JPH03248967A - 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、車両の旋回初期における後輪の舵角が、前輪
の舵角に対して逆相からヨー運動の増大に伴って同相へ
連続的に変化するように、後輪を転舵する後輪転舵装置
に関するものである。

（従来の技術） 車両の後輪操舵装置として、従来、例えば特開昭５７−
４４５６８号公報に開示されているように、横風等の外
乱による車両走行への影響を補正するために、車両の横
Ｇまたはヨーレート（ヨー速度）に応じて後輪を転舵す
るものが知られている。

すなわち、この後輪操舵装置は、後輪を転舵する後輪転
舵機構と、車両のヨー速度を検出するヨー速度検出手段
と、このヨー速度検出手段から出力される検出信号に応
じた目標後輪転舵量で後輪転舵機構を制御する制御手段
とを備えてなり、車両のヨー運動を抑制するように後輪
を転舵する構成となっている。

（発明が解決しようとする課題） このような後輪操舵装置を採用することにより、車両の
走行安定性の向上を図ることができるのであるが、車両
旋回のために前輪を転舵した場合、後輪もこれと同相に
転舵されることとなるため、車両の回頭性が低下するこ
ととなる。

これに対し、車両の旋回初期に一時的に後輪を前輪と逆
相に転舵するようにすれば、所要の回頭性を確保した上
でその後の走行安定性を確保することが可能となる。具
体的には、後輪操舵装置を、後輪を転舵する後輪転舵機
構と、前輪の舵角（θＦ）を検出する前輪舵角検出手段
と、車両のヨー速度（ψ）を検出するヨー速度検出手段
と、これら各検出手段からの検出信号が入力され、次式
％式％ （Ｋ１．に２は正の値の係数） で定義される目標後輪舵角（ＴＧθ　／）で前記後輪転
舵機構を制御する制御手段とを備えた構成とすれば、車
両旋回のために前輪を転舵してから実際に車両に姿勢変
化が現われてヨー速度が検出されるまでの間に後輪舵角
を一時的に逆相としておくことが可能となる。

さらに、上記構成に、車両のヨー加速度（ψ）を検出す
るヨー加速度検出手段を付加し、上記目標後輪舵角（Ｔ
ＧθＲ′）を、次式 ％式％ （Ｋ１．に２．に３は正の値の係数） で定義される目標後輪舵角（ＴＧθＲ）に変更すれば、
上記制御の応答性が向上するため、制御系の発振現象を
効果的に抑制することが可能となる。

しかしながら、上式の第３項（Ｋ３　・Ｖ・φ）の目標
後輪舵角（ＴＧθＲ）への寄与率が大きくなると、第１
項（−に１　・θＦ）を設けた効果、すなわち旋回初期
に後輪を一時的に逆相にして所要の回頭性を確保すると
いう効果が十分に得られなくなってしまうという問題を
生ずる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって
、車両旋回初期における所要の口頭性を確保した上で制
御系の発振現象を効果的に抑制することのできる車両の
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） 本発明に係る車両の後輪操舵装置は、上記制御系の発振
現象が発生するのは高車速領域においてであることに着
目し、車速の増大に伴って上式第３項の目標後輪舵角へ
の寄与率を増大させるように構成することにより、上記
目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、後輪を転舵する後輪転舵機構と、前輪の舵角
（θＦ）を検出する前輪舵角検出手段と、車速（Ｖ）を
検出する車速検出手段と、車両のヨー速度（φ）を検出
するヨー速度検出手段と、車両のヨー加速度（φ）を検
出するヨー加速度検出手段と、これら各検出手段からの
検出信号が入力され、次式 ％式％ （Ｋｌ　＋　Ｋ２　、に３は正の値の係数）で定義され
る目標後輪舵角（ＴＧθＲ）で前記後輪転舵機構を制御
する制御手段とを備えてなり、前記係数（Ｋ３）が、車
速（Ｖ）が大きくなるほど大きな値となるように設定さ
れていることを特徴とするものである。

（発明の作用および効果） 上記構成に示すように、係数（Ｋ３）が、車速（Ｖ）が
大きくなるほど大きな値となるように設定されているの
で、すなわち、車速の増大に伴って上式第３項の目標後
輪舵角への寄与率を増大させるように構成されているの
で、制御系の発振現象が発生しやすい高車速領域におい
ては、制御の応答性が向上し、このため車両旋回初期に
おける口頭性は多少犠牲となるが発振現象を効果的に抑
制することができ、一方、制御系の発振のおそれのない
低中車速領域においては、車両旋回初期における口頭性
を十分に確保することができる。

（実　施　例） 以下添付図面を参照しながら本発明の実施例について詳
述する。

第１図は、本発明に係る車両の後輪操舵装置の一実施例
を示す全体構成図である。

第１図において、ＩＬ、ＩＲはそれぞれ左右の前輪、２
Ｌ、２Ｒは左右の後輪であり、左右の前輪ＩＬ、１Ｒ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１対のナックルアー
ム３Ｌ、３Ｒおよびタイロッド４Ｌ、４Ｒと、これらタ
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３Ｌ、３Ｒがハンドル８の操作変位量すな
イっちハンドル舵角に応じただ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Ｂも、前輪転舵機構Ａと同様に、左右１対
のナックルアームＩＯＬ、　ＩＯＲおよびタイロッドＩ
ＩＬ、ＩＩＲと、これらタイロッドＩＩＬ、　　１１Ｒ
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１対のばね受けｌｅａ　、　１６ｂが遊嵌されて、
これらばね受けｌｅａ　、　１８ｂ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１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
ｌｅａ　、　１８ｂを受は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２ｏ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う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の正回転あるいは逆回転により
、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ＩＯＬ、　ＩＯＲがその回動中心
を中心にして上記サーボモータ２゜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の接続が解除された状態にある
ときには、上記中立保持手段１３によって後輪２Ｌ、２
Ｒ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２
ＷＳの車両ということになる。

本実施例の後輪操舵装置の制御は、次式に基づいて行わ
れるようになっている。

ＴＧθＲ＝に１　　・θＦ十に２　・■・φ十に３・Ｖ
・φ ＴＧθＲ：後輪の目標舵角 θＦ：前輪の舵角 Ｖ二車速 φ：ヨー速度 ψ：ヨー加速度 なお、係数に１　＋　Ｋ２　ｒ　Ｋ３は車速に基づいて
変化する係数で、車両の特性（例えば、ホイールベース
、車両の重量１重心バランス等）によって定まるが、具
体的な一例を示すと、Ｋ１は、例えば第３図に示すよう
に、低速側の実用性のために１０ＫＩｎＺｈ付近までは
略０，３５であるが、１０ＫＩｎ／ｈを越えると車速Ｖ
の増加と共に徐々に大きくして４゜触／ｈ付近で略１と
し、これによりスリップ角βをβ→０として操縦性を確
保するようになってぃる。そして、８０Ｋｊｎ／ｈを越
えると、高速側での直線安定性を確保するために、車速
の増加と共に徐々にに１を減少させ、前輪舵角の変化に
対する反応を鈍くしている。また、後退走行時には、小
回りが要求される５１ｍ／ｈ以下では略０．３５程度で
あるが、５ＫＩｎ／ｈを越えると、安定性を確保するた
めに、車速の増加と共に、Ｋ１を減少させる。

一方、Ｋ２は、第４図に示すように、１０／Ｑ＋／ｈを
越えると徐々に大きくなり、３０Ｋｔｒｒ　／　ｈ　（
’ｌ近で０．００５まで増加するように変更される。

また、Ｋ３は、第５図に示すように、４０ＫＩｎ／ｈ付
近から車速Ｖの増加と共に徐々に大きくなり、８０ＫＩ
ｎ／ｈを越えると一定値に維持される。

上記制御について詳述すれば、第１図に示すように、コ
ントロールユニットＵに、ハンドル舵角センサ３０．車
速センサ３１．サーボモータ２ｏの回転位置を検出する
エンコーダ３２．ヨー運動検出手段たるフロント横Ｇセ
ンサ３３およびリヤ横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、上記係数に１　＋　
Ｋ２　＋　Ｋ３を車速に応じ１ て変化させつつ、ハンドル舵角θＦ　（前輪の舵角）、
車速■、ヨー速度φおよびヨー加速度φに基づいて上記
の式により目標後輪舵角ＴＧθＲを演算し、さらに、こ
のＴＧθＲから目標後輪舵角ｍＴＧΔθＲ（ＴＧθＲに
対する後輪実舵角の偏差）を演算し、このＴＧΔθＲに
対応する制御信号をサーボモータ２ｏに出力するように
なっている。

上記両横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横Ｇの大きさを検
出し、ヨー速度φおよびヨー加速度φの検出に用いるも
ので、両横Ｇセンサ３３．３４の出力により次式で現在
のヨー速度φｎおよびヨー加速度ψｎが算出される。

φｎ−φ−＋　十（ＧＦ　　ＧＲ）　ｔ／Ｊ！φ。−３
：前回のヨー速度 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 ｆ！二両横Ｇセセンの間隔 φｎ−ψｎ−１　＋（ＧＦ　−ＧＲ）　／ｊ！φ。−１
＝前回のヨー加速度 なお、横Ｇセンサの代わりに、ヨー速度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
。

本実施例の後輪操舵装置は、フェイルセーフのために、
その制御系が二重構造とされている。

つまり、第６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゜３１３、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
ときにのみ後輪転舵を行うようにされている。すなわち
、」二重センサ３ｏ〜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いる。

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わす信号が入
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、相互に連係された制御手段たるメインコントロ
ーラ５０Ａおよびザブコントローラ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３３．８４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。

メインコントローラ５０Ａから出力された制御信号は、
ローパスフィルタ１０１．サーボアンプ６１およびサー
ボドライバ６２を介してサーボモータ２０に出力され、
後輪実舵角を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５０Ａ、　５０Ｂからの信号がア
ンド回路７１．７２に於いて比較されこれらが一致５ 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ている。また、オア回路７５
においても比較され、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、この後輪転舵制御は、オルタネータのし端子から
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。また、同図中、７７は５■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
はイグニッションスイッチ、８０はヒユーズである。

本実施例における後輪転舵制御は、上述のように、 ＴＧθＲ−−Ｉ（１・θＦ十に２　・Ｖ・φ十に３　　
・　Ｖ　争　ψ で定義される目標後輪舵角（ＴＧθＲ）で行われるよう
になっているが、上式第３項の係数に３が、第５図に示
すように車速Ｖ→４０ＫＩｎ／ｈからＶが大きくなるほ
ど大きな値となるように設定されてぃ６ るので、ずなわぢ、車速の増大に伴って」二式第３項の
目標後輪舵角ＴＧθＲへの寄７９率を増大させるように
構成されているので、制御系の発振現象か発生しやすい
高車速領域においては、制御の応答性が向上し、このた
め車両旋回初期における口頭性は多少犠牲となるが発振
現象を効果的に抑制することができ、一方、制御系の発
振のおそれのない低中車速領域においては、車両旋回初
期における回頭性を十分に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る車両の後輪操舵装置の一実施例
を示す全体構成図、 第２図は、中立保持手段の拡大断面図、第３図、第４図
および第５図は、Ｋｌ　、に２およびびに３の車速との
関係を示すグラフ、第６図は、制御系のブロック図であ
る。 Ｂ・・・後輪転舵機構 Ｕ・・・コントロールユニット ３３・・・フロント横Ｇセンサ （ヨー速度検出手段、ヨー加速度検出手段）３４・・・
リヤ横Ｇセンサ （ヨー速度検出手段、ヨー加速度検出手段）５０Ａ・・
・メインコントローラ（制御手段）ら４７一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　後輪を転舵する後輪転舵機構と、前輪の舵角（θ＿Ｆ
   ）を検出する前輪舵角検出手段と、車速（Ｖ）を検出す
   る車速検出手段と、車両のヨー速度（■）を検出するヨ
   ー速度検出手段と、車両のヨー加速度（■）、を検出す
   るヨー加速度検出手段と、これら各検出手段からの検出
   信号が入力され、次式 ＴＧθ＿Ｒ＝−Ｋ＿１、θ＿Ｆ＋Ｋ＿２、Ｖ・■＋Ｋ＿
   ３、Ｖ、■ （Ｋ＿１、Ｋ＿２、Ｋ＿３は正の値の係数）で定義され
   る目標後輪舵角（ＴＧθ＿Ｒ）で前記後輪転舵機構を制
   御する制御手段とを備えてなり、前記係数（Ｋ＿３）が
   、車速（Ｖ）が大きくなるほど大きな値となるように設
   定されていることを特徴とする車両の後輪操舵装置。