JPS61191474A - 車両用後輪操舵制御装置 - 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、前輪操舵機構と後輪操舵機構とを備えた車両
用後輪操舵制御装置に関する。

〔従来技術］ 従来、この種の装置は、特開昭５９−８１２６１号公報
に示されるように、車速の増加により後輪の基準方向に
対する後輪操舵角を前輪の基準方向に対する前輪操舵角
に対して逆位相から同位相に変化するように制御する自
動モードと、車速とは無関係に後輪操舵角を前輪操舵角
に対して常に同位相となるように制御する固定モードと
を手動操作により切換えできるようにしである。かかる
構成によれば、車両の低速走行時において、運転者が自
動モードを選択すれば後輪操舵角は前輪操舵角に対して
逆位相に制御されるので車両の回転半径を小さくして車
両を小回りさ一部ることかでき、又固定モードを選択す
れば後輪操舵角は前輪操舵角に対して同位相に制御され
るので車両の回転半径を大きくして車両側部の張出しを
なくすことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、上記従来の装置にあっては、運転者が壁、電
柱等の障害物近傍に位置する車両を障害物方向に操舵す
る場合には車両を小回りさせるため自動モードを選択し
、又同車両を上記方向とは逆方向に操舵する場合には障
害物に対向する車両側部の張出しをなくすために固定モ
ードに選択切換えする必要があり、この手動切換え操作
は運転者にとって煩わしいことである。また、上記のよ
うな切換え操作は車両の両側近傍の障害物の存在位置に
応じて運転者の状況判断に基づき行われるが、上記状況
判断又は手動切換え操作を誤まった場合には、前輪操舵
角に対し逆位相に制御されるべき後輪操舵角が同位相に
制御されて前輪の操舵方向側の車両側部と障害物とが接
触するか、又は前輪操舵角に対し同位相に制御されるべ
き後輪操舵角が逆位相に制御されて前輪の操舵方向とは
反対側の車両側部と障害物とが接触するおそれがある。

さらに、車体の両側が壁、電柱等の障害物近傍に位置す
る車両を回転操舵する場合には、上記いずれのモードに
おいても、後輪操舵角は車両の両側と障害物との距離に
無関係に決定されるので・運転者は車両の両側に注意を
はらいながら回転操舵中手動操作によりモードを切換え
て車両両側部と障害物との接触を避ける必要がある。

本発明は、上記問題に対処するために、車両の低速走行
時において車両の横張出し方向に位置する障害物とそれ
に対向する車両側部との距離が短いとき、前輪操舵角に
対して逆位相に決定される後輪操舵角を自動的に変更制
御するようにして車両側部と障害物との接触を回避する
ようにした車両用後輪操舵制御装置を堤供しようとする
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる問題を解決するにあたり、本発明の構成上の特徴
は、第１図に示すごとく、車両の走行速度を検出する走
行速度検出手段１と、前輪の基準方向に対する前輪操舵
角を検出する前輪操舵角検出手段２と、前記検出走行速
度が車両の所定走行速度以下のとき後輪の前記基準方向
に対する後輪操舵角を前記前輪操舵角とは逆位相となる
第１の値に決定し、また前記検出走行速度が前記所定走
行速度を超えたとき前記後輪操舵角を前記検出前輪操舵
角と同位相になる第２の値に決定する決定手段３と、前
記決定後輪操舵角を出力信号として発生する出力信号発
生手段４と、前記出力信号の値に応じ後輪を前輪と逆位
相（又は同位相）となるように操舵する後輪操舵機構５
とを備えた後輪操舵制御装置において、車両の一部に設
けられて同車両の横張出し方向に位置する障害物との間
の距離を検出する距離検出手段６と、前記検出距離が所
定値以下のとき前記第１の値に決定された前記後輪操舵
角を前記前輪操舵角とは逆位相となり絶対値において前
記第１の値より小さい値に変更する変更手段７とを設け
たことにある。

〔作用効果〕

上記のように構成した本発明においては、車両の一部に
設けられた距離検出手段６が同車両の横張出し方向に位
置する障害物との距離を検出し、同距離が短くかつ車両
が低速走行している場合には変更手段７が後輪操舵角を
車両の横方向への張出しが小さくなるように自動的に変
更するようにしたので、車体の一例が壁、電柱等の障害
物近傍に位置する車両をどちらの方向に操舵する場合で
も、運転者は手動切換操作を必要とせず車両側部と障害
物との接触を避けることができる。

さらに、車体の両側が障害物近傍に位置する車両をいず
れかの方向に操舵する場合、変更手段７は後輪操舵角を
前輪操舵角とは逆位相となり絶対値において決定手段３
により決定される第１の値より小さい値に変更するので
車両の横方向への張出し及び回転半径は適度に保たれ、
この種の制御装置の性能が充分に発揮される。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参照して説明すると、第２
図は本発明の通用対象である車両の前輪操舵機構Ａ、後
輪操舵機構Ｂ及び前輪操舵機構Ａの操舵角に応じて後輪
操舵機構Ｂの操舵角を制御する電気的制御装置Ｃを示し
ている。

前輪操舵機構Ａは、運転者により操作ささるステアリン
グハンドル１０と、ステアリングハンドル１０の回動に
より前輪１１ａ、ｌｌｂを操舵するランクアンドピニオ
ン機構１２を備えている。

ラックアンドピニオン機構１２はそのピニオン部１２ａ
にステシリンダシャフト１３を介してステアリングハン
ドル１０を連結し、又同機構１２のラック部１２ｂに左
右一対のロッド１４ａ、１４ｂを接続している。左方の
ロッド１４ａはタイロッド１５ａ１ナツクルアーム１６
ａを介して前輪１１ａに連結され、右方のロッド１４ｂ
はタイロッド１５ｂ、ナックルアーム１６ｂを介して前
輪１、１　ｂに連結されている。

後輪操舵機構Ｂは、エンジンによって駆動される油圧ポ
ンプ１７と、同油圧ポンプ１７の吐出油をサーボ弁１８
を介して付与されて両後輪１９ａ。

１９ｂを駆動する油圧シリンダ２０とを備えている。油
圧ポンプ１７はその流入口にて導管Ｐ１を介してリザー
バ２１に接続され、その吐出口にて導管Ｐ２を介してサ
ーボ弁１８に接続されている。

サーボ弁１８はその中立位置にて油圧シリンダ２０の右
室２０ａに接続した導管Ｐ３を閉止しかつ同油圧シリン
ダの左室２０ｂに接続した導管Ｐ４を閉止し、第１位置
に切換えられたとき導管Ｐ２を導管Ｐ３に接続しかつ導
管Ｐ４を導管Ｐ５を介してリザーバ２１に接続する。ま
たサーボ弁１８は第２位置に切換えられたとき、導管Ｐ
２を導管Ｐ４に接続しかつ導管Ｐ３を導管Ｐ５を介して
リザーバ２１に接続する。なお、サーボ弁１８の切り換
え作動は同サーボ弁１８に設けられたトルクモータ（図
示しない）の作動によりもたらされ、またトルクモータ
の作動は電気的制御装置Ｃから付与される制御信号によ
りもたらされる。　　、油圧シリンダ２０はその内部に
収容したピストン２２に左右一対のピストンロッド２３
ａ、２３ｂを連結してなり、左方のピストンロッド２３
ａはタイロッド２４ａ、ナックルアーム２５ａを介して
後輪１．９２に連結されている。一方、右方のピストン
ロッド２３ｂはタイロッド２４ｂ１ナツクルアーム２５
ｂを介して後輪１９ｂに連結されている。

次にサーボ弁１８のトルクモータに上記制御信号を付与
する電気的制御装置Ｃの構成について説明する。この電
気的制御装置Ｃは、変速機の出力軸の回転をピックアッ
プして車速に対応した車速信号を発生する車速検出器２
６と、前輪１１ａ。

１１ｂの基準方向（車体の前後方向）に対する操舵角を
検出し前輪１１ａ、ｌｌｂが左操舵（反時計方向）され
た場合には正に前輪１１ａ、ｌｌｂが右操舵（時計方向
）された場合には負になり前輪１１ａ、ｌｌｂの操舵角
に比例した大きさを有する前輪操舵角信号を発生する前
輪操舵角検出器２７と、第３図に示すように車両４０の
両側後部に設けられ超音波送受信器等から成り障害物と
の距離を検出して同距離に対応する距離検出信号を発生
する一対の距離検出器２８．２８と・これらの各検出器
２６．２７．２８から付与される信号に応じて後述のプ
ログラムを実行するマイクロコンピュータ２９と、ピス
トンロッド２３ｂの移動量を検出し後輪１９ａ、１９ｂ
が基準方向に対して左操舵された場合には正に後輪１９
ａ、１９ｂが右操舵された場合には負になり後輪１９２
．１９ｂの操舵角に比例した大きさを有する後輪操舵角
信号を発生する後輪操舵角検出器３０と、この後輪操舵
角信号と上記マイクロコンピュータ２９からの出力信号
に応答して上記サーボ弁１８を駆動する制御信号を発生
するサーボアンプ３１を備えている。

マイクロコンピュータ２９は、上記の各検出器２６．２
７．２８から付与される検出信号を入力しかつサーボア
ンプ３１に演算結果を出力する入出力インターフェース
２９ａと、第４図に示されるフローチャートに対応する
プログラムを記憶する読出し専用メモリ　（ＲＯＭ）２
９ｂと、このプログラムを実行する中央処理装置（ＣＰ
ＬＪ）２９Ｃと、このプログラムの実行に必要な変数を
一時的に記憶する書込み可能メモリ　（ＲＡＭ）２９ｄ
と、これら入出力インターフェース２９ａ１続出し専用
メモリ２９ｂ、中央処理装置２９ｃ及び書込み可能メモ
リ２９ｄを各々共通に接続するハス２９ｅを備えている
。

以上のように構成された車両用後輪操舵制御装置の動作
を、第４図のフローチャートを用いて説明する。

車両の運転中、マイクロコンピュータ２９は、プログラ
ムのステップ５０にて車速検出器２６からの車速信号に
基づき車速Ｕを算出し、次のステ７ブ５１にて車速Ｕの
値に応じて前輪操舵角に対する後輪操舵角の比である第
１操舵比Ｋｏを算出し、この第１操舵比Ｋｏを書込み可
能メモリ２９ｄに一時的に記憶する。この第１操舵比Ｋ
Ｏは、第５図に示された車速Ｕに対する操舵比の特性グ
ラフに基づき、車両の停止時及び低速時には負の値（後
輪操舵角が前輪操舵角に対して逆位相）になるように選
定され、軍速か増加するに従って負の値から正の値（後
輪操舵角が前輪操舵角に対して同位相）に除々に変化す
るように選定されている。

次にプログラムはステップ５２に進み、マイクロコンピ
ュータ２９はステップ５２にて前輪操舵角検出器２７か
らの前輪操舵角信号を読込み、前輪操舵角信号に対応し
た前輪操舵角値δを書込み可能メモリ２９ｄに一時的に
記憶する。次にプログラムはステップ５３に進み、マイ
クロコンピュータ２９はステップ５３にて上記前輪操舵
角信号に基づき第３図に示す前輪操舵方向Ａを感知し、
同方向とは反対側の距離検出器２８から距離検出信号を
入力し、前記方向とは反対側に位置する障害物４１とそ
れに対向する車両の一側との距離βを演算ＩＱ定し、距
Ｍｔｔ　Ｎに対応する値を書込み可能メモリ２９ｄに一
時的に記憶する。マイクロコンピュータ２９は、ステッ
プ５３にて距離βの測定を終了すると、ステップ５４に
て上記ステップ５１で算出された第１操舵比Ｋｏを書込
み可能メモＵ　２９　ｄから読出し、第１操舵比ＫＯが
負であるか否かを判別する。

車両の中高速走行時には、マイクロコンピュータ２９は
ステップ５４にて第１操舵比Ｋｏが負でないすなわち「
ＮＯ」と判別し、ステップ５５にて目標操舵比Ｋを第１
操舵比Ｋｏに設定してプログラムはステップ５６に進む
。ステップ５６にてマイクロコンピュータ２９は上記設
定した目標操舵比にとステップ５２にて書込み可能メモ
リ２９ｄに一時的に記憶した前輪操舵角値δを乗算する
ことにより基準方向に対する目標後輪操舵角を算出し、
この目標後輪操舵角に対応し、後輪１９ａ。

１９ｂを左操舵する場合には正に右操舵する場合には負
になりその操舵角に比例した大きさを示す目標後輪操舵
角信号をサーボアンプ３１に出力する。サーボアンプ３
１はこの目標後輪操舵角信号と後輪操舵角検出器３０か
ら供給される後輪操舵角信号との差に対応した信号を出
力するので、後輪操舵角が目標後輪操舵角に対した左方
向（又は右方向）にずれている場合サーボアンプ３１か
らは負の値（又は正の値）を有する制御信号がサーボ弁
１８のトルクモータに供給される。この時、サーボ弁１
８は上述の第１位置（又は第２位置）に切換えられ、油
圧ポンプ１７からの吐出油は右室２０ａ　　（又は左室
２０ｂ）に供給され、ピストン２２に連結されたピスト
ンロッド２３ａ、２３ｂを第２図下方向（又は上方向）
に移動させて後輪１９ａ、１９ｂを右回転（又は左回転
）操舵させる。また、上記のような後輪１９ａ、１９ｂ
の回転操舵により後輪操舵角が目標後輪操舵角に一致す
ると、サーボアンプ３１からは零値を示す制御信号がサ
ーボ弁１８のトルクモータに供給され、サーボ弁１日は
上述の中立位置に維持されるので両室２０ａ、２０ｂに
は油圧ポンプ１７からの吐出油が供給されず、ピストン
２２に連結されたピストン２３ａ、２３．ｂとともに後
輪１９ａ、１９ｂは目標後輪操舵角に維持される。

上記のように、車両の中高速時には、目標操舵比には零
又は正であり、後輪操舵角信号は、前輪操舵角信号と同
符号になって後輪操舵角は第５図の特性グラフの操舵比
が零または正の部分に示されるように前輪操舵角に対し
零または同位相に制御される。これは中高速で走行して
いる車両の回転半径を大きくして車両の走行安定性を良
好にすることを意味する。

一方、車両の停止時又は低速走行時には、マイクロコン
ピュータ２９はステップ５４にて第１操舵比ＫＯが負で
あるすなわちｒＹＥｓＪと判別し、プログラムはステッ
プ５７に進む。ステップ５７にて、マイクロコンピュー
タ２９はステップ５３にて算出された距離２と車両を最
小回転半径で回転させた場合の回転方向とは反対側の車
両側部の最大張出し距％ＳＩｉ　ｌに対応する所定値ａ
　（第３図参照）と比較する。そして、障害物が前輪操
舵方向と反対側の車両側部に近接していない場合、マイ
クロコンピュータ２９はステップ５７にて距離ｌが所定
値ａより小さくないすなわち「ＮＯ」と判別し、上述の
車両が中高速走行している場合と同様ステップ５５及び
ステップ５６の演算を実行して後輪をステップ５１で算
出した第１操舵比ＫＯに対応する目標後輪操舵角に操舵
する。、ただし、この場合には目標操舵比には負であり
、後輪操舵角信号は前輪操舵角信号とは異符号となって
後輪操舵角は第５図の特性グラフの操舵比が負の部分に
示されるように前輪操舵角に対し逆位相に制御される。

これは車両の停止時または低速走行時において距離ｌが
長い場合には、車両側部の横方向張出しによる障害物と
車両との接触のおそれがないために車速か小さくなるに
従って車両の回転半径を小さくして車両の小回りを可能
とすることを意味する。

また、障害物が前輪操舵方向と反対側の車両側部に近接
している場合、マイクロコンピュータ２９はステップ５
７にて距離ｌが所定値ａより小さいすなわちｒＹＥＳＪ
と判別し、プログラムはステップ５８に進む。ステップ
５８にて、マイクロコンピュータ２９は前輪操舵角に対
する後輪操舵角の比である第２操舵比Ｋｉをステップ５
３にて算出された距離ｌに基づいて算出する。この第２
操舵比Ｋｉは低車速時の第１操舵比（第５図参照）より
絶対値において小さく後輪操舵角を前輪操舵角とは逆位
相にする値であり、第６図に示されるようにその絶対値
は距離ｌの増加により増加する。

これは距！２！ｌｔｌが増加するに従って前輪の操舵方
向とは反対側の車両後側部の張出しを許容し車両の回転
半径を小さくすることを意味する。

ステップ５８にて第２操舵比Ｋｉの演算後プログラムは
ステップ５９に進み、ステップ５９にてマイクロコンピ
ュータ２９は目標操舵比Ｋを第２操舵比Ｋｉに設定し、
上述の車両が中高速走行している場合と同様ステップ５
６の演算を実行して後輪をステップ５８で算出した第２
操舵比Ｋｉに対応する目標後輪操舵角に操舵する。この
とき、目標操舵比には零又は負であるので、後輪操舵角
信号は前輪操舵角信号とは異符号となり、後輪操舵角は
第６図の特性グラフで示されるように前輪操舵角に対し
逆位相に制御されるが、上記の車両の低速走行時におい
て障害物が前輪操舵方向と反対側の車両側部に近接して
いない場合に設定される後輪操舵角より小さい。これは
車両の低速時において、距Ｍｆｆ　１が短いため車両と
障害物との接触を避けた状態で最大限に車両を小回りさ
せることを意味する。

そして上記動作説明からも理解されるように、マイクロ
コンピュータ２９は車速及び前輪操舵方向とは反対側に
位置する障害物とそれに対向する車両側部との距離を入
力し、上記車速及び上記距離が所定値より小さい場合に
は上記距離の減少により後輪操舵角の前輪操舵角に対す
る比の値が減少しかつ前輪操舵角に対し逆位相となる目
標後輪操舵角を演算し、それ以外の場合には車速が増加
するに従って前輪操舵角に対し逆位相から同位相に変化
する目標後輪操舵角を演算し、油圧ポンプ１７、サーボ
弁１８、油圧ソリンダ２０、後輪操舵角検出器３０及び
サーボアンプ３１により、後輪１９ａ、１９ｂを目標後
輪操舵角に操舵させるようにしたので、車速と車両近傍
の障害物の有無に応じて自動的に適切な後輪操舵制御を
行なえる。

また、上記第１実施例については、各種の変形例が考え
られ、以下変形例について他の実施例として説明する。

（１）上記第１実施例では、第４図に示すプログラムの
フローチャートのステップ５８にてマイクロコンピュー
タ２９が第２操舵比Ｋｉを第６図の特性グラフに基づい
て算出したが、ステップ５８で実行されるプログラムを
変更し、第２操舵比Ｋｉを第７図に示す前輪操舵角に対
する後輪操舵角の比である操舵比Ｋｉの特性グラフに基
づいて算出するようにすることもできる。この第７図の
特性グラフの操舵比Ｋｉは前輪操舵方向とは反対側に位
置する障害物とそれに対向する車両側部との距離ｌの増
加により増加しかつ後輪操舵角が前輪操舵角に対し逆位
相に制御されるように選定されていることは第６図の場
合と同じであるが、操舵比Ｋｉが前輪操舵角値δ１、δ
２・・・δｎ−１、δｎ毎に前輪の操舵方向とは反対側
での車両後側部と障害物との接触を回避しうる範囲内で
車両の最小回転半径を許容するように選定されている。

すなわち前輪操舵比にδｌ、δ２・・・δｎ−１、δｎ
が大きくなるに従って車両の回転半径は小さくなり前輪
の操舵方向とは反対側の車両後側部の横方向への張出し
は大きくなるので、操舵比Ｋｉへの変化を表わす傾きは
距離βの増加により小さくなるように選定されている。

このような第７図の特性グラフに基づいて、マイクロコ
ンピュータ２９が後輪操舵角を制御することにより、こ
の変形例は上記第１実施例に比べ車両と障害物との接触
を避けた状態でさらに車両を小回りさせることができる
。

（２）上記第１実施例では、マイクロコンピュータ２９
が第４図に示すプログラムのフローチャートのステップ
５４にて第１操舵比Ｋｏが負であるか否かを判別したが
、車両側部近傍に障害物が存在する場合には車両の走行
速度は非常に小さくなるので第１操舵比Ｋｏと比較され
る値を零より小さな負の値にすることも可能である。ま
た、同ステップ５４では第１操舵比Ｋｏを判別条件値と
したが、この第１操舵比Ｋｏは車速Ｕに対応するもので
あるため、車速Ｕを条件判別値とすることも可能である
。

・（３）上記第１実施例では第３図に示すように一対の
距離検出器２８．２８を車両４０の両側後部に設けるよ
うにしたが、これらの距離検出器２８．２８を車両４０
の両側中央部又は前部に設けるようにしてもよい。

また、一対の距離検出器２８．２８を設けなくても、第
８図に示すように車両４０の後部の中央に回転制御装置
４２を介して単一の距離検出器２８°を設け、回転制御
装置４２により距離検出器２８°を回転させ、車両４０
の両側にある障害物４１．４１と車両４０の両側との距
離を測定するようにして距離検出器の個数の節約を図る
こともできる。この場合には第４図に示すプログラムの
フローチャートのステップ５３の実行において、回転制
？１０装置４２を駆動制御して距離検出器２８”を前輪
操舵方向とは反対方向に回転させ、障害物４１との距離
ｌ°を測定すると同時に距離検出器２８°から車両４０
の一側までの距離ｌ“を減算して障害物４１と車両４０
の一側との距離ｌを算出するとよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は特許請求の範囲に記載した発明の構成の対応図
、第２図は本発・明の具体的実施例を示す車両用後輪操
舵制御装置の要部概略図、第３図は障害物近傍に駐車し
た車両を示す図、第４図は第２図に示すマイクロコンピ
ュータのプログラムの動作を示すフローチャート、第５
図は車速に対する操舵比特性を示す図、第６図及び第７
図は車両と障害物との距離に対する操舵比特性を示す図
、第８図は他の実施例に係る車両を示す図。 符号の説明 １０・・・ステアリングハンドル、ｌｌａ、１１ｂ・・
・前輪、１２・・・ラックアンドビニオン段溝、１７・
・・油圧ポンプ、１８・・・サーボ弁、１９ａ、１９ｂ
・・・後輪、２０・・・油圧シリンダ、２６・・・車速
検出器、２７・・・前輪操舵角検出器、２８・・・距離
検出器、２９・・・マイクロコンピュータ、３０・・・
後輪操舵角検出器、３１・・・サーボアンプ。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　　長　谷　照　− ｓ４図 １５ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車両の走行速度を検出する走行速度検出手段と、前輪の
   基準方向に対する前輪操舵角を検出する前輪操舵角検出
   手段と、前記検出走行速度が車両の所定走行速度以下の
   とき後輪の前記基準方向に対する後輪操舵角を前記前輪
   操舵角とは逆位相となる第１の値に決定し、また前記検
   出走行速度が前記所定走行速度を超えたとき前記後輪操
   舵角を前記検出前輪操舵角と同位相になる第２の値に決
   定する決定手段と、前記決定後輪操舵角を出力信号とし
   て発生する出力信号発生手段と、前記出力信号の値に応
   じ後輪を前輪と逆位相（又は同位相）となるように操舵
   する後輪操舵機構とを備えた後輪操舵制御装置において
   、車両の一部に設けられて同車両の横張出し方向に位置
   する障害物との間の距離を検出する距離検出手段と、前
   記検出距離が所定値以下のとき前記第１の値に決定され
   た前記後輪操舵角を前記前輪操舵角とは逆位相となり絶
   対値において前記第１の値より小さい値に変更する変更
   手段とを設けたことを特徴とする車両用後輪操舵制御装
   置。