JPH0237079A - 車両の後輪操舵装置 - 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、前輪操舵に応じて後輪を操舵するようにした
４輪操舵車両の後輪操舵装置に関する。

（従来の技術） 上記の如き前輪操舵に応じて後輪を操舵するようにした
後輪操舵装置は、一般に、前輪舵角を検出し、その検出
した前輪舵角に基づいて所定の前輪舵角に対する後輪舵
角特性（操舵比特性もしくは制御特性）に従って後輪を
操舵するように構成されている。

また、上記前輪舵角の検出は、通常ハンドルの回転量も
しくはナックルアームを介して左右の前輪に連結されハ
ンドル操作によって車幅方向に変位せしめられて前輪を
操舵する前輪操舵軸の変位量を検出することによって行
なわれる。

また、上記後輪の操舵は通常各種のアクチュエータを用
いて行なわれる。例えば、実開昭８２−２５２７７号公
報には、アクチュエータたる電動機によって後輪操舵を
行なう装置が記載されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、例えば経年変化、縁石乗上等による過大荷重
、タイヤパンクによるテンバタイヤの装着等によって車
輪のアライメントが変化する場合がある。そして、その
様に車輪アライメントが変化してしまうと、前輪舵角検
出手段という関係が成立しなくなる。即ち、アライメン
トが正常であるときは前輪舵角零で車両は直進走行状態
となるが、アライメントが変化すると前輪舵角零では直
進せず、直進させようとする場合にはアライメント変化
による影響を相殺すべくある程度前輪を左もしくは右に
操舵する、即ちいわゆるあて舵を行なうことになる。

従って、アライメントが変化した場合、直進しようとす
るときには前輪舵角は零ではなくなり、それによって後
輪も幾らか操舵された状態となり、この前後輪が所定角
度操舵されてアライメント変化とバランスがとれた所で
車両は直進することになる。

しかしながら、直進時に前輪および後輪が中立位置では
なく所定角度操舵された状態にあると種々の不都合が生
じる。例えば直進時に後輪が所定角度操舵されていると
上記後輪操舵装置のアクチュエータを作動させ続けなけ
ればならないという不都合が生じ、また直進時に前輪が
所定角度操舵されていると例えば車速感応タイプの場合
車速の変化によって後輪が勝手に操舵されふらつき走行
になってしまうという不都合が生じる。

前者についてさらに詳しく述べれば、後輪操舵装置には
一般に後輪を常時中立位置に付勢するセンタリングバネ
等の中立位置復帰手段が設けられており、中立位置の場
合にはその中立位置復帰手段により後輪を保舵するので
上記アクチュエータを作動させる必要がないが、所定角
度操舵した状態に後輪を保舵するためには上記アクチュ
エータを作動させ続けなければならない、例えばアクチ
ュエータが電動サーボモータである場合後輪を所定角度
操舵した状態に保舵するためには該サーボモータによる
サーボロックをかけ続ける必要があり、また該サーボモ
ータにモータ出力軸をロックする保舵ブレーキが設けら
れている場合にもその保舵ブレーキを作動させ続ける必
要がある。

しかして直進走行は通常走行において一番多い走行状態
であり、その一番多い走行状態において後輪を所定舵角
操舵すべくアクチュエータを作動させ続けると、後輪が
中立位置でアクチュエータを作動させる必要がない場合
に比して、アクチュエータ作動エネルギを余分に消費し
、またアクチュエータ作動による種々の問題、例えばア
クチュエータの発熱等の問題が生じるので好ましくない
。

また、後者についてさらに詳しく述べれば、車速感応タ
イプの４輪操舵の場合通常前記操舵比特性は車速によっ
て異なると共に各操舵比特性は前輪舵角零のとき後輪舵
角も零となるように設定されており、従ってもし直進走
行時前輪舵角が零であれば、つまり前輪舵角検出手段か
ら制御手段に入力される前輪舵角信号が零であれば車速
がどの様に変化しても後輪も舵角零であり、従ってスム
ーズな直進走行が可能となるが、もし直進走行時前輪が
所定舵角操舵されている場合には、つまり前輪舵角検出
手段から制御手段に入力される前輪舵角信号が零以外の
ときは、前輪舵角は変わらなくても車速か変化すると後
輪舵角も変化し、従って車速の変化によって車両がふら
ついてしまうという問題が生じ石。

本発明の目的は、上記事情に鑑み、車輪のアライメント
が変化した場合における上述の様なアクチュエータの作
動あるいはふらつき走行の問題を解決した車両の後輪操
舵装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る車両の後輪操舵装置は、上記目的を達成す
るため、第１図に示す様に、 アクチュエータ３２により後輪６Ｌ、６Ｒを操舵する後
輪操舵手段２２と、 前輪舵角を検出子る前輪舵角検出手段２８と、該前輪舵
角検出手段２８によって検出された前輪舵角に基づき所
定の前輪舵角に対する後輪舵角特性に従って後輪を操舵
すべく上記後輪操舵手段を制御する制御手段２４と、 車輪のアライメント変化を横用するアライメント変化検
出手段２９と、 前記制御手段２４に設けられた、前記アライメント変化
検出手段２９から出力されたアライメント変化情報に基
づいて前記後輪操舵手段２２の制御を補正する補正部２
４ａとを備えて成ることを特徴とする。

上記アクチュエータは車両に搭載されたバッテリを電源
とする電動機であっても良いし、それ以外のもの例えば
油圧パワーシリンダであっても良い。油圧パワーシリン
ダの場合それに油圧を供給する油圧ポンプはエンジン駆
動であっても良いし上記バッテリによる駆動であっても
良い。

上記車輪のアライメント変化は、前輪のアライメント変
化であっ°Ｃも良いし後輪のそれであっても良い。また
、車輪のアライメントとは、車輪のジオメトリであり、
具体的にはトー、キャンバ、キャスタ等を意味する。

上記アライメント変化情報に基づく後輪操舵手段の制御
補正の方法としては種々のものが考えられるが、例えば
直進走行時には前輪のみが所定角度操舵され後輪は中立
位置にある（アライメント変化に対する進路補正は前輪
のみで行なう）状態となるようにする、つまりその様な
状態における上記所定舵角を前輪舵角零とすべく前輪舵
角信号のセンタ補正を行なっても良いし、あるいはアラ
イメント変化が検出された場合には後輪は舵角零に保持
してしまって２ＷＳ状態にする補正を行なっても良い。

（作　　用） 上記の様に車輪のアライメント変化が検出された場合そ
のアライメント変化情報に基づいて後輪操舵手段の制御
を補正する、例えば上記前輪舵角検出手段によって制御
手段に入力せしめられる前輪舵角信号のセンタ補正を行
なったりあるいと２ＷＳに移行する補正を行なえば、た
とえ車輪のアライメントが変化しても直進時そのアライ
メント変化に対する進路補正は前輪のみで行ない後輪は
中立位置に保持することができるので、前述の如きアク
チュエータを作動し続けることによる問題や車速感応タ
イプの場合のふらつき走行の問題を解消することができ
る。

（実　施　例） 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細
に説明する。

第２図は本発明の一実施例を備えた４輪操舵装置の一例
を示す概略図である。

第２図に図示の４輪操舵装置は、左右の前輪２Ｌ、２Ｒ
を操舵する前輪操舵装置４と左右の後輪６Ｌ、６Ｒを操
舵する後輪操舵装置８とを備えて成る。

前輪操舵装置４は、車幅方向に延設され、両端部が左右
１対のタイロッドＩＯＬ、　ＩＯＲおよびナックルアー
ム１２Ｌ、１２Ｒを介して左右１対の前輪２Ｌ、２Ｈに
連結された前輪操舵軸１４と、該操舵軸１４上に形成さ
れたラック歯（図示せず）に噛合するピニオン１６が一
端部に設けられると共に他端部にステアリングホイール
１８が設けられたステアリングシャフト２０とから成り
、ステアリングホイール１８のハンドル操作により、前
輪操舵軸１４を車幅方向に変位させて前輪２Ｌ、２Ｒを
操舵するように構成されている。

後輪操舵装置８は、後輪６Ｌ、６Ｒを操舵する後輪操舵
手段２２と、該後輪操舵手段２２を制御する制御手段２
４と、車速検出手段２６や前輪舵角検出手段２８等の上
記後輪操舵手段制御用の各種の情報を上記制御手段２４
に入力する情報入力手段群と、車輪のアライメントを検
出するアライメント変化検出手段２９とで構成されてい
る。

上記後輪操舵手段２２は、後輪操舵軸３０とアクチュエ
ータであるサーボモータ３２とを備えて成る。

上記後輪操舵軸３０は、車幅方向に延設され、両端部が
左右１対のタイロッド３４Ｌ、３４Ｒおよびナックルア
ーム８６Ｌ、３６Ｒを介して左右１対の後輪６Ｌ、６Ｒ
に連結され、該後輪操舵軸３０の車幅方向のストローク
変位により後輪６Ｌ、６Ｒが操舵される。また、この後
輪操舵軸３０には、該軸３０を中立位置に復帰させるべ
く付勢する中立位置復帰手段であるセンタリングバネ手
段３８が設けられている。

上記後輪操舵軸３０の軸線方向のストローク変位は上記
サーボモータ３２によって行なわれる。即ち、上記サー
ボモータ３２は、ステップモータから成り、ブレーキ手
段４０、クラッチ手段４２および減速歯車４４から成る
駆動力伝達系を介してポールスクリュ手段４６に回転を
伝達し、該ポールスクリュ手段４６を介して上記センタ
リングバネ手段３８の付勢力に抗して後輪操舵軸３０を
中立位置から駆動する、即ちストローク変位させるよう
に構成されている。

上記ブレーキ手段４０は、上記サーボモータ３２と後輪
操舵軸３０との間の駆動力伝達系をロックして後輪操舵
軸３０を所定の変位状態に保持するものである。即ち、
定常操舵時（目標後輪舵角が変化しないとき）には後輪
操舵軸３０を所定の変位状態に保持する必要があるが、
それをサーボモータ３２によるサーボロックではなくこ
のブレーキ手段４０によって行なうことにより消費電力
の節約を図ろうとするものである。本実施例におけるブ
レーキ手段４０は、サーボモータの出力軸をロックする
゛罐磁ブレーキにより構成されている。

上記クラッチ手段４２は、所定の異常発生時サーボモー
タ３２と後輪操舵軸３０との間の駆動力伝達系を切断し
て後輪操舵軸３０をフリーとし、もって該操舵軸３０を
上記センタリングバネ手段３８により中立位置に復帰さ
せて２ＷＳ状態とし、いわゆるフェイルセーフを図ろう
とするものである。

本実施例におけるクラッチ手段４２は、直列に配設され
たノーマルオーブン（無通電時切断）型電磁クラッチ４
２Ａとノーマルクローズ（無通電時接続）型電磁クラッ
チ４２Ｂとで構成されている。

なお、この様にクラッチ手段４２を直列に配設されたノ
ーマルオーブン型電磁クラッチ４２Ａとノーマルクロー
ズ型電磁クラッチ４２Ｂとの２個のクラッチにより構成
したのは、切断信頼性の向上と消費電力の節約を図るた
めである。

即ち、まずクラッチを２個直列に設けることにより、一
方のクラッチが焼付等により切断不能となっても他方の
クラッチで駆動力伝達系を切断することができ、切断信
頼性の大幅な向上が図られる。また、２個直列に設ける
にあたって例えば２個共ノーマルオーブン型とすると、
平常時（非異常発生時）双方に通電しなければならず消
費電力が倍になる。これに対し、２個共ノーマルクロー
ズ型にすると消費電力の問題はなくなるが、例えばクラ
ッチ電源がフェイルした場合等に切断不能となる。よっ
て、一方をノーマルクローズ型とすることにより消費電
力の節約を図りつつ他方をノーマルオーブン型とするこ
とによりｍ［フェイル時等における切断信頼性の向上を
図ることができる。

上記ポールスクリュ手段４６は、ポールナツト４８と、
操舵軸３０に刻設されたポールネジ５０と、両者４８．
５０の間に介在せしめられたポール５２とから成り、上
記ポールナツト４８は上記減速歯車４４と噛合する歯車
５４に固着されて該歯車５４と一体的に回転すると共に
操舵軸３０の軸線方向は変位不能とされ、もって上記サ
ーボモータ３２によりこのポールナツト４８が回転せし
められるとそれに応じて操舵軸３０が軸線方向にストロ
ーク変位せしめられる。

上記センタリングバネ手段３８は、操舵軸３０に所定間
隔を置いて設けられた１対のストッパ５６．５８と、操
舵軸３０に遊嵌されて両ストヅバ５８．５８内に配設さ
れ、該両ストッパ５６．５８によって拡開方向の移動を
規制された１対のバネ受け８０．６２と、両バネ受け８
０．８２間に圧縮状態で配設されたセンタリングバネ６
４と、上記両バネ受け６０．θ２が上記両ストッパ５８
．５８に当接している状態において該ストッパ５８．５
８と同様に両バネ受け６０．８２の拡開方向の移動を規
制すべく該両バネ受け６０．８２に当接するケーシング
側ストッパ部ｅｅ、ｅｓとを備えて成り、センタリング
バネ６４の圧縮荷重（プリセット荷重）により操舵軸３
０は常に中立位置に向けて付勢されている。

上記サーボモータ３２による後輪操舵は、制御手段２４
内の制御部２４ｂによって制御される。該制御部２４ｂ
による後輪操舵の基本制御はいわゆる車速感応型制御で
あり、車速と前輪舵角とを制御パラメータとし、前輪操
舵に応じて後輪を操舵すると共にその際の操舵比（後輪
舵角／前輪舵角）を車速に応じて変更するものである。

車速に応じた操舵此の変更の一例としては第３図に示す
ような場合がある。同図に示す制御特性を付与したとき
には、前輪舵角に対する後輪舵角は、車速が大きくなる
に従って同位相方向へ変化する、例えば車速４０ｂ／ｈ
を境にして逆位相から同位相へ変化することとなり、こ
のようすを第４図に示す。なお、図示の制御特性におい
ては、車速が４０１ｋ　／　ｈ未満の逆位相操舵領域に
前輪舵角が所定値θ１になるまでは後輪を操舵しない不
感帯が設けられている。

このような後輪操舵制御をなすべく、上記制御部２４ｂ
には、前記車速検出手段２Ｂ、前輪舵角検出手段２８お
よび上記サーボモータ３２の回転位置を検出するロータ
リエンコーダ７２からの信号が入力され、制御部２４ｂ
では、前輪舵角と車速とに基づいて目標後輪舵角を演算
し、必要とする後輪舵角に対応する制御信号がサーボモ
ータ３２に出力される。

そして、サーボモータ３２の作動が適正になされている
か否かをロータリエンコーダ７２によって常時監視しつ
つ、つまりフィードバック制御の下で後輪の６Ｌ、６Ｒ
の操舵がなされるようになっている。なお、上記前輪舵
角検出手段２８は、上記ステアリングホイール１８の回
転量もしくは前輪操舵軸１４の車幅方向変位量に基づい
て前輪舵角を検出するように構成されている。

上記制御部２４ｂは、上記サーボモータ３２の外に、上
記ブレーキ手段４０およびクラッチ手段４２の作動制御
も行なう。ブレーキ手段４０の制御は、上述の如く定常
操舵時サーボモータの出力軸をロックして後輪操舵軸３
０を所定の変位状態に保持すべく行なわれ、クラッチ手
段４２の制御は上述の如く所定の異常発生時切断状態と
して後輪操舵軸８０をセンタリングバネ手段３８により
中立位置に復帰させフェイルセーフを図るべく行なわれ
る。

なお、上記制御手段２４には、ニュートラルクラッチス
イッチ７Ｂ、インヒビタースイッチ７８、ブレーキスイ
ッチ８０およびエンジンスイッチ８２からのＯＮ・ＯＦ
Ｆ信号やオルタネータのし端子８４からの発電の有無を
示す信号が入力されるように構成されている。８６は異
常発生時に点灯せしめられる警告ランプである。

上記制御手段２４には、上記第３図および第４図に示す
基本制御特性に従って後輪操舵の制御を行なう上記制御
部２４ｂと共に補正部２４ａが設けられている。該補正
部２４ａは、前記アライメント変化検出手段２９から出
力される前輪もしくは後輪のアライメント変化情報（ア
ライメントが変化した旨の情報やアライメントの変化の
程度の情報等）に基づいて上記後輪操舵手段２２の制御
を補正するものである。

上記アライメント変化検出手段２９としては種々のもの
を採用し得るが、本実施例においては、前輪舵角検出手
段２８から出力された前輪舵角信号を統計的に分析し、
その最多分布値が零からずれたか否かまたずれた場合に
はどの程度ずれたか、即ち最多分布値は何度であるかを
演算する演算手段によって構成され、かかるアライメン
ト変化検出手段２９は上記制御手段２４内に組み込まれ
ている。

上記アライメント変化検出手段２９におけるデータ（前
輪舵角θ、）のサンプリングは、該前輪舵角が所定値内
、例えば１θｐｌ＜１００＠であること、車速Ｖが所定
値以上であること、車両の加減速度が所定値以下である
こと、横Ｇが発生していないこと等の条件を満たした場
合にのみ行ない、またアイドリング中のデータサンプリ
ングは中止するのが望ましい。

補正の検定はサンプリングデータ数が所定個数、例えば
１００個になった時点で行ない、補正はサンプリングデ
ータの標準偏差が所定値以内の場合のみ実行する。

第５図はサンプリングデータの頻度を示す図である。一
般に、通常走行において一番多いのは直進走行であり、
従ってアライメントが正常である場合には直進走行−前
輪舵角零であるのでそのサンプリングデータのヒストグ
ラムは実線で示すような形となり、前輪舵角零が最多分
布値となる。

これに対し、アライメント変化が生じた場合には、直進
走行するためには前述の如く前輪を左もしくは右にある
程度操舵する必要があり、従ってその場合のサンプリン
グデータヒストグラムは図中破線で示す様にシストした
状態となり、その最多分布線θ２　（シフト量）によっ
てアライメント変化の程度が示される。

従って、上記の如くして前輪舵角をサンプリングして統
計的に分析し、最多分布値を調べることにより、その最
多分布値が零からずれればアライメント変化が生じたこ
とを知ることができ、またその時の最多分布値がいくら
かであるかによりアライメント変化の程度を知ることが
できる。

上記アライメント変化検出手段から出力されるアライメ
ント変化情報に基づく制御補正は例えば以下の様にして
行なえば良い。

以下に説明する補正は前述の前輪舵角信号をセンタ補正
するものであり、まずアライメント変化検出手段２９か
らアライメントが変化した、即ち前輪舵角の最多分布値
が零からずれた旨の情報が出力されると、それに基づい
てサーボモータ３２により後輪を中立位置（舵角零）に
する。そして、この後輪を中立位置とした後にアライメ
ント変化検出手段２９から出力されるアライメント変化
情報、即ち後輪が中立位置である場合の前輪舵角最多分
布値に基づいて、その最多分布値を前輪舵角零とするよ
うに前輪舵角信号をシフトする前輪舵角信号センタ補正
を行なう。

なお、上記制御部２４らには上記第４図に示すような制
御特性が記憶せしめられており、前輪舵角と後輪舵角と
の関係がその制御特性から一定量（許容領域）以上ずれ
たら前述のクラッチ手段４２を切断状態としてフェイル
セーフ制御を行なうようになっている場合、上記センタ
補正と共にこの許容領域も同量シフトする必要がある。

上記の如き前輪舵角信号のセンタ補正を行なえば、以後
直進走行時に実際には前輪は操舵されているにも拘らず
前輪舵角信号は零となり、従って後輪も舵角零となる。

即ち直進走行時には後輪は中立位置にあり、前輪の操舵
のみによってアライメント変化に対する進路補正を行な
っている状態となる。そして、後輪が中立位置にあると
きは、サーボモータ３２への電力の供給は停止され、上
記中立位置復帰手段３８によって後輪が中立位置に保持
されるので、直進走行時においては上記アクチュエータ
であるサーボモータ３２を作動させる必要がなく、消費
電力（アクチュエータ作動エネルギ）の節約が図れると
共にサーボモータの作動によるサーボモータの発熱等の
問題も生じない。また、直進走行状態において車速が変
化しても前輪舵角信号が零である限り後輪舵角は常に零
であり、従って車速変化による後輪舵角変化、即ちふら
つき走行も防止できる。

もし上記の如き制御補正を行なわない場合には、直進走
行時後輪は所定舵角操舵され、後輪をその所定舵角に保
持すべくサーボモータ３２によるサーボロックをかける
か、あるいはもし可能であれば上記ブレーキ手段４０に
よりブレーキをかける必要があり、いずれにしても電力
を消費すると共に発熱の問題が生じる。さらに、車速感
応の場合にはふらつき走行の問題が生じる。

アライメント変化が生じた場合の制御補正は、例えば後
輪を中立位置にして完全に２ＷＳ状態とするものであっ
ても良い。この補正は、上記前輪舵角信号センタ補正と
異なりもはや４ＷＳによるメリットは享受し得ないが、
上記直進走行時の後輪操舵、即ち後輪操舵アクチュエー
タ作動によるエネルギ消費の問題やふらつき走行の問題
は解決可能である。

（発明の効果） 本発明に係る車両の後輪操舵装置は、上記の如く車輪の
アライメント変化が検出された場合そのアライメント変
化情報に基づいて後輪操舵手段の制御を補正する、例え
ば直進走行時そのアライメント変化に対する進路補正は
前輪のみで行ない後輪は中立位置に保持し得る様に補正
するので、前述の如きアクチュエータを作動し続けるこ
とによるエネルギ消費等の問題や車速感応タイプの場合
のふらつき走行の問題を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を備えた４輪操舵装置の一例を示す概略図
、 第３図および第４図は第２図に示す実施例の基本的な後
輪操舵制御特性の一例を示す図、第５図は第２図に示す
実施例によって行なわれるアライメント変化検出の一例
を示す図である。 ２Ｌ、２Ｒ・・・前輪　　　６Ｌ、６Ｒ・・・後輪２２
・・・後輪操舵手段　　　２４・・・制御手段２４ａ・
・・補正部　　　　　２８・・・前輪舵角検出手段２９
・・・アライメント変化検出手段 ３２・・・アクチュエータ 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アクチュエータにより後輪を操舵する後輪操舵手段と、 前輪舵角を検出する前輪舵角検出手段と、 該前輪舵角検出手段によって検出された前輪舵角に基づ
   き所定の前輪舵角に対する後輪舵角特性に従って後輪を
   操舵すべく前記後輪操舵手段を制御する制御手段と、 車輪のアライメント変化を検出するアライメント変化検
   出手段と、 前記制御手段に設けられた、前記アライメント変化検出
   手段から出力されたアライメント変化情報に基づいて前
   記後輪操舵手段の制御を補正する補正部とを備えて成る
   ことを特徴とする車両の後輪操舵装置。