JPH03167076A

JPH03167076A - 四輪操舵装置の制御装置

Info

Publication number: JPH03167076A
Application number: JP30518089A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Inoue; 秀明井上; Kazunori Mori; 和典森; Masato Fukino; 真人吹野; Yoshinori Nakano; 良宣中野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-11-24
Filing date: 1989-11-24
Publication date: 1991-07-18

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、前輪操舵される車両の後輪がアクチュエータ
を介して操舵可能となった四輪操舵装置の制御装置に関
する。

従来の技術この種の四輪操舵装置としては、例えば特開昭６１−２
２０９７５号公報に開示されるように、前輪のステアリ
ング系とは独立して設けられるアクチュエータを介して
後輪が操舵できるようになっており、該四輪操舵装置で
は該アクチュエータとして電動モータが使用されるよう
になっている。

そして、制御回路から出力される制御信号（電流値制御
）により上記電動モータが駆動されるようになっており
、該制御信号としては後輪の実舵角と目標舵角との偏差
に対応した値として得られるようになっている。

発明が解決しようとする課題しかしながら、かかる従来の四輪操舵装置の制御装置に
あっては、第１１図に示すようにスリップ角βの大きさ
および輪荷重Ｗの大きさによって、タイヤが転舵される
ときに発生されるセルファライニングトルクＴが変化さ
れることが知られており、一般に使用される操舵領域に
あっては、直進時にはスリップ角β−がゼロであるから
セルファライニングトルクＴが小さくなり、かつ、旋回
時にはスリップ角βが大きくなることからセルファライ
ニングトルクＴが大きくなる。

つまり、セルファライニングトルクＴが小さい場合は、
タイヤからの反力が減少するため電動モータに入力され
る負荷も小さくなり、かつ、セルファライニングトルク
Ｔが大きい場合は、タイヤは力が増大されるため電動モ
ータに入力される負荷も大きくなる。

従って、電動モータの制御電流値を単に実舵角と目標舵
角との偏差に応じて決定していたのでは、後輪舵角が然
程大きくない直進状態付近にあっては、タイヤ反力が小
さいため電流値の方が大き過ぎて振動が発生し易くなり
、かつ、後輪が大きく転舵された場合は、タイヤ反力が
大きくなって電流値の方が不足気味になり、大きなヒス
テリシスが発生してしまう。

このため、ステアリングホイールの中立付近では車両に
振ら付きが発生されると共に、切れ角を大きくしたとき
には後輪操舵の応答性が悪化してしまうという課題があ
った。

そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて、後輪の実
舵角と目標舵角との偏差のみならず、アクチュエータに
入力される負荷の大きさをも考慮して、該アクチュエー
タの制御量を決定することにより、実際の運転状況に即
したアクチュエータ制御を行うことができる四輪操舵装
置の制御装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段かかる］Ｉ的を達成するために本発明は第１図に示すよ
うに、後輪ａを操舵するアクチュエータｂを備え、該ア
クチュエータｂを介して行われる後輪ａの転舵が、前輪
Ｃの転舵量に関連して制御される四輪操舵装置の制御装
置において、後輪ａの実舵角と目標舵角との偏差を算出
する舵角偏差決定手段ｄと、上記アクチュエータｂに作用する負荷を検知する操舵負
荷検出り段Ｃと、上記舵角偏差および上記操舵負荷に応じて、−］―記ア
クチュエータｂに出力する駆動信号の大きさを決定する
駆動力制御手段ｆと、を設けることにより構成する。

作用以上の構成により本発明の四輪操舵装置の制御装置にあ
っては、駆動力制御手段りからアクチュエータｂに出力
される駆動信号の大きさは、舵角偏差決定手段ｄで算出
された舵角偏差を、操舵負荷検出手段ｅで検知されたア
クチュエータｂに作用する負荷によって補正する形で決
定することができる。

このため、操舵負荷が小さくなる後輪ａの中立付近では
、タイヤ反力が減少されることに伴ってアクチュエータ
ｂの駆動力を抑制することにより、振動発生が低減され
、かつ、操舵負荷が大きくなる後輪ａの大転舵時は、大
きなタイヤ反力に対抗して駆動力を増大することにより
、応答性が向上されることになる。

実施例以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

即ち、第２図は本発明の四輪操舵装置の制御装置の一実
施例を示し、１０，１０８は前輪、１２゜１２８は後輪
で、ステアリングホイール１４回転は、ステアリングシ
ャフト１６．ステアリングリンケージＩ８およびナック
ルアーム２０，２０ａを介して前輪１０．ｌｏａに伝達
され、該ステアリングホイール１４の操舵量に応じて該
前輪１０゜１０８が転舵されるようになっている。

尚、本実施例では上記ステアリングリンケージ１８とし
てラックアンドピニオン式のものが使用され、上記ステ
アリングシャフト１６の先端に設けられた図外のピニオ
ンギアがギアボックス２２内のラック軸２４に噛合され
、タイロッド２６゜２６８を介して該ラック軸２４と上
記ナックルアーム２０，２０ａとが連結されている。

一方、上記後輪１２，１２８にもそれぞれナックルアー
ム３０．ａｏａが設けられ、これらナックルアーム３０
．ａｏａ間には上記ステアリングリンケージ１８と同様
に、ギアボックス３２．うツク軸３４およびタイロッド
３６．３６８からなるステアリングリンケージ３８が配
置されて、後輪操舵が行われる。

」１記ラック軸３４に噛合されるピニオン軸４０にはウ
オームホイール４２が装着され、該ウオームホイール４
２にはアクチュエータとしての電動モータ４４によって
駆動されるウオーム４６が噛合され、該電動モータ４４
の回転量に応じて後輪１２．１２８が転舵されるように
なっている。

上記ステアリングシャフト１６にはステアリングホイー
ル１４の操舵角θを読み取る前輪操舵角センサ５０が設
けられ、該前輪操舵角センサ５０で検出された操舵角θ
信号はコントローラ５２に入力されると共に、該コント
ローラ５２には更に車速センサ５４で検出された車速Ｖ
信号が入力される。

また、上記後輪操舵用のギアボックス３２には、ラック
軸３４の移動量を読み取る後輪舵角センサ５６が設けら
れ、該後輪舵角センサ５６で検出された後輪舵角δ、倍
信号上記コントローラ５２に人力される。

上記コントローラ５２にはコンピュータおよびモータド
ライバが内蔵され、該コンピュータでは以上の操舵角θ
、車速■および後輪舵角δ、に基づいて電流指令値を算
出し、その値をモータドライバを介して上記電動モータ
４４の駆動信号として出力するようになっている。

ここで、本実施例では上記コントローラ５２内のコンピ
ュータに、前輪１０．１０８に対する後輪１２．１２ａ
の転舵角を決定する転舵比ｋを算出する転舵比決定手段
６０と、」−記後輪舵角δ。

信号から後輪１２．１２８の実際の転舵量を検出する後
輪実舵角検出手段６２と、目標とする後輪舵角を算出す
る後輪目標舵角決定手段６４と、後輪１２．１２ａの実
舵角と目標舵角との偏差ｅを算出する舵角偏差決定手段
６６と、上記電動モータ４４に作用する後輪１２．１２
８からの負荷に対応したフィードバックゲインＫｃを算
出する操舵負荷検出手段としてのフィードバックゲイン
決定手段６８と、上記舵角偏差ｅおよび上記フィードパ
ツクゲインＫｃに応じて上記電流指令値Ｉの大きさを決
定する駆動力制御手段７０とが設けられる。

以上の構成により本実施例の四輪操舵装置の制御装置に
おける機能を第３図のフローチャートに沿って説明する
。

即ち、上記フローチャートはコントローラ５２内のコン
ピュータが実行するプログラムの一処理例を示すフロー
チャートで、所定の短時間（例えば、１０ｍ５ｅｃ）毎
に処理され、まず、ステップＩではステアリングホイー
ル１４による操舵角θを読み込み、ステップ■では車速
Ｖを読み込み、ステップ■では後輪舵角δ、を読み込む
。

そして、次のステップ■では前輪舵角に対する後輪舵角
の比を示す転舵比ｋを算出するが、このとき、本実施例
では予め記憶された第４図のデータを用い、車速Ｖから
該転舵比ｋが迅速に求められるようになっている。

次に、ステップ■では上記転舵比ｋを基に、後輪１２，
１２ａの目標舵角δ／を算出するが、上記操舵角θはス
テアリングホイール１４の回転角として設定されるため
、前輪１０，１０ａの実舵角は、該操舵角θとギアボッ
クス２２内のギア比Ｎとから求めなければならず、従っ
て、該目標舵することができる。

次のステップ■では上記目標舵角δ、゛と、上記ステッ
プ■で読み込まれた後輪１２，１２ａの実舵角δ、との
差を、舵角偏差ｅ（−δ、′−δ、）として算出する一
方、ステップ■では第５図のデータに基づいてフィード
バックゲインＫｃを求め４次のステップ■ではこれら舵
角偏差ｅおよびフィードバックゲインＫｃから、電動モ
ータ４４に出力すべき電流指令値Ｉを、Ｉ−Ｋｃ−ｅと
して求める。

即ち、上記フィードバックゲインＫｃは後輪舵角δ、の
絶対値の関数として設定され、これは第１１図のセルフ
ァライニングトルク特性に鑑みて決定され、後輪舵角δ
、増大に伴ってスリップ角βが増大された場合は、一般
の使用領域において０セルファライニングトルクＴも増加されるが、該セルフ
ァライニングトルクＴをナックルアーム３０．３０ａの
腕の長さＱで割った値Ｆ＝Ｔ／Ｐが軸力としてタイロッ
ド３６．３６ａおよびラック軸３４を介して電動モータ
４４の負荷となるため、後輪舵角δ、の増大１こ伴って
フィードバックゲインＫｃも増加されるように設定され
ている。

従って、上記電流指令値Ｉの大きさは、電動モータ４４
に入力されるタイヤ反力による負荷、つまり操舵負荷に
応じて変化されることになり、ステップＩＸではこの電
流指令値Ｉをモータドライバに出力してフローを終了す
る。

そして、上記モータドライバから駆動電流が出力される
ことにより、電動モータ４４は駆動電流値に応じた駆動
力をもって駆動され、後輪＋２゜１２ａの転舵を行う。

このように、本実施例では電動モータ４４に出力される
駆動電流値がフィードバックゲインＫｃによって可変と
され、後輪１２，１２８が操舵負荷の小さくなる直進状
態にあるときは、電動モータ４４の駆動力も小さく制御
されて振動発生を効果的に抑制する一方、操舵負荷が大
きくなる旋回状態では、電動モータ４４の駆動力も大き
く制御され、大きなタイヤ反力に抗して後輪１２，１２
ａを確実に転舵することができるため、応答性を著しく
向上させることができる。

ところで、上記実施例ではフィードバックゲイン決定手
段６８（第２図参照）を設けて、第３図のフローチャー
トでステップ■により可変とされるフィードバックゲイ
ンＫｃを求めるようにしたものを開示したが、該フィー
ドバックゲイン決定手段６８に代えて補正電流値決定手
段を設けると共に、上記第３図のフローチャートでステ
ップ■およびステップ■に代えて、第６図に示すステッ
プ■ａおよびステップ■ａを用いて処理することもでき
る。

即ち、上記ステップ■ａではステアリングホイール１４
の操舵角θに対する補正電流値Δ■を算出すると共に、
ステップ■ａでは電流指令値Ｉを、■−Ｋｃ−ｅ＋ＡＩ
・・・■（尚、Ｋｃは定数）とし１− ２て算出することにより、上記実施例と同様に電動モータ
４４に作用する操舵負荷に応じて、該電動モータ４４の
駆動力を補正電流値Δｌの変化によって制御できるよう
になっている。

尚、上記ステップ■ａで算出される補正電流値ＡＩは、
第７図のデータに基づいて決定されるようになっており
、該データは操舵角θの絶対値に対する補正電流値Δ１
を、車速Ｖ毎に求めるようになっており、つまり、操舵
角θと車速■とによって横加速度を推測し、この横加速
度が大きいときには後輪１２，１２８に作用するタイヤ
反力が大きいものとして、該補正電流値ＡＩも増大され
るようになっている。

また、第８図は更に他の処理例を示すフローチャートで
、このフローチャートは第２図中破線で示すように横加
速度センサ８０を設けて、これにより検出される横加速
度ＧＹをコントローラ５２での制御に用いる場合に適用
される。

尚、このフローチャートは上記第３図のフローチャート
と同一処理部分に同一符号を付して重複する説明を省略
して述べるものとし、ステップ■とステップ■との間に
ステップＸを挿入し、該ステップＸによって横加速度ａ
ｙを読み込むようになっており、かつ、ステップ■で算
出されるフィードバックゲインＫｃのデータは、第９図
に示すようにステップＸで読み込まれた横加速度ＧＹの
絶対値に対する値として決定される。

従って、この実施例にあっても上記各実施例と同様に電
動モータ４４に作用する負荷に応じて駆動力制御を行う
ことができ、更には、上記第６図に示す実施例と共に旋
回時のみならず横風に対しても電動モータ４４の駆動力
制御を行うことができる。

更に、他の考え方として舵角偏差ｅが大きいときは後輪
１２，１２８の操舵負荷が大であると見做すことができ
るため、上記第３図のフローチャート中、ステップ■で
求められるフィードバックゲインＫｃを、第】０図に示
すように舵角偏差ｅの絶対値に対する値として決定する
こともできる。

更にまた、電動モータ４４に作用する負荷を検３４出する手段としては、図示は省略したがラック軸３４と
かタイロッド３６，３６８に作用する軸力を直接検出す
ることもでき、また、後輪Ｉ２，１２ａ若しくは車体の
スリップ角と後輪荷重を検出して軸力を推定することも
でき、このようにして求められた軸力からフィードバッ
クゲインＫｃを変数として求めるようにしてもよい。

尚、上記各実施例ではアクチュエータとして電動モータ
４４を用いた場合を例にとって説明したが、これに限る
ことなく、例えば、特開昭６０１６１２６４号公報に開
示されるように油圧式のパワーシリンダをアクチュエー
タとして用いたものにあっても本発明を適用することが
できることは勿論であり、この場合、アクチュエータに
出力される駆動信号は、該パワーシリンダを稼働するた
めにコントロールバルブから出力される制御油圧となる
。

発明の効果以」−説明したように本発明の四輪操舵装置の制御装置
にあっては、舵角偏差およびアクチュエータに作用する
操舵負荷に応じて、該アクチュエータに出力する駆動信
号を制御するようにしたため、舵角偏差で決定される該
駆動信号の大きさを、該操舵負荷を補正要素として変化
させることができるようになり、後輪の操舵負荷が小さ
くなる領域では、アクチュエータの駆動力を抑制するこ
とにより振動発生を著しく低減することができ、かつ、
後輪の操舵負荷が大きくなる領域では、アクチュエータ
の駆動力を増大することにより、後輪転舵に対する応答
性を著しく向上することができるという優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念を示す概略図、第２図は本発明の
一実施例を示す概略構成図、第３図は本発明の制御で実
行されるプログラムの一処理例を示すフローチャート、
第４図は第３図のフローチャートを実行する際に用いら
れる転舵比のデータマツプ、第５図は第３図のフローチ
ャートを実行する際に用いられるフィードバックゲイン
のデータマツプ、第６図は本発明を制御するプログラム
５６の他の処理例の要部を示すフローチャート、第７図は第
６図のフローチャートを実行する際に用いられる補正電
流値のデータマツプ、第８図は本発明の制御で実行され
るプログラムの他の処理例を示すフローチャート、第９
図は第８図のフローチャートを実行する際に用いられる
フィードバックゲインのデータマツプ、第１０図は本発
明の他の実施例で用いられるフィードバックゲインのデ
ータマツプ、第１１図はスリップ角に対するセルファラ
イニングトルクの特性図である。１０．１０８・・・前輪、１２．１２８・・・後輪、１
４・・・ステアリングホイール、４４・・・電動モータ
（アクチュエータ）、５０・・・前輪操舵角センサ、５
２・・・コントローラ、５４・・・車速センサ、５６・
・・後輪舵角センサ、６０・・・転舵角決定手段、６２
・・・後輪実舵角検出手段、６４・・・後輪目標舵角決
定手段、６６・・・舵角偏差決定手段、６８・・・フィ
ードバックゲイン決定手段（操舵負荷検出手段）、７０
・・・駆動力制御手段。７第４図第６図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）後輪を操舵するアクチュエータを備え、該アクチ
ュエータを介して行われる後輪転舵が、運転条件に応じ
て制御される四輪操舵装置の制御装置において、後輪の実舵角と目標舵角との偏差を算出する舵角偏差決
定手段と、上記アクチュエータに作用する負荷を検知する操舵負荷
検出手段と、上記舵角偏差および上記操舵負荷に応じて、上記アクチ
ュエータに出力する駆動信号の大きさを決定する駆動力
制御手段と、を設けたことを特徴とする四輪操舵装置の
制御装置。