JP2744279B2 - 車両の後輪操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、４輪操舵車両として前輪の操舵に応じて後
輪を操舵する車両の後輪操舵装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より、車両の後輪操舵装置として、例えば特開昭
57−44568号公報等に開示されるように、後輪を転舵さ
せる駆動手段と、ステアリングハンドルの操舵角又は車
両の横加速度若しくはヨーレート（車両の上下軸回りの
角速度）を検出する検出手段と、該検出手段からの信号
を受け、上記駆動手段の作動を制御する制御手段とを備
えてなるものは知られている。

そして、このような後輪操舵装置には、後輪を前輪と
同位相にのみ操舵するもの、或いは低車速時に後輪を前
輪と逆位相に操舵し、高車速時に後輪を前輪と同位相に
操舵するものがある。かかる同位相操舵は、通常、前輪
の操舵と同時に後輪を操舵する比例制御であり、この同
位相比例制御においては、車両の走行安定性を向上させ
ることが可能となる反面、ヨーレートが発生し難くな
り、回頭性が低下するという問題がある。

そこで、このような回頭性の低下という問題を解決す
るために、旋回初期に後輪を前輪に追従させない、つま
り後輪を前輪と同位相方向に操舵しない非追従状態を設
け、この非追従状態の終了後に後輪を前輪に追従させて
同位相に操舵するディレイ制御及び位相反転制御を提案
されている。

上記ディレイ制御は、例えば特開昭58−164477号公報
に開示されるように、前輪の操舵開始時から所定時間
（ディレイ時間）を後輪を操舵しない非追従状態とし、
そのディレイ時間経過後に後輪を前輪に追従させて同位
相に操舵するものであり、このように旋回初期に前輪の
み操舵する非追従状態を創出することにより必要なヨー
レートを発生させるようにするものである。

また、上記位相反転制御は、前輪の操舵開始時から所
定時間は後輪を前輪に対して逆位相に操舵する非追従状
態とし、その所定時間経過後に後輪を前輪に追従させて
同位相に操舵するものであり、このように旋回初期に前
輪に対し後輪を逆位相に操舵する非追従状態を創出する
ことにより必要なヨーレートを発生させるようにするも
のである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、運転者がハンドルを操作して車両を旋回さ
せる場合には、その旋回を迅速にしたいときと緩やかに
したいときとがある。しかるに、上記ディレイ制御及び
位相反転制御では、いずれも単に旋回初期に非追従状態
を創出してヨーレートを一様に喚起しているに過ぎず、
運転者の意思に応じて回頭性と走行安定性との調和を有
効に図ったものとは言えない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、特に、上述の如き旋回時における
運転者の意思はステアリングハンドルの舵角加速度に最
も顕著に現われることに着目し、この舵角加速度に基づ
いて後輪の操舵を制御して、運転者の意思に応じて回頭
性と走行安定性との調和を有効に図り得る後輪操舵装置
を提供せんとするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、車速
が所定値以上にあるときに前輪の操舵に応じて後輪を前
輪と同位相に操舵するようにした車両の後輪操舵装置に
おいて、前輪の操舵量に対し所定の操舵比でもって後輪
の操舵量を演算し、この操舵量に応じて後輪の操舵を制
御する制御手段と、ステアリングハンドルの舵角加速度
を求める舵角加速度検出手段と、該舵角加速度検出手段
からの信号を受け、上記制御手段で演算された同位相の
操舵量を、該同位相操舵量から上記舵角加速度に応じて
決定される操舵補正量を減算することで補正する補正手
段とを備える構成にするものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、所定車速以上の車両
の旋回時、その初期に生じるステアリングハンドルの舵
角加速度が検出手段により検出され、この検出手段から
の信号を受ける補正手段において、制御手段により演算
された同位相の操舵量から舵角加速度に応じた操舵補正
量が減算されて該操舵量が補正され、この補正後の操舵
量に応じて後輪の操舵が制御手段によって制御される。
ここで、上記舵角加速度は、運転者が急いでハンドルを
操作するときには大きな値となり、緩やかにハンドルを
操作するときには小さな値となる。従って、旋回初期に
は運転者の意思に応じた大きさでもって後輪が前輪に対
して逆位相に操舵されてヨーレートが発生するようにな
り、回頭性が有効に高められる。

一方、旋回時の初期以後、上記舵角加速度は零ないし
負（ハンドルの切り戻し時）の値になるので、制御手段
は、所定の操舵比でもって演算したままの操舵量、或い
はそれから同位相方向に大きく補正された操舵量に応じ
て後輪の操舵を制御する。これにより、後輪は前輪に対
して確実に同位相に操舵され、走行安定性が確保される
ことになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる４輪操舵車両の全
体構成を示し、この車両は、左右の前輪1L,1Rを操舵す
る前輪操舵装置２と、左右の後輪3L,3Rを操舵する後輪
操舵装置４とを備えている。

上記前輪操舵装置２は、車幅方向に延設され、両端部
が各々タイロッド11L,11R及びナックルアーム12L,12Rを
介して左右の前輪1L,1Rに連結されたリレーロッド13
と、一端部にステアリングハンドル14が設けられたステ
アリングシャフト15と、該ステアリングシャフト15の回
転を上記リレーロッド13の軸方向（つまり車幅方向）の
移動に変換するラック＆ピニオン16とからなり、ステア
リングハンドル14の操作によりリレーロッド13を車幅方
向に変位させて前輪1L,1Rを操舵するように構成されて
いる。

また、上記後輪操舵装置４は、車幅方向に延設され、
両端部が各々タイロッド21L,21R及びナックルアーム22
L,22Rを介して左右の後輪3L,3Rに連結されたリレーロッ
ド23と、該リレーロッド23をその軸方向（つまり車幅方
向）に移動させる駆動手段24と、該駆動手段24の作動を
制御する制御手段としてのコントローラ25と、上記駆動
手段24又はコントローラ25の故障時に上記リレーロッド
23を中立位置（つまり後輪3L,3Rが舵角零の直進状態と
なる位置）に保持するためのスプリング等よりなる中立
位置復帰手段26とを備えている。

上記駆動手段24は、正逆回転可能なステップモータ27
と、該ステップモータ27の回転力をリレーロッド23に伝
達する動力伝達機構28と、該動力伝達機構28に介設され
たクラッチ29とからなる。そして、上記クラッチ29が接
続状態にあるときに、ステップモータ27の正回転或いは
逆回転により、リレーロッド23を車幅方向左右に移動せ
しめて後輪3L,3Rを操舵するように構成されている。

上記コントローラ25は、上記ステップモータ27の作動
及びクラッチ29の断接切換えを制御することにより後輪
3L,3Rの操舵を制御するものであり、このコントローラ2
5に対しては、ステアリングハンドル14の舵角（以下、
ハンドル舵角という）を検出するハンドル舵角センサ3
1、車速を検出する車速センサ32、ステップモータ27の
回転位置を検出するエンコーダ33、車体の横加速度を各
々検出する前後一対のＧセンサ34a,34b、及びリレーロ
ッド23の車幅方向位置から後輪3L,3Rの操舵角を検出す
る検出する後輪舵角センサ35等からの検出信号がそれぞ
れ入力される。

第２図は上記コントローラ25のブロック構成図であ
る。同図において、41は運転操作情報としてのハンドル
舵角センサ31及び車速センサ32からの信号に基づいてフ
ィードフォワード制御を行う第１制御部であり、この制
御部41からの出力信号に基づいて後輪の操舵が制御され
る。この制御の結果は、エンコーダ33等のセンサからな
る検出部42によって検出され、フィルター43でノイズが
除去される。ノイズ除去後の制御結果は、記憶部44に記
憶された後輪操舵の規範モデルと比較され、両者が相違
するときには、第２制御部45によってフィードバック制
御が行われる。

上記第１制御部41のフィードフォワード制御は、第３
図に示すフローチャートに従って行われる。すなわち、
先ず、ステップS1で車速Ｖ及びハンドル舵角θＦを読込
んだ後、ステップS2で前輪の操舵量に対する後輪の操舵
量の比である操舵比Ｋを算出する。上記操舵比Ｋは、第
４図に示すような予め記憶されたマップに基づいて求め
られる。この操舵比Ｋは、低車速時に後輪が負方向つま
り前輪に対して逆位相に操舵され、また所定車速以上の
高車速時に後輪が正方向つまり前輪に対して同位相に操
舵されるように設定されている。

続いて、ステップS3で上記操舵比Ｋと前輪の操舵量た
るハンドル舵角θＦとから後輪の操舵量θR1（＝Ｋ・θ
Ｆ）を算出し、ステップS4でハンドル舵角θＦを１階微
分してハンドル舵角速度Ｆを、また２階微分してハン
ドル舵角加速度Ｆをそれぞれ算出する。上記ステップ
S4での演算部は、図示していないが、微分回路等により
構成されており、また、この演算部とハンドル舵角セン
サ31とによってハンドル舵角加速度Ｆを検出する舵角
加速度検出手段51が構成されている。

次いで、ステップS5で後輪の操舵補正量θR2を算出す
る。この操舵補正量θR2は、次の式により求める。

θR2＝D1・Ｆ＋D2・Ｆ …（１） 但し、D1,D2は正の係数である。

そして、ステップS6において、上記ステップS3で算出
された後輪の操舵量θR1から上記操舵補正量θR2を減算
して後輪の操舵量θR0を算出する。すなわち、この補正
後の後輪の操舵量θR0は、 θR0＝θR1−θR2＝θR1−D1・Ｆ−D2・Ｆ …（２） より求める。このようなステップS5及びS6の演算部によ
り、上記舵角加速度検出手段51からの信号を受け、所定
車速以上の高車速時に算出された後輪の同位相の操舵量
θR1からハンドル舵角加速度Ｆに応じて決定される操
舵補正量θR2を減算して後輪の操舵量θR0を求める補正
手段52が構成されている。

しかる後、ステップS7で後輪の操舵量信号を出力し、
リターンする。

したがって、このようなフローチャートに従って後輪
3L,3Rの操舵が制御された場合、車両の旋回時における
後輪の操舵量（操舵角）θR0は、上記の（２）式に示す
ように、所定の操舵比でもって算出された操舵量θR1か
らハンドル舵角加速度Ｆ及びハンドル舵角速度Ｆの
各々に応じて決定された操舵補正量θR2を減算したもの
となる。第５図は、特に所定車速以上の高速走行中（つ
まり定常旋回状態において第４図で操舵比Ｋが同位相側
となるとき）に旋回する場合に、かかる制御の下におけ
る後輪の操舵量θR0、ハンドル舵角速度Ｆ及びハンド
ル舵角加速度Ｆの経時的変化曲線を示す。尚、第５図
においては、後輪の操舵量（実際に操舵される操舵量）
θR0の変化曲線Ａを実線で示す以外に、補正前の後輪の
操舵量（所定の操舵比でもって算出された操舵量）θR1
の変化曲線Ｂを破線で示し、また、参考のために上記操
舵量θR1からハンドル舵角速度Ｆに応じた値のみを逆
位相方向に減算した値（＝θR1−D2・Ｆ）の変化曲線
Ｃを仮想線で示す。

第５図から判るように、上記高速走行中に旋回する場
合、その旋回初期には後輪3L,3Rは前輪1L,1Rと逆位相に
操舵されることにより、ヨーレートが発生して回頭性が
高められる一方、ヨーレートがある程度発生した旋回初
期以後には後輪3L,3Rは後輪1L,1Rと同位相に操舵される
ことにより、走行安定性が高められる。

しかも、旋回初期における後輪3L,3Rの逆位相方向へ
の操舵量θR0は、運転者が急速にステアリングハンドル
14を操作するとき（つまりハンドル舵角加速度Ｆが大
きいとき）には大きくなり、緩やかにステアリングハン
ドル15を操作するとき（つまりハンドル舵角加速度Ｆ
が小さいとき）には小さくなるので、旋回初期でのヨー
レートが運転者の意思に応じた大きさでもって惹起さ
れ、回頭性の向上と走行安定性の向上とを有効に図るこ
とができる。

さらに、車両の旋回操作（ハンドル操作）は、ステア
リングハンドル14を一方に切った後に逆方向に切り戻す
のが普通であり、この切り戻し操作を始める際に車両は
不安定な状態になるが、本実施例の場合、切り戻し操作
開始時におけるハンドル舵角加速度Ｆは負の値にな
り、この負の値のハンドル舵角加速度Ｆを減算（つま
り正の値として加算）して得られる後輪の操舵量θR0
は、補正前の操舵量θR1と比べて同位相方向により大き
くなっている（第５図の曲線A,B参照）。このため、切
り戻し操作開始時に不安定な状態になるのを有効に防止
することができる。

加えて、上記実施例の場合、特に、所定の操舵比でも
って算出された操舵量θR1からハンドル舵角加速度Ｆ
のみならずハンドル舵角速度Ｆに応じた値をも減算し
て後輪の操舵量θR0を算出することにより、ステアリン
グハンドル14の操作開始時点ないし前輪1L,1Rの操作開
始時点から後輪3L,3Rが所定時間遅れて操舵され、いわ
ばディレイ制御が同時に行われるものになるので、旋回
時における回頭性の向上と走行安定性の向上とをより一
層図ることができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
その他種々の変形例を包含するものである。例えば、上
記実施例では、補正手段52において、所定の操舵比でも
って演算された操舵量θR1からハンドル舵角加速度Ｆ
及びハンドル舵角速度Ｆに応じた値をそれぞれ減算し
て後輪の操舵量θR0を算出したが、本発明は、ハンドル
舵角加速度Ｆに応じた値のみを減算して後輪の操舵量
θR0を算出するようにしてもよい。

また、上記実施例では、本発明を、低車速時に後輪3
L,3Rを前輪1L,1Rと逆位相に操舵し、高車速時に後輪3L,
3Rを前輪1L,1Rと同位相に操舵する場合について適用し
たが、路面の摩擦係数を検出し、その大きさに応じて後
輪を前輪と同位相又は逆位相に操舵する場合、或いは後
輪を前輪と同位相にのみ操舵する場合等にも同様に適用
できるのは勿論である。

（発明の効果） 以上の如く、本発明における車両の後輪操舵装置によ
れば、所定車速以上で後輪が前輪と同位相になるように
操舵比を演算し、ステアリングハンドルの舵角加速度を
検出し、所定車速以上で演算された同位相の操舵量から
上記舵角加速度に応じて決定される操舵補正量を減算し
て後輪の操舵を制御するようにしたことにより、旋回初
期には特に運転者の意思に応じた大きさでもって後輪が
前輪に対して逆位相に操舵される一方、その後の切り戻
しの際には後輪が前輪と同位相に大きく操舵されるの
で、車両の旋回初期の回頭性の向上とその後の走行安定
性の向上とを大幅に図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は４輪操舵
車両の全体構成図、第２図はコントローラのブロック構
成図、第３図は後輪の操舵制御のフローチャート図、第
４図は操舵比設定用のマップ図、第５図は車両の旋回時
における後輪の操舵量、ハンドル舵角速度及びハンドル
舵角加速度の変化特性を示す特性図である。 1L,1R……前輪 3L,3R……後輪 ４……後輪操舵装置 14……ステアリングハンドル 25……コントローラ（制御手段） 51……舵角加速度検出手段 52……補正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−112284（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−41676（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−207771（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車速が所定値以上にあるときに前輪の操舵
   に応じて後輪を前輪と同位相に操舵するようにした車両
   の後輪操舵装置であって、 前輪の操舵量に対し所定の操舵比でもって後輪の操舵量
   を演算し、この操舵量に応じて後輪の操舵を制御する制
   御手段と、 ステアリングハンドルの舵角加速度を検出する舵角加速
   度検出手段と、 上記舵角加速度検出手段からの信号を受け、上記制御手
   段で演算された同位相の操舵量を、該同位相操舵量から
   上記舵角加速度に応じて決定される操舵補正量を減算す
   ることで補正する補正手段とを備えたことを特徴とする
   車両の後輪操舵装置。