JP3100780B2

JP3100780B2 - 車両用ヨーレートセンサの異常検出装置

Info

Publication number: JP3100780B2
Application number: JP26224992A
Authority: JP
Inventors: 博志大村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 2000-10-23
Anticipated expiration: 2015-10-23
Also published as: JPH06107208A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、ヨーレートフ
ィードバック型の後輪転舵装置等に用いられる車両用ヨ
ーレートセンサの異常正常を判定する異常検出装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両の車体の走行モードにヨーモードが
ある。このヨーモードは垂直線軸の周りの車体の回転運
動である。このヨー運動をヨーレートセンサにより検出
して、車両の制御に適用下代表的な例が、例えば、特開
平３−１６４３７４等のヨーレートフィードバック型の
後輪転舵装置であろう。後輪操舵装置では、車両の方向
安定性を確保するため、車速の中高速領域においては転
舵比が正、即ち、同位相となるように制御されるのが一
般的であるが、この制御は比例制御によるために、ハン
ドル操舵の開始と同時に後輪が同位相側へ転舵されるこ
ととなり、十分な回頭性が得られない。ヨーレートフィ
ードバック型の後輪転舵装置は、車両のヨーレートを検
出し、前輪転舵の開始直後は後輪を前輪と逆位相側に転
舵し、その後はヨーレートの発生に応じて同位相側に転
舵するというものであり、回頭性及び方向安定性の両立
を図ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ヨー
レートセンサは車両の制御においては、走行安定性に関
係するという重要な位置を有するので、当然のことなが
ら、そのセンサの異常を検出することが行なわれてい
る。また、ヨーレートセンサはその構造故に、センサ出
力に温度によるドリフトが現われる。通常、このドリフ
トは所定の校正手順によってキャリブレーションされ
る。即ち、この温度によるセンサ出力のドリフトは通常
の走行時においても行なわなくてはならないのである。
そして、上記の校正手順においては、少なくともドリフ
トが通常のドリフトなのか、或いはセンサのフェールに
よるものなのかを判断しなければならない。

【０００４】従来のヨーレートセンサの異常判定ロジッ
クは、車速が実質的にゼロのときには、ヨーレート出力
が発生する筈はないので、その出力が異常に大きいとき
は、センサが故障していると判断している。ヨーレート
センサの異常は後輪操舵制御の異常と報告され、後輪操
舵制御は不能にされる。ところが、後輪操舵制御車両な
どのヨーレートセンサを備えた車両が立体駐車場に備え
られているターンテーブルに載置されると、ヨーレート
センサ出力は異常な値を示す。これは、ターンテーブル
上では、車両が前後方向に運動していなくて、単に回転
運動しているので、センサ出力が異常値を示してしまう
のである。センサが異常値を示すと、その場で、その後
輪操舵制御はフェールとみなされ、前述したように後輪
操舵制御は不能にされる。

【０００５】ここで問題なのは、たとえセンサ異常が誤
判定であって実際には走行には支障はないものだとして
も、後輪操舵制御等のような車両走行に直接的な影響を
与える制御系に「異常」が報告されることは好ましいこ
とではないということである。そこで本発明の目的は、
例えばターンテーブルに載置された場合等のように、車
両が回転させられてもセンサをフェールと誤判定しない
ような車両用ヨーレートセンサの異常検出装置を提案す
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】及び

【作用】上記課題を達成するための本発明の車両用ヨー
レートセンサの異常検出装置は、回転角速度を検出する
ためのヨーレートセンサを備えた車両において、車速を
検出する車速検出手段と、検出された車速が実質的に零
で前記ヨーレートセンサからの出力が第１の所定値以上
ある場合には前記センサは正常と判定する一方、検出さ
れた車速が実質的に零でなく前記センサからの出力が第
２の所定値以上のときは前記センサは異常と判定する判
定手段とを具備したことを特徴とする。

【０００７】車速がゼロであるのに異常に大きい出力が
でるのは、車体がターンテーブルなどに載って回転して
いるのであるから、センサの異常とは判定しない。

【０００８】

【実施例】以下添付図面を参照しながら本発明の好適な
実施例について詳述する。以下添付図面を参照しながら
本発明の異常検出装置を「ヨーレートフィードバック制
御」を行なう後輪操舵装置に適用した実施例について詳
述する。尚、この実施例では、転舵比θ_Sは、後輪の舵
角θ_Rに対する前輪の舵角θ_Fの比（＝θ_R／θ_F）で定義
される。〈システム構成〉図１は、実施例の四輪操舵システムの
構成を示す。

【０００９】図示のように、後輪操舵装置１０は、前輪
１２を転舵する前輪転舵機構１４に伝達シャフト５２を
介して機械的に連結され、この前輪転舵機構１４による
前輪転舵と連動して、後輪１６を前輪転舵機構１４から
入力される前輪舵角θ_Sに応じた所定の後輪の目標舵角
ＴＧθ_Rとなるよう転舵する後輪転舵機構１８と、この
後輪転舵機構１８内に設けられ、前輪舵角θ_Fに対する
後輪舵角θ_Rの比として表される転舵比θ_Sの設定および
変更を行う転舵比可変機構２０と、この転舵比可変機構
２０を制御する制御ユニット２２とを備えてなる。制御
ユニット２２には、車速センサ２４から車速Ｖ、前輪舵
角センサ２６（ステアリングシャフトに設けられてい
る。）から前輪舵角θ_F、転舵比センサ２８から転舵比
θ_S、ヨーレートセンサ２５からのヨーレートψの各信
号が入力されるようになっている。

【００１０】上記制御ユニット２２による転舵比可変機
構２０の制御は、中車速若しくは高車速領域において、
前輪１２が舵角零から転舵されたとき、この前輪転舵の
開始直後は転舵比θ_Sを負に、その後は該転舵比θ_Sを正
にするように行われる所謂「位相反転制御」が行なわれ
る。図２は後輪転舵機構１８を示す斜視図である。図２
に示すように、後輪転舵機構１８は、転舵比可変機構２
０と、油圧切換バルブ３２と、後輪操舵ロッド３４と、
変位伝達機構３６と、油圧パワーシリンダ３８とを備え
ている。

【００１１】転舵比可変機構２０は、出力ロッド４０
と、ベベルギヤ４２と、揺動軸部材４４と、振子アーム
４６と、連結ロッド４８とを備えている。出力ロッド４
０は、その軸線Ｌ₃方向に摺動可能にケース５０に支持
され、該軸Ｌ₃方向にストローク変位することによっ
て、変位伝達機構３６を介して後輪操舵ロッド３４をそ
の軸方向（車幅方向）に変位せしめ、これにより、該後
輪操舵ロッド３４の両端部に連結された後輪を転舵する
ようになっている。

【００１２】ベベルギヤ４２は、出力ロッド４０の軸線
Ｌ₃と同軸の軸線Ｌ₁のまわりに回転可能にケース５０に
支持されている。そして、該ベベルギヤ４２と噛合する
伝達シャフト５２の後端部のピニオン５２ａが、ハンド
ル３０の操舵により回転するのに伴って軸線Ｌ₁まわり
に回転するようになっている。即ち、前輪舵角θ_Fは、
前輪転舵機構１４から伝達シャフト５２を介して後輪転
舵機構１８に入力されることとなる。

【００１３】揺動軸部材４４は、出力ロッド４０の軸線
Ｌ₃と同軸となる位置（図示の位置）を取り得る軸線Ｌ₂
を有し、揺動ギヤ５４に固設されている。この揺動ギヤ
５４は、制御ユニット２２によって制御されるサーボモ
ータ５６の駆動により回転するウォーム５８と噛合し
て、軸線Ｌ₂と交差する紙面に垂直な軸線まわりに回動
し、これにより揺動軸部材４４をも同時に回動せしめる
ようになっている。即ち、後に詳細な説明から明らかに
なるように、サーボモータ５６はその回転角度位置によ
り転舵比を可変的に設定できる。

【００１４】振子アーム４６は、揺動軸部材４４の軸線
Ｌ₂まわりに揺動可能に該揺動軸部材４４に連結されて
いて、該振子アーム４６の軸線Ｌ₄が、揺動軸部材４４
の回動軸線と揺動軸部材４４の軸線Ｌ₂との交点を通る
よう、揺動軸部材４４への連結位置が定められている。
連結ロッド４８は、出力ロッド４０の軸線Ｌ₃と平行な
軸線Ｌ₅を有しており、上記出力ロッド４０、ベベルギ
ヤ４２および振子アーム４６に連結されている。出力ロ
ッド４０への連結は、出力ロッド４０の端部に固設され
たレバー４０ａに連結ロッド４８の一端部を螺着するこ
とによってなされ、ベベルギヤ４２への連結は、ベベル
ギヤ４２の軸線Ｌ₁から距離γの点において該ベベルギ
ヤ４２に形成された挿通孔４２ａに連結ロッド４８の他
端部を挿通させることによってなされ、振子アーム４６
への連結は、連結ロッド４８の端部に全方向回転可能に
設けらたボールジョイント部材６０の挿通孔６０ａに振
子アーム４６を挿通させることによってなされている。
従って、連結ロッド４８は、出力ロッド４０に対しては
固定されているが、ベベルギヤ４２に対しては軸線Ｌ₅
方向（即ち軸線Ｌ₃方向）に摺動可能であり、振子アー
ム４６に対しては軸線Ｌ₄方向（図示の状態では軸線Ｌ₃
に直交する方向）に摺動可能である。なお、振子アーム
４６の軸線Ｌ₄は、揺動軸部材４４の回動により軸線Ｌ₂
の直交方向に対して傾き、この傾いた方向に振子アーム
４６が摺動することとなるが、この場合においても軸線
Ｌ₃の直交方向の摺動成分を含み、かつ、ボールジョイ
ント部材６０の回転作用により軸線Ｌ₄と軸線Ｌ₅との挾
角変化が吸収されるので、振子アーム４６から連結ロッ
ド４８へ伝達される力のうち軸線Ｌ₃の直交方向の成分
は上記連結点において吸収され、該方向の相対移動が可
能となる。

【００１５】このように、転舵比可変機構２０における
振子アーム４６と連結ロッド４８との連結が、両者を軸
線Ｌ₃の直交方向に相対移動となるようにしてなされて
いるので、振子アーム４６が回動したときの該振子アー
ム４６と連結ロッド４８との連結点の軌跡は、軸線Ｌ₃
を中心とする半径γの円筒の外周面上の円軌跡または楕
円軌跡となる。

【００１６】図３は、揺動軸部材８の軸線Ｌ₂を出力ロ
ッド４０の軸線Ｌ₃に対してθ傾けたとき（即ち、振子
アーム４６の軸線Ｌ₄を軸線Ｌ₃の直交方向に対してθ傾
けたとき）の出力ロッド４０の変位のようすをすめす図
である。同図から明らかなように、振子アーム４６が左
右いずれの方向に揺動したとしても、その揺動量が等し
ければ振子アーム４６と連結ロッド４８との連結点の変
位は、軸線Ｌ₃方向にそれぞれＳであり、出力ロッド４
０と連結ロッド４８は固定連結されているから出力ロッ
ド４の変位も軸線Ｌ₃方向にそれぞれＳとなる。

【００１７】上述のように、図３に示す出力ロッド４０
の左右変位量は、振子アーム４６の揺動量が等しければ
それぞれＳで互いに等しくなるが、この変位量Ｓ自体
は、ハンドル操舵量が同じであり、これに伴うベベルギ
ヤ４２の回転量が同じであっても、θの大きさによって
変化する。従って、上記転舵比θ_Sは、サーボモータ５
６の作動制御による揺動軸４６の傾きθの大きさの設定
および変更により、設定および変更することができる。
さらに、揺動軸部材４４は上記の如く反時計回りに傾か
せるのみならず時計回りにも傾かせることができ、この
時にはベベルギヤ４２の回転に対する出力ロッド４０の
移動方向が上記の場合と逆になる。これにより、ハンド
ルの操舵もしくは前輪に対し後輪を同位相にも逆位相に
も転舵させることができる。

【００１８】次に、後輪転舵機構１８における転舵比可
変機構２０以外の部分について説明する。まず、上記油
圧切換バルブ３２は、バルブハウジング６２と該ハウジ
ング６２内に該ハウジング６２に対して上記出力ロッド
４０の軸線Ｌ₃と平行な軸線Ｌ₆方向に変位可能に収容さ
れたスプール６４とからなっている。スプール５２は変
位伝達機構３６を介して出力ロッド４０および後輪操舵
ロッド３４によって変位せしめられる。このスプール６
４の変位によって油圧パワーシリンダ３８への油圧の供
給が制御される、つまり図示のバルブハウジング６２に
対する中立位置から右方向に変位すると油圧パワーシリ
ンダ３８の右油室６６へ油圧が供給され、左方向に変位
すると油圧パワーシリンダ３８の左油室６８へ油室が供
給される。

【００１９】上記後輪操舵ロッド３４は上記室ロッド４
０の軸線Ｌ₃と平行な車幅方向に伸び、かつその方向に
変位して図示しないタイロッド、ナックルアームを介し
て左右両端に連結された後輪を転舵するものであり、上
記変位は油圧パワーシリンダ３８の油圧力によって行な
われる。また、この後輪操舵ロッド３４にはセンタリン
グバネ７０が設けられている。油圧切換バルブ３２や油
圧パワーシリンダ３８の油圧系に破損や故障が生じて油
圧パワーシリンダ３８における油圧が消失した場合やこ
の後輪操舵装置１０の機械系に破損や故障が生じ、それ
によって上記油圧系をドレンに開放して油圧パワーシリ
ンダ３８における油圧を消失させた場合に、このセンタ
リングバネ７０によって後輪操舵ロッド３４を中立位置
に、つまり後輪が転舵されず直進状態にある位置に位置
決めし、いわゆるフェイルセーフを図るように構成され
ている。

【００２０】上記油圧パワーシリンダ３８は油圧縮力に
よって後輪操舵ロッド３４を車幅方向に変位させるもの
であり、ピストン７２が直接後輪操舵ロッド３４に固設
され、このピストン７２の左右には左右の油室６８，６
６を形成するシール部材７４，７６が配設されている。
このシール部材７４，７６は油圧パワーシリンダ３８の
ハウジング７８に固定されかつ後輪操舵ロッド３４とは
摺動可能である。

【００２１】上記変位伝達機構３６は、出力ロッド３４
とスプール６４と後輪操舵ロッド３４とに係合し、上記
出力ロッド４０の変位によって上記スプール６４を所定
方向に変位させる方向に作動せしめられるとともに、該
スプール６４の変位により生じる上記後輪操舵ロッド３
４の変位によって上記スプール６４を上記と反対の方向
に変位させる方向に作動せしめられるように構成されて
いる。

【００２２】すなわち、この変位伝達機構３６は、縦レ
バーと横レバーからなる十字レバーで構成されており、
縦レバーの一端Ａが出力ロッド４０に、他端Ｂが後輪操
舵ロッド３４に、横レバーの一端が斜体に固設された後
輪操舵装置１０のケースに、他端Ｄが上記スプール６４
に係合されている。上記係合端Ａ，Ｂ，Ｄはそれぞれ出
力ロッド４０、後輪操舵ロッド３４およびスプール６４
に対して軸線方向には移動不可能に、その他の方向には
移動可能にかつ回転可能に係合せしめられ、係合端Ｃは
ボールジョイントによって回転は可能にかつ移動は不可
能に係合されている。

【００２３】上記出力ロッド４０が軸線Ｌ₃方向にスト
ローク変位することによって、変位伝達機構３６を介し
て後輪操舵ロッド３４をその軸方向に変位せしめ、これ
により、該後輪操舵ロッド３４の両端部に連結された図
示しない後輪を転舵するようになっているが、その転舵
量伝達の作動原理は、本発明と直接関係がなく、またこ
れについては特開平１−２７３７７２号公報に詳述され
ているので、その詳細な説明は省略する。

【００２４】以上詳述したように、本実施例に係る後輪
操舵装置１０は、前輪転舵機構１４に機械的に連結され
た後輪転舵機構１８内に設けられた転舵比可変機構２０
を制御することにより位相反転制御を行うようになって
いるので、前輪１２が舵角零のときには後輪１４を機械
的に確実に舵角零に保持することができる。〈異常判定〉次に、本実施例のヨーレートセンサの異常
判定、校正制御について図５に基づいて説明する。この
制御手順は、：車速が略ゼロに近いときに、異常な値（閾値ψ₁以
上）をセンサ２５の出力が示したときは、車両がターン
テーブルに載っているものと判断して、センサ異常とも
判定しなければ、センサの校正も行わない。：車速がゼロに近くないときに、即ち、車両が走行し
ている場合に、センサ出力が異常な値（閾値ψ₀以上）
を示しているときは、センサ２５がフェールしていると
判断して、その後は、ヨーレートフィードバック制御を
行なわずに、車速感応型の後輪操舵制御を行なう。：車速が略ゼロに近く、ブレーキも踏まれており、ハ
ンドル舵角も所定値（θ _F0）以下を示しているときに、
センサ２５の出力が異常な値を示していない（閾値ψ₁
未満）ときは、センサの基準がずれていると判断して、
センサ２５の校正を行なう。：車速が略ゼロに近くないときに、センサ２５の出力
が異常な値を示していない（閾値ψ₀未満）ときは、セ
ンサ２５は正常に動作していて、その出力は車両のヨー
運動によるものだと判断する。

【００２５】まず、ステップＳ２において車速センサ２
４から車速Ｖを得る。ステップＳ４ではヨーレートセン
サ２５からヨーレート信号ψを得る。ステップＳ６では
車両が実質的に停止しているかを車速Ｖから判断する。
車両が実質的停止している（Ｖ≒０）場合は、ステップ
Ｓ８で、センサ２５の出力が閾値ψ₁を越えていないか
を調べる。越えている場合は、車両がターンテーブル等
に載っているものと判断して、そのままメインルーチン
にリタンする。即ち、センサ異常とも判定しなければ、
センサの校正も行わない。

【００２６】一方、ステップＳ８でψ＜ψ₁と判定され
たときは、ステップＳ１６に進んで、ブレーキも踏まれ
ており、且つハンドル舵角も所定値（θ_F0）以下を示し
ているかを、ブレーキスイッチ２７，舵角センサ２６の
出力から判断する。ステップＳ１６の判断がＹＥＳの場
合は、車速もゼロであり、車両もブレーキがかけらてい
るのに、センサ２５の値が異常ではないけれどもゼロで
ない値を示しているものであり、これはセンサの校正が
必要であると判断して、ステップＳ１８において、その
ときのセンサ出力を基準値とする。ステップＳ１６での
判断がＮＯの場合は、車両はゼロに近い速度で動いてい
るが、ハンドルが切られているためにヨーレートセンサ
２５から出力がでていると判断して校正は行わない。

【００２７】ステップＳ６で車速がゼロに近くないと判
断されたときは、ステップＳ１０でセンサ２５の出力が
閾値ψ₀を越えているか否かを調べる。ステップＳ１０
での判断がＮＯということは、車両が動いているために
センサ２５から異常ではない所定の出力がでていること
であるから、なにも行なわずにメインルーチンにリター
ンする。即ち、そのセンサ出力をヨーレートフィードバ
ック制御による後輪操舵制御に利用するためにメインル
ーチンにリターンする。

【００２８】ステップＳ１０での判断がＹＥＳの場合
は、センサ２５が通常の走行で異常な値を示しているの
であるから、ステップＳ１２で、センサ２５をフェール
と判断し、ステップＳ１４でヨーレートフィードバック
制御を行なわずに、車速感応型の後輪操舵制御のみを行
なう用にメインルーチンに知らせる。以上がセンサ２５
の異常判定論理、及び校正の手順である。

【００２９】上述の２つの閾値ψ₀とψ₁について言及す
る。ステップＳ８では、主に車両がターンテーブルに載
っているときの判定を行なうものであるから、このよう
なときはセンサ出力は異常に大きな値を示すはずであ
る。しかし、かかる場合は、本来はセンサの出力はない
はずであるから、ψ₁を余り大きくして異常検出精度を
甘くすべきではない。そこで、図６に示すように、ψ₁
を通常発生するドリフト量よりも若干大きな値に設定す
るのがよい。

【００３０】他方、ステップＳ１０では通常走行時にお
けるセンサの異常を判断するものであるから、車両のヨ
ー運動による出力も混ざっているはずであるから、ψ₀
≧ψ₁とする。〈変形〉本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
が可能である。

【００３１】例えば、上記実施例は、本発明をヨーレー
トフィードバック制御の後輪操舵制御に適用したもので
あったが、本発明はそれに限定されず、ヨーレートセン
サの出力を車両性に用いるものであるならば、いかなる
車両制御にも適用可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のヨーレー
トセンサの異常検出装置によれば、例えばターンテーブ
ルに載置された場合等のように車両が回転させられて
も、センサをフェールと誤判定しないようなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例である四輪操舵システム
の全体構成を説明する図。

【図２】図１に示した実施例の後輪転舵装置の主要部分
の構成を説明する図。

【図３】図１に示した実施例の転舵比可変機構の主要部
分の構成を説明する図。

【図４】図２の転舵比可変機構の動作原理を説明する
図。

【図５】実施例のセンサ異常判定、校正のための制御手
順を示すフローチャート。

【図６】異常判定のための閾値の互いの関係を説明する
図。

【符号の説明】

１８後輪転舵機構、２０転舵比可変機構、２２制御ユニット、２５ヨーレートセンサ２４車速センサ３１油圧リリース回路、５６ステップモータ、８３開閉バルブ、７０ブレーキスイッチ車輪速度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＢ６２Ｄ 137:00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転角速度を検出するためのヨーレート
センサを備えた車両において、車速を検出する車速検出手段と、検出された車速が実質的に零で前記ヨーレートセンサか
らの出力が第１の所定値以上ある場合には前記センサは
正常と判定する一方、検出された車速が実質的に零でな
く前記センサからの出力が第２の所定値以上のときは前
記センサは異常と判定する判定手段とを具備したことを
特徴とする車両用ヨーレートセンサの異常検出装置。
【請求項２】検出された車速が実質的に零で、ブレー
キが操作されており、前記ヨーレートセンサからの出力
が第１の所定値未満の場合に、そのセンサ出力に基づい
て該センサを校正する手段を更に具備したことを特徴と
する請求項１に記載の車両用ヨーレートセンサの異常検
出装置。
【請求項３】車両はヨーレートフィードバック制御型
の後輪操舵制御車両であることを特徴とする請求項１に
記載の車両用ヨーレートセンサの異常検出装置。
【請求項４】前記第２の所定値は第１の所定値よりも
等しいか大きいことを特徴とする請求項１に記載の車両
用ヨーレートセンサの異常検出装置。