JPH02204177A - 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、車速と前輪舵角に応
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、
ゆっくりとノ１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、運転者の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βｍＯが達成される。

そこで、上記要求を満たすように、 ＴＧθＲ−−ＫＦ　−ＩＩ’　＋ＫＲ−Ｖ−ｉ　　　■
ＴＧｏＲ：後輪の目標舵角 θＦ：前輪の舵角 ■二車速 φ：ヨーレート ＫＦ、ＫＲ：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。こ
の定数ＫＶ、ＫＲは、次の式により決定される。

ＫＦ　−Ｃ１／Ｃ２ ＫＲ＝ＷＶ／ｇ−（Ｃ２１２ＣＩ　　１電　）／Ｖ’＝
Ｗ／　Ｃ２ｇ ＣＩ　、ｃ：　　；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転舵する
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、そのようなものでは、ヨーレートを検出しな
ければならないが、ヨーレートを直接検出するヨーレー
トセンサは高価であるため、少なくとも重心を挾んで前
後に横Ｇセンサを設け、該横Ｇセンナの出力差を積分し
てヨー−レートを演算することが考えられる。すなわち
、現時点のヨーレートｉｎは、 ｔｊｔｎ−φｎ−＋　＋　（Ｃ；Ｆ−ＧＲ）　　ｔ／Ｉ
Ｉ　　　■φｎ−１：前回のヨーレート ＧＦ：フロントｆＪｉＧセンサ３３の出力ＧＲ：リャ横
Ｇセンサ３４の出力 ｔ＝測定間隔 １：両横Ｇセンサの間隔 で求めることができる。

この数式は、次のようにして導出される。第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Ｘが
長さｎだけ前方に、リヤ横ＧセンサＹ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１’
１＊ａ２、横Ｇ成分をｂとし、右回り、右向きを正とす
ると、 ａｌ　ｌ１ｍ−ａ２　　＠ｎ、ｍ＋ｎ−ＪＧｒ：　ｍａ
ｄ　−ｂ、　ＧＲｍａ２−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 ｔａｎφ−（ａＩ　＋ａｊ　）／ｉ’ −（ＧＦ　−ＧＲ）　／１ となり、−が微小であると、 φ−（ＣＦ　−ＧＲ）　／ｆ！ 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　”ａ：　
−ａであるので、 ａ　＝　（ＣＦ−ＧＲ）　／２ となり、ヨーレートの演算が簡単となる。

しかしながら、ヨーレート演算値は、上記数式によって
求められる累積演算であり、フロント横Ｇセンサ及びリ
ヤ横Ｇセンサの左右差、車体振動のノイズや電気的ノイ
ズ、組付誤差などにより、ゼロ点（φ−０）のオフセッ
トが発生することになる。このゼロ点のオフセット量は
累積され、直接後輪操舵のずれとして現れ、操縦安定性
能の低下を招く。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、上述したご
とき横Ｇセンサを用いてヨーレートを検出する車両の後
輪操舵装置において、ヨーレートを求める演算によって
生じる累積誤差に起因する後輪舵角のズレを防止するこ
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溝Ｇセンサを設け、該横Ｇ
センサの出力差を積分してヨー−レートを演算し、この
ヨーレート演算値に基づいて後輪を転舵する転舵制御手
段を有するものにおいて、車速Ｖを検出する車速検出手
段と、前輪の舵角θＦを検出する舵角検出手段と、車速
検出手段及び舵角検出手段の出力を受けＶ＝０、又は■
Ｆ＝０でかつ■Ｆ＝０であるときに上記ヨーレート演算
値を０にクリアしてゼロ点補正する補正手段を有するこ
とを特徴とする 請求項（′２Ｊ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、該横Ｃセンサの出力差をｆａ　分
してヨー−レートを演算し、このヨーレート演算値に基
づいて後輪を転舵する転舵制御手段を有するものにおい
て、車速Ｖを検出するｊｉｊ速検出手段と、前輪舵角θ
Ｆを検出する舵角検出手段と、車速検出手段及び舵角検
出手段の出力を受けＶ−０、又は■Ｆ＝０でかつθＦ＝
０であるとき上記ヨーレート演算値が、時間に応じて定
められる許容値よりも大きいときにフェイル制御を行う
フェイル制御手段をＨすることを特徴とする。

（作用） 請求項（１）の発明によれば、■−０の停ｑｉ時、又は
θ＋＝−０でかつ■Ｆ＝０の直線走行時には、ヨーレー
・トが発生していないので、補正手段によって、転舵制
御手段により演算によって求められるヨーレート演算値
を０にクリアしてゼロ点補正する。

請求項（２）の発明によれば、Ｖ−Ｏの停車時、又は■
Ｆ＝０でかつ■Ｆ＝ｏの直線走行時にはヨーレートがゼ
ロであるので、ゼロ点に対するヨーレート演算値のオフ
セット量を求めることができ、そのオフセット量が、時
間によって定められる許容値よりも大きいときにはフェ
イル制御が行われる。

（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、
ＩＬ、ＩＲ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ＩＯＬ、ＩＯＲおよびタイロッドＩ
ＩＬ、ＩＩＲと、該左右の一対のタイロッド１１Ｌ、Ｉ
ＩＲ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ａ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
受は止めする構成きされ、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ｉ＄ｌＪｇｇは、次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 ミニヨーレート 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
。

具体的には、第１図に示すように、！−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）１１ＭＧセンサ３
３及びリヤｈ？ｆＧ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／＼ンドル舵角θＦ　（前
輪の舵角）と車速■とにＵ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、つまりフィートノ（ツク制御の下で
後輪２Ｌ、２Ｒの転舵がなされるようになっている。

上記制御をなすべく、コントロールユニｙ）Ｕは、上記
数式■に基づいて後輪を転舵する転舵制御手段１０１を
有し、さらに、車速検出手段（車速センサ３１，３６）
及び舵角検出手段（）１ンドル舵角センサ３０、前輪舵
角センサ３５）の出力を受けＶ＝０、又は■Ｆ＝０でか
つ■Ｆ＝０であるとき（すなわちθｐ　−０が所定時１
ｆｆｌ継続しているとき）に上記数式■によるヨーレー
ト演算値を０にクリアしてゼロ点補正をする補正手段１
０２を有する（第４図参照）。この補正手段１０２は、
例えば横風、突風などの外乱に対する補正能力の低下を
防ぐために、 １ＧＦｌ≧α、又はＩＧＲＩ≧α の条件が成立すれば、ゼロ点補正をすることを保留する
ようになっている。

また、コントロールユニットＵは、車速検出手段（車速
センサ３１，３６）及び舵角検出手段（ハンドル舵角セ
ンサ３０、前輪舵角センサ３５）の出力を受けＶ−０、
又は■Ｆ＝０でかつ■Ｆ＝〇であるとき、ヨーレートは
ゼロとなるはずであるから、上記ヨーレート演算値のゼ
ロ点に対するオフセット量が求められ、そのゼロ点に対
するヨーレート演算値のオフセット量が、時間に応じて
定められる許容！７１（ＰＩえば第５図２照）よりも大
きいときにフェイルｊｌｉｌ［Ｉを行うフェイル制御手
段１０３を有する。

この許容値は、前回のゼロ補正からの経過時間によって
変わる。ゼロ補正をする条件が長時間成立しない場合＜
ｆＦｌえば長い登板路など）わずかなオフセットが累積
されて大きな値となるため、経過時間に応じて判別レベ
ルを増加させていくようにしている。

すなわち、第５図に示すように、所定時間Ｔが経過する
までは、許容値は一定（ラインＳｌ参照）であるが、所
定時間経過後許容値はラインＳ２に示すように増加して
いく。しかして、ゼロ点のオフセット量がラインＳ１と
ラインＳ２との間の範囲に入る場合は、２ＷＳとしてゼ
ａ点捕正が行われるのを待つようになっている。

また、上記＄制御は、フェイルセーフのために、そのＵ
ｍ系が二重構成とされている。

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
出しだ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ｔＭＧ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ＩＭＧの大きさを検出し、ヨーレー
ト−の検出に用いるものである。

また、各Ｆｌｉｔ（Ｊ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４３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ｍａ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Ｆｑｙ
Ａ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りだ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３１，３６．．３
７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
ｔＪｆｆＧ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、オ子回路７５においても、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Ｌ端子か
らの信号がハイ（ｌ（ｉ）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、同区中、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、車速Ｖ＝０又は、ハ
ンドル舵角■Ｆ＝０でかつハンドル舵角の変化率■Ｆ＝
０であるときに、ヨーレートｉが発生していないので、
ｌ＆Ｅ数式によるヨーレート演算値のゼロ点のオフセッ
トを補正するために、ヨーレート演算値を０にクリアし
てゼロ点補正をする。すなわち、上記条件が成立すると
きには、ヨーレートはゼロとなるはずであるから、ヨー
レート演算値がゼロと異なっている場合には、その演算
値とゼロ点との差を、ヨーレートのゼロ点のオフセット
量とすることができ、該オフセット量でヨーレート演算
値を補正することにより、ゼロ点オフセットのない現時
点でのヨーレート必が正確に求められる。

これによって、上記数式■に基づく累積演算による検出
精度が確保される。

また、例えばＩＧセンサ３３，３４の左右差が大きい場
合、外乱ノイズが大きい場合、横Ｇセンサ自体のゼロ点
がドリフトしている場合などが耐久劣化により生じるが
、その場合には、時間の経過が短くとも、ゼロ点のオフ
セット量が許容値（第５図５照）を越えることとなるの
で、フェイルセーフされる。

（発明の効果） 請求項（１）の発明は、上記のように、ヨーレートのゼ
ロ点補正をするようにしたから、ヨーレート演算値のゼ
ロ点のオフセットに起因する後輪舵角のズレを防止する
ことができる。

請求項（２の発明は、時間に応じてファイルセ−）に移
行する許容値を定めているので、ゼロ点補正をする条件
が長時間成立しない場合においても、不用意にフェイル
セーフに移行しない。

【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、第５図はフェイルセーフの判別レベルの説明
図、第６図はヨーレート検出の原理の説明図である。 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 １０１・・・・・・転舵角制御手段 １０２・・・・・・補正手段 １０３・・・・・・フェイル制御手段 第２図 第４図 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・・・・・・１苦Ｇセンサ ３５・・・・・・前輪舵角センサ ０１・・・・・・転舵角１；制御手段 ０２・・・・・・補正手段 ０３・・・・・・フェイル制御手段 ト ロ１図

Claims (2)

【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
   、該横、Ｇセンサの出力差を積分してヨーーレートを演
   算し、このヨーレート演算値に基づいて後輪を転舵する
   転舵制御手段を有するものにおいて、車速Ｖを検出する
   車速検出手段と、前輪舵角θ＿Ｆを検出する舵角検出手
   段と、車速検出手段及び舵角検出手段の出力を受けＶ＝
   ０、又はθ＿Ｆ＝０でかつ■＿Ｆ＝０であるときに上記
   ヨーレート演算値を０にクリアしてゼロ点補正をする補
   正手段を有することを特徴とする車両の後輪操舵装置。
2. （２）少なくとも重心を挾んで前後に横Ｇセンサを設け
   、該横Ｇセンサの出力差を積分してヨーーレートを演算
   し、このヨーレート演算値に基づいて後輪を転舵する転
   舵制御手段を有するものにおいて、車速Ｖを検出する車
   速検出手段と、前輪舵角θ＿Ｆを検出する舵角検出手段
   と、車速検出手段及び舵角検出手段の出力を受けＶ＝０
   、又はθ＿Ｆ＝０でかつ■＿Ｆ＝０であるとき上記ヨー
   レート演算値が、時間に応じて定められる許容値よりも
   大きいときにフェイル制御を行うフェイル制御手段を有
   することを特徴とする車両の後輪操舵装置。