JPH01229770A - 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】 （産業上の利用分厨） 本発明は、後輪を操舵する計画の後輪操舵装置に関ずろ
ものである。

（従来技術） ｉ１ｊ両のなかには、いわゆる四輪操舵（４Ｗ　Ｓ　）
とＪ′ｒ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■に見られろように
、後輪転舵機構に例えば電動子−夕等の電磁式駆動手段
を連係させて、この駆動−１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
介在させることも提案されている（実開昭６２−２５２
７７号公■参照）。

上記゛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、この制御系の故障笠のフェイルセー
フに対しては十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号公報に見られるよ
うに、後輪転舵機構に、該後輪転舵機構を常時中ヴ方向
に付勢する中１γ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、後輪操舵の制御を中＋ＬＬ、、て、−上記中立
保持手段により後輪を強制的に中を位置に復帰させよう
とす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、後輪転舵機構の駆動源となる駆動手段には、
たとえ間に減速機構を介在させたとしても、後輪を転舵
させるのにかなり大きな負荷が加わることになり、とり
わけ後輪の転舵抵抗が大きくなる低速時に駆動手段への
負荷が犬となる。したがって、駆動手段の耐久性という
点からは、駆動手段には必要以上の大きな負荷が加わら
なうようにすることが１Ｒ要となる。

一方、駆動手段へ極めて大きな負荷が加わる状態として
、後輪か“ＩＳ実］二転舵不能になってしまうときが考
えられる。すなわち、後輪が側溝や深いわだちにはまり
込んでしまった場合、駆動手段で後輪を転舵させるには
事実Ｆ不可能となる。したがって、このような場合に駆
動手段により後輪をｙ！！−理に転舵させようとすると
、駆動手段が破損する大きな原因となる。

したがって、本発明の目的は、駆動手段に無理な負担な
かけることを防１ｆ：して、この駆動１段の故障を未然
に防ＩＩ、シ得る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１１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で
ある。すなわち、第８図にブロック図的に示すように、 後輪を転舵させるための後・輪転舵機構と、＋１？１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。

後輪の実際の転舵角を検出する後輪転舵角検出手段と、 あらかじめ定めた条件にしたがって後輪の目標転舵角を
決定する［Ｉ標転舵角決定手段と。

前記後輪転舵角検出手段で検出される実際の後輪転舵角
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、 前記駆動制御手段による制御を行った際に、所定時間以
−ヒ経過したにも拘わらず後輪の実際の転舵角が［］標
転舵角と一致しなかったときに、前記駆動手段の制御を
中断させる中断手段と。

を備えた構成としである。

このように、本発明では、目標転舵角となるように駆動
手段を作動させたにも拘らず、所定時間経過しても実際
の後輪転舵角が目標転舵角とならないときは、後輪を転
舵させることか不可能な状態であるとして、この駆動手
段の作動を中断すなわち駆動手段が停止トされることに
なる。これにより、駆動手段に無理な負担がかかるのが
防止される。

（実施例） 以↑゛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、ＩＲは右１ｉ１１輪、１［、は左ｔｉ
ｉ７輪、２Ｒは右後輪、２１．は左後輪であり、左右の
１１１輸ＩＲ，ＩＬ、は１γｉ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。

０；ｉ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３Ｒ１３Ｌおよびタイロッド４Ｒ５４
１−と、該左右一対のタイロッド４　Ｒ５４［４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Δにはステアリング機構０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ビニ
オン式とされて、その構成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１、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、→−ツクル
アーム３Ｒ，３１、がその回動中心３１（’　１．３Ｌ
’　を中心にして−Ｅ−５Ｑ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ＩＲ１ＩＬ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ｌ０Ｒ１１０Ｌおよびタイロ
ッドＩＩＲ１ＩＩＬと、該タイロッドＩＩＲ，ＩＩＬ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＋３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、１
２ｂ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１ヒする構成とさ
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２Ｒ１２Ｌを転舵させる駆
動源としてのサーボモータ２ｏ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、リレーロッド１２側から順に、歯車列２
１ａ及びボールねじ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２゜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２ｏ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１゜Ｒ５１０１、がソノ回動中心
１０Ｒ′、ｌＯＬ、’　を中心にしてＬ記す−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２
２が切断された状態にあるときには、上記中立保持手段
Ｉ３によって後輪２Ｒ１２Ｌ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ＩＲ，ｌＬ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
応じた転舵比の変更の一例としては第３図に示すような
場合がある。この第３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、車速か太き
（なるに従って同位相方向へ変化することとなる。この
様子を第４図に示しである。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
号が人力され、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２ｏに
出力される。そして、サーボモータ２ｏ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２Ｒ１
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巾構成とされている。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Ｉ２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３ｏ〜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３ｏ〜３６において１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３
５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ド時の制御によって後輪
２Ｒ１２［、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・オフ信号が人
力され、またオルタネータのり、端子４１からは発電の
有無を表す信号が人力される。ここでＦ２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か出力されるように
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５図のようになる
。すなわち、マイクロプロセッサ５０はｌとＩＩとの２
市構造とされ、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並ひにオルタ
ネータのり、　Ｅ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を介して人力され、エンコーダ３２
からの信号がインタフェース５３を介して人力される。

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ｆ４１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。

次に故障とその処置について説明すると、ここでは、故
障の発生箇所に対応した処置を施すこととされ、処置の
態様としては以下の２つの態様がある。

Ｌ置部・Ａ（第１フエイルモード、°の；ｂ制御）後輪
２Ｒ１２［、の制御及びその位置判定が依然として可能
な場合の態様である。すなわち、モータ２０によって中
立に復帰させることが可能なときには、このモータ２０
によって中立復帰を１−′ｒ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２Ｒ１２１、は中
１γ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。

炸五籐且１」」２フエイルモード、の；ｔ１′）後輪２
Ｒ１２［、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。

（１）警告ランプ６２の点灯の後に、 ■クラッチ２２をオフにしで、サーボ干−夕２０と後輪
転舵機構Ｂとの連係が切断され、■中η保持手段１３の
ばね力によって後輪２１？、２１−１が中立位置に復帰
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２３の締結がなされるようになっている。これに
より、とりあえずモータ２０の暴走に伴なう後輪２Ｒ１
２Ｌの転舵が物理的に禁１１ユされることとなる。そし
て、その後干−夕２０に対する電源の供給が遮断される
。

さて次に、制御ユニットＵの；１１１制御内容のうも本
発明に関連した部分の概略について説明する。

制御ユニットｔＪは、後輪転舵の制御に際しては、１１
η輪転舵角に基づいて、第４図（第５図）に示ず転舵比
特性を実現すべく、後輪２Ｒ１２Ｌの実際の転舵角θＲ
が目標転舵角θ「となるように、モータ２０が駆動され
る（フィードバック制御）。

上記モータ２０の駆動を制御した際、所定時間（例えば
３秒）経過したにも拘らず、４二３己θ「とＯＲとが一
致しない場合は、後輪２Ｒ１２Ｌが側溝や深いわだちに
はまり込んでいるため後輪２［＜、２１、が転舵不能に
なっているときであるとして、モータ２０への電源供給
がカットされる（後輪転舵の制御中断）。なお、この後
輪転舵を中断する場合は、好ましくはクラッチ２０を切
断して、中立保持手段１３により後輪２Ｒ１２Ｌが中η
位置へいつでも復帰し得るようにしておくとよい。

に述した制御の詳細について、第７図に示すフローチャ
ートを参照しつつ詳述する。なお、この第７図では、後
輪２Ｒ１２Ｌの転舵が不可能になる場合として、後輪３
Ｒ１３１、が側溝やわだちにはまり込んだ場合と、後輪
２Ｒ１２Ｌのタイヤハウスに雪や泥が多量に付着して転
舵不能になった場合と、を考慮しである。そして、前者
にあっては、ｉｌｊ速か小さいことを条件としてモータ
２０の駆動を中断させると共に、重速が太き（なった時
点で丙びモータ２０の駆動制御を再開させるようにしで
ある。また、上記後者にあっては、車速か人きいことを
条件としてモータ２０の駆動制御を中断すると共に、東
速か小さくなったときにモータ２０の駆動制御を再開さ
せるようにしである。

以上のことを前提として、第７図のＱ（ステップ−以ド
同じ）　■においてシステムイニシャライズされた後、
Ｑ２においてセンサ類からの信号人力がなされる。

Ｑ３においては、後輪の目標θｒが決定されるが、この
θ「は、Ｑ２で入力された前輪転舵角を第４図（第５図
）の転舵比特性にあてはめることにより決定される。な
お、実施例では、この前輪転舵角としてセンサ３０と３
４との２つが存在するが、安全性の上でより好ましくな
るように、該両センサ３０．３４のうち小さい方の値（
前輪転舵角が小となる方の値）を選択して、ｏｒを決定
するようにしである。

Ｑ４においては、目標転舵角θｒが変化したか否か、す
なわち後輪２Ｒ１２Ｌを現在の状態から実際に転舵させ
なければならない状態であるか否かが判別される。この
Ｑ４の判別でＮｏのときは、後輪２Ｒ１２Ｌを現在の状
態から転舵させる必要のないときなので、そのままＱ２
ヘリターンされる。

」〕記Ｑ４の判別でＹＥＳのときは、Ｑ５において、目
標転舵角θ「となるようにモータ２０が駆動される。こ
の後、Ｑ６において、目標転舵角θ「が、後輪２Ｒ１２
Ｉ、の実際の転舵角を示すエンコーダ：３２の出力ＥＮ
と一致したか否かが判別される。なお、実施例では、後
輪２Ｒ１２Ｌの実際の転舵角の検出のために、−Ｆ２エ
ンコーダ３２の曲にセンサ３６を備えているが、エンコ
ーダ３２の分解能の方が高いため、Ｑ６の判別ではエン
コーダ３２の出力ＥＮを用いるようにしである。

勿論、このエンコーダ３２が故障している場合は、セン
サ３６の出力をＱ６の判別に用いることもできる。そし
て、Ｑ６の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２にリターンされ
る。

一上記Ｑ６の判別でＮｏのときは、Ｑ７において、モー
タ２０を駆動し始めてから所定時間経過したか否かが判
別される。このＱ７の判別でＮ　Ｏのときは、制御の応
答遅れによるθ「とＥＮとの不一致が煮えられるので、
Ｑ６にリターンされる。

Ｆ記Ｑ７の判別でＹ　Ｆ、　Ｓのときは、ｏｒとＥＮと
を一致させることが困難な状況下にあるときである。こ
の場合は、Ｑ８に移行して、先ずモータ２０およびエン
コーダ３２が正常であるか否かが判別される。このＱ８
の判別でＹＥＳのときは、モータ２０の駆動制御を中断
させるときである。

この場合は、先ず、Ｑ９において、重速が小さいか古か
（例えば１５　Ｋ　ｍ　／　ｈ以下であるか否か）が判
別される。このＱ９の判別でＹＥＳのときは、後輪２８
．２＋、が側溝や深いわだちにはまり込んだものと考え
られる。このときは、ＱＩＯにおいて、クラッチ２２を
切断した後（中立保持手段１３により中Ｓγ位置復帰が
１能な状態に待機）、Ｑ１＋において千−夕２０への電
源カットがなされる。そして、Ｑ１０において車速か大
きくなるのを待って、Ｆ■）びＱ２以降の制御か開始さ
れる。

一方、１１１１記Ｑ９の判別でＮｏのときは、小速か大
きくても後輪２Ｒ１２１，の転舵が不０■能なときであ
り、この場合は後輪２１１．２Ｌのホイールハウス内に
雪や泥が多量に付着しているときであると考えられる。

このときもＱ　ｌ　３でクラ・ソチ２２を切断した後、
Ｑ１０でモータ２０への電源をカットする。そして、車
速か小さくなったときに、山びＱ２へ灰される。　重層
Ｑ８の判別でＹｌ・：Ｓのときは、干−夕２０、エンコ
ーダ；３２の少なくとも一方が故障しているときである
。この場合は、後輪２Ｒ１２Ｌ、を車掌に転舵制御する
ことが不可能であるとして、フェイルセーフのための処
理がなされる（１１ｑ述した処理態様Ｂの制御）。

すなわち、警告ランプ６２を点灯させ（Ｑ１６）、クラ
ッチ２２を切断しくＱ１７）、プレー１２３を締結しく
Ｑ１８）、干−夕２０の電源をカットしくＱ１９）、所
定時間経過するのを待って（Ｑ２０）　、ｌｔｉびクラ
ッチ２２を接続する（Ｑ２１）を接続する。

以［一実施例について説明したが、後輪転舵機ト１１Ｉ
１１３の駆動源としての駆動手段は、電磁式の浦１−［
アクチュエータ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ＦＦ式アク
チュエータがロックされる。

（発明の効果） 以」二の説明から明らかなように、本発明によれば、後
輪が側溝等にはまり込んで転舵させることが不可能な場
合には、駆動手段による駆動を中断させることによりこ
の堅動丁段に対して無理な０担を強いないようにし、も
って駆動手段の故障を未然に防［卜することができる。

【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図は本発明の制御例を示すフローチャート。 第８図は本発明の構成をブロック図的に示す図。 １　：　＋ｉｉｆ輪 ２：後輪 ２０：サーボモータ（駆動手段） ；３２：センサ（後輪転舵角検出用） ｌＪ：コントロールユニット Ｂ：後輪転舵機（１／ｉ 特許出！頭人マツダ株式会社 第２図 第３図 第５図

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、 後輪の実際の転舵角を検出する後輪転舵角検出手段と、 あらかじめ定めた条件にしたがって後輪の目標転舵角を
   決定する目標転舵角決定手段と、前記後輪転舵角検出手
   段で検出される実際の後輪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、 前記駆動制御手段による制御を行った際に、所定時間以
   上経過したにも拘わらず後輪の実際の転舵角が目標転舵
   角と一致しなかったときに、前記駆動手段の制御を中断
   させる中断手段と、 を備えていることを特徴とする計画の後輪操舵装置。