JP2528460B2 - 車両の４輪操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車両の４輪操舵装置に関する。

（従来の技術） 車両の前輪を転舵する前輪転舵機構と、後輪を転舵す
る後輪転舵機構とを設け、前輪の転舵角および車速に応
じて後輪の転舵角を変化させ、前輪と後輪とを低速時に
は逆位相（逆向き）に、高速時には同位相（同じ向き）
に転舵することにより、車輪の横すべりを防止して走行
安定性を向上させるとともに、低速時での車両の小廻り
性を向上させるようにした４輪操舵装置は一般に知られ
ている（例えば、特開昭55−91457号公報参照）。

また、ステアリング系のハンドル舵角に対する前輪舵
角の比を車速に応じて変化させる伝達比制御装置も一般
に知られている（例えば、特開昭58−224852号公報参
照）。すなわち、このものは上記伝達比（ハンドル舵角
／車輪舵角）を車速が高くなるほど大きくするように制
御し、一定のハンドル舵角に対し高速時には前輪の転舵
角が小さく、低速時には大きくすることにより、高速時
の直進安定性を高める一方、低速時の機敏な方向変換等
を可能にするものである。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記４輪操舵装置における後輪の転舵は、
予め車速に応じて定められた転舵比特性に従って制御さ
れるが、この転舵比特性を変更できるようにしたいとい
う要望がある。すなわち、運転に熟練した運転者にとっ
ては、回頭性（方向変換の機敏さ）の高い転舵比特性が
望まれる場合があり、また、雪道など車輪がスリップし
易い所謂低μ路走行時には、走行安定性をより高めるた
めに通常走行時に比べて回頭性が抑制された転舵比特性
が望まれることがある。

しかし、例えば低μ路走行のために同じ車速でも後輪
が同位相側へより多く転舵されるようにした場合、これ
と上記前輪の伝達比制御と組合せたときにおいては、低
速時には後輪の転舵量が同位相側へずれても、伝達比が
小さくなるため小廻り性が大きく低下することはないも
のの、高速時には上記同位相側へのずれと伝達比の増大
とが相俟って回頭性が過度に低下してしまう問題があ
る。

一方、後輪が逆位相側へより多く転舵されるようにし
た場合においては、高速時には伝達比の増大にかかわら
ず上記転舵量の逆位相側へのずれにより回頭性が高まる
ものの、低速時には転舵量の逆位相側へのずれと伝達比
の減少により、ハンドルが少し動いただけでも車両の進
行方向が変わってしまう問題がある。

本発明は、このような転舵比特性の変更に伴う問題を
解決しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前輪に対する後輪の転舵比を転舵比可変機
構により車両の運転状態に応じて所定の転舵比特性で変
えるようにした４輪操舵装置であって、ステアリング系
のハンドル舵角に対する前輪舵角の比を所定の伝達比特
性に従って変える伝達比可変機構と、上記転舵比特性を
変える転舵比時性切換手段と、この転舵比特性の切換を
検出して上記伝達比特性を変える伝達比特性切換手段と
を備えたものを提供するものである。

（作用） 上記車両の４輪操舵装置においては、転舵比特性の切
換により後輪の転舵量が例えば同位相側へずれる場合、
伝達比特性の切換により伝達比を小さくすれば、高速時
の回頭性の低下が抑えられる。また、転舵比特性の切換
えにより後輪の転舵量が逆位相側へずれる場合は、伝達
比特性の切換により伝達比を大きくすれば、低速時にハ
ンドルの動きに対し車両の挙動が過敏になることはな
い。

（発明の効果） 従って、本発明によれば、転舵比特性の切換を検出し
て伝達比特性の切換を行なうようにしたから、転舵比特
性の切換によって所望のステアリング特性を得ながら、
車両の回頭性の低下や車両の挙動がハンドルの動に過敏
になることなどを防止することが可能となり、車両の操
縦性ないしは安定性の向上が図れる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

−実施例１− 本例は第１図乃至第８図に示されていて、前輪の転舵
を後輪に対し機械的に伝える場合のものである。

第１図において、１はステアリング系のハンドル、２
は前輪、３は後輪、４は前輪２に対する後輪３の転舵比
（後輪舵角θ_R／前輪舵角θ_F）を変化させる転舵比可変
機構、５はステアリング系の伝達比Ｒ（ハンドル舵角θ
_H／前輪舵角θ_F）も変化させる伝達比可変機構、６は制
御手段である。

まず、左右の前輪2,2はナックルアーム9,9、タイロッ
ド10,10を介してリレーロッド11の両端に連結されてい
る。リレーロッド11にはハンドル１からのハンドル軸13
が伝達比可変機構５と中間軸12を介してラック14とピニ
オン15の噛合により連係し、ハンドル１の回転操作によ
り、リレーロッド11が左右に移動して左右の前輪2,2が
転舵するようになっている。

一方、左右の後輪3,3もナックルアーム16,16、タイロ
ッド17,17を介してリレーロッド18の両端に連結されて
いて、リレーロッド18の左右への移動により転舵するよ
うになっている。

しかして、前輪側のリレーロッド11には前後方向に延
ばした作動ロッド19の前端がラック20とピニオン21の噛
合により連係し、この作動ロッド19の後端が上記転舵比
可変機構４を介して後輪側のリレーロッド18より延設し
たコントロールロッド23に連結されている。そして、前
輪２の転舵に応じて作動ロッド19が回転し、ステッピン
グモータ22の作動により転舵比可変機構４で決められた
転舵比でもってコントロールロッド23が左右に進退して
後輪３が転舵するようになっている。

また、後輪側のリレーロッド18は車体に固定のパワー
シリンダ27を貫通していて、パワーシリンダ27内はリレ
ーロッド18に固定のピストン28にて２つの油圧室30a,30
bに区画されている。両油圧室30a,30bは油管31a,31bを
介してコントロールバルブ33に接続され、コントロール
バルブ33にはリザーバタンク34からの油供給管35と油戻
し管36が接続されている。

この場合、コントロールバルブ33は、コントロールロ
ッド23の進退に応じて油供給管35を油圧室30a,30bの一
方に、油戻し管36を他方にそれぞれ連通せしめるととも
に、油供給管35のオイルポンプ37からの油圧をコントロ
ールロッド23の移行力に応じた圧力に制御するものであ
り、パワーシリンダ27に導入された油圧がリレーロッド
18の移行力、つまりは後輪3,3の転舵力を助勢すること
になる。なお、オイルポンプ37はエンジンにより駆動さ
れ、また、油圧室30a,30bにはリレーロッド18を中立位
置（後輪転舵零の位置）に付勢するスプリング38,38が
介装されている。

上記転舵比可変機構４の具体的構成は第２図に示され
ている。まず、コントロールロッド23は車体39に対し車
幅方向の移動軸線l₁上を摺動可能に支持されている。ま
た、車体39には上記l₁と直交する線l₂を中心としてホル
ダ40が回動可能に支持されていて、このホルダ40に揺動
アーム41が揺動軸42で揺動可能に保持されている。この
揺動軸42は上記l₁とl₂の交点に位置し、その揺動軸線l₃
は上記l₂と直交している。

上記コントロールロッド23と揺動アーム41に対し、連
結ロッド43の両端がボールジョイント44,45にて連結さ
れ、この連結ロッド43には上記軸線l₁上に回動軸46をも
つ回動付与アーム47の先端がボールジョイント48にて連
結されている。そして、上記回動軸46に対し作動ロッド
19が傘歯車49,50の噛合で接続されている。回動付与ア
ーム47は回動軸46と一体のシリンダ51に嵌挿されていて
回動軸46と直交する方向の進退が許容されている。そう
して、ステッピングモータ22の出力軸に設けたウォーム
52がホルダ40の回動軸に設けたウォームホイール53と噛
合している。また、ホルダ40にはその回動角を検出する
回動角センサ54が設けられている。

従って、上記転舵比可変機構４においては、揺動アー
ム41は、前輪２の転舵が作動ロッド19、回動付与アーム
47、連結ロッド43を介して伝えられて揺動する。そし
て、ステッピングモータ22によるホルダ40の回動角の設
定により、揺動軸線l₃がコントロールロッド23の軸線l₁
と一致しているときは、揺動アーム41の先端の揺動軌跡
は上記軸線l₁と直交する面内にあり、その揺動があって
もコントロールロッド23は進退せず後輪３は転舵されな
い（転舵比は零である）。

一方、ステッピングモータ22の作動で揺動軸線l₃が上
記軸線l₁に対し一方向へ傾斜すると、前輪２の転舵によ
る揺動アーム41の揺動により、連結ロッド43を介してコ
ントロールロッド23を進退せしめる力が生じ、後輪３は
前輪２に対し同位相で転舵され、揺動軸線l₃が他方向へ
傾斜すると、後輪３は逆位相で転舵されることになる。
つまり、ステッピングモータ22は、揺動軸線l₃の傾斜角
を変えて転舵比をプラス（同位相）からマイナス（逆位
相）の間で変えることになる。

伝達比可変機構５は第３図に示されていて、中間軸12
と同一軸線上で対向して配置した入力軸55を備える。そ
して、ハンドル軸13に固定のギヤ56と入力軸55に固定の
ギヤ57とが噛合い、入力軸55と中間軸12の間に遊星歯車
機構が設けられている。遊星歯車機構は、入力軸55に固
着されたサンギヤ58と、中間軸12に固着されたリングギ
ヤ59と、この両ギヤ58,59間に等角度間隔で配置された
複数のプラネタリピニオン60と、各ピニオン60をそれぞ
れピニオン軸61を介して担持し且つ入力軸55に回転自在
に外嵌合されたピニオンキャリア62とからなる。そし
て、ピニオンキャリア62に形成したセクタギヤ63がステ
ッピングモータ64の回転軸65に固着されたピニオン66に
噛合している。

この場合、ステッピングモータ64の作動により、ピニ
オンキャリア62を回転させてプラネタリピニオン60を転
動させると、ハンドル軸13ないしサンギヤ58からリング
ギヤ59および中間軸12に至る回転量が増減し、伝達比Ｒ
が変化することになる。

しかして、上記転舵比可変機構４および伝達比可変機
構５の各ステッピングモータ22,64は、ハンドル軸13に
設けたハンドル舵角センサ67からのハンドル舵角θ_Hの
信号、車速センサ68からの車速Ｖの信号、制御特性選択
スイッチ69からの選択信号および回動角センサ54,80か
らの回動角信号を受ける制御手段６により、作動が制御
されるようになっている。

この制御手段６の具体的構成は第４図に示されてい
る。

すなわち、制御手段６は、後輪３の転舵比特性を選択
して設定する転舵比特性切換手段70と、この選択された
転舵比特性に従って車速Ｖの信号に基づき転舵比制御量
を演算する転舵比制御量演算部71と、演算された転舵比
制御量に対応する駆動信号をステッピングモータ22に出
力する駆動信号出力部72と、上記選択された転舵比特性
に対応する伝達比特性を選択して設定する伝達比特性切
換手段73と、この選択された伝達比特性に従って車速Ｖ
とハンドル舵角θ_Hの信号に基づき伝達比制御量を演算
する伝達比制御量演算部74と、演算された伝達比制御量
に対応する駆動信号をステッピングモータ64に出力する
駆動信号出力部75とを備えている。

上記転舵比特性切換手段70は、第５図に示す如く車速
Ｖに対する転舵比特性が同位相側へずれたＡ、逆位相側
へずれたＢおよびその中間のＣの３つの特性を記憶して
備えた特性記憶部76と、運転者による選択スイッチ69か
らの信号を受けて上記A,B,Cの転舵比特性の一を選択す
る特性選択部77とを備えている。

一方、伝達比特性切換手段73は、第６図に示す如く車
速Ｖに対する伝達比特性が伝達比小の側へずれたａ、伝
達比大の側へずれたｂおよびその中間のｃの３つの特性
を記憶して備えた特性記憶部78と、上記転舵比特性選択
部77から転舵比特性選択信号（A,B,C）を受け、それに
対応する伝達比特性をa,b,cから選択する特性選択部79
とを備えている。この場合、Ａとａ、Ｂとｂ、Ｃとｃが
対応する。

上記伝達比特性の切換制御の流れは第７図に示されて
おり、まず転舵比特性選択部77からの選択信号を入力
し、転舵比特性が切換わったか否か（転舵比特性と伝達
比特性が対応しないか否か）をみる（ステップS₁，
S₂）。転舵比特性が切換っていれば、切換後の転舵比特
性に対応する伝達比特性を選択してその特性で伝達比制
御を行ない（ステップS₂→S₃→S₄）、転舵比特性が切換
っていなければ、現在選択されている伝達比特性で伝達
比制御を行なう（S₂→S₄）。

なお、上記伝達比制御量演算部74においては、第６図
に示すように車速Ｖが高くなるほど伝達比Ｒが大きくな
るようにするとともに、ハンドル舵角θ_Hに基づきこの
θ_Hが大きくなるほど伝達比Ｒが小さくなるように、伝
達比制御量を演算する。

また、上記各駆動信号出力部72,75は、それぞれステ
ッピングモータ22,64の作動を回動角センサ54,80で検出
しながら、このステッピングモータ22,64を演算された
制御量となるようにフィードバック制御する。

従って、上記実施例１においては、第５図に示す転舵
比特性Ａが選択された場合、後輪３の転舵量は同位相側
へずれたものになるため、車両はアンダステアリング特
性が強くなり、走行安定性が高まるものの、前輪舵角θ
_Fが同じならば車両の旋回半径は大きくなる。これに対
して、この転舵比特性Ａの選択に伴って第６図に示す伝
達比特性ａが選択されるため、ハンドル舵角θ_Hが同じ
ならば前輪舵角θ_Fは大きくなる。つまり、低速時には
後輪３の転舵量の同位相側へのずれにより上記旋回半径
が大きくなりがちであるが、同じハンドル舵角θ_Hでも
伝達比Ｒが小さくなることにより前輪舵角θ_Fが大きく
なるため車両の小廻り運転に支障はあまりなく、そし
て、高速時には上記伝達比Ｒが小さくなることによって
車両の回頭性が良くなる。

一方、転舵比特性Ｂが選択された場合、後輪３の転舵
量が逆位相側へずれたものになり、前輪舵角θ_Fが同じ
なら車両の旋回半径は小さくなるが、このときは伝達比
特性ｂが選択されるため伝達比Ｒは大きくなり、ハンド
ル１の動きに対して車両の挙動が過敏になることが防止
される。

−実施例２− 本例は第８図に示されていて、前輪２の転舵に伴う後
輪３の転舵制御を電気的に行なう例である。

すなわち、本例の４輪操舵装置の転舵比可変機構82に
おいては、ステッピングモータ22が一対の傘歯車よりな
る伝達手段83を介して後輪側リレーロッド18のラック84
に噛合するピニオン85に連係しており、油圧のコントロ
ールバルブ33はピニオン85の回転方向および回転力を検
出して油通路および油圧を変えるようになっている。こ
の場合、ステッピングモータ22は、制御手段86からの指
令により作動して、後輪３を直接転舵する。つまり、転
舵比と転舵量の双方を変化させることになる。

制御手段86は、実施例１の転舵比制御量演算部71に相
当する部分において、さらにハンドル舵角θ_Hの信号
と、伝達比制御演算部74からの伝達比Ｒの情報を受ける
ようにし、このθ_HとＲとから得られる前輪舵角θ_Fに基
づき後輪舵角θ_Rに関する制御量を演算して出力する他
は実施例１のものと同様であり、その具体的構成ないし
は作用の説明は省略する。

また、上記実施例では伝達比特性の切換にあたって
は、標準の伝達比特性ｃと、この特性ｃから単に全体が
シフトダウンした特性ａ、シフトアップした特性ｂとの
中から選択するようにしたが、例えば、第９図に示す如
く車速Ｖの上昇に対する伝達比Ｒの上昇率が異なる複数
の伝達比特性の中から選択するようにしてもよい。すな
わち、この第９図の場合、転舵比特性の切換により後輪
が同位相で転舵される車速域が低速側へ広がるにつれ
て、上記伝達比Ｒの上昇率が小さい特性のものを選択す
れば、低速時には転舵比特性の切換による車両の安定性
を充分に生かしながら、高速時の回頭性低下の防止が図
れる。

また、第10図に示す如く、後輪が同位相で転舵される
車速域が拡大する転舵比特性の切換の場合は、高速側で
のみ伝達比Ｒが小さくなっていくようにし、逆に逆位相
転舵車速域が拡大する場合は低速側でのみ伝達比Ｒが大
きくなっていくように伝達比特性を切換えていくことも
できる。この場合、同位相転舵車速域の拡大時には低速
時の車両の安定性を図りながら、高速時の回頭性の低下
を防止し、逆位相転舵車速域の拡大時には高速時におけ
る回頭性向上を図りながら、低速時にハンドルの動きに
対し車両の挙動が過敏になることを防止することができ
る。

また、上記実施例では転舵比特性や伝達比特性の切換
にあたって、予め記憶した複数の特性の中から要求する
特性のものを選択するようにしたが、基準となる特性の
みを記憶しておいて、特性切換信号の入力により転舵比
あるいは伝達比制御のパラメータとなる車速やハンドル
舵角の信号に対して補正係数を与えて、特性の実質的な
切換を行なうようにしてもよい。

さらに、上記実質的では車速に対する伝達比特性を切
換えるようにしたが、ハンドル舵角あるいはハンドル操
舵速度に対する伝達比特性を切換えるようにしてもよ
い。

また、上記実施例では運転者が転舵比特性をマニュア
ルで切換えるようにしたが、路面の状態を検出して転舵
比特性、伝達比特性が自動的に切換わるシステムを採用
してもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図乃至第７図は実施
例１に関するもので、第１図はその全体構成図、第２図
は転舵比変更機構を一部断面で表わした平面図、第３図
は伝達比変更機構の縦断面図、第４図は制御系のブロッ
ク図、第５図は転舵比の制御特性図、第６図は伝達比の
制御特性図、第７図は伝達比制御の流れ図、第８図は実
施例２の全体構成図、第９図および第10図は伝達比特性
の他の例を示す図である。 ２……前輪、３……後輪、4,82……転舵比可変機構、５
……伝達比可変機構、6,86……制御手段、70……転舵比
特性切換手段、73……伝達比特性切換手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前輪の転舵に対する後輪の転舵比を変える
   転舵比可変機構を備え、車両の運転状態に応じて上記転
   舵比可変機構を所定の転舵比特性に従って制御するよう
   にした４輪操舵装置においてステアリング系のハンドル
   舵角に対する前輪舵角の比を変える伝達比可変機構と、
   上記転舵比可変機構を制御するための転舵比特性を変え
   る転舵比特性切換手段と、この転舵比特性の切換を検出
   して上記伝達比可変機構を制御するための伝達比特性を
   変える伝達比特性切換手段とが設けられていることを特
   徴とする車両の４輪操舵装置。