JP3039567B2 - 車両用４輪操向システム - Google Patents

車両用４輪操向システム

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JP3039567B2 JP07516677A JP51667795A JP3039567B2 JP 3039567 B2 JP3039567 B2 JP 3039567B2 JP 07516677 A JP07516677 A JP 07516677A JP 51667795 A JP51667795 A JP 51667795A JP 3039567 B2 JP3039567 B2 JP 3039567B2
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    • B60Y2400/84—Rear wheel steering; All wheel steerings

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 （１）発明の技術分野 本発明は４輪操向システム（four−wheel steering s
ystem:4輪かじ取り装置または４輪ステアリング装置）
に関するものであり、より特定的には、車両の速度、前
輪操向（ステアリング）角、横方向加速度に応じて後輪
操向角を最適に調節することにより旋回安全性能（コー
ナリング安定性）を向上できる４輪操向システムに関す
る。
特に、本発明は各後輪を独立的に操向できる独立操向
システムに関する。
（２）関連技術の記述 一般に、通常の車両用操向システムは、ステアリング
ホイール、操向（ステアリング）シャフト及びコラムか
らなる操作（ハンドリング）機構と、フレームに装着さ
れた操向ギヤ及びリンクからなるギヤ機構と、ヒットア
ンアーム、ドレッグリンク及びタイロッドからなるリン
ク機構とを備えている。
そのような操向システムは、操向シャフトの一端に取
付けられたギヤの回転方向に応じて左右にタイロッドを
ギア駆動させることにより前輪の操向方向を調節するよ
うに設計されている。近年、操作（ハンドリング）の安
全性能を向上できるパワーステアリングシステムが普及
してきている。
しかしながら、これらの操向システムは前輪のみが操
向されるように設計されているので、車両が高速で旋回
する間、車体が突然傾いて不安定であるという問題点が
発生する。従って、近年は前輪及び後輪を同時に操向で
きる４輪操向システムが開発されている。
この４輪操向システムの例が米国特許第4,778,023
号、第4,781,262号、第4,821,830号、第4,888,613号及
び第5,220,974号に開示されている。
しかしながら、従来の４輪操向システムの多くのもの
は一つの後輪アクチュエータのみで複数の後輪が調節さ
れるように設計されている。
これは単純な旋回（コーナリング）の間は安定性を提
供できるが、急な車線変更やスラローム走行の期間に
は、この４輪操向システムの慣性のため旋回の内側の車
輪の迅速な応答が得られない。その結果、車体の後端が
旋回の外側へ押しやられるというオーバステアリングが
生じて、車両の限界性能及び安定性能が低下する。
発明の要約 本発明は上述した問題点を解決するための努力による
ものである。
本発明の目的は、車両の速度、前輪操向角及び横方向
（ラテラル）加速度に応じて後輪操向角を最適に調節す
ることにより旋回（コーナリング）安全性を向上できる
４輪操向システムを提供することにある。
本発明の他の目的は、各後輪を独立的に操向（ステア
リング）できる独立式操向システムを提供することにあ
る。
上記目的を達成するため、本発明は、 ステアリングホイール、 液圧を生成するエンジンによって駆動されるフロント
ポンプ及びリヤポンプ、 前記ステアリングホイールの回転方向に基づいて開閉
するポートを有するフロント方向制御バルブ、 前記フロント方向制御バルブによって選択された流路
を通じてそこに液圧が供給される左側チャンバ及び右側
チャンバを有する前輪アクチュエータ、 少なくとも車速センサ、操向角センサ、操向量フィー
ドバックセンサから送信された信号に応じて後輪の操向
を制御する電子制御ユニット、 前記電子制御ユニットから送出される信号に応じて前
記リヤポンプにおいて生成された液圧をリザーバタンク
に戻し、または、作動圧として液圧を供給する第１ソレ
ノイドバルブ、 前記電子制御ユニットから送出される信号に応じて前
記リヤポンプにおいて生成された液圧を前記リザーバタ
ンクに戻し、または、液圧を供給する第２ソレノイドバ
ルブ、 前記電子制御ユニットから送出される信号に応じて前
記第１ソレノイドバルブから供給される液圧の流れ方向
を変える第１リヤ方向制御バルブ、 前記電子制御ユニットから送出される信号に応じて前
記第２ソレノイドバルブから供給される液圧の流れ方向
を変える第２リヤ方向制御バルブ、 前記第１リヤ方向制御バルブから供給される液圧が流
入される左側チャンバ及び右側チャンバを有する第１後
輪アクチュエータ、 前記第２リヤ方向制御バルブから供給される液圧が流
入される左側チャンバ及び右側チャンバを有する第２後
輪アクチュエータ、 前記後輪のそれぞれに連結された第１および第２のホ
イール支持体、 ヒンジポイントの周りに回転可能に、第１のユニバー
サルジョンイトによって車体に連結されている第１の枢
軸旋回部材であって、その自由端の一方が前記第１の後
輪アクチュエータに連結されているもの、 ヒンジポイントの周りに回転可能に、第２のユニバー
サルジョンイトによって車体に連結されている第２の枢
軸旋回部材であって、その自由端の一方が前記第２の後
輪アクチュエータに連結されているもの、 前記第１および第２の枢軸旋回部材のそれぞれの自由
端の他方と、前記第１および第２のホイール支持体の自
由端の一方に連結された２つの第１のリンク、 それぞれの一端が前記第１および第２のホイール支持
体の自由端の他方に連結され、それぞれの他端がユニバ
ーサルジョンイトを介して前記車体に連結されている２
つの第２のリンク を具備し、 前記第１、２ソレノイドバルブは前記電子制御ユニッ
トによって独立して制御され、 前記第１、２リヤ方向制御バルブも前記電子制御ユニ
ットによって独立して制御され、 通常走行状態において、前記電子制御ユニットは、前
記第１および第２ソレノイドバルブ、前記第１および第
２リヤ方向制御バルブ、前記第１および第２後輪アクチ
ュエータを駆動して前記後輪の操向角度を前記ステアリ
ングホイールの操向角度に応じた操向角度にし、 急な走行レーンの変更またはスラローム走行の場合、
前記電子制御ユニットは、旋回内側の後輪を中立位置に
制御し、旋回外側の後輪を操向させる、 車両用４輪操向システムを提供する。
図面の簡単な説明 明細書と一体化されており、明細書の一部を構成する
添付図面は、本発明の実施例を図解しており、そして、
詳細な記述と共に、本発明の原理を説明するために提供
されている。
図１は、本発明の好適実施例による操向（ステアリン
グ）システムを示す図面である。
図２は、複数の後輪を複数の前輪と同一の指向方向に
なるように調節している操向システムを図解している図
面である。
図３は、一つの後輪のみを複数の前輪と同一な指向方
向になるように調節している操向システムを図解する図
面である。
図４は、複数の後輪を複数の前輪の指向方向と反対方
向になるように調節している操向システムを図解する図
面である。
発明の詳細な記述 図１は、本発明の車両用操向（ステアリング）システ
ム（装置）を示しており、このシステムにおいて、前輪
２、４はそれぞれタイロッド６、８とユニバーサルジョ
ンイトによって連結されており、その結果、前輪アクチ
ュエータ10の両側に配列されたピストンロッド12、14の
移動により前輪２、４はそれぞれ操向される（ステアリ
ングされる、または、かじ取りされる）。
前輪操向（ステアリング）部26は、ステアリングホイ
ール16の回転方向に応じて液圧の流れ方向を制御するた
めのフロント方向制御バルブ18と、液圧を生成するため
のフロントポンプ24とを備えている。フロント方向制御
バルブ18の左側及び右側ポート28、30は流体通路を通じ
て前輪アクチュエータ10の左側及び右側チャンバ10a、1
0bの各々のポート20、22とそれぞれ連結されている。フ
ロントポンプ24の出口はフロント方向制御バルブ18に連
結されている。
フロント方向制御バルブ18の左側及び右側ポート28、
30はステアリングホイール16の回転方向によって選択的
に開放されて（オープンにされて）液圧を前輪アクチュ
エータ10の左右ポートのそれぞれに供給する。
すなわち、図１に図解のように、車両が前方向に直進
位置にあるとき、フロント方向制御バルブ18の左右ポー
ト28、30は閉鎖され、バイパスポート32が開放され、そ
の結果、フロントポンプ24で生成された液圧はリザーバ
（貯蔵）タンク34に流入する。
後輪操向（ステアリング）部50は第１、２リヤ方向制
御バルブ42、44と第１、２後輪アクチュエータ46、48を
備えており、通路52を通じてリヤポンプ36から液圧を受
ける。
第１、２ソレノイドバルブ54、56は液圧を選択的に後
輪操向部50に供給し、あるいは、液圧をリザーバタンク
34に戻すように通路52に連結されている。
第１、２ソレノイドバルブ54、56と第１、２リヤ方向
制御バルブ42、44は電子制御ユニットECUの出力端に電
気的に連結されており、この電子制御ユニットの出力信
号によってそれらのポートの開閉を制御する。
電子制御ユニットECUは操向角センサ58、車速センサ6
0、加速度センサ62、前輪操向量フィードバックセンサ6
4、66、及び、後輪操向量フィードバックセンサ68、7
0、72、74が連結される入力部を備えており、これによ
っ各センサから信号を受ける。
それらの信号が電子制御ユニットECUに入力される
と、電子制御ユニットECUは第１、２ソレノイドバルブ5
4、56及び第１、２リヤ方向制御バルブ42、44を制御し
て後輪38、40の操向角を調節する。
第１リヤ方向制御バルブ42は、５つのポート76、78、
80、82、84を規定するバルブケーシング86と、このケー
シング内に移動可能に配設され、そこに形成された３つ
のランド88、90、92を有するバルブスプール94とを備え
ている。
第２リヤ方向制御バルブ44は、第１リヤ方向制御バル
ブ42と同一の構造を有する。すなわち、第２リヤ方向制
御バルブ44は５つのポート77、79、81、83、85を有する
バルブケーシング87と、そこに形成された３つのランド
89、91、93を有するバルブスプール95とを備えている。
第１、２リヤ方向制御バルブ42、44の各々のポート7
8、79は相互に連通し、リザーバタンク34に連結されて
いる。ポート82、84はそれぞれ第１後輪アクチュエータ
46の左側及び右側チャンバ96、98と連通している。ポー
ト83、85のそれぞれは第２後輪アクチュエータ48の左側
及び右側チャンバ100、102と連通している。
第１リヤ方向制御バルブ42のポート76、80と、第２リ
ヤ方向制御バルブ44のポート77、81はそれぞれ、第１、
２ソレノイドバルブ54、56の各々の出口ポート104、105
と連通してそこから液圧を受ける。
第１ソレノイドバルブ54は、３つのポート104、108、
110を有するバルブケーシング112と、そこに形成された
２つのランド114、116を有するバルブスプール118とを
備えている。
第２ソレノイドバルブ56は３つのポート105、109、11
1を有するバルブケーシング113と、そこに形成された２
つのランド115、117を有するバルブスプール119とを備
えている。
第１、２ソレノイドバルブ54、56の各ポート108とポ
ート109は相互に連通し、リザーバタンク34に連結され
ている。ポート110、111は通路52を介してリヤポンプ36
の出口と連結されてそこから液圧を受ける。
第１後輪アクチュエータ46と第２後輪アクチュエータ
48は互いに独立して取付けられており、相互に協働しな
い。
各アクチュエータ46、48のピストン120、122はそれぞ
れピストンロッド124、126を通じて枢軸旋回（ピボッ
ト）部材128、130にユニバーサルジョンイトによって連
結されている。
枢軸旋回部材128、130はそれぞれ、その一側端及び他
側端において、ユニバーサルジョンイトによって車体Ｂ
に連結されており、各ピストン120、122の移動方向に従
って時計周り方向または反時計周り方向に回転する。
枢軸旋回部材128、130はそれぞれ、その他端側におい
て、第１リンク132、134を通じてホイール支持体（キャ
リア）136、138と連結されている。ホイール支持体13
6、138は第２リンク140、142を通じて車体Ｂにユニバー
サルジョンイトによってそれぞれ連結されており、各輪
30、40を回転可能に支持している。
前述のように本発明の操向システムにおいて、図２に
図解のごとく、走行時にステアリングホイール16を左側
方向へ回すと、フロント方向制御バルブ18の左側ポート
28が開放され、その結果、フロントポンプ24によって生
成された液圧が前輪アクチュエータ10の左側チャンバ10
aに供給される。
その結果、前輪アクチュエータ10のピストンが図２に
示す如く右側へ移動するとピストンロッド12を引きピス
トンロッド14を押すから、前輪２、４はそれぞれのタイ
ロッド６、８によって左側に旋回する。
この時点において、操向角センサ58、車速センサ60、
横方向加速度センサ62、前輪操向量フィードバックセン
サ64、66によって感知された信号が電子制御ユニットに
入力される。
それらの入力信号は後輪38、40の操向動作を実質的に
決定する変化する信号である。
後輪の操向を制御するこれらの信号は第１ソレノイド
バルブ54と第２ソレノイドバルブ56のいずれか一方、ま
たは、両方に入力される。
第１、２ソレノイドバルブ54、56のいずれか一方、ま
たは、両方に信号が入力されると、図２に示す如く、ソ
レノイドバルブ54、56の各々のバルブスプール118、119
は中立状態に位置決めされる。
従って、リヤポンプ36で生成された液圧は通路52に沿
って第１、２ソレノイドバルブ54、56の各々のポート11
0、111に流入し、ポート104、108及び105、109を通じて
流出する。
この時点において、ポート108、109の１つを通じて流
出している液圧はリザーバタンク34に戻り、ポート10
4、105を通じて流出している液圧は第１リヤ方向制御バ
ルブ42のポート76、80及び第２リヤ方向制御バルブ44の
ポート77、81に流入する。
この時点において、第１、２リヤ方向制御バルブ42、
44のバルブスプール94、95が図面の右側方向へ移動する
ので、ポート80、81に流入している液圧のみがポート8
4、85を通じて第１後輪アクチュエータ46の右側チャン
バ98及び第２後輪アクチュエータ48の右側チャンバ102
に流入する。
従って、第１、２後輪アクチュエータ46、48のピスト
ン120、122がそれぞれ左側方向へ移動し、これによりピ
ストンロッド124、126は左側へ方向へ移動する。
この動作によって、車体Ｂにユニバーサルジョンイト
によって連結されている枢軸旋回部材128、130は各ヒン
ジポイントＨの周りに反時計周り方向に回転する。その
結果、枢軸旋回部材128、130に連結された第１リンク13
2、134がそれぞれピストンロッド124、126の方向とは逆
方向に移動し、これによりホイール支持体136、138を図
２に示す如く操向する。
この状態で、後輪38、40は前輪２、４と同一な指向方
向になるように調節されることにより、車両が操向可能
な前輪のみによって操向されるときより前輪によって生
じる経路の直径が小さくなり、旋回安全性能が高まる。
他方、車両が走行レーンを急に変えるかスラローム走
行の際は、操向に応ずる応答性能を向上させるよう操向
慣性を減少させなければならない。従って、操向慣性を
減少させるため、本発明の操向システムは、旋回の外側
の後輪が操向され、旋回の内側の後輪が中立位置にある
ように設計されている。
これは後輪を独立して制御することにより可能になっ
ている。従って、本発明において、車両が左側へ旋回す
るときは、図３に示す如く右側後輪40のみを操行させ、
車両がさらに右側へ旋回するときは左側後輪38が即時に
操行されることができる。
そのような後輪の選択的な制御は第１リヤ制御バルブ
42を中立状態に制御し、第２リヤ方向制御バルブ44を図
３に示すような状態に制御することによって達成され
る。
図４は、後輪38、40の進行方向が前輪２、４により生
じる指向方向と逆になるよう調節された状態を示してい
る。前輪２、４が右側へ旋回し、一方、後輪38、40が左
側へ旋回する。
この調節は、後輪が前輪と同一の指向方向に調節され
るときに比べて車両の旋回半径をより減少することがで
きる。この後輪の選択的な操向は操向量フィードバック
センサ64、66から入力される信号による。
上述したように、この発明の４輪操向システムにおい
て、操向輪の旋回角に応じて後輪が２つのソレノイドバ
ルブによって独立して制御されることにより、後輪は電
子制御ユニットECUが伝達される信号に応じて最適に調
節される。
さらに、車両が高速で旋回の際、旋回外側の後輪は電
子制御ユニットによりステアリングホイール16に応じた
操向向きに操向され、旋回内側の後輪は電子制御ユニッ
トによりステアリングホイール16に応じた操向向きとは
逆向きに操向される。
車両が低速で旋回の際、図４に図解したように、後輪
の操向方向は前輪により生じる進行方向と逆向き調節さ
れ、これにより車両が幅の細い道路でさえも操向できる
ようにする。
以上、本発明の好ましい実施例が詳細に説明された
が、当業者が考えだすことができる、ここで教示した基
本的な発明概念の種々の変形態様、及び／または、修正
は、添付した請求範囲の技術的思想に含まれることは、
明瞭に理解できるであろう。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−155349（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−40930（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−92981（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−192670（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−31576（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B62D 7/14 B62D 6/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ステアリングホイール、 液圧を生成するエンジンによって駆動されるフロントポ
    ンプ及びリヤポンプ、 前記ステアリングホイールの回転方向に基づいて開閉す
    るポートを有するフロント方向制御バルブ、 前記フロント方向制御バルブによって選択された流路を
    通じてそこに液圧が供給される左側チャンバ及び右側チ
    ャンバを有する前輪アクチュエータ、 少なくとも車速センサ、操向角センサ、操向量フィード
    バックセンサから送信された信号に応じて後輪の操向を
    制御する電子制御ユニット、 前記電子制御ユニットから送出される信号に応じて前記
    リヤポンプにおいて生成された液圧をリザーバタンクに
    戻し、または、作動圧として液圧を供給する第１ソレノ
    イドバルブ、 前記電子制御ユニットから送出される信号に応じて前記
    リヤポンプにおいて生成された液圧を前記リザーバタン
    クに戻し、または、液圧を供給する第２ソレノイドバル
    ブ、 前記電子制御ユニットから送出される信号に応じて前記
    第１ソレノイドバルブから給される液圧の流れ方向を変
    える第１リヤ方向制御バルブ、 前記電子制御ユニットから送出される信号に応じて前記
    第２ソレノイドバルブから供給される液圧の流れ方向を
    変える第２リヤ方向制御バルブ、 前記第１リヤ方向制御バルブから供給される液圧が流入
    される左側チャンバ及び右側チャンバを有する第１後輪
    アクチュエータ、 前記第２リヤ方向制御バルブから供給される液圧が流入
    される左側チャンバ及び右側チャンバを有する第２後輪
    アクチュエータ、 前記後輪のそれぞれに連結された第１および第２のホイ
    ール支持体、 ヒンジポイントの周りに回転可能に、第１のユニバーサ
    ルジョンイトによって車体に連結されている第１の枢軸
    旋回部材であって、その自由端の一方が前記第１の後輪
    アクチュエータに連結されているもの、 ヒンジポイントの周りに回転可能に、第２のユニバーサ
    ルジョンイトによって車体に連結されている第２の枢軸
    旋回部材であって、その自由端の一方が前記第２の後輪
    アクチュエータに連結されているもの、 前記第１および第２の枢軸旋回部材のそれぞれの自由端
    の他方と、前記第１および第２のホイール支持体の自由
    端の一方に連結された２つの第１のリンク、 それぞれの一端が前記第１および第２のホイール支持体
    の自由端の他方に連結され、それぞれの他端がユニバー
    サルジョンイトを介して前記車体に連結されている２つ
    の第２のリンク を具備し、 前記第１、２ソレノイドバルブは前記電子制御ユニット
    によって独立して制御され、 前記第１、２リヤ方向制御バルブも前記電子制御ユニッ
    トによって独立して制御され、 通常走行状態において、前記電子制御ユニットは、前記
    第１および第２ソレノイドバルブ、前記第１および第２
    リヤ方向制御バルブ、前記第１および第２後輪アクチュ
    エータを駆動して前記後輪の操向角度を前記ステアリン
    グホイールの操向角度に応じた操向角度にし、 急な走行レーンの変更またはスラローム走行の場合、前
    記電子制御ユニットは、旋回内側の後輪を中立位置に制
    御し、旋回外側の後輪を操向させる、 車両用４輪操向システム。
  2. 【請求項２】前記第１ソレノイドバルブは、前記リヤポ
    ンプから液圧を受ける第１ポート、該第１ポートを通じ
    て供給される液圧を前記リザーバタンクに戻す第２ポー
    ト、液圧を前記第１リヤ方向制御バルブに供給する第３
    ポートを有するバルブケーシングを具備しており、 前記第２ソレノイドバルブは、前記リヤポンプから液圧
    を受ける第１ポート、該第１ポートを通じて供給される
    液圧を前記リザーバタンクに戻す第２ポート、液圧を前
    記第２リヤ方向制御バルブに供給する第３ポートを有す
    るバルブケーシングを具備している、 請求項１記載の車両用４輪操向システム。
  3. 【請求項３】前記第１リヤ方向制御バルブは、前記第１
    ソレノイドバルブから液圧を受ける第１、２ポート、液
    圧を前記第１後輪アクチュエータの左側チャンバ及び右
    側チャンバに供給する第３ポートを有するバルブケーシ
    ングを具備しており、 前記第２リヤ方向制御バルブは、前記第２ソレノイドバ
    ルブから液圧を受ける第１、２ポート、液圧を前記第２
    後輪アクチュエータの左側チャンバ及び右側チャンバに
    供給する第３ポートを有するバルブケーシングを具備し
    ている、 請求項１または２記載の車両用４輪操向システム。
  4. 【請求項４】ステアリングホイールの回転方向により開
    閉するポートを有するフロント方向制御バルブ、 前輪に連結されたタイロッドを押す、または、引く前輪
    アクチュエータ、 を含む前輪操向部と、 車速センサ、操向角センサ、操向量フィードバックセン
    サから送信される信号に応じて後輪の操向を制御する電
    子制御ユニット、 前記電子制御ユニットによって独立して制御される第
    １、２ソレノイドバルブ、 前記電子制御ユニットによって独立的に制御される第
    １、２リヤ方向制御バルブ、 前輪後輪を選択的に、または、同時に引くか押す第１、
    ２後輪アクチュエータ、 前記後輪のそれぞれに連結された第１および第２のホイ
    ール支持体、 それぞれヒンジポイントの周りに回転可能に、ユニバー
    サルジョンイトによって車体に連結されている第１およ
    び第２の枢軸旋回部材であって、それぞれの自由端の一
    方が前記第１および第２の後輪アクチュエータに連結さ
    れているもの、 前記第１および第２の枢軸旋回部材のそれぞれの自由端
    の他方と、前記第１および第２のホイール支持体の自由
    端の一方に連結された２つの第１のリンク、 それぞれの一端が前記第１および第２のホイール支持体
    の自由端の他方に連結され、それぞれの他端がユニバー
    サルジョンイトを介して前記車体に連結されている２つ
    の第２のリンク を含む後輪操向部と を具備し、 通常走行状態において、前記電子制御ユニットは、前記
    第１および第２ソレノイドバルブ、前記第１および第２
    リヤ方向制御バルブ、前記第１および第２後輪アクチュ
    エータを駆動して前記後輪の操向角度を前記ステアリン
    グホイールの操向角度に応じた操向角度にし、 急な走行レーンの変更またはスラローム走行の場合、前
    記電子制御ユニットは、旋回内側の後輪を中立位置に制
    御し、旋回外側の後輪を操向させる、 車両用４輪操向システム。
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