JPH02234880A - 車両用操舵装置 - 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〕 この発明は車両用操舵装置に係り、特にリターンスプリ
ングの戻し付勢力を加味して電動機を駆動させて従操舵
車輪を目標操舵角まで確実に操舵制御し得る車両用操舵
装置に関する。

〔従来の技術〕

車両においては、通常、主操舵車輪である前車輪を車両
の所望の進行方向に操舵可能に設けるとともに従操舵車
輪である後車輪を車両の前後方向と平行に設けている。

このような前車輪の二輪を操舵する車両の前車輪を操舵
し旋回させると、前車輪と後車輪とが旋回円に一致せず
、低車速時には内輪差により後車輪が旋回円の内側に入
る姿勢で車両が旋回し、高車速時には遠心力により前車
輪が旋回円の内側に入る姿勢で車両が旋回することにな
る。このため、前車輪を車両の進行方向である旋回方向
に操舵しても車両の姿勢を旋回方向に一致させ操向する
ことができない問題がある。

そこで、前車輪のみならず後車輪をも操舵することによ
り、走行性を向上させる操舵装置を有する車両が提案さ
れた．即ち、この操舵装置においては、前車輪を操舵す
るステアリング装置である主操向手段と後車輪を操舵す
る後車輪転舵装置である従操向手段とを設け、低速では
車庫入れや狭い屈曲路での走行等における車両の取り廻
し性を向上させる一方、中高速においてはレーンチェン
ジ等における操縦安定性を向上させることができる． この操舵装置としては、例えば特開昭６１−２４１２７
５号公報に開示されている。この公報に記載のものは、
サイドロフドの軸方向荷重を検出する荷重センサと後車
輪の操舵角を演算する演算部と制御操舵角信号と実操舵
信号との差を検出して出力する差動部とこの差が零にな
るまでＤＣ電動機である電動モータを駆動するモータ駆
動部とを設け、正確な走行条件を節単に検出して電動モ
ータの駆動制御を行わせるものである。

また、電動モータは、パルス電流によって駆動、つまり
、パルス電流のパルス幅の比（デューテイ比）によって
駆動され、後車輪を目標操舵角に操舵している（第５図
参照）。

更に、操舵装置においては、例えば故障等で電動モータ
の非駆動時に、後車輪の操舵角を零に、つまり中立位置
に維持すべく後側ラックバーを移動させる中立位置保持
機構が設けられているものがある． 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが、従来の操舵装置においては、前車輪の操舵角
に応じて後車輪を目標操舵角に操舵制御する際に、後車
輪の操舵角が大きくなるにつれてリターンスプリングの
戻し付勢力が増大するので、後車輪の切り残し（操舵不
足）が発生し、後車輪を目標操舵角まで確実に操舵させ
ることができず、操縦安定性が低下するという不都合が
あった。

〔発明の目的〕

そこでこの発明の目的は、上述の不都合を除去すべく、
主操舵車輪の操舵角に応じて従操舵車輪を目標操舵角に
操舵制御する際に中立位置保持機構のリターンスプリン
グの戻し付勢力に応して電動機へのパルス電流のデュー
ティ比を補正して従操舵車輪を操舵制御させることによ
り、従操舵車輪の操舵不足を補償して従操舵車輪を目標
操舵角まで確実に操舵させ、操縦安定性を向上させ得る
車両用操舵装置を実現するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するためにこの発明は、主操舵車輪を操
舵する主操向手段と従操舵車輪を操舵する従操向手段と
パルス電流によって駆動して前記従操向手段を駆動制御
する電動機とこの電動機の非駆動時に前記従操舵車輪の
操舵角を零に維持するリターンスプリングを備えた中立
位置保持機構とを有する車両用操舵装置において、前記
主操舵車輪の操舵角に応じて前記従操舵車輪を目標操舵
角に操舵制御する際に前記リターンスプリングの戻し付
勢力に応じて前記電動機へのパルス電流のデューティ比
を補正して前記従操舵車輪を操舵制御させる制御手段を
設けたことを特徴とする。

〔作用〕

この発明の構成によれば、主操舵車輪の操舵角に応じて
従操舵車輪を目標操舵角に操舵制御する際に、制御手段
は、中立位置保持機構のリターンスプリングの戻し付勢
力に応じて電動機へのパルス電流のデューティ値を補正
し、そして補正したデューティ値によって電動機を駆動
制御し、この電動機の駆動状態によって従操舵車輪を目
標操舵角に操舵させる。これにより、従操舵車輪は目標
操舵角まで確実に操舵され、従って操縦安定性を向上さ
せることができる． 〔実施例〕 以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的
に説明する． 第１〜６図は、この発明の実施例を示すものである。図
において、２は車両、４はステアリングホイール、６は
ステアリング軸、８はステアリング装置である主操向手
段、ｌＯ・１０は主操舵車輪たる前車輪、１２は後車輪
転舵装置である従操向手段、１４・１４は従操舵車輪た
る後車輪である． 前記主操向手段８は、ステアリング軸６の先端側に固設
された前側ビニオン（図示せず）とこの前側ピニオンに
噛合すべく前側ラックバー（図示せず）に設けられた前
側ラック（図示せず）とからなり前側ギヤボックス１６
に収容された前側ランクピニオン機構１８、前側ラック
バーの夫々端部に連設した前側タイロッド２０・２０及
びこの前側タイロソド２０・２０に連設し且つ前車輪１
０・１０に連結して前側ナックルアーム２２・２２によ
り構成される． 前記従操向手段１２は、後側ビニオン２４とこの後側ビ
ニオン２４に噛合すべく後側ラックバー２６に設けられ
た後側ラック２８とからなり後側ギヤボックス３０に収
容された後側ラックビニオン機構３２、後例ラックバー
２６の夫々端部に連設した後側タイロフド３４・３４及
びこの後側タイロノド３４・３４に連設し且つ後車輸ｌ
４・ｌ４に連結した後側ナックルアーム３６・３６によ
り構成される。

前記後側ラフクビニオン機構３２の後側ピニオン２４は
、従操向手段１２を駆動制御するＤＣ電動機である電動
モータ３８に連結している。この電動モータ３８にパル
ス電流が供給されずに後側ラックバー２６・２６が自由
に車両２の左右方向に動き後車輸１４・１４がフリー状
態である場合には、後側ラフクバー２６・２６をプリセ
ットさせた第１、第２リターンスプリング４０、４２を
備えた中立位置保持機構４４により中立位置に保持し、
後車輸１４・１４の操舵角を零に維持させている． この中立位置保持機構４４は、第２図に示す如く、後側
ランクバー２６に突設した係止部４６に対し対称に夫々
一端部４　０　ａ，　４　２　ａが係着された第１、第
２リターンスプリング４０、４２を有し、これ等第１、
第２リターンスプリング４０，４２の他端部４０ｂ、４
２ｂが車体に固設した後側ギャボックス３０の側壁３０
ａ，３０ｂに夫々固定して構成されている。

前記電動モータ３８は、パルス駆動される構成のもので
あり、制御手段４８からのパルス電流のパルス幅の比で
あるデューティ比によって作動制御される． この制御手段４８には、ステアリング軸６の回動量を前
車輪１０・ｌＯの操舵角として検出すべく前側ギヤボッ
クス１６に設けられた前車輪用舵角センサ５０と、電動
モータ３８の回転による従操舵手段１２の作動量を後車
輪１４・１４の操舵角量として検出すべく後側ギャボッ
クス３０に設けられた後車輪用舵角センサ５２と、車両
２の速度を検出する車速センサ５４とが連絡している。

また、前記制御手段４８は、前車輪１０・１０の操舵角
θｒと車ｌとを入力し、後車輸１４・１４の目標操舵角
θＴを、前車輪１０・１０の琢舵角θｒに操舵比（第４
図参照）を掛けて決定し、この決定された後車輪１４・
１４の目標操舵角θ丁と後車輪１４・ｌ４の実操舵角θ
Ｒとを比較して偏差Δθを求め、この偏差Δθによる電
動モータ３８へのデエーティ比Ｉｏを算出し（第５図参
照）、この算出されたデューティ比ＩＯには第１、第２
リターンスプリング４０、４２の戻し付勢力、つまり負
荷量分に対応する電流補正を加味してデューティ比ＩＯ
を補正し、この補正したデエーティ比■１によって電動
モータ３８を駆動制御し、これにより後車輸１４・１４
を目標操舵角θＴまで確実に操舵制御するものである。

次に、この実施例の作用を第３図のフローチャートに基
づいて説明する。

制御手段４８のプログラムがスタート（ステップ１０２
）すると、先ず、車速と前車輪１０・ＩＯの操舵角θｆ
とを入力し（ステップ１０４）、そして後車輸１４・１
４の目標操舵角θ丁を算出する（ステップ１０６）． この目標操舵角θ丁は、 ・θ■一θｆ×操舵比 で算出される．ここで、操舵比は、第４図に示す如《、
車速に応じて決定されるものである。

次いで、後車輸１４・１４の実（現在）操舵角θ日を入
力（ステップ１０８）する。この実操舵角θ日は、第２
図に示す如《、車両２の進行方向（白抜きの矢印で示す
）と平行する中立位置線Ｃ．から後車輪ｌ４・ｌ４を操
舵した操舵位置線ｃ２までの切れ角である。

そして、目標操舵角θ丁と実操舵角θ８とを比較して偏
差Δθを算出する（ステップ１１０）。

この偏差Δθは、第５図に示す如く、 Δθ−１目標操舵角θ丁一実操舵角θＲで算出される。

このステップｌ１０においてθＴ≠θ日の場合には、１
θＴ−θＲ１で得た偏差Δθに応じて第５図から電動モ
ータ３８へのデューティ比ｉｏを決定する（ステップ１
１２）。第５図には、偏差Δθに応じたデューティ比１
ｏを設定している。

次いで、第１、第２リターンスプリング４０、４２の戻
し付勢力による後車輪１４・１４の切り残し（操舵不足
）を補償するために、ステップ１１４において決定され
たデューティ比Ｉｏを補正する． 補正するデューティ比■１は、 １１＝Ｉｏ＋　（Ｋ２Ｘθ丁） で算出される。ここで、Ｋ２Ｘθ丁は電流補正関数であ
り、また、ＩＯはｆ　（Δθ）である。

この電流補正関数（Ｋ２×θＴ）は、以下の如く決定さ
れる。即ち、後車輪１４・ｌ４を操舵させると、第１、
第２リターンスプリング４０・４２の戻し付勢力Ｆｓは
、 ＦＳ＝ＫＸｘＲ となる。ここで、 Ｋ一第１、第２リターンスプリング４０、４２のばね定
数 χ日＝後側タイロソド３４の移動量 である． つまり、 ｐ　３　ｚ　Ｋ　ＸχＲ＃ＫＩＸθ日であり、補正電流
は目標操舵角θ丁に比例するので、電流補正関係をＫ２
Ｘθ丁とすることができる。

従って、第６図に示す如く、偏差Δθと目標操舵比θＴ
　（θ丁＝α１、θＴ＝α２、ここでα２〉α１である
。）とによって最終のデューティ比■１が得られる。

そして、このデューティ比Ｉ１に基づいて電動モータ３
８を駆動制御し（ステップ１１６）、この電動モータ３
８への駆動制御が終了したならば、前記ステップ１０８
に戻す。

一方、前記ステップ１１０においてθＴ一θＲの場合に
は、電流補正関数Ｋ２×θ丁のみのデューティ比■２で
電動モータ３８を保持制御させる（ステンプ１１８）。

即ち、この場合、デューティ比■２は、１２＝Ｋ２ｘθ
丁 となる。

次いで、リターン（ステップ１２０）させて、スタート
（ステップ１０２）に戻す。

この結果、後車輪ｌ４・１４を目標操舵角θ丁に操舵さ
せる際に、第１、第２リターンスプリング４０・４２の
戻し付勢力（負荷）を加味し、これにより後車輪ｌ４・
１４の切り残し（操舵不足）を補償することができるの
で、後車輪１４・１４を目標操舵角θ丁まで確実に操舵
させ、よって四輪操舵制御を適正に行わせて操縦安定性
を向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上詳１な説明から明らかなようにこの発明によれば、
主操舵車輪の操舵角に応じて従操舵車輪を目標操舵角に
操舵制御する際に中立位置保持機構のリターンスプリン
グの戻し付勢力に応じて電動機へのパルス電流のデュー
ティ比を補正して従操舵車輪を操舵制御させる制御手段
を設けたことにより、四輪操舵制御時に従操舵車輪の操
舵不足を補償して従操舵車輪を目標操舵角まで確実に操
舵させ、操縦安定性を向上させ得る。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図はこの発明の実施例を示し、第１図は操舵装
置を備えた車両の概略図、第２図は中立位置保持機構の
概略図、第３図はこの実施例の作用を説明するフローチ
ャート、第４図は車速に対する操舵比の線図、第５図は
偏差とデューティ比ＩＯとの関係を示す線図、第６図は
偏差とデューティ比■１との関係を示す線図である。 図において、２は車両、８は主操向手段、１０・１０は
前車輪、１２は従操向手段、１４・１４は後車輪、２４
は後側ピニオン、２６は後側ラソクバー、２８は後側ラ
ック、３８は電動モータ、４０は第１リターンスプリン
グ、４２は第２リターンスプリング、４４は中立位置保
持機構、４６は係止部、４８は制御手段、５０は前車輪
用舵角センサ、５２は後車輪用舵角センサ、そして５４
は車速センサである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、主操舵車輪を操舵する主操向手段と従操舵車輪を操
   舵する従操向手段とパルス電流によって駆動して前記従
   操向手段を駆動制御する電動機とこの電動機の非駆動時
   に前記従操舵車輪の操舵角を零に維持するリターンスプ
   リングを備えた中立位置保持機構とを有する車両用操舵
   装置において、前記主操舵車輪の操舵角に応じて前記従
   操舵車輪を目標操舵角に操舵制御する際に前記リターン
   スプリングの戻し付勢力に応じて前記電動機へのパルス
   電流のデューティ比を補正して前記従操舵車輪を操舵制
   御させる制御手段を設けたことを特徴とする車両用操舵
   装置。