JPH04362478A - 自動車用四輪操舵装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、前輪操舵系と後輪操舵
系とをそなえた、自動車用四輪操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、四輪操舵装置（４ＷＳ）を装備し
た自動車が普及しているが、この自動車用四輪操舵装置
では、低速時には小さく旋回できるように後輪を前輪と
逆相に操舵する逆相制御を行ない、高速時にはレーンチ
ェンジ等の際の旋回性能を向上させるために後輪を前輪
と同相に操舵する同相制御を行なうようにしている。

【０００３】そして、高速時の同相制御は後輪を僅かに
転舵するだけで効果が得られるが、低速時の逆相制御は
後輪をある程度大きく転舵しないと所定の効果が得られ
ない。このため、高速時の同相制御のみを行なうように
した四輪操舵装置も開発されている。

【０００４】図５はこのような従来の自動車用四輪操舵
装置の模式的な構成図であり、前輪１Ｌ，１Ｒを転舵す
る前輪操舵系Ｆと、この前輪操舵系Ｆに連動しながら後
輪１３Ｌ，１３Ｒを転舵する後輪操舵系Ｒとがそなえら
れている。

【０００５】前輪操舵系Ｆは、前輪１Ｌ，１Ｒに付設さ
れ各前輪の操舵用揺動を可能に取り付けられたタイロッ
ド３，３と、これらのタイロッド３，３の内端間に連結
されたパワーステアリング装置２とをそなえている。

【０００６】パワーステアリング装置２は、ステアリン
グハンドル４によって作動するラック・ピニオン機構（
図示省略）と、このラック・ピニオン機構に連結された
前輪操舵アクチュエータとしての油圧シリンダ（図示省
略）とで構成されている。

【０００７】そして、この油圧シリンダは、ステアリン
グハンドル４によって駆動される進相機能付き前輪操舵
バルブ５を介して、ポンプユニット６の一方の油圧ポン
プ７に接続されている。

【０００８】さらに、ポンプユニット６は、エンジン８
により駆動されるタンデム式に結合された二連ポンプ７
，９で構成されており、他方の油圧ポンプ９は、後輪操
舵バルブ１０を介して後輪操舵アクチュエータとしての
油圧シリンダ（広い意味では流体圧シリンダ）１１に接
続されている。

【０００９】一方、後輪操舵系Ｒは、左右の後輪１３Ｌ
，１３Ｒに付設され各後輪１３Ｌ，１３Ｒの操舵用揺動
を可能に取り付けられたタイロッド１２，１２と、これ
らのタイロッド１２，１２の内端に両端を連結されてそ
の往復動によりタイロッド１２，１２を駆動するロッド
（ピストンロッド）１１Ａと、このロッド１１Ａを駆動
する上述の油圧シリンダ１１とから構成されている。

【００１０】なお、図５において、１４はリザーバタン
クを示している。

【００１１】ところで、油圧シリンダ（後輪操舵アクチ
ュエータ）１１は、前輪操舵アクチュエータと同様に、
コントローラ１５によってフィードバック制御されるが
、この制御は、ステアリングハンドル４の操作状態や車
両の走行状態に応じて行なわれる。

【００１２】つまり、コントローラ１５には、ステアリ
ングハンドル４のハンドル角θＨを検出するハンドル角
センサ１６と、車速Ｖを検出する車速センサ２６と、後
輪操舵角θＲを検出する後輪操舵角センサ１７と、パワ
ーステアリング装置２の作動圧を検出する圧力センサ１
８，１９とが接続されており、各センサの出力信号がコ
ントローラ１５へ供給されるようになっている。

【００１３】コントローラ１５では、これらのセンサ１
６，２６，１７，１８，１９の出力信号に基づいて前輪
操舵バルブ５及び後輪操舵バルブ１０に所定の作動制御
信号を出力する。そして、油圧ポンプ７から前輪操舵ア
クチュエータへの作動油の供給を制御して、ステアリン
グハンドル４の操舵に対して左右の前輪１Ｌ，１Ｒを進
相させた制御を行なうとともに、油圧ポンプ９から後輪
操舵アクチュエータ１１への作動油の供給を制御して、
前輪操舵に対応した後輪操舵制御を行なうようになって
いる。

【００１４】このような構成により、各センサの出力信
号がコントローラ１５に入力され、コントローラ１５か
らの制御信号により前輪１Ｌ，１Ｒの操舵アシスト制御
及び後輪１３Ｌ，１３Ｒの操舵制御が行なわれる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
の自動車用四輪操舵装置では、図６の要部構成を示す摸
式図に示すように、コントローラ１５としてのＥＣＵか
ら指示舵角に対応した電流が後輪操舵バルブ１０へ出力
され、後輪操舵バルブ１０から後輪操舵アクチュエータ
としての油圧シリンダ１１へ所要の油圧が供給されるこ
とで制御が行なわれるが、このコントローラ１５による
油圧シリンダ１１の動作は、図７のグラフに示すような
動作特性となる。

【００１６】つまり、油圧シリンダ１１に所要の油圧が
供給されることにより実現する実舵角は、後輪操舵バル
ブ１０と後輪操舵用油圧シリンダ１１とのヒステリシス
特性により、コントローラ１５からの指示舵角に対し、
切り込み側では小さく戻り側では大きくなり、対し切り
込み側と戻り側とで差が生じる。

【００１７】このため、コントローラ１５における指示
が適確に行なわれても、その指示に対応した正確な制御
が行なわれないという課題がある。

【００１８】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、後輪操舵用のバルブや流体圧シリンダのヒス
テリシス特性に対処できるようにした、自動車用四輪操
舵装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の自動
車用四輪操舵装置は、自動車の前輪を転舵する前輪操舵
系と、該前輪操舵系に連動しながら該自動車の後輪を転
舵する後輪操舵系とをそなえた自動車用四輪操舵装置に
おいて、上記後輪操舵系が、左右の後輪に付設された各
タイロッドに連結されて該後輪を転舵駆動するロッドと
、該ロッドを駆動する流体圧シリンダと、該流体圧シリ
ンダを制御するバルブと、該バルブを制御するコントロ
ーラとそなえ、上記コントローラの後輪操舵制御出力特
性が、上記バルブおよび上記シリンダのヒステリシス特
性を補正しうるように設定されていることを特徴として
いる。

【００２０】

【作用】上述の本発明の自動車用四輪操舵装置では、後
輪操舵系の操舵に際し、ロッドが流体圧シリンダにより
駆動され、流体圧シリンダがバルブにより制御されて、
コントローラがバルブを制御しながら流体圧シリンダの
作動を制御して、この流体圧シリンダの作動に応じてロ
ッドおよびタイロッドを通じて後輪が転舵されるが、上
記のコントローラの後輪操舵制御出力特性が、上記のバ
ルブおよびシリンダのヒステリシス特性を補正しうるよ
うに設定されているので、バルブおよびシリンダによっ
て生じるヒステリシスの悪影響が抑制される。

【００２１】

【実施例】以下、図面により、本発明の一実施例として
の自動車用四輪操舵装置を説明すると、図１はその要部
構成を示す摸式図、図２はその作動を示すフローチャー
ト、図３，４はそれぞれその作動特性を示すグラフであ
る。

【００２２】本実施例の自動車用四輪操舵装置の全体構
成は、図５に示す従来例とほぼ同様であって、図１はそ
の後輪操舵系Ｒの要部を示しており、図１において、図
５と同一の符号はほぼ同様のものを示す。

【００２３】図５に示すように、後輪１３Ｒ，１３Ｌは
、タイロッド１２，１２及びロッド（ピストンロッド）
１１Ａを通じて駆動され、ロッド１１Ａは、コントロー
ラ１５によるバルブ１０の制御を通じて、制御後輪操舵
アクチュエータとしての油圧シリンダ１１により駆動さ
れるようになっている。

【００２４】本装置のコントローラ１５は、マイクロコ
ンピュータ等により構成され、所要時においてバルブ１
０およびシリンダ１１のヒステリシス特性を補正しうる
補正手段Ｓ（図示省略）をそなえている。

【００２５】この補正手段Ｓは、前述した後輪操舵バル
ブ１０と後輪操舵用油圧シリンダ１１とのヒステリシス
特性により生じるハンドルの対し切り込み側と戻り側と
の差（図７参照）を相殺するように、図１のコントロー
ラのブロック１５内に示すような出力特性を与えるよう
になっている。

【００２６】つまり、ハンドルの対し切り込み側では、
指示舵角に対して大きな出力電流として（ブロック１５
内のグラフのＰ１からＰ２に至る直線参照）切り込み時
にヒステリシス特性により生じる指示舵角に対する実舵
角の減少を相殺又は抑制するなっており、切り戻し側で
は、指示舵角に対して小さな出力電流として（ブロック
１５内のグラフのＰ３からＰ４に至る直線参照）切り戻
し対し時にヒステリシス特性により生じる指示舵角に対
する実舵角の増加を相殺又は抑制するようになっている
。

【００２７】ただし、この例では、切り込み側と切り戻
し側とのハンチングを防止するために、切り戻し側での
出力電流を本来は破線（Ｐ５からＰ６に至る直線）で示
すように低減するところを、その低減程度を弱めて、Ｐ
３からＰ４に至る直線のように切り戻し側の出力電流を
切り込み側の出力電流に近づけている。

【００２８】また、切り込み側と切り戻し側との切り換
え時には、出力電圧の値にフィルタをかけるかこのフィ
ルタと同様な効果のある演算処理を行なって出力電圧の
変化を徐々に行なえるようになっている。

【００２９】このような後輪を操舵する出力電圧（制御
電圧ともいえる）は、適当な周期（例えば５ミリセカン
ドごと）で出力されて、後輪操舵はこのタイミングで行
なわれるようになっており、上述のフィルタ効果を得な
がらヒステリシスの影響を防止する特性を一手段として
は、一定期間だけ制御サイクル毎に徐々に出力電圧を減
少または増加させていき、所定量だけ出力電圧が減少ま
たは増加したとここで、この減少または増加の量を一定
状態にすることが考えられる。

【００３０】そして、このように設定される指示電圧は
、バルブ１０およびシリンダ１１をヒステリシス特性を
補正して動作させうる値となっている。

【００３１】上述の構成により、本実施例の自動車用四
輪操舵装置では、図５の従来の４輪操舵装置をそなえた
自動車と同様に、ステアリングハンドル４の操作によっ
てラック・ピニオン機構が作動し、ラック・ピニオン機
構に連結されたパワーステアリング装置２が作動して、
前輪操舵アクチュエータとしての油圧シリンダが伸縮す
る。この伸縮により、タイロッド３，３が所要の揺動を
行ない前輪操舵系Ｆにおける、前輪１Ｌ，１Ｒの操舵用
揺動が行なわれる。

【００３２】この時、コントローラ１５には、車速セン
サ２６から車速Ｖが入力され、ハンドル角センサ１６か
らステアリングハンドル４のハンドル角θＨが入力され
、後輪操舵角センサ１７から後輪操舵角θＲが入力され
、さらに圧力センサ１８，１９からパワーステアリング
装置２の作動圧が入力されて、所要の演算の後、制御信
号が前輪操舵系Ｆおよび後輪操舵系Ｒへ供給される。

【００３３】このようにして、前輪操舵系Ｆの進相制御
が行なわれ、後輪操舵系Ｒも、ステアリングハンドル４
の操作に対し、走行状態に応じてコントローラ１５から
出力される制御信号により作動する。

【００３４】すなわち、コントローラ１５から後輪操舵
バルブ１０に作動制御信号が出力され、油圧ポンプ９か
ら後輪操舵バルブ１０へ供給される作動油が制御されて
、後輪操舵アクチュエータ１１が所要量駆動される。

【００３５】これにより、ピストンロッド１１Ａおよび
タイロッド１２、１２を介して左右の後輪１３Ｌ，１３
Ｒの操舵制御が行なわれる。

【００３６】ところで、コントローラ１５から後輪操舵
バルブ１０へ出力される制御信号は、コントローラ１５
内に装備された補正手段Ｓにより後輪操舵アクチュエー
タ１１と後輪操舵バルブ１０とのヒステリシス特性を補
正されている。

【００３７】すなわち、コントローラ１５では、図２の
フローチャートに示すような流れで、出力信号が設定さ
れて周期的に（例えば５ミリセコンド）後輪操舵の制御
が行なわれる。

【００３８】つまり、まず、操舵が後輪舵角の切り戻し
状態であるかどうかが判断され（ステップＳ１）、後輪
舵角の切り戻し状態であるときにはフラグが”１”に設
定され（ステップＳ２）、後輪舵角の切り戻し状態でな
いときにはフラグが”０”が設定される（ステップＳ３
）。

【００３９】ついで、ステップＳ４で、過去Ｎ回のフラ
グ値の総和Ｓが算出され、変数Ｓとして記憶される。そ
して、続くステップＳ５で、後輪操舵バルブ１０への指
示電圧（出力電流に対応する）が算出される。つまり、
切り込み用の特性値から変数Ｓと定数Ａとを掛け合わせ
た値が差し引かれる。ここで、定数Ａは、差引する値が
所要の状態になるように実験等で求められたものである
。

【００４０】なお、切り込み用特性値は、切り込み側で
ヒステリシスを相殺または低減できる電圧特性であり、
例えばマップ等により与えられる。切り戻し側の指示電
圧はこの切り込み用特性値から所定量（Ｎ×Ａ）だけ差
し引いた値としている。

【００４１】そして、切り込み側と切り戻し側との過渡
時には指示電圧（出力電流）が徐々に変化する。例えば
、切り込み側の時には、フラグが０でＳ×Ｎの値は０で
あって、指示電圧は切り込み用特性値がそのまま用いら
れていたものが、切り込み側から切り戻し側に変わると
、フラグが０から１に変わるので、Ｓの値は切り戻し側
に変わってからＮ回の制御サイクルの間は増大していく
。従って、切り戻し側の指示電圧は、切り込み用特性値
−Ｎ，切り込み用特性値−２×Ｎ，切り込み用特性値−
３×Ｎと切り込み用特性値に対して次第に減少する。

【００４２】この時の指示電圧について例えば図４のグ
ラフを参照すると、切り込み時には、点Ａから点Ｂに至
る切り込み用特性値が指示電圧となる。この切り込み用
特性値は理想的な特性であって、後輪操舵バルブ１０お
よび後輪操舵アクチュエータ１１のヒステリシス特性を
打ち消すため、図７に示す指示舵角と実舵角との間の特
性と逆の特性をそなえている。

【００４３】すなわち、図３に示すように、切り込み側
の指示電圧は、直線ａｂで示すように同一舵角に対し大
きくなるように補正され、切り込み側において実現する
特性は、図７に一点鎖線で示すようになり、実舵角が指
示舵角とほぼ等しくなって、指示舵角に対してヒステリ
シスの影響のない実舵角が得られる。

【００４４】そして、切り込み側から切り戻し側に変わ
ると、指示電圧は、点Ｂから点Ｃに至る曲線のように切
り込み用特性値に対して徐々に減少していく。そして、
切り込み側から切り戻し側に変わってＮ回目の制御サイ
クルで、Ｓの値がＮになるとここからはＳは増加せずに
、点Ｃから点Ｄに至る直線のように、切り込み用特性値
に対して一定値（Ｎ×Ａ）が指示電圧となる。

【００４５】このようにして差し引かれた値は、図４に
おける点Ｃから点Ｄに至る特性の値となり、点線で示さ
れた点Ｃ′から点Ｄ′に至る完全にヒステリシスを打ち
消す理想特性より、所要量切り込み側にシフトさせた特
性の値となっている。

【００４６】これにより、戻り側の指示電圧は、直線ｃ
ｄで示すように同一舵角に対し小さくなるように補正さ
れる。したがって、切り戻し側において実現する特性は
、図７に一点鎖線ものよりもやや大きいが、実舵角が指
示舵角に接近して、指示舵角に対してヒステリシスの影
響の少ない実舵角が得られる。

【００４７】さらに、点Ｂから点Ｃに示す範囲では、フ
ィルタの効果により指示電圧がなめらかに推移する特性
となっており、この特性によって指示電圧が決定される
ので、制御が安定して制御のハンチングも防止される。

【００４８】すなわち、戻り側の特性を、図４に点線で
示す点Ｃ′から点Ｄ′に至る特性となるようにした場合
には、図７における戻り側の特性も、一点鎖線で示すよ
うなヒステリシスのない理想的な特性が得られるが、そ
の結果、指示電圧を増加させるような補正を行なう切り
込み側の制御動作と、指示電圧を減少させるような補正
を行なう戻り側の制御動作との間にハンチングが発生す
るが、本実施例では、戻り側の指示電圧を切り込み側の
ものに近づけられているので、ハンチングが回避され、
舵角制御が正確に応答性よく行なわれる。

【００４９】なお、切り戻し側から切り込み側に変わる
ときにも、（切り込み用特性値−Ｎ×Ａ）から（切り込
み用特性値）へステップ状に変化せずに、Ｎ回の制御サ
イクルをかけて少しずつ増加していき、上述と同様の効
果が得られる。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の自動車用
四輪操舵装置によれば、自動車の前輪を転舵する前輪操
舵系と、該前輪操舵系に連動しながら該自動車の後輪を
転舵する後輪操舵系とをそなえた自動車用四輪操舵装置
において、上記後輪操舵系が、左右の後輪に付設された
各タイロッドに連結されて該後輪を転舵駆動するロッド
と、該ロッドを駆動する流体圧シリンダと、該流体圧シ
リンダを制御するバルブと、該バルブを制御するコント
ローラとそなえ、上記コントローラの後輪操舵制御出力
特性が、上記バルブおよび上記シリンダのヒステリシス
特性を補正しうるように設定されるという構成で、後輪
操舵用バルブと後輪操舵用流体圧シリンダとのヒステリ
シス特性により、コントローラからの指示舵角に対し切
り込み側と戻り側とで生じる実舵角の差の発生が所要量
補正され、運転者の操舵指示に対応した制御が適確に行
なわれるようになる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての自動車用四輪操舵装
置の要部構成を示す摸式図である。

【図２】本発明の一実施例としての自動車用四輪操舵装
置における要部の作動を示すフローチャートである。

【図３】本発明の一実施例としての自動車用四輪操舵装
置における要部の作動特性を示すグラフである。

【図４】本発明の一実施例としての自動車用四輪操舵装
置における要部の作動特性を示すグラフである。

【図５】従来の四輪操舵装置をそなえた自動車における
操舵系の摸式図である。

【図６】従来の四輪操舵装置の要部構成を示す摸式図で
ある。

【図７】従来の四輪操舵装置の要部の動作特性を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１Ｌ　　前輪 １Ｒ　　前輪 ２　　パワーステアリング装置 ３　　タイロッド ４　　ステアリングハンドル ５　　進相機能付き前輪操舵バルブ ６　　ポンプユニット ７　　油圧ポンプ ８　　エンジン ９　　油圧ポンプ １０　　後輪操舵バルブ １１　　後輪操舵アクチュエータ １１Ａ　　ピストンロッド １１Ｈ　　シリンダ本体 １１Ｉ　　ピストン １２　　タイロッド １３Ｌ　　後輪 １３Ｒ　　後輪 １４　　リザーバタンク １５　　コントローラ １６　　ハンドル角センサ １７　　後輪操舵角センサ １８，１９　　圧力センサ ２６　　車速センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　自動車の前輪を転舵する前輪操舵系と
   、該前輪操舵系に連動しながら該自動車の後輪を転舵す
   る後輪操舵系とをそなえた自動車用四輪操舵装置におい
   て、上記後輪操舵系が、左右の後輪に付設された各タイ
   ロッドに連結されて該後輪を転舵駆動するロッドと、該
   ロッドを駆動する流体圧シリンダと、該流体圧シリンダ
   を制御するバルブと、該バルブを制御するコントローラ
   とそなえ、上記コントローラの後輪操舵制御出力特性が
   、上記バルブおよび上記シリンダのヒステリシス特性を
   補正しうるように設定されていることを特徴とする、自
   動車用四輪操舵装置。