JPH02212275A - 車両の後輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車等の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、車両の４輪操舵装置として、車速と前輪舵角に応
じて後輪を操舵するものが知られている。

低速時には、舵角に応じて逆相に、高速時には舵角に応
じて同相に制御される。

ところが、このような制御の場合、旋回初期において、
ゆっくりとハンドルを操舵しながらコーナーをまわるよ
うな場合は、前輪と後輪の舵角量が異なるので、必要な
ヨーレートが発生して問題を生じないが、急激にハンド
ルを切るようにした場合には、高速で後輪は同相にある
ので、車両は斜めに進み、ヨーレートは抑制され、車両
の向きと進行方向とのなすスリップ角度βが０とならず
、運転者の向きを変えたいと言う要求が満たされない・ すなわち、初期操舵のときには、まず、向きを変え、そ
の後に同相となって安定することが望ましく、それによ
って常にスリップ角β−〇が達成される。

そこで、上記要求を満たすように、 ＴＧθＲ−−ＫＰ−θｐ＋ＫＲ−Ｖ−ｃ４ＴＧθＲ：後
輪の目標舵角 θＦ：前輪の舵角 ■二車速 ｔ７／：ヨーレート ＫＦ、ＫＲ：Ｍえばホイールベース、 車両の重量、重心バラ ンスなどの車両の特性 によって定まる定数 に基づいて、後輪を転舵することが提案されている。な
お、ここで、ＫＰ　、ＫＲは、次の式により決定される
。

ＫＦ−Ｃ＋／Ｃｚ ＫＲ＝ＷＶ／ｇ　　（Ｃ２１２−ＣＩ　　１＋　）／Ｖ
’＝Ｗ／　０２　　ｇ ＣＩ　、　　Ｃ２：コーナリングパワーＷ：重量 １１　：車両の重心と前輪車軸 との距離 １２　：車両の重心と後輪車軸 との距離 すなわち、前輪の舵角は逆相に、車速Ｖ及びヨーレート
必は同相に後輪を操舵する成分として働く。したがって
、低速時にはＶが小さく第２項の影響が小さく、逆相と
なるが、高速になると、車速Ｖ、ヨーレートが共に大き
くなり、第２項の影響が大きくなって同相となる。しか
しながら、旋回初期では、ヨーレートが未だ小さいので
、第２項の影響がそれほど大きくなく、逆相である。

ところで、例えば特開昭５７−４４５６８号公報に記載
されるように、横風などの外乱による影響を補正するた
めに、ヨーレートセンサの出力に応じて後輪を転舵する
ものは知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、そのようなものでは、車両の後退走行時に、
ヨーレートφが前輪舵角θＨと逆相関係となり、ヨーレ
ートが逆相成分となるので、安定性の面で問題がある。

すなわち、後退走行時に、ヨーレートの向きは、ハンド
ル舵角方向とは逆になり、ヨーレートの増す方向へ後輪
を転舵してしまうため、後退走行時に比較的高い速度と
なると、聞届となる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、車両の後退
走行時における安定性が良い車両の後輪操舵装置を提供
することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 請求項（１）の発明は、上記目的を達成するために、車
両の挙動変化（例えばヨーレート、横Ｇ）を検出する車
両挙動検出手段と、該車両挙動検出手段よりの出力を受
けそれに応じて車両の不安定挙動を抑制する前進走行用
のモードに基づき後輪を転舵する転舵制御手段とを備え
るものにおいて、上記転舵制御手段が安定走行用の第２
制御モードを有し、さらに車両の後退走行を検出する後
退走行検出手段と、該後退走行検出手段の出力を受け後
退走行時に、前記転舵制御手段による制御を前進走行用
の第１制御モードから安定走行用の第２制御モードに変
更させる変更手段とを具備することを特徴とする 請求項（２の発明は、請求項（１）の発明において、第
２制御モードは、２輪操舵を行うモードである。

すなわち、車両の後退走行時に、後輪の転舵を禁止する
ものである。

請求項（３）の発明は、請求項（１）の発明において、
第２制御モードは、車両挙動検出手段に関する符号を反
転させるものである。すなわち、車両の後退走行時には
、前輪舵角に対し、車両挙動検出手段によって検出され
るヨーレートや横Ｇ等が逆相関係になるのを、符号を反
転させることで補正せんとするものである。

（作用）　　　　　　　　　　　　　　　　　　−請求
項（１）の発明によれば、車両の後退走行時に、前進走
行用の第１制御モードから安定走行用の第２制御モード
に変更され、後退走行時における走行安定性が高められ
る。

請求項（ａの発明によれば、後退走行時における安定的
なモードとして、２輪操舵となり、後輪の転舵が禁止さ
れる。

請求項（３）の発明によれば、車両挙動検出手段に関す
る符号が反転され、車両挙動検出手段によって検出され
るヨーレートや横Ｇ等が、後輪の転舵に対して安定方向
に働くことになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に沿って詳細に説明する。

車両の後輪操舵装置の全体構成を示す第１図において、
ＩＬｌｌＲはそれぞれ左右の前輪、２Ｌ。

２Ｒは左右の後輪であり、左右の前輪ＩＬ、ＩＲは前輪
転舵機構Ａにより連係され、また左右の後輪２Ｌ、２Ｒ
は後輪転舵機構Ｂにより連係されている。

前輪転舵機構Ａは、それぞれ、左右の一対のナックルア
ーム３Ｌ、３Ｒおよびタイロッド４Ｌ。

４Ｒと、該左右の一対のタイロッド４Ｌ、４Ｒ同士を連
結するリレーロッド５とから構成されている。この前輪
転舵機構Ａにはステアリング機構Ｃが連係されており、
ステアリング機構Ｃは、ラックアンドピニオン式とされ
、その構成要素であるビニオン６は、シャフト７を介し
てハンドル８に連結されている。

これにより、ハンドル８を右に切るように操作をしたと
きには、リレーロッド５が第１図の左方向に変位し、ナ
ックルアーム３Ｌ、３Ｒがハンドル８の操作変位量すな
わちハンドル舵角に応じた分だけ同図の時計方向に転舵
される。同様に、ハンドル８を左に切る操作をしたとき
には、この操作変位量に応じて、左右の前輪ＩＬ、ＩＲ
が左へ転舵されることとなる。

後輪転舵機構Ａも、前輪転舵機構Ｂと同様に、左右の一
対のナックルアーム１０１７，１０Ｒおよびタイロッド
ＩＩＬ、ＩＩＲと、該左右の一対のタイロッドＩＩＬ、
ＩＩＲ同士を連結するリレーロッド１２とを有し、この
リレーロッド１２には中立保持手段１３が付設されてい
る。

中立保持手段１３は、第２図に詳細を示すように、車体
１４に固定されたケーシングを有し、ケーシング１５内
には一対のばね受け１６ａ、１６ｂが遊嵌されて、これ
らばね受け１６ａ、１６ｂの間に圧縮ばね１７が配設さ
れている。上記リレーロッド１２はケーシング１５を貫
通して延び、このリレーロッド１２には一対のフランジ
部１２ａ、１２ｂが間隔をおいて形成され、該フランジ
部１２ａ、１２ｂにより上記ばね受け１６ａ、　　１６
ｂを受け止めする構成とされ、リレーロッド１２は圧縮
ばね１７によって常時中立方向に付勢されている。圧縮
ばね１７はコーナリング時のサイドフォースに打ち勝つ
だけのばね力を備えるものとされている。

上記後輪転舵機構Ｂは、後輪２Ｌ、２Ｒを転舵させる駆
動源としてのサーボモータ２０に連係されている。リレ
ーロッド１２とサーボモータ２０との連係機構中には、
クラッチ２２が介在されている。これによってクラッチ
２２によって適宜サーボモータ２０と後輪転舵機構Ｂと
の連係を機械的に切断し得る構成とされている。

以上の構成により、クラッチ２２が接続状態にあるとき
には、サーボモータ２０の正転あるいは逆転により、リ
レーロッド１２が第１図中左方あるいは右方へ変位して
、ナックルアーム１０Ｌ。

１０Ｒがその回動中心を中心にして上記サーボモータ２
０の回転量に応じた分だけ同図時計方向あるいは反時計
方向に転舵されることとなる。

他方、上記クラッチ２２が接続された状態にあるときに
は、上記中立保持手段１３によって後輪２Ｌ、２Ｒは強
制的に中立位置に復帰され、この中立位置で保持される
こととなる。つまり、クラッチ２２が断たれたときには
、前輪ＩＬ、ＩＲのみが転舵される、いわゆる２ＷＳの
車両ということになる。

後輪の転舵は、車両の前進走行時には、基本的に、次式
に基づいて行われる前進走行用の第１制御モードとなる
が、後退走行時には、安定性を高めるために、安定走行
用の第２制御モードとしての２輪操舵を行うモードとな
る。

数式 ＴＧθＲ−−Ｉ（Ｐ−θＰ＋ＫＲ慟ｖ−必ＴＧθＲ：後
輪の目標舵角 θＦ：前輪の舵角 ■二車速 ｔｊ／：ヨーレート なお、係数Ｉ（Ｐ、Ｉ（Ｒは車両の特性によって定まる
定数であるが、車速に基づいて変更される変数としても
よい。変数とした場合の具体的な一例を示すと、ＫＦは
、例えば第３図に示すように、１０に■／ｈ付近までは
０．３であるが、１０ｋｍ／ｈを越えると車速Ｖの増加
と共に徐々に大きくなって１となる。一方、ＫＲは、第
４図に示すように、１０１ａｅ／ｈを越えると徐々に大
きくなり、３０　ｋｍ　／　ｈ付近で０．００５まで増
加するように変更される。

上記制御をなすべく、コントロールユニットＵは、横６
（すなわちヨーレート）を検出する車両挙動検出手段と
してのフロント及びリヤ横Ｇセンサ３３，３４の出力を
受け車両の不安定挙動を抑制するように上記数式による
前進走行用の第１制御モードに基づき後輪を転舵する転
舵制御手段１０１を有し、さらに、後退走行検出手段と
してのリバーススイッチ４２よりの信号を受け後退走行
時に、前進走行用の第１制御モードから安定走行用の第
２制御モードとしての２輪操舵を行うモードに、前記転
舵制御手段１０１による制御を変更させる変更手段１０
２とを有する（第６図参照）。

すなわち、転舵制御手段１０１は、前進走行用の第１制
御モードと、後退走行時に用いられる安定走行用の第２
制御モードとを制御モードとして有し、前進走行時には
第１制御モードを選択してそれに基づき後輪の転舵する
が、後退走行時には第２制御モードを選択して安定走行
となるように後輪の転舵を行うようになっている。

具体的には、第１図に示すように、ハンドル舵角センサ
３０、車速センサ３１、サーボモータ２０の回転位置を
検出するエンコーダ３２、フロント横Ｇセンサ３３及び
リヤ横Ｇセンサ３４からの信号が入力され、コントロー
ルユニットＵでは、前進走行時に、ハンドル舵角θＦ　
（前輪の舵角）、車速Ｖ及びヨーレート必に基づいて上
記数式により目標後輪舵角ＴＧθＲを演算し、必要とす
る後輪操舵量に対応する制御信号がサーボモータ２０に
出力される。しかして、サーボモータ２０の作動が適正
になされているか否かをエンコーダ３２によって常時監
視しつつ、つまりフィードバック制御の下で後輪２Ｌ、
２Ｒの転舵がなされる。

上記制御は、フェイルセーフのために、その制御系が二
重構成とされている。

つまり、第５図に示すように、ハンドル舵角センサ３０
に対して前輪舵角センサ３５が付加され、車速センサ３
１に対し車速センサ３６が付加され、エンコーダ３２に
対してクラッチ２２よりもリレロッド１２側の部材の機
械的変位を検出する後輪舵角センサ３７が付加されて、
これらセンサ３０．３１，３２，３５，３６．３７にお
いて、対応するセンサの両者が同一の値を検出したとき
にのみ後輪操舵を行うようにされている。すなわち、上
記センサ３０〜３２．３５〜３７において、例えば車速
センサ３１で検出した車速と別の車速センサ３６で検出
した車速とが異なるときには、故障発生ということでフ
ェイルモード時の制御によって後輪２Ｌ、２Ｒを中立位
置に保持するようになってる。

上記両横Ｇセンサ３３，３４は、それぞれ車体の中心軸
線上に重心を挾んで前後に配設されて横６の大きさを検
出し、ヨーレートφの検出に用いるもので、両横Ｇセン
サ３３，３４の出力により次式で現在のヨーレート必ｎ
が算出される。

ｔｊｚｎ−φｎ−＋　＋　（ＣＦ−ＧＲ）　　ｔ／ｆｌ
φｎ−１：前回のヨーレート ＧＦ：フロントｔｊＡＧセンサ３３の出力ＧＲ：リャ横
Ｇセンサ３４の出力 ｔ：測定間隔 ｐ：両横Ｇセンサの間隔 なお、横Ｇセンサの代わりに、ヨーレート必を直接検出
するヨーレートセンサを付加するようにすることもでき
る。

また、各種制御のために、コントロールユニットＵには
、車高センサ３９、雨滴センサ４０、ブレーキスイッチ
４１、リバーススイッチ４２およびアクセルスイッチ４
３からの信号が入力され、また、図示していないが、オ
ルタネータのし端子からは発電の有無を表す信号が入力
される。

上記車高センサ３９は車高を検出するもので、それによ
り積載重量を間接的に検出するものである・。雨滴セン
サ４０は雨滴を検出するもので、それにより路面の摩擦
係数μを間接的に検出するものである。ブレーキスイッ
チ４１はブレーキペダルを踏み込んだときにオン信号を
出力するもので、リバーススイッチ４２はシフトレバ−
がリバース位置になったときにオン信号を出力するもの
であり、アクセルスイッチ４３はアクセル変化率が所定
値以上になったときにオン信号を出力するものである。

制御は、相互に連係されたメインコントローラ５０Ａお
よびサブコントローラ５０Ｂの２つによってなされ、各
コントローラ５０Ａ、５０Ｂには各種センサ３０，３７
，３９．４０およびオルタネータのＬ端子からの信号が
アナログバッファ５１およびＡ／Ｄコンバータ５２を介
してそれぞれに入力され、またセンサ３１，３５．３６
およびスイッチ４１，４２．４３からの信号がデジタル
バッファ５３を介してそれぞれに入力され、また、両横
Ｇセンサ３３，３４からの信号が別のアナログバッファ
５４およびＡ／Ｄコンバータ５５を介してメインコント
ローラ５０Ａに入力されるようになっている。

他方、メインコントローラ５０Ａにおいて生成された信
号は、サーボアンプ６１およびサーボドライバ６２を介
してを介してサーボモータ２０に出力され、目標後輪舵
角とする。サーボモータ２０の回転量はエンコーダ３２
によって検出され、エンコーダ３２からの信号がサーボ
アンプ６１を介してメインコントローラ５０Ａに入力さ
れ、サーボモータ２０をフィードバック制御するように
なっている。

また、両コントローラ５０Ａ、５０Ｂからの信号がアン
ド回路７１．７２に於いて比較され一致したときのみ、
クラッチ７３．７４を連結して後輪の操舵が可能となる
ようにしている。また、オア回路７５においても比較さ
れ、両信号が不一致のときには、ウオーニングランプ７
６が点灯するようになっている。

なお、この後輪操舵の制御は、オルタネータのＬ端子か
らの信号がハイ（Ｈｉ）となったことを条件に開始され
るようになっている。

なお、同図中、７７は５Ｖレギユレータを有すると共に
異常時のメインコントローラ５０Ａのリセットを行う電
圧制御回路、７８はバッテリ、７９はイグニッションス
イッチ、８０はヒユーズである したがって、上記の構成によれば、車両の後退走行時に
は、リバーススイッチ４２よりの信号を受ケたコントロ
ールユニットυの変更手段１０２によって、前進走行用
の第１制御モード（すなわち上記数式による制御）から
安定走行用の第２１ａｒ御モード（２輪操舵を行うモー
ド）に変更させられるので、ヨーレートと前輪舵角とが
逆相の関係になることの影響がなくなり、車両の後退走
行時における走行安定性が確保される。

また、上記実施例では、安定走行用の第２制御モードし
ては、後退走行時には常に２輪操舵を行うモードを用い
ているが、上記数式による制御において、ヨーレート、
車速の増加が同相の安定方向に働けば問題は生じないの
で、車両の後退走行時にお吠る第２制御モードを、車両
挙動検出手段に関する符号を反転させ、同相制御による
モードとしてもよい。すなわち、車両挙動検出手段であ
る横Ｇセンサ３３，３４によって検出されるヨーレート
（又は横Ｇ）の符号を直接的に反転させて次式に示すよ
うにしてもよいし、 ＴＧθＲ−−ＫＰ・θＰ＋ＫＲ−Ｖ・　（−必）また、
ヨーレートの符号が反転したのと結果として同じことに
なるように、ヨーレートに関する係数ＫＨの符号を反転
させて次式に示すようにしてもよい。

ＴＧθＲ−−１（Ｐ　−６１Ｆ　＋　（−Ｉ（Ｒ）　　
−Ｖ−ψ−−ＫＦ−θＰ−ｘＲ−ｖ−（４ また、そのほか、第２制御モードとしては、所定車速以
下では２輪操舵を行うが、該所定車速を越えると、より
安定性を高めるために同相となる制御を行うモードを用
いることもできるし、また、所定車速以上では安定性を
確保するように２輪操舵を行うが、所定車速未満では、
速度Ｖが小さいことから上記数式による制御においてヨ
ーレートや横Ｇ等の影響が余り問題とならないので、上
記数式による逆相の制御として、小回り性能の確保を図
るモードを用いることもできる。

（発明の効果） 請求項（１）の発明は、上記のように、後退走行時には
、前進走行用の第１制御モードとは異なる安定的な第２
制御モードとなるように構成したので、車両の後退走行
時における走行安定性が確保される。

請求項（′２Ｊの発明は、第２制御モードを２輪操舵を
行うモードとするので、後輪の転舵制御が行われず、通
常の２輪操舵の車両と同じになり、横Ｇやヨーレート等
と前輪舵角とが逆相の”ｌＡ　’量なるのが問題でなく
なる。

請求項（３）の発明は、車両挙動検出手段に関する符号
を反転させるので、後輪の転舵角が安定側となるように
制御される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は車両の後輪操舵
装置、第２図は中立保持手段の拡大断面図、第３図およ
び第４図はＫＰおよびＫＲの変化の説明図、第５図は制
御系のブロック図、ｍ６図はコントロールユニットのブ
ロック図である。 Ｕ・・・・・・コントロールユニット ３０・・・・・・ハンドル舵角センサ ３１．３６・・・・・・車速センサ ３３．３４・・・・・・横Ｇセンサ（車両挙動検出手段
）３５・・・・・・前輪舵角センサ ４２・・・・・・リバーススイッチ（後退走行検出手段
） １０１・・・・・・転舵角制御手段 １０２・・・・・・変更手段 Ｕ・・・・・・コントロールユニット ３０・・・・・・ハンドル舵角センサ ３１．３６・・・・・・車速センサ ３３．３４・・・・・・ＦＡＧセンサ（車両挙動検出手
段）３５・・・・・・前輪舵角センサ ４２・・・・・・リバーススイッチ（後退走行検出手段
） １０１・・・・・・転舵角制御手段 １０２・・・・・・変更手段 も１図 第２固 Ｉ壇■ 晃３図 ！壇　Ｖ ６４図 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両の挙動変化を検出する車両挙動検出手段と、
   該車両挙動検出手段よりの出力を受けそれに応じて車両
   の不安定挙動を抑制する前進走行用の第１制御モードに
   基づき後輪を転舵する転舵制御手段とを備えるものにお
   いて、上記転舵制御手段が安定走行用の第２制御モード
   を有し、さらに車両の後退走行を検出する後退走行検出
   手段と、該後退走行検出手段の出力を受け後退走行時に
   、前記転舵制御手段による制御を前進走行用の第１制御
   モードから安定走行用の第２制御モードに変更させる変
   更手段とを具備することを特徴とする車両の後輪操舵装
   置。
2. （２）第２制御モードは、２輪操舵を行うモードである
   ところの請求項（１）記載の車両の後輪操舵装置。
3. （３）第２制御モードは、車両挙動検出手段に関する符
   号を反転させるところの請求項（１）記載の車両の後輪
   操舵装置。