JPS6146765A - ４輪操舵車の操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、前・後輪の操舵が可能な車両に適用され、
その操舵性の向上を図った４輪操舵車の操舵制御装置に
関する。

（従来の技術） 従来、前・後輪の操舵を可能とした車両における操舵装
置として、例えば、特開昭５８−９７５６６号公報に示
される技術等が提案されている０上記公報に示されてい
る装置は、後輪の転舵方向を、ステアリングハンドルの
操舵量が一定量より小さい場合には、前輪の転舵方向と
同一方向とし、一定量より大きい場合には、前輪の転舵
方向と逆方向にするものである０ （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来例装置にあっては、ステアリン
グハンドルの操舵量に対して、車体の舵角（前・後輪の
舵角の和に略比例する）の変化量が複雑に変化するため
、運転者にとっては、所望する車体の舵角を得るために
は、ステアリングハンドルの操舵量に対する車体の舵角
の変化特性を熟知していなければならず、操舵性が２輪
操舵車に比して複雑化することになる０ しかも、前・後輪舵角の変化特性は、予め設計段階で決
められた唯一の特性に限られ、ユーザにとって操舵範囲
（例えば、旋回中心を変える操作等）が制限される０ （問題点を解決するための手段） この発明は、上記問題点を解決するために、操作子（例
えば、ステアリングハンドル）の操作量に対応して車両
の旋回半径を可変設定し、前・後輪の舵角変化に関係な
く、前記設定された旋回半径を維持するように前・後輪
舵角を制御することを特徴とする。

（作用） 操作子の操作量に対応して車両の旋回半径が変化し、運
転者にとっては、所望する旋回半径を操作子の操作のみ
で容易に指示することができる。

この場合、前・後輪の舵角が変化しても、上記操作子で
指示した旋回半径が変化することはない。

また、旋回半径以外の変量を操作する自由度が残されて
いる。

（実施例） 本発明の第１実施例の全体構成を第１図に示す。

本実施例は、前輪１１．１２と後輪２０　、２１を電動
式ステアリング４，１８によって転舵させるものである
◇この電動式ステアリング令、１８は、モータ５，１４
によって駆動され、モータ５゜１４は、コントローラ８
によって制御される。

コントローラ８は、ステアリングハンドル１の操舵量θ
を検出するセンサ２の出力に基づいて、車両の旋回半径
Ｒを設定し、この旋回半径Ｒを得るための前・後輪舵角
δＦ、δＲを求めて、モータ５．１４を制御する。実際
の前・後輪の舵角は、モータ回転量を検出するエンコー
ダ６．１５によって検出され、コントローラ８へフィー
ドバックされる。

また、運転席近傍には、ステアリングハンドル１の他に
、補助ハンドル８１が設けられており、この補助ハンド
ル８１の操作量α（中立位置でα＝０に設定されている
）をセンサ３０で検出して、検出；出力を°コントロー
ラ８へ入力している。

この補助ハンドル３１は、後輪舵角δＲを指示するため
のもので、＋α側へ操作すると、後輪は正方向（後述す
る）へ転舵され、−α側へ操作すると後輪は負方向へ転
舵される。このときの後輪　　　１舵角δ、は、αに比
例して制御される。

第２図は、電動式ステアリング４，１８の断面図である
。ハウジング２６には、両端がそれぞれ左右のサイドロ
ッド９，１８および７，１６に結合されたシャフト２４
が挿通されており、このシャフト２４にはボールネジ２
８が噛合している。

このポールネジ２８は、モータ５，１４の出力ギヤ２２
によって回転され、これにより、シャフト２４が軸方向
へ移動する。このとき、シャフト２４が回転しないよう
に、ハウジング２６との間にスプライン２５が設けられ
ている。

このように、モータの回転により、シャフト２４が移動
すると、サイドロッドに連結された各車輪のナックルア
ーム８，１０，１７．１９が回動されて、車輪の転舵が
なされる。

次に、上記コントローラ８によって制御される前・後輪
の操舵特性について説明する。

ここで、前・後輪の舵角δＦ、δＲ及び、ステアリング
ハンドルの操舵量（以下「ハンドル操舵量」とする）θ
を、第１図に示すように、車体上面から見て反時計方向
を正方向とした場合、ハンドル操舵量θと前・後輪舵角
δ１．δＲの制御特性は第３図に示す如くになる。この
特性は次の式で表わされる。

δＦ−δＲ＝ｆ（θ）　　　　　　　　　　・・・（１
）ここで、ｆ（θ）は、θの関数であり、ハンドル操舵
量θによって可変設定される。また、δＦ＝δＲの場合
にはｆ（θ）＝０であり、これは直進時（δＦ゛＝δＲ
＝０）の他に、前・後輪が同一方向へ同角度転舵される
場合を含んでいる。なお、第８図中の特性は、θがある
値（θ□〜θ、）の場合を例として示すもので、θの変
化に伴って特性はこれら以外のものとなる（但し、傾き
が１の直線である）。

コントローラ８においては、ハンドル操舵量θニ基ツい
て上記ｆ（θ）を定めることになる。これは、換言すれ
ば旋回半径Ｒを定めることになる。

なぜなら、旋回半径Ｒは、δ、−δＲに反比例して定ま
るからである。

これを具体的に説明すると、例えば、ハンドル操舵量θ
がある値θ、であった場合には、ｆ（θ、）が先ず求め
られて、舵角制御特性は第８図の直線θ□に定められる
。このときの旋回半径をＲ１とすれば、第４図に示すよ
うに、車体４０は、旋回中心Ｐ□を中心として半径Ｒ０
で旋回（矢印Ｓ□力方向する。

そして、ハンドル操舵量θを上記θ□より大きい値θ、
とした場合には、舵角制御特性は第８図の直線θ２に定
められ、車体４０は、第４図に示すように、Ｒ□よりも
短い旋回半径Ｒ２で旋回（旋回中心をＰ２とした場合に
は矢印Ｓ２方向）することになる。

また、第８図の０８．θ、で示される特性は、右折時の
特性を示しており、第２．第４象現は、前・後輪が逆方
向に転舵（これを「逆相切り」と言う）される領域、第
１．第３象現は、前・後輪が同一方向に転舵（これを「
同相切り」と言う）される領域である。

さらに、δＦ＝δＲの直線（θ＝０）の上方が右折、下
方が左折を表わしている。

なお、第１象現内の右折は、旋回中心が車両右前方にな
るため、実際には車体が左方へ移動しつつも、右旋回を
行うことになり、第８象現内の左折も同様に車体左前方
に旋回中心があるため、車体が右方へ移動しつつも、左
旋回を行うことになる０ 上記のように、ステアリングハンドルｌによって旋回半
径Ｒが指示されると、旋回中心Ｐに関しては、車体前後
方向に自由度が存在することになる。この旋回中心Ｐを
車体前後方向へ移動させる操作は、補助ハンドル８１の
操作で行うことができる。

すなわち、第５図に示すように、例えば左折時の旋回半
径がＲａに設定されたとして、ハンドル操舵量を変化さ
せずに、補助ハンドル３１を操作すると、操作量αに対
応して後輪が転舵される。

このとき、後輪の舵角δＲの変化に対応して、前記式（
１）を満足するように前輪舵角δＦも変化されることに
より、旋回半径Ｒａは維持される。　　　　　（従って
、旋回中心は、第５図Ｐａ、Ｐａ２゜Ｐａ、のように、
車体前後方向に移動することに・なる。

このように、本実施例においては、運転者は、ステアリ
ングハンドル１の操作によって、旋回半径Ｒを操作する
ことができ、運転者にとっては、車体の旋回動作が予測
し易くなる。

また、ステアリングハンドル１の操舵によっては旋回半
径Ｒのみを指示するようにしたことにより、旋回中心を
車体前後方向へ移動させる自由度が在り、本実施例では
、補助ハンドル８１によって後輪舵角δＲを可変とする
ことにより、旋回中心Ｐの移動が行えるようになってい
る。

なお、この旋回中心Ｐの操作として、前・後輪舵角の比
を可変設定させることも考えられる０すなわち、補助ハ
ンドル８１の操作量αに対応して、前・後輪舵角比ｈ（
α）＝δ、／δ□を設定（これは、コントローラ８にお
いて行われる）し、この設定された舵角比ｈ（α）を維
持するように前・後輪舵角δＦ、δＲを制御するのであ
る。

この舵角比ｈ（α）と前・後輪舵角δ１．δ、の関係は
、第６図に示すような特性となる。この特性は次式で表
わされる。

δＦ／δＲ＝＝ｈ（α）　　　　　　　　　　・・（２
）ここで、ｈ（α）は、αの関数であり、補助ハンドル
３１の操作量αによって可変設定される。なお、第６図
中の特性は、αがある値（α０〜α８）の場合を例とし
て示すもので、αの変化に伴って特性はこれら以外のも
のとなる（但し、原点を通る直線である）０ 従って、補助ハンドル３１の操作によって設定された前
・後輪舵角比ｈ（α）は、前・後輪舵角δＦ。

δＲが変化しても維持されるように制御が行われるＯ すなわち、第７図に示すように、前・後輪舵角比ｈ（α
）が、ある値に設定されている場合、補助ハンドル８１
の操作量を変化させず、ステアリングハンドＡｌｌの操
舵量θを変化させると、旋回半径Ｒは変化するが、前・
後輪舵角比ｈ（α）は変化しないため、旋回中心はＰｌ
、Ｐｍ、Ｐｎのように、車体前後方向に対して垂直な方
向へ移動する〇また、αを変化させれば、前・後輪舵角
比ｈ（α）が変化し、旋回中心は、車体前後方向に移動
する。

従って、前述したような補助ハンドル３１により後輪舵
角δＲを指示するものでは、後輪舵角δＲを一定として
おいて、ハンドル舵角θを変えると、旋回半径Ｒの変化
に伴って、旋回中心Ｐが車体前後方向へ斜めに移動して
しまうのに対し、補助ハンドル８１により前・後輪舵角
比ｈ（α）を指示する場合には、θを変化させたときに
は、旋回中心Ｐが車体前後方向に対して垂直方向へ移動
するため、運転者にとって、より操舵が容易になる。

すなわち、第８図に示すように、旋回中心Ｐの車体前後
方向の位置を補助ハンドル８１により、車体幅方向の位
置をステアリングハンドル１によって二次元直交座標的
に指示することができるようになる。

これによって、操舵動作の自由度が増大する（旋回中心
の設定範囲が自由になる）とともに、運転者にとっての
操作性も向上する（二次元的操作は一見複雑のようであ
るが、上述のように、θとαの変化量に対して、旋回中
心Ｐが直交する２方向へリニアに移動するため、その移
動位置が予測し易い）０ なお、前・後輪を転舵するための機構は上述の電動式ス
テアリング４，１８に限定されることはなく、機械リン
ク式や油圧式等、他の機構であっても本発明を適用でき
ることは言うまでもない。

また、第９図に示すような表示器をインスツルメントパ
ネルに設置して、前輪の旋回半径（ＦＲ）と後輪の旋回
半径（ＲＲ）を表示するようにすれば、旋回中心の移動
位置をより具体的に知ることができ、操舵性をより容易
にし、かつ確実性（縁石乗上げや接触防止）を向上させ
ることができる。

さらに、ＦＲの表示は点灯状態とし、ＲＲの表示は、後
輪の転舵がなされている場合に点滅させるようにすると
、一層効果が得られる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明は、従来のように、
予め設定された唯一の舵角変化特性に従って複雑な操舵
をしなければならないという制限がなく、操作子（例え
ば、ステアリングハンドル）の操作により、旋回半径を
自由に指示することができ、操舵を容易にすることがで
きる。

また、旋回半径以外の変量を操作する自由度も残されて
おり、他の操作子との組合せにより、操舵範囲を拡大す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成図、第２図は同実
施例中の電動式ステアリングの構成を示す断面図、 第３図は同実施例における前・後輪舵角制御特性図、 第４図および第５図は同実施例の動作説明図、第６図は
本発明の他の実施例における補助ハンドル操作時の前・
後輪舵角制御特性図、第７図および第８図は同実施例の
動作説明図、第９図は本発明に好適な表示器の一例を示
す図である。 １−・・ステアリングハンドル（操作子）８・・コント
ローラ ４．１８・・・電動式ステアリング １１　、１２・・・前輪 ２０　、２１・・・後輪 δＦ・・・前輪舵角 δＲ・・後輪舵角 θ・・・ハンドル操舵量（操作子操作量）Ｒ（Ｒ，、Ｒ
２，Ｒａ）・・・旋回半径特許出願人　日産自動車株式
会社 第３図 イ釡 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第１ ９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、前輪と後輪を操舵可能とした４輪操舵車の操舵制御
   装置において、 車両の旋回半径を指示するための操作子と、前記操作子
   の操作量に対応して旋回半径を 可変設定する旋回半径設定手段と、 前・後輪の舵角変化に関係なく、前記設定 された旋回半径を維持するように前・後輪舵角を制御す
   る舵角制御手段とを備えることを特徴とする４輪操舵車
   の操舵制御装置。