JP3017629B2 - 四輪操舵車の後輪操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、前輪の操舵に加えて、
車両の走行状態に応じて後輪を操舵する四輪操舵車の後
輪操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置としては、例えば特
開平５−３９０５５号公報に示されているように、車両
の走行状態に基づいて所定時間毎に目標後輪舵角を決定
するとともに、同決定される目標後輪舵角を前回決定し
た目標後輪舵角から所定の範囲内に制限し、同制限され
た目標後輪舵角と検出した後輪舵角とに応じて電動モー
タを制御して、同モータの回転により後輪を前記制限さ
れた目標後輪舵角に操舵している。これにより、この種
の装置によれば、１回の制御ルーチンにおける電動モー
タの作動量が規制され、同モータにチャタリング的挙動
が生じたり、同モータの作動が不安定にならないように
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置にあっては、前回の目標後輪舵角が現在の実後輪舵角
からずれていると、新たに決定される目標後輪舵角を前
回決定した目標後輪舵角から所定の範囲内に制限して
も、前記所定の範囲は電動モータのチャタリング的挙動
を避けるために設定されたものであるとともに同モータ
の加速性能には限界があるので、目標後輪舵角と実後輪
舵角との誤差が累積し、後輪を目標後輪舵角に精度よく
操舵制御できない場合がある。また、このような場合に
は、通常、目標後輪舵角は実後輪舵角から離れていくの
で、電動モータには加速性能以上の駆動電流が流され、
同モータの耐久性が悪化する。本発明は上記問題に対処
するためになされたもので、その目的は、後輪を精度よ
く操舵制御するとともに、電動モータの耐久性を良好に
するようにした四輪操舵車の後輪操舵装置を提供するこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、前記請求項１に係る発明の構成上の特徴は、車両の
走行状態に応じて新たに決定される目標後輪舵角を、後
輪舵角検出手段により検出された現在の後輪舵角から所
定の範囲内に制限する制限手段を設けたことにある。

【０００５】また、前記請求項２に係る発明の構成上の
特徴は、車両の走行状態に応じて新たに決定される目標
後輪舵角を、後輪舵角検出手段により検出された現在の
後輪舵角から電動モータの加速性能によって設定される
所定の範囲内に制限する制限手段を設けたことにある。

【０００６】さらに、前記請求項３に係る発明の構成上
の特徴は、車両の走行状態に応じて新たに決定される目
標後輪舵角を、同決定された前回の目標後輪舵角から電
動モータの加速性能によって設定される所定の範囲内に
制限する制限手段を設けたことにある。

【０００７】

【発明の作用・効果】前記のように構成した請求項１に
係る本発明においては、制限手段は目標後輪舵角を現在
の実後輪舵角から所定の範囲内に制限するので、目標後
輪舵角と実後輪舵角との誤差が累積することはなく、後
輪を目標後輪舵角に精度よく操舵制御できる。また、前
記所定の範囲を電動モータの性能を考慮して決定してお
けば、同モータに不必要な駆動電流が流れることもな
く、電動モータの耐久性が良好になる。

【０００８】また、前記のように構成した請求項２に係
る発明においても、制限手段は目標後輪舵角を現在の実
後輪舵角から所定の範囲内に制限し、さらに同発明では
前記所定の範囲は電動モータの加速性能によって設定さ
れる。したがって、この請求項２に係る発明によれば、
目標後輪舵角と実後輪舵角との誤差が累積することがな
くなるとともに、同モータに不必要な駆動電流が流れる
こともなくなり、後輪を目標後輪舵角に精度よく操舵制
御できると同時に、電動モータの耐久性が良好になる。

【０００９】さらに、前記のように構成した請求項３に
係る発明においては、制限手段は新たに決定される目標
後輪舵角を前回の目標後輪舵角から所定の範囲内に制限
するが、この所定の範囲内は電動モータの加速性能によ
って設定されるので、順次決定される目標後輪舵角が電
動モータの加速性能を無視して設定されない。したがっ
て、この請求項３に係る発明によっても、目標後輪舵角
と実後輪舵角との誤差が累積することがなくなるととも
に、同モータに不必要な駆動電流が流れることもなくな
り、後輪を目標後輪舵角に精度よく操舵制御できると同
時に、電動モータの耐久性が良好になる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
ると、図１は左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を操舵する前輪操
舵機構１０と、左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２を操舵する後輪
操舵機構２０と、後輪操舵機構２０を電気的に制御する
電気制御装置３０とを備えた車両の全体を概略的に示し
ている。

【００１１】前輪操舵機構１０は回動操作により左右前
輪ＦＷ１，ＦＷ２を操舵する操舵ハンドル１１を備え、
同ハンドル１１は操舵軸１２の上端に固定されている。
操舵軸１２の下端部はステアリングギヤボックス１３内
にてラックバー１４に噛合している。ラックバー１４は
ステアリングギヤボックス１３内に軸方向に変位可能に
支持されるとともに、両端にてタイロッド１５ａ，１５
ｂ及びナックルアーム１６ａ，１６ｂを介して左右前輪
ＦＷ１，ＦＷ２を操舵可能に連結している。

【００１２】後輪操舵機構２０は後輪を操舵するための
アクチュエータとしてのブラシレスモータなどの電動モ
ータ２１を備えている。この電動モータ２１は２つの並
列接続した界磁巻線を備え、少なくとも一方の巻線に通
電すれば同モータ２１は回転駆動される。電動モータ２
１の回転軸はステアリングギヤボックス２２内にて減速
機構を介して軸方向に変位可能に支持されたリレーロッ
ド２３に接続されており、同ロッド２３は同モータ２１
の回転に応じて軸方向に変位する。この場合の減速機構
は逆効率が小さくなるように、好ましくは零に設定され
ていて、リレーロッド２３側からの外部入力により電動
モータ２１が不必要に回転駆動されることがないように
なっている。リレーロッド２３の両端にはタイロッド２
４ａ，２４ｂ及びナックルアーム２５ａ，２５ｂを介し
て左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２が接続されていて、左右後輪
ＲＷ１，ＲＷ２はリレーロッド２３の軸方向の変位に応
じて操舵される。

【００１３】電気制御装置３０は車速センサ３１、ヨー
レートセンサ３２、前輪舵角センサ３３及び後輪舵角セ
ンサ３４を備えている。車速センサ３１は変速機（図示
しない）の出力軸の回転を測定することにより車速Ｖを
検出して同車速Ｖを表す検出信号を出力する。ヨーレー
トセンサ３２は車体の重心垂直軸回りのヨーレートγを
検出して同ヨーレートγを表す検出信号を出力する。前
輪舵角センサ３３は操舵軸１２の回転角を測定すること
より左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の舵角θf を検出して同舵
角θf を表す検出信号を出力する。後輪舵角センサ３４
は電動モータ２１の回転軸の回転角を測定することによ
り左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の舵角θr を検出して同舵角
θr を表す検出信号を出力する。なお、これらのヨーレ
ートγ、前輪舵角θf 及び後輪舵角θr は左回転方向を
正とするとともに右回転方向を負とする。

【００１４】これらのセンサ３１〜３４はマイクロコン
ピュータ３５に接続されている。マイクロコンピュータ
３５はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、タイマなどか
らなり、同ＲＯＭ内に記憶した図２，３のフローチャー
トに示すプログラムをタイマの作用の基に所定時間毎に
実行する。マイクロコンピュータ３５には駆動回路３６
ａ，３６ｂ及び警告ランプ３７が接続されている。駆動
回路３６ａ，３６ｂはマイクロコンピュータ３５により
制御されてバッテリ３８からの駆動電流を電動モータ２
１の各界磁巻線にそれぞれ流して同モータ２１の回転を
制御する。なお、このバッテリ３８からの電圧は各セン
サ３１〜３４、マイクロコンピュータ３５及び警告ラン
プ３７にも供給されている。警告ランプ３７は運転席近
傍に設けられ、この点灯により左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２
の操舵異常を運転者に警告する。

【００１５】次に、上記のように構成した実施例の動作
を図２に示すフローチャートに沿って説明する。イグニ
ッションスイッチ（図示しない）が投入されると、マイ
クロコンピュータ３５は図２のステップ１００にてプロ
グラムの実行を開始し、ステップ１０２にて各センサ３
１〜３４から車速Ｖ、ヨーレートγ、前輪舵角θf 及び
後輪舵角θr を表す各検出信号をそれぞれ入力する。次
に、ステップ１０４にてＲＯＭ内に設けたテーブルから
車速Ｖに応じて変化するヨーレート比例係数Ｋ1（図４
(Ａ)参照）及び舵角比例係数Ｋ2（図４(Ｂ)参照）を読
み出すとともに、これらの係数Ｋ1,Ｋ2、ヨーレートγ
及び前輪舵角θfを用いた下記数１の演算の実行により
左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の目標舵角θr*を計算する。

【００１６】

【数１】θr*＝Ｋ1・γ＋Ｋ2・θf この目標後輪舵角θr*の計算後、マイクロコンピュータ
３５はステップ１０６にて目標舵角制限ルーチンを実行
する。この目標舵角制限ルーチンの詳細は図３のフロー
チャートに示されており、マイクロコンピュータ３５は
同ルーチンの実行をステップ２００にて開始し、ステッ
プ２０２〜２０８の処理により、前記決定した目標後輪
舵角θr*を左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の左右への最大舵角
を表す予め決められた上限値θrmax及び下限値−θrmax
の範囲内に制限する。すなわち、目標後輪舵角θr*が上
限値θrmaxを正方向に越えていれば目標後輪舵角θr*を
上限値θrmaxに変更し、目標後輪舵角θr*が下限値−θ
rmaxを負方向に越えていれば目標後輪舵角θr*を下限値
−θrmaxに変更し、目標後輪舵角θr*が上限値θrmaxと
下限値−θrmaxの間にあれば目標後輪舵角θr*をそのま
まに保つ。

【００１７】次に、ステップ２１０〜２１６の処理によ
り、電動モータ２１の速度性能を考慮して目標後輪舵角
θr*を上限値θr＋Ｍvmax・Δｔ及び下限値θr−Ｍvmax・
Δｔの範囲内に制限する。ここで、θr は左右後輪ＲＷ
１，ＲＷ２の現在の実舵角であり、Ｍvmaxは電動モータ
２１の速度性能の限界を表す最大速度であり、Δｔは図
２のプログラム（図３の目標舵角制限プログラムを含
む）の実行時間間隔を表すので、上限値θr＋Ｍvmax・Δ
ｔ及び下限値θr−Ｍvmax・Δｔは、電動モータ２１の速
度性能に照らして次のプログラムの実行までに左右後輪
ＲＷ１，ＲＷ２を操舵可能な正負両側の限界舵角を示し
ている。これらのステップ２１０〜２１６の処理におい
ては、前回のステップ１０４，２０２〜２０８の処理に
より決定されかつ制限された目標後輪舵角θr*と今回の
ステップ１０４，２０２〜２０８の処理により決定され
かつ制限された目標後輪舵角θr*との差を前記時間間隔
Δｔで除算して目標後輪舵角θr*の変化速度dθr*/dtを
計算し、同変化速度dθr*/dtと電動モータ２１の正負両
側の各最大速度Ｍvmax，−Ｍvmaxをそれぞれ比較する。
そして、変化速度dθr*/dtがそれぞれ各最大速度Ｍvma
x，−Ｍvmaxを正負方向に越えていれば目標後輪舵角θr
*を下記数２，３の実行によって変更し、変化速度dθr*
/dtが各最大速度Ｍvmax，−Ｍvmaxの間にあれば目標後
輪舵角θr*をそのままに保つ。

【００１８】

【数２】θr*＝ＭＩＮ［θr*，θr＋Ｍvmax・Δｔ］

【００１９】

【数３】θr*＝ＭＡＸ［θr*，θr−Ｍvmax・Δｔ］ 前記数２中の演算子ＭＩＮ［］は括弧内の値の小さな方
を選択し、前記数３中の演算子ＭＡＸ［］は括弧内の値
の大きな方を選択することを意味する。なお、このよう
な演算子を用いる理由は、ステップ２０２〜２０８の処
理によって既に目標後輪舵角θr*が上限値θr＋Ｍvmax・
Δｔ及び下限値θr−Ｍvmax・Δｔの範囲内に制限されて
いる可能性があるからである。

【００２０】次に、ステップ２１８〜２２４の処理によ
り、電動モータ２１の加速性能を考慮して目標後輪舵角
θr*を上限値θr＋dθr/dt・Δｔ＋1/2・Ｍamax・Δｔ² 及
び下限値θr＋dθr/dt・Δｔ−1/2・Ｍamax・Δｔ²の範囲
内に制限する。ここで、θr，Δｔは前述のとおりであ
り、dθr/dt は左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の現在の実舵角
θr の変化速度であり、Ｍamaxは電動モータ２１の加速
性能の限界を表す最大加速度であるので、上限値θr＋d
θr/dt・Δｔ＋1/2・Ｍamax・Δｔ²及び下限値θr＋dθr/d
t・Δｔ−1/2・Ｍamax・Δｔ²は、電動モータ２１の加速性
能に照らして次のプログラムの実行までに左右後輪ＲＷ
１，ＲＷ２を操舵可能な正負両側の限界舵角を示してい
る。これらのステップ２１８〜２２４の処理において
は、前回のステップ２１０の処理により計算された目標
後輪舵角速度dθr*/dtと今回のステップ２１０の処理に
より計算された目標後輪舵角速度dθr*/dtとの差を前記
時間間隔Δｔで除算して目標後輪舵角θr*の加速度d²θ
r*/dt²を計算し、同加速度d²θr*/dt²と電動モータ２１
の正負両側の各最大加速度Ｍamax，−Ｍamaxをそれぞれ
比較する。そして、加速度d²θr*/dt²がそれぞれ各最大
加速度Ｍamax，−Ｍamaxを正負方向に越えていれば目標
後輪舵角θr*を下記数４，５の実行によって変更し、加
速度d²θr*/dt²が各最大加速度Ｍamax，−Ｍamaxの間に
あれば目標後輪舵角θr*をそのままに保つ。

【００２１】

【数４】 θr*＝ＭＩＮ［θr*，θr＋dθr/dt・Δｔ＋1/2・Ｍamax・Δｔ²］

【００２２】

【数５】 θr*＝ＭＡＸ［θr*，θr＋dθr/dt・Δｔ−1/2・Ｍamax・Δｔ²］ 前記数４，５中の演算子ＭＩＮ［］及び演算子ＭＡ
Ｘ［］は前述のとおりであり、この場合も、ステップ２
０２〜２０８又はステップ２１０〜２１６の処理によっ
て既に目標後輪舵角θr*が上限値θr＋dθr/dt・Δｔ＋1
/2・Ｍamax・Δｔ² 及び下限値θr＋dθr/dt・Δｔ−1/2・
Ｍamax・Δｔ² の範囲内に制限されている可能性を考慮
している。

【００２３】前記ステップ１０６（図２）の目標舵角制
限ルーチンの実行を終了すると、ステップ１０８にて前
記決定かつ制限された目標後輪舵角θr*と前記入力した
後輪舵角θr の偏差θr*−θrを計算して同偏差θr*−
θrを表す制御信号を駆動回路３６ａ，３６ｂに出力す
る。駆動回路３６ａ，３６ｂは、バッテリ３８から供給
され前記制御信号に応じた駆動電流を電動モータ２１の
各界磁巻線にそれぞれ流す。これにより、電動モータ２
１は目標後輪舵角θr*に対応した回転角に回転し、同回
転をリレーロッド２３に伝達して同ロッド２３を前記回
転に応じて軸方向に変位させる。このリレーロッド２３
の軸方向の変位はタイロッド２４ａ，２４ｂ及びナック
ルアーム２５ａ，２５ｂを介して左右後輪ＲＷ１，ＲＷ
２に伝達されて、同後輪ＲＷ１，ＲＷ２は目標後輪舵角
θr*に操舵される。

【００２４】前記ステップ１０８の処理後、ステップ１
１０にて電動モータ２１の応答性を表す伝達関数Ｇ(ｓ)
を用いた下記数６の演算の実行により電動モータ２１に
よる目標後輪舵角θr*のシミュレート値θr＃を計算す
る。

【００２５】

【数６】

【００２６】前記数６は電動モータ２１の２次遅れ及び
むだ時間を考慮して定められたものであって、ａ，ｂは
予め決められた係数であり、τは予め決められた時定数
であり、ｓはラプラス演算子である。したがって、シミ
ュレート値θr＃ は電動モータ２１の遅れを考慮した左
右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の制御舵角を表すことになる。

【００２７】前記ステップ１１０の処理後、電動モータ
２１などの操舵系の異常判定のために、ステップ１１２
にて前記計算したシミュレート値θr＃ と検出した左右
後輪ＲＷ１，ＲＷ２の実舵角θr との差の絶対値｜θr
＃−θr｜が小さな所定値Ａ未満であるか否かを判定す
るとともに、ステップ１１４にてシミュレート値θr＃
の微分値dθr＃/dtと左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の実舵角
θrの微分値（変化速度）dθr/dt との差の絶対値｜dθ
r＃/dt−dθr/dt｜が小さな所定値Ｂ未満であるか否か
を判定する。これらの判定において、絶対値｜θr＃−
θr｜が所定値Ａ未満かつ絶対値｜dθr＃/dt−dθr/dt
｜が所定値Ｂ未満であれば、両ステップ１１２，１１４
にて「ＮＯ」と判定してステップ１１６にてプログラム
の実行を一旦終了する。そして、所定時間の経過後に、
プログラムの実行をステップ１００からふたたび開始し
て左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２を目標後輪舵角θr*に操舵制
御する。

【００２８】一方、電動モータ２１などの操舵系の異常
により、前記絶対値｜θr＃−θr｜が所定値Ａ以上又は
前記絶対値｜dθr＃/dt−dθr/dt｜が所定値Ｂ以上にな
ると、ステップ１１２，１１４の判定処理によってプロ
グラムをステップ１１８，１２０に進める。ステップ１
１８においては警告ランプ３７に点灯制御信号を出力す
る。警告ランプ３７は前記点灯制御信号に応答して点灯
するので、運転者は左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵に異
常が発生したことを視覚的に認識できる。ステップ１２
０においては、左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２が中立位置に復
帰するまで又は所定の最大時間が経過するまで、駆動回
路３６ａ，３６ｂに同後輪ＲＷ１，ＲＷ２を中立位置に
復帰させるための制御信号を出力する。電動モータ２１
は２つの界磁巻線を備えているので、両巻線に断線、シ
ョートなどの異常が同時に発生しない限り左右後輪ＲＷ
１，ＲＷ２は中立位置へ復帰操舵される。また、この場
合、後輪舵角θr の検出は必要であるが、後輪舵角セン
サ３４が故障する可能性は低いと同時に必要に応じて同
センサ３４を複数設けることも可能であるので、多くの
場合においては左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２は中立位置に復
帰する。そして、このような左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の
中立復帰制御によっても同後輪ＲＷ１，ＲＷ２が中立位
置に復帰しない場合には、最大時間の経過後に電動モー
タ２１の駆動制御を停止する。前記ステップ１２０の処
理後、ステップ１２２の処理により以降のプログラムの
実行を停止し、以降、左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵制
御は中止される。

【００２９】上記作動説明のように、上記実施例によれ
ば、ステップ１０４の処理により車両の走行状態に応じ
て左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の目標後輪舵角θr*を計算し
た後、ステップ１０６の目標舵角制限ルーチンの処理に
より前記計算した目標後輪舵角θr*は所定の範囲内に制
限される。具体的には、図３の目標舵角制限ルーチンの
ステップ２０２〜２０８の処理によって目標後輪舵角θ
r*は左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の最大舵角θrmaxに対応し
た変化範囲に制限され、ステップ２１０〜２１６の処理
によって目標後輪舵角θr*は電動モータ２１の速度性能
の限界に基づく上限値θr＋Ｍvmax・Δｔ及び下限値θr
−Ｍvmax・Δｔの範囲内に制限され、ステップ２１８〜
２２４の処理によって目標後輪舵角θr*は電動モータ２
１の加速性能の限界に基づく上限値θr＋dθr/dt・Δｔ
＋1/2・Ｍamax・Δｔ²及び下限値θrd＋dθr/dt・Δｔ−1/
2・Ｍamax・Δｔ² の範囲内に制限される。そして、これ
らの各上限値及び下限値は、それぞれ現在の左右後輪Ｒ
Ｗ１，ＲＷ２の実舵角θr から電動モータ２１の性能に
応じた所定の値に設定されるので、目標後輪舵角θr*と
実後輪舵角θr との誤差が累積することはなく、左右後
輪ＲＷ１，ＲＷ２は目標後輪舵角θr*に精度よく操舵制
御される。また、前記目標後輪舵角θr*の制限は電動モ
ータ２１の性能を考慮して決定されているので、同モー
タ２１に不必要な駆動電流が流れることもなく、電動モ
ータ２１の耐久性も良好になる。

【００３０】また、上記実施例によれば、ステップ１１
０の処理により電動モータ２１の遅れを考慮した目標後
輪舵角θr*のシミュレート値θr＃ を計算し、ステップ
１１２，１１４の処理によりシミュレート値θr＃と実
後輪舵角θrとの差の絶対値｜θr＃−θr｜及び同シミ
ュレート値θr＃の微分値dθr＃/dtと実後輪舵角θr の
微分値（変化速度）dθr/dt との差の絶対値｜dθr＃/d
t−dθr/dt｜に基づいて電動モータ２１などの操舵系の
異常を判定するようにしたので、異常判定の精度を良好
にすることもできる。

【００３１】次に、上記実施例における目標後輪舵角θ
r*の制限を行う目標舵角制限ルーチン（図３）の第１及
び第２変形例について説明する。なお、他の部分につい
ては上記実施例と同じである。 ａ．第１変形例 この第１変形例に係る目標舵角制限ルーチンは図５のフ
ローチャートに詳細に示されており、マイクロコンピュ
ータ３５はステップ３００にて同ルーチンの実行を開始
し、ステップ３０２にて左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の実舵
角θr を微分することにより電動モータ２１の回転速度
Ｍv（＝dθr/dt）を計算する。次に、ステップ３０４に
てこの回転速度Ｍvの絶対値｜Ｍv｜に基づいてマイクロ
コンピュータ３５内に設けたテーブル（図６）を参照し
て、前記絶対値｜Ｍv｜ に対応した電動モータ２１の最
大加速度Ｍa を決定する。このテーブルは、電動モータ
２１の回転速度−加速度（トルク）特性に基づく実測結
果により予め決定されているもので、回転速度Ｍv にそ
れぞれ対応した電動モータ２１の限界を示す最大加速度
Ｍaを表している。

【００３２】この最大加速度Ｍa の決定後、ステップ３
０６，３０８にて下記数７，８の演算の実行により目標
後輪舵角θr*の上限値θrmax及び下限値θrminを計算す
る。

【００３３】

【数７】θrmax＝θr＋Ｍv・Δｔ＋1/2・Ｍa・Δｔ²

【００３４】

【数８】θrmin＝θr＋Ｍv・Δｔ−1/2・Ｍa・Δｔ² 前記数７，８中のΔｔも上記実施例と同様にプログラム
が実行される時間間隔であるので、上限値rmax及び下限
値θrminは、電動モータ２１の加速性能に照らして次の
プログラムの実行までに左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２を操舵
可能な正負両側の限界舵角を示している。

【００３５】前記ステップ３０６，３０８の処理後、ス
テップ３１０，３１２にて車両の走行状態に応じて図２
のステップ１０４の処理により決定した目標後輪舵角θ
r*が上限値rmaxと下限値θrminの間にあるか否かを判定
する。目標後輪舵角θr*が上限値rmaxと下限値θrminの
間にあれば、ステップ３１０，３１２にて共に「ＹＥ
Ｓ」と判定し、目標後輪舵角θr*を前記決定した値に保
ったまま、ステップ３１８にて目標舵角制限ルーチンの
実行を終了する。目標後輪舵角θr*が上限値ｒｍａｘを
正方向に越えていれば、ステップ３１０にて「ＮＯ」と
判定してステップ３１４の処理により目標後輪舵角θｒ
＊を上限値θrmaxに変更する。目標後輪舵角θr*が下限
値θrminを負方向に越えていれば、ステップ３１２にて
「ＮＯ」と判定してステップ３１４の処理により目標後
輪舵角θr*を下限値θrminに変更する。

【００３６】そして、上記実施例と同様に、この制限さ
れた目標後輪舵角θr*に基づいて左右後輪ＲＷ１，ＲＷ
２が操舵制御されるので、同後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵
制御の精度が良好になる。特に、この変形例において
は、ステップ３０４の処理により回転速度Ｍvを考慮し
て電動モータ２１の最大加速度Ｍaを決定するととも
に、ステップ３０６，３０８の処理によりこの最大加速
度Ｍa を用いて上限値rmax及び下限値θrminを決定する
ようにしたので、上記実施例に比べて上限値rmax及び下
限値θrminの精度がより高くなり、目標後輪舵角θr*は
電動モータ２１の加速性能に基づいてより的確に制限さ
れるようになる。

【００３７】ｂ．第２変形例 この第２変形例に係る目標舵角制限ルーチンは図７のフ
ローチャートに詳細に示されており、マイクロコンピュ
ータ３５はステップ４００にて同ルーチンの実行を開始
し、ステップ４０２にて左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の実舵
角θr を微分することにより電動モータ２１の回転速度
Ｍv（＝dθr/dt）を計算し、ステップ４０４にて前記回
転速度Ｍvを微分することにより電動モータ２１の回転
加速度Ｍaを計算する。次に、ステップ４０６にてこの
回転速度Ｍv及び回転加速度Ｍaに基づいてマイクロコン
ピュータ３５内に設けた速度テーブル（図８）及び加速
度テーブル（図９）を参照して電動モータ２１の作動状
態を決定する。速度テーブルは電動モータ２１の下記
〜の作動状態S1〜S6にそれぞれ対応した時間に対する
速度変化の実測結果を示しており、加速度テーブルは同
モータ２１の各作動状態S1〜S6にそれぞれ対応した時間
に対する加速度変化の実測結果を示している。

【００３８】作動状態S1は、正方向へ最大速度で回転
していた電動モータ２１が最大減速度で減速して、同モ
ータ２１の回転が停止するまでの状態を示す。 作動状態S2は、回転を停止していた電動モータ２１が
最大加速度で正方向へ回転し始めて、同モータ２１の回
転が正方向の最大速度に達するまでの状態を示す。 作動状態S3は、回転を停止していた電動モータ２１が
最大加速度で負方向へ回転し始めて、同モータ２１の回
転が負方向の最大速度に達するまでの状態を示す。 作動状態S4は、負方向へ最大速度で回転していた電動
モータ２１が最大減速度で減速して、同モータ２１の回
転が停止するまでの状態を示す。 作動状態S5は、電動モータ２１が正方向へ最大速度で
回転し続けている状態を示す。 作動状態S6は、電動モータ２１が負方向へ最大速度で
回転し続けている状態を示す。 このように前記作動状態S1〜S6は電動モータ２１が作動
する全ての場合を列挙しており、かつ回転速度Ｍv及び
回転加速度Ｍaの正負及び零の組合せは各作動状態S1〜S
6毎に異なるので、前記ステップ４０６の処理により電
動モータ２１の作動状態S1〜S6が決定される。例えば、
回転速度Ｍv及び回転加速度Ｍaが共に正であれば電動モ
ータ２１は作動状態S2に決定され、また回転速度Ｍvが
正で回転加速度Ｍaが零であれば電動モータ２１は作動
状態S5に決定される。

【００３９】次に、ステップ４０８にて前記決定された
作動状態S1（又はS2〜S6）及び電動モータ２１の回転速
度Ｍv に基づいて速度テーブル（図８）を参照して、回
転速度Ｍvに対応した時刻ｔxを決定する。次に、ステッ
プ４１０にて前記と同じ決定された作動状態S1（又はS2
〜S6）及び前記決定された時刻ｔx に基づいてマイクロ
コンピュータ３５内に設けられた舵角変化量テーブル
（図１０）を参照して、時刻ｔx に対応した舵角変化量
Δθ(ｔx)及び時刻ｔxからプログラムの実行時間間隔Δ
ｔ後の舵角変化量Δθ(ｔx＋Δｔ) を決定する。図１０
の舵角変化量テーブルは、電動モータ２１の各作動状態
S1〜S6に対応した左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の舵角の変化
量Δθを各作動状態の開始から終了までに渡って実測し
た値を表している。したがって、舵角変化量Δθ(ｔx)
は前記決定された作動状態S1（又はS2〜S6） の開始か
ら現在までに変化した舵角を表しており、舵角変化量Δ
θ(ｔx＋Δｔ)は次に目標後輪舵角θr* が決定されるま
での舵角を表すことになる。前記ステップ４１０の処理
後、 ステップ４１２にて前記決定した舵角変化量Δθ
(ｔx),Δθ(ｔx＋Δｔ)を用いた下記数９の演算の実行
により、左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の現在から次のプログ
ラムの実行までに変化し得る最大舵角変化量Δθxを計
算する。

【００４０】

【数９】Δθx＝Δθ(ｔx＋Δｔ)−Δθ(ｔx) この最大舵角変化量Δθxの計算後、ステップ４１４に
て最大舵角変化量Δθxが「０」以上であるか否かを判
定する。最大舵角変化量Δθx が「０」以上であれば、
ステップ４１６にて目標後輪舵角θr*が現在の実舵角θ
r に最大舵角変化量Δθx を加えた上限値θr＋Δθxを
正方向に越えたか否かを判定する。前記判定において、
目標後輪舵角θr*が前記上限値θr＋Δθxを越えていな
ければ、ステップ４１６にて「ＹＥＳ」と判定して、同
目標後輪舵角θr*を以前の値に維持したまま、ステップ
４２２にて目標舵角制限ルーチンの実行を終了する。ま
た、目標後輪舵角θr*が前記上限値θr＋Δθxを越えて
いれば、ステップ４１６にて「ＮＯ」と判定して、ステ
ップ４２０にて同目標後輪舵角θr* を上限値θr＋Δθ
xに制限する。

【００４１】一方、最大舵角変化量Δθx が「０」未満
であれば、ステップ４１８にて目標後輪舵角θr*が現在
の実後輪舵角θr に最大舵角変化量Δθxを加えた下限
値θr＋Δθx を負方向に越えたか否かを判定する。前
記判定において、目標後輪舵角θr*が前記下限値θr＋
Δθxを越えていなければ、ステップ４１８にて「ＹＥ
Ｓ」と判定して、同目標後輪舵角θr*を以前の値に維持
したまま、ステップ４２２にて目標舵角制限ルーチンの
実行を終了する。また、目標後輪舵角θr*が前記下限値
θr＋Δθxを越えていれば、ステップ４１８にて「Ｎ
Ｏ」と判定して、ステップ４２０にて同目標後輪舵角θ
r*を下限値θr＋Δθxに制限する。

【００４２】そして、上記実施例と同様に、この制限さ
れた目標後輪舵角θr*に基づいて左右後輪ＲＷ１，ＲＷ
２が操舵制御されるので、同後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵
制御の精度が良好になる。特に、この変形例において
は、ステップ４０６〜４１２の処理により、電動モータ
２１の現在の作動状態と加速性能を考慮して、同モータ
２１により操舵される最大の左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の
舵角量を決定するようにしたので、上記実施例及び第１
変形例に比べて目標後輪舵角θr*は電動モータ２１の加
速性能に基づいてより的確に制限されるようになる。

【００４３】さらに、上記実施例、第１及び第２変形例
においては、目標後輪舵角θr*を現在の実後輪舵角θr
から電動モータ２１の速度性能及び加速性能にしたがっ
た所定の範囲内に制限するようにしたが、この目標後輪
舵角θr*を前回のプログラム実行時に決定した目標後輪
舵角θr*から電動モータ２１の速度性能及び加速性能に
したがった所定の範囲内に制限するようにしてもよい。

【００４４】この場合、上記実施例においては、図３の
ステップ２１４，２１６，２２２，２２４にて実行され
る数２〜５を下記数１０〜１３に変更すればよい。

【００４５】

【数１０】θr*＝ＭＩＮ［θr*，θr*＋Ｍvmax・Δｔ］

【００４６】

【数１１】θr*＝ＭＡＸ［θr*，θr*−Ｍvmax・Δｔ］

【００４７】

【数１２】 θr*＝ＭＩＮ［θr*，θr*＋dθr*/dt・Δｔ＋1/2・Ｍamax・Δｔ²］

【００４８】

【数１３】 θr*＝ＭＡＸ［θr*，θr*＋dθr*/dt・Δｔ−1/2・Ｍamax・Δｔ²］ また、第１変形例においては、ステップ３０６，３０８
にて実行される数７，８を下記数１４，１５に変更すれ
ばよい。

【００４９】

【数１４】θrmax＝θr*＋Ｍv・Δｔ＋1/2・Ｍa・Δｔ²

【００５０】

【数１５】θrmin＝θr*＋Ｍv・Δｔ−1/2・Ｍa・Δｔ² また、この第１変形例においては、図５のステップ３０
２における回転速度Ｍvを計算するための後輪舵角θrを
用いた微分演算dθr/dtを目標後輪舵角θr*を用いた微
分演算dθr*/dtに変更してもよい。

【００５１】さらに、第２変形例においては、図７のス
テップ４１６，４１８の判定処理における上限値及び下
限値θr＋Δθxの演算を、目標後輪舵角θr*を用いて計
算した上限値及び下限値θr*＋Δθx に変更すればよ
い。また、この第２変形例においても、図７のステップ
４０２，４０４における回転速度Ｍv及び回転加速度Ｍa
を計算するための後輪舵角θr及び後輪操舵速度dθr/dt
を用いた各微分演算dθr/dt，d²θr/dt²を、それぞれ目
標後輪舵角θr*及び目標後輪舵角速度dθr*/dtを用いた
微分演算dθr*/dt，d²θr*/dt²に変更してもよい。

【００５２】このように、電動モータ２１の速度性能及
び加速性能を考慮して、左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の実舵
角θr を用いる代わりに目標後輪舵角θr*を用いて目標
後輪舵角θr*の制限を行うようにしても、順次決定され
る目標後輪舵角θr*が電動モータ２１の速度性能及び加
速性能に応じて設定される。したがって、この場合にも
目標後輪舵角θr*と実後輪舵角θr との誤差が累積する
ことがなくなり、目標後輪舵角θr*の制限は的確に行わ
れるので、上記実施例、第１及び第２変形例と同等な効
果を期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る車両の全体概略図であ
る。

【図２】 図１のマイクロコンピュータにて実行される
プログラムに対応したフローチャートである。

【図３】 図２の目標舵角制限ルーチンの詳細を示すフ
ローチャートである。

【図４】 (Ａ)は車速に対するヨーレート比例係数の変
化特性図、(Ｂ)は車速に対する舵角比例係数の変化特性
図である。

【図５】 第１変形例に係る目標舵角制限ルーチンの詳
細を示すフローチャートである。

【図６】 電動モータの回転速度に対する加速度の変化
特性を示すグラフである。

【図７】 第２変形例に係る目標舵角制限ルーチンの詳
細を示すフローチャートである。

【図８】 電動モータの各作動状態における回転速度の
時間変化特性を示すグラフである。

【図９】 電動モータの各作動状態における加速度の時
間変化特性を示すグラフである。

【図１０】 電動モータの各作動状態における後輪の舵
角変化量の時間変化特性を示すグラフである。

【符号の説明】

ＦＷ１，ＦＷ２…前輪、ＲＷ１，ＲＷ２…後輪、１０…
前輪操舵機構、２０…後輪操舵機構、２１…電動モー
タ、３０…電気制御装置、３１…車速センサ、３２…ヨ
ーレートセンサ、３３…前輪舵角センサ、３４…後輪舵
角センサ、３５…マイクロコンピュータ、３６ａ，３６
ｂ…駆動回路、３７…警告ランプ。

フロントページの続き (72)発明者 藤田 耕造 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 葛谷 秀樹 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 (72)発明者 中島 洋 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 (72)発明者 宮田 任康 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−293675（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−24551（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−325381（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−95576（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−107197（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−26731（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−26733（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 6/00 - 6/04 B62D 7/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動モータを有し同モータの回動に応じ
   て後輪を操舵する後輪操舵機構と、車両の走行状態を検
   出する走行状態検出手段と、後輪舵角を検出する後輪舵
   角検出手段と、前記検出された車両の走行状態に基づい
   て目標後輪舵角を所定時間毎に決定する目標後輪舵角決
   定手段と、前記決定した目標後輪舵角及び前記検出した
   後輪舵角に基づいて前記電動モータを制御して後輪を同
   目標後輪舵角に操舵する操舵制御手段とを備えた四輪操
   舵車の後輪操舵装置において、前記新たに決定される目
   標後輪舵角を前記検出された現在の後輪舵角から所定の
   範囲内に制限する制限手段を設けたことを特徴とする四
   輪操舵車の後輪操舵装置。
2. 【請求項２】 電動モータを有し同モータの回動に応じ
   て後輪を操舵する後輪操舵機構と、車両の走行状態を検
   出する走行状態検出手段と、後輪舵角を検出する後輪舵
   角検出手段と、前記検出された車両の走行状態に基づい
   て目標後輪舵角を所定時間毎に決定する目標後輪舵角決
   定手段と、前記決定した目標後輪舵角及び前記検出した
   後輪舵角に基づいて前記電動モータを制御して後輪を同
   目標後輪舵角に操舵する操舵制御手段とを備えた四輪操
   舵車の後輪操舵装置において、前記新たに決定される目
   標後輪舵角を前記検出された現在の後輪舵角から前記電
   動モータの加速性能によって設定される所定の範囲内に
   制限する制限手段を設けたことを特徴とする四輪操舵車
   の後輪操舵装置。
3. 【請求項３】 電動モータを有し同モータの回動に応じ
   て後輪を操舵する後輪操舵機構と、車両の走行状態を検
   出する走行状態検出手段と、後輪舵角を検出する後輪舵
   角検出手段と、前記検出された車両の走行状態に基づい
   て目標後輪舵角を所定時間毎に決定する目標後輪舵角決
   定手段と、前記決定した目標後輪舵角及び前記検出した
   後輪舵角に基づいて前記電動モータを制御して後輪を同
   目標後輪舵角に操舵する操舵制御手段とを備えた四輪操
   舵車の後輪操舵装置において、前記新たに決定される目
   標後輪舵角を同決定された前回の目標後輪舵角から前記
   電動モータの加速性能によって設定される所定の範囲内
   に制限する制限手段を設けたことを特徴とする四輪操舵
   車の後輪操舵装置。