JPH0274470A - 後輪操舵モータのフェールセーフ装置 - 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４輪操舵車両における後輪操舵モータのフェー
ルセーフ装置に関するものである。

従来の技術 従来の後輪操舵モータのフェールセーフ装置に関し、そ
の基本的な構造例を第７図に示す。即ち後輪１はキング
ピン２．ナックルアーム３を介してタイロッド４に連係
されていて、該タイロッド４の左右方向の移動により、
後輪１が操舵されるようにしである。５は前記タイロッ
ド４が螺合されるホール螺子、６は前記ボール螺子５に
固着された従動歯車、７は該従動歯車６に噛合する駆動
歯車、８は後輪操舵用のモータであり、このモータ８の
出力軸８ａが前記駆動歯車７に嵌合固定されている。８
ｂはモータ８に付設された角速度検出センサである。９
は前記モータ８を駆動するためのモータ駆動回路であり
、このモータ駆動回路９は図外の後輪操舵角目標値設定
回路からの入力信号Ｓと、前記角速度検出センサ８ｂか
らのフィードバック信号Ｆを受けて前記モータ８の回転
を駆動制御するようにしである。

更に前記タイロッド４の中途部に突設された支持プレー
ト４ａと車体側プレート１３との間にスプリング１５が
介挿されている。上記支持プレート４ａと車体側プレー
ト１３及びスプリング１５とによってフェールセーフ装
置２０が構成されている。このフェールセーフ機構２０
は、左右の後輪ｌに夫々付設されている。

このような構成によれば、モータ８の回転力が駆動歯車
７及び従動歯車６を介してボール螺子５に伝えられ、該
ボール螺子５に螺合されたタイロッド４を左右方向に移
動させて、ナックルアーム３及びキングピン２の揺動作
用により後輪ｌを操舵することができる一方、何等かの
原因によりモータ駆動回路９もしくは後輪操舵角目標値
設定回路等の制御系に故障が発生して、後輪１の操舵が
行えなくなった場合には、左右の後輪ｌが前記スプリン
グ１５の弾性力によって直進状態に維持されるので、後
輪１の操舵が禁止されて、前記制御系の故障時における
安全装置として機能させることができる。

一方、上記のフェールセーフ機構２０に代えて、例えば
特開昭６２−１４６７７３号公報には、後輪の操舵を制
御する制御系の故障検出手段と、後輪の操舵角検出手段
と、後輪を中立位置に復帰させる手段と、前記両検出手
段からの出力を受けて制御系が故障しており且つ操舵角
が小さい場合には、前記中立位置復帰手段を用いて後輪
を中立位置にするようにした構成が開示されている。

更に特開昭６２−２０６８６７号公報には、後輪操舵用
のアクチュエータ及び該アクチュエータの動作をアンス
トする油圧装置とを備えるとともに、エンジンの回転状
態検出手段と、前記油圧装置の油圧検出手段と、上記両
検出手段から該油圧装置の異常を判定する手段を設け、
油圧装置の異常時には、前記アクチュエータを所定位置
に固定するようにした構成か開示されている。

又特開昭６２−１３１．８７８号公報には、後輪を操舵
する流体圧アクチュエータ及びこの流体圧アクチュエー
タを制御するための制御弁手段とを備え、制御弁手段の
正常作動時には、該制御弁手段と流体圧アクチュエータ
を通常の接続状態にする一方、流体圧系統に失陥が発生
した時には両者の接続を遮断するようにした安全装置の
例が開示されている。

更に実開昭６２−２３１７３号公報には、後輪操舵用の
油圧シリンダの油圧を電磁切換弁により制御するように
した構成において、上記電磁切換弁と油圧シリンダとの
間に常閉型の開閉制御弁を設けて、異常時にはこの開閉
制御弁を閉成して前記油圧シリンダをその時の作動位置
に保持するようにした構成が開示されている。

又特開昭６２−１３９７５６号公報には、前輪操舵角セ
ンサ及び車速センサからの検出信号を受けて後輪操舵角
を決定する制御回路と、この制御回路の出力により作動
するアクチュエータを設けるとともに、前記各センサ及
びアクチュエータの駆動系の異常検知部を設けて、この
異常検知部が異常を検知した際にアクチュエータの作動
を停止するとともに、後輪操舵角を異常発生時点のまま
の操舵角に固定保持するようにした手段が開示されてい
る。

更に特開昭６２−２４１７７４号公報には、前輪操舵機
構と後輪操舵機構とを機械的に連結するとともに、後輪
操舵機構における操舵態様を制御する電気制御装置を備
えた構成において、前記後輪操舵機構又は電気制御装置
の故障検出手段及び該故障検出手段に応答して後輪の操
舵角を故障検出時の操舵角に固定する固定手段と、後輪
の操舵角が固定された際に前輪操舵機構から後輪操舵機
構へ伝達される操舵力を解除する手段を設けた前後輪操
舵車の故障補償装置の例が開示されている。

発明が解決しようとする課題 しかしなからこのような従来の後輪操舵車のフェールセ
ーフ機構、特に第７図に示した構成例の場合にあっては
、制御系の故障時には左右の後輪ｌがスプリング１５の
弾性力のみによって直進位置に保持されているため、仮
に外部から後輪１に大きな力が加えられた場合には、該
後輪１が操舵されてしまうことがあり、走行安定性が損
なわれるという課題を有している。

一方前記各引用公報に記載されたフェールセーフ機構は
、基本的な構成手段として、何れも後輪駆動用のアクチ
ュエータと、後輪の操舵を制御する制御系の故障検出手
段と、後輪の操舵角検出手段とを設け、制御系の故障時
には前記後輪駆動用のアクチュエータを中立又は固定す
るようにしているため、機構的に複雑であり、製造及び
車両への組付が容易でないという問題点を有している。

そこで本発明はこのような従来の後輪操舵車両のフェー
ルセーフ装置が有している問題点を解消して、構成簡易
にして、しかも制御系に異常が発生した場合には直ちに
後輪の操舵が停止され、且つ外力により以後の後輪が操
舵されることがないフェールセーフ装置の提供を目的と
するものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記の目的を達成するために、後輪を操舵する
モータと、該モータを回転駆動するモータ駆動回路と、
後輪操舵角目標値を演算して前記モータ駆動回路に後輪
操舵指令信号を伝達するコントローラと、該コントロー
ラを含むモータ１ｌｌｌ系の故障を検出する故障検出手
段と、該故障検出手段の検出信号により前記モータの電
源端子を短絡するアクチュエータとを具備して成ること
を特徴とする後輪操舵モータのフェールセーフ装置の構
成にしである。

作用 かかる構成によれば、通常の後輪操舵時にあってはモー
タ制御系の作用に基づいて、モータの回転力が後輪に伝
えられて、該後輪を操舵することができる。この時コン
トローラにより後輪操舵角目標値が演算され、モータ駆
動回路に演算された指令信号を伝達するので、該モータ
駆動回路は上記指令信号に基づいてモータの回転角度を
調整しながら駆動状態が継続される。

次に何等かの原因によりモータ制御系に故障が発生した
際は、該制御系に付設された故障検出手段により上記の
故障が検出され、この検出信号か前記モータの電源端子
を短絡するアクチュエータに伝達される。するとこのア
クチュエータが駆動されて、後輪操舵用のモータの電源
端子を短絡する。従ってモータの出力軸が固定されるの
で、以後後輪へ操舵力が伝達されることがないという作
用が得られる。

実施例 以下本発明にかかる後輪操舵モータのフェールセーフ装
置の一実施例を、前記従来の構成と同一の構成部分に同
一の符号を付して詳述する。

第１図に示した構成において、１は後輪、２はキングピ
ン、３はす、クルアームであり、後輪ｌは市Ｉ記キング
ピン２及びナックルアーム３を介してタイロッド４に連
係されている。従ってタイ口、ド４の左右方間への揺動
により、後輪１が操舵されるようにしである。５は前記
タイロッド４が螺合されるホール螺子、６は前記ボール
螺子５に固着された従動歯車、７は該従動歯車６に噛合
する駆動歯車、８は後輪操舵用のモータであり、このモ
ータ８の出力軸８ａが前記駆動歯車７に嵌合固定されて
いる。８ｂはモータ８に付設された角速度検出センサ、
９は前記モータ８を駆動するためのモータ駆動回路、３
０はモータ駆動回路９に後輪操舵指令信号Ｓを伝達する
コントローラである。上記のモータ８．モータ駆動回路
９及びコントローラ３０により後輪操舵用の制御系４０
が形成される。

上記モータ駆動回路９は、コントローラ３０により演算
された後輪操舵指令信号Ｓと、前記角速度検出センサ８
ｂからのフィードバック信号Ｆを受けて、前記モータ８
の回転を駆動制御するようにしである。

更に前記タイロッド４の中途部に突設された支持プレー
ト４ａと車体側プレート１３との間にスプリング１５が
介挿されている。

第２図は上記制御系４０の具体例を示す回路図であり、
図中２１はマイクロコンピュータ１２２はカウンタ回路
、２３はウオッチドックタイマ２４はオアゲート回路で
ある。又２６，２７はバイアス抵抗、２８．２９はトラ
ンジスタ、３１は常閉型リレー、３２は常開型リレー、
３３はリレー駆動用電源、３４はインターフェースであ
り、このインターフェース３４には前記モータ８の角速
度検出センサ８ｂからのフィードバック信号Ｆが人力さ
れて、該モータ８の位置信号に変換され、この位ｉｔ　
（８号がマイクロコンピュータ２１に入力される。

上記のトランジスタ２８，２９、常閉型リレー３１及び
常開型リレー３２により、前記モータ８の電源端子を短
絡するためのアクチュエータを構成している。

更に上記のカウンタ回路２２及びウオッチドックタイマ
２３により、制御系４０の故障を検出する手段を構成し
ている。

このような構成にかかる本発明装置の作用を以下に説明
する。即ち通常の後輪操舵時にあっては、モータ８の回
転力が駆動歯車７及び従動歯車６を介してポール螺子５
に伝えられ、該ボール螺子５に螺合されたタイロッド４
を左右方向に移動させて、ナックルアーム３及びキング
ピン２の揺動作用により、後輪Ｉを操舵することができ
る。即ちモータ８の回転駆動時には、第２図に示すトラ
ンジスタ２８．２９はオフであって、常閉型リレー３１
がオン、常開型リレー３２がオフの状態を保っており、
モータ８の入力端子には常閉型リレー３１を介してモー
タ駆動回路９の出力が接続されている。この時マイクロ
コンピュータ２１には後輪操舵角指令信号Ｓ１が入力さ
れて、後輪操舵角目標値が演算され、モータ駆動回路９
に演算された指令信号Ｓ、が伝達されるので、モータ駆
動回路９は上記指令信号Ｓ、に基づいてモータ８の回転
角度を調整しながら駆動状態が継続される。

次に何等かの原因により制御系４ｏに故障が発生した際
の作動を説明する。例えば制御系４ｏを構成するマイク
ロコンピュータ２１がら異常信号が出力された場合を想
定すると、該マイクロコンピュータ２１の出力端子Ｐ２
からのプログラムシグナルが、ウォッチドッグタイマ２
３の入力端子Ｗｌに伝達されず、従ってウォッチドッグ
タイマ２３の出力Ｄｍ　子ｗ　２からのリセットパルス
Ｒｓがマイクロコンピュータ２１に入力される。このリ
セットパルスＲ５がカウンタ回路２２の入力端子Ｃにも
人力されて該カウンタ回路２２でカウントされる。上記
リセットパルスＲｓの数か予め設定された値よりも大き
くなると、カウンタ回路２２の出力端子Ｃ，から論理出
力「１」が出力されるので、オアゲート回路２４の論理
出力も「ｌ」となり、バイアス抵抗２６．２７を介して
トランジスタ２８．２９のベースに電圧が印加されて、
該トランジスタ、２８．２９がオンになる。従ってリレ
ー駆動用電源３３の電流が常閉型リレー３１及び常閉型
リレー３２に通電されるので、該常閉型プレー３１がオ
フ、常閉型リレー３２がオンになる。従ってモータ駆動
回路９からの駆動電力がモータ８に人力されず、該モー
タ８の回転が停止すると同時に、常開型リレー３２の閉
成によって該モータ８の電源端子が短絡された状態とな
る。

一方マイクロコンピュータ２１からの指令信号Ｓｔに対
して、角速度検出センサ８ｂにより検出されるモータ８
の回転角度が追従していない場合には、制御系４０に異
常があったものと判断されてマイクロコンピュータ２１
の出力端子Ｐ、から論理出力「１」が出力されてオアゲ
ート２４の論理出力も「１」となり、前記と同様な動作
原理に基ライてモータ８の回転が停止すると同時に、常
開型リレー３２の閉成によって該モータ８の電源端子が
短絡される。従ってモータ８の出力軸８ａが固定される
ので、以後後輪ｌへ操舵力か伝達されることがないとい
う作用か得られる。

尚、第１図に示したように本発明の場合にあってもタイ
口、ド４の中途部に突設された支持プレート４ａと車体
側プレート１３との間にスプリング１５が介挿されてい
て、上記支持プレー）４ａと車体側プレート１３及びス
プリング１５とによって第７図に示したフェールセーフ
機構２０と同一のフェールセーフ機構が形成されており
、前記本発明の構成に加えて、このフェールセーフ機構
によっても後輪操舵の安定性を高めるようにしている。

第３図乃至第６図は、前記モータ８の電源端子を短絡し
た場合と短絡しない場合とのシミュレーションの結果を
示しており、第３図は電源端子を短絡しない場合の外乱
（Ｋｇｆ）と時間（ｓｅｃ）との相関を示し、又第４図
は後輪操舵モータの電源端子を短絡した際の後輪実舵角
（ｄｅｇ）と時間との相関を示している。更に第５図は
電源端子を短絡した場合の車両のヨーレート（ｒａｄ／
ｓ）と時間との相関を示し、第６図は同じく電源端子を
短絡した場合の車両の横加速度（ｍ／ｓ’）と時間との
相関を示している。従ってフェールセーフとして前記ス
プリング１５（第１図）のみ用いた場合と本発明とを比
較すると、本発明の場合は明らかに外力による影響が少
なく、車両の状態が安定していることが理解される。

発明の効果 以上詳細に説明した如く、本発明にかかる後輪操舵モー
タのフェールセーフ装置によれば、後輪を操舵するモー
タと、該モータを回転駆動するモータ駆動回路と、後輪
操舵角目標値を演算して前記モータ駆動回路に後輪操舵
指令信号を伝達するコントローラと、該コントローラを
含むモータ制御系の故障を検出する故障検出手段と、該
故障検出手段の検出信号により前記モータの電源端子を
短絡するアクチュエータとを具備した構成にしたので、
以下に記す作用効果がもたらされる。即ち通常の後輪操
舵時にあってはモータ制御系を構成するコントローラに
より後輪操舵角目標値が演算され、モータ駆動回路に演
算された指令信号を伝達されるので、該モータ駆動回路
は上記指令信号に基づいてモータの回転角度を調整し、
このモータの回転力が後輪に伝えられて、該後輪を操舵
することかできる一方、何等かの原因によりモータ制御
系に故障が発生した際は、該制御系に付設された故障検
出手段により上記の故障が検出され、この検出信号が前
記モータの電ｌ端子を短絡するアクチュエータに伝達さ
れて、後輪操舵用のモータの電源端子を短絡することが
できる。従ってモータの出力軸が固定されて以後後輪へ
操舵力か伝達されることがなくなり、しかも外部から後
輪に大きな力が加えられた場合でも後輪が操舵されるこ
とかなく、走行安定性を高めることかできる。

又、本発明は構成自体が簡易であるため、製造及び車両
への組付が容易であるという利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるフェールセーフ装置を適用した
後輪操舵機構の要部を示す概要図、第２図は同制御系の
一例を示す回路図、第３図、第４図、第５図、第６図は
モータの電源端子を短絡した場合と短絡しない場合との
シミュレーションの結果を示すグラフ、第７図は従来の
フェールセーフ装置例を示す概要図である。 １・・・後輪、２・・・キングピン、３・・・ナックル
アーム、４・・・タイロッド、５・・・ポール螺子、６
・・・従動歯車、７・・・駆動歯車、８・・・モータ、
８ａ・・・出力軸、８ｂ・・・角速度検出センサ、９・
・・モータ駆動回路、２１・・・マイクロコンピュータ
、２２・・・カウンタ回路、２３・・・ウオッチドック
タイマ、３０・・・コントローラ、３１・・・常閉型リ
レー、３２・・・常開型リレー３３・・・リレー駆動用
電源、４０・・・制御系、第３図 外乱 第４図 ＩＭＥ 第 図 車両のヨーレート 第 図 車両の横加遠度 ＩＭＥ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）後輪を操舵するモータと、該モータを回転駆動す
   るモータ駆動回路と、後輪操舵角目標値を演算して前記
   モータ駆動回路に後輪操舵指令信号を伝達するコントロ
   ーラと、該コントローラを含むモータ制御系の故障を検
   出する故障検出手段と、該故障検出手段の検出信号によ
   り前記モータの電源端子を短絡するアクチュエータとを
   具備して成ることを特徴とする後輪操舵モータのフェー
   ルセーフ装置。