JPH0431905B2 - - 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、前輪の転舵に対して後輪の
転舵が断続的になつて滑かさがなくなつたり、転
舵遅れが発生する問題がある。すなわち、通常、
上記パルスモータを制御する場合、低速でパルス
モータを立ち上げて徐々に加速し、一定の駆動パ
ルス周波数で定速駆動した後、目的の位置に来る
と徐々に減速し停止させるといつた制御を行うも
のであるが、これを後輪転舵装置の駆動用に適用
した場合に、前輪を転舵するステアリン装置の操
舵量、操舵速度が運転状態に応じて大きく変化
し、前輪はこれに対応して転舵するのに対し、後
輪もこれに対応して転舵速度を変化させるのが好
ましいが、上記パルスモータが定速駆動のために
転舵速度は変化せず一定となる。よつて、操舵の
変化量（前輪転舵速度）が小さいときにはパルス
モータの駆動パルス数が少ないことから、その出
力は短時間で完了し、これに応じて後輪の転舵も
短時間に完了し、次の駆動信号が入力されて転舵
を行うまでに空き時間が生じ、このため後輪の動
きが断続的になつて滑かさに欠けるものである。
また、逆に操舵の変化量（前輪転舵速度）が大き
いときには、パルスモータの駆動パルス数が多
く、この駆動パルスに対応した後輪の転舵が完了
する前に次の駆動パルス信号が入力されることに
なり、後輪の動きに遅れが発生するものである。

（本発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、前輪を転舵するステ
アリング装置の操舵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ゆつくり
と、かつ連続的にして滑かにする一方、前輪転舵
速度が大きいときには速くし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駆動パルス周波数設定手
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の駆動パル
ス周波数を相対的に高め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
駆動パルス周波数を高め、操舵の変化量が小さい
ときにはパルスモータの駆動パルス周波数を低く
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速度を小さくして後輪の
滑かな動きを得ることができ、全領域で高精度な
制御を行つて、４輪操舵装置の特性を充分に発揮
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。さ
らに、このコントローラ３０にはメータ表示器３
４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の検出信号は演算部３５に入力され、この演
算部３５で目標後輪転舵角θrおよび駆動パルス周
波数Ｆが演算される。上記舵角センサ７はパルス
エンコーダタイプのセンサで構成され、前輪転舵
角に対応するステアリングハンドル６が1°回転す
る毎に１パルスの信号IRQ２を出力するととも
に、回転方向に対応して例えば右回転でハイレベ
ルの信号をもしくは左回転でローレベルの信号を
出力し、さらに、操舵角θhが0°のハンドルセンタ
ー時に基準信号IRQ１を出力するものである。

演算部３５は上記舵角センサ７からの基準信号
IRQ１またはパルス信号IRQ２の入力で立上り
（または立下り）信号を検出したとき、その信号
に対応した割込み処理を行うものである。

すなわち、操舵角θhの1°毎に出力されるパルス
信号IRQ２の入力による割込み処理では、演算部
３５はこのパルス信号IRQ２をカウントし、ハン
ドルセンター時の基準信号IRQ１から左右方向の
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図に示す如き操作角θhと車速ｖ
とに対する後輪転舵角θrの特性が予め演算部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
の増大に従つて後輪転舵角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の増大に従つて後輪転舵角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。

演算部３５で算出した後輪転舵角θrの信号は比
較器３７に入力され、この比較器３７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３
８に対して出力する。

また、上記演算部３５でのパルス信号IRQ２の
入力時の割込み処理は、前回のパルス信号の入力
から今回のパルス信号の入力までの時間をタイマ
ー３６で計測し、この計測値はその逆数が前輪転
舵速度を示すものであるが、上記計測値の増減に
対応して次回のパルス信号が入力されるまでの予
測時間Ｔを求め、前記目標後輪転舵角θrと現在後
輪転舵角θr′（前回演算値）との差に対応する制御
量（駆動パルス信号のパルス数）が、上記予測時
間Ｔ内に均等に出力できる駆動パルス周波数Ｆを
算出し、この周波数信号Ｆは補正パルス発生部３
８に出力される。該補正パルス発生部３８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
Ｆ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。

一方、前記演算部３５で操舵角θhが0°にあると
きの舵角センサ７からの基準信号IRQ１の入力時
には、その割込み処理により後輪３の後輪転舵角
θrが0°にあるかどうかを、後輪転舵角センサ３３
からの実測後輪転舵角θr′によつて判断し、これ
が0°となるようにフイードバツク信号を出力す
る。

次に、上記実施例のコントローラ３０の作動を
第５図Ａ，Ｂ，Ｃ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
ハンドルセンタ時のみ後輪転舵角センサ３３の実
測後輪転舵角信号を入力し、その他の時にはオー
プン制御を行うようにしている。

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）の後に、割込み信号IRQ１，IRQ
２を待つ（P2）。

第５図Ｂは舵角センサ７よりステアリングハン
ドル６がセンタ位置にあることを検出した基準信
号IRQ１の入力があつたときの割込み処理ルーチ
ンであり、基準信号IRQ１の入力（P3）に伴つ
て、操舵角θhのメモリー値Mθhを０とし（P4）、
その後、後輪転舵角センサ３３から実測後輪転舵
角θr′の値を読み込む（P5）。続いて、実測後輪転
舵角θr′が0°かどうかを判断し（P6）、この判断が
NOのときには、実測後輪転舵角θr′が0°となる回
転方向にパルスモータ５を駆動する駆動パルス信
号を１パルスだけ出力し（P7）、パルスモータ５
をセンター位置に移動させる。後輪転舵角θr′が0°
となりステツプP6の判断がYESとなると、この
処理ルーチンを終了する。

一方、第５図Ｃは舵角センサ７よりパルス信号
IRQ２の入力があつたときの割込み処理ルーチン
であり、1°毎にパルス信号IRQ２が入力される
（P8）のに伴つて、操舵角θhの回転方向を読み込
んだ（P9）後、この回転方向が右回転かどうか
を判断し（P10）、YESのときには操舵角のメモ
リー値Mθhに１を加算し（P11）、NOのときには
メモリー値Mθhから１を減算する（P12）。続い
て、前回の割込み（パルス信号入力）から今回の
割込みに要した時間T₀をタイマー３６からの信
号によつて計算し（P13）、この今回の時間T₀お
よび前回の時間Ｔ１、前々回の時間Ｔ２により、
次回の予測時間Ｔを計算する（P14）。そして、
車速センサ３２の信号より車速Ｖを読み込み
（P15）、車速Ｖと操舵角のメモリー値Mθhに基づ
き、第４図の特性により予め登録してある後輪転
舵角θrを算出し（P16）、この後輪転舵角θrと前
回に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Ｎ、回転方向を
計算し、カウント値（COUNT）をＮとする
（P17）。そして、上記カウント値が０かどうか判
断し（P18）、NOのときにはＴ／Ｎ秒間に１パル
スの駆動信号を出力して１ステツプだけパルスモ
ータ５を駆動した（P19）後、カウント値を１だ
け減算し（P20）、ステツプP18に戻つてカウント
値が０になるまで上記駆動信号の出力を繰返し、
パルスモータ５が所定の駆動を終了して後輪転舵
角θrが目標値となり、ステツプP18の判断がYES
となつたときに、前回の時間Ｔ１を前々回の時間
Ｔ２に、今回の時間T₀を前回の時間Ｔ１にメモ
リを書き換えると同時に、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（P21）、
この処理ルーチンを終了する。

上記処理において、ステアリングハンドル６の
操舵の変化量が大きい時には、舵角センサ７から
出力されるパルス信号の間隔が短くなり、Ｔ／Ｎ
の値も小さくパルスモータ５に駆動パルスを出力
する問題も短くなつて駆動パルス周波数が高くな
るものであり、操舵の変化状態を判別して駆動パ
ルス周波数を設定している。

上記実施例によれば、ステアリングハンドル６
の操舵の変化量が小さいときには、パルスモータ
５の駆動パルス周波数Ｆを低くして後輪３の動き
を滑かにする一方、操舵の変化量が大きいときに
は、駆動パルス周波数Ｆを高くして後輪３の転舵
遅れを解消して、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の検出によるフイードバツク制御は全領域で
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ので、ハンドルセン
タ時のみ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いる。しかし、本発明は、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、もしくは全くフイードバツク制御をし
ないものにも適用可能である。

さらに、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
的に駆動パルス周波数を変化させるとともに、操
舵の変化量に対応してパルスモータ５のステツプ
角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の駆動パルス周波数を高くす
ると同時に、ステツプ角を大きくするようにする
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，Ｃ
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
   タの駆動パルス周波数を相対的に高める駆動パル
   ス周波数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。