JPH04126666A

JPH04126666A - 車両の後輪操舵装置

Info

Publication number: JPH04126666A
Application number: JP2239190A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Akita; 秋田　龍也
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1990-09-10
Filing date: 1990-09-10
Publication date: 1992-04-27

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、いわゆるトルクスプリット式４輪駆動車の後
輪操舵装置に関するものである。

（従来の技術）車両の後輪操舵装置として、従来、例えば特開昭５７−
４４５６８号公報に開示されているように、横風等の外
乱による車両走行への影響を補正するために、車両の横
Ｇまたはヨーレートに応じて後輪を転舵するものか知ら
れている。

すなわち、この後輪操舵装置は、後輪を転舵する後輪転
舵機構と、車両のヨーレートを検出するヨーレート検出
手段と、このヨーレート検出手段から出力される検出信
号に応じた目標後輪角で後輪転舵機構を制御する制御手
段とを備えてなり、車両のヨー運動を抑制するように後
輪を転舵する構成となっている。

このような後輪操舵装置を採用することにより、車両の
走行安定性の向上を図ることができるのであるか、車両
旋回のために前輪を転舵した場合、後輪もこれと同位相
に転舵されることとなるため、車両の回頭性が低下する
こととなる。

これに対し、車両の旋回初期に一時的に後輪を前輪と逆
位相に転舵するようにすれば、所要の回頭性を確保した
上でその後の走行安定性を確保することが可能となる。

具体的には、次式％式％（θＦ　；前輪舵角：φ；ヨーレート二に１゜Ｋｚ；車
輪のコーナリングパワー、ホイールベース、車両の重量
１重心バランス等の車両の特性によって定まる定数）で定義される目標後輪舵角ＴＧθＰて後輪転舵機構を制
御する構成とすれば、車両旋回のために前輪を転舵して
から実際に車両に姿勢変化が現われてヨーレートが検出
されるまでの間−時的に後輪舵角を逆位相とする、いわ
ゆる位相反転制御を行うことか可能となる。

（発明か解決しようとする課題）しかしながら、このような後輪操舵装置を、トルクスプ
リット式４輪駆動車、すなわち、エンジンから各車輪へ
伝達される駆動トルクの配分比が前後輪相互間において
変更可能とされた４輪駆動車に設けた場合には、上記駆
動トルクの配分比が変化するとこれに伴って前後各輪の
コーナリングパワーも変化するため、上記制御式による
後輪舵角制御では位相反転制御の最適化を図ることが困
難となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、トルクスプリット式４輪駆動車における位相反転制
御の最適化を図ることの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）本発明に係る車両の後輪操舵装置は、前後輪相互間にお
ける駆動トルク配分比を加味した目標後輪舵角で後輪転
舵機構を制御することにより、上記目的達成を図るよう
にしたものである。

すなわち、エンジンから各車輪へ伝達される駆動トルク
の配分比が前後輪相互間において変更可能とされた４輪
駆動車の後輪操舵装置であって、後輪を転舵する後輪転
舵機構と、前記前後輪相互間における駆動トルク配分比の設定およ
び変更を行う駆動トルク配分比可変制御手段と、この駆動トルク配分比可変制御手段から駆動トルク配分
比情報が入力され、次式％式％（θ、：前輪舵角：φ；ヨーレート：Ｔ、。

Ｔ２　；駆動トルク配分比の関数：に＋（Ｖ）、に２　
　（Ｖ）；車速Ｖの関数）で定義される目標後輪舵角ＴＧθＲで前記後輪転舵機構
を制御する後輪舵角制御手段とを備えてなることを特徴
とするものである。

この場合において、前記後輪舵角制御手段が、前記駆動
トルク配分比の変化速度に対して前記目標後輪舵角ＴＧ
θ、の変化速度を小さくする遅延手段を備えている構成
とすることが好ましい。

（発明の作用および効果）上記構成に示すように、前後輪相互間における駆動トル
ク配分比を加味した目標後輪舵角で後輪転舵機構を制御
するようになっているので、前後各輪のコーナリングパ
ワーの変化に応じた後輪舵角制御が可能となり、これに
より、トルクスプリット式４輪駆動車における位相反転
制御の最適化を図ることかできる。

この場合において、後輪舵角制御手段に、駆動トルク配
分比の変化速度に対して目標後輪舵角ＴＧθ、の変化速
度を小さくする遅延手段を設けるようにすれば、駆動ト
ルク配分比がハンドル操舵等により頻繁に変化しても、
これ゛により後輪舵角制御の発振現象が発生するのを未
然に防止することができる。

（実　施　例）以下添付図面を参照しながら本発明の実施例について詳
述する。

第１図は、本発明に係る車両の後輪操舵装置の一実施例
を示す全体構成図である。

第１図において、ＩＬ、ＩＲはそれぞれ左右の前輪、２
Ｌ、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１対のナックルアー
ム３Ｌ、３Ｒおよびタイロッド４Ｌ、４Ｒと、これらタ
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か連係されており、ステアリング機構Ｃは、ラ
ックアンドピニオン式とされ、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がハンドル８の操作変位量すな
わちハンドル舵角に応しただ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１Ｌ、Ｉ
Ｒが左へ転舵されることとなる。

後輪転舵機構Ｂも、前輪転舵機構Ａと同様に、左右１対
のナックルアームＩＯＬ、　ＩＯＲおよびタイロッドＬ
ＩＬ、ＩＩＲと、これらタイロッドＩＩＬ、　１１Ｒ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１対のばね受けｌｅａ　、　１６ｂが遊嵌されて、
これらばね受けｌｅａ　、　１［ｉｂの間に圧縮ばね１
７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１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か介在されている。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う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の正回転あるいは逆回転により
、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ＩＯＬ、　ＩＯＲがその回動中心
を中心にして上記サーボモータ２０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の接続が解除された状態にある
ときには、上記中立保持手段１３によって後輪２Ｌ、２
Ｒ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２
ＷＳの車両ということになる。

上記後輪転舵機構Ｂは、後輪舵角制御手段たる４ＷＳコ
ントロールユニツト９０により、後述する目標後輪舵角
ＴＧθにで制御されるようになっているか、本実施例に
係る後輪操舵装置は、第１図に示すように、トルクスプ
リット式４輪駆動車に設けられている。

このトルクスプリット式４輪駆動車は、エンジン１０２
から各車輪ＩＬ、ＩＲ，２Ｌ、２Ｒへ伝達される駆動ト
ルクの配分比が前後輪ｉｔ、、ＩＲおよび２Ｌ、２Ｒ相
互間において変更可能とされている。この前後輪相互間
における駆動トルク配分比の設定および変更は、駆動ト
ルク配分比可変制御手段たる４ＷＤコントロールユニツ
ト１００によって行われるようになっている。すなわち
、上記エンジン１０２から前輪ＩＬ、ＩＲへの駆動トル
ク伝達は、トランスミッション１０４およびギヤ１０６
を介して行われ、上記エンジン１０２から後輪２Ｌ。

２Ｒへの駆動トルク伝達は、トランスミッション１０４
、ギヤ１０６および油圧クラッチ１０８を介して行われ
るようになっており、上記油圧クラッチ１０８を断続す
るための調圧バルブ１１０を４ＷＤコントロールユニツ
ト１００により制御することにより、上記前後輪相互間
における駆動トルク配分比の設定および変更を行うよう
になっている。そして、この駆動トルク配分比の情報は
、４ＷＤコントロールユニツト１００から４ＷＳコント
ロールユニツト９０へ入力されるようになっている。

上記４ＷＳコントロールユニツト９０には、ハンドル舵
角センサ３０からハンドル舵角θＨ（これにより前輪舵
角θＦが一義的に定まる。）、車速センサ３１から車速
Ｖ１サーボモータ２０の回転位置を検出するエンコーダ
３２から後輪舵角θＲ、フロント横Ｇセンサ３３および
リヤ横Ｇセンサ３４から横加速度ＧＦ、ＧＲの各検出信
号か入力されるようになっている。そして、４ＷＳコン
トロールユニツト９０は、これら検出信号および上記駆
動トルク配分比の情報に基づいて、次式％式％（θ、；前輪舵角：φ；ヨーレート：Ｔ、。

Ｔ２　；駆動トルク配分比の関数：に、（Ｖ）、に２　
　（Ｖ）；車速Ｖの関数）で定義される目標後輪舵角ＴＧθ、で後輪転舵機構Ｂを
制御するようになっている。

上記車速Ｖの関数に１　（Ｖ）、−Ｋｚ　　（Ｖ）は、
車両の特性（例えば、ホイールベース、車両の重量１重
心バランス等）によって定められるものであり、具体的
には、第３図（ａ）　、　（ｂ）に示すようになってい
る。

上記駆動トルク配分比の関数Ｔ、ｌ　”ｒ２は、次式％式％（Ｔｐ、’ｒＲ；車両の特性に応じて設定される定数：
Ｒｅ／Ｆｒ；駆動トルク配分比）で定義されている。こ
こに、駆動トルク配分比Ｒｅ／ＦｌのＲｅ、Ｆｒは、後
輪２Ｌ、２Ｒおよび前輪ＩＬ、ＩＲにそれぞれ配分され
る駆動トルクである。駆動トルク配分比Ｒｅ／Ｆｒは、
車速Ｖをパラメータとする前輪舵角θ１の関数であって
、具体的には、第４図に示すようになっている。

上記ヨーレイトφは、車体の中心軸線上に重心を挾んで
前後に配設された横Ｇセンサ３３．３４の出力に基づき
、次式により現在のヨーレートφｎとして算出される。

φｎ−φｎ−１　＋（ＧＦ　−ＧＲ）　ｔ／ｆ（φ。−
１；前回のヨーレート：ＧＦ、フロント横Ｇセンサ３３の出カニＧＲ，リヤ横
Ｇセンサ３４の出カニｔ；測定時間間隔＝兎；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ψを直接検出
するヨーレートセンサを用いるようにすることもできる
。

上記４ＷＳコントロールユニツト９Ｇは、目標後輪舵角
ＴＧθ２を演算した後、このＴＧθＲから目標後輪転舵
量ＴＧΔθＲ（ＴＧθ８に対する後輪実舵角の偏差）を
演算し、このＴＧΔθ８に対応する制御信号をサーボモ
ータ２０に出力するようになっている。

たたし、本実施例に係る４ＷＳコントロールユニツト９
０は、駆動トルク配分比Ｒｅ／Ｆｒの変化速度に対して
目標後輪舵角ＴＧｏＲの変化速度を小さくする遅延手段
（図示せず）を備えており、上記目標後輪転舵量ＴＧΔ
θ、の演算は、第５図に示すフローチャートに従って行
われるようになっている。

すなわち、まず、ステップＳ１でデータ入力を行った後
、Ｓ２で駆動トルク配分比Ｒｅ／Ｆｒか変化したか否か
を判定し、変化していれば、Ｓ３でその変化量か所定値
以上か否かを判定し、所定値以上であれば、Ｓ４でＴｌ
　ｒ　Ｔ２を上記の式により演算して更新し、この更新
されたＴ１　＋　”Ｔ２を用いてＳ５て目標後輪舵角Ｔ
Ｇθ８を演算し、Ｓ６て目標後輪転舵量ＴＧΔθ、を演
算してＳｌに戻る。一方、Ｓ２で駆動トルク配分比Ｒｅ
／Ｆｒが変化していないと判定された場合、あるいはＳ
３でその変化量が所定値未満と判定された場合は、Ｔ１
．Ｔ２の更新行わずに８５に移行する。

これにより、駆動トルク配分比Ｒｅ／Ｆｒの変化に対し
ては目標後輪転舵ｆｆ１ＴＧΔθ２の応答性を鋭くする
ことができ、駆動トルク配分比Ｒｅ／Ｆｒの頻繁な変化
に対する後輪舵角制御の発振現象の発生を未然に防止す
ることができる。

本実施例の後輪操舵装置は、フェイルセーフのために、
その制御系が二重構造とされている。

つまり、第６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か付加され、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か付加されて
、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
きにのみ後輪転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いる。

また、各種制御のために、４ＷＳコントロールユニツト
９０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わす
信号が入力されるようになっている。

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、相互に連係された制御手段たるメインコントロ
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Ｌ端
子からの信号かアナログバッファ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３
１．３５．３［ｉおよびスイッチ４］、　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、両横Ｇ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５ΩＡに入力されるようにな
っている。

メインコントローラ５０Ａから出力された制御信号は、
ローパスフィルタ１０１．サーボアンプ６１およびサー
ボドライバ６２を介してサーボモータ２０に出力され、
後輪実舵角を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５０Ａ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に於いて比較されこれらが一致したと
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ている。また、オア回路７５におい
ても比較され、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、この後輪転舵制御は、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。また、同図中、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。

以上詳述したように、本実施例によれば、前後輪相互間
における駆動トルク配分比Ｒｅ／Ｆｒを加味した目標後
輪舵角ＴＧθＲで後輪転舵機構Ｂを制御するようになっ
ているので、前後各輪のコーナリングパワーの変化に応
じた後輪舵角制御が可能となり、これにより、トルクス
プリット式４輪駆動車における位相反転制御の最適化を
図ることができる。

さらに本実施例によれば、４ＷＳコンロールユニツト９
０が、駆動トルク配分比Ｒｅ／Ｆｒの変化速度に対して
目標後輪舵角ＴＧθ２の変化速度を小さくする遅延手段
を備えているので、駆動トルク配分比Ｒｅ／Ｆｒがハン
ドル操舵等により頻繁に変化しても、これによる後輪舵
角制御の発振現象が発生するのを未然に防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る車両の後輪操舵装置の一実施例
を示す全体構成図、第２図は、中立保持手段の拡大断面図、第３図は、Ｋ！
　（Ｖ）およびに２　（ｖ）の特性を示すグラフ、第４図は、駆動トルク配分比の特性を示すグラフ、第５図は、本実施例の作用を示すフローチャート、第６図は、制御系のブロック図である。Ｂ・・・後輪転舵機構ＩＬ、ＩＲ・・・前輪　　　２Ｌ、２Ｒ・・・後輪９０
・・・４ＷＳコントロールユニツト（後輪舵角制御手段
）１（１０・・・４ＷＤコントロールユニツト（駆動トル
ク配分比可変制御手段）１．０２・・・エンジン第２図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）エンジンから各車輪へ伝達される駆動トルクの配
分比が前後輪相互間において変更可能とされた４輪駆動
車の後輪操舵装置であって、後輪を転舵する後輪転舵機構と、前記前後輪相互間における駆動トルク配分比の設定およ
び変更を行う駆動トルク配分比可変制御手段と、この駆動トルク配分比可変制御手段から駆動トルク配分
比情報が入力され、次式ＴＧθ＿Ｒ＝−Ｋ＿１（Ｖ）・Ｔ＿１・θ＿Ｆ＋Ｋ＿２
（Ｖ）・Ｔ＿２・■ （θ＿Ｆ；前輪舵角：■；ヨーレート：Ｔ＿１、Ｔ＿２
；駆動トルク配分比の関数：Ｋ＿１（Ｖ）、Ｋ＿２（Ｖ
）；車速Ｖの関数）で定義される目標後輪舵角ＴＧθ＿Ｒで前記後輪転舵機
構を制御する後輪舵角制御手段とを備えてなることを特
徴とする車両の後輪操舵装置。
（２）請求項（１）記載の車両の後輪操舵装置において
、前記後輪舵角制御手段が、前記駆動トルク配分比の変
化速度に対して前記目標後輪舵角ＴＧθ＿Ｒの変化速度
を小さくする遅延手段を備えていることを特徴とする車
両の後輪操舵装置。