JP3001294B2 - 車両の後輪操舵装置 - Google Patents

車両の後輪操舵装置

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JP3001294B2 JP3170051A JP17005191A JP3001294B2 JP 3001294 B2 JP3001294 B2 JP 3001294B2 JP 3170051 A JP3170051 A JP 3170051A JP 17005191 A JP17005191 A JP 17005191A JP 3001294 B2 JP3001294 B2 JP 3001294B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、前輪の転舵に応じて
後輪側をも転舵させるようにした車両の後輪操舵装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、ハンドル操舵に応じて前
輪のみならず後輪側をも転舵させるようにした４輪操舵
車(所謂４ＷＳ車)では、従来の２ＷＳ車に用いられる前
輪操舵装置に加えて、ハンドル操舵に連動して後輪を転
舵させる後輪操舵装置が搭載されている。かかる後輪操
舵装置では、例えば、車両の走行速度が所定値よりも低
い領域(所謂、車速感応型の場合)、あるいは前輪の転舵
角が所定値よりも大きい領域(所謂、舵角応動型の場合)
などにおいては、後輪が前輪とは逆位相で転舵されるよ
うに後輪の転舵特性が設定されるのが一般的である。
【０００３】ところで、上記４ＷＳ車では、車両を一定
の軌跡に沿って旋回させる場合、従来の２ＷＳ車のよう
に、車体ヘッド部が旋回軌跡の接線方向から外方や内方
に向かって振れ傾向となる所謂ヘッドアウトやヘッドイ
ン状態を生じさせることなく、車体の前後方向中心線が
が常に旋回軌跡の接線に沿った状態で、つまり、所謂、
車体すべり角βが零(β＝０)の状態で、車両を旋回させ
ることができるように後輪側の制御特性が設定される。
【０００４】しかしながら、従来の後輪操舵装置では、
確かに、ハンドル操舵後の定常域では、その制御特性ど
おりにβ＝０を維持した状態での旋回動作を可能ならし
めるものの、ハンドル操舵直後の過渡域、すなわちハン
ドル操舵が行なわれた時点から上記定常域に至るまでの
間は、まだヨーイングが(従って横Ｇが)発生せず十分な
コーナリングフォースが得られない関係上、車体はやや
旋回内側に向いた状態で若干斜めに移動することにな
り、運転者に異和感を及ぼす場合がある。
【０００５】この問題に関して、ハンドル操舵直後に
は、車速あるいは前輪転舵量の如何に拘わらず、後輪を
一瞬だけ前輪とは逆位相側に転舵させることによってヨ
ーイングの早期発生を促し、ハンドル操舵直後から適度
のコーナリングフォースを発生させることにより、ハン
ドル操舵後の定常域のみならず過渡域においても、常に
β＝０の状態を維持しつつ車両を旋回させることができ
るように後輪側の制御則を設定した、所謂、位相反転制
御機構を備えたものが考えられている。
【０００６】ところで、４ＷＳ車の後輪制御における安
全性をより高めるために、前輪側に対する後輪側の転舵
比について、転舵比の所定の制御特性からは通常起こり
得ない領域(異常領域)を予め設定しておき、後輪転舵比
がこの領域にあるか否かを検出することにより、後輪操
舵装置における転舵比の設定制御に何等かの異常が生じ
たことを検知するようにしたものが知られている(例え
ば特公平２−４３６７４号公報参照)。かかる安全機構
を備えることにより、後輪操舵装置の異常を早期に検知
して後輪の誤った転舵を防止し、例えば２ＷＳ車の操舵
状態に直ちに切り換えるなど、有効な安全処置を施すこ
とができ、４ＷＳ車のより一層の安全性を確保すること
ができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
安全機構を上記位相反転制御機能を備えた後輪操舵装置
に設ける場合、通常の後輪制御では、一般に、高速ある
いは前輪舵角が小さい場合には逆位相側への後輪転舵が
禁止されるように設定されるのに対して、位相反転制御
では、車速あるいは前輪転舵量の如何に拘わらず、ハン
ドル操舵直後に後輪が一瞬逆位相側に転舵させられるよ
うに設定される関係上、この位相反転時には、後輪操舵
装置の実際の制御には何等異常がないにも拘わらず、後
輪制御に異常が生じたものと誤判定されてしまう場合が
生じるという問題があった。
【０００８】この発明は、上記問題点に鑑みてなされた
もので、ハンドル操舵後の定常域のみならず過渡域にお
いても車体の前後方向中心線が旋回軌跡の接線に沿った
状態で車両を旋回させるべく後輪側の制御則が設定され
た車両の後輪制御装置において、後輪制御における安全
性を確保した上で、上記過渡域における異常発生の旨の
誤判定を防止することができる車両の後輪操舵装置を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このため、本願の第１の
発明は、ハンドル操舵後の定常域のみならずハンドル操
舵時から該定常域に至るまでの過渡域においても、車体
の前後方向中心線が旋回軌跡の接線に沿った状態で車両
を旋回させるべく後輪側の制御則が設定された車両の後
輪操舵装置において、後輪転舵角が許容範囲内にあるか
否かを判定して許容範囲外の場合にフェイル判定を行う
フェイル判定部を備え、該フェイル判定部には、上記定
常域用のフェイル判定手段と上記過渡域用のフェイル判
定手段とが設けられており、該過渡域用のフェイル判定
手段は、上記定常域用のフェイル判定手段に比べてフェ
イル判定を緩和することができるように設定されている
ようにしたものである。
【００１０】また、本願の第２の発明は、ハンドル操舵
後の定常域のみならずハンドル操舵時から該定常域に至
るまでの過渡域においても、車体の前後方向中心線が旋
回軌跡の接線に沿った状態で車両を旋回させるべく後輪
側の制御則が設定された車両の後輪操舵装置において、
後輪転舵角が予め設定した許容範囲内にあるか否かを判
定して許容範囲外の場合にフェイル判定を行うフェイル
判定部を備え、該フェイル判定部には、上記定常域にお
ける許容範囲を規定する定常域用のマップと、上記過渡
域における許容範囲を規定する過渡域用のマップとが切
換可能に設けられており、該過渡域用のマップは、上記
定常域用のマップに比べて許容範囲が広く設定されてい
るようにしたものである。
【００１１】更に、本願の第３の発明は、ハンドル操舵
後の定常域のみならずハンドル操舵時から該定常域に至
るまでの過渡域においても、車体の前後方向中心線が旋
回軌跡の接線に沿った状態で車両を旋回させるべく後輪
側の制御則が設定された車両の後輪操舵装置において、
後輪転舵角が許容範囲内にあるか否かを判定して許容範
囲外の場合にフェイル判定を行うフェイル判定部を備え
るとともに、上記後輪制御則と予め設定された定常域に
おける許容範囲とに基づいて過渡域における許容範囲を
演算する演算手段が設けられ、該演算手段は、過渡域に
おける許容範囲が上記定常域における許容範囲に比べて
広くなるように演算する演算則が設定されているように
したものである。
【００１２】また、更に、本願の第４の発明は、ハンド
ル操舵後の定常域のみならずハンドル操舵時から該定常
域に至るまでの過渡域においても、車体の前後方向中心
線が旋回軌跡の接線に沿った状態で車両を旋回させるべ
く後輪側の制御則が設定された車両の後輪操舵装置にお
いて、後輪転舵角が予め設定した許容範囲内にあるか否
かを判定して許容範囲外の場合にフェイル判定を行うフ
ェイル判定部を備え、上記許容範囲には、後輪転舵角が
所定時間に渡ってその範囲を外れた場合にフェイルと判
定すべき第１の許容範囲と、後輪転舵角がその範囲を外
れた場合に直ちにフェイルと判定すべき第２の許容範囲
とが設けられており、該第２の許容範囲は、上記第１の
許容範囲に比べて広く設定されているようにしたもので
ある。
【００１３】また、更に、本願の第５の発明は、上記第
１〜第４の発明において、上記後輪転舵角の許容範囲
が、車速に応じて設定されていることを特徴としたもの
である。
【００１４】
【発明の効果】本願の第１の発明によれば、上記フェイ
ル判定部を備えたので、後輪転舵角が、許容範囲外つま
り後輪操舵装置の制御特性からは通常起こり得ない領域
にある場合にはフェイル判定を行い、後輪操舵装置の異
常発生を早期に検出することができる。また、この場合
において、上記フェイル判定部に、定常域用のフェイル
判定手段と過渡域用のフェイル判定手段とを設け、該過
渡域用のフェイル判定手段を、上記定常域用のフェイル
判定手段に比べてフェイル判定を緩和することができる
ように設定したので、例えばハンドル操舵直後に車速や
前輪転舵量の如何に拘わらず後輪を逆位相側に転舵させ
るなど、過渡域において一時的に定常域とは異なる後輪
制御がなされた場合でも、予めこれを見込んでフェイル
判定が緩和されるように過渡域用のフェイル判定手段を
設定することにより、過渡域におけるフェイルの誤判定
を有効に防止できる。すなわち、後輪制御の安全性を十
分に確保した上で、過渡域におけるフェイル誤判定を防
止することができる。
【００１５】また、本願の第２の発明によれば、上記フ
ェイル判定部を備えることによって後輪操舵装置の異常
発生を早期に検出することができるとともに、該フェイ
ル判定部に、定常域用のマップと過渡域用のマップとを
切換可能に設け、該過渡域用のマップを、定常域用のも
のに比べて許容範囲が広くなるように設定したので、例
えばハンドル操舵直後に車速や前輪転舵量の如何に拘わ
らず後輪を逆位相側に転舵させるなど、過渡域において
一時的に定常域とは異なる後輪制御がなされた場合で
も、予めこれを見込んで許容範囲が広くなるように過渡
域用のマップを設定することにより、過渡域におけるフ
ェイルの誤判定を有効に防止できる。すなわち、後輪制
御の安全性を十分に確保した上で、過渡域におけるフェ
イル誤判定を防止することができる。
【００１６】更に、本願の第３の発明によれば、上記フ
ェイル判定部を備えることによって後輪操舵装置の異常
発生を早期に検出することができるとともに、後輪制御
則と定常域における許容範囲とに基づいて過渡域におけ
る許容範囲を演算する演算手段を設け、その演算則を、
過渡域における許容範囲が定常域における許容範囲に比
べて広くなるように設定したので、例えばハンドル操舵
直後に車速や前輪転舵量の如何に拘わらず後輪を逆位相
側に転舵させるなど、過渡域において一時的に定常域と
は異なる後輪制御がなされた場合でも、予めこれを見込
んで過渡域での許容範囲が広くなるように上記演算則を
設定することにより、過渡域におけるフェイルの誤判定
を有効に防止できる。すなわち、後輪制御の安全性を十
分に確保した上で、過渡域におけるフェイル誤判定を防
止することができる。
【００１７】また、更に、本願の第４の発明によれば、
上記フェイル判定部を備えることによって後輪操舵装置
の異常発生を早期に検出することができるとともに、後
輪転舵角の許容範囲として、上記第１の許容範囲と第２
の許容範囲とを設け、第２の許容範囲を第１のものに比
べて広くなるように設定したので、例えばハンドル操舵
直後に車速や前輪転舵量の如何に拘わらず後輪を逆位相
側に転舵させるなど、ハンドル操舵後の定常状態とは異
なる後輪制御がなされた場合でも、予めこれを見込んで
上記第２の許容範囲を広く設定することにより、上記後
輪制御が所定時間内の一時的なものである限りフェイル
判定されることがなくなり、過渡域におけるフェイルの
誤判定を有効に防止できる。すなわち、後輪制御の安全
性を十分に確保した上で、過渡域におけるフェイル誤判
定を防止することができる。
【００１８】また、更に、本願の第５の発明によれば、
上記許容範囲は車速に応じて設定されているようにした
ので、車速に応じて後輪の制御特性が設定変更されるタ
イプの後輪操舵装置において、上記第１〜第４の発明と
同様の効果を奏することができる。
【００１９】
【実施例】図１において、１２は左右前輪、１６は左右
後輪であり、左右前輪１２同士は前輪転舵機構１４によ
り連係されている。この前輪転舵機構１４にはハンドル
３０が連係されて、ハンドル３０の左右の操作によって
前輪１２が左右に転舵される(前輪舵角をθＦとして示
す)。また、左右の後輪１６同士は、後輪操舵装置１０
の後輪転舵機構１８によって連係されて、左右の後輪が
互いに同時に右または左に操舵される(後輪舵角をθＲ
として示す)。
【００２０】前輪転舵機構１４と後輪転舵機構１８と
は、例えば、連係機構を構成する中間シャフト５２を介
して機械的に連係されている。この中間シャフト５２を
介して、前輪舵角θＦが後輪転舵機構１８に伝達される
ことになるが、中間シャフト５２の操作量すなわち前輪
舵角θＦは、転舵比可変機構２０を介して所定の転舵比
でもって後輪転舵機構１８に伝達される。すなわち、転
舵比θＳはθＲ／θＦとして示されるが、転舵比可変機
構２０による転舵比の設定変更によって、前輪舵角θＦ
の大きさが同じであっても、後輪舵角θＲ等が任意に変
更され得ることになる。尚、転舵比可変機構２０そのも
のは既知であるが、その一例については以下に詳述す
る。
【００２１】転舵比可変機構２０は、例えばマイクロコ
ンピュータを利用して構成された制御ユニット２２によ
って制御される。この制御ユニット２２は、あらかじめ
設定された転舵特性に基づいて得られる所定の転舵比θ
Ｓから、後輪の目標舵角を決定し、転舵比を検出するセ
ンサ２８の出力をみつつ、後輪１６の実際の舵角θＲが
目標舵角となるように転舵比変更機構２０をフィードバ
ック制御する。
【００２２】次に、転舵比可変機構２０の一例およびそ
の周辺機構について説明する。図２に示すように、後輪
転舵機構１８は、転舵比可変機構２０が組込まれて、油
圧切換バルブ３２と、後輪操舵ロッド３４と、変位伝達
手段３６と、油圧パワーシリンダ３８とを備えている。
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とを備えてなり、これら各部材は第３図に示す
ようにケース５０に収容されている。
【００２３】出力ロッド４０は、その軸線Ｌ３方向に摺
動可能にケース５０に支持され、該軸線Ｌ３方向にスト
ローク変位することによって、変位伝達手段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１６,１６(図１参照)を転舵するようにな
っている。
【００２４】ベベルギヤ４２は、出力ロッド４０の軸線
Ｌ３と同一線上に位置する軸線Ｌ１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４
２と噛合する伝達シャフト５２後端部のピニオン５２a
がハンドル操舵により回転するに伴って上記軸線Ｌ１ま
わりに回転するようになっている。すなわち、前輪舵角
θＦ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。
【００２５】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。
【００２６】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。
【００２７】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４
０、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r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れ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。
【００２８】従って、連結ロッド４８は、出力ロッド４
０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(すなわち軸線Ｌ３方向)に揺動可能で
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。
尚、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Ｌ３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が揺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Ｌ４と軸
線Ｌ５との挟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。
【００２９】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可能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rの円筒の外周面上の円軌跡また
は楕円軌跡となる。
【００３０】図４は、揺動軸部材４４の軸線Ｌ２を、出
力ロッド４０の軸線Ｌ３に対して角度θだけ傾けたとき
(すなわち、振子アーム４６の軸線Ｌ４を軸線Ｌ３の直
交方向に対して角度θだけ傾けたとき)の出力ロッド４
０の変位のようすを示す図であるが、この図から明らか
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Ｘであり、出力ロッド４０と連結ロッド４８は
固定連結されているから出力ロッド４０の変位も軸線Ｌ
３方向にそれぞれＸとなる。
【００３１】上述のように、図４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Ｘで互いに等しくなるが、この変位量Ｘ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、前輪舵角θＦに対する後輪舵角θＲ
の割合となる転舵比θＳは、サーボモータ５６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。
【００３２】更に、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割合と逆になる。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。上記転舵比可
変機構２０により設定および変更された転舵比θＳは、
図２に示すように、揺動軸部材４４に取り付けられた転
舵比センサ２８により、揺動軸部材４４の傾きθに基づ
いて検出されるようになっている。
【００３３】次に、後輪操舵装置１０の上記転舵比可変
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４
０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６４は変
位伝達手段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へ油圧が供
給される。
【００３４】上記後輪操舵ロッド３４は上記出力ロッド
４０の軸線Ｌ３と平行な車幅方向に延び、かつその方向
に変位して図示しないダイロッド、ナックルアームを介
して左右両端に連結された後輪１６,１６(図１参照)を
転舵するものであり、上記変位は油圧パワーシリンダ３
８の油圧力によって行われる。また、この後輪操舵ロッ
ド３４にはセンタリングバネ７０が設けられており、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。
【００３５】上記油圧パワーシリンダ３８は油圧力によ
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６８,６６
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。上記変位伝達手段３６は、出力ロッド４
０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
３４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。
【００３６】すなわち、この変位伝達手段３６は、縦レ
バーと横レバーと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Ｃが車体に固設さ
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,Ｃ,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。
【００３７】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、変位伝達手段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後
輪１６,１６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。
【００３８】本実施例では、後輪側の転舵特性が車速と
舵角とヨーレートとをパラメータとして設定されてお
り、このため制御ユニット２２には、各センサすなわ
ち、車速Ｖを検出するセンサ２４と、ハンドル舵角θＨ
を検出するセンサ２５と、ヨーレートＹを検出するセン
サ２６とからの各信号が入力される。本実施例における
転舵特性は、転舵比θＳを次式(１)に基づいて決定する
ものとして設定されている。 θＳ＝Ｃ１＋Ｃ２・Ｙ ・・・(１)
【００３９】上記式において、Ｃ１は基本転舵特性項、
Ｃ２・Ｙはヨーレート特性項である。そして、実施例で
は、上記Ｃ１としては、車速Ｖとハンドル舵角θＨとを
パラメータとする関数f(Ｖ,θＨ)として設定され、また
Ｃ２は車速Ｖをパラメータとする関数g(Ｖ)として設定
されている。換言すれば、上記(１)式は、次の式(２)の
ようになる。 θＳ＝f(Ｖ,θＨ)＋g(Ｖ)・Ｙ ・・・(２)
【００４０】上記関数f(Ｖ,θＨ)のうち、車速Ｖの成分
特性は例えば図５の実線あるいは破線のように設定さ
れ、またハンドル舵角θＨの成分特性は例えば図６に示
すように設定されている。さらに、上記関数g(Ｖ)の特
性は、例えば図７の実線あるいは破線のように設定され
るが、図７の実線は図５の実線のものを採用した場合に
対応し、図７破線は図５の破線のものを採用した場合に
対応している。
【００４１】また、図８は、本実施例に係る後輪操舵装
置１０の転舵比特性を、車速Ｖの変化に対して示した図
であるが、この図に示すように、車速Ｖが所定値以下の
場合には、転舵比θＳはマイナス(−)側に設定されて後
輪が前輪とは逆位相側に転舵される一方、車速Ｖが上記
所定値を越える場合には、転舵比θＳがプラス(＋)側に
設定されて後輪が前輪と同位相側に転舵される。また、
車速Ｖが上記所定値の場合には、前輪が転舵されても後
輪側は転舵されず、通常の２ＷＳの操舵状態に維持され
るように設定されている。
【００４２】本実施例では、例えば図８に示された転舵
比特性に対して、後輪操舵装置１０の作動が正常である
限り、その制御特性からは通常起こり得ない転舵比θＳ
の存在領域としてフェイルゾーンＺ1(図８における斜線
部分参照)が予め設定されており、実際の転舵比θＳが
この領域に入った場合には、例えば制御ユニット２２に
設けられたフェイル判定部(不図示)により、後輪操舵装
置１０における転舵比θＳの設定制御に何等かの異常が
生じたものとしてフェイル判定が行なわれ、このフェイ
ル判定があった場合には、直ちに有効な安全処置が施さ
れるようになっている。
【００４３】すなわち、本実施例の場合、転舵比θＳの
許容範囲を規定する、換言すれば上記フェイルゾーンＺ
1を規定するマップ(以下マップ１という)が、例えば制
御ユニット２２の記憶部にメモリされており、このマッ
プ１と転舵比センサ２８からの入力信号とに基づいて、
実際の転舵比θＳが許容範囲にあるか上記フェイルゾー
ンＺ1にあるかが判定され、その結果、実際の転舵比θ
Ｓが上記フェイルゾーンＺ1にある場合にはフェイル判
定が行なわれる。そして、この場合には、例えば、後輪
操舵機構１８における供給油圧をカットすることによ
り、後輪操舵ロッド３４のセンタリングバネ７０の作用
で、直ちに後輪側を中立位置に復帰させ、通常の２ＷＳ
での操舵状態に切り換えられるようになっている。
【００４４】ところで、本実施例では、車両旋回時、ハ
ンドル操舵後の定常域のみならずハンドル操舵時から該
定常域に至るまでの過渡域においても、車体の前後方向
中心線が常に旋回軌跡の接線に沿った状態で、つまり、
所謂、車体すべり角βが零(β＝０)に維持された状態で
旋回させることができるように後輪制御則が設定されて
いる。すなわち、ハンドル操舵直後には、車速あるいは
前輪転舵量の如何に拘わらず、後輪を一瞬だけ前輪とは
逆位相側に転舵させる、所謂、位相反転制御が行なわれ
るようになっている。尚、この位相反転制御によりヨー
イングの発生が促され、所定のヨーレイトあるいは横Ｇ
が得られると、位相反転による逆位相制御から本来の制
御特性に従った後輪制御に直ちに移行する。かかる制御
を行うことにより、ハンドル操舵直後の過渡域において
ヨーイングの早期発生を促し、ハンドル操舵直後から適
度のコーナリングフォースを発生させ、β＝０あるいは
それに極めて近い状態を維持しつつ、安定した姿勢制御
で車両を旋回させることが可能になる。
【００４５】そして、上記位相反転制御により、ハンド
ル操舵直後に、車速あるいは前輪転舵量の如何に拘わら
ず、後輪を瞬間的に逆位相側に転舵させた場合に、フェ
イルの誤判定が行なわれることを防止するために、上記
マップ１とは別に、図９に示すように、ハンドル操舵時
から上記定常域に至るまでの過渡域における転舵比θＳ
のフェイルゾーンＺ2を(換言すれば許容範囲を)規定す
る過渡域用のマップ２が、上記制御ユニット２２の記憶
部にメモリされており、ハンドル操舵直後の過渡域にお
いてはマップを切り換え、上記定常域用のマップ１の代
わりにこの過渡域用のマップ２に基づいてフェイル判定
を行うようにしている。すなわち、この過渡域用のマッ
プ２は、上記定常域用のマップ１に比べて許容範囲が所
定量だけ広く、つまりフェイルゾーンＺ2の上限が低く
設定されており、車速Ｖが所定値以上の場合において後
輪が一瞬だけ所定量逆位相側に転舵されても、フェイル
判定されることがないようになっている。尚、上記定常
域及び過渡域における各フェイルゾーンＺ1及びＺ2は、
ともに車速に応じて設定されている。
【００４６】以下、本実施例に係る後輪操舵装置１０に
よる後輪制御について、図１０のフローチャートを参照
しながら説明する。制御が開始されると、まずステップ
＃１でハンドル操舵の過渡域であるか否かの判定が行な
われる。この過渡域であるか否かは、例えば、ハンドル
舵角速度dθＨが予め設定された所定値dθＨo以上であ
るか否かで判定される。尚、この過渡域か定常域かの判
定は、ハンドル舵角速度dθＨの代わりに、横Ｇの変化
率あるいはヨーレイトＹの変化率を検出して行うように
しても良い。
【００４７】上記ステップ＃１での判定結果がＹＥＳの
場合(つまり過渡域である場合)には、ステップ＃２で過
渡域用のマップ２が選択され、一方、ＮＯの場合(つま
り定常域である場合)にはステップ＃３で定常域用のマ
ップ１が選択される。いずれの場合においても、ステッ
プ＃４で転舵比θＳがフェイルゾーンＺ2又はＺ1にある
か否かのフェイル判定が行なわれる。
【００４８】この判定結果がＮＯの場合には、後輪操舵
装置１０による転舵比θＳの設定制御に異常がないの
で、ステップ＃１に戻って以後同様の制御が繰り返して
実行される。一方、上記ステップ＃４での判定結果がＹ
ＥＳの場合には、何等かの異常有りと認められ(ステッ
プ＃５)、直ちに４ＷＳから通常の２ＷＳの制御状態に
切り換えられ、安全が確保されるようになっている。
【００４９】以上、説明したように、本実施例によれ
ば、転舵比θＳが上記フェイルゾーンＺ１またはＺ２に
ある場合、つまり許容範囲外にある場合には、フェイル
判定を行って後輪操舵装置１０の異常を早期に検出する
ことができる。また、この場合において、定常域用のマ
ップ１と過渡域用のマップ２とを切換可能に設け、該過
渡域用のマップ２を定常域用のマップ１に比べて許容範
囲が所定量だけ広くなるように設定したので、位相反転
制御機能により、ハンドル操舵直後の過渡域において、
車速や前輪転舵量とは無関係に後輪を一瞬逆位相側に転
舵させた場合でも、フェイルの旨の誤判定を有効に防止
できる。すなわち、後輪制御の安全性を十分に確保した
上で、過渡域におけるフェイル誤判定を防止することが
できるのである。
【００５０】尚、上記実施例(以下、これを第１実施例
という)は、定常域用と過渡域用とで許容範囲の異なる
マップをそれぞれ使い分けることにより、過渡域でのフ
ェイル判定が緩和されるようにしたものであったが、こ
の代わりに、演算処理によって過渡域での許容範囲を定
常域における場合よりも広く設定し、過渡域でのフェイ
ル誤判定の防止を図ることができる。以下、本発明の第
２実施例について、図１１のフローチャートを参照しな
がら説明する。尚、以下の説明において第１実施例の場
合と同じものには同一の符号を付し、それ以上の説明は
省略する。
【００５１】制御が開始されると、まずステップ＃１１
でハンドル操舵の過渡域であるか否かの判定が行なわれ
る。このステップでの処理内容は、図１０におけるステ
ップ＃１と同様である。このステップ＃１１での判定結
果がＹＥＳの場合(つまり過渡域である場合)には、ステ
ップ＃１２で、当該車速における過渡域での転舵比θＳ
dの許容限度を演算する。
【００５２】このθＳdの演算は次式(３)に基づいて行
なわれる。 θＳd＝f(Ｖ,θＨ)＋g(Ｖ)・Ｙ−Ｋ …(３) 尚、式(３)においてＫは定数であり、上記θＳdは、ヨ
ーレイトＹが零(０)の場合に最小となる。つまり、ヨー
イングが発生していない間は、後輪が逆位相側へ最も大
きく転舵され、ヨーイングが発生しヨーレイトＹが大き
くなると、逆位相側への転舵量が次第に小さくなる。そ
して、上記過渡域での転舵比の許容限度θＳdは、上記
制御則で決定される転舵比よりも常に所定量Ｋだけ小さ
い値として算出される。
【００５３】次に、ステップ＃１３で、当該車速におけ
る定常域でのフェイルゾーンＺ1を規定するマップ１か
ら、該定常域でのフェイルゾーンＺ1を読み取りその上
限値θＳmを認識する。尚、ステップ＃１１での判定結
果がＮＯの場合には、ステップ＃１６でこのθＳmの認
識が行なわれる。そして、ステップ＃１４で、θＳdが
このθＳmよりも小さいか否かが判定され、この判定結
果がＹＥＳの場合には、定常域におけるフェイルゾーン
Ｚ1の上限値θＳmの代わりに上記θＳdをフェイル判定
の基準値に用い、実際の転舵比θＳがθＳd以下である
か否かのフェイル判定を行う。
【００５４】一方、上記ステップ＃１４での判定結果が
ＮＯの場合には、定常域におけるフェイルゾーンＺ1の
上限値θＳmを基準値に用い、ステップ＃１７で、実際
の転舵比θＳを上記θＳmと比較するフェイル判定が行
なわれる。上記ステップ＃１５またはステップ＃１７で
の判定において、その判定結果がＮＯの場合には、後輪
操舵装置による後輪制御に異常が無いのでステップ＃１
１に戻って同様のルーチンで制御が継続される。
【００５５】また、上記ステップ＃１５あるいはステッ
プ＃１７での判定結果がＹＥＳ(フェイル判定)の場合に
は、図１０におけるステップ＃５及びステップ＃６と、
それぞれ同様の処理内容のステップ＃１８及びステップ
＃１９が実行され、直ちに２ＷＳ制御に切り換える安全
処置が講じられるようになっている。尚、図１２は、本
実施例において、定常域におけるフェイルゾーンＺ
1が、過渡域においては本来のゾーンが一時的にキャン
セルされ、所定量だけ低い演算値を基準としてフェイル
判定が行なわれることを模式的に示したものである。
【００５６】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。本実施例では、図１３に示すように、フェイルゾー
ンを規定するマップ上において、転舵比θＳがその領域
内にあっても所定時間以内のごく短い間だけであればフ
ェイル判定がされず、所定時間を越えてその領域内にあ
った場合に初めてフェイル判定が行なわれるフェイルゾ
ーンＺt(タイマフェイルゾーン)と、転舵比θＳがその
領域内にあった場合に直ちにフェイル判定が行なわれる
フェイルゾーンＺi(即フェイルゾーン)とが設定され、
この即フェイルゾーンＺiは上記タイマフェイルゾーン
Ｚtに比べて上限値が低く設定されている。すなわち、
即フェイルゾーンＺiの場合には、上記タイマフェイル
ゾーンＺtの場合よりも許容範囲が広くなっている。
【００５７】上記即フェイルゾーンＺi及びタイマフェ
イルゾーンＺtの領域、並びにタイマフェイルゾーンＺt
においてフェイルと判定されるための上記所定時間など
は、ハンドル操舵直後の過渡域において、車速や前輪転
舵量とは無関係に後輪を瞬間的に逆位相側に転舵させた
場合でも、予めこれを見込んで、この転舵量が異常でな
い限り、フェイル判定が行なわれることがないように設
定されている。従って、上記後輪の逆位相側への転舵が
極めて一時的なものである限りフェイル判定されること
はなく、過渡域におけるフェイルの旨の誤判定を有効に
防止できるようになっている。
【００５８】尚、上記各実施例では、前輪操舵機構１４
と後輪操舵機構１８とを中間シャフト５２で機械的に連
係することにより、ハンドル操舵に応じた後輪制御を行
うようにしていたが、本発明は、上記の場合に限らず、
前後輪の操舵機構間に機械的な連係手段を設けることな
く、例えばサーボモータの駆動制御などにより、ハンド
ル操舵に応じて後輪転舵角を直接に制御するようにした
タイプのものにも有効に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例に係る車両の後輪操舵装
置の全体の概要を示す簡略平面図である。
【図２】 上記実施例に係る後輪転舵機構と転舵比変更
機構部分の詳細を示す斜視図である。
【図３】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】 上記転舵比変更機構の作動原理を説明する図
である。
【図５】 基本転舵特性のうち車速成分の特性を示すグ
ラフである。
【図６】 基本転舵特性のうちハンドル舵角成分の特性
を示すグラフである。
【図７】 ヨーレート特性項の制御ゲインの特性を示す
グラフである。
【図８】 車速に対する転舵比の変化特性及び定常域に
おけるフェイルゾーンを示すグラフである。
【図９】 過渡域におけるフェイルゾーンを示すグラフ
である。
【図１０】 上記後輪操舵装置による後輪制御を説明す
るためのフローチャートである。
【図１１】 本発明の第２実施例に係る後輪操舵装置に
よる後輪制御を説明するためのフローチャートである。
【図１２】 上記第２実施例における後輪制御を模式的
に説明するグラフである。
【図１３】 本発明の第３実施例に係る後輪操舵装置に
おけるフェイルゾーンを示すグラフである。
【符号の説明】
１０…後輪操舵装置 １６…後輪 １８…後輪転舵機構 ２０…転舵比変更機構 ２２…制御ユニット ２８…センサ(転舵比θＳ) ３０…ハンドル θＲ…後輪舵角 θＳ…転舵比 Ｚ1…定常域におけるフェイルゾーン Ｚ2…過渡域におけるフェイルゾーン Ｚi…即フェイルゾーン Ｚt…タイマフェイルゾーン

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハンドル操舵後の定常域のみならずハン
    ドル操舵時から該定常域に至るまでの過渡域において
    も、車体の前後方向中心線が旋回軌跡の接線に沿った状
    態で車両を旋回させるべく後輪側の制御則が設定された
    車両の後輪操舵装置において、 後輪転舵角が許容範囲内にあるか否かを判定して許容範
    囲外の場合にフェイル判定を行うフェイル判定部を備
    え、該フェイル判定部には、上記定常域用のフェイル判
    定手段と上記過渡域用のフェイル判定手段とが設けられ
    ており、該過渡域用のフェイル判定手段は、上記定常域
    用のフェイル判定手段に比べてフェイル判定を緩和する
    ことができるように設定され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】 ハンドル操舵後の定常域のみならずハン
    ドル操舵時から該定常域に至るまでの過渡域において
    も、車体の前後方向中心線が旋回軌跡の接線に沿った状
    態で車両を旋回させるべく後輪側の制御則が設定された
    車両の後輪操舵装置において、 後輪転舵角が予め設定した許容範囲内にあるか否かを判
    定して許容範囲外の場合にフェイル判定を行うフェイル
    判定部を備え、該フェイル判定部には、上記定常域にお
    ける許容範囲を規定する定常域用のマップと、上記過渡
    域における許容範囲を規定する過渡域用のマップとが切
    換可能に設けられており、該過渡域用のマップは、上記
    定常域用のマップに比べて許容範囲が広く設定されてい
    ることを特徴とする車両の後輪操舵装置。
  3. 【請求項３】 ハンドル操舵後の定常域のみならずハン
    ドル操舵時から該定常域に至るまでの過渡域において
    も、車体の前後方向中心線が旋回軌跡の接線に沿った状
    態で車両を旋回させるべく後輪側の制御則が設定された
    車両の後輪操舵装置において、 後輪転舵角が許容範囲内にあるか否かを判定して許容範
    囲外の場合にフェイル判定を行うフェイル判定部を備え
    とともに、上記後輪制御則と予め設定された定常域にお
    ける許容範囲とに基づいて過渡域における許容範囲を演
    算する演算手段が設けられ、該演算手段は、過渡域にお
    ける許容範囲が上記定常域における許容範囲に比べて広
    くなるように演算する演算則が設定されていることを特
    徴とする車両の後輪操舵装置。
  4. 【請求項４】 ハンドル操舵後の定常域のみならずハン
    ドル操舵時から該定常域に至るまでの過渡域において
    も、車体の前後方向中心線が旋回軌跡の接線に沿った状
    態で車両を旋回させるべく後輪側の制御則が設定された
    車両の後輪操舵装置において、 後輪転舵角が予め設定した許容範囲内にあるか否かを判
    定して許容範囲外の場合にフェイル判定を行うフェイル
    判定部を備え、上記許容範囲には、後輪転舵角が所定時
    間に渡ってその範囲を外れた場合にフェイルと判定すべ
    き第１の許容範囲と、後輪転舵角がその範囲を外れた場
    合に直ちにフェイルと判定すべき第２の許容範囲とが設
    けられており、該第２の許容範囲は、上記第１の許容範
    囲に比べて広く設定されていることを特徴とする車両の
    後輪操舵装置。
  5. 【請求項５】 上記後輪転舵角の許容範囲は車速に応じ
    て設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項４
    記載の車両の後輪操舵装置。
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