JPH05581U - 前後輪操舵車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 後輪転舵用アクチュエータにかかる負荷を加
味し、転舵制御を円滑にすると共に、重量軽減およびコ
スト低減をはかる。 【構成】 転舵モータ４Ａの回転は非可逆伝達機構のピ
ニオン１６を介しハイポイドギア１８に伝えられ、この
回転量はフィードバックセンサ５により検出される。ま
た、ハイポイドギア１８の回転は偏心配置されたボール
・ソケット機構３２により作動ロッド２６の直線運動に
変換され、その移動量がストロークセンサ６により検出
される。そして、この両センサの出力差により後輪から
かかる負荷が検出され、目標舵角と実舵角の差分と共に
この負荷に基づいて後輪の転舵制御が行われる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、前輪の操舵状態に応じて後輪を 転舵制御する前後輪操舵車両の 制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の制御装置としては、特開昭62−146783号公報や特開昭63−1343 77号公報に記載されたものが知られている。

【０００３】 これらのものは、車速と前後輪の転舵比とを関係付けたマップを用いて、前輪 の操舵角に応じた後輪の目標舵角を求め、そして単に、その目標舵角と後輪の実 舵角とを比較して、その差分だけ後輪を転舵制御するようになっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、このような従来の制御装置にあっては、後輪の目標舵角と実舵角と の差分に比例した電流でもってモータ等のアクチュエータを駆動制御するように しているため、例えば、車両の挙動等に起因して後輪側からアクチュエータに大 きな負荷がかかったような場合、モータはこの負荷に打勝つに十分なトルクを生 ぜしめることができないことが考えられる。

【０００５】 かかる問題を解決すべく、本出願人は先に特願平２−１９３８９５号を出願し たが、これはロードセルを用いたものであり、重量上およびコスト上の改善すべ き点を含んでいる。

【０００６】 この考案の目的は、後輪転舵用アクチュエータにかかる負荷を加味し、転舵制 御を円滑にすると共に、重量軽減およびコスト低減を図ることのできる前後輪操 舵車両の制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案の前後輪操舵車両の制御装置は、前輪の操舵状態に応じて後輪の目標 舵角を求め、その目標舵角と後輪の実舵角との差分だけ、後輪を非可逆伝達機構 とその回転運動を直線運動に変換する運動変換機構とを含むアクチュエータでも って直線運動をする作動ロッドを介して転舵制御する前後輪操舵車両の制御装置 において、前記アクチュエータにおける伝達機構の被駆動部の運動量を検出する 第１センサと、前記作動ロッドの運動量を検出する第２センサとを含む負荷検出 手段と、前記後輪の目標舵角と実舵角の差分と共に、前記負荷検出手段が算出し た負荷に基づいて、後輪転舵制御量を算出する制御量演算手段とを備えてなるこ とを特徴とする。

【０００８】

【作用】

この考案の前後輪操舵車両の制御装置は、後輪の目標舵角と実舵角の差分と共 に、アクチュエータに後輪側からかかる負荷に基づいて後輪を転舵制御する。

【０００９】 この際、非可逆伝達機構の被駆動部の運動量を検出する第１センサと、作動ロ ッドの運動量を検出する第２センサとの出力差により後輪側からかかる負荷の大 きさが検出される。そして、この負荷を加味して後輪は転舵制御され、目標舵角 まで転舵される。

【００１０】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

【００１１】 図１は本考案の一実施例を示すシステム構成線図であり、図において、１は前 輪の操舵角センサで、ステアリングハンドル２の操舵角に比例した信号および中 立位置信号を発生する。３は車速を検出する車速センサ、４は、後で詳述するが 、後輪転舵アクチュエータを示し、本実施例にあっては、後輪に所定の転舵量を 付与するための転舵用モータ４Ａと、ハイポイドギアやウォームギア等による非 可逆減速機構、または平歯車等による可逆減速機構等の伝達機構４Ｂと、その回 転運動を直線運動に変換する機構を有する直線駆動アクチュエータ４Ｃとを備え ている。尚、この伝達機構の被駆動部には、第１センサとしてのフィードバック センサ５が、また、直線駆動アクチュエータ4Cの、タイロッドに連結される作動 ロッド部には第２センサとしてのストロークセンサ６が設けられている。

【００１２】 ７は上述した各種センサの入力信号に基づき、転舵用モータ４Ａの駆動信号を 送出するコントロールユニットであり、CPU,ROM およびRAM を備えたマイクロコ ンピュータと、該マイクロコンピュータ用の電源回路や、各種センサからの信号 をマイクロコンピュータ用の入力信号に変換する入力I/F 回路とモータ５Ａを駆 動するモータ駆動回路等を備えている。

【００１３】 次に、図２および図３を参照して本考案の一実施例のアクチュエータおよびフ ィードバックセンサ５につき説明する。

【００１４】 図において、１０はハウジングでありブラケット１２，１２を介して車体に取 付けられる。ハウジング１０には前述の電動モータ４Ａが固設され、該電動モー タ４Ａの出力軸１４はウォームピニオン１６に連結されている。

【００１５】 さらに、１８はウォームピニオン１６と噛合うハイポイドギアであり、ハウジ ング１０の円筒状部１０Ａにベアリング２０，２０を介して回動自在に支承され ており、ハイポイドギア１８は軸線Ｌ₁ の周りに回転する。ウォームピニオン１ ６とハイポイドギア１８とでもって非可逆減速歯車機構が構成されている。ハイ ポイドギア１８には上部に軸線Ｌ₁ を中心とした陥凹孔１８Ａが形成されると共 に、中間壁１８Ｂに軸線Ｌ₁ より所定距離偏位した軸線Ｌ₂ を中心とする貫通孔 １８Ｃが形成されている。そして、陥凹孔１８Ａの内周壁には軸線Ｌ₁ に向かい 伝達ピン２２が植設されている。なお、２４はベアリング押え用のナットである 。

【００１６】 次に、２６は車体に左右方向にハウジング１０内に延設された作動ロッドであ り、その両端はボールジョイント２８，２８を介して不図示のタイロッドに連結 されている。そして、作動ロッド２６の中央部には軸部材３０が固設されている 。軸部材３０には球面滑り軸受を構成するボール・ソケット機構３２のボール部 材３２Ａが嵌装され、ソケット部材３２Ｂは前述のハイポイドギア１８の貫通孔 １８Ｃに嵌装されている。

【００１７】 なお、５はハウジング１０の円筒状部１０Ａの上端縁に嵌着されたカバー４２ にビス４４，４４でもって固設される前述の後輪舵角検出用のフィードバックセ ンサである。本実施例においてはハイポイドギア１８の回転量を検出する型式の ポテンショメータであり、前述の軸線Ｌ₁ を中心として回転する検出軸５Ａを備 えている。

【００１８】 フィードバックセンサ５の検出軸５Ａと伝達ピン２２とを連結する連結部材５ ０は、バネ材などの一枚の弾性板材でもって形成される。

【００１９】 すなわち、連結部材５０は、底板に対し側板が直角に折曲げ形成され、該側板 の一部に対しさらに舌状片が直角に折曲げ形成されている。さらに、舌状片の先 端部には外方に向かうにつれ拡幅された略Ｖ字状溝が形成されている。また、底 壁には検出軸５Ａの先端に設けられるフランジ部材への取付孔が穿設されている 。そして、この取付孔の中心を結ぶ線の中点を前述の軸線Ｌ₁ が通り、かつ、伝 達ピン２２が係合する略Ｖ字状溝の２等分線が通るように寸法関係が設定されて いる。

【００２０】 上記構成になる本実施例においては、フィードバックセンサ５以外の組立てが 完了した時点で、該センサ５との連結および取付けが行われることが好ましい。

【００２１】 すなわち、まず検出軸５Ａのフランジ部材５Ｂに、連結部材５０を、その取付 孔にビスを挿通することにより取付ける。そして、フィードバックセンサ５をカ バー４２にビス４４でもって取付けた後、カバー４２をハウジング１０の円筒状 部１０Ａに圧入嵌装する。すると、連結部材５０はハイポイドギア１８の陥凹孔 １８Ａ内に侵入し、その略Ｖ字状溝と伝達ピン２２とが係合する。このとき、伝 達ピン２２と、フィードバックセンサ５との間に軸方向の誤差が多少あったとし ても、これは連結部材５０の側壁あるいは舌状片の撓みでもって吸収され、フィ ードバックセンサ５の検出軸５Ａに大きな外力として入力されることが防止され る。

【００２２】 次に、図４および図５を参照して作動ロッド２６のストロークセンサ６につき 説明する。

【００２３】 作動ロッド２６のストローク検出部は、ハウジング１０の下端部に固定された 略ボックス状のボディ６１と、作動ロッド２６の下端部に固定されたピン部材２ ７と、ボディ６１内部に収納された可動部材６２と、ボディ６１の側部に設けら れた検出部６３とから主として構成されている。

【００２４】 前記ボディ６１は、ハウジング１０にボルトにより軸方向に沿って取付けられ 、内部に可動部材６２を収納する収納穴６１Ａが設けられている。

【００２５】 前記ピン部材２７は、基端部が作動ロッド２６の壁部に圧入固定されている一 方、先端部がハウジング１０の貫通孔およびボディ６１の上端開口を介して該ボ ディ６１内部に臨んでいる。

【００２６】 前記可動部材６２は、円柱状を呈し、収納穴６１Ａ内で作動ロッド２６の軸方 向へ移動可能に設けられている。また、可動部材６２の外周面部には、前記ピン 部材２７の先端部の移動を可能にする底面円弧状の長溝が周方向に沿って形成さ れている。

【００２７】 前記検出部６３は、いわゆる直動型のポテンショメータであって、センサボッ クス６３Ａの内部に一般的な抵抗器等の構成部品が収納されていると共に、ボデ ィ６１側の端部には摺動子たる棒状体６４が進退自在に設けられている。そして 、その先端部が可動部材６２の小穴６２Ａ内に挿入されている。また、棒状体６ ４は、センサボックス６３Ａ内に弾装された圧縮スプリング６６によって可動部 材６２方向（進出方向）に付勢されている。

【００２８】 なお、可動部材６２は、収納穴６１Ａ内に設けられているコイルスプリング６ ７により検出部６３方向に付勢されて、前記圧縮スプリング６６のばね力と相俟 って小穴６２Ａ内で棒状体６４と弾性的に連結されている。

【００２９】 以下、本実施例の作用を説明する。

【００３０】 まず、後輪操舵装置による後輪操舵制御作用について説明すれば、コントロー ルユニット７からの出力信号によって、転舵用モータ４Ａが駆動されると、ピニ オン１６からハイポイドギア１８に回転力が伝達されて軸線Ｌ₁ 回りに回転する 。これは、ボール・ソケット機構３２を介して軸部材３０、ひいては作動ロッド ２６の軸方向運動に変換される。同時にハイポイドギア１８が回転すると、この 回転は伝達ピン２２および連結部材５０を介してフィードバックセンサ５０に伝 達される。このフィードバックセンサ５０によるハイポイドギア１８の回転量は 後輪操舵角として、コントロールユニット７にフィードバックされる。

【００３１】 なお、ボール・ソケット機構３２の中心軸線Ｌ₂ は軸線Ｌ₁ を中心とする円軌 跡を描きながら旋回運動する。従って、作動ロッド２６はその軸心まわりに回転 しながら前述の軸方向にストローク移動される。

【００３２】 そして、前記作動ロッド２６が回動しつつ、例えば、図２中右方向にストロー ク移動すると、作動ロッド２６の回動に伴ってピン部材２７の先端部が可動部材 ６２の長溝内を周方向に回動しつつ、該長溝の一端面を押圧して可動部材６２を 右方向に移動させる。すると、棒状体６４が、圧縮スプリング６６のばね力に抗 して作動ロッド２６のストローク分だけ後退して検出部６３内の電流抵抗値を変 化させる。これによって、作動ロッド２６のストローク移動つまり後輪操舵角が 検出され、この検出信号がコントロールユニット７にフィードバックされる。

【００３３】 一方、コントロールユニット７においては、後輪目標舵角算出手段により、操 舵角センサ１および車速センサ３により検出された前輪の操舵角と車速とに基づ いて、後輪の目標舵角θ_A が算出され、制御量演算手段により、この目標舵角θ _A と、上述のフィードバックセンサ５およびストロークセンサ６により得られた 後輪操舵角θ_R との差分θ_e が算出される。さらに、コントロールユニット７で は負荷算出手段により、後述のようにフィードバックセンサ５とストロークセン サ６とを利用してアクチュエータ４に後輪側からかかる負荷が算出され、後輪の 目標舵角と実舵角との差分θ_e と負荷の大きさおよび方向とから、後輪の転舵制 御量Ｉ（＝K₁θ_e+K₂F)が制御量演算手段により算出される。ここで、K₁およびK₂ は自動車の構造などによって定まる定数である。

【００３４】 次に、上記構成になる本実施例の制御手順の一例を図６のフローチャートを参 照しつつ説明する。

【００３５】 まず、制御がスタートするとステップS1において、操舵角センサ１によって検 出される前輪の操舵角が読み込まれ、ついで、ステップS2において、車速センサ ３により検出された車速が読み込まれる。

【００３６】 その後、ステップS3においては、前輪の操舵角と車速とに基づいて、算出手段 が後輪の目標舵角θ_A を計算し、ついで、ステップS4において、フィードバック センサ５の検出値から求められる後輪の実舵角θ_R としての操舵角が読み込まれ る。

【００３７】 その後、ステップS5において、制御量演算手段が後輪の目標舵角θ_A と実舵角 θ_R との差分θ_e を計算する。ついで、ステップS6において、ストロークセンサ ６の検出値から、再度、後輪の操舵角が読み込まれ、その大きさおよび方向が確 定される。

【００３８】 そして、ステップＳ７において、前述のフィードバックセンサ５の検出値とス トロークセンサ６の検出値とから後輪から入力されている負荷が算出される。す なわち、後輪からの外力が作用していないときには、フィードバックセンサ５の 検出電圧値とストロークセンサ６の検出電圧値とは一対一の関係が保たれている が、後輪から外力が作用すると、両センサ間の剛性に応じて撓みが生ずる。とこ ろで、ハイポイドギア１８は非可逆であるから外力が作用しても回転しないので 、上述の両センサ間の撓み量が両センサ間の電圧差として表れる。そして、後輪 からの外力の大きさ、すなわち、負荷の大きさにこの撓み量は比例するので、電 圧差により負荷Ｆが求められるのである。なお、伝達機構に可逆減速機を使用し た場合には、外力により変位が生じたら、電動機が作動して外力に対抗する負荷 を生じるので、非可逆減速機の場合と同様に両センサ間に撓みが生じ、負荷Ｆが 求められる。

【００３９】 その後、ステップＳ８において、実舵角の差分θ_e 、および負荷Ｆから後輪転 舵制御量Ｉを計算する。その計算式は下式となる。

【００４０】 Ｉ＝Ｋ₁ θ_e ＋Ｋ₂ Ｆ なお、ここで、転舵制御量Ｉはアクチュエータ４の転舵用モータ４Ａに供給さ れる電流量あるいはデューティ比として与えられる。

【００４１】 また、Ｋ₁ およびＫ₂ は前述の如く定数であり、Ｋ₁ は差分θ_e ，Ｋ₂ は負荷 Ｆに対するそれぞれ比例項であるが、Ｋ₂ はアクチュエータ４Ｃの転舵方向と、 負荷の方向とにより、正あるいは負の符号をとる。すなわち、転舵方向が負荷の 方向に逆らう場合には正とされ、転舵方向が負荷の方向に順う場合には負、また は零とされる。

【００４２】 次いで、ステップＳ９において、転舵制御量がモータ４Ａに供給され、後輪が 転舵される。

【００４３】 なお、後輪を転舵させる手段として、モータの他、種々のアクチュエータを利 用できることは勿論である。

【００４４】 なお、本実施例によれば、通常負荷に対する両センサ間の撓み量は微小である ので、過大な外力を受け、センサ間が破損したり、あるいは一方のセンサに異常 があったような場合には、電圧差が所定量を越えたことを判断することにより、 その異常を容易に検出することができる。

【００４５】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、後輪の目標舵角と実舵角との差分と共 に第１センサと第２センサとの出力差により求められる負荷とに基づいて後輪を 転舵制御するようにしたので、負荷に打勝つ転舵制御量を常に得つつ、重量軽減 およびコスト低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例のシステム構成線図である。

【図２】本考案の一実施例を示す断面図である。

【図３】図２のIII−III矢視断面図である。

【図４】図１の一部拡大図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。

【図６】本考案実施例の制御手順の一例を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１ 前輪操舵角センサ ３ 車速センサ ４ アクチュエータ ５ フィードバックセンサ ６ ストロークセンサ １８ ハイポイドギア ２６ 作動ロッド

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 前輪の操舵状態に応じて後輪の目標舵角
   を求め、その目標舵角と後輪の実舵角との差分だけ、後
   輪を伝達機構とその回転運動を直線運動に変換する運動
   変換機構とを含むアクチュエータでもって直線運動をす
   る作動ロッドを介して転舵制御する前後輪操舵車両の制
   御装置において、前記アクチュエータにおける伝達機構
   の被駆動部の運動量を検出する第１センサと、前記作動
   ロッドの運動量を検出する第２センサとを含む負荷検出
   手段と、前記後輪の目標舵角と実舵角の差分と共に、前
   記負荷検出手段が算出した負荷に基づいて、後輪転舵制
   御量を算出する制御量演算手段とを備えてなることを特
   徴とする前後輪操舵車両の制御装置。