JPH0431903B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車等の車両において前輪の転舵
に応じて後輪をも転舵制御するようにした車両の
４輪操舵装置に関するものである。

（従来技術） 従来より、この種の車両の４輪操舵装置とし
て、例えば特開昭57−11173号公報に開示されて
いるように、前輪を転舵するステアリング装置
と、油圧アクチユエータの作動によつて後輪を転
舵駆動する後輪転舵装置とを備え、前輪の転舵角
および車速に応じて上記油圧アクチユエータを作
動制御することにより、前輪転舵角に対する後輪
転舵角特性を車速に応じて変化させるようにした
ものが知られている。この４輪転舵装置によれ
ば、例えば低速時には前輪に対して後輪を逆向き
（逆位相）に転舵することにより旋回性能を向上
し、最小回転半径の低減を可能とする他、高速時
には前輪に対して後輪を同じ向き（同位相）に転
舵することにより操安性を向上し、レーンチエン
ジをスムースに行うことができるものである。

しかして、上記の如く４輪操舵を行うについ
て、従来より工作機やＸ−Ｙプロツター等の位置
決め用に使用され、応答性よく高精度の制御が可
能なパルスモータを前記後輪転舵装置の駆動源と
して使用した場合に、このパルスモータは応答速
度に限界があるため、前輪転舵速度が大きい時に
後輪の転舵遅れが発生する恐れがある。すなわ
ち、通常、上記パルスモータを制御する場合、ス
テツプ角（例えば、0.9°／step）を一定にして駆
動パルス信号のパルス数すなわちステツプ数を変
動して、その移動量の制御を行うようにしている
が、パルスモータは上記のように応答速度に限界
があつて、例えば１秒間に1500ステツプ程度が通
常使用されているものの限度である。このため、
パルスモータの速度を向上するには、そのステツ
プ角を大きくすればよいが、このステツプ角の大
きなパルスモータ（例えば、3.6°／step）は、操
舵の変化量（前輪転舵速度）が相対的に大きいと
きにはパルスモータの回転速度が大きく後輪転舵
遅れの改善が図れるが、操舵の変化量（前輪転舵
速度）が相対的に小さいときには、パルスモータ
の１ステツプで移動する後輪転舵角が大きくなつ
て制御精度が低下し、特に高精度の制御を必要と
する４輪操舵装置には不適当なものである。しか
して、上記問題を解決するために、小さいステツ
プ角で１秒当りのステツプ数が大きい高性能のパ
ルスモータを使用することは、コストの上昇、重
量増加、消費電力の増加等の問題がある。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、パルスモータは例え
ばその励磁方式を変えることにより簡単にステツ
プ角を変更することができることに着目し、前輪
を転舵するステアリング装置の変化量に対応し
て、パルスモータの駆動に伴う後輪転舵装置によ
る後輪の動きを、前輪転舵速度が小さいときには
小刻みにして誤差比率を小さくし高精度に目標値
に合致させる一方、前輪転舵速度が大きいときに
は速度を高めて追従性を向上して遅れの発生を解
消するようにして制御性能を改良した車両の４輪
操舵装置を提供することを目的とするものであ
る。

（発明の構成） 第１図は本発明の構成を明示するための全体構
成図である。

本発明の４輪操舵装置は、前輪１を転舵するス
テアリング装置２と、後輪３を転舵する後輪転舵
装置４とを備え、後輪転舵装置４はパルスモータ
５にて駆動される。ステアリング装置２のステア
リングハンドル６の舵角が舵角センサ７によつて
検出され、少なくともこの舵角センサ７の信号が
入力された制御手段は、前輪転舵角に応じた制御
信号を上記パルスモータ５に送出する。また、上
記舵角センサ７の信号の速度もしくは加速度等の
変化状態を操舵判別手段により検出し、この操舵
判別手段の出力に基づきステツプ角設定手段は操
舵の変化量が大きいときには操舵の変化量が小さ
いときに比してパルスモータ５のステツプ角を相
対的に大きくする信号を制御手段を介してパルス
モータ５に出力するものである。

（発明の効果） ステアリング装置の操舵の変化量を検出し、こ
の操舵の変化量が大きいときにはパルスモータの
ステツプ角を大きくし、操舵の変化量が小さいと
きにはパルスモータのステツプ角を小さくしたこ
とにより、前輪転舵速度が大きいときは後輪の転
舵速度も大きくして追従性を向上し後輪の転舵遅
れを解消するとともに、前輪転舵速度が小さいと
きには後輪の転舵角を小刻みにして目標転舵角と
の誤差を小さくすることができ、全領域で高精度
な制御を行つて、４輪操舵装置の特性を十分に発
揮させることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図〜第５図に沿つ
て説明する。

第２図に示すように、左右の前輪１，１を転舵
するステアリング装置２は、ステアリングハンド
ル６と、該ステアリングハンドル６の回転運動を
直線往復運動に変換するラツクピニオン機構１１
と、該ラツクピニオン機構１１の作動を前輪１，
１に伝達してこれらを転舵させる左右のタイロツ
ド１２，１２およびナツクルアーム１３，１３と
から構成されている。

一方、左右の後輪３，３を転舵する後輪転舵装
置４は、車体に左右方向に摺動自在に保持された
後輪操作ロツド１４と、該後輪操作ロツド１４の
左右両端にそれぞれタイロツド１５，１５を介し
て連結された左右のナツクルアーム１６，１６と
を有し、上記後輪操作ロツド１４の軸方向の移動
により、後輪３，３が転舵する。そして、後輪操
作ロツド１４にはラツク１７が形成され、該ラツ
ク１７に噛合するピニオン１８がパルスモータ５
により一対の傘歯車１９，２０およびピニオン軸
２１を介して回転されることにより、上記パルス
モータ５の回転方向、回転量に対応して後輪３，
３を転舵する。

また、上記後輪操作ロツド１４はパワーシリン
ダ２２を貫通し、該パワーシリンダ２２内を左右
の油圧室２２ａ，２２ｂに仕切るピストン２３が
この後輪操作ロツド１４に固着されると共に、上
記油圧室２２ａ，２２ｂには、ピニオン軸２１の
周囲に設けられたコントロールバルブ２４から導
かれた油圧通路２５ａ，２５ｂがそれぞれ接続さ
れ、また上記コントロールバルブ２４とオイルポ
ンプ２７との間には油圧供給通路２８およびリタ
ーン通路２９が設けられている。ここで、上記コ
ントロールバルブ２４は、パルスモータ５の回転
時にピニオン軸２１に加わる回転力に応じて作動
し、オイルポンプ２７から油圧供給通路２８を経
て供給される油圧を上記回転力の方向に応じてパ
ワーシリンダ２２のいずれか一方の油圧室２２ａ
または２２ｂに導入し、他方の油圧室２２ｂまた
は２２ａ内の作動油をリターン通路２９を介して
上記オイルポンプ２７に戻すように作用する。し
たがつて、上記パルスモータ５により傘歯車１
９，２０、ピニオン軸２１、ピニオン１８および
ラツク１７を介して後輪操作ロツド１４が軸方向
に移動される時に、上記パワーシリンダ２２内に
導入された油圧がピストン２３を介して後輪操作
ロツド１４の移動をアシストするものである。

上記パルスモータ５はドライバ３１を介して、
コントローラ３０から出力される制御信号によつ
て作動制御される。該コントローラ３０には、車
速センサ３２から出力される車速信号と、上記ス
テアリング装置２におけるステアリングハンドル
６の操舵角を検出する舵角センサ７からの舵角信
号と、後輪転舵装置４におけるパルスモータ５の
作動量から後輪転舵量を検出する後輪転舵角セン
サ３３からの後輪転舵角信号と、バツテリ電源Ｂ
およびイグニツシヨン信号Igとが入力される。ま
た、このコントローラ３０にはメータ表示器３４
が接続されて転舵状態が表示される。

次に、コントローラ３０の構成を第３図を参照
して説明する。

前記舵角センサ７の検出信号および車速センサ
３２の検出信号は後輪転舵角演算部３５に入力さ
れ、この後輪転舵角演算部３５で目標後輪転舵角
θrが演算される。

すなわち、上記後輪転舵角演算部３５では、舵
角センサ７の信号によりステアリングハンドル６
の左右方向への操舵による操舵角θhを求め、こ
の操舵角θhと車速センサ３２からの車速信号Ｖ
とにより目標後輪転舵角θrを求める。この後輪転
舵角θrの演算は、例えば第４図に示す如き操舵角
θhと車速ｖとに対する後輪転舵角θrの特性が予め
後輪転舵角演算部３５に記憶されており、この特
性に従つて算出される。ここで、第４図に示す後
輪転舵特性は、低速時には、操舵角θhが一定値
を越えると操舵角θhの増大にしたがつて後輪転
舵角θrが大きな転舵比θr／θhでマイナス方向の逆
位相（前後輪が逆方向に転舵する状態）に増大す
る一方、高速時には、操舵角θhの増大にしたが
つて後輪転舵角θrがプラス方向に同位相（前後輪
が同方向に転舵する状態）で増大するとともに、
一定の操舵角θhを越えると転舵比θr／θhが略一
定となるように設定されている。これは、低速時
における車両旋回時の最小回転半径を可及的小さ
くし、また高速時におけるレーンチエンジをスム
ースに実現するためである。

上記後輪転舵角演算部３５で算出した後輪転舵
角θrの信号は第１の比較器３６に入力され、第１
の比較器３６はこの後輪転舵角θrの信号と後輪転
舵角センサ３３からの実測後輪転舵角θr′とを比
較して、その偏差量に応じた制御量に相当する信
号を補正パルス発生部３９に対して出力する。

また、舵角センサ７の検出信号は操舵速度演算
部４０に入力され、この操舵速度演算部４０で単
位時間当りの操舵の変化量から操舵速度Ｈを求
め、この信号Ｈは第２の比較器３７に入力され
る。第２の比較器３７はこの操舵速度Ｈと設定信
号発生部３８からの設定値Ｋとを比較して、操舵
速度Ｈが設定値Ｋより大きいときに、ドライバ３
１にハイレベルもしくはローレベルのステツプ角
信号を出力し、このドライバ３１からパルスモー
タ５に出力される駆動パルス信号の励磁方式を変
えて、パルスモータ５のステツプ角を操舵速度Ｈ
の小さいときには小さく（１ステツプ0.9°）、操
舵速度Ｈの大きいときには大きく（１ステツプ
1.8°）切換えて駆動するものである。

補正パルス発生部３９は、θr−θr′の正負に応
じてパルスモータ５の回転方向に対応した回転方
向切換え信号、および所定の周波数の駆動パルス
信号をドライバ３１に出力し、ドライバ３１はこ
の信号および第２の比較器３７からの操舵の変化
量に応じたステツプ角信号を受けてパルスモータ
５を駆動する駆動パルス信号に変換してパルスモ
ータ５に出力し、目標後輪転舵角θrとなるように
後輪転舵装置４を駆動する。

なお、上記駆動パルス信号は、操舵の変化量が
大きい低速時においては、ハンドル舵角速度の最
大値（約760°／ｓ）に対応し、これに上記した第
４図の特性に基づき後輪転舵角θrの最大値（約
20°）の転舵を、追従遅れを起さないようにパル
スモータ５を駆動するためのパルス数とステツプ
角の信号が求まり、操舵の変化量が小さい高速時
においてはハンドル舵角速度および第４図による
後輪転舵角θrのいずれも小さくなることから、後
輪３の転舵に空き時間が生じないように、均等に
パルスモータ５を駆動するためのパルス数とステ
ツプ角の信号が求まるものである。

次に、上記実施例のコントローラ３０の作動を
第５図に示すフローチヤートを用いて説明する。
この第５図の例では、第３図と異なり後輪転舵角
センサ３３の実測後輪転舵角信号を入力すること
なくオープン制御を行う場合について示してい
る。

第５図Ａはメイン処理ルーチンであり、スター
トして、システムイニシヤライズ（第５図におけ
るステツプP1）の後、操舵角のメモリ値Mθhが
0°かどうか判断し（P2）、YESの場合には後輪転
舵角θrを0°に補正する（P3）一方、NOの場合に
は車速センサ３２による車速Ｖを読み込む
（P4）。

また、舵角センサ７による操舵角θhの読み込
みは、第５図Ｂの割込み処理ルーチンによつて行
い、数ミリセカンドの一定時間（τ秒）毎に発生
される割込み信号IRQの入力（P11）に伴い、舵
角センサ７の操舵角θhを読み込み（P12）、この
検出操舵角θhの値と前回検出の操舵角θhのメモ
リ値Mθhの値から操舵速度Ｈを算出して（P13）、
上記操舵角θhおよび操舵速度Ｈの値をメモリに
書き込み（P14）、この処理ルーチンを終了する。

上記割込み処理に伴つてメイン処理ルーチンで
は、メモリの操舵角Mθhおよび車速Ｖに基づき、
第４図の特性により予め登録してある目標後輪転
舵角θrを算出する（P5）。そして、操舵速度Ｈが
測定値Ｋより大きいかどうか判断し（P6）、この
判断がYESのときにはステツプ角を大きく1.8°／
stepとする信号を出力する（P7）一方、NOのと
きにはステツプ角を小さく0.9°／stepとする信号
をドライバ３１に出力する（P8）。続いて、ステ
ツプP5による後輪転舵角θrと前回算出した後輪
転舵角θr′とが一致するように、｜θr−θr′｜＝０
と
なるパルス数、回転方向を計算して所定の駆動パ
ルスをドライバ３１に出力し（P9）、今回の後輪
転舵角θrを前回の後輪転舵角θr′にメモリを書き
換え（P10）、上記処理を繰返す。なお、ステツ
プP3においては、後輪転舵角θrを0°に補正すると
ともにメモリの後輪転舵角θr′も0°とする。

上記実施例によれば、操舵速度Ｈが大きいとき
には、パルスモータ５のステツプ角を大きくして
後輪３の転舵遅れを解消する一方、操舵速度Ｈが
小さいときには、ステツプ角を小さくして後輪３
の動きを小刻みにして、全領域において精度のよ
い後輪転舵制御を行うことができる。

また、上記第５図に示す実施例では、後輪転舵
角θrの実測検出によるフイードバツク制御は行つ
ていないが、これはフイードバツク制御を全領域
で行うと操舵の変化量の大きい時には、フイード
バツク制御を実行している時間だけ応答遅れやハ
ンチングが発生することになるためであるが、本
発明は、例えば、ハンドルセンタ時のみ後輪３の
基準位置を修正して、制御誤差の蓄積を解消する
ようにしてもよく、また、常に後輪の転舵角をフ
イードバツク制御するようにしたものにも適用可
能である。

一方、上記実施例では後輪転舵装置４に油圧に
よつて後輪３の転舵をアシストするいわゆるパワ
ーステアリング機構を採用して、パルスモータ５
による転舵動作を確実にしているが、パルスモー
タ５のみによる転舵もしくは他のアシスト機構を
採用してもよい。

また、上記のように操舵の変化量に応じて相対
的にステツプ角を変化させるとともに、この操舵
の変化量に対応してパルスモータ５の駆動パルス
周波数を可変としてもよく、操舵の変化量が大き
いときにパルスモータ５のステツプ角を大きくす
ると同時に、駆動パルス周波数を高くするように
すると、より良好な制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を明示するための車両の
４輪操舵装置の全体構成図、第２図は本発明の一
実施例による車両の４輪操舵装置の具体的構造例
を示す全体構成図、第３図はコントローラのブロ
ツク図、第４図はコントローラに設定される後輪
転舵特性の一例を示す特性図、第５図Ａ，Ｂは上
記実施例における後輪転舵制御の流れを示すフロ
ーチヤートである。 １……前輪、２……ステアリング装置、３……
後輪、４……後輪転舵装置、５……パルスモー
タ、６……ステアリングハンドル、７……舵角セ
ンサ、３０……コントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 前輪を転舵するステアリング装置と、後輪を
   転舵する後輪転舵装置と、後輪転舵装置を駆動す
   るパルスモータと、上記ステアリング装置のステ
   アリングハンドルの舵角を検出する舵角センサ
   と、少なくとも上記舵角センサの信号が入力され
   前輪転舵角に応じた制御信号をパルスモータに送
   出する制御手段と、上記舵角センサの信号の変化
   状態を検出する操舵判別手段と、この操舵判別手
   段の出力に基づき、操舵の変化量が大きいときに
   は操舵の変化量が小さいときに比してパルスモー
   タのステツプ角を相対的に大きくするステツプ角
   設定手段とが設けられたことを特徴とする車両の
   ４輪操舵装置。