JPH02193772A - 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Ｏ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−−ＫＰ　−θｐ＋ｘＲ−Ｖ−必　　■ＴＧθ
Ｒ：後輪の目標舵角 θＦ：前輪の舵角 Ｖ二車速 ψ：ヨーレート ＫＴ’５ＫＲ＝車両の特性によって定 まる定数 に基づいて、後輪を操舵することが提案されている。上
記定数ＫＰ、ＫＲは次の式によって決定される。

ＫＦ−Ｃ＋／Ｃｚ ＫＲ＝ＷＶ／ｇ　　　（Ｃ２１２Ｃ１１１）　／Ｖ’ｑ
Ｗ／　Ｃ２ｇ ＣＩＣ２：コーナリングパワー Ｗ：重量 １１　二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
、逆用となるが、高速になると、車速Ｖ１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、逆相で
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） ところが、そのようなヨーレートに基づいて制御するも
のでは、実際に車両の後輪操舵装置に適用した場合に、
ヨーレートの変化速度が後輪グリップが良好である状態
で、ある一定の範囲には収まっていれば、安定しており
、通常の２ＷＳに比べて優れているが、後輪のグリップ
をなくしたときには立直しが困難である。

すなわち、例えば同じ路面条件下で旋回中に、コーナリ
ングパワーＣＰのピーク（第６図参照）を越えて後輪の
グリップがなくなる限界走行をした場合に、２ＷＳでは
比較的低速中にその限界を迎えるが、４ＷＳはより高い
高速でその限界を迎えることになるので、車両の運動エ
ネルギが高い状態でその操縦性を失うこととなり、その
後の立直しが困難で、スリップ角β−０を達成すること
ができない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、コナリング
バワーの低下領域を予め予測し、常にスリップ角β−０
を達成できる車両の後輪操舵装置を提供することを目的
とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、ヨーレート検出
手段の出力を受け、ヨーレートに基づいて車両の挙動を
低減するように後輪を転舵する転舵制御手段を有する車
両の後輪操舵装置を前提とし、ヨーレートの変化率必又
は横Ｇを検出する加速度検出手段と、該加速度検出手段
の出力を受け加速度が所定値より大きい場合に、上記転
舵制御手段から得られる後輪転舵角量に対し同相方向に
所定舵角量を増加させる補正をする補正手段を有するこ
とを特徴とする。

（作用） 加速度検出手段により検出されるヨーレートの変化率ご
又は横Ｇに基づいて、スリップ角β−〇の増加に基づく
コーナリングパワーＣＰの低下領域（第６図参照）を予
め予測し、転舵制御手段から得られる後輪転舵角量に対
し同相方向すなわち安定方向へ所定舵角量を増加させる
補正を補正手段が行う。

（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
ーム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ピニオン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がノ＼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ＩＯＬ、　　１０Ｒおよびタイロッ
ドＩＩＬ、ＩＩＲと、該左右の一対のタイロッド１１Ｌ
、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
受け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２
２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、次の式に基づいて行われる。

数式 ％式％ ＴＧθＲ：後輪の目標舵角 θＦ：前輪の舵角 Ｖ：車速 ｔｊＩ：ヨーレート なお、係数ＫＦ、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
。ｈ（φ）は、第５図に示すように、加速度φが小さい
ときは１であるが、所定値を越えると直線的に増加する
ように変化する。

上記制御をなすべく、コントロールユニットＵは、ヨー
レートφに基づいて後輪を転舵する転舵制御手段１０１
と、ヨーレートの変化率φ（又は横Ｇ）を検出する加速
度検出手段１０２と、該加速度検出手段１０２の出力を
受け加速度（ヨーレートの変化率すなわち変化加速度）
が所定値より大きい場合に、上記転舵制御手段１０１か
ら得られる後輪転舵角量（後輪の目標舵角ＴＧθＲ）に
対し同相方向に所定舵角量を増加させる補正をする補正
手段１０３を有しく第４図参照）、結果として上記数式
に基づいた後輪の転舵制御をするようになっている。

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、フロントＧセンサ３３及びリ
ヤ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、ヨーレートφを考慮して、上記数式に
より目標後輪舵角ＴＧθＲ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
舵がなされるようになっている。

上記制御は、フェイルセーフのために、その制御系が二
重構成とされている。

つまり、第３図に示すように、ノ１ンドル舵角センサ３
０に対して前輪舵角センサ３５が付加され、車速センサ
３１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。

上記両横Ｇセンサ３３，３４は、それぞれ車体の中心軸
線上に重心を挾んで前後に配設されて横Ｇの大きさを検
出し、ヨーレート必の検出に用いるもので、両横Ｇセン
サ３３，３４の出力により次式で現在のヨーレートｔｊ
ｔｎが算出される。

（ｊｔｎ−（ｊｔｎ−＋　　＋　　ＣＧｔニーＧＲ）　
　ｔ／１１ｊ、ｔｎ−＋：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：ＴＩＩ定間隔 ｇ：両横Ｇセンサの間隔 なお、横Ｇセンサの代わりに、ヨーレートｔｚを直接検
出するヨーレートセンサを付加するようにすることもで
きる。

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
ルタネータのし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３９は車高を検出するもので、それによ
り積載重量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はアクセル開度の変化率が
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５ＯＡ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３１．３５．３６
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Ｇ
センサ３３．３４からの信号が別のアナログバッファ５
４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に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２０１；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３
２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５ＯＡ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にて比較され、両
信号が不一致のときには、つ矛−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はヒユーズであるしたがって、上記の構成によれば
、横Ｇセンサ３３．３４よりの信号にて加速度検出手段
１０２がヨーレートの変化率φを検出し、ヨーレートの
変化率必が所定値を越える場合には、関数ｈ　（ｔｚ＞
が直線的に増加するので（第５図参照）、結果として、
前述した数式■で求められた値は。従来の数式■によっ
て求められる後輪の目標舵角量に対して、同相方向に所
定舵角量だけ増加させる補正がなされた値となる。

これによって、スリップ角βの増加によるコーナリング
パワーの低下が抑制され、常にスリップ角β−〇が達成
される。

また、ヨーレートの変化率Ｖが所定値以下の場合には、
関数ｈ　＜ｔｚ）−１であるので（第５図参照）、数式
■は前述した従来の数式■と同一となり、スリップ角β
−０を達成する制御となる。

上記実施例では、関数ｈ　＜ｔｚ＞を用いて補正するよ
うにしているが、そのほか、ヨー加速度４の大きさによ
って後輪の転舵角量を直接変えるようにしてもよいし、
ｄが所定値以上のときには単に同相成分を増加するよう
にしてもよい。

また、路面の摩擦係数が低い場合には、安定性の点から
、ヨーレート変化率の所定値を小さくしておくことが望
ましいし、また、特に問題となるのは所定の車速以上の
高速域であるから、車速を判定条件に加えるようにして
もよい。。

（発明の効果） 本発明は、上記のように、加速度が所定値より大きい場
合に、転舵制御手段から得られる後輪転舵角量に同相方
向の所定舵角量を増加させる補正をするようにしたので
、コーナリングパワーの低下が回避され、常にスリップ
角β−０が達成できる。

【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図はコントロールユニットのブ
ロック図、１５図は必とｈ（−）との関係を示す図、第
６図はスリップ角βとコーナリングパワーとの関係を示
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・・・・・・横Ｇセンサ ３５・・・・・・前輪舵角センサチ １０１・・・・・・転舵角制御手段 １０２・・・・・・加速度検出手段 １０３・・・・・・補正手段 ３１゜ ３３゜ Ｕ・・・・・・コントロールユニッ ３０・・・・・・ハンドル舵角センサ ３６・・・・・・車速センサ ３４・・・・・・（苗Ｇセンサ ３５・・・・・・前輪舵角センサチ ０１・・・・・・転舵角制御手段 ０２・・・・加速度検出手段 ０３・・・・・・補正手段 ト ６４図 第１図 ψ 第５図 天神 β 第６図 大−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヨーレート検出手段よりの出力を受け、ヨーレー
   トに基づいて車両の挙動を低減するように後輪を転舵す
   る転舵制御手段を有するものにおいて、ヨーレートの変
   化率■又は横Ｇを検出する加速度検出手段と、該加速度
   検出手段の出力を受け加速度が所定値より大きい場合に
   、上記転舵制御手段から得られる後輪転舵角量に対し同
   相方向に所定舵角量を増加させる補正をする補正手段を
   有することを特徴とする車両の後輪操舵装置。