JPH0577760A

JPH0577760A - 四輪操舵装置

Info

Publication number: JPH0577760A
Application number: JP26833291A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tsurumiya; 修鶴宮; Makoto Murata; 真村田; Masataka Izawa; 将隆伊澤; Yukihiro Fujiwara; 幸広藤原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1991-09-18
Filing date: 1991-09-18
Publication date: 1993-03-30

Abstract

(57)【要約】【目的】誤操作によるシステム再スタート時に、後輪
を緩やかに目標舵角まで転舵して再スタート時の信頼性
を高める。【構成】再スタートゲイン補正内のステップ６ａでシ
ステムが再スタートしたと判断したならば、車速が所定
速度ａ以上となっているか否かを判断し、車速が所定速
度ａ以上と判断したならば、出力デューティゲインｋ₂
を０にし、ステップ６ｄでフラグＦ₁に１を設定する。
次いでデューティファクタＤに補正係数として出力デュ
ーティゲインｋ₂を乗じ、このｋ₂に０．０１を加算し、
ｋ₂＝１か否かを判断し、ｋ₂＝１ならフラグＦ₁に０を
設定し、ｋ₂≠１なら再びステップ６ａに戻る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車に用いられる四輪
操舵装置のうち特に、所定の条件下にあっては従操向車
輪を緩やかに目標舵角まで転舵するようにした四輪操舵
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の四輪操舵装置は前輪（主操向車
輪）の転舵角及び速度に応じて、後輪（従操向車輪）の
目標舵角を決定し、この目標舵角に応じた電流を制御駆
動回路から該モータに通電するようにしている。

【０００３】そして、上記の車輪の転舵角を検出するに
は、ロータリエンコーダ等のデジタル式の主舵角センサ
と、差動トランス等のアナログ式の副舵角センサを併用
して信頼性を高めるようにしたものがある。即ち、ロー
タリエンコーダ等を組込んだセンサはハンドルの操舵量
等の制度の高い角度を検出するには優れているが、右に
何度或いは左に何度等という絶対的な角度をそれ自身で
検出することはできず、基準点に基づく補正が必要であ
る。

【０００４】一方、差動トランス等を組込んだ絶対角セ
ンサは高い精度での角度の検出には不向きであるが絶対
的な角度は検出できる。そこで、従来から前輪或いは後
輪の転舵角を検出するのに上記の主舵角センサと副舵角
センサとを併用し、副舵角センサにて検出した初期角度
を基に主舵角センサにて検出した転舵角を実際の舵角と
して検出するようにし、さらに、操舵状態や操舵中立位
置でのみ信号を発生する中立位置センサにて中立位置を
判断して補正を行い、高い精度での舵角の検出を可能と
したものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の差動
トランス等を組込んだ絶対角センサにはバッテリから一
定の電圧が印加されているが、例えば走行中にドライバ
ーが過ってイグニッションスイッチをオフにし慌てて再
びオンにしたような場合、副舵角センサの為精度が低
く、また、システムスタート時であり、絶対角センサに
印加される電圧が大きく変動すると、絶対角センサによ
って検出される初期角度が不正確になり、この初期角度
に基づいて主舵角センサで行う一連の制御も正確性に欠
けることとなる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、主操向車輪の舵角と車速から従操向車輪の目標
舵角を決定し、この目標舵角に応じた電流を従操向車輪
操舵用モータに通電するようにした四輪操舵装置におい
て、一定速度以上で且つシステムスタート時には、前記
従操向車輪操舵用モータに通電する電流値を零若しくは
零に近づけ、次いで当該電流値を目標舵角に応じた電流
値まで漸次増大せしめるようにした。

【０００７】

【作用】再スタートゲイン補正では、１ループ毎に例え
ば１／１００づつ増加する補正係数をデューティファク
タに乗じることで、従操向車輪操舵用モータに通電され
る電流値は零から１００ループ目に目標舵角に応じた電
流値になり、後輪舵角が緩やかＫに変化し、ドライバの
修正操舵が容易で、また、正確な転舵角を得るための時
間も確保できる。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで、図１は本発明の一実施例に係る四輪
操舵装置の全体構成を表わす模式図、図２は制御系のブ
ロック図、図３はセンサを示す回路図、図４は制御処理
のプログラムを示すフローチャート、図５は制御処理に
用いるデータテーブル、図６は再スタートゲイン補正の
制御処理のプログラムを示すフローチャートを示す。

【０００９】図１に示すように、四輪操舵装置は操向ハ
ンドル１１と連結した前輪操舵装置１２で前輪１３を転
舵し、また、後輪操舵装置１４で後輪１５を転舵する。
前輪操舵装置１２は、周知のラックアンドピニオンギア
機構を有し、操向ハンドル１１と前輪１３とを機械的に
連結する。

【００１０】操向ハンドル１１には操舵角、すなわち前
輪１３の舵角を検出する主前輪舵角センサ１６が、ま
た、前輪操舵装置１２には前輪１３の舵角を検出する副
前輪舵角センサ１７が取り付けられ、これらセンサ１
６，１７がコントローラ１８に接続されている。なお、
１９ａ、１９ｂは車速センサであり、車速センサ１９ａ
は各車輪１３，１５の回転速度を、車速センサ１９ｂは
トランスミッションの出力軸の回転速度を検出する。

【００１１】主前輪舵角センサ１６は、エンコーダ等の
デジタル式のセンサから構成され、ステアリングシャフ
トの回転を検出する。この主前輪舵角センサ１６はステ
アリングシャフトの回転に対し位相が異なる３種類のパ
ルス信号（Ａ相信号、Ｂ相信号、Ｚ相信号）を出力し、
後述するマイクロコンピュータが信号を計数して前輪舵
角を算出する。なお、Ａ相、Ｂ相信号は円周に対して位
相が９０゜ずれた複数のパルス信号を発生し、操舵中立
位置を表すＺ相信号は円周に１つのパルス信号を出力す
る。

【００１２】。そして、後述する故障診断では、コント
ローラ１８は下記の場合を故障と判断する。・Ｚ相信号が出力された後Ａ相信号あるいはＢ相信号が
所定数出力されてもＺ相信号が出力されない場合・Ａ相信号、Ｂ相信号あるいはＺ相信号が出力されない
場合

【００１３】また、副前輪舵角センサ１７は差動トラン
スから構成され、ラックの変位に応じたアナログ信号を
出力する。この副前輪舵角センサ１７は、図３ａに示す
ように、交番電流を供給される１次コイル、ラックと一
体に変位するコア５２および２次コイル５３を有し、２
次コイル５３にコア５２の位置に応じて誘起される電圧
をオペアンプ５４に導いてオペアンプ５４から信号Ｓ
１，Ｓ２，Ｓ３を出力する。これら信号Ｓはコア５２の
変位に対し図３ｂに示すような特性を有し、信号Ｓ３が
前輪の舵角を表わす。なお、図３ｂ中、ＳＣは中立位置
の電位を示す。

【００１４】そして、この副前輪舵角センサ１７もコン
トローラ１８による故障診断時においては下記の場合が
故障と判断される。・信号Ｓ１，Ｓ２の大きさを判定して少なくとも一方の
信号値が所定範囲（ＳＣ±Ａ）外の場合・下式によって求められた信号ＳＳと信号Ｓ３との差が
所定値以上の場合ＳＳ＝（Ｓｃ＋（Ｓ２−Ｓ１）×α）

【００１５】また、主前輪舵角センサ１６と副前輪舵角
センサ１７の全体としての故障診断は、下記の場合が故
障と判断される。・主前輪舵角センサ１６と副前輪舵角センサ１７との絶
対値を比較して所定値以上の差がある場合・主前輪舵角センサ１６の変化率と副前輪舵角センサ１
７の変化率とを比較して所定値以上の差がある場合但し、変化率とは１サンプリング周期における変化量を
表わす

【００１６】そして、前輪舵角はシステムスタート時に
副舵角センサ１７で得られた舵角を基に主前輪舵角セン
サ１６の絶対的な角度を決定し、副舵角センサ１７が中
立付近でＺ相信号が得られた場合に絶対的な角度を再設
定する。なお、再設定は前記手法に限らず、所定時間後
に再度副舵角センサ１７からの舵角を用いても良く、ま
た、車輪速の差が無い場合に中立と判断して行っても良
い。

【００１７】後輪操舵装置１４は、後輪転舵用のアクチ
ュエータとしてモータ２０を有し、このモータ２０の回
転軸がボールねじ機構等を介し左右の後輪１５と接続す
る。モータ２０は、コントローラ１８に接続され、コン
トローラ１８から給電されて後輪１５を転舵する。

【００１８】この後輪操舵装置１４には、後輪１５の舵
角を検出するエンコーダからなる主後輪舵角センサ２２
と差動トランスからなる副後輪舵角センサ２３とが設け
られ、また、ボールねじ機構のねじ軸等に後輪１５を中
立位置に付勢するスプリング２１が取り付けられる。

【００１９】これら後輪舵角センサ２２，２３はコント
ローラ１８に接続される。これら後輪舵角センサ２２，
２３は後輪１５の舵角として上述のねじ軸の変位等を検
出する。そして、これら後輪舵角センサ２２，２３も故
障診断時には前輪舵角センサ１６，１７と同様にして故
障が判断される。

【００２０】コントローラ１８は、図２に示すように、
制御部２４と駆動部２５とから成り、制御部２４に上述
の各センサが、駆動部２５にモータ２０が接続する。制
御部２４は、マイクロコンピュータ２６に８つのインタ
フェース回路２７，２８，２９，３０，３１，３２，３
３，５０をデータバス５１で接続して構成される。

【００２１】インタフェース回路２７，２８，２９，３
０，３１にはそれぞれ上述のセンサ１６，１７，１９，
２２，２３が接続し、また、インタフェース回路３２に
は後述する電流センサ３４が、インタフェース回路３３
に後述する電圧センサ３５が、更にインタフェース回路
５０にはイグニッションをオンにした場合に出力するイ
グニッションセンサ５２が接続する。

【００２２】マイクロコンピュータ２６は、駆動部２５
に接続され、駆動部２５に制御信号ｇ，ｈ，ｉ，ｊを出
力する。このマイクロコンピュータ２６は、後述するよ
うに、センサ１６，１７，１９，２２，２３，３４，３
５，５２の出力信号を演算処理し、後輪目標舵角を算出
して後輪目標舵角と後輪実舵角との偏差に応じたデュー
ティファクタの制御信号ｇ，ｈ，ｉ，ｊを出力し、ま
た、前述のように各センサの出力信号の時間的変化ある
いは大きさ等から異常を判断する。なお、このコントロ
ーラ１８は、図１に示すように、前輪舵角速度を演算し
て後輪目標舵角を補正することも行い、また、車速は各
車速センサの信号を演算して車体速度を演算する。

【００２３】駆動部２５は、ゲートドライブ回路３６、
モータ駆動回路３７、リレー３８および電流センサ３４
を有する。ゲートドライブ回路３６は、昇圧回路等を備
え、マイクロコンピュータ２６が接続し、また、モータ
駆動回路３７に接続する。このゲートドライブ回路３６
は、マイクロコンピュータ２６から入力する制御信号
ｇ，ｈ，ｉ，ｊのデューティファクタに応じた駆動信号
をモータ駆動回路３７に出力する。

【００２４】モータ駆動回路３７は、４つの電界効果型
トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４をブリ
ッジ状に結線して構成され、図外のバッテリのプラス、
マイナス端子間に介設される。このモータ駆動回路３７
は、バッテリのプラス端子にリレー３８の常開型（ノー
マルオープン）のコンタクタ３８ａを介して接続され、
バッテリのマイナス端子との間に電流センサ３４が介設
され、ＦＥＴＱ１，ＦＥＴＱ３のソース・ドレイン接続
部とＦＥＴＱ２，ＦＥＴＱ４のソース・ドレイン接続部
との間にモータ２０の端子が接続する。

【００２５】また、このモータ駆動回路３７は、各ＦＥ
Ｔのゲートがゲートドライブ回路３６に接続され、これ
らＦＥＴにゲートドライブ回路３６から駆動信号が入力
する。これらＦＥＴは、ゲートに入力する駆動信号のデ
ューティファクタに応じオン、オフしてモータ２０を通
電し、また、ＦＥＴＱ２，Ｑ４をオンさせてモータ２０
の発電制動を行う。なお、ＦＥＴＱ１には制御信号ｇに
対応するデューティファクタの駆動信号が、以下同様
に、ＦＥＴＱ２には制御信号ｈ，ＦＥＴＱ３には制御信
号ｉ，ＦＥＴＱ４には制御信号ｊに対応する駆動信号が
入力する。

【００２６】リレー３８は、上述した常開型のコンタク
タ３８ａとソレノイド３８ｂとを有し、ソレノイド３８
ｂがリレードライブ回路３９に接続する。リレードライ
ブ回路３９は、マイクロコンピュータ２６に接続され、
このマイクロコンピュータ２６が出力する制御信号に応
じリレー３８のソレノイド３８ｂを通電する。

【００２７】後述するように、このリレー３８は、正常
時にソレノイド３８ｂが通電されてコンタクタ３８ａが
閉成し、また、異常時等にソレノイド３８ｂへの通電が
停止されてコンタクタ３８ａが開成する。電流センサ３
４はモータ駆動回路３７を流れる電流、すなわちモータ
２０への通電電流を検出する。

【００２８】短絡回路４０は、図２に示すように、２つ
の短絡用のダンパリレー４１，４２を有する。これらダ
ンパリレー４１，４２は、それぞれ、常閉のコンタクタ
４１ａ，４２ａとソレノイド４１ｂ，４２ｂとから成
り、コンタクタ４１ａ，４２ａが直列にモータ２０の両
端子間に接続される。そして、コンタクタ４１ａとコン
タクタ４２ａとの間には前述した電圧センサ３５が接続
する。

【００２９】ダンパリレー４１，４２はソレノイド４１
ｂ，４２ｂが直列に結線され、ソレノイド４１ｂの一端
がダンパリレー駆動回路４３に、ソレノイド４２ｂの一
端がダンパリレー駆動回路４４に接続され、また、ソレ
ノイド４１ｂ，４２ｂ間がモータ駆動回路３７と共通の
マイナス（接地）端子に接続される。ダンパリレー駆動
回路４３，４４はそれぞれ、マイクロコンピュータ２６
に接続され、マイクロコンピュータ２６が出力する制御
信号に基づきソレノイド４１ｂ，４２ｂを通電する。

【００３０】次に、この実施例の作用を図４乃至図６に
基づいて説明する。先ず、ステップ１において、前輪舵
角θｆ、後輪舵角θｒおよび車速Ｖ等を各センサの出力
信号から読み込み、故障診断を行う。ここで、各センサ
の故障診断は前述のように行い、また、コントローラ１
８の故障診断は後述する後輪目標舵角と後輪実舵角とを
比較して差が所定値以上を故障と判断する。

【００３１】次のステップ２では、図５ｂに示すデータ
テーブル１を用い、車速Ｖをアドレスとして舵角比ｋを
マップ検索する。そして、ステップ３において、前輪舵
角センサ１６，１７で検出された前輪舵角θｆに上記舵
角比ｋ₁を乗じ、後輪目標舵角θｒｔを求める。

【００３２】続いて、ステップ４では、後輪舵角センサ
２２，２３により検出された後輪実舵角θｒと上記後輪
目標舵角θｒｔとの偏差Δθｒを算出する。次に、ステ
ップ５において、図５ｂに示すデータテーブル２を用
い、偏差ΔθｒをアドレスとしてデューティファクタＤ
をマップ検索する。

【００３３】これに続くステップ６では図６に示すよう
な再スタートゲイン補正を行う。この再スタートゲイン
補正内のステップ６ａではイグニッションセンサ５２に
よりイグニッションがオフしている状態からオン状態に
なったことによりシステムが再スタートしたか否かを判
断する。そして、システムが再スタートしたと判断した
ならば、車速が所定速度ａ以上となっているか否かをス
テップ６ｂで判断する。

【００３４】ここで、所定速度ａは図５ａの如く舵角比
ｋがゼロとなる速度とするのが好ましい。これは、低速
域（逆位相域）では使用する舵角量が大きく後輪の舵角
が多少ずれても問題はなく、むしろ転舵量を確保して逆
位相での取扱性を向上することによる。

【００３５】そして、車速が所定速度ａ以上と判断した
ならば、ステップ６ｃで出力デューティゲインｋ₂を０
にし、ステップ６ｄでフラグＦ₁に補正状態を示す１を
設定し、次いでステップ６ｅで前記ステップ５で検索し
たデューティファクタＤに補正係数として出力デューテ
ィゲインｋ₂を乗じる。

【００３６】次いでステップ６ｆでｋ₂に０．０１を加
算し、ステップ６ｇでｋ₂＝１か否かを判断し、ｋ₂＝１
ならフラグＦ₁に０を設定する。そして、次のステップ
６ａでの判断はＮＯであるので、ステップ６ｈに進みＦ
₁＝１か否かを判断し、Ｆ₁＝１ならステップ６ｅにつな
がり、ｋ₂＝１になるまでこのループを繰り返す。

【００３７】つまり、１ループ毎に１／１００づつ増加
する補正係数ｋ₂をデューティファクタＤに乗じること
で、モータ２０に通電される電流値は当初は零であるが
徐々に増大して１００ループ目に目標舵角に応じた電流
値になる。そして、補正状態で車速がａ以下になっても
補正処理は継続されるので、車速がａ以下でも急激にデ
ューティファクタＤは変化せず、安定した操舵力が得ら
れる。なお、上述のルーチンでは、０．０１を加算して
１００ループで終了する如くされているが、任意のルー
プ数でも可能である。

【００３８】そして上記の再スタートゲイン補正に続く
ステップ７では、故障フラグＦ₂の値、すなわち故障状
態か否かを判断する。そして、正常（Ｆ₂＝０）であれ
ばステップ８において信号ｇ，ｈ，ｉ，ｊのデューティ
ファクタを操舵方向（Ｒ、Ｌ、Ｃｅｎｔｅｒ）に応じ表
１に示すように設定する。したがって、後輪１５はモー
タ２０により目標舵角に転舵される。但し、操舵方向
（Ｃｅｎｔｅｒ）は現舵角を維持する状態を示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】また、ステップ７で故障（Ｆ₂＝１）と判
断されると、リレー３８への通電を停止してモータ駆動
回路３７、すなわちモータ２０をバッテリから遮断す
る。そして、ステップ９において、コントローラ１８の
駆動部２５、例えばモータ駆動回路３７が故障か否かを
判断し、故障であればステップ１０で信号ｇ，ｈ，ｉ，
ｊのデューティファクタを全て零に、また、正常であれ
ばステップ１１で信号ｇ，ｈを零、信号ｉ，ｊを１に設
定する。したがって、故障時にはモータ２０をバッテリ
から遮断する。

【００４１】尚、実施例にあっては車輪の初期角度を検
出する絶対角センサに印加される電圧が大きく変動する
例として、走行中にドライバーが過ってイグニッション
スイッチをオフにし直ちに再スタートした場合を挙げた
が、これ以外の原因にて絶対角センサに印加される電圧
が大きく変動するときにも本発明は適用できるのは勿論
である。加えて、副舵角センサの取り付け精度や経時変
化による誤差に対しても効果を有する。

【００４２】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
仮りにドライバーの誤操作により走行時にイグニッショ
ンスイッチをオフにした後、慌ててスイッチを再びオン
にしたような場合でも、後輪を緩やかに目標舵角まで転
舵するので、再スタート時における絶対角センサへの印
加電圧が大きく変動してもこれによる影響を極めて小さ
くすることができ、信頼性の高い四輪操舵装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる四輪操舵装置の全
体構成を表わす模式図

【図２】同四輪操舵装置の制御系のブロック図

【図３】図３ａがセンサの回路図、図３ｂが同センサの
出力特性図

【図４】同四輪操舵装置の制御処理のプログラムを示す
フローチャート

【図５】図５ａおよび図５ｂが同制御処理に用いるデー
タテーブル

【図６】再スタートゲイン補正の制御処理のプログラム
を示すフローチャート

【符号の説明】

１１・・・操向ハンドル、１２・・・前輪操舵装置、１３・・・
前輪（主操向車輪）、１４・・・後輪操舵装置、１５・・・後
輪（従操向車輪）、１８・・・コントローラ（制御駆動回
路）、２０・・・モータ、２１・・・スプリング（付勢手
段）、２４・・・制御部、２５・・・駆動部、２６・・・マイク
ロコンピュータ、３７・・・モータ駆動回路、３８・・・リレ
ー、４０・・・短絡回路、４１，４２・・・ダンパリレー（短
絡用リレー）、５２・・・イグニッションセンサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤原幸広埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主操向車輪の舵角と車速から従操向車輪
の目標舵角を決定し、この目標舵角に応じた電流を従操
向車輪操舵用モータに通電するようにした四輪操舵装置
において、一定速度以上で且つシステムスタート時に
は、前記従操向車輪操舵用モータに通電する電流値を零
若しくは零に近づけ、次いで当該電流値を目標舵角に応
じた電流値まで漸次増大せしめるようにしたことを特徴
とする四輪操舵装置。