JPH0396484A - 四輪操舵装置 - 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．Ｌ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
に転舵させることで低速走行時における小回り性を得る
ために用いて好適な四輪操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Ｌ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
走行安定性を向上させるようにした四輪操舵車が注目さ
れている．特に、低速走行時には大きな操舵角をもって
前輪操舵が行なわれるが、このとき前、後輪の転舵方向
を逆位相とすると，車輌旋回半径が最小となり小回り性
能が向とするもので、トラックのように市長の長い車輌
等に適用して好適である． この種の四輪操舵車における四輪操舵装置としては，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、従来から種々知
られている． ところで、このような形式の異なる四輪操舵装置におい
て、前、後輪側の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、たとえば特開閉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装置において後輪
転舵機構には，構或部品点数を必要最小限とし小型かつ
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ヒ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、しかも各種駆動制御も簡単かつ適切に行なえ
、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、この種の四輪操舵装置においては
，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ている．このため，
このような電気信号で駆動される各ｍ構部品にはたとえ
ばステッピングモータ、ンレノイド等といった各種の電
気駆動源が用いられるが，この場合に注意すべきことは
、各部を効率よく適切に駆動制御し得るとともに、でき
るだけ小型のものを用い、その消費電力もできるだけ小
さくすることか望まれる．これは、この種の四輪操舵装
置が組込まれる車輌には、組込みスペースに余裕がない
ばかりでなく，車藏バッテリにより使用できる電力量も
制約があるためで、これらの点を考慮し前述した要請を
満足し得る何らかの対策を講じることが望まれている．
さらに、このような後輪転舵機構を構成する際には、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
輪側の動きをノイードパック制御することも必要で、こ
のような点についての配慮も必要とされている，〔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
装置は、前輪転舵動作に応じて後輪を転舵させる後輪側
舵取り装置を、後輪側舵取りリンク機構およびこれに付
設された後輪転舵用パワーシリンダと，そのシリンダ左
、右室に後輪側油圧源からの油圧回路を選択的に切換え
制御するステッピングモータ等による電気駆動式制御バ
ルブと，この制御バルブとシリンダ左、右室とを接続す
る圧油通路間を短絡させるバイパス路中に設けられ開閉
制御されるンレノイド等による電気駆動式バイパスバル
プと、後輪側舵取りリンク機構の一部に付設されこのリ
ンク機構に中立位置への復帰習性を常に与えるセンタリ
ングスプリング機構と、後輪側舵取りリンク機構を中立
位置でロックするソレノイド等による電気駆動式ロック
機構と、これら制御バルブ、バイパスバルブおよびロッ
ク機構を前記各舵取り装置での前輪、後輪の転舵角を検
出する前、後輪舵角センサ、車速センサ、さらに制御バ
ルブの作動位置を検出するバルブ変位量検出センサから
の検出信号に応じて駆動制御するコントローラとから構
成したものである． また、本発明によれば、前輪舵角信号と車速信号とによ
って適正な後輪舵角目標値を設定する手段と、その後輪
舵角目標値と後輪実舵角とを対比しその偏差を演貧する
手段と、この偏差がＯとなるように後輪転舵用制御バル
ブでの適正なバルブ変位看目標値を設定する手段と、そ
のバルブ変位量目標値とバルブ実変位量とを対比しその
偏差を演算する手段と、その偏差が０となるようにバル
ブ私動源を駆動制御し制御バルブを作動させて後輪側油
圧源からの圧油を後輪転舵用パワーシリンダに送り後輪
を所要の状態で転舵制御する手段とを備えてなる構或と
したものである． 〔作用〕 本発明によれば、前輪舵角センサからの前輪舵角信号と
車速センサからの車速信号とに応じてコントローラで制
御バルブを切換え制御する電気駆動源を駆動し，、これ
によるバルブ変位で後輪側パワーシリンダのシリンダ左
、右室に至る油圧回路を切換えることにより，所要の方
向に必要とされる転舵量をもって後輪を転舵させること
ができ、しかも車速が一定以上となったときにはコント
ローラによりバイパスバルブがバイパス路を開状態とし
、後輪側を転舵制御系側から切離しセンタリングスプリ
ング機構とロック機構で不転舵状態として前輪のみの二
輪操舵とし得るものである．また、本発明によれば，前
輪舵角信号と車速信号とで適正後輪舵角を設定するとと
もにこれを後輪実舵角と比較し、偏差が生じる場合には
これを補正し得る適正バルブ変位量を設定するとともこ
れを／ぐルブ実変位量と対比して偏差を求め、これをＯ
とするようにバルブを駆動制御することで、後輪の適正
な転舵が得られるように制御するものである． 〔実施例〕 第ｌ図は本発明に係る四輪操舵装置の一実施例を示し、
本実施例では、前、後輪転舵用の舵取りリンク機構によ
る前、後輪用舵取り装Ｍ（後輪側のみを符号ｌで示し、
前輪側は図示を省略している）を油圧式アクチュエータ
であるそれぞれのパワーシリンダ２，３による独立駆動
形式とし、かつ前輪側の転舵変位情報のみを、前輪側パ
ワーシリンダ２（インテグラルタイプを例示し，図中Ｉ
ＰＳを付している）における出力レバーであるビットマ
ン７−ム２ａ途中に検出レバー４ａが連結バー４ｂを介
して連結されている前輪舵角センサ４からの電気信号と
して取出し、後述する後輪５側を転舵制御するための制
御回路等を有するコントローラ６に入力するように構威
されている．ココで、７，８は前、後輪側パワーシリン
ダ２，３への圧油供給源となるオイルボンブ、７ａ，８
ａはオイルタンクで、また９は舵取りハンドルである．
なお、この第１図では、油圧配管を二重線で、電気配線
を一木の実線で示している．さて、本発明によれば、上
述した舵取りハンドル９の舵取り操作により前輪が転舵
されたとき・に、この前輪側での転舵方向および転舵量
に応じて後輪５を転舵制御する後紬倒パワーシリンダ３
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４１１威したところを特徴とし
ている．すなわち，図中１０は後輪側油圧源となるオイ
ルボンプ８からの圧油通路１１ａとオイルタンク８ａへ
の戻り通路ｌｌｂとシリンダ左，右室３ａ，３ｂに至る
通路１２ａ，１２ｂとを選択的に連通，遮断する制御バ
ルブ，１３はこの制御バルブ１０を切換え制御するため
の駆動源であるステッピングモータ、１４はこれに付設
されバルブ変位量を検出するためのバルブ変位量検出セ
ンサである．なお，この制御バルブ１０は、図示は省略
したが、四方向切換弁構造を有しかつステッピングモー
タ１３の回転により流路切換えを行なうスプールを作動
させるような構成によるものを用いるとよい．また，こ
の実施例では、制御バルブｌＯの駆動源としてステッピ
ングモータ１３を用いた場合を説明したが、本発明はこ
れに限定されず，バルブｌＯでの流路切換えをリニャ制
御し得る駆動源であればよく、ンレノイド等を始めとす
る適宜の電気駆動源を用いてもよいことは言うまでもな
い． ｌ５は上述した制御バルブ１０からシリンダ左、右室３
ａ，３ｂに至る通路１２ａ，１２ｂ間を連通ずるバイパ
ス路１６途中に設けられソレノイド１５ａにより開閉制
御されるバイパスバルブで，このバイパスバルブｌ５は
、たとえば車速が２０Ｋｍ／ｂ以−ヒとなったときやフ
ェール時には、両室３ａ，３ｂ間を連通し，前輪側が転
舵されても、後輪側が転舵しないように作動される．１
７．１７は後輪転舵用舵取りリンク機構の一部，本実施
例ではタイロッドの左、右両端側で後輪５，５を転舵可
能に支持するナックルアーム５ａ，５ａの一部に付設さ
れこのリンク系を常に中立位置に復帰させるような付勢
力を与えるセンタリングスプリング機構、１８　．１８
はこのセンタリングスプリング機構１７．１７に一体的
に付設されソレノイド１８ａによりロックピンを内部ロ
ッド側の係土溝に係入させることで前記リンク系の動き
を中立位置でロックするためのロック機構で、車速が一
定速度以上となったときやフェール時において後輪５を
中立位置で不転舵状態に保持し、前輪のみの二輪操舵を
行なえるようにするためのものである． ｌ９は車速センサ、２０は後輪転舵系の一部、本実施例
ではパワーシリンダ３に付設され後輪５の転舵角を検出
するための後輪舵角センサで、これら車速センサ１９や
後輪舵角センサ２０での検出信号が前記コントローラ６
に送られることで、前記前輪舵角センサ４やバルブ変位
量検出センサ１４からの入力情報と共に、後輪転舵制御
系を所要の状態に制御するように構成されている．たと
えば車速センサｌ９からの車速信号の大小によって前記
／Ｓイバスバルブ１５が開閉制御し、一定車速以上で両
シリンダ室３ａ，３ｂを短絡させ、後輪を不転舵状態と
し、前輪のみの二輪操舵を行なうようにする一方、一定
車速以下であるときには、シリンダ左，右室３ａ，３ｂ
間を遮断し，パワーシリンダ３による後輪操舵を行なえ
るように制御する． ここで、本実施例では、上述した後輪舵角センサ２０と
して、後輪転舵用パワーシリンダ３のピストンロンドを
兼るタイロッド２ｌの左、右外方端から一側に延設され
たアーム部２２ａ，２２ｂの先端部間に掛け渡された検
出ロッド２３の動きを、その途中に突設した係合ビン２
３ａとこれが係入される長溝２４ａを右する検出レバー
２４を有するタイプのものを用い、これを適宜の固定側
部材に付設する場合を示している．なお、Ｅ述した検出
ロッド２３を、パワーシリンダ３のポデイの一部に漕動
自在に保持させることでタイロッド２１の回り１ヒめ機
能をもたせることができる．また、上述した後輪転舵系
において、バイパスバルブｌ５としては、油圧系や電気
系のフェイル時に後輪４が転舵されることを防止するた
めに、車速が一定以下のときに作動されてバイパス路ｌ
６を遮断し、常時は開放状態となるようなノーマルオー
プンタイプの電磁ソレノイド式バルブを用いるとよい．
同様に，ロック機構１８としても、常時はリンク系をロ
ック状態に維持し、車速が低速で四輪操舵を行なう際に
のみロック解除を行なうタイプの機構構威とするとよい
．そして、このような構成による本発明装置によれば、
前輪舵角センサ４からの前輪舵角信号と車速センサ１９
からの車速信号とに応じてコントローラ６で制御バルブ
１０を切換え制御するステッピングモータｌ３を駆動し
、これによるバルブ変位で後輪側パワーシリンダ３のシ
リンダ左，右室３ａ，３ｂに至る油圧回路を切換えるこ
とで、所要の方向に必要とされる転舵量をもって後輪５
を転舵させることができ、しかも車速が一定以」二とな
ったときにはコントローラ６によりノヘイバスバルブ１
５がバイパス路１６を開状態とし、後輪５側を転舵制御
系側から切離してセンタリングスプリング機構１７とロ
ック機構１８とで不転舵状態として前輪のみの二輪操舵
状態とし得るものである． また，木発明によれば、上述した構成による四輪操舵装
置におけるコントローラ６を、第２図に示すような制御
回路構或とし、後輪５を転舵制御するようにしたところ
に特徴を有している．これを詳述すると，前記コントロ
ーラ６は，運転者の舵取り操作（第２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４で検
出される前輪舵角信号（図中３１）と車速センサｌ９で
検出される車速信号（図中３２）とによって過歪な後輪
舵角Ｌｌ標値θＲを設定する千段３３を有している．こ
こで，図中３４は後輪５の転舵角を車輌の走行条件、た
とえば一般市街地を走行しているか、曲り角が多く旋回
半径も大きく必要とされる道路を走行するかによって、
運転者がマニュアル操作でノーマルモードとスペシャル
モードとに舵角比のモード設定を行なう設定部で，この
設定モードと前記車速条件３２とで第３図に示すような
車速一舵角比特性が記憶されているデータテーブル（図
中３５）から所要の舵角比を決定し（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θ
Ｒが決定されるように構威されている． このように決定される後輪舵角目標値ＯＲは後輪舵角セ
ンサ２０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（ΔθＲ）
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（ΔθＲ）が０となるように、第４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１０で
の適正なバルプ変位８目標値ｘＶを設定する手段３９が
設けられ、こ・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Ｘ
▼の検出信号（４０）とを対比しその偏差ΔｘＶを演算
して求めるバルブ偏差演算千段４ｌと，その偏差が０と
なるように第５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ｌＯのステッピングモ
ータｌ３を方向、速さ等を選択して早動制御し制御パル
プｌＯを作動させて後輪側油圧［８か゛らの圧油を後輪
転舵用パワーシリンダ３に送り後輪５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ΔＸ▼が小さいときステッピングモータｌ３の速度
を小さくシ，偏差が大きいときにはモータ速度を太き〈
するとよい．なお，図中４４は後輪転舵用パワーシリン
ダ３　（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５を転舵するステップを示しており，
これにより前記後輪５の実舵角θｒが変化し、これによ
り前述した後輪舵角目標値ＯＲ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ΔＯ
Ｒが生じる場合にはこれを補正し得る適正なバルブ変位
量ｘＶを設定するとともこれをバルブ実変位ｒｋＸ▼と
対比して偏差ΔＸＶを求め，これをＯとするようにバル
ブ１０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５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ｌ３で制御バルブ１Ｇ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、四輪
操舵装置各部の形状、構造等を適宜変形、変更すること
は自由で、挿々の変形例が考えられよう．たとえば第６
図には，上述した四輪操舵装置において後輪側舵取り装
Ｉｉ１を構成する各構或要素、すなわち後輪転舵用パワ
ーシリンダ３、制御バルブ１０、バイパスバルブｌ５、
センタリングスプリング機構１７、ロック機構ｌ８、さ
らに後輪舵角センサ２０（ストロークセンサを例示して
いる）などを、後輪側舵取りリンク機構を構戊するタイ
ロー，ド２ｌを基準とし、その周囲に付設したステアリ
ングポディ５０を利用して一体的にユニット化して組立
ててなる構成を示しており，これにより各部の構成のｍ
素化と組立て性の向Ｅ等を図れる等といった利点を奏す
る．〔発明の効果〕 以上説明したように本発明に係る四輪操舵装置によれば
、前輪転舵動作に応じて後輪を転舵させる後輪側舵取り
装置を、その舵取りリンク機構およびこれに付設した後
輪転舵用パワーシリンダと，そのシリンダ左、石室に油
圧源からの油圧回路を選択的に切換え制御する電気駆動
式制御バルブと、このバルブとシリンダ左、右室とを接
続する圧油通路間を短絡させるバイパス路を開閉制御す
る電気駆動式バイパスバルブと、後輪側舵取りリンク機
構の一部に付設されこのリンク機構に中立位置への復帰
習性を常に与えるセンタリングスプリング機構と、この
リンク機構を中立位置でロックする電気駆動式口７ク機
構と，これら制御バルブ，バイパスバルブおよびロー，
ク機構を前記各舵取り装置での前輪，後輪の転舵角を検
出する前，後輪舵角センサ、車速センサ，さらに制御バ
ルブの作動位置を検出するバルブ変位量検出センサから
の検出信号に応じて選択的に駆動制御するコントローラ
とから構威したので、簡単かつ安価な構成にもかかわら
ず、前輪舵角センサからの前輪舵角信号と車速センサか
らの車速信号とに応じてコントローラで制御バルブを切
換え制御する電気駆動源を駆動し，これによるバルブ変
位で後輪側パワーシリンダのシリンダ左、右室に至る油
圧回路を切換えて後愉を所要の状態に転舵させることが
でき、しかも車速が一定以上となったときにはコントロ
ーラによりバイパスバルブでバイパス路を開状態とし，
後輪側を転舵制御系側から切離してセンタリングスプリ
ング機構とロック機構とで不転舵状態として前輪のみの
二輪操舵状態とし，車輌の低速走行時における小回り性
等の操縦性を向上させ得るという種々優れた効果がある
．さらに、本発明によれば、前、後輪側の舵取り装置を
独立駆動方式とし，前輪側からの操舵角信号を送る電気
配線等を付設するだけで四輪操舵装置を構戊でき，各部
の４ｔ歳の簡素化を図り、組立性に優れ組込みスペース
やレイアウト面での自由度が大きく、しかも適切な後輪
転舵状態を得ることができる等の利点もある． また、本発明によれば、前輪舵角信号と車速信号とによ
って適正な後輪舵角目標値を設定する手段と，その後輪
舵角目標値と後輪実舵角とを対比しその偏差を演算する
手段と、この偏差がＯとなるように後輪転舵用制御バル
ブでの適正なバルブ変位量目標値を設定する手段と、そ
のバルブ変位峻目標値とバルブ実変位駿とを対比しその
偏差を演算する手段と、その偏差がＯとなるようにバル
ブ駆動源を駆動制御し制御バルブを作動させて後輪側油
圧源からの圧油を後輪転舵用パワーシリンダに送り後輪
を所要の状態で転舵制御する手段とを備えてなるａ威と
したので，簡単かつ安価な構成にもかかわらず、後輪を
前輪舵角や車速等の条件に応じて適切かつ確実に転舵制
御することができ、一定車速以上であるときやフェール
時においても、特別なフィードバック制御系を用いるこ
とな〈、後輪転舵制御を適切に行なえる等の利点がある
．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る四輪操舵装置の一実施例を示す全
体の概略構或図、第２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３図
ないし第５図は第２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，第６図は本発明装置
の別の実施例を別の実施例を示す概略構成図である．ｌ
・・・・後輪側舵取り装置、２・・・・前輪側舵取り装
置、３・・・・後輪転舵用パワーシリンダ、４・・・・
前輪舵角センサ、５・・・・後輪、６・・・・コントロ
ーラ、７．８・・・・前、後輪側オイルボンブ，ＩＯ・
・・・後輪転舵用制御バルブ、ｌ３・・・・ステッピン
グモータ　（電気駆動源），１４・・・・バルブ変位量
センサ，１５・・・・バイパスバルブ、ｌ６・・・−バ
イパス路、ｌ７・・・・センタリングスプリング機構、
１８・・・・ロー２ク機構，２０・・・・後輪舵角セン
サ．自動車機器株式会社 いすｙ自動車株式会社 山　　川　　政　　樹 第３図 第４℃ 第５図 ズ子ツピシク゛モータｌし喫 −５８１−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）前輪を舵取り操作に応じて転舵させる前輪側舵取
   り装置と、その前輪転舵動作に応じて後輪を転舵させる
   舵取りリンク機構およびこれに付設された後輪転舵用パ
   ワーシリンダを有する後輪側舵取り装置とを備えてなり
   、この後輪側舵取り装置を、後輪側油圧源から前記後輪
   転舵用パワーシリンダのシリンダ左、右室への油圧回路
   を選択的に切換え制御する電気駆動式の制御バルブと、
   この制御バルブとシリンダ左、右室とを接続する圧油通
   路間を短絡させるバイパス路中に設けられ開閉制御され
   る電気駆動式のバイパスバルブと、後輪側舵取りリンク
   機構の一部に付設されこのリンク機構に中立位置への復
   帰習性を常に与えるセンタリングスプリング機構と、後
   輪側舵取りリンク機構を中立位置でロックする電気駆動
   式のロック機構と、これら制御バルブ、バイパスバルブ
   およびロック機構を前記前、後輪側舵取り装置での前輪
   、後輪転舵角を検出する前、後輪舵角センサ、車速セン
   サ、さらに前記制御バルブの作動位置を検出するバルブ
   変位量検出センサからの検出信号に応じて選択的に駆動
   制御するコントローラとから構成したことを特徴とする
   四輪操舵装置。
2. （２）前輪舵角センサからの前輪舵角信号と車速センサ
   からの車速信号とによって適正な後輪舵角目標値を設定
   する手段と、その後輪舵角目標値と後輪舵角センサから
   の後輪実舵角とを対比しその偏差を演算して求める後輪
   偏差演算手段と、この偏差が０となるように後輪転舵用
   の制御バルブでの適正なバルブ変位量目標値を設定する
   手段と、そのバルブ変位量目標値とバルブ変位量検出セ
   ンサからのバルブ実変位量とを対比しその偏差を演算し
   て求めるバルブ偏差演算手段と、その偏差が０となるよ
   うに制御バルブの電気駆動源を駆動制御し制御バルブを
   作動させて後輪側油圧源からの圧油を後輪転舵用パワー
   シリンダに送り後輪を所要の状態で転舵制御する手段と
   を備えてなることを特徴とする四輪操舵装置。