(57)【要約】【課題】  操縦性や操舵フィーリングの向上を図るべく、後輪操舵量に対する運転者の関与割合を高めた４輪操舵車両を提供する。【解決手段】  後輪操舵割合ベース値設定部５２は、車速センサ８から入力した車速信号に基づき、後輪操舵割合ベース値を設定する。後輪舵角ベース値設定部５３は、後輪操舵割合ベース値設定部５２の出力と、操舵角センサ１５から入力した前輪操舵信号とに基づき、後輪舵角ベース値を設定する。目標後輪舵角算出部５５は、後輪舵角ベース値設定部５３の出力と後輪操舵指令値とに基づき左右後輪の目標舵角を算出する。駆動電流生成部５６は、目標後輪舵角算出部５５の算出結果と、後輪転舵センサ２２ｒｌ，２２ｒｒから入力した後輪転舵量信号とに基づき、後輪転舵機構６に対する駆動電流を生成する。出力インタフェース５７は、駆動電流生成部５６で生成された駆動電流を左右後輪操舵アクチュエータ２１ｒｌ，２１ｒｒに出力する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪と後輪とが操舵される４輪操舵車両であって、
運転者による前輪操舵量の入力に供される前輪操舵量入力手段と、
運転者による後輪操舵量の入力に供される後輪操舵量入力手段と
を備えたことを特徴とする４輪操舵車両。
【請求項２】
前記前輪操舵量入力手段では、ステアリングホイールの回転動に基づいて前記前輪操舵量が設定され、
前記後輪操舵量入力手段では、前記ステアリングホイールの傾動または前後動に基づいて前記後輪操舵量が設定されることを特徴とする、請求項１に記載の４輪操舵車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前輪と後輪とが操舵される４輪操舵車両に係り、詳しくは、操縦性や操舵フィーリングの向上を図る技術に関する。
【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が操舵される旧来の前輪操舵車両に代わり、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すべく、前輪と後輪とが操舵される４輪操舵車両が種々開発されている。４輪操舵車両としては、前輪操舵装置と機械的に連動連結された後輪操舵装置を採用するとともに、前輪の転舵量と後輪の転舵量との比を前輪転舵量に基づいて可変する後輪舵角関数発生装置と、所定の前輪舵角を境に後輪を前輪に対して同位相あるいは逆位相に転舵制御する後輪転舵方向変換装置とを備えたものが提案されている（特許文献１参照）。また、前輪転舵角に対する後輪転舵角の比が予め低速時逆位相、高速時同位相となるように設定された後輪転舵比特性に基づいて後輪転舵機構を制御するコントローラを備え、所定の走行状態下で車両のすべり角が０となるように特性より逆位相側となる特性で、かつステアリングホイールの操作によって生じる車両の横加速度およびヨーレイトの応答遅れが実質的に同一となるよう、予め各車速ごとに前輪に対する後輪の転舵比を設定したものも提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特公昭６２−９４７６号公報
【特許文献２】特公平５−３３１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の４輪操舵車両に対しては、運転者による操舵入力はステアリングホイールの回転操作のみであって、後輪転舵量が前輪舵角や車速等によって決定されることに起因する以下に述べるような問題が提起されていた。
【０００４】
通常、４輪操舵車両では、自動車が所定速度以上で定常円旋回する際においては、前輪と後輪とを逆位相として車体に比較的大きな回転（ヨー）を発生させるようにしている。しかしながら、高速道路等においてレーンチェンジを行う場合等には、運転者の前方への注視を妨げないことと不要な回転モーメントによる車体挙動変化の抑制とを図るため、前輪と後輪とを同位相として車体の回転を小さくして横移動させることが望ましい。しかしながら、従来の４輪操舵車両では、後輪操舵の制御装置が定常円旋回とレーンチェンジとを操舵入力に基づいて判別することができないため、高車速でのレーンチェンジの際に車体の回転が発生することが避けられなかった。本来、人間は道路を歩行する際等に横移動と回転（体の向き）とを自在に変えており、その意志に拘わらず車体が回転すると運転者の平面運動制御能力が生かされず、操縦性や操舵フィーリングが低下することになる。
【０００５】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、操縦性や操舵フィーリングの向上を図るべく、後輪操舵量に対する運転者の関与割合を高めた４輪操舵車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、前輪と後輪とが操舵される４輪操舵車両であって、運転者による前輪操舵量の入力に供される前輪操舵量入力手段と、運転者による後輪操舵量の入力に供される後輪操舵量入力手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載された４輪操舵車両において、前記前輪操舵量入力手段では、ステアリングホイールの回転動に基づいて前記前輪操舵量が設定され、前記後輪操舵量入力手段では、前記ステアリングホイールの傾動または前後動に基づいて前記後輪操舵量が設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、運転者は、状況に応じて前輪操舵量入力手段と後輪操舵量入力手段とに対してそれぞれ操舵量を入力することにより、車体の横移動と回転とを自在に変化させながら旋回走行することができる。また、請求項２の発明によれば、運転者は、ステアリングホイールの操作のみによって、前輪操舵量と後輪操舵量とを入力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を４輪操舵自動車に適用した一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は実施形態に係る４輪操舵自動車の概略構成図であり、図２は実施形態に係るステアリング装置の要部透視斜視図であり、図３は実施形態に係る後輪操舵制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１０】
≪実施形態の構成≫
＜自動車の概略構成＞
先ず、図１を参照して、実施形態に係る４輪操舵自動車（以下、単に自動車と記す）の概略構成について説明する。説明にあたり、４本の車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば、左前輪３ｆｌ、右前輪３ｆｒ、左後輪３ｒｌ、右後輪３ｒｒと記すとともに、総称する場合には車輪３と記す。
【００１１】
図１に示すように、自動車（車両）Ｖの車体１にはタイヤ２が装着された車輪３が前後左右に設置されており、これら各車輪３がサスペンションアームやスプリング、ダンパ等からなるサスペンション４によって車体１に懸架されている。自動車Ｖには、左右前輪３ｆｌ，３ｆｒの転舵に供されるＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）５と、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの転舵に供される後輪転舵機構６と、ＥＰＳ５および後輪転舵機構６の駆動制御に供されるＳＴＧ−ＥＣＵ（ステアリング制御装置）７とが設置されている。図１中に符号８で示す部材はトランスミッション９に付設された車速センサであり、ＳＴＧ−ＥＣＵ７に車速信号を出力する。
【００１２】
ＥＰＳ５は、図示しないラックやピニオンからなるステアリングギヤ１１と、ステアリングホイール１２が後端に取り付けられたステアリングシャフト１３と、ステアリングシャフト１３に操舵アシスト力を与えるＥＰＳモータ１４とを主要構成要素としている。また、ステアリングシャフト１３には、ステアリングホイール１２の操舵角を検出する操舵角センサ（前輪操舵量入力手段）１５が取り付けられている。ＥＰＳモータ１４にはＳＴＧ−ＥＣＵ７からの駆動電流が入力し、操舵角センサ１５からＳＴＧ−ＥＣＵ７には前輪操舵信号が出力される。
【００１３】
後輪転舵機構６は、左右リヤサスペンション４ｒｌ，４ｒｒをそれぞれ変位させる左右後輪操舵アクチュエータ２１ｒｌ，２１ｒｒや、両アクチュエータ２１ｒｌ，２１ｒｒの作動量に基づき左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの転舵量を検出して後輪転舵量信号を出力する後輪転舵センサ２２ｒｌ，２２ｒｒ等から構成されている。
【００１４】
＜ステアリングホイール回りの構成＞
図２に示すように、ステアリングホイール１２の前部には、上下に長い筒状部３１ａを有する略Ｔ字形状のホイールエクステンション３１が取り付けられている。また、ステアリングシャフト１３の後端には、上下方向に配置されたトーションバー３２を介して、ホイールエクステンション３１の筒状部３１ａを揺動自在に支持するコ字断面形状のヨーク３３が固着／一体化されている。トーションバー３２は、その下端がヨーク３３の下部に固着される一方、その上端がホイールエクステンション３１の筒状部３１ａの上端に係合している。これにより、ステアリングホイール１２は、運転者の操作によって、図２中に白抜きの矢印で示すように回動する以外に、黒塗りの矢印で示すように左右方向に傾動もする。なお、左右方向に傾動したステアリングホイール１２は、トーションバー３２のばね力により、運転者が操作力を緩めると中立位置に復帰する。
【００１５】
ステアリングホイール１２の傾動は、ヨーク３３の上面に設置された傾動センサ（後輪操舵量入力手段）３４によって検出され、ＳＴＧ−ＥＣＵ７に後輪操舵指令値として出力される。なお、本実施形態では、運転者がステアリングホイール１２を右に傾けると、後輪を右方向に転舵させる後輪操舵指令値が出力され、運転者がステアリングホイール１２を左に傾けると、後輪を左方向に転舵させる後輪操舵指令値が出力される。
【００１６】
＜後輪操舵制御装置の概略構成＞
図３に示すように、ＳＴＧ−ＥＣＵ７には、後輪転舵機構６を駆動制御する後輪操舵制御装置５０が内装されている。後輪操舵制御装置５０は、上述した各センサ８，１５，３４，２２が接続する入力インタフェース５１や後輪操舵割合ベース値設定部５２、後輪舵角ベース値設定部５３、比例・微分処理部５４、目標後輪舵角算出部５５、駆動電流生成部５６、出力インタフェース５７等から構成されている。なお、ＳＴＧ−ＥＣＵ７内には、車速センサ８や操舵角センサ１５の出力信号に基づきＥＰＳ５（ＥＰＳモータ１４）に駆動電流を出力する前輪操舵アシスト制御装置（図示せず）も内装されている。
【００１７】
後輪操舵割合ベース値設定部５２は、車速センサ８から入力した車速信号に基づき、後輪操舵割合ベース値を設定する。また、後輪舵角ベース値設定部５３は、後輪操舵割合ベース値設定部５２の出力と、操舵角センサ１５から入力した前輪操舵信号とに基づき、後輪舵角ベース値を設定する。また、比例・微分処理部５４は、傾動センサ３４から入力した後輪操舵指令値を比例・微分処理する。また、目標後輪舵角算出部５５は、後輪舵角ベース値設定部５３の出力と、比例・微分処理部５４で比例・微分処理された後輪操舵指令値とに基づき、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの目標舵角を算出する。また、駆動電流生成部５６は、目標後輪舵角算出部５５の算出結果と、後輪転舵センサ２２ｒｌ，２２ｒｒから入力した後輪転舵量信号とに基づき、後輪転舵機構６に対する駆動電流を生成する。また、出力インタフェース５７は、駆動電流生成部５６で生成された駆動電流を左右後輪操舵アクチュエータ２１ｒｌ，２１ｒｒに出力する。
【００１８】
≪実施形態の作用≫
自動車Ｖが運転を開始すると、ＳＴＧ−ＥＣＵ７内では、前輪操舵アシスト制御装置によるＥＰＳ５の駆動制御と並行して、図４のフローチャートにその手順を示す後輪操舵制御が後輪操舵制御装置５０によって実行される。
【００１９】
後輪操舵制御を開始すると、後輪操舵制御装置５０は先ず、図４のステップＳ１で、各センサ８，１５，３４，２２からの入力信号を読み込んだ後、ステップＳ２で、車速センサ８から出力された車速信号に基づき、図５の車速−後輪操舵割合マップから後輪操舵割合ベース値を検索／設定する。同図に示すように、後輪操舵割合ベース値は、高速域において車体１のスリップアングルが小さくなるように同位相の値として安定性を高め、低速域において小さな逆位相の値として小回り性を確保するように設定されている。
【００２０】
次に、後輪操舵制御装置５０は、ステップＳ３で、後輪操舵割合ベース値に操舵角センサ１５から入力した前輪操舵信号を乗算して後輪舵角ベース値を得た後、ステップＳ４で、傾動センサ３４から出力された後輪操舵指令値に対して比例・微分処理を行う。この比例・微分処理は、運転者によるステアリングホイール１２の傾動操作に対し、制御応答性を高めるために行われる。
【００２１】
次に、後輪操舵制御装置５０は、ステップＳ５で、後輪舵角ベース値と後輪操舵指令値とを和すことによって目標後輪舵角を算出する。例えば、後輪舵角ベース値と後輪操舵指令値が同方向の値であった場合、目標後輪舵角は両値の和となる。また、後輪舵角ベース値が右方向の値であり、後輪操舵指令値が後輪舵角ベース値よりその絶対値が大きい左方向の値であった場合、目標後輪舵角は両絶対値の差をとった左方向の値となる。
【００２２】
次に、後輪操舵制御装置５０は、ステップＳ６で、目標後輪舵角と後輪転舵センサ２２ｒｌ，２２ｒｒからの入力信号とを比較して後輪転舵機構６に対する駆動電流を生成した後、ステップＳ７で、左右後輪操舵アクチュエータ２１ｒｌ，２１ｒｒに駆動電流を出力する。
【００２３】
＜定常円旋回＞
図６に示すように、自動車Ｖの運転者は、右回りの道路６１を比較的高速で旋回走行する際、例えば、ステアリングホイール１２を左右に傾けずに右方向に回転させる。すると、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒが左右前輪３ｆｌ，３ｆｒと同位相（すなわち、右）の比較的小さな舵角をもって転舵され、自動車Ｖの円滑な旋回走行が実現される。この際、運転者がステアリングホイール１２を右方向に回転させながら左に傾けると、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒが左右前輪３ｆｌ，３ｆｒと逆位相（すなわち、左）の舵角をもって転舵されて車体１がより旋回内側に向き、道路６１の曲率半径が小さい場合にも自動車Ｖが円滑に旋回するようになる。
【００２４】
＜レーンチェンジ＞
図７に示すように、自動車Ｖの運転者は、例えば、道路６１上に停車中の自動車Ｖ’を避けて走行する場合、自動車Ｖ’の後方で左車線６１Ｌから右車線６１Ｒに一旦移動した後、自動車Ｖ’を追い抜いてから左車線６１Ｌに戻る。本実施形態では、左車線６１Ｌから右車線６１Ｒに移動する際、運転者は、ステアリングホイール１２を右方向に回転させながら右に傾ける。すると、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒは左右前輪３ｆｌ，３ｆｒと同一の舵角をもって右に転舵され、車体１は回転を伴わずに右方向に移動する。また、右車線６１Ｒから左車線６１Ｌに戻る際、運転者は、ステアリングホイール１２を左方向に回転させながら左に傾ける。この場合も、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒは左右前輪３ｆｌ，３ｆｒと同一の舵角をもって左に転舵され、車体１は回転を伴わずに左方向に移動する。
【００２５】
以上述べたように、本実施形態では、車速等に拘わらず運転者が左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの転舵に積極的に関与できるため、操縦性や操舵フィーリングが大幅な向上が実現されるとともに、走行安定性や安全性を高めることもできる。
【００２６】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、車速と前輪操舵量とに基づき設定された後輪舵角ベース値に対し、ステアリングホイールの傾動に基づく後輪操舵指令値を加算して目標後輪舵角を得るようにしたが、後輪操舵指令値（すなわち、ステアリングホイールの左右への傾き）のみに基づいて目標後輪舵角を設定するようにしてもよい。また、後輪操舵量入力手段としては、ステアリングホイールの左右への傾きに基づくものではなく、ステアリングホイールの前後動やステアリングコラムに設置されたレバーの操作量に基づくものを採用してもよいし、ステアリングホイールに印可される荷重（運転者の押し引き操作による荷重）の変化に基づくもの等を採用してもよい。その他、後輪転舵機構や制御装置の具体的構成をはじめ、制御の具体的手順等についても本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態に係る４輪操舵自動車の概略構成図である。
【図２】実施形態に係るステアリング装置の要部透視斜視図である。
【図３】実施形態に係る後輪操舵制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態に係る後輪操舵制御の手順を示すフローチャートである。
【図５】実施形態に係る車速−後輪操舵割合マップである。
【図６】実施形態に係る自動車の定常円旋回時における挙動を示す説明図である。
【図７】実施形態に係る自動車のレーンチェンジ時における挙動を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      車体
３      車輪
４      サスペンション
５      ＥＰＳ
６      後輪転舵機構
７      ＳＴＧ−ＥＣＵ
８      車速センサ
１２    ステアリングホイール
１３    ステアリングシャフト
１５    操舵角センサ（前輪操舵量入力手段）
２１    後輪操舵アクチュエータ
２２    後輪転舵センサ
３４    傾動センサ（後輪操舵量入力手段）
５０    後輪操舵制御装置
６１    道路
Ｖ      自動車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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