JPH023751B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両の４輪操舵装置に関する。

［従来技術］ 自動車等の車両において、ハンドルの操舵にと
もない前輪と共に後輪をも転舵させるようにした
４輪操舵装置は良く知られている。ところで、こ
のような４輪操舵装置においては、車速等によつ
て後輪の転舵比、つまりハンドルの舵角に対する
後輪の転舵角の比の要求特性が異なるという事情
があり、そのため、モータ駆動の転舵比変更装置
と、車速センサと、転舵比センサとを設け、車速
等に応じて後輪の転舵比を変更しうる転舵比変更
装置を備えたものが提案されている（特開昭59−
92263号公報参照）。

すなわち、この４輪操舵装置は、第９図に示す
如く、低速域では後輪をハンドルの操舵方向と逆
位相で（逆方向に）転舵させる一方、高速域では
後輪をハンドルの操舵方向と同じ位相で（同方向
に）転舵させるようにしたものである。そして車
速ゼロに対応して最大逆位相転舵比が設定される
と共に、車速が上がるにつれて転舵比が負の最大
値から正の最大値に向けて段階的もしくは無段階
に変化されるようになつている。

ところで、この種４輪操舵装置において応答性
を重視して走行中に後輪の転舵比を開ループで制
御する場合は、始動時に転舵比センサを作動させ
て後輪の転舵比が予め設定した最大逆位相転舵比
と一致しているか否かをチエツクする必要があ
り、万一ずれている場合はゼロ補正を行うように
なつている。

［発明の目的］ 本発明は上記のような４輪操舵装置において、
始動時の転舵比の補正に際して転舵比センサの故
障を検出しうるような信号方式を提供し、万一故
障が検出された場合は転舵比をゼロに固定して２
輪操舵に切り換えることにより、この種４輪操舵
装置の安全性を高めることを目的としている。

［発明の構成］ このため、本発明による車両の４輪操舵装置
は、後輪の転舵比を検出する転舵比検出手段（転
舵比センサ）が少なくとも２系統の２値信号を出
力してそれら２値信号の組合わせで車速ゼロに対
応する最大逆位相転舵比点とゼロ転舵比点とを検
出できるようになつており、且つ各２値信号がゼ
ロ転舵比点で反転されるように構成されたことを
特徴としている。

［発明の効果］ 本発明によると、始動時の転舵比の補正に際し
て転舵比検出手段のいずれか１系統の出力信号が
異常を来して最大逆位相転舵比点の検出が不可能
となつた場合に、残りの系統の出力信号に基づい
て転舵比変更手段を作動させて後輪の転舵比をゼ
ロ転舵比点に移行させてその位置に固定すること
ができるようになる。すなわち、転舵比検出手段
が故障した場合には、直ちに後輪の転舵を停止し
て２輪操舵に切換えることができるので、転舵比
検出手段の故障によるハンドルの操舵感の低下を
最小限に抑えることができ、この種転舵比変更装
置を備えた車両の安全性を向上させることができ
る。

［実施例］ 次に、添付図面に基づいて本発明の実施例を説
明する。

第２図に示す如く、ハンドル１を有するステア
リング機構Ａは左右の前輪２Ｒ，２Ｌを転舵する
前輪転舵機構Ｂに連係され、該前輪転舵機構Ｂは
長尺の中間ロツド３、ハンドル１の舵角θ_Hに対す
る後輪４Ｒ，４Ｌの転舵比θdを変更する転舵比
変更装置Ｃ及び屈曲したコントロールロツド５を
介して油圧式のパワーステアリング機構Ｄを有す
る後輪転舵機構Ｅに連係されている。そしてハン
ドル１を操舵することにより前輪２Ｒ，２Ｌがハ
ンドル１の舵角θ_Hに対し常時一定の転舵比で転舵
されると共に、後輪４Ｒ，４Ｌが車速センサ６か
らの車速信号に基づいて制御手段Ｆで算出される
車速に応じた転舵比θdで転舵されるようになつ
ている。

上記前輪転舵機構Ｂはステアリング機構Ａのス
テアリングシヤフト７の下端に設けたピニオン８
に噛合するラツク１０を有し、ハンドル１の回動
によつて横方向に移動されるリレーロツド１１
と、前輪２Ｒ，２Ｌを支持するナツクルアーム１
２Ｒ，１２Ｌと、該ナツクルアーム１２Ｒ，１２
Ｌとリレーロツド１１の両端を回動自在に連結
し、リレーロツド１１の変位に伴つて前輪２Ｒ，
２Ｌを転舵させるタイロツド１３Ｒ，１３Ｌとに
より構成されている。

上記中間ロツド３の前端にはピニオン１４が固
定され、該ピニオン１４はリレーロツド１１に設
けたラツク１５に噛合して中間ロツド３をハンド
ル１と同一方向に回動させるようになつており、
中間ロツド３の後端は転舵比変更装置Ｃに接続さ
れている。

上記後輪転舵機構Ｅはコントロールロツド５に
連結され、コントロールロツド５と一体的に横方
向に変位するリレーロツド１６と、後輪４Ｒ，４
Ｌを支持するナツクルアーム１７Ｒ，１７Ｌと、
該ナツクルアーム１７Ｒ，１７Ｌをリレーロツド
１６の両端に回動自在に連結するタイロツド１８
Ｒ，１８Ｌから構成されている。

又、上記パワーステアリング機構Ｄはリレーロ
ツド１６に嵌合するパワーシリンダ機構２０と、
パワーシリンダ２０内でリレーロツド１６に固定
され、パワーシリンダ２０内を２つの油圧室２
２，２３に区画するピストン２１と、コントロー
ルロツド５の変位によつて切換えられるコントロ
ールバルブ２４と、リザーバタンク２５内のオイ
ルを供給管２６、コントロールバルブ２４及び配
管２７，２８を介してパワーシリンダ２０内のい
ずれかの油圧室２２，２３に送給するオイルポン
プ２９からなり、それに加えてコントロールバル
ブ２４とリザーバタンク２５を連通するドレン管
３０が設けられている。

上記コントロールバルブ２４はコントロールロ
ツド５が右に変位する際には供給管２６と配管２
８、ドレン管３１と配管２７を夫々連通させる一
方、コントロールロツド５が左に変位する際には
供給管２６と配管２７、ドレン管３０と配管２８
を夫々連通させ、オイルポンプ２９の油圧によつ
てピストン２１をコントロールロツド５と同方向
に駆動して後輪４Ｒ，４Ｌの転舵を補助するよう
になつている。３１，３１はピストン２１を中立
位置に付勢するスプリング、３２は電源（バツテ
リ）、３３はイグニツシヨンスイツチである。

上記制御手段Ｆには前述と同様に第９図に示す
ような車速に応じた後輪４Ｒ，４Ｌの転舵比θd、
つまりハンドル１の舵角θ_Hに対する後輪４Ｒ，４
Ｌのθdの比が予め設定されている。

第３図に示す如く、転舵比変更装置Ｃは、ハン
ドル１の舵角θ_Hを、一端がボール継手３４を介し
てコントロールロツド５に連結されたコネクテイ
ングロツド３５に伝達し、該コネクテイングロツ
ド３５をボール継手３４を支点としてコントロー
ルロツド５の中心軸l₁周りでハンドル舵角θ_Hに応
じた所定角度だけ回動させる舵角伝達部Ｃ１と、
駆動用のステツピングモータ３６を有し、ボール
継手３７を介して上記コネクテイングロツド３５
の他端に連結された転舵比変更レバー３８を車速
に応じて上記コントロールロツド５の中心軸l₁と
直交する軸l₂周りで回動させ、後輪４Ｒ，４Ｌの
転舵比を変更する転舵比変更部Ｃ２とから構成さ
れている。そしてハンドル舵角θ_Hに対応する軸l₁
周りのコネクテイングロツド３５、つまりボール
継手３７の回動角と、車速に対応して制御される
軸l₂周りの転舵比変更レバー３８の回動角とに応
じてコントロールロツド５を所定ストロークだけ
横方向に変位させるようになつている。

上記舵角伝達部Ｃ１は、コントロールロツド５
の中心軸l₁と同軸上に車体Ｇに支承され、先端の
傘歯車４２が中間ロツド３後端の傘歯車４３に噛
合されたロツド４４と、該ロツド４４の垂直ボス
部４５に摺動自在に嵌合する舵角伝達軸４６とで
構成され、舵角伝達軸４６は球面継手４７を介し
てコネクテイングロツド３５に回動及び摺動自在
に接続されている。

一方、転舵比変更部Ｃ２は、駆動用のステツピ
ングモータ３６の出力軸４８に固定される駆動ギ
ヤ４９と、該駆動ギヤ４９に噛合されるセクタギ
ヤ５０が設けられたアーム５１とを備え、アーム
５１の回動軸５２は車体Ｇに支承されると共に、
第４図に示すように、アーム５１と車体Ｇ間には
アーム５１を中立位置に付勢するスプリング５
３，５３が張設されている。又、車体Ｇにはアー
ム５１の揺動角を規制するストツパ５４，５５が
形成される。

第３図に戻つて、上記回動軸５２にはコ字形の
ホルダ５６が固定され、該ホルダ５６には転舵比
変更レバー３８と一体化されたピン５７が枢着さ
れると共に、回動軸５２の小径部上には転舵比変
更レバー３８の回動角、つまり後輪４Ｒ，４Ｌの
転舵比を検出する転舵比センサ５８が配設されて
いる。３９はコネクテイングロツド３５の長さ調
節部、４０はステツピングモータ３６の駆動回路
である。

この転舵比変更装置Ｃにおいて、転舵比変更レ
バー３８が基準方向を向いている場合、つまりレ
バー３８と一体のピン５７の中心線l₃が第１１図
中実線Ｏで示す如くコントロールロツド５の中心
軸l₁と合致している場合はハンドル１が操舵され
てもボール継手３７が中心線l₃周りの垂直面Ｋ内
で回転するため、コントロールロツド５は横方向
に変位されず、従つて後輪４Ｒ，４Ｌの転舵比
θdはゼロとなる。

これに対し、転舵比変更レバー３８がいずれか
の方向に回転され、ピン５７の中心線l₃がコント
ロールロツド５の中心線l₁と合致しなくなると、
第１１図中に仮想線で示す如くボール継手３７が
垂直面に対し傾斜した平面K′内で回転されるよ
うになるため、ハンドル１の操舵に伴つてコント
ロールロツド５が横方向に変位し、後輪４Ｒ，４
Ｌが転舵されるようになる。そしてピン５７が実
線Ｏの基準位置から反時計方向に回動されると負
の転舵比が、時計方向に回動されると正の転舵比
が設定され、且つ、転舵比θdの絶対値は転舵比
変更レバー３８の回動角が大きくなるにつれて大
きくなるようになつている。なお、第１１図中、
ピン５７の軸l₃が方位を向いている際には第４
図のセクタギヤ５０がストツパ５４に当接し、軸
l₃が方位を向いている際には車速ゼロに対応す
る最大逆位相転舵比が与えられ、方位を向いて
いる際には上記セクタギヤ５０がストツパ５５に
当接する。又、基準方位Ｏに対する転舵比変更レ
バー３８の軸l₂周りの回動角がα、第１０図の基
準位置Ｐに対する軸l₃周りのボール継手３７の回
動角がβであれば、コントロールロツド５の横ス
トロークＳはＳ＝ｒ・tanα・sinβとなる。但し、
ｒは転舵比変更レバー３８の長さである。

以下、転舵比変更装置Ｃの制御を説明する。

第５図に示す如く、上記制御手段Ｆは走行中車
速センサ６からの信号に基づいてステツピングモ
ータ３６の駆動回路４０に駆動パルスを発信し、
ステツピングモータ３６を所定方向に所定のステ
ツプ数だけ回転させて後輪４Ｒ，４Ｌの転舵比
θdを制御するように構成されている。転舵比θd
の制御を高精度に行えるようにするため、上記ス
テツピングモータ３６のステツプ角は充分小さく
設定されている。なお、前期転舵比センサ５８
は、走行中はオフ作動され、それにより転舵比
θdが開ループで制御されるようになつている。

このように、転舵比θdを開ループで制御する
場合、転舵比θdが設定値から若干ずれることが
あるので、始動時には転舵比センサ５８がオンさ
れて始動転舵比θd₀の補正が行われる。すなわち、
始動転舵比θd₀が予め設定した車速ゼロに対応す
る最大逆位相転舵比と一致しているか否かがチエ
ツクされて、万一ずれている場合には、制御手段
Ｆから補正パルスが発信されて最大逆位相転舵比
と一致するように補正される。

そして、始動時に万一転舵比センサ５８の故障
が検出された場合は、始動転舵比θd₀の補正が不
可能となるが、その場合には後輪４Ｒ，４Ｌの転
舵比θdがゼロに固定されて２輪操舵に切換えら
れるようになつている。従つて、転舵比センサ５
８が故障した場合にも、ハンドル１の操舵感の低
下を最小限に抑えることができ、この種転舵比変
更装置Ｃを備えた車両の安全性を向上させること
ができる。

以下、始動転舵比θd₀の補正について説明する。

上記転舵比センサ５８は、非接触式の光学セン
サであつて、第１図に示す如く、最大逆位相転舵
比点（以下ターゲツトＴと呼ぶ。）とゼロ転舵比
点Ｚで反転する２値信号を出力する第１の検知
部５８ａと、ゼロ転舵比点Ｚで反転する２値信号
を出力する第２の検知部５８ｂとを有し、２値
信号，の組合わせ（Ｈ、Ｌ）、（Ｌ、Ｌ）また
は（Ｈ、Ｈ）によつて始動時の転舵比θd₀がター
ゲツトＴを超える不使用領域Ｕ内に存するか、逆
位相領域Ｖ内に存するか同位相領域Ｗ内に存する
かが判定できるものである。そして通常は信号
，に基づいて始動転舵比θd₀がターゲツトＴ
位置に誘導されると共に、転舵比センサ５８のい
ずれか一方の検知部５８ａ，５８ｂが故障した場
合は他方の検知部の信号によつて始動転舵比θd₀
がゼロ転舵比点Ｚに誘導されてその位置で固定さ
れるようになつている。

以下、第６図のフローチヤートに従つて補正手
順を具体的に説明する。

(i) イグニツシヨンスイツチ３３がオンされると
制御手段Ｆ内のカウンタに０が設定される（ス
テツプS1）。

(ii) 転舵比センサ５８の信号，が読み込まれ
（S2）、その組み合わせが（Ｈ、Ｌ）であるか
否かによつて始動転舵比θd₀が不使用領域Ｕ内
にあるか否かが判定される（S3）。

(iii) 始動転舵比θd₀が不使用領域Ｕ内にあれば、
制御手段Ｆからステツピングモータ３６の駆動
回路４０にターゲツトＴ方向の１つの補正パル
スが出力され、ステツピングモータ３６がター
ゲツトＴ方向に１ステツプ回転する。同時に上
記カウンタに数字１が加算される（S4）。

(iv) 転舵比センサ５８の信号，読み込まれ
（S5）、信号，の組み合わせが（Ｌ、Ｌ）
に変わつたか否かが判定される（S6）。（Ｌ、
Ｌ）に変われば始動転舵比θd₀が不使用領域Ｕ
から逆位相領域Ｖに移つたことになり、ステツ
ピングモータ３６のステツプ角が充分に小さい
ことを考慮すれば始動転舵比θd₀は大略ターゲ
ツトＴと一致しているものと判断できる。従つ
てこの段階で始動転舵比θd₀の補正を終了する。

(v) S6で信号が（Ｌ、Ｌ）に変化しなければ、
カウンタの数字Ｎを予め設定したリミツト値Ｉ
と比較し（S7）、Ｎがリミツト値Ｉ以下であれ
ばS4に戻る。リミツト値Ｉは不使用領域Ｕの
幅に対応するパルス数であり、従つてＮがリミ
ツト値Ｉを超えても信号が（Ｌ、Ｌ）に変わら
ない場合は、転舵比センサ５８の第１の検知部
５８ａが故障しているものと判定できる。

(vi) 第１の検知部５８ａが故障した場合は、第７
図のフローチヤートに移り、制御手段Ｆから駆
動回路４０にゼロ転舵比点Ｚ方向のパルスが出
力され（S8）、その後第２の検知部５８ｂの信
号が読み込まれる（S9）。信号がＨであれ
ば（S10）、始動転舵比θd₀がゼロになつたもの
と見做し、ゼロ設定を終了する。信号がＬで
あればS8に戻り、再びゼロ転舵比点Ｚ方向の
パルスが出力される。なお、この際、インスト
ルメントパメルに設けたブザー・ランプ等によ
り運転者に転舵比センサ５８の故障を報知する
ことが好ましい。

(vii) 第６図のS3で始動転舵比θd₀が不使用領域Ｕ
内にないと判定された場合は、S11に移り、始
動転舵比θd₀が逆位相領域Ｖ内にあるか否かが
判定される。逆位相領域Ｖ内にあればS12でカ
ウンタに０が設定され、引続きS13でターゲツ
トＴ方向のパルスが出されて以下前述と同様の
手順で始動転舵比θd₀の補正が行われる。

すなわち、S15で信号が（Ｈ、Ｌ）に変わつ
た場合、始動転舵比θd₀が逆位相領域Ｖから不
使用領域Ｕに移つたものと見做し、始動転舵比
θd₀の補正を終了する。又、S16でカウンタの
値Ｎがリミツト値、つまり逆位相領域Ｖの幅
に対応するパルス数を超えても信号が（Ｈ、
Ｌ）にならない場合は、転舵比センサ５８の第
１の検知部５８ａが故障しているものと見做さ
れ、前述と同様に第２の検知部５８ｂの信号
に基づいてゼロ設定が行われる。

(viii) S11で始動転舵比θd₀が逆位相領域Ｖ内にな
いと判定された場合は、S17に移り、始動転舵
比θd₀が同位相領域Ｗ内にあるか否かが判定さ
れる。

(ix) 始動転舵比θd₀が同位相領域Ｗ内にあれば、
S18でターゲツトＴ方向の補正パルスが出力さ
れ、S19で信号，が読み込まれてS20で
（Ｌ、Ｌ）に変わつたか否かが判定される。
（Ｌ、Ｌ）に変わればそれによつて始動転舵比
θd₀が逆位相領域Ｖ内に移つたものと見做され、
S12に移つて以下前述と同様の手順で始動転舵
比θd₀がターゲツトＴに誘導される。

(x) S21でカウンタの値Ｎがリミツト値、つま
り同位相領域Ｗの幅に相当するパルス数を超え
ても信号が（Ｌ、Ｌ）に変化しない場合は、転
舵比センサ５８の故障と見做され、第８図のフ
ローチヤートに移つてゼロ設定がなされる。

() すなわち、S22で信号，が読み込ま
れ、（Ｈ、Ｌ）であれば第１の検知部５８ａの
故障と判定される（S23）。以下、第２の検知
部５８ｂの信号を読み込みつつゼロ転舵比点
Ｚ方向のパルスが反復して出力され、S26で信
号がＨに変わつた時点でゼロ設定を終了す
る。

() S22で信号が（Ｈ、Ｌ）でなければS27に
移り、信号が（Ｌ、Ｈ）であれば第２の検知部
５８ｂの故障と見做される。この場合は信号
を読込みながらゼロ設定がなされる（S28〜
S30）。

() S27で信号が（Ｌ、Ｈ）でない場合、つ
まり信号が（Ｈ、Ｈ）である場合は、第１及び
第２の検知部５８ａ，５８ｂの故障と見做さ
れ、転舵比θdがその位置で固定される。

() 第６図のS17で始動転舵比θd₀が同位相領
域Ｗにない場合、つまり信号が（Ｌ、Ｈ）であ
る場合は少なくとも一方の検知部５８ａ，５８
ｂが故障しており、且つ始動転舵比θd₀がいず
れの領域内にあるか判定不能であるので、転舵
比θd₀がその位置で固定される。

なお、以上の実施例では転舵比変更装置Ｃの駆
動手段としてステツピングモータ３６を使用する
場合を説明したが、本発明を具体化する場合、ス
テツピングモータ３６に代えて直流モータを使用
しても良く、その場合直流モータを上述と同様の
手順で駆動制御することができる。又、後輪４
Ｒ，４Ｌの転舵比θdの制御は、横加速度や前輪
転舵角等に感応させて制御手段Ｆに行わせたり、
インストルメントパネルに設けた手動の切換スイ
ツチで多段階に変更するようにしても良い。更
に、本発明は、前輪２Ｒ，２Ｌと後輪４Ｒ，４Ｌ
とを夫々独立に転舵させ、且つ後輪の転舵比を可
変とした４輪操舵装置にも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る転舵比変更装置を備えた
４輪操舵装置に使用される転舵比センサの出力信
号パターンを示す図、第２図は４輪操舵装置の全
体構成を示す説明図、第３図は転舵比変更装置の
拡大説明図、第４図は第３図の−矢視図、第
５図は転舵比の制御系のブロツク図、第６図は始
動転舵比の補正手順を示すフローチヤート、第７
図、第８図は転舵比センサ故障の場合のゼロ設定
の手順を示すフローチヤート、第９図は車速と転
舵比との関係を示す図、第１０図、第１１図は転
舵比変更装置の作動説明図である。 Ｃ……転舵比変更装置、４Ｒ，４Ｌ……後輪、
５８……転舵比センサ（転舵比検出手段）。

【特許請求の範囲】

１ 前輪を転舵するステアリング機構と、後輪を
転舵する後輪転舵機構とを備え、上記ステアリン
グ機構から取り出した転舵力をロツド部材を介し
て上記後輪転舵機構に伝達し、前輪の転舵に応じ
て後輪をも転舵するようにした車両の４輪転舵装
置であつて、上記ステアリング機構はステアリン
グハンドルに連結された第１ピニオンと、該ピニ
オンに噛合う第１ラツク歯が形成され、タイロツ
ドをストロークさせるラツクバーとを備えてお
り、上記ロツド部材の前端部には、上記ラツクバ
ーに形成された第２ラツク歯と噛合う第２ピニオ
ンが設けられており、上記第１および第２ピニオ
ンは、所定交差角をもつて配置されているととも
に、上記２組のラツク歯・ピニオン組のうち一方
はラツクバーをピニオン側へ付勢する弾圧手段
で、他方はピニオンをラツクバー側へ付勢する弾
圧手段でそれぞれラツク歯・ピニオン組の噛合調
整が行われるように構成されていることを特徴と
する車両の４輪操舵装置。 ２ ステアリング機構は、ラツクバーに並設され
たパワーシリンダ機構を備えており、該パワーシ