JPH0834358A - 車両の操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直進走行中に路面勾配や積載荷重状態等に起
因してステアリングホイールを中立位置から一方に操舵
し続けなければならないとき、ステアリングホイール操
舵の代りに別の手段で前輪又は後輪を操舵し、ステアリ
ング操作性の向上を図る。 【構成】 ステアリングによる前輪の操舵とは別に後輪
を操舵する後輪操舵装置を備える。また、ステアリング
操舵角を検出する操舵角センサと、ステアリング操舵角
の標準偏差に対するオフセット率Ｆv を演算する演算手
段４１と、車両の直進走行時を判断する判断手段４２
と、制御手段４３とを備える。制御手段は、車両の直進
走行時でかつオフセット率Ｆv が所定値Ｆv1以上のとき
つまり直進走行中にステアリングホイールを中立位置か
ら一方に操舵し続けなければならないとき、後輪操舵装
置を制御して後輪を中立位置から前輪の操舵方向と反対
方向に所定角度操舵する。これにより、ステアリング操
舵角を零にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の操舵装置に関
し、特に、ステアリングホイールの操舵とは別に車輪を
操舵する操舵手段を備えたものに係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両の操舵装置として、例え
ば特開平５−１８５９４７号公報に開示されるように、
ステアリングホイールの操舵力を前輪に伝達して該前輪
を操舵する前輪操舵装置と、前輪の操舵時に後輪を左右
に操舵する後輪操舵装置とを備えた４輪操舵装置は一般
によく知られている。このような４輪操舵装置の場合、
後輪の操舵は、通常、車速が低いときには後輪を前輪の
操舵方向と逆方向の逆位相に操舵することにより旋回性
を高める一方、車速が高いときには後輪を前輪の操舵方
向と同方向の同位相に操舵することにより安定性を高め
るようにしている。

【０００３】また、ステアリングホイールによる前輪の
操舵とは別に前輪を強制的に操舵する強制前輪操舵装置
も提案され、公知になっている。この強制前輪操舵装置
は、例えば後輪操舵装置において後輪を前輪と逆位相に
操舵する低車速時に前輪の操舵角を増す側に前輪を操舵
し、後輪操舵装置において後輪を前輪と同位相に操舵す
る高車速時に前輪の操舵角を減す側に前輪を操舵するこ
とにより、４輪操舵装置と同様に、低車速時の旋回性と
高車速時の安定性とを共に高めることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車両が直進
走行するときには、運転者はステアリングホイールを中
立位置に保持するのが普通であるが、路面の横断面が勾
配していたり、積載荷重が左右いずれか一方に偏ってい
たりすると、ステアリングホイールを中立位置から一方
に操舵し続けなればならず、またその際ある程度の操舵
力を保持し続ける必要があり、操作性が悪いという問題
があった。

【０００５】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、直進走行中に路面勾配
や積載荷重状態等に起因してステアリングホイールを中
立位置から一方に操舵し続けなければならないとき、該
ステアリングホイールの操舵の代りに別の手段で前輪又
は後輪を操舵することにより、ステアリング操作性の向
上を図り得る車両の操舵装置を提供せんとするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係わる発明は、車両の操舵装置として、
ステアリングホイールの操舵とは別に車輪を操舵する操
舵手段と、ステアリングホイール操舵角を検出する操舵
角検出手段と、該検出手段の信号を受け、ステアリング
ホイール操舵角の標準偏差に対するオフセット率を演算
する演算手段と、車両の直進走行時を判断する判断手段
と、車両の直進走行時でかつ上記オフセット率が所定値
以上のとき、上記操舵手段により車輪を操舵してステア
リングホイール操舵角の平均値を零にするよう操舵手段
を制御する制御手段とを備える構成とする。

【０００７】請求項２に係わる発明は、請求項１に係わ
る発明において、その構成要素である操舵手段及び制御
手段の一つの態様を示す。すなわち、上記操舵手段は、
ステアリングホイールによる前輪の操舵時に後輪を操舵
する後輪操舵装置であり、上記制御手段は、オフセット
率が所定値以上のとき、後輪を中立位置から前輪の操舵
方向と反対方向に所定角度操舵するように制御する構成
とする。

【０００８】請求項３〜５に係わる発明は、いずれも請
求項２に係わる発明における所定角度の設定法を示す。
すなわち、請求項３に係わる発明では、上記所定角度
は、ステアリングホイール操舵角の平均値に比例するよ
うに設定される。請求項４に係わる発明では、上記所定
角度は、前輪側の左右輪回転速度差と後輪側の左右輪回
転速度差との算術平均値に比例するように設定される。
また、請求項５に係わる発明では、上記所定角度は、前
輪側の左右輪回転速度差及び後輪側の左右輪回転速度差
に対し信頼性に関する重みづけをしその両者を加算した
値に比例するように設定される。

【０００９】請求項６に係わる発明は、請求項１に係わ
る発明において、その構成要素である操舵手段の別の態
様を示す。上記操舵手段は、ステアリングホイールによ
る前輪の操舵とは別に前輪を強制的に操舵する強制前輪
操舵装置である構成とする。

【００１０】

【作用】上記の構成により、請求項１に係わる発明で
は、車両の直進走行中に路面勾配や積載荷重状態等に起
因してステアリングホイールを中立位置から一方に操舵
し続けるときには、判断手段においてステアリングホイ
ール操舵角等に基づいて車両の直進走行時が判断される
とともに、操舵角検出手段からの操舵角信号を受ける演
算手段において、ステアリングホイール操舵角の標準偏
差に対するオフセット率が演算され、該オフセット率が
所定値以上となることから、制御手段において、上述の
如き車両の直進走行時でのステアリングホイール操舵状
態が検知される。そして、上記制御手段の制御の下に、
操舵手段が作動して車輪がステアリングホイールの操舵
とは別に操舵されることにより、ステアリングホイール
を中立位置に戻すことができることになる。

【００１１】ここで、請求項２に係わる発明では、後輪
が中立位置から前輪の操舵方向と反対方向に所定角度操
舵されるので、ステアリングホイールを中立位置に戻す
と前輪も中立位置に戻される。一方、請求項６に係わる
発明では、前輪が強制前輪操舵装置により操舵され続け
るので、ステアリングホイールを中立位置に戻すと前輪
が中立位置に戻ることはない。いずれの場合にも、ステ
アリングホイールを中立位置から一方に操舵し続ける必
要がなくなり、その分ステアリング操作性が向上するこ
とになる。

【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】図１は本発明の第１実施例に係わる車両の
４輪操舵装置の概略構成を示し、１はステアリングホイ
ール、２Ｌ及び２Ｒは左右の前輪、３Ｌ及び３Ｒは左右
の後輪、１０は上記ステアリングホイール１の操作によ
り左右の前輪２Ｌ，２Ｒを操舵する前輪操舵装置、２０
は該前輪操舵装置１０による前輪２Ｌ，２Ｒの操舵に応
じて左右の後輪３Ｌ，３Ｒを操舵する操舵手段としての
後輪操舵装置である。本実施例の車両は、図示していな
いがＦＦ車であって、前輪２Ｌ及び２Ｒが駆動輪とな
り、後輪３Ｌ，３Ｒが従動輪となる。

【００１４】上記前輪操舵装置１０は、車幅方向に配置
されたリレーロッド１１を有し、該ロッド１１の両端部
は各々タイロッド１２，１２及びナックルアーム１３，
１３を介して左右の前輪２Ｌ，２Ｒに連結されている。
上記リレーロッド１１には、ステアリングホイール１の
操作に連動して該リレーロッド１１を左右に移動させる
ラック＆ピニオン機構１４が配置され、ステアリングホ
イール１の操作時にその操作量に応じた角度だけ左右の
前輪２Ｌ，２Ｒを操舵するように構成されている。

【００１５】一方、上記後輪操舵装置２０は、上記前輪
操舵装置１０と同様に車幅方向に配置されたリレーロッ
ド２１を有し、該ロッド２１の両端部は各々タイロッド
２２，２２及びナックルアーム２３，２３を介して左右
の後輪３Ｌ，３Ｒに連結されている。上記リレーロッド
２１には、該ロッド２１を中立位置に付勢するセンタリ
ングバネ２４が配置されているとともに、ラック＆ピニ
オン機構２５が配置され、該機構２５には、クラッチ２
６、減速機構２７及びモータ２８が連携されていて、ク
ラッチ２６の締結時にモータ２８の回転駆動によりラッ
ク＆ピニオン機構２５を介してリレーロッド２１を車幅
方向に移動させて、後輪３Ｌ，３Ｒをモータ２８の回転
量に応じた角度だけ操舵するように構成されている。

【００１６】上記モータ２８の作動はコントロールユニ
ット３０により制御される。３１，３２，３３及び３４
はそれぞれ左前輪２Ｌ，右前輪２Ｒ，左後輪３Ｌ及び右
後輪３Ｒの回転速度（以下、車輪速という）を検出する
４つの車輪速センサ、３５はステアリングホイール１の
操舵角（以下、ステアリング操舵角という）を検出する
操舵角検出手段としての操舵角センサ、３６は車両に発
生するヨーレートを検出するヨーレートセンサであり、
これらのセンサ３１〜３６の信号は、全てコントロール
ユニット３０に入力され、該コントロールユニット３０
によるモータ２８の作動制御ひいては後輪３Ｌ，３Ｒの
操舵制御に供される。

【００１７】上記コントロールユニット３０による後輪
３Ｌ，３Ｒの操舵制御は、図２に示すメインフローチャ
ートに従って行われる。

【００１８】すなわち、図２において、ステップＳ1 で
計測タイミングとなるのを待った後、ステップＳ2 にお
いて、車輪速センサ３１〜３４で４車輪の車輪速Ｗfl，
Ｗfr，Ｗrl，Ｗrrを、操舵角センサ３５でステアリング
操舵角Ｆs を、ヨーレートセンサ３６でヨーレートφを
それぞれ計測し、ステップＳ3 で車両のダイナミックス
を同定する。この車両ダイナミックスの同定は、図３及
び図４に示すフローチャートに従って行う。

【００１９】続いて、ステップＳ4 でステアリング操舵
角Ｆs の情報をｎ個収集し、このｎ個の操舵角情報Ｆs
（ｎ）を基にステアリング操舵角の平均値ｍＦs 及び標
準偏差ｓＦs を計算し、ステップＳ5 で上記平均値ｍＦ
s を標準偏差ｓＦs で除することによりステアリング操
舵角の標準偏差に対するオフセット率Ｆv （＝ｍＦs／
ｓＦs ）を計算する。ステップＳ2 ，Ｓ4 及びＳ5 によ
り、操舵角センサ３５からの操舵角信号を受け、ステア
リング操舵角の標準偏差に対するオフセット率Ｆv を演
算する演算手段４１が構成されている。

【００２０】続いて、ステップＳ6 で現時点が車両の直
進走行時であるか否かを判定する。この判定は、例えば
ステアリング操舵角Ｆs が所定値以下のときに直進走行
時と判断したり、又は先に算出したステアリング操舵角
の標準偏差に対するオフセット率Ｆv が所定値以下のと
きに直進走行時と判断したりする。このステップＳ6に
より、車両の直進走行時を判断する判断手段４２が構成
されている。

【００２１】上記ステップＳ6 の判定がＮＯの直進走行
時以外のとき、つまりステアリングホイール１をある程
度操舵する操舵時（車線変更時をも含む）ときには、ス
テップＳ7 でステアリング操舵時の後輪操舵量Ｒs を演
算し、ステップＳ10でモータ２８に制御信号を出力して
後輪３Ｌ，３Ｒを上記操舵量Ｒs 分操舵する。このステ
アリング操舵時の後輪操舵量Ｒs は、基本的には、低車
速時に後輪３Ｌ，３Ｒを前輪２Ｌ，２Ｒの操舵方向と逆
方向の逆位相に操舵して旋回性を高め、中・高車速時に
後輪３Ｌ，３Ｒを前輪２Ｌ，２Ｒの操舵方向と同方向の
同位相に操舵して安定性を高めるようになっている。

【００２２】一方、ステップＳ6 の判定がＹＥＳの直進
走行時には、更にステップＳ8 で上記オフセット率Ｆv
が所定値Ｆv1より大きいか否かを判定する。ここで、所
定値Ｆv1は、直線走行中に路面勾配や積載荷重状態等に
起因してステアリングホイール１を中立位置から一方に
操舵し続けるときの下限のオフセット率に相当するもの
であり、旋回時や車線変更時等のステアリング操舵時の
オフセット率よりも小さな値に設定されている。そし
て、オフセット率Ｆv が所定値Ｆv1より小さいときに
は、後輪を操舵することなくステップＳ1 に戻る一方、
オフセット率Ｆv が所定値Ｆv1より大きいとき、つまり
直線走行中に路面勾配や積載荷重状態等に起因してステ
アリングホイール１を中立位置から一方に操舵し続ける
ときには、ステップＳ9 で直進走行時の後輪操舵量Ｒs
を下記の式 Ｒs ＝−ｍＦs ×Ｋ により演算し、ステップＳ10でモータ２８に制御信号を
出力して後輪３Ｌ，３Ｒを上記操舵量Ｒs 分操舵する。

【００２３】ここで、上記演算式中、Ｋは係数であり、
負符号は、後輪を前輪の操舵方向と反対方向の逆位相に
操舵することを意味する。従って、この演算式は、結
局、後輪３Ｌ，３Ｒを中立位置から前輪２Ｌ，２Ｒの操
舵方向と逆位相に所定角度Ｒs操舵し、かつ該所定角度
Ｒs をステアリング操舵角（詳しくはその平均値ｍＦ
s）に比例するように設定するものであり、この後輪３
Ｌ，３Ｒの操舵によりステリングホイール１を中立位置
につまりステアリング操舵角を零に戻し得るようになっ
ている。よって、ステップＳ9 ，Ｓ10により、車両の直
進時でかつステアリング操舵角の標準偏差に対するオフ
セット率Ｆv が所定値以上のとき、後輪３Ｌ，３Ｒの操
舵によりステアリング操舵角を零に戻し得るように後輪
操舵装置２０を制御する制御手段４３が構成されてい
る。

【００２４】以上のように、第１実施例においては、車
両の直進走行中に路面勾配や積載荷重状態等に起因して
ステアリングホイール１を中立位置から一方に操舵し続
けるときには、判断手段４２においてステアリング操舵
角Ｆs 等に基づいて車両の直進走行時が判断されるとと
もに、演算手段４１で演算されたステアリング操舵角の
標準偏差に対するオフセット率Ｆv が所定値Ｆv1より大
きくなることから、直進走行時でのステアリング操舵状
態が検知される。そして、制御手段４３によりステアリ
ング操舵角に比例した後輪操舵量Ｒs が設定され、後輪
３Ｌ，３Ｒが中立位置から前輪２Ｌ，２Ｒの操舵方向と
逆位相に上記操舵量Ｒs 分操舵されるため、ステアリン
グホイール１を中立位置に戻すことができ、ステアリン
グ操作性を高めることができる。

【００２５】次に、車両ダイナミックスの同定につい
て、図３及び図４に示すフローチャートに従って説明す
る。

【００２６】図３及び図４において、先ず、ステップＳ
11〜Ｓ15において、従動輪である左右の後輪３Ｌ，３Ｒ
の車輪速Ｗrl，Ｗrrから回転速度差Ｒv （＝Ｗrl−Ｗr
r）を計算するとともに、該回転速度差Ｒv 及びヨーレ
ートセンサ３６で計測したヨーレートφをサンプリング
数ｉが所定値ｉl 以上になるまで収集する。続いて、ス
テップＳ16で収集したヨーレート情報φs 及び左右輪回
転速度差情報Ｒvsを用いて車両の運動特性を同定する。
つまり左右輪回転速度差情報Ｒvsを入力とし、ヨーレー
ト情報φs を出力とすれば、その入出力関係は下記の式 Ａ（ｚ）・φs （ｋ）＝Ｂ（ｚ）・Ｒvs（ｋ） に示すＡＲＸモデルで表現できる。

【００２７】但し、この式において、Ａ（ｚ），Ｂ
（ｚ）は、下記の式 Ａ（ｚ）＝１＋ａ1 ｚ^-1＋ａ2 ｚ^-2＋ａ3 ｚ^-3 Ｂ（ｚ）＝ｂ1 ＋ｂ2 ｚ^-1＋ｂ3 ｚ^-2 で記述される。係数ａ1 〜ａ3 ，ｂ1 〜ｂ3 は最小二乗
法等より決定される。ｚは遅れ要素であり、ｚ^-nはｎ回
遅れを意味する。

【００２８】続いて、ステップＳ17で上記Ａ（ｚ），Ｂ
（ｚ）を用いて、車両の伝達関数つまりダイナミックス
Ｇ（ｚ）を下記の式 Ｇ（ｚ）＝Ｂ（ｚ）／Ａ（ｚ） により算出し、ステップＳ18で更にこのＧ（ｚ）におい
て、ｚ＝ｅｘｐ（ｊωｔ）に置き換えることでＧ（ｚ）
を周波数領域（ω領域）に変換し、ボード線図を得る。

【００２９】しかる後、ステップＳ19でボード線図のゲ
イン特性曲線から最低周波数ω1 におけるＤＣゲインＧ
dcを読み取り、ステップＳ20でボード線図の位相特性曲
線から１Ｈz における位相遅れＰl を読み取る。そし
て、ステップＳ21で予め設定されたＣＰ推定用マップを
用い、上記ＤＣゲインＧdcに基づいて車輪のコーナリン
グパワーＣＰを推定するとともに、ステップＳ22でμ推
定用マップを用い、上記１Ｈz における位相遅れＰl に
基づいて路面の摩擦係数μを推定する。その後、ステッ
プＳ23でサンプリング数ｉを零にリセットし、メインフ
ローチャートに戻る。

【００３０】ここで、ＤＣゲインＧdcに基づいて車輪の
コーナリングパワーＣＰを推定することができる理由及
び位相遅れＰl に基づいて路面の摩擦係数μを推定する
ことができる理由について述べる。上記ＡＲＸ法で同定
したモデルのＤＣゲインＧdcは、車両の定常ヨーレート
ゲインに相当するものである。定常ヨーレートゲイン
は、スタビリティーファクターの関数であり、また、ス
タビリティーファクターはタイヤ（車輪）のコーナリン
グパワーＣＰの関数となる。従って、ＤＣゲインＧdcに
基づいて車輪のコーナリングパワーＣＰを推定すること
ができるのである。また、左右輪回転速度差に対するヨ
ーレート出力のゲイン周波数特性は、低μ路では高周波
領域で位相遅れが著しくなる。従って、同定したモデル
の位相特性を評価することで、つまり１Ｈz における位
相遅れＰl に基づいて、路面の摩擦係数μを推定するこ
とができるのである。ＣＰ推定用マップ及びμ推定用マ
ップは、以上のような理論に基づいて予め設定されたも
のであり、ＣＰ推定用マップでは、ＤＣゲインＧdcが大
きくなるに従って車輪のコーナリングパワーＣＰが次第
に増加するようになっており、μ推定用マップでは、位
相遅れＰl が大きくなるに従って路面の摩擦係数μが
１．０と０．１との間で次第に減少するようになってい
る。

【００３１】また、このような車輪のコーナリングパワ
ーＣＰ及び路面の摩擦係数μを推定する方法では、車両
の直進走行中における路面の凹凸等の不整による横力が
車両の横方向外乱として作用する際、車両に発生するヨ
ーレートφと左右輪回転速度差Ｒv を収集して車両ダイ
ナミックスを同定することができるので、車両の直進走
行中にコーナリングパワーＣＰ及び路面摩擦係数μの推
定を行うことができる。このコーナリングパワーＣＰ及
び路面摩擦係数μは、ステアリング操舵時における後輪
３Ｌ，３Ｒの操舵制御に利用される。

【００３２】図５は本発明の第２実施例として後輪操舵
制御の変形例を示すフローチャートである。尚、後輪操
舵装置のハード構成は、図１に示す第１実施例の場合と
同じであり、以下の説明では、図１中の符号を用いる。

【００３３】図５において、先ず、ステップＳ31で計測
タイミングとなるのを待った後、ステップＳ32におい
て、車輪速センサ３１〜３４で４車輪の車輪速Ｗfl，Ｗ
fr，Ｗrl，Ｗrrを、操舵角センサ３５でステアリング操
舵角Ｆs を、ヨーレートセンサ３６でヨーレートφをそ
れぞれ計測し、ステップＳ33で車両のダイナミックスを
同定する。この車両ダイナミックスの同定は、第１実施
例の場合と同じく図３及び図４に示すフローチャートに
従って行う。

【００３４】続いて、ステップＳ34でステアリング操舵
角Ｆs の情報をｎ個収集し、このｎ個の操舵角情報Ｆs
（ｎ）を基にステアリング操舵角の平均値ｍＦs 及び標
準偏差ｓＦs を計算するとともに、ステップＳ35で４車
輪の車輪速Ｗfl，Ｗfr，Ｗrl，Ｗrrの情報をそれぞれｎ
個収集し、このｎ個の車輪速情報を基に４車輪の車輪速
の平均値ｍＷfl，ｍＷfr，ｍＷrl，ｍＷrrを計算する。
しかる後、ステップＳ36で上記ステアリング操舵角の平
均値ｍＦs を標準偏差ｓＦs で除することによりステア
リング操舵角の標準偏差に対するオフセット率Ｆv （＝
ｍＦs ／ｓＦs）を計算する。ステップＳ32，Ｓ34及び
Ｓ36により、操舵角センサ３５からの操舵角信号を受
け、ステアリング操舵角の標準偏差に対するオフセット
率Ｆv を演算する演算手段５１が構成されている。

【００３５】続いて、ステップＳ37で現時点が車両の直
進走行時であるか否かを判定する。このステップＳ37に
より、車両の直進走行時を判断する判断手段５２が構成
されている。ステップＳ37の判定がＮＯのとき、つまり
ステアリングホイール１をある程度操舵する操舵時（車
線変更時をも含む）には、ステップＳ38でステアリング
操舵時の後輪操舵量Ｒs を演算し、ステップＳ42でモー
タ２８に制御信号を出力して後輪３Ｌ，３Ｒを上記操舵
量Ｒs 分操舵する。尚、直進走行時の判定及びステアリ
ング操舵時の後輪操舵量Ｒs の演算は、第１実施例の場
合と同じである。

【００３６】上記ステップＳ37の判定がＹＥＳの直進走
行時には、更にステップＳ39で上記オフセット率Ｆv が
所定値Ｆv1より大きいか否かを判定し、オフセット率Ｆ
v が所定値Ｆv1より小さいときには、後輪を操舵するこ
となくステップＳ31に戻る一方、オフセット率Ｆv が所
定値Ｆv1より大きく、直線走行中に路面勾配や積載荷重
状態等に起因してステアリングホイール１を中立位置か
ら一方に操舵し続けるときには、ステップＳ40で前輪側
の左右輪回転速度差と後輪側の左右輪回転速度差との算
術平均値δv δv ＝｛（ｍＷfl−ｍＷfr）＋（ｍＷrl−ｍＷrr）｝／
２ を算出する。

【００３７】続いて、ステップＳ41で直進走行時の後輪
操舵量Ｒs を下記の式 Ｒs ＝δv ×Ｋ により演算し、ステップＳ42でモータ２８に制御信号を
出力して後輪３Ｌ，３Ｒを上記操舵量Ｒs 分操舵する。

【００３８】ここで、上記演算式中、Ｋは係数である。
また、上記左右輪回転速度差の算術平均値δv は、前輪
２Ｌ，２Ｒを左方向（正の方向）に操舵したときにはｍ
Ｗl＜ｍＷr の大小関係が生じることから、負の値つま
り右方向の操舵になり、前輪２Ｌ，２Ｒを右方向（負の
方向）に操舵したときにはｍＷl ＞ｍＷr の大小関係が
生じることから、正の値つまり左方向の操舵になる。従
って、上記直進走行時の後輪操舵量Ｒs の演算式は、結
局、後輪３Ｌ，３Ｒを中立位置から前輪２Ｌ，２Ｒの操
舵方向と逆位相に所定角度Ｒs 操舵し、かつ該所定角度
Ｒs を左右輪回転速度差の算術平均値δv に比例するよ
うに設定するものであり、この後輪３Ｌ，３Ｒの操舵に
よりステリングホイール１を中立位置につまりステアリ
ング操舵角を零に戻し得るようになっている。よって、
ステップＳ40〜Ｓ42により、車両の直進時でかつステア
リング操舵角の標準偏差に対するオフセット率Ｆv が所
定値Ｆv1以上のとき、後輪３Ｌ，３Ｒの操舵によりステ
アリング操舵角を零に戻し得るように後輪操舵装置２０
を制御する制御手段５３が構成されている。

【００３９】したがって、上記第２実施例においては、
第１実施例の場合と同様に、車両の直進走行中に路面勾
配や積載荷重状態等に起因してステアリングホイール１
を中立位置から一方に操舵し続けるときには、判断手段
５２においてステアリング操舵角Ｆs 等に基づいて車両
の直進走行時が判断されるとともに、演算手段５１で演
算されたステアリング操舵角の標準偏差に対するオフセ
ット率Ｆv が所定値Ｆv1より大きくなることから、直進
走行時でのステアリング操舵状態が検知される。そし
て、制御手段５３により前輪側の左右輪回転速度差と後
輪側の左右輪回転速度差との算術平均値δv に比例した
後輪操舵量Ｒs が設定され、後輪３Ｌ，３Ｒが中立位置
から前輪２Ｌ，２Ｒの操舵方向と逆位相に上記操舵量Ｒ
s 分操舵されるため、ステアリングホイール１を中立位
置に戻すことができ、ステアリング操作性を高めること
ができる。

【００４０】尚、第２実施例において、前輪側の左右輪
回転速度差と後輪側の左右輪回転速度差との算術平均値
δv に比例して後輪操舵量Ｒs を設定した理由は、左右
輪回転速度差が一般に車両のヨー運動を正確に表現でき
ることによるものであるが、車両の走行条件によっては
これが不正確になることがある。その理由は、 （イ） 車輪に加わる半径方向の力は、車輪回転による
遠心力により支配されるため、走行中の車輪回転を決定
する有効転がり半径が、車速によって変動すること。

【００４１】（ロ） 車輪に制動力又は駆動力が加わっ
た場合、車輪の滑りが発生するため、有効転がり半径が
変化すること。

【００４２】等である。また、これらは、いずれも車速
とタイヤ荷重とに強く関連し、更にタイヤ荷重は前輪と
後輪とで大きく異なる。このため、第２実施例の如く前
輪側の左右輪回転速度差と後輪側の左右輪回転速度差と
の算術平均値δv に比例して後輪操舵量Ｒs を設定する
代りに、前輪側の左右輪回転速度差と後輪側の左右輪回
転速度差とに信頼性に関する重みづけをし、より信頼性
の高い方の左右輪回転速度差を重視して後輪操舵量Ｒs
を設定することが好ましい。

【００４３】図６はこのような後輪操舵量の設定方法の
一例を示す。すなわち、ステップＳ37，Ｓ39の両判定で
車両の直進走行時でかつステアリング操舵角の標準偏差
に対するオフセット率Ｆv が所定値Ｆv1より大きいと
き、つまり直線走行中に路面勾配や積載荷重状態等に起
因してステアリングホイール１を中立位置から一方に操
舵し続けるときには、先ず、ステップＳa で前輪側の左
右輪回転速度差δvf及び後輪側の左右輪回転速度差δVr δvf＝ｍＷfl−ｍＷfr δvr＝ｍＷrl−ｍＷrr を算出する。

【００４４】続いて、ステップＳb で予め設定されたマ
ップを用いて前後輪の重み係数ｒを設定し、ステップＳ
c で直進走行時の後輪操舵量Ｒs を下記の式 Ｒs ＝δvf×Ｋ×ｒ＋δvr×Ｋ×（１−ｒ） により演算し、ステップＳ42でモータ２８に制御信号を
出力して後輪３Ｌ，３Ｒを上記操舵量Ｒs 分操舵する。
但し、Ｋは係数である。重み係数設定用マップは、車種
毎に実験等を行って得られるものであり、前輪側の左右
輪回転速度差と後輪側の左右輪回転速度差との信頼性の
度合いが車速Ｖの関数として表される。尚、車速Ｖは、
左右の車輪の車輪速Ｗf ，Ｗr の算術平均値として算出
される。

【００４５】図７及び図８は本発明をその第３実施例と
して車両の前輪操舵装置に適用した場合を示す。

【００４６】この前輪操舵装置６０は、図示省略のステ
アリングホイールの回転操作を車幅方向力に変換して左
右の前輪２Ｌ，２Ｒの舵取りを行うステアリングギヤ＆
リンケージ６１と、上記ステアリングホイールによる操
舵力の軽減を図るパワーステアリング手段６２とを備え
ている。上記ステアリングギヤ＆リンケージ６１は、ギ
ヤボックス６３と、該ギヤボックス６３内に車幅方向に
配設されたラック６４及び図示省略のピニオンとを備え
ており、上記ラック６４の両端がそれぞれタイロッド６
５および図示省略のナックルアーム６６を介して前輪２
Ｌ，２Ｒに接続される一方、上記ピニオンがステアリン
グシャフト６７の下端に取付けられている。これによ
り、ステアリングホイールの操作によりラック６４が車
幅方向に移動するようになっている。そして、上記ギヤ
ホックス６３は一対のブラケット６８，６８によって図
示省略のラバー部材を介して車体フレームに取付けられ
ており、これにより、上記ギヤボックス６３がラック６
４と一体に車幅方向に若干量相対移動可能になってい
る。

【００４７】上記パワーステアリング手段６２は、上記
ギヤボックス６３をシリンダハウジングとして内部に形
成されたパワーシリンダ７１と、該パワーシリンダ７１
内を左右の室７１ａ，７１ｂに仕切るよう上記ラック６
４の周囲に固定されたパワーピストン７２とを備えてお
り、図示省略のオイルポンプから制御弁を介して作動油
が上記パワーシリンダ７１内に供給されることにより上
記ラック６４をステアリング操作に対応する方向に押圧
するようになっている。

【００４８】また。上記前輪操舵装置６０は、ステアリ
ングホイールの操舵とは別途に前輪２Ｌ，２Ｒを強制的
に操舵する操舵手段としての強制前輪操舵装置８０を備
えている。該強制前輪操舵装置８０は、上記ギヤボック
ス６３の周囲に固定されたピストン部材８１と、該ピス
トン部材８１を囲むように車体フレームに取付けられて
上記ギヤボックス６３自体をピストンロッドとするアウ
タシリンダ８２と、該アウタシリンダ８２に電磁切換弁
８３を介して作動油を供給するオイルポンプ８４とを備
えている。上記電磁切換弁８３は４ポート３位置のもの
で、通常時には中央の中立位置に設定されて上記ギヤボ
ックス６３を位置固定した状態にされ、右位置への切換
作動により上記ギヤボックス６３を車幅方向一側（図８
の左方向）に相対変位させる一方、左位置への切換作動
により上記ギヤボックス６３を車幅方向他側（図８の右
方向）に相対変位させるようになっている。そして、上
記電磁切換弁８３は、コントロールユニット９０と接続
され、該コントロールユニット９０からの制御信号によ
って切換作動されて上記ギヤボックス６３をラック６４
と一体に車幅方向に相対移動させるようになっており、
これにより、前輪２Ｌ，２Ｒの操舵角をステアリングホ
イールの操舵とは別途に増減変動させるようになってい
る。尚、コントロールユニット９０には、図示省略の操
舵角センサ及び車速センサ等の検出信号が入力される。

【００４９】そして、上記コントロールユニット９０に
よる電磁切換弁８３の切換制御ひいては前輪２Ｌ，２Ｒ
の操舵制御は、図９に示すフローチャートに従って行わ
れる。

【００５０】すなわち、図９において、ステップＳ51で
計測タイミングとなるのを待った後、ステップＳ52で操
舵角センサによりステアリング操舵角Ｆs を、車速セン
サにより車速をそれぞれ計測し、ステップＳ53でステア
リング操舵角Ｆs の情報をｎ個収集し、このｎ個の操舵
角情報Ｆs （ｎ）を基にステアリング操舵角の平均値ｍ
Ｆs 及び標準偏差ｓＦs を計算し、ステップＳ54で上記
平均値ｍＦs を標準偏差ｓＦs で除することによりステ
アリング操舵角の標準偏差に対するオフセット率Ｆv
（＝ｍＦs ／ｓＦs ）を計算する。ステップＳ52〜Ｓ54
により、操舵角センサからの操舵角信号を受け、ステア
リング操舵角の標準偏差に対するオフセット率Ｆv を演
算する演算手段９１が構成されている。

【００５１】続いて、ステップＳ55で現時点が車両の直
進走行時であるか否かを判定する。この判定は、第１実
施例の場合と同じく、例えばステアリング操舵角Ｆs が
所定値以下のときに直進走行時と判断したり、又は先に
算出したステアリング操舵角の標準偏差に対するオフセ
ット率Ｆv が所定値以下のときに直進走行時と判断した
りする。このステップＳ55により、車両の直進走行時を
判断する判断手段９２が構成されている。

【００５２】上記ステップＳ55の判定がＮＯの直進走行
時以外のとき、つまりステアリングホイールをある程度
操舵する操舵時（車線変更時をも含む）ときには、ステ
ップＳ56でステアリング操舵時の前輪強制操舵量Ｆcsを
演算し、ステップＳ59で電磁切換弁８３に制御信号を出
力して前輪２Ｌ，２Ｒの操舵角をステアリングホイール
の操舵とは別途に上記操舵量Ｆcs分増減変動させる。こ
のステアリング操舵時の前輪強制操舵量Ｆcsは、基本的
には、低車速時に前輪２Ｌ，２Ｒの操舵角を増す側に操
舵し、中・高車速時に前輪２Ｌ，２Ｒの操舵角を減す側
に操舵することにより、４輪操舵装置の場合と同様に、
低車速時の旋回性と高車速時の安定性とを共に高めるよ
うになっている。

【００５３】一方、ステップＳ55の判定がＹＥＳの直進
走行時には、更にステップＳ57で上記オフセット率Ｆv
が所定値Ｆv1より大きいか否かを判定する。ここで、所
定値Ｆv1は、直線走行中に路面勾配や積載荷重状態等に
起因してステアリングホイールを中立位置から一方に操
舵し続けるときの下限のオフセット率に相当するもので
あり、旋回時や車線変更時等のステアリング操舵時のオ
フセット率よりも小さな値に設定されている。そして、
オフセット率Ｆv が所定値Ｆv1より小さいときには、後
輪を操舵することなくステップＳ51に戻る一方、オフセ
ット率Ｆv が所定値Ｆv1より大きいとき、つまり直線走
行中に路面勾配や積載荷重状態等に起因してステアリン
グホイールを中立位置から一方に操舵し続けるときに
は、ステップＳ58で直進走行時の前輪強制操舵量Ｆcsを
下記の式 Ｆcs＝ｍＦs ×Ｋ により演算し、ステップＳ59で電磁切換弁８３に制御信
号を出力して前輪２Ｌ，２Ｒの操舵角をステアリングホ
イールの操舵とは別途に上記操舵量Ｆcs分増減変動させ
る。

【００５４】ここで、上記演算式中、Ｋはステリングホ
イールの操舵角を前輪２Ｌ，２Ｒの操舵角に換算するた
めのステアリングギヤ比である。従って、この演算式
は、結局、ステリングホイールの操舵の代りに強制前輪
操舵装置により前輪２Ｌ，２Ｒを同じ操舵量Ｆcs分操舵
するものである。

【００５５】したがって、上記第３実施例においては、
車両の直進走行中に路面勾配や積載荷重状態等に起因し
てステアリングホイール１を中立位置から一方に操舵し
続けるときには、判断手段９２においてステアリング操
舵角Ｆs 等に基づいて車両の直進走行時が判断されると
ともに、演算手段９１で演算されたステアリング操舵角
の標準偏差に対するオフセット率Ｆv が所定値Ｆv1より
大きくなることから、直進走行時でのステアリング操舵
状態が検知される。そして、制御手段９３によりステア
リング操舵角に比例した前輪強制操舵量Ｆcsが設定さ
れ、強制前輪操舵装置８０の作動によりギヤボックス６
３がラック６４と一体に車幅方向に相対移動して、前輪
２Ｌ，２Ｒがステアリングホイール１の操舵の代りに上
記操舵量Ｒs 操舵されるため、ステアリングホイール１
を中立位置に戻すことができ、ステアリング操作性を高
めることができる。

【００５６】

【発明の効果】以上の如く、本発明における車両の操舵
装置によれば、車両の直進走行中に路面勾配や積載荷重
状態等に起因してステアリングホイールを中立位置から
一方に操舵し続けるときには、操舵手段が作動して車輪
がステアリングホイールの操舵とは別に操舵されること
により、ステアリングホイールを中立位置に戻すことが
できるので、ステアリング操作性の向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係わる車両の４輪操舵装
置の概略構成図である。

【図２】後輪操舵制御のフローチャート図である。

【図３】車両ダイナミックスの同定のフローチャートの
部分図である。

【図４】同じくフローチャートの部分図である。

【図５】第２実施例に係わる後輪操舵制御のフローチャ
ート図である。

【図６】第２実施例に係わる後輪操舵制御の変形例を示
すフローチャートの部分図である。

【図７】第３実施例に係わる車両の前輪操舵装置の構成
図である。

【図８】強制前輪操舵装置の縦断側面図である。

【図９】前輪操舵制御のフローチャート図である。

【符号の説明】

１ ステアリングホイール ２Ｌ，２Ｒ 前輪 ３Ｌ，３Ｒ 後輪 ２０ 後輪操舵装置（操舵手段） ３０，９０ コントロールユニット ３５ 操舵角センサ（操舵角検出手段） ４１，５１，９１ 演算手段 ４２，５２，９２ 判断手段 ４３，５３，９３ 制御手段 ８０ 強制前輪操舵装置（操舵手段）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 137:00

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールの操舵とは別に車
   輪を操舵する操舵手段と、 ステアリングホイール操舵角を検出する操舵角検出手段
   と、 該検出手段の信号を受け、ステアリングホイール操舵角
   の標準偏差に対するオフセット率を演算する演算手段
   と、 車両の直進走行時を判断する判断手段と、 車両の直進走行時でかつ上記オフセット率が所定値以上
   のとき、上記操舵手段により車輪を操舵してステアリン
   グホイール操舵角の平均値を零にするよう操舵手段を制
   御する制御手段とを備えたことを特徴とする車両の操舵
   装置。
2. 【請求項２】 上記操舵手段は、ステアリングホイール
   による前輪の操舵時に後輪を操舵する後輪操舵装置であ
   り、 上記制御手段は、オフセット率が所定値以上のとき、後
   輪を中立位置から前輪の操舵方向と反対方向に所定角度
   操舵するように制御するものである請求項１記載の車両
   の操舵装置。
3. 【請求項３】 上記所定角度は、ステアリングホイール
   操舵角の平均値に比例するように設定される請求項２記
   載の車両の操舵装置。
4. 【請求項４】 上記所定角度は、前輪側の左右輪回転速
   度差と後輪側の左右輪回転速度差との算術平均値に比例
   するように設定される請求項２記載の車両の操舵装置。
5. 【請求項５】 上記所定角度は、前輪側の左右輪回転速
   度差及び後輪側の左右輪回転速度に対し信頼性に関する
   重みづけをしその両者を加算した値に比例するように設
   定される請求項２記載の車両の操舵装置。
6. 【請求項６】 上記操舵手段は、ステアリングホイール
   による前輪の操舵とは別に前輪を強制的に操舵する強制
   前輪操舵装置である請求項１記載の車両の操舵装置。