JPH04135980A - 四輪操舵装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は操舵時の車両の運動性能を自在に制御てきるよ
うにした四輪操舵装置に関するものであり、特に車体に
設けたヨーレイトセンサーの故障を検知するシステムを
有する四輪操舵装置に関するものである。

（従来の技術） 従来から四輪操舵制御装置としては例えば、特開昭５５
−９１４５７号公報及び特開昭５７−７０’７７４号公
報に開示されるように、所定の車速値を境に、車両か同
車速値より低速にて走行しているとき、操舵比を後輪操
舵角か前輪操舵角に対し逆相になる値に設定し、又車両
か所定の車速値より高速にて走行しているとき、操舵比
を後輪操舵角か前輪操舵角に対し同相になる値に設定す
るようにしたものか提案されている。

この四輪操舵制御装置によれば、低速走行時に車両の回
転半径を小さくすることかでき、車両の小廻り性能を向
上することかできる。又、中高速走行時に車両の回転半
径を大きくして車両のレーンチェンジを迅速、且つ容易
に行うことができる。

しかしながら、上記従来の装置は、単に車速により前後
輪転舵比を決定する後輪操舵制御装置であるため、横風
や路面外乱を受けたときに操舵比を変更することかでき
ないという問題点を有していた。そこで最近ではこのよ
うな問題点を解消するために車速センサー、舵角センサ
ーに加えて外乱を検知するヨーレイトセンサーを設け、
これら３つのセンサーからの信号に基づいて後輪転舵を
制御するシステムか提案されている。このような公知例
としては特開昭６０−１６１２５６号かある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記ヨーレイトセンサーを有する後輪操
舵システムにあっては、ヨーレイトセンサーが故障した
場合は横風等の外乱に対して効果を充分に発揮すること
ができず、加えてヨーレイトセンサーが故障した状態で
後輪の制御を行うことは走行上極めて危険な状態となる
という問題かある。またこのような事態に対処するため
のヨーレイトセンサーの故障を検知する有効な手段も実
現されていない。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、実車走行により車速に対するヨーレイト変化率境
界値及びハンドル角加速度に対するヨーレイト変化率境
界値を予め求めておき、車両走行時にヨーレイトセンサ
ーからの信号に基づいて算出したヨーレイト変化率か前
述の各ヨーレイト変化率境界値を越えているか否かを判
断することにより、ヨーレイトセンサーの故障を検知し
、ヨーレイトセンサーか故障していると判断された場合
には、後輪を中立位置に戻すようにして走行安全性を確
保しようとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） このため本発明は、車速センサーと、前輪の操舵角を検
出するための操舵角センサーと、車体のヨー運動を検出
するヨーレイトセンサーと前記各センサーが検出した検
出値に応じて適当な後輪操舵角を演算する電子制御装置
と、前記電子制御装置からの信号によって制御される後
輪操舵機構と、前記電子制御装置内に設けられたヨーレ
イトセンサー故障検出手段とを備えてなるもので、これ
を課題解決のための手段とするものである。

（作用） 操舵角か小さいときは、車速に対するヨーレイト変化率
か、予め求めであるその車速に対するヨーレイト変化率
境界値を越えているか否かを判断し、越えているときに
はヨーレイトセンサーが故障していると判定する。

また、ハンドルか大きく旋回された状態のときは、ハン
ドル角速度の絶対値に対するヨーレイト変化率が、予め
求めであるそのハンドル角速度の絶対値に対するヨーレ
イト変化率境界値を越えているか否かを判断し、越えて
いるときはヨーレイトセンサーか故障していると判定す
る。

そして、上記いずれの場合でもヨーレイトセンサーか故
障していると判定されると、後輪転舵用の方向切換弁の
バルブ駆動ソレノイドかＯＦＦとなり後輪か中立位置に
復帰する。

（実施例） 以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例に
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。図において前輪操舵機構８０はステアリング
ホイール８１に接続されている。

ステアリングホイール８１か回されると、右前輪ＦＲと
左前輪ＦＬの向きか変化する。また、図中ＳＰ２は変速
機の出力軸から車速を検出する駆動輪車速センサー、Ｓ
ＰＩは後輪近傍に配設された従動輪車速センサー、ＳＴ
Ｉはステアリングのステアリング角とステアリング角速
度を検出するステアリングセンサー、Ｓｒ１は後輪舵角
を検出する後輪舵角センサー、ＹＡＷはヨーレイトを検
出するヨーレイトセンサーであり、これら各センサーか
らの信号は電子制御装置ＥＣＵに入力される。電子制御
装置ＥＣＵは入力信号に基づいて目標後輪舵角を演算し
た後、目標舵角に相当する電流を油圧制御ユニットに流
す。

以下、第２図を参照して、油圧制御ユニット１０及びパ
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１ヘレン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１
２に供給する。オイルポンプ１１は車両のエンジン９１
により駆動される。オイルポンプ１１か発生した油圧は
電磁切換弁１２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５ＯＬＩと５ＱＬ２、及び
スプール弁５ＰＬＩを備えている。電子制御装置ＥＣＵ
がソレノイドＳＱＬ　１に通電すると、スプール弁５Ｐ
ＬＩかソレノイドＳＱＬ　１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かソレノイ
ド５ＱＬ２に通電すると、ソレノイド５ＱＬ２に向かっ
てスプール弁ＳＰＬ　ｌか吸引され、図示右方へ移動す
る。更に電子制御装置ＥＣＵかソレノイド５ＯＬＩにも
５ＱＬ２にも通電しない時には、スプール弁５ＰＬＩか
スプリング１９ａ、　１９ｂの力によって、両ソレノイ
ド５ＯＬ１．５ＱＬ２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か接続されてい
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２２２３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か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０リ
ング２９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か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３１．３２か挿入さ
れている。リテーナ３１．３２の間にはリターンスプリ
ング３３か配設されている。

リテーナ３１と摺動ピストン２６の間には、スリーブ３
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か密閉部材２３に向かって移動する時には、スリ
ーブ３４及びリテーナ３１か摺動ピストン２６と一体に
なって摺動する。この時、リテーナ３２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か圧縮される。

リテーナ３２は操舵ロッド２４に固定されたＯリンク３
５に当接している。従って、摺動ピストン２６か密閉部
材２２に向かって移動する時には、スリーブ３２か摺動
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２］、ｂ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か圧
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か当接した位置において後輪か直進位置になるよう
に定める。また、○リング３５の位置はリテーナ３２と
密閉部材２３か当接した位置において後輪か直進位置に
なるように定める。

スプール弁５ＰＬＩかソレノイド５ＱＬ２側に移動する
と、出力ポート１４にドレンポート１５か接続され、出
力ポート１６にコモンポート１３か接続される。この時
、オイルポンプ１１から供給された作動油かチャンバー
２７に供給され、しかもチャンバー２８内の作動油かド
レン１８に排出されるので、摺動ピストン２６か密閉部
材２２へ向かって移動する。

逆にスプール弁５ＰＬ２かソレノイド５ＱＬｌ側に移動
すると、呂カポ−［４にコモンポート１３か接続され、
出力ポート１６にドレンポート１７か接続される。この
時、オイルポンプ１１から供給された作動油かチャンバ
ー２８に供給され、しかもチャンバー２７内の作動油か
ドレン１８に排出されるので、摺動ピストン２６か密閉
部材２３へ向かって移動する。

スプール弁５ＰＬＩか中立位置にある時、出力ポート１
４と１６にコモンポート１３か接続される。

この時、オイルポンプ１１から供給された作動油かチャ
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
へ向かって移動する。

このように、電子制御装置ＥＣＵはソレノイド５ＯＬ１
．５ＱＬ２に通電することにより後輪の向きを変化させ
ることかできる。

続いて、前述の電子制御装置内のヨーレイトセンサーの
故障判断システムについて詳述すると、第３図はヨーレ
イトセンサー故障判断システムのブロック図であり、Ｙ
ＡＷはヨーレイトセンサー、１はヨーレイト変化率算出
手段、２は車速に対するヨーレイト変化率境界値、３は
ハンドル角速度に対するヨーレイト変化率境界値、４は
算出ヨーレイト変化率と上記各境界値α１又はα２とを
比較し、ヨーレイトセンサーの故障を判断する故障判断
手段である。

ヨーレイトセンサーＹＡＷはヨーレイトジャイロ等で構
成されており、車体のヨーレイトを刻々検出している。

ヨーレイト変化率算出手段１は、前述のヨーレイトセン
サーからの今回のヨーレイト値と前回のヨーレイト値の
値をｎ回とり、その平均値を算出するものであり、これ
によってその時々のヨーレイト変化率か得られる。なお
ヨーレイト変化率を使用したのは車体の挙動を瞬時に判
断するためである。

車速に対するヨー角加速度境界値２は第４図に示すグラ
フに基づいて決定される。このグラフは操舵角の絶対値
がε以内にある場合（具体的にはステアリングかニュー
トラル状態のとき）、横風、路面状態等によって通常発
生し得る車速に対応したヨーレイト変化率を予め実車走
行試験によって求め、これを基にしきい値となる車速に
対応するヨーレイト変化率境界値をグラフ化したちので
ある。従って図中斜線範囲か正常判断領域となる。

また操舵角に対するヨーレイト変化率境界値３は、第５
図に示すグラフに基ついて決定される。このグラフは操
舵角の絶対値かεを越えている場合（具体的にステアリ
ングか切られている状態のとき）、横風、路面状態等に
よって通常発生し得る操舵角速度に対応したヨーレイト
変化率を予め実車走行試験によって求め、これを基にし
きい値となる操舵角に対応するヨーレイト変化率境界値
をグラフ化したものである。

従って図中斜線範囲か正常判断領域となる。

故障判断手段４はヨーレイトセンサーの故障を判断する
ためのものであり、故障判断は次の２つの場合にわけて
行なう。

■　操舵角か不感帯域にあるとき（具体的にはほぼハン
ドルか中立状態にあり、車両か直進をしている状態のと
き）、算出されたヨーレイト変化率か予め求めである車
速に対するヨー角加速度境界値を越えているときにはヨ
ーレイトセンサーか故障と判断する。

■　操舵角が不感帯域以外にあるとき（具体的にはハン
ドルか回転され、車両か旋回している状態）算出ヨーレ
イト変化率か予め求めであるハンドル角速度に対するヨ
ーレイト変化率境界値を越えているときに故障と判断す
る。

そしてヨーレイトセンサーか故障と判断された場合には
第２図に示す左右方向切換バルブのソレノイドへの通電
が停止され、後輪は中立位置に保持される。

以上のように構成されたヨーレイトセンサー故障システ
ムがどのようにして動作するかを第６図のフローチャー
トを用いて説明する。

車両を始動させるために、図示しないイグニッションス
イッチを閉成するとステ・ノブ１０１においてヨーレイ
トセンサー故障判断プログラムの実行か開始される。ス
テップ１０２において車速センサー、ハンドル舵角セン
サー、ヨーレイトセンサー等の各センサーからの信号か
電子制御装置内に入力され、ステップ１０３においてヨ
ーレイト信号が本故障判断プログラムに入力される。ス
テップ１０４において、操舵角の絶対値がハンドル角不
感帯角εと比較され、操舵角の絶対値かεよりも小さい
とき（）１ンドルかほぼ中立状態にあるとき）は、ステ
ップ１０５に進みここで時々刻々算出されるヨーレイト
変化率ｔと車速に対するヨーレイト変化率の境界値α１
とか比較される。ここでヨーレイト変化率ｔはヨーレイ
ト変化率算出手段から得られた値であり、境界値α、は
第４図のグラフによってその時の車速に対応した境界値
を求めたちのである。ヨーレイト変化率ｔか境界値α１
よりも小さいときは、この変化率ｔか正常値にあると判
断され、従ってヨーレイトセンサーも正常であると判断
され、ステップ１０７に進む。ステップ１０６ては通常
制御を行なうために電子制御装置により目標後輪舵角を
演算し、ステップ１０７てソレノイドを駆動し、ステッ
プ１０８てアクチュエータを作動する。後輪か転舵する
と後輪舵角はステップ１０９て検出され、続いてステッ
プ１１０て後輪か目標舵角に達したか否かを判断し、後
輪か目標舵角に達していない場合には再び同じプログラ
ム処理か行われ、後輪か目標舵角に達した時には、この
プログラムを終了する。

ヨーレイト変化率ｔか境界値α、よりも大きいときは、
ヨーレイト変化率が異常であると判断し、従ってヨーレ
イトセンサーか故障であると判断する。この場合にはス
テップ１１２に進み、ソレノイド駆動か停止され続いて
ステップ１１３１１４へ進み後輪はセンサースプリング
のハネ力によってニュートラル位置に復帰する。また操
舵角の絶対値がハンドル角不感帯角εよりも大きいとき
は、ハンドルか操作され、車両か旋回中であるとしてス
テップ１１１に進む。ステップ１１１ては時々刻々算出
されるヨーレイト変化率ｔと、その時の操舵角加速度に
対するヨーレイト変化率境界値α２とか比較される。こ
こでハンドル角速度に対するヨーレイト変化率境界値α
２は第４図のグラフによってその時のハンドル角速度に
対する境界値α２を求めたものである。算出ヨーレイト
変化率ｔが境界値α２よりも小さいときはステップ１０
６に進み、前述したと同し後輪の通常制御を行なう。ま
た算出ヨーレイト変化率ｔか境界値α２よりも大きいと
きは、ヨーレイトセンサーか異常であると判断し、前述
したと同じように後輪の転舵を中止する。

〔発明の効果〕

以上述へてきたように本発明によれは、予め実車走行に
より走行状態に応したヨーレイト変化率の境界値α１．
α２を求めておき、この境界値と算出されるヨーレイト
変化率とを比較するだけでヨーレイトセンサーの故障を
検知できるため、車両の走行安全性か確保てき、またヨ
ーレイトの異常信号か入力されても、車両の挙動に影響
を及はすことなく安全に走行できる。

【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、第
２図は油圧制御ユニットの構成図、第３図はヨーレイト
センサーの故障検出手段のブロック図、第４図は車速に
対するヨーレイト変化率境界値を示すグラフ、第５図は
ハンドル角速度に対すヨーレイト変化率境界値を示すグ
ラフ、第６図はヨーレイトの故障を検出するためのフロ
ーチャートである。 図の主要部分の説明 １　ヨーレイト変化率算出手段 ２　車速に対するヨーレイト変化率境界値３〜ハンドル
角速度に対するヨーレイト変化率境界値 ４　ヨーレイトセンサー故障判断手段 ８０　　前輪操舵機構 ８１　　ステアリングホイール ５ＰＩ−従動輪車速センサー Ｐ２ ＴＩ Ｔ２ ＡＷ 駆動輪車速センサー ステアリングセンサー 後輪舵角センサー ヨーレイトセンサー 第３図 第２図 図面の浄書（内容に変更なし） 第４図 手続 主車 正 書 （方式） ％式％ １、事件の表示 特願平　２−２５９５３０号 ２、発明の名称 四輪操舵装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　（３２０）トヨタ自動車株式会社代表者　　　
佐々木　紫部 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　平成３年　１月２２日６、補正
の対象 図面および代理権を証明する書面 ７、補正の内容

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車速センサーと、前輪の操舵角を検出するための操舵角
   センサーと、車体のヨー運動を検出するヨーレイトセン
   サーと、前記各センサーが検出した検出値に応じて適当
   な後輪転舵角を演算する電子制御装置と、前記電子制御
   装置からの信号によって制御される後輪操舵機構と、前
   記電子制御装置内に設けられたヨーレイトセンサー故障
   検出手段とを備える四輪操舵装置。