JPH03148379A

JPH03148379A - 車輌の後輪操舵装置

Info

Publication number: JPH03148379A
Application number: JP1285387A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Watanabe; 司渡辺; Akiya Taneda; 彰哉種子田
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 1991-06-25
Also published as: US5099938A

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】（発明の目的）（産業上の利用分野）本発明は撮舵時の車輌の運動性能を自在に制御できるよ
うにした車輌の後輪操舵装置に関するものである。

（従来の技術）後輪操舵装置を備えた車輌においては、前輪と共に後輪
の操舵が行われる。前輪の操舵角に応じて後輪の操舵角
を適当に制御することにより、車輌が旋回している間の
操縦安定性を飛錨的に向上することができる。

以下、第８図を参照して従来装置について簡単に説明す
る。

前輪ＦＬ、ＦＲの操舵角を決定するための操舵角センサ
ｌはステアリングホィール２の回転角を検出する。また
、車速センサ３は車輌の走行速度を検出する。さらにス
トロークセンサ４は後輪の向きを検出する。

電子制御装Ｗ５は操舵角センサｌと車速センサ３から人
力された情報に基づいて操舵目標角を演算する。電子制
御装置５は、ストロークセンサ４の出力を監視して、後
輪ＲＬ、ＲＲの向きが電子制御装置５が演算した操舵目
標角と等しくなるように、後輪駆動装置６を駆動する。

このような従来装置は、例えば、特開昭６２−１５１７
２号公報に擾案されている。

（発明が解体シようとする課題）しかしながら、このような従来装置においては、例えば
ストロークセンサに何らかの異常が発生した場合等には
、後輪を適当な向きに操舵できなくなる。

後輪の操舵が不適当になっても、車輌が低速で走行して
いる状態においては、運転手が適当な操舵扱作を行うこ
とによって、車輌は安全に停止する。しかしながら、車
輌が高速で走行している状態においては、運転手が適当
な毘舵操作を行いながら車輌を停止させることは極めて
困難になる。

本発明はこのような問題点を解消するためになされたも
ので、車輌が高速で走行している状況において後輪操舵
装置の安全性を高めることを技術的課題とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）前述した技術的課題を達成するために講じた技術的手段
は、車輌の速度を検出する車速センサと、前輪の操舵角
を検出するための操舵角センサと、該扱舵角センサが検
出した操舵角に応じて適当な後−撮舵角を演算する電子
制御装置と、該電子制御装置の演算結果に基づいて、後
輪の操舵角を変更する駆動手段とを備える車輌の後輪操
舵装置において、前記車速センサが所定の速度以主を検
出している間、前記駆動手段の動作範囲を微小範囲内に
制限する制限機構を設けたことである。

（作用）前述した技術的手段によれば、車輌が高速で走行してい
る状態において、駆動手段の動作範囲が微小範囲内に制
限される。このため、車輌が高速で走行している状況に
おいて、後輪の向きが大きく変化することが防止される
。

この結果、高速走行時において、万が−後輪操舵装置が
故障しても、後輪はほぼ直進位置に保持されることにな
る。従って、車輌が高速で走行している状況において後
輪操舵装置が故障しても運転手はほぼ通常の撮舵操作に
よって車輌を停止させ得る。このようにして、前述した
技術的手段によれば、後輪操舵装置の安全性が高められ
、所期の技術的課題が達成される。

（実施例）以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい一実施例
装置について説明する。

第１図は本実施例装置のシステム構成を描いたブロック
図である。前輪操舵機構８・はステアリングホィール８
１に接続されている。ステアリングホィール８１が回さ
れると、右前輪ＦＲと左前輪ＦＬの向きが変化する。ス
テアリングホィール３１の回転角度は、前輪側操舵角七
ンサＳＴＩによって検出され、電子制御装置ＥＣＬＩに
入力される。

油圧制御ユニット１０はパワーシリンダ２・を制御して
右後輪ＲＬおよび左後輪ＲＲの向きを変化させる。パワ
ーシリンダ２・は±５度の動作範囲内において左後輪Ｒ
Ｌおよび右後輪ＲＲの向きを調節し得る。また、パワー
シリンダ２０は油圧ロック機構４０を内蔵している。油
圧ロック機構４０が動作すると、パワーシリンダ２・は
±１度の動作範囲内においてのみ左後輪ＲＬおよび右後
輪ＲＲの向きを調節し得るようになる。左後輪ＲＬおよ
び右後輪ＲＲの向きは後輪側操舵角七ンサＳＴ２によっ
て検出され、電子制御装置１ＥｃＵに入力される。

右後輪ＲＲの近傍には車速センサＳＰが配設されている
。車速センサＳＰによって検出された車速は電子制御装
置ＥＣ（Ｊに入力される。

電子制御装置ＥＣＬＩは油圧制御ユニツ）１・をｔｔｓ
ｍｔ、、左後輪ＲＬおよび右後輪ＲＲの向きを調節する
。

以下、第２図を参照して、油圧制御ユニット１０および
パワーシリンダ２０について詳細に説明する。

オイルポンプ１１はドレン１８から作動油を吸入し、後
輪の向きを変えるために必要な作動油を電磁切換弁１２
に供給する。オイルポンプ１１は自動車のエンジン（図
示せず）により駆動される。

オイルポンプ１１が発生した油圧は電磁切換弁！２のコ
モンポート１３に送られる。

電磁切換弁１２はソレノイドＳＱＬｌとＳＱＬ２、およ
びスプール弁ＳＰＬを備えている。電子制御装置ＥＣＵ
がソレノイドＳＱＬ１に通電すると、スプール弁ＳＰＬ
がソレノイドＳＱＬ１に向かって吸引され、図示左方へ
移動する。また、電子制御装置ＥＣＵがソレノイドＳＱ
Ｌ！に通電すると、ソレノイドＳＱＬ！に向かってスプ
ール弁ＳＰＬが吸引され、図示右方へ移動する。さらに
電子制御装置ＥＣＵがソレノイドＳＱＬｌにもＳＯＬ２
にも通電しない時には、スプール弁ＳＰＬがスプリング
１９ａ、１９ｂの力によって、両ソレノイドＳＯＬＩ、
ＳＱＬ２のほぼ中間の位置、即ち、中立位置に保持され
る。

電磁切換弁１２にはパワーシリンダ２０が接続されてい
る。パワーシリンダ２０は、略円筒状のボディ２１と、
ボディ２１の両端を密閉する密閉部材２２．２３と、密
閉部材２２．２３に対して摺動自在に支持された操舵ロ
ッド２４を備える。

また、密閉部材２２と２３の間には隔壁２５が強固に固
定されている。隔壁２５はボディ２１に形成された段付
部２１ａとオーリング２ｇの間に挟持されている。また
、操舵ロッド２４には摺動ピストン２６が強固に固定さ
れている。

操舵ロッド２４には一対のリテーナ３１，３！が挿入さ
れている。リテーナ３１．３２の間にはリターンスプリ
ング３３が配設されている。

リテーナ３１と摺動ピストン２６の間には、スリーブＳ
４が挿入されている。スリーブ３４は操舵ロッド２４の
外周に摺動自在に挿入されている。

従って、摺動ピストン２６が密閉部材ｚ３に向かって移
動する時には、スリーブ３４およびリテーナ３１が摺動
ピストン２６と一体になって摺動する。この時、リテー
ナ３ｚは密閉部材２３に当接しており移動不可能なので
、リターンスプリング３３が圧縮される。

リテーナｓ２は操舵ロッド２４に固定されたオーリング
３５に当接している。従って、摺動ピストン２６が密閉
部材２２に向かって移動する時には、スリーブ３２が摺
動ピストン２６と一体になって摺動する。この時リテー
ナ３１はボディ２１に形成された段付部２１ｂに当接し
ており移動不可能なので、リターンスプリング３３が圧
縮される。

なお、段付部２１ｂの位置は、リテーナ３１と段付部２
１ｂが当接した位置において後輪が直進位置にになるよ
うに定める。また、オーリング３５の位置はリテーナ３
２と密閉部材２３が当接した位置において後輪が直進位
置になるように定める。

スプール弁ＳＰＬがソレノイドＳＱＬ　１（ｍｌに移動
すると、出力ボート１４にドレンボート１５が接続され
、出力ポート１６にコモンボート１３が接続される。こ
の時、オイルポンプ１１から供給された作動油がチャン
バー２１に供給され、しかもチャンバー２８内の作動油
がドレン１８に排出されるので、摺動ピストン２６が密
閉部材２２へ向かって移動する。

逆に、スプール弁ＳＰＬがソレノイド５０１４側に移動
すると、出力ポート１４にコモンポート１３が接続され
、出力ボート１６にドレンボート１７が接続される。こ
の時、オイルポンプ１１から供給された作動油がチャン
バー２８に供給され、しかもチャンバー２７内の作動油
がドレン１８に排出されるので、摺動ピストン２６が密
閉部材２３へ向かって移動する。

スプール弁ＳＰＬが中立位置にある時、出カボー）１４
と１６にコモンポートＩＩが接続される。

この時、オイルポンプ１１から供給された作動油がチャ
ンバー２７と２８に等しく供給されるので、摺動ピスト
ンｚ６はリターンスプリング３３の力によって直進位置
へ向かって移動する。

このように、電子制御装置ＥＣＵはソレノイドＳＯＬＩ
、ＳＯＬ２に通電すことにより後輪の向きを変化させる
ことができる。

オイルポンプ１１から供給された作動油は電磁弁４９に
も供給される。電磁弁４９はパワーシリンダ２０に内蔵
された油圧ロック機構４０を動作させる。油圧ロック機
構４０は隔壁２５と密閉部材２２の間に配設されている
。

油圧ロック機構４０は一対の摺動ピストン４１゜４２と
、摺動ピストン４１．４２によって区切られた三つのチ
ャンバー４３１，４４．４５を備える。

摺動ピストン４１，４！は操舵ロッド２１の外周に摺動
自在に挿入されている。摺動ピストン４１は、密閉部材
２２とオーリング４６の間を摺動し得る。また、摺動ピ
ストン４２は、隔壁２５とオーリング４丁の間を摺動し
得る。さらに、摺動ピストン４１．４２は摺動ピストン
２６よりも大きな膜面積を有している。

電磁弁４ｓはチャンバー４３．４４に接続されており、
チャンバー４３．４４内の作動油を吸排する。電磁弁４
ｇがチャンバー４３．４４に作動油を供給すると、チャ
ンバー４３．４４が拡大する。こ−の結果、摺動ピスト
ン４１はオーリング４６に当接する位置まで移動し、摺
動ピストン４２はオーリング４６に当接する位置まで移
動する。

操舵ロッド２４にはオーリング４８が嵌合されている。

オーリング４８は摺動ピストン４１．４２の間に固定さ
れている。操舵ロッド２４が密閉部材２１に向かって移
動すると、オーリング４８が摺動ピストン４１に当接す
る。摺動ピストン４１は摺動ピストン２６よりも膜面積
が大きいので、オーリング４富が摺動ピストン４１に当
接すると操舵ロッド２４は停止する。逆に操舵ロッド２
４が密閉部材２３に向かって移動すると、オーリング４
ｍが摺動ピストン４２に当接する。摺動ピストン４２は
摺動ピストン２６よりも膜面積が大きいので、オーリン
グ４８が摺動ピストン４２に当接すると操舵ロッド２４
は停止する。この結果、操舵ロッド２４の摺動範囲は摺
動ピストン４１と４２の間に限定される。

従って、チャンバー４３．４４に作動油が供給され、摺
動ピストン４１．４２がオーリング４６゜４１に当接す
る位置に移動すると、操舵ロッド２番の摺動範囲が狭く
なる。本実施例装置では、チャンバー４３．４４に作動
油を供給することによって両後輪ＲＬ、ＲＲの動作範囲
を±１度以内に制限し得る。

電磁弁４ｇがチャンバー４８．４４をドレン１３に接続
すると、操舵ロッド２４の移動に伴って摺動ビス−トン
４１または４２が移動するようになり、操舵ロッド２４
の摺動範囲が広くなる。この時、チャンバー４３．４４
内の作動油は、摺動ピストン４１または４２が移動する
ことによりドレン１８に排出される。本実施例装置では
、チャンバー４３．４４をドレン１ｍｌに接続すること
によって両後輪ＲＬ、ＲＲの動作範囲を±５度以内に広
げ得る。

なお、チャンバー４Ｓは常時ドレン１８に接続されてお
り、摺動ピストン４１．４１とボディ２１の間の隙間お
よび摺動ピストン４１，４！と操舵ロッド２４の間の隙
間から漏れ出した作動油を回収する。

オイルポンプ１１から供給された作動油は電磁弁５・に
も供給される。電磁弁５・は通常閉じており、電子制御
装置ＥＣＵによって何らかの異常が検出された場合にの
み開く、電磁弁５・が開く−と、電磁切換弁１２．電磁
弁４９がドレンｌ婁に接続される。従って、摺動ピスト
ン２６はリターンスプリング３３の力によって直進位置
へ向かつて移動し、油圧ロック機構４０は解除される。

以下、第３図を参照して、電子制御装置ＥＣＵについて
説明する。

後輪側操舵角七ンサＳＴ２から出力された電気信号は、
Ａ／Ｄ変換回路ｆｉｈ２によってデジタル信号に変換さ
れた後、マイクロコンピュータ６１に入力される。車速
センサＳＰから出力された電気信号は、波形成形回路−
６３を通してマイクロコンピュータ６１に入力される。

前輪側掻舵角センサＳＴＩから出力された電気信号は、
波形成形回路６４を通してマイクロコンピュータ６１に
入力すれる。

マイクロコンピュータ６１はＤ／Ａ変換回路６５および
ドライバ６丁を通してソレノイドＳＱＬｌを、Ｄ／Ａ変
換回路６６およびドライバ６８を通してソレノイドＳＯ
ＬＩを駆動する。マイクロコンピュータ６１にＤ／Ａ変
換回路１ｉ５，６Ｇが接続されていることにより、ソレ
ノイドＳＱＬ　１およびＳｅｌｌに供給される電流は連
続的に調節できる。

マイクロコンピュータ６１は、ドライバ回路６９を通し
て電磁弁４９を駆動する。また、マイクロコンピュータ
６１は、ドライバ回路６ｇを通して電磁弁４９を駆動す
る。また、マイクロコンピュータ６１は、ドライバ回路
７０を通して電磁弁５０を駆動する。

以下、第４図を参照して、マイクロコンピュータ６１で
実行されるプログラムについて説明する。

ステップ３１では、装置を初期化する処理を行う。即ち
、マイクロコンピュータ６１事態についてはメモリクリ
ア、割り込み設定、タイマ設定等を行い、メモり上の各
種レジスタやフラグに初期値をストアする。

ステップＳ２では、その時の車速Ｖを検出する。

実際には、割り込み処理（図示せず）において所定時間
毎に発生するタイマ割り込み処理において、所定時間毎
に発生するタイマ割り込みの周期で車速センサＳＰが発
生したパルスの数を計数しているので、そのパルス数を
車速に換算する処理を行う。

ステップＳ３では、例えば、前輪操舵角センサーＳＴＩ
や後輪捏舵センサーＳＴ２が異常な信号を送ってきた場
合等といったようなシステム異常が発生しているか否か
が判定される。システム異常が発生していないものと判
断された場合（ＮＯ）には、ステップＳ４が実行され電
磁弁５０が閉じられる。逆に、システム異常が発生して
いるものと判断された場合（ＹＥＳ）には、ステップ＄
５が実行され電磁弁５０が開かれる。

ステップ＄６では、前輪側操舵角七ンサＳＴＩがらの信
号に基づいて左右前輪ＦＬ、ＦＲの操舵角が検出される
。

ステップＳ７では、予め定められた計算式に基づいて後
輪操舵率が計算される。後輪操舵率は以下の式に基づい
て計算される。

ｂ−Ｈ−Ｃ，−Ｃｒ　−ａ−Ｍ−Ｃ，−Ｖ”ｋ＝□ −ａ−Ｈ−Ｃ，−Ｃｒ　＋ｂ−Ｍ−Ｃ，−Ｖ”上式にお
いて、ｋ−・・後輪操舵率、Ｈ・−車輌のホィールベース、Ｍ・・・車輌の質量、 ■・・・車輌の速度（車速）、Ｃ，−・・前輪コーナリングパワー、Ｃ，・・・後輪コーナリングパワー、ａ・・・前輪重心間距離、ｂ・・・後輪重心間距離、である。

第５図はある実験車輌の特性に基づいて定められた後輪
操舵率のグラフである。車輌が高速で走行している状態
においては後輪操舵率が同相側に設定され、車輌が低速
で走行している状態においては後輪操舵率が逆相側に設
定される。

なお、後輪操舵率の求め方は既に自動車技術等の文献に
紹介されており、公知なので詳細な説明は省略する。

ステップＳ８では、予め定められた計算式に基づいて後
輪操舵目標角の演算が行われる。後輪湿舵目標角の演算
は以下の数式に基づいて計算される。

θ＝ｋ・　（Ｓ／Ｎ）上式において、ｋ・・・後輪操舵率、 θ・・・後輪操舵目標角、Ｓ・・・前輪操舵角、Ｎ・・・オーバーオール操舵比、である。

第６図はある実験車輌の特性に基づいて定められた後輪
操舵目標角のグラフである。後輪操舵目標角は、車輌が
高速で走行している状態においては同相側に設定され、
車輌が低速で走行しており、しかも左右前輪ＦＬ、ＦＲ
の操舵角の絶対値が大きい状態においては後輪操舵率が
逆相側に設定される。

なお、後輪操舵目標角の求め方は既に自動車技術等の文
献に紹介されており、公知なので詳細な説明は省略する
。

ステップＳｅＪでは、ステップＳｓで演算された前輪操
舵角の絶対値が１２０度以上であり、かつ車速が２０１
ａｉ／ｈ未満であるか否かが判断される。

前輪操舵角の絶対値が１２０度以上であり、かつ車速か
２０１ａｍ／ｈ未満である時（ＹＥＳ）には、ステップ
３１・が実行され、電磁弁４ｇを通してオイルポンプ１
１から油圧ロック機構４・に作動油が供給される。この
結果、油圧ロック機構４・が動作し、両後輪ＲＬ、ＲＲ
の操舵角が±１度以内（即ち、油圧ロック機構４・によ
って制限された動作範囲）に限定される。それゆえに、
両後輪ＲＬ、ＲＲの向きは、実際には第７図に示すよう
に制御される。逆に、前輪操舵角の絶対値が１２０度未
満であるか、または車速か２０ｋｍ／ｈ以上である時（
Ｎｏ）には、ステップＳ１１が実行され、電磁弁４９を
通して油圧ロック機構４・からドレン１８に作動油が排
出される。この結果、油圧ロック機構４０が解除され、
両後輪ＲＬ、ＲＲの操舵角が±５度の動作範囲内（即ち
、パワーシリンダ２・の能力によって定まる動作範囲内
）で制御される。

ステップＳ１２では、後輪側操舵角センサＳＴ２からの
信号に基づいて左右後輪ＲＬ、ＲＲの操舵角が検出され
る。

　ステップＳ１３では、ステップ＄８で演算された後輪
操舵目標角に基づいて、電磁切換弁１２のソレノイドＳ
ＱＬ１．３０１４に電力が供給される。

ステップ３１４では、ステップＳ８で演算された後輪操
舵目標角とステップＳ１２で演算された後輪操舵角が比
較される。後輪操舵目標角と後輪操舵角に差がある時（
ＮＯ）には、ステップ３１ｚ、ｓｔｓの処理を繰り返し
実行して、後輪操舵角が後輪操舵目標角と等しくなるよ
うにソレノイドＳＯＬ１．ＳＯＬＩに通電し続ける。後
輪操舵角が後輪操舵目標角と等しくなるた後は（ＹＥＳ
）、再びステップ＄２に戻って処理を繰り返す。

本実施例装置によれば、ステップＳ？、３ｇの処理によ
り車輌が低速で走行しており、しかも左右後輪ＦＬ、Ｆ
Ｒの操舵角が大きい間のみ電磁弁４うが通電され、油圧
ロック機構４・が解除される。それゆえに、車輌が低速
で走行している間に限って、車輌の最小旋回半径を小さ
くできる。

逆に、車輌が高速で走行しており、左右後輪Ｒ−Ｌ、Ｒ
Ｒのの操舵角の向きを大きく変化させる必要がない時に
は、後輪ＲＬ、ＲＲの向きが不必要に太きく変化しない
ように油圧ロック機構４・が動作する。それゆえに、車
輌が高速で走行している場合や、車輌が大きな旋回半径
で旋回している場合には、不必要に後輪ＲＬ、ＲＲの向
きが変化しないようにすることができる。従って、後輪
操舵が不要な領域において車輌の旋回性能を安定にする
ことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、車輌が高速で走行している状態におい
て、駆動手段の動作範囲が微小範囲内に制限される。こ
のため、車輌が高速で走行している状況において、後輪
の向きが太きく変化することが防止される。

この結果、高速走行時において、万が−後輪操舵装置が
故障しても、後輪はほぼ直進位置に保持されることにな
る。従って、車輌が高速で走行している状況において後
輪操舵装置が故障しても運転手は通常の操舵操作によっ
て車輌を停止させ得る。このように本発明によれば、後
輪操舵装置の安全性が高められ、所期の技術的課題が達
成される。

図面の簡単な説明　第１図は本発明のシステム構成を描いたブロック図であ
る。

第２図は油圧制御ユニットおよびパワーシリンダの構造
を描いた断面図である。

第３図は電子制御装置の構成を描いたブロック図である
。

第４図は電子制御装置で実行されるプログラムを描いた
フローチャートである。

第５図は車速と後輪操舵率の−係を描いたグラフである
。

第６図は車速、前輪操舵角の絶対値および後輪操舵目標
角の関係を描いたグラフである。

第７図は車速、前輪操舵角の絶対値および実際に調整さ
れる後輪の燥舵角度の関係を描いたグラ１０・・・油圧
制御ユニット（駆動手段）、１１・−オイルポンプ、１２・・・電磁切換弁、１３・−・コモンボート、１４．１６・・・出力ポート、１５．１４−・・ドレンポート、１８・・・ドレン、１９ａ、１９ｂ・・・スプリング、
２０・・・パワーシリンダ（駆動手段）、２１−・・ボ
ディ、２２．２３・・・密閉部材、２４・・・操舵ロッ
ド、２５・・・隔壁、２６・・・摺動ピストン、２７．２８・・・チャンバー、２９・・・オーリング、３１．３２・・・リテーナ、３
３・・・リターンスプリング、３４・−・スリーブ、３５−・オーリング、４０・−・
油圧ロック機構（制限機構）、４１．４２−・−摺動ピ
ストン、４３．４４．４５・・・チャンバー、４６．４７．４８・・・オーリング、４９・・・電磁弁、５０・・・電磁弁、ＥＣＵ−・・電
子制御装置、ＳＴＩ−・・前輪側操舵角センサ、ＳＴ２・・・後輪側操舵角センサ、ＳＰ・・・車速センサ、８０・・・前輪操舵機構、８１
・・・ステアリングホィール。

Claims

【特許請求の範囲】車輌の速度を検出する車速センサと、前輪の操舵角を検出するための操舵角センサと、該操舵
角センサが検出した操舵角に応じて適当な後輪操舵角を
演算する電子制御装置と、該電子制御装置の演算結果に基づいて、後輪の操舵角を
変更する駆動手段と、前記車速センサが所定の速度以上を検出している間、前
記駆動手段の動作範囲を微小範囲内に制限する制限機構
と、を備える車輌の後輪操舵装置