JPH0585383A

JPH0585383A - 四輪操舵車の後輪操舵制御装置

Info

Publication number: JPH0585383A
Application number: JP24563291A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Tsutsumi; 康裕堤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-09-25
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1993-04-06

Abstract

(57)【要約】【目的】ヨーレートをフィードバックして後輪の操舵
を制御する四輪操舵車において、旋回走行中に追加操舵
した場合に運転者が感じる横加速度と、直進走行中に操
舵した場合に運転者が感じる横加速度とを同じにして、
運転者の違和感による操舵フィーリングの悪化を防止す
る。【構成】マイクロコンピュータ５５は、ハンドル操舵
角センサ５１、車速センサ５２及びヨーレートセンサ５
３により検出されたハンドル操舵角θ、車速Ｖ及びヨー
レートωy に基づき、後輪操舵機構Ｂを制御して、左右
後輪ＲＷ１，ＲＷ２をヨーレートωy を抑制する方向に
目標後輪操舵角θr*＝Ｋ₂・Ｋ₁・ωy まで操舵する。係数
Ｋ₁ は車速Ｖの増加にしたがって大きくなって車両の走
行安定性を良好にし、係数Ｋ₂ はハンドル操舵角θの大
きいとき小さくなり、ヨーレートωy のフィードバック
ゲインを下げて横加速度を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、後輪を車体のヨーレー
トに応じて操舵制御する四輪操舵車の後輪操舵制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置は、例えば特開平３
−１６４３７４号公報に示されているように、ヨーレー
トセンサにより車体のヨーレートを検出するとともに、
この検出ヨーレートを後輪操舵機構にフィードバックす
ることにより、前記ヨーレートを抑制する方向に同ヨー
レートの大きさに比例して後輪を操舵制御して、車両の
走行安定性を良好にしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置にあっては、図５に示すように、車両の直進時に操舵
ハンドルを所定舵角だけ操舵した場合と、車両の旋回時
に操舵ハンドルを前記場合と同一角度だけ追加操舵した
場合とでは、結果として、車体のヨーレートωyは後者
の場合の方が大きくなるとともに、これに伴って後輪の
操舵角θr も大きくなるので、この後輪の操舵角θrの
差が車体の横加速度に影響して、運転者は後者の場合に
前者の場合に比べて大きな横加速度を感じる。そして、
この感覚の差により、運転者は操舵フィーリングに違和
感を感じる。本発明は上記問題に対処するためになされ
たもので、その目的は、車両の旋回時に操舵ハンドルを
追加操舵しても、運転者は操舵フィーリングに違和感を
感じないようにした四輪操舵車の後輪操舵制御装置を提
供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成上の特徴は、後輪を操舵する後輪操舵
機構を電気的に制御する制御装置であって、車体のヨー
レートを検出するヨーレートセンサと、前記検出された
ヨーレートを後輪操舵機構にフィードバックして同ヨー
レートを抑制する方向に同ヨーレートの大きさに比例し
て後輪を操舵制御するフィードバック制御手段とを備え
た四輪操舵車の後輪操舵制御装置において、操舵ハンド
ルの中立位置からの操舵角を検出する操舵角センサと、
前記検出された操舵角が大きいとき同操舵角が小さいと
きに比べてフィードバック制御手段によるゲインを小さ
く補正するゲイン補正手段とを設けたことにある。

【０００５】

【発明の作用・効果】上記のように構成した本発明にお
いては、図５に示すように、車両の旋回時に操舵ハンド
ルが追加操舵されて、操舵ハンドルの中立位置からの操
舵角θが大きくなった場合には、ゲイン補正手段が、操
舵角センサにより検出された操舵角θに基づいて、ヨー
レートωy のフィードバックゲインを小さくするので、
ヨーレートωy の大きさに比例して操舵される後輪の操
舵角θr は小さくなる側に補正される。その結果、車両
の旋回時に操舵ハンドルが追加操舵された場合の後輪操
舵角θr が、車両の直進時に操舵ハンドルを前記場合と
同一角度だけ操舵した場合の後輪操舵角θr に近づき、
これに伴い、運転者は両者の場合における横加速度の差
を感じにくくなるので、車両の旋回時に運転者が操舵ハ
ンドルを追加操舵しても、操舵フィーリングに違和感を
感じることがなくなり、車両を快適に運転できるように
なる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
すると、図１は同実施例に係る四輪操舵車の全体を概略
的に示している。この四輪操舵車は、左右前輪ＦＷ１，
ＦＷ２を操舵する前輪操舵機構Ａと、左右後輪ＲＷ１，
ＲＷ２を操舵する後輪操舵機構Ｂと、同後輪操舵機構Ｂ
を電気的に制御する電気制御装置Ｃとを備えている。

【０００７】前輪操舵機構Ａは操舵ハンドル１１を有し
ており、この操舵ハンドル１１は操舵軸１２を介してピ
ニオンギヤ１３に接続されている。このピニオンギヤ１
３はラックバー１４と噛合し、操舵ハンドル１１の回転
運動をラックバー１４の往復運動に変換して伝達するも
のである。ラックバー１４の両端には左右タイロッド１
５ａ，１５ｂ及び左右ナックルアーム１６ａ，１６ｂを
介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が操舵可能に連結されて
おり、同バー１４は操舵ハンドル１１の回動による軸方
向の変位に応じて左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を操舵する。
操舵軸１２の中間には四方弁からなる制御バルブ１７が
組付けられており、同バルブ１７は、操舵軸１２に作用
する操舵トルクに応じて、エンジン１８により駆動され
る油圧ポンプ２１からの作動油をパワーシリンダ２２の
一方の油室へ供給するとともに、同シリンダ２２の他方
の油室内の作動油をリザーバ２３へ排出するように機能
する。パワーシリンダ２２は、前記作動油の給排に応じ
てラックバー１４を軸方向に駆動することにより、前記
左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵を助勢する。

【０００８】後輪操舵機構Ｂは上記ラックバー１４と同
様に軸方向に変位して左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２を操舵す
るリレーロッド３１を有する。リレーロッド３１の両端
には、前記前輪操舵機構Ａの場合と同様に、左右タイロ
ッド３２ａ，３２ｂ及び左右ナックルアーム３３ａ，３
３ｂを介して左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２が操舵可能に連結
されている。リレーロッド３１は車体に支持されたハウ
ジング３４により軸方向に変位可能に支持され、同ハウ
ジング３４内にはパワーシリンダ３５が形成されてい
る。パワーシリンダ３５は作動油の給排に応じてリレー
ロッド３１を軸方向へ駆動するもので、同シリンダ３５
はリレーロッド３１に固定されたピストン３５ａにより
左右油室３５ｂ，３５ｃに区画されている。これらの左
右油室３５ｂ，３５ｃ内にはスプリング３６ａ，３６ｂ
がプレロードを付与された状態でリレーロッド３１を貫
通させるようにして組み込まれており、同スプリング３
６ａ，３６ｂはそれらの弾撥力によりリレーロッド３１
を中立位置に付勢している。

【０００９】また、ハウジング３４内には、パワーシリ
ンダ３５とともに油圧倣い機構を構成するスプールバル
ブ３７が組み込まれている。このスプールバルブ３７は
ハウジング３４内に軸方向に液密的かつ摺動可能に収容
されたバルブスリーブ３７ａと、ハウジング３４に固定
されたバルブスプール３７ｂとからなり、バルブスリー
ブ３７ａの図示左方向への変位に応じて、エンジン１８
により駆動される油圧ポンプ３８からの作動油をパワー
シリンダ３５の左油室３５ｂへ供給するとともに、同シ
リンダ３５の右油室３５ｃ内の作動油をリザーバ２３へ
排出する。また、バルブスリーブ３７ａが図示右方向へ
変位すると、スプールバルブ３７は油圧ポンプ３８から
の作動油をパワーシリンダ３５の右油室３５ｃへ供給す
るとともに、同シリンダ３５の左油室３５ｂ内の作動油
をリザーバ２３へ排出する。

【００１０】バルブスリーブ３７ａの右端部には貫通孔
３７ａ１が設けられており、同貫通孔３７ａ１にはレバ
ー４１が貫通されている。レバー４１の中間部分には球
型の節状隆起部４１ａが設けられ、同レバー４１は節状
隆起部４１ａの外周面にて貫通孔３７ａ１の内周面に傾
動かつ摺動可能に係合している。また、レバー４１の下
端部はピストン３５ａの外周上に設けた環状溝３５ａ１
内に回動可能かつ上下方向に摺動可能に嵌合され、同レ
バー４１の上端部はピン４２に回動可能に接続されてい
る。

【００１１】ピン４２の両端部は、ハウジング３４に設
けた支持孔３４ａ，３４ｂ内に進退可能かつ回転不能に
侵入している。また、ピン４２の外周上にはラック歯４
２ａが形成され、同ラック歯４２ａにはステップモータ
４３の回転軸に固定されたウォーム４４が噛合してい
る。この場合、ステップモータ４３が正（又は負）の方
向に回転するとピン４２は右方向（又は左方向）に変位
するようになっている。

【００１２】電気制御装置Ｃは、ハンドル操舵角センサ
５１、車速センサ５２、ヨーレートセンサ５３及び後輪
操舵角センサ５４を備えている。ハンドル操舵角センサ
５１は操舵軸１２の回転角を測定することによってハン
ドル操舵角θを検出して、同操舵角θを表す検出信号を
出力する。車速センサ５２は変速機（図示しない）の出
力軸の回転速度を測定することにより車速Ｖを検出し
て、同車速Ｖを表す検出信号を出力する。ヨーレートセ
ンサ５３は車体の垂直軸回りの回転角速度すなわちヨー
レートωy を検出して、同ヨーレートωy を表す検出信
号を出力する。後輪操舵角センサ５４はステップモータ
４３の回転軸の回転角を測定することにより後輪操舵角
θr を検出して、同後輪操舵角θr を表す検出信号を出
力する。なお、ハンドル操舵角θ、ヨーレートωy及び
後輪操舵角θr は、それぞれ右回転方向を正とし、かつ
左回転方向を負とする。

【００１３】これらの各センサ５１〜５４はマイクロコ
ンピュータ５５に接続されており、同コンピュータ５５
はバス５５ａにそれぞれ接続されたＲＯＭ５５ｂ、ＣＰ
Ｕ５５ｃ、ＲＡＭ５５ｄ及びＩ／Ｏ５５ｅ（入出力イン
ターフェース）からなる。ＲＯＭ５５ｂは図２のフロー
チャートに対応したプログラムを記憶するとともに、係
数Ｋ₁，Ｋ₂をテーブルの形で記憶している。係数Ｋ₁
は、図３に示すように、車速Ｖが所定車速（約２０Ｋｍ
／ｈ）以下のとき零であるとともに、車速Ｖがそれ以上
大きくなるにしたがって徐々に増加し、所定車速（約１
２０Ｋｍ／ｈ）以上で一定（例えば「０．０７」）とな
るものである。係数Ｋ₂ は、図４に示すように、ハンド
ル操舵角θの絶対値｜θ｜が所定値（約２０度）以下の
とき一定比率（例えば「１．０」）であるとともに、同
絶対値｜θ｜がそれ以上大きくなるにしたがって徐々に
減少し、所定操舵角（約４５度）以上で前記より小さな
一定比率（例えば「０．７」）となるものである。

【００１４】ＣＰＵ５５ｃは、イグニッションスイッチ
（図示しない）の閉成から開成まで、前記プログラムを
繰り返し実行するもので、ＲＡＭ５５ｄは前記プログラ
ムの実行に必要な変数データを一時的に記憶するもので
ある。Ｉ／Ｏ５５ｅは外部回路との信号の授受を行なう
もので、同Ｉ／Ｏ５５ｅには前記各センサ５１〜５４が
接続されるとともに、駆動回路５６が接続されている。
駆動回路５６は、マイクロコンピュータ５５からの回転
制御信号に応じたステップ数だけステップモータ４３を
回転させるとともに、その後、同モータ４３を前記回転
後の位置に維持するように制御するものである。

【００１５】次に、以上のように構成した実施例の動作
を説明する。イグニッションスイッチ（図示しない）が
閉成されると、ＣＰＵ５５ｃが図２のステップ１００に
てプログラムの実行を開始して、ステップ１０１〜１０
４からなる循環処理を実行する。この循環処理において
は、ステップ１０１にて各センサ５１〜５４からハンド
ル操舵角θ、車速Ｖ、ヨーレートωy 及び後輪操舵角θ
r をそれぞれ表す検出信号が読み込まれ、ステップ１０
２にて車速Ｖ及びハンドル操舵角θの絶対値｜θ｜に基
づいてＲＯＭ５５ｂ内のテーブルが参照されて、前記車
速Ｖ及び絶対値｜θ｜に対応した各係数Ｋ₁，Ｋ₂が導出
され、ステップ１０３にて下記数１の演算の実行により
目標後輪操舵角θr*が計算される。

【００１６】

【数１】θr*＝Ｋ₂・Ｋ₁・ωy この目標後輪操舵角θr*の算出後、ステップ１０４に
て、同目標後輪操舵角θr*から現在の後輪操舵角θr を
減算することにより、左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵さ
れるべき操舵量θr*−θr が計算され、この操舵量θr*
−θr に対応したステップモータ４３に対する回転制御
信号がＩ／Ｏ５５ｅを介して駆動回路５６へ出力され
る。

【００１７】駆動回路５６は前記回転制御信号に応じた
駆動パルスをステップモータ４３に供給し、同モータ４
３は同駆動パルスに対応した量だけウォーム４４を回転
させる。この場合、後輪操舵量θr*−θr に対応した前
記回転制御信号が正であれば、ステップモータ４３は正
回転し、ピン４２は右方向に変位して、レバー４１の上
端部をその下端部を支点として右方向に変位させる。こ
れにより、バルブスリーブ３７ａは右方向に変位して、
油圧ポンプ３８からの作動油はパワーシリンダ３５の右
油室３５ｃに供給されるとともに、同シリンダ３５の左
油室３５ｂ内の作動油はリザーバ２３に排出されるよう
になるので、リレーロッド３１が左方向へ変位して左右
後輪ＲＷ１，ＲＷ２は右方向へ操舵される。一方、前記
リレーロッド３１の左方向への変位により、レバー４１
の下端部がその上端部を支点として左方向へ変位し、バ
ルブスリーブ３７ａは左方向へ変位するようになる。そ
して、バルブスリーブ３７ａが基準位置に復帰すると、
前記作動油の給排が停止し、リレーロッド３１の前記左
方向への変位も停止するので、左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２
は過去の状態から前記後輪操舵量θr*−θr に対応した
量だけ右方向へ操舵され、その操舵角θr は目標後輪操
舵角θr*に等しくなる。

【００１８】また、後輪操舵量θr*−θr に対応した前
記回転制御信号が負であれば、ステップモータ４３は負
回転し、ピン４２は左方向に変位するので、前記場合と
は逆に、左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２は過去の状態から前記
後輪操舵量θr*−θr に対応した量だけ左方向へ操舵さ
れ、この場合も、その操舵角θr は目標後輪操舵角θr*
に等しくなる。

【００１９】このように左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２が目標
後輪操舵角θr*（＝Ｋ₂・Ｋ₁・ωy ）に操舵制御される結
果、車体に右（又は左）回りすなわち正（又は負）のヨ
ーレートωy が発生すると、係数Ｋ₁,Ｋ₂ は常に零又は
正であるので、同後輪ＲＷ１，ＲＷ２は中立状態に保た
れるか、右（又は左）方向すなわちヨーレートωy を抑
制する方向に操舵され、その操舵角θr の大きさはヨー
レートωyの大きさに比例したものになる。このこと
は、左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵がヨーレートωy に
応じてフィードバック制御されるとともに、同制御のフ
ィードバックゲインが係数Ｋ₁，Ｋ₂により決定されるこ
とを意味する。

【００２０】今、車両が中高速で直進走行中、レーンチ
ェンジなどのために操舵ハンドル１１が小さな操舵角θ
だけ操舵されて車体にヨーレートωy が発生すると、こ
の場合、係数Ｋ₂ は「１．０」であるので、左右後輪Ｒ
Ｗ１，ＲＷ２の操舵は係数Ｋ₁ のみにより決定されるゲ
インでヨーレートωy に応じてフィードバック制御され
る。一方、このフィードバックゲインとしての係数Ｋ₁
は車速Ｖの増加にしたがって徐々に増加する正の値であ
るので、ヨーレートωy の大きさに比例する後輪操舵角
θrは車速Ｖの増加にしたがって大きくなり、車体に発
生するヨーレートがより大きく抑制され、中高速走行
時、特に高速走行時における車両の走行安定性が良好に
なる（図５の直進状態からの操舵を参照）。

【００２１】一方、車両が旋回走行中に追加操舵される
と、ハンドル操舵角θの絶対値｜θ｜は大きくなる。こ
の場合、係数Ｋ₂ はハンドル操舵角θの絶対値｜θ｜が
増加するにしたがって小さくなり、同絶対値｜θ｜が４
５度以上になると「０．７」になるので、ヨーレートω
y のフィードバックゲインは前記場合に比べて小さくな
って、ヨーレートωy の大きさに比例する後輪操舵角θ
r は小さくなる側に補正される。その結果、車両の旋回
時に操舵ハンドルが追加操舵された場合の後輪操舵角θ
r が、車両の直進時に操舵ハンドル１１を前記場合と同
一角度だけ操舵した場合の後輪操舵角θr に近づき、こ
れに伴い、運転者は両者の場合における横加速度の差を
感じにくくなるので、車両の旋回時に運転者が操舵ハン
ドルを追加操舵しても、操舵フィーリングに違和感を感
じることがなくなり、車両を快適に運転できるようにな
る（図５の旋回状態からの追加操舵を参照）。

【００２２】さらに、車両が直進中に横風を受け、この
横風のためにヨーレートωy が発生した場合にも、ハン
ドル操舵角θの絶対値｜θ｜は零であって係数Ｋ₂ は
「１．０」であるので、前述した車両の直進走行状態で
操舵ハンドル１１が操舵された場合と同様、左右後輪Ｒ
Ｗ１，ＲＷ２の操舵は係数Ｋ₁ のみにより決定されるゲ
インでフィードバック制御される。その結果、ヨーレー
トωy の大きさに比例する後輪操舵角θr は小さくなる
側に補正されることもなく、横風により車体に発生する
ヨーレートがより大きく抑制される（図６を参照）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す四輪操舵車の全体概
略図である。

【図２】図１のマイクロコンピュータにて実行される
プログラムを表すフローチャートである。

【図３】係数Ｋ₁ の変化特性グラフである。

【図４】係数Ｋ₂ の変化特性グラフである。

【図５】車両旋回時におけるハンドル操舵角θ、ヨー
レートωy 及び後輪操舵角θr の変化状態を表すタイム
チャートである。

【図６】横風を受けたときにおけるハンドル操舵角
θ、ヨーレートωy 及び後輪操舵角θr の変化状態を表
すタイムチャートである。

【符号の説明】

Ａ…前輪操舵機構、Ｂ…後輪操舵機構、Ｃ…電気制御装
置、ＦＷ１，ＦＷ２…前輪、ＲＷ１，ＲＷ２…後輪、５
１…ハンドル操舵角センサ、５２…車速センサ、５３…
ヨーレートセンサ、５４…後輪操舵角センサ、５５…マ
イクロコンピュータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】後輪を操舵する後輪操舵機構を電気的に
制御する制御装置であって、車体のヨーレートを検出す
るヨーレートセンサと、前記検出されたヨーレートを前
記後輪操舵機構にフィードバックして同ヨーレートを抑
制する方向に同ヨーレートの大きさに比例して後輪を操
舵制御するフィードバック制御手段とを備えた四輪操舵
車の後輪操舵制御装置において、操舵ハンドルの中立位
置からの操舵角を検出する操舵角センサと、前記検出さ
れた操舵角が大きいとき同操舵角が小さいときに比べて
前記フィードバック制御手段によるゲインを小さく補正
するゲイン補正手段とを設けたことを特徴とする四輪操
舵車の後輪操舵制御装置。