JPH03169771A - 四輪操舵装置の後輪操舵制御装置 - 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、前輪操舵される車両の後輪が、電動モータを
介して操舵可能となった四輪操舵装置の後輪操舵制御装
置に関する。

従来の技術 この種の四輪操舵装置としては、例えば特開昭６１−２
５１２７７号公報に開示されるものがあり、前輪のステ
アリング系とは独立して設けられる電動モータを介して
後輪が操舵できるようになっている。

そして、制御回路から出力される制御信号（電流値制御
〉により上記電動モータが駆動されるようになっており
、該電動モータに出力される制御信号は、車速とか前輪
転舵角等の走行条件に応じて決定されるようになってい
る。

例えば、上記電動モータの駆動回路としては第８図に示
すものが考えられ、電動モータｌ（逆起電力係数Ｋ　ｅ
［Ｖ／ｒｐ−コ）に抵抗２　（Ｒａ［Ｑ］）およびコイ
ル３　（Ｌａ［Ｈ］）を直列接続し、コントローラ４か
ら出力される制御信号でパワートランジスタ５をパルス
幅（　ＰＩＭ）制御することにより、電動モータ１の電
流値Ｉ制御を行うことができる。

尚、このときの電圧Ｖと電流値■との関係式は、Ｎをモ
ータ回転数とした場合、 として表される。

ところで、かかる駆動回路ではコントローラ４に内蔵さ
れたマイクロフンビュータが故障された場合の安全策と
して、上記電動モータ１と直列にリレースイッチ６を設
け、故障時にはマイコン監視回路７からトランジスタ８
にＬｏ（ロー）信号が出力されることにより、該リレー
スイッチ６がＯＦＦされて電動モータ１への電流が遮断
されるようになっている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、かかる従来の四輪操舵装置にあっては、
電動モータ１に出力される電流値Ｉは上記■式に示した
ように、一定容量の抵抗２およびコイル３によって決定
される構成となっており、コントローラ４から出力され
る一定のモータ駆動指令値、つまり、パワートランジス
タ５に出力される一定のＰＷＭ制御に対して、所定の電
流値Ｉが電動モータｌに入力されるようになっている。

ところが、高速状態では転舵時のタイヤ反力が小さくな
るため、一定の操舵力では後輪の舵角変化ｍＡδｒは低
速時よりも高速時の方が大きくなり、従って、高速にな
る程車両の挙動変化（ヨーレート変化，ヨージャーク変
化等）が大きくなってしまうものである。

一方、上記電動モータｌの駆動回路では故障時にリレー
スイッチ６をＯＦＦする際には、マイコン監視回路７で
異常を検出する無駄時間と、リレースイッチ６が作動す
る無駄時間が存在し、実際に電動モータＩが停止される
までには、これら無駄時間の合計による多くの時間、例
えばｌＱｍｓｅｃを必要としてしまう。

このため、第９図に示すように特に高速時に最大電流値
を出力するような故障モードが発生（ｂ図中Ｐ点）され
た場合、実際に電流が遮断される（ｂ図中Ｑ点）までに
、ａ図に示す舵角変化量Ａδｒはδ１からδ，まで大き
く変化されてしまい、走行安定性が著しく損なわれてし
まうという課題があった。

そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて、電動モー
タに出力される駆動電流値を車速に応じて変化させ、一
定の電流値に対する後輪の舵角変化量を高速時に小さく
することができる四輪操舵装置の後輪操舵制御装置を提
供することを目的とする。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するために本発明は、後輪が電動モー
タを介して操舵されるようになった四輪操舵装置におい
て、上記電動モータの駆動回路に、重速に応じて駆動電
流値を可変とする電流制限装置を設けることにより構成
する。

また、上記電流制限装置を電流値の大，小切り換え方式
とし、該電流制限装置の切り換えを車両の略直進時に限
って行うことが望ましい。

作用 以上の構成により本発明の四輪操舵装置の後輪操舵制御
装置にあっては、電流制限装置によって電動モータの駆
動電流値が車速に応じて変化されるようになっているた
め、タイヤ反力が小さくなる高速時に該電流値を小さく
することにより、定のモータ駆動指令値に対して後輪が
大きく転舵されてしまうのを防止することができる。

また、電流値の大，小切り換え方式とされた上記電流制
限装置の切り換えを、車両の略直進時に限ることにより
、後輪の転舵量変化を伴うことなく該電流制限装置の切
り換えを行うことができる。

実施例 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

即ち、第１図は本発明の四輪操舵装置の後輪操舵制御装
置の一実施例を示し、１０．１０ａは前輪，１２，１２
８は後輪で、ステアリングホイール１４回転は、ステア
リングシャフト１６，　ステアリングリンケージｌ８お
よびナックルアーム２０，２０ａを介して前輪１０．ｌ
ＯＨに伝達され、該ステアリングホイール１４の操舵量
に応じて該前輪１０．１０３が転舵されるようになって
いる。

尚、本実施例では上記ステアリングリンケージ１８とし
てラックアンドピニオン式のものが使用され、上記ステ
アリングシャフトｌ６の先端に設けられた図外のビニオ
ンギアがギアボックス２２内のラック軸２４に噛合され
、タイロッド２６，２６ａを介して該ラック軸２４と上
記ナックルアーム２０．２０ａとが連結されている。

一方、上記後輪１２．１２ａにもそれぞれナックルアー
ム３０，３０ａが設けられ、これらナックルアーム３０
，３Ｏａ間には上記ステアリングリンケージ１８と同様
に、ギアボックス３２，ラック軸３４およびタイロッド
３６．３６ａからなるステアリングリンケージ３８が配
置されて、後輪操舵が行われる。

上記ラック軸３４に噛合されるビニオン軸４０にはウオ
ームホイール４２が装着され、該ウオームホイール４２
にはアクチ一エー夕としての電動モータ４４によって駆
動されるウォーム４６が噛合され、該電動モータ４４の
回転量に応じて後輪１２．１２ａが転舵されるようにな
っている。

上記ステアリングシャフト１６にはステアリングホイー
ルｌ４の操舵角θを読み取る前輪操舵角センサ５０が設
けられ、該前輪操舵角センサ５０で検出された操舵角θ
信号はコントローラ５２に入力されると共に、該コント
ローラ５２には更に車速センサ５４で検出された車速Ｖ
信号が入力される。

また、上記後輪操舵用のギアボックス３２には、ラック
軸３４の移動量を読み取る後輪舵角センサ５６が設けら
れ、該後輪舵角センサ５６で検出された後輪舵角δｒ信
号が上記コントローラ５２に人力される。

上記コントローラ５２にはマイクロコンピュータが内蔵
され、該マイクロコンピュータでは以上の操舵角θ，車
速Ｖおよび後輪舵角δｒに基づいて電流指令値を算出し
、その値を上記電動モータ４４の駆動信号として出力す
るようになっている。

第２図は上記電動モータ４４を駆動するための駆動回路
６０を示し、従来と同様に該電動モータ４４には抵抗６
２（Ｒａ［Ωコ），コイル６４　（Ｌａ［旧）およびパ
ワートランジスタ６６が直列に接続され、コントローラ
５２から出力される制御信号で該パワートランジスタ６
６をパルス幅（ＰＹＭ）制御することにより、電動モー
タ１の電流値Ｉ制御が行われるようになっている。

また、上記駆動回路６０には異常時に電流遮断するリレ
ースイッチ６８が電動モータ４４と直列に設けられるが
、該リレースイッチ６８は２接点切換式のものが使用さ
れ、第１接点６８ａと第２接点６８ｂとの切り換えは、
第ｌソレノイド６８ｃと第２ソレノイド６８ｄとによっ
て行われ、第１ソレノイド６８ｃの励磁，第２ソレノイ
ド６８ｄの消磁によって第ｌ接点６８ａが短絡され、か
つ、第２ソレノイド６８ｄの励磁，第１ソレノイド６８
ｃの消磁によって第２接点６８ｂが短絡されるようにな
っている。

上記第１ソレノイド６８Ｃおよび第２ソレノイド６８ｄ
への通電は、第１トランジスタ７０および第２トランジ
スタ７２によって行われるようになっており、第１トラ
ンジスタ７０および第２トランジスタ７２には、コント
ローラ５２又はマイコン監視回路７４から■６電圧およ
びＶＢ電圧が出力されるようになっており、これらＶ，
，Ｖ．電圧のＨｉ，Ｌｏにより、第１，第２トランジス
タ７０．７２がＯＮ，ＯＦＦされるようになっている。

ところで、上記リレースイッチ６８の第２接点６８ｂ側
には補助抵抗７６（Ｒｄ［Ω］）が設けられ、該第２接
点６８ｂが短絡されたときには、上記抵抗６２に該補助
抵抗７６が付加されるようになっている。

そして、本実施例では上記リレースイッチ６８と上記補
助抵抗７６とによって、電流制限装置７８が構成される
。

尚、上記電動モータ４４に入力される電流値Ｉは、電流
センサ８０によって常時検出され、コントローラ５２に
フィードバックされる。

また、電動モータ４４はバッテリー８２を電源として、
直流電圧が用いられている。

ところで、正常時にコントローラ５２から第１トランジ
スタ７０および第２トランジスタ７２に出力されるｖＡ
電圧およびＶＢ電圧は、車速に応じて切り換えられ、か
つ、異常時にあってはマイコン監視回路７４からの出力
により、ｖＡ電圧およびＶＢ電圧が切り換えられ、次の
第１表に従って出力される。

第１表 かかる第１表中ｖ０は基準車速で、本実施例では超高速
運転時、例えば１　５　０　Ｉｓ／ｈに設定され、マイ
クロコンピュータが正常に作動されているときで、超高
速運転状態にあるときは、ｖＡ電圧はＬｏ，Ｖ．電圧は
Ｈｉに設定される。

尚、上記超高速運転状態ではＶ，，Ｖ，電圧の切り換え
は、後輪１２．１２ａの舵角δｒが略直進状態を示すδ
ｒ０より小さく、かつ、舵角速度６ｒは舵角変化がほと
んど無い状態６ｒｏ以下の場合に限られる。

また、正常時で上記基準車速ｖ０より小さい速度で走行
しているときは、舵角および舵角速度に関係なくｖＡ電
圧はＨ　１　１　Ｖ　Ｂ電圧はＬｏに設定される。

一方、マイクロコンピュータに異常が発生されたときに
は、車速Ｖおよび舵角，舵角速度に関係無く、ｖＡ電圧
およびＶＢ電圧は両者共にＬｏに設定される。

以上の構成により本実施例の四輪操舵装置の後輪操舵制
御装置の機能を、第３図のフローチャートに従って説明
する。

即チ、上記フローチャートはコントロールバルブ５２の
マイクロコンピュータで実行される制御の一処理例を示
し、まず、ステップ■では現在の車速Ｖが基準車速ｖ０
以上出ているかどうかが判断され、該ステップ■がｒＹ
ＥｓＪの場合はステップ■に進んで後輪１２，１２ａが
直進状態にあるかどうかが判断される。

そして、上記ステップ■がｒＹＥｓＪである場合はステ
ップ■に進み、ｖＡ電圧をＬｏ，Ｖａ電圧をＨｉに設定
する。

すると、駆動回路６０に組み込まれたリレースイッチ６
８は、第１ソレノイド６８ｃが消磁されると共に、第２
ソレノイド６８ｄが励磁されるため、第２接点６８ｂ側
に短絡される。

従って、電動モータ４４に入力される電流値Ｉは、抵抗
６２およびコイル６４以外に補助抵抗７６が影響される
ため、バッテリー電圧Ｖと電流値ｌとの関係は、電動モ
ータ４４の逆起電力係数をＫｅ，電動モータ４４の回転
数をＮとした場合、ｄｉ Ｖ　一（Ｒａ十Ｒ　ｄ　）・Ｉ　＋　Ｌａ・−＋Ｋｅ−
Ｎ・”■ｄｔ として表され、抵抗値が増大した分だけ電流値■を減少
させることができる。

一方、上記ステップＩでｒＮＯＪと判断された場合はス
テップ■に進み、前回の処理で設定された■８電圧はＨ
ｉであったかどうかが判断され、「ＮＯ」の場合はステ
ップ■に進んで■６電圧をＨｉ，■お電圧をＬｏに設定
する。

すると、上記リレースイッチ６８は、第１７レノイド６
８Ｃが励磁されると共に、第２ソレノイド６８ｄが消磁
されるため、第１接点６８ａ側に短絡される。

電動モータ４４に入力される電流値Ｉは、従来と同様に
抵抗６２およびコイル６４によって決定され、このとき
の電流値■は上記■式に示したように大きめに設定され
る。

尚、上記ステップ■でｒＹＥｓＪと判断された場合はス
テップ■に進み、後輪１２，１２８が直進状態にあるか
どうかが判断され、ｒＹＥｓＪの場合は上記ステップＶ
に進み、ｒＮＯＪの場合は上記ステップ■に進む。

また、上記ステップ川でｒＮＯＪと判断された場合はス
テップ■に進み、前回のＶＢ電圧がＨｉであったかどう
かが判断され、ｒＹＥｓＪの場合は上記ステップ■に進
み、「ＮＯ」の場合は上ステップＶに進む。

第４図は以上述べた制御を説明するための特性図で、同
図ａの車速特性が基準車速ｖ０以上の部分（斜線部分）
では、ｂ特性に示す直進状態の検出信号が発生されるこ
とにより、リレースイッチ６８は第２接点６８ｂ側に切
り換えられ、かつ、基準車速ｖ０より小さい部分では、
第２接点６８ｂから第１接点６８ａへの切り換えは、同
様に直進状態の検出信号の発生によって行われる。

ところで、上記制御を行うマイクロコンピュータが故障
された場合は、これをマイコン監視回路７４が検知して
、上記第１表に示したように上記■６電圧およびＶＢ電
圧を共にＬｏとするが、このとき、リレースイッチ６８
は上記第２図に示したように、スプリング６８ｅ，６８
ｆにより中立状態に保持され、電動モータ４４に出力さ
れる電流は遮断される。

第５図は、本実施例においてマイクロコンピュータが故
障したときの後輪舵角特性（ａ図）および電動モータ４
４の電流値特性（ｂ図）を示し、同図中実線は基準車速
ｖ０より小さい車速の場合であり、破線は基準車速ｖ０
以上の場合である。

即ち、同図ｂに示すように基準車速ｖ０以上の場合およ
び基準車速ｖ０より低速の場合にあっても、異常発生時
点から電流が遮断されるまでの時間は同じであるが、こ
の電流遮断されるまでに要する無駄時間ｔ１で後輪１２
．１２ａに発生される舵角変化量は、同図ａに示すよう
に基準車速ｖ０より低速時にはｌδｒ，と大きくなるが
、基準車速Ｖ。以上の高速時には電動モータ４４の駆動
電流値Ｉが小さくなっているため、該舵角変化量をｌδ
ｒｂと小さくすることができる。

従って、高速走行時にマイクロコンピュータが誤作動を
起こして、後輪１２．１２ａを急激に大きく転舵しよう
とする信号が出力された場合にも、この異常を検知して
から電動モータ４４を停止する間に後輪１２，１２ａが
転舵される量を大幅に減少して、走行安定性が著しく損
なわれてしまうのを防止することができる。

尚、上記実施例では高速走行時には補助抵抗７６をもっ
て駆動電流値Ｉを減少させる手段を用いたが、該補助抵
抗７６に代えて補助コイル（図示省略）を用いてもよく
、また、補助抵抗および補助コイルの両者を用いてもよ
い。

第６図は他の実施例を示し、上記実施例と同一構成部分
に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。

即ち、この実施例では電動モータ４４に直列配置される
抵抗に可変抵抗器１００を用い、該可変抵抗器１００を
電流制限装置として用いてある。

上記可変抵抗器１００には車速センサ５４の車速信号が
人力され、第７図に示すように車速に応じて抵抗値が無
段階に変化されるようになっており、延いては、電動モ
ータ４４の駆動電流値■を車速に応じて無段階に変化で
きるようになっている。

尚、この実施例では上記可変抵抗器１００を電流制限装
置として用いたため、リレースイッチｌ０２は従来と同
様にＯＮ，ＯＦＦ式のものを用いてある。

従って、この実施例にあっても高速時には可変抵抗器１
００の抵抗値が大きくなるため、上記実施例と同様に故
障発生時のモータ駆動電流遮断時の後輪舵角変化を抑制
することができる。

更に、この実施例では可変抵抗器１００をもって抵抗値
が無段階に変化されるため、車両旋回時に抵抗値を変化
させた場合にも後輪１２．１２ａの舵角変化が滑らかに
行われるため、舵角切り換え時のショックを無くすこと
ができ、従って、抵抗値の切り換え時点を直進時に限る
必要はない。

発明の効果 以上説明したように本発明の請求項１に示す四輪操舵装
置の後輪操舵制御装置にあっては、電流制限装置を設け
て、後輪を操舵する電動モータの駆動電流値を車速に応
じて変化できるようにしたため、タイヤ反力が小さくな
る高速時に該電流値を小さくすることにより、一定のモ
ータ駆動指令値に対する高速時の後輪転舵量を小さくす
ることができる。

従って、制御装置に故障が発生して大きな転舵指令が高
速状態で出力された場合に、一般に設けられるフェール
セーフ手段により電動モータへの通電を遮断する際、故
障検知から実際に遮断するまでの間に後輪が転舵される
量を大幅に少なくすることができるため、走行安定性が
著しく悪化されてしまうのを防止することができる。

また、本発明の請求項２に示す四輪操舵装置の後輪操蛇
制御装置にあっては、上記電流制限装置を電流値の大，
小切り換え方式とした場合に、該電流制限装置の切り換
えを車両の略直進時に限って行うようにしたため、車両
旋回時にあって車速か変化された場合にむやみに後輪が
転舵されて走行安定性が損なわれてしまうのを防止する
ことができるという各種優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第２図は
本発明に係る電動モータの駆動回路図、第３図は本発明
を制御する際に実行されるプログラムの一処理例を示す
フローチャート、第４図は本発明に用いられる電流制限
装置の切り換え時点と後輪の直進信号との関係を示す特
性図、第５図は本発明装置で電流遮断されたときの後輪
舵角変化量を示す特性図、第６図は本発明の他の実施例
を示す駆動回路図、第７図は本発明の他の実施例におい
て車速と抵抗値との関係を示す特性図、第８図は従来の
四輪操舵装置の電動モータの駆動回路図、第９図は従来
の四輪操舵装置で電流遮断されたときの後輪舵角変化量
を示す特性図である。 １０．ｌｏａ・・・前輪、１２，１２ａ−−−後輪、１
４・・・ステアリングホイール、４４・●・電動モータ
、５０・・・前輪操舵角センサ、５２・・・コントロー
ラ、５４・・・車速センサ、５６・・・後輪舵角センサ
、６０・・・駆動回路、６２・・・抵抗、６４・・・コ
イル、６８・・・リレースイッチ、７６・・・補助抵抗
、７８・・・電流制限装置、１００・・・可変抵抗器（
電流制限装置）。 第１図 第３図 第４図 第５図 ｍ−Ｉ−ｔｆ一 異常発生 電洸返断

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）後輪が電動モータを介して操舵されるようになっ
   た四輪操舵装置において、 上記電動モータの駆動回路に、車速に応じて駆動電流値
   を可変とする電流制限装置を設けたことを特徴とする四
   輪操舵装置の後輪操舵制御装置。
2. （２）上記電流制限装置を電流値の大、小切り換え方式
   とし、該電流制限装置の切り換えを車両の略直進時に限
   って行うことを特徴とする請求項１に記載の四輪操舵装
   置の後輪操舵制御装置。