JPH0513870B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、前輪の転舵に応じて後輪をも転舵す
るようにした車両の４輪操舵装置に関し、詳しく
は、中、高車速域でのレーンチエンジ（車線変
更）等を応答性良く行うようにしたものに関す
る。

（従来の技術） 従来より、この種の車両の４輪操舵装置として
種々のものが知られている。例えば、特開昭55−
91457号公報に開示されるものでは、低車速域で
は後輪を前輪とは逆位相とし、中、高車速域では
同位相としている。また、特開昭56−167562号公
報に開示されるものでは低車速域では転舵比を零
とし、中、高車速域では後輪を前輪と同位相とし
ている。すなわち、何れにおいても中、高車速域
では後輪を前輪と同位相としてレーンチエンジ等
を良好に行うようにしたものである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、中、高車速域でレーンチエンジを行
う場合、これを応答性良くするためには、通常、
大きな横方向加速度（以下、横Ｇという）を発生
させる必要がある。今、この横Ｇの発生過程をス
テアリング操作開始から順を追つて仔細にみる
と、先ずステアリング操作により前輪にすべり角
が発生し、続いて該前輪に横力（コーナリングフ
オース）が発生してヨーレートが発生する。この
ため、続いて後輪にすべり角が発生し、このこと
により該後輪に横力が発生して横Ｇが発生するこ
とになる。

しかるに、上記従来のものでは、前輪転舵開始
と同時に後輪をそれに応じて同位相に転舵してい
る関係上、ヨーレートの発生量は少なく、しかも
このヨーレートの発生時期は前輪転舵開始時より
若干遅れる。このため、横Ｇを大きくすることが
できず、その結果、レーンチエンジ等での応答性
の向上が通常の２輪操舵車に対して顕著でないと
いう欠点があつた。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、前
輪転舵の開始初期には後輪を前輪転舵方向とは反
対の逆位相に転舵し、その後、後輪を前輪転舵方
向と同じ同位相に転舵するようにすることによ
り、ヨーレートの発生量を大きくし、且つその発
生時期を早め、その結果として大きな横Ｇを発生
させて、中、高車速域でのレーンチエンジ等にお
ける応答性を顕著に向上させることを目的とす
る。

その場合、上記のように前輪の転舵開始初期に
後輪を逆位相に転舵すると、この逆位相の転舵に
より発生するヨーレイトは、必要以上に大き過ぎ
ても小さ過ぎても車両の操安性に悪影響を与える
ため、後輪の逆位相への転舵は短時間の間に正確
且つ迅速に行われる必要がある。この要請から、
上記のような後輪転舵の制御をフイードバツク制
御（後輪操舵の一般的なフイードバツク制御につ
いては、例えば昭和54年度（第９回）交通安全公
害研究所発表会 講演概要の「ヨーレイト・フイ
ードバツクによる後輪転舵の前後輪操舵車の運動
特性について」（昭和54年12月18日発行）等を参
照）方式により行う場合には、その制御系に位相
遅れが必ず存在するために、この位相遅れ等に起
因して後輪転舵について発振現象を起してヨーレ
イトが適切量から大きく外れたり、各種センサの
故障やノイズの混入、作動遅れ等に起因して後輪
が同位相に制御されなかつたり、同位相に制御さ
れるまでの時間に遅れが生じて、車両の操安性に
悪影響を及ぼすことがある。

そこで、本発明では、上記の後輪の転舵制御に
際し、予め後輪転舵特性を設定しておき、この後
輪転舵特性に基いて後輪を転舵制御することによ
り、後輪を正確且つスムーズに転舵して、良好な
操安性を確保し、車両の安全性の向上を図ること
をも目的とする。

さらに、上記のように後輪転舵特性を予め一義
的に設定すると、車両の実際の状態に正確に一致
した転舵制御とは若干異なる制御が行われること
になる憾みが生じるため、本発明では更に、予め
設定する後輪転舵特性を前輪操舵量や車速に応じ
て若干異なる特性にすることにより、レーンチエ
ンジ時の車両の実際の状態に、より正確に合致し
た後輪の転舵制御を行うことをも本発明の目的と
する。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の構成は、
前輪を転舵するステアリング装置と、後輪を転舵
する後輪転舵装置と、車速を検出する車速検出手
段と、前輪の操舵状態を検出する前輪操舵状態検
出手段とを備えるとともに、中、高車速域での前
輪転舵開始初期には後輪を前輪転舵方向とは反対
の逆位相に転舵し、その後、前輪の転舵開始から
所定遅れ時間後に前輪転舵方向と同じ同位相に転
舵するよう上記後輪転舵装置を制御する制御装置
を設ける。そして、上記制御装置を、上記車速検
出手段及び前輪操舵状態検出手段からの信号に基
いて、後輪が逆位相から同位相に転舵されるよう
予め設定された後輪転舵特性により上記後輪転舵
装置を制御する構成のものとすると共に、この予
め設定される後輪転舵特性を、前輪操舵量及び車
速に応じて上記所定遅れ時間及び最大逆位相転舵
角が変化するように設定する構成としたものであ
る。

（作用） 以上の構成により、本発明では、中、高車速時
には、前輪が転舵されると、先ず後輪が前輪とは
逆位相に転舵される。このことにより、ヨーレイ
トの発生量が大になり且つその発生時期が早くな
る。

そして、その後に、前輪の転舵開始から所定遅
れ時間が経過すると、この時点で後輪が前輪と同
位相に転舵される。このことにより、上記の大き
なヨーレイトの発生に伴い後輪のすべり角が大に
なつて、後輪に大きな横力が作用するので、大き
な横Ｇが発生して、車両は応答性良くレーンチエ
ンジすることになる。

ここに、上記の後輪の転舵制御に際しては、車
速と前輪操舵状態とに基いて予め設定された後輪
転舵特性により後輪を転舵する構成であるので、
後輪は上記後輪転舵特性に乗つて正確、迅速で且
つスムーズに転舵される。このことにより、発生
するヨーレイトは設定通りの適正値となるので、
車両の良好な操安性が確保されるとともに、後輪
が逆位相のままになることが防止されて車両の走
行の安全性が確保される。

しかも、後輪の転舵制御に供される後輪転舵特
性は、その逆位相から同位相に反転するまでの所
定遅れ時間及び最大逆位相転舵角が、レーンチエ
ンジ時の前輪操舵量又は車速に応じて異なるの
で、レーンチエンジ時の車両の実際の状態に一層
正確に合致した後輪転舵角に制御でき、発生する
ヨーレイトは一層適正値になると共に横Ｇの発生
時期が一層適切になつて、車両の良好な操安性が
確保される。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の車両の４輪操舵
装置によれば、中、高車速域にて、前輪転舵の開
始初期には後輪を逆位相に転舵し、その後、前輪
の転舵開始から所定遅れ時間後に後輪を同位相に
転舵するようにしたので、大きなヨーレートの発
生を促して横Ｇの発生時期を早く且つその発生量
を大きくでき、レーンチエンジ等での車両の応答
性の向上を図ることができるものである。しか
も、車速及び前輪の操舵状態に基いた後輪転舵特
性を予め設定し、この後輪転舵特性に基いて後輪
を転舵制御する構成としたので、簡易で安価な構
成としながら、後輪を実用上正確、スムーズ且つ
迅速に適切角に転舵することができ、車両の操安
性を良好に確保できると共に走行の安全性の向上
を図ることができる。さらに、予め設定する後輪
転舵特性の逆位相から同位相に反転するまでの所
定遅れ時間及び最大逆位相転舵角をレーンチエン
ジ時の前輪操舵量及び車速に応じ変更したので、
後輪転舵角を車両の実際の状態に一層正確に合致
した適切角に制御して、発生するヨーレイトを一
層適正値にできると共に横Ｇの発生時期を一層適
切にでき、車両の良好な操安性を確保できるとと
もに、車両の状態により合致した素早いレーンチ
エンジ等を行うことができる。

（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図は本発明の第１実施例を示す車両の４輪
操舵装置の全体構成を示し、１は左右の前輪２
ａ，２ｂを転舵するステアリング装置であつて、
該ステアリング装置１はステアリング３と、ラツ
ク＆ピニオン機構４と、左右のタイロツド５，５
と、左右のナツクルアーム６，６とから成る。

また、７は左右の後輪８ａ，８ｂを転舵する後
輪転舵装置であつて、該後輪転舵装置７は、両端
が左右の後輪８ａ，８ｂにナツクルアーム９，９
およびタイロツド１０，１０を介して連結された
車体横方向に延びるロツド１１を備えている。該
ロツド１１は、ロツド１１に形成したラツク１２
に噛合するピニオン１３の回転動により車体横方
向に移動するもので、上記ピニオン１３はピニオ
ン軸１４および一対の傘歯車１５ａ，１５ｂより
なる伝動機構１５を介してピニオン駆動用パルス
モータ１６に回転動可能に連結されている。ま
た、上記ロツド１１には、該ロツド１１を操作ロ
ツドとするパワーシリンダ１７が接続されてい
る。該パワーシリンダ１７は、ロツド１１に固着
したピストン１７ａにより車体横方向に仕切られ
た左転用油圧室１７ｂおよび右転用油圧室１７ｃ
を備えているとともに、該各油圧室１７ｂ，１７
ｃはそれぞれ油圧通路１７ｄ，１７ｅを介して、
パワーシリンダ１７への油供給方向および油圧を
制御するコントロールバルブ１８に連通し、該コ
ントロールバルブ１８には油供給通路１９および
油戻し路２０を介して油圧ポンプ２１が接続され
ている。上記コントロールバルブ１８は、ピニオ
ン軸１４の回転方向を検出して後輪８ａ，８ｂの
左方向転舵（図中反時計方向への転舵）時には油
供給通路１９を左転用油圧室１７ｂに連通すると
共に右転用油圧室１７ｃを油戻し路２０に連通す
る一方、後輪８ａ，８ｂの右方向転舵（図中時計
方向への転舵）時には上記とは逆の連通状態と
し、同時に油圧ポンプ２１からの油圧をピニオン
軸１４の回転力に応じた圧力に減圧するものであ
り、ピニオン１３によるロツド１１の車体横方向
移動時にはパワーシリンダ１７への圧油供給によ
り上記ロツド１１の車体横方向移動を助勢するよ
うにしている。

さらに、２２は車速を検出する車速検出手段と
しての車速センサ、２３はステアリング３の操舵
状態としての操舵量を検出して前輪転舵角を検出
する前輪操舵状態検出手段としての前輪転舵角セ
ンサ、２４は後輪転舵装置７のロツド１１の変位
量を検出して後輪転舵角を検出する後輪転舵角セ
ンサであつて、上記各センサ２２〜２４からの車
速信号、前輪転舵角信号および後輪転舵角信号は
それぞれコントローラ２５に入力されている。

上記コントローラ２５は上記油圧ポンプ２１駆
動用のモータ２６およびパルスモータ１６を作動
制御する制御装置を構成するもので、その内部に
は第２図ないし第５図に示す後輪転舵特性が予め
設定記憶されている。第２図に示す後輪転舵特性
は、中、高車速域にて、細線で示すように前輪転
舵角が時間に対して漸次増大する傾向に対し、極
く短い所定サンプリングタイム内での前輪転舵角
センサ２３の信号の変化の絶対量により前輪の転
舵角が比較的大きい場合を判断し、この前輪転舵
角の比較的大きい場合には、太実線及び太一点鎖
線で示す如く前輪転舵の開始時から所定遅れ時間
Δt１，Δt２の間は最大転舵角をａ以下とする逆
位相となるとともに、所定遅れ時間Δt１，Δt２
の経過後は零の後輪転舵角から前輪転舵角の増大
に応じて同位相で漸次増大する特性に設定されて
いる。更に、同図に一点鎖線で示す高車速域での
後輪転舵角特性の所定遅れ時間Δt２は、実線で
示す中車速域での後輪転舵角特性の所定遅れ時間
Δt１よりも短く設定されている。

また、第３図に示す中、高車速域での後輪転舵
特性は、基本的には第２図の転舵特性と同様に、
前輪転舵の開始時から所定遅れ時間の間は逆位相
となり、所定遅れ時間の経過後は零の後輪転舵角
から同位相で漸次増大する特性に設定されている
と共に、前輪転舵角の漸次増大傾向から前輪の転
舵角が比較的小さい場合を判断し、この前輪転舵
角の比較的小さい場合には、同図に実線で示す中
車速域での後輪転舵角特性の最大逆位相転舵角a₂
は、一点鎖線で示す高速車域での後輪転舵角特性
の最大逆位相転舵角a₁よりも大きく設定されてい
る。

更に、第４図に示す中車速域での後輪転舵特性
は、前輪転舵角の漸次増大傾向から前輪が比較的
大きく転舵されるか小さく転舵されるかを判別
し、図中細一点鎖線で示す前輪転舵角が比較的大
きい場合には、同図に太一点鎖線で示すように最
大逆位相転舵角a₂は小さく設定され、一方、図中
細実線で示す前輪転舵角が比較的小さい場合に
は、同図に太実線で示すように最大逆位相転舵角
a₁が大きく設定されている。

加えて、第５図に示す高車速域での後輪転舵特
性は、図中細実線で示す前輪転舵角が比較的小さ
い場合には、同図に太実線で示すように逆位相に
なるまでの所定遅れ時間Δt１は長く設定される
一方、図中細一点鎖線で示す前輪転舵角が比較的
大きい場合には、同図に太一点鎖線で示すように
所定遅れ時間Δt２は短く設定されている。

そして、上記コントローラ２５は、上記車速セ
ンサ２２からの車速信号に基いて中、高車速域で
の前輪転舵開始時を判別検出し、この検出時に、
上記車速センサ２２からの車速信号及び前輪転舵
角センサ２３からの前輪転舵角信号に基いて、対
応する太実線又は太一点鎖線の後輪転舵特性を選
択し、この選択した後輪転舵角特性となるよう
に、後輪転舵角センサ２４からの後輪転舵角信号
で確認しながら両モータ１６，２６を作動制御す
ることにより、所定遅れ時間Δt１又はΔt２のあ
いだは後輪８ａ，８ｂを最大逆位相転舵角a₁又は
a₂にまで逆位相に転舵し、この所定遅れ時間の経
過後は同位相に転舵するように後輪転舵装置７を
作動制御するように構成されている。

したがつて、上記実施例においては、中、高車
速域での前輪転舵の開始時、当初の所定遅れ時間
Δt１又はΔt２のあいだは、パルスモータ１６お
よび油圧ポンプ駆動用モータ２６はコントローラ
２５により第２図ないし第５図から選択した後輪
転舵角特性に基いて作動制御されて、後輪８ａ，
８ｂは前輪２ａ，２ｂとは逆位相に転舵されるの
で、後輪８ａ，８ｂのすべり角は負値となり、こ
れに応じた分だけヨーレートの発生量は大となり
且つ発生時期は早くなる。

そして、この状態で所定遅れ時間Δt１又はΔt
２を過ぎると、上記コントローラ２５によるパル
スモータ１６および油圧ポンプ駆動用モータ２６
の作動制御により、後輪８ａ，８ｂは零の転舵角
から前輪転舵角の増大に応じて前輪と同位相に転
舵されるので、後輪８ａ，８ｂのすべり角は上記
ヨーレートの増大に伴い正値で大きくなり、後輪
８ａ，８ｂには大きな横力が作用する。その結
果、大きな横Ｇが早く発生して、車両は応答性良
くレーンチエンジすることになる。

しかも、後輪の転舵制御は、車速と前輪繰舵状
態とに基いて予め設定された第２図ないし第５図
の後輪転舵特性により行われるので、制御にフイ
ードバツク制御のような位相遅れがない。このこ
とにより後輪は短時間の間に逆位相の適正角に正
確、迅速且つ確実に転舵されるので、発生するヨ
ーレイトは大き過ぎたり小さ過ぎたりせず適切量
になると共に、後輪の逆位相への転舵後の所定遅
れ時間Δt１，Δt２の経過後は後輪は確実に同位
相に転舵されて後輪が逆位相のまま保持されるこ
とが確実に防止される。よつて、車両の良好な操
安性が確保できると共に、車両の安全の向上を図
ることができる。

さらに、前輪の転舵角が比較的大きい場合に、
第２図の如く高車速域での後輪転舵特性の所定遅
れ時間Δt２が、中車速域での後輪転舵特性の所
定遅れ時間Δt１よりも短く設定されているので、
高車速時に運転者がレーンチエンジを素早く行う
べく前輪を比較的大きく転舵した際には、中車速
時に比べてその遅れ時間Δt２が短い分だけ早期
に同位相に転舵される。その結果、所定遅れ時間
Δt２の間での逆位相制御による大きなヨーレイ
トの発生を確保しつつ、高車速時には中車速時に
比して早期に後輪に横力を発生させることがで
き、高車速時におけるレーンチエンジをより一層
応答性良く行うことができる。

また、前輪の転舵角が比較的小さい場合に、第
３図のように中車速域での後輪転舵特性の最大逆
位相転舵角a₂が、高車速域での後輪転舵特性の最
大逆位相転舵角a₁よりも大きく設定されているの
で、中車速時であつても、後輪が大きく逆位相に
転舵される分、大きなヨーレイトを発生させて、
応答性の良いレーンチエンジを行うことができ
る。

しかも、中車速域でのレーンチエンジ時におい
て、前輪の転舵角が比較的小さい場合には、第４
図のように後輪転舵特性の最大逆位相転舵角a₁
が、前輪の転舵角が大きい場合の最大逆位相転舵
角a₂よりも大きく設定されているので、運転者が
前輪を比較的小さく転舵しなかつた際であつて
も、後輪が大きく逆位相に転舵される分だけ大き
なヨーレイトを発生させて、応答性の良いレーン
チエンジを行える。

加えて、高車速域でのレーンチエンジ時におい
て、前輪の転舵角が比較的大きい場合には、第５
図のように後輪転舵特性の所定遅れ時間Δt２が、
前輪の転舵角が小さい場合の所定遅れ時間Δt１
よりも短く設定されているので、運転者がレーン
チエンジを素早く行うべく前輪を比較的大きく転
舵した際には、その所定遅れ時間Δt２が短い分
だけ早期に同位相に転舵させて、後輪に横力を早
期に発生させることができ、同一速度域でも運転
者の要求に合致した応答性の良いレーンチエンジ
を行うことができる。

また、第６図は本発明の第２実施例を示し、上
記実施例では後輪転舵装置７の駆動源として、パ
ルスモータ１６によるピニオン１３の回転動と、
別途に設けた油圧ポンプ２１によるパワーシリン
ダ１７の作動との組合せを用いたのに代え、予め
設けられたパワーステアリング装置の油圧源を利
用して後輪転舵装置を駆動するようにしたもので
ある。

すなわち、第６図において３０はパワーステア
リング装置３１の油圧ポンプ、３２は該油圧ポン
プ３０の圧油をステアリング装置３１と後輪転舵
装置７′とに分配する圧油分配装置、３３は後輪
転舵装置７′のパワーシリンダ、３４は該パワー
シリンダ３３への圧油供給方向および油圧を制御
するコントロールバルブである。そして、コント
ローラ３５は、その内部に第２図ないし第５図に
示す後輪転舵角特性が予め記憶されているととも
に、中、高車速域での前輪転舵時には上記第２図
ないし第５図から選択した後輪転舵特性となるよ
うに上記コントロールバルブ３４を作動制御する
ように構成されている。尚、上記パワーシリンダ
３３には油圧非作用時にロツド１１を中立位置に
付勢するリターンスプリング３６ａ，３６ｂが備
えられている。その他の構成は上記実施例と同様
であり、同一の部分には同一の符号を付してその
説明を省略する。したがつて、本実施例において
はコントローラ３５によるコントロールバルブ３
４の第２図ないし第５図から選択した後輪転舵特
性に基いた作動制御により上記実施例と同様の作
動を行うことができるので、中、高車速域での前
輪転舵開始時には大きな横Ｇを発生させて応答性
良くレーンチエンジをすることができる。しか
も、予め設定された後輪転舵特性に基いて後輪を
正確且つスムーズに適切角に転舵して、発生する
ヨーレイトを適切量にできるので、車両の良好な
操安性を確保できると共に、後輪が逆位相に留ま
ることを防止して、車両の安全性の向上を図るこ
とができる。更に、後輪転舵特性の所定遅れ時間
及び最大逆位相転舵角が前輪の操舵量と車速とに
基いて変化するように予め設定したので、レーン
チエンジ時の車両の状態に一層正確に合つた後輪
転舵制御を行うことができ、車両の良好な操安性
及び素早いレーンチエンジ性能をより一層確保す
ることができるとともに、車両の安全の向上を図
ることができる。

尚、後輪８ａ，８ｂを逆位相に転舵する設定時
間Δtは、前輪の転舵角が小さい場合には中車速
時及び高車速時共に比較的大きく設定される。ま
た、後輪８ａ，８ｂを逆位相に転舵する最大転舵
角ａは、適宜大きさの横Ｇを発生させる必要上、
前輪転舵角（又はステアリング操舵角）が大きい
場合には中車速時及び高車速時共に小さく設定さ
れる。

また、上記第１実施例では、後輪転舵角センサ
２４を設けて、後輪８ａ，８ｂの転舵角を第２図
ないし第５図から選択した後輪転舵特性に基づく
適切角に一致するように制御したが、本発明では
後輪転舵角センサ２４は本来必要でない。しか
し、これを設ける方が後輪８ａ，８ｂの転舵制御
を精度良く行うことができ、より好ましい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は第１実
施例を示す全体概略構成図、第２図は車速に応じ
て所定遅れ時間が変化する後輪転舵角特性を示す
図、第３図は車速に応じて最大逆位相転舵角が変
化する後輪転舵角特性を示す図、第４図は前輪操
舵量に応じて最大逆位相転舵角が変化する後輪転
舵角特性を示す図、第５図は前輪操舵量に応じて
所定遅れ時間が変化する後輪転舵角特性を示す
図、第６図は第２実施例を示す全体概略構成図で
ある。 １……ステアリング装置、７，７′……後輪転
舵装置、１３……ピニオン、１７……パワーシリ
ンダ、２２……車速センサ（車速検出手段）、２
３……前輪転舵角センサ（前輪操舵状態検出手
段）、２５……コントローラ、３３……パワーシ
リンダ、３４……コントロールバルブ、３５……
コントローラ（制御装置）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 前輪を転舵するステアリング装置と、後輪を
   転舵する後輪転舵装置と、車速を検出する車速検
   出手段と、前輪の操舵状態を検出する前輪操舵状
   態検出手段と、中、高車速域での前輪転舵開始初
   期には後輪を前輪転舵方向とは反対の逆位相に転
   舵し、その後、前輪の転舵開始から所定遅れ時間
   後に前輪転舵方向と同じ同位相に転舵するよう上
   記後輪転舵装置を制御する制御装置とを備え、該
   制御装置は、上記車速検出手段及び前輪操舵状態
   検出手段からの信号に基いて、後輪が逆位相から
   同位相に転舵されるよう予め設定された後輪転舵
   特性により上記後輪転舵装置を制御するものであ
   り、この予め設定された後輪転舵特性は、前輪操
   舵量及び車速に応じて上記所定遅れ時間及び最大
   逆位相転舵角が変化するように設定されているこ
   とを特徴とする車両の４輪操舵装置。