JP2010167814A - 四輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】後輪２１が脱輪した場合にも容易に復帰可能な四輪操舵装置１を提供する。
【解決手段】運転者の操舵に応じて後輪２１を転舵するアクチュエータ２５と、所定車速以下でアクチュエータ２５による後輪２１の転舵を禁止する後輪転舵禁止手段８ａとを備えた四輪操舵装置１において、後輪２１に配置された懸架装置１０の伸長量を検出するストロークセンサ２６を設け、後輪転舵禁止手段８ａは、伸長量が所定値以上の場合には、後輪２１の転舵を禁止しない。後輪２１が脱輪した場合には懸架装置１０が通常の場合より伸長するので、その伸長量が所定値以上か否かを判定することにより、後輪が脱輪しているか否かを検出することができる。後輪が脱輪している場合に、後輪転舵禁止手段は後輪の転舵を禁止しないので、後輪を転舵させることができ脱輪から容易に復帰することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転者の操舵に応じて後輪を転舵するアクチュエータを備えた四輪操舵装置に関する。

従来、四輪操舵装置は、４ＷＳ（４ホイールステアリングシステム）やＲＴＣ（リヤトー制御）として、高速走行時に、前輪と同じ方向(同位相)に後輪を動かすことで、コーナリング時や車線変更時などの際の車両の操縦性を高めることが提案されている。そして、その高速域を外れた所定車速以下のときには、後輪を転舵させるアクチュエータに供給する電流をカットし、電力消費を低減することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３０１３６４０号公報

高速域を外れた所定車速以下のとき、具体的に、停車時や極低速走行時に、アクチュエータに供給する電流をカットし、後輪を転舵させないことは、運転者に車両の操縦性の違和感を抱かせないためにも重要である。このために、四輪操舵装置には、停車時や極低速走行時に、後輪を転舵させないように、アクチュエータによる後輪の転舵を禁止する後輪転舵禁止手段が設けられている。

ところで、車両の車輪が脱輪した場合を考える。２つの前輪のうちの一方の前輪が車道の側溝に落ちて脱輪した場合は、ステアリングホイルを前進して車両が側溝から離れる方向に切って車両を前進させれば、脱輪した前輪は車道にのり上がるように回転し、脱輪から復帰することができる。同様に、２つの後輪のうちの一方の後輪が車道の側溝に落ちて脱輪した場合も、ステアリングホイルを切ることで、車両が側溝から離れる方向に後輪を切って車両を前進させることができれば、脱輪した後輪は車道にのり上がるように回転し、脱輪から復帰することができると考えられる。

しかし、前記後輪転舵禁止手段を備えた四輪操舵装置によると、脱輪時には、運転者は車両を停車させるので、脱輪して停車している車両の後輪を転舵させることができず、後輪を脱輪から復帰させることは容易ではなかった。

そこで、本発明は、後輪が脱輪した場合にも容易に復帰可能な四輪操舵装置を提供することを目的とする。

本発明は、運転者の操舵に応じて後輪を転舵するアクチュエータと、所定車速以下で前記アクチュエータによる前記後輪の転舵を禁止する後輪転舵禁止手段とを備えた四輪操舵装置において、前記後輪に配置された懸架装置の伸長量を検出するストロークセンサを設け、前記後輪転舵禁止手段は、前記伸長量が所定値以上の場合には、前記後輪の転舵を禁止しないことを特徴とする。

後輪が脱輪した場合には、後輪に配置された懸架装置が、後輪による支持を失い、通常の場合より伸長する。ストロークセンサを設けて、懸架装置の伸長量を検出し、その伸長量が所定値以上か否かを判定することにより、後輪が脱輪しているか否かを検出することができ、伸長量が所定値以上の場合に後輪が脱輪していると判定することができる。そして、本発明によれば、伸長量が所定値以上の場合、すなわち、後輪が脱輪している場合に、前記後輪転舵禁止手段は後輪の転舵を禁止しないので、四輪操舵装置は、後輪を転舵させることができる。後輪を転舵させることができれば、脱輪した後輪を車道等の方向に転舵させて車道等にのり上がるように回転させることで、脱輪から容易に復帰させることができる。

本発明によれば、後輪が脱輪した場合にも容易に復帰可能な四輪操舵装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る四輪操舵装置を備えた車両の構成図である。 車両の後輪の脱輪時の様子を示す図であり、（ａ）は車両の上方からの透視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ方向の断面の一部であり脱輪している後輪の様子を示している。 車両の後輪の脱輪からの復帰時の様子を示す図であり、（ａ）は車両の上方からの透視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ方向の断面の一部であり脱輪から復帰する後輪の様子を示している。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

図１に、本発明の実施形態に係る四輪操舵装置１を備えた車両Ｃの構成図を示す。車両Ｃの前方部には、左右一対の前輪１１が配置され、後方部には、左右一対の後輪２１が配置されている。左右一対の前輪１１と左右一対の後輪２１は、転舵輪になっている。左右一対の前輪１１は、それぞれに対応する左右一対の懸架装置９によって、車体５に懸架されている。同様に、左右一対の後輪２１は、それぞれに対応する左右一対の懸架装置１０によって、車体５に懸架されている。左右一対の懸架装置９と左右一対の懸架装置１０は、伸縮しながら、左右一対の前輪１１と左右一対の後輪２１を基にして、車体５を支持している。

左右一対の懸架装置１０の近傍には、それぞれに対応する左右一対のストロークセンサ２６が設けられ、左右一対の懸架装置１０それぞれの、伸びの長さである伸長量を検出している。そして、左右一対のストロークセンサ２６は、検出した伸長量を制御手段８へ送信している。

また、車両Ｃには、四輪操舵装置１が搭載されている。四輪操舵装置１は、車両Ｃの前方側に、運転者が操舵可能なステアリングホイル２と、車両Ｃの車速を計測する車速センサ３と、運転者の操舵による操舵トルクを検出するトルクセンサ４と、ステアリングホイル２の操舵角（操舵力）を前輪１１の前輪転舵角（転舵力）に変換するラック＆ピニオン型ギヤボックス６と、前輪転舵角を検出する転舵角センサ７とを有している。また、四輪操舵装置１は、車両Ｃの後方側に、運転者の操舵に応じて後輪２１を転舵させるアクチュエータ２５と、後輪２１の後輪転舵角を検出する転舵角センサ２７とを有している。車速センサ３は計測した車速（信号）を制御手段８へ送信し、トルクセンサ４は検出した操舵トルク（信号）を制御手段８へ送信し、転舵角センサ７は検出した前輪転舵角（信号）を制御手段８へ送信し、転舵角センサ２７は検出した後輪転舵角（信号）を制御手段８へ送信している。

ラック＆ピニオン型ギヤボックス６は、軸方向に移動して前輪１１を転舵させる略棒状のラック軸６ｄと、ステアリングホイル２の回動運動をラック軸６ｄの軸方向の直線運動に変換するラック＆ピニオン６ａと、ラック軸６ｄに前輪１１の転舵力の補助力を付与するＥＰＳモータ６ｂと、ＥＰＳモータ６ｂをＰＷＭ駆動し補助力を発生させるための駆動電流を供給する駆動手段６ｃとを有している。制御手段８は、トルクセンサ４で計測された操舵トルクに基づいて、前記補助力の大きさが決定され、その補助力に見合った駆動電流をＥＰＳモータ６ｂへ出力するように、駆動手段６ｃに制御信号を送信している。

ラック軸６ｄの両端部には、それぞれ、ステアリングロッド１４、タイロッド１３、及びナックルアーム１２を介して、前輪１１が連結されている。ラック軸６ｄに伝達した転舵力によって、ステアリングロッド１４が直線運動し、タイロッド１３及びナックルアーム１２を介して、前輪１１は、その前輪転舵角を変化させる。

転舵角センサ７は、ラック軸６ｄの筐体に設けられている。転舵角センサ７は、ステアリングロッド１４の移動量を検出するポテンショメータを有し、この移動量に基づいて前輪転舵角を算出している。なお、この算出は制御手段８で行ってもよい。前輪転舵角は、ステアリングホイル２における操舵角に略一対一対応しているので、操舵角の計測を省いている。

アクチュエータ２５は、軸方向に運動して、ステアリングロッド２４を直線運動させる。アクチュエータ２５は、駆動手段２５ａを有し、駆動手段２５ａはアクチュエータ２５がＰＷＭ駆動するための駆動電流をアクチュエータ２５本体に供給する。

制御手段８は、車速センサ３で計測された車速と、転舵角センサ７で検出された前輪転舵角とに基づいて、制御目標とする目標後輪転舵角を算出する。制御手段８は、算出された目標後輪舵角を実現するような、駆動電流を出力するように、駆動手段２５ａ（アクチュエータ２５）に制御信号を送信する。

アクチュエータ２５では、目標後輪舵角に一致するような後輪舵角が実現されるように伸縮することになる。また、制御手段８は、転舵角センサ２７で計測される後輪転舵角が前記目標後輪転舵角に一致するようにフィードバック制御を行うことで、その一致の精度を高めることができる。なお、転舵角センサ２７は、アクチュエータ２５の筐体に設けられている。転舵角センサ２７は、ステアリングロッド２４の移動量を検出するポテンショメータを有し、この移動量に基づいて後輪転舵角を算出している。なお、この算出は制御手段８で行ってもよい。

アクチュエータ２５の両端部には、それぞれ、ステアリングロッド２４、タイロッド２３、及びナックルアーム２２を介して、後輪２１が連結されている。アクチュエータ２５に前記駆動電流を通電させて発生させた後輪２１の転舵力となる直線運動する力によって、ステアリングロッド２４が直線運動し、タイロッド２３及びナックルアーム２２を介して、後輪２１は、その後輪転舵角を変化させることができる。

制御手段８は、後輪転舵禁止手段８ａを有している。後輪転舵禁止手段８ａは、車速センサ３で計測された車速が、所定車速以下であるか否かを判定することによって、車両Ｃが高速走行時であるか否か判定する。

車速が所定車速を超えている場合（高速走行時）は、制御手段８は、アクチュエータ２５（駆動手段２５ａ）へ前記制御信号を送信し、アクチュエータ２５によって後輪２１を転舵させる。具体的には、高速走行時に、前輪１１の転舵と同時に、後輪２１を前輪１１と同じ方向(同位相)に転舵させる。これによれば、コーナリング時や車線変更時などの際の車両Ｃの操縦性を高めることができる。

車速が所定車速以下である場合（非高速走行時）は、制御手段８は、アクチュエータ２５（駆動手段２５ａ）への前記制御信号の送信を行わない。このため、アクチュエータ２５は、後輪２１を転舵させない。

また、制御手段８は、車両Ｃのイグニションスイッチがオンの期間中、常に、あるいは定期的に、ストロークセンサ２６で検出された懸架装置１０の伸長量が、所定値以上であるか否かを判定することによって、後輪２１が脱輪しているか否かを検出（判定）する。

後輪２１が脱輪していない場合は、懸架装置１０に車体５の荷重がかかり縮んでいるので、ストロークセンサ２６で検出される懸架装置１０の伸長量は、所定値未満であると判定され、後輪２１は脱輪していないと判定される。

次に、図２（ａ）に示すような車両Ｃの左側の後輪２１が脱輪した場合を考える。図２（ａ）に示すように、２つの前輪１１と、右側の後輪２１は、車道１５上にあるが、左側の後輪２１は、図２（ｂ）に示すように、車道１５から外れ、側溝１６内に落ちている。このため、脱輪した左側の後輪２１を懸架する懸架装置１０の伸長量は、脱輪していない通常時の伸長量より大きくなり、前記所定値以上となるので、制御手段８は、左側の後輪２１に対応する伸長量が前記所定値以上であると判定でき、左側の後輪２１が脱輪していると判定することができる。

なお、脱輪した場合、運転者は、通常、車両Ｃを一旦停車させ、車両Ｃの状況を見極めた後に、復帰させようとする。このため、制御手段８の後輪転舵禁止手段８ａは、車速センサ３で計測される車速を、所定車速以下であると判定し、車両Ｃは高速走行時でないと判定する。このため、制御手段８の後輪転舵禁止手段８ａは、アクチュエータ２５（駆動手段２５ａ）への前記制御信号の送信を行わないようにするが、制御手段８は、左側の後輪２１に対応する伸長量が前記所定値以上であると判定でき、左側の後輪２１が脱輪していると判定できているので、アクチュエータ２５（駆動手段２５ａ）への前記制御信号の送信を行い、後輪２１の転舵を禁止しない。これにより、図３（ａ）に示すように、ステアリングホイル２を右方向（側溝１６から車道１５への方向）に切ることにより、前輪１１だけでなく、後輪２１も右方向に切ることができる。そして、図３（ｂ）に示すように、後輪２１を転舵させることができれば、脱輪した後輪２１を車道１５の方向に転舵させて車道１５にのり上がるように回転させることで、脱輪から容易に復帰させることができる。

１ 四輪操舵装置
２ ステアリングホイル
３ 車速センサ
４ トルクセンサ
５ 車体
６ ラック＆ピニオン型ギヤボックス
６ａ ラック＆ピニオン
６ｂ ＥＰＳモータ
６ｃ 駆動手段
６ｄ ラック軸
７ 転舵角センサ
８ 制御手段
８ａ 後輪転舵禁止手段
９、１０ 懸架装置
１１ 前輪
１２ ナックルアーム
１３ タイロッド
１４ ステアリングロッド
１５ 車道
１６ 側溝
２１ 後輪
２２ ナックルアーム
２３ タイロッド
２４ ステアリングロッド
２５ アクチュエータ
２５ａ 駆動手段
２６ ストロークセンサ
２７ 転舵角センサ

Claims (1)

1. 運転者の操舵に応じて後輪を転舵するアクチュエータと、所定車速以下で前記アクチュエータによる前記後輪の転舵を禁止する後輪転舵禁止手段とを備えた四輪操舵装置において、
   前記後輪に配置された懸架装置の伸長量を検出するストロークセンサを設け、
   前記後輪転舵禁止手段は、前記伸長量が所定値以上の場合には、前記後輪の転舵を禁止しないことを特徴とする四輪操舵装置。

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