JPH0597044A - 四輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハンドル操作時に後輪舵角を電動モータによ
り制御する四輪操舵装置において、後輪舵角が中立ズレ
量を持つ時、中立復帰制御を滑らかに行なうと共に後輪
舵角中立点の初期設定精度を高めること。 【構成】 イグニッションＯＮ時の後輪舵角の中立ズレ
量をサブセンサｄにより検出し、その中立ズレ量を制御
用のメインセンサｃを用いて中立点に復帰させる手段と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハンドル操作時に後輪
舵角を電動モータにより制御する四輪操舵装置、特に、
後輪舵角の中立点初期設定技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電動モータをアクチュエータとす
るステアリング機構を後輪に有する四輪操舵装置として
は、例えば、特開昭６１−４６７６６号公報に記載のも
の、即ち、電動モータのモータ軸側に設けられて、軸の
回転角により後輪舵角を検出する後輪舵角検出センサが
知られている。

【０００３】このような電動モータをアクチュエータと
するモータステアリング機構では、イグニッションスイ
ッチをＯＦＦからＯＮにした時点で中立ズレ量を持つ
時、まず、制御基準となる中立点の初期設定を行ない、
中立点の初期設定が終了してから後輪舵角制御を開始す
るようにしている。なぜなら、後輪舵角制御は中立点か
らの相対モータ回転角により制御されるし、センタリン
グスプリングが内蔵された油圧シリンダのように自動中
立復帰機能を持たないことによる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、四輪操舵装置
に於いて、上述した自動中立復帰機能を持たせようとす
ると、例えば、実開平１−１４６０１に示すようなポテ
ンショメータ式センサ、即ち、モータステアリング機構
のラックストロークにより後輪舵角を検出するサブセン
サを用い、センサ信号に基づいて中立ズレ量を検出する
と共にズレた位置から中立許容領域まで動かす指令を電
動モータに出力することで中立点初期設定を行なう事が
考えられるが、このような場合、舵角検出精度が低いた
め、滑らかに後輪舵角の中立復帰制御を行なえないばか
りでなく、中立点の初期設定精度が低いという問題があ
った。

【０００５】本発明は、上記のような問題に着目してな
されたもので、ハンドル操作時に後輪舵角を電動モータ
により制御する四輪操舵装置において、後輪舵角が中立
ズレ量を持つ時、中立復帰制御を滑らかに行なうと共に
後輪舵角中立点の初期設定精度を高めることを課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の四輪操舵装置では、イグニッションＯＮ時の後
輪舵角の中立ズレ量をサブセンサにより検出し、その中
立ズレ量を制御用のメインセンサを用いて中立点に復帰
させる手段とした。

【０００７】即ち、図１のクレーム対応図に示すよう
に、電動モータａをアクチュエータとし、ハンドル操作
時に後輪舵角を制御するべく設けられたモータステアリ
ング機構ｂと、前記電動モータａのモータ軸側に設けら
れ、軸回転角により後輪舵角を検出するメインセンサｃ
と、前記モータステアリング機構ｂのラック軸側に設け
られ、ラックストロークにより後輪舵角を検出するサブ
センサｄと、中立点初期設定時、後輪舵角の中立ズレ量
を前記サブセンサｄからの検出信号に基づいて検出する
中立ズレ量検出手段ｅと、前記中立ズレ量検出手段ｅに
より中立ズレ量が検出された時、前記メインセンサｃか
らの検出信号に基づいて真の中立点に復帰させる指令を
前記電動モータａに出力する中立点復帰手段ｆとを備え
ていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】後輪舵角が中立ズレ量を持つ時の中立点初期設
定時には、まず、中立ズレ量検出手段ｅにおいて、後輪
舵角の中立ズレ量が絶対角検出タイプのサブセンサｄか
らの検出信号に基づいて検出され、中立点復帰手段ｆに
おいて、相対角検出タイプのメインセンサｃからの検出
信号に基づいて真の中立点に復帰させる指令が電動モー
タａに出力される。

【０００９】ここで、メインセンサｃは、電動モータａ
のモータ軸側に設けられ、軸回転角により後輪舵角を検
出する相対角検出タイプのセンサであり、サブセンサｄ
は、モータステアリング機構ｂのラック軸側に設けら
れ、ラックストロークにより後輪舵角を検出する絶対角
検出タイプのセンサである。

【００１０】従って、サブセンサｄは中立ズレ量の検出
のためにのみ用い、中立復帰制御は、サブセンサｄより
舵角検出分解能の高いメインセンサｃからの検出信号を
用いて行なうことにより、サブセンサｄからの検出信号
を用いて中立復帰制御を行なう場合に比べて、中立復帰
制御が滑らかに行なわれると共に後輪舵角中立点の初期
設定精度が高められることになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１２】構成を説明する。

【００１３】図２は本発明実施例の四輪操舵装置が適用
された車両を示す全体システム図である。

【００１４】実施例の四輪操舵装置が適用された車両の
前輪１，２の操舵は、図２に示すように、ステアリング
ハンドル３と機械リンク式ステアリング機構４によって
行なわれる。これは、例えば、ステアリングギア、ピッ
トマンアーム、リレーロッド、サイドロッド５，６、ナ
ックルアーム７，８等で構成される。

【００１５】そして、後輪９，１０の転舵は、電動式ス
テアリング装置１１（モータステアリング機構に相当）
によって行なわれる。この後輪９，１０間は、ラックシ
ャフト１２、サイドロッド１３，１４、ナックルアーム
１５，１６により連結され、ラック１２が内挿されたラ
ックチューブ１７には、減速機構１８とモータ１９（電
動モータに相当）とフェイルセーフソレノイド２０が設
けられ、このモータ１９とフェイルセーフソレノイド２
０は、車速センサ２１，前輪舵角センサ２２，ストロー
クセンサ２３（サブセンサに相当），エンコーダ２４
（メインセンサに相当）等からの信号を入力するコント
ローラ２６により駆動制御される。なお、エンコーダ２
４（メインセンサ）は、ストロークセンサ２３（サブセ
ンサ）よりも舵角検出分解能が高い。（減速機構１８を
使っているため。）図３は電動式ステアリング装置１１
の具体的構成を示す断面図で、ラック１２が内挿された
ラックチューブ１７はブラケットを介して車体に固定さ
れている。そして、ラック１２の両端部には、ボールジ
ョイント３０，３１を介してサイドロッド１３，１４が
連結されている。減速機構１８は、モータ１９のモータ
軸に連結されたモータピニオン３２と、該モータピニオ
ン３２に噛合するリングギア３３と、該リングギア３３
に固定されると共にラックギア１２ａに噛み合うラック
ピニオン３５とによって構成されている。従って、モー
タ１９が回転すると、モータピニオン３２→リングギア
３３→ラックピニオン３５へと回転が伝達され、回転す
るラックピニオン３５とラックギア１２ａとの噛み合い
によりラックシャフト１２が軸方向へ移動して後輪９，
１０の転舵が行なわれる。この後輪９，１０の転舵量
は、ラックシャフト１２の移動量、即ち、モータ１９の
回転量に比例する。

【００１６】前記ラックピニオン３５には、その回転角
度を検出するエンコーダ２４のセンサー軸２４ａがカプ
ラ３６を介して連結されている。

【００１７】前記フェイルセーフソレノイド２０には、
ロックピン２０ａが進退可能に設けられていて、電子制
御系等のフェイル時には、ラックシャフト１２に形成さ
れたロック溝１２ｂにロックピン２０ａを嵌入させるこ
とでラックシャフト１２を、後輪９，１０が中立舵角位
置を保つ位置に固定するようにしている。

【００１８】作用を説明する。

【００１９】図４はイグニッションをＯＦＦからＯＮに
した時にコントローラ２６により行なわれる中立点初期
設定の処理作動の流れを示すフローチャートで、以下、
各ステップについて説明する。

【００２０】ステップ４０では、リア舵角（メインセン
サ）情報としてのメインセンサ入力電圧ＶN とセンサフ
ラグＦの読み込みが行なわれる。このメインセンサ入力
電圧ＶN は、エンコーダ２４により検出される回転角度
が１回転以上に及ぶことで、第１センサ入力信号ＶSEN1
と第２センサ入力信号ＶSEN2とを所定の角度領域で使い
分けると共に、信号切換え領域では補間法等を用いて演
算により求められる。

【００２１】また、センサフラグＦは、Ｆ＝１が第１セ
ンサを示し、Ｆ＝０が第２センサを示す。

【００２２】ステップ４１では、センサフラグＦとメイ
ンセンサ入力電圧ＶNとの初期設定が行なわれる。つま
り、Ｆ→Ｆ0 ，ＶN →Ｖ0 とされる。

【００２３】ステップ４２では、リア舵角（サブセン
サ）情報としてのサブセンサ入力電圧Ｖサブの読み込み
が行なわれる。このサブセンサ入力電圧Ｖサブは、スト
ロークセンサ２３からのそのままの入力電圧の値であ
る。

【００２４】ステップ４３では、リア舵角中立ズレ量Δ
ＲＡＳがサブセンサ入力電圧Ｖサブを用いて演算される
（中立ズレ量検出手段に相当）。つまり、真の中立点に
ある時のストロークセンサ２３からの入力電圧とサブセ
ンサ入力電圧Ｖサブとの差に基づいてリア舵角中立ズレ
量ΔＲＡＳが演算されることになる。また、同時にリア
舵角中立ズレ量ΔＲＡＳに基づいてモータ角中立ズレ量
ΔθM が演算される。

【００２５】ステップ４４では、モータ角中立ズレ量Δ
θM とセンサフラグＦとメインセンサ入力電圧ＶN とに
基づいてメインセンサでの中立位置入力電圧ＶC 及び概
算のセンサ切換回数Ｒ2 が演算される。

【００２６】ステップ４５では、メインセンサ入力電圧
ＶN とセンサフラグＦと中立位置入力電圧ＶC とセンサ
切換回数Ｒ2 に基づいて、中立位置に対する現在舵角の
モータ角偏差θN1が演算される。

【００２７】ステップ４６では、モータ角偏差θN1の絶
対値がイグニッションＯＮ時の中立に対するモータ角ズ
レ許容値θo 未満であるかどうかが判断される。

【００２８】そして、｜θN1｜＜θo の時には中立復帰
制御を要しないことで、ステップ４７において、後輪舵
角制御のメインルーチンへ進む。｜θN1｜≧θo の時に
はステップ４８以降の中立復帰制御へ進む。

【００２９】ステップ４８では、信号読み込み周期であ
る１msec毎かどうか判断される。

【００３０】ステップ４９では、上記ステップ４０と同
様に、リア舵角（メインセンサ）情報が読み込まれる。

【００３１】ステップ５０では、中立復帰制御周期であ
る５msec毎かどうか判断される。

【００３２】ステップ５１では、メインセンサ入力電圧
ＶN と中立位置入力電圧ＶC とセンサ切換回数Ｒに基づ
いて、５msec毎の中立位置に対するモータ回転角θN が
算出される。

【００３３】ステップ５２では、中立復帰のための仮目
標値θi が算出される。ここで、仮目標値θi の初期値
は上記ステップ４５で求められたモータ角偏差θN1とさ
れる。そして、前回算出された仮目標値θi に、例え
ば、1.5deg等の値を中立復帰方向に応じて加算または減
算することで５msec毎の仮目標値θi が算出されること
になる。

【００３４】ステップ５３では、仮目標値θi がθi ＝
０の状態がｔ１msec以上続いたかどうかが判断される。
このステップ５３でＹＥＳと判断された場合には、ステ
ップ４７へ進み、後輪舵角制御が開始される。

【００３５】ステップ５３でＮＯと判断された場合に
は、ステップ５４へ進み、前記ステップ５２で算出され
た仮目標値θi が得られる駆動指令が電動モータ１９に
対して出力される。

【００３６】尚、後輪舵角の通常制御としては、例え
ば、下記に示すモータ制御式によりモータ制御が行なわ
れる。

【００３７】ＩM ＝Ｌ・θε−ｍ・ d(θM)＋Ｋｐ ＩM ：モータ電流 Ｌ：比例定数 θε：目標値と追従
値との偏差 ｍ：ダンピング定数 d(θM)：モータ回転
角速度 Ｋｐ：フリクション補正定数 図５はイグニッションＯＦＦ→ＯＮ時における中立復帰
制御作動の概略の流れを示すフローチャートで、このフ
ローチャートに基づいてズレ量が異なる場合の作動につ
いて説明する。

【００３８】図５のステップ６０ではサブセンサにより
中立からのズレ量が算出され、ステップ６１ではズレ量
が一定値より小さいかどうかが判断され、ステップ６３
ではメインセンサにより中立にゆっくり戻され、ステッ
プ６２では通常制御が行なわれる。そして、図４のフロ
ーチャートとの対応関係は、ステップ４０〜ステップ４
５がステップ６０に対応し、ステップ４６がステップ６
１に対応し、ステップ４７がステップ６２に対応し、ス
テップ４８〜ステップ５４がステップ６３に対応する。

【００３９】（イ）中立ズレ量が一定値より小さい時 中立ズレ量が一定値より小さい時には、ステップ６０→
ステップ６１→ステップ６２へと進む流れとなる。

【００４０】即ち、イグニッションＯＦＦ→ＯＮ時にお
いてはじめからモータ角偏差θN1の絶対値がモータ角ズ
レ許容値θo 未満である場合には、電動モータ１９を回
転させての中立点修正を行なうことなく、直ちに、後輪
舵角通常制御が開始される。

【００４１】（ロ）中立ズレ量が一定値以上の時 中立ズレ量が一定値以上の時には、ステップ６０→ステ
ップ６１→ステップ６３→ステップ６２へと進む流れと
なる。

【００４２】即ち、イグニッションＯＦＦ→ＯＮ時にお
いてはサブセンサであるストロークセンサ２３からの検
出信号に基づいて検出されたモータ角偏差θN1の絶対値
がモータ角ズレ許容値θo 以上であると判断された場合
には、メインセンサであるエンコーダ２４からの出力に
基づいて仮目標値θi が５msec毎に少しずつ中立点へ向
かうようにステップ状に設定され、この仮目標値θi が
得られるように電動モータ１９を回転させて、滑らかに
しかもゆっくりと中立点修正が行なわれることになる。

【００４３】効果を説明する。

【００４４】（１）ハンドル操作時に後輪舵角を電動モ
ータ１９により制御する四輪操舵装置において、イグニ
ッションＯＮ時の後輪舵角の中立ズレ量をストロークセ
ンサ２３により検出し、その中立ズレ量を制御用のエン
コーダ２４を用いて中立点に復帰させる装置とした為、
後輪舵角が中立ズレ量を持つ時、中立復帰制御を滑らか
に行なうと共に後輪舵角中立点の初期設定精度を高める
ことができる。

【００４５】（２）中立復帰制御を行なう時、モータ回
転角の仮目標値θi を中立点に向って少しずつ変更する
ようにした為、走行中に中立復帰制御が行なわれようと
車両挙動の急変を招くことなく、しかも、オーバシュー
トのない高精度の中立点初期設定を行なうことができ
る。

【００４６】以上、実施例を図面により説明してきた
が、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があ
っても本発明に含まれる。

【００４７】実施例装置では、中立点復帰制御を行なう
時にモータ回転角の仮目標値を中立点に向って少しずつ
変更し、電動モータを滑らかさが得られる程度のきめ細
かなステップ状に回転させて行なう例を示したが、サブ
センサにより中立ズレ量が検出された場合に、その中立
ズレ量の分を目標値とし、電動モータの回転速度に一定
に規制を加えて滑らかに中立復帰させるような制御とし
ても良い。

【００４８】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明にあって
は、ハンドル操作時に後輪舵角を電動モータにより制御
する四輪操舵装置において、イグニッションＯＮ時の後
輪舵角の中立ズレ量をサブセンサにより検出し、その中
立ズレ量を制御用のメインセンサを用いて中立点に復帰
させる手段とした為、後輪舵角が中立ズレ量を持つ時、
中立復帰制御を滑らかに行なうと共に後輪舵角中立点の
初期設定精度を高めることができるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の四輪操舵装置を示すクレーム対応図で
ある。

【図２】実施例の四輪操舵装置が適用された車両を示す
全体システム図である。

【図３】実施例装置の電動式ステアリング装置の具体的
構成を示す断面図である。

【図４】イグニッションをＯＦＦからＯＮにした時にコ
ントローラにより行なわれる中立復帰制御作動の流れを
示すフローチャートである。

【図５】イグニッションをＯＦＦからＯＮにした時の中
立復帰制御作動の概略の流れを示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

ａ 電動モータ ｂ モータステアリング機構 ｃ メインセンサ ｄ サブセンサ ｅ 中立ズレ量検出手段 ｆ 中立点復帰手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動モータをアクチュエータとし、ハン
   ドル操作時に後輪舵角を制御するべく設けられたモータ
   ステアリング機構と、 前記電動モータのモータ軸側に設けられ、軸回転角によ
   り後輪舵角を検出するメインセンサと、 前記モータステアリング機構のラック軸側に設けられ、
   ラックストロークにより後輪舵角を検出するサブセンサ
   と、 中立点初期設定時、後輪舵角の中立ズレ量を前記サブセ
   ンサからの検出信号に基づいて検出する中立ズレ量検出
   手段と、 前記中立ズレ量検出手段により中立ズレ量が検出された
   時、前記メインセンサからの検出信号に基づいて真の中
   立点に復帰させる指令を前記電動モータに出力する中立
   点復帰手段と、 を備えていることを特徴とする四輪操舵装置。