JP2973615B2 - 四輪操舵装置 - Google Patents

四輪操舵装置

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JP2973615B2 JP18996491A JP18996491A JP2973615B2 JP 2973615 B2 JP2973615 B2 JP 2973615B2 JP 18996491 A JP18996491 A JP 18996491A JP 18996491 A JP18996491 A JP 18996491A JP 2973615 B2 JP2973615 B2 JP 2973615B2
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  • Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ハンドル操作時に後輪
舵角を電動モータにより制御する四輪操舵装置、特に、
後輪舵角の中立点初期設定と制御開始技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電動モータをアクチュエータとす
るステアリング機構を後輪に有する四輪操舵装置として
は、例えば、特開昭61−46766号公報に記載のも
のが知られている。
【0003】このような電動モータをアクチュエータと
するモータステアリング機構では、イグニッションスイ
ッチをONにした後、まず、制御基準となる中立点の初
期設定を行ない、中立点の初期設定が終了してから後輪
舵角制御を開始するようにしている。なぜなら、後輪舵
角制御は中立点からの相対モータ回転角により制御され
ることによる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
四輪操舵装置にあっては、制御基準となる中立点の初期
設定は、電動モータのモータ軸回転角により後輪舵角を
検出するメインセンサを用い、センサ信号に基づいてズ
レた位置から中立許容領域まで動かす指令を電動モータ
に出力することで中立点初期設定を行なうようにしてい
る為、図6の実線特性に示すように、中立点初期設定に
時間を要し、その間、後輪舵角制御が行なえず、後輪舵
角制御システムを搭載しているメリットを生かせない。
【0005】ここで、電動モータを高速にして中立点初
期設定を早期化することが考えられるが、図6の点線特
性に示すように、高速にするとオーバシュートにより、
真の中立点から小さな前後幅を持つ中立許容領域の近辺
でハンチングを起してしまう。つまり、収束性を考えた
場合には、電動モータの高速化には限界がある。
【0006】そこで、後輪舵角の中立点初期設定を可能
な限り速く行なう案として、後輪舵角検出分解能の低い
サブセンサ等を用い、中立許容領域を広く確保しておく
案があるが、この場合、初期設定される中立点が真の中
立点から離れてしまう為、その後、実行される後輪舵角
制御の制御精度を低下させてしまう。
【0007】本発明は、上記のような問題に着目してな
されたもので、ハンドル操作時に後輪舵角を電動モータ
により制御する四輪操舵装置において、後輪舵角がズレ
量を持つ時、早期に後輪舵角制御を開始しながら精度の
高い後輪舵角中立点の初期設定を行なうことを課題とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の四輪操舵装置では、後輪舵角中立点初期設定時
に、まず、サブセンサからの検出信号に基づいておおま
かな中立許容領域までにズレ量を修正し、その後、直ち
に、後輪舵角制御を開始し、後輪舵角制御中において指
令値が零である時にメインセンサからの検出信号に基づ
いてきびしい中立許容領域までズレ量を修正する手段と
した。
【0009】即ち、図1のクレーム対応図に示すよう
に、電動モータaをアクチュエータとし、ハンドル操作
時に後輪舵角を制御するべく設けられたモータステアリ
ング機構bと、前記電動モータaのモータ軸側に設けら
れ、軸回転角により後輪舵角を検出するメインセンサc
と、前記モータステアリング機構bのラック軸側に設け
られ、ラックストロークにより後輪舵角を検出するサブ
センサdと、後輪舵角がズレ量を持つ時の中立点初期設
定時、前記サブセンサdからの検出信号に基づいて真の
中立点から大きな前後幅を持つ中立許容領域までモータ
ステアリング機構bのラック軸を動かす回転指令を前記
電動モータaに出力する第1中立点設定手段eと、前記
第1中立点設定手段eによる中立点設定後、後輪舵角の
通常制御を開始する後輪舵角制御開始手段fと、後輪舵
角制御において後輪舵角指令値が零である時、前記メイ
ンセンサcからの検出信号に基づいて真の中立点から
記第1中立点設定手段eでの前後幅と比較して小さな前
後幅を持つ中立許容領域までモータステアリング機構b
のラック軸を動かす回転指令を前記電動モータaに出力
する第2中立点設定手段gとを備えていることを特徴と
する。
【0010】
【作用】後輪舵角がズレ量を持つ時の中立点初期設定時
には、まず、第1中立点設定手段eにおいて、サブセン
サdからの検出信号に基づいて真の中立点から大きな前
後幅を持つ中立許容領域までモータステアリング機構b
のラック軸を動かす回転指令が電動モータaに出力され
る。
【0011】そして、第1中立点設定手段eによりおお
まかに中立点が設定されると、後輪舵角制御開始手段f
において、後輪舵角の通常制御が開始される。
【0012】さらに、後輪舵角制御において後輪舵角指
令値が零である時、第2中立点設定手段gにおいて、メ
インセンサcからの検出信号に基づいて真の中立点から
第1中立点設定手段eでの前後幅と比較して小さな前後
幅を持つ中立許容領域までモータステアリング機構bの
ラック軸を動かす回転指令が電動モータaに出力され
る。
【0013】この結果、後輪舵角中立点のズレ量に対
し、第1段階の概略調整により短時間でおおまかな中立
許容領域までズレ量が修正されると早期に後輪舵角制御
を開始することができる。
【0014】そして、残るズレ量については、第2段階
の微調整によりきびしい中立許容領域までズレ量が修正
されることになり、その後は精度の高い後輪舵角制御が
確保される。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0016】構成を説明する。
【0017】図2は本発明実施例の四輪操舵装置が適用
された車両を示す全体システム図である。
【0018】実施例の四輪操舵装置が適用された車両の
前輪1,2の操舵は、図2に示すように、ステアリング
ハンドル3と機械リンク式ステアリング機構4によって
行なわれる。これは、例えば、ステアリングギア、ピッ
トマンアーム、リレーロッド、サイドロッド5,6、ナ
ックルアーム7,8等で構成される。
【0019】そして、後輪9,10の転舵は、電動式ス
テアリング装置11(モータステアリング機構に相当)
によって行なわれる。この後輪9,10間は、ラックシ
ャフト12、サイドロッド13,14、ナックルアーム
15,16により連結され、ラック12が内挿されたラ
ックチューブ17には、減速機構18とモータ19(電
動モータに相当)とフェイルセーフソレノイド20が設
けられ、このモータ19とフェイルセーフソレノイド2
0は、車速センサ21,前輪舵角センサ22,ストロー
クセンサ23(サブセンサに相当),エンコーダ24
(メインセンサに相当)等からの信号を入力するコント
ローラ26により駆動制御される。
【0020】図3は電動式ステアリング装置11の具体
的構成を示す断面図で、ラック12が内挿されたラック
チューブ17はブラケットを介して車体に固定されてい
る。そして、ラック12の両端部には、ボールジョイン
ト30,31を介してサイドロッド13,14が連結さ
れている。減速機構18は、モータ19のモータ軸に連
結されたモータピニオン32と、該モータピニオン32
に噛合するリングギア33と、該リングギア33に固定
されると共にラックギア12aに噛み合うラックピニオ
ン35とによって構成されている。従って、モータ19
が回転すると、モータピニオン32→リングギア33→
ラックピニオン35へと回転が伝達され、回転するラッ
クピニオン35とラックギア12aとの噛み合いにより
ラックシャフト12が軸方向へ移動して後輪9,10の
転舵が行なわれる。この後輪9,10の転舵量は、ラッ
クシャフト12の移動量、即ち、モータ19の回転量に
比例する。
【0021】前記ラックピニオン35には、その回転角
度を検出するエンコーダ24のセンサー軸24aがカプ
ラ36を介して連結されている。
【0022】前記フェイルセーフソレノイド20には、
ロックピン20aが進退可能に設けられていて、電子制
御系等のフェイル時には、ラックシャフト12に形成さ
れたロック溝12bにロックピン20aを嵌入させるこ
とでラックシャフト12を、後輪9,10が中立舵角位
置を保つ位置に固定するようにしている。
【0023】作用を説明する。
【0024】図4はイグニッションをOFFからONに
した時にコントローラ26により行なわれる中立点初期
設定の処理作動の流れを示すフローチャートで、以下、
各ステップについて説明する。
【0025】ステップ40では、後輪舵角の中立点の初
期設定が済んでいるかどうかが判断される。そして、後
輪舵角の中立点の初期設定が済んでいる場合には、ステ
ップ41へ進み、後輪舵角の通常制御が持続される。ま
た、後輪舵角の中立点の初期設定が済んでいない場合に
は、ステップ42以降の後輪舵角の中立点初期設定処理
が実行される。
【0026】ステップ42では、ストロークセンサ23
からのサブセンサ出力値SSout が中立許容領域|θNS|
に入っているかどうかが判断される。
【0027】尚、中立許容領域|θNS|は、図5に示す
ように、サブセンサ出力値SSout の分解能が低いことに
対応して真の中立点から大きな前後幅を持つ領域として
設定されている。
【0028】ステップ42でNOと判断された場合に
は、ステップ43へ進み、ステップ43では、車速Vが
設定車速Vo以下かどうかが判断される。
【0029】尚、設定車速Voは、後輪舵角の中立点初
期設定が可能な車速として設定されている。
【0030】ステップ43でNOと判断された場合に
は、この車速判断を所定時間毎に繰り返し、YESと判
断されるまで待つ。そして、ステップ43でYESと判
断されたらステップ44へ進み、電動モータ19を真の
中立点に近づく方向に回転させる指令が出力される。
【0031】以上のステップ40,ステップ42,ステ
ップ43,ステップ44が第1中立点設定手段に相当す
る。
【0032】上記ステップ42でサブセンサ出力値SSou
t が中立許容領域|θNS|に入っていると判断された場
合は、ステップ45へ進み、ステップ45では、後輪舵
角通常制御が開始される(後輪舵角制御開始手段に相
当)。
【0033】ステップ46では、エンコーダ24からの
メインセンサ出力値MSout が中立許容領域|θNM|に入
っているかどうかが判断される。
【0034】尚、中立許容領域|θNM|は、図5に示す
ように、メインセンサ出力値MSout の分解能が高いこと
に対応して真の中立点から小さな前後幅を持つ領域とし
て設定されている。
【0035】ステップ47では、舵角通常制御出力が0
(零)かどうかが判断され、この制御出力判断を所定時
間毎に繰り返し、YESと判断されるまで待つ。そし
て、ステップ47でYESと判断されたらステップ48
へ進み、電動モータ19を真の中立点に近づく方向に回
転させる指令が出力される。
【0036】以上のステップ46,ステップ47が第2
中立点設定手段に相当する。
【0037】上記ステップ46で、メインセンサ出力値
MSout が中立許容領域|θNM|に入っていると判断され
た場合は、ステップ49へ進み、ステップ49では、中
立点初期設定終了のフラグが立てられ、その後、ステッ
プ40→ステップ41へと進み、後輪舵角の通常制御が
持続されることになる。
【0038】後輪舵角の通常制御としては、例えば、下
記に示すモータ制御式によりモータ制御が行なわれる。
【0039】IM =L・θε−m・ d(θM)+Kp IM :モータ電流 L:比例定数 θε:目標値と追従
値との偏差 m:ダンピング定数 d(θM):モータ回転
角速度 Kp:フリクション補正定数 次に、イグニッションOFF→ON時における中立点ズ
レ量がそれぞれ異なる場合についての中立点修正作動に
ついて説明する。
【0040】(イ)中立点ズレ量が|θNM|以下の時 中立点ズレ量が|θNM|以下の時には、ステップ40→
ステップ42→ステップ45→ステップ46→ステップ
49→ステップ40→ステップ41へと進む流れとな
る。
【0041】即ち、イグニッションOFF→ON時にお
いてはじめから中立点ズレ量が中立許容領域|θNM|以
下であることで、電動モータ19を回転させての中立点
修正を行なうことなく、直ちに、後輪舵角通常制御が開
始される。
【0042】(ロ)中立点ズレ量が|θNM|以上で|θ
NS|以下の時 中立点ズレ量が|θNM|以上で|θNS|以下の時には、
ステップ40→ステップ42→ステップ45→ステップ
46→ステップ47→ステップ48へと進み、直ちに後
輪舵角通常制御が開始されると共に、舵角通常制御出力
が0の時にメインセンサ出力値MSout を用いて中立点の
ズレ量が修正され、その後、ステップ46→ステップ4
9→ステップ40→ステップ41へと進む流れとなる。
【0043】即ち、イグニッションOFF→ON時にお
いてはじめから中立点ズレ量が中立許容領域|θNS|以
下であることで、直ちに、後輪舵角通常制御が開始され
ると共に、制御中にメインセンサ出力値MSout を用いて
精度の高い中立点修正が行なわれる。
【0044】(ハ)中立点ズレ量が|θNS|以上の時 中立点ズレ量が|θNS|以上の時には、ステップ40〜
ステップ44へ進み、第1段階としてサブセンサ出力値
SSout を用いて中立点のズレ量が修正され、修正が終了
するとステップ45へ進み、直ちに後輪舵角通常制御が
開始される。
【0045】そして、ステップ46〜ステップ48へ進
み、第2段階としてメインセンサ出力値MSout を用いて
中立点のズレ量が修正され、その後、ステップ46→ス
テップ49→ステップ40→ステップ41へと進む流れ
となる。
【0046】即ち、イグニッションOFF→ON時にお
いて中立点ズレ量が中立許容領域|θNM|以上である場
合には、図5に示すように、第1段階の概略調整により
短時間でおおまかな中立許容領域|θNS|までズレ量が
修正され、この時点で一旦制御が開始されることにな
り、従来技術の場合に比べてΔt時間だけ後輪舵角制御
の開始時期が早期となる。
【0047】そして、第2段階の微調整によりきびしい
中立許容領域|θNM|までズレ量が修正されることにな
り、後輪舵角制御中に中立点の初期設定が終了する。
【0048】効果を説明する。
【0049】(1)ハンドル操作時に後輪舵角を電動モ
ータ19により制御する四輪操舵装置において、後輪舵
角中立点初期設定時に、まず、ストロークセンサ23か
らのサブセンサ出力値SSout に基づいておおまかな中立
許容領域|θNS|までにズレ量を修正し、その後、直ち
に、後輪舵角制御を開始し、後輪舵角制御中において指
令値が零である時にエンコーダ24からのメインセンサ
出力値MSout に基づいてきびしい中立許容領域|θNM|
までズレ量を修正する装置とした為、後輪舵角がズレ量
を持つ時、早期に後輪舵角制御を開始しながら精度の高
い後輪舵角中立点の初期設定を行なうことができる。
【0050】(2)サブセンサ出力SSout を用いて後輪
舵角中立点の初期設定を行なう時、車速Vが中立点初期
設定が可能な設定車速Vo以下の時にのみ電動モータ1
9を回転させる装置とした為、走行時に中立点初期設定
により予期しない車両挙動の急変が発生することを防止
できる。
【0051】以上、実施例を図面により説明してきた
が、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があ
っても本発明に含まれる。
【0052】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明にあって
は、ハンドル操作時に後輪舵角を電動モータにより制御
する四輪操舵装置において、後輪舵角中立点初期設定時
に、まず、サブセンサからの検出信号に基づいておおま
かな中立許容領域までにズレ量を修正し、その後、直ち
に、後輪舵角制御を開始し、後輪舵角制御中において指
令値が零である時にメインセンサからの検出信号に基づ
いてきびしい中立許容領域までズレ量を修正する手段と
した為、後輪舵角がズレ量を持つ時、早期に後輪舵角制
御を開始しながら精度の高い後輪舵角中立点の初期設定
を行なうことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の四輪操舵装置を示すクレーム対応図で
ある。
【図2】実施例の四輪操舵装置が適用された車両を示す
全体システム図である。
【図3】実施例装置の電動式ステアリング装置の具体的
構成を示す断面図である。
【図4】イグニッションをOFFからONにした時にコ
ントローラにより行なわれる中立点初期設定の処理作動
の流れを示すフローチャートである。
【図5】実施例装置で後輪舵角のズレ量が大きい時の中
立点修正作動を示すタイムチャートである。
【図6】従来装置で後輪舵角のズレ量が大きい時の中立
点修正作動を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
a 電動モータ b モータステアリング機構 c メインセンサ d サブセンサ e 第1中立点設定手段 f 後輪舵角制御開始手段 g 第2中立点設定手段

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電動モータをアクチュエータとし、ハン
    ドル操作時に後輪舵角を制御するべく設けられたモータ
    ステアリング機構と、 前記電動モータのモータ軸側に設けられ、軸回転角によ
    り後輪舵角を検出するメインセンサと、 前記モータステアリング機構のラック軸側に設けられ、
    ラックストロークにより後輪舵角を検出するサブセンサ
    と、 後輪舵角がズレ量を持つ時の中立点初期設定時、前記サ
    ブセンサからの検出信号に基づいて真の中立点から大き
    な前後幅を持つ中立許容領域までモータステアリング機
    構のラック軸を動かす回転指令を前記電動モータに出力
    する第1中立点設定手段と、 前記第1中立点設定手段による中立点設定後、後輪舵角
    の通常制御を開始する後輪舵角制御開始手段と、 後輪舵角制御において後輪舵角指令値が零である時、前
    記メインセンサからの検出信号に基づいて真の中立点か
    前記第1中立点設定手段での前後幅と比較して小さな
    前後幅を持つ中立許容領域までモータステアリング機構
    のラック軸を動かす回転指令を前記電動モータに出力す
    る第2中立点設定手段と、を備えていることを特徴とす
    る四輪操舵装置。
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