JPH06156302A - 車両の自動補助操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヨ−レ−ト応答の自動補助操舵において、車
両進行方向のふらつきを防止する。 【構成】 ヨ−レイト検出手段(YS)が検出したヨ−角速
度および車速検出手段が検出した車輌速度に基づいて、
車輌速度が低い領域では小さく、高い領域では比較的に
大きく、該低い領域と高い領域の間の領域では更に大き
い、該ヨ−角速度を抑制するための補助操舵車輪の舵角
補正分を決定する、第２舵角算出手段(50)；ステアリン
グ舵角および車速に対応した第１舵角算出手段(20)が決
定した舵角に第２舵角算出手段(50)が決定した操舵補正
分の補正を施して目標舵角を決定する第３舵角算出手段
(54)；および、補助操舵角が該目標舵角に合致する方向
に補助操舵角調整機構(10)を駆動するフィ−ドバック制
御手段(60)；を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主操舵車輪の操舵に連
動して、補助操舵車輪の向きを自動的に調整する車両の
自動補助操舵装置に関し、いわゆる自動車の４輪操舵シ
ステムに利用しうる。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車の４輪操舵システムにお
ける補助操舵車輪（通常は後輪）の操舵においては、主
操舵車輪（通常は前輪）の操舵角に応じて、目標舵角を
設定し、この目標舵角とセンサで検出した補助操舵車輪
の実舵角との差分に応じて、電気モ−タを付勢し、補助
操舵車輪の向きが目標舵角と一致するように制御してい
る。ところで操舵が急激であると、車両の重心軸（垂直
線）廻りの回転（ヨ−角速度すなわちヨ−レ−ト）が速
く、これにより横滑りを生ずるなど操縦性が損なわるこ
とがある。４輪操舵の場合には操舵性能が高い分この横
滑りを防止する技術が重要である。特開昭５９−１００
０６２号公報には、ヨ−角センサを車両に備えて、車両
のヨ−レ−トに対応して補助操舵を制御する示唆がある
が具体的な提示は見られない。特開昭６０−１６１２５
６号公報には、操舵角θに対するヨ−レ−トＹsの比
（ヨ−レ−トゲイン；ここではＹs/θ）が、操舵周波数
（Ｈｚ）に対応して、それが１．０Ｈｚ前後で最も大き
く、それより小さい領域と大きい領域で小さくなること
が示されている。特開昭６０−１６１２５６号公報に
は、安定した操縦性を得るためにはこのヨ−レ−トゲイ
ンＹs/θを一定に維持するのが良いとして、ヨ−レ−ト
（ヨ−角速度）に対応する補助操舵量の関係を規定する
制御ゲインＫ１を車速の上昇につれて大きくするとか、
運転者の手動操作による指示で変更する示唆がある。

【０００３】一方、特開昭６０−１２４５７２号公報に
は、主操舵角Ｓおよび車速Ｆに対応して目標角速度（ヨ
−レ−ト）を算出し、かつヨ−レ−トセンサで実際のヨ
−レ−トを検知して、実際のヨ−レ−トが目標角速度に
合致するように補助操舵量を定める補助操舵制御が提案
されている。しかし、主操舵角Ｓおよび車速Ｆに対応し
た目標角速度すなわち運転状態に最適なヨ−レ−トの提
示はない。特開昭６３−１９２６６７号公報には、上記
特開昭６０−１２４５７２号公報のヨ−レ−トフィ−ド
バック制御ではドライバの操舵からヨ−レ−ト発生なら
びに該ヨ−レ−トの検出までに時間遅れがありこれによ
り操縦安定性は必ずしも改善されないとした上で、上記
時間遅れを算出してこれに対応して制御出力に遅れを与
えるヨ−レ−トフィ−ドバック制御を提示している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭６０−１６
１２５６号公報に示唆があるようにヨ−レ−トに対応す
る補助操舵量の関係を規定する制御ゲインＫ１を車速の
上昇につれて大きくすると、高速域での操舵ではヨ−レ
−トゲインＹs/θが大きいのでヨ−レ−ト対応の補助操
舵量が大きくなり、車両進行方向のふらつき（ハンチン
グ）を生ずる。車速対応の制御ゲインＫ１を小さく変更
するとこのふらつきは現われにくくなるが、該高速域よ
り低速の中速域で運転者が舵角を戻すときに車両進行方
向のふらつきが現われ易くなる。前記特開昭６０−１２
４５７２号公報および特開昭６３−１９２６６７号公報
に示唆がある主操舵角Ｓおよび車速Ｆに対応した目標角
速度の設定による、目標ヨ−レ−ト制御では、前述のよ
うに制御の遅れが問題となり、かつ演算および制御シ−
ケンスの設定が難かしく安定した制御を実現しにくい。

【０００５】本発明は、低速域から高速域に渡って車両
進行方向の安定性が高い補助操舵制御を実現することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の車両の自動補助
操舵装置は、主操舵車輪の実舵角を検出する主操舵角検
出手段(PF)；車両のヨ−角速度を検出するヨ−レイト検
出手段(YS)；車両速度を検出する車速検出手段(60)；主
操舵角検出手段(PF)が検出した実舵角に基づいて、補助
操舵車輪の主操舵対応の舵角を決定する、第１舵角算出
手段(20)；ヨ−レイト検出手段(YS)が検出したヨ−角速
度および車速検出手段が検出した車両速度に基づいて、
車両速度が低い領域では小さく、高い領域では比較的に
大きく、該低い領域と高い領域の間の領域では更に大き
い、該ヨ−角速度を抑制するための補助操舵車輪の舵角
補正分を決定する、第２舵角算出手段(50)；第１舵角算
出手段(20)が決定した舵角に第２舵角算出手段(50)が決
定した舵角補正分の補正を施して目標舵角を決定する第
３舵角算出手段(54)；補助操舵車輪の実舵角を検出する
補助操舵角検出手段(PR)；補助操舵車輪の向きを調整す
る補助操舵角調整機構(10)；補助操舵角調整機構(10)を
駆動する駆動手段(M1)；および、該駆動手段(M1)を介し
て、第３舵角算出手段(54)が決定した目標舵角に補助操
舵角検出手段(PR)が検出した実舵角が合致する方向に補
助操舵角調整機構(10)を駆動するフィ−ドバック制御手
段(60)；を備える。

【０００７】なお上記括弧内に示した記号は、後述する
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したもの
であるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要
素のみに限定されるものではない。

【０００８】

【作用】第１舵角算出手段(20)が、主操舵角検出手段(P
F)が検出した実舵角に基づいて補助操舵車輪の主操舵対
応の舵角を決定し、第２舵角算出手段(50)が、ヨ−レイ
ト検出手段(YS)が検出したヨ−角速度および車速検出手
段が検出した車両速度に基づいて車両速度が低い領域で
は小さく高い領域では比較的に大きく該低い領域と高い
領域の間の領域では更に大きい、ヨ−角速度を抑制する
ための補助操舵車輪の舵角補正分を決定し、第３舵角算
出手段(54)が、第１舵角算出手段(20)が決定した舵角に
第２舵角算出手段(50)が決定した舵角補正分の補正を施
して目標舵角を決定する。そして、フィ−ドバック制御
手段(60)が、駆動手段(M1)を介して、第３舵角算出手段
(54)が決定した目標舵角に補助操舵角検出手段(PR)が検
出した実舵角が合致する方向に補助操舵角調整機構(10)
を駆動する。これにより、主操舵角検出手段(PF)が検出
した実舵角，ヨ−レイト検出手段(YS)が検出したヨ−角
速度および車速検出手段が検出した車両速度に対応した
目標舵角が決定されて、フィ−ドバック制御手段(60)に
より、補助操舵車輪の向きが目標舵角に設定される。

【０００９】該目標舵角の一部分である、ヨ−角速度を
抑制するための補助操舵車輪の舵角補正分が、車両速度
が低い領域では小さく高い領域では比較的に大きく該低
い領域と高い領域の間の領域では更に大きいので、高速
域でヨ−レ−ト抑制用の舵角補正分が過分になることな
く、車両進行方向のふらつき（ハンチング）を生じな
い。中速域ではヨ−レ−ト抑止用の舵角補正分が十分に
発生し運転者が舵角を戻すときに車両進行方向のふらつ
きが現われない。このように適正な舵角補正分が与えら
れるので、高速走行時に横風等による車両進行方向のふ
らつきを生じない。また中速域での車両タ−ンが円滑に
なり車両タ−ン中の進行方向および車両タ−ン終了のた
めのステアリングの戻しでの進行方向の安定性が高く、
車両の操縦性が向上する。

【００１０】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１１】

【実施例】自動車の４輪操舵システムに本発明を適用し
た実施例のシステム全体の構成を図１に示す。まず、図
１を参照してシステムの概略を説明する。前側の車輪Ｔ
ＦＬ及びＴＦＲは、ドライバがステアリングホイ−ルＷ
Ｈを回すことによって、手動で操舵することができる。
即ち、ステアリングホイ−ルＷＨが回転すると、それに
連結された軸ＳＳが回転し、図示しないラック＆ピニオ
ン機構を介して、軸ＳＳと連結されたロッドＦＳＲが左
右方向に移動する。ロッドＦＳＲの左右方向の移動に伴
なって、車輪ＴＦＬ及びＴＦＲの向きが変わる。一方、
後側の車輪ＴＲＬ及びＴＲＲの向きも調整可能になって
おり、この操舵は前輪側の舵角および車速に応じて自動
的に調整されるように構成されている。

【００１２】前輪側ステアリング機構の軸ＳＳ先端のピ
ニオン近傍には、ドライバのステアリングホイ−ル操作
による、前輪の操舵角を検出するための前輪舵角センサ
が設置されている。また、後輪の操舵角は、前輪の操舵
角および車速に応じて調整することが望ましいので、後
側の車輪ＴＲＬ及びＴＲＲの近傍には、それぞれの車輪
の回転速度を検出するための車輪速センサＶＬ及びＶＲ
が設置されている。更に、車両タ−ン時の進行方向のふ
らつきを抑制するヨ−レ−ト対応のフィ−ドフォワ−ド
舵角補正制御を実施するため、ヨ−レ−トセンサＹＳが
車両に搭載されている。

【００１３】後輪の操舵機構には電気モ−タＭ１があ
り、これを駆動することによって、ロッド１が左右方向
に移動し、後輪ＴＲＬ及びＴＲＲの向きが変わる。ま
た、電気モ−タＭ１が故障した場合に、後輪の操舵位置
を中央に戻すために、補助用の電気モ−タＭ２と電磁ク
ラッチＣＬが設けられている。後輪の操舵機構には、そ
の操舵角を検出するための後輪舵角センサＰＲが備わっ
ている。また電気モ−タＭ１には、その駆動軸の回転を
検出するセンサＲＳが備わっている。

【００１４】図２に後輪操舵機構１０の主要部分を示
し、そのIII−III線断面を図３に示す。図２は図３のII
−II線断面を示している。図２及び図３を参照しこの機
構を説明する。まず図２を参照すると、ロッド１は、左
端がボ−ルジョイント２Ｌを介して、左後輪の舵角を調
整するナックルア−ム３Ｌと接続され、右端がボ−ルジ
ョイント２Ｒを介して、右後輪の舵角を調整するナック
ルア−ム３Ｒと接続されている。またロッド１は、車体
に固定されたハウジング４の内部に支持されており、軸
方向つまり左右方向に移動自在になっている。ロッド１
が左右方向に移動すると、各ナックルア−ム３Ｌ，３Ｒ
が動き、左後輪及び右後輪の向きが変わる。ロッド１に
は、以下に説明する駆動力伝達機構を介して、電気モ−
タ（主モ−タ）Ｍ１が接続されており、Ｍ１を駆動する
ことによって、後輪の自動操舵が実施される。

【００１５】ロッド１にはラック１ａが形成してあり、
該ラック１ａにピニオンギア５ａが噛み合っている。図
３に示すように、ピニオンギア５ａが形成された回転子
５には、径の大きなウォ−ムホイ−ル５ｂも形成されて
いる。更にこのウォ−ムホイ−ル５ｂには、ウォ−ム６
ａが噛み合っている。再び図２を参照すると、ウォ−ム
６ａが形成された駆動軸６の左端には、電気モ−タＭ１
の駆動軸が結合されている。従って、電気モ−タＭ１を
駆動すると、その駆動力によってウォ−ム６ａが回転
し、それと噛み合ったウォ−ムホイ−ル５ｂが回転し、
ウォ−ムホイ−ル５ｂと同軸のピニオン５ａが回転し、
ラック１ａが左右方向に移動して後輪を操舵する。

【００１６】なお、ウォ−ム６ａとウォ−ムホイ−ル５
ｂとで構成されるウォ−ムギアにおいては、逆効率がゼ
ロになるように、つまりウォ−ム６ａの回転駆動により
ウォ−ムホイ−ル５ｂを動かすことはできるが、ウォ−
ムホイ−ル５ｂの回転によりウォ−ム６ａを動かすこと
はできないように構成してある。従って、路面からの反
力が大きい場合であっても、その力によってウォ−ムホ
イ−ル５ｂが回転することはないので、電気モ−タＭ１
に大きな外力が印加される恐れはない。

【００１７】駆動軸６の右側には、電磁クラッチＣＬを
備えるギア機構と電気モ−タ（副モ−タ）Ｍ２が設けら
れている。電気モ−タＭ２の駆動軸にはウォ−ム７が形
成されており、該ウォ−ム７にウォ−ムホイ−ル８ａが
噛み合っている。ウォ−ムホイ−ル８ａが形成された回
転子８は、中空に形成されており、その内側に回転子９
が配置されている。回転子８の内壁と回転子９の外周に
形成されたスプライン１２によって回転子８と回転子９
は係合しており、回転方向に対しては両者は連結され、
軸方向には両者は相対移動自在になっている。但し、外
側の回転子８は軸方向には動かないようにハウジング４
に支持されている。

【００１８】回転子８の小径部の外周に装着された圧縮
コイルスプリング１１が、内側の回転子９を右側（矢印
ＡＲ１方向）に常時付勢している。また回転子９に連結
された磁性体コア１３の近傍に電気コイル１４が配置し
てあり、電気コイル１４に通電すると、回転子９はスプ
リング１１の力に対抗して左側（矢印ＡＲ１と逆方向）
に移動する。回転子９には、その左端面に突出する形で
設けられた複数のピン１５が装着されており、駆動軸６
の右端に固着された連結板１６のフランジ部には、ピン
１５と対向する位置に穴１６ａが形成されている。

【００１９】電気コイル１４を通電しない時には、スプ
リング１１の力によって回転子９が右方に移動するの
で、ピン１５と穴１６ａとの係合は生じない。しかし電
気コイル１４に通電すると、回転子９が左方に動きピン
１５が連結板１６のフランジ部に当接する。そして回転
子９が回転するとピン１５は穴１６ａの内部に押し込ま
れる。ピン１５が穴１６ａの内部に入ると、回転子９と
連結板１６とが確実に連結され、回転子９の回転力は連
結板１６を介して駆動軸６に伝達される。電気コイル１
４の通電を停止すれば、再びスプリング１１の力によっ
て回転子９が右方に移動するので、ピン１５と穴１６ａ
との係合は外れる。

【００２０】電気モ−タＭ２を駆動すると、ウォ−ム７
が回転し、それと噛み合ったウォ−ムホイ−ル８ａを介
して回転子８が回転する。回転子８の回転は、スプライ
ン１２を介して内側の回転子９に伝達される。電磁クラ
ッチＣＬの電気コイル１４が通電されていると、ピン１
５と連結板１６とが連結されるので、回転子９の回転が
駆動軸６に伝達され、駆動軸６が回転するので、電気モ
−タＭ１を駆動する場合と同様にして、後輪が操舵駆動
される。

【００２１】電気モ−タＭ２は、ウォ−ム７とウォ−ム
ホイ−ル８ａを介して駆動軸６に連結されるので、電気
モ−タＭ１の場合に比べて小さな力で駆動軸６を動かす
ことができる。逆に電気モ−タＭ１側からみると、電気
モ−タＭ２等は非常に大きな負荷になりうるが、電磁ク
ラッチＣＬをオフにすることによって、連結板１６と回
転子９とが分離されるので、実際の後輪操舵駆動時に
は、電気モ−タＭ２等の影響をなくすることができる。
また、減速比が大きいので電気モ−タＭ２による後輪操
舵系の動作速度はＭ１と比べるとかなり遅くなるが、こ
の実施例では、電気モ−タＭ２は装置の故障時に後輪操
舵系の向きを中央に戻すために利用されるので、高い応
答速度は不要である。

【００２２】図３を参照すると、ハウジング４に装着さ
れた位置センサ（ポテンショメ−タ）ＰＲのロ−タに結
合されたア−ム１７が回転子５に形成された穴に係合し
ている。この位置センサＰＲは後輪の舵角を検出するた
めに利用される。また図２に示すように、電気モ−タＭ
１には、その回動量を検出するセンサＲＳが備わってい
る。この実施例では、Ｍ１はブラシレス交流モ−タであ
り、センサＲＳは電気モ−タＭ１の磁極の移動を検出す
る磁極センサを構成している。このセンサＲＳは、電気
モ−タＭ１の回転に伴なって三相のパルス信号を出力す
る。

【００２３】次に、図９を参照して前輪舵角センサＰＦ
の取付部分の構造を説明する。図９は、前輪側ステアリ
ング機構の軸ＳＳの先端近傍、即ちステアリングギアボ
ックス部分を示しており、図１０は図９のＡ−Ａ線断面
を示している。また前輪舵角センサＰＦのセンサ組体の
構造を図１１に示す。図９を参照すると、ロッドＦＳＲ
に形成されたラック７３と、ピニオン７２とによってラ
ック＆ピニオン機構が構成されている。また、入力軸Ｓ
Ｓ側のピニオン７２とパワ−ステアリングバルブ７１と
の間に、ウォ−ム８２が設置されており、該ウォ−ム８
２と噛み合う位置にウォ−ムホイ−ル８１が設置されて
いる。図１０に示すように、ウォ−ムホイ−ル８１の軸
８３が、前輪舵角センサＰＦに連結されている。図１１
に示すように、前輪舵角センサＰＦの内部には、ポテン
ショメ−タ基板８６，ブラシホルダ８４及び摺動子８５
が備わっており、摺動子８５とポテンショメ−タ基板８
６との当接位置には、抵抗皮膜が形成してある。入力軸
ＳＳが回動し、ウォ−ムホイ−ル８１が回動すると、軸
８３が回動し、摺動子８５とポテンショメ−タ基板８６
上の抵抗皮膜との当接位置が変わる。従って、入力操舵
角に応じた電気信号を前輪舵角センサＰＦから出力する
ことができる。

【００２４】このように、ピニオン７２とパワ−ステア
リングバルブ７１との間に設置したウォ−ム８２によっ
て入力軸ＳＳの回転を検出し、その回転位置の信号を前
輪舵角センサＰＦで出力することによって、ステアリン
グシャフトのねじれやジョイント部分のがた等の影響を
受けない、非常に正確な絶対舵角信号を得ることができ
る。この前輪舵角センサＰＦの検出特性の例を図１２に
示す。

【００２５】この４輪操舵システムの電気回路の構成を
図４に示す。図４を参照すると、制御ユニットＥＣＵの
入力端子には、ヨ−レ−トセンサＹＳ，前輪舵角センサ
ＰＦ，後輪舵角センサＰＲ，後輪車輪速センサＶＬ，Ｖ
Ｒ，及び磁極センサＲＳが接続され、ＥＣＵの出力端子
には電気モ−タＭ１，Ｍ２及びソレノイド１４が接続さ
れている。この例では、前輪舵角センサＰＦ及び後輪舵
角センサＰＲは各々ポテンショメ−タであり、ヨ−レ−
トセンサＹＳはアナログ電圧信号を出力するので、それ
らが出力する信号は、Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣを介して、マ
イクロコンピュ−タＣＰＵに印加される。また、後輪車
輪速センサＶＬ，ＶＲ，及び磁極センサＲＳが出力する
信号は、パルス信号なので、それらの信号は直接、マイ
クロコンピュ−タＣＰＵに印加される。また、各センサ
の故障（断線，ショ−ト，検出値異常等）を検出するた
めに、異常検出器Ｕ１が設けられており、前輪舵角セン
サＰＦ，後輪舵角センサＰＲ，後輪車輪速センサＶＬ，
ＶＲ，及び磁極センサＲＳの出力は、異常検出器Ｕ１に
も接続されている。マイクロコンピュ−タＣＰＵは、ド
ライバＤＶ１を介して、電気モ−タＭ１を駆動する。異
常検出器Ｕ１が異常を検出した場合には、ドライバＤＶ
１は付勢禁止状態に制御され、中立復帰制御回路Ｕ２に
中立復帰信号が印加される。中立復帰制御回路Ｕ２は、
異常検出器Ｕ１又はマイクロコンピュ−タＣＰＵから中
立復帰信号を受けると、ドライバＤＶ２を介して電気モ
−タＭ２を制御し、ドライバＤＶ３を介してソレノイド
１４を制御し、後輪操舵機構を中立位置に戻す。後輪操
舵機構が中立位置に戻ると、マイクロコンピュ−タＣＰ
Ｕが中立復帰完了信号を出力するので、中立復帰制御回
路Ｕ２は電気モ−タＭ２を停止する。なお、図４におい
てはマイクロコンピュ−タＣＰＵを１つのブロックのみ
で示してあるが、実際には、全体の処理能力を上げるた
め、独立した２つのマイクロコンピュ−タを組合せてＣ
ＰＵを構成してある。

【００２６】この４輪操舵システムの主要制御系の具体
的な構成を図５に示す。なお、この制御系の大部分の処
理はマイクロコンピュ−タＣＰＵのソフトウェアの実行
によって実現されており、一方のマイクロコンピュ−タ
が後輪の目標舵角ＡＧＬＡを生成し、もう一方のマイク
ロコンピュ−タがＡＧＬＡを入力して後輪操舵機構の位
置決めサ−ボ制御（後輪操舵を目標操舵に合致させるフ
ィ−ドバック制御）を実行するように構成してある。

【００２７】まず、後輪の目標舵角ＡＧＬＡを生成する
処理について説明する。簡単に言えば、前輪の実舵角に
車速対応の係数（ゲイン）を乗算して主操舵対応の舵角
を算出し、かつ車両タ−ン時の車両進行方向のふらつき
を抑止するため車両ヨ−レ−トに車速対応の係数（ゲイ
ン）を乗算して舵角補正分を算出し、これら算出した舵
角および舵角補正分より目標舵角ＡＧＬＡを定める。詳
しくは、前輪舵角センサＰＦによって検出される前輪舵
角値に、変換部２１Ａ，２１Ｂに通して低角度値は０に
過大角度は飽和値に、不感帯処理およびリミット処理を
施して検出舵角値を制御演算用の舵角値に変換し、一
方、車速Ｖｓに対応するゲインを変換部２２で算出し、
掛算部２３によって制御演算用の舵角値（変換値）に車
速対応ゲインを乗算して実舵角対応の補助操舵舵角（所
要値）を算出する。また、ヨ−レ−トセンサＹＳによっ
て検出されるヨ−レ−トＹsは、変換部５１に通して低
値は０に過大値は飽和値に、不感帯処理およびリミット
処理を施して検出ヨ−レ−トを制御演算用のヨ−レ−ト
値に変換し、一方、車速Ｖｓに対応するゲインを変換部
５２で算出し、掛算部５３によって制御演算用のヨ−レ
−ト（変換値）に車速対応ゲインを乗算して検出ヨ−レ
−ト対応の舵角補正分を算出する。そして、加算器５４
にて、補助操舵舵角（所要値）に検出ヨ−レ−ト対応の
舵角補正分を加えて目標舵角ＡＧＬＡとして、フィ−ド
バック制御部６０に出力する。

【００２８】ここで、変換部５２で発生するゲイン（グ
ラフ）を説明する。車速Ｖｓに対してゲインは図８の
（ｂ）に示すように設定されている。すなわち、Ｖｓ＝
Ｖｓ２までの低速域では、Ｖｓ１まではゲインＧｙ＝
０、Ｖｓ１以上Ｖｓ２ではＧｙは車速Ｖｓに比例した値
である。したがって低速域では検出ヨ−レ−ト対応の舵
角補正分は小さい。Ｖｓ２以上Ｖｓ６未満の中速域で
は、Ｖｓ４のときをピ−クとしてゲインは山をなし最も
高い。この速度領域は車速が比較的に高くしかも比較的
に大きい角度の速い操舵が行なわれる可能性が高い領域
であり、横滑すべりし易い高いヨ−レ−トが発生し易
い。ここでは検出ヨ−レ−トを十分に抑制するように、
大きな舵角補正分が発生し過大なヨ−レ−トの発生が抑
制され、すなわち急旋回が抑制され、これにより車輛タ
−ン終了時のステアリングの戻し遅れによる過分な進路
変化が未然に抑制されることになる。つまり車輛タ−ン
終了時のふらつきを生じなくなる。Ｖｓ６以上の高速域
では、ゲインは中速域より低い定値に定められておりこ
れにより、横風や路面傾斜等によるヨ−レ−トに過敏に
反応することがなく進行方向のふらつきを生じない。Ｃ
ＰＵは、図８の（ｂ）に示す６点の車速対ゲインデ−タ
(０，０)〜(Ｖｓ６，Ｇｙ６)と、各時点の車速Ｖｓに基
づいて、いわゆる補間法により、車速Ｖｓに対応するゲ
インＧｙを算出する。この内容を図８の（ａ）に示す。

【００２９】なお、変換部２１Ａのブロック内に示すグ
ラフは、車速Ｖｓに対応した不感帯値（幅値）を示し、
車速Ｖｓに対応する不感帯値がブロック２１Ａから読み
出されて変換部２１Ｂに与えられる。変換部２１Ｂで
は、変換特性（グラフ）の不感帯幅を、与えられたもの
に設定して、前輪舵角（検出値）を制御演算用の舵角値
（変換値）に変換する。変換部２２のゲイン（グラフ）
は、車速Ｖｓが設定値のとき０、設定値未満では負値、
設定値を越える値では正値であり、負値は前輪舵角に対
して後輪舵角を逆極性（向きが反対：急旋回）とする目
標舵角（ＡＧＬＡ）を生成する。正値は前輪舵角に対し
て後輪舵角を同極性（向きが同じ：緩旋回）とする目標
舵角（ＡＧＬＡ）を生成する。車輌タ−ンが時計廻りの
場合の前輪の向き（角度）を正値としそのとき発生する
ヨ−レ−トの極性を正すると、車輌タ−ンによるヨ−レ
−トを抑制するための前記舵角補正分は、負極性のヨ−
レ−トを発生するためのものとなる。すなわち、検出さ
れるヨ−レ−トに対して、前記舵角補正分は極逆性の値
となる。したがって加算器５４に与えられる乗算器５３
の出力は正，又は負値であり、加算器５４は、制御演算
用の舵角値（変換値：２２の出力が正，又は負の値であ
るので変換値も正，又は負）に、舵角補正分（正，又は
負）加算した目標舵角（ＡＧＬＡ：正又は負）をフィ−
ドバック制御部６０に出力する。目標舵角ＡＧＬＡが正
値であるとこれは後輪の時計廻り方向の操舵を指示し、
負値は反時計方廻り方向の操舵を指示する。

【００３０】なお、検出車速Ｖｓは、この実施例では、
車輪速センサＶＲ及びＶＬが検出した車輪速の平均値、
即ち（ＶＲの速度＋ＶＬの速度）／２であり、これは平
均車速計算部４１が算出する。

【００３１】次にフィ−ドバック制御部６０について説
明する。この制御部６０は、基本的にはＰＤ（比例・微
分）制御系を構成しており、目標舵角ＡＧＬＡと、検出
された実舵角ＲＡＧＬとの偏差ΔＡＧＬに応じた制御量
を出力するように構成してある。微分制御系６１の出力
ＤＡＧＬＡと比例制御系５２の出力ＰＡＧＬＡとが加算
部３５で加算され、制御量ＨＰＩＤとして出力される。

【００３２】比例制御系５２においては、入力値ΔＡＧ
Ｌは変換部３１Ｂを通ってＥＴＨ３に変換され、掛算部
３６で比例ゲインＧａ１７と掛算され、その結果が出力
ＰＡＧＬＡになる。この例では、ゲインＧａ１７は定数
である。

【００３３】微分制御系６１においては、入力値ΔＡＧ
Ｌは変換部３１Ａを通ってＥＴＨ２に変換され、減算部
３３において、入力値ＥＴＨ２（最新の値）と遅延部３
２を通った入力値ＥＴＨ２（所定時間前の値）との差分
が計算され、それによってＥＴＨ２の変化速度、即ち微
分値ＳＥＴＨ２が得られる。掛算部３４では、微分値Ｓ
ＥＴＨ２と微分ゲインＹＴＤＩＦＧＡＩＮとを掛けた値
が、微分制御系６１の出力ＤＡＧＬＡとして得られる。

【００３４】微分ゲインＹＴＤＩＦＧＡＩＮは、この例
では、目標舵角ＡＧＬＡの微分値（変化速度）に基づい
て決定される変数である。即ち、減算部３８において、
入力値ＡＧＬＡ（最新の値）と遅延部３７を通った入力
値ＡＧＬＡ（所定時間前の値）との差分が計算され、そ
れによってＡＧＬＡの変化速度、即ち微分値ＳＡＧＬＡ
が得られ、微分値ＳＡＧＬＡを変換部３９に通した結果
が、微分ゲインＹＴＤＩＦＧＡＩＮになる。なお、変換
部３１Ａ，３１Ｂ及び３９の各ブロック内に示すグラフ
は、各々の変換特性を示しており、横軸が入力値、縦軸
が出力値を示している。

【００３５】変換部３１Ａの変換特性を図６に示す。図
６を参照して説明する。まず、入力値ΔＡＧＬの値が正
の領域に注目すると、０からＰ１Ｐまでの範囲では出力
値ＥＴＨ２は０になり、Ｐ１ＰからＰ２Ｐまでの範囲で
は、出力値ＥＴＨ２は入力値ΔＡＧＬに比例して一定の
傾きで変化し、Ｐ２Ｐを越えると出力値ＥＴＨ２は一定
値ＬＰに制限される。同様に入力値ΔＡＧＬの値が負の
領域に注目すると、０からＰ１Ｎまでの範囲では出力値
ＥＴＨ２は０になり、Ｐ１ＮからＰ２Ｎまでの範囲で
は、出力値ＥＴＨ２は入力値ΔＡＧＬに比例して一定の
傾きで変化し、Ｐ２Ｎより小さくなると出力値ＥＴＨ２
は一定値ＬＮに制限される。つまり、入力値のＰ１Ｎと
Ｐ１Ｐとの間は不感帯であり、常にＥＴＨ２が０になる
ので、微分制御系の出力も０になる。なお、変換部３１
Ｂの特性も図６と同様の形になっている。

【００３６】この実施例では、変換部３１Ａ及び３１Ｂ
の不感帯は、調整可能になっており、図５に示す不感帯
調整部４２が、車速Ｖｓの大小に応じて自動的に不感帯
の幅を調整するように構成してある。実際には図６に示
すように、実線で示す中速及び高速の時の特性に比べ
て、仮想線で示す低速の時の特性では、不感帯の幅が大
きくなるように調整される。

【００３７】例えば、自動車を車庫入れする場合のよう
に低速の時には、不感帯範囲の幅が大きくなるので、ド
ライバが頻繁にステアリングホイ−ルを操作したとして
も、小さい舵角変化には反応しないので、後輪の操舵頻
度が低下し、従って後輪の操舵駆動に要するエネルギ−
が低減される。しかし、通常走行時のように車速が中速
又は高速の時には、不感帯範囲の幅が小さくなるので、
目標舵角と実舵角との差が低速時に比べて小さくなり、
後輪の操舵位置決め精度が高くなるので、高い走行安定
性が得られる。

【００３８】図５に示す変換部２１Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ
及び不感帯調整部２１Ａ，４２Ｂに相当する、マイクロ
コンピュ−タＣＰＵの処理の内容を図７に示す。図７を
参照して説明する。不感帯調整処理（４２）では、ま
ず、最新の実車速を入力する。そして、まず車速Ｖｓに
対応したブロック２１Ｂ用の不感帯幅値を読出し、同様
に車速Ｖｓに対応したブロック３１Ａ，３１Ｂ用の不感
帯幅値を読出し、各変換ブロック（グラフ）の不感帯幅
（変換特性）を定める（２１Ａ，４２）。つまり、変換
部３１Ａに関しては、例えば図６におけるＰ２Ｎ，Ｐ１
Ｎ，Ｐ１Ｐ及びＰ２Ｐの値を定める。

【００３９】次に、まず舵角変換部２１Ｂで検出舵角を
制御演算用の舵角に変換する（２１Ｂ）。そして微分制
御系の変換部３１Ａで、偏差ΔＡＧＬを微分演算用偏差
ＥＴＨ２に変換する。

【００４０】微分制御の変換処理（３１Ａ）では、ま
ず、最新のパラメ−タを入力する。即ち、直前の不感帯
調整処理４２によって調整された最新の変数Ｐ２Ｎ，Ｐ
１Ｎ，Ｐ１Ｐ及びＰ２Ｐの値を入力する。そして、入力
値ΔＡＧＬの値をチェックして、それがどの領域に属す
るかを識別し、その結果に応じた計算を実施して出力値
ＥＴＨ２を求める。即ち、ΔＡＧＬ＞Ｐ２Ｐであれば、
上限値ＬＰをＥＴＨ２にストアし、Ｐ１Ｐ＜ΔＡＧＬ≦
Ｐ２Ｐであれば、（ΔＡＧＬ−Ｐ１Ｐ）×ｋ１をＥＴＨ
２にストアし、Ｐ１Ｎ≦ΔＡＧＬ≦Ｐ１Ｐであれば、Ｅ
ＴＨ２に０をストアし、Ｐ２Ｎ≦ΔＡＧＬ＜Ｐ１Ｎであ
れば、（ΔＡＧＬ−Ｐ１Ｎ）×ｋ１をＥＴＨ２にストア
し、ΔＡＧＬ＜Ｐ２Ｐであれば、下限値ＬＮをＥＴＨ２
にストアする（ｋ１は傾きの定数）。ＥＴＨ２の値が、
偏差ΔＡＧＬの微分演算用の変換値である。

【００４１】次の比例制御の不感帯処理（３１Ｂ）で
も、上記微分制御の場合と同様の処理を実行する。但
し、計算のパラメ−タは比例制御に割り当てられたもの
を使用する。前記舵角変換部２１Ｂでの、検出舵角の制
御演算用の舵角への変換（２１Ｂ）の内容も同様であ
る。

【００４２】再び図５を参照して説明を続ける。加算器
３０から出力される制御量ＨＰＩＤは、変換部４３を通
ってＨＰＩＤ２になり、更に変換部４４を通ってデュ−
ティ値ＤＵＴＹになる。変換部４３はリミッタとして機
能する。また変換部４４は、偏差舵角値からデュ−ティ
値への変換機能を有する。デュ−ティ値ＤＵＴＹは、パ
ルス幅変調（ＰＷＭ）部４５に入力される。パルス幅変
調部４５は、入力値に対応するデュ−ティのパルス信号
を生成し、ドライバＤＶ１に印加する。電気モ−タＭ１
が回転すると、その回転量に応じたパルスが磁極センサ
ＲＳから出力される。舵角変換部４６では、磁極センサ
ＲＳが出力する三相のパルスの位相から回転方向を識別
し、その方向に応じて加算方向又は減算方向にパルス数
を計数し、舵角を計算する。ここで計算される舵角は相
対的なものであるが、予め後輪舵角センサＰＲが出力す
る実舵角を利用して校正を実施しておき、実舵角と同一
の値が得られるように処理する。つまり、舵角変換部４
６は実舵角ＲＡＧＬを出力する。減算部４７は、目標舵
角ＡＧＬＡと実舵角ＲＡＧＬとの差分、即ち舵角偏差Δ
ＡＧＬを制御部３０に入力する。

【００４３】なお上記実施例においては、変換部２１
Ａ，２１Ｂ，２２，３１Ａ，３１Ｂ，５１，５２，の処
理を実行するのに、計算によって、変換結果を求めてい
るが、例えば全ての入力値と出力値との関係をテ−ブル
に記憶しておき、テ−ブルルックアップによって変換結
果を得るように変更してもよい。

【００４４】また上記実施例では、制御の大部分をマイ
クロコンピュ−タＣＰＵのソフトウェアの実行によって
実現しているが、当然のことながら一般の論理回路やア
ナログ回路などで置き替えることも可能である。

【００４５】以上に説明した実施例によれば、例えば自
動車を車庫入れする場合のように低速の時には、変換部
２１Ｂ，３１Ａおよび３１Ｂの不感帯幅が大きくなるの
で、ドライバが頻繁にステアリングホイ−ルを操作した
としても、中立位置近傍の小さい舵角変化には反応しな
いので、また、小さな偏差（目標舵角−後輪検出舵角）
には反応しないので、補助操舵車輪の操舵頻度が低下
し、従って補助操舵車輪の操舵駆動に要するエネルギ−
が低減される。しかし、車速Ｖｓが次第に上昇するにつ
れて不感帯幅が小さくなり、例えば通常走行時のように
車速が中速又は高速の時には、不感帯幅が小さく、中立
位置近傍の小さい舵角変化に反応しまた小さな偏差（目
標舵角−後輪検出舵角）に反応して、後輪自動操舵が行
なわれる。高速であるほど車両方向変更のための操舵量
は少いが、これに対して敏感に後輪自動操舵が行なわ
れ、特に、小さな偏差（目標舵角−後輪検出舵角）に反
応する後輪自動操舵（横風や路面傾斜等により発生する
ヨ−レ−トに反応する進行方向ずれを抑制する後輪自動
操舵）が効果を表わす。加えて、フィ−ドバック制御部
６０がＰＤ制御を行なうので、更には微分（Ｄ）項のゲ
インを目標舵角の変化速度（微分値）に対応して変換部
３９で、変化速度の絶対値が大きいときには大きいゲイ
ンに定めるので、目標舵角の速い変化のとき、すなわち
速い応答が必要なときには、より大きな自動操舵量を出
力することになり、運転状態の速い変化に対しての応答
性が高い。

【００４６】更には、目標舵角の一部分である、ヨ−レ
−トを抑制するための後輪の舵角補正分が、変換部５２
が車速に対応して発生するゲインにより、車輌速度が低
い領域では小さく高い領域では比較的に大きく該低い領
域と高い領域の間の領域では更に大きいので、高速域で
ヨ−レ−ト抑制用の舵角補正分が過分になることなく車
輌進行方向のふらつき（ハンチング）を生じない。中速
域ではヨ−レ−ト抑止用の舵角補正分が十分に発生し運
転者が舵角を戻すときに車輌進行方向のふらつきが現わ
れない。このように適正なヨ−レ−ト対応の舵角補正分
が与えられるので、高速走行で横風等によって進行方向
がふらつくことがなく、中速域での車輌タ−ンが円滑に
なり車輌タ−ン中の進行方向および車輌タ−ン終了のた
めのステアリングの戻しでの進行方向の安定性が高く、
車輌の操縦性が向上する。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、高速走行
で横風等によって進行方向がふらつくことがなく、中速
域での車輌タ−ンが円滑になり車輌タ−ン中の進行方向
および車輌タ−ン終了のためのステアリングの戻しでの
進行方向の安定性が高く、車輌の操縦性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例のシステム全体の構成を示
すブロック図である。

【図２】 図１に示す後輪操舵機構１０の主要部分を示
す断面図である。

【図３】 図２のIII−III線断面を示す断面図である。

【図４】 図１に示すシステムの電気回路の構成を示す
ブロック図である。

【図５】 図４に示す制御系ＥＣＵの詳細な機能構成を
示すブロック図である。

【図６】 図５に示す変換部３１Ａの変換特性を示すグ
ラフである。

【図７】 図４に示すマイクロコンピュ−タＣＰＵの処
理の一部分を示すフロ−チャ−トである。

【図８】 （ａ）は図４に示すマイクロコンピュ−タＣ
ＰＵの処理の他の一部分を示すフロ−チャ−トであり、
（ｂ）は図５に示す変換部５２の変換特性を示すグラフ
である。

【図９】 図１に示す前輪のステアリングギアボックス
部分を示す縦断面図である。

【図１０】 図９のＡ−Ａ線断面図である。

【図１１】 図９のＡ−Ａ線拡大断面図であり、前輪舵
角センサ組体を示す。

【図１２】 図１１に示す前輪舵角センサＰＦの特性を
示すグラフである。

【符号の説明】

１：ロッド １ａ：ラック ２Ｌ，２Ｒ：ボ−ルジョイント ３Ｌ，３Ｒ：ナ
ックルア−ム ４：ハウジング ５：回転子 ５ａ：
ピニオンギア ５ｂ：ウォ−ムホイ−ル ６：駆動軸 ６ａ：
ウォ−ム ７：ウォ−ム ８，９：回転子 ８ａ：
ウォ−ムホイ−ル １０：後輪操舵機構 １１：圧縮コイルスプリン
グ １２：スプライン １４：電気コイル １５：
ピン １６：連結板 １６ａ：穴 Ｍ１，Ｍ２：電気モ−タ ＲＳ：磁極セン
サ ＰＦ：前輪舵角センサ ＰＲ：後輪舵角
センサ ＶＲ，ＶＬ：後輪車輪速センサ ＣＬ：電磁クラ
ッチ ＹＳ：ヨ−レ−トセンサ ＥＣＵ：制御ユ
ニット ＣＰＵ：マイクロコンピュ−タ ＤＶ１〜ＤＶ
３：ドライバ ＡＤＣ：Ａ／Ｄ変換器 ＴＦＬ，ＴＦＲ，ＴＲＬ，ＴＲＲ：車輪 ＷＨ：ステアリングホイ−ル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 137:00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主操舵車輪の実舵角を検出する主操舵角検
   出手段；車両のヨ−角速度を検出するヨ−レイト検出手
   段；車両速度を検出する車速検出手段；主操舵角検出手
   段が検出した実舵角に基づいて、補助操舵車輪の主操舵
   対応の舵角を決定する、第１舵角算出手段；ヨ−レイト
   検出手段が検出したヨ−角速度および車速検出手段が検
   出した車両速度に基づいて、車両速度が低い領域では小
   さく、高い領域では比較的に大きく、該低い領域と高い
   領域の間の領域では更に大きい、該ヨ−角速度を抑制す
   るための補助操舵車輪の舵角補正分を決定する、第２舵
   角算出手段；第１舵角算出手段が決定した舵角に第２舵
   角算出手段が決定した舵角補正分の補正を施して目標舵
   角を決定する第３舵角算出手段；補助操舵車輪の実舵角
   を検出する補助操舵角検出手段；補助操舵車輪の向きを
   調整する補助操舵角調整機構；補助操舵角調整機構を駆
   動する駆動手段；および、 該駆動手段を介して、第３舵角算出手段が決定した目標
   舵角に補助操舵角検出手段が検出した実舵角が合致する
   方向に補助操舵角調整機構を駆動するフィ−ドバック制
   御手段；を備える、車両の自動補助操舵装置。