JPS63287675A - 車両の車輪補助転舵装置 - 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） 本発明は車両の走行条件に応じ車輪を補助転舵して、直
進走行安定性や旋回走行安定性を向上させる車両の車輪
補助転舵装置に関するものである。

（従来の技術） この種装置は左右前輪、又は左右後輪、或いは全車輪を
補助転舵して目的を達するが、いずれにしても従来は、
後輪補助転舵技術を示す特開昭５９−１４３７６９号公
報に一例として見られる如く、補助転舵すべき左右輪を
同方向へ同じ角度だけ補助転舵するのが常套であった。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、大横加速度を生ずる旋回走行時は旋回方向外
側への′車体荷重移動により旋回方向外側車輪の荷重分
担が内側車輪のそれに対して約２倍にもなる。一方、第
１３図に示す如く車輪荷重の増大につれ車輪のコーナリ
ングパワーも増大し、直進時の荷重Ｈに対して荷重移動
へ智により外輪荷重が一十△−１内輪荷重が一一へ一に
なる旋回走行時は、内輪のコーナリングパワーがＣＰか
らＣＰｉに減少するのに対し外輪のコーナリングパワー
がｃｐからｃｐ、に増大する。

それにもかかわらず従来のように、内側車輪及び外側車
輪を共に同じ角度だけ補助転舵するのでは、両車軸のタ
イヤスリップ角をδ、。とすると、これら車輪が車体遠
心力に抗するために生ずるタイヤ横力がＣＰ。・δ、。

＋ｃｐ、・δ、。となり、補助転舵アクチュエータの出
力に対する効率が悪い。

従って、そのままでは充分なタイヤ横力が得られず、旋
回性を含めた操安性の向上を望めない。

又この問題解決に当りタイヤ横力を大きくするためタイ
ヤスリップ角δ１゜を大きくしようとすると、補助転舵
アクチュエータの出力を太き（しなければならず、これ
が大型化したり、エネルギー省費の点で不利益を生ずる
。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、コーナリングパワーが大きくてタイヤ横力の
依存度が大きな外側車輪のタイヤスリップ角のみを大き
くして上述の問題解決を図るが如き補助転舵が可能とな
るよう、 補助転舵すべき左右輪を夫々個別に補助転舵制御する複
数の補助転舵制御系を設けたものである。

（作　用） 複数の補助転舵制御系は夫々走行条件に応じて対応する
左右輪を個別に補助転舵制御し、直進走行安定性や旋回
走行安定性を向上させることができる。

ところで、上記左右輪の補助転舵を個別に行うことから
、コーナリングパワーが大きくてタイヤ横力の依存度が
大きな外側車輪のタイヤスリップ角を内側車輪のそれよ
り大きくして、タイヤ横力を充分なものとなすが如き補
助転舵制御が可能となる。従って、タイヤ横力も大きく
して旋回性を含めた操安性の′向上を図るに当り、内側
車輪の補助転舵アクチュエータの出力を外側車輪程高め
る必要がなく、その大型化やエネルギー浪費を回避する
ことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明を後輪補助転舵装置として構成した一実
施例で、ＩＬ、　ＩＲは左右前輪、２Ｌ、２Ｒは左右後
輪を夫々示す。前２輪ＩＬ、　ＩＲはステアリングホイ
ール３によりステアリングギヤ４及びサイドロッド５，
６を介して転舵可能とし、この間電動モータ７により減
速機構８を介して電気的なパワーアシストを行うことで
軽快な動力操向を可能とする。

後２輪２Ｌ、２Ｒは夫々個別のアクチュエータ９゜１０
によりサイドロッドｌＬ１２を介して補助転舵可能とし
、各アクチュエータ９，１０は電動モータ及び減速機構
を包含して往復ロッド９ａ、１０ａのストロークにより
対応する後輪の上記補助転舵を可能にするものとする。

モータ７及びアクチュエータ９．１０の内蔵モータは夫
々コントローラー３により駆動回路１４．１５゜１６を
介して個別に駆動制御し、コントローラー３にはステア
リングホイール３の切り角θを検出する舵角センサー７
からの信号、ステアリングホイール３の操舵トルクＦを
検出するトルクセンサー８からの信号、車速Ｖを検出す
る車速センサー９からの信号、及びアクチュエータロッ
ド９ａ、　１０ａのストローク（後輪補助舵角）を個別
に検出する変位センサ２０．２１からの信号を夫々供給
する。

コントローラー３は一方で、操舵角θ、操舵トルクＦ及
び車速■から前輪操舵アシスト力を演算し、演算結果に
応じた電流を駆動回路１４に供給してモータ７を駆動し
、減速機構８を介して操舵力が好適値となるような動力
操向を可能ならしめる。

他方でコントローラー３は第２図に示す如く、操舵角θ
及び車速■を基に基準となる後輪補助転舵角′ｌｒ、。

を ７、。＝　−（Ｋ（Ｖ）・θ−Ｔ　（Ｖ）・δ）の演算
により求める。更に操舵トルクＦより上記基準値Ｌ０か
らの旋回方向外側輪及び内側輪に関する補助転舵角修正
値Δτ。＝　ｔ　、　（Ｆ）及び−Δτ、＝＝４ｚ（ｐ
）を求める。なお、操舵トルクＦの関数ｆ。

（Ｆ）及びｒｚ（Ｆ）は夫々例えば第３図の如くに定め
ることができる。

そして、基準値δ、。に修正値Δτ。及び−Δ７．．ｉ
を夫々加算して外側後輪及び内側後輪の好適補助転舵角
５゜＋７ｆｉを τ。・τ、。＋へτ。

τ１・τ、。−八τ。

により求める。これら好適値τ。、′？ｆ、と変位セン
サ２０．２１で検出した実測後輪補助転舵角δ。。

δ、との差に応じた信号を駆動回路１５（１６）及び１
６（１５）に供給してこれら駆動回路よりアクチュエー
タ９　（１０）及び１０（９）の内蔵モータに対応電流
■。。

１、を供給する。これにより後２輪は夫々旋回方向外側
輪の補助転舵角δ。が好適値τ。となるよう、又旋回方
向内側輪の補助転舵角δ五が好適値″Ｉｉ　となるよう
個別に制御される。

ところで外側輪の好適補助転舵角τ。をτ。＝″１．．
。＋Δτ。と決定し、内側輪の好適補助転舵角７１をτ
ｉ＝τ、。−Δ″ｌｉと定めるから、左旋回を例にとっ
て示す第４図の如く外側後輪２Ｒの補助転舵角δ。の方
が内側後輪２Ｌの補助転舵角δ、より大きくなる。従っ
て、当該旋回中荷重移動に起因して遠心力に抗するタイ
ヤ横力の大部分を生ずべき外側車輪２Ｒのタイヤスリッ
プ角が大きくなり、効率良く大きなタイヤ横力を発生さ
せ得て旋回性を含めた操安性の向上を確実なものとする
ことができる。

又、かように効率良く大きなタイヤ横力を発生させるこ
とで、補助転舵アクチュエータ９．１０の出力を減する
ことができ、その小型化及び省エネルギー化が可能であ
るが、その理論説明を次に行う。

補助転舵アクチュエータ９．１０の出力は、これらの非
作動時対応車輪を中立位置に保持するための内蔵ばね力
と、タイヤ横力のうちサイドロッド１１．１２が分担す
る力と、後輪２Ｌ、２Ｒのサイドロ・ンド連結点周りに
おける等価重量との和で表わされるが、後２者は軽微で
無視し得ることからアクチュエータ出力は内蔵ばね力と
見做すことができる。

ところで、前記文献に例示されるように、左右輪を同角
度だけ補助転舵する従来の技術では、左右輪を共通な１
個のアクチュエータで補助転舵することから、路面から
の外乱によっても左右輪が中立位置に保たれるようにす
るための内蔵ばね力を本発明の場合の２倍にする必要が
ある。その理由は、左右輪に同時同方向の外乱が入力さ
れた時従来の技術では共通な１個のアクチュエータが内
蔵ばねによってこれら双方の外乱に抗しなければならな
いためである。

ここで、アクチュエータの発生力に関する一般式は、ア
クチュエータの内蔵ばね定数をＫ、ストロークをＸ、内
蔵モータ駆動電流をｉ、内蔵減速機等で決まる定数をＣ
Ｉとすると、 ＫＸ＝Ｃ＋−ｉ 、’、　　ｉ　　＝　　−Ｘ Ｃ鳳 でｉされる。とユろ７、アクチ、エータ内蔵エータの出
力は効率η、と、駆動電流ｉと、印加電圧ｖ０との積に
より表わされるが、従来の場合内蔵ばね定数が２にであ
ることから、内蔵モータ出力−、は 一１＝η１・ｉ−Ｖ。

２に ＝η、・□Ｘ　−Ｖ、　　　　　−−−（１）ＣＩ となる。一方、本発明の場合モータ出力讐２は２個のア
クチュエータのモータ出力１浦。を合算したものである
から、 −２−’Ａｔ　＋Ｌ となり、従って両アクチュエータのストロークをＸ、　
、Ｘ、とすると１ 、に Ｗｔ＝　７７１６　　・−（Ｘ　、　＋　Ｘｏ）　Ｖｏ
　−−−（２）で表わされる。

次にタイヤ横力を、簡単のため外側車輪荷重が内側車輪
荷重の２倍となり、コーナリングパワーも外側のそれＣ
Ｉ、。が内側のそれｃｐ、の２倍になる旋回時につき考
察する。従来の場合タイヤ横力Ｓ１は Ｓｒｌ”　Ｃｐｉ　’δ十〇ｐ０・δ （但し、δは補助転舵角） で表されるが、δがアクチュエータストロークＸと定数
Ｃｔとの積であるから、又上記より２Ｃｐｒ＝Ｃｐ０で
あるから、 Ｓｒｌζ３ＣＰｊ’Ｃｚ・　Ｘ となる。

ところで本発明の場合のタイヤ横力Ｓｒ２は、内外輪ア
クチュエータのストロークを夫々Ｘｉ　＋Ｘ。

とすると ５ｒｚ＝　ｃｐ、　＋　　ｃＺ　ＨＸｉ十Ｃｐ。・ＣＩ
−Ｘ’、　　Ｃｒｔ　　Ｉ　　Ｃｚ（Ｘｔ　　＋２Ｘｏ
）で表される。

ここで、従来のタイヤ横力Ｓｒｌと本発明Φタイヤ横力
ｓｒｚとが等しいものとして両者を比較すると、上記２
弐より ３Ｘ　＝　Ｘｉ＋２Ｘ。

となり、この関係と前記したχ。〉に、Ｘ、〈Ｘとの関
係から常時 Ｘ！十にｏ＜　２ｘ　　　　　　　−−−（３）となる
。

従って、６く１となり、本発明によれば、従来に比して
アクチュエータ９，１０の合計モータ出力を減すること
ができ、その小型化及び省エネルギー化を図り得る。

なお本例では第２図に示す如く操舵トルクＦに応じて修
正値Δ５゜、−Δτ五を決定し、左右輪の補助転舵角を
求めるが、操舵トルクＦが車体に加わる横加速度Ｇにほ
ぼ比例することから、横加速度Ｇに対する内外輪の補助
転舵角δｉ、δ。を例えば第５図の如くにすることがで
きる（δは参考までに示した従来の内外輪補助転舵角）
。そしてこの図に示す如く、大横加速度発生時内輪荷重
がほとんどなくなることから、内輪補助転舵角δｉをＯ
にし、外輪のみを大きく補助転舵（δ。）とするように
すれば、一層効率を高くすることができる。

第６図は本発明の他の例を示し、本例では車体に作用す
る横加速度Ｇを検出する横Ｇセンサ３０を付加し、これ
からの信号をコントローラ１３に入力する。そして、コ
ントローラ１３は第２図において修正値へτ。、−Δ？
ｆｉを求めるに当り、操舵トルクＦに代え横加速度Ｇを
用いる。

その理由は以下の通りである。即ら、後輪補助転舵角δ
、、δ。は横加速度Ｇに応じて例えば第５図の如くに決
定するのが良いが、第１図及び第２図の如く操舵トルク
Ｆによってこの決定を行ったのでは操舵トルクＦが第７
図中実線の如く横加速度Ｇに比例しない領域が存在し、
制御が不正確になるからである。

なお、上記再実施例による後輪補助転舵を行う旋回走行
中、アクセルペダルを踏込んで加速を行ったり、ブレー
キペダルを踏込んで減速を行うと、車体前後方向の荷重
移動により後輪が荷重を増してコーナリングパワーを増
したり、前輪が荷重増によりコーナリングパワーを増し
たりして、前記の作用効果を狙い通りに達成し得なくな
る。

例えば、後輪荷重が減少する減速時は後輪のコーナリン
グパワーが減少して車両のヨ一方向における力のバラン
スが崩れ、車両が旋回方向に巻込まれるタックイン現象
を生ずる。又、後輪荷重が増大する加速時は後輪のコー
ナリングパワーが増大して車両の回顧遅れを生ずる。

この問題解決のため本発明においては第８図の如く、ブ
レーキペダルの踏込時閉じるストップランプスイッチ３
１及びアクセルペダルの大踏込時閉じるアクセルスイッ
チ３２を設け、これらからの減速信号及び加速信号をコ
ントローラ１３に入力するようになすことができる。こ
の場合コントローラ１３は、減速時であれば第９図に示
す如く外側輪２Ｒ（右旋回時）をΔδだけトーイン方向
へ切増して前記のタックイン現象を減するようにする。

これだけのためなら、内側輪２Ｌ　（右旋回時）も切増
ししてよいが、こ′のことは前記本発明の趣旨に照らし
て好ましくない。又加速時であればコントローラ１３は
、内側輪２Ｌを補助転舵角δ、が小さくなるよう切戻し
て前記の回頭遅れを減するようにする。

なお、後輪２Ｌ、２Ｒは直進走行中でも加減速時トー変
化するものがある。例えば第１０図に示す如く後輪２Ｌ
、　２Ｒは減速時制動力Ｆ、を受けてコンプライアンス
ステアやロールステアによりトーイン方向へδ、だけト
ー角変化したり、加速時逆方向ヘト−角変化する。この
ような現象は車輪タイヤの偏摩耗や直進性能の悪化を生
ずる。

第８図の例では、これらにも対処し得るよう後輪２Ｌ、
　２Ｒを補助転舵することができる。即ち、この場合コ
ントローラ１３はスイッチ３２．３１から加減速を検出
し、加減速時、センサ１７の操舵角（θ）信号から直進
中と判別する場合、上記のトー角変化を打消すよう例え
ば第１１図に−δ、で示す如く後輪を補助輪舵するよう
なものとする。これにより、直進走行中の加減速にとも
なう車輪２Ｌ、　２Ｒのトー角変化を防止でき、タイヤ
の偏摩耗や直進性能の悪化を回避可能である。

なお上記ではトー角変化を完全になくすこととして説明
したが、トーイン方向に若干後輪２Ｌ、２Ｒを切った状
態に保つ制御を行って走行安定性の向上を狙うことも可
能である。

又第８図では、加速状態をアクセルスイッチ３２、減速
状態をストップランプスイッチ３１により検知する構成
としたが、減速状態はスロットルの戻し速度等でも検知
可能である。更に加減速状態はこれらの代りに第１２図
の如く加減速度センサ３３を設け、これにより車体前後
方向に作用する加減速度を直接検出する構成も可能であ
ること勿論であり、この場合加減速の検出が高精度にな
ると共に、部品点数の減少にもつながる。

なお本発明の着想は、図示の如く後２輪２Ｌ、２Ｒを補
助転舵する場合だけでなく、前２輪を補助転舵する場合
や、補助転舵を図示の如く電動で行う場合だけでなく、
液圧で行う場合も同様に適用し得ることは言うまでもな
い。

（発明の効果） かくして本側明装置は上述の如く、左右輪（図示例では
後２輪２Ｌ、２Ｒ）を個別に補助転舵するよう構成した
から、旋回時にはコーナリングパワーが大きくてタイヤ
横力の依存度が大きな外側車輪のタイヤスリップ角を内
側車輪のそれより大きくして、タイヤ横力を充分なもの
となすが如き補助転舵制御が可能となる。従って、タイ
ヤ横力を大きくして旋回性を含めた操安性の向上を図る
に当り、アクチュエータ９，１０の出力を左程高める必
要がなく、その大型化やエネルギー浪費を回避すること
ができる。

また、左右輪を相反する方向に転舵できるので直進状態
での加減速時のトー角を好ましい角度に制御することが
でき、タイヤの偏摩耗や直進性能の悪化を防止すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明補助転舵装置の一実施例を示すシステム
図、 第２図は同例においてコントローラが実行する補助転舵
角決定手順のフローチャート、第３図は操舵トルクに対
する後輪補助転舵角修正値の変化特性図、 第４図は本発明による後輪補助転舵態様を示す平面図、 第５図は横加速度に対する後輪補助転舵角の変化特性図
、 第６図は本発明の他の例を示す第１図と同様のシステム
図、 第７図は横加速度と操舵トルクの関係線図、第８図は本
発明の更に他の例を示す第１図と同様のシステム図、 第９図は同例における後輪補助転舵態様の平面図、 第１０図は後輪の減速時におけるトー角変化状況を示す
平面図、 第１１図はこのトー角変化を打消すよう第８図の装置が
行う後輪補助転舵態様の平面図、第１２図は本発明の更
に他の例を示す第１図と同様のシステム図、 第１３図は車輪荷重とコーナリングパワーの関係線図で
ある。 ＩＬ、　ＩＲ・・・前輪　　　　　２Ｌ、２Ｒ・・・後
輪３・・・ステアリングホイール ４・・・ステアリングギヤ　７・・・モータ８・・・減
速機構　　　　　９．ＩＯ・・・アクチュエータ１３・
・・コントローラ　　　１４〜１６・・・駆動回路１７
・・・舵角センサ　　　　１８・・・操舵トルクセンサ
１９・・・車速センサ　　　　２０，２１・・・変位セ
ンサ３０・・・横Ｇセンサ ３１・・・ストップランプスイッチ ３２・・・アクセルスイッチ ３３・・・加減速度センサ 特許出願人　　日産自動車株式会社 第１図 第２図 操→等１：′トルクζＦン オ慶力ａ速度 第６図 第７図 ｇｈａ遼！ｌ：　（（ｒ） 第８図 第９図 ７Ｌ 第１０図 第１１図 第１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車輪を走行条件に応じ補助転舵するようにした車両
   において、 補助転舵すべき左右輪を夫々個別に補助転舵制御する複
   数の補助転舵制御系を設けたことを特徴とする車両の車
   輪補助転舵装置。 ２、前記左右輪のうち、車両旋回方向外側車輪を内側車
   輪より旋回方向へ大きく補助転舵するものである特許請
   求の範囲第１項記載の車両の車輪補助転舵装置。 ３、前記補助転舵制御系が、車両に加わる横加速度に応
   じて対応する左右輪の補助転舵角を決定するものである
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の車両の車輪補助
   転舵装置。 ４、前記補助転舵制御系が左右後輪の補助転舵に当り、
   車両旋回方向外側後輪を制動時トーイン方向へ切増しす
   るものである特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれ
   かに記載の車両の車輪補助転舵装置。 ５、前記補助転舵制御系が左右後輪の補助転舵に当り、
   これら左右後輪を直進中の制動時トー角変化が生じない
   よう補助転舵するものである特許請求の範囲第１項記載
   の車両の車輪補助転舵装置。