JPH0431906B2 - - 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グ装置の
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）が相対的に小さい高速時
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）が相対的に大きい低速時には、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。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、通常の運転状態にお
いては、高速時には低速時に比べてステアリング
ハンドルの操舵量が相対的に小さいことから、車
速の変動に対応して、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
が小さい高速時にはゆつくりと、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低速時
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、車
速を車速センサ８により検出し、この車速センサ
８の出力に基づき駆動パルス周波数設定手段は高
速のときには低速の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低くする信号を制
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） 車速の高低を検出し、この車速が低速のときに
はパルスモータの駆動パルス周波数を高くし、車
速が高速の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
い低速時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
転舵速度が小さい高速時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８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
８の検出信号は後輪転舵角演算部３５に入力され
るとともに、車速センサ８の検出信号は駆動パル
ス周波数演算部３６に入力され、後輪転舵角演算
部３５で目標後輪転舵角θrが、駆動パルス周波数
演算部３６で駆動パルス周波数Ｆがそれぞれ演算
される。

上記両演算部３５，３６は、数ミリセカンド毎
に１個のパルス信号を発生するタイマー３７から
の信号が入力され、このパルス信号IRQの入力で
立上り（または立下り）信号を検出したとき、そ
の信号に対応して割込み処理を行うものである。

すなわち、後輪転舵角演算部３５では、舵角セ
ンサ７の信号から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８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の信号は比較器３８に入力され、この比較器
３８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、駆動パルス周波数演算部３６では、車速
センサ８の信号から現在の車速Ｖを求め、この車
速Ｖをもとにパルスモータ５の駆動パルス周波数
Ｆの演算を行う。この駆動パルス周波数Ｆの演算
は、例えば、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を駆動するための駆動パルス周波数
Ｆが車速に対して求まり、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
を駆動するための駆動パルス周波数Ｆが車速Ｖに
対して求まり、このようにして車速Ｖに対して一
義的に駆動パルス周波数Ｆを算出し、この周波数
信号Ｆは補正パルス発生部３９に出力される。該
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。

次に、上記実施例のコントローラ３０の作動を
第５図Ａ，Ｂ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図おける
ステツプP1）の後、割込み信号IRQを待つ
（P2）。

第５図Ｂはタイマー３７よりパルス信号IRQの
入力があつたときの割込み処理ルーチンであり、
パルス信号IRQの入力（P3）に伴つて、舵角セ
ンサ７による操舵角θhおよび車速センサ８によ
る車速Ｖを読み込んだ（P4）後、この操舵角θh
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）。また、車速Ｖに基づいて最大駆動パルス
周波数Fmaxを算出し（P6）、この最大駆動パル
ス周波数Fmaxの逆数よりパルス周期Ｔを算出す
る（P7）。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Ｎ、回転方
向を計算し（P8）、カウント値（COUNT）をＮ
とする（P9）。そして、上記カウント値が０かど
うか判断し（P10）、この判断がNOのときにはＴ
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（P11）後、上記
カウント値を１だけ演算し（P12）、ステツプP10
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
終了し後輪転舵角θrが目標値となり、ステツプ
P10の判断がYESとなつたときに、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（P13）、この処理ルーチンを終了する。

上記実施例によれば、車速Ｖが低速のときに
は、駆動パルス周波数Ｆを高くして後輪３の転舵
遅れを解消する一方、車速Ｖが高速のときには、
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。

さらに上記実施例では、操舵角θhと車速Ｖに
応じて後輪転舵角θrを決定するとともに、車速Ｖ
に応じて駆動パルス周波数Ｆを可変とし、後輪転
舵装置４の転舵精度を向上するようにしている
が、これに加えてタイマー３７からのパルス信号
の発生を１〜２ミリセカンド以下と短くして、舵
角センサ７によるサンプリング時間を短くする
と、ハンドル舵角速度が最大となつても、ハンド
ル舵角が1°変化するのを検出して後輪転舵を行う
ことができるので、前輪１に対する後輪３の追従
遅れをより一層改善すると同時に、後輪転舵の滑
かさを向上することができる。

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、上記のように車速の高低に応じて相対的
に駆動パルス周波数を変化させるとともに、この
車速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、高速のときにパルスモータ５の
駆動パルス周波数を低くすると同時に、ステツプ
角を小さ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、８……車速センサ、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、車速を検出する車速センサ
   と、この車速センサの出力に基づき、高速のとき
   には低速の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低くす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。