JPH01227946A - 路面状態検出装置 - 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、走行する路面の状態を検出する装置に閃−ノ
°る。

〔従来技術〕

近年、自動車のは女性及び旋回性の向上を図るために、
ステアリングハンドルによる前輪の転舵に追従して後輪
の転舵を行うようにした四輪操舵システムが開発されて
いる。

四輪操舵システムをイｆする車両においては、後輪と前
輪とを同方向に転舵する同相転舵比により得られる良好
な操安性と、後輪と１１１輪とを逆方向に転舵する逆相
転舵比により得られる良好な旋回性とを兼ね備えるもの
であるが、路面が滑り難い時即らｙＸ擦係数μが大きい
時には良好な操安性と旋回性とを転舵比を同相と逆相と
に車速に応じて（車速応答型）或いは前輪の転舵角に応
じζ（舵角応答型）切り替えることで確保ずればよく、
逆に路面が滑りやずい時即ら７挫係数μが小さい１．１
には旋回性を良くするとスリップしやすくなって保縦し
づらくなる問題があり、旋回性よりも良好な操安性を速
やかに確保しなく°ζはならない。

このことから、走行する路面の状態により前輪に対する
後輪の転舵比を変更する必要があるが、これは第７図に
示されるように、車速応答型では路面の摩擦係数μが高
い場合は曲線Ｉのように車速■に応じ゛ζ前輪に対する
後輪の転舵比を制ｊｎシているが、雨天時、砕雪時或い
は砂利道等の路面の摩Ｉ；係数μが低い場合は曲線■に
示される転舵比即ち逆ｌ０（−）から同相（＋）に変化
する車速が■バ例えば６０ｋｍ　／　ｌ＋　）からＶ＋
（例えば２５　ｋｍ／ｈ）となるような転舵比を採用す
ることが望ましい、また、舵角応答型においては、第８
図に示されるように、路面の摩擦係数μが高い場合は曲
＆ｌ１ｌＩＩＩのように前輪の転舵角θ８に応じて前輪
に対する後輪の転舵比を制ｔｌしているが、摩擦係数μ
が低い場合は曲線■に示される転舵比部ら同相の最大値
をとる前輪の転舵角ｅ、はθ。

からθ１′に、同相（＋）から逆相（−）に変わる前輪
の転舵角θ工はθ、からθ、′に増大している転舵比を
１采用することが望ましい。

上記のｆｔＪＪ　ｉｌｌを行うために、従来の四輪斥舵
システｌ、を有する車両において路面状態を検出して前
輪と後輪の転舵比を変更するものとしては、−例として
特開昭６０−１４８７０９公報に示された車両の１過舵
装置が知られている。この車両の操舵装置は、横加速度
センサによって車両の横方向加速度即ち車両の横方向の
滑りを検知して走行する路面の摩擦状態を検出し、前輪
と後輪の転舵比を変更している。

また、ワイパーを作動させた時は雨天であるから路面状
態が悪いとして、ワイパーの作動スイッチがＯＮされる
と路面の摩擦係数μが低いものと判定し°ζ転舵比を変
更させるものがあった。

また、四輪操舵装置に限らず、パワーステアリング装置
やアンチロックブレーキングシステム等でも上述したよ
うな検出のしかたで路面の状態に応じて制ｉｌｌ　？ｉ
：　変更するようにしたものはあった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来技術において、車両の横方向加速度即し車両
の横方向の滑りを検知して走行する路面の摩ぼ状態を検
出するものは、精度の高い横加速度セン１す及びその演
１γ′４ＡＺ、が複雑で且つ高価なものであるという問
題点があった。

また、ワイパーの作動スイッチがＯＮされると路面の１
７１＊係Ｕｔｔが低いものと判定するものは、降雨後或
いは降雪袋の路面の摩擦係数μが低いものであることを
判定できず、砂利道等の構造的に摩擦係数Ｉｌが低い路
面についても判定できないという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決し、摩擦係数μの高低を簡
単なｌｉＪ成でもゲζ確実に判定できる車内の路面状態
検出装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の路面状態検出装置は、タイヤの回転によって巻
き上げられる小砂利、水滴、雪或いは氷片等の路面の摩
擦係数μに影響のある路上の物体を検出するセンサー（
雨滴センサー、圧ツノセンサー或いは光センサー等）を
ホイールハウス内の適所に設けることにより、上記目的
を達成することが出来る。

〔作用〕

上記のように構成された路面状態検出装置は、車両の走
行中にタイヤの回転によって巻き上げられる小砂利、水
滴、雪或いは氷片等の路面の摩擦係数μに影響のある路
上の物体を、雨滴センサー、圧力センサー或いは光セン
サー等の内のいずれかのセンサーで検出し、その検出足
が予め設定された■以上となると摩擦係数μの低い路面
であると判定して、例えば四輪は舵システムの場合では
前輪と後輪との転舵比を低〃路走行時の値に変更する。

逆に検出旦が設定値以下になると、路面の摩擦係数μが
高いものと判定して転舵比を高〃路走行時の値に変更す
るものであるが、これらの転舵比の移行は緩やかに行わ
れるものである。

（実施例〕 本発明の路面状態検出装置の実施例を第１ｔｌ乃至第６
図に拮づいて説明する。

第１図は全体的な配置状態を示す透視図であり、符号ｌ
は前輪、２は後輪、３はステアリングホイール、５は前
輪ｌのホイールハウス内に設置した路面。

状態検出センサー、６は前輪に対する後輪の転舵比を制
ｔ）ｊするコントローラー、Ｘ＋　は前輪転舵機構、Ｘ
□は後輪転舵ｎ１１１である。

路面状態検出センサー５は、第２図乃至第４図に示され
るように、１１１輪ｌのホイールハウス内であう”ζ、
走行中に前輪１の回転により巻き上げられる路面−Ｌの
物体（水滴、雪または氷、小砂利等）を検出できる位置
に雨滴センサー、圧力センサー或いは光センサー等のい
ずれかが設置されるものであり、第４図の光センサーを
用いた場合は、発信器と受ＩＪ器との一対が必要となる
。なお、これらのセンサーの数は必要な精度に応じて定
めればよく、多ければ高ｔ＋７度の検出を行・）ことが
できる。

第５図は本発明の路面状態検出装置を用いた四輪丘舵シ
ステムＺの系統図であり、前輪１の操舵を行う前輪転舵
機構ＸＩと、後輪２の操舵を行う後輪転舵機構Ｘ８と、
前輪転舵機構Ｘｌの作動を補助する前輪用パワーステア
リング装’ｌ　Ｘ　ｓと、後輪用パワーステアリング装
置Ｘ、と、前輪転舵角に対する後輪転舵角の比、即ち転
舵比を変更するための転舵比変更装ＺＸｓとを有してい
る。

前輪転舵機（Ｒχ１は、前輪ｌに連結されそのに動中心
１１ａを中心として左右方向に揺動する・）・ツタルア
ーム１１と、Ｊ“シクルアーム１１の一端に連結された
左右一対のタイロッド１２．１２と、この−対ノタイロ
ッド１２．１２を車幅方向に連結するリレーロッド１３
とを有しており、リレーロッド１３に形成した第１ラツ
ク１３ａにはステアリングハンドル３のシャフト１７に
固定されたピニオン１５が噛合されている。したがって
、ステアリングハンドル３を右（矢印Ａ）方向に回動さ
せると、ピニオン１５を介してリレーｌ」ンド１３が左
（矢印Ｂ）方向に移動し、前輪１は右（矢印Ｃ）方向に
回動される（右転舵）、ここで、１ｉ１１輪１の転舵角
は、シャフト１７の近傍に設けられた舵角センサ５２に
より検出され、後述のコントロールユニット５０に転舵
比制御ファクターとして入力される。

リレート１ソド１３に形成された第２ラツク１３ｂには
、電動モータ１９に取付けられたピニオン１８が噛合さ
れて前輪用パワーステアリング装置Ｘ、が１＆成されて
いる。即ち電動モータ１９はコントロールバルブ１−５
０からの制御■信号を受けて１１動じ、ステアリングハ
ンドル３による前輪１の転舵動作を補助する。

ｌした、リレーロッド１３と平行に延びる連結ロア１′
１４がリレーロッド１３に一体的に取付けられており、
連結ロッド１４は後輪転舵Ｌ１構Ｘ８への出力部となる
ものであっ°乙そのラック１４ａには、車体前後方向に
向けて配置された人力ロッド３１に取付けられたピニオ
ン３２が噛合され°ζいる。

後輪転舵ｎ横×８は、転舵比変更装置ＸＳを介して上記
前輪転舵機構ｘ１に連結され、ステアリングハンドル３
の回動により後輪２を前輪ｌと同方向または逆方向に回
動さゼるもので、）工勤中心２１ａを有するナックルア
ーム２１と、ナックルアーム２１に連結された左右一対
のタイロッド２２．２２と、この一対のタイロッド２２
．２２を車幅方向に連結するりレーロッド２３とを有し
ている。リレーロッド２３は車体に固定されているシリ
ンダ２４のロッドを兼用しており、シリンダ２４が後Ｉ
Ｑ操舵をアシストする後輪用パワーステアリング装ＺＸ
４を溝底している。

さらに、リレーロッド２３の側方に配置され、シリンダ
２４の作動を制御するコントロールバルブ２６のコント
ロールロッド２５はスライディング式とされ、入力部２
５ａはリレーロフト２３と平行に配置され、出力部２５
ｂはリレーロッド２３に固定され”Ｃいる。尚、コント
ロールロッド２５の人力部２５ａは、転舵比変更装置Ｘ
ｓの連結ロッドの一端にボールジヨイント６６を介して
連結され°ζおり、転舵比変更装置Ｘ、の移動部材とし
て用いられている。

したがって、後輪転舵機横島により、前輪転舵ｉ溝Ｘ、
側の変位が転舵比変更装置Ｘ、を介し゛Ｃコントロール
バルブ２６のコントロールロッド２５の入力部２５ａに
矢印ＰＩ−Ｆ、方向の変位量として伝達され、リレーロ
ッド２３が矢印ＧＩ　Ｇｔ力方向移動してタイロッド２
２及びナックルアーム２１を介して後輪２を矢印１１．
ｉｌ、方向（右方向または左方向）に回動さ−Ｕる（後
輪２の転舵）。

転舵比変更装置Ｘ、の入力ロット３１は、車体前後方向
に配置され”Ｃおり、その一端に前輪転舵機）１４Ｘ１
側の連結ロット川４のラック１４ａに噛合するピニオン
３２を、他端に傘１″ｈ車３３を有している。

傘歯車３３に噛合する回転板３４は、コントロールロッ
ド２５の入力軸線１１と同軸に軸受６２．６２で■転自
在に支承された■転軸３５を有し、ステアリングハンド
ル３の回動により入力ロッド３１を介し゛Ｃ１入力ロソ
ド３１が矢印り方向に回転すると回転板３４は矢印Ｅ方
向に回転・ｕしめられる。また回転板３４の外本本部に
はボールジヨイント６４を介して連結ロッド３Ｇが貫通
配にされ、連結ロッド３６の一端はコントロールロッド
２５の入力部２５　ａに連結されており、他端はボール
ジヨイント６５を介して１．ｆｔ動アーム３７の）コミ
端に連結されている。

１、ｉ′ｌ動アーム３７は、これと直交方向に延び、軸
受６３．６３により回転自在に支承されたピン３８を有
し、ｔ＋ｌＩ勅アーム３７の揺動中心３７ａは、上記入
力軸線ｌ、上に配置されており、）スミアーム３７は；
」動中心３７ａを中心として前後力向にそれぞれ角度θ
７．θ８だけ揺動できるようになっている。尚、１５ｉ
動アー１．３７の１工勅角度Ｏ８，θ２は、ステアリン
グハンドル３の回転角及び回転方向により定められる。

即ら、ステアリングハンドル３が矢印Ａ方向に回転され
ると回転板３４は矢印Ｅ方向に回転し、連結ｌ】ソド３
６がボールジヨイント６Ｇを中心とし゛ＣＣ矢印力方向
回転して１工動アーム３７が角度０□だけ１工動され、
角度θ８はステアリングハンドル３の回転角に対応した
大きさとなる。また、ステアリングハンドル３が矢印へ
′方向に回転されるとＩ」動アーム３７は１」動乃度θ
１だけ１工動される。ステアリングハンドル３が中立位
置、即ら前輪ｌが直進方向にある時は、１．ｉ１動アー
ム３７は、１工動中心３７ａを通り、上記入力軸線ｆ、
と直交して上下方向に延びる軸線ｉつ上に位置セしめら
れている。

一方、ピン３８を支承する軸受６３は、ボルダ−３９を
介して回転軸４０に支持されており、回転軸４０は軸受
６０により回転自在に支承されている。

回転軸４０にはセクタギヤ４２が取りつけられており、
セクタギヤ４２は、傘歯車４３．４４を介してステッピ
ングモータ４５により駆動されるつＡ−ムギャ４２によ
り（工動される。したがって、ステッピングモータ４５
によりセクタギヤ４２が矢印に＋　−に！ツノ向にｌ、
ｉｉ動されると、回転軸４０は矢印Ｊ、−Ｊ８方向に回
転し、ピン３８は左右方向に角度α、。

α８だけ回転し、上記揺動アーム３７のｉコミ面が角度
α１、α８だけ回転することになる。

揺動アーム３７の！ニアｉ勤面は、ピン３８が中立位置
（図示位置）にあるときには上記人力軸線りを含み且つ
上記人力軸線ｒ、に直交する面、換コずれば回転板３４
の平面に平行な面であるから、揺動アーム３７の）工勅
面が角度α１．α□だけ回転するということは、Ｉコミ
面と回転板３４との平行状態が崩れるということである
。

したがって、ピン３８が中立位置にあるときには１工動
アーム３７の１工動面が回転板３４の平面に平行とされ
るから、回転板３４がステアリングハンドル３の回動に
より回転し°Ｃも連結ロッド３Ｇは入力軸線ｉ、方向に
移動しない、即ち前輪ｌが転舵しても後輪２は転舵しな
い二輪操舵（２ＷＳ）の状態となる。

これに対して、ピン３８が角度α、側に回転すると、ｉ
Ｗ動アーム３７の１工動面と回転板３４との平行状態が
崩れ、ステアリングハンドル３の矢印へ方向の回転によ
り揺動アーム３７が角度θ８だけ！コミされてボールジ
ヨイント６５は回転板３４から遠ざかるツノ向に移動し
、連結ロッド３６をしてコントロールロッド２５が矢印
Ｆ、力方向移動せしめられ、後輪２は矢印１１．方向（
右方向）に回動する、即ち、前輪ｌと後輪２とが同方向
に転舵される。

一方、ピン３８が角度α８側に回転すると、上記とは逆
に、前輪１の矢印Ｃ方向への転舵に対して後輪２は矢印
＋１．方向（左方向）に回動する、即ら、前輪１と後輪
２とが逆方向に転舵される。

このように、後輪２の前輪１に対する転舵方向はピン３
８の回転方向により決定され、その転舵■は角度α１、
α８の大きさにより決定される、即ち、後輪２の転舵比
の変更はステッピングモータ４５により回転軸４０を回
転させることにより行われる。

ここで、路面の摩擦係数μが高い場合の転舵比特性と路
面の摩擦係数μが低い場合の転舵比特性とを予め設定し
、路面の状態に応じてそれぞれ所定の転舵比特性で後輪
２を操舵するものであるが、詳述すると、第７図に示さ
れるように、路面の１７欅係敗μが高い場合の転舵比特
性（曲線Ｉ）と、路面の摩擦係数μが低い場合の転舵比
特性（曲線■）とが設定されており、路面の摩擦係数７
１が畜い場合の転舵比特性１は車速零で門人逆相転舵比
になり、車速の上胃に件って逆相転舵比がなだらかに減
少し、車速かＶμ例えば６０　ｋｕ／ｈ）で転舵比零（
２ＷＳ状態）となり、車速がＶ８を越えると車速の上昇
に伴って同相転舵比がなだらかに増大するという特性で
ある。

摩擦係数μが低い場合の転舵比特性■は、車速零で原人
逆相転舵比になり、車速の上ｙに住って逆相転舵比が急
激に減少し、車速がＶ＋（例えば２５ｋｍ／ｈ）で転舵
比零（２ＷＳ状態）となり、車速がｖｌを越えると車速
の上昇に件って同相転舵比がなだらかに増大するという
特性である。即ち、摩擦係数μがイ１（い場合は、ｙＸ
Ｆ！！係敗μが高い場合に較べて逆相転舵比である車速
範囲が狭く、速やかに同相転舵比に移行さゼることによ
って滑りやすい路面での操安性をＳ１保するものである
。なお、転舵比特性１から■への変更は急激に行わずに
、低摩擦係数路の走行を路面状態検出センサーが所定時
間ＩＩ続して検出してから低摩擦係数路と判定し、その
時点の舵角が零であれば転舵比特性■に移行し、それ以
外の１５は舵角が零に復帰した時点で転舵比特性■に移
行するようにし°ζ、桜やかに行うことにより、ｆｍ［
感見の２、激な変化を生じることなく、操安性をｉ′α
保するものであるから運転者が不安を感じることはない
、また、転舵比特性は２１！１類に限るものではなく、
路面の摩擦係数μの高低に応じて２以上の転舵比特性を
設定しておけば、きめの細かい制御を行うことができる
。

ごのような転舵比特性の制ｊ′ｎは、ステアリングモー
タ４５の回転方向及び回転角度をコントロールユニット
５０で制ｔｉすることにより行われる。そのシステムと
しては、第５図及び第６図に示すように、前述の路面状
Ｂ検出センサー５１と、前輪１の舵角センサー５２及び
車速を検出する車速センサー５３をイムし、各セン’）
−５１，５２，５３からの出力信号に基づいてコントロ
ールユユソ）５０が（＆Ｇ２（７）転舵角（転舵比）及
び転舵方向を求め、その出力信号によりステッピング壬
−夕４５を駆動して所定の転舵圧制ｊＩを行わセ゛ζい
る。

詳述すると、路面状態検出センサー５１からの信号は路
面状態判定部５４に入力され、路面状態即ち路面の摩擦
係数μの高低を判定し、その出力信号によって転舵比特
性記憶部５５が、転舵比特性記憶部５６から、路面状態
即ち路面のＨｅ係数μの高低に応じた転舵比特性Ｉまた
は■を選択する。舵角センサー５２と車速センサー５３
からの検出信号及び転舵比１、冒１選沢部５５からの転
舵比特性信号が後輪舵角６Ａ′Ｊ：を部５７に人力され
、後輪２の転舵角を算出してその結果がパルス信号形成
部５８に入力され、後輪２の転舵ｐ１に応じたパルス信
号を駆動部５９に出力し、駆動部５９からの駆動信号に
よりステアリングモーク４５を駆動して所定の転舵比制
御を行わせζ、路面状態即ち路面の摩擦係数μの高低に
応じた転舵比特性１または■で後輪２の転舵轟作が行わ
れる。

なお、本実施例では、本発明の路面状態検出装置を四輪
１呆舵システムに適応したものについ°Ｃ説明したが、
これに限られることなく、パワーステアリング！装置や
アンチロックブレーキングシステム等に適応して、その
’Ｊｉｍ＠路面の状態に応じ゛ζ変更さ（るよ・）にし
ても良いことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明の路面状態検出装置は、上述のとおり（み成され
ているので以下に述べるような効果を奉する。

車両の走行中にタイヤの回転によって巻き上げられる路
面の摩擦係数μに影口のある路上の物体を、雨滴センサ
ー、圧力センサー或いは光センサー等の内のいずれかの
センサーで検出し、その検出量が予め設定された四以上
となるとｒ′：擦係数μの低い路面であると判定すると
いう日型な（ａ成でもって摩擦係数μの高ａ（を正確に
、且つ＆１実に判定できるものである。

４、ｒＡ面の日型な課明 第１ｒ：ｊＪは本発明の路面状Ｂ検出装置をＤコえた車
両の透視図、第２図は同じく側面図、第３図は同じく要
部拡大図、第４図はセンサーの一例の拡大図、第５図は
本発明の路面状ｊぷ検出装置を（１１えた車両の操舵系
のシステム図、第６図は同じく制；１動作の説明図、第
７１；！Ｉ及び第８図は転舵比特性図である。

１−−前Ｇ、２・後輪、３−・ステアリングハンドル、
５−・・路面状態検出センサー、６　・コントローラー
、１１．２１−・リーフクルアーム、１２．２２−タイ
ロッド、１３．２３　リレーコント、２４・・シリング
、２５　・コントロールコント、２６・−・コント【１
−ルバル−ｙ’、３１−人力コント、３２・ピニオン、
３３・・・傘歯車、３４・回転板、３５・−回転軸、３
６・・・連結コント、３７−・連結アーム、３８・・ピ
ン、３９・・・ホルダー、４０　回転軸、４１・−・セ
クタギヤ、４２・・・ウオームギヤ、４５　ステアリン
グモータ、５１・・路面状態検出センサー、５２・−舵
角センサー、５３−・車速センサー、 Ｘ、　前輪転舵ｎ＋ｉ　。

Ｘ８−後輪転舵機構、 Ｘ、・前輪用パワーステアリング装置、×４・後輪用パ
ワーステアリング装置、Ｘｓ　　転舵比変更装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ホィールハウス内にタイヤの回転によって巻き上
   げられる路上の物体を検出する路面状態検出手段を設け
   るとともに、該路面状態検出手段の信号により路面の摩
   擦係数が低いと判断する制御手段を設けたことを特徴と
   する路面状態検出装置。