JPH02234879A - 車両の後輪操舵とパワーステアリングの制御装置 - 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、ステアリングホイールの操作に応じ、車速に
対応して予め設定された転舵比特性に基づいて後輪を転
舵する後輪転舵機構と、車速に対応してアシスト力が変
化するパワーステアリング機構とを備えた車両の後輪操
舵とパワーステアリングの制御装置に関するものである
。

〔従来。の技術〕

従来、例えば特開昭６０−１９３７７１＠公報に示され
るように、ステアリングホイールのハンドル操作に応じ
て後輪を前輪とともに転舵させ、かつ前輪に対する後輪
の転舵比を予め設定された転舵比特性に基づいて変化さ
せるように構成された後輪転舵機構が知られている。上
記転舵比特性は、通常、低車速時に後輪を前輪と逆位相
方向に転舵して車両の回顧性を向上させ、高車速時に後
輪を前輪と同位相方向に転舵して車両の走行安定性を向
上させるように設定されている。

また、前輪を転舵するステアリング装置の操舵力を補助
するパワーステアリング機構を設けるとともに、このパ
ワーステアリング機構のアシスト力を車速に応じて変化
させるように構成することにより車両の運転状態に対応
させて操舵安定性および操舵応答性を向上させることが
行なわれている（特開昭５・５−５５０５９号公報参照
）．〔発明が解決しようとする課題〕 上記後輪操舵機構は、車両の走行状態に重大な影響を与
える後輪の転舵制御を実行するものであるため、車速に
対応した迅速かつ緻密な制御を行なう制御ユニットを設
けることが要求される。これに対して、上記パワーステ
アリング機構は、ステアリング装置の操作力を補助する
にすぎないため、それほど緻密な制御を要求されない。

したがって従来は、後輪操舵機構を制御する制御ユニッ
トと、パワーステアリング機構を制御する制御ユニット
とが別々に設けられ、それぞれの処理能力に応じた制御
を実行するように構成され、かつ、それぞれの制御ユニ
ットに車速信号を出力する車速検出手段も別個に設けら
れていたため、制御装置の全体構成が複雑であるという
問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
あり、簡単な構成で後輪転舵機構およびパワーステアリ
ング機構をそれぞれ適正に制御することができる車両の
後輪転詑とパワーステアリングの制御装置を提供するも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、ステアリングホイールの操作に応じ、予め設
定された転舵比特性に基づいて後輪を転舵する後輪転舵
機構と、車速に対応してアシスト力が変化するパワース
テアリング機構とを備えた車両において、車速を検出す
る車速検出手段と、この車速検出手段の出力信号に応じ
て後輪転舵機構およびパワーステアリング機構の両方を
制御する単一の制御ユニットとを設けたものである。

〔作用〕

上記構成の本発明によれば、同一の車速検出手段からの
出力信号に応じ、単一の制御ユニットによって後輪転舵
機構およびパワーステアリング機構の両方がそれぞれ車
速に対応して適正に制御されることになる。

〔実施例〕

第１図は、本発明に係る車両の後輪操舵とパワーステア
リングの制御装置の実施例を示している。

上記車両は、ステアリングホイール１のハンドル操作に
応じて前輪２Ｌ．２Ｒを転舵するステアリング装１３と
、上記前輪２１．２Ｒの転舵に応じて後輪４１．４Ｒを
転舵する後輪転舵機構５と、上記ステアリング装置３の
操舵力を補助するパワーステアリング機構６とを備えて
いる。

上記ステアリング装置３は、車幅方向に伸びるラック軸
７と、このラック軸７の両端部にそれぞれ連結された左
右一対のタイロツド８およびナックルアーム９と、先端
部にラック輪７の歯と噛合するビ二オン１０が設けられ
たステアリングシャフト１１とを備えている。そして上
記ステアリングホイール１によりステアリングシャフト
１１が回転駆動されることにより、ラック軸７が左右に
スライド変位して上記ナックルアーム９に連結された前
輪２Ｌ，２Ｒが左右に転舵されるようになっている。

上記後輪転舵機構５は、車両の運転状態を検出する後輪
舵角センサ１２、ホイール舵角センサ１３、前輪舵角セ
ンサ１４および車速センサ１５．１６と、制御ユニット
１７の主要部を構成する８ビットのマイクロプロセッサ
１８と、制御ユニツト１７の補助部を構成する４ビット
のバックアップ回路１９と、制御ユニット１７から出力
される制御信号に応じて後輪４Ｒ．４Ｌを転舵す゜る後
輪転舵部２０とを備えている。この後輪転舵部２０は、
両端部が後輪４Ｒ．４Ｌにタイロツド２１およびナック
ルアーム２２を介して連結された後輪操作ロッド２３と
、この後輪操作ロツド２３を車幅方向にスライド変位さ
せる駆動源となるサーボモータ２４と、このサーボモー
タ２４の駆動力を上記後輪操作Ｏツド２３に伝達する減
速機構２５とを備えている。

上記サーボモータ２４は、ステツビングモータからなり
、第２図に示すように、その出力軸が歯車列２６とボー
ルねじ２７とからなる減速機構２５を介して後輪操作ロ
ツド２３に連結されている。

そして、上記サーボモータ２４が制御ユニット１７から
出力ざれる制御信号に応じて回転することにより、後輪
４Ｌ．４Ｒの転舵を行なうようになっている。この後輪
４Ｌ．４Ｒの転舵量は、上記減速機１Ｎ２５の作１１Ｊ
量を検出する摸輪舵角センサ１２と、サーボモータ２４
の回転角を検出する口−タリエンコーダ２８とから出力
される検出信号に基づいて演算され、これによって後述
するように後輪転舵部２０の作動状態がフィードバック
制御される。また、上記サーボモータ２４と減速機構２
５との間にはブレーキ２９が設けられ、後輪４Ｌ．４Ｒ
を一定舵角状態に保持する際に上記制御ユニット１７か
ら出力される制御信号に応じてこのブレーキ２つを作動
させることにより、サーボモータ２４の駆動力が減速機
構２５に伝達されるのを阻止するように構成されている
。

また、上記サーボモータ２４と減速機構２５との間には
クラッチ３０が設けられ、かつ後輪操作ロツド２３には
、上記クラッチ３０が離脱状態となった際に、後輪４Ｌ
，４Ｒを中立位置に復帰させる中立位置復帰手段３１が
設けられている。この中立位置復帰手段３１は、所定間
隔を置いて後輪操作ロツド２３にセットボルト等により
固着された一対のホルダー３２．３２と、このホルダー
３２．３２間に設置されたセンタリングスプリング３３
と、このセンタリングスプリング３３の両端部に配設さ
れたリテーナ３４．３４と、車体に固定された一対のス
トツバ３５．３５とを備え、前輪２Ｌ．２Ｒが中立位置
にある場合には左右のリテーナ３４．３４がそれぞれス
トツバ３５．３５に当接した状態に保持されるようにな
っている。

そして後輪操作ロッド２３が左右いずれかの一方にスラ
イド変位すると、これに応じて他方のリテーナ３４がス
トツパ３５から離間してセンタリングスプリング３３が
圧縮されるため、その反作用により後輪操作ロツド２３
が中立位置に付勢されるように構成されている。

上記制御ユニット１７は、現在の車速と、予め設定され
た転舵比特性とに基づいて前輪２Ｌ，２Ｒに対する後輪
４Ｌ．４Ｒの転舵比を読出し、これに応じたＩｌＩＩＩ
Ｉ信号を上記サーボモータ２４に出力して後輪転舵制御
を実行するものである。すなわち、上記１１１１ｌｌｌ
ユニット１７は、ステアリングホイール１の操作量を検
出するホイール舵角センサ１３および前輪２Ｌ．２Ｒの
回転速度を検出する車速センサ１５から出力される検出
信号に応じ、前輪２Ｌ，２Ｒの転舵角と、現在の車速と
を検出し、これらの値と上記転舵比特性とに基づいて後
輪４Ｌ．４Ｒの目標転舵角を読出し、この目標転舵角に
対応した制師信号をサーボモータ２４に出力するととも
に、このサーボモータ２４の作動状態を上記ロータリエ
ンコーダ２８から出力される検出信号に応じて常時監視
し、後輸４Ｌ．４Ｒの転舵状憇をフィードバック制御す
るように構成ざれている。

上記転舵比特性は、第３図に示すように、低車速時に後
輪４ｍ．４Ｒを前輪２１．２Ｒと逆位相方向に転舵させ
て車両の回頭性を高めるようにするため、転舵比が負の
値に設定ざれ、車速が所定値となった時点で、転舵比が
０となり、前輪２Ｌ．２Ｒの舵角に関係なく後輪４Ｌ．
４Ｒが中立位置に保持されるようになっている。また、
＾車速時には、後輪４１．４Ｒを前輪２Ｌ，２Ｒと同位
相方向に転舵させて車両の走行安定性を向上させるよう
にするため、転舵比が正の値に設定ざれている。

上記後輪転舵制御を実行するために車両の運転状態を検
出する各種の検出手段は、フエイルセ−７のために二重
構造となっている。すなわち、第１図に示すように、上
記ホイール舵角センサ１３に対してはラック軸７の変位
量に応じて前輪２Ｌ．２Ｒの転舵角を検出する前輪舵角
センサ１４が付加され、上記車速センサ１５に対しては
推力軸の回転速度に応じて車速を検出する車速センサ１
６が付加され、上記ロータリエンコーダ２８に対しては
減速機構２６の作動量に応じて後輪４Ｌ．４Ｒの転舵角
を検出する後輪舵角センサ１２が付加されている。そし
て、例えばホイール舵角センサ１３の検出信号に応じて
検出された前輪２Ｌ．２Ｒの転舵角と、前輪舵角センサ
１４の検出信号に応じて検出された前輪２Ｌ．２Ｒの転
舵角が大きく相運する場合には、検出手段に故障が発生
したと判會して上記中立位置復帰千段３１により、後輪
４Ｌ，４Ｒを中立位置に復帰させる等の７エイルセーフ
モード時の制御を・実行するようになっている。

また、上記制御ユニット１７には、手動変速機を有する
車両においてシフトレバーがニュートラル位置に操作さ
れ、あるいはクラッチペダルが踏み込まれたことを検出
するニュートラルスイッチ３７と、自動変速機を備えた
車両においてそのレンジ位置がニュートラルあるいはバ
ーキング位置にあることを検出するインヒビタースイッ
チ３８と、プレーキベタルが踏込まれたことを検出する
ブレーキスイッチ３９と、エンジンが運転状態にあるこ
とを検出するエンジンスイッチ４０と、オルタネータの
発電の有無を表示するし端子４１とからそれぞれ出力さ
れる信号が入力される。すなわち、第４図に示すように
、上記車速センサ１５，１６、各スイッチ３６〜４０お
よびし端子４１からの出力信号がバッファ４２を介して
制御ユニット１７のマイクロプロセッサ１８に入力され
、かつホイール舵角センサ１３、前輪角センサ１４およ
び後輪舵角センサ１５からの出力信号がバッファ４２お
よびＡ／Ｄ変換器４３を介して上記マイクロプロセッサ
１８に入力され、ざらにロータリエンコーダ２８からの
信号がインタフェース４４を介して上記マイクロプロツ
サ１８に入力されるようになっている。

そして、オルタネータのし＠子４１からの出力信号に応
じて制御ユニット１７による制御動作が開始され、マイ
クロプロセッサ１８において生成された制御信号が、モ
ータ制御回路４５を介してサーボモータ２４に伝達され
、またブレーキ駆動回路４６を介してブレーキ２９に伝
達され、あるいはクラッチ駆動回路４７を介してクラッ
チ３０に伝達される。

上記各検出手段の検出値に応じて制ｍ装置の各部に異常
が生じたことがマイクロプロセッサ１８において判別さ
れると、このマイクロプロセッサ１８から出力される制
御信号に応じて、リレー駆動回路４８が作動してコイル
４９への通電が停止されるとともにクラッチ駆動回路４
７によってクラッチ３０が離脱状態とされる。この結果
、リレー５０の接点が切替えられてバッテリー５１から
モータ駆動回路４５への給電が停止されるとともに、警
告ランプ５２が点灯され、かつ中立位置復帰千段３１に
よって後輪４Ｌ．４Ｒを中立位置に復帰させる等の制御
が実行される。なお、上記サーボモータ２４の駆動制御
に支障のない異常が生じた場合には、マイクロプロセッ
サ１８から出力される制御信号に応じ、トランジスタ５
３にベース電流が流れて警告ランブ５２が点灯されると
ともに、サーボモータ２４が駆動ざれて後輪４Ｌ，４Ｒ
を中立位置に復帰させる等の制即が実行される。

また、上記制Ｉ］孕ニット１７には、マイクロプロセッ
サ１８自体に異常が生じたことを検出し、異常が生じた
ことが確認された場合にその制ｗｅ作を停止させるバッ
クアップ回路１９が、上記マイクロプロセッサ１８とは
独立して設けられている。すなわち、上記バックアップ
回路１９には、後輪舵角センサ１２、ホイール舵角セン
サ１３、前輪舵角センサ１４および車速センサ１５．１
６からの信号がバッフ７４２等を介して入力され、これ
らの信号に基づいて後輪転舵機構２０が車両の走行状態
に応じて適正に作動しているか否かの監視をマイクロプ
ロセッサ１８とは別個に行ない、後輪転舵制御が正常に
行なわれていないとの判定がなされた場合に、警告ラン
プ５２を点灯させるとともに、クラッチ３０を非締結状
態とする制御信号がバックアップ回路１９から出力され
、これによって後輪４Ｌ．４Ｒを中立位置に復帰させる
ようになっている。

さらに、上記バックアップ回路１９は、マイクロプロセ
ッサ１８にハイもしくはロー信号を出力するとともに、
これに対応したマイクロプロセッサ１８の出力信号が入
力され、これによってマイ夕ロプロセッサ１８の暴走判
定を行ない、マイクロブＯセツサ１８が異常であるとの
判定がなされると、マイクロプロセッサ１８による侵輪
転舵制御をリセットする制御信号を優輪転舵部２０に出
力するように構成されている。

また、上記パックアップ回路１９は、車速に応じてパワ
ーステアリング機構６のアシスト力を制一するアシスト
力制御手段としての機能を有し、車両の運転状態に応じ
て上記パワーステアリン−グ機構６のコントロールバル
ブ５４を駆動するバルブ駆動回路５５に制御信号を出力
するように構成されている。

上記パワーステアリング機構６し友．第５図に示すよう
に、ステアリング装１３のラック軸７上に付設されたシ
リンダ装置５６を有し、そのシリンダ５７が車体に固定
されるとともに、このシリンダ５７の内部を区画するピ
ストン５８がラック軸７と一体に設けられている。上記
シリンダ５７内の区画室５９．６０は、配管６１．６２
を介してステアリングシャフト１１上のコントロールバ
ルブ５４に接続されている。このコントロールバルブ５
４には、オイルボンブ６３の吐出側より伸びる配管６４
と、リザーブタンク６５に連通する配管６６とがそれぞ
れ接続されている。

上記コントロールバルプ５４は、第６図に示すように、
切替バルプ６７と反力機構６８とを備えている。そして
上記切替バルプ６７は、ステアリングホイール１の回転
操作方向に応じて上記シリンダ装１１５６の区画室５９
．８０のいずれに圧油を供給するかを決定するものであ
る。また、反力機構６８は、配管６４から分岐した配管
６９に連通する反力室７０と、この反力室７０内の圧力
を受けて押圧されるピストン７１とを有し、反力室７０
内の圧力が大きくなる程、ステアリングホイール１に連
結されたトーションバーに対する拘束力が大きくなるよ
うに構成されている。そしてこの結果、高車速時に上記
パワーステアリング機構６のアシスト力が弱められてス
テアリングホイール１を回転させるのに大きな力が必要
となる。また、上記配管６９にはリリーフ用の配管６６
に連通する分岐管７２が設けられ、この配管６６および
分岐管７２には、互いに連動して作動する反力圧可変手
段を構成する可変絞り７３．７４がそれぞれ設けられて
いる。

上記可変絞り７３．７４は、通常車速に応じてその間度
が変化し、一方の可変絞り７３が車速の増大に応じてそ
の開度が増加すると、他方の可変絞り７４の開度が減少
し、これに応じて反力至７０の圧力が大きくなって上記
アシスト力が弱められるように構成されている。すなわ
ち、車速センサ１５，１６からの出力信号に応じて検出
された現在の車速と、予め設定された反力持性とに基づ
き、上記反力機構６８に生じさせるべき反力圧がバック
アップ回路１９において読出され、この反力圧に対応し
た制御信号がバックアップ機構１９からコントロールバ
ルブ５４の可変絞り７３，７４に出力され、これらの開
度を制御するようになっている。上記反力持性は、第７
図示すように、車速に応じて反力圧が上昇し、高市速時
には低車速時に比べてパワーステアリング機構６のアシ
スト力が弱められるように構成されている。

このように車速センサ１５．１６からの出力信号に応じ
、単一のＩ１１１１ユニット１７によって後輪転舵機構
５およびパワーステアリング機構６をそれぞれ制御する
ように構成し、車速に対応した後輪転舵制御およびアシ
スト力制御を実行するようにしたため、上記車速センサ
１５，１６およびバソファ４２等が共有化されて回路構
成が簡略化されるとともに、使用する制御ユニットの個
数が減少し、別々の制鄭ユニットを設けた場合に比べて
制御装置の全体構成を簡略化することができる。

また、上記実施例では、制御ユニット１７のマイクロプ
ロセッサ１８によって後輪転舵機構５を制御し、このマ
イクロプロセッサ１８の異常を監視するバックアップ回
路１９によってパワーステアリングＩ１１１６を制御す
るように構成したため、上記マイク口プロセッサ１８に
よる後輪転舵制御の応答性を低下させることなく、簡単
な構成でパワーステアリング機構６の制御を実行できる
という利点がある。すなわち、上記マイクロプロセッサ
１８によって後輪転舵機構５およびパワーステアリング
機構６の両方を制御するように構成することもできるが
、この場合には上記マイクロプロセッサ１８に、迅速か
つ緻密なｉｌｌ　ｍが要求される後輪転舵の制御機能お
よびその異常検出機能に加えてアシスト力の制１ｌｌｌ
ｌＩＩ能をもたせる必要があり、上記後輪転舵制御に要
する時間が長くなり、あるいは応答性を低下させること
なく、上記両制御を実行するためにマイクロプロセッサ
１８のビット数を１６ビットに変更する必要があり、構
造が複雑になる。これに対し、上記のように制御ユニッ
ト１７のマイクロプロセッサ１８によって後輪転舵機構
５を制御するとともに、バックアップ回路１９によって
パワーステアリング機構６をＩＩＩ　ｍｌするように構
成した場合には、上記パワーステアリング機構６の制御
は車速にに対応した単純なｌＩ１１Ｉｌを実行すればよ
いとともに、バックアップ回路１９にはその異常を検出
する機能を付加する必要がないため、バックアップ回路
１９のビット数を増加することなく、車速に対応したア
シスト力の制御をマイクロプロセッサ１８による後輪転
舵ＩＩＩ　ＩＩＩと並行して実行することができ、簡単
な構成で制却応答性を低下させることなく上記両制御を
実行することができる。

（発明の効果〕 以上説明したように本発明は、同一の車速検出手段から
の出力信号に応じ、単一のＩＩ　’ａユニットによって
後輪転舵機構およびパワーステアリング機構の両方をそ
れぞれ制御するように構成したため、簡単な構成で車速
に対応した棲輪転舵ｉｌｌ　ＩＩＩおよびアシスト力制
御を実行することができ、制御装置の製造コストを安価
におさえることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す全体構成図、第２図は後
輪転舵機構の要部を示す概略図、第３図は後輪の転舵制
御に使用される転舵比特性を示す特性図、第４図は制御
装置の具体構造を示すブロック図、第５図はパワーステ
アリング機構の全体構成を示す概略図、第６図はコント
ロールパルブの具体構造を示す概略図、第７図はパワー
ステアリング機構における反力持性を示す特性図である
。 １・・・ステアリングホイール、２Ｌ．２Ｒ・・・前輪
、４１．４Ｒ・・・後輪、５・・・後輪転舵機構、６・
・・パワーステアリング機構、１５．１６・・・車速セ
ンサ（車速検出手ＪＲ）、１７・・・制御ユニット。 第　　２ 図 第　　３ 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ステアリングホィールの操作に応じ、予め設定され
   た転舵比特性に基づいて後輪を転舵する後輪転舵機構と
   、車速に対応してアシスト力が変化するパワーステアリ
   ング機構とを備えた車両において、車速を検出する車速
   検出手段と、この車速検出手段の出力信号に応じて後輪
   転舵機構およびパワーステアリング機構の両方を制御す
   る単一の制御ユニットとを設けたことを特徴とする車両
   の後輪操舵とパワーステアリングの制御装置。