JPH04303068A - 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】

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は前輪と共に後輪をも操舵
するようにした車両の後輪操舵装置に関するものである
。

【０００４】

【従来技術】車両の後輪操舵装置のなかには、後輪転舵
機構と前輪転舵機構との機械的連係をなくして、後輪転
舵を完全に電気的に制御するようにしたものがある。こ
のものにあっては、前輪が中立位置にあっても後輪を転
舵し得るという利点を有する反面、前輪が中立位置とな
ったときに後輪をきちんと中立位置にするという設定が
なかながむずかしく、また前輪が中立位置にあるときに
不用意に後輪が転舵された際に運転者に違和感を与える
という問題を生じ易く、さらには故障時のフェイル対策
を十分に行なう必要がある等の欠点がある。

【０００６】これに対して、前輪転舵機構と後輪転舵機
構とを機械的に連係して、この連係機構中に転舵比変更
機構を組込んだものもある（以下このような形式のもの
を機械的連係方式と称す）。このものにあっては、前輪
が中立位置にあるときに後輪をきちんと中立位置に保持
し得るという大きな利点を有するも、前輪が転舵されな
いかぎり後輪を転舵できないという欠点がある。

【０００８】後輪の転舵は、上記いずれの形式のもので
あっても、あらかじめ設定された所定の転舵特性に基づ
いてなされるが、この転舵特性として、特開昭５７−４
４５６８号公報に示すように、ヨ−レ−ト特性項を含め
たものがある。このヨ−レ−ト特性項は、ヨ−レ−トが
発生した場合にこれを収束させる方向に作用するもの、
すなわち同位相量を増大補正する成分として機能される
。

【００１０】

【発明が解決しようとする問題点】機械的連係方式のも
のにおいて、上述のヨ−レ−ト特性項を備えた転舵特性
を用いることが考えられている。しかしながら、この場
合は、ハンドル切返し時というように、ハンドルを左右
いずれかの方向に操作している状態から中立位置を通過
して左右他方向へと素早く操作したようなときは、ハン
ドルが中立位置を過ぎた時点における回頭性が悪化して
しまうという問題を生じることが判明した。すなわち、
ハンドルを急操作したときは、ハンドル舵角の変化に対
してヨ−レ−トの変化がかなり遅れたものとなるが、切
返し時において前回の旋回によって生じていたヨ−レ−
トが、ハンドルが中立位置を過ぎて反対方向へ操作され
ている時点においても残存し、この残存したヨ−レ−ト
が同位相量増大として作用して、回頭性を悪化させる方
向に作用してしまうことになる。この回頭性は、ハンド
ルの切増し時に要求されるものであるが、逆にハンドル
の切戻し時には十分な安定性を確保することが望まれ、
この点においても何等かの対策が望まれることになる。

【００１８】したがって、本発明の目的は、機械的連係
方式のものにおいて、転舵特性としてヨ−レ−ト特性項
を備えたものとして設定しつつ、回頭性と安定性とを共
に高い次元で満足し得るようにした車両の後輪操舵装置
を提供することにある。

【００２０】

【発明の構成】前述の目的を達成するため、本発明にあ
っては、転舵特性として、ヨ−レ−ト特性項の他に、ヨ
−レ−トよりも応答よく発生するヨ−レ−ト変化率をパ
ラメ−タとする特性項を付加して、このヨ−レ−ト変化
率特性項を同位相量を減少させる方向の成分として作用
させるようにしてある。転舵特性としては、ヨ−レ−ト
特性項とヨ−レ−ト変化率特性項のみでもよいが、一般
に採択されているように、例えば車速とハンドル舵角と
をパラメ−タとする基本特性項をも備えたものであって
もよい。

【００２４】

【発明の効果】ハンドル操作に対して、ヨ−レ−ト変化
率はヨ−レ−トよりも応答よく発生する。したがって、
ハンドルを切始めた初期は、ヨ−レ−ト変化率特性項が
支配的となって同位相量が減少され、回頭性が十分に向
上される。また、ハンドル切戻し時には、ヨ−レ−トが
支配的となって同位相量が増大され、安定性が向上され
る。このように、本発明によれば、機械的連係方式の利
点である前輪が中立位置にあるときは後輪を確実に中立
位置に保持し得るという利点をそのまま得つつ、回頭性
と安定性とを共に十分満足させることができる。なお、
ハンドル切返し時において、中立位置からハンドルを切
増ししていく時点でヨ−レ−トが残存していても、ヨ−
レ−ト変化率特性項により補償されて、回頭性が悪化す
るのが防止される。

【００３０】

【実施例】図１において、１２は左右前輪、１６は左右
後輪であり、左右前輪１２同士は前輪転舵機構１４によ
り連係されている。この前輪転舵機構１４にはハンドル
３０が連係されて、ハンドル３０の左右の操作によって
前輪１２が左右に転舵される（前輪舵角をθＦとして示
す）。また、左右の後輪１６同士は、後輪転舵機構１８
によって連係されて、左右の後輪が互いに同時に右また
は左に操舵される（後輪舵角をθＲとして示す）。

【００３２】前輪転舵機構１４と後輪転舵機構１８とは
、連係機構を構成する中間シャフト５２を介して機械的
に連係されている。この中間シャフト５２を介して、前
輪舵角θＦが後輪転舵機構１８に伝達されることになる
が、中間シャフト５２の操作量すなわち前輪舵角θＦは
、転舵比変更機構２０を介して所定の転舵比でもって後
輪転舵機構１８に伝達される。すなわち、転舵比θＳは
θＲ／θＦとして示されるが、転舵比変更手段２０によ
る転舵比変更によって、前輪舵角θＦの大きさが同じで
あっても、後輪舵角θＲが任意に変更され得ることにな
る。なお、転舵比変更機構２０そのものは既知であるが
、その一例については後に詳述する。

【００３４】転舵比変更機構２０は、例えばマイクロコ
ンピュ−タを利用して構成された制御ユニットＵによっ
て制御される。この制御ユニットＵは、あらかじめ設定
された転舵特性に基づいて得られる所定の転舵比θＳか
ら、後輪の目標舵角を決定し、転舵比を検出するセンサ
２８の出力をみつつ、後輪１６の実際の舵角θＲが目標
舵角となるように転舵比変更機構２０をフィ−ドバック
制御する。

【００３６】転舵特性は、実施例では、車速と舵角とヨ
−レ−トとをパラメ−タとして設定されており、このた
め制御ユニットＵには、各センサすなわち、車速Ｖを検
出するセンサ２４と、ハンドル舵角θＨを検出するセン
サ２５と、ヨ−レ−トＹを検出するセンサ２６と、転舵
比θＳを検出するセンサ２８からの各信号が入力される
。なお、ヨ−レ−ト変化率ｄＹは、ヨ−レ−トＹを微分
することにより算出される。本実施例における転舵特性
は、転舵比θＳを次式（１）に基づいて決定するものと
して設定されている。 θＳ＝Ｃ１＋Ｃ３・｜Ｙ｜−Ｃ４｜ｄＹ｜　　　　　　
（１）

【００３８】上記式において、Ｃ１は基本転舵特
性項、Ｃ３・｜Ｙ｜はヨ−レ−ト特性項、Ｃ４・｜ｄＹ
｜はヨ−レ−ト変化率特性項（ｄＹ＝ヨ−レ−ト変化率
）である。この転舵特性式のうち、「＋」の符号は同位
相量増大を意味し、「−」の符号は同位相量減少を意味
する。 したがって、ヨ−レ−ト特性項は同位相量増大成分とな
り、ヨ−レ−ト変化率特性項は同位相量減少成分となる
。

【００３９】実施例では、上記Ｃ１、Ｃ３、Ｃ４は、そ
れぞれ車速Ｖをパラメ−タとする関数Ｋ１（Ｖ）、Ｋ３
（Ｖ）あるいはＫ４（Ｖ）として設定されている。換言
すれば、上記（１）式は、次の（２）式のようになる。 　　θＳ＝Ｋ１（Ｖ）＋Ｋ３（Ｖ）・｜Ｙ｜−Ｋ４（Ｖ
）・｜ｄＹ｜　　　　（２）

【００４０】上記関数Ｋ１
（Ｖ）は例えば図５のように設定され、またＫ２（Ｖ）
は例えば図６のように設定され、関数Ｋ４（Ｖ）は例え
ば図７のように設定されている。これ等各図において、
実線で示すものと破線で示すものとを示してあるが、各
図共に実線のものを採択した組み合わせとなるか、各図
共破線のものを採択した組み合わせになるかの２通りの
場合を適宜選択し得る。

【００４２】上述のような転舵特性に基づいて、ハンド
ル３０をいわゆるサイン入力した場合を図８に示してい
る。図８において、ハンドル３０を切始めてｔ２時点と
なるまでは、ヨ−レ−ト変化率が支配的であり、同位相
量減少とされて、回頭性が向上される。ｔ２時点でヨ−
レ−ト変化率がピ−クとなり、その後ヨ−レ−トが支配
的となって、ハンドル切戻し時の安定性が向上される。 ハンドル３がｔ１時点で示すように中立位置に復帰した
時点ではヨ−レ−トが残存するも、ヨ−レ−ト変化率に
よって補償されてｔ１時点直後の回頭性悪化が防止され
、引続くヨ−レ−ト変化率の増大によって同位相量減少
が支配的となって回頭性が満足される。そして、ｔ３時
点を過ぎた後にヨ−レ−トが支配的となって、安定性が
向上される。なお、転舵特性としては、基本転舵特性項
Ｃ１すなわちＫ１（Ｖ）を有しないものであってもよい
。

【００８０】さて次に、転舵比変更機構２０の一例およ
びその周辺機構について説明する。図２に示すように、
後輪転舵機構１８は、転舵比可変機構２０が組込まれて
、油圧切換バルブ３２と、後輪操舵ロッド３４と、変位
伝達手段３６と、油圧パワ−シリンダ３８とを備えてい
る。転舵比可変機構２０は、出力ロッド４０と、ベベル
ギヤ４２と、揺動軸部材４４と、振子ア−ム４６と、連
結ロッド４８とを備えてなり、これら各部材は第３図に
示すようにケ−ス５０に収容されている。

【００８２】出力ロッド４０は、その軸線Ｌ３方向に摺
動可能にケ−ス５０に支持され、該軸線Ｌ３方向にスト
ロ−ク変位することによって、変位伝達手段３６を介し
て後輪操舵ロッド３４をその軸方向（車幅方向）に変位
せしめ、これにより、該後輪操舵ロッド３４の両端部に
連結された図示しない後輪を転舵するようになっている
。

【００８４】ベベルギヤ４２は、出力ロッド４０の軸線
Ｌ３と同じ軸の軸線Ｌ１まわりに回転可能にケ−ス５０
に支持されている。そして、該ベベルギヤ４２と噛合す
る伝達シャフト５２後端部のピニオン５２ａがハンドル
操舵により回転するに伴って上記軸線Ｌ１まわりに回転
するようになっている。すなわち、前輪舵角θＦは、前
輪転舵機構１４から伝達シャフト５２を介して後輪転舵
機構１８に入力されることとなる。

【００８６】揺動軸部材４４は、出力ロッド４０の軸線
Ｌ３と同軸となる位置（図示の位置）を取り得る軸線Ｌ
２を有し、揺動ギヤ５４に固設されている。この揺動ギ
ヤ５４は、制御ユニット２２によって制御されるサ−ボ
モ−タ５６の駆動により回転するウォ−ム５８と噛合し
て、軸線Ｌ２と交差する紙面に垂直な軸線まわりに回動
し、これにより揺動軸部材４４をも同時に回動せしめる
ようになっている。

【００８８】振子ア−ム４６は、揺動軸部材４４の軸線
Ｌ２まわりに揺動可能に該揺動軸部材４４に連結されて
いて、該振子ア−ム４６の軸線Ｌ４が、揺動軸部材４４
の回動軸線と揺動軸部材４４の軸線Ｌ２との交点を通る
よう、揺動軸部材４４への連結位置が定められている。

【００９０】連結ロッド４８は、出力ロッド４０の軸線
Ｌ３と平行な軸線Ｌ５を有しており、上記出力ロッド４
０、ベベルギヤ４２および振子ア−ム４６に連結されて
いる。出力ロッド４０への連結は、出力ロッド４０の端
部に固設されたレバ−４０ａに連結ロッド４８の一端部
を螺着することによってなされ、ベベルギヤ４２への連
結は、ベベルギヤ４２の軸線Ｌ１から距離ｒの点におい
て該ベベルギヤ４２に形成された挿通孔４２ａに連結ロ
ッド４８の他端部を挿通させることによってなされ、振
子ア−ム４６への連結は、連結ロッド４８の端部に全方
向回転可能に設けられたボ−ルジョイント部材６０の挿
通孔６０ａに振子ア−ム４６を挿通させることによって
なされている。

【００９２】したがって、連結ロッド４８は、出力ロッ
ド４０に対しては固定されているが、ベベルギヤ４２に
対しては軸線Ｌ５方向（すなわち軸線Ｌ３方向）に揺動
可能であり、振子ア−ム４６に対しては軸線Ｌ４方向（
図示の状態では軸線Ｌ３に直交する方向）に摺動可能で
ある。なお、振子ア−ム４６の軸線Ｌ４は、揺動軸部材
４４の回動により軸線Ｌ３の直交方向に対して傾き、こ
の傾いた方向に振子ア−ム４６が揺動することとなるが
、この場合においても軸線Ｌ３の直交方向の摺動成分を
含み、かつボ−ルジョイント部材６０の回転作用により
Ｌ４と軸線Ｌ５との挟角変化が吸収されるので、振子ア
−ム４６から連結ロッド４８へ伝達される力のうち軸線
Ｌ３の直交方向の成分は上記連結点において吸収され、
該方向の相対移動が可能となる。

【００９４】このように、転舵比可変機構２０における
振子ア−ム４６と連結ロッド４８との連結が、両者を軸
線Ｌ３の直交方向に相対移動可能となるようにしてなさ
れているので、振子ア−ム４６が回動したときの該振子
ア−ム４６と連結ロッド４８との連結点の軌跡は、軸線
Ｌ３を中心とする半径ｒの円筒の外周面上の円軌跡また
は楕円軌跡となる。

【００９６】図４は、揺動軸部材４４の軸線Ｌ２を出力
ロッド４０の軸線Ｌ３に対してθ傾けたとき（すなわち
、振子ア−ム４６の軸線Ｌ４を軸線Ｌ３の直交方向に対
してθ傾けたとき）の出力ロッド４０の変位のようすを
示す図である。図から明らかなように、振子ア−ム４６
が左右いずれの方向に揺動したとしても、その揺動量が
等しければ、振子ア−ム４６と連結ロッド４８との連結
点の変位は、軸線Ｌ３方向にそれぞれＳであり、出力ロ
ッド４０と連結ロッド４８は固定連結されているから出
力ロッド４０の変位も軸線Ｌ３方向にそれぞれＳとなる
。

【００９８】上述のように、図４に示す出力ロッド４０
の左右変位量は、振子ア−ム４６の揺動量が等しければ
それぞれＸで互いに等しくなるが、この変位量Ｘ自体は
、ハンドル操舵量が同じであり、これに伴うベベルギヤ
４２の回転量が同じであっても、θの大きさによって変
化する。したがって、前輪舵角θＦに対する後輪舵角θ
Ｒの割合となる転舵比θＳは、サ−ボモ−タ５６の作動
制御による揺動軸４６の傾きθの大きさの設定および変
更により、設定および変更することができる。さらに、
揺動軸部材４４は上記の如く反時計回りに傾かせるのみ
ならず時計回りにも傾かせることができ、この時にはベ
ベルギヤ４２の回転に対する出力ロッド４０の移動方向
が上記の場合と逆になる。これにより、ハンドルの操舵
もしくは、前輪に対し後輪を同位相にも逆位相にも転舵
させることができる。

【０１００】上記転舵比可変機構２０により設定および
変更された転舵比θＳは、図２に示すように、揺動軸部
材４４に取り付けられた転舵比センサ２８により、揺動
軸部材４４の傾きθに基づいて検出されるようになって
いる。

【０１０２】次に、転舵比可変機構２０以外の部分につ
いて説明する。まず、上記油圧切換バルブ３２はバルブ
ハウジング６２と該ハウジング６２内に該ハウジング６
２に対して上記出力ロッド４０の軸線Ｌ３と平行な軸線
Ｌ６方向に変位可能に収容されたスプ−ル６４とからな
っている。スプ−ル６４は変位伝達手段３６を介して出
力ロッド４０および後輪操舵ロッド３４によって変位せ
しめられる。このスプ−ル６４の変位によって油圧パワ
−シリンタ３８への油圧の供給が制御される。つまり図
示のバルブハウジング６２に対する中立位置から右方向
に変位すると油圧パワ−シリンダ３８の右油室６６へ油
圧が供給され、左方向に変位すると油圧パワ−シリンダ
３８の左油室６８へ油圧が供給される。

【０１０４】上記後輪操舵ロッド３４は上記出力ロッド
４０の軸線Ｌ３と平行な車幅方向に延び、かつその方向
に変位して図示しないタイロッド、ナックルア−ムを介
して左右両端に連結された図示しない後輪を転舵するも
のであり、上記変位は油圧パワ−シリンダ３８の油圧力
によって行われる。また、この後輪操舵ロッド３４には
センタリングバネ７０が設けられており、油圧切換バル
ブ３２や油圧パワ−シリンダ３８の油圧系に破損や故障
が生じて油圧パワ−シリンダ３８における油圧が消失し
た場合やこの後輪操舵装置１０の機械系に破損や故障が
生じそれによって上記油圧系をドレンに開放して油圧パ
ワ−シリンダ３８における油圧を消失させた場合に、こ
のセンタリングバネ７０によって後輪操舵ロッド３４を
中立位置つまり後輪が転舵されず直進状態にある位置に
位置決めし、いわゆるフェイルセ−フを図るように構成
されている。

【０１０６】上記油圧パワ−シリンダ３８は油圧力によ
って後輪操舵ロッド３４を車幅方向に変位させるもので
あり、ピストン７２が直接後輪操舵ロッド３４に固設さ
れ、このピストン７２の左右には左右の油室６８、６６
を形成するシ−ル部材７４、７６が配設されている。こ
のシ−ル部材７４、７６は油圧パワ−シリンダ３８のハ
ウジング７８に固定されかつ後輪操舵ロッド３４とは摺
動可能である。上記変位伝達手段３６は、出力ロッド３
４とスプ−ル６４と後輪操舵ロッド３４とに係合し、上
記出力ロッド４０の変位によって上記スプ−ル６４を所
定方向に変位させる方向に作動せしめられるとともに、
該スプ−ル６４の変位により生じる上記後輪操舵ロッド
３４の変位によって上記スプ−ル６４を上記と反対の方
向に変位させる方向に作動せしめられるように構成され
ている。

【０１０８】すなわち、この変位伝達手段３６は、縦レ
バ−と横レバ−とからなる十字レバ−で構成されており
、縦レバ−の一端Ａが出力ロッド４０に、他端Ｂが後輪
操舵ロッド３４に、横レバ−の一端Ｃが車体に固設され
た後輪操舵装置１０のケ−スに、他端Ｄが上記スプ−ル
６４に係合されている。上記係合端Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそ
れぞれ出力ロッド４０、後輪操舵ロッド３４およびスプ
−ル６４に対して軸線方向には移動不可能に、その他の
方向には移動可能にかつ回転可能に係合せしめられ、係
合端Ｃはボ−ルジョイントによって回転は可能にかつ移
動は不可能に係合されている。

【０１１０】上記出力ロッド４０が軸線Ｌ３方向にスト
ロ−ク変位することによって、変位伝達手段３６を介し
て後輪操舵ロッド３４をその軸方向に変位せしめ、これ
により、該後輪操舵ロッド３４の両端部に連結された図
示しない後輪を転舵するようになっているが、その転舵
量伝達の作動原理は、本発明と直接関係がなく、またこ
れについては特開平１−２７３７７２号公報に詳述され
ているので、その詳細な説明は省略する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は後輪操舵装置の全体の概要を示す簡略平
面図。

【図２】図２は後輪転舵機構と転舵比変更機構部分の詳
細を示す斜視図。

【図３】図３は図２のＸ５−Ｘ５線断面図。

【図４】図４は転舵比変更機構の作動原理を説明する図
。

【図５】図５は基本転舵特性項の特性を示す図。

【図６】図６はヨ−レ−ト特性項の特性を示す図。

【図７】図７はヨ−レ−ト変化率特性項の特性を示す図
。

【図８】図８は本発明の制御内容を図式的に示す図。

【符号の説明】

１２　　前輪 １４　　前輪転舵機構 １６　　後輪 １８　　後輪転舵機構 ２０　　転舵比変更機構 ２２　　制御ユニット ２４　　センサ（車速Ｖ） ２５　　センサ（舵角θＨ） ２６　　センサ（ヨ−レ−トＹ） ２８　　センサ（転舵比θＳ） ３０　　ハンドル ５２　　中間シャフト（連係機構） θＦ　　前輪舵角 θＲ　　後輪舵角 θＳ　　転舵比 Ｃ１　　基本特性項

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前輪転舵機構と後輪転舵機構とを機械的に
   連係する連係機構中に、前輪転舵機構の操作量に対する
   後輪転舵機構の操作量の割合となる転舵比を変更するた
   めの転舵比変更機構が介在され、あらかじめ定められた
   転舵特性に基づいて前記転舵比変更機構を制御するよう
   にした車両の後輪操舵装置において、前記転舵特性が、
   ヨ−レ−トを収束させるようにヨ−レ−トが大きくなる
   ほど同位相量を増大させるヨ−レ−ト特性項と、ヨ−レ
   −ト変化率が大きくなるほど同位相量を減少させるヨ−
   レ−ト変化率特性項とを備えている、ことを特徴とする
   車両の後輪操舵装置。
2. 【請求項２】前輪転舵機構と後輪転舵機構とを機械的に
   連係する連係機構中に、前輪転舵機構の操作量に対する
   後輪転舵機構の操作量の割合となる転舵比を変更するた
   めの転舵比変更機構が介在され、あらかじめ定められた
   転舵特性に基づいて前記転舵比変更機構を制御するよう
   にした車両の後輪操舵装置において、前記転舵特性が、
   基本特性項と、ヨ−レ−トを収束させるようにヨ−レ−
   トが大きくなるほど同位相量を増大させるヨ−レ−ト特
   性項と、ヨ−レ−ト変化率が大きくなるほど同位相量を
   減少させるヨ−レ−ト変化率特性項とを備えている、こ
   とを特徴とする車両の後輪操舵装置。