JPH04303073A - 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にあっては、あらかじ
め設定された転舵特性に基づいて後輪転舵が制御される
。特開昭５７−４４５６８号公報には、転舵特性を、ヨ
−レ−ト特性項を含む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、車両
の安定性向上に寄与することなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、転舵特
性にヨ−レ−ト特性項を有するものにおいては、車速が
大きくなると発振現象を生じ、後輪転舵を正常に行なえ
なくなるという問題を生じ易くなる、ということが判明
した。すなわち、車速が大きくなると、同じ旋回状態で
も車速が小さいときに比してヨ−レ−トが大きくなり、
しかもこのヨ−レ−トを抑制しようとする後輪転舵制御
により発生するヨ−レ−ト変化の度合も大きくなり、こ
れにより後輪を目標後輪舵角とすることが事実上困難と
なってくる。

【０００８】このような問題を解消するため、車速が大
きいときはヨ−レ−ト特性項による制御を行なわないよ
うにすることも考えられるが、ヨ−レ−ト特性項は本来
的に高車速時での安定性向上のために設定されることか
らして、このような手法を採択することはヨ−レ−ト特
性項を設定した意味合が大幅に薄れてしまうことになる
。

【００１０】したがって、本発明の目的は、転舵特性と
してヨ−レ−ト特性項を備えたものを前提として、発振
現象を防止して、ヨ−レ−ト特性項を利用した車両の安
定性確保を十分に行なえ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。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
め、本発明にあっては、後輪の実際の転舵角を目標後輪
舵角とするための制御応答性を低下させるフィルタ手段
を設けてある。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、フィルタ手段による制
御応答性の低下によって、発振を生じてしまうのが防止
されて、ヨ−レ−ト特性項による安定性確保の機能を十
分に発揮させることができる。

【００１６】

【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）。

【００１８】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。

【００２０】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。

【００２２】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
。

【００２４】本実施例における転舵特性は、目標後輪舵
角ＴＧθＲ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。 ＴＧθＲ＝−Ｃ１×θＦ＋Ｃ２×Ｙ　　　　・・・（１
）

【００２６】上記式において、Ｃ１・θＦは基本特性
項、Ｃ２・Ｙはヨ−レ−ト特性項であり、Ｃ１、Ｃ２は
その制御ゲインである。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、基本特性項は同位相量
減少用成分となり、ヨ−レ−ト特性項は同位相量増大成
分となる。

【００２８】実施例では、上記Ｃ１、Ｃ２は、それぞれ
車速Ｖをパラメ−タとする関数ｆ（Ｖ）、ｇ（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。 　　ＴＧθＲ＝＝−ｆ（Ｖ）×θＦ＋ｇ（Ｖ）×Ｙ　　
　　　　　　・・・（２）

【００３０】上記転舵特性式
に基づいて決定される目標後輪舵角ＴＧθＲとなるよう
に転舵比変更機構２０が制御されるが、後輪の舵角θＲ
をこの目標後輪舵角ＴＧθＲとする制御応答性を調整す
るため、当該θＲとＴＧθＲとの関係を次の（３）式に
基づく関係となるように設定してある。 θＲ＝ＦＴ×ＴＧθＲ　　　　　　・・・（３）

【００
３２】上記（３）式で、ＦＴは制御応答性を低下させる
ためのフィルタ項で、このフィルタ項ＦＴは、次の（４
）式のように設定されている。 　　ＦＴ＝Ｋ×｛１＋１／（Ｔｉ　・Ｓ）＋ＴＤ　・Ｓ
｝　　・・・（４）この（４）式において、Ｓはラプラ
ス演算子、Ｔｉ　は積分ゲイン、ＴＤ　は微分ゲイン、
Ｋは定数である。

【００３４】積分ゲインＴｉ　は、大きくなるほど制御
応答性を低下させる一方、定常特性の安定化が図られる
ことになる。また、微分ゲインＴＤ　は、大きくなるほ
ど制御応答性よくする一方、過渡的な安定性が悪化され
る。

【００３６】上記Ｔｉ　とＴＤ　とは、図５に示すよう
に、車速とハンドル舵角θＨとをパラメ−タとして変更
される。この図５において、車速が大きくなるほど各ゲ
インＴｉ、ＴＤ　が、図５に示す状態から全体的にほぼ
上方へオフセットされた状態としてもよいが、制御応答
性を低下させるためのＴｉ　の増大割合を、ＴＤ　の増
大割合よりも大きくするように設定することもできる。

【００３８】舵角θＨが所定値θＨ１よりも小さい小舵
角域では、ＴＤ　をＴｉ　よりも十分大きくして、制御
応答性を重視した設定とされる。これに対して大舵角域
では、小舵角域に比してＴｉ　が十分大きくされ、これ
により制御応答性が十分に低下される。このとき、ＴＤ
　は、Ｔｉ　よりも小さくされるが、小舵角域での設定
値からの低下度合は小さくされて、すなわちＴｉ　とＴ
Ｄとの偏差が小舵角域よりも小さくされて、応答性が極
端に悪化してしまうのを防止するようになっている。

【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とを機械的に連係させるこ
となく、電気的に連係させたものに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３
２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５
０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は制御応答性調整用のゲインＴｉ　、ＴＤ
　の設定を示す図。

【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 ＴＧθＲ　　目標後輪舵角 θＳ　　転舵比 Ｔｉ　　　積分ゲイン ＴＤ　　　微分ゲイン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヨ−レ−トを収束させるためにヨ−レ−ト
   が大きくなるほど後輪の同位相量を増大させるヨ−レ−
   ト特性項を有する転舵特性が設定されて、後輪の実際の
   転舵角が該転舵特性に基づいて得られる目標後輪舵角と
   なるように制御される車両の後輪操舵装置において、後
   輪の実際の転舵角を前記目標後輪舵角とするための制御
   応答性を低下させるフィルタ手段を備えている、ことを
   特徴とする車両の後輪操舵装置。