JPH01175572A - 自動車の操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は自動車の操舵装置に関するものである。

従来の技術 自動車が方向転換する場合側々の車輪が横滑りを起さな
いためには、各車輪が同一回転中心をもって旋回するこ
とが必要であり、普通の自動車では第７図に示すように
、左右前輪を転舵した場合左右前輪の各回転軸中心線が
後車軸の延長上で交叉し、その交叉点Ｐを瞬間旋回中心
として旋回する所謂アッカーマンステアリングジオメト
リとなるのが理想としている。

上記のように左右の前輪の回転軸中心線が後車軸延長上
で交叉する為には外輪側の転舵角αｌに対し内輪側の転
舵角α２は必ず大きくなくてはならず、機構的にはタイ
ロッドとナックルアームにより台形リンク装置を構成し
、該台形リンク装置によりタイロッドの軸方向移動に対
し左右のナックルアームの回動によって転舵される左右
の前輪は外輪側転舵角より内輪側転舵角が大となるよう
にして理想のアッカーマンステアリングジオメトリによ
り近づけた構造が一般的に用いられている（例えば特開
昭６０−１６１２５８号公報参照）。

発明が解決しようとする問題点 ところが、第７図に示すアッカーマンジオメトリにおい
て、ホイールベースを文としてトレッドをｔとすると、
外輪側と内輪側の各転舵角α１とα２の関係は、 Ｍ＝　ｔ＋ｒ４−丁　・・・・・・・・・・・・（１）
となり、α１　とα２の舵角差δに注目すると上記（１
）式は （稗−−Ｔ−ｔ　）　（ｔａ−ｎδ＋ｔａｎα１）＝文
−交ｔａｎδ・ｔａｎα１ ｔａｎδ 、°、見■ｒ丁璽＋文−ｔ　＊　ｔａｎδ−ｔ　＠ｔａ
ｎα１＝　ｌ　−ｎ　ｔａｎδ＊ｔａｎα＋ 、”、ｔａｎδ（＆−ｔ　＋　ｌ　ｔａｎ　ａ　ｌ）＝
七拳ｔａｎαｌ ・・・・・・・・・・・・・・・（２）となり、（２）
式より旋回時の外輪側転舵角α１と舵角差δとの関係は
第８図の実線示Ａでなければならない。

しかしタイロッドとナックルアームにより構成した一般
的な台形リンク装置ではα１　とδとの関係は第８図の
点線水Ｂに示す程度のものにしかならず、第７図の点線
で示すように外輪側には（α′１−α１）、内輪側には
（α２−α′２）の無用なスリップ角がつき、そのため
無用な横力が発生しタイヤの摩耗が増すと言う不都合が
生じるばかりか運転者の操舵感が滑らかになり難いと言
う問題を有している。

上記に開示した特開昭６０−１６１２５８号公報には補
助操舵装置を設けたものが示されているが、上記のよう
なアッカーマン式操舵装置の問題を解決しようとするも
のではなく、又該補助操舵装置の構造では上記問題を解
決することはできないものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、左右前輪の各サスペンションの車体側への取
付部を移動変位させる左右のアクチュエータを設け、ス
テアリングハンドルの操作によりタイロッド、ナックル
アーム等よりなる前輪操舵機構を介して左右前輪が転舵
作動したとき、ステアリングハンドルの操舵角情報。

又は該ステアリングハンドルの操舵角情報と車速情報と
に基づき、コントロールユニットが上記左右のアクチュ
エータをそれぞれ作動させるべき出力を発しサスペンシ
ョン取付部の移動変位量を左右独立にコントロールする
ことにより、左右前輪の転舵角を理想転舵角特性に補正
制御するよう構成したことを特徴とするものである。

作　　　用 上記により、ハンドル操舵角情報のみで制御を行う場合
は左右前輪の転舵角を理想的なアッカーマンジオメトリ
にほぼ合致する転舵角に補正制御し、ハンドル操舵角情
報と車速情報とで制御を行う場合は低車速では上記と同
様理想的なアッカーマンジオメトリにほぼ合致するよう
、車速が増し旋回時遠心力が働らくようになって来ると
該遠心力に見合うスリップ角を与えるよう左右前輪の転
舵角補正制御を行い、これにより左右前輪に無用なスリ
ップ角が生じることがなくなり、タイヤ摩耗の著しい減
少および円滑なるハンドル操舵感を得ることができるも
のである。

実施例 以下本発明の実施例を第１〜６図を参照して説明する。

第１．２図において、１はステアリングハンドル（以下
単にハンドルと称す）、２はギヤボックス、３はタイロ
ッド、４はナックルアームであり、ハンドル１を回転操
作することによりギヤボックス２内におけるビニオンと
ラックの噛合機構にてラックシャツ）２ａが軸方向に移
動し、タイロッド３．ナックルアーム４を介して左右の
前輪５，５はキングピン６．６まわりに転舵される。

上記のような前輪操舵機構は従来より周知であるので詳
しい図示および説明は省略する。

上記前輪５，５はロアアーム７．７およびサスペンショ
ンばねを備えたストラット８．８によってそれぞれ上下
揺動可能なるよう車体側部材に支持されており、これも
従来より周知であるので詳しい図示および説明は省略す
る。

ロアアーム７．７の基端部を回動可能なるよう軸着する
支持軸９，９は偏心軸にて構成されると共に、該支持軸
９，９は回転可能なるよう車体側部材に取付けられ、該
支持軸９．９を回動させる電動モータ１０，１０が設け
られ、該電動モータ１０，１０の回転により支持軸９゜
９は所望の角度だけそれぞれ独立して回動変位しロアア
ーム７．７の揺動中心位舒を所望の量だけ第３図点線示
の如く車体幅方向に変位させることができるようになっ
ている。

上記ロアアーム７基端部支持構造の詳細は第４，５図に
示す通りである。

即ち、支持軸９は車体側部材（例えばクロスメンバ等）
に固着されるケース１１にベアリングを介して回転可能
なるよう取付けられ、その両端のロアアーム７基端部の
取付軸部９ａ。

９ｂはその中心ｘ′−ｘ”が支持軸９の回転中心ｘ−ｘ
よりεだけ偏心した偏心軸で構成されており、偏心軸部
９ａ、９ｂにロアアーム７の前後の基端部７ａ、７ｂを
それぞれゴム等よりなるブツシュを介して回転可能なる
よう嵌装固定することにより、ロアアーム７は偏心軸部
９ａ、９ｂの中心ｘ’−ｘ′を中心として上下揺動する
よう車体側に取付けられる。

支持軸９にはウオームホイール１２が固着され、上記ケ
ース１１に取付けた電動モータ１０によって回転するウ
オームギヤ１０ａが上記ウオームホイール１２に噛合い
、電動モータ１０の回転によって支持軸９がｘ−ｘを中
心として減速回動するよう構成されている。１６はモー
タ回転角センサである。

こλで、第４，５図に示すように支持軸９の回転中心ｘ
−ｘに対し偏心軸部９ａ、９ｂの中心ｘ’−ｘ’が下方
に変位している状態を中立位置とすると、支持軸９を第
４図において時計方向に９０”回転させると偏心軸部中
心ｘ’−ｘ’は中立位置よりεだけ車体外側方向に変位
し、反時計方向に９０°回転させるとｘ’−ｘ”は中立
位置よりεだけ車体中心側方向に変位することになる。

このようにロアアーム７の基端部の揺動中心が車体幅方
向に変位するとキングピン６も車幅方向に変位し、第３
図に示すようにハンドル１を左側に切った左転舵時、ｘ
’−ｘ′を車体外側方向に変位させると前輪転舵角はあ
る角度だけ切戻された状態となり、又ｘ′−ｘ”を車体
中心側方向に変位させるとある角度だけ切増しされた状
態となり、該ある角度範囲で左右前輪の転舵角の増減制
御を左右独立して行うことができる。

上記左右の電動モータ１０，１０の回転（＠転量および
回転方向）制御は、ハンドル１の操舵角（操舵方向を含
む）を検出するハンドル操舵角検出手段１３の操舵角信
号と車速を検出する車速検出手段１４の車速信号に基づ
くコントロールユニット１５の出力によってそれぞれ別
々に行われる。

コントロールユニット１５は第６図のブロック図に示す
ように、ハンドル操舵角検出手段１３により得られる操
舵角θと車速検出手段１４により得られる車速Ｖの各情
報から切増し又は切戻しすべき角度の目標値を左右輪側
々に演算しその各目標値と左右の電動モータ１０゜１０
のモータ回転角を検出するモータ回転角センサ１６の信
号から得られるモータ回転角との偏差を演算し、その偏
差値に応じた電圧を左右の電動モータ１０，１０に格別
に与え、以下に述べるような転舵角制御を行う。

即ち、例えば第７図に示すように外輪側は点線示から実
線水のようにα′１−αｌだけ切戻し、内輪側は点線示
から実線水のようにα２−α′２だけ切増しすることに
より、常に理想のアッカーマンジオメトリを得ることが
できる。

しかし、実際の制御においては、旋回時外輪側は転舵角
の補正制御を行わず、第３図に示すようにあるハンドル
操舵角θのときの外輪側転舵角をαｌ　としてそれに対
応したα２を得るように内輪側をΔα２だけ切増すと言
う制御を行うことにより、はぼ理想のアッカーマンジオ
メトリを得ることができ、すべての前輪転舵角範囲で無
用のスリップ角を生じさせることがなくタイヤの摩耗が
少くハンドル操作感の滑らかな理想的な操舵特性を得る
ことができる。

上記のような転舵角補正制御を全車速範囲で行う場合は
、車速検出手段１４は不要であり。

コントロールユニット１５はハンドル操舵角検出手段１
３からの信号のみにより、上記のようにアッカーマンジ
オメトリを満足させるべき理想転舵角特性に補正制御す
るのみでよいが、車速検出手段を設は車速Ｖの情報を追
加すれば更にきめこまかな制御が可能となる。

即ち、ある程度車速が増して来ると、車の旋回には遠心
力が働らき始め、各車輪はそれに対抗するために横力を
発生しなければならず、各車輪はその横力を発生させる
に見合うスリップ各β１．β２．β３．β４を発生させ
ねばならない。

このとき左右前輪の理想転舵角は前述の第７図に示した
ものとは若干具ったものとなる（第９図参照）、つまり
自動車は一般にアンダステア特性とするのが普通である
から、前輪のスリップ角βｌ、β２は後輪のスリップ角
β３．β４より大きくなり、旋回半径は大きくなって来
て、左右前輪の転舵角差δ（＝α２−α１）は極低速の
ときの理想（第８図の実線水Ａ参照）より少し小とした
方がより理想的となる。

そこで第６図のブロック図で示すようにハンドル操舵角
検出手段１３のほかに車速検出手段１４を設けることに
より、遠心力があまり働らかない低車速での旋回時は左
右前輪の転舵角を第７図に示すような理想的なアッカー
マンジオメトリを得るよう補正制御し、遠心力が大とな
る中、高車速範囲では操舵角θと車速Ｖとから求められ
る遠心力の大きさに応じて左右前輪の転舵角差δを第８
図の実線水Ａより小とした理想的転舵角特性に補正制御
すると言うきめ細かな前輪転舵角補正制御を行うことが
できる。

尚本発明は、図示の形式のサスペンションのものに限定
されることなく、任意のサスペンション構造のものに適
用でき、サスペンションの車体側への取付部を変位させ
る為の構造およびそのアクチュエータも図示実施例以外
任意のものを採用できる。

更に上記実施例ではタイロッドとナックルアームとが台
形リンク構造をなすステアリング装置に本発明を適用し
た例を示しているが、本発明は左右のナックルアームが
ほぼ平行でハンドル操舵によっては左右の前輪にほとん
ど転舵角差が生じないパラレル式ステアリング装置にも
適用でき、この場合も転舵角補正によりアッカーマンジ
オメトリ通り等の理想的転舵角特性を得ることができる
。

発明の効果 以上のように本発明によれば、左右前輪のサスペンショ
ン取付部をそれぞれ独立して、ハンドル操舵角又は該ハ
ンドル操舵角と車速とに応じて移動制御することにより
、ハンドル操作による通常のステアリング特性を理想的
転舵角特性に補正し、常に無用のスリップ角が生じるこ
となく、タイヤ摩耗が著しく少く、ハンドル操舵感が極
めて滑らかとなる状態をすべての前輪転舵角範囲で維持
することができるもので、構成が比較的簡単で制御が確
実である点等と相俟って実用上多大の効果をもたらし得
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すモ面説明図、第２図は
第１図に示す装置の正面説明図、第３図は第１図装置の
作動状態説明図、第４図は第１図に示す装置のロアアー
ム取付部の具体的構造例を示す正面図で要部を断面にて
示している。第５図は第４図のＡ−Ａ断面図である。 第６図は本発明による制御系統の一例を示すブロック図
、第７図はアッカーマンジオメトリの説明図、第８図は
前輪転舵時の外輪側転舵角α１　と左右前輪の転舵角差
δとの関係を示す図、第９図は車速が増した場合の左右
前輪の理想的転舵角特性を説明する図である。 １・・・ステアリングハンドル、５・・・前輪、６・・
・キングピン、７・・・ロアアーム、８・・・ストラッ
ト、９・・・支持軸、１０・・・電動モータ、１３・・
・／＼ンドル操舵角検出手段、１４・・・車速検出手段
、１５・・・コントロールユニット、１６・・・モータ
回転角センサ。 以　　上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、自動車の左右前輪の各サスペンションの車体側
   への取付部を移動変位させる左右のアクチュエータを設
   け、ステアリングハンドルの操作によりタイロッド、ナ
   ックルアーム等よりなる前輪操舵機構を介して左右前輪
   が転舵作動したとき、該ステアリングハンドルの操舵角
   を検出するハンドル操舵角検出手段が検出したハンドル
   操舵角情報に基づき上記アクチュエータの作動を左右独
   立にコントロールし左右前輪の転舵角を理想転舵角特性
   に近づけるよう補正制御するコントロールユニットを設
   けたことを特徴とする自動車の操舵装置。
2. （２）、自動車の左右前輪の各サスペンションの車体側
   への取付部を移動変位させる左右のアクチュエータを設
   け、ステアリングハンドルの操作によりタイロッド、ナ
   ックルアーム等よりなる前輪操舵機構を介して左右前輪
   が転舵作動したとき、該ステアリングハンドルの操舵角
   を検出するハンドル操舵角検出手段が検出したハンドル
   操舵角情報と車速を検出する車速検出手段が検出した車
   速情報とに基づき上記アクチュエータの作動を左右独立
   にコントロールし左右前輪の転舵角を理想転舵角特性に
   近づけるよう補正制御するコントロールユニットを設け
   たことを特徴とする自動車の操舵装置。