JPH04129881A - 車両の後輪操舵装置 - 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） 本発明は車両の後輪操舵装置に関するものである。

（従来技術） 前輪の操舵に伴って後輪が転舵されるように構成された
４輪操舵（４ＷＳ）式の車両のなかには、例えば特開昭
６０−１９３７８０号公報に示すように、左右後輪を同
時にトーイン方向へ転舵させるようにしたものがある。

すなわち、後輪を支持する左右のサスペンションアーム
と車体との間にそれぞれシリンダ装置のようなアクチュ
エータを設け、この左右のアクチュエータによって、サ
スペンションが備えている弾性ブツシュの弾性変形の範
囲内で、前輪転舵時に左右の後輪を共にトーイン方向に
転舵するようにしたものが提案されている。

このように、左右の後輪を共にトーイン方向へ転舵した
場合には、高速走行時における車両の走行安定性を高め
ることができ、またこれとは反対に左右の後輪を共にト
ーアウト方向へ転舵した場合には、中低速走行時におけ
る操舵性を高めることができる。

しかしながら、このようなトー角制御を行なう後輪操舵
装置では、機構が複雑かつ大型になり、それに伴って高
価にもなるため、車両価格の比較的低床な小型車への搭
載は困難であった。また直進走行時の直進性を保つため
に、左右の後輪のトー角を同時に同量だけ正確に変化さ
せる必要があった。

（発明の目的） そこで本発明は小型かつ安価な構成を有しながら、左右
後輪のトー角の制御を精密に行なうことが可能な車両の
後輪操舵装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明による後輪操舵装置は、後輪サスペンション機構
に関連して設けられるもので、軸線をその上方が車体内
方に傾斜した状態で配置され、上記軸線のまわりで回動
可能に車体に設けられた左右一対の支持軸と、上記支持
軸に対して揺動可能に基端を支持されて車幅方向に延び
、上記支持軸の回動に伴って変位して上記後輪のトー角
を変更する左右一対のサスペンションアームと、上記左
右一対の支持軸の一方を車両の走行状態に応じて回動さ
せるアクチュエータと、上記アクチュエータによって回
動される一方の支持軸の回転を他方の支持軸に伝達する
回転伝達部材とを備えていることを特徴とする。

（発明の効果） 本発明によれば、サスペンションアームの支持軸の軸線
を車体内方に傾けたことにより、後輪操舵機構の高さを
低くすることができ、また、左右一対の支持軸を回転伝
達部材で連結しであるため、一対の支持軸を単一のアク
チュエータによって等角度回転させることができ、した
がって左右後輪に対する均等かつ正確なトー角制御が可
能になる。

さらに、支持軸の軸線が車体内方へ傾斜していることに
より、この支持軸の回転とともに左右へ移動してトー角
を変更するサスペンションアームの基端が、支持軸の回
転に伴って上下にも移動するから、アクチュエータによ
って制御されるトーイン方向またはトーアウト方向のト
ー角を、後輪のバンプに伴ってそれぞれ増大させる方向
に上記サスペンションアームが作用することになり、後
輪バンプ時の走行安定性および操舵性を高めることがで
きる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図において、左右の前輪ＩＬ、ＩＲは前輪転舵機構
Ａにより連係され、また左右の後輪２Ｌ。

２Ｒはそれぞれ後輪サスペンション機構７Ｌ。

７Ｒを介して後輪転舵機構Ｂにより連係されている。

前輪転舵機構Ａは、それぞれ左右一対のナックルアーム
３Ｌ、３Ｒおよびタイロッド４Ｌ、４Ｒと、これら左右
一対のタイロッド４Ｌ、４Ｒ同志を連結するリレーロッ
ド５とから構成されている。

この前輪転舵機構Ａにはラックアンドピニオン式のステ
アリング機構Ｃが連係されており、ハンドル６の操作で
左右前輪ＩＬ、ＩＲが転舵されるようになっている。

後輪サスペンション機構７Ｌ、７Ｒは、ハブキャリア８
Ｌ、８Ｒを先端において支持するそれぞれ２本のロワア
ーム９Ｌ、ＩＯＲおよび９Ｒ。

１０Ｒが前後に配置されたデュアル・ラテラルリンク形
式となっており、前側のロワアーム９Ｌ。

９Ｒの基端は、従来のこの種のサスペンション機構と同
様にこれらと一体に設けられた弾性ブツシュＩＬＬ、Ｉ
ＩＲを介して車体のクロスメンバ１２の前方壁部１２ａ
に軸支されているが、後側のロワアームＩＯＬ、１０Ｒ
の基端は、クロスメンバ１２の内部に設けられた後輪転
舵機構Ｂに連結されている。

後輪転舵機構Ｂは、第２図および第３図に示すように、
クロスメンバ１２の底壁１２ｂ上に固設されたブラケッ
ト１４上に設けられた左右一対の支持軸１５Ｌ、１５Ｒ
を備えており、これら車幅方向に延びる垂直面内で上方
を車体内方に傾斜させた（約２５°）軸線１６Ｌ、１６
Ｒのまわりで回動可能に上記ブラケット１４に軸支され
ている。

そして支持軸１５Ｌ、１５Ｒの後側にそれぞれ一体に設
けられた部材１７Ｌ、１７Ｒがクロスメンバ１２の後壁
１２　ｃ　ｌｅ影形成れた窓１２ｄから後方に突出して
、これら部材１７Ｌ、１７Ｒの平坦な後面に、上記ロワ
アームＩＯＬ、ＩＯＲの基端がこれらと一体に設けられ
た弾性ブツシュ１３Ｌ１１３Ｒをそれぞれ介して揺動可
能に取付けられている。この場合、支持軸１５Ｌ、１５
Ｒの取付は軸１８Ｌ、１８Ｒの軸線は車体前後方向に延
び、かつ支持軸１５Ｌ、１５Ｒの軸線１６Ｌ、１６Ｒと
交わるようになっている。そして左右の支持軸１５Ｌ、
１５Ｒの上端はそれぞれユニバーサルジヨイント１９Ｌ
、１９Ｒを介して回転伝達部材２０によって連結されて
いる。

一方の支持軸１５Ｌには、ウオームホイールの一部分を
形成するギヤ２１ａを先端に備えて車体前方に向って延
びる支持軸回動用アーム２１の基端が固定され、アクチ
ュエータとしてのステップモータ２２の軸２２ａに設け
られたウオームギヤ２３が上記アーム２１のギヤ２１ａ
に噛み合っている。したがって、ステップモータ２２の
軸２２ａの回転量により、支持軸１５Ｌの回転角度が可
変制御されるようになっている。

以上の構成において、上記ステップモータ２２により、
支持軸１５Ｌがその軸線１６Ｌのまわりで第２図の時計
方向に回動されると、ロワアーム１０Ｌが弾性ブツシュ
１３Ｌの弾性部材を変形させながら図の左方に移動する
から、左後輪２Ｌはトーイン方向に転舵され、同時に左
方の支持軸１５Ｌに対して回転伝達部材２０を介して連
結されている右方の支持軸１５Ｒが第２図の反時計方向
に回動されて、ロワアームＩＯＲが弾性ブツシュ１３Ｒ
の弾性部材を変形させながら図の左方に移動するから、
右後輪２Ｒも左後輪２Ｌと同じ角度だけトーイン方向に
転舵される。また、これとは反対に、支持軸１５Ｌがス
テップモータ２２により、第２図の反時計方向に回動さ
れたときには、ロワアーム１０Ｌは図の右方に移動し、
同時に支持軸１５Ｒが第２図の時計方向に回動されてロ
ワアームＩＯＲが図の右方に移動するから、左右後輪２
Ｌ、２Ｒはともに互いに等しい角度だけトーアウト方向
に転舵される。

さらにこの後輪転舵機構Ｂでは、後方のロワアームＩＯ
Ｌ、ＩＯＲの基端を支持する支持軸１５Ｌ、１５Ｒが、
それらの軸線１６Ｌ、１６Ｒの上方を車体内方に傾斜さ
せた態様でブラケット１４に回動自在に設けられている
ため、アクチュエータ１２によってトーイン方向または
トーアウト方向に転舵されている後輪２Ｌ、２Ｒがバン
プすると、後輪２Ｌ、２Ｒのトー角が増大して、さらに
走行安定性または操舵性を向上させるように作用する。

第４図（ａ）〜（ｃ）および第５図（ａ）〜（ｃ）はそ
れぞれトーイン時およびトーアウト時におけるパンブド
ー作用を模式的に示した図である。なお、第４図および
第５図においては、平面図が左方に示され、背面図（車
体後方から見た図）が右方に示されている。また理解を
容易にするために、支持軸１５Ｌの軸線１６Ｌの傾斜角
度は実際の角度よりも大きくしである。

まず後輪２Ｌが第４図（ａ）の状態からトーイン方向に
転舵された場合を考えると、支持軸１５Ｌの第２図にお
ける時計方向への回動により、ロワアームＩＯＬの基端
１０ａは軸線１６Ｌに垂直な平面Ｐ上を斜め上方に移動
して第４図（ｂ）の状態になる。この状態で後輪２Ｌが
第４図（Ｃ）に示すようにバンブすると、ロワアーム９
Ｌ、ＩＯＬの先端９ｂ、１０ｂはそれぞれ基端９ａ、１
０ａを中心にして円弧９ｃ、１０ｃを描くが、ロワアー
ムＩＯＬの基端１０ａがロワアーム９Ｌの基端９ａより
も後輪２Ｌ側に寄った斜め上方にあるため、円弧９ｃ、
１０ｃの間隔は上方へ向うほど離れることになる。した
がって、後輪２Ｌは第４図（ｂ）の場合よりもさらにト
ーイン方向に転舵されることになる。

一方、後輪２Ｌが第５図（ａ）の状態からトーアウト方
向に転舵された場合は、支持軸１５Ｌの第２図における
反時計方向への回動により、ロヮアー　ｌ〇　− −ムＩＯＬの基端１０ａは軸線１６Ｌに垂直な平面Ｐ上
を斜め下方に移動して第５図（ｂ）の状態になる。この
状態で後輪２Ｌが第５図（ｃ）に示すようにバンブする
と、ロワアーム９Ｌ、ＩＯＬの先端９ｂ、１０ｂはそれ
ぞれ基端９ａ、１０ａを中心にして円弧９ｃ、１０ｃを
描くが、ロワアーム１０Ｌの基端１０ａがロワアーム９
Ｌの基端９ａよりも後輪２Ｌから離れる方向へ寄った斜
め下方にあるため、円弧９ｃ、１０ｃの間隔は上方へ向
うほど離れることになる。したがって、後輪２Ｌは第５
図（ｂ）の場合よりもさらにトーアウト方向に転舵され
ることになる。

このように、本実施例における後輪転舵機構Ｂは、アク
チュエータによるトー角制御のみでなく、それと同時に
後輪２Ｌ、２Ｒのバンプに伴うトー角制御も行なうこと
が可能な機構となっている。

なお、このようなパンブドー制御は本実施例のようなデ
ュアル・ラテラルリンク形式のサスペンションのみでな
く、他の形式のサスペンションにおいても可能である。

次に上記後輪転舵機構Ｂの制御手段および制御方法につ
いて説明する。

第１図において、３０はマイクロコンピュータによって
構成された制御ユニットで、回転方向および回転量を設
定する制御手段と、ステップモータ２２の回転速度を変
更する制御手段をも内蔵している。この制御ユニット３
０には、センサ３１〜８６からの信号が入力される。セ
ンサ３１は車速を検出するセンサであり、センサ３２は
スロットルポジションを検出するセンサである。センサ
３３はブレーキペダルの踏込みを検出するブレーキスイ
ッチである。また、センサ３４はハンドル６の舵角を検
出するセンサであり、センサ３５はワイパースイッチで
ある。さらにセンサ３６はステップモータ２２の回転変
位を検出するエンコーダである。

後輪２Ｌ、２Ｒのトー角は、所定の基準トー角Ｔ、（イ
ニシャルトー角）を中心として、運転状態に応じて、ト
ーイン方向あるいはトーアウト方向へ制御される。そし
て、この後輪操舵制御は、ここでは、車速、ブレーキス
イッチのオン（ブレーキペダルの踏込み）、ハンドル舵
角ならびに路面μに応じて行なわれ、その制御目標値は
、ハンドル舵角の場合を除いて、−律に所定の値に設定
されている。例えば車速に基づく制御目標値と、ブレー
キングに基づく制御目標値とが設定されたときには、こ
れら制御目標値が合算されて、最終的な制御目標値とし
て設定されるようになっている。

車速に基づく制御目標値は、第６図に示すように、車両
が加速状態にあるときには、時速９０ｋｍ／Ｉ（がトー
イン方向の制御の開始判定基準車速とされ、車速が９０
ｋｍ／Ｈを超えたときに、第６図に実線で示すように、
−律に＋６ｍｍの制御目標値が設定される。ここに＋６
ｍｍというのは、第１１図に示すように、イニシャルト
ー角をさらにａ　−ｂ　＝　６　ｍｍだけトーイン方向
へ転舵することを意味する。そして加速時には、９０ｋ
ｍ／Ｈを超えたときに、トーイン方向に制御され、２０
ｋｍ／Ｈから７０ｋｍ／Ｉ（ではトーアウト方向に制御
される。一方、減速時には、第６図に破線で示すように
、８０ｋｍ／Ｈを下回ったときにトーイン制御が中止さ
れ、さらに６０ｋｍ／Ｈを下回ったときから１０ｋｍ／
Ｈまではトーアウト方向に制御される。このように、加
速時と減速時とでは異なる判定基準車速でトー角制御を
行なうことにより、例えば９０ｋｍ／Ｈで走行している
ときに、わずかの加減速でトーイン制御の開始あるいは
中止が反復されるのを防止している。また、トーアウト
方向への制御とトーイン方向への制御との間に、制御し
ない領域（２ＷＳ領域）を設けているため、この領域を
設けない場合に比較して加速時あるいは減速時における
制御量を小さくすることができる。特に本実施例では、
後述するように車速に基づく制御は、ステップモータ２
をゆっくりと回転させるようにしているため、後輪２Ｌ
、２Ｒの転舵は、第１０図に示すように緩慢に行なわれ
る。このため、減速から加速へと運転状態が変化したと
き、第１０図に矢印で示すように、トーイン状態から最
終的なトーインへと転舵すれば足りるため、ステップモ
ータ２２の負担を一層軽減できるという利点がある。

第７図はブレーキング時のトーイン方向への制御目標値
を示す。この制御は車速が５０ｋｍ／Ｈを超えている条
件の下に行なわれる。

第８図はハンドル舵角に基づくトーイン方向への制御目
標値の設定を示す。この場合、同一のハンドル舵角であ
っても、車速が大きい程大きな値を設定するようにしで
ある。また、このハンドル舵角に基づくトー角制御は、
ハンドルの操作速度が大きい程、ステップモータ２２の
回転速度を早めるようにして、後輪２Ｌ、２Ｒの転舵が
すばやく行なわれるようにしている。これによって、コ
ーナリング時の走行安定性が高められることになる。

第９図は、路面μに基づくトーイン方向への制御目標値
の設定を示す。ここではワイパースイッチ３５がオンさ
れたことを条件に低μ路を判定するようにして、雨天走
行時の走行安定性を確保するようにしている。

以上の事項を前提として、第１２図以降に示すフローチ
ャートに基づいて、制御ユニット３０が実行するトー角
制御ルーチンについて説明する。

なお、ステップモータ２２の回転変位はエンコーダ３６
によってフィードバックされる。

第１２図は車速に基づく制御目標値の設定ルーチンを示
すものである（第６図参照）。

まずステップＳ１で車速Ｖが入力され、次のステップＳ
２で車両の加減速状態が判定される。そして加速あるい
は定常走行状態にあると判定されたときには、ステップ
８３〜Ｓ５において車速領域が判定され、車速が２０ｋ
ｍ／Ｈより低いときにはステップＳ６でイニシャルトー
Ｔ、が設定されて、２ＷＳ状態とされる。車速が２０ｋ
ｍ／　Ｈ〜７０ｋｍ／　Ｈの領域では、ステップＳ７で
イニシャルトーＴ。

からトーアウト方向へ４ｍｍ転舵する目標値が設定され
る。車速が７０ｋｍ／　Ｈ〜９０ｋｍ／　Ｈの領域では
、ステップＳ８でイニシャルトーＴ０が設定されて２Ｗ
Ｓ状態となる。９０ｋｍ／Ｈ以上の領域では、ステップ
Ｓ９でイニシャルトーＴ、からトーイン方向へ６ｍｍ転
舵する目標値が設定されて、高速走行安定性の確保がな
される。

一方、ステップＳ２において、減速走行状態にあると判
定されたときには、ステップＳ１０以降のステップに移
行する。この減速走行の判定基準車速は８０ｋｍ／　Ｈ
、６０ｋｍ／　Ｈ等のように、前記加速時におけるより
も遅い車速に変更されて、ステップ３１３〜８１５にお
いて各車速領域が判定される。なお、第１２図に示すＴ
、は車速に基づく制御目標値を示すものであり、この車
速に基づくトー角制御では、ステップモータ２２が１　
ｓｅｃの速度で、比較的ゆっくりと回転されるようにな
っている。

第１３図はブレーキング時のトーイン制御を示す。

まず、ステップＳ２０においてフラグＦ＝１であるか否
かが判定される。フラグＦ＝１はブレーキングに基づく
トーイン制御が行なわれていることを示す。いま、Ｆ＝
Ｏとすると、ステップＳ２１へ進み、車速が５０ｋｍ／
　Ｈを超えていることを条件としてステップＳ２２へ進
み、ブレーキスイッチ３５がオンとなったとき、すなわ
ちプレーキペダルが踏込まれたときには、ステップＳ２
３において、車速に基づく制御目標値Ｔ、に対しトーイ
ン方向へ６ｍｍ加算した目標値が設定される。

このブレーキング時のトーイン制御速度、すなわちステ
ップモータ２２の回転速度は５０ｍ５ｅｃの速度で急速
に回転される。これによってブレーキング時の走行安定
性がすばやく確保されることになる。

このトーイン制御は、ブレーキングが解除されるまでス
テップＳ２４でフラグＦ＝１とされて、ステップＳ２０
からステップＳ２２へ移り、このトーイン状態が継続さ
れる。

このブレーキングに基づくトーイン制御は、車速５０ｋ
ｍ／Ｈ以下およびブレーキペダルが踏込まれていないと
きには行なわれず、ステップ８２５またはＳ２６で前記
車速に基づく目標値Ｔ、がそのまま設定される。なお、
ブレーキング解除に伴い、ステップＳ２７でフラグＦが
リセットされるが、ステップＳ２６におけるブレーキン
グ解除に伴うトー角の変更は、ステップモータ２２の回
転速度が１　ｓｅｃとされて、比較的ゆっくりと行なわ
れ、走行安定性の確保が図られている。なお、第１３図
において、Ｔ２はブレーキングを加味した制御目標値を
示すものである。

次に第１４図はハンドル舵角に基づくトーイン制御を示
す。

まず、ステップＳ３０で車速Ｖが入力され、ステップＳ
３１でハンドル舵角θ□が入力されて、これら車速、ハ
ンドル角をパラメータとして、ステップＳ３２でハンド
ル舵角に基づくトーイン制御目標値ｆ（Ｖ・θＨ）が設
定され（第８図参照）、ステップＳ３３においてハンド
ル舵角を加味した制御目標値Ｔ８が設定される。なお、
ハンドル舵角に基づくトーイン制御は、前述したように
、ハンドルの転舵速度に応じた速度で行なわれるように
なっており、ステップモータ２２の回転速度はハンドル
の転舵速度と一致した速度で行なわれるようになってい
る。

第１５図は路面μに基づくトーイン制御を示す。

この制御は、ステップＳ４０におけるワイパースイッチ
３５のＯＮ・ＯＦＦの判定に応じて行なわれ、ワイパー
スイッチ３５がＯＮされているときには、ステップ８４
１でＴ３よりもさらにトーイン方向へ１ｍｍ転舵する目
標値Ｔ４が設定され、ワイパースイッチ３５がＯＦＦの
ときには、Ｔ８がそのままＴ４として設定される。この
路面μに基づくトーイン制御は、ステップモータ２２の
回転速度を１　ｓｅｃとして比較的ゆっくりと行なわれ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、第２図は後輪操舵機構の
構成を示す平面図、第３図はその背面図、第４図（ａ）
、（ｂ）、（ｃ）および第５図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
は本発明の実施例に係る後輪操舵機構の作用の説明に供
する図、第６図は車速に基づく制御目標値を示す図、第
７図はブレーキングに基づく制御目標値を示す図、第８
図はハンドル舵角に基づく制御目標値を示す図、第９図
は路面μに基づく制御目標値を示す図、第１０図は車速
に基づく後輪転舵の状態をあられす説明図、第１１図は
トーイン制御目標値設定の説明図、第１２図〜第１５図
は制御の一例を示すフローチャートである。 Ｂ・・・後輪転舵機構 ２Ｌ、２Ｒ・・・左右の後輪 ７Ｌ、７Ｒ・・・後輪サスペンション機構９Ｌ、９Ｒ，
ＩＯＬ、ｌ０Ｒ−Ｄ’７７−ム１１Ｌ、ＩＩＲ，１３Ｌ
、１３Ｒ・・・弾性ブツシュ１２・・・クロスメンバ １４・・・ブラケット １５Ｌ、１５Ｒ・・・支持軸 １６Ｌ、１６Ｒ・・・支持軸の軸線 ２０・・・回転伝達部材 ２１・・・アーム ２２・・・ステップモータ ２３・・・ウオームギヤ ３０・・・制御ユニット

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 車両の走行状態に応じて左右後輪のトー角を可変制御す
   る車両の後輪操舵装置において、 軸線をその上方が車体内方に傾斜した状態で配置され、
   上記軸線のまわりで回動可能に車体に設けられた左右一
   対の支持軸と、 上記支持軸に対して揺動自在に基端を支持されて車幅方
   向に延び、上記支持軸の回動に伴って変位して上記後輪
   のトー角を変更する左右一対のサスペンションアームと
   、 上記左右一対の支持軸の一方を車両の走行状態に応じて
   予め定められた態様で回動させるアクチュエータと、 上記アクチュエータによって回動される一方の支持軸の
   回転を他方の支持軸に伝達する回転伝達部材と を備えていることを特徴とする車両の後輪操舵装置。