JPH0115431B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、ステアリング操作により、前輪の
みならず、後輪をも操舵しうるように構成された
四輪操舵装置に関し、とくに、車体側方に障害物
が存在する場合には、後輪の転舵角が０または前
輪に対して同位相となるように制御されるように
構成されたものに関する。

【従来の技術】

主として操向安定性の向上を目的として、ステ
アリング操作にしたがつて、前輪のみならず、後
輪をも所定方向に転舵させるというアイデイアは
すでに知られている。たとえば、特開昭58−
20563号公報に示されたものは、前輪用のステア
リングギヤボツクス内のラツク杆に車体後方部ま
でのびる操作力伝達用シヤフトの前端のピニオン
を噛合させ、この操作力伝達用シヤフトの回転を
後輪用転舵機構に入力し、後輪を所定方向に転舵
するように構成されている。すなわち、この公報
に示された四輪操舵装置は、前輪転舵のための操
舵力の一部を機械的に後輪用転舵機構に伝達する
ように構成されたものであつて、後輪舵角は前輪
の転舵角によつてのみ決定される。 また、特開昭59−20563号公報に示されたもの
は、基本的には電気的な制御装置によつて後輪の
転舵角が制御されるように構成され、前輪の転舵
角に対する後輪の転舵角を、前輪の転舵角の大き
さおよび車速によつて制御するように構成されて
いる。 ところで、あらゆる車速において、ドライバビ
リテイを最適化するためには、遠心力の影響をほ
とんど考慮する必要がない低速時と、遠心力の影
響を考慮する必要がある高速時とで、前輪の転舵
角に対する後輪の転舵角の比をあらわす転舵比が
本願の第４図に示すように変化することが好まし
いことが知られている。ここで転舵比ｋが正の領
域は前輪と逆方向に後輪が転舵される、いわゆる
逆位相であることを表わし、転舵比ｋが負の領域
は前輪と同方向に後輪が転舵される、いわゆる同
位相であることを表わす。この第４図のグラフか
ら明らかなように、低速時には、後輪が前輪と逆
方向に転舵される結果、車体の回転半径がきわめ
て小さくなり、逆に、高速時には、後輪は前輪と
同方向に転舵される結果、車体の回転半径はステ
アリングの操舵感覚より大きくなる。このよう
な、車速に応じた転舵比ｋの変化は、遠心力の影
響の少ない低速時から遠心力の影響の大きい高速
時にわたり、車体のすべり角が生じないように決
定されるのであるが、この場合、次のような問題
が生じる場合がある。 すなわち、第７図に示すように、たとえば、縦
列駐車状態のように側方の障害物が存在する状態
から道路中央方向に大きく転舵させて発進させよ
うとする場合、後輪が障害物側に転舵される結
果、車体後部が路肩側に寄つて車体後部が障害物
に接触する可能性があるのである。 このような問題を解決する四輪操舵装置を提供
する従来例として、たとえば、特開昭56−163969
号公報には、前輪舵角が非常に大きい場合、後輪
の転舵角を０に戻して、上記した後輪が逆方向に
転舵されることによる車体の障害物への接触を防
止するようにしたものが示されている。

【発明が解決すべき課題】

しかしながら、上記特開昭56−163969号公報に
示されたものでは、前輪の転舵角が大きい場合に
はいつでも後輪の転舵角が０に戻るので、小回り
したい場合でも四輪操舵の利点が活かせないとい
う別の問題がある。また、前輪の転舵角がある一
定量を超えると突然後輪の転舵角が逆位相から０
に戻るので、低速時での操向安定性がかえつて悪
化するという問題もある。 本発明は、上記の事情のもとで考え出されたも
ので、その解決すべき課題は、基本的には、全車
速範囲におて最適な操向安定性を発揮することが
でき、しかも、車体側方に障害物が存在する場合
には後輪舵角が逆位相から同位相または０に戻
り、低速小回り時に車体が障害物に接触すること
を防止しうる四輪操舵装置を提供することであ
る。

【課題を解決するための手段】

本発明の四輪操舵装置では、次のように構成す
ることにより、上記課題を解決している。 すなわち、本発明の四輪操舵装置は、ステアリ
ングシヤフトの回転に応じて前輪を転舵させる前
輪用転舵機構と、制御装置によつて制御され、か
つ後輪を転舵しうる後輪転舵機構と、前輪舵角セ
ンサと、後輪舵角センサと、車速センサと、車体
側方の障害物の存在を検出する超音波センサと、
通常走行時に選択されて制御手段に転舵比データ
を送出する、後輪の前輪に対する転舵比が車速に
応じて最適となるように設定された第一データ送
出手段と、超音波センサが障害物を検出したとき
に選択され、後輪舵角の０データまたは後輪の転
舵方向が前輪の転舵方向に対して同位相に設定さ
れた転舵比データを制御手段に送出する第２デー
タ送出手段と、前輪の転舵角、車速および上記第
一データ送出手段または第二データ送出手段から
のデータにしたがつて後輪の転舵角を決定し、か
つその転舵角となるように後輪転舵機構を制御す
る制御手段とを備えている。

【作用】

第一データ送出手段には、たとえば、第４図に
示すような、車速と、これに対応する最適な転舵
比との関係をあらわすデータが格納され、また、
第二データ送出手段には、たとえば、第５図に示
すように、速度に関係なく転舵比ｋが−１に固定
されたデータ、または、後輪の転舵角を０とすべ
きデータが格納される。 通常走行時、すなわち、超音波センサが車体側
方に障害物を検知しない時、制御手段は、後輪転
舵機構を制御すべき要素の一つとして上記第一デ
ータ送出手段を選択する（通常走行モード）。具
体的には、制御手段は、車速センサから入力され
る現在車速にしたがつて転舵比を第一データ送出
手段から受け取り、前輪舵角センサから入力され
る前輪の転舵角と上記第一データ送出手段から受
け取つた転舵比から後輪の転舵角を演算し、こう
して決定された転舵角にしたがつて後輪転舵機構
を制御する。一方、超音波センサが車体側方に障
害物を検知した場合には、制御手段は、後輪転舵
機構を制御すべき要素の一つとして上記第二デー
タ送出手段を選択する（障害物検出モード）。こ
れにより制御手段は、前輪の転舵角と転舵比ｋ＝
−１から後輪の転舵角を決定し（この場合後輪の
転舵角は前輪の転舵角と逆位相同一角となる）、
これにしたがつて後輪転舵機構を制御するか、ま
たは、後輪の転舵角を０に戻すべく後輪転舵機構
を制御する。なお、ある程度以上の速度での走行
中に上記超音波センサが側方を走る他の自動車を
検出し、これによつて制御手段の制御が通常走行
モードから障害物検出モードに移ることがないよ
うに、上記第二データ送出手段を選択する障害物
検出モードに移る条件として、車速がある一定速
度以下、たとえば10Km／ｈ以下であることを付け
加えるとよい。

【効果】

上記のように、本発明の四輪操舵装置では、通
常走行時においては、車速および前輪の転舵角に
対応して、それに最適な後輪操舵を行なつて、す
べての車速において最適な操舵感覚を得ることが
できる。また、たとえ障害物の傍らからその障害
物から離れる方向に操舵して発進する場合であつ
ても、自動的に後輪の転舵角が０に戻り、または
前輪と同位相となるので、後輪が障害物側に転舵
されて車体後部が障害物に接触するといつたこと
はない。すなわち、障害物の傍から発車するよう
な場合、または、縦列駐車する場合には、前輪に
よる二輪操舵の感覚で車体操向を行なうことがで
き、四輪操舵装置を備える場合の安全性が高ま
る。

【実施例の説明】

以下、本発明の四輪操舵装置の実施例を図面を
参照しつつ具体的に説明する。 第１図は、本発明の四輪操舵装置の一例の全体
構成概略図である。ここで前輪操舵機構１は、従
来公知のものが使用される。すなわち、ラツク・
ピニオン式の転舵機構の場合、ステアリングホイ
ール２とともに軸転するステアリングシヤフト３
の回転は、ギヤボツクス４でたとえばラツク杆５
の車幅方向の往復動に変動され、さらにこのラツ
ク杆５の往復動は、両端のタイロツド６，６を介
してナツクルアーム７，７の軸８，８を中心とし
た回動に変換され、このナツクルアーム７，７の
回動により、前輪９，９は上記軸８，８を中心と
して転舵されるようになつている。 一方、本例における後輪転舵機構１０は、制御
手段１１を構成するマイクロコンピユータ１１′
によつて制御されるステツピングモータ１２と、
このステツピングモータ１２の回転が入力される
公知のパワーステアリング装置１３とによつて構
成される。また、マイクロコンピユータ１１′に
は、前輪舵角センサ１４、後輪舵角センサ１５、
車速センサ１６および超音波センサ４１からの信
号が入力され、かつ、上記ステツピングモータ１
２への制御線が延びている。前輪舵角センサ１４
は、たとえば、ステアリングシヤフト３に周状に
多数個の小穴を明けた円板を取付けるとともに、
この円板を挟むように発光素子および受光素子を
取付け、基準位置から、円板が発光素子からの光
を遮断した回数を計数するようにしたり、ラツク
杆５やナツクルアーム７，７などの機構部品の基
準位置からの変位をポテンシヨメータで検出する
ようにするなどして実現できる。また、後輪舵角
センサ１５もまた、上記前輪舵角センサ１４と同
様にして実現できる。また、超音波センサ４１
は、車体側部に音波発生体と音波受信体とを設置
し、音波発生体から音波が発生してから障害物に
当たつて反射した音波を音波受信体が受信するま
での時間により、車体から障害物までの距離を計
測する公知のものを採用することができる。 １７は普通、前輪転舵用に使用される、たとえ
ばラツク・ピニオン式のパワーステアリング装置
１３の入力部を示し、本例の場合、この入力部１
７は、上記ステツピングモータ１２に対して連繋
されている。すなわち、ステツピングモータ１２
の出力軸の回転方向にしたがつてパワーシリンダ
１８（第２図）が駆動され、車幅方向に延びるラ
ツク杆１９を往復動させるようになつている。ラ
ツク杆１９の働きは、その両端に連結されたタイ
ロツド２０，２０によつてナツクルアーム２１，
２１に伝達されてこのナツクルアーム２１，２１
を軸２２，２２を中心として回転させ、したがつ
てこのナツクルアーム２１，２１に取付けられた
後輪２３，２３は、上記軸２２，２２を中心とし
て転舵される。 上記ステツピングモータ１２とパワーステアリ
ング装置１３との連繋構造の詳細を第２図に示
す。 この例では、ステツピングモータ１２の出力軸
２４の回転を減速してパワーステアリング装置１
３の入力部１７に入力するように構成している。
すなわち、ステツピングモータ１２に付設された
ギヤハウジング２５内に、出力軸２４に取付けた
小ギヤ２６と、伝動軸２７に取付けられ、かつ小
ギヤ２６に噛み合う大ギヤ２８とを組込み、伝動
軸２７とパワーステアリング装置１３の入力軸２
９とを両端がユニバーサルジヨイントで連結され
た軸３０で連結している。パワーステアリング装
置１３の入力軸２９は、コントロールバルブ部３
１を経て先端にピニオン３２が形成されており、
これがギヤボツクス３３内を左右摺動可能なラツ
ク杆１９に噛み合つている。ギヤボツクス３３の
左方において符号３４示す部分がパワーシリンダ
部で、ピストン３５を挟むようにシリンダ空間が
形成されており、かつピストン３５を双方向に駆
動できるように、コントロールバルブにつながる
一対の油圧ポート３６，３７が設けられる。この
ラツク・ピニオン式のパワーステアリング装置１
３によつて倍力され、上記ステツピングモータ１
２の回転方向にしたがつた方向にラツク杆１９が
動かされ、後輪２３が所定の方向に所定角転舵さ
れる。 制御手段１１を構成するマイクロコンピユータ
１１′内には、第３図に示すように、通常走行時
での車速Ｖと、後輪２３の前輪９に対する転舵比
ｋとの関係を格納した第一データ送出手段３８
と、車速Ｖに関係なく転舵比ｋが−１に固定され
た第二データ送出手段３９が形成される。上記第
一データ送出手段３８は、通常走行時、すなわ
ち、超音波センサ４１が障害物を検知しないとき
に、車速センサ１６からのデータ、前輪舵角セン
サ１４からのデータとともに後輪の転舵角を決
定、かつ制御すべき要素として選択される。一
方、第二データ送出手段３９は、超音波センサ４
１が車体側方に障害物を検知したときに後輪２３
の舵角を決定すべき要素として選択される。な
お、この第二データ送出手段に格納すべきデータ
としては、第５図に示すように、−１に固定され
た転舵比ｋ以外に、後輪２３の舵角を０とすべき
データ、すなわち、０に固定された転舵比を格納
してもよい。 ここで、第４図に示す通常走行時での車速Ｖと
転舵比ｋとの関係を説明すると次の通りである。 低速時には、後輪２３は、前輪に対して逆位相
に転舵される。二輪操舵では、前輪を転舵する
と、車体の旋回中心は、車体中心より後方に位置
し、したがつて、車体中心が移動しようとする方
向は、車体前後方向から斜めに変位し、いわゆる
すべり角が生じるが、後輪を逆位相に転舵させる
と、車体の旋回中心が車体中心を通る車幅方向線
上に位置するようになり、これにより車体中心が
移動しようとする方向が車体前後方向と一致し、
いわゆるすべり角が０となる。一方、車体が大き
くなると、遠心力の影響が大きくなつてくる。こ
の遠心力により前輪および後輪と路面との間にコ
ーナリングフオースが発生し、前輪および後輪に
すべり角が生じて旋回中心が前方に移行する傾向
が生じるが、この傾向を後輪を前輪と同位相方向
に転舵することにより相殺し、実際の旋回中心を
車体中心を通る車幅方向線上に位置させることが
できる。これにより、車体のすべり角がなくな
り、したがつて、概ね後輪２３を第４図に示す転
舵比にしたがつて転舵させると、低速時および高
速時の双方において車体のすべり角が生じない最
高のドライパビリテイを得ることができるのであ
る。 次に、制御手段１１による制御を、第６図に示
すフローチヤートを参照して説明する。 通常走行時すなわち、車体側方に障害物が検知
されない場合には（ステツプ102）、制御手段１１
は、車速センサ１６からの車速データ（ステツプ
103）、前輪舵角センサ１４からのデータ（ステツ
プ104）および第一データ送出手段３８からの転
舵比ｋ（ステツプ105）にしたがつて後輪２３の転
舵角および方向を決定し（ステツプ107）かつ後
輪転舵機構１０を制御する（ステツプ108）。後輪
転舵機構１０は、後輪舵角センサ１５から制御手
段１１にフイードバツクされるデータが上記決定
された転舵角となるまで駆動される。このよう
に、障害物が存在しない場合、上記の通常走行モ
ードの制御が繰り返し行なわれ、前輪９の転舵角
および車速にしたがつて、後輪２３が最適に転舵
される。 なお、本実施例では、たとえば、縦列駐車を行
なう場合など、積極的に低速で車体を斜めに平行
移動させることができるように、低速時であつて
も後輪２３を前輪９に対して同位相で転舵しうる
ように、同位相スイツチ４２が設けられている
（第１図および第３図参照）。本例では、この同位
相スイツチ４２がオンとなると（ステツプ109）、
制御手段１１は、車速がある設定車速（この場
合、かなり遅い車種、すなわち、第４図のグラフ
において後輪が前輪に対して逆位相となる領域）
以下であることを条件に（ステツプ106）、転舵比
ｋを−１に固定して処理を行なうようにしてい
る。 一方、超音波センサ４１が障害物を検知すると
（ステツプ102）、第二データ検出手段３９からの
データにより、たとえば、転舵比ｋが−１に設定
される（ステツプ111）。そして車速センサ１６か
らのデータ（ステツプ112）が設定車速を超える
ものであるかどうかが判断され（ステツプ113）、
設定車速以上であると通常走行モードのループに
飛び、設定車速以下であると以下の障害物検知モ
ードの処理が進められる。上記ステツプ113にお
いて、実質的に、超音波センサ４１で検知された
障害物が、側方を走る他の自動車であるか、固定
状の障害物であるかが判断され、通常走行時に不
用意に障害物検知モードとなるのを回避してい
る。次いで、前輪転舵センサ１４からのデータ
（ステツプ114）と上記設定された転舵比ｋ＝−１
とから後輪の転舵角が決定され（ステツプ115）、
そしてそれに基づいて後輪転舵機構１０が制御さ
れる（116）。車体側方に固定状の障害物があるか
ぎり、上記のような障害物検知モードのループが
繰り返され、後輪２３は、前輪と同位相に転舵さ
れ、または転舵角０に戻される。 以上、説明したように、本発明の四輪操舵装置
においては、通常走行時に前輪の転舵角および車
速に応じ、車体にすべり角が生じない最適な操舵
性能が達成されるのみならず、車体側部に障害物
が存在するときには、自動的に後輪の転舵角を前
輪と同位相に転舵し、または転舵角を０に戻す制
御を行なつているので、障害物の傍らからその障
害物から離れるようにして発進しようとする場
合、車体後部が障害物お接触するという不具合は
起こりえない。これにより、四輪操舵装置の安全
性がより高まる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の四輪操舵装置の一例の概略構
成図、第２図はステツピングモータとパワーステ
アリング装置との連繋部の詳細断面図、第３図は
制御装置およびこれと各構成要素との関係を示す
ブロツク図、第４図は第一データ送出手段から送
出されるべきデータテーブルの一例を示すグラ
フ、第５図は第二データ送出手段から送出される
べきデータの一例を示すグラフ、第６図は制御手
段による制御の流れの一例を示すフローチヤー
ト、第７図は従来例の問題点を説明するための図
である。 １……前輪転舵機構、３……ステアリングシヤ
フト、９……前輪、１０……後輪操舵機構、１１
……制御手段、１４……前輪舵角センサ、１５…
…後輪舵角センサ、１６……車速センサ、２３…
…後輪、３８……第一データ送出手段、３９……
第二データ送出手段、４１……超音波センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ステアリングシヤフトの回転に応じて前輪を
   転舵させる前輪用転舵機構と、制御装置によつて
   制御され、かつ後輪を転舵しうる後輪転舵機構
   と、前輪舵角センサと、後輪舵角センサと、車速
   センサと、車体側方の障害物の存在を検出する超
   音波センサと、通常走行時に選択されて制御手段
   に転舵比データを送出する、後輪の前輪に対する
   転舵比が車速に応じて最適となるように設定され
   た第一データ送出手段と、超音波センサが障害物
   を検知したときに選択され、後輪舵角の０データ
   または後輪の転舵方向が前輪の転舵方向に対して
   同位相に設定された転舵比データを制御手段に送
   出する第二データ送出手段と、前輪の転舵角、車
   速および上記第一データ送出手段または第二デー
   タ送出手段からのデータにしたがつて後輪の転舵
   角を決定し、かつその転舵角となるように後輪転
   舵機構を制御する制御手段とを備えることを特徴
   とする、四輪操舵装置。