JPH0243675B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、前輪の転舵に応じて後輪をも転舵す
るように成した車両の４輪操舵装置に関する。さ
らに詳しくは、少なくとも車速に応じて決定され
る前輪転舵角に対する後輪転舵角の比に基づいて
後輪を転舵するよう後輪転舵機構に指令信号を発
するコントローラを備えて成る４輪操舵装置に関
する。

（従来技術） 従来４輪車両の操舵はステアリングホイールに
よつて前輪のみを操舵するのが普通であつたが、
前輪のみを転舵するのでは走行状況によつて後輪
に横すべりが生じたり、旋回半径に限度があつて
小まわりが効かないなどの操縦性、操向性の点か
ら問題が指摘され、この点に鑑み最近前輪と共に
後輪をも転舵する４輪操舵装置が提案、研究され
ている。

即ち４輪操舵装置では比較的高速での走行時に
前輪の転舵方向と同一の方向に後輪を転舵すれば
（これを同位相転舵という）、前、後輪に同時に横
方向の力が加わるので操舵輪操舵からの位相のお
くれがなく、車両の姿勢を旋回円の接線上にほぼ
保つことが出来、例えば高速走行時のレーンチエ
ンジなどもスムーズに行なえる。又極低速走行時
に前輪の転舵方向と逆方向に後輪を転舵すれば
（これを逆位相転舵という）、車両の向きを大きく
変化出来るので縦列駐車や車庫入れなどに便利で
ある。

さらに比較的高速では前輪を大きく転舵するこ
とはなく、前輪を大きく転舵するのは比較的低速
での走行時であることを考えると、前輪が小さく
転舵される範囲では後輪をも同一方向に転舵し、
大きく転舵する時には後輪を逆方向に転舵する４
輪操舵装置が求められることが判る。

このようなことから、前輪の転舵角に対して後
輪の転舵角の比、すなわち転舵比を任意に可変制
御できる機構を設け、車速、前輪転舵角等に応じ
て転舵比を可変制御して操縦性、走行安定性等の
向上を図ることが望ましく、その様に車速、前輪
転舵角等に応じて転舵比を可変制御するにあたつ
ては、通常マイコン等の演算処理装置により構成
したコントローラを使用する方法が考えられる。

例えば、特開昭59−70261号公報には、マイコ
ン等の演算処理装置から成るコントローラを使用
し、車速センサ及びハンドル角センサの信号に基
づいてこのコントローラで後輪の向きを変化させ
るようにした技術が開示されているが、このこと
からも上記車速や前輪操舵角等に応じて転舵比を
可変制御するにあたつてマイコン等の演算処理装
置により構成したコントローラが使用されるであ
ろうことがうかがえる。

ところが、この様な予め設定されたプログラム
に従つて演算処理を行なうマイコン等から成るコ
ントローラは、電源電圧の変動や外部ノイズの変
動に起因して演算処理ステツプの暴走を起こす恐
れがある。従つて、その様なコントローラを用い
て転舵比を可変制御するにあたつては、このコン
トローラの暴走に対する対策を施しておく必要が
ある。なぜならば、コントローラが暴走すると車
速や前輪転舵角に応じて行なわれていた転舵比の
可変制御に狂いが生じ、最適な転舵比を設定する
ことができず、走安性が損なわれる恐れがあるか
らである。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記事情に鑑み、マイコン等
の演算処理装置で構成されたコントローラによ
り、少なくとも車速に応じて転舵比を決定してそ
の転舵比に基づいて後輪を転舵させるように構成
した４輪操舵装置であつて、電源ノイズ等により
上記コントローラが暴走してもそれにより異常後
輪操舵状態になる恐れはなく、従つて走安性が損
なわれる恐れのない４輪操舵装置を提供すること
にある。

（発明の構成） 本発明に係る４輪操舵装置は、上記目的を達成
するため、上記の如きコントローラを備えた４輪
操舵装置であつて、該コントローラの外部に該コ
ントローラの暴走を検出する異常検出手段を設
け、該検出手段によつてコントローラの暴走状態
を検出すると上記転舵比を零つまり、後輪転舵角
を零にセツトするように、即ち４輪操舵状態から
従来通りの２輪操舵状態に変換せしめるように構
成したことを特徴とする。

（実施例） 以下、図面に示す実施例を参照しながら本発明
を詳細に説明する。

第１図は本発明に係る４輪操舵装置の１実施例
を示す概略図である。ステアリングホイール１は
ステアリングシヤフト１ａを介して第１ピニオン
２と連結し、第１ピニオン２は車幅方向に摺動自
在な第１ラツク軸３のラツクと噛合する。第１ラ
ツク軸３の両端には右および左用タイロツド４
ａ，４ｂが連結し、タイロツド４ａ，４ｂは右お
よび左用前輪６ａ，６ｂを車体に対し転舵自在に
支持するナツクル５ａ，５ｂのアームと連結する
（なお、左右対称なので左側のタイロツド４ｂ、
ナツクル５ｂ、前輪６ｂは図示せず）。このため、
ステアリングホイール１の操作に応じて第１ラツ
ク軸３が車幅方向に移動し、この移動がタイロツ
ド４ａ，４ｂを介してナツクル５ａ，５ｂに伝わ
り前輪６ａ，６ｂが転舵される。

一方、第１ラツク軸３には第１ラツク軸３と平
行な第２ラツク軸７が連結部７ａを介して一体に
連結され、第２ラツク軸７のラツクには後輪へ伝
える転舵力を得るための第２ピニオン８が噛合し
ている。このため、第１ラツク軸３が車幅方向に
動かされると、同時に第２ラツク軸７も同方向に
動かされ、第２ピニオン８が回転される。この第
２ピニオン８の回転は、第２ピニオン８と連結す
る動力伝達シヤフト９を介して転舵比可変後輪転
舵機構１０に伝えられ、ここで調整される転舵比
に応じて後輪が転舵される。このようにして、前
輪転舵に応じて後輪転舵を行なわせることができ
るようになつている。

次に、転舵比可変後輪転舵機構１０について説
明する。前端が第２ピニオン８と連結した動力伝
達シヤフト９の後端は第３ピニオン１１と連結
し、第３ピニオン１１は回転軸１２ｂが車体に支
持されたベベルギヤ１２と噛合する。ベベルギヤ
１２の周上の１ケ所には、ロツド支持孔１２ａが
形成され、このロツド支持孔１２ａ内に連結ロツ
ド１３がベベルギヤ１２に対し回動自在で且つロ
ツド１３の軸方向摺動自在に挿入される。ロツド
１３の一端１３ａは、パワーステアリング用のコ
ントロールバルブ１５を介して後輪転舵用の第３
ラツク軸１７と結合する結合アーム１４ａ，１４
ｂとボールジヨイントにより連結する。第３ラツ
ク軸１７は後輪用ギヤボツクス１６内に車体幅方
向摺動自在に保持され、第３ラツク軸１７の両端
は右および左用タイロツド１８ａ，１８ｂを介し
て右および左用ナツクル１９ａ，１９ｂと連結す
る。右および左用ナツクル１９ａ，１９ｂは車体
に対して転舵自在に後輪２０ａ，２０ｂを支持す
るため、第３ラツク軸１７の車幅方向の動きによ
り後輪が転舵される。なお、タイロツド、ナツク
ル、後輪は左右対称であるため右側のみを図示し
ている。第３ラツク軸１７の車幅方向の動きは、
ベベルギヤ１２の回転に伴う連結ロツド１３の一
端１３ａの車幅方向の移動が結合アーム１４ａ，
１４ｂを介して第３ラツク軸１７に伝えられて行
なわれる。この時、結合アーム１４ａ，１４ｂ上
に設置されたコントロールバルブ１５の作用によ
り、ポンプ２１からの圧油が後輪用ギヤボツクス
１６内のシリンダ内に適宜送られ第３ラツク軸１
７の移動をアシストするようになつている。

次に、ベベルギヤ１２の回転に応じて連結ロツ
ド１３の一端１３ａを車幅方向に移動させる機構
について説明する。連結ロツド１３の他端１３ｂ
はボールジヨイントを介して振子アーム２２の先
端と連結し、この振子アーム２２はこのアーム２
２と直角な揺動軸２３と結合し、この揺動軸２３
を中心に回転自在となつている。この揺動軸２３
は、垂直に延びた揺動支持軸２４により水平面内
に延びて支持され、揺動支持軸２４の回転に応じ
て水平面内で揺動するようになつている。この揺
動軸２３の揺動に応じて振子アーム２２の回転面
が傾くため、ベベルギヤ１２の回転に応じて連結
ロツド１３の一端１３ａが車幅方向へ動かされる
割合が変動する。

この作動を、第２図に示す上記転舵比可変後輪
転舵機構の平面概略図を用いて説明する。まず、
揺動軸２３が車幅方向に延びてベベルギヤ１２の
回転軸１２ｂと同一直線上に位置する時を考え
る。なお、連結ロツド１３の一端１３ａもベベル
ギヤ１２の回転軸線上に位置する。この時に、ベ
ベルギヤ１２が回転されると、連結ロツド１３は
一端１３ａを頂点として連結ロツド１３を稜線と
する円錐面上を移動し、振子アーム２２はこの円
錐の底面上を移動する。このため、ベベルギヤ９
が回転しても、一端１３ａは移動しない。すなわ
ち、この時には前輪の転舵に対して後輪は転舵さ
れない状態になる。この状態から揺動支持軸２４
を回転させて、図示の如く揺動軸２３を水平面内
で反時計回りに“Θ”だけ傾けると、振子アーム
２２の回転面も上記円錐の底面に対して“Θ”だ
け傾く。このため、例えば、ベベルギヤ１２を回
転させ、第２図において連結ロツド１３とベベル
ギヤ１２の回転軸１２ｂとのなす角がα₁となるよ
うにすると、連結ロツド１３の他端１３ｂは１３
b′の位置に距離“d₁”だけ移動し、このため一端
１３ａも１３a′の位置にほぼ同距離だけ移動す
る。この移動により第３ラツク軸１７が同様に移
動され後輪の転舵がなされる。この図から判るよ
うに、前輪転舵角に対する後輪転舵角の比、すな
わち転舵比はベベルギヤ１２の回転に対する連結
ロツド１３の一端１３ａの移動量と同じであり、
揺動軸２３の水平面内での傾き“Θ”の大きさに
応じて転舵比を変えることができる。さらに、揺
動軸２３は上記の如く反時計回りに傾かせるのみ
ならず時計回りにも傾かせることができ、この時
にはベベルギヤ１２の回転に対する連結ロツド１
３の一端１３ａの移動方向が上記の場合と逆にな
る。これにより、前輪に対し後輪を同位相にも逆
位相にも転舵させることができる。

次いで、上記揺動軸２３の水平面内での揺動を
行なわせる機構を説明する。揺動軸２３は、垂直
に延びた揺動支持軸２４により水平面内に延びて
支持されるのであるが、この揺動支持軸２４には
先端にギヤ２５ａを有する揺動ギヤ２５が固設さ
れ、この揺動ギヤ２５の揺動支持軸２４を中心と
する揺動により揺動支持軸２４が回され揺動軸２
３が揺動される。揺動ギヤ２５のギヤ２５ａはウ
オーム２６と噛合し、このウオーム２６はステツ
プモータ２９の出力軸２９ａに設けられた第１か
さ歯車２８およびこれと噛合しウオーム２６と同
軸２６ａ上に設けられた第２かさ歯車２７を介し
てステツプモータ２９により回転される。このス
テツプモータ２９の回転はステツプモータ駆動回
路３０を介してコントローラ３１により制御され
る。

コントローラ３１は、予め設定されたプログラ
ムに従つて演算処理を行なうマイコン等の演算処
理装置で構成され、該コントローラ３１は、少な
くとも車速に応じて転舵比（前輪転舵角に対する
後輪転舵角の比）を決定し、該転舵比に基づいて
後輪を転舵するよう後輪転舵機構１０、特に該機
構中のステツプモータ２９に指令信号を発し、該
ステツプモータ２９はこの信号に基づいて所定回
転方向に所定パルス分だけ駆動され、それに応じ
て転舵比が変化する。

本実施例においては、コントローラ３１に車速
センサの外、横方向加速度Ｇセンサ、前輪舵角セ
ンサ、特性切換スイツチ等からの信号を入力せし
める転舵比特性切換手段３２が設けられ、また前
述の揺動支持軸２４に接続されたプログラム検出
センサ３３および車速センサ３４の出力に基づい
て車速が零であるか否かを検出する検出部３５か
らの出力をコントローラ３１に入力する様に構成
されている。

さらに、上記コントローラ３１には、該コント
ローラ３１の外部に配設されたコントローラ３１
の演算処理ステツプの暴走状態を検出して転舵比
を零に設定する、即ち前輪の転舵角いかんに拘ら
ず後輪の転舵角を零にして従来の２輪操舵状態に
設定するための暴走検出手段３６が接続されてい
る。図示実施例においては、この暴走検出手段３
６の出力信号は直接コントローラ３１に入力さ
れ、コントローラ３１はこの暴走検出手段３６か
らの出力信号に基づいてサブルーチンに移行し、
このサブルーチンにより転舵比を零に設定するよ
うに構成されているが、転舵比を零にする補正回
路（図示せず）を別途設け、上記暴走検出手段３
６からの出力をこの補正回路に入力させ、この補
正回路からステツピングモータ駆動回路に転舵比
を零にするよう信号を入力させるように構成して
も良い。

次に、本実施例における異常検出手段３６およ
びコントローラ３１について説明する。

本実施例においては、暴走検出手段３６をウオ
ツチドツクタイマにより構成すると共にコントロ
ーラ３１のメインルーチン中にこのタイマ３６に
対してタイマリセツトパルスを出力するステツプ
を設け、コントローラ３１が正常状態にあるとき
は定期的にこのステツプを通るからその結果定期
的にタイマ３６に対してリセツトパルスが発せら
れてタイマ３６はコントローラ３１に対して何ら
作用しないが、コントローラ３１が暴走状態に移
行するとこのステツプを通らなくなり、その結果
タイマ３６にリセツトパルスが送られず、所定時
間経過後、即ちタイムアウト時にタイマ３６は暴
走状態であることを検出してコントローラ３１に
対して（マスク不可能な割込み）を出力し、
NMI処理ルーチンを実行させ、転舵比を零にす
るように構成されている。

第３図はこのコントローラ３１のメインルーチ
ンを、第４図は車速に応じて転舵比を制御するた
めの割込み処理ルーチンを、第５図は上記NMI
処理ルーチンを示す図である。

なお、本実施例においては、コントローラ３１
の暴走時に転舵比を零にするにあたつて、コント
ローラの正常時における制御速度よりもゆつくり
と転舵比を零にまで制御して２輪操舵状態にセツ
トする様に構成されている。これは、走行中にい
きなり転舵比を零にすると操縦安定性や走行安定
性が急に変化し、かえつて危険になるので徐々に
転舵比を零にして両安定性に及ぼす影響を少なく
するためである。

また、コントローラの暴走は修復可能なシステ
ム異常であり、この様な修復可能なシステム異常
の場合はコントローラ及び後輪アクチユエータ
（ステツプモータ２９）のイニシヤルセツトを行
なえば再び転舵比の制御を開始して４輪操舵にす
ることが可能である。しかしながら、走行中にこ
のイニシヤルセツトを行なつて制御を再開するの
は走安性を変化させることとなるのでなるべく避
けた方が良い。例えば、イニシヤルセツトポイン
トが逆位相にあるようなシステムの場合、高速走
行時（同位相）に暴走を検出してイニシヤルセツ
トを行なうような制御をすれば後輪は同位相から
逆位相に動く、即ちゲインが増加する方向に動く
ため非常に危検だからである。従つて、本実施例
においては、車速Ｖ＝０を前記検出部３５で検出
するまでイニシヤルセツトを禁止し、Ｖ＝０を検
出した後イニシヤルセツトを行なつて制御を再開
するように構成されている。

また、本実施例においては上記コントローラの
暴走という修復可能なシステム異常に対する対策
のみでなく、修復不可能なシステム異常、例えば
ROMデータ（制御データテーブル）異常、構成
部品破損等に対する対策も施されており、そのよ
うな修復不可能なシステム異常時には前述の場合
と同様に転舵比をゆつくりと零にまで制御した
後、以後の制御を中止するように構成されてい
る。そのためのサブルーチンを第６図に示す。

次に第３図に示すメインルーチンについて説明
する。このメインルーチンにおいては、ステツプ
S1でスタートし、ステツプS2でシステムをイニ
シヤライズする。このとき以下に述べる転舵比制
御サブルーチンのモータ駆動部割込み発生周期デ
ータｔをｔ←T1に設定する。次にステツプS3で
前述のウオツチドツクタイマ３６に対してリセツ
トパルスを出力する。続いてステツプS4で車速
Ｖを読み取り、ステツプS5で車速Ｖが零である
か否かを判定し、車速零（停止状態）のときはス
テツプS6で後輪アクチユエータ（ステツプモー
タ２９）をイニシヤルセツトし、ステツプS7で
異常があるか否か、即ち後輪アクチユエータをイ
ニシヤルセツトしたのであるから前述の転舵比セ
ンサ３３は零になつているはずであるがそうなつ
ているか否かを判定し、零になつていない（異常
状態）のときはエラーのサブルーチンに移行す
る。零になつている（正常状態）のときはステツ
プS3に戻る。一方車速Ｖが零でないとき（走行
状態）のときはステツプS8でこの車速Ｖに基づ
いてデータテーブルアドレス計算が行なわれ、該
アドレスにおけるROMデータＭ（ADR）の信頼
性チエツクがステツプS9で行なわれる。この信
頼性チエツクは、同じデータを複数個所に記憶さ
せておき、同時に読み出して両データを比較する
ことにより行なわれる。データ異常が存在すれば
ステツプS10からエラーのサブルーチンに移行
し、データ異常がなければステツプS10からS11
に移行し、上記アドレスにおけるROMデータＭ
（ADR）からターゲツトポイントPtを設定する。
ターゲツトポイントPtは、車速Ｖ＝０のポジシ
ヨンからのステツプ数に換算した目標位置（制御
対象が後輪アクチユエータであるステツプモータ
２９であるから、目標位置をステツプモータのス
テツプ数を用いて表わすようにしている）であ
る。次に、ステツプS12でモータ、センサ、駆動
回路等についてのシステムチエツクを行ない、異
常があればステツプS13からエラーのサブルーチ
ンに移行し、異常がなければステツプS14に移行
してＩ／Ｏポートデータ方向再設定やタイマコン
トロール等のシステムレジスタ再設定が行なわれ
る。タイマコントロールにおいては、前述のモー
タ駆動部割込み周期データｔ（ｔ←T1）の再設定
が行なわれる。

第４図は前述のモータ駆動部割込みサブルーチ
ンを示す図であり、このサブルーチンにより転舵
比（ステツプモータの回転量）が車速に応じて制
御される。即ち、ステツプS15のモータ駆動部に
おいては、ステツプS16で前述のターゲツトポジ
シヨンPtと後輪アクチユエータポジシヨン（ス
テツプモータポジシヨン）P_Mとが一致している
か否かが判定される。ここでP_Mは車速Ｖ＝０の
ポジシヨンから駆動したステツプ数で表わされる
実際のステツプモータ位置を意味する。Pt＝P_M
であればステツプS19に移行して次回割込み発生
タイマ（ｔ）がセツトされ、ステツプS20で前述
のメインルーチンに戻る。Pt≠P_Mの場合はステ
ツプS17でPt＝P_Mとなる方向に駆動信号が切換え
られ、ステツプS18でステツプモータ２９は１ス
テツプだけ前又は後に回転せしめられた後前述の
ステツプS19を通つてステツプS20からメインル
ーチンに戻る。なお、この割込み処理は ｔ＝１／ｆ（PPS）（ｆ＝ステツプモータ駆動周波 数）秒毎に行なわれることになる。

第５図は前述の異常検出手段３６からタイムア
ウト時にコントローラ３１に対してが出力
され、該出力を受けて実行されるNMI処理ルー
チンを示す図であり、ステツプS21によりNMI処
理に移行するとステツプS22によりシステムレジ
スタが再設定され、ステツプS23で前述のモータ
駆動部割込み発生周期データｔがｔ←T2（T2≫
T1）に変更される。こうすることによりステツ
プモータ２９の駆動速度を小さくすることがで
き、その結果次のステツプS24における２輪操舵
状態（転舵比＝零）のポジシヨンにステツプモー
タをフイードバツク制御して戻すときの制御速度
を遅くすることができる。このステツプS24によ
つてステツプモータが２輪操舵状態のポジシヨン
に位置すると、ステツプS25で車速Ｖを読み取
り、ステツプS26でＶが零であるか否かを判定
し、零でないときはステツプS25に戻り、零であ
るときはステツプS27でメインルーチンのスター
トへジヤンプして制御が再開される。なお、ステ
ツプS22からS26までの間は異常状態であること
を知らせるウオーニング（音、光等）が発される
ように構成しても良い。

第６図は前述のROMデータ異常や構成部品破
損等の修復不可能なシステム異常の場合、即ち前
記メインルーチンのステツプS7、S10、S13によ
つて異常と判定された場合に実行されるエラーの
サブルーチンを示す図であり、ステツプS28にお
いてエラーサブルーチンに移行すると、ステツプ
S29でモータ駆動部割込み発生周期データｔがｔ
←T2（T2≫T1）に変更される。このように変更
する理由は、前記NMI処理ルーチンにおけるス
テツプS23の場合と同様である。この様にｔ←T2
に変更した後ステツプS30でステツプモータを２
輪操舵状態のポジシヨンにフイードバツク制御
し、その後ステツプS31で制御を中止する。

なお、本発明は上記実施例のごとく後輪転舵機
構とステアリング機構とを機械的に連結した型式
の４輪操舵装置に限定されず、後輪転舵機構をコ
ントローラにより電気的に制御される電磁アクチ
ユエータで直接駆動する型式の４輪操舵装置にも
適用できる。この場合、コントローラには、前輪
の転舵角を検出するセンサの信号が合せて入力さ
れる。

（発明の効果） 本発明による４輪操舵装置は、前述の如く、転
舵比を制御するためのコントローラの外部に、該
コントローラの暴走を検出する異常検出手段を設
け、該検出手段によつてコントローラの暴走を検
出すると転舵比を零にして２輪操舵状態にセツト
せしめる様に構成されている。従つて、電源ノイ
ズ等によりコントローラが暴走して予め設定され
たプログラムに基づいた最適転舵比制御が行なわ
れなくなつても、その場合は自動的に２輪操舵状
態にセツトされるので異常後輪操舵状態が発生す
るおそれはなく、従つて走安性が損なわれるおそ
れもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車両の４輪操舵装置の一
実施例を示す概略図、第２図は第１図の後輪転舵
機構の平面概略図、第３図はコントローラにおけ
るメインルーチンを示すフローチヤート、第４図
はモータ駆動部割込み処理サブルーチンを示すフ
ローチヤート、第５図は暴走検出時に実行される
サブルーチンを示すフローチヤート、第６図は修
復不可能な異常発生時に実行されるサブルーチン
を示すフローチヤートである。 ６ａ……前輪、１０……後輪転舵機構、３１…
…コントローラ、３６……異常検出手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前輪の転舵に応じて後輪を転舵するように成
   した車両の４輪操舵装置であつて、 少なくとも車速に応じて決定される前輪転舵角
   に対する後輪転舵角の比に基づいて後輪を転舵す
   るよう後輪転舵機構に指令信号を発するコントロ
   ーラが設けられており、 該コントローラは予め設定されたプログラムに
   したがつて演算し、上記指令信号を発する演算処
   理装置で構成され、 このコントローラの演算処理ステツプの暴走を
   検出し、上記後輪転舵角を零にセツトするための
   出力を発する異常検出手段を該コントローラの外
   部に接続したことを特徴とする車両の４輪操舵装
   置。