JPH0366187B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、前輪の転舵に応じて後輪をも転舵制
御するようにした車両の４輪操舵装置に関し、特
に、後輪を転舵する後輪転舵装置の改良に関する
ものである。

従来より、この種の車両の４輪操舵装置とし
て、例えば特開昭57−11173号公報等に開示され
ているように、前輪を転舵するステアリング装置
と、油圧アクチユエータの作動によつて後輪を転
舵駆動する後輪転舵装置とを備え、前輪の転舵角
及び車速に応じて上記油圧アクチユエータを作動
制御することにより、前輪転舵角に対する後輪転
舵角特性を車速に応じて変化させるようにしたも
のが知られている。

しかしながら、上記従来のものでは、電磁ソレ
ノイドバルブによつて決定された流量を油圧アク
チユエータに供給し、その流量変化に伴うタイロ
ツドの作動により後輪を転舵させ、かつタイロツ
ドの変位量を変位センサにより検出し、その値を
フイードバツクすることで、後輪の転舵位置を制
御するものであるため、後輪の転舵角を目標とす
る転舵角に正確に対応させることが困難であると
いう問題がある。しかも、後輪を転舵する際、操
安性の見地からかなりの応答性を必要とし、かつ
スムーズな転舵移向を必要とするが、上記従来の
ものでは困難である。すなわち、従来のもので
は、ソレノイドバルブと後輪同士間を連結するタ
イロツドとの間に機械的な連結のない完全油圧式
による位置制御であるため、油圧バルブにおいて
必要的に生じるばらつきの問題があり、また流量
制御と位置制御とは比例的な直接の関係がないの
で、転舵位置を確実に設定することは極めて困難
である。また、応答スピードと速くすべく、ソレ
ノイドへの通電量を大きくしてもよいが、従来の
ものでは、実際の後輪転舵角を検出し、その検出
信号を油圧アクチユエータ制御用の制御機能（ソ
レノイド）に入力させるいわゆるフイードバツク
制御を行うものであるため、速くすると、目的位
置付近でオーバーシユートを生じる。そして、そ
れを復帰させるべく逆に制御すると、応答スピー
ドが速いために逆のオーバーシユートを生じ、延
いては位相が180°逆転して発振するという問題が
生じる。このため、制御のリニア感を出すために
も応答性を無闇に上げることはできず、後輪制御
を行わせるためにはかなりの課題が残されている
ものである。また、油圧アクチユエータによる完
全油圧式により後輪を転舵駆動しているので、外
気温度の変化や油圧アクチユエータ自体の作動に
よる発熱等によりアクチユエータの作動油の温度
が変動したときには、後輪の転舵速度が変化して
前輪転舵角に対する後輪転舵角特性が微妙に変化
するという問題もあつた。

そこで、これらの問題を解決すべく、電動モー
タにより後輪を転舵させることが考えられる。こ
のものであれば、確かにモータ（アクチユエー
タ）が後輪タイロツドと機械的に連結され、かつ
モータの回転角と後輪の転舵角が比例関係にある
ため、位置制御を行うには好適である。

しかし、このものを後輪転舵制御に用いた場
合、反面では、例えば後輪転舵角が一定状態で旋
回を行う定常旋回走行時に後輪に大きな横力が生
じているとき、この横力により後輪は絶えず転舵
されようとするが、電動モータで絶えずこれを修
正する必要があり、このため、消費電力量の増大
化、及び修正に伴う発振現象の問題が残されてお
り、このシステムにおいても後輪転舵制御を行う
上で依然として多くの課題が残されている。

また、この他、後輪を転舵する後輪転舵装置
を、前輪を転舵するステアリング装置に機械的に
連結するようにすることも考えられる。この場合
においては信頼性、制御の安定感という点ではよ
いものの、前輪転舵角に対する後輪転舵角特性を
車速に応じて変えることが極めて困難になる嫌い
があるとともに、機械的な連結に必要なリンケー
ジ部材の配設に対するプロペラシヤフト、燃料タ
ンクや排気管との干渉問題、或いは各構成部材の
機械的ながたに伴う転舵角のずれの問題、さらに
は後輪転舵制御が前輪の転舵角による束縛を受け
るためにその制御の自由度が極めて小さくなつて
しまう問題がある。

本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもので、
後輪を転舵する後輪転舵装置として、通常用いら
れているいわゆるパワーステアリング機構を使用
し、該パワーステアリング機構の入力軸を前輪の
転舵角等に応じて作動制御される電動モータで駆
動するようにすることにより、上記各装置で生じ
た問題をいずれも解決でき、応答性、安定性、信
頼性等の向上をより一層図ることのできる後輪制
御に好適な後輪転舵機構を提供せんとするもので
ある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明の実施例に係る車両の４輪操舵
装置の全体構成を示し、１は左右の前輪２，２を
転舵するラツクピニオン式のステアリング装置で
あつて、該ステアリング装置１はステアリングホ
イール３と、ラツクピニオン機構４と、左右のタ
イロツド５，５と、左右のナツクルアーム６，６
とから成る。

一方、７は左右の後輪８，８を転舵する後輪転
舵装置であつて、該後輪転舵装置７は上記ステア
リング装置１とは機械的に分離している。この後
輪転舵装置７は車体に摺動自在に支持された左右
方向の後輪操舵ロツド９を備え、該後輪操舵ロツ
ド９の両端にはそれぞれ左右のタイロツド１０，
１０を介して左右のナツクルアーム１１，１１が
連結されており、後輪操舵ロツド９の軸方向の移
動によつて後輪８，８を転舵するようにしてい
る。上記後輪操舵ロツド９の所定部分にはラツク
（図示せず）が形成され、該ラツクにはピニオン
軸１２に形成したピニオン１３が噛合されてお
り、該ピニオン１３を回転させてラツクと一体の
後輪操舵ロツド９を移動させるようにしたラツク
ピニオン式のステアリングギヤ機構１４が構成さ
れている。よつて該ステアリングギヤ機構１４が
上記左右の後輪タイロツド１０，１０に連結され
る。

また、上記後輪操舵ロツド９の所定部位には油
圧パワーシリンダ１５のピストン１５ａが固定さ
れている。すなわち、後輪操舵ロツド９はパワー
シリンダ１５のピストンロツドを構成しており、
該パワーシリンダ１５のピストン１５ａ両側の圧
油室１５ｂ，１５ｂのいずれか一方に圧油を供給
することにより、後輪操舵ロツド９を駆動して上
記左右の後輪タイロツド１０，１０に操舵アシス
ト力を与えるようにしている。

上記パワーシリンダ１５の各圧油室１５ｂ，１
５ｂはそれぞれ圧油通路１６，１７を介して、上
記ピニオン軸１２すなわちステアリングギヤ機構
１４の入力軸の周囲に配設したコントロールバル
ブ１８に接続されている。そして、該コントロー
ルバルブ１８は圧油供給通路１９及び圧油リター
ン通路２０を介して例えば電動モータ２１で駆動
される油圧ポンプ２２に接続されており、ステア
リングギヤ機構１４への入力、つまりピニオン軸
１２に加わる回転力に応じてコントロールバルブ
１８が作動することにより、油圧ポンプ２２から
圧油供給通路１９を通つて供給された圧油をパワ
ーシリンダ１５の一方の圧油室１５ｂに導入する
とともに、他方の圧油室１５ｂ内の圧油を圧油リ
ターン通路２０を通して油圧ポンプ２２にリター
ンさせ、パワーシリンダ１５のアシスト力及びそ
の方向を制御するようにしている。

また、上記ステアリングギヤ機構１４の入力軸
すなわちピニオン軸１２にはベベルギヤ２３，２
４を介してパルスモータ２５が連結されており、
該パルスモータ２５でステアリングギヤ機構１４
の入力軸（ピニオン軸１２）及びコントロールバ
ルブ１８を正逆方向に回転駆動することにより、
後輪操舵ロツド９をパワーシリンダ１５でアシス
トしながら移動させて後輪８，８を左右に転舵す
るようにした後輪転舵装置７が構成される。

さらに、２６は前輪２，２の転舵角θFを検出
する前輪転舵角センサ、２７は車速を検出する車
速センサで、該各センサ２６，２７の出力信号
は、上記油圧ポンプ２２駆動用のモータ２１及び
パルスモータ２５を駆動制御する、つまり後輪転
舵装置７を制御するコントローラ２８に入力され
ている。該コントローラ２８は第２図に詳示する
ように、予め設定された前輪転舵角θFに対する
後輪転舵角θRの特性を記憶する特性記憶部２９
を有している。上記特性は例えば第３図に示すよ
うに、低車速時に前輪転舵角θFの増大に応じて
後輪転舵角θRが同位相（前後輪２，８の転舵方
向が同方向である状態）から逆位相（前後輪２，
８の転舵方向が逆方向である状態）へ変化し、一
方、高車速時には前輪転舵角θFの増大に伴つて
後輪転舵角θRも同位相で増大するが、その途中
で前輪転舵角θFに対する後輪転舵角θRの比θR／
θFが変化するように変曲する、すなわち車速に
応じて前後輪２，８の転舵位相及び転舵比θF／
θRが変化するように設定され、車両の走行状態
に応じた横Ｇ及びヨーレイトを発生させるように
している。また、上記コントローラ２８は、上記
両センサ２６，２７からの出力信号を上記特性記
憶部２９からの信号と照合して、その状態での目
標とする後輪転舵角θRを算出する目標転舵角演
算部３０と、該目標転舵角演算部３０からの出力
信号に対応した数のパルス信号を発生するパルス
ジエネレータ３１と、該パルスジエネレータ３１
からのパルス信号に応じてパルスモータ２５を駆
動するドライバ３２とを備えており、前輪転舵角
センサ２６及び車速センサ２７からの各出力を受
け、前輪転舵角θF及び車速に応じて後輪８，８
を転舵するよう電動モータ２１及びパルスモータ
２５を駆動制御するものである。尚、第１図中、
３３はコントローラ２８及び両モータ２１，２５
に電力を供給するための車載バツテリである。

尚、油圧ポンプ２２は、上記実施例のモータ駆
動方式に変え、エンジンにより駆動するようにし
てもよい。

次に、上記実施例の作動について説明するに、
車両の走行時、ステアリングホイール３に対する
操作により前輪２，２が転舵されると、その前輪
２，２の転舵角θF及びその時の車速をそれぞれ
前輪転舵角センサ２６及び車速センサ２７が検出
して信号をコントローラ２８に出力し、これらの
信号を受けたコントローラ２８は後輪転舵装置７
の電動モータ２１を作動させて油圧ポンプ２２を
駆動するとともに、その状態での目標とする後輪
転舵角θRを割り出して該目標後輪転舵角θRに対
応する数のパルス信号を出力し、パルスモータ２
５を駆動回転させる。このパルスモータ２５の回
転によりステアリングギヤ機構１４の入力軸（ピ
ニオン軸１２）が駆動されて該入力軸に連結され
た後輪操舵ロツド９が所定距離移動し、またそれ
と同時にコントロールバルブ１８が作動してパワ
ーシリンダ１５の一方の圧油室１５ｂへ上記油圧
ポンプ２２からの圧油が供給され、上記後輪操舵
ロツド９の移動がアシストされる。このことによ
り後輪８，８が前輪転舵角θF及び車速に応じて
転舵され、よつて車両の旋回性能の向上等が図ら
れる。

この場合、後輪転舵装置７のパルスモータ２５
と左右の後輪タイロツド１０，１０とはベベルギ
ヤ２３，２４、ステアリングギヤ機構１４及び後
輪操舵ロツド９を介して機械的に連結されている
ため、パルスモータ２５の回転力は確実に後輪タ
イロツド１０，１０に伝達され、パルスモータ２
５の回転方向及び回転数と後輪８，８の転舵方向
及び転舵角θRとはそれぞれ正確に対応する。そ
れ故、コントローラ２８によつてパルスモータ２
５を回転制御するだけで後輪８，８を転舵制御す
ることができ、従来の如く後輪８，８の転舵角
θRによつてフイードバツク制御する必要はなく、
よつて後輪８，８を前輪２，２の転舵に対して迅
速に転舵してその応答性を高めることができる。

また、上記ステアリングギヤ機構１４の入力軸
（ピニオン軸１２）をパルスモータ２５で駆動し
ているため、該パルスモータ２５にコントローラ
２８から所定数のパルス信号を出力するだけで後
輪８，８を転舵制御することができ、通常の電動
モータで駆動する場合と比べて制御を容易化する
ことができる。

さらに、上記油圧ポンプ２２からの圧油はパワ
ーシリンダ１５に供給されて後輪８，８の転舵力
をアシストするためにのみ使用されているので、
外気温度の変化や後輪転舵の頻繁な繰り返し等に
より油温が変つてもパワーステアリング機構のコ
ントロールバルブ１８の作用により、そのことに
より後輪転舵装置７の作動速度が変化することは
なく、よつて後輪転舵装置７を常に安定して作動
させることができる。

さらにまた、上記後輪転舵装置７のパルスモー
タ２５を除いた部分を通常実車に前輪の操舵のた
めに広く使用されて実績のあるいわゆるパワース
テアリング機構と同じものであるので、後輪転舵
装置７の作動信頼性を高め、かつ制御を簡単に行
うことができる。

尚、上記実施例では、後輪転舵装置７のステア
リングギヤ機構１４をピニオン１３と後輪操舵ロ
ツド９に形成されたラツクとで構成したが、ボー
ルスクリユー式等その他の方式のステアリングギ
ヤ機構で構成するように変更してもよいのは言う
でもない。

また、上記実施例では、コントローラ２８に車
速センサ２７及び前輪転舵角センサ２６の各出力
信号を入力させて後輪８，８を車速及び前輪転舵
角θFの両方に応じて転舵制御するようにしたが、
車速センサ２７を省略して後輪８，８を前輪転舵
角θFのみに応じて転舵制御するようにすること
ができるのは勿論のことである。

以上説明したように、本発明によれば、前輪を
転舵するステアリング装置と、このステアリング
装置とは独立し、後輪を転舵する後輪転舵装置
と、該後輪転舵装置を制御するコントローラとを
備えた車両の４輪操舵装置において、上記後輪転
舵装置をモータで駆動制御されるいわゆるパワー
ステアリング機構で構成し、上記モータをコント
ローラにより所定の条件、例えば前輪転舵角に応
じて作動制御するようにしたものであるため、後
輪のタイロツドとの機械的連結が維持されている
ことはもとより、モータ制御によるものであるた
め、極めて正確に位置制御を行うことができる。

さらに、制御自由度を十分に確保でき、しか
も、パワーステアリング機構を用いているため、
定常旋回走行時等の横力による後輪転舵に対する
修正については、コントロールバルブによる機械
的フイードバツクにより油圧力によつて自動的に
修正されるので、モータは何等修正を行う必要が
なく、すなわち実際の後輪転舵角を検出してフイ
ードバツク制御する必要がなくなり、前輪の転舵
に対する後輪の転舵応答性を向上させることがで
きる。また、油圧を後輪転舵の際のアシスト力の
みに利用するので、油温の変動の影響が小さく、
後輪転舵装置の作動安定性を向上することができ
る。しかも、実績のあるパワーステアリング機構
を利用するので、後輪転舵装置の作動信頼性の向
上及び制御の簡単化を図ることができる。

さらに、上記後輪転舵装置のモータをパルスモ
ータで構成すれば、後輪の転舵制御のより一層の
容易化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
全体概略構成図、第２図はコントローラの説明
図、第３図はコントローラに記憶される前輪転舵
角に対する後輪転舵角特性の一例を示す説明図で
ある。 １……ステアリング装置、２……前輪、７……
後輪転舵装置、８……後輪、９……後輪操舵ロツ
ド、１０……タイロツド、１２……ピニオン軸、
１４……ステアリングギヤ機構、１５……パワー
シリンダ、１８……コントロールバルブ、２２…
…油圧ポンプ、２５……パルスモータ、２６……
前輪転舵角センサ、２７……車速センサ、２８…
…コントローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前輪を転舵するステアリング装置と、該ステ
   アリング装置と機械的に独立し、後輪を転舵する
   後輪転舵装置と、該後輪転舵装置を制御するコン
   トローラとからなる車両の４輪操舵装置であつ
   て、 上記後輪転舵装置は、後輪タイロツドに連結さ
   れたステアリングギヤ機構と、後輪タイロツドに
   操舵アシスト力を与えるパワーシリンダと、上記
   ステアリングギヤ機構への入力に応じてパワーシ
   リンダへの圧油の供給を制御するコントロールバ
   ルブと、上記ステアリングギヤ機構の入力軸に連
   結され、上記コントロールバルブ及び入力軸を駆
   動するモータとを備え、 またコントローラは、所定の条件に応じて後輪
   に転舵するよう上記モータを駆動制御するように
   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 後輪転舵装置のモータはパルスモータで構成
   されている特許請求の範囲第１項記載の車両の４
   輪操舵装置。