JPH02189280A - 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） 本発明は車両の後輪操舵装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、車両の４輪操舵装置として、車速と舵角に応じて
後輪を操舵するものが知られている。低速時には、舵角
に応じて逆相に、高速時には舵角に応じて同相に制御さ
れる。

ところが、このような制御の場合、旋回初期において、
ゆっくりとハンドルを操舵しながらコーナーをまわるよ
うな場合は、前輪と後輪の舵角量が異なるので、必要な
ヨーレートが発生して問題を生じないが、急激にハンド
ルを切るようにした場合には、高速で後輪は同相にある
ので、車両は斜めに進み、ヨーレートは抑制され、車両
の向きと進行方向とのなすスリップ角度βが０とならず
、向きを変えたいと言う要求が満たされない。

すなわち、初期操舵のときには、まず、向きを変え、そ
の後に同相となって安定することが望ましく、それによ
って常にスリップ角β−０が達成される。

そこで、上記要求を満たすように、 ＴＧθＲ−−ＫＦ　・θＰ＋ＫＲ−Ｖ−φＴＧθＲ：後
輪の目標舵角 θＦ：前輪の舵角 ■：車速 （ｊ／：ヨーレート Ｉ（Ｆ　、　ＫＩ？　：車両の特性によって定まる定数 に基づいて、後輪を転舵することが提案されている。こ
こで、係数１（ＰＳＩ（Ｒは、次の式により決定される
。

Ｋｌ’−０１／Ｃ２ Ｉ（Ｒ＝ＷＶ／ｇ　　　（Ｃ２１２−Ｃ＋　　１＋　）
／ＶζＷ／Ｃ２ｇ ｃ、、ｃ２　　：コーナリングパワー Ｗ：重量 １１　：車両の重心と前輪車軸 との距離 １２　：車両の重心と後輪車軸 との距離 すなわち、低速時にはＶが小さく第２項の影響が小さく
、逆相となるが、高速になると、車速Ｖ。

ヨーレートが共に大きくなり、第２項の影響が大きくな
って同相となる。しかしながら、旋回初期では、ヨーレ
ートが未だ小さいので、第２項の影響がそれほど大きく
なく、逆打１である。

ところで、例えば特開昭５７−４４５６８号公報に記載
されるように、横風などの外乱による影響を補正するた
めに、ヨーレートセンサの出力に応じて後輪を操舵する
ものは知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、そのようなもので−ヨーレートを検出する必
要があり、そのためにヨーレートセンサを用いればよい
が、ヨーレートセンサは高価であるので、より安価とす
るために少なくとも溝Ｇセンサを重心を挾んで前後に設
け、この値の差からヨーレートを演算することが考えら
れる。

しかしながら、２つの横Ｇセンサをそのように配置して
ヨーレートを検出する場合において、ロールによる影響
を受け、不安定状態となるおそれがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、ロールによ
る影響をＯもしくは同相側の安定方向にでき、安定性の
向上が図れる車両の後輪操舵装置を提供することを目的
とするものである。

（課題を解決するための手段） 請求項（１）の発明は、上記目的を達成するために、少
なくとも重心を挾んで前後に横Ｇセンサを設け、この値
の差からヨーレートを演算し、そのヨーレートに基づい
て後輪を転舵する車両の後輪操舵装置を前提として、上
記横Ｇセンサを車体中心軸上に配置したことを特徴とす
る 請求項（２）の発明は、少なくとも重心を挾んで前後に
横Ｇセンサを設け、この値の差からヨーレートを演算し
、そのヨーレートに基づいて後輪を転舵する車両の後輪
操舵装置を前提として、上記横Ｇセンサをロール軸上又
は該ロール軸と平行な軸上に配置したことを特徴とする 請求項（３）の発明は、請求項（１）又は請求項（２）
において、横Ｇセンサが、重心から等距離に配置されて
いる。

請求項（４）の発明は、少なくとも重心を挾んで前後に
横Ｇセンサを設け、この値の差からヨーレトを演算し、
そのヨーレートに基づいて後輪を転舵する車両の後輪操
舵装置を前提として、上記横Ｇセンサをロール軸上又は
該ロール軸と平行な軸上置外の位置に配置し、さらにロ
ール成分補正用のＧセンサを設けたことを特徴とする請
求（５）の発明は、少なくとも重心を挾んで前後に横Ｇ
センサを設け、この値の差からヨーレートを演算し、そ
のヨーレートに試づいて後輪を車両の安定方向に転舵す
る車両の後輪操舵装置を前提として、上記横Ｇセンサは
、ロール軸と平行な軸より車体後方側が上昇する軸上に
配置されている。

（作用） 請求項（１）の発明及び請求項（２）の発明によれば、
ロールによる影響を簡単に除くことができる。

請求項（３）の発明によれば、重心に関する対称性から
、ヨーレートの演算が容易となる。

請求項（４）の発明によれば、ロール成分補正用のＧセ
ンサにて、ロールによる影響をなくすことができる。

請求項（５）の発明によれば、ロールによる影響が同相
の安定側となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に沿って詳細に説明する。

車両の後輪操舵装置の全体構成を示す第１図において、
ＩＬｌｌＲはそれぞれ左右の前輪、２Ｌ。

２Ｒは左右の後輪であり、左右の前輪ＩＬ，ＩＲは前輪
転舵機構Ａにより連係され、また左右の後輪２Ｌ，２Ｒ
は後輪転舵機構Ｂにより連係されている。

前輪転舵機構Ａは、それぞれ、左右の一対のナックルア
７ム３Ｌ，３Ｒおよびタイロッド４Ｌ。

４Ｒと、該左右の一対のタイロッド４Ｌ，４Ｒ同士を連
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Ａにはステアリング機構Ｃが連係されており、
ステアリング機構Ｃは、ラックアンドビニオン式とされ
、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。

これにより、ハンドル８を右に切るように操作をしたと
きには、リレーロッド５が第１図の左方向に変位し、ナ
ックルアーム３Ｌ，３Ｒがハンドル８の操作変位量すな
わちハンドル舵角に応じた分だけ同図の時計方向に転舵
される。同様に、ハンドル８を左に切る操作をしたとき
には、この操作変位量に応じて、左右の前輪ＩＬ，ＩＲ
が左へ転舵されることとなる。

後輪転舵機構Ａも、前輪転舵機構Ｂと同様に、左右の一
対のナックルアーム１−ＯＬ，ＩＯＲおよびタイロッド
ＩＩＬ，ＩＩＲと、該左右の一対のタイロッドＩＬＬ，
ＩＩＲ同士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１３が付設されてい
る。

中立保持手段１３は、第２図に詳細を示すように、車体
１４に固定されたケーシングを有し、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には一対のフランジ
部１２ａ，１２ｂが間隔をおいて形成され、該フランジ
部１２ａ，１２ｂにより上記ばね受け１６ａ，１６ｂを
受は止めする構成とされ、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。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２Ｌ，２Ｒ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。リレ
ーロッド１２とサーボモータ２０との連係機構中には、
クラッチ２２が介在されている。これによってクラッチ
２２によって適宜サーボモータ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ている。

以上の構成により、クラッチ２２が接続状態にあるとき
には、サーボモータ２０の正転あるいいは逆転により、
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１０Ｌ。

１０Ｒがその回動中心を中心にして上記サーボモータ２
０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２２が接続された状態にあるときに
は、上記中立保持手段１３によって後輪２Ｌ、２Ｒ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ＩＬ、ＩＲ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、次式に基づ−いて行われるようにな
っている。

数式 ％式％ ＴＧθＲ：後輪の目標舵角 θＦ：前輪の舵角 ■：車速 （ｊ！＝ヨーレート なお、係数ＫＰ、ＫＲは、車両の特性によって定まる定
数であるが、車速に基づいて変更される変数としてもよ
い。。

上記制御をなすべく、コントロールユニットＵは、上記
数式に基づいて後輪を転舵する転舵制御手段を構成して
いる。

具体的には、第１図に示すように、ハンドル舵角センサ
３０、車速センサ３１、サーボモータ２０の回転位置を
検出するエンコーダ３２、ヨーレトを検出するためのフ
ロント横Ｇセンサ３３及びリヤ横Ｇセンサ３４からの信
号が入力され、コントロールユニットＵでは、ハンドル
舵角θＦ（前輪の舵角）と車速Ｖとに基づいて、ヨーレ
トψを考慮して、上記数式により目標後輪舵角ＴＧθＲ
を１７ｊＬ算し、必要とする後輪操舵ｍに対応する制御
信号がサーボモータ２０に出力される。

しかして、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下で後輪２Ｌ、２Ｒの転舵が
なされる。

上記両横Ｇセンサ３３，３４は、車両の中心軸Ｌ１上に
、車両の重心０を挾んで前後に配設されている（第４図
乃至第７図参照）。

また、上記制御は、フェイルセーフのために、その制御
系が二重（か成とされている。

つまり、第３図に示すように、ハンドル舵角センサ３０
に対して前輪舵角センサ３５が付加され、車速センサ３
１に対し車速センサ３６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１２側の部材の
機械的変位を検出する後輪舵角センサ３７が付加されて
、これらセンサ３０．３１，３２．３５．３６．３７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うようにされている。すなわち
、上記センサ３０〜３２．３５〜３７において、例えば
車速センサ３１で検出した車速と別の車速センサ３６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
でフェイルモード時の制御によって後輪２Ｌ、２Ｒを中
立位置に保持するようになってる。

また、各種制御のために、コントロールユニットＵには
、車高センサ３９、雨滴センサ４０、ブレーキスイッチ
４１、リバーススイッチ４２およびアクセルスイッチ４
３からの信号が入力され、また、図示していないが、オ
ルタネータのＬ端子からは発電の有無を表す信号が入力
される。

上記車高センサ３つは車高を検出するもので、それによ
り積載ｆｆ１ｍを間接的に検出するものである。雨滴セ
ンサ４０は雨滴を検出するもので、それにより路面の摩
擦係数μを間接的に検出するものである。ブレーキスイ
ッチ４１はブレーキペダルを踏み込んだときにオン信号
を出力するもので、リバーススイッチ４２はシフトレバ
−がリバース位置になったときにオン信号を出力するも
のであり、アクセルスイッチ４３はアクセル変化率が所
定値以上になったときにオン信号を出力するものである
。

制御は、相互に連係されたメインコントローラ５０Ａお
よびサブコントローラ５０Ｂの２つによってなされ、各
コントローラ５０Ａ、５０Ｂには各種センサ３０，３７
，３９．４０およびオルタネータのし端子からの信号が
アナログバッファ５１およびＡ／Ｄコンバータ５２を介
してそれぞれに入力され、またセンサ３１．．３５．３
６およびスイッチ４１，４２．４３からの信号がデジタ
ルバッファ５３を介してそれぞれに入力され、また、両
横Ｇセンサ３３，３４からの信号が別のアナログバッフ
ァ５４およびＡ／Ｄコンバータ５５を介してメインコン
トローラ５０Ａに入力される。

他方、メインコントローラ５０Ａ（こおいて生成された
信号は、サーボアンプ６１およびサーボドライバ６２を
介してを介してサーボモータ２０に出力され、目標後輪
舵角とする。−サーボモータ２０の回転量はエンコーダ
３２によって検出され、エンコーダ３２からの信号がサ
ーボアンプ６１を介してメインコントローラ５０Ａに入
力され、サーボモータ２０をフィードバック制御するよ
うになっている。

また、両コントローラ５０Ａ、５０Ｂからの信号がアン
ド回路７１．７２に於いて比較され一致したときのみ、
クラッチ７３．７４を連結して後輪の操舵が可能となる
ようにしている。また、オア回路７５も比較され、両信
号が不一致のときには、ウオーニングランプ７６が点灯
するようになっている。

なお、この後輪操舵の制御は、オルタネータのし端子か
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。

なお、７７は５Ｖレギユレータを有すると共に異常時の
メインコントローラ５０Ａのリセットを行う電圧制御回
路、７８はバッテリ、７９はイグニッションスイッチ、
８０はヒユーズであるところで、上記フロント横Ｇセン
サ３３及びリヤ横Ｇセンサ３４の出力により次式で現在
のヨーレートφｎが算出される。

（ｊｔ　ｎｑ−φｎ−＋　＋　（ＧＦ　　ＧＲ）ｔ／１
φｎ−１＝前回のヨーレート ＧＦ：フロント横Ｇセンサ３３の出力 ＧＲ：リャ横Ｇセンサ３４の出力 ｔ　：　ｉｌＮ定間隔 ｇ：両ｈ？ｊＧセンサの前後方向の間隔この式は、第１
６図に示すように、回転中心Ｑに対してフロント横Ｇセ
ンサ３３が長さｎだけ前方に、リヤＧセンザ３４が長さ
ｍだけ後方にそれぞれ配置されている場合、ヨーレート
成分をａＩｔａ２、横Ｇ成分をｂとｊ７、右回り、右向
きを正とすると、 ａｌ　　・ｍ−ａ２　・ｎ、ｍ”、ｎ−、ＱＧＦ　＝ａ
１−ｂ、　ＧＲｍ３ｚ　−ｂの関係が成り立つ。

しかして、回転中心Ｑを車両重心Ｏに置換すると、 θ−ψ ｔａｎ−一　（ａ＋　　＋８２　）／１＝　　（ＧＦ　
−ＧＲ）／１ となり、必が微小であるど、 必−（ＣＦ−ＧＲ）／Ω が成り立つので、上記数式が導かれる。

また、上記数式は、車両重心と回転中心が一致し、回転
中心と前後に等距離に横Ｇセンサが配置されていると、
ａｌ−８２−ａであるので、ａ＝　（ＧＦ−ＧＲ）／２ となり、ヨーレートの演算が簡単となる。

したがって、第４図乃至第７図に示すように、上記実施
例では、横Ｇセンサ３３．３４は、車両の中心軸Ｌ１上
に、車両の重心Ｏを挾んで前後に配設され、ロール成分
の補正の必要はないが、さらに、第８図及び第９図に示
すように、重心Ｏから前後に等距離となるように配設す
れば、前述した通り、ヨーレートφの演算式そのものが
簡単となり、演算が容易となる。

また、第１０図及び第１１図に示すように、横Ｇセンサ
３Ｂ、３４がロールセンタ輔Ｌ２上に配設し、車両の重
心Ｏから前後に等距離となるように配設するようにして
もよい。しかしなか、ら、ロールセンタ軸Ｌ２はかなり
車体下方にあり、この軸上に横Ｇセンサを設けるのは実
際には困難であることから、ロールセンタ軸Ｌ２と平行
な軸上に横Ｇセンサを配設するようにすることもできる
。

このようにしても、ロール成分をＣとすると、Ｇセンサ
３３．３４の出力は、 ＧＦ−ａ＋ｂ−ｃ ＧＲ−−ａ十ｂ−ｃ となるから、 ＧＦ−ＧＲ−２ａ となってロール成分を打ち消すことができることには変
わりがないからである。

また、第１２図及び第１３図に示すように、ロールセン
タ軸Ｌ２あるいはそれに平行な軸以外の軸Ｌ３上に車両
の重心を挾んで前後に横Ｇセンサ３３．３４を配設し、
両センサ３３，３４に対し車体上方にオフセットした別
のｆＷＧセンサ３８をロール補正用に設けるようにし−
でもよい。

さらに、第１４図及び第１５図に示すように、ロールセ
ンタ軸に対し後側が上方に上がっている軸Ｌ４上につま
りロールの影響によってヨーレート成分必が打ち消され
ない方向に横Ｇセンサ３３゜３４を配設してもよい。こ
のようにすれば、前述した数式による制御の場合に、ロ
ールの影響が同相の安定側に現われることになる。

（発明の効果） 請求項（１）の発明及び請求項（２）の発明は、上記の
ように構成したから、ロールによる影響を簡単に除くこ
とができる。

請求項（３）の発明は、ヨーレートの演算が容易となる
。

請求項（４）の発明は、ロール成分補正用のＦＭＧセン
サを設けたので、ロールによる影響をなくすことができ
る。

請求項（５）の発明は、ロールによる影響が同相の安定
側となり、安全性がＩｉｆ保される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は車両の後輪操舵
装置、第２図は中立保持手段の拡大断面図、第３図は制
御系のブロック図、第４図ないし第１５図、はそれぞれ
横Ｇセンサの配置を示す図、第１６図はヨーレートの算
出原理を示す説明図である。 Ｕ・・・・・・コントロールユニット ３０・・・・・・ハンドル舵角センサ ３１．３６・・・・・・車速センサ ３３．３４．３８・・・・・・横Ｇセンサ３５・・・・
・・前輪舵角センサ Ｕ・・・・・・コントロールユニｙｌ、３０・・・・・
・ハンドル舵角センサ ３１．３６・・・・・・車速センサ ３３、３４．３８・・・・・・）黄Ｇセンサ３５・・・
・・・前輪舵角センサ ／ Ｌ 第１図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも重心を挾んで前後に横Ｇセンサを設け
   、この値の差からヨーレートを演算し、このヨーレート
   に基づいて後輪を転舵するものにおいて、上記横Ｇセン
   サを車体中心軸上に配置したことを特徴とする車両の後
   輪操舵装置。
2. （２）少なくとも重心を挾んで前後に横Ｇセンサを設け
   、この値の差からヨーレートを演算し、このヨーレート
   に基づいて後輪を転舵するものにおいて、上記横Ｇセン
   サをロール軸上又は該ロール軸と平行な軸上に配置した
   ことを特徴とする車両の後輪操舵装置。
3. （３）横Ｇセンサは、重心から等距離に配置されている
   請求項（１）又は請求項（２）記載の車両の後輪操舵装
   置。
4. （４）少なくとも重心を挾んで前後に横Ｇセンサを設け
   、この値の差からヨーレートを演算し、このヨーレート
   に基づいて後輪を転舵するものにおいて、上記横Ｇセン
   サをロール軸上又は該ロール軸と平行な軸上以外の位置
   に配置し、さらにロール成分補正用のＧセンサを設けた
   ことを特徴とする車両の後輪操舵装置。
5. （５）少なくとも重心を挾んで前後に横Ｇセンサを設け
   、この値の差からヨーレートを演算し、このヨーレート
   に基づいて後輪を車両の安定方向に転舵するものにおい
   て、上記横Ｇセンサは、ロール軸と平行な軸より車体後
   方側が上昇する軸上に配置されていることを特徴とする
   車両の後輪操舵装置。