JPH03135873A - 後輪操舵装置 - 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） この発明は、車両の走行条件に応じて、後輪の転舵角を
制御し、操縦安定性を向上させるとともに、緊急時の回
避性をも向上させた後輪操舵装置に関する。

（従来の技術） 従来の技術として、実開昭６１−１９９４７６号公報記
載の後輪操舵装置が知られている。

第８図において、１は前輪で、ハンドル２を回転させる
と前輪操舵入力軸３、ビニオン４、ラック５、サイドロ
ッド６およびナックルアーム７を介して転舵するように
なっている。

８は後輪で、パワーシリンダ９の作動によって、サイド
ロッド１０およびナックルアーム１１を介して転舵する
ようになっている。

１２は前輪の転舵角に応じた前輪転舵角信号を出力する
前輪舵角センサ、１３は車の速度に応じた車速信号を出
力する車速センサ、１４はヨー角速度センサ、１５は後
輪の転舵角に応じた後輪転舵角信号を出力する後輪舵角
センサ、１６は各センサ１２．１３．１４．１５からの
信号を入力して演算等を行なうコントローラ、２１はサ
ーボバルプ２２を切り換えるためのソレノイド、２３は
サーボバルブ２２のＰポートに連通したポンプ、２４は
サーボバルブ２２のＴポートに連通したタンクである。

また、前記パワーシリンダ９の油圧室９ａ、９ｂはサー
ボバルブ２２のＡ、　Ｂポートに連通している。

前記サーボバルブ２２はソレノイド２１を励磁したとき
切り換わるが、それが中立位置にあるとき、Ｐボートと
Ｔボートとが連通し、Ａ、Ｂボートがブロックされる。

したがって、この中立位置においては、ポンプ２３から
の作動油がタンク２４に戻され、パワーシリンダ９は動
作しない。

また、サーボバルブ２２がいずれか一方に切り換わると
、ＰポートとＡポートとが連通し、ＢボートとＴボート
とが連通ずるので、パワーシリンダ９の一方の油圧室９
ａに圧油が供給され、他方の油圧室９ｂの作動油がタン
ク２４に戻される。したがって、この場合には、パワー
シリンダ９のピストンロッドが図面右方向に移動し、後
輪８が左に転舵される。

また、サーボバルブ２２が他方に切り換わると、Ｐポー
トとＢボートとが連通し、ＡポートとＰボートとが連通
ずるので、パワーシリンダ９が上記とは反対方向に移動
して後輪８を左に転舵する。

第９図はコントローラ１６のブロック図を示したもので
、４２は前輪舵角センサ１２からの前輪転舵角信号を増
幅して、転舵角ｆに比例した電圧Ｖ３を出力する前輪転
舵角処理回路、４３は車速センサ１３からの車速信号を
増幅して、車速Ｖに比例した電圧ｖｌを出力する車速処
理回路、４４はヨー角速度センサ１４からのヨー角速度
信号を増幅して、ヨー角速度型に比例した電圧Ｖ２を出
力するヨー角速度処理回路、４５は後輪舵角センサ１５
からの後輪転舵角信号を増幅して、後輪転舵角ｒに比例
した電圧ｖ４を出力する後輪転舵角処理回路、４６は演
算回路で、前記電圧Ｖ、、Ｖ２．Ｖ、を入力して後輪の
目標転舵角を演算し、この目標転舵角に応じた電圧ｖｓ
を出力する。

このＶ５は次式によって演算される。

Ｖｓ　＝　Ｃｏ　　（ｋ−Ｖａ　−ｆψ（Ｖ２−β））
ただし に＝　（ｃ＋　／ｖ＋　２−ｃ３） ／　（Ｃ２／ｖｔ　２　＋Ｃ４） β＝Ｃ６ＶＩ／　（１＋Ｃｓ　ＶＩ　”　）　　・Ｖ３
ｆψ＝　（ｃｓ　／ｖ＋　−Ｃ６）／Ｃ？Ｃ０：電圧に
変換するための定数 Ｃ，−Ｃ９：車両諸元より定まる定数 ４７は差動増幅回路で、後輪の目標転舵角と実際転舵角
とを比較し、その入力電圧ｖ５と■４との差に応じた電
圧Ｖ６を出力する。４８は前記電圧Ｖ６に応じた電流を
出力して、ソレノイド２１を動作させるソレノイド駆動
回路である。

次にこの従来例の作用について説明する。

ハンドル２によって前輪１が転舵されると、前輪舵角セ
ンサ１２がその転舵角ｆに応じた信号を出力し、前輪転
舵角処理回路４２がらその転舵角ｆに応じた電圧ｖ３が
出方される。一方、車速センサ１３、ヨー角速度センサ
１４、後輪舵角センサ１５から車速Ｖ、ヨー角速度！、
後輪転舵角ｒに応じた信号がそれぞれ出力され、車速処
理回路４３、ヨー角速度処理回路４４、後輪転舵角処理
回路４５からＶ、’Ｐ、ｒに応じた電圧ｖ１、Ｖ２．Ｖ
４が出力される。そして演算回路４６がＶＩ、■２、■
３に基づき、上式にしたがって後輪の目標転舵角を演算
し、その転舵角に応じた電圧ｖ５を出力する。差動増幅
回路４７がその電圧Ｖ５と前記電圧ｖ４との差に応じた
電圧Ｖ６を出力し、ソレノイド駆動回路４８がその電圧
Ｖ６に応じた電流Ｉを出力する。

サーボバルブ２２のソレノイド２１が前記電流■によっ
て作動して、サーボバルブを中立位置から前記電圧Ｖ６
がゼロになる方向、例えば右方向にその電流Ｉに応じた
量だけ移動されると、次のようになる。

すなわち、ＰボートとＡポートとが連通し、作動油がＰ
ボートからＡポートを通ってパワーシリンダ９の油圧室
９ａに流入し、油圧室９ｂの作動油がＢボートおよびＴ
ポートを通ってタンク２４に排出される。したがって、
サイドロッド１０が右方向に移動する。

このとき前記ｖ４と■５との差が大きければ大きいほど
電流Ｉが多く流れるので、後輪を制御位置に速く動かそ
うとする。また■がゼロ付近、すなわちサーボバルブ２
２が中立位置にあるとき、Ａ、Ｂボートがブロック状態
になるので、パワーシリンダ９は、路面からの外力に対
して抵抗し、制御位置を保とうとする。

サーボパルプ２２が上記とは反対方向に切り換わると、
作動油の流れの方向が逆になり、後輪が逆に転舵される
だけであとは上記と同様なのでその説明は省略する。

（本発明が解決しようとする課題） 上記のようにした従来の装置では、車両の走行条件とし
て、車速とヨー角速度だけを基準にしているので、ハン
ドル２を急回転したとき、横方向の運動が遅れることが
あった。このようために、操舵に違和感が発生したり、
前方の障害物等を緊急回避できなかフたりするという問
題があった。

この発明の目的ば、操舵に違和感がなく、しかも、障害
物等を緊急回避できる後輪操舵装置を提供することであ
る。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、この発明は、車両のヨー
角速度を検出するヨー角速度センサと、この上記ヨー角
速度センサで検出したヨー角速度信号に応じて、上記出
力機構の出力を制御するコントローラとを備えた後輪操
舵装置において、車両の横加速度を検出する横加速度セ
ンサを備え、車両の走行条件によって定まる目標ヨー角
速度と実際のヨー角速度との偏差、及び車両の走行条件
によって定まる目標横加速度と実際の横加速度との偏差
を演算してモータの出力値を決定し、この出力値に応じ
て上記モータの回転力を制御するコントローラとを備え
たことを特徴としている。

（本発明の作用） 上記のように構成したので、この発明の装置では、車両
の走行条件によって定まる目標ヨー角速度と実際のヨー
角速度との偏差と、車両の走行条件によって定まる目標
横加速度と実際の横加速度との偏差とを演算してモータ
の出力値を決定する。したがって、ヨー角速度と横加速
度とについてフィードバック制御していることとなり、
目標ヨー角速度に実際のヨー角速度が追従するとともに
、目標横加速度に実際の横加速度が追従する。

（本発明の効果） この発明の装置によれば、目標ヨー角速度に実際のヨー
角速度が追従するとともに、目標横加速度に実際の横加
速度が追従するので、操舵に違和感がなく、しかも、障
害物等を緊急回避することもできる。

また、ヨー角速度と横加速度とのフィードバック制御の
比を車両諸元に合わせて設定すれば、どちらの特性にも
偏よることのない制御が可能になる。

（本発明の実施例） 第１〜７図に示したこの発明の実施例では、車両の実際
の横加速度を検出する横加速度センサ５０を備え、この
横加速度センサ５０をコントローラＣに接続している。

また、車両後部には、後輪転舵装置５９を設けている。

この後輪転舵装置５９は、モータ５７と、このモータ５
７に連係させたシャフトドライバ６０と、後輪舵角セン
サ１５とを主要素としている。

そして、上記モータ５７の図示していない出力軸をシャ
フトドライバ６０の図示していないシャフトに連係させ
、このシャフトの両端にサイドロッド１０．１０をそれ
ぞれ連結している。

いま、上記モータ５７が回転すると、この回転力がシャ
フトドライバ６０を介してサイドロッド１０．１０に伝
達される。そして、サイドロッド１０．１０は図面の左
右いずれかの方向に移動するとともに、このサイドロッ
ド１０．１０に連結したナックルアーム１１．１１を介
して、後輪８．８を共に転舵する。

このようにした後輪転舵装置５９は、そのモータ５７お
よび後輪舵角センサ１５を、コントローラＣに接続して
いる。

上記の構成以外は、従来の装置と同様なので、その説明
を省略し、本発明の核心であるコントローラＣにおける
後輪転舵角の制御について詳述する。

コントローラＣは、まず、後輪転舵角目標値演算部５４
において、後輪転舵角目標信号θ、を演算する。

このθ、は下記の第（１）式によって与えられる。

−（１） 次に、後輪転舵角比較部５５では、後輪舵角センサ１５
から送られてくる実舵角信号θ１と、後輪転舵角目標信
号θ、とを比較し、偏差Δθ、を演算する。

そして、後輪転舵角比較部５５がこの偏差信号Δθ、を
出力することにより、後輸出力制御部５６が、その偏差
を補正する電流Ｉ２を出力し、目標とする転舵角と実際
の舵角との偏差をなくすようにする。

次に、（１）式の第１〜３項を順を追って説明する。

まず、（１）式の第１項目の車速依存出力信号にθ、は
、車速依存出力信号演算部５１において演算される。

車速依存出力信号演算部５１には、上記前輪舵角センサ
１２で検出された前輪転舵角信号θ。

と、車速センサ１３で検出した車速信号Ｖとが人力して
いる。

そして、この車速依存出力信号演算部５１には、上記車
速信号Ｖに応じて変化する車速定数ｋがあらかじめ登録
されている。この速度定数には、例えば、第３図に示す
ように、車速が一定速度■１以下では、後輪が前輪と逆
位相になり、定速度ｖｌを超えると、同位相になるよう
にしている。

で演算される。

ヨー角速度偏差演算部５２には、上記前輪転舵角信号θ
ｆと、ヨー角速度センサ１４で検出されたヨー角速度信
号ψと、車速信号■とが人力している。

そして、このヨー角速度演算部５２には、上記車速信号
Ｖに応じて変化する車速定数ａがあらかじめ登録されて
いる。この車速定数ａは、例えば、第４図に示す特性を
持っている。

クリ また、目標ヨー角速度ψは、次の第（２）式に示される
ように、車速信号Ｖと前輪転舵角′信号ｏｆによって決
定される。

１′ ψ＝（１−ｋ）Ｖ／Ｌ（１＋ＡＶ２）−θｔ　　−（２
）（Ｌ、Ａは定数） そして、上記ヨー角速度信号岳と、目標ヨー角９′ 速度ψとの差に、上記速度定数ａを乗じ、ヨー角速度偏
差修正信号ａ（ψ−ψ）が演算されることとなる。

　７ このヨー角速度偏差修正信号ａ（ψ−ψ）を含む出力信
号をモータ５７に出力し、ヨー角速度の偏差を修正する
ように後輪の転舵角を制御する。

このようなフィードバック制御を繰り返すことにより、
最終的には車両の回頭角の遅れをなくすことができる。

次に、第（１）式の第３項目の横加速度偏差修正信号ｂ
　（’；−Ｖ）は、横加速度偏差演算部５３で演算され
る。

横加速度偏差演算部５３には、上記前輪転舵角信号θｒ
と、横加速度センサ５０で検出した横加速度信号すと、
車速信号Ｖとが人力している。

そして、この横加速度偏差演算部５３には、上記車速信
号Ｖに応じて変化する速度定数すがあらかじめ登録され
ているが、その定数すの特性は第５図に示すとおりであ
る。

そして、上記速度定数ａとｂとは、この実施例における
第４．５図では類似した特性を示しているが、何等相関
関係がないことは当然である。

又、目標横加速度信号ｙは、次の第（３）式に示される
ように、車速信号Ｖと前輪転舵角信号θ。

とに依存している。

Ｖ＝（ｘ＋ｋ）ｖ２／Ｌ（１＋ＡＶ２）−θｒ−（３）
（Ｌ、Ａは定数） そして、上記横加速度信号ｙと、目標横加速度信号ｙと
の差に上記速度定数すを乗じ、横加速度偏差修正信号す
に−Ｓ；）が演算されることとなる。

この横加速度偏差修正信号ｂ　（Ｖ−Ｖ）を含む出力信
号をモータ５７に出力し、横加速度の偏差を修正するよ
うに後輪の転舵角を制御する。このようなフィードバッ
ク制御を繰り返すことにより、最終的には車両の横方向
の運動の遅れをなくすことができる。

転舵角目標信号θ、は、後輪転舵角比較部５５において
、上記実際の後輪の舵角信号θ、と比較され、偏差へ〇
、となる。

偏差Δθ、は次の第（４）式に示すように演算される。

八〇、＝０１−〇、　　−（４） 後輸出力制御部５６では、上記偏差Δθ、をもちいて、
次の第（５）式のような演算を行ない、モータ出力電流
■２を決定する。

Ｉ、＝４Δθ、＋ｍ−ｄΔθ、／ｄｔ ＋ｎｉΔθ、ｄｔ　　　　−（５） 上記第（５）式中、係数２、ｍ、ｎは、それぞれ定数で
ある。

そして、第１項２Δθ、は、後輪転舵角の偏差Δθ、に
比例した電流をモータ５７に出力する項である。

この第１項２Δθ、が、モータ出力電流■２に含まれる
ことにより、偏差が大きい場合には、偏差を修正する方
向に大きい電流を出力し、偏差がなくなれば、電流は０
となる。

第２項のｍ−ｄΔθ、／ｄｔは、偏差Δθ、の微分値に
比例した電流をモータ５７に出力する項である。

この第２項のｍ−ｄΔθ、／ｄｔがモータ出力電流ＩＭ
に含まれることにより、モータのロータ慣性等による遅
れを補償している。

第３項のｎ５Δθ、ｄｔは、偏差の積分値に比例した電
流をモータ５７に出力する項である。

この第３項ｎ１Δθ、ｄｔが、モータ出力電流ＩＭに含
まれることにより、外力やフリクションによる定常的な
偏差を打ち消すことができる。

このようにして演算したモータ出力電流■２は、後輪転
舵装置５９に出力される。この後輪転舵装置５９では、
モータ５７が上記モータ出力電流Ｉ、に応じて回転する
。この回転力により、サイドロッド１０、ｉｏ、ナック
ルアーム１１．１１を介して、後輪８．８を所望の位置
まで転舵する。

なお、速度定数ａとｂとは何等相関関係がない旨の説明
をしたが、それら両者のウェイ゛ト付けによっては、第
６．７図に示すように、ハンドル２の転舵速度とヨー角
速度の偏差との関係、およびその転舵速度と横加速度の
偏差との関係を類似させることができる。このように両
者を類似させるためには、速度定数ａ、ｂを調整しなけ
ればならないが、それは当該車両の諸元に応じて異なる
ものである。

このように両者の関係を類似させることによって、違和
感のない操舵フィーリングを得ることができる。

なお、この実施例では出力機構としてモータ５７を用い
ているが、従来の装置のように、ソレノイド２１、サー
ボバルブ２２、ポンプ２３等からなる油圧式出力機構を
用いても、本発明を適用できる。この場合には、コント
ローラＣの出力信号で、サーボバルブ２２のソレノイド
２１の励磁電流を制御することになる。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜７図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は後輪操舵装置の全体図、第２図は回路を示すブロッ
ク図、第３図は車速と車速定数にとの関係を示す図、第
４図は車速と車速定数ａとの関係を示す図、第５図は車
速と車速定数すとの関係を示す図、第６図はヨー角速度
の偏差特性を示す図、第７図は横加速度の偏差特性を示
す図、第８および第９図は従来例を示すもので、第８図
は後輪操舵装置の全体図、第９図は回路を示すブロック
図である。 ８・−後輪、９．２２．２３−・出力機構を構成するパ
ワーシリンダ、サーボバルブ、ポンプ、５９−・後輪転
舵装置、５７・−出力機構としてのモータ、１４−ヨー
角速度センサ、５０−・横加速度センサ、Ｃ−コントロ
ーラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 出力機構からの出力によって後輪を転舵する後輪転舵装
   置と、車両のヨー角速度を検出するヨー角速度センサと
   、この上記ヨー角速度センサで検出したヨー角速度信号
   に応じて、上記出力機構の出力を制御するコントローラ
   とを備えた後輪操舵装置において、車両の横加速度を検
   出する横加速度センサを備え、車両の走行条件によって
   定まる目標ヨー角速度と実際のヨー角速度との偏差、及
   び車両の走行条件によって定まる目標横加速度と実際の
   横加速度との偏差を演算してモータの出力値を決定し、
   この出力値に応じて上記モータの回転力を制御するコン
   トローラとを備えたことを特徴とする後輪操舵装置。