JP2539816B2

JP2539816B2 - 車両の４輪操舵装置

Info

Publication number: JP2539816B2
Application number: JP5386287A
Authority: JP
Inventors: 守葉山
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-03-09
Filing date: 1987-03-09
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: JPS63219484A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ステアリングホイールの操作に応じて前輪
および後輪を転舵させるとともに、この後輪の転舵比を
車速等に対応して予め設定された転舵比特性に応じて変
化させるように構成された車両の４輪操舵装置に関し、
特に車速設定信号に基づいて設定された目標車速を維持
するようにエンジン出力を制御する定速走行装置を備え
た車両の４輪操舵装置に関するものである。

（従来技術）車両の４輪操舵装置は、通常低速旋回時に前後輪の転
舵比を逆位相方向に制御することによって車両の回頭性
を高め、高速旋回時に転舵比を同位相方向に制御して車
両の走行安定性を高めるように、予め車速等に応じて設
定された所定の転舵比特性に基づいて前輪に対する後輪
の舵角を変化させるように構成されている（例えば特開
昭55−91457号公報）。

また、自動車の車速を運転者が設定した所望の車速に
維持する定速走行装置が実用化されている。この定速走
行装置は、例えば実開昭58−44552号公報に示されるよ
うに、車速が所望の速度になった時点で運転者がスイッ
チ操作を行なうことにより、その車速を定速制御の目標
値として設定し、実車速を上記目標車速に維持するよう
にエンジン出力を制御するように構成されている。

ところで、上記定速走行装置による車速制御は運転者
がアクセルペダルによって行なう制御に比べて制御速度
が緩やかである。このため、上記４輪操舵装置と定速走
行装置とを備えた車両では、定速走行装置による定速制
御時に道路状況等に対応して車速が刻々と変化し、この
車速に応じて転舵比変更手段を頻繁に作動させる必要が
あり、この転舵比変更手段を構成するステッピングモー
タ等が発熱するおそれがある。また、上記定速走行装置
による定速制御時には運転者の集中力が低下する傾向に
あり、この状態において上記転舵比変更手段が頻繁に作
動して転舵比が目まぐるしく変化した場合には、走行フ
ィーリングが悪化するという問題があった。

（発明の目的）本発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
のであり、４輪操舵装置と定速走行装置とを備えた車両
において、定速走行装置による定速制御時に、転舵比変
更手段を構成するステッピングモータ等の不要な作動を
抑制してその発熱を防止することができるとともに、転
舵比が目まぐるしく変化することによる走行フィーリン
グの悪化を防止することができる車両の４輪操舵装置を
提供するものである。

（発明の構成）本発明は、ステアリングホイールの操作に応じて前輪
および後輪を転舵させるとともに、この前後輪の転舵比
を予め設定された転舵比特性に基づいて変化させる４輪
操舵装置と、車速設定信号に基づいて設定された目標車
速に実車速を一致させるようにエンジン出力を制御する
定速走行装置とを備えた車両において、上記転舵比特性
に基づいた値に前後輪の転舵比を変更する転舵比変更手
段と、車両が定速制御状態にあることを判別する判別手
段と、この判別手段から出力される判別信号を受けて定
速制御状態における上記転舵比変更手段の作動を制限す
る作動制限手段とを設けたものである。

上記の構成によれば、車両が定速制御状態にある場合
には転舵比制御が停止または遅延されることにより、転
舵比変更手段の不要な作動が抑制されることとなる。

（実施例）第１図および第２図は車両の４輪操舵装置の概略構成
を示し、前輪1L,1Rおよび後輪2L,2Rはそれぞれ前輪転舵
機構３および後輪転舵機構12に支承されている。

上記前輪転舵機構３は、左右一対のナックルアーム4
L,4Rおよびタイロッド5L,5Rと、この左右のタイロッド5
L,5Rを連結するリレーロッド６とからなっている。ま
た、この前輪転舵機構３にはラックピニオン式のステア
リング機構７を介してステアリングホイール10が連結さ
れている。すなわち、上記ステアリング機構７はリレー
ロッド６に形成されたラック８と、上端にステアリング
ホイール10が連結されるとともに下端に上記ラック８と
噛み合うピニオン９が取付けられたステアリングシャフ
ト11とを備え、ステアリングホイール10の操作に応じて
左右の前輪1L,1Rを転舵するように構成されている。

一方、上記後輪転舵機構12は上記前輪転舵機構３と同
様に、左右のナックルアーム13L,13Rおよびタイロッド1
4L,14R同士を連結するリレーロッド15とを有し、さらに
油圧式のパワーステアリング機構16を備えている。この
パワーステアリング機構16は、車体に固定され、かつ上
記リレーロッド15をピストンロッドとするパワーシリン
ダ17を備え、このパワーシリンダ17内は上記リレーロッ
ド15に一体に取付けられたピストン17aによって２つの
油圧室17b,17cに区画され、この油圧室17b,17cはそれぞ
れ配管18,19を介してコントロールバルブ20に接続され
ている。また、このコントロールバルブ20にはリザーブ
タンク21に至る油供給管22および油排出管23の２本の配
管が接続され、上記油供給管22には図示しないエンジン
により駆動される油圧ポンプ24が配設されている。上記
コントロールバルブ20は、公知のスプールバルブ式のも
ので構成され、上記リレーロッド15に連結部材25を介し
て一体的に取付けられた筒状のバルブケーシング20a
と、このバルブケーシング20a内に嵌装された図示しな
いスプールバルブとを備え、スプールバルブの移動に応
じてパワーシリンダ17の一方の油圧室17b（17c）に油圧
ポンプ24からの圧油を供給してリレーロッド15に対する
駆動力をアシストするものである。なお、上記パワーシ
リンダ17内にはリレーロッド15をニュートラル位置（後
輪2L,2Rの舵角θＲが０となる位置）に付勢するリター
ンスプリング17d、17dが装着されている。

上記前輪転舵機構３のリレーロッド６には上記ステア
リング機構７を構成するラック８とは別位置にラック26
が形成され、このラック26には車体前後方向に延びる回
転軸28の前端に取付けたピニオン27が噛み合わされ、こ
の回転軸28の後端は転舵比制御機構29を介して上記後輪
転舵機構12に連結されている。

上記転舵比制御機構29は、第２図に示すように、車体
に対し車幅方向に摺動自在に保持されたコントロールロ
ッド30を有し、このコントロールロッド30の一端は上記
コントロールバルブ20のスプールバルブに連結されてい
る。また、転舵比制御機構29は、基端部がＵ字状ホルダ
31に支持ピン32を介して揺動自在に支承された揺動アー
ム33を備え、上記ホルダ31は車体に固定されたケーシン
グ（図示せず）に上記コントロールロッド30の移動軸線
と直交する回動軸線を持つ支持軸35を介して回動自在に
支持されている。上記揺動アーム33の支持ピン32は上記
両軸線の交差部に位置して回動軸線と直交する方向に延
びており、ホルダ31を支持軸35回りに回動させることに
より、その先端の支持ピン32とコントロールロッド30の
移動軸線とのなす傾斜角、つまり支持ピン32を中心とす
る揺動アーム33の揺動軌跡面が移動軸線と直交する面
（以下、基準面という）に対してなす傾斜角を変化させ
るようにしている。

また、上記揺動アーム33の先端部にはボールジョイン
ト36を介してコネクティングロッド37の一端が連結さ
れ、このコネクティングロッド37の他端部はボールジョ
イント38を介して上記コントロールロッド30の他端部に
連結されており、揺動アーム33先端の車幅方向の変位に
応じてコントロールロッド30を車幅方向に変位させるよ
うにしている。

上記コネクティングロッド37は、そのボールジョイン
ト36に近い部位において回転付与アーム40にボールジョ
イント41を介して摺動可能に支持されている。この回転
付与アーム40は、上記移動軸線上に支持軸42を介して回
動自在に支持した大径の傘歯車43と一体に設けられ、こ
の傘歯車43には上記回転軸28の後端に取付けた傘歯車44
が噛合されており、ステアリングホイール10の回動を回
転付与アーム40に伝達するようにしている。このため、
ステアリングホイール10の回動角に応じた量だけ回転付
与アーム40およびコネクティングロッド37が移動軸線回
りに回動し、これに伴って揺動アーム33が支持ピン32を
中心にして揺動された場合、この支持ピン32の軸線がコ
ントロールロッド30の移動軸線と一致しているときに
は、揺動アーム33先端のボールジョイント36は上記基準
面上を揺動するのみで、コントロールロッド30は静止状
態に保持されるが、ピン32の軸線が移動軸線に対し傾斜
して揺動アーム33の揺動軌跡面が基準面からずれている
と、このピン32を中心にした揺動アーム33の揺動に伴っ
てボールジョイント36が車幅方向に変位して、この変位
はコネクティングロッド37を介してコントロールロッド
30に伝達され、このコントロールロッド30が移動軸線に
沿って移動して、コントロールバルブ20のスプールバル
ブを作動させるように構成されている。すなわち、ピン
32の軸線を中心とした揺動アーム33の揺動角が同じであ
っても、コントロールロッド30の左右方向の変位はピン
32の傾斜角つまりホルダ31の回動角の変化に伴って変化
する。

そして、上記支持ピン32の移動軸線に対する傾斜角す
なわちホルダ31の基準面に対する傾斜角を変化させるた
めに、ホルダ31の支持軸35には、ウォームホイールとし
てのセクタギヤ45が取付けられ、このセクタギヤ45には
回転軸46上のウォームギヤ47が噛合されている。また、
上記回転軸46には傘歯車48が取付けられ、この傘歯車48
にはステッピングモータ50の出力軸50a上に取付けた傘
歯車49が噛合されており、ステッピングモータ50を作動
させてセクタギヤ45を回動させることにより、ホルダ31
の基準面に対する傾斜角を変更させて後輪2L,2Rの舵角
θＲを制御し、セクタギヤ45を、その中心線がウォーム
ギヤ47の回転軸46の中心線と直角になる中立位置から、
車体上方より見て時計回り方向に回動させた時には、転
舵比を後輪2L,2Rが前輪1L,1Rと同じ方向に向く同位相に
制御するように構成されている。

また、上記ホルダ31を支持するケーシグには、上記回
動部材としてのセクタギヤ45の左右両側方にこのセクタ
ギヤ45の回動範囲を規制するピンからなる逆位相側およ
び同位相側のストッパ部材51,52が取付けられており、
セクタギヤ45が逆位相側に回動したときには、その中立
位置からの回動角が例えば−17.5゜となると、セクタギ
ヤ45が逆位相側ストッパ部材51に当接してそれ以上の回
動が規制され、またセクタギヤ45の同位相側への回動時
には、中立位置からの回動角が例えば20゜になると、セ
クタギヤ45が同位相側のストッパ部材52に当接して動き
が規制されるように構成されている。そして、上記セク
タギヤ45が上記位相側のストッパ部材51に当接したとき
のステッピングモータ50の制御位置をその初期位置とす
るように構成されている。なお、39は後輪転舵機構12に
おけるリレーロッド15の最大移動範囲を規制するロッド
ストッパである。

上記ステッピングモータ50は、転舵比変更手段として
作用し、第３図に示すようにマイクロコンピュータ内蔵
のコントローラ53からの出力によって作動制御されるよ
うに構成されている。すなわち、このコントローラ53に
は、車速センサ54の検出信号に応じて車速を検出する車
速検出手段55と、予め記憶された転舵比特性に基づいて
上記車速に対応した前後輪の転舵比を求める転舵比設定
手段56と、この転舵比変更手段56からの出力信号に応じ
て上記ステッピングモータ50を制御するモータ制御手段
57と、後述する定速走行装置のコントローラ65から出力
される指令信号に応じて車両が定速制御状態にある場合
に実車速と目標車速との差が所定領域（±4km/h程度）
にあることを判別する判別手段58と、この判別手段58か
らの出力信号に応じて作動制限信号を上記モータ制御手
段57に出力し、上記定速制御状態の所定領域におけるス
テッピングモータ50の作動を停止させる作動制限手段59
とを備えている。

また、第４図に示すように、定速走行装置は電源61か
らイグニッションスイッチ62を経由して導かれた電源回
路63にメインスイッチ64を介して接続されたコントロー
ラ65を有し、このコントローラ65に車速設定手段として
のアクセルスイッチ66,コーストスイッチ67およびリジ
ュームスイッチ68からの信号と、上記車速センサ54から
の信号とが入力され、また上記コントローラ65からアク
チュエータ69のソレノイド70,71,72に制御信号が出力さ
れるようになっている。

上記アクセルスイッチ66,コーストスイッチ67および
リジュームスイッチ68はコントローラ65とアースとの間
に接続されており、これらのスイッチのうちアクセルス
イッチ66はセットスイッチの機能も兼用するスイッチで
上記車速センサ54からの信号に応じて検出された車速が
例えば40〜100Km/hの範囲内にある場合において所望の
車速となった時にON操作することにより、その時の車速
を定速走行装置の目標車速として設定する車速設定機能
と、このON状態を保持することにより、この間車速の目
標値を増加させ、OFFとなった時には、この増加された
目標車速に応じて定速走行を行なわせる加速機能とを有
するものである。また、コーストスイッチ67は定速制御
状態において減速する場合に使用するもので、ON操作中
は車速の目標値が低下する。さらに、リジュームスイッ
チ68は、上記メインスイッチ64のOFF操作以外の原因で
定速制御が解除された場合において、これをON操作する
ことにより解除前の目標車速に復帰させるものである。
そして、これらのスイッチ66,67,68の操作と車速センサ
54からの信号とに基づいてコントローラ65からアクチュ
エータ69のソレノイド70,71,72に、車速を維持し、加速
し、減速し、あるいは復帰させるように制御信号が出力
されるようになっている。

さらに、この定速走行装置には、上記電源回路63とコ
ントローラ65との間に定速制御状態を解除させる定速制
御解除手段としてのクラッチスイッチ74とブレーキスイ
ッチ75とが並列に配置されており、これらのスイッチ7
4,75は、それぞれクラッチ切断時およびブレーキ作動時
にONとなって解除信号をコントローラ65に入力させる。
また、上記コントローラ65からの出力ライン73が上記４
輪操舵装置のコトローラ53に接続され、定速走行装置に
よる定速制御が行なわれていることを示す指令信号が上
記出力ライン73を介して４輪操舵装置のコントローラ53
に出力されるように構成されている。

以上のような構成において、定速制御装置のコントロ
ーラ65による制御動作を第５図に示すフローチャートに
基づいて説明する。上記イグニッションスイッチ62およ
びメインスイッチ64のON操作により制御動作がスタート
すると、まずステップS₁において定速制御動作の実行中
であることを示すフラグＦをＦ＝０にセットして初期化
を行なう。次に、ステップS₂において上記アクセルスイ
ッチ66等がON操作されて定速制御が開始されたか否かを
判別し、上記スイッチ66等がON操作されたことが確認さ
れた場合には、ステップS₃において定速制御状態にある
ことを示す指令信号を上記４輪操舵装置のコントローラ
53に出力するとともに、ステップS₄において上記車速セ
ンサ54の検出信号を入力する。

その後、ステップS₅において上記フラグＦが０を表示
しているか否かを判別することにより、定速制御動作が
スタートした時点であるか否かを判定し、上記定速制御
動作のスタート時点であることが確認された場合には、
ステップS₆において上記車速センサ54の検出信号に応じ
て求めた車速Ｖを目標車速Vsとして記憶する。また、ス
テップS₇において上記フラグＦをＦ＝１にセットして定
速制御動作の実行中であることを表示する。

そして、上記ステップS₅においてフラグＦがＦ≠０と
判定され、既に定速制御動作がスタートしていることが
確認されるとステップS₈に進み、現在の車速Ｖと上記目
標車速Vsとの速度差εを求める。また、ステップS₉にお
いて上記速度差εが０であるか否かを判定し、この速度
差εが０である場合には何ら制御を行なうことなく上記
ステップS₂に戻り、その車速Ｖを維持する。そして、上
記ステップS₉において速度差εが０でないと判定された
場合には、ステップS₁₀において上記速度差εが０より
も大きいか否かを判定することにより、現在の車速Ｖが
目標車速Vsよりも大きいか否かを判別する。

上記ステップS₁₀において現在の車速Ｖが目標車速Vs
よりも大きいことが確認された場合には、ステップS₁₁
において予め設定されたプログラムに基づく所定の減速
制御を実行し、実際の車速を上記目標車速Vsに一致させ
るようにエンジン出力を低下させる。また上記ステップ
S₁₀において現在の車速Ｖが目標車速Vsよりも小さいこ
とが確認された場合には、ステップS₁₂において上記速
度差εに応じてエンジン出力を増加させる所定の増速制
御を実行する。

また、上記ステップS₂において上記アクセルスイッチ
66等がOFF状態であることが判別された場合には、ステ
ップS₁₃において定速制御動作の実行中であることを示
す上記フラグＦがＦ＝１にセットされているか否かを判
定し、上記フラグＦがＦ＝１にセットされていることが
確認された場合には、ステップS₁₄において上記フラグ
ＦをＦ＝０にリセットして定速制御状態を解除した後、
上記ステップS₂に戻る。

次に、上記４輪操舵装置のコントローラ53による制御
動作を第６図に示すフローチャートに基づいて説明す
る。上記制御動作がスタートすると、まずステップS₁₅
において上記定速制御装置のコントローラ65から定速制
御状態であることを示す指令信号が出力されたか否かを
判定し、この判定の結果、車両が定速制御状態にならな
いことが判別された場合には、ステップS₁₆において図
外の記憶部にデータテーブルとして記憶された基本的な
転舵比特性に応じた通常の転舵比制御を実行する。すな
わち、上記基本的な転舵比特性は、第７図に示すように
前後輪の転舵比が車速に応じて変化し、車速が低い場合
には車両の回頭性を高めるために後輪が前輪に対して逆
方向に転舵されて前後輪の転舵比が負となり、車速が例
えば55Km/hに達した時点で上記転舵比が０となり、前輪
の舵角に関係なく後輪の舵角が０に設定された２輪操舵
状態となるように構成されている。また、車速がさらに
増加した場合には、旋回時の車輪グリップ力を向上させ
て走行安定性を高めるために後輪が前輪と同方向に転舵
されて前後輪の転舵比が正となるように、ステッピング
モータ50が制御される。

そして、上記ステップS₁₅において車両が定速制御状
態に移行したことが判別された場合には、ステップS₁₇
において車両が定速制御状態の所定領域つまり現在の車
速Ｖと上記目標車速Vsとの速度差の絶対値｜ε｜が定速
制御の許容範囲（4km/h程度）内にあるか否かを判別す
る。この判定の結果、上記絶対値｜ε｜が許容範囲外で
あることが確認された場合には、上記ステップS₁₆に移
って通常の転舵比制御を実行する。また、上記絶対値｜
ε｜が許容範囲内にあることが確認された場合には、ス
テップS₁₈においてステッピングモータ50の作動を停止
させ、転舵比制御の実行を禁止する。

このように、上記定速走行装置による定速制御の実行
時に実車速Ｖと目標車速Vsとの速度差の絶対値｜ε｜が
上記許容範囲内にあることを判別し、この領域における
転舵比制御を禁止するように構成したため、ステッピン
グモータ50の不要な動きを抑制してその発熱を防止する
ことができる。すなわち、第８図に示すように、定速走
行装置による定速制御が開始されると、この開始時点Ａ
から上記車速の変化量が上記許容範囲を越えるまでは車
速に関係なく転舵比が一定に保持され、車速の変化量が
上記許容範囲を越えた時点Ｂにおいて転舵比制御が開始
されてこの時点の車速に対応した転舵比となるまでステ
ッピングモータ50が作動する。このため、ステッピング
モータ50を効率的に作動させてその発熱を防止できると
ともに、上記定速制御時における微小な速度変化に応じ
て転舵比が目まぐるしく変化することによる走行フィー
リングの悪化を防止することができる。

なお、上記実施例では車両の定速制御状態において車
速の変化量が上記許容範囲内にある場合にステッピング
モータ50の作動を停止させるように構成しているが、上
記定速制御が実行されている場合には車速の如何に拘ら
ずステッピングモータ50の作動を停止させ、上記定速制
御が解除されるまでの間、所定の転舵比を保持させるよ
うにしてもよい。また、上記ステッピングモータ50の作
動を停止させる変わりに、車速センサ54により車速の変
化を検出した時点と、この車速に応じた転舵比となるよ
うにステッピングモータ50を作動させる時点との間に所
定の時間差をもたせてその間の速度変化を無視する遅延
制御を実行したり、上記車速センサ54による車速の検出
周期を長くしてこの期間内における速度変化を検出しな
いように制御したりする等により、上記定速制御時の転
舵比の変更を制限するようにしてもよい。

また、本発明の４輪操舵装置は、上記実施例のように
車速に対応した転舵比特性に基づいて前後輪の転舵比を
制御する車速感応タイプに限られず、前輪の舵角に対応
して転舵比が変化するように転舵比特性が設定されてな
る舵角感応タイプにおいても適用可能である。

（発明の効果）以上説明したように本発明は、車両が定速制御状態に
あることを判別する判別手段からの判別信号を受けて転
舵比変更手段を停止または遅延させる等により転舵比の
変更を制限するように構成したため、運転者の集中力が
低下し易い定速制御時の転舵比変更手段の不要な作動を
抑制してその発熱を防止することができるとともに、転
舵比が目まぐるしく変化することによる走行フィーリン
グの悪化を防止することができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車両の４輪操舵装置の実施例を示
す概略構成図、第２図は上記操舵装置の模式斜視図、第
３図は上記操舵装置のコントローラの機能を示すブロッ
ク図、第４図は定速制御装置の構成を示す回路図、第５
図は上記定速制御装置の制御動作を示すフローチャー
ト、第６図は上記４輪操舵装置の制御動作を示すフロー
チャート、第７図は車速と転舵比との特性図、第８図は
本発明の作用を示すタイムチャートである。 1L,1R……前輪、2L,2R……後輪、10……ステアリングホ
イール、50……ステッピングモータ（転舵比変更手
段）、58……判別手段、59……作動制限手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリングホイールの操作に応じて前輪
および後輪を転舵させるとともに、この前後輪の転舵比
を予め設定された転舵比特性に基づいて変化させる４輪
操舵装置と、車速設定信号に基づいて設定された目標車
速に実車速を一致させるようにエンジン出力を制御する
定速走行装置とを備えた車両において、上記転舵比特性
に基づいた値に前後輪の転舵比を変更する転舵比変更手
段と、車両が定速制御状態にあることを判別する判別手
段と、この判別手段から出力される判別信号を受けて定
速制御状態における上記転舵比変更手段の作動を制限す
る作動制限手段とを設けたことを特徴とする車両の４輪
操舵装置。