JPH0512187B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧式パワーステアリング装置によ
つて前輪とともに後輪をも操舵制御するようにし
た車両の４輪操舵装置に係り、特に後輪の追従遅
れを改善し、車の走行安定性と操安性を向上させ
るための前後輪操舵制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、車両の小回り性能を良くするため、ある
いは車線変更、スラローム走行をし易くする観点
から、前輪とともに後輪を操舵する前後輪操舵方
式が採用され、前後輪の操舵にもパワーシリンダ
を用いるようになつている。しかし、後輪転舵を
機械的なリンク手段等により車速等の条件で制御
しているため、リンク手段本来のもつ誤差等によ
りどうしても後輪に追従遅れが生じ、車両の最適
運転条件と、実際の運転者の好みにあつた操作感
覚とが必ずしも適合しないという問題があつた。

この点を改良した前後輪操舵装置が特願昭59−
68182号（特開昭60−213573号参照）および特願
昭59−159944号（特開昭61−36062号参照）に提
案されている。前記従来装置では、操舵軸に同期
して移動する同軸２連のコントロールバルブを使
用し、該コントロールバルブをして、前輪の操舵
と同時に後輪の転舵が行なわれるように前後輪操
舵用の各パワーシリンダの出力制御を行なつてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、同軸２連のコントロールバルブを使用
したものにおいては、バルブスプールの摺動抵抗
および該バルブスプールを作動させるためのギヤ
その他のシール等の摩擦抵抗からなる前輪操舵系
の摩擦力によつてハンドルを操作するに必要な操
舵力と、その操舵による一定出力の範囲が続く場
合においてハンドルを一定の舵角に保持するのに
必要な保舵力との間に若干力の差が生じていた。
この力の差が大きい、すなわち操保舵比（＝保舵
力／操舵力）が小さいと、旋回など一定の舵角を
必要とする走行時において、一定の操舵出力を得
たハンドルが急に軽くなるので、運転者は切り増
し操作をすることになりハンドルが切れ過ぎて危
険である。すなわち目標舵角より大き目に舵角が
取られ、車両の向きが目標よりやや大きく変えら
れる傾角がある。そのため、運転者は、常にハン
ドルの操作力を加減して舵角を修正し、正しい走
行が行なわれるように制御しなければならず、非
常に高度な熟練を要していた。

この発明の目的は、後輪転舵量を後輪用パワー
シリンダの作動油圧によつて決定し、後輪の追従
遅れを改善しかつ後輪を正しい転舵量に制御して
走行安定性を確保するとともに、操保舵比を大き
くして操安性の向上を図ることである。

〔問題点を解決するための手段〕

この第１発明に係る動力操舵制御装置は、前輪
操舵用および後輪転舵用の各パワーシリンダと、
操舵軸の回動に同期させてバルブスプールを作動
させ、前記前輪用パワーシリンダへの作動流体供
給方向を切換える前輪用コントロールバルブと、
前記前輪用パワーシリンダの流体圧源から前記前
輪用コントロールバルブへの主流体供給路より分
岐した分岐路に配設され前記前輪用コントロール
バルブへの圧力流体の一部が導入される第１の固
定オリフイスと、該第１の固定オリフイスの下流
に配設され該第１の固定オリフイスに導入された
圧力流体の圧力を協働作用により前記前輪用パワ
ーシリンダの圧力流体の圧力に比例して減少する
差圧を発生させるようにした第２の固定オリフイ
スと、前記差圧をパイロツト圧力として作動し後
輪を転舵させる後輪用コントロールバルブと、該
後輪用コントロールバルブへの圧力流体の供給方
向を車速に応じて切換える方向切換電磁バルブ
と、前記後輪用コントロールバルブへの圧力流体
の供給流量を車速、舵角及び後輪用パワーシリン
ダのピストンの移動量に応じて、好ましくは、更
に前輪用パワーシリンダのピストンの移動量及び
前輪パワーシリンダの出力にも応じて（以下「車
速等に応じて」という）制御する流量制御電磁バ
ルブとを具備したものである。

また、第２発明に係る動力操舵制御装置は、前
輪操舵用および後輪操舵用の各パワーシリンダ
と、操舵軸の回動に同期させてバルブスプールを
作動させ、前記前輪用パワーシリンダへの作動流
体供給方向を切換える前輪用コントロールバルブ
と、前記前輪用パワーシリンダの流体圧源から前
記前輪用コントロールバルブへの主流体供給路よ
り分岐した分岐路に配設され前記前輪用コントロ
ールバルブへの圧力流体の一部が導入される固定
オリフイスと、該固定オリフイスの下流に配設さ
れ該固定オリフイスとの協働作用により前記前輪
用パワーシリンダの圧力流体の圧力に比例して減
少する差圧を発生させるとともにその差圧を車速
等に応じて変化させるようにした電磁可変オリフ
イスと、前記差圧をパイロツト圧力として作動し
後輪を転舵させる後輪用コントロールバルブと、
該後輪用コントロールバルブへの圧力流体の供給
方向を車速等に応じて切換える方向切換電磁バル
ブとを具備したものである。

さらに、第３発明に係る動力操舵制御装置は、
前輪操舵用および後輪操舵用の各パワーシリンダ
と、操舵軸の回動に同期させてバルブスプールを
作動させ、前記前輪用パワーシリンダへの作動流
体供給方向を切換える前輪用コントロールバルブ
と、前記前輪用パワーシリンダの流体圧源から前
記前輪用コントロールバルブへの主流体供給路よ
り分岐した分岐路に配設され前記前輪用コントロ
ールバルブへの圧力流体の一部が導入される固定
オリフイスと、該固定オリフイスの下流に配設さ
れ該固定オリフイスとの協働作用により前記前輪
用パワーシリンダの圧力流体の圧力に比例して減
少する差圧を発生させるとともにその差圧を車速
等に応じて変化させるようにした電磁可変オリフ
イスと、前記差圧をパイロツト圧力として作動し
後輪を転舵させる後輪用コントロールバルブと、
該後輪用コントロールバルブへの圧力流体の供給
方向を車速等に応じて切換える方向切換電磁バル
ブとを備えるとともに、前記固定オリフイスと電
磁可変オリフイス間の圧力流体の前記前輪用コン
トロールバルブに配設された反力室に導入するよ
うに構成したものである。

〔作 用〕

上記第１発明および第２発明の構成によると、
前輪操舵量に対し望ましい後輪転舵量まで後輪を
前輪操舵とは独立して転舵させることができ、後
輪転舵の追従性を最適に維持して安定した走行が
できる。しかも前記後輪転舵は、前輪操舵量から
求められた目標後輪転舵量に対して後輪用パワー
シリンダがフイードバツク制御され、かつ該制御
が前輪操舵とは機械的に無関係に行なわれるた
め、前輪操舵系の摩擦系の摩擦力等の影響を軽減
しハンドルの操保舵比を大きくでき、一定出力の
旋回時に操舵と保舵との異和感がなく、正確に目
標舵角に保持することができ、操安性が向上す
る。

また、第３発明の構成によると、前輪は車速に
応じて自動的に操舵出力が補正制御される一方、
後輪は目標後転転舵量に対して後輪用パワーシリ
ンダがフイードバツク制御されることにより車速
に応じ前輪操舵量に対して望ましい後輪転舵量ま
で後輪を転舵させることができるため、前輪およ
び後輪とも車速に応じて最適に制御され、高速な
熟練を要することなく車両の最適な運転条件を確
保して高速走行安定性を得るとともに、運転者の
イメージ通りのハンドル操作ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。第１図は、第１発明の実施例を示す動力操舵
制御装置１である。

この動力操舵制御装置１は、前輪２および後輪
３の操舵補助力を発生する前輪用パワーシリンダ
４および後輪用パワーシリンダ５と、前輪用パワ
ーシリンダ４への圧油供給量と方向を制御する前
輪用コントロールバルブ６と、前輪用パワーシリ
ンダ４の流体圧源の一例たる油ポンプ７から前輪
用コントロールバルブ６への主流体供給路８より
分岐した分岐路９に配設され前輪用コントロール
バルブ６への圧油の一部が導入される第１の固定
オリフイス１０と、該第１の固定オリフイス１０
の下流に配設され該第１の固定オリフイス１０に
導入された圧油の圧力を協働作用により前輪用パ
ワーシリンダ４の圧油の圧力に比例して減少する
差圧を発生させるようにした第２の固定オリフイ
ス１２と、前記差圧をパイロツト圧力として作動
し後輪３を転舵させる後輪用コントロールバルブ
１３と、第１の固定オリフイス１０と第２の固定
オリフイス１２の中間部の分岐路９と後輪用コン
トロールバルブ１３とを連通させる管路１５途中
に配設され後輪用コントロールバルブ１３への圧
油の供給方向を車速等に応じて切換える方向切換
電磁バルブ１６と、後輪用コントロールバルブ１
３と油ポンプ１８とを連通させる管路２０途中に
配設され後輪用コントロールバルブ１３への圧油
の供給流量を車速等に応じて制御する流量制御電
磁バルブ２１と、方向切換電磁バルブ１６および
流量制御電磁バルブ２１を作動させる信号を送る
コントローラ２２と、後輪用パワーシリンダ５の
後記出力軸３４に配設され後輪３の中立位置を保
持するために後輪用パワーシリンダ５の出力に対
する反力を生ぜしめる中立保持反力機構２３とか
ら構成されている。

なお第１図において、２６はハンドル、２８は
操舵軸、２９は操舵軸２８の先端に固定されたピ
ニオン、３０，３２は前後輪パワーシリンダ４，
５に挿通されたピストン、３３，３４は該ピニオ
ン４，５の出力軸、３５は出力軸３３に形成され
ピニオン２９と噛合するラツク、３６は油タンク
である。

ピストン３０，３２の出力軸３３，３４は、
夫々前後輪２，３におけるタイロツド４０，４１
に連接されており、前後輪用パワーシリンダ４，
５内への圧油の供給によりピストン３０，３２を
摺動させ前後輪２，３を夫々操舵又は転舵するよ
うになつている。

コントローラ２２には車速センサ（図示せず）
から走行時の車速と、タイロツド４０に設置され
た荷重センサ４３および変位センサ４５からの前
輪用パワーシリンダ４の出力およびピストン３０
の移動量と、操舵軸２８に設けられた舵角センサ
４６からの舵角と、出力軸３４に設置された変位
センサ４８からの後輪用パワーシリンダ５のピス
トン３２の移動量（後輪転舵量）とが入力され
る。

つぎに、上記第１発明の実施例の作用を説明す
る。

車両の走行時、ハンドル２６を操作して操舵軸
２８を回転させると、操舵軸２８にギヤ（図示せ
ず）を介して連結された前輪コントロールバルブ
６が作動し、油ポンプ７から送られる圧油が、前
輪用コントロール６を通して前輪用パワーシリン
ダ４に供給される。前記圧油によつて得られる出
力は、該パワーシリンダ４のピストン３０に連結
されたタイロツド４０を介して前輪２を操舵す
る。この前輪２の操舵量は、操舵軸２８の回転角
（舵角）に応じた前輪用コントロールバルブ６の
変位量に基づく前輪用パワーシリンダ４の出力に
よつて定まる。例えば、ハンドル２６を右に切る
と、前輪用パワーシリンダ４の右側の圧力室４ａ
の油圧が上昇し、一方、左側の圧力室４ａの油圧
が下降して右操舵に対するアシスト力が発生す
る。

またハンドル２６の操作により、前輪用パワー
シリンダ４のいずれか一方の圧力室４ａの油圧が
他方の圧力室の油圧より上昇すると、その油圧が
上昇した圧力室４ａから第１の固定オリフイス１
０への圧油分油量ｑは、次のようになる。

Cd…流量係数、ａ…オリフイス面積 △ｐ…オリフイス前後の差圧、ρ…密度 上式によつて分るように、圧力室４ａの油圧が
増大するに伴つて第１の固定オリフイス１０への
圧油分流量ｑが増大する。さらに、第１の固定オ
リフイス１０の下流に第２の固定オリフイス１２
が配設されているので、第１の固定オリフイス１
０と第２の固定オリフイス１２間には、圧力室４
ａに発生した圧油圧力に比例して減少する圧油圧
力（差圧）が発生し、この差圧をパイロツト圧力
として方向切換電磁バルブ１６が作動する。

一方コントローラ２２には、操舵時の車速が車
速センサから入力され、この車速と前輪操舵系の
操作時のデータ、すなわち前輪用パワーシリンダ
４の出力、ピストン３０の移動量、舵角等のデー
タに基いて後輪転舵量を演算し、かつ車速に応じ
て後輪３の転舵方向を定める。例えば低速時に
は、旋回半径を小さくして小回り特性を良くする
ために、方向切換電磁バルブ１６は、コントロー
ラ２２からの指令信号により後輪３を前輪２の操
舵方向とは逆方向に転舵するように制御される。

同時にコントローラ２２からの指令信号によつ
て、油ポンプ１８からの圧油が流量制御電磁バル
ブ２１を後輪用コントロールバルブ１３に送られ
る。この圧油供給量は、車速が増大するに伴つて
増大するもので、この圧油により後輪用コントロ
ールバルブ１３のバルブスプールが摺動し、後輪
転舵に必要な圧油が、後輪用パワーシリンダ５に
供給される。後輪３は、後輪用パワーシリンダ５
の出力に応じて転舵されるが、出力軸３４に中立
保持反力機構２３が設けられているため、常に反
力を受けた状態、すなわち後輪３を中立（直進走
行）位置に戻す力が働いた状態で供給油圧力と平
衡して保持される。

ここで、後輪用コントロールバルブ１３は前輪
操舵系から独立して配置されているため、後輪転
舵のためのバルブなどの機器による摩擦抵抗は前
輪操舵系から取り除かれ、軽減されている。した
がつて、定常旋回時においてハンドル２６に与え
る力は、操舵時と保舵時とにおける差が小さくな
り、異和感のないハンドル操作による運転がで
き、操安性が向上する。

また、中高速時には、最適な後輪転舵量がコン
トローラ２２により演算され、また、後輪３の転
舵方向は、追従遅れをなくすために前輪２と同方
向にとられる。このようにして、中高速時には、
変更区間での後輪３の追従を転舵方向に予測して
合せることができるので、車線変更、スラローム
走行を安全かつ安定して行なうことができる。

つづいて、第２発明の実施例を第２図に基いて
説明する。なお、第１発明の実施例と同一機能を
有するものには、同一符号を付して説明を省略す
る。

第２発明の動力操舵制御装置１は、第１発明に
おける第１、第２の固定オリフイス１０，１２に
代つて固定オリフイス６１および電磁可変オリフ
イス６２を夫々配置するとともに、該電磁可変オ
リフイス６２を車速に応じて制御するようにした
ものである。また流量制御電磁バルブ２１が設け
られていない。

つぎに、上記実施例の作用を説明する。この動
力操舵制御装置１の動作は、基本的に第１発明の
ものと変らないので、ここでは操舵時の後輪用コ
ントロールバルブ１３の動作についてのみ説明す
る。

ハンドル２６の操作により前輪用パワーシリン
ダ４のいずれか一方の圧力室４ａの油圧が、他方
の圧力室の油圧より上昇すると、固定オリフイス
６１に圧力室４ａに発生した油圧に比例して減少
する差圧が発生する。この差圧をコントローラ２
２により車速に応じて電磁可変オリフイス６２を
制御して変化させ、この変化させた差圧をパイロ
ツト圧力として方向切換電磁バルブ１６を介して
導入させバルブスプールを一方向に摺動させる。
これによつて後輪用コントロールバルブ１３への
圧油の供給方向が切換わり、後輪用パワーシリン
ダ５を介して後輪３が運転条件に最適な方向に転
舵される。

つづいて、第３発明の実施例を第３図に基いて
説明する。なお、第２発明の実施例と同一機能を
有するものには、同一符号を付して説明を省略す
る。

第３発明の動力操舵制御装置１は、第２発明に
おいて、前輪２の操舵量を車速の増加に応じて制
限するようにしたものである。前記速度感応型前
輪パワーステアリングは、前輪用パワーシリンダ
４を制御する前輪用コントロールバルブ６に配置
された反力室６５に車速に応じた圧油を供給する
ことによつて操舵反力を高め、高速走行時におけ
るハンドル２６の切り過ぎを防止するようにした
ものであり、反力室６５には分岐路９を通して方
向切換電磁バルブ１６に送られる圧油の一部が導
入されるようになつている。

つぎに、上記実施例の作用を説明する。この動
力操舵制御装置１の動作は、基本的に第２発明の
ものと変らないので、ここでは操舵時の前輪動力
操舵系の車速感応制御についてのみ説明する。

コントローラ２２は、車速に応じた反力室６５
の内圧を演算し、該内圧を得るために必要な電磁
可変オリフイス６２の開度を維持するための信号
を出力する。このようにして固定オリフイス６１
と電磁可変オリフイス６２との間に発生した圧油
が、車速に応じた反力室６５の内圧として該反力
室６５に導入されるので、車速が或る設定値を超
えると、次第に減少する傾向の路面抵抗を補うべ
く前輪用コントロールバルブのバルブスプールに
反力圧油を作用させ、バルブスプールの移動を規
制する。したがつて、運転者には反力室６５に供
給される圧油が、操舵軸２８を介して反力として
伝わり、ハンドル２６が重くなつたことを感じる
ので、低速から高速になつたときの路面抵抗の減
少に基因したハンドル２６の切り過ぎを防止でき
操安性を維持できる。

〔発明の効果〕

上述のとおり、第１発明および第２発明によれ
ば、走行状況に応じて後輪が転舵されるため、後
輪の追従遅れがなく、安定した最適な走行を実現
することができ、かつ前輪操舵系から後輪用パワ
ーシリンダのコントロールバルブを切離し、別個
に配設するとともに、後輪の転舵系に中立保持反
力機構を装備したことにより、操舵力と保舵力と
の差が小さくなり、一定旋回時における操舵の異
和感がなくなり操安性が向上する。また第３発明
によれば、前輪動力操舵装置を速度感応型にした
から、上記第１および第２発明の効果に加えて、
さらに低速から高速域になつた場合においてハン
ドルの切り過ぎを防ぎ安定した操舵が保証され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明に係る実施例を示す動力操舵
制御装置の構成図、第２図は第２発明に係る実施
例を示す動力操舵制御装置の構成図、第３図は第
３発明に係る実施例を示す動力操舵制御装置の構
成図である。 １…動力操舵制御装置、２…前輪、３…後輪、
４…前輪用パワーシリンダ、５…後輪用パワーシ
リンダ、６…前輪用コントロールバルブ、７…流
体圧源の一例たる油ポンプ、８…主流体供給路、
９…分岐路、１０…第１の固定オリフイス、１２
…第２の固定オリフイス、１３…後輪用コントロ
ールバルブ、１６…方向切換電磁バルブ、２１…
流量制御電磁バルブ、２８…操舵軸、６１…固定
オリフイス、６２…電磁可変オリフイス、６５…
圧力室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前輪操舵用および後輪操舵用の各パワーシリ
   ンダと、操舵軸の回動に同期させてバルブスプー
   ルを作動させ、前記前輪用パワーシリンダへの作
   動流体供給方向を切換える前輪用コントロールバ
   ルブと、前記前輪用パワーシリンダの流体圧源か
   ら前記前輪用コントロールバルブへの主流体供給
   路より分岐した分岐路に配設され前記前輪用コン
   トロールバルブへの圧力流体の一部が導入される
   第１の固定オリフイスと、該第１の固定オリフイ
   スの下流に配設され該第１の固定オリフイスとの
   協働作用により前記前輪用パワーシリンダの圧力
   流体の圧力に比例して減少する差圧を発生させる
   ようにした第２の固定オリフイスと、前記差圧を
   パイロツト圧力として作動し後輪を転舵させる後
   輪用コントロールバルブと、該後輪用コントロー
   ルバルブへの前記パイロツト圧力を発生させる圧
   力流体の供給方向を車速、舵角及び後輪用パワー
   シリンダのピストンの移動量に応じて切換える方
   向切換電磁バルブと、前記後輪用コントロールバ
   ルブへの圧力流体の供給流量を車速、舵角及び後
   輪用パワーシリンダのピストンの移動量に応じて
   制御する流量制御電磁バルブとを備えたことを特
   徴とする動力操舵制御装置。 ２ 前輪操舵用および後輪操舵用の各パワーシリ
   ンダと、操舵軸の回動に同期させてバルブスプー
   ルを作動させ、前記前輪用パワーシリンダへの作
   動流体供給方向を切換える前輪用コントロールバ
   ルブと、前記前輪用パワーシリンダの流体圧源か
   ら前記前輪用コントロールバルブへの主流体供給
   路より分岐した分岐路に配設され前記前輪用コン
   トロールバルブへの圧力流体の一部が導入される
   固定オリフイスと、該固定オリフイスの下流に配
   設され該固定オリフイスとの協働作用により前記
   前輪用パワーシリンダの圧力流体の圧力に比例し
   て減少する差圧を発生させるとともにその差圧を
   車速、舵角及び後輪用パワーシリンダのピストン
   の移動量に応じて変化させるようにした電磁可変
   オリフイスと、前記差圧をパイロツト圧力として
   作動し後輪を転舵させる後輪用コントロールバル
   ブと、該後輪用コントロールバルブへの前記パイ
   ロツト圧力を発生させる圧力流体の供給方向を車
   速、舵角及び後輪用パワーシリンダのピストンの
   移動量に応じて切換える方向切換電磁バルブとを
   備えたことを特徴とする動力操舵制御装置。 ３ 前輪操舵用および後輪操舵用の各パワーシリ
   ンダと、操舵軸の回動に同期させてバルブスプー
   ルを作動させ、前記前輪用パワーシリンダへの作
   動流体供給方向を切換える前輪用コントロールバ
   ルブと、前記前輪用パワーシリンダの流体圧源か
   ら前記前輪用コントロールバルブへの主流体供給
   路より分岐した分岐路に配設され前記前輪用コン
   トロールバルブへの圧力流体の一部が導入される
   固定オリフイスと、該オリフイスの下流に配設さ
   れ該固定オリフイスとの協働作用により前記前輪
   用パワーシリンダの圧力流体の圧力に比例して減
   少する差圧を発生させるとともにその差圧を車
   速、舵角及び後輪用パワーシリンダのピストンの
   移動量に応じて変化させるようにした電磁可変オ
   リフイスと、前記差圧をパイロツト圧力として作
   動し後輪を転舵させる後輪用コントロールバルブ
   と、該後輪用コントロールバルブへの前記パイロ
   ツト圧力を発生させる圧力流体の供給方向を車
   速、舵角及び後輪用パワーシリンダのピストンの
   移動量に応じて切換える方向切換電磁バルブとを
   備えるとともに、前記固定オリフイスと電磁可変
   オリフイス間の圧力流体を前記前輪用コントロー
   ルバルブに配設された反力室に導入するように構
   成されたことを特徴とする動力操舵制御装置。