JPH06166377A

JPH06166377A - 車両の操舵装置

Info

Publication number: JPH06166377A
Application number: JP32206992A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Omura; 博志大村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-12-01
Filing date: 1992-12-01
Publication date: 1994-06-14

Abstract

(57)【要約】【目的】車輪のコーナリングパワーが多少アンバラン
ス状態であっても、コーナリングにおいて適正な操舵フ
ィーリングを提供する。【構成】舵角検出手段としての舵角センサ２５と挙動
検出手段３７からの信号によりコーナリングパワー判定
手段３８が異状車輪の有無とその装着位置を判定し、転
舵比補正手段３９が前記判定結果に応じた転舵比の補正
を行ない、この補正された転舵比に従ってサーボモータ
２０が転舵制御を実行する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両の挙動を検出し、そ
れに応じて転舵装置を制御する車両の操舵装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開昭６０−１９３７７１
号公報で示されるように、ステアリングハンドルの操作
に応じて転舵される前輪の舵角と、予め設定された転舵
特性に応じて後輪の舵角を設定し、これに応じて後輪を
転舵させるように構成した車両の後輪操舵装置が知られ
ている。上記転舵特性は、一般的には車速に対応したグ
ラフとして記憶され、低速走行時に後輪を前輪と逆位相
方向に転舵して車両の回頭性を向上させるとともに、高
速走行時に後輪を前輪と同位相方向に転舵して車両の走
行安定性を向上させることができるように設定されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の車両においては、例えば空気圧が不足気味であ
るとか車輪が摩耗しているとか、あるいは予備タイヤ
（テンパータイヤ）に交換した直後であるとかの場合、
つまりコーナリングパワーがアンバランス状態である場
合で、しかもその状態で運転を継続しなければならない
ときには、他のものとは不均衡な車輪が存在する状態で
走行することとなり、ドライバーにとって通常の運転と
は異なる感覚となり、操舵フィーリングの低下は避けら
れなかった。以上の事情に鑑みて、本発明は異状な車輪
が装着されたままでも、コーナリングに関して全車輪が
正常なバランス状態にある場合と同程度の操舵フィーリ
ングをドライバーに提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１では、車両の車
輪を転舵する転舵機構とこの転舵機構を制御する制御部
とを有する車両の操舵装置において、車両の転舵角を検
出する舵角検出手段と、転舵時における車両の挙動を検
出する挙動検出手段と、各車輪に作用するコーナリング
パワーに異状があるか否かを上記舵角検出手段および挙
動検出手段からの信号に応じて判定するコーナリングパ
ワー判定手段と、このコーナリングパワー判定手段で特
定の車輪にコーナリングパワーの異状があることが確認
された場合、転舵比特性を補正する転舵比補正手段を設
けたものである。

【０００５】請求項２では、前輪を転舵する前輪転舵機
構と、この前輪転舵機構による前輪転舵と連動して後輪
を転舵する後輪転舵機構とを有する車両の操舵装置にお
いて、前記コーナリングパワー判定手段により、前輪側
にコーナリングパワーの異状車輪が有ると判明した場合
には逆相補正を行ない、後輪側に異状車輪が有ると判明
した場合には同相補正を行なうように構成したものであ
る。

【０００６】請求項３では、コーナリングパワー判定手
段にて異状車輪有りと判定された場合において、転舵機
構の作動速度を変更する作動速度変更手段を有するもの
とした。

【０００７】請求項４では、車両が転舵を行なった場合
の挙動検出手段において、ヨーレートセンサを備えた。

【０００８】

【作用】請求項１記載の発明によれば、車両の車輪を転
舵する転舵機構とこの転舵機構を制御する制御部とを有
する操舵装置において、車両の転舵角を検出する舵角検
出手段と、転舵時における車両の挙動を検出する挙動検
出手段からの信号により、各車輪に作用するコーナリン
グパワーに異状があるか否かを判定するコーナリングパ
ワー判定手段が、特定の車輪にコーナリングパワーの異
状があることを確認した場合、転舵比特性を補正する転
舵比補正手段がその特定車輪に起因するコーナリングパ
ワー値を正常値に近付けるべく補正を実行する。

【０００９】請求項２記載の発明によれば、前記コーナ
リングパワー判定手段によりコーナリングパワーに関し
て異状な車輪を判定し、特定した結果、前輪側に異状車
輪があると判明した場合には、前輪に対する後輪の転舵
角を逆相側に補正する逆相補正を行なうことにより、ア
ンダーステアとなる特性が修正される。また、後輪側に
異状車輪があると判明した場合には、前記転舵角を同相
側に補正する同相補正を行なうと、オーバーステアとな
る特性を修正することができる。

【００１０】請求項３記載の発明によれば、コーナリン
グパワー判定手段により異状車輪有りと判定された場
合、作動速度変更手段により転舵機構の駆動部の最大作
動速度を通常時よりも小さな値に変更して、転舵機構の
作動速度を規制する。

【００１１】請求項４記載の発明によれば、車両の転舵
時における車体の上下軸回りの角速度を検出することに
より、車両の挙動が検出されることになる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明に係る車両の操舵装置の実施
例を示している。この車両には左右の前輪１，２を転舵
する前輪転舵機構３と前輪１，２の転舵に応じて後輪
４，５を転舵する後輪転舵機構６とを有している。

【００１３】上記前輪転舵機構３には一対のナックルア
ーム機構７，８およびタイロッド９，１０と両タイロッ
ド９，１０を互いに連結するリレーロッド１１と、上記
リレーロッド１１に形成されたラック（図示せず）に噛
合するピニオン１２が下端部に設けられたステアリング
シャフト１３を有するステアリング機構１４とが設けら
れている。そして、上記前輪転舵機構３は、ステアリン
グハンドルの操作変位量、つまりハンドル舵角に応じて
上記リレーロッド１１を車幅方向にスライド変位させる
ことにより、左右の前輪１，２を転舵するように構成さ
れている。

【００１４】上記後輪転舵機構６は、一対のナックルア
ーム１５，１６およびタイロッド１７，１８と、両タイ
ロッド１７，１８を互いに連結するリレーロッド１９
と、左右の後輪４，５を転舵させる駆動部となるサーボ
モータ２０と、このサーボモータ２０の駆動力を上記リ
レーロッド１９に伝達する減速歯車機構２１とを有して
いる。そして、上記後輪転舵機構６は、上記サーボモー
タ２０の駆動力に応じて上記リレーロッド１９を車幅方
向にスライド変位させることにより、左右の後輪４，５
を転舵するように構成されている。

【００１５】また、上記後輪転舵機構６には、減速歯車
機構２１に設けられたクラッチ２２と、上記リレーロッ
ド１９を中立位置に付勢するスプリング２３からなる中
立付勢手段とを備えたフェイルセイフ機構２４が設けら
れている。このフェイルセイフ機構２４は、上記サーボ
モータ２０等に故障が生じた場合のフェイル時に、上記
クラッチ２２を離間状態として上記サーボモータ２０か
らリレーロッド１１に対する駆動力の伝達を遮断するこ
とにより、上記スプリング２３の付勢力によってリレー
ロッド１９を中立位置に保持して後輪４，５をフェイル
セイフ状態とするように構成されている。

【００１６】上記車両には、ハンドル舵角を検出する舵
角検出手段としての舵角センサ２５と、車速を検出する
車速センサ２６と、転舵時の車両の挙動を検出する挙動
検出手段３７としての横方向加速度センサ（横Ｇセン
サ）３０およびヨーレイトセンサ３１と、サーボモータ
２０の回転位置を検出するエンコーダ２７と、後輪用の
リレーロッド１９の変位量を検出する後輪舵角センサ２
８と、これらの検出信号に応じてサーボモータ２０の回
転を制御する制御信号を出力するコントローラ２９とが
設けられている。

【００１７】このコントローラ２９は、予め設定された
転舵特性と、上記車速センサ２６によって検出された車
速とに応じて前輪１，２に対する後輪４，５の転舵比を
設定するとともに、この後輪転舵比と、上記舵角センサ
２５によって検出されたハンドル舵角とに基づいて後輪
４，５の目標転舵角を設定し、この目標転舵角に対応す
る制御信号をサーボモータ２０に出力するような機能を
有している。そして、上記エンコーダ２７によってサー
ボモータ２０の回転位置を検出するとともに、上記後輪
舵角センサ２８によってリレーロッド１９の変位量を検
出しつつ、後輪４，５を転舵させるように構成されてい
る。

【００１８】上記転舵特性は、図３に示すように、低速
走行時に車両の回頭性を高めるために前輪１，２に対す
る後輪４，５の転舵比ΘＲ／ΘＦが負の値に設定され、
後輪４，５が前輪１，２と逆位相方向に転舵されるよう
になっている。また、車速の増大に伴って上記転舵比Θ
Ｒ／ΘＦが正の値に変化して、高速走行時に後輪４，５
が前輪１，２と同位相方向に転舵されるように設定され
ている。

【００１９】また、上記コントローラ２９には、図２に
示すようにハンドルの操舵角を検出する舵角検出手段
と、転舵時の車両の挙動を検出する挙動検出手段３７と
からの信号により各車輪に作用するコーナリングパワー
に異状が有るか否かを判定し、その車輪位置を特定する
コーナリングパワー判定手段３８と、この判定の結果、
異状状態にあると判定された場合に転舵比の補正を行な
う転舵比補正手段３９等も備えられている。そして、こ
の転舵比補正手段３９の出力により、サーボモータ２０
やそのエンコーダ２７や減速歯車機構２１などが、後輪
転舵機構６を補正された転舵比に制御する。

【００２０】前記コーナリングパワー判定手段３８は、
舵角検出手段としての舵角センサ２５と挙動検出手段３
７としての横Ｇセンサ３０からの信号により、走行中に
おける横Ｇセンサ３０の出力の積分値をコーナリングパ
ワーに対応する値として、左右の各舵角毎に記憶し、そ
の後その値を左右で対比して比較する。もし、全車輪の
コーナリングパワーが良いバランス状態にあれば、左右
の同一舵角における前記積分値の絶対値は同じである
が、仮に何かの事情により他の車輪に比較するとコーナ
リングパワーの異なる車輪があるとすると、左右の同一
舵角における前記積分値の絶対値に差が生じ、コーナリ
ングパワーの異なる異状車輪の存在を確認することがで
きる。

【００２１】なお、前記の場合はコーナリングパワーの
差を、左右の同一舵角における前記積分値の絶対値で直
接比較したが、所望の舵角における横Ｇセンサ３０のデ
ータが無いために前記絶対値が得られない場合には、近
傍のデータから舵角量の比により、所望舵角値における
前記積分値の絶対値を計算にて求めて比較することによ
り、左右差の判定を行なうこともできる。

【００２２】一般的に、旋回時には旋回外輪のコーナリ
ングパワーが主に支配的であるから、例えばコーナリン
グパワーの小さい車輪が装着されていると、その車輪の
装着位置と旋回方向に関しては図５に示すような特性に
なることが知られているので、前記コーナリングパワー
の絶対値を、コントローラ２９内において、前記した記
憶済のデータを旋回方向や絶対値の大きさなどの各種組
合せにおける状態で検証し、その結果を図５と照合すれ
ば異状車輪を特定することができる。

【００２３】このように、コーナリングパワー判定手段
３８は、舵角センサ２５と横Ｇセンサ３０からの信号に
より機能するが、挙動検出手段３７としてヨーレイトセ
ンサ３１を使用しても前記横Ｇセンサ３０を使用した場
合と同様に異状車輪の有無判定が可能であり、また図５
に示すように異状車輪の特定も同様に可能である。

【００２４】従って、本発明の実施においては対象とな
る車両の種類やその車両が使用される状況に応じて、前
記のヨーレイトセンサ３１と横Ｇセンサ３０の二つのセ
ンサのいずれか、あるいはその両方を使用して実施する
ことができる。

【００２５】前記のように、異状車輪の存在が確認され
ると、車両の状況により転舵機構の作動速度を変更する
作動速度変更手段により、一層の操舵フィーリングの向
上のためにサーボモータ２０の最大作動速度ＶMAXは、
通常の最大作動速度ＶAから異状車輪が有る場合の最大
作動速度ＶBに変更される。ただし、この二つの最大作
動速度（ＶAとＶB）には、次式（１）で表される関係が
ある。

【００２６】ＶA ＞ＶB （１）一方、コーナリングパワー判定手段３８の判定結果を受
けて機能する転舵比補正手段３９は、前記のように図３
で決定された転舵比ΘＲ／ΘＦに補正係数αを乗じて最
終の転舵比Ｋを決定する。つまり、最終の転舵比Ｋは次
式（２）によって求められる。

【００２７】Ｋ＝ΘＲ／ΘＦ×α （２）この補正係数αは，コーナリングパワーの異なる車輪が
装着されていることによる不均衡な状態を是正するよう
に設定されるものであるが、一般的に補正が必要なのは
比較的高速走行時の場合であり、図３においては後輪転
舵比ΘＲ／ΘＦが零より大きい値、つまり正の値の範囲
において補正を行なう。具体的に説明すると、高速走行
時で同相方向に転舵比が選定されているときに、コーナ
リングパワーのアンバランスを補正するため逆相側に補
正が必要な場合は、例えば補正係数αを０．８に設定す
ることにより、最終転舵比Ｋは同相方向の転舵比を２０
％減少させ、一方同相側に補正が必要な場合には補正係
数αを１．２に設定することにより、最終転舵比Ｋを同
相方向へさらに２０％増加させるものである。なお、通
常この補正係数αは異状車輪の装着位置や旋回方向等の
各種状況に対して、事前に幾つかの数値を用意してお
き、補正が必要な場合はその状況に適した補正係数αを
選択して補正を実行するが、補正が不要な場合は、補正
係数α＝１として補正をキャンセルすることができる。

【００２８】本実施例では、異状車輪が有る場合に発生
する正常値と異なるコーナリングパワー値が、正常値に
近付くように補正を行なっている。つまり、図５に示す
表を用いて具体的に説明すると、例えば前輪の左車輪Ａ
が異状である場合に横Ｇセンサによるコーナリングパワ
ー値は右旋回時に小さくなりアンダーステア（Ｕ／Ｓ）
となるため、本実施例では右旋回時において後輪を通常
よりも逆相側に転舵することにより前記コーナリングパ
ワー値を大きくして左旋回時における同値、即ち正常値
に近付くように補正を行なうものである。また、後輪の
左車輪Ｃが異状であるときにはコーナリングパワー値が
右旋回時に大きくなりオーバーステア（Ｏ／Ｓ）となる
ため、この右旋回時に後輪を通常よりも同相側に転舵す
ることにより前記コーナリングパワー値を小さくして左
旋回時の正常値に近付くように補正を行なうものであ
る。

【００２９】なお、他の方法としては、前記表中のなか
での正常値を多少操作して正常値以外との差を縮小する
方法と、前記の本実施例の方法を併用して制御する方法
があり、いずれの方法も本発明において実施が可能であ
る。

【００３０】以上のような機能と構成を有する本発明の
一実施例の制御動作について、図６に示すフローチャー
トに基づき説明すると、車両の電源等が投入されてこの
フローチャートの機能がスタートすると、先ず舵角セン
サ２５より舵角が読み込まれ（ステップＳ１）、次に横
Ｇセンサ３０から横方向加速度（横Ｇ）が読み込まれ
（ステップＳ２）、さらにヨーレイトセンサ３１よりヨ
ーレイトが読み込まれて（ステップＳ３）初回の各セン
サ部からのデータ値の読み込みが完了する。そして、コ
ーナリングパワー判定手段３８の一部であるステップＳ
４にて既に読み込み済の横Ｇセンサ３０のデータ値を前
記のように積分等の処理を行ないながら左右の各舵角ご
とに分類して記憶し、ステップＳ５にて前記のようにそ
のデータを左右の同一舵角で比較してコーナリングパワ
ーの異なった異状車輪の有無を判定する。

【００３１】そして、ステップＳ５にて異状車輪有りと
判定されると、作動速度変更手段としてのステップＳ６
にて、コーナリングパワーの異なった車輪が有る場合の
運転に適した最大作動速度ＶMAXをＶBに設定し、その後
ステップＳ７にて図３に示すように予め設定されている
転舵比特性を用いて車速センサ２６と舵角センサ２５か
らの信号に応じた転舵比を決定する。その後、ステップ
Ｓ８にて、ステップＳ５で異状車輪有りと判定するに到
ったデータ値がどのような状況下で発生したかを前記の
記憶済みデータから抽出し、その結果を前記したように
図５に示す表の異状車輪の場所Ａ欄と照合して前記異状
車輪がＡ車輪であるか否かを判定する。その結果、もし
ステップＳ８にてこの異状車輪がＡ車輪と判定されれ
ば、転舵比補正手段３９の一部としてのステップＳ１２
へ移行して、Ａ車輪が異状である場合の補正即ち右旋回
時において、逆相方向へ補正をするために補正係数を、
ステップＳ７で決定された転舵比に乗じて最終転舵比Ｋ
を決定する。

【００３２】一方、ステップＳ８にて異状車輪がＡ車輪
でないと判定された場合はステップＳ９へ移行して、図
５に示す表の異状車輪の場所Ｂ欄と照合してその異状車
輪がＢ車輪であるか否かを判定する。もし、ステップＳ
９にてその異状車輪がＢ車輪であると判定されるとステ
ップ１３へ移行して、Ｂ車輪が異状である場合の補正即
ち左旋回時において逆相方向へ補正するために補正係数
をステップＳ７で決定された転舵比に乗じて最終転舵比
Ｋを決定する。もし、ステップＳ９で異状車輪がＢ車輪
でないと判定されると、ステップＳ１０にてその異状車
輪がＣ車輪であるか否か判定されて、Ｃ車輪であればス
テップＳ１４にて前記同様の計算をして右旋回時に同相
側に補正を行ない、ステップＳ１０での前記判定の結
果、Ｃ車輪でないと判定されるとステップＳ１１にてそ
の異状車輪がＤ車輪で有ることが確定されて、ステップ
Ｓ１５にて前記同様の方法で左旋回時に同相側に補正を
実行する。

【００３３】以上の結果、補正が完了するとステップＳ
１６にて、その補正された転舵比に制御が実行されて、
コーナリングパワーに関してバランスの取れた転舵が得
られるものである。

【００３４】なお、ステップＳ５にて異状車輪無しと判
定された場合には、最大作動速度ＶMAXは通常の同値ＶA
のままであり、一方転舵比は前記ステップＳ７と同一機
能のステップＳ１７にて通常の転舵比が決定され、ステ
ップＳ１８にて補正キャンセルの計算処理即ち補正係数
α=１を乗じた後、前記同様にステップＳ１６にて転舵
制御が実行される。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は各車輪に
作用するコーナリングパワーに異状があるか否かを、転
舵角を検出する舵角検出手段と、車両の挙動を検出する
挙動検出手段とからの信号に応じて判定するコーナリン
グパワー判定手段により、コーナリングパワーに関する
異状車輪の有無の判定とその車輪の位置を特定すること
ができ、さらに転舵比補正手段によりその車輪の各装着
位置に適した補正が実行されるため、多少コーナリング
パワーの異なる車輪が装着されていても、全車輪が正常
なバランス状態にある場合の運転に近い操舵フィーリン
グをドライバーに提供することができる。

【００３６】また、本発明を実施した車両においては、
車輪のコーナリングパワーのアンバランスが解消されて
いるために、偏摩耗による車輪のローテーションの頻度
が少なくなるほかに、各車両ごとの運転特性のバラツキ
が減少しているため、その車両に不慣れなドライバーが
運転を行なっても容易に快適な運転を行なうことがで
き、さらに転舵機構の駆動部の作動速度を変更する作動
速度変更手段を有していることにより、車両の状況に適
した転舵速度に変更されるため、転舵比の制御が円滑に
実施されて一層のドライブフィーリングの向上がもたら
される。

【００３７】そして、挙動検出手段としてヨーレイトセ
ンサを使用すると、同検出手段が簡単な構成で実現で
き、しかもその検出信号は安定し正確であるため、本発
明の実施において大変有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両の操舵装置の実施例を示す概
略説明図である。

【図２】上記操舵装置のコントローラの構成を示すブロ
ック図である。

【図３】後輪の転舵特性を示すグラフである。

【図４】車両の車輪位置を表す図である。

【図５】コーナリングパワーの値に関する異状車輪の位
置と旋回方向の関係を示す説明図である。

【図６】上記コントローラの制御動作を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１，２前輪４，５後輪３前輪転舵機構６後輪転舵機構２０サーボモータ（駆動部）２５舵角センサ（舵角検出手段）３７挙動検出手段３８コーナリングパワー判定手段３９転舵比補正手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の車輪を転舵する転舵機構とこの転
舵機構を制御する制御部とを有する操舵装置において、
車輪の転舵角を検出する舵角検出手段と、転舵時におけ
る車両の挙動を検出する挙動検出手段と、各車輪に作用
するコーナリングパワーに異状があるか否かを、上記舵
角検出手段および挙動検出手段からの信号に基づいて判
定するコーナリングパワー判定手段と、このコーナリン
グパワー判定手段で特定の車輪にコーナリングパワーの
異状があることが確認された場合、転舵比特性を補正す
る転舵比補正手段を設けたことを特徴とする車両の操舵
装置。
【請求項２】前輪を転舵する前輪転舵機構と、この前
輪転舵機構による前輪転舵と連動して後輪を転舵する後
輪転舵機構とを有する車両の操舵装置において、前記コ
ーナリングパワー判定手段により、前輪側にコーナリン
グパワーの異状車輪が有ると判明した場合には逆相補正
を行ない、後輪側に異状車輪が有ると判明した場合には
同相補正を行なうように構成したことを特徴とする請求
項１記載の車両の操舵装置。
【請求項３】コーナリングパワー判定手段にて異状車
輪有りと判定された場合において、転舵機構の駆動部の
作動速度を変更する作動速度変更手段を有することを特
徴とした請求項１記載の車両の操舵装置。
【請求項４】ヨーレートセンサを備えた挙動検出手段
によって、転舵時における車両の挙動を検出するように
したことを特徴とした請求項１記載の車両の操舵装置。