JPH03182877A - 四輪操舵車の後輪転舵装置 - 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、舵取り操作に応じて後輪を前輪と共に逆方向
または同方向に転舵させることで低速走行時における小
回り性や高速走行時における走行安定性を得るために用
いて好適な四輪操舵車の後輪転舵装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

たとえば低速走行時に前、後輪の転舵方向を逆位相とし
車輌の旋回半径を小さくして小回り性能を向上させたり
、高速走行時に前、後輪の転舵方向を同位相とし車輌の
走行安定性を向−Ｌさせるようにした四輪操舵車が注目
されている。そして、この種の四輪操舵車における後輪
転舵装置として、前輪側での転舵方向と転舵角とに応じ
て後輪側を転舵させるために、前、後輪を転舵力伝達ロ
ッド等で機械的に連結した機械式のもの、前輪側での転
舵角を検出しこれによる油圧または電気信号で後輪側の
油圧式動力舵取装置を駆動する油圧式のもの、あるいは
前輪側での転舵角を電気信号として後輪側の電動式動力
舵取装置の電動モータに伝達したりする電気式のもの等
が、従来から種々提案されている。

ところで、このような形式の異なる後輪転舵装置におい
て、前、後輪側舵取り装置を独立形式とししかも後輪側
を前輪側に応動させて適切かつ確実に動作させるうえで
は、前輪側での舵角検出を電気信号や油圧信号とし、後
輪側の油圧式動力舵取装置を駆動する油圧式のものが有
利であり、たとえば特開昭５９−１４３７７０号公報等
を始めとして多数提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述したような油圧式の装置にあっても
従来のものは、構造面からも動作性能面からも、まだま
だ一長一短があり、実用化にあたって改良の余地が残さ
れている。たとえばこの種の四輪操舵車における後輪転
舵装置としては、構成部品点数を可能な限り削減し全体
の小型かつコンパクト化を図るとともに各部をユニット
化することで加工性や組立性を向上させ製造コスト等を
低減し、さらに油圧配管や電気配線等も効率よくしかも
整列して配設でき、しかも前輪側での転舵動作に応じた
大きさの油圧を得るためのバルブ制御などを始めとして
各種駆動制御も簡単かつ適切に行なえ、さらに電気制御
系や油圧制御系等でのフェール時に対しての対策なども
充分であること等が望まれている。

特に、この種の後輪転舵装置においては、各部の作動状
態を適切かつ確実に検出しその検出結果に基づいて迅速
に各部を作動させ、後輪を前輪側の動きに合わせて転舵
制御することが必要で、このような制御系には電気信号
が一般に採用される。そして、このような電気信号で駆
動される各機構部品としてステッピングモータ、ソレノ
イド等の各種電気駆動源を用い、これにより後輪転舵用
パワーシリンダへの油圧回路を切換え制御する制御バル
ブを駆動制御することが従来から考えられている。

ところで、上述したような制御バルブとして従来一般に
は、スプールバルブを用いるとともに、そのスプールを
軸線方向に移動させるための手段として直動型のソレノ
イドを用いているが、この場合にスプールの軸線方向で
の移動量やその移動位置での位置決め制御等を適切かつ
確実に行なうことが難しく、各部の精度等が要求される
等の問題を避けられないばかりでなく、直動型ソレノイ
ド自身が大型化し易く、装置全体の小型かつコンパクト
化を図ることが難しい等の問題があった。

さらに、このようなバルブ構造では、バルブの制御位置
を検出することも難しく、後輪側での転舵状態を感知し
、前輪側との対比において後輪側の動きをフィードバッ
ク制御することも面倒かつ煩雑となる等といった問題も
あり、これらの問題点を一掃し得る何らかの対策を講じ
ることが望まれている。

〔課題を解決するための手段〕

このような要請に応えるために本発明に係る四輪操舵車
の後輪転舵装置は、前輪側での転舵動作に応じて後輪側
を転舵制御する後輪転舵用パワーシリンダと、そのシリ
ンダ左、右室への後輪側油圧源からの油圧回路を軸線方
向への動きで選択的に切換え制御するスプールを有する
後輪転舵用制御バルブと、この制御バルブのスプールを
前輪側転舵動作に応じて軸線方向に摺動動作させるため
の電動モータと、このモータの回転変位をスプールの直
線変位に変換して伝達する変位伝達機構を備えてなり、
この変位伝達機構を、スプールに対し直交する方向から
臨ませて回転自在に支持されるとともにモータにて回転
駆動される変位伝達軸と、この変位伝達軸のスプー爪先
端端の偏心した位置に突設されスプール外周部の一部に
係合してスプールを軸線方向に動作させる偏心ビンとで
構成するようにしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、前輪側での転舵動作に応じて電動モー
タを回転駆動し、変位伝達軸を回転させてその偏心ビン
により制御バルブのスプールを軸線方向に直線変位させ
ることで、このバルブを必要分だけ作動させ後輪転舵用
パワーシリンダを介して後輪を所要の方向に転舵制御し
得る。

〔実施例〕

第１図ないし第７図は本発明に係る四輪操舵車の後輪転
舵装置の一実施例を示している。まず、四輪操舵車の後
輪転舵装置の概略構成を、第７図を用いて簡単に説明す
ると、図中符号１．２は前、後輪３．４を転舵させる舵
取りリンク機構による舵取り装置、５は前輪３側の舵取
り装Ｗ１を舵取り操作に応じて転舵制御するための舵取
りハンドルで、また本実施例では前輪３側の舵取り装置
１として周知のラックピニオン型のものを例示している
。なお、図中６はこの前輪傭舵取り装置１の動きつまり
前輪３側での転舵状態を検出する前輪側舵角センサとな
る前輪鍔ストロークセンサ、７はこの前輪側ストローク
センサ６や車速センサ８（図中Ｖを付している）からの
検出信号が入力され後述する後輪転舵系を制御するため
のコントローラである。

１０は後輪転舵用舵取り装Ｗ２を転舵制御するために前
輪３側とは独立して構成された油圧式アクチュエータと
しての後輪転舵用パワーシリンダで、本実施例では後輪
４．４間に配設されるタイロッド２ａをピストンロッド
として兼用して用いたシリンダ構造を例示している。な
お、図中Ｃ１、Ｃ２はシリンダ左、右室である。

さて、本発明によれば、上述した舵取りハンドル５の舵
取り操作により前輪３が転舵されたときに、この前輪３
側での転舵方向および転舵量に応じて後輪４を転舵制御
する後輪側パワーシリンダ１０を、以下に詳述する後輪
転舵制御系により所要の状態で転舵制御させ得るように
構成したところを特徴としている。すなわち、１１は上
述したシリンダ左、右室Ｃ１、Ｃ２とオイルポンプＰ、
オイルタンク７間の油圧回路を切換え制御する第１図等
に示されるスプールバルブタイプの三位置四方向切換弁
である後輪転舵用制御バルブで、後述する電動モータで
あるステッピングモータ１２（図中Ｍを付している）に
よる回転変位をスプール１３（第１図等参照〉に直線変
位に変換して伝達する変位伝達機構を介して前輪３側で
の転舵動作に応じて後輪４側を転舵制御し得るように構
成されている。さらに、１４は変位伝達機構の一部に付
設されバルブ１１の動きを検出するためのバルブ変位角
度センサで、モータ１２やスプール１３の動きをコント
ローラ７にフィードバックするような構成となっている
。

なお、第７図において１５は前記制御バルブとシリンダ
左、右室Ｃ１、Ｃ２との間の管路を連通ずるバイパス路
１５ａを開閉制御するバイパスバルブで、後輪転舵不要
時、車速の大小あるいはフェール時などに開動作される
ようになっている。さらに、１６は後輪側舵取り装置２
の一部に付設されその移動量を検出することで後輪側の
転舵状態を感知するための後輪側ストロークセンサであ
る。

このような構成において、制御バルブ１１とこれを駆動
制御する電動モータ１２とは、第１図ないし第５図に示
すような変位伝達機構２０により連結されている。これ
を詳述すると、２１は制御バルブ１１を構成するバルブ
ボディ２２の一部に前記スプール１３に対し直交する方
向から臨むようにして回転自在に支持される変位伝達軸
、２３．２４はモータ軸１２ａとこの変位伝達軸２１上
に設けられモータ１２からの回転伝達を減速して行なう
小、大伝達歯車で、また変位伝達軸２１のスプール１３
と反対側の端部には、前記角度センサ１４の検出軸端１
４ａが係合し、この軸２１の回転量を検出するようにな
っている。

なお、図中２１ａはシール材である。

２５は変位取出軸２ｔのスプール１３側の端部から偏心
した位置に突設された偏心ビンで、この偏心ビン２５は
、第１図ないし第３図に示すように、前記スプール１３
の軸線方向での外周部の一部に形成された環状の係合？
１ＪＩ２６に係合し、軸２１の回転に伴なう軸線方向へ
の動きで、スプール１３を移動させるようになっている
。すなわち、このような構成によれば、前輪３（！ｊｌ
での転舵動作に応じてモータ１２を回転駆動し、歯車２
３．２４を介して変位伝達軸２１を回転変位させ、その
偏心ビン２５によりバルブスプール１３を軸線方向に直
線変位させることで、このバルブ１１を必要量だけ切換
え作動させ、後輪転舵用パワーシリンダ】０を介して後
輪４を所要の方向に転舵制御し得るものである。ここで
、このような偏心ビン２５によるスプール１３は、第６
図に示すサインカーブ特性にて移動されるもので、その
最も特性的に安定した範囲をバルブ１１を作動させるた
めの使用範囲とするとよい。このようにすると、バルブ
１１の中立位置付近でのバルブ精度をより一層向上させ
得るもので、その利点は大きい。

なお、上述したバルブ１１において、スプール１３外周
部とバルブ孔内周部には、周知の通り油圧回路を切換え
制御する通路溝が形成されて所要の動作を行なうもので
あるが、詳細な説明は省略する。また、上述したバルブ
構造では、スプール１３の駆動系が直交する方向から臨
んで配置されるために、スプール１３を常に中立位置に
復帰させるためのセンタリングスプリング２７．２７を
左、右両側に装着することが容易に行なえ、たとえばモ
ータ１２等が故障したり、非通電状態となったときに、
バルブ１１を中立位置に戻し、二輪操舵状態を簡単に確
保し得るものである。

さらに、本実施例では、第１図や第４図および第５図か
ら明らかなように、モータ１２とこれをボディ２２＠に
組付けるための取付はプレート２８の取付孔２８ａとの
間にある程度のクリアランスを設け、モータ１２の取付
は位置を適宜ずらすことで、最適な伝達歯車２３．２４
同士の噛合い調整を行なえるような構成としている。

そして、上述したようなモータ１２および変位伝達機構
２０にてスプール■３を駆動制御する構成では、バルブ
スプール１３の適切な移動変位を得てバルブ制御を確実
に行なえ、バルブ精度面で優れているばかりでなく、変
位伝達軸２１上での偏心ビン２５の偏心量に基づくスプ
ール１３の移動範囲がサインカーブ特性によって規定さ
れるため、たとえモータ１２側が電気的に故障して暴走
したりしても、スプール１３ｆｌ！は一定ストローク範
囲内で揺動運動するだけであり、パルプ１１各部が機械
的に破損する等といった問題は何ら生ぜず、フェール対
策の面からも優れている。さらに、上述したバルブ１１
構造によれば、スプール■３の可動方向とは直交する方
向に変位伝達軸２１が存在し、その軸端部を利用するこ
とで、バルブ１１の制御位置を検出するための角度セン
サ１４の取付けも比較的簡単に行なえ、その検出値精度
も確保し得るもので、フィードバック制御も容易に行な
える等の利点もある。なお、このセンサ１４は、モータ
１２と並べて取付はプレート２８上に並設するだけでよ
く、取付は作業やスペース上での問題もなく、実用上で
優れている。

ここで、上述した後輪転舵装置におけるコントローラ７
は、第８図に示すような制御回路構成とされ、後輪５の
転舵Ｍ＃が行なわれる。これを簡単に説明すると、コン
トローラ７は、運転者の舵取り操作（第８図中３０で示
す）に応じて前輪が転舵されることで前輪舵角センサ６
で検出される前輪舵角信号（図中３１）と車速センサ８
で検出される車速信号（図中３２）とによって適正な後
輪舵角目標値θＲを設定する手段３３を有している。こ
こで、３５は第９図に示すような車速−舵角比特性が記
憶されているデータテーブルで、これと前記車速条件３
２とに基づいて所要の舵角比を決定しく図中３６）、こ
の舵角比から前輪舵角信号３１に応じて後輪舵角目標値
θＲが決定されるように構成されている。

ごのように決定される後輪舵角目標値θＲは後輪舵角セ
ンサ１６で検出される後輪実舵角θｒの検出信号４６と
対比され、後輪偏差演算手段３７でその偏差（△θＲ〉
を演算して求められる。

そして、この後輪偏差演算手段３７での偏差（△θＲ）
が０となるように、第１Ｏ図に示される後輪偏差−バル
ブ変位量特性が記憶されているデータテーブル（３８）
から後輪転舵用制御バルブ１１での適正なバルブ変位量
目標値ｘＶを設定する手段３９が設けられ、さらにその
バルブ変位量目標値ｘＶとバルブ変位量検出センサ１４
で検出されるバルブ実変位量ｘｖの検出信号（４０〉と
を対比しその偏差△ｘＶを演算して求めるバルブ偏差演
算手段４１と、その偏差がＯとなるように第１１図に示
すパルスレート特性を記憶するデータテーブル４２から
制御バルブ１１のステッピングモータＩ２を方向、速さ
等を選択して駆動制御し制御バルブ■１を作動させて後
輪側油圧源Ｐからの圧油を後輪転舵用パワーシリンダ１
０に送り後輪４を所要の状態で転舵制御する手段４３と
が設けられている。ここで、この偏差△ｘｖが小さいと
きステッピングモータ１２の速度を小さくし、偏差が大
きいときにはモータ速度を大きくするとよい。なお、図
中４４は後輪転舵用パワーシリンダ１０（サーボシリン
ダ）を駆動するステップを、４５はこの手段で後輪４を
転舵するステップを示しており、これにより前記後輪４
の実舵角θｒが変化し、これにより後輪舵角目標値θＲ
がフィードバック制御されることになる。

すなわち、このような構成によれば、前輪舵角信号と車
速信号とで適正な後輪舵角θＲを設定するとともにこれ
を後輪実舵角θｒと比較し、偏差ΔθＲが生じる場合に
はこれを補正し得る適正な５ バルブ変位量ｘＶを設定するとともこれをバルブ実変位
量ｘｖと対比して偏差ΔｘＶを求め、これをＯとするよ
うにバルブ１１を駆動制御することで、後輪５の適正な
転舵が得られるように制御することが可能となる。

そして、このような構成によれば、きわめて簡単な制御
手段により、後輪４を前輪側に合わせて所要の方向と転
舵角とをもって転舵制御し得るもので、特にステッピン
グモータ１２で制御バルブ１１の制御を適切に行なえ、
簡単でしかも確実な制御が可能となる。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、後輪
転舵装置各部の形状、構造等を適宜変形、変更すること
は自由で、種々の変形例が考えられよう。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る四輪操舵車の後輪転舵
装置によれば、前輪側での転舵動作に応じて後輪側を転
舵制御する後輪転舵用パワーシリンダの左、右室への後
輪側油圧源からの油圧回路　６ を軸線方向への動きで選択的に切換え制御するスプール
を有する後輪転舵用制御バルブと、この制御バルブのス
プールを変位伝達機構を介して前輪側転舵動作に応じて
軸線方向に摺動動作させるための電動モータとを備えて
なり、その変位伝達機構を、スプールに対し直交する方
向から臨ませて回転自在に支持されるとともにモータに
て回転駆動される変位伝達軸と、この変位伝達軸先端の
偏心した位置に突設されスプール外周部の一部に係合し
てスプールを軸線方向に動作させる偏心ビンとで構成す
るようにしたので、簡単かつ安価な構成にもかかわらず
、バルブスプールの適切な移動変位を得てバルブ制御を
確実に行なえ、バルブ精度面で優れている等の種々優れ
た効果がある。

また、本発明装置によれば、変位伝達軸上での偏心ビン
の偏心量に基づくスプールの移動範囲がサインカーブ特
性によって規定されるため、たとえモータ側が電気的に
故障し、暴走したりしても、スプール側は一定範囲内で
動くだけであり、バルブ各部が機械的に破損する等とい
った問題は何ら生ぜず、フェール対策も充分である。さ
らに、本発明によれば、構造上から、スプール両側に中
立位置復帰用のスプリング手段を介装することが簡単に
行なえ、電気系故障時等における中立位置への復帰動作
も適切に行なえるものであり、また構造上からバルブの
位置検出も、変位伝達軸端部等へのセンサ取付けによっ
て比較的容易に行なえ、フィードバック制御も容易に行
なえる等の利点もある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る四輪操舵車の後輪転舵装置の一実施例
を示すもので、第１図はその要部となる後輪転舵用制御
バルブ構成を示す概略断面図、第２図はその作動状態を
示す図、第３図は第１図における■−■線断面図、第４
図および第５図は第１図における■−■線、Ｖ−Ｖ線断
面図、第６図は偏心ビン回転角とバルブ移動量との特性
図、第７図は本発明を適用する四輪操舵車の後輪転舵装
置の概略構成図、第８図は本発明装置における後輪転舵
制御動作を説明するための制御ブロック回路図、第９図
ないし第１１図は第８図でのデータテーブルに記憶され
ている特性を説明するための特性図である。 １．２−・−前、後輪側舵取り装置、３，４・・・・前
、後輪、６・−・−前輪側舵角センサ、７・・・・コン
トローラ、８・・・−車速センサ、１０−−−一後輪転
舵用パワーシリンダ、１１・・・・後輪転舵用制御バル
ブ、１２・・・・ステッピングモータ〈電動モータ）、
１３−・・−バルブスプール、１４・・・・角度センサ
、１６・・・・後輪側舵角センサ、２０・−・・変位伝
達機構、２１・・・・変位伝達軸、２３．２４・−・−
伝達歯車、２５−・−・偏心ビン、２６・・・−係合溝
、２７・・−・センタリングスプリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 後輪側舵取りリンク機構を前輪側での転舵動作に応じて
   転舵制御する後輪転舵用パワーシリンダと、このパワー
   シリンダ左、右室への後輪側油圧源からの油圧回路を軸
   線方向への動きで選択的に切換え制御するスプールを有
   する後輪転舵用制御バルブと、この制御バルブのスプー
   ルを前記前輪側での転舵動作に応じて軸線方向に摺動動
   作させるための電動モータと、この電動モータの回転変
   位をスプールの直線変位に変換して伝達する変位伝達機
   構を備えてなり、この変位伝達機構を、前記スプールに
   対し直交する方向から臨んで回転自在に支持され前記モ
   ータにて回転駆動される変位伝達軸と、この変位伝達軸
   のスプール側先端の偏心した位置に突設され前記スプー
   ル外周部の一部に係合してスプールを軸線方向に動作さ
   せる偏心ピンとで構成したことを特徴とする四輪操舵車
   の後輪転舵装置。