JP2680636B2 - 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、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。

（従来技術） 車両のなかには、いわゆる四輪操舵（4WS）と呼ばれ
るように、前輪と共に後輪をも転舵するようにしたもの
がある。

この四輪操舵においては、その後輪の操舵機構とし
て、前輪転舵機構と後輪転舵機構とを機械的に連結した
機械式と、実開昭62−25275号公報に見られるように、
後輪転舵機構に例えば電動モータ等の電磁式駆動手段を
連係させて、この駆動手段の駆動力で後輪を転舵するよ
うにした電気式とに大別される。そして、この電磁式の
ものにおいては、駆動手段の容量を極力小さくし得るよ
うに、駆動手段と後輪転舵機構との間に減速機構を介在
させることを提案されている（実開昭62−25277号公報
参照）。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、後輪の転舵は、前輪の転舵に同期してすな
わち速やかに追従して行われることが望まれ、このよう
な観点から後輪の転舵速度は一般にはかなり速いものと
なる。

しかしながら、後輪の転舵速度を上述のようにかなり
速いものとして設定すると、運転者に違和感を与えてし
まうような事態を生じることがある。

この点を詳述すると、エンジンおよび車両が停止した
状態からの後輪転舵の制御は、一般には、イグニッショ
ンスイッチをONしたときに作動されるシステムチェック
手段によって後輪の転舵制御系に異常がないことが確認
された後、開始されることになる。一方、運転者のなか
には、エンジン始動後即座に、すなわち上記システムチ
ェックが完了していない状態で発進を行うことがある。
そして、この発進時に、いわゆる舵角発進というよう
に、ハンドルを切った状態で発進を行う場合がある。こ
のようなとき、システムチェック完了前の後輪転舵を行
わない状態から、システムチェック完了後の後輪転舵が
行われる状態へ切換えられることになるが、車両の走行
中にこのような切換えが行われると、この切換の前後で
走行軌跡がかなり異なるものとなって、これが運転者に
違和感を与えることになる。このような違和感は、車両
の走行中に、後輪転舵の制御を一時的に中断した後、再
び制御を開始する際にも生じることになる。

したがって、本発明の目的は、後輪の転舵の制御開始
初期時に生じる違和感を極力与えなうようにした車両の
後輪操舵装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段、作用） 前述の目的を達成するため、本発明にあっては次のよ
うな構成としてある。すなわち、第９図にブロック図的
に示すように、 イグニッションスイッチがONされたときに、イニシャ
ルチェック手段によるシステムチェックによって後輪の
転舵制御系に異常がないことが確認されたことを条件と
して後輪の転舵制御を行うようにした車両の後輪転舵装
置において、 後輪を転舵させる駆動手段と、 あらかじめ設定された転舵比特性に基づいて後輪の目
標転舵角を決定する目標転舵角決定手段と、 前記目標転舵角となるように前記駆動手段を制御する
駆動制御手段と、 前記イニシャルチェック手段によるシステムチェック
が終了した直後に後輪転舵の制御を開始した初期時は、
初期時経過後に比して、後輪の転舵速度を遅くする転舵
速度変更手段と、 を備えた構成としてある。上記構成を前提とした好まし
い態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載
のとおりである。

請求項１に記載された発明によれば、イグニッション
スイッチがONされてイニシャルチェック手段によるシス
テムチェックが完了した直後に後輪転舵制御が開始され
るときに、開始初期時おける違和感を解消することがで
きる。

請求項２に記載したような構成とすることにより、違
和感を感じにくくしかも車両の安定性の高い車速が小さ
いときは後輪の転舵速度を遅くしないで、実際の後輪転
舵角をすみやかに目標転舵角とする上で好ましいものと
なる。

請求項３に記載したような構成とすることにより、違
和感を感じにくくしかも車両の安定性を大きく変更しな
い目標転舵角と実際の転舵角との偏差が小さいときには
後輪の転で速度を遅くしないで、実際の後輪転舵角をす
みやかに目標転舵角とする上で好ましいものとなる。

請求項４に記載したような構成とすることにより、違
和感を感じにくくしかもを車両安定方向となる同位相方
向へ転舵するときは後輪の転舵速度を遅くしないで、実
際の後輪転舵角をすみやかに目標転舵角とする上で好ま
しいものとなる。

請求項５に記載したような構成とすることにより、後
輪転舵速度を理想的につまりソフト的な処理により遅く
することができ、コスト等の点で好ましいものとなる。

請求項６に記載したような構成とすることにより、初
期時の後輪転舵速度が遅い状態から初期時経過後の後輪
転舵速度が早い状態への移行を滑らかに行って、この移
行時における違和感を防止する上で好ましいものとな
る。

このように、本発明にあっては、後輪転舵の制御開始
初期時には、後輪をゆっくりと転舵させうようにしてあ
るので、運転者は後輪の転舵に十分対応して、走行軌跡
が変化することへの違和感を感じなくなる。換言すれ
ば、走行軌跡が徐々に変化するので、運転者はこの走行
軌跡の変化いうものを事実上体感しなくて済むことにな
る。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明す
る。

第１図において、1Rは右前輪、1Lは左前輪、2Rは右後
輪、2Lは左後輪であり、左右の前輪1R、1Lは前輪転舵機
構Ａにより連係され、また左右の後輪2R、2L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、実施例では、それぞれ左右一対の
ナックルアーム3R、3Lおよびタイロッド4R、4Lと、該左
右一対のタイロッド4R、4L同志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、実施例ではラックアンドピニオン式とされて、その
構成要素であるピニオン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
に切るような操作をしたときは、リレーロッド５が第１
図左方へ変位して、ナックルアーム3R、3Lがその回動中
心3R′、3L′を中心にして上記ハンドル８の操作変位量
つまりハンドル舵角に応じた分だけ同図時計方向に転舵
される。同様に、ハンドル８を左に切る操作をしたとき
は、この操作変位量に応じて、左右前輪1R、1Lが左へ転
舵されることとなる。

後輪転舵機構Ｂも、前輪転舵機構Ａと同様に、それぞ
れ左右一対のナックルアーム10R、10Lおよびタイロッド
11R、11Lと、該タイロッド11R、11L同志を連結するリレ
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３図に
示すように、車体14に固定されたケーシング15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には一対の鍔部12a、12bが
間隔をおいて形成され、該鍔部12a、12bにより上記ばね
受け16a、16bを受止する構成とされて、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。
勿論圧縮ばね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2R、2L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。より具体
的には、第２図に示すように、リレーロッド12とサーボ
モータ20との連係機構中に、リレーロッド12側から順
に、歯車列21a及びボウルねじ21bを含む減速機構21と、
クラッチ22と、ブレーキ機構23が介在されている。これ
により、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、
また上記ブレーキ機構23によりサーボモータ20の出力軸
を把持して該出力軸の回転をロックさせ得るようにされ
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の正回転あるいは逆回転により、
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10R、10Lがその回動中心10R′、10
L′を中心にして上記サーボモータ20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が切断された状態にあ
るときには、上記中立保持手段13によって後輪2R、2L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1R、1Lのみが転舵される、いわゆる2WSの車両
ということになる。

後輪操舵の制御は、ここでは車速感応とされて、車速
に応じた転舵比特性の一例を第４図に示してある。この
第４図に示す制御特性を付与したときには、ハンドル舵
角に対する後輪転舵角は、車速が大きくなるに従って同
位相方向へ変化することとなり、この様子を第５図に示
してある。このような制御をなすべく、コントロールユ
ニットＵには、基本的には、ハンドル舵角センサ30、車
速センサ31、並びに上記サーボモータ20の回転位置を検
出するエンコーダ32からの信号が入力され、コントロー
ルユニットＵではハンドル舵角と車速とに基づいて目標
後輪舵角を演算し、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。そして、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
御の下で後輪の2R、2Lの転舵がなされるようになってい
る。

上記基本的制御は、フェイルセーフのために、その制
御系が２重構成とされている。つまり上記ハンドル舵角
センサ30に対して前輪舵角センサ34が付加され、車速セ
ンサ31に対して第２の車速センサ35が付加され、エンコ
ーダ32に対して、クラッチ22よりもリレーロッド12側の
部材の機械的変位を検出する後輪舵角センサ36が付加さ
れて、これらセンサ30〜36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なう
ようにされている。すなわち、上記センサ30〜36におい
て、例えば第１の車速センサ31で検出した車速と第２の
車速センサ35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2R、2Lを中立状態に保持するようになっている。

また、各種の故障検出のために、コントロールユニッ
トＵには、スイッチ37〜40からのオン・オフ信号が入力
され、またオルタネータのＬ端子41からは発電の有無を
表す信号が入力される。ここで上記スイッチ37はニュー
トラルクラッチスイッチ、スイッチ38はインヒビタース
イッチ、スイッチ39はブレーキスイッチ、スイッチ40は
エンジンスイッチである。ここで、ニュートラルスイッ
チ37は、手動変速機を備えた車両において、手動変速機
のシフト位置がニュートラルあるいはクラッチペダルを
踏み込んだときにオフ信号が出力され、それ以外はオン
信号が出力されるようになっている。インヒビタースイ
ッチ38は、自動変速機を備えた車両において、そのレン
ジがニュートラル（Ｎ）あるいはパーキング（Ｐ）にあ
るときには、オン信号が出力され、走行レンジにあると
きにはオフ信号が出力されるようになっている。ブレー
キスイッチ39はブレーキペダルを踏み込んだときにオン
信号が出力され、エンジンスイッチ40はエンジンが運転
状態にあるときオン信号が出力されるようになってい
る。

上記制御系をブロック図で示せば、第６図のようにな
る。すなわち、マイクロプロセッサ50はＩとIIとの２重
構造とされ、このマイクロプロセッサ50には、車速セン
サ31、35及びスイッチ37〜40並びにオルタネータのＬ端
子41からの信号がバッファ51を介して入力され、またセ
ンサ30、34、36からの信号がA/D変換器52を介して入力
され、エンコーダ32からの信号がインタフェース53を介
して入力される。他方マイクロプロセッサ50において生
成された信号は、駆動回路54を介してサーボモータ29に
送出され、またブレーキ駆動回路55を介してモータブレ
ーキ23に送出され、あるいはクラッチ駆動回路56を介し
てクラッチ22に送出される。この後輪操舵の制御は、オ
ルタネータのＬ端子41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。尚、同図中
符号57はバッテリー、58はイグニッションキースイッ
チ、59はリレーで、４輪操舵の制御系に何らかの故障が
発生したときには、リレー駆動回路60の作動によってコ
イル61への通電が停止され、この結果リレー59のＢ接点
が閉成されて警告ランプ62の点灯がなされる。

を備えた構成としてある。

なお、前述のフェイルモード時の制御は本発明と直接
関係が無いのでこれ以上の説明は省略する。

さて次に、後輪転舵の制御の概略を説明する。

先ず、基本的には、車速とハンドル舵角とをパラメー
タとする第４図（第５図）に示す転舵比特性に基づい
て、後輪の目標転舵角が決定される。そして、この目標
転舵角となるように、モータ20の駆動がフィードバック
制御されつつ行われる。

次に後輪転舵の制御開始の初期時について考える。こ
のときは、後輪の転舵速度が、通常時に比して、遅くさ
れる。この転舵速度を遅くするため、実施例では、第４
図（第５図）に照合して得られる目標転舵角θＴに対し
て所定の補正係数ｆ（ｔ）（≦１）を掛け合わせること
により行うようにしている。そして、第７図に示すよう
にｆ（ｔ）を時間の経過と共に徐々に大きくして、最終
的に、実際の転舵角が第４図の転舵比特性に従う目標転
舵角となるようにしてある（ｆ（ｔ）＝１となった時点
で、このときの時間t₁は２秒前後）。勿論、この目標転
舵角を修正することなく、モータ20の駆動速度そのもの
を変更することにより、転舵速度を遅くすることもでき
る。そして、実施例では、上述した転舵速度を遅くする
ことを、車速が小さいとき（例えば10Km/hよりも小さい
とき）にのみ行うようにしてある。

前述した後輪転舵の制御を第８図のフローチャートに
示してあり、以下このフローチャートについて説明す
る。なお、以下の説明でＰはステップを示す。

第８図のフローチャートは、後輪の転舵制御開始条件
が満足されたときにスタートされる。したがって、例え
ばエンジンおよび車両が停止した状態からイグニッショ
ンスイッチをONしたときは、このONから制御系のシステ
ムチェックが完了した時点からスタートされる。

先ず、P1において、両フラグＦおよびFEが共に０にリ
セットされる。このフラグＦは、１のときが転舵速度を
遅くしなくてもよい状態にあることを意味し、フラグFE
は転舵速度を遅くしておく時間のタイマ（第７図の時間
をカウント）を０にリセット済みであること（タイマカ
ウント中であること）を意味する。

P2において、少なくとも車速とハンドル舵角とが入力
される。そして、第４図（第５図）に示す転舵比特性に
基づいて、目標転舵角θＴが決定される。

P3の後、P4において、フラグＦが１であるか否かが判
別されるが、当初は０であるのでこの判別がNOとなり、
P5へ移行する。P5ではフラグFEが１であるか否かが判別
されるが、当初は０であるので、この判別がNOとなり、
P6へ移行する。

上記P6では、現在の車速Ｖが設定車速（例えば10Km/
h）よりも大きいか否かが判別される。このP6の判別でY
ESのときは、後輪の転舵速度を遅くするときであり、こ
のときはP7において、フラグFEを１にセットすると共
に、タイマを０にリセットする。

P7の後、P8において、タイマのカウント値を第７図に
示すマップに照合して、ｆ（ｔ）を読込む。この後P9に
おいて、ｆ（ｔ）が１になったか否か、すなわち、P7で
のタイマリセット時より所定時間t₁を経過したか否かが
判別される。このP9の判別でNOのときは、P10におい
て、P3での目標転舵角θＴに対してP8での補正係数ｆ
（ｔ）が掛け合わされて最終的な目標転舵角θＴが決定
される。。そして、P11において、このθＴとなるよう
にモータ20が駆動される。

前記P5の判別でYESのときは、P6、P7を経ることなくP
8へ移行する。このようにP8、P9、P10を通る間に、P10
で得られるθＴがP3でのθＴに近づいていき、やがてP9
の判別がYESとなる。このときは、P12において、フラグ
Ｆを１にセットした後、P13において、P3でのθＴがそ
のまま最終的なθＴとして設定された後P11へ移行す
る。

上記P12でフラグＦが１にセットされた後は、P4の判
別がYESとなり、このときP4からそのままP13へと移行さ
れる。また、前記P6の判別でNOのときは、低車速のとき
で転舵速度を遅くする必要がないので、P12へ移行す
る。

以上実施例について説明したが、後輪の転舵速度を遅
くする実行条件として、P3で得られた目標転舵角θＴと
実際の転舵角との偏差が大きいとき、という条件を付加
していもよい。この場合は、P6の判別でNOのときに、上
記偏差が大きいか否かを判別するステップを設けて、偏
差が大きいときにP7へ移行させ、また偏差が小さいとき
はP12へ移行させればよい。同様に、後輪の転舵速度を
遅くする実行条件として、車両が不安定方向となる逆位
相方向へ転舵する場合、という条件を付加してもよい
（同位相側へ転舵させるときは転舵速度を遅くしな
い）。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す全体系統図。 第２図は後輪転舵機構の構成図。 第３図は中立保持手段の拡大断面図。 第４図は後輪操舵の一例である車速感応タイプの制御特
性図。 第５図は車速に応じた後輪舵角変化を示す特性図。 第６図は実施例に係る制御系のブロック図。 第７図は後輪転舵の制御開始から時間と補正係数との関
係を示す図。 第８図は本発明の制御例を示す図フローチャート。 第９図は本発明の構成をブロック図的に示す図。 1:前輪 2:後輪 20:サーボモータ 30、34:センサ（ハンドル舵角） 31、35:センサ（車速） U:コントロールユニット B:後輪転舵機構

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イグニッションスイッチがONされたとき
   に、イニシャルチェック手段によるシステムチェックよ
   って後輪の転舵制御系に異常がないことが確認されたこ
   とを条件として後輪の転舵制御を行うようにした車両の
   後輪転舵装置において、 後輪を転舵させる駆動手段と、 あらかじめ設定された転舵比特性に基づいて後輪の目標
   転舵角を決定する目標転舵角決定手段と、 前記目標転舵角となるように前記駆動手段を制御する駆
   動制御手段と、 前記イニシャルチェック手段によるシステムチェックが
   終了した直後に後輪転舵の制御を開始した初期時は、初
   期時経過後に比して、後輪の転舵速度を遅くする転舵速
   度変更手段と、 を備えていることを特徴とする車両の後輪操舵装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記転舵速度変更手段が、車速が所定車速以上のときを
   条件として作動される、ことを特徴とする車両の後輪操
   舵装置。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記転舵速度変更手段が、目標操舵角と実際の転舵角と
   の偏差が大きいことを条件として作動される、ことを特
   徴とする車両の後輪操舵装置。
4. 【請求項４】請求項１において、 前記転舵速度変更手段が、後輪が逆位相方向へ転舵され
   ることを条件として作動される、ことを特徴とする車両
   の後輪操舵装置。
5. 【請求項５】請求項１において、 前記転舵速度変更手段が、前記目標転舵角を補正するこ
   とにより後輪の転舵速度を遅くする、ことを特徴とする
   車両の後輪操舵装置。
6. 【請求項６】請求項１において、 前記転舵速度変更手段が、前記初期時における後輪転舵
   速度を、遅い状態から徐々に早い状態へと変更する、こ
   とを特徴とする車両の後輪操舵装置。