JPH03114972A - 車両の４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輪操舵装置に関し、詳しくは、中、高車速
域でのレーンチェンジ（車線変更）等を応答性良く行う
ようにしたものに関する。

（従来の技術） 従来より、この種の車両の４輪操舵装置として種々のも
のが知られている。例えば、特開昭５５−９１４５７号
公報に開示されるものでは、低車速域では後輪を前輪と
は逆位相とし、中、高車速域では同位相としている。ま
た、特開昭５６−１６７５６２号公報に開示されるもの
では低車速域では転舵比を零とし、中、高車速域では後
輪を前輪と同位相としている。すなわち、何れにおいて
も中、高車速域では後輪を前輪と同位相としてレーンチ
ェンジ等を良好に行うようにしたものである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、中、高車速域でレーンチェンジを行う場合、
これを応答性良くするためには、通常、大きな横方向加
速度（以下、横Ｇという）を発生させる必要がある。今
、この横Ｇの発生過程をステアリング操作開始から順を
追って仔細にみると、先ずステアリング操作により前輪
にすべり角が発生し、続いて該前輪に横力（コーナリン
グフォース）が発生してヨーレートが発生する。このた
め、続いて後輪にすべり角が発生し、このことにより該
後輪に横力が発生して横Ｇが発生することになる。

しかるに、上記従来のものでは、前輪転舵開始と同時に
後輪をそれに応じて同位相に転舵してい為関係上、ヨー
レートの発生量は少なく、シかもこの曲−レートの発生
時期は前輪転舵開始時より若干遅れる。このため、横Ｇ
を大きくすることができず、その結果、レーンチェンジ
等での応答性の向上が通常の２輪操舵車に対して顕著で
ないという欠点があった。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、前輪転舵の
開始初期には後輪を前輪転舵方向とは反対の逆位相に転
舵し、その後、後輪を前輪転舵方向と同じ同位相に転舵
するようにすることにより、ヨーレートの発生量を大き
くシ、且つその発生時期を早め、その結果として大きな
横Ｇを発生させて、中、高車速域でのレーンチェンジ等
における応答性を顕著に向上させることを目的とする。

その場合、上記のように前輪の転舵開始初期に後輪を逆
位相に転舵すると、この逆位相の転舵により発生するヨ
ーレイトは、必要以上に大き過ぎても小さ過ぎても車両
の操安性に悪影響を与えるため、後輪の逆位相への転舵
は短時間の間に正確且つ迅速に行われる必要がある。こ
の要請から、上記のような後輪転舵の制御をフィードバ
ック制御（後輪操舵の一般的なフィードバック制御につ
いては、例えば昭和５４年度（第９回）交通安全公害研
究所発表会　講演概要の「ヨーレイト・フィードバック
による後輪操舵の前後輪操舵車の運動特性について」　
（昭和５４年１２月１８日発行）等を参照）方式により
行う場合には、その制御系に位相遅れが必ず存在するた
めに、゛この位相遅れ等に起因して後輪転舵について発
振現象を起してヨーレイトが適切量から大きく外れたり
、各種センサの故障やノイズの混入１作動遅れ等に起因
して後輪が同位相に制御されなかったり、同位相に制御
されるまでの時間に遅れが生じて、車両の操安性に悪影
響を及ぼすことがある。

そこで、本発明では、上記の後輪の転舵制御に際し、予
め後輪転舵特性を設定しておき、この後輪転舵特性に基
いて後輪を転舵制御することにより、後輪を正確且つス
ムーズに転舵して、良好な操安性を確保し、車両の安全
性の向上を図ることをも目的とする。

さらに、上記のように後輪転舵特性を予め一義的に設定
すると、車両の実際の状態に正確に一致した転舵制御と
は若干具なる制御が行われることになる憾みが生じるた
め、本発明では更に、予め設定する後輪転舵特性を前輪
操舵量や車速に応じて若干具なる特性にすることにより
、レーンチェンジ時の車両の実際の状態に、より正確に
合致した後輪の転舵制御を行うことをも本発明の目的と
する。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の構成は、前輪を転
舵するステアリング装置と、後輪を転舵する後輪転舵装
置と、車速を検出する車速検出手段と、前輪の操舵状態
を検出する前輪操舵状態検出手段とを備えるとともに、
中、高車速域での前輪転舵開始初期には後輪を前輪転舵
方向とは反対の逆位相に転舵し、その後、前輪の転舵開
始から所定遅れ時間後に前輪転舵方向と同じ同位相に転
舵するよう上記後輪転舵装置を制御する制御装置を設け
る。そして、上記制御装置を、上記車速検出手段及び前
輪操舵状態検出手段からの信号に基いて、後輪が逆位相
から同位相に転舵されるよう予め設定された後輪転舵特
性により上記後輪転舵装置を制御する構成のものとする
と共に、この予め設定される後輪転舵特性を、前輪操舵
量及び車速に応じて上記所定遅れ時間及び最大逆位相転
舵角が変化するように設定する構成としたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、中、高車速時には、前
輪が転舵されると、先ず後輪が前輪とは逆位相に転舵さ
れる。このことにより、ヨーレイトの発生量が大になり
且つその発生時期が早くなる。

そして、その後に、前輪の転舵開始から所定遅れ時間が
経過すると、この時点で後輪が前輪と同位相に転舵され
る。このことにより、上記の大きなヨーレイトの発生に
伴い後輪のすべり角が大になって、後輪に大きな横力が
作用するので、大きな横６が発生して、車両は応答性良
くレーンチェンジすることになる。

ここに、上記の後輪の転舵制御に際しては、車速と前輪
操舵状態とに基いて予め設定された後輪転舵特性により
後輪を転舵する構成であるので、後輪は上記後輪転舵特
性に乗って正確、迅速で且つスムーズに転舵される。こ
のことにより、発生するヨーレイトは設定通りの適正値
となるので、車両の良好な操安性が確保されるとともに
、後輪が逆位相のままになることが防止されて車両の走
行の安全性が確保される。

しかも、後輪の転舵制御に供される後輪転舵特性は、そ
の逆位相から同位相に反転するまでの所定遅れ時間及び
最大逆位相転舵角が、レーンチェンジ時の前輪操舵量又
は車速に応じて異なるので、レーンチェンジ時の車両の
実際の状態に一層正確に合致した後輪転舵角に制御でき
、発生するヨーレイトは一層適正値になると共に横Ｇの
発生時期が一層適切になって、車両の良好な操安性が確
保される。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の車両の４輪操舵装置によ
れば、中、高車速域にて、前輪転舵の開始初期には後輪
を逆位相に転舵し、その後、前輪の転舵開始から所定遅
れ時間後に後輪を同位相に転舵するようにしたので、大
きなヨーレートの発生を促して横Ｇの発生時期を早く且
つその発生量を大きくでき、レーンチェンジ等での車両
の応答性の向上を図ることができるものである。しかも
、車速及び前輪の操舵状態に基いた後輪転舵特性を予め
設定し、この後輪転舵特性に基いて後輪を転舵制御する
構成としたので、簡易で安価な構成としながら、後輪を
実用上正確、スムーズ且つ迅速に適切角に転舵すること
ができ、車両の操安性を良好に確保できると共に走行の
安全性の向上を図ることができる。さらに、予め設定す
る後輪転舵特性の逆位相から同位相に反転するまでの所
定遅れ時間及び最大逆位相転舵角をレーンチェンジ時の
前輪操舵量及び車速に応じ変更したので、後輪転舵角を
車両の実際の状態に一層正確に合致した適切角に制御し
て、発生するヨーレイトを一層適正値にできると共に横
Ｇの発生時期を一層適切にでき、車両の良好な操安性を
確保できるとともに、車両の状態により合致した素早い
レーンチェンジ等を行うことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す車両の４輪操舵装置
の全体構成を示し、１は左右の前輪２ａ。

２ｂを転舵するステアリング装置であって、該ステアリ
ング装置１はステアリング３と、ラック＆ビニオン機構
４と、左右のタイロッド５．５と、左右のナックルアー
ム６．６とから成る。

また、７は左右の後輪８ａ、８ｂを転舵する後輪転舵装
置であって、該後輪転舵装置７は、両端が左右の後輪８
ａ、８ｂにナックルアーム９，９およびタイロッド１０
．１０を介して連結された車体横方向に延びるロッド１
１を備えている。該ロッド１１は、ロッド１１に形成し
たラック１２に噛合するピニオン１３の回転動により車
体横方向に移動するもので、上記ピニオン１３はピニオ
ン軸１４および一対の傘歯車１５ａ　、　　１５ｂより
なる伝動機構１５を介してピニオン駆動用パルスモータ
１６に回転動可能に連結されている。また、上記ロッド
１１には、該ロッド１１を操作ロッドとするパワーシリ
ンダ１７が接続されている。該パワーシリンダ１７は、
ロッド１１に固着したピストン１７ａにより車体横方向
に仕切られた左転用油圧室１７ｂおよび右転用油圧室１
７ｃを備えているとともに、該各部圧室１７ｂ　、　　
１７ｃはそれぞれ油圧通路１７ｄ、１７ｅを介して、パ
ワーシリンダ１７への油供給方向および油圧を制御する
コントロールバルブ１８に連通し、該コントロールバル
ブ１８には油供給通路１９および油戻し路２０を介して
油圧ポンプ２１が接続されている。

上記コントロールバルブ１８は、ピニオン軸１４の回転
方向を検出して後輪８ａ、８ｂの左方向転舵（図中反時
計方向への転舵）時には油供給通路１９を左転用油圧室
１７ｂに連通すると共に右転用油圧室１７ｃを油戻し路
２０に連通する一方、後輪８ａ、８ｂの右方向転舵（図
中時計方向への転舵）時には上記とは逆の連通状態とし
、同時に油圧ポンプ２１からの油圧をピニオン軸１４の
回転力に応じた圧力に減圧するものであり、ピニオン１
３によるロッド１１の車体横方向移動時にはパワーシリ
ンダ１７への圧油供給により上記ロッド１１の車体横方
向移動を助勢するようにしている。

さらに、２２は車速を検出する車速検出手段としての車
速センサ、２３はステアリング３の操舵状態としての操
舵量を検出して前輪転舵角を検出する前輪操舵状態検出
手段としての前輪転舵角センサ、２４は後輪転舵装置７
のロッド１１の変位量を検出して後輪転舵角を検出する
後輪転舵角センサであって、上記各センサ２２〜２４か
らの車速信号、前輪転舵角信号および後輪転舵角信号は
それぞれコントローラ２５に入力されている。

上記コントローラ２５は上記油圧ポンプ２１駆動用のモ
ータ２６およびパルスモータ１６を作動制御する制御装
置を構成するもので、その内部には第２図ないし第５図
に示す後輪転舵特性が予め設定記憶されている。第２図
に示す後輪転舵特性は、中、高車速域にて、細線で示す
ように前輪転舵角が時間に対して漸次増大する傾向に対
し、極く短い所定サンプリングタイム内での前輪転舵角
センサ２３の信号の変化の絶対量により前輪の転舵角が
比較的大きい場合を判断し、この前輪転舵角の比較的大
きい場合には、太実線及び太−点鎖線で示す如く前輪転
舵の開始時から所定遅れ時間Δｔ１．Δｔ２の間は最大
転舵角をａ以下とする逆位相となるとともに、所定遅れ
時間Δｔｌ、Δｔ２の経過後は零の後輪転舵角から前輪
転舵角の増大に応じて同位相で漸次増大する特性に設定
されている。更に、同図に一点鎖線で示す高車速域での
後輪転舵角特性の所定遅れ時間Δｔ２は、実線で示す中
車速域での後輪転舵角特性の所定遅れ時間Δｔｌよりも
短く設定されている。

また、第３図に示す中、高車速域での後輪転舵特性は、
基本的には第２図の転舵特性と同様に、前輪転舵の開始
時から所定遅れ時間の間は逆位相となり、所定遅れ時間
の経過後は零の後輪転舵角から同位相で漸次増大する特
性に設定されていると共に、前輪転舵角の漸次増大傾向
から前輪の転舵角が比較的小さい場合を判断し、この前
輪転舵角の比較的小さい場合には、同図に実線で示す中
車速域での後輪転舵角特性の最大逆位相転舵角ａ２は、
−点鎖線で示す高車速域での後輪転舵角特性の最大逆位
相転舵角ａ、よりも大きく設定されている。

更に、第４図に示す中車速域での後輪転舵特性は、前輪
転舵角の漸次増大傾向から前輪が比較的大きく転舵され
るか小さく転舵されるかを判別し、図中網−点鎖線で示
す前輪転舵角が比較的大きい場合には、同図に太−点鎖
線で示すように最大逆位相転舵角ａ２は小さく設定され
、一方、図中綿実線で示す前輪転舵角が比較的小さい場
合には、同図に太実線で示すように最大逆位相転舵角ａ
１が大きく設定されている。

加えて、第５図に示す高車速域での後輪転舵特性は、図
中綿実線で示す前輪転舵角が比較的小さい場合には、同
図に太実線で示すように逆位相になるまでの所定遅れ時
間Δｔｌは長く設定される一方、図中網−点鎖線で示す
前輪転舵角が比較的大きい場合には、同図に太−点鎖線
で示すように所定遅れ時間Δｔ２は短く設定されている
。

そして、上記コントローラ２５は、上記車速センサ２２
からの車速信号に基いて中、高車速域での前輪転舵開始
時を判別検出し、この検出時に、上記車速センサ２２か
らの車速信号及び前輪転舵角センサ２３からの前輪転舵
角信号に基いて、対応する太実線又は太−点鎖線の後輪
転舵特性を選択し、この選択した後輪転舵角特性となる
ように、後輪転舵角センサ２４からの後輪転舵角信号で
確認しながら両モータ１６．２６を作動制御することに
より、所定遅れ時間Δｔｉ又はΔｔ２のあいだは後輪８
ａ＊　８ｂを最大逆位相転舵角ａ１又はａ２にまで逆位
相に転舵し、この所定遅れ時間の経過後は同位相に転舵
するよう後輪転舵装置７を作動制御するように構成され
ている。

したがって、上記実施例においては、中、高車速域での
前輪転舵の開始時、当初の所定遅れ時間Δｔｔ又はΔｔ
２のあいだは、パルスモータ１６および油圧ポンプ駆動
用モータ２６はコントローラ２５により第２図ないし第
５図から選択した後輪転舵角特性に基いて作動制御され
て、後輪８ａ。

８ｂは前輪２　ａ　＊　２　ｂとは逆位相に転舵される
ので、後輪８ａ、８ｂのすべり角は負値となり、これに
応じた分だけヨーレートの発生量は大となり且つ発生時
期は早くなる。

そして、この状態で所定遅れ時間Δｔｌ又はΔｔ２を過
ぎると、上記コントローラ２５によるパルスモータ１６
および油圧ポンプ駆動用モータ２６の作動制御により、
後輪８ａＴ　８ｂは零の転舵角から前輪転舵角の増大に
応じて前輪と同位相に転舵されるので、後輪８ａ、８ｂ
のすべり角は上記ヨーレートの増大に伴い正値で大きく
なり、後輪８ａ、８ｂには大きな横力が作用する。その
結果、大きな横６が早く発生して、車両は応答性良くレ
ーンチェンジすることになる。

しかも、後輪の転舵制御は、車速と前輪操舵状態とに基
いて予め設定された第２図ないし第５図の後輪転舵特性
により行われるので、制御にフィードバック制御のよう
な位相遅れがない。このことにより後輪は短時間の間に
逆位相の適正角に正確、迅速且つ確実に転舵されるので
、発生するヨーレイトは大き過ぎたり小さ過ぎたすせず
適切量になると共に、後輪の逆位相への転舵後の所定遅
れ時間Δｔ１．Δｔ２の経過後は後輪は確実に同位相に
転舵されて後輪が逆位相のまま保持されることが確実に
防止される。よって、車両の良好な操安性が確保できる
と共に、車両の安全の向上を図ることができる。

さらに、前輪の転舵角が比較的大きい場合に、第２図の
如く高車速域での後輪転舵特性の所定遅れ時間Δｔ２が
、中車速域での後輪転舵特性の所定遅れ時間Δ１１より
も短く設定されているので、高車速時に運転者がレーン
チェンジを素早く行うべく前輪を比較的大きく転舵した
際には、中車速時に比べてその遅れ時間Δｔ２が短い分
だけ早期に同位相に転舵される。その結果、所定遅れ時
間Δｔ２の間での逆位相ｆＨａによる大きなヨーレイト
の発生を確保しつつ、高車速時には中車速時に比して早
期に後輪に横力を発生させることができ、高車速時にお
けるレーンチェンジをより一層応答性良く行うことがで
きる。

また、前輪の転舵角が比較的小さい場合に、第３図のよ
うに中車速域での後輪転舵特性の最大逆位相転舵角ａ２
が、高車速域での後輪転舵特性の最大逆位相転舵角ａ１
よりも大きく設定されているので、中車速時であっても
、後輪が大きく逆位相に転舵される分、大きなヨーレイ
トを発生させて、応答性の良いレーンチェンジを行うこ
とができる。

しかも、中車速域でのレーンチェンジ時において、前輪
の転舵角が比較的小さい場合には、第４図のように後輪
転舵特性の最大逆位相転舵角ａ！が、前輪の転舵角が大
きい場合の最大逆位相転舵角ａ２よりも大きく設定され
ているので、運転者が前輪を比較的小さく転舵しなかっ
た際であっても、後輪が大きく逆位相に転舵される分だ
け大きなヨーレイトを発生させて、応答性の良いレーン
チェンジを行える。

加えて、高車速域でのレーンチェンジ時において、前輪
の転舵角が比較的大きい場合には、第５図のように後輪
転舵特性の所定遅れ時間Δｔ２が、前輪の転舵角が小さ
い場合の所定遅れ時間Δｔｌよりも短く設定されている
ので、運転者がレーンチェンジを素早く行うべく前輪を
比較的大きく転舵した際には、その所定遅れ時間Δｔ２
が短い分だけ早期に同位相に転舵させて、後輪に横力を
早期に発生させることができ、同一速度域でも運転者の
要求に合致した応答性の良いレーンチェンジを行うこと
ができる。

また、第６図は本発明の第２実施例を示し、上記実施例
では後輪転舵装置７の駆動源として、パルスモータ１６
によるピニオン１３の回転動と、別途に設けた油圧ポン
プ２１によるパワーシリンダ１７の作動との組合せを用
いたのに代え、予め設けられたパワーステアリング装置
の油圧源を利用して後輪転舵装置を駆動するようにした
ものである。

すなわち、第６図において３０はパワーステアリング装
置３１の油圧ポンプ、３２は該油圧ポンプ３０の圧油を
ステアリング装置３１と後輪転舵装置７′とに分配する
圧油分配装置、３３は後輪転舵装置７′のパワーシリン
ダ、３４は該パワーシリンダ３３への圧油供給方向およ
び油圧を制御するコントロールバルブである。そして、
コントローラ３５は、その内部に第２図ないし第５図に
示す後輪転舵角特性が予め記憶されているとともに、中
、高車速域での前輪転舵時には上記第２図ないし第５図
から選択した後輪転舵特性となるように上記コントロー
ルバルブ３４を作動制御するように構成されている。尚
、上記パワーシリンダ３３には油圧非作用時にロッド１
１を中立位置に付勢するリターンスプリング３６ａ、３
６ｂが備えられている。その他の構成は上記実施例と同
様であり、同一の部分には同一の符号を付してその説明
を省略する。したがって、本実施例においてはコントロ
ーラ３５によるコントロールバルブ３４の第２図ないし
第５図から選択した後輪転舵特性に基いた作動制御によ
り上記実施例と同様の作動を行うことができるので、中
、高車速域での前輪転舵開始時には大きな横Ｇを発生さ
せて応答性良くレーンチェンジをすることができる。し
かも、予め設定された後輪転舵特性に基いて後輪を正確
且つスムーズに適切角に転舵して、発生するヨーレイト
を適切量にできるので、車両の良好な操安性を確保でき
ると共に、後輪が逆位相に留まることを防止して、車両
の安全性の向上を図ることができる。更に、後輪転舵特
性の所定遅れ時間及び最大逆位相転舵角が前輪の操舵量
と車速とに基いて変化するように予め設定したので、レ
ーンチェンジ時の車両の状態に一層正確に合った後輪転
舵制御を行うことができ、車両の良好な操安性及び素早
いレーンチェンジ性能をより一層確保することができる
とともに、車両の安全の向上を図ることができる。

尚、後輪８ｍ、８ｂを逆位相に転舵する設定時間Δｔは
、前輪の転舵角が小さい場合には中車速時及び高車速時
共に比較的大きく設定される。また、後輪８ｍ、８ｂを
逆位相に転舵する最大転舵角ａは、適宜大きさの横Ｇを
発生させる必要上、前輪転舵角（又はステアリング操舵
角）が大きい場合には中車速時及び高車速時共に小さく
設定される。

また、上記第１実施例では、後輪転舵角センサ２４を設
けて、後輪８ａ、８ｂの転舵角を第２図ないし第５図か
ら選択した後輪転舵特性に基づく適切角に一致するよう
に制御したが、本発明では後輪転舵角センサ２４は本来
必要でない。しかし、これを設ける方が後輪８ａ、８ｂ
の転舵制御を精度良く行うことができ、より好ましい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は第１実施例を示
す全体概略構成図、第２図は車速に応じて所定遅れ時間
が変化する後輪転舵角特性を示す図、第３図は車速に応
じて最大逆位相転舵角が変化する後輪転舵角特性を示す
図、１４図は前輪操舵量に、応じて最大逆位相転舵角が
変化する後輪転舵角特性を示す図、第５図は前輪操舵量
に応じて所定遅れ時間が変化する後輪転舵角特性を示す
図、第６図は第２実施例を示す全体概略構成図である。 １・・・ステアリング装置、７．７′・・・後輪転舵装
置、１３・・・ビニオン、１７・・・パワーシリンダ、
２２・・・車速センサ（車速検出手段）、２３・・・前
輪転舵角センサ（前輪操舵状態検出手段）、２５・・・
コントローラ、３３・・・パワーシリンダ、３４・・・
コントロールバルブ、 ３５・・・コントローラ （制御装置）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）前輪を転舵するステアリング装置と、後輪を転舵
   する後輪転舵装置と、車速を検出する車速検出手段と、
   前輪の操舵状態を検出する前輪操舵状態検出手段と、中
   、高車速域での前輪転舵開始初期には後輪を前輪転舵方
   向とは反対の逆位相に転舵し、その後、前輪の転舵開始
   から所定遅れ時間後に前輪転舵方向と同じ同位相に転舵
   するよう上記後輪転舵装置を制御する制御装置とを備え
   、該制御装置は、上記車速検出手段及び前輪操舵状態検
   出手段からの信号に基いて、後輪が逆位相から同位相に
   転舵されるよう予め設定された後輪転舵特性により上記
   後輪転舵装置を制御するものであり、この予め設定され
   た後輪転舵特性は、前輪操舵量及び車速に応じれ上記所
   定遅れ時間及び最大逆位相転舵角が変化するように設定
   されていることを特徴とする車両の４輪操舵装置。