを設け、該横Ｇセンサの出力差を積
分してヨーレートを演算することが考えられる。すなわ
ち、現時点のヨーレート必は、 ｔｊｐｎ−φｎ−＋　＋　（ＣＦ−ＧＲ）ｔ／ｆ）必ｎ
−１：前回のヨーレート ＧＦ：前側の横Ｇセンサの出力 ＧＲ：後側のＦｆｔＧセンサの出力 ｔ：測定間隔 ｆに両横Ｇセンサの間隔 で求めることができる。

しかしながら、このように、ヨーレートは上記数式によ
る累積演算により求められているので、例えばエンスト
の場合にヨーレートの演算を中止してしまうと、エンジ
ンが再始動したとき、制御に用いられるヨーレート演算
値に大幅なゼロ点ドリフトが生じ、実際のヨーレート値
と異なり、車両の挙動が急変するおそれがある。

すなわち、例えば右折する場合、第６図に示すように、
一般にシステムが立ち上がるエンジン始動完了時は、停
車状態であるから、Ａゾーンに位置し、車両も実際にヨ
ーレートがゼロであるので、このまま制御をスタートし
てよい。しかしながら、走行中にエンストして再始動す
る場合、Ａゾーンにあるとは限らず、Ｂ５Ｃ５Ｄゾーン
であることがある。横Ｇの合成成分からヨーレートを積
分演算する場合、Ｂ５Ｃ５Ｄゾーンでスタートすると、
正常なヨーレートを検出できない。つまり、タイミング
ＴＢにて再始動した場合、Ｓｌの領域の検出はできず、
Ｓ２の領域からの演算となり、ヨーレートは少なめとな
る。さらに、そのままＥゾーンに戻ってきたとき、Ｓｌ
の領域の大きさだけ、左側にヨーレートがオフセットし
た形で演算される。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、上述したご
とき横Ｇセンサを用いてヨーレートを検出する車両の後
輪操舵装置において、後輪転舵が中止された後における
車両の挙動の急変を防止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） 請求項（１）の発明は、上記目的を達成するために、少
なくとも重心を挾んで前後に溝Ｇセンサを設け、該ｍＧ
センサの差を積分してヨー−レートを演算し、このヨー
レートにμ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、走行中に後輪転舵を中止される状態を検
出する中止検出手段と、該中止検出手段の出力を受け後
輪転舵を中止される状態を検出したときヨーレートの演
算を継続させる演算継続手段を有することを特徴とする
請求項（２の発明は、少なくとも重心を挾んで前後に横
Ｇセンサを設け、該ｔｉｆｆｉＧセンサの差を積分して
ヨー−レートを演算し、この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、走行中
に後輪転舵を中止される状態を検出する中止検出手段と
、該中止検出手段の出力を受け後輪転舵を中止される状
態を検出したときヨーレートがゼロと祠定するまで上記
転舵制御手段による制御を禁止する制御禁止手段を有す
る（作用） 請求項（１）の発明によれば、後輪転舵を中止される状
態を検出したときも、演算継続手段により、転舵制御手
段によるヨーレートの演算を継続させるので、ヨーレー
トの誤演算が無くなる。

請求項（ａの発明によれば、ヨーレートがゼロとなって
から、制御が再開されるので、誤ったすなわちゼロ点が
ドリフトしたヨーレート＃算値では制御されない。

（実施Ｎ） 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ＩＭＡ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、ラックアントビニオ・ン式とさ
れ、その構成要素であるビニオン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３Ｌ、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ＩＬ、ＩＲ
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、１．６ｂが遊嵌されて、こ
れらばね受け１６ａ、　　１５ｂ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１
５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、１
６ｂ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
つだけのばねカを備えるものとされている。

上記後輪転舵ＲＩＢは、後輪２Ｌ、２Ｒを転舵させる駆
＃ｊ源としてのサーボモータ２ｏに連係されている。リ
レーロッド１２とサーボモータ２゜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２２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、次式に基づいて求められる。

数式 ％式％ ＴＧθＲ：後輪の目標舵角 θＦ＝前輪の舵角 Ｖ：車速 必：ヨーレート なお、係数ＫＰ、Ｋｌ？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される変数としてもよ
い。

上記制御をなすべく、コントロールユニットＵは、上記
数式に基づいて後輪を転舵する転舵制御手段１０１を有
し、さらに、オルタネータ３８のＬ端子よりの発電の有
無を表わす信号にて走行中に後輪転舵を中止される状態
であるエンストを検出する中止検出手段１０２と、該中
止検出手段１０２の出力を受け後輪転舵を中止される状
態を検出したときヨーレートの演算を継続するｅＬ算継
続手段１０３を有する（第４図参照）６ 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Ｇセンサ３３及びリ
ヤＧ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φを考慮して、上記数式に
より目標後輪舵角ＴＧθＲを演算し、必要とする後輪操
舵量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１．？Ｇ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溝Ｇの大きさ
を検出し、ヨーレートφの検出に用いるもので、両ｍＧ
センサ３３，３４の出力により次式で現在のヨーレート
ｔｊｎが算出される。

必ｎ−−ｎ−＋　＋　（ＣＦ−ＧＲ）ｔ／ｆｌ必ロー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：測定時間間隔 １：両横Ｇセンサの前後方向間隔 また、各種制御のために、コントロールユニットＵには
、Ｉｆ　？５センサ３９、雨滴センサ４０、ブレー４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４３からの信号が入力されるようになっている。

上記車高センサ３９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ｒｌｍＷ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はアクセル開度の変化
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３８のＬ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５０Ａに入力されるようになっている。

他方、メインコントローラ５０Ａ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３２
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５ＯＡ、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３８のし端
子からの信号がハイ（Ｈ３）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ａすると共に異常時の
メインコントローラ５ＯＡのリセットを行う電圧制御回
路、７８はバッテリ、７つはイグニッションスイッチ、
８０はヒユーズであるしたがって、上記の構成によれば
、エンストの場合には、オルタネータ３８のＬ端子より
の信号がロー（ＬＯＷ）となり、その信号を受けた中止
検出手段１０２がエンストと判定し後輪の転舵制御が中
止される状態となるが、中止検出手段１０２よりの信号
を受けた演算継続手段１０３からの信号より転舵制御手
段１０１にて少なくともヨーレートの演算が継続される
。これによって、エンジンが再始動したときのヨーレー
トを正確に検出でき、再始動の瞬間、前後輪が逆＃０に
なり不安定状態となるおそれがなくなる。なお、この場
合、エンスト中は、４輪操舵の制御を行ってもよいし、
充放電の影響を回避するために制御を中止するようにし
てもよい。

また、イグニッション電源が瞬断した場合には、ヨーレ
ートのａ算を継続することができず、その状態で復帰す
ると、４輪操舵の制御がヨーレートがゼロでスタートす
ることになるので、例えば横Ｇセンサの出力差を積分し
てヨーレートを求める際に生じるｚｌ差がリセットされ
るゼロ点補正時（すなわちヨーレートがゼロとなる）ま
で、転舵制御手段１０１による制御を禁止するようにす
ることもできる。この場合、コントロールユニットυは
、第５図に示すように、イグニッション信号又はオルタ
ネータ３８のＬ端子からの信号により１１止険出手段１
０４が、後輪転舵が中止される状態を検出し、この中止
検出手段１０４にて後輪転舵が中止される状態が検出さ
れたとき、制御禁止手段１０５がヨーレート必がゼロと
判定するまで（例えば上記ゼロ点補正時）上記転舵制御
手段による制御を禁止するようになっている。

すなわち、ヨーレートは、前述したように、数式を用い
て演算されるので、フロントｈりＧセンサやリヤ横Ｇセ
ンサの左右差、車体振動ノイズや電気的ノイズ、組付誤
差などによって、ゼロ点（φ−〇）がオフセットする。

そのために、ヨーレートがゼロとなるとき、すなわち、
■Ｖ−０、■θＦ−０、かつθＦ−〇（又はＩＧＦ−Ｇ
ＲＩ≦α所定時間）のときに、ゼロ点補正がなされるの
で、そのゼロ点補正時にはヨーレートがゼロであるから
、ヨーレートによる制御を再開するようにすれば、ヨー
レートの演算を継続しないことによるゼロ点のオフセッ
トの影響を受けない。

しかして、この場合、ヨーレートがゼロとなるまでは、
■車速−舵角感応制御、■車速Ｖによる舵角比制御、■
制御禁止（２輪操舵）とする。

また、イグニッション電源の瞬断の場合も、バックアッ
プ電源を設けるなどして、ヨーレートの演算を電源瞬断
時にも継続させるようにすることもできる。

（発明の効果） 請求項（１）の発明は、上記のように、後輪転舵が中止
される状態においてもヨーレートの演算を継続するよう
にしたから、後輪転舵が中止される状態が終了した後に
おける車両挙動の急変を防止することができる。

請求項（２１の発明は、ヨーレートがゼロとなるまで制
御を禁止するようにしているので、請求項（１）の発明
と同様に、後輪転舵が中止される状態が終了した後にお
ける車両挙動の急変を防止することができ、イグニッシ
ョン電源が瞬断した場合にも対応することができる。

【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図及び第５図はコントロールユ
ニットのブロック図、第６図は右折時における横Ｇセン
サの出力差とヨーレートとの関係を示す図である。 Ｕ・・・・・・コントロールユニット ３０・・・・・・ハンドル舵角センサ ３１．３５・・・・・・車速センサ ３３．３４・・・・・・横Ｇセンサ ３５・・・・・・前輪舵角センサ １０１・・・・・・転舵角制御手段 １０２．１０４・・・・・・中止状態検出手段１０３・
・・・・・演算継続手段 １０５・・・・・・制御禁止手段 第２図 第４回 ３１． ３３゜ １０２゜ Ｕ・・・・・・コントロールユニッ ３０・・・・・・ハンドル舵角センサ ３５・・・・・・車速センサ ３４・・・・・・構Ｇセンサ ３５・・・・・・前輪舵角センサ ０１・・・・・・転舵角制御手段 ０４・・・・・・中止状Ｂ検出手段 ０３・・・・・・演算継続手段 ０５・・・・・・制１３１Ｎ禁止手段 ト 第１因

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも重心を挾んで前後に横Ｇセンサを設け
   、該横Ｇセンサの出力差を積分してヨーレートを演算し
   、このヨーレート演算値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、走行中に後輪転舵を中
   止される状態を検出する中止検出手段と、該中止検出手
   段の出力を受け後輪転舵を中止される状態を検出したと
   きヨーレートの演算を継続させる演算継続手段を有する
   ことを特徴とする車両の後輪操舵装置。
2. （２）少なくとも重心を挾んで前後に横Ｇセンサを設け
   、該横Ｇセンサの出力差を積分してヨーレートを演算し
   、このヨーレート演算値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、走行中に後輪転舵を中
   止される状態を検出する中止検出手段と、該中止検出手
   段の出力を受け後輪転舵を中止される状態を検出したと
   きヨーレートがゼロと判定するまで上記転舵制御手段に
   よる制御を禁止する制御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。