JPH01229767A - 車両の後輪操舵装置 - 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、後輪を操舵する小雨の後輪操舵装置に関する
ものである。

（従来技術） Φ両のなかには、いわゆる四輪操舵（４ＷＳ＞と呼ばれ
るように、１γ１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、
＋ｉ；）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ｆ３２−２５２７５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専の電磁
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、駆動手段の容電を極力小
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（ｌ：させることも提案されている（実開昭
６２２５２７７号公報参照）。

Ｅ、記電気式のものにあっては、後輪操舵が専ら電気的
に制御されるため、この制御系の故障等のフェイルセー
フに対しては１−分に検討を加える必要がある。かかる
観点から、特開昭６１−２０２９７７吋公報に見られる
ように、後輪転舵機構に、該後輪転舵機構を常時中ｑ方
向に付勢する中）′７．保持手段を付設することが提案
されている。この提案は、制御系に何らかの故障が発生
したときには、後輪操舵の制御を申出して、上記中立保
持手段により後輪を強制的に中立位置に復帰させようと
１−る考えに基づくものである、。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、後輪を転舵角を電気式に制御する場合、所定
の転舵比特性にしたがうように後輪の転舵角を制御する
関係［−１前輪の実際の転舵角を検；１３することが先
ず必要となる。

しかしながら、後輪の転舵角を電気式に制御する場合は
、その駆動手段の消費電力が極めて多くなり、かつハン
チングを生じ易いという問題を生じる。、この点を詳述
すると、前輪は直進走行中にあっても微妙に左右への転
舵が繰返されているものであり、したがって後輪の転舵
角を前輪の転舵角に追従させるべく堅動ト段がひんばん
にすなわち不必要に作動されることになる。これに加え
て、運転とのなかには、直進走行中にあってもハンドル
を微妙に左右に操作する傾向を有するとか多（、この場
合に６１−述した問題を牛しること（こなる。

したがって、本発明の［目的は、後輪転舵を電気式に制
御・Ｙるものを前提として、後輪転舵のための準動諒と
（７ての駆動手段が不必要に作動されるのを防１［二じ
得ることにある。

（問題点を解決するための手段、（’ＩｊＩＩ　）＋Ｙ
？ｉ述の目的を達成するため１本発明にあっては、次の
ような構成としである。すなわち、第１１図ブ〔Ｉツク
量的に示すよう：ご。

後輪を転舵させるための後輪転舵機ｆ１°４と、前記後
輪転舵機構に連係され、該後輪転舵ｎ　ｒＭを変位させ
る駆動源としての駆動手段と、Ｉｉｉ＋輸の実際の転舵
角を検出する１ｒ１輪転舵角検出丁段１ヒ、 １ｉｉｊ　＋、ｔ！萌輪転舵輪転舵角検出こより検出さ
れる萌・論の−Ｖ際の転舵角の１１＋′ｉに所定のヒス
プリシスをＬ）えて制御用前輸転舵角を求める制御用［
ｉｉｉ輪転舵角訣定丁°段と、 １１丁１詔制御用１１１１輪転舵角にＪｉ％ついて後輪
の１１標転舵角を決定する後輪転舵角決定−手段と、後
輪の転舵角が＋ｉｉｆ記Ｌ１標転舵ｉ（１となるように
重訳駆動Ｆ′段を制御する駆動制御手段と、を備えたｆ
１η）戊とし′Ｃある。

この上う）二、本発明では＋ｉｉｉ輪転舵角検出り段で
検出される重輪転舵角に対してヒステリシスが′ｊえら
れた制御用１１１１輪転舵ｆｆ！に１．（ついて後輪の
Ｌ１標転舵角を決定するので、１ｉｉｊ輪転舵角か［−
記ヒスデリシスの範囲（不変帯）で変動した場合には、
後輪の１１標転舵角は変更されることなくそのままの状
態が維持されることになる。これにより、面幅が微妙に
Ａ右にぶれるようなことかあっても、後輪のＩＩ標転蛇
角が変化しないので、駆動手段が不必要１こ作動される
ことはない。

また、−１述したヒスプリシスの決定により、後輪転舵
機構の組付時のｏｙｊ　／ｌ）、すなわち中翫″１位置
となるよ゛）に後輪と！動手段と前輪との基準位置合せ
を行ｆｌ−１場合の誤差を吸収して、面幅か実際には中
ζ’ｔ　ｆｔ’７置にあるにも拘らず後輪が右または左
へ転舵されてしまっているような゛［を態を防＋ｆ　Ｌ
　？’ｌ！ることにもなる。

（実施例） 以ト本発明の天１糸例を添付した図面に基づいて説明す
る。

第１図において、１１（は右１ｉｉｉ輪、Ｉ　１．は）
、前輪、２１＜は右後輪、２１．は左後輪であり、左１
ｊ（／’）面幅１１＜、ＩＬは前輪転舵機構Δにより連
係され、また左右の後輪２Ｒ５２［、は後輪転舵機Ｆ１
１ＩｌｉＩｓにより連係されている。

１１；ｉ輪転舵機描Δは、実施例では、それぞれ左右一
対のナックルアーム３　Ｒ１：３Ｌ、およびりｒロッド
４［く、４Ｌと、該左右一対のタイロッド４［で。

４［、同志を連結するりレーロット５とから構成されて
いる。この＋ｉ；ｉ輪転舵機構Δにはステアリング機閘
０が連係されており、ステアリング機←１°ｌ１ＩＣは
、実施例ではラックアンドビニオンヱ（とされて、その
ｔ１■ｊ戊要素であるビニオン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）：より、
ハンドル８を（ｉに切るような操作をしたときは、リレ
ー口・リド５が第１図左方へ変位して、ナックルアーム
３Ｒ、：３　ｉ−がその回動中心３Ｒ’、３１、′を中
心にしてヒ１；ヒハンドル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１１１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：ｊｌに応じて、左右前輪１１＜、ｌ【、が左
へ転舵されることとなる。

後輪転舵機構［３も、前輪転舵機構Δと同様に、そわぞ
れ左右一対のり−、リクルアーム１０１々、Ｉ　Ｏ［、
およびタイロッドＩＩＦ？、１１１．と、該タイロッド
１１１７．１１１．同志を連結するりレーロッド１２と
を（Ｔし、このりＬ／−ロッド１２には中立保持ｆ段Ｉ
３が付設されている。中立保持り段１３は、第３図に示
すように、重体Ｉ４に［ｚ１１定されたケーシング１５
をイ■し、ケージング１５内には一対のばね受け１６ａ
、ｌ　６　ｂ　７’Ｊ’遊嵌されて、これらばね受け１
６１１、＋６ｂの間に圧縮ばね１７が配設されている。

１−記リレ〜口・す］・１２はケーシング１５をＩ’を
通して延び、このリレーロット１２）；は一対の鍔部１
２　ａ　−１２ｂか間隔をおいて形成され、該鍔部１２
ａ、１２ｂにより１−記ばね受け１６ａ、１６ｂを受［
Ｉ・、する構成とされて、リレーロット・：２は圧縮ば
ね１７によって常時中ヘン方向に付勢されている。勿論
ｌＥ縮ばね１７はツー９１２フ時のサイヒフ１−スに）
［ちｉ１％つだけのばね力を備えるものとされている。

。 ｌ−記後輪転舵機構１３は、後輪２１＜、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、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［“ノット１２側から順
に、歯車列２１ン］及びボールねし２１ｂを含む減速機
構２１と、クシヅ（２２と、ブし・−手機構２；３が介
在されている。これにより、クラッチ２２によって適宜
サーボ干−夕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、またり、　＋：ピブレーキ機構
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。

以トの構成により、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１０Ｉ（，１０１−がその回動中
心＋ＯＲ’、ＩＯＬ’を中心にして上記サーボモータ２
０の回転−１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ｈ゛、上記クラ・ソ
チ２２が切断された状態にあるときには、［−記中立保
持Ｂ段１３によって後輪２１（，２１，は強制的に中）
γ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Ｉ
　Ｒ１１１４のみが転舵される、いわゆる２ＷＳの沓１
（両ということ（こなる７ 後輪操舵の制御は、ここでは重速感応とされて、ｔｌＬ
速に応じた転舵比の変更の一例としては第７３図に示す
ような場合がある１、この第３図に示す制御特性を付１
＞　Ｌ、たときには、ハンドル舵角に対する後輪転舵角
は、中速か人きくなるに従って同位相方向へ変化するこ
ととなる。この様ｒを第４図に小しである。このような
制御をなすべく、：コントロールユニット【Ｉには、基
本的には、ハンドル舵角センサ３０．車速センサ３＋、
並びに［−記す−ボ干−夕２０の回転位置を検出するエ
ン：ゴーダニ３２からの信号が人力され、コントロール
ユニット【」ではハンドル舵角と車速とに基づいて（−
１標後輪舵角を演算し、必要とする後輪操舵：Ｉ：に対
応する制御信号かサーボモータ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ドで後輪の２１（，２１，の転舵が
なされるようになっている。

十記Ｊ、Ｌ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＋ｌ；ｉ輸舵角センサ：３４が付
加され、車速センサ３１に対して第２の中速センサ３５
が付加され、エシニ］−ダ３２に対して、クラ・ソヂ２
２よりもリレーロット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３
０〜：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、十記セン→Ｆ３０〜３６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の中速センサ
コ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、後述するフェイルモート時の制御によって
後輪２Ｒ１２１，を中＼“ｌ状態に保持するようになっ
ている。

また、各種の故トク検出のために、コントロールユニッ
ト【Ｊには、スイッチ３７〜４０からのオン・オフ（＋
ｊ　”’ｊが人力され、またオルタネータのＩ、端ｒ４
１からは発′市の４］７Ｑｊを表す（＋￥”−ｊが人力
される１、ここでト、；ヒスーｒツチコ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はブレーキスイッヂ、スイッチ４
０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、下動変速機を婦えた小山
においで、ｒ、切妻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才）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１Ｆ両において、そのレジ′ミンがニーニートうル（
Ｎ）あるい（まパーキング（１））にあるときには、オ
ン信号か出力され、走？ｒレンジにあるどきにはオフ信
５シ゛が出力されるようになっている。ブレーギスイ、
＝＋　（３９はブレーキペダルを踏み込／υだときにオ
ン信号が出力され、エンジンスイ・リチ４０はエンジン
が運転状態にあるときオン信りが出力されるようになっ
ている。

−１−記制御系をブロック図で示せば、第５図のように
なる。すなわち、マイクロプロセッサ５０は１と１１と
の２１”ｒｉ、　構造とされ、このマイク〔Ｊブロヤッ
サ５０には、ｉｌｉ、速センサ：’ｐ　Ｉ　、　、”３
５及びスイ・リヂ：（７〜４０卯びにオルタネータの１
、端子４１からの信号がバッファ５１を介して人力され
、またセンサ３０．３４．３６からの信号がＡｌ１）変
換器５２を介して入力され、エンコーダコ３２からの信
号がインタフェース５３を介して人力される、他ノｊマ
イクロプロセッサ５ｏにおいて生成された信号は、駆動
回路５４を介してサーボ干−タ２９に送出され、またブ
レーキ駆動回路５５を介してモータブし・−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、
ンチ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４Ｉからの信づかハイ（ｌｌｉ）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
中管づ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
動によってコーｒ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う〉プロ２の点灯
がなされる。

次に故障とその処置について説明ずろと、ここでは、故
障の発生箇所に対応１−７た処置を施Ａこととさね、処
置の態様としては以下の２つの態様がある。

几置態藁Δ（第１フェイル干−ド］１、の；−御後輪２
１＜、２　Ｌ、の制御及びその荀置判定が依然として０
■能な場合の態様である。すなわち、モータ２０によっ
て中ηに復帰させることが０１能なときには、この千−
タ２０によって中３γ復帰を行うようになっている。具
体的には、本処置の内容は、次のようになっている ■警告ランプ６２の点灯の後に、 ■サーボモータ２０の駆動により後輪２１λ、２１、は
中η位置に戻され ■その後モータブレーキ２３の締結がなされる。

４Ｌ１１３（第２フエイル干二ヒ助！と糾」リー後輪２
［（，２１，の制御及びその位置判定が不能となった場
合の態様である。本処置の内容は、次の通りである。

■警告ランプ６２の点灯の後に、 ■クラッチ２２をオフにして、サーボモータ２（）と後
輪転舵機構１３との連係が切断され、６◇中）シ保持手
段１３のばね力によって後輪２Ｒ１２Ｌが中０位置に復
帰するのを待った後に。

■クラッチ２２の接続がなされる。

尚、好まし、くは、クラッチ２２を切断した後にモータ
ブレーキ２：３の締結がなされるようになっている。こ
れにより、とりあえず干−夕２ｏの暴走に伴なう後輪２
　Ｒ５２Ｌの転舵が物理的に禁１１ニされることとなる
。そして、その後モータ２ｏに対する電源の供給が遮断
される。

（以下余白） 次に制御ユニ・ソトＵによる制御の概要について、第７
図〜第９図を参照しつ−）説明する。。

先ず、制御ユニ・ソトＵは、センサ３４からの出力ずな
わち前輪ＩＲ，１１−の実際の転舵角θ］１を、第７図
に示す特性に照して、制御用前輪転舵角θＳを決定する
。そして、この得られたθＳを第４図（第５図）示す転
舵比特性に照して、後輪２Ｒ，２１、の目標転舵角θｒ
が決定される。勿論、モータ２０は、センサ３２あるい
は３６からのフィードバックを利用しつつ、］−記目標
転舵角を実現すべ（駆動される。ト記第７図に示す特性
は、図中実線で示す増大特性線と破線で示す減少特性線
とを有し、該両特性線との間が、不感帯とされた所定の
ヒステリシス値Δθどされている。

より具体的には、減少特性線はＯ１１とθＳとの原点（
零）を通るように設定される一方、増大特性線はこの減
少特性線に対して、Ｏｌｌが６０分だけ大きくなるよう
にオフセットしたものとして設定されている。換言すれ
ば、θＨが同じ大きさであれば、増大特性線に照して得
られるＯ３の方が、減少特性線に照して得られるＯ８よ
りも小さくなるようにされている１、そして、この両特
性線の間の不感帯においては、θ■の変動に拘らずその
以前のθＳと同じ大きさのθＳが設定される。

ト記△θの大きさは、組付時の誤差分（例えばハンドル
８の操舵角で４．５°）と、ハンチング防上用の分（例
えばハンドル８の操舵角で４．５°）とを加算した値（
例えばハンドルの操舵角で９°となる）として設定され
ている。このような△θの値は、第９図に示すように、
小速か人きいときは小さい、ときに比して連続可変式に
小さくなるように変更するのが望ましい（第８図参照）
。このようにすることによって、高速走行時での応答性
を１・分確保しつつ、低速走行時でのモータ２０の不必
要な作動が十分に抑制される。

−１−述した制御ユニ・リドしによる？！１岬の詳細に
ついて、第１０図に示すフローチャートを参照しつつ説
明する。なお、以下の説明でＱはステップを示す。また
、第１Ｏ図のフローチャートは、説明の簡素化のため、
ハンドル８を中立位置より右操作する場合（第７図、第
８図の第１象限の範囲）を前提としである。

先ず、エンジンスタートと同時にＱｌにおいてシステム
イニシャライズがなされるが、このときフラグＦが「１
」にセットされる。、なお、このフラグ［パはＩ”＋」
のときが第７図、第８図実線で示す増大特性線に従って
制御を行なっているときを、また「０」のときが破線で
示す減少特性線に従って制御を行なっていることを示す
。

次いで、Ｏ２において、各センサ類からの信号が入力さ
れるが、このとき前輪の実際の転舵角および車速か入力
される。この後、Ｏ３において、現在の車速に基づいて
、第９図に示すマツプを参照しつつ、△θが決定される
。

Ｏ４においては、前輪の実際の転舵角θ］１が増大して
いるか否かが判別される。このＯ４の判別でＹＥＳのと
きは、Ｏ５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「１」なので、Ｏ６に移行する。こ
のＯ６では、前述した増大特性線に照して、Ｏ１１に応
じたθＳの値が決定される。そして、Ｑ７においてフラ
グｒｌＪをセットした後、Ｑ８において後述する制御の
ため現在のθＨが記憶される。

この後は、Ｑ９において、θＳに基づいて、第４図（第
５図）に示ず転舵比特性（マツプ）に照して後輪の１］
標転舵μｌ＆ｒが決定され、引続きＱｌＯにおいてこの
Ｏｒを実現すべく干−夕２（）が駆動される（フィトバ
ック制御）。勿論、０「の値に変速がないときには、モ
ータ２ｏは停止ヒ状態が維持される。

１Ｆノ、フ１．！Ｑ４の判別でＮ　Ｏのときは、Ｑｌｌ
において、現在フラグＦが「ｏ」であるか否かが判別さ
れる。この０１１の判別でＮｏのときには、Ｑ１２に移
行して、重層Ｑ８で記憶していたｏｌｌに灯して△Ｏ分
だけｉｔが減少したか否かが判別される。このＯ１２の
判別でＮｏのときは、０１１が変化したとしても不感イ
ｉ（の範囲であるからして、Ｑ１３において、Ｏ３が以
前のＯ８のものに維持される。この後は、１１１１述し
たＱ９以降の処理を経る１゜ ｊ′Ｉ″ｌＩ記ＱＩ２の判別でＹＥＳのときはＯｌｌの
戻しｔｊが△Ｏよりも人きいときである。このときは、
Ｑ１４に移１−ｉシて、第７図あるいは第８図の破線で
示す減少特性線に照して、Ｏ８が決定される（増大特性
線から減少ｔ、ｙ性線への移行）。この後、Ｑ、　ｌ　
５でフラグ１７を「０」にリセ・・ノドし、Ｑ１６にお
い゛Ｃ後述する制御のために現在のＯｌｆか記憶した後
、前述したＱ９以降の処理が打なわれる。。

重層Ｑ５の判別でＮＯのときは、Ｑ、　＋　７１こおい
て、Ｏｌｌの変化六が△０よりも大きいか否か、すなわ
ち萌＋：Ｑ　ｅ　＋　６で記憶していたＯｌｌよりもへ
〇分たけＯｌｌが増大したか台かが判別される。このＱ
１０の゛量刑でＮ　Ｏのときは、Ｑ、　ｌ　Ｈにおいて
、Ｏ３を以１）？■のＯ８のままに維持して、Ｑ（、）
以降の処理がなされる。また、Ｑ１７のＩ’ｌｌ別でＹ
　ｌ’：　Ｓのときは、Ｑ６以降の処理がなされる（増
人特ＶＬ腺から減少特性線への移行）。

以十天施例について説明したが、後輪転舵機＋ｌ■Ｂの
駆動源としての駆動り手段は、電磁式の浦ハ：アクチュ
エーク等適宜のものを採択し得る。この場合、制動手段
としては、油圧式のアクチュエータに対する油圧の給排
を行なう切換弁を利用すればよい。すなわち、油圧式ア
クチュエータから圧油の給排が全くなされない状態に切
換弁を保持することにより、当該油圧式アクチュエータ
が口、ンクされる。

なお、前輪ＩＲ，Ｉ＋、、の実際の転舵角を検出するセ
ンサとして、その特性り元々ヒステリシスを有するもの
を用いれば（例えばストローク式セシサ）、このセンサ
からの出力がそのまま：Ｉｉ’制御川制御ｊ輪転舵角Ｏ
Ｓとして使用し得ることになる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、後輪
転舵機構の駆動源としての駆動り手段を不必要に作動さ
せる必要が無くなり、消費電力の低減および後輪転舵の
ハンチングの防子、の１−で好ましいものとなる。また
、合わせて、組付時の１／；差を吸収することが可能と
なって、前輪が実際には中−７位置にあるにも拘らず後
輪が右または左へ転舵されてしまうような１を態を回避
し得る。

【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）γ保持手段の拡大断面図。 第４図は後輪操舵の一例であるｉｊｊ速感応タイプの制
御特性図。 第５図は中速に応じた後輪舵角変化を示す特性図。 第（５図は実施例に係る；１１．＋制御系のブロック図
。 第７図、第８図は１１１１輪の実際の転舵角から制御用
重輪転舵角な決定するのに用いる特性図。 第９図はヒステリシスの大きさを中速に応じて女史する
場合に用いるマツプを示す図。 第１０図は本発明の制御例を示すフローチャート５゜ 第１１図は本発明の構成をブロック図的に示す図。 １　：　＋ｉｉｊ輪 ２：後輪 ２０：モータ（駆動手段） ；３０．３４：センサ（前輪の実際の転舵角）Ｕ：コン
トロールユニット ［３：後輪転舵機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）後輪を転舵させるための後輪転舵機構と、前記後
   輪転舵機構に連係され、該後輪転舵機構を変位させる駆
   動源としての駆動手段と、 前輪の実際の転舵角を検出する前輪転舵角検出手段と、 前記前輪転舵角検出手段により検出される前輪の実際の
   転舵角の値に所定のヒステリシスを与えて制御用前輪転
   舵角を求める制御用前輪転舵角決定手段と、 前記制御用前輪転舵角に基づいて後輪の目標転舵角を決
   定する後輪転舵角決定手段と、 後輪の転舵角が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、 を備えていることを特徴とする車両の後輪操舵装置。