JPH05116640A - 四輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハンドル操作時に後輪舵角を電動モータによ
り制御する四輪操舵装置において、後輪舵角が中立ズレ
量を持つ時、走行中であっても車両挙動の急変を招くこ
となく、しかも精度良く後輪舵角中立点の初期設定を行
なうこと。 【構成】 イグニッションＯＮ時の後輪舵角検出値と中
立値との差である中立ズレ量が許容値以上の場合、舵角
修正目標値を中立値に向ってステップ状に変えて中立点
を修正する手段とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハンドル操作時に後輪
舵角を電動モータにより制御する四輪操舵装置、特に、
後輪舵角の中立点初期設定技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電動モータをアクチュエータとす
るステアリング機構を後輪に有する四輪操舵装置として
は、例えば、特開昭６１−４６７６６号公報に記載のも
のが知られている。

【０００３】このような電動モータをアクチュエータと
するモータステアリング機構では、イグニッションスイ
ッチをＯＮにして後輪舵角制御を開始するにあたって、
制御基準となる中立点の初期設定は、後輪舵角センサ
（例えば、電動モータのモータ軸回転角により検出）を
用い、センサ信号に基づいてズレた位置から中立許容領
域まで動かす指令を電動モータに出力することで行なわ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな四輪操舵装置にあっては、イグニッションＯＮ時の
後輪舵角検出値と中立値との差である中立ズレ量を一気
に電動モータを用いて修正するようにしている為、下記
に列挙するような問題がある。

【０００５】（１）中立ズレ量が大きい場合には、後輪
舵角が中立修正により急変することになり、これに伴な
い走行中である場合には車両挙動が急変してしまう。

【０００６】（２）電動モータを回転させての中立修正
時にモータ慣性等により中立点をオーバシュートしてし
まい、中立点の初期設定精度が低下する場合がある。

【０００７】本発明は、上記のような問題に着目してな
されたもので、ハンドル操作時に後輪舵角を電動モータ
により制御する四輪操舵装置において、後輪舵角が中立
ズレ量を持つ時、走行中であっても車両挙動の急変を招
くことなく、しかも精度良く後輪舵角中立点の初期設定
を行なうことを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の四輪操舵装置では、イグニッションＯＮ時の後
輪舵角検出値と中立値との差である中立ズレ量が許容値
以上の場合、舵角修正目標値をステップ状に中立値まで
変えて中立点を修正する手段とした。

【０００９】即ち、図１のクレーム対応図に示すよう
に、電動モータａをアクチュエータとし、ハンドル操作
時に後輪舵角を制御するべく設けられたモータステアリ
ング機構ｂと、後輪舵角を検出する後輪舵角検出手段ｃ
と、イグニッションを入れた時、前記後輪舵角検出手段
ｃからの後輪舵角検出値と中立値との差である中立ズレ
量がズレ許容値内に入っているかどうかを判断するズレ
量判断手段ｄと、前記ズレ量判断手段ｄにより中立ズレ
量がズレ許容値を超えていると判断された場合、後輪舵
角検出値から中立値に向かう舵角範囲で舵角修正目標値
を操安上問題とならない幅でステップ状に設定する舵角
修正目標値設定手段ｅと、前記ズレ量判断手段ｄにより
中立ズレ量がズレ許容値に入っていると判断されるま
で、前記舵角修正目標値設定手段ｅにより設定した各目
標値が得られるように前記電動モータａに対し中立修正
指令を出力する中立点修正手段ｆとを備えていることを
特徴とする。

【００１０】

【作用】イグニッションを入れた時、ズレ量判断手段ｄ
において、後輪舵角検出手段ｃからの後輪舵角検出値と
中立値との差である中立ズレ量がズレ許容値内を超えて
いると判断された場合、まず、舵角修正目標値設定手段
ｅにおいて、後輪舵角検出値から中立値に向かう舵角範
囲で舵角修正目標値が操安上問題とならない幅でステッ
プ状に設定される。そして、中立点修正手段ｆにおい
て、ズレ量判断手段ｄにより中立ズレ量がズレ許容値に
入っていると判断されるまで、舵角修正目標値設定手段
ｅにより設定された各目標値が得られるように電動モー
タａに対し中立修正指令が出力される。

【００１１】従って、電動モータａを用いた中立点修正
動作において、１回の舵角修正量は、操安上問題となら
ない舵角幅で行なわれることになり、後輪舵角の急変や
中立値をオーバシュートすることが防止される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１３】（第１実施例）構成を説明する。

【００１４】図２は本発明第１実施例の四輪操舵装置が
適用された車両を示す全体システム図である。

【００１５】第１実施例の四輪操舵装置が適用された車
両の前輪１，２の操舵は、図２に示すように、ステアリ
ングハンドル３と機械リンク式ステアリング機構４によ
って行なわれる。これは、例えば、ステアリングギア、
ピットマンアーム、リレーロッド、サイドロッド５，
６、ナックルアーム７，８等で構成される。

【００１６】そして、後輪９，１０の転舵は、電動式ス
テアリング装置１１（モータステアリング機構に相当）
によって行なわれる。この後輪９，１０間は、ラックシ
ャフト１２、サイドロッド１３，１４、ナックルアーム
１５，１６により連結され、ラック１２が内挿されたラ
ックチューブ１７には、減速機構１８とモータ１９（電
動モータに相当）とフェイルセーフソレノイド２０が設
けられ、このモータ１９とフェイルセーフソレノイド２
０は、車速センサ２１，前輪舵角センサ２２，ストロー
クセンサ２３（後輪舵角検出手段に相当），エンコーダ
２４（後輪舵角検出手段に相当）等からの信号を入力す
るコントローラ２６により駆動制御される。

【００１７】図３は電動式ステアリング装置１１の具体
的構成を示す断面図で、ラック１２が内挿されたラック
チューブ１７はブラケットを介して車体に固定されてい
る。そして、ラック１２の両端部には、ボールジョイン
ト３０，３１を介してサイドロッド１３，１４が連結さ
れている。減速機構１８は、モータ１９のモータ軸に連
結されたモータピニオン３２と、該モータピニオン３２
に噛合するリングギア３３と、該リングギア３３に固定
されると共にラックギア１２ａに噛み合うラックピニオ
ン３５とによって構成されている。従って、モータ１９
が回転すると、モータピニオン３２→リングギア３３→
ラックピニオン３５へと回転が伝達され、回転するラッ
クピニオン３５とラックギア１２ａとの噛み合いにより
ラックシャフト１２が軸方向へ移動して後輪９，１０の
転舵が行なわれる。この後輪９，１０の転舵量は、ラッ
クシャフト１２の移動量、即ち、モータ１９の回転量に
比例する。

【００１８】前記ラックピニオン３５には、その回転角
度を検出するエンコーダ２４のセンサー軸２４ａがカプ
ラ３６を介して連結されている。

【００１９】前記フェイルセーフソレノイド２０には、
ロックピン２０ａが進退可能に設けられていて、電子制
御系等のフェイル時には、ラックシャフト１２に形成さ
れたロック溝１２ｂにロックピン２０ａを嵌入させるこ
とでラックシャフト１２を、後輪９，１０が中立舵角位
置を保つ位置に固定するようにしている。

【００２０】作用を説明する。

【００２１】図４はイグニッションをＯＦＦからＯＮに
した時にコントローラ２６により行なわれる中立点初期
設定の処理作動の流れを示すフローチャートで、以下、
各ステップについて説明する。

【００２２】ステップ４０では、イグニッションスイッ
チがＯＦＦからＯＮに切り換えられたかどうかが判断さ
れる。

【００２３】ステップ４０でＹＥＳと判断された場合に
は、ステップ４１へ進み、ステップ４１では、中立ズレ
量ΔθCNがズレ許容値Ｋ以上かどうかが判断される（ズ
レ量判断手段に相当）。

【００２４】ここで、中立ズレ量ΔθCNは、中立値θC
とストロークセンサ２３からの舵角検出値θN との差の
絶対値、つまり、ΔθCN＝｜θC −θN ｜により演算さ
れ、ズレ許容値Ｋは、真の中立点から小さな前後幅を持
つ領域として設定される。

【００２５】そして、ΔθCN＜Ｋの場合には、後輪舵角
の中立点の初期設定を必要としないことでステップ４２
へ進み、後輪舵角の通常制御が開始される。また、Δθ
CN≧Ｋであり後輪舵角の中立点の初期設定を必要とする
場合には、ステップ４３以降の後輪舵角の中立点初期設
定処理が実行される。

【００２６】ステップ４３では、５msecを経過している
かどうかが判断される。この５msecは中立修正をステッ
プ制御するにあたっての制御周期である。

【００２７】ステップ４４では、エンコーダ２４からの
モータ回転角θM が読み込まれる。

【００２８】ステップ４５では、後輪舵角の修正目標値
θM*が設定される（舵角修正目標値設定手段に相当）。

【００２９】ここで、修正目標値θM*は、ステップ４４
で読み込まれたモータ回転角θM に、走行中において操
安上問題とならない幅ΔＣ（例えば、ΔＣ＝1.5deg/5ms
ec）をズレの方向に従って加算もしくは減算する下記の
式により設定される。

【００３０】θM*＝θM ±ΔＣ ステップ４６では、後輪舵角の修正目標値θM*が得られ
る駆動指令値が電動モータ１９に対して出力される（中
立点修正手段に相当）。

【００３１】ステップ４７では、ステップ４３と同様
に、中立ズレ量ΔθCNがズレ許容値Ｋ以上かどうかが判
断され、ΔθCN≧Ｋの場合には、ステップ４３〜ステッ
プ４６の処理が繰り返され、ΔθCN＜Ｋの場合には、ス
テップ４２へ進み、後輪舵角の中立点の初期設定が終了
したことで後輪舵角の通常制御が開始される。

【００３２】後輪舵角の通常制御としては、例えば、下
記に示すモータ制御式によりモータ制御が行なわれる。

【００３３】ＩM ＝Ｌ・θε−ｍ・ d(θM)＋Ｋｐ ＩM ：モータ電流 Ｌ：比例定数 θε：目標値と追従
値との偏差 ｍ：ダンピング定数 d(θM)：モータ回転
角速度 Ｋｐ：フリクション補正定数 次に、イグニッションＯＦＦ→ＯＮ時における中立ズレ
量ΔθCNがそれぞれ異なる場合についての中立点修正作
動について説明する。

【００３４】（イ）ΔθCN＜Ｋの時 中立ズレ量ΔθCNがΔθCN＜Ｋの時には、ステップ４０
→ステップ４１→ステップ４２へと進む流れとなる。

【００３５】即ち、イグニッションＯＦＦ→ＯＮ時にお
いてはじめから中立ズレ量ΔθCNがズレ許容値Ｋ以下で
あることで、電動モータ１９を回転させての中立点修正
を行なうことなく、直ちに、後輪舵角の通常制御が開始
される。

【００３６】（ロ）ΔθCN≧Ｋの時 中立ズレ量ΔθCNがΔθCN≧Ｋの時には、ステップ４０
→ステップ４１→ステップ４３→ステップ４４→ステッ
プ４５→ステップ４６→ステップ４７へと進み、中立ズ
レ量ΔθCNの大きさに応じてステップ４３〜ステップ４
７の処理が繰り返され、中立点のズレ量が修正される
と、ステップ４７からステップ４２へと進む流れとな
る。

【００３７】即ち、イグニッションＯＦＦ→ＯＮ時にお
いて、図５に示すように、中立ズレ量ΔθCNがズレ許容
値Ｋ以上であり、後輪舵角制御に入る前から後輪９，１
０に対して中立位置からズレ舵角が与えられているよう
な時には、図６に示すように、舵角の修正目標値θM*が
幅ΔＣのストローク間隔によりステップ状に中立値まで
変えられ、５msecの時間間隔により中立値に近いズレ許
容値Ｋの領域まで中立点修正が行なわれる。

【００３８】そして、この幅ΔＣは、走行中において操
安上問題とならない幅に設定されている為、走行中に中
立点修正が行なわれようと車両挙動の急変が防止される
し、また、修正量が小さいことでモータ慣性等によるオ
ーバシュートの発生もなく、精度良く中立点修正が行な
われることになる。

【００３９】効果を説明する。

【００４０】（１）ハンドル操作時に後輪舵角を電動モ
ータ１９により制御する四輪操舵装置において、イグニ
ッションＯＮ時の舵角検出値θN と中立値θC との差の
絶対値である中立ズレ量ΔθCNがズレ許容値Ｋ以上の場
合、後輪舵角の修正目標値θM*を中立値θC に向かって
幅ΔＣづつステップ状に変えて中立点を修正する装置と
した為、後輪舵角が中立ズレ量ΔθCNを持つ時、走行中
であっても車両挙動の急変を招くことなく、しかも精度
良く後輪舵角中立点の初期設定を行なうことができる。

【００４１】（２）中立点修正動作時には、ストローク
センサ２３からの舵角検出値θN に代えて、モータ回転
角θM を検出するエンコーダ２４からの検出信号を用い
ている為、ステップ状に変える幅ΔＣをきめ細かに設定
することができるし、修正精度も高くすることができ
る。

【００４２】即ち、中立ズレ量ΔθCNがズレ許容値Ｋ以
上かどうかの判断は後輪舵角の絶対値を検出できるスト
ロークセンサ２３を用いる必要があるが、このストロー
クセンサ２３の場合、エンコーダ２４に比べ検出値分解
能が低く、この舵角検出値θNを中立点修正動作に用い
ると、幅ΔＣが所定幅以下に設定できないという限界が
生じるし、また、修正精度も低くなる。

【００４３】（第２実施例）第１実施例の四輪操舵装置
は、中立点修正時におけるステップ状のストローク幅と
して１つの幅ΔＣが設定された例を示したが、この第２
実施御例の四輪操舵装置は、走行中か停車中かによって
ステップ状に設定するストローク幅を異ならせるように
した例である。

【００４４】尚、第２実施例装置の構成（ハード）につ
いては、第１実施例装置と同様であるので、図示並びに
説明を省略する。

【００４５】作用を説明する。

【００４６】図７はイグニッションをＯＦＦからＯＮに
した時にコントローラ２６により行なわれる中立点初期
設定の処理作動の流れを示すフローチャートで、以下、
各ステップについて説明する。

【００４７】尚、ステップ４０〜ステップ４４及びステ
ップ４７は、図４に示す第１実施例装置の場合と同様で
あるので説明を省略する。

【００４８】ステップ４４においてエンコーダ２４から
のモータ回転角θM が読み込まれると、ステップ４８へ
進み、ステップ４８では、車速センサ２１からの信号に
基づいて走行中かどうかが判断される。つまり、中立点
修正があっても影響のない設定車速以下の場合に停車中
と判断され、その車速を超える場合には走行中と判断さ
れる。

【００４９】そして、ステップ４８で走行中と判断され
た場合には、ステップ４９へ進み、ステップ４９では、
後輪舵角の走行中修正目標値θM0* が設定される（舵角
修正目標値設定手段に相当）。

【００５０】ここで、走行中修正目標値θM0* は、ステ
ップ４４で読み込まれたモータ回転角θM に、走行中に
おいて操安上問題とならない幅ΔC0（例えば、ΔC0＝1.
5deg/5msec）をズレの方向に従って加算もしくは減算す
る下記の式により設定される。 θM0* ＝θM ±ΔC0 ステップ５０では、後輪舵角の走行中修正目標値θM0*
が得られる駆動指令値が電動モータ１９に対して出力さ
れる（中立点修正手段に相当）。

【００５１】また、ステップ４８で停車中と判断された
場合には、ステップ５１へ進み、ステップ５１では、後
輪舵角の停車中修正目標値θM1* が設定される。

【００５２】ここで、停車中修正目標値θM1* は、ステ
ップ４４で読み込まれたモータ回転角θM に、停車中に
おいて操安上問題とならない幅ΔC1（例えば、ΔC1＝3.
0deg/5msec）をズレの方向に従って加算もしくは減算す
る下記の式により設定される。 θM1* ＝θM ±ΔC1 ステップ５２では、後輪舵角の走行中修正目標値θM1*
が得られる駆動指令値が電動モータ１９に対して出力さ
れる。

【００５３】次に、イグニッションＯＦＦ→ＯＮ時にお
ける中立ズレ量ΔθCNがズレ許容値Ｋ以上の場合で、車
両が走行中か停車中か異なる車両状態の場合についての
中立点修正作動について説明する。

【００５４】（イ）ΔθCN≧Ｋで走行中の時 中立ズレ量ΔθCNがΔθCN≧Ｋで走行中の時には、ステ
ップ４０→ステップ４１→ステップ４３→ステップ４４
→ステップ４８→ステップ４９→ステップ５０→ステッ
プ４７へと進み、中立ズレ量ΔθCNの大きさに応じてス
テップ４３〜ステップ４７の処理が繰り返され、中立点
のズレ量が修正されると、ステップ４７からステップ４
２へと進む流れとなる。

【００５５】即ち、イグニッションＯＦＦ→ＯＮ時にお
いて、中立ズレ量ΔθCNがズレ許容値Ｋ以上であり、走
行中である時には、舵角の走行中修正目標値θM0* が幅
ΔC0のストローク間隔によりステップ状に中立値まで変
えられ、５msecの時間間隔により中立値に近いズレ許容
値Ｋの領域まで中立点修正が行なわれる。

【００５６】そして、この幅ΔC0は、走行中において操
安上問題とならない幅に設定されている為、中立点修正
が行なわれようと車両挙動の急変が防止されるし、ま
た、修正量が小さいことでモータ慣性等によるオーバシ
ュートの発生もなく、精度良く中立点修正が行なわれる
ことになる。

【００５７】（ロ）ΔθCN≧Ｋで停車中の時 中立ズレ量ΔθCNがΔθCN≧Ｋで停車中の時には、ステ
ップ４０→ステップ４１→ステップ４３→ステップ４４
→ステップ４８→ステップ５１→ステップ５２→ステッ
プ４７へと進み、中立ズレ量ΔθCNの大きさに応じてス
テップ４３〜ステップ４７の処理が繰り返され、中立点
のズレ量が修正されると、ステップ４７からステップ４
２へと進む流れとなる。

【００５８】即ち、イグニッションＯＦＦ→ＯＮ時にお
いて、中立ズレ量ΔθCNがズレ許容値Ｋ以上であり、停
車中である時には、舵角の停車中修正目標値θM1* が幅
ΔC1のストローク間隔によりステップ状に中立値まで変
えられ、５msecの時間間隔により中立値に近いズレ許容
値Ｋの領域まで中立点修正が行なわれる。

【００５９】そして、この幅ΔC1は、操安上問題とは無
関係に大きな幅に設定されている為、電動モータ１９の
回転速度が高速になり、中立点修正が短時間で終了し、
本制御である早期に後輪舵角制御へ入ることができるこ
とになる。

【００６０】尚、中立点修正動作中に停車状態から走行
状態に移行するような場合には、上記（イ）の修正動作
から（ロ）の修正動作に移行し、両者のメリットを併せ
持つような中立点修正動作となる。

【００６１】効果を説明する。

【００６２】（１）ハンドル操作時に後輪舵角を電動モ
ータ１９により制御する四輪操舵装置において、イグニ
ッションＯＮ時の舵角検出値θN と中立値θC との差の
絶対値である中立ズレ量ΔθCNがズレ許容値Ｋ以上の場
合、後輪舵角の走行中修正目標値θM0* を中立値θC に
向かって幅ΔC0づつステップ状に変えて中立点を修正す
る装置とした為、後輪舵角が中立ズレ量ΔθCNを持つ
時、走行中であっても車両挙動の急変を招くことなく、
しかも精度良く後輪舵角中立点の初期設定を行なうこと
ができる。

【００６３】（２）車両が停車中であって、中立ズレ量
ΔθCNがズレ許容値Ｋ以上の場合、後輪舵角の停車中修
正目標値θM1* を中立値θC に向かって幅ΔC1（＞ΔC
0）づつステップ状に変えて中立点を修正する装置とし
た為、中立点修正が短時間で終了し、早期に後輪舵角制
御へ入ることができる。

【００６４】以上、実施例を図面により説明してきた
が、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があ
っても本発明に含まれる。

【００６５】例えば、第１実施例では、中立点修正時の
ステップ状の幅を１つ設定し、第２実施例装置では中立
点修正時のステップ状の幅を２つ設定した例を示した
が、車速にで低車速であるほど大きく設定するように、
ステップ状の幅を無段階に設定するような例としても良
い。

【００６６】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明にあって
は、ハンドル操作時に後輪舵角を電動モータにより制御
する四輪操舵装置において、イグニッションＯＮ時の後
輪舵角検出値と中立値との差である中立ズレ量が許容値
以上の場合、舵角修正目標値を中立値に向かってステッ
プ状に変えて中立点を修正する手段とした為、後輪舵角
が中立ズレ量を持つ時、走行中であっても車両挙動の急
変を招くことなく、しかも精度良く後輪舵角中立点の初
期設定を行なうことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の四輪操舵装置を示すクレーム対応図で
ある。

【図２】第１実施例の四輪操舵装置が適用された車両を
示す全体システム図である。

【図３】第１実施例装置の電動式ステアリング装置の具
体的構成を示す断面図である。

【図４】第１実施例装置でイグニッションをＯＦＦから
ＯＮにした時にコントローラにより行なわれる中立点初
期設定の処理作動の流れを示すフローチャートである。

【図５】第１実施例装置でイグニッションをＯＦＦから
ＯＮにした時に後輪舵角のズレ量が大きい時の状態を示
す説明図である。

【図６】第１実施例装置で後輪舵角の修正目標値の設定
のし方を説明する図５のＡ部拡大図である。

【図７】第２実施例装置でイグニッションをＯＦＦから
ＯＮにした時にコントローラにより行なわれる中立点初
期設定の処理作動の流れを示すフローチャートである。

【符号の説明】

ａ 電動モータ ｂ モータステアリング機構 ｃ 後輪舵角検出手段 ｄ ズレ量判断手段 ｅ 舵角修正目標値設定手段 ｆ 中立点修正手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動モータをアクチュエータとし、ハン
   ドル操作時に後輪舵角を制御するべく設けられたモータ
   ステアリング機構と、 後輪舵角を検出する後輪舵角検出手段と、 イグニッションを入れた時、前記後輪舵角検出手段から
   の後輪舵角検出値と中立値との差である中立ズレ量がズ
   レ許容値内に入っているかどうかを判断するズレ量判断
   手段と、 前記ズレ量判断手段により中立ズレ量がズレ許容値を超
   えていると判断された場合、後輪舵角検出値から中立値
   に向かう舵角範囲で舵角修正目標値を操安上問題となら
   ない幅でステップ状に設定する舵角修正目標値設定手段
   と、 前記ズレ量判断手段により中立ズレ量がズレ許容値に入
   っていると判断されるまで、前記舵角修正目標値設定手
   段により設定した各目標値が得られるように前記電動モ
   ータに対し中立修正指令を出力する中立点修正手段と、 を備えていることを特徴とする四輪操舵装置。