(57)【要約】【課題】四輪操舵自動車で低速走行時にハンドル取られが生じた場合でも、車体の進行方向がハンドルが取られた方向へ助長されるのを抑制する。【解決手段】操舵角速度算出部２２ａと、操舵角と操舵角速度とから操舵状態を判定する操舵状態判定部２２ｂと、操舵角と車速とから後輪転舵の制御を決定する後輪転舵制御部２２ｃと、操舵状態判定信号と後輪転舵信号とにより後輪の逆相制御のゲインを調整する逆相ゲイン調整部２２ｄとを設け、操舵状態がハンドル取られ状態になったら逆相ゲインを小さくする。ハンドル取られによる車両の挙動が後輪の操舵増大により増大されてしまうことを抑制し得るため、低速走行時の前輪操舵走行状態でハンドル取られが生じても何等違和感が生じること無く運転し続けることができる。【選択図】図２
2011063114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪の操舵角を検出する前輪操舵角検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、後輪を転舵するアクチュエータと、少なくとも前記後輪を前記アクチュエータにより前記前輪の操舵方向とは逆方向に操舵する制御を行う後輪操舵制御手段とを有する後輪操舵装置であって、
前記前輪からステアリングシャフトに入力される外力を検出する外力検出手段が設けられ、
前記後輪操舵制御手段は、前記外力検出手段により前記外力が検出されかつ前記操舵角の変化が所定の閾値以上になった場合には、前記後輪の前記逆方向への操舵を抑制することを特徴とする後輪操舵装置。
【請求項２】
前記後輪の前記逆方向への操舵の抑制が、前記後輪の逆方向操舵制御におけるゲインを低いものに切り換えることであることを特徴とする請求項１に記載の後輪操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前輪操舵に応じて後輪を操舵可能にした後輪操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
四輪自動車において、車両の旋回性能および走行安定性の向上などを図る目的で、左右の後輪の舵角を変化させる後輪操舵制御装置を備えたものがある。この種の後輪操舵制御装置では、低速走行時には前輪操舵方向とは逆方向に後輪を操舵し、高車速時には前輪操舵方向にと同方向に後輪を操舵させ、低速走行時における旋回性能を向上させる一方で、高車速時における走行安定性を向上させたものがある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−１１３６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、自動車の走行状態では、例えば道幅方向に段差がある道路や轍のある道路での走行中に、前輪が段差を斜めに横切ったり轍に入ったりした時に前輪を転舵させる外力が作用するというハンドル取られが生じる場合がある。上記したような四輪操舵車両では、低速走行時には前輪操舵方向と後輪操舵方向とが逆方向になるため、上記したようなハンドル取られが生じた場合には、ハンドル（ステアリングホイール）が取られた方向に車体がより一層回頭してしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決して、四輪操舵自動車で低速走行時にハンドル取られが生じた場合でも、車体の進行方向がハンドルが取られた方向へ助長されるのを抑制するために、本発明に於いては、前輪（４Ｌ，４Ｒ）の操舵角を検出する前輪操舵角検出手段（２６）と、車速を検出する車速検出手段（２４）と、後輪（６Ｌ，６Ｒ）を転舵するアクチュエータ（２１Ｌ，２１Ｒ）と、少なくとも前記後輪（６Ｌ，６Ｒ）を前記アクチュエータ（２１Ｌ，２１Ｒ）により前記前輪（４Ｌ，４Ｒ）の操舵方向とは逆方向に操舵する制御を行う後輪操舵制御手段（２２）とを有する後輪操舵装置であって、前記前輪（４Ｌ，４Ｒ）からステアリングシャフト（１２）に入力される外力を検出する外力検出手段（２７）が設けられ、前記外力検出手段（２７）により前記外力が検出されかつ前記操舵角の変化が所定の閾値以上になった場合には、前記後輪（６Ｌ，６Ｒ）の前記逆方向への操舵を抑制するものとした。
【０００６】
これによれば、低速走行時に前輪操舵方向に対して後輪を逆方向に操舵制御して走行している場合に、前輪が段差や轍を通ることによるハンドル取られが生じて、前輪の転舵角が操舵方向に増大しても、後輪の逆方向への操舵が抑制されるため、ハンドル取られによる車両の挙動が後輪の操舵増大により増大されてしまうことを抑制し得る。
【０００７】
特に、前記後輪（６Ｌ，６Ｒ）の前記逆方向への操舵の抑制が、前記後輪（６Ｌ，６Ｒ）の逆方向操舵制御におけるゲインを低いものに切り換えることであると良い。
【発明の効果】
【０００８】
このように本発明によれば、ハンドル取られによる車両の挙動が後輪の操舵増大により増大されてしまうことを抑制し得るため、低速走行時の前輪操舵走行状態でハンドル取られが生じても何等違和感が生じること無く運転し続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明が適用された後輪操舵装置を適用した自動車の概略構成図である。
【図２】本発明に基づく要部制御ブロック図である。
【図３】制御要領を示すフロー図である。
【図４】後輪転舵制御を説明する模式的波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された後輪操舵装置２０を適用した自動車１の概略構成図である。説明にあたり、車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤや電動アクチュエータ等については、それぞれ数字の符号に左右を示す添字ＬまたはＲを付して、例えば、後輪６Ｌ（左）、後輪６Ｒ（右）と記すとともに、総称する場合には、例えば、後輪６と記す。また、前後，左右，上下については車体１を基準とする。
【００１１】
自動車１は、タイヤ３Ｌ，３Ｒが装着され、左右のフロントサスペンション７Ｌ，７Ｒによって車体２に懸架された前輪４Ｌ・４Ｒと、タイヤ５Ｌ，５Ｒが装着され、左右のリヤサスペンション８Ｌ，８Ｒによってそれぞれ車体２に懸架された後輪６Ｌ，６Ｒとを備えている。前輪４Ｌ，４Ｒが、それぞれナックル７ａＬ，７ａＲによって回転自在に支持されているとに、後輪６Ｌ，６Ｒも、それぞれナックル８ａＬ，８ａＲによって回転自在に支持されている。
【００１２】
自動車１は、ステアリングホイール１１の操舵によって左右の前輪４Ｌ，４Ｒを直接転舵する前輪操舵装置１０を備えている。この前輪操舵装置１０は、ステアリングホイール１１にステアリングシャフト１２を介して一体的に回転可能に連結されたピニオン１３と、ピニオン１３に噛合して車幅方向に往復動可能に設けられたラック軸１４とを有するラック・アンド・ピニオン機構を備え、ラック軸１４の両端が左右の各タイロッド１５を介して各ナックル７ａに連結されており、ステアリングホイール１１の回転操作によって左右の前輪４が左右に転舵されるようになっている。
【００１３】
前輪操舵装置１０には、手動操舵力を軽減するためのアシスト力を与える電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置１６が装備されている。電動パワーステアリング装置１６は、ステアリング操作に対するアシスト力を発生する電動機１７と、電動機１７が発生したアシスト力をステアリングシャフト１２に伝達する動力伝達機構１８と、電動機１７の駆動制御を行うＥＰＳ制御ユニット１９とを主要構成要素として備えている。
【００１４】
ステアリングシャフト１２には、前輪５の操舵角（操舵方向を含む）を算出すべく、ステアリングホイール１１の操舵角を検出する前輪操舵角検出手段としての操舵角センサ２６が設けられ、ピニオン１３の近傍には、ピニオン１３（ステアリングシャフト１２）に作用する操舵トルクを検出する外力検出手段としての操舵トルクセンサ２７が設けられている。また、車速を検出する車速検出手段としての車速センサ２４が適所に設けられている。
【００１５】
これらからの検出信号はＥＰＳ制御ユニット１９に入力してステアリングアシスト制御に供される。具体的には、操舵トルクセンサ２７による操舵トルク、及び車速センサ２４による車速に基づいて電動機１７のベース電流が算出される。ＥＰＳ制御ユニット１９は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、算出した電流値に基づき、電動機１７を駆動制御する。
【００１６】
また、自動車１は後輪操舵装置２０を備えている。後輪操舵装置２０は、基端が車体２に連結され、先端がナックル８ａの後部に連結された左右の後輪転舵アクチュエータ２１Ｌ，２１Ｒと、左右の後輪転舵アクチュエータ２１Ｌ，２１Ｒを駆動制御する後輪操舵制御手段としての後輪操舵制御ユニット２２と、各後輪転舵アクチュエータ２１Ｌ，２１Ｒにそれぞれ設置されて各後輪転舵アクチュエータ２１Ｌ，２１Ｒのストローク量を検出する左右のストロークセンサ２３Ｌ，２３Ｒとを備えている。各ストロークセンサ２３Ｌ，２３Ｒの検出信号に基づいて左右後輪５Ｌ，５Ｒの各転舵角を求めるすることができる。
【００１７】
このようにして構成された後輪操舵装置２０では、左右の後輪転舵アクチュエータ２１Ｌ，２１Ｒを伸縮駆動することにより、左右後輪６Ｌ，６Ｒの各転舵角を個別に変化させることができる。なお、後輪操舵制御では、ストロークセンサ２３Ｌ，２３Ｒの検出信号が後輪転舵制御ユニット２２に入力することで、後輪転舵制御ユニット２２による後輪転舵アクチュエータ２１Ｌ，２１Ｒのフィードバック制御が行われる。
【００１８】
自動車１には更に、各種システムを統括制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）２８と、車両のヨーレイト（車両挙動）を検出するヨーレイトセンサ２５と、その他図示しない各種センサが設けられている。ＥＣＵ２８は、通信回線（ＣＡＮ）を介して各センサ２３〜２７や、ＥＰＳ制御ユニット１９、後輪操舵制御ユニット２２等と接続されており、各センサ２３〜２７の検出信号はＥＣＵ２８に入力して車両の各種制御に供される。
【００１９】
ＥＣＵ２８は、これら入力した各種信号に基づいて後輪操舵角を算出し、各後輪転舵アクチュエータ２１Ｌ，２１Ｒのストローク量を決定した上で後輪操舵制御ユニット２２に対して駆動制御信号を出力して後輪６の操舵制御を行う。
【００２０】
後輪操舵制御ユニット２２は、マイクロコンピュータや周辺回路、各種ドライバ等から構成されており、ＥＣＵ２８から出力された駆動制御信号に基づいて後輪転舵アクチュエータ２１を駆動制御する。これにより、各後輪転舵アクチュエータ２１Ｌ，２１Ｒが、ＥＣＵ２８によって決定されたストローク量へと伸縮動し、左右の後輪６Ｌ，６Ｒを所望の転舵角に変化させる。
【００２１】
このように構成された自動車１によれば、左右の後輪転舵アクチュエータ２１Ｌ，２１Ｒの一方を伸ばして他方を縮めれば、両後輪６Ｌ，６Ｒを左右に転舵することができる他、左右の後輪転舵アクチュエータ２１Ｌ，２１Ｒを同時に対称的に変位させることにより、両後輪６Ｌ，６Ｒのトーイン／トーアウトを適宜な条件の下に自由に制御することも可能である。例えば、自動車１は、各種センサによって把握される車両の運動状態に基づき、高速旋回走行時に後輪６を前輪転舵方向と同方向（同相）に、低速旋回走行時に後輪６を前輪操舵方向と逆方向（逆相）に操舵することにより操縦性を高めることができる。また、加速時に後輪６をトーアウトに、制動時に後輪６をトーインに変化させるようにトー角制御することにより加減速時の安定性を向上することができる。
【００２２】
次に、後輪操舵制御ユニット２２の要部回路ブロックを示す図２と、制御フローを示す図３とを参照して、本発明に基づく制御要領について以下に説明する。
【００２３】
図２に示されるように、後輪操舵制御ユニット２２には、操舵角センサ２６からの操舵角検出信号が入力する操舵角速度算出部２２ａと、操舵トルクセンサ２７からの操舵角検出信号が入力すると共に操舵角速度算出部２２ａからの操舵角速度信号が入力する操舵状態判定部２２ｂと、上記操舵角検出信号と車速センサ２４からの車速信号とが入力する後輪転舵制御部２２ｃと、操舵状態判定部２２ｂからの判定信号が入力すると共に後輪転舵制御部２２ｃからの後輪転舵信号が入力する逆相ゲイン調整部２２ｄとが設けられている。
【００２４】
操舵角速度算出部２２ａでは、操舵角検出信号の時間変化から前輪操舵角速度を算出する。なお、例えば右操舵方向を＋とし、左操舵方向を−とすることにより、前輪操舵角の左右方向を区別した信号として処理することができる。
【００２５】
操舵状態判定部２２ｂでは、操舵トルクと前輪操舵角速度とから操舵状態の判定を行う。通常操舵の場合には操舵方向と操舵トルク（アシストトルク）の付加方向とは同じである。それに対して、ハンドル取られが生じた場合には、通常の電動操舵装置におけるダンピング制御により、操舵方向に対して逆方向にダンピング量を増大させるようになる。その場合の操舵トルクの付加方向は逆相となる。したがって、操舵方向と操舵トルクとの発生方向である符号（＋−）の積算結果が−となることにより、ステアリングシャフト１２への外力の入力（ハンドル取られ）状態であると判定することができる。
【００２６】
後輪転舵制御部２２ｃでは、前輪操舵角と車速とに応じて、前輪操舵角に対する後輪５の操舵方向及び後輪操舵角を求める。この場合も例えば右操舵方向を＋とし、左操舵方向を−とすることにより、後輪操舵角の左右方向を区別した信号として処理することができる。
【００２７】
逆相ゲイン調整部２２ｄでは、操舵状態判定部２２ｂからの操舵状態判定信号と後輪転舵角とに応じて、前輪４の操舵方向に対して後輪６を逆方向に操舵させる制御におけるゲインとして用いる逆相ゲインを調整する。逆相ゲインは、通常走行状態における前輪操舵方向に対して後輪操舵方向を逆方向（逆相）に操舵制御する場合に用いるゲインであり、例えば１とする。そして、操舵状態判定により上記した外部入力によるハンドル取られ判定信号が入力された場合には逆相ゲイン調整部２２ｄで逆相ゲインを１より小さくする（例えば０．５）。なお、ハンドル取られ判定信号に操舵角速度の大きさも含めて、その操舵角速度が大きい程、逆相ゲインが小さくなるように可変に設定することもできる。
【００２８】
後輪操舵制御部２２ｃで決定された後輪操舵角信号は逆相ゲイン調整部２２ｄでゲインを設定されて後輪転舵アクチュエータ２１に出力され、後輪転舵アクチュエータ２１はその後輪操舵角信号に応じて動作して、後輪５Ｌ，５Ｒは制御に応じた操舵角まで転舵される。なお、ストロークセンサ２３による各転舵角検出値を用いて公知のフィードバック制御による制御が行われるようになっている。
【００２９】
このようにして構成された後輪操舵装置における本発明に基づく制御要領について図３のフロー図を併せて参照して説明する。なお、プログラムは後輪操舵制御ユニット２２内で行われるものであって良い。
【００３０】
図３のステップＳＴ１では前輪操舵角の検出を行い、次のステップＳＴ２では操舵トルクを求める。操舵トルクは、上記操舵トルクセンサ２７による検出値によるものであって良い。操舵トルクセンサ２７を用いない場合には、例えば電動機１７の電流を検出し、その電流値から操舵トルクを推定しても良い。この場合には、電動パワーステアリング装置１６の操舵制御として、主として操舵アシスト力を決定すると共にダンピング効果を付加する場合に、そのダンピング制御により外力入力時に操舵トルクが発生した際の電流を用いることができる。
【００３１】
次のステップＳＴ３では、前輪操舵角θｆの操舵方向と前輪操舵トルクＴｆの発生方向との関係を判別する。それぞれ上記したように右操舵方向を＋、左操舵方向を−とすることにより、正負符号の積算結果で判別できる。すなわち、同符号となる（積算結果が＋）場合には操舵方向に操舵トルク（アシストトルク）が発生している場合であり、その場合とは通常操舵状態である。それに対して、異符号となる（積算結果が−）場合には操舵方向とは逆の操舵トルクが発生した場合であり、外力の入力により逆方向の操舵トルクが発生したことになる。これは、上記したようにダンピング制御により、ステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）のハンドル取られ方向に対して逆向きのダンピング効果を発生させるためである。したがって、このような状態を上記したように符号の積算結果で判別することができる。
【００３２】
ステップＳＴ３で積算結果が同符号であると判定された場合にはステップＳＴ７でゲインをリセット（例えば１であった場合には１に戻す）して本制御を終了し（通常の操舵制御を行う）、異符号であると判定された場合にはステップＳＴ４に進む。
【００３３】
ステップＳＴ４では、後輪操舵制御が逆相制御中であるか否かを判別する。逆相制御中とは、本発明の制御対象である低速走行時の小回り性向上のために前輪操舵方向に対して後輪操舵方向を逆方向にして後輪５を転舵する制御を行っていることである。逆相制御中では無い(同相制御中)と判定された場合には本制御の対象外であるため、ステップＳＴ７でゲインをリセットして本制御を終了する。ステップＳＴ４で逆相制御中であると判定された場合にはステップＳＴ５に進む。
【００３４】
ステップＳＴ５では、逆相ゲイン調整部２２ｄでのゲインの補正量を決定する。この補正量は上記したように一律に０．５とする場合にはゲインの係数に０．５を代入し、前輪操舵速度の大きさに反比例するような値とする場合には係数を例えば前輪操舵速度と係数との関係を設定したマップから求めた係数とする。なお、このステップＳＴ５でのゲイン補正量の決定では、ステップＳＴ１で検出された操舵角θｆが所定の閾値θｄ以上である場合（θｆ≧θｄ）に補正量を決定するものとする。この閾値θｄとしては、例えばハンドルの遊び程度の変化では本制御を行わないようにする値であって良い。
【００３５】
そして、ステップＳＴ６では、ステップＳＴ５で決定した係数を用いたゲインを設定する調整を行い、本ルーチンを終了する。別ルーチンにおいて、変更された逆相制御用ゲインを用いてダンピング制御を行う。
【００３６】
これにより、低速走行時に前輪操舵方向に対して逆方向に後輪を操舵する制御を行っている時にハンドル取られが生じた場合、そのハンドル取られによる前輪操舵角の変化に応じた通常の後輪操舵制御を行おうとすると、後輪５の操舵角は図４の二点鎖線で示されるように逆相側に大きく変化するようになってしまう。それに対して、本発明の上記した制御によれば、後輪逆相ゲインを小さくする調整を行うことから、図４の実線で示されるように逆相側への変化量が抑制される。その結果、ハンドル取られが増長されてしまうことが無いため、違和感の無い操舵走行を続行することができる。
【００３７】
なお、上記後輪操舵の抑制制御では逆相ゲイン小さくすることにより行うとしたが、例えば後輪転舵角を保持するようにしても良い。
【符号の説明】
【００３８】
４Ｌ，４Ｒ  前輪
６Ｌ，６Ｒ  後輪
１２  ステアリングシャフト
２１Ｌ，２１Ｒ  後輪転舵アクチュエータ（アクチュエータ）
２４  車速センサ（車速検出手段）
２２  後輪転舵制御ユニット（後輪操舵制御手段）
２６  操舵角センサ（前輪操舵角検出手段）
２７  操舵トルクセンサ（外力検出手段）
【図１】
2011063114.tif 000003
【図２】
2011063114.tif 000004
【図３】
2011063114.tif 000005
【図４】
2011063114.tif 000006