JPH04303071A - 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】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おいては、後輪転舵の制御が、あら
かじめ設定された転舵特性に基づいて行なわれる。この
転舵特性は、例えば車速やハンドル舵角という基本要素
をパラメ−タとして設定された基本特性項の他、補正項
として機能する他の特性項をも含むものとして設定され
ることがある。すなわち、後輪転舵に際しては、ハンド
ル切始め時の回頭性とハンドル切戻し時の安定性が要求
されるが、基本特性項という１つのみ特性項ではこのよ
うな要求を満足させることが不可能となる。

【０００６】このため、特開昭５７−４４５５６８号公
報には、転舵特性として、基本特性項の他に、ヨ−レ−
ト特性項を備えたものとして設定したものが開示されて
いる。このヨ−レ−ト特性項は、ヨ−レ−トを収束させ
るためにヨ−レ−トが大きいほど同位相量を増大させる
成分、すなわち安定性向上の成分として機能される。

【０００８】このように、ヨ−レ−ト特性項を有するも
のでは、基本特性項を比較的回頭性を重視した設定とす
ることが可能となり、全体として回頭性と安定性とをか
なり高い次元で満足させることが可能になる。特に、ヨ
−レ−トは、ハンドルを急操作したときは、かなり遅れ
て発生するので、この遅れ分の間はヨ−レ−ト特性項に
よる同位相量増大の機能が作用しないので、回頭性を満
足する上で好ましいものとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、補正
項としてのヨ−レ−ト特性項を安定性向上の成分とする
ことは、基本特性項としては回頭性をある程度十分加味
した特性とせざるを得ないことになるが、このことは、
後輪操舵の基本的な考えが安定性向上である以上好まし
くないものとなる。

【００１２】また、特開昭６２−２２７８７１号公報に
示すように、前輪転舵機構と後輪転舵機構とを機械的に
連係させて、この連係機構中に転舵比変更機構を組込ん
だものにあっては、ハンドル操作に対するヨ−レ−トの
遅れが回頭性を極端に悪化させる原因ともなる。この点
を詳述すると、機械的連係方式のものでは、前輪が中立
位置にあるかぎり後輪がかならず中立位置とされるが、
ハンドルを切返し操作したとき、すなわち中立位置から
左右いずれか一方にハンドル操作されている状態から、
中立位置を通過して左右他方向へハンドル操作した場合
を考える。このとき、ハンドル操作の途中で中立位置と
なったとき、前の旋回で残存しているヨ−レ−トの遅れ
分が同位相量増大として機能して、この中立位置から上
記他方向へ旋回しようとするときの回頭性が悪化される
ことになる。

【００１４】したがって、本発明の目的は、基本特性項
を安定性重視の設定とした場合においても、ハンドル切
始め時の回頭性とハンドル切戻し時の安定性とをより高
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。

【００１６】

【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、基本的に、転舵特性として、ヨ−レ−トに比し
てハンドル操作に対する追従性が良好なヨ−レ−ト変化
率を利用して、このヨ−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−ト変化率特性項を有する
ものとして設定するようにしてある。また、ヨ−レ−ト
変化率特性項の他に、ハンドル舵角が大きくなるほど同
位相量を増大させる舵角特性項を備えたものとしても構
成される。さらに、上記ヨ−レ−ト変化率特性項と舵角
特性項との他に、基本特性項を備えたものとしても構成
し得る。

【００１８】本発明は、前輪転舵機構と後輪転舵機構と
を機械的に連係させて、この連係機構中に転舵比変更機
構を組込んで、後輪転舵の制御に際して転舵比変更機構
を制御するものにも適用した場合に特に好ましいものと
なる。

【００２０】

【発明の効果】本発明にあっては、ヨ−レ−ト変化率特
性項は同位相量を減少させる成分として機能する。そし
て、ヨ−レ−ト変化率は、ハンドル操作に応答よく追従
して変化するものとなる。このことは、ハンドル切始め
からヨ−レ−ト変化率が立ち上がって同位相量を減少さ
せて、回頭性が十分向上されることになる。また、ハン
ドル切戻し時には、ヨ−レ−ト変化率が小さくなるので
、安定性も十分に確保されることになる。

【００２２】また、ヨ−レ−ト変化率特性項が回頭性向
上の成分として機能するので、基本特性項を、ヨ−レ−
ト特性項を有する場合に比して安定性重視の設定とする
ことが可能となり、転舵特性の基本的な設定の上で好ま
しいものとなる。舵角特性項を設けた場合は、舵角が大
きいときの安定性をより向上させる上で好ましいものと
なる。

【００２４】なお、ヨ−レ−ト変化率は、ハンドル操作
に対する追従性がよい上、同位相量減少成分として機能
するので、前述したハンドル切返し時においてハンドル
が中立位置を通過した直後においてもヨ−レ−ト変化率
特性項による同位相量減少作用が得られて、このときの
回頭性も十分満足されることになる。

【００２６】

【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）。

【００２８】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。

【００３０】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。

【００３２】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。

【００３４】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＋Ｃ２・｜θＨ｜−Ｃ３｜ｄＹ｜　　　　　
　（１）

【００３６】上記式において、Ｃ１は基本転舵
特性項、Ｃ２・｜θＨ｜は舵角特性項、Ｃ３・｜ｄＹ｜
はヨ−レ−ト変化率特性項である。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、舵角特性項
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。

【００３８】実施例では、上記Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、そ
れぞれ車速Ｖをパラメ−タとする関数Ｋ１（Ｖ）、Ｋ２
（Ｖ）あるいはＫ３（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）＋Ｋ２（Ｖ）・｜θＨ｜−Ｋ３（
Ｖ）・｜ｄＹ｜　　　　（２）

【００４０】上記関数Ｋ
１（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Ｋ３（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。この図８において、θＲ１として示したのは、（１
）式あるいは（２）式から舵角特性項を除いたときのも
のであり、θＲ２として示すもの（１）式あるいは（２
）式から基本特性項を除いたものである。

【００４４】図８において、θＲ１に着目して説明する
と、破線で示すように、ハンドル３０を切始めてから当
初からヨ−レ−ト変化率がすみやかに立ち上がり、この
結果回頭性が向上される。ハンドルを中立位置へ向けて
戻し始めると、ヨ−レ−ト変化率も徐々に小さくなって
、同位相量減少作用が低下して安定性が確保される。 中立位置ｔ１時点を通過した直後も、ヨ−レ−ト変化率
が立ち上がっているので回頭性が向上され、再び中立位
置へ向けてハンドル操作したときにはヨ−レ−ト変化率
が低下していくので安定性が確保される。

【００４６】θＲ２においては、破線で示すように、θ
Ｒ１の場合に比して、ハンドル切戻し時の同位相量がよ
り増大されて、安定性がより向上されることになる。

【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が、本発明は、前輪転
舵機構１４と後輪転舵機構１８との機械的連係をなくし
て、両者を電気的に連係させたものであっても同様に適
用し得るものである。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は舵角特性項の制御ゲインの特性を示す図
。

【図７】図７はヨ−レ−ト変化率特性項の制御ゲインの
特性を示す図。

【図８】図８は本発明の効果を図式的に示す図。

【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 Ｃ２　　制御ゲイン（舵角特性項）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　あらかじめ設定された転舵特性に基づ
   いて後輪の転舵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】　　あらかじめ設定された転舵特性に基づ
   いて後輪の転舵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、ハンドル舵角が大きくなるほど同位相量を増大さ
   せる舵角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。
3. 【請求項３】　　あらかじめ設定された転舵特性に基づ
   いて後輪の転舵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、基本特性項の他に、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、ハンドル舵角が大きくなるほ
   ど同位相量を増大させる舵角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。
4. 【請求項４】　　請求項１ないし請求項３のいずれか１
   項において、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転舵比変更機構が組込まれて、後
   輪転舵の制御に際して上記転舵比変更機構を制御するよ
   うに設定されているもの。