JP2630653B2 - 四輪操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】

この発明は、所定の条件下で前輪に加えて後輪をも転
舵させる四輪操舵車両における四輪操舵装置に関する。

【従来の技術】

操縦安定性の向上を目的として、従来から、四輪操舵
装置が種々提案されており、これは、一般に、ステアリ
ングの操舵角が小さい場合には、後輪を前輪と同方向に
すなわち同位相に転舵させ、ステアリングの操舵角が所
定値より大きくなる場合には、後輪を前輪と逆方向にす
なわち逆位相に転舵させるように構成されている。中・
高速時での旋回やレーンチェンジを行う場合は、概して
ステアリングの操舵角が小さく、このときに後輪を同位
相に転舵させることにより、遠心力に起因する車両の横
すべりを抑制して走行安定性を高めることができるので
ある。一方、低速時にＵターン等の比較的大きな旋回を
行う場合は、ステアリングの操舵角が大きくなり、この
ときに、後輪を逆位相に転舵させることにより、車両の
旋回半径を小さくして小回り性を向上させることができ
る。 ところでこのような四輪操舵装置には、ステアリング
ホイールの回転を機械的に後輪転舵機構に伝達して後輪
を転舵させるように構成されるものや、マイクロコンピ
ュータなどによって制御する電動モーアや油圧アユチュ
エータで後輪転舵機構を駆動するように構成されるもの
など種々のタイプのものがある。そのなかでも、後輪転
舵機構を電動モータなどによって駆動する四輪操舵装置
の場合、通常、車速やステアリングの操舵角に応じて後
輪の転舵角を決定して後輪転舵機構の駆動を制御するよ
うに構成される。 また、後輪転舵機構を電動モータなどで駆動するタイ
プの四輪操舵装置において、後輪転舵機構が前輪転舵機
構と完全に切り離されて独立させられる場合には、ステ
アリングセンサが必要となり、これには、フォトインタ
ラプタを利用して構成される次のようなステアリングセ
ンサが用いられることが多い。 このステアリングセンサは、第６図に示すように、ス
テアリングコラムチューブ（図示略）などに取付けられ
るパルス検出用のフォトインタラプタａと、ステアリン
グシャフト（図示略）に取付けられる円板状のスリット
板ｂとを備える。上記スリット板ｂには、円周方向に所
定間隔おきに並ぶ多数のスリットｃが周方向の全体にわ
たり形成されている。また、スリット板ｂは、スリット
ｃが所定間隔をあけて対向させられたフォトインタラプ
タａの発光素子と受光素子との間を通過するように配置
されている。したがって、スリット板ｂがステアリング
シャフトとともに回転する際、フォトインタラプタの光
が遮光される状態とそうでない状態とが交互に生じ、フ
ォトインタラプタの間を通過するスリット数を検出する
ことにより、ステアリングの操舵角を検出できる。さら
に、ステアリングセンサには、上記パルス検出用フォト
インタラプタａに加えて、原点検出用のフォトインタラ
プタｄが設けられているとともに、このフォトインタラ
プタｄと対応する位置であって上記スリットｃよりも半
径方向内方に変位した位置に原点検出用スリットｅが設
けられており、上記原点検出用フォトインタラプタｄの
開閉により、ステアリングの中立位置を検出できるよう
に構成している。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、このようないわゆるディスク型のステ
アリングセンサを利用する四輪操舵装置においては、次
のような問題点があった。 イグニッションスイッチを一旦切ってからこれを再度
キー・オンしたとき、ステアリングセンサと接続された
マイクロコンピュータ（のCPU）はイニシャライズされ
る。一方、ステアリングを所定量切った状態では、上記
原点検出用スリットｅの位置は、原点検出用フォトイン
タラプタｄからずれている。そのため、ドライバがステ
アリングを所定量切った状態でイグニッションスイッチ
を切り、そして再度キー・オンした場合には、ステアリ
ングセンサの原点を読み取ることができない。すなわ
ち、始動時におけるステアリングの操舵位置を読み取る
ことができない。したがって、ステアリングの所定量切
った状態で、言い換えると、後輪を所定方向に転舵させ
た状態で、イグニションスイッチを切りそして再度キー
・オンした場合、後輪が何れの方向にどれだけ転舵され
ているかを、マイクロコンピュータは全く判断できな
い。そのため、上記四輪操舵装置では、イグニッション
スイッチがキー・オンされ、エンジンが再始動されたと
きに後輪を中立位置に戻すように構成される。 また、従来では、上記とは異なる四輪操舵装置とし
て、たとえば特開昭59−81273号公報に記載されたもの
があるが、同公報に記載された四輪操舵装置において
も、エンジンの再始動時においては、前輪の転舵角の大
小、ならびにその方向を問うことなく、常に、後輪を中
立位置に戻すようにしている。 しかしながら、このように、エンジンの再始動時にお
いて、後輪を常に中立位置に戻していたのでは、前輪が
後輪の転舵方向とは逆方向に転舵されている場合に、後
輪が中立位置に戻されることに原因し、再発進時におけ
る車両の回転半径が、エンジン停止前の走行時の回転半
径とは異なることとなり、ドライバがステアリング操作
に違和感を感じる不具合が生じる。とくに、上記のよう
な構成では、前輪に対して後輪を逆位相に転舵させるこ
とによって、車両の小回り性を高めたかたちで車庫入れ
を容易に行った場合に、出庫時には、車両の回転半径が
入庫時よりも大きくなってしまうこととなり、車両が車
庫の側方物に接触するといった不具合を生じる懸念があ
った。 一方、従来では、上記とは異なる四輪操舵装置とし
て、特開昭63−49588号公報に記載されたものもある。
同公報に記載された四輪操舵装置は、エンジンを再始動
するときに、前輪の転舵角がエンジン停止前の前輪の転
舵角とは相違していると、後輪を徐々に転舵させること
によって、この後輪の転舵角をエンジン再始動時におけ
る前輪の転舵角に対応する所定の転舵角に一致させるよ
うに構成したものである。このような構成の四輪操舵装
置では、たとえばエンジンの再始動時に前輪が小さな角
度で転舵されている場合であっても、後輪は、その前輪
の転舵角に対応する所定の角度に転舵されることとな
る。しかしながら、車両の発進時において、前輪の転舵
角が僅かであるにも拘わらず、それに伴って後輪も前輪
と同位相に予め転舵されていたのでは、ドライバに非常
に大きな違和感を与えてしまうという問題点が生じてし
まう。 本願発明は、以上のような事情の下で考えだされたも
のであって、四輪操舵による操縦安定性の向上、とくに
エンジンを始動させて発進する再の操向性能を高めるこ
とができるようにすることをその目的としている。

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的
手段を講じている。 すなわち、本願発明によって提供される四輪操舵装置
は、ステアリング操作に応じて前輪を転舵するととも
に、ステアリングの操舵角が所定値より小さい場合に後
輪を前輪に対し同位相に転舵する一方、大きい場合には
後輪を前輪に対し逆位相に転舵する四輪操舵装置におい
て、上記ステアリングの操舵角および操舵方向を検出す
るステアリングセンサを備え、このセンサからの出力を
受けて、車両始動時におけるステアリングの操舵角が、
後輪の逆位相操舵域内にある場合には、後輪の転舵角を
車両始動前と同じ状態に保持した後ステアリングの操舵
角に応じて増減させ、前記逆位相以外の操舵域内にある
場合には後輪を中立位置に戻すように構成されているこ
とを特徴としている。

【発明の作用および効果】

本願発明では、エンジン始動時におけるステアリング
の操舵角が大きく、後輪が前輪の逆位相域に存在する場
合には、後輪はそのまま前輪の逆位相域に転舵されたま
まとなる。したがって、車両を発進させるときには、車
両のエンジンを停止させる前と同様な走行が行えること
となる。より具体的には、後輪を前輪の逆位相域に設定
して小回り性能を高めたかたちで車庫入れを行った場合
には、その後エンジンを再始動させて出庫を行う場合
に、車庫入れの際と同様な小回り性能で車両を発進させ
ることができることとなる。 その一方、本願発明では、エンジン始動時にステアリ
ングの操舵角が小さく、後輪が前輪と同位相域に存在す
る場合には、後輪は中立位置となる。したがって、車両
を低速で発進させるときに、前輪および後輪がともに同
方向に転舵されていることが回避されることとなり、ド
ライバに違和感を与えることを抑制することができる。 このように、本願発明では、エンジン始動時において
ステアリングの操舵角がどのような状況にあっても、そ
の時々のステアリングの操舵角に対応して最も適切と思
われる状態に後輪を設定することができ、車両の操向性
を良好にすることができる。

【実施例の説明】

以下、本願発明の実施例を図面を参照しながら具体的
に説明する。 第４図は、本実施例における四輪操舵装置の全体構成
を概略的に示した図である。 前輪転舵機構１には、一般的なラック・ピニオン式の
ステアリングギヤを用いることができる。この前輪転舵
機構１は、ステアリングシャフト２を介して伝達される
ステアリングホイール３の回転が、ギヤボックス４でラ
ッチ杆５の車幅方向動に変換され、さらに、このラッチ
杆５の車幅方向の動きが、ラッチ杆５の両端に連結され
たタイロッド6,6を介してナックルアーム7,7の軸8,8を
中心とした回動に変換されるように構成されている。そ
して、ナックルアーム8,8の回動により、前輪9,9が転舵
される。 一方、後輪転舵機構10は、ボデーフロア下面（図示
略）などに固定支持されるハウジング11内を車両前後方
向に延びる伝動シャフト12の後端部に連結されたカム板
13と、このカム板13の両側方に配置した左右一対の回転
ローラ状のカムフォロア14,14を中間部に支持し、かつ
上記ハウジング11に車幅方向スライド可能に支持された
スライドバー15とを備える。 本例における上記カム板13は、第５図に示すように、
略おむすび状を呈するプロファイルに形成されており、
その外周面には、所定の回転方向位置において上記カム
フォロワ14を車幅方向に押動するカム面16a,16bが設け
られている。 また、上記スライドバー15の両端にはそれぞれ、タイ
ロッド17およびナックルアーム18を介して後輪19が連結
されている。 したがって、カム板13が所定量回転させられてそのカ
ム面16によりカムフォロア14を押動すると、これにより
スライドバー15が所定方向に車幅方向動させられ、そし
てこれに伴い後輪19,19が所定方向に所定量転舵され
る。 本例において、後輪転舵機構10は、マイクロコンピュ
ータ20により制御される電動モータ21で駆動される。す
なわち、電動モータ21と上記伝動シャフト12とを、モー
タ軸に取付ける小径ギヤ33aと伝動シャフト12に取付け
る大径ギヤ33bとからなる減速機構33を介して連動連結
している。したがって、電動モータ21により、上記カム
板13が回転駆動される。 マイクロコンピュータ20は、たとえば、車速やステア
リングの操舵角に応じて後輪の転舵角および転舵方向を
決定し、ステアリングの操舵角が小さい範囲では、後輪
19を同位相に転舵させ、ステアリングの操舵角が所定値
（たとえば240゜程度）より大きくなる場合には、後輪1
9を逆位相に転舵させるように、電動モータ21の駆動を
制御する。 中・高速時での旋回走行時やレーンチェンジの際はス
テアリングの操舵角は小さく、このときに、後輪19を同
位相に転舵することにより、遠心力に起因する車両の横
すべりを抑制してすみやかな方向変換を可能としつつ旋
回時の走行安定性を高めることができる。また、このよ
うな同位相操舵においては、車速に応じて後輪19の転舵
量を増減させ、車速が高くなるにつれて、後輪19の転舵
量を大きくする。車速になるほど、遠心力の影響が大き
くなって車両の横すべりの傾向が強くなるからである。
一方、低速時においてＵターン等の旋回を行う場合は、
ステアリングの操舵角が比較的大きく、このときに後輪
19を逆位相に転舵させることにより、車両の旋回半径を
小さくして小回り性を向上させることができる。 なお、マイクロコンピュータ20には、車速センサ22
や、ステアリングの操舵角を検出するための操舵角セン
サ23、モータの回転位置検出器37などからの信号が、制
御情報として入力される。また、上記操舵角センサ23に
は、従来例として既に説明したような、フォトインタラ
プタを利用した、一般的なディスク型のステアリングセ
ンサが用いられる。これは、第１図に示すように、ステ
アリングシャフト２に固定状に套着された筒状のディス
クホルダ24に取付けられ、かつ周縁部に多数のスリット
（図示略）が設けられた円板状のスリット板25と、この
スリット板25によって開閉されるパルス検出用フォトイ
ンタラプタ26および原点検出用フォトインタラプタ（図
示略）とで構成されている。 また、後輪19を、ステアリングの操舵角が小さい範囲
では同位相に転舵させ、ステアリングの操舵角が所定値
以上になったときに逆位相に転舵させるにあたっては、
たとえば、第５図に示すように、上記カム板13に、これ
が中立回転位置から回転したときにまず一方のカムフォ
ロワ14を押動するカム面16aを、さらに回転角が大きく
なったときに他方のカムフォロワ14を押動するカム面16
bを設けることにより容易に行える。また、後輪19の転
舵量も、カム面をその回転軸心Ｏからの距離が回転角位
置によって変化するように形成することにより、ステア
リング操舵角に応じて増減させることができる。 ところで、本願発明では、上記操舵角センサ23に加え
てさらに、ステアリングの操舵角を補助的に検出するた
めにステアリングセンサ27が設けられる。そして、この
ステアリングセンサ27からの信号が、上記マイクロコン
ピュータに制御情報として入力される。 上記ステアリングセンサ27は、たとえばステアリング
コラムカバー内等においてステアリングシャフト２に取
付けられ、第１図および第２図に示すように、ステアリ
ングシャフト２に対し軸方向スライド可能に套挿される
リング状のステアリングシャフト連動体28と、このステ
アリングシャフト連動体28の外周に固着された薄板状の
フォトインタラプタ開閉体29と、このフォトインタラプ
タ開閉体29をステアリングシャフト２の軸方向に挟んで
その両側にそれぞれ配置された一対のフォトインタラプ
タ30a,30bとを備える。 上記ステアリングシャフト連動体28は、上記ディスク
ホルダ24に一体延成されたリング支持スリーブ31に套挿
されている。上記リング支持スリーブ31の外周には、そ
の全長にわたりねじ31aが形成されており、一方、ステ
アリングシャフト連動体28の内周には、上記ねじ31aに
螺合する雌ねじ28aが形成されている。 また、フォトインタラプタ開閉体29には、上記フォト
インタラプタ30a,30bに対する遮光プレート32が設けら
れている。さらに、フォトインタラプタ開閉体29におけ
る上記遮光プレート32と反対側の端部には、コラムブラ
ケットなどに取付けられるガイド体34にステアリングシ
ャフト２の軸方向に案内されるスライドプレート35が設
けられている。上記ガイド体34には、ステアリングシャ
フト２の軸方向に延びるガイド溝34aが設けられてお
り、このガイド溝34aに上記スライドプレート35が差し
込まれている。 したがって、ステアリングシャフト２が回転すると、
上記リング支持スリーブ31にねじ結合されたステアリン
グシャフト連動体28およびこれに一体的に設けられたフ
ォトインタラプタ開閉体29は、ステアリングシャフト２
上をその軸方向（第１図矢印方向）に移動する。この場
合、上記スライドプレート35とガイド溝34aとの係合に
より、ステアリングシャフト連動体28の回転が規制され
るので、ステアリングシャフト連動体28およびフォトイ
ンタラプタ開閉体29は、単にステアリングシャフト２の
軸方向にスライドするのみである。 そして、フォトインタラプタ開閉体29のその中立位置
からの移動量が所定量になると、フォトインタラプタ開
閉体29の遮光プレート32が、一対のフォトインタラプタ
30a,30bのうちの一方のフォトインタラプタと対応する
位置に位置して、そのフォトインタラプタの光通過スリ
ット36を閉じ、そのフォトインタラプタの出力状態を変
化させる。この場合、ステアリングホイールを右に切っ
た場合には、右方向検出用のフォトインタラプタ30aが
閉じられ、ステアリングホイールを左に切った場合に
は、左方向検出用のフォトインタラプタ30bが閉じられ
る。 また、上記遮光プレート32の幅や、これと各フォトイ
ンタラプタ30a,30bのスリット36,36との間隔は、ステア
リングの操舵角が後輪19の逆位相操舵域（たとえば中立
状態からの操舵角が240゜以上の範囲）内にあるとき
に、フォトインタラプタ開閉体29が光通過スリット36を
閉じ続けるように設定される。したがって、ステアリン
グの操舵角が、後輪19の同位相操舵域にあるか逆位相操
舵域にあるかを、またその操舵方向を、検出することが
できる。 また、ステアリングがたとえば後輪19の逆位相操舵域
にまで切られた状態においては、フォトインタラプタ開
閉体29の遮光プレート32は、右方向検出用のフォトイン
タラプタ30aあるいは左方向検出用のフォトインタラプ
タ30bと対応する位置に位置したままである。したがっ
て、ステアリングを所定量切り残した状態で、イグニッ
ションスイッチを一旦切り再度をキー・オンして、ステ
アリングセンサと接続したマイクロコンピュータをイニ
シャライズした場合、従来のステアリングセンサでは検
出できなかった、始動時におけるステアリングの操舵角
を検出できる。すなわち、ステアリングの操舵角が後輪
19の逆位相操舵域にあるか否かを、そしてまたステアリ
ングが何れの方向に切られているかを検出できる。 次に、上記ステアリングセンサ27を装備する本四輪操
舵装置によって実現される、本願発明の後輪の操舵制御
方法を、第３図のフローチャートを参照しながら説明す
る。 一旦切ったイグニッションスイッチをキー・オンする
と、マイクロコンピュータ20（のCPU）はイニシャライ
ズされる。そのため、上記操舵角センサ23では、ステア
リングの操舵角が切り残されている場合、始動時におい
て、その操舵角を検出することができない。そこで、発
進に際して、上記ステアリングセンサ27によるステアリ
ング操舵角の検出が行われる（S101）。ステアリング操
舵角が後輪19の逆位相操舵域にある場合には（S102でYE
S）、換言すると後輪19が逆位相に転舵された状態にあ
った場合には、上記電動モータ21は回転駆動されず、上
記カム板13はそのままの回転位置で保持される。すなわ
ち、後輪19の舵角がそのまま保持される（S103）。 一方、上記ステアリングセンサ27によるステアリング
操舵角の検出において、それが後輪19の同位相操舵域に
あった場合には（S102でNO）、上記カム板13が第５図に
示すような中立回転位置に戻されて、これにより後輪19
が中立状態に戻される（S104）。操縦性の悪化を防止す
るためである。 そして、走行時においては、たとえば車速やステアリ
ングの操舵角等に基づいて算出する横Ｇ（車両の重心点
に作用する横加速度）などの大きさに応じて、後輪19の
転舵を制御する（S105）。具体的には、低速旋回時に
は、横Ｇの大きさが小さく、この場合に後輪19を逆位相
に転舵させ、横Ｇの大きさが比較的大きくなる中・高速
旋回時には、後輪19を同位相に転舵させる。また、本願
発明の場合、後輪19を逆位相に転舵するにあたっては、
その転舵角がステアリングの操舵角に応じて増減させら
れ、上記のように発進時に逆位相域内で保持された後輪
19の転舵角は、ステアリングが切られるとそれに対応し
て増減させられる。上記ステアリングセンサ27の場合、
一対のフォトインタラプタ30a,30bのうち何れのフォト
インタラプタが閉じられているかによって、ステアリン
グの操舵方向も検出できるので、逆位相に転舵された後
輪の舵角を、ステアリング操作角に応じて増減させるこ
とが可能となる。この場合、ステアリングの操舵角の増
大に伴い、後輪19の逆位相方向における転舵量も大きく
する。また、これは、カム面における回転軸心からの距
離が大きい部位をカムフォロワ14に当接させるように、
カム板13を回転制御することにより行われる。 以上のように、本願発明では、始動時において、ステ
アリングの操舵角を検出して、それが後輪19の逆位相操
舵域にあるか否かを検知できるので、後輪19が逆位相方
向に転舵されていた場合、発進に際して後輪19をそのま
まの状態で保持しておくことができる。したがって、ド
ライバに常に一定したステアリング操作感覚をもたせる
ことができ、また、たとえば、車庫からの出庫に際して
は、これを入庫時と同じように容易かつスムーズに行わ
せることができる。また、ステアリングの操舵角に応じ
て、後輪19の逆位相域での転舵角を増減させるので、後
輪19の逆位相操舵による小回り性の向上の度合い、およ
びステアリングの操作フィーリングをより向上させるこ
とができる。 なお、本願発明の範囲は、上述した実施例に限定され
るものではない。 たとえば、ステアリングセンサを構成するにあたり、
フォトインタラプタをフォトインタラプタ開閉体の両側
にそれぞれ複数配置するようにしてもよい。この場合に
は、ステアリング操舵角の検出を細かく行うことができ
る。 また、上記実施例では、ステアリングシャフト連動体
をステアリングシャフトに対しねじ結合していたが、ス
テアリングシャフトの外周に単なる螺旋状溝を、ステア
リングシャフト連動体の内周に上記溝に嵌合する係合ピ
ンを設けて、ステアリングセンサを構成するようにして
もよい。さらに、螺旋溝やねじは、ステアリングシャフ
ト自体に形成してもよいことはもちろんである。 また、フォトインタラプタ開閉体に光通過スリットを
形成し、このスリットがフォトインタラプタと対応する
位置に位置したときに、フォトインタラプタの出力状態
を変化させるように構成してもよい。 さらに、四輪操舵装置の構造についても特に限定を受
けるものでもなく、たとえば、後輪転舵機構を油圧アク
チューエータによって駆動するように構成することもで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の実施例に係るステアリングセンサを
示した図、第２図は第１図のII−II線断面図、第３図は
実施例に係る後輪の操舵制御方法を示すフローチャー
ト、第４図は実施例に係る四輪操舵装置の全体構成図、
第５図は実施例に係る後輪転舵機構のカム板を第４図の
Ｖ矢視方向から見た図、第６図は一般的なステアリング
センサを示した図である。 ２……ステアリングシャフト、９……前輪、19……後
輪、27……ステアリングセンサ、28……ステアリングシ
ャフト連動体、28a……ステアリングシャフト連動体の
係合部（雌ねじ）、29……フォトインタラプタ開閉体、
30a,30b……フォトインタラプタ、31a……螺旋溝（ね
じ）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリング操作に応じて前輪を転舵する
   とともに、ステアリングの操舵角が所定値より小さい場
   合に後輪を前輪に対し同位相を転舵する一方、大きい場
   合には後輪を前輪に対し逆位相に転舵する四輪操舵装置
   において、 上記ステアリングの操舵角および操舵方向を検出するス
   テアリングセンサを備え、このセンサからの出力を受け
   て、車両始動時におけるステアリングの操舵角が、後輪
   の逆位相操舵域内にある場合には、後輪の転舵角を車両
   始動前と同じ状態に保持した後ステアリングの操舵角に
   応じて増減させ、前記逆位相以外の操舵域内にある場合
   には後輪を中立位置に戻すように構成されていることを
   特徴とする、四輪操舵装置。