JPH0262432B2 - - 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、特に四輪車の操舵方法に関す
る。

（従来の技術） 四輪車における操舵は一般に前輪のみを転舵す
ることにより行つている。車両走行時、前輪の転
舵を開始すると、まず前輪にすべり角が生じ、こ
れによつて発生するコーナリングフオースが車体
の横運動と車体重心まわりのヨーイングをひきお
こす。

後輪は車体のヨー運動の結果、ヨー方向の変位
が発生し始めてから初めてすべり角を生じる。従
つて後輪の発生するコーナリングフオースには前
輪に比較して位相遅れがあり、前後輪のコーナリ
ングフオースの合力が運転者の意図する値に達す
る迄に若干の時間遅れが常に発生し、これが四輪
車の操舵に熟練を要する原因となる。

更に四輪車が操舵による旋回運動をしている
間、車輪には横すべりが発生するので、旋回軌跡
の接線と車体軸線が常に一致して走行するとは限
らず、この点にも四輪車の操舵に熟練を要する原
因がある。

従つて四輪車の運転者は前記後輪転舵の時間遅
れや旋回軌跡と車体軸線の角度のずれを経験的に
認識して操舵を行うことが適確な操舵のために要
求され、四輪車に運転にはある程度の運転経験が
必要となる。

以上の従来の操舵装置における問題点を解決す
るための手段として前輪と後輪を転舵することが
提案されている。例えば特公昭40−10728号公報
には後輪の横すべり角に比例した舵角を後輪に与
える手法が開示され、また米国特許第2910131号
明細書には旋回時の車体の横方向のＧにより後輪
の転舵量を制御する手法が開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、これらの公知技術は後輪の転舵
を制御する横すべり角またはＧのセンサに技術的
問題があるばかりでなく、何れも前輪の転舵によ
つて発生するフアクターに基づいて後追い的に後
輪の転舵を補正する手法のため、転舵に応答遅れ
が発生してしまう。

また前輪、後輪をともに転舵する技術は従来か
ら特殊車両等で行われているものの、何れも旋回
半径を小にして車両のとりまわし性を向上させる
目的のもので、操作レバーにより前後輪の制御モ
ードを切換えることでその目的を達成するに過ぎ
ない（例えば英国特許第523656号明細書、特公昭
53−26732号公報）。

更に特開昭52−61024号公報には低速走行時に
後輪を前輪と逆位相に転舵するものの、高速走行
時には後輪を転舵せずに前輪のみを転舵する手法
が開示されているが、これは車両のとりまわし性
のみを重視したものであつて、高速走行時におけ
る転舵の容易性、安定性を向上し得ない。

従つて本発明の目的は、車両速度に基づいて、
高速時に前輪に対して後輪を同位相に転舵し、且
つその前輪と後輪との転舵比を車両速度に応じて
可変とすることによつて、従来装置の不具合点で
あつた後追い的な補正による後輪転舵の応答遅れ
を解消し、高速時における操舵の容易性と安定性
が得られるようにした車両の操舵方法を提供する
にある。

（問題点を解決するための手段） 以上の問題を解決して目的を達成すべく本発明
は、ハンドル操作により前輪に転舵し、その前輪
の転舵に連動して後輪を転舵する車両の操舵方法
において、車両の速度が所定値よりも大きいとき
には前輪と後輪とが同方向に転舵され、しかも、
その転舵比が車両の速度に応じてあらかじめ定め
られた大きさとなるように設定しておき、車両の
速度を検出して、ハンドル操作時、後輪を前輪に
対して設定された位相及び転舵比で転舵するこ
と、を特徴とする。

（作用） 本発明は、ハンドル操作による前輪の転舵に連
動して後輪を転舵するものであつて、車両の高速
走行時に前後輪を同位相に転舵するとともに、こ
の高速領域で車両速度に応じて前後輪の転舵比を
変化するものである。

つまり高速時の操舵において、前後輪が同位相
で転舵されるため、操舵開始直後でも前輪と同時
に後輪もコーナリングフオースを発生し、車両の
横加速度は短時間に意図した値に達し、操舵の応
答性は大幅に改善される。また車速の減少に伴な
い後輪の舵角量が減少し、応答性の改善の度合も
減少するが、車速の低い場合は実用上問題とはな
らない。

次に本発明に係る操舵方法による車両の向きと
旋回軌跡との関係を模式図を基に説明する。図は
すべて２輪におきかえて示しているが、通常の四
輪車の如く回転半径が輪距に比して十分大きい場
合は説明の正当性をそこなう虞れはない。

第２図及び第３図は従来の前輪のみを転舵する
車両の向きと旋回軌跡を示す。極低速時の旋回の
場合、車両の運動方向はタイヤの向きと一致する
ので、第２図に示す如く車両の方向は旋回軌跡の
接線により外側を向く。車両速度が増加すると前
後輪にすべり角が発生し、前後輪の運動方向はタ
イヤの平面よりも外側に向くようになる。従つて
車両の旋回中心は徐々に前方へ移動し、旋回軌跡
の接線は車両軸線に対して外側へ向くようにな
る。即ち第３図に示す如く車体の方向は旋回軌跡
の接線より内側を向く。

本発明の操舵方法の場合は、車両速度が所定値
よりも大きい高速走行において、前後輪の転舵は
同位相であり、その前後輪の転舵比を車両の特性
に適合するよう車両速度に応じてあらかじめ定め
てやれば、第５図に示す如く車両の方向と旋回軌
跡を一致させることができる。

即ち後輪を前輪と同位相に転舵する高速時にお
いて、車両速度が高くなるにつれて前後輪の転舵
比を望ましくは＋１に近づけるよう制御し、つま
り後輪舵角を車両速度の増加に伴つて前輪舵角に
近づけることで、高速になればなる程、旋回中心
と車体中心とを結ぶ直線と、車両の方向とがほぼ
直角を保つて後輪の横すべりの発生を殆どなくす
ことができる。

以上の車両速度に追従した前後輪の高速での同
位相転舵を、ハンドル操作による前輪の転舵に連
動して後輪を転舵させつつ行うことができる。

（実施例） 以下に添付図面を基に実施例を説明する。

第１図は本発明の操舵方法を行える操舵装置の
第１実施例を示すもので、左側の車輪のみを示し
ているが、図に示していない右側の車輪は公知の
方法で左側の車輪と連動するよう連結される。

第１図において、ハンドルをなす操舵輪１から
延出する軸１ａの端部に操舵輪１の回転運動を往
復運動に変換するラツクアンドピニオン等が組込
まれた公知のギヤボツクス２を配設する。ギヤボ
ツクス２で変換された直線運動は腕杆２ａにより
差動装置３に導かれ、ピニオン３ｃ、ラツク３
ａ，３ｂで方向の異なる２つの変位に分けられ
る。差動装置３の左方のラツク３ａの変位は腕杆
４の一端より連結杆５を介して前輪６を転舵せし
めるよう構成される。また腕杆４の他端は連結杆
７を介して支点９を中心に回動する動腕８に連結
される。

一方、差動装置３の右方のラツク３ｂの変位は
腕杆１０、中央部に支点を有する動腕１１、腕杆
１２を介し更に腕杆１３により後輪１４を転舵す
る。腕杆１２，１３の結合部１８は動腕８上に固
定されている。動腕８の支点９はモータ１５と連
結するスクリユー杆１６上を移動しうるネジコマ
１７に固定され、従つて支点９は動腕８上をモー
タ１５によるスクリユー杆１６の回転により移動
しうるよう構成されている。モータ１５は車速検
知手段である車速センサ２０より車両速度信号を
得てモータを制御する制御装置１９により制御さ
れ、従つて前記の支点９は車両速度によりその位
置が定まる。

以上によつて、操舵輪１からギヤボツクス２内
及び差動装置３を経て前輪６までの前輪操舵装置
と、この前輪操舵装置の実施例では前輪転舵量及
び転舵方向検知手段を兼ねる差動装置３から後輪
１４までの後輪操舵装置と、更に差動装置３並び
に制御装置１９からモータ１５を経て後輪１４ま
での実施例では舵角関数発生装置を兼ねる後輪位
相制御装置とが構成されている。

以上において、制御装置１９は、車両速度が所
定値よりも大きい範囲、即ち一定速度以上の高速
走行においては前後輪の転舵は同位相になり、車
両速度が増加するとともに前後輪の転舵比が＋１
に近づき、また車両速度が前記所定値よりも小さ
い範囲の低速走行では前後輪の転舵が逆位相とな
り、車両速度の減少とともに前後輪の転舵比が−
１に近くなるよう仕様を定めるのが望ましい。

次に差動装置３の機能について詳述する。

先ず支点９を動腕８に対する腕杆１２，１３の
結合部１８に一致させた場合においては、腕杆８
が揺動しても腕杆１２，１３は図中上下方向への
移動は行わない。従つて右方のラツク３ｂは固定
状態となり、このラツク３ｂに噛合うピニオン３
ｃが操舵輪１の操作により図中上下方向に移動し
ながら回転すると、ピニオン３ｃと噛合う左方の
ラツク３ａが一体的に図中上下方向に移動する。
これにより腕杆４から連結杆５を介して前輪６の
転舵が行われるが、腕杆４から連結杆７を介して
動腕８が結合部１８にある支点９回りに揺動して
も腕杆１３の移動はないため、後輪１４は転舵さ
れずに図示中立状態を保たれる。

そして支点９を図示の如く結合部１８の右方に
位置させた場合は、動腕８の支点９回りの揺動に
伴つて腕杆１２，１３は腕杆４と同方向へ移動可
能となる。従つて中央部に支点を有する動腕１１
を介して右方のラツク３ｂは腕杆４と逆方向に移
動可能となり、操舵輪１の操作によりピニオン３
ｃが移動しながら回転すると、このピニオン３ｃ
と噛合う左方のラツク３ａが移動すると同時に、
腕杆４から連結杆７を介して動腕８が支点９回り
に揺動し、腕杆１２から動腕１１及び腕杆１０を
介して右方のラツク３ｂがピニオン３ｃと噛合い
ながら左方のラツク３ａとは逆方向に同時に移動
する。これにより腕杆４から連結杆５を介して前
輪６の転舵が行われるとともに、腕杆１０から動
腕１１、腕杆１２，１３を介して後輪１４と前輪
６との同位相転舵が同時に行われる。

この前後輪の同位相転舵時において、支点９回
りの動腕８の揺動による連結杆７と腕杆１２のス
トロークの相違に基づいて、左右のラツク３ａ，
３ｂはピニオン３ｃを回転しながら互いに逆方向
への移動を行うため、右方のラツク３ｂを固定状
態とした場合に比べピニオン３ｃの移動量に対す
る左方のラツク３ａの移動量が増加し、即ち右方
のラツク３ｂの移動量に応じて左方のラツク３ａ
の移動量が増加することとなる。

また支点９を結合部１８の左方に位置させた場
合には、動腕８の支点９回りの揺動に伴つて腕杆
１２，１３は腕杆４とは逆方向へ移動可能とな
り、右方のラツク３ｂは腕杆４と同方向に移動可
能となる。従つて操舵輪１の操作によるピニオン
３ｃの移動と回転により左方のラツク３ａが移動
するとともに、右方のラツク３ｂも同方向へ同時
に移動する。これにより後輪１４の前輪６との逆
位相転舵も同時に行われる。

この前後輪の逆位相転舵時においては、同様に
動腕８の揺動による連結杆７の腕杆１２のストロ
ークの相違に基づいて、左右のラツク３ａ，３ｂ
はピニオン３ｃを回転しながらともに同方向への
移動を行うため、右方のラツク３ｂを固定状態と
した場合に比べピニオン３ｃの移動量に対する左
方のラツク３ａの移動量が減少し、即ち右方のラ
ツク３ｂの移動量に応じて左方のラツク３ａの移
動量が減少することとなる。

そして以上の差動装置３の機能によつて下記の
効果を発揮できる。

つまり差動装置３は、前述の如く連結杆７と腕
杆１２のストロークの相違に基づいて、前後輪の
同位相転舵時は左右のラツク３ａ，３ｂのピニオ
ン３ｃを回転させながらの互いに逆方向への移動
により右方のラツク３ｂの移動量に応じて左方の
ラツク３ａの移動量を増加し、また前後輪の逆位
相転舵時には左右のラツク３ａ，３の同じくピニ
オン３ｃを回転させながらのともに同方向への移
動により右方のラツク３ｂの移動量に応じて左方
のラツク３ａの移動量を減少する機能を有してい
る。

従つてこの差動装置３を用いることによつて、
前後輪の同位相転舵時において、前輪６の転舵量
に後輪１４の転舵量に応じた分だけ加算して前輪
転舵量を増加させることができ、また前後輪の逆
位相転舵時においては、その反対に前輪６の転舵
量から後輪１４の転舵量に応じた分だけ減算して
前輪転舵量を減少させることができる。これによ
り操舵輪の舵角と、前輪舵角と後輪舵角の差との
比を常に一定に保つことができるのである。

操舵装置は以上の構成であるから、操舵輪の舵
角と、前輪舵角と後輪舵角の差との比が常に一定
に保たれ、前後輪の舵角の比、即ち転舵比は動腕
８の支点９の位置により定まる。この位置は制御
装置１９の仕様により車両車速に対して任意の位
置を選ぶことができる。

第６図に第２実施例を示す。この図においても
左側の車輪のみを示しているが、右側の車輪との
関係は前述と全く同一である。

第６図において、操舵輪１０１に加えられる回
転力はギヤボツクス１０２により腕杆１０３の直
線運動に変換され、前輪１０４が転舵される。更
に腕杆１０３は腕杆１０５を介して支点１０７を
中心に回動する動腕１０６の端部に連結される。
従つて腕杆１０３の運動は動腕１０６を支点１０
７のまわりに回動せしめ、動腕１０６上の点１１
３に連結されている腕杆１０８を介して後輪１０
９を転舵せしめる。動腕１０６の支点１０７はモ
ータ１１０より延出するスクリユー杆１１１にス
クリユー杆１１１の回転により該杆上を移動しう
るように螺合されたネジコマ１１２に固定されて
おり、車速センサ１１５と、制御装置１１４によ
り制御されるモータ１１０の回転によつて動腕１
０６上を移動する。

この第２実施例においては、操舵輪１０１から
ギヤボツクス１０２内を経て前輪１０４までの前
輪操舵装置と、この前輪操舵装置から前輪転舵量
及び転舵方向検知手段を介在させて後輪１０９ま
での後輪操舵装置と、更に制御装置１１４からモ
ータ１１０を経て後輪１０９までの舵角関数発生
装置を兼ねる後輪位相制御装置とが構成されてい
る。

以上の構成であるから、前記第１実施例と同様
操舵輪の舵角と、前後輪舵角の差との比が車両速
度により常に一定に保たれ、前後輪の舵角比は動
腕１０６の支点１０７の位置により定まる。制御
装置１１４の仕様も前記と同様に定めるのが好ま
しい。

尚、車速検知手段としては公知のものを適宜に
採用しうる。

以上の実施例の操舵装置の場合は、極低速時に
は前後輪の転舵は逆位相であり、前後輪の転舵比
を車両の特性に適合するよう定めれやれば、第４
図に示す如く車両の方向と旋回軌跡の接線とを一
致させることができる。即ち後輪を前輪と逆位相
に転舵する低速時において、車両速度が低くなる
につれて前後輪の転舵比を−１に近づけるよう制
御し、換言すれば後輪舵角を車両速度の低下に伴
つて前輪舵角に近づけるので、第４図のように極
低速時における旋回中心と車体中心とを結ぶ直線
と、車両の方向とがほぼ直角となり、従つて後輪
の横すべりの発生は殆どなくなる。

更に実施例の操舵装置によれば、最小回転半径
を減少させることができる。

即ち前輪のみの操舵の場合、車両の回転半径は
操舵輪の舵角の増加につれて減少するが、車輪と
車体間に接続されているブレーキホース等の寸法
上の制約、車室内に突出するホイールハウスの寸
法の制約、更に転舵車輪が駆動輪でもある場合は
軸継手の可撓角の制約等のために最大舵角は制限
され、従つて最小肝転半径には限界がある。

ところが、実施例の操舵装置は、低速時に前後
輪を逆位相で転舵することにより最小回転半径が
１／２近く減少し、しかも内輪差も大幅に減少する
ため、狭い道路でも容易に走行でき、狭い空間へ
の駐車も容易となる。

更に以上の前後輪の位相変化を、低速領域から
高速領域またはその反対に高速領域から低速領域
へと車両速度が変化するときにも連続的に行うこ
とができる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、ハンドル操作に
よる前輪の転舵に連動して後輪を転舵し、且つ車
両速度に基づいて、高速時に前後輪を同位相に転
舵し、しかも、この高速時に前後輪の転舵比を車
両速度に応じてあらかじめ設定された大きさに変
化させるため、高速時の操舵における従来装置の
不具合点であつた応答遅れの解消を、発生する横
力等で後輪転舵を後追い補正することなく、簡単
に感知しうる車両速度を基に前輪転舵に連動して
転舵比を変化させつつ前後輪を同位相に転舵する
ことから達成できる。従つて後輪転舵を前輪転舵
に連動させつつ車両速度に基づいて高速時におけ
る操舵応答性に優れた前後輪の転舵制御を行うこ
とができ、操舵の容易性、安定性を得ることがで
きる。また正確な横力の検出ができない低μ路に
おいても、本発明によれば、前後輪操舵が確実に
行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の操舵方法を行える操舵装置の
第１実施例を示す概略平面図、第２図及び第３図
は従来の問題点を指摘する模式図、第４図は前後
輪の逆位相転舵を説明する模式図、第５図は本発
明の利点を説明する模式図、第６図は第２実施例
の概略平面図である。 尚、図面中、１，１０１はハンドル、２，１０
２はギヤボツクス、３は差動装置、６，１０４は
前輪、１４，１０９は後輪、２０，１１５は車速
検知手段である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハンドル操作により前輪を転舵し、その前輪
   の転舵に連動して後輪を転舵する車両の操舵方法
   において、 車両の速度が所定値よりも大きいときには前輪
   と後輪とが同方向に転舵され、しかも、その転舵
   比が車両の速度に応じてあらかじめ定められた大
   きさとなるように設定しておき、 車両の速度を検出して、 ハンドル操作時、後輪を前輪に対して設定され
   た位相及び転舵比で転舵すること、 を特徴とする車両の操舵方法。