JPH0446794B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両の操舵装置のうちの４輪操舵装
置に関し、特にその後輪制御手段に特徴を有する
ものである。

（従来技術） 従来、この種の４輪操舵装置としては、特開昭
57−11173号公報に記載されているように、前輪
舵角検出器と車速検出器等からの検出信号を指令
回路に入力し、その指令信号とポテンシヨメータ
（後輪転舵角検出器）からの検出信号とでサーボ
アンプを介してサーボバルブを駆動し、このサー
ボバルブで油圧アクチユエータを制御することに
より、後輪転舵量を制御するようにしたものが知
られている。

上記のようなフイードバツク制御をする場合、
指令回路においては、各種検出器との連携による
センシング及び制御量演算処理、記憶回路への格
納、指令信号の送出などの作業がなされるのであ
るが、指令回路の容量上の制約とデータ演算処理
手順の関係上、センシング及び制御量の演算処理
等とサーボバルブへ駆動信号の出力とを同時並行
的に行うことは出来ないことから、駆動信号の出
力中にはセンシング及び演算処理等が中断して状
況に即応した舵角制御ができなくなつて応答性が
低下し、またセンシング中にはサーボバルブへ駆
動信号を出力できなくなつて前輪の舵角にたいす
る後輪転舵の応答遅れなどの問題が起る。

これは、マイクロコンピユータを用いてデイジ
タル制御する場合にも略同じである。この場合、
制御装置からの駆動パルスを受けるステツピング
モータで後輪用パワーステアリング装置のコント
ロールバルブを制御するのが精度を向上させるた
めに最も有力であるが、通常工作機械やＸ−Ｙプ
ロツターの位置決めの際にステツピングモータを
制御する時には、Slow up→定速駆動→Slow
down（Stop）といつた制御を行う。

しかし、このように定速駆動の制御方法をその
まま４輪操舵装置に適用すると、前輪舵角速度Ｈ
が小さいときはステツピングモータ駆動パルス数
が少ないために後輪の転舵が断続的になり、逆に
前輪舵角速度Θ¨Ｈが大きいときには後輪の追従遅
れが生じる危険性がある。車速の大小についても
同様のことが言える。

このため、ステツピングモータと後輪用のパワ
ーステアリング装置を用いた４輪操舵装置では、
前輪舵角センサや車速センサなどから出力される
刻々変化する検出信号に基づいて駆動速度を応答
性良く精密に制御する必要がある。

しかしながら、従来技術に基づく限り、ステツ
ピングモータを駆動している間は前輪舵角ΘHや
車速Ｖのセンシングや後輪転舵量の演算処理を全
く行うことができず、またセンシングや演算処理
をしている間はステツピングモータに駆動信号を
出力できないので、各パラメータの変化に対する
応答性に欠け、前輪に対する後輪の追従性に劣
る。

（発明の目的） 本発明は、上記の問題を解決しようとするもの
で、各種センサから時々刻々変化する最新のデー
タをセンシングでき、且つ後輪の転舵速度を適
宜・精密に制御できるような車両の４輪操舵装置
を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明による車両の４輪操舵装置は、その全体
構成を第１図に示すように、ステアリングホイー
ル１を含む前輪操舵手段２と、少なくともステア
リングホイール１の舵角を検出する前輪舵角検知
手段３と、前輪舵角検知手段３から、検出信号を
受けて後輪転舵駆動信号と割込み時間設定信号を
出力する後輪制御手段４と、上記後輪制御手段４
から後輪転舵駆動信号を受けて後輪転舵手段５を
駆動するパルスモータ６と、上記後輪制御手段４
から割込み時間設定信号を受けて割込みパルスを
出力するタイマー手段７とを備え、上記後輪制御
手段４はタイマー手段７から割込みパルスを受け
て割込み処理を実行し上記パルスモータ６に後輪
転舵駆動信号を出力するように構成される。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されるから、タイマ
ー手段から後輪制御手段へ出力される割込みパル
スに基づいて実行される割込み処理でパルスモー
タを駆動するので、各センサから刻々変化するデ
ータをセンシングし、演算処理するのと並行的に
パルスモータを駆動することが出来るうえ、上記
センシングによる最新のデータに従つて割込み時
間を適宜設定することにより、パルスモータへの
駆動信号（駆動パルス）の幅を適宜変えて後輪転
舵速度を自由に制御することができる。

従つて、状況（各パラメータ）の変化に対する
応答性に優れ、後輪を円滑に制御でき、且つ後輪
の前輪に対する追従性を大幅に向上させることが
出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。この４輪操舵装置は、第２図に示すように、
前輪操舵装置２Ａと、前輪舵角センサ３Ａと、車
速センサ８と、コントローラ４ａと、ステツピン
グモータドライバー４ｂと、後輪転舵装置５と、
これを駆動するためのステツピングモータ６と、
後輪舵角センサ９等からなるものである。

上記前輪操舵装置２Ａは、通常のラツク・ピニ
オン式のもので、ステアリングホイール１の下端
のピニオンが前輪操作ロツド１０のラツクに噛み
合つていて、前輪操作ロツド１０の左右両端はタ
イロツド１１を介してナツクルアーム１２に連結
され、ナツクルアーム１２の軸部に前輪１３が軸
支されている。ステアリングホイール１を回動さ
せることにより上記ラツク・ピニオン機構を介し
て前輪操作ロツド１０が軸方向へ駆動され、タイ
ロツド１１を介してナツクルアーム１２がキング
ピン１４を中心に揺動され、これにより左右前輪
１３が転舵されるようになつている。但し、前輪
操舵装置２は、上記以外の形式のものでよいこと
は勿論である。

上記前輪操舵装置２Ａの前輪舵角を検出するた
めの前輪舵角センサ３Ａは、電磁ピツクアツプ式
のセンサでステアリングホイール軸の回動角を検
出し、その検出信号をコントローラ４ａに出力す
る。また、上記車速センサ８は電磁ピツクアツプ
式のセンサであり、このセンサで駆動主軸回転数
が検出され、その検出信号が上記コントローラ４
ａに出力される。

上記後輪転舵装置５Ａは、車体に摺動自在に保
持された後輪操作ロツド１５と、この後輪操作ロ
ツド１５の左右各端部にタイロツド１６を介して
連結されたナツクルアーム１７と、後輪操作ロツ
ド１５を軸方向に駆動するパワーシリンダ１８
と、パワーシリンダ１８に圧油を供給するオイル
ポンプ１９と、オイルポンプ１９からパワーシリ
ンダ１８に至る油路を切換えるコントロールバル
ブとしてのロータリバルブ２０と、ロータリバル
ブ２０をステツピングモータ６の出力軸で一対の
傘歯車２１を介して駆動するピニオン軸２２と、
ピニオン軸２２の軸端に設けられたピニオン２３
に噛み合うように形成された後輪操作ロツド１５
のラツク２４とからなる。

上記パワーシリンダ１８内のピストン２５は後
輪操作ロツド１５に固設され、パワーシリンダ１
８内でピストン２５の両側に各々区画される作動
油室１８ａ，１８ｂへはロータリバルブ２０から
各々油路２６ａ，２６ｂが導設され、オイルポン
プ１９からロータリバルブ２０へ至る給油路２７
及びロータリバルブ２０からオイルポンプ１９へ
至る排油路２８が導設されている。

上記ピニオン軸２２とラツク・ピニオン機構２
３，２４を介してステツピングモータ６の回転方
向と回転量に応じて後輪操作ロツド１５をその軸
方へ移動させることができるのであるが、ロータ
リバルブ２０はステツピングモータ６の回転時に
トーシヨンバーとして機能するピニオン軸２２に
加わる回転力に応じて切換作動し、給油路２７か
ら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１８の一方の作動油室１８ａ，１８
ｂへ導入すると共に、他方の作動油室１８ａ，１
８ｂの圧油を排油路２８へ戻すようになつてい
る。即ち、ステツピングモータ６により１対の傘
歯車２１、ピニオン軸２２、ラツク・ピニオン機
構２３，２４を介して後輪操作ロツド１５を軸方
向へ駆動する際に、後輪操作ロツド１５がパワー
シリンダ１８のピストン２５に働く油圧で同方向
に強力に助勢されることになる。

こうして、ステツピングモータ６の回転方向と
回転量に応じてパワーステアリング機構付き後輪
操作ロツド１５とタイロツド１６とを介して左右
のナツクルアーム１７をキングピン２９回りに揺
動させ、左右の後輪３０を転舵することができ
る。上記後輪転舵角センサ９は、ステツピングモ
ータ６の出力軸の回転を電磁ピツクアツプ式セン
サで検出し、その検出信号を上記コントローラ４
ａに出力する。

但し、符号４０はバツテリに接続される端子、
符号４１はイグニシヨンスイツチの回路に接続さ
れる端子、メータ表示器４２は同位相モード（前
後輪が同方向に転舵する状態）か逆位相モード
（前後輪が逆方向に転舵する状態）かを視認し得
るように、前後輪の向きを表示するデイスプレイ
を備えた表示器である。

次に、上記コントローラ４ａとステツピングモ
ータ駆動回路４ｂの構成について、第３図に示す
ブロツク図に基づいて説明する。

上記コントローラ４ａは、例えばマイクロコン
ピユータ３１と、定周期パルス発生タイマー５０
と、割込みパルス発生タイマー７Ａと、各センサ
３Ａ・８・９の検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ
変換回路３ａ，８ａ，９ａから構成されている。

上記マイクロコンピユータ３１は、後輪転舵角
演算回路３２と、前輪舵角速度・加速度演算回路
３３と、割込み時間演算回路３４と、記憶回路３
５と、比較回路３６と、割込み中止信号発生回路
３７と、回転方向信号発生回路３８と、出力信号
反転回路３９とからなり、各回路は次のように構
成され機能する。

後輪転舵角演算回路３２は、前輪舵角センサ３
Ａの検出信号がＡ／Ｄ変換された前輪舵角信
号ΘHと車速センサ８の検出信号がＡ／Ｄ変換
された車速信号Ｖとを受けて、目標後輪転舵角
ΘR（以下、後輪転舵角ΘRという）を演算する。
この場合、前輪舵角ΘH及び車速Ｖに対する後輪
転舵角ΘRを値を、例えば第４図に示すように予
め設定された特性となるように演算する。

この特性は、低速時には、前輪舵角ΘHの増加
に従つて後輪転舵角ΘRが小さな転舵比ΘR／ΘH
で且つ同位相（前後輪が同方向に転舵する状態を
いう）で増大すると共に、一定の前輪舵角を超え
ると逆位相（前後輪が逆方向に転舵する状態）に
反転し、また高速時には、前輪舵角ΘHの増加に
伴つて後輪転舵角ΘRが大きな転舵比ΘR／ΘHで
且つ同位相で増加すると共に、一定の前輪舵角
ΘHを超えると転舵比ΘR／ΘHが次第に減少する
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には最小回
転半径を極力小さくし、また高速時における車線
変更時に迅速な進路変更を実現するためである。
上記特性に従つて演算された後輪転舵角ΘRは、
記憶回路３５に出力され、メモリに格納される。

前輪舵角速度・加速度演算回路３３は、前輪舵
角センサ３ＡからＡ／Ｄ変換された前輪舵角ΘH
の信号を受けると共に定周期パルス発生タイマー
５０から第１割込み処理を指令する例えば1msec
の定周期パルスPtを受けて定期的に割込み処理
を実行し、前輪舵角速度Θ¨Ｈと前輪舵角速度Θ¨Ｈ
を演算して記憶回路３５に出力し、これらの情報
は記憶回路３５のメモリに格納される。

これらのデータは常時必要ではなく、後述の第
２割込み処理の割込み時間Ｔを演算するためのも
のなので、上記割込み時間Ｔよりも短い1msecご
とに演算すれば十分であり、センシングを重視す
る観点から上記のように第１割込み処理で演算す
るようにしたものである。

割込み時間演算回路３４は、記憶回路３５から
前輪舵角ΘH、前輪舵角速度Θ¨Ｈ、前輪舵角加速
度Θ¨Ｈ、車速Ｖ、前回の第２割込み時間Tlの信
号を受けて、これらをパラメータとする所定の関
数ｇに基づいて第２割込み処理の割込み時間Ｔを
演算し、その信号を割込みパルス発生タイマー７
Ａに出力する。

上記割込みパルス発生タイマー７Ａは、割込み
時間演算回路３４から割込み時間設定信号STを
受けて、割込み時間Ｔの時間ごとに割込みパルス
PTを回転方向信号発生回路３８と出力信号反転
回路３９に出力することによりマイクロコンピユ
ータ３１に第２割込み処理を実行させ、ステツピ
ングモータ駆動回路４ｂを介してステツピングモ
ータ６を駆動する。

一方、比較回路３６は記憶回路３５から後輪転
舵角ΘRの信号をうけると共に、後輪転舵角セン
サ９からの検出信号′がＡ／Ｄ変換回路９ａ
で変換された検出後輪転舵角ΘR′の信号を受け
て、両者を比較し、両者が等しいときには割込み
中止信号発生回路３７へ割込み中止指令信号を出
力し、この信号を受けて割込み中止信号発生回路
３７は割込みパルス発生タイマー７Ａへ割込み中
止信号SSを出力する。これに対して、上記両者
が等しくないときには、比較回路３６から回転方
向信号発生回路３８へ回転方向指令信号が出力さ
れる。

上記出力信号反転回路３９は、第５図に示すよ
うに、上記割込みパルス発生タイマー７Ａから割
込み時間Ｔ秒おきに割込みパルスPTが出力され
る都度、ステツピングモータ駆動回路４ｂへの駆
動パルス用出力が低レベル「Ｌ」であれば高レベ
ル「Ｈ」に切換え、また高レベル「Ｈ」であれば
低レベル「Ｌ」に切換えることにより、駆動パル
スＤを発生しこれをステツピングモータ駆動回路
４ｂへ出力する。

上記回転方向信号発生回路３８は、後輪転舵角
ΘRの信号と検出後輪転舵角ΘR′の信号との差の
符号に対応する回転方向指令信号を比較回路３６
から受けて回転方向信号Ｒをステツピングモータ
駆動回路４ｂに出力する。

上記ステツピングモータ駆動回路４ｂは、上記
駆動パルスＤと回転方向信号Ｒとを受けて後輪転
舵駆動信号DPをステツピングモータ６に出力す
る。

次ぎに、上記の制御を行う各ステツプを、第６
図に示すフローチヤートに基づいて説明する。

第６図ａはメインルーチン、第６図ｂは前記定
周期パルス発生タイマー３２から出力される例え
ば1msec毎の定周期パルスPtに指令されてなされ
る第１割込み処理、第６図ｃは割込みパルス発生
タイマー７Ａから出力される上記割込みパルス
PTの指令に基づいてマイクロコンピユータ３１
において実行される第２割込み処理を示し、図中
Pl乃至Ｐ２２は各ステツプを示す。

メインルーチンにおいては、Ｐ２でシステム初
期値が設定され、Ｐ３で各センサ３Ａ，８，９で
検出されＡ／Ｄ変換された前輪舵角ΘH、車速
Ｖ、検出後輪転舵角ΘR′が読み込まれ、これらの
データを用いてＰ４で後輪転舵角ΘRが計算さ
れ、Ｐ５で記憶回路３５のメモリへデータが格納
される。次に、Ｐ６では上記記憶データと前回の
第１割込み処理で計算され記憶されているデータ
とを用いて、割込み時間Ｔが計算され、割込みパ
ルス発生タイマー７Ａへ割込み時間設定信号ST
が出力される。Ｐ７では後輪転舵角ΘRと検出後
輪転舵角ΘR′とが比較され、両者が等しいときに
はＰ８で割込み中止信号発生回路３７を介して割
込みパルス発生タイマー７Ａへ割込み中止信号
SSが出力され、これにより第２割込み処理が中
止され、Ｐ９で割込みパルス発生タイマー７Ａか
ら出力信号反転回路３９へ駆動パルス用出力とし
て低レベル「Ｌ」を出力し、ステツピングモータ
６の駆動を中止する。一方、両者が等しくないと
きにはＰ１０で第２割込み処理が許可され、比較
回路３６から回転方向信号発生回路３８へ回転方
向指令信号が出力され、第２割込み処理が実行さ
れる。

上記第６図ｂに示す第１割込み処理は、前記定
周期パルス発生タイマー５０から例えば1msec毎
の定周期パルスPtがマイクロコンピユータ３１
へ出力される都度定期的に実行される割込み処理
であつて、Ｐ１２で前輪舵角速度Θ¨Ｈが最新の前
輪舵角記憶データMΘHと前回の前輪舵角記憶デ
ータMΘHlとから計算され、Ｐ１３でこれら最新
データが旧データに置き換えられてメモリへ格納
される。次ぎに、Ｐ１４では上記と略同様に前輪
舵角加速度Θ¨Ｈが計算され、これらの最新データ
がメモリへ格納される。

上記第６図ｃに示す第２割込み処理は、センシ
ングにより得られる前輪舵角ΘHと車速Ｖのデー
タと上記1msec毎に定期的に実行される第１割込
み処理の結果得られる最新の前輪舵角速度Θ¨Ｈ、
前輪舵角加速度Θ¨Ｈのデータなどに基づいて計算
される割込み時間Ｔ秒毎に実行される処理であつ
て、Ｐ１８で回転方向信号発生回路３８からステ
ツピングモータ駆動回路４ｂへ回転方向信号Ｒが
出力され、Ｐ１９で割込みパルスPTによりステ
ツピングモータ駆動パルス用出力信号を反転して
得られた駆動パルスＤがステツピングモータ駆動
回路４ｂへ出力される。

次に、Ｐ２０で割込み時間Ｔが割込みパルス発
生タイマー７Ａにセツトされ、Ｐ２１で最新の割
込み時間Ｔが前回の割込み時間記憶データMTl
に置き換えられてメモリに格納される。

尚、以上説明した前輪操舵装置２Ａが前輪操舵
手段に相当し、前輪舵角センサ３Ａが前輪舵角検
知手段に相当し、マイクロコンピユータ３１とス
テツピングモータ駆動回路４ｂとが後輪制御手段
に相当し、ステツピングモータ６がパルスモータ
に相当し、割込みパルス発生タイマー７Ａがタイ
マー手段に相当するものである。

以上の構成において、上記コントローラ４ａ
は、時々刻々変化する前輪舵角ΘH、車速Ｖ、検
出後輪転舵角ΘR′などのセンシングを実行して最
新のデータを集めながら、これと並行的に1msec
の微小時間毎に定期的に実行する割込み処理にお
いて上記データを用いて必要なデータを作成する
ことにより、ステツピングモータを駆動する第２
割込み処理のための最適な割込み時間Ｔを計算
し、この割込み時間Ｔに基づいて上記センシング
及び第１割込み処理と並行的に第２割込み処理を
実行してステツピングモータ６を駆動することが
出来る。

このように、センシングを重視し、最新の検出
データに基づいた制御を行つて応答性を高めるた
めに、メインルーチンに対して定周期の第１割込
み処理を並行的に実行するようにすると共に、上
記最新の検出データに基づいて適宜ステツピング
モータ６を駆動して前輪に対する後輪の追従性を
高めるために、諸データに基づいて計算された最
適の割込み時間Ｔごとに第２割込み処理を並行的
に実行するようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

図面のうち第１図は本発明の全体構成図、第２
図乃至第６図は本発明の実施例を示し、第２図は
全体構成図、第３図はコントローラのブロツク
図、第４図は前輪舵角に対する目標後輪転舵角の
特性を例示する線図、第５図は出力信号反転回路
における駆動パルス用出力信号反転を示す説明
図、第６図はコントローラにおける制御のフロー
チヤートで、ａ・ｂ・ｃ・は各々メインルーチ
ン、第１割込み処理、第２割込み処理のフローチ
ヤートである。 １……ステアリングホイール、２Ａ……前輪操
舵装置、３Ａ……前輪舵角センサ、４ａ……コン
トローラ、４ｂ……ステツピングモータ駆動回
路、５Ａ……後輪転舵装置、６……ステツピング
モータ、７Ａ……割込みパルス発生タイマー、３
１……マイクロコンピユータ、……前輪舵角
センサの検出信号、DP……後輪転舵駆動信号、
ST……割込み時間設定信号、PT……割込みパル
ス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ステアリングホイールを含む前輪操舵手段
   と、ステアリングホイールの舵角を検出する前輪
   舵角検知手段と、少なくとも上記前輪舵角検知手
   段から検出信号を受けて後輪転舵駆動信号と割込
   み時間設定信号を出力する後輪制御手段と、上記
   後輪制御手段から後輪転舵駆動信号を受け後輪転
   舵手段を駆動するパルスモータと、上記後輪制御
   手段から割込み時間設定信号を受けて割込みパル
   スを出力するタイマー手段とを備え、上記後輪制
   御手段はタイマー手段から割込みパルスを受けて
   割込み処理を実行し上記パルスモータに後輪転舵
   駆動信号を出力するように構成したことを特徴と
   する車両の４輪操舵装置。