(57)【要約】【課題】  ４輪操舵車両において、車両の走行安定性を損なわないようしつつ、搭乗者による後輪操舵制御の選択を可能にする。【解決手段】  ステアリング８の操作に応じて左右の前輪４を操舵する４輪車両Ｖの左右の後輪５をそれぞれ操舵する後輪操舵装置１０であって、旋回性向上制御と、安定性向上制御とを実行可能なＥＣＵ１２と、ＥＣＵ１２の制御モードを選択するべく、搭乗者によって操作される制御モード選択スイッチ１９とを有し、制御モード選択スイッチの操作によって、制御手段が旋回性向上制御と安定性向上制御とを共に実行可能になる第１モードと、制御手段が安定性向上制御を実行可能になる一方、旋回性向上制御が禁止される第２モードとの間で選択を可能にした。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングの操作に応じて左右の前輪を操舵する４輪車両の左右の後輪をそれぞれ操舵する後輪操舵装置であって、
前記車両の走行状態に応じて前記車両の旋回性を高めるように前記後輪を操舵する旋回性向上制御と、前記車両の走行状態に応じて前記車両の旋回性を低下させ、前記車両の走行安定性を高めるように前記後輪を操舵する安定性向上制御とを実行可能な制御手段と、
前記制御手段の制御モードを選択するべく、搭乗者によって操作される制御モード選択スイッチと
を有し、
前記制御モード選択スイッチの操作によって、前記制御手段が前記旋回性向上制御と前記安定性向上制御とを共に実行可能になる第１モードと、前記制御手段が前記安定性向上制御を実行可能になる一方、前記旋回性向上制御が禁止される第２モードとの間で選択されることを特徴とする後輪操舵装置。
【請求項２】
前記制御モード選択スイッチの操作によって、更に、前記制御手段が前記安定性向上制御及び前記旋回性向上制御のいずれも禁止される第３モードの選択が可能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。
【請求項３】
前記旋回性向上制御は、前記車両の前輪の舵角に対して前記左右の後輪をそれぞれ逆相に操舵する制御を含み、
前記安定性向上制御は、前記前輪の舵角に対して前記左右の後輪をそれぞれ同相に操舵する制御と、前記前輪の舵角に関わらず前記左右の後輪をそれぞれトーインに操舵する制御とを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２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、４輪操舵車両に搭載される後輪操舵装置に係り、詳しくは後輪操舵制御の実行、不実行を搭乗者が選択できるようにする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、運転者によるステアリングホイールの回転操作に応じて前輪のみを操舵する旧来の前輪操舵車両に代わり、前輪と共に後輪を操舵することによって、高速走行時における操縦安定性の向上や駐車時における旋回半径の縮小等を実現した４輪操舵車両がある。一般に、４輪操舵車両では、運転者のステアリング操作や車速、車体の運動状態量（ヨーレイトや横加速度）等に応じて後輪操舵用のアクチュエータを駆動し、左後輪と右後輪とをそれぞれ操舵する。このような４輪操舵車両において、前輪のみを操舵する制御モードと、前輪及び後輪を共に操舵する制御モードとを搭乗者が選択できるようにしたものがある（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２００９−５７０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
４輪操舵車両の後輪操舵制御には、前輪の操舵に応じて車両の旋回性を高めるように後輪を操舵する旋回性向上制御と、前輪操舵に応じて車両の旋回性を低下させ、車両の走行安定性を高めるように後輪を操舵する安定性向上制御とを実行するものがある。旋回性向上制御は、主に低速運転時に実行され、車両の小回りを可能にすると共に、駐車操作を容易にする。一方、安定性向上制御は、主に高速運転時に実行され、車両の直進性を高めて、高速運転操作を容易にする。このような車両において、後輪操舵制御の実行、不実行を搭乗者が自由に選択できるようにすると、安定性向上制御も実行されなくなり、運転初心者等にとっては車両挙動に違和感を覚え、運転し難いと感じる虞がある。
【０００５】
本発明は、以上の背景を鑑みてなされたものであって、４輪操舵車両において、車両の走行安定性を損なわないようにしつつ、搭乗者による後輪操舵制御の選択を可能にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、ステアリング（８）の操作に応じて左右の前輪（４）を操舵する４輪車両（Ｖ）の左右の後輪（５）をそれぞれ操舵する後輪操舵装置（１０）であって、前記車両の走行状態に応じて前記車両の旋回性を高めるように前記後輪を操舵する旋回性向上制御と、前記車両の走行状態に応じて前記車両の旋回性を低下させ、前記車両の走行安定性を高めるように前記後輪を操舵する安定性向上制御とを実行可能な制御手段と、前記制御手段の制御モードを選択するべく、搭乗者によって操作される制御モード選択スイッチ（１９）とを有し、前記制御モード選択スイッチの操作によって、前記制御手段が前記旋回性向上制御と前記安定性向上制御とを共に実行可能になる第１モードと、前記制御手段が前記安定性向上制御を実行可能になる一方、前記旋回性向上制御が禁止される第２モードとの間で選択されることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、モード選択スイッチの操作によって後輪操舵装置による制御の実行、不実行の選択が可能であるが、モード選択スイッチを操作に関わらず走行安定性向上制御は実行を継続するため、車両の走行安定性が損なわれることがない。
【０００８】
上記の発明において、前記制御モード選択スイッチの操作によって、更に、前記制御手段が前記安定性向上制御及び前記旋回性向上制御のいずれも禁止される第３モードの選択を可能にしてもよい。
【０００９】
この構成によれば、後輪操舵制御を実行する車両において、従来の前輪操舵のみを行う車両と同様の操縦性を実現することができる。
【００１０】
上記の発明において、前記旋回性向上制御は、前記車両の前輪の舵角に対して前記左右の後輪をそれぞれ逆相に操舵する制御を含み、前記安定性向上制御は、前記前輪の舵角に対して前記左右の後輪をそれぞれ同相に操舵する制御と、前記前輪の舵角に関わらず前記左右の後輪をそれぞれトーインに操舵する制御とを含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上の構成によれば、４輪操舵車両において、車両の走行安定性を損なわないようにしつつ、搭乗者による後輪操舵制御の選択が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る後輪操舵装置を備えた自動車の概略構成図
【図２】図１に示したＥＣＵの概略構成を示すブロック図
【図３】旋回性向上制御及び安定性向上制御を含む後輪操舵制御の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係る後輪操舵装置を備えた４輪操舵車両の一実施形態について詳細に説明する。説明にあたり、車輪やそれらに対して配置された部材については、それぞれ符号の数字に左右を示す添字ｌまたはｒを付して、例えば、左後輪５ｌ、右後輪５ｒなどと記すとともに、総称する場合には、例えば後輪５と記す。
【００１４】
図１は実施形態に係る後輪操舵装置１０を備えた自動車Ｖの概略構成図である。自動車Ｖは、車体１に左右のフロントサスペンション２ｌ、２ｒ及びリヤサスペンション３ｌ、３ｒを介して、タイヤ及びホイールからなる前輪４ｌ、４ｒ及び後輪５ｌ、５ｒとが懸架された４輪車両である。
【００１５】
自動車Ｖは、ステアリングホイール８の回転操作により、ラックアンドピニオン機構を介して前輪４を直接操舵する前輪操舵装置９を有している。また、自動車Ｖは、左右の後輪５ｌ、５ｒを回転可能に支持するナックル６と車体１との間に設けられたアクチュエータ１１ｌ、１１ｒを伸縮することによって左右の後輪５ｌ、５ｒの舵角を変化させる後輪操舵装置１０を有している。
【００１６】
詳細な図示は省略するが、電動アクチュエータ１１は、車体１側に連結されたハウジング、ハウジング内に収容されたモータ、減速機、台形ねじを用いた送りねじ機構、送りねじ機構の雌ねじ部材を構成するとともに後輪５のナックル６に連結された出力ロッド等から構成され、モータの回転運動を送りねじ機構でスラスト運動に変換して出力ロッドを軸方向に直線的に進退させる直動型である。また、電動アクチュエータ１１ｌ・１１ｒのハウジングには、出力ロッドのストローク位置を検出するストロークセンサ１３ｌ・１３ｒがそれぞれ設けられており、電動アクチュエータ１１ｌ・１１ｒはストロークセンサ１３ｌ・１３ｒの出力に基づいて後述するＥＣＵ１２によりフィードバック制御される。
【００１７】
自動車Ｖには、各種システムを統括制御する後輪操舵制御手段としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２が設けられている。自動車Ｖの適所には、ステアリングホイール８の回転角（操舵角）を検出するステアリング舵角センサ１４、自動車Ｖの車速を検出する車速センサ１５、自動車Ｖのヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１６、自動車Ｖの横Ｇ（横加速度）を検出する横Ｇセンサ１７、及びブレーキペダルの踏み込みを検出するブレーキセンサ１８等の種々のセンサが設けられている。自動車Ｖの運転席側のダッシュボード又はステアリングホイール８には、ＥＣＵ１２による後輪操舵制御の制御モードを変更するためのモード選択スイッチ１９が設けられている。モード選択スイッチ１９は、例えばプッシュスイッチやロータリスイッチといった公知のスイッチであってよい。各センサ１３〜１８の検出信号及びモード選択スイッチ１９の切換信号はＥＣＵ１２に入力され、車両の制御に用いられる。
【００１８】
ＥＣＵ１２は、ＣＰＵ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なるマイクロコンピュータとして構成されている。ＲＯＭには、後述する後輪操舵制御を実行するためのプログラムやデータが記憶されている。ＥＣＵ１２は、ハーネスを介して各センサ１３〜１８や、モード選択スイッチ１９、電動アクチュエータ１１ｌ・１１ｒに接続されている。ＥＣＵ１２は、各センサの検出信号、モード選択スイッチ１９の切換信号に基づいて左右の後輪５の目標舵角を設定し、後輪５の舵角を左右別々に制御する。
【００１９】
このように構成された自動車Ｖによれば、左右の電動アクチュエータ１１ｌ・１１ｒを同時に対称的に変位させることにより、後輪５ｌ・５ｒをトーイン又はトーアウトに自由に制御することができる他、左右の電動アクチュエータ１１ｌ・１１ｒの一方を伸ばして他方を縮めれば、後輪５ｌ・５ｒを左右に操舵することも可能である。
【００２０】
図２に示すように、後輪操舵装置１０の制御手段を構成するＥＣＵ１２は、旋回性向上制御部３１と、安定性向上制御部３２と、制御モード設定部３３と、目標舵角設定部３４と、駆動電流生成部３５とを有している。旋回性向上制御部３１は、舵角逆相制御部４１と、加速旋回制御部４２とを有し、安定性向上制御部３２は、横ＧＦＢ（横Ｇフィードバック）制御部４３と、舵角同相制御部４４と、ブレーキトーイン制御部４５とを有している。
【００２１】
舵角逆相制御部４１、加速旋回制御部４２、横ＧＦＢ制御部４３、舵角同相制御部４４、及びブレーキトーイン制御部４５のそれぞれには、ステアリング舵角センサ１４からのステアリング舵角に対応する信号、車速センサ１５からの車速に対応する信号、ヨーレイトセンサ１６からのヨーレイトに対応する信号、横Ｇセンサ１７からの横Ｇに対応する信号、及びブレーキセンサ１８からの検出信号が入力している。
【００２２】
舵角逆相制御部４１は、低速走行時（図３を参照して、Ｖ１ｋｍ／ｈ〜Ｖ４ｋｍ／ｈ、Ｖ１＜Ｖ３）の自動車Ｖの旋回性（回頭性）を高めるための制御（舵角逆相制御という）を行うものであって、車速とステアリング舵角とに基づいて、左右の前輪４ｌ、４ｒの舵角に対して逆相となる左右の後輪５ｌ、５ｒの目標舵角（舵角逆相制御に基づく目標舵角を第１目標舵角ベース値θ１という）を設定する。舵角逆相制御によって、自動車Ｖは旋回半径が小さくなり、Ｕターンや駐車等が容易になる。
【００２３】
加速旋回制御部４２は、中速走行時（図３を参照して、Ｖ２ｋｍ／ｈ〜Ｖ６ｋｍ／ｈ、Ｖ２＜Ｖ６）における自動車Ｖの旋回性（回頭性）を高めるための制御（加速旋回制御という）を行うものであって、車速、ステアリング舵角及びヨーレイトに基づいて、左右の前輪４ｌ、４ｒの舵角に対して逆相となる左右の後輪５ｌ、５ｒの目標舵角（加速旋回制御に基づく目標舵角を第２目標舵角ベース値θ２という）を設定する。加速旋回制御によって、自動車Ｖは旋回性が高められ、カーブの走行時にアンダーステアが発生し難くなる。
【００２４】
横ＧＦＢ制御部４３は、中速走行時（図３を参照して、Ｖ３ｋｍ／ｈ〜Ｖ６ｋｍ／ｈ、Ｖ３＜Ｖ６）における自動車Ｖの走行安定性を高めるための制御（横ＧＦＢ制御という）を行うものであって、車速、ステアリング舵角、及び横Ｇに基づいて、左右の前輪４ｌ、４ｒの舵角に対して同相となる左右の後輪５ｌ、５ｒの目標舵角（横ＧＦＢ制御に基づく目標舵角を第３目標舵角ベース値θ３という）を設定する。ここで走行安定性が高いとは、一定した走行状態（前進）を維持し易いことをいい、自動車Ｖが旋回（回頭）せず、前進を維持することをいう。横ＧＦＢ制御によって、自動車Ｖは左右方向に傾斜した傾斜面の走行時や突風を側方から受けた際にも旋回（回頭）することなく、前進することができる。
【００２５】
舵角同相制御部４４は、高速走行時（図３を参照して、Ｖ５ｋｍ／ｈ以上）における自動車Ｖの走行安定性を高めるための制御（舵角同相制御という）を行うものであって、車速及びステアリング舵角に基づいて、左右の前輪４ｌ、４ｒの舵角に対して同相となる左右の後輪５ｌ、５ｒの目標舵角（舵角同相制御に基づく目標舵角を第４目標舵角ベース値θ４という）を設定する。舵角同相制御によって、自動車Ｖは回頭し難くなり、高速走行時のレーンチェンジを容易にすることができる。
【００２６】
ブレーキトーイン制御部４５は、高速走行時（図３を参照して、Ｖ６ｋｍ／ｈ以上）における自動車Ｖの減速時の走行安定性を高めるための制御（ブレーキトーイン制御という）を行うものであって、車速及びブレーキセンサ１８の検出信号に基づいて、左右の後輪５ｌ、５ｒがトーインとなるように左右の後輪５ｌ、５ｒの目標舵角（ブレーキトーイン制御に基づく目標舵角を第５目標舵角ベース値θ５という）を設定する。ブレーキトーイン制御によって、自動車Ｖは直進性が向上し、安定的に減速が可能になる。
【００２７】
図３は、舵角逆相制御、加速旋回制御、横ＧＦＢ制御、舵角同相制御及びブレーキトーイン制御の各制御が行われる速度範囲と、各制御によって設定される前輪に対する後輪の向きを表す説明図である。図中の速度Ｖ１〜Ｖ６の関係は例示であって、例えば、Ｖ３＞Ｖ４としてもよいし、Ｖ５＞Ｖ６としてもよい。舵角逆相制御及び加速旋回制御は、自動車Ｖの旋回性を高める制御に含まれ、横ＧＦＢ制御、舵角同相制御及びブレーキトーイン制御は自動車Ｖの旋回性を低下させ、走行安定性を高める制御に含まれる。図３中に示される縦軸は、制御量の大きさ（ゲイン）を表している。
【００２８】
旋回性向上制御部３１は、舵角逆相制御部４１によって設定された第１目標舵角ベース値θ１と、加速旋回制御部４２によって設定された第２目標舵角ベース値θ２とに基づいて、旋回性目標舵角θ６を設定する。本実施形態では、第１目標舵角ベース値θ１と第２目標舵角ベース値θ２とを加算することによって旋回性目標舵角θ６を算出しているが、他の実施形態では、例えば第１目標舵角ベース値θ１と第２目標舵角ベース値θ２とを比較して絶対値が大きい方を旋回性目標舵角θ６とする等、任意に設定してよい。旋回性向上制御部３１は、設定した旋回性目標舵角θ６を目標舵角設定部３４に出力する。
【００２９】
安定性向上制御部３２は、横ＧＦＢ制御部４３によって設定された第３目標舵角ベース値θ３と、舵角同相制御部４４によって設定された第４目標舵角ベース値θ４と、ブレーキトーイン制御部４５によって設定された第５目標舵角ベース値θ５とに基づいて、安定性目標舵角θ７を設定する。本実施形態では、第３目標舵角ベース値θ３、第４目標舵角ベース値θ４及び第５目標舵角ベース値θ５を加算することによって安定性目標舵角θ７を算出しているが、他の実施形態では、例えば第３目標舵角ベース値θ３、第４目標舵角ベース値θ４及び第５目標舵角ベース値θ５を比較して絶対値が最も大きいものを安定性目標舵角θ７とする等、任意に設定してよい。安定性向上制御部３２は、設定した安定性目標舵角θ７を目標舵角設定部３４に出力する。
【００３０】
制御モード設定部３３は、モード選択スイッチ１９からの信号に基づいて、制御モードを第１〜第３のいずれかの制御モードに設定する。例えば、モード選択スイッチ１９は、３つの位置を取り得るスイッチであり、各位置に応じた信号を制御モード設定部３３に出力し、制御モード設定部３３は各信号に応じて第１〜第３のいずれかの制御モードに設定するようにしてもよい。また、モード選択スイッチ１９を、押圧操作された際に信号を制御モード設定部３３に出力する押しボタンスイッチとし、制御モード設定部３３は信号を受けた際に制御モードを、例えば第１から第２、第２から第３、第３から第１へと順次変更するようにしてもよい。制御モード設定部３３は、設定した制御モードに対応する信号を目標舵角設定部３４に出力する。
【００３１】
目標舵角設定部３４は、旋回性向上制御部３１からの旋回性目標舵角θ６と、安定性向上制御部３２からの安定性目標舵角θ７と、制御モード設定部３３からの制御モードとに基づいて、後輪５ｌ、５ｒの目標舵角θ８を設定する。詳細には、目標舵角設定部３４は、第１の制御モードに対応する信号を受けた場合には、旋回性目標舵角θ６と安定性目標舵角θ７とに基づいて目標舵角θ８を設定し、第２の制御モードに対応する信号を受けた場合には、旋回性目標舵角θ６は考慮せずに安定性目標舵角θ７に基づいて目標舵角θ８を設定し、第３の制御モードに対応する信号を受けた場合には、目標舵角θ８を所定のニュートラル角度（例えば０°）に設定する。目標舵角設定部３４は、第１の制御モードに対応する信号を受け、旋回性目標舵角θ６と安定性目標舵角θ７とに基づいて目標舵角θ８を設定する場合には、例えば、旋回性目標舵角θ６と安定性目標舵角θ７とを加算し、その値を目標舵角θ８に設定してもよいし、旋回性目標舵角θ６と安定性目標舵角θ７との内で絶対値が大きい一方の値を目標舵角θ８と設定してもよい。その他、様々な方法により、旋回性目標舵角θ６と安定性目標舵角θ７とから目標舵角θ８を設定してよい。
【００３２】
駆動電流生成部３５は、目標舵角θ８と、ストロークセンサ１３からのアクチュエータ１１のストロークとに基づいて、後輪５の舵角が目標舵角θ８となるように、アクチュエータ１１の作動量を算出し、アクチュエータ１１の作動量に応じた駆動電流を生成して左右のアクチュエータ１１ｌ・１１ｒを駆動する。
【００３３】
以上のように構成した後輪操舵装置１０は、舵角逆相制御及び加速旋回制御を含む旋回性向上制御と、横GＦＢ制御、舵角同相制御及びブレーキトーイン制御を含む安全性向上制御とを実行することができる。後輪操舵装置１０は、モード選択スイッチ１９の操作によって第１制御モードを選択することによって、旋回性向上制御及び安全性向上制御を共に実行することができる。また、モード選択スイッチ１９の操作によって第１制御モードから第２制御モードへと変更することによって、旋回性向上制御を禁止し、安全性向上制御のみを実行することができる。この第２制御モードは、後輪操舵装置を有さない従来の前輪操舵車両に近い操縦性を運転者に与えつつ、車両の走行安定性のみを従来の前輪操舵車両よりも高めることができる。そのため、従来の前輪操舵車両の操縦性を好む運転者に、違和感を与えることなく走行安定性が向上された車両挙動を提供することができる。この第１制御モードと第２制御モードとの選択は、特に前輪操舵車両の操縦性を好む運転初心者に有効である。
【００３４】
また、後輪操舵装置１０は、モード選択スイッチ１９の操作によって第３制御モードを選択することによって、後輪操舵装置を有さない従来の前輪操舵車両と同様の操縦性を運転者に与えることができる。
【００３５】
また、モード選択スイッチ１９の操作による選択において、安全性向上制御を禁止し、旋回性向上制御のみを実行する制御モードは選択枝に組み込まれていない。このような制御モードは、旋回性のみが高くなり、運転者に違和感を与えるためである。
【００３６】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。本実施形態では、第１〜第３の制御モードを選択可能にしたが、第３の制御モードは省略してもよい（選択不能にしてもよい）。また、本実施形態では、第１〜第３の制御モードの選択は、モード選択スイッチ１９の信号に基づいてプログラム上の制御モード設定部３３の処理により実行するようにしたが、モード選択スイッチ１９の操作による物理的な回路の開閉により実行するようにしてもよい。例えば、旋回性向上制御部３１を構成する回路と目標舵角設定部３４とを構成する回路とを繋ぐパス上に第１の開閉器を設け、目標舵角設定部３４を構成する回路と駆動電流生成部３５を構成する回路とを繋ぐパス上に第２の開閉器を設け、モード選択スイッチ１９の操作に応じて第１の開閉器及び第２の開閉器を開閉することによって、第１〜第３制御モードを実現するようにしてもよい。その他、第１〜第３制御モードを実現するプログラム及び回路構成は、公知の様々な手法を適用して実現することができる。なお、旋回性向上制御及び安定性向上制御は、上述した舵角逆相制御、加速旋回制御、横ＧＦＢ制御、舵角同相制御及びブレーキトーイン制御に限られず、種々の自動車Ｖの旋回性を向上させる制御と、安定性を向上させる制御とを含んでよい。
【符号の説明】
【００３７】
１…車体、４…前輪、５…後輪、８…ステアリングホイール、９…前輪操舵装置、１０…後輪操舵装置、１１…電動アクチュエータ、１２…ＥＣＵ、１３…ストロークセンサ、１４…ステアリング舵角センサ、１５…車速センサ、１６…ヨーレイトセンサ、１７…横Ｇセンサ、１８…ブレーキセンサ、１９…モード選択スイッチ、３１…旋回性向上制御部、３２…安定性向上制御部、３３…制御モード設定部、３４…目標舵角設定部、３５…駆動電流生成部、４１…舵角逆相制御部、４２…加速旋回制御部、４３…横ＧＦＢ制御部、４４…舵角同相制御部、４５…ブレーキトーイン制御部
【図１】
2013252761.tif 000003
【図２】
2013252761.tif 000004
【図３】
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