JPH06211149A - 車輌の操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動操舵機構の電気モ−タの、回転方向反転
時の高レベル電力消費を抑制する。 【構成】 電動操舵機構の前記電気モ−タ(M1)を発電制
動付勢するための制動手段(70)；車輌速度(Vs)が設定値
(VsL)以下かを検出する車速検出手段(41,64)；電気モ−
タ(M1)の現回転方向と、運転状態に応じた目標舵角を設
定するに要する電気モ−タの所要回転方向と、の不一致
を検出する方向検出手段(65〜67)；および、車速(Vs)が
設定値(VsL)以下,現回転方向と所要回転方向とが不一
致、および、モ−タ電流(DYTY)が設定レベル(Ds)以下、
の同時成立に応答して制動手段(70)を介して電気モ−タ
(M1)を発電制動付勢する制動制御手段(63:CPU)；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、電気モ−タにより車輪
舵角調整機構を駆動して車輪を自動操舵する装置に関
し、特に、これに限定する意図ではないが、主操舵車輪
の操舵に連動して、補助操舵車輪の向きを調整する車輌
の操舵装置に関し、例えば自動車の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、車輌の重心軸（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。この横滑りを防止する技術が重要である。特
開昭５９−１０００６２号公報には、ヨ−角センサを車
輌に備えて、車輌のヨ−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
６０−１６１２５６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６０−１６１２
５６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】これらの補助操舵の一態様では、例えば特
開昭６１−２０２９７７号公報に開示されているごと
く、電気モ−タにより車輪舵角調整機構を駆動する電動
操舵機構が用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】例えば車庫入れ，車庫
出し，パ−キングエリアにおける一台分駐車スペ−スへ
の進入又はそこからの退出、あるいは、進行方向を反転
するための折り返しタ−ン等においては、低車速（車輌
停止を含む。以下同様）でステアリングホィ−ルを一方
向に大きく廻し引き続いて逆方向に大きく廻す、比較的
に急速な反転回動を行なうことがあるが、このような場
合、電動操舵機構においては、電気モ−タが例えば正転
しているときに逆転指示が発生して、電気モ−タが正転
しているにもかかわらず逆転付勢電流が流れこれが高レ
ベルとなり、電力消費が大きい。低車速であるので車輌
上の発電機の発生電力は低レベルであり、したがって車
輌上バッテリに対する負荷が大きくなる。

【０００６】本発明は、上述のような電気モ−タの高レ
ベル電力消費を抑制することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の車輌の自動操舵
装置は、車輪の舵角を調整する舵角調整機構(10)；該舵
角調整機構(10)を駆動する電気モ−タ(M1)；車両の運転
状態に対応して目標舵角を発生する舵角算出手段(20,5
0,54)；前記車輪の舵角を検出する舵角検出手段(PR)；
および、前記電気モ−タ(M1)を介して、舵角算出手段(2
0,50,54)が発生した目標舵角に舵角検出手段(RS)が検出
した舵角が合致する方向に舵角調整機構(10)を駆動する
フィ−ドバック制御手段(60)；を備える車輌の自動操舵
装置において、前記電気モ−タ(M1)を回生制動付勢する
ための制動手段(70)；車輌速度(Vs)が設定値(VsL)以下
かを検出する車速検出手段(41,64)；前記電気モ−タ(M
1)の回転方向と、前記目標舵角を設定するに要する電気
モ−タの回転方向と、の不一致を検出する方向検出手段
(65〜67)；および、前記車速検出手段(41,64)の設定値
(VsL)以下の検出および前記方向検出手段(65〜67)の不
一致の検出、の同時成立に応答して前記制動手段(70)を
介して前記電気モ−タ(M1)を回生制動付勢する制動制御
手段(63:CPU)；を備えることを特徴とする。

【０００８】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。

【０００９】

【作用】舵角算出手段(20,50,54)が、車両の運転状態に
対応して目標舵角を発生し、舵角検出手段(RS)が、車輪
の舵角を検出し、フィ−ドバック制御手段(60)が、電気
モ−タ(M1)を介して、舵角算出手段(20,50,54)が発生し
た目標舵角に合致する方向に舵角調整機構(10)を駆動す
る。

【００１０】低車速で、ステアリングホィ−ルを一方向
に大きく廻し引き続いて逆方向に大きく廻すなど、比較
的に急速な反転回動が行なわれて、目標舵角を設定する
ための電気モ−タの所要回転方向(次回転方)が現回転方
向と異なると、車速検出手段(41,64)が車輌速度(Vs)が
設定値(VsL)以下を検出しており、方向検出手段(65〜6
7)が電気モ−タ(M1)の現回転方向と次回転方向との不一
致を検出し、制動制御手段(63:CPU)が、これらの同時成
立に応答して制動手段(70)を介して電気モ−タ(M1)を回
生制動付勢する。これにより電気モ−タ(M1)が回生制動
による大きな制動力で急速に停止する。この回生制動で
電気モ−タ(M1)には高レベルの電流が一時的に流れる
が、これはモ−タ通電電気回路(DV1)とは切離された閉
ル−プに流れるので、車両上の発電機やバッテリに負荷
を与えない。該回生制動により電気モ−タ(M1)の回転が
実質上停止すると、方向検出手段(65〜67)の不一致検出
がなくなり、制動手段(70)は、回生制動条件が満たされ
なくなったので、回生制動を停止する。回生制動の停止
により上述のフィ−ドバック制御手段(60)による、電気
モ−タ(M1)の、舵角算出手段(20,50,54)が発生した目標
舵角に舵角検出手段(RS)が検出した舵角を合致させる回
転付勢が起り、電気モ−タ(M1)は上記次回転方向に回転
する。回生制動によるモ−タ停止は速いので、電気モ−
タ(M1)の回転方向の反転に要する時間（反転遅延時間）
は小さい。

【００１１】このように、車両上発電機の発生電力レベ
ルが低い（車速が低い）ときに、例えば電気モ−タ(M1)
が正転しているにもかかわらず逆転付勢電流が流れるこ
とがなくなり、電動操舵機構への投与電力消費が小さ
く、したがって車輌上バッテリに対する負荷が軽減す
る。

【００１２】本発明の好ましい実施例は、更に電気モ−
タ(M1)の通電レベル(DUTY)が設定値(Ds)以上かを検出す
るレベル検出手段(68)を備え、制動制御手段(63:CPU)
は、車速検出手段(41,64)の設定値(VsL)以下の検出，方
向検出手段(65〜67)の不一致の検出、および、通電レベ
ル(DUTY)が設定値(Ds)以上、の同時成立に応答して制動
手段(70)を介して電気モ−タ(M1)を回生制動付勢する。
これによれば、通電レベル(DUTY)が設定値(Ds)未満のと
きすなわち電気モ−タ(M1)の回転速度が低く通電方向の
反転によってもモ−タ電流が実質上高レベルとならない
（目標舵角に対する実舵角の偏差が比較的に小さい）と
きには、上述の回生制動を行なわない。これは、仮に回
生制動をしてもモ−タ回転速度が低いので制動効果は低
く、通電電流の即時反転の方が、速く目標舵角を設定で
きるからである。

【００１３】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。

【００１４】

【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。

【００１５】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、ヨ−レ−トをフィ−ドバック
する舵角補正制御を実施するため、ヨ−レ−トセンサＹ
Ｓが車輌に搭載されている。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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、逆効率が小
さくなる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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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はブラシレス直流モ−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。

【００２６】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ＳＳ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８２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８６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。

【００２７】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。

【００２８】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，車速センサＴＭ及び磁極センサＲＳが接続され、Ｅ
ＣＵ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ＡＤ
Ｃ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、パルス信号である。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ＤＶ１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Ｕ
２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ＣＰＵ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ＣＰＵを構成してある。

【００２９】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。

【００３０】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、かつ車輌タ−ン時の車輌進行方向のふらつき
を抑止するため車輌ヨ−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。

【００３１】ここで、変換部５２で発生するゲイン（グ
ラフ）を説明する。このゲインはその車輌の操舵に対し
て発生するヨ−レ−トに対応しており、中速域において
ピ−クを持つことが知られている。ただし、このグラフ
で決定するゲインは個々の実車に適合させて設定された
ものである。パ−クＣＰＵ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。

【００３２】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
して後輪舵角を逆相（向きが反対）とする目標舵角（Ａ
ＧＬＡ）を生成する。正値は前輪舵角に対して後輪舵角
を同相（向きが同じ）とする目標舵角（ＡＧＬＡ）を生
成する。

【００３３】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と
車速センサＴＭの速度を用いて平均車速計算部４１が算
出する。

【００３４】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、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。
比例制御系５２においては、入力値ΔＡＧＬ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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】次に、図５に示すフィ−ドバック制御部６
０の、発電制動制御部６３を説明する。車速Ｖｓが設定
値ＶsL以下であるとこれを示す情報「１」を比較部６４
が発生する。方向検出部６５はＨＰＩＤの極性より電気
モ−タＭ１の所要回転方向を判定し、方向検出部６６は
電気モ−タＭ１の現回転方向を検出するが、モ−タＭ１
が実質上停止のときには方向不一致判定６７を無効（一
致出力を出す指示）とする情報（一致出力を出す指示情
報）を発生する。しかして論理判定部６７が、方向検出
部６６が無効情報を与えているときには「一致」を示す
情報「０」を発生し、また無効情報を与えていないとき
には方向検出部６６と６５の回転方向情報が合致すると
きには「一致」を示す情報「０」を発生し、不一致のと
きにこれを示す情報「１」を発生する。一方、比較部６
８が、ＰＷＭのデュ−ティ（目標舵角ＡＧＬＡを設定す
るに要するモ−タ通電レベル）が設定値Ｄｓ以上である
かを判定し、設定値Ｄｓ以上であるとこれを示す情報
「１」を発生する。論理判定部６９が、比較部６４，方
向不一致判定６７および比較部６８がいずれも情報
「１」を発生したときに、発電ブレ−キドライバ７０に
発電制動を指示し、かつモ−タＭ１へのドライバＤＶ１
の出力をスイッチ７１で遮断する。発電ブレ−キドライ
バ７０は該指示に応答して電気モ−タＭ１を発電制動接
続にする。これにより電気モ−タＭ１が停止する。電気
モ−タＭ１が実質上停止したとき、方向検出部６６の出
力が「１」から「０」に反転し、これにより方向不一致
判定６７の出力が「１」から「０」に反転し、したがっ
て論理判定部６９の出力が発電制動を指示する「１」か
らその解除を指示する「０」に反転して、発電ブレ−キ
ドライバ７０は電気モ−タＭ１の発電制動ル−プを解消
し、スイッチ７１が図５に示すようにドライバＤＶ１と
の接続に戻り、これにより、前述の、フィ−ドバック制
御部６０の本来の機能による電気モ−タＭ１への、目標
舵角ＡＧＬＡを設定する通電が行なわれる。

【００４６】以上に説明した発電制動制御部６３の上記
処理は図４に示すＣＰＵにより、図１３に示すように行
なわれる。なお、図１３中のブロックに付した記号は図
５に示すブロックに付した記号に対応する。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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
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。 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。

【００５０】また、低車速(車速Ｖｓが設定値ＶsL以下)
で、ステアリングホィ−ルを一方向に大きく廻し引き続
いて逆方向に大きく廻すなど、比較的に急速な反転回動
が行なわれて、目標舵角ＡＧＬＡを設定するための電気
モ−タＭ１の所要回転方向（次回転方）が現回転方向と
異なり、しかもモ−タ通電デュ−ティＤＵＴＹが設定値
Ｄｓ以上であると、電気モ−タＭ１が発電制動されて急
速に停止する。この発電制動で電気モ−タＭ１には高レ
ベルの電流が一時的に流れるが、これはモ−タドライバ
ＤＶ１とは切離された閉ル−プに流れるので、車両上の
発電機やバッテリに負荷を与えない。通電レベル（ＤＵ
ＴＹ）が設定値Ｄｓ未満のときすなわち電気モ−タＭ１
の回転速度が低く通電方向の反転によってもモ−タ電流
が実質上高レベルとならない（目標舵角に対する実舵角
の偏差が比較的に小さい）ときには、上述の発電制動の
効果は低いがこのときには発電制動は行なわれず通電電
流の即時反転で速く目標舵角が設定される。

【００５１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、車両上発
電機の発生電力レベルが低い（車速が低い）ときに、例
えば電気モ−タ（Ｍ１）が正転しているにもかかわらず
逆転付勢電流が流れることがなくなり、電動操舵機構へ
の投与電力消費が小さく、したがって車輌上バッテリに
対する負荷が軽減する。

【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８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１０に示す前輪舵角センサＰＦの特性を
示すグラフである。

【図１３】 図４に示すマイクロコンピュ−タＣＰＵの
処理の他の一部分を示すフロ−チャ−トであり、図５の
発電制動制御部６３で表わされる発電制動制御を示す。

【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 ６３：
発電制動制御部 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 ＴＭ：車速
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〜ＤＶ３：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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪の舵角を調整する舵角調整機構；該舵
   角調整機構を駆動する電気モ−タ；車両の運転状態に対
   応して目標舵角を発生する舵角算出手段；前記車輪の舵
   角を検出する舵角検出手段；および、前記電気モ−タを
   介して、舵角算出手段が発生した目標舵角に舵角検出手
   段が検出した舵角が合致する方向に舵角調整機構を駆動
   するフィ−ドバック制御手段；を備える車輌の操舵装置
   において、 前記電気モ−タを回生制動付勢するための制動手段；車
   輌速度が設定値以下かを検出する車速検出手段；前記電
   気モ−タの回転方向と、前記目標舵角を設定するに要す
   る電気モ−タの回転方向と、の不一致を検出する方向検
   出手段；および、 前記車速検出手段の設定値以下の検出および前記方向検
   出手段の不一致の検出、の同時成立に応答して前記制動
   手段を介して前記電気モ−タを回生制動付勢する制動制
   御手段；を備えることを特徴とする車輌の操舵装置。
2. 【請求項２】装置は更に電気モ−タの通電レベルが設定
   値以上かを検出するレベル検出手段を備え、制動制御手
   段は、車速検出手段の設定値以下の検出，方向検出手段
   の不一致の検出、および、通電レベルが設定値以上、の
   同時成立に応答して制動手段を介して電気モ−タを回生
   制動付勢する、請求項１記載の車輌の操舵装置。