JPH0516828A

JPH0516828A - 電動式四輪操舵装置

Info

Publication number: JPH0516828A
Application number: JP3197385A
Authority: JP
Inventors: Isamu Chikuma; 勇竹間; Hiroshi Eda; 広恵田; Hiroyuki Kano; 広之狩野; Nobuyasu Ando; 信康安藤; Kaoru Kiyono; 薫清野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1991-07-12
Publication date: 1993-01-26

Abstract

(57)【要約】【目的】故障時に於ける安全性の向上を図る。【構成】後輪への舵角付与は、第一、第二の電動モータ
４２ａ、４２ｂにより行なう。各電動モータ４２ａ、４
２ｂは、互いに独立した、第一、第二の制御器６０ａ、
６０ｂにより行なう。各制御器６０ａ、６０ｂには、後
輪に付与する舵角に影響する因子を、互いに独立してイ
ンプットする。後輪に付与された舵角を表わす信号は、
各制御器６０ａ、６０ｂに３系統入力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係る電動式四輪操舵装
置は、自動車の操舵装置として利用し、自動車の進路を
変更する場合に、前輪だけでなく後輪の向きも変える事
で、回転半径を小さくしたり、或は車両の走行安定性を
保てる様にするものである。

【０００２】

【従来の技術】狭い道での進路変更を容易に行なえる様
に、自動車の回転半径を小さくする為、或は、高速走行
時に於ける進路変更でも車両の走行安定性が保たれる様
にする為、ステアリングホイールを操作した場合に、前
輪だけでなく後輪も動かす四輪操舵装置が、近年使用さ
れる様になって来た。

【０００３】又、後輪の操舵を単に前輪の操舵に関連し
て行なうだけでなく、車速等、旋回性能に影響を及ぼす
各種条件に応じて後輪に適正な舵角を付与する為に、電
動モータにより後輪への舵角付与を行なう、電動式の四
輪操舵装置も従来から研究されている。

【０００４】例えば、本発明者は先に、図４〜５に示す
様な電動式四輪操舵装置を発明した（平成２年特許願第
２３５５５３号）。この先発明に係る電動式四輪操舵装
置は、車両の走行速度が比較的低い場合にのみ、後輪へ
の舵角付与を電動モータにより行ない、高速走行時に於
ける進路変更の際には、遠心力に基づいて後輪に舵角を
付与する、所謂コンプライアンスステア機構により後輪
への舵角付与を行なうものである。

【０００５】この先発明に係る電動式四輪操舵装置に於
いては、運転席に設けられたステアリングホイール１の
動きは、ステアリングシャフト２によりステアリングギ
ヤ３に伝えられて、前輪用出力軸４を軸方向（図４の左
右方向）に亙って変位させ、この前輪用出力軸４の両端
部にそれぞれ連結された左右１対のナックルアーム５、
５を介して、前輪６、６に所望の舵角を付与する。

【０００６】前記ステアリングシャフト２を挿通したス
テアリングコラム７には、舵角センサ８、８が支持され
ており、この舵角センサ８、８が検出するステアリング
シャフト２の回転角から、前輪６、６に付与される舵角
を検出自在としている。尚、舵角センサ８、８を２個設
けるのは、一方の舵角センサ８が故障した場合にも所望
の制御を行なえる様にする、フェイルセーフを図る為で
ある。

【０００７】又、車両の後部床面には、後輪９、９への
舵角付与機構を納める為のハウジング１０が、車両の幅
方向（図４〜５の左右方向）に亙る変位を不能として、
支持されている。そして、このハウジング１０の内側に
後輪用出力軸１１が、左右方向（車両の幅方向）に亙っ
て挿通されている。この後輪用出力軸１１は、軸方向
（図４〜５の左右方向）に変位する事により、前記後輪
９、９に舵角を付与するもので、後輪用出力軸１１の左
右両端部と各後輪９、９とは、ナックルアーム１３、１
３により結合されている。

【０００８】そして、前記後輪用出力軸１１が軸方向に
変位する事に伴なって、各後輪９、９が操舵中心１４、
１４を中心として揺動し、前記後輪用出力軸１１の変位
量に見合う舵角が、前記各後輪９、９に付与される様に
している。又、各後輪９、９の操舵中心１４、１４は、
各後輪９、９の着力点１２、１２（タイヤ下面と地面と
の接触面の中心）よりも距離ｌだけ、車両の前進方向
（図４の上方向）後方（同図下方）に位置させている。

【０００９】一方、前記後輪用出力軸１１の中間部で、
前記ハウジング１０の内側に位置する部分には、ラック
歯１５を固設している。又、前記ハウジング１０の中間
部内側に前記後輪用出力軸１１と捻れの位置関係で回転
自在に支持された、伝達軸１６の一端部（図４〜５の上
端部）にはピニオン歯１７を固設し、このピニオン歯１
７を、前記ラック歯１５と噛合させている。又、前記伝
達軸１６の他端（図４〜５の下端）にはウォームホイー
ル１８を固設している。

【００１０】又、前記ハウジング１０の外面に固定され
た電動モータ１９の回転駆動軸（図示せず）により、電
磁クラッチ３１を介して回転駆動される出力軸２０には
ウォーム２１を固設し、このウォーム２１を前記ウォー
ムホイール１８と噛合させる事で、前記出力軸２０の回
転により、前記後輪用出力軸１１を軸方向に亙って変位
させる減速機構を構成している。

【００１１】この減速機構は、動力の伝達方向に可逆性
を有するものとし、前記出力軸２０の回転に伴ない、後
輪用出力軸１１を軸方向に変位させる他、後輪用出力軸
１１の軸方向の変位に伴なって、前記出力軸２０を回転
させる様にしている。但し、前記減速機構の逆効率は低
く抑える事により、前記各後輪９、９に付与した蛇角を
そのまま保持する際に、後述するセンタリングスプリン
グ２５の圧縮による荷重が、そのまま前記電動モータ１
９に加わらない様にしている。又、電動モータ１９には
エンコーダ３２を付設して、この電動モータ１９の回転
量を検出自在とし、その検出値を次述する制御器２４に
入力している。

【００１２】前記伝達軸１６の一端には、エンコーダ、
ポテンショ等の変位センサ２２、２２を２個設けて、前
記後輪用出力軸１１の変位量を、伝達軸１６を介して検
出自在としている。これら２個の変位センサ２２、２２
から送り出される検出信号は、前記舵角センサ８、８の
検出信号、及び車速を検出する車速センサ２３からの検
出信号と共に、前記電動モータ１９への通電を制御する
制御器２４に入力している。尚、前記変位センサ２２、
２２を２個設けるのも、やはりフェイルセーフを図る為
である。

【００１３】そして、前記制御器２４は、前記車速セン
サ２３により検出される車両の走行速度が一定値（例え
ば４０km/h）以下の場合にのみ、前記電磁クラッチ３１
を繋ぎ、前記舵角センサ８、８と車速センサ２３とから
の信号に基づいて、前記電動モータ１９による後輪９、
９への舵角付与を行なう。この際、エンコーダ３２から
の信号に基づいて、前記電動モータ１９への通電を制御
する。又、伝達軸１６の端部に設けられた変位センサ２
２、２２は、実際に後輪９、９に付与された舵角を検出
して、その検出値を前記制御器２４に入力する。

【００１４】又、前記後輪用出力軸１１を車体に固定の
ハウジング１０に対して、軸方向（図４〜５の左右方
向）に亙る若干の変位自在に、且つ弾性的に支持してい
る。即ち、前記後輪用出力軸１１の中間部に、互いに間
隔をあけて１対の座板２６、２６を、後輪用出力軸１１
の軸方向に亙る変位を自在として外嵌保持すると共に、
両座板２６、２６の内側面同士の間に、前記電動モータ
１９の故障時にも、前記後輪用出力軸１１を中立位置に
戻せるだけの弾力を有するセンタリングスプリング２５
を設けている。

【００１５】又、前記ハウジング１０の内周面には、互
いに間隔をあけて１対の段部２７、２７を形成してお
り、前記１対の座板２６、２６の外側面外周寄り部分
を、それぞれ段部２７、２７に対向させている。又、前
記後輪用出力軸１１の中間部外周面で、前記１対の座板
２６、２６を挟む位置には、１対のストップリング２
８、２８を止着して、後輪用出力軸１１に対する各座板
２６、２６の移動を制限している。更に、前記１対の座
板２６、２６の外側面と、前記段部２７、２７及びスト
ップリング２８、２８との間には、皿板ばね２９、２９
を設けている。

【００１６】各皿板ばね２９、２９を完全に押し潰す為
に要する弾力は、前記センタリングスプリング２５が圧
縮され始める際の弾力よりも小さくして、ハウジング１
０に対し後輪用出力軸１１が変位した場合には、図６に
直線ａで示す様に、先ず皿板ばね２９、２９が変位し
（押し潰され）、何れか（変位方向先端側）の皿板ばね
２９が完全に押し潰されてから、前記センタリングスプ
リング２５が、同図に直線ｂで示す様に、１対の座板２
６、２６の間で圧縮され始める様にしている。但し、各
皿板ばね２９、２９が完全に圧縮された場合に於けるば
ね荷重は、予想される運転状態に於いて発生する遠心力
に基づき、後輪用出力軸１１に加わると予想される最大
横荷重Ｆ_MAX よりも少し大きくしている。

【００１７】上述の様に構成される先発明の電動式四輪
操舵装置に於いては、車両が一定速度（例えば４０km/
h）以下で走行する場合には制御器２４が、舵角センサ
８、８と車速センサ２３とからの信号に基づいて、電動
モータ１９への通電を制御し、必要に応じて後輪９、９
に所望の舵角を付与する。この際、電磁クラッチ３１に
通電して、この電磁クラッチ３１を繋いだ状態のままと
する。

【００１８】即ち、車両が低中速で走行する場合には、
車両の旋回性を向上させる為、後輪９、９に対して前輪
６、６とは逆位相の舵角を付与するが、後輪９、９に付
与する舵角は、図７に実線ｃで示す様に、車速が速くな
る程小さくする。この場合に於いて、後輪９、９に付与
される舵角は、伝達軸１６の一端に設けた変位センサ２
２、２２によって検出し、その検出値を制御器２４に入
力して、フェイルセーフを図る。

【００１９】尚、図７の縦軸に表わされた舵角比とは、
後輪に付与される舵角θ_R と前輪に付与される舵角θ_F
との比（θ_R ／θ_F ）で、絶対値が大きい程、後輪に付
与される舵角が大きい事を表わす。又、横軸よりも上の
領域では、前後輪の舵角が同位相となり、下の領域では
逆位相となる。

【００２０】一方、車両が前記一定速度（４０km/h）を
越えて走行する場合には、前記電磁クラッチ３１への通
電が停止されて、この電磁クラッチ３１の接続が断たれ
る。これに伴なって、舵角センサ８、８と車速センサ２
３とからの信号に拘らず、制御器２４が後輪９、９の舵
角制御を行なう事はなくなる。又、必要に応じて、電動
モータ１９への通電も停止する。

【００２１】この様に、車両が一定速度を越えて走行す
る場合に於いて進路変更が行なわれると、遠心力に基づ
いて後輪９、９に、前輪６、６と同じ位相で舵角が付与
され、進路変更時に於ける車両の安定性が保持される。

【００２２】例えば、ステアリングホイール１の操作に
基づき、前輪６、６を図４の矢印α方向に変位させた場
合、車両の進路変更に伴なう遠心力によって、後輪９、
９が図４の右方に振られ、各後輪９、９と路面との摩擦
により各後輪９、９に、同図に矢印βで示す様に、横方
向の力Ｆが加わる。この力Ｆは、後輪９、９と路面との
接触面、即ち、各後輪９、９の着力点１２、１２を含む
鉛直面上に加わる。一方、各後輪９、９の操舵中心１
４、１４は、前記着力点１２、１２よりも距離ｌだけ車
両の前進方向後方に位置している為、各後輪９、９は、
Ｆ・ｌなるモーメントで、図４の矢印γ方向に操舵され
る。

【００２３】この様にして各後輪９、９が矢印γ方向に
操舵されるのに伴ない、後輪用出力軸１１が軸方向に変
位して、一方（図４〜５の左方）の皿板ばね２９が圧縮
される。従って、各後輪９、９に付与される舵角は、前
記横方向の力Ｆに基づき後輪用出力軸１１の軸方向に加
わる力と、前記皿板ばね２９の圧縮に基づいて後輪用出
力軸１１に加わる力とが釣り合った状態で保持される。

【００２４】この為、車速が一定値を越えた場合には、
後輪９、９に付与される舵角は、図８に破線ｄで示す様
に、常に前輪６、６と同じ位相となる。又、この場合に
於いて後輪９、９に付与される舵角の大きさは、車両の
進路変更に伴なう遠心力により後輪９、９に加わる横方
向の力Ｆの大きさによってのみ定まり、車速や前輪６、
６に付与される舵角の大きさとは（間接的には大きく関
係するが）直接は関係しない。

【００２５】又、皿板ばね２９、２９の圧縮代は限定さ
れたものである為、後輪９、９に過大な舵角が付与され
る事はない。この様に、高速走行時に於いては電動モー
タ１９による後輪９、９への舵角付与は一切行なわず、
物理的な力によってのみ、後輪９、９への舵角付与を行
なうが、車両の走行速度が一定値を越えた場合に電磁ク
ラッチ３１や電動モータ１９への通電を停止する為の機
構は、簡単なもので済む為、当該機構の信頼性は十分に
確保出来、更にこの機構部分に付加するフェイルセーフ
機構も、簡単でしかも信頼性の高いものとする事が出来
る。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば上述
の様に構成され作用する先発明に係る電動式四輪操舵装
置を含む、電動モータにより後輪に舵角付与を行なう電
動式四輪操舵装置を、実際に自動車に組み込む場合に於
いては、より一層の安全性向上が望まれる。即ち、前記
先発明に係るものを含み、従来から提案されている電動
式四輪操舵装置は、後輪９、９に付与する舵角を制御す
る為の制御回路が、図８に示す様に１系統のみであっ
た。

【００２７】この為、配線のショート等、何らかの原因
によって前記電動モータ１９が暴走（不用意に回転）し
た場合、前記後輪用出力軸１１は前記センタリングスプ
リング２５を圧縮しつつ変位し、後輪９、９への舵角付
与が行なわれる。実際の場合には、前記変位センサ２
２、２２が異常変位を検出して、制御器２４が前記電動
モータ１９への通電を基から遮断する為、前記後輪９、
９に危険な程の舵角付与が行なわれる事はないと考えら
れるが、電動モータ１９が停止する迄の短時間の間に、
僅かとは言え、後輪９、９に好ましくない舵角付与が行
なわれる可能性がある。

【００２８】この様な問題を解決する為、電動モータの
暴走を始めから防止する様な構造の実現が望まれる。

【００２９】本発明の電動式四輪操舵装置は、この様な
事情に鑑みて発明されたものである。

【００３０】

【課題を解決する為の手段】本発明の電動式四輪操舵装
置の内、請求項１に記載されたものは、後輪に付与すべ
き舵角の大きさに影響する因子を検出するセンサと、こ
のセンサからの信号を入力して制御信号を出力する制御
器と、この制御信号に基づいて前記後輪に舵角を付与す
る電動式アクチュエータとを備えた電動式四輪操舵装置
に於いて、前記制御器は、互いに並列に設けられ、それ
ぞれが前記センサからの信号を受け入れて前記制御信号
を演算する、複数の制御パラメータ演算手段と、各制御
パラメータ演算手段から送り出される制御信号を比較し
て、前記各制御パラメータ演算手段から送り込まれる制
御信号が等しい場合にのみ、この制御信号を前記電動式
アクチュエータに送る比較選択手段とを有する事を特徴
としている。

【００３１】又、請求項２に記載された電動式四輪操舵
装置に於いては、前記請求項１の構成に加え、電動式ア
クチュエータを複数個設け、この複数個の電動式アクチ
ュエータが同じ動きをした場合にのみ、後輪に舵角が付
与される様にしている。

【００３２】更に、請求項３に記載された四輪操舵装置
に於いては、後輪に付与すべき舵角の大きさに影響する
因子を検出する少なくとも２系統の因子センサと、前記
後輪に付与された舵角を検出する、少なくとも３系統の
後輪舵角センサと、各系統の因子センサ及び後輪舵角セ
ンサからの信号を入力して制御信号を出力する少なくと
も２系統の制御器と、各制御器から出力された制御信号
により前記後輪に舵角を付与する複数の電動式アクチュ
エータとを備える。そして前記制御器は、何れかの部分
が故障した場合でも、故障していない系統を利用する事
で、前記後輪を中立位置に復帰させる機能を有する。

【００３３】

【作用】上述の様に構成される本発明の電動式四輪操舵
装置の場合、何れも、電動モータ等を含んで構成される
電動式アクチュエータの暴走を未然に防止する事が出
来、後輪用出力軸が不用意に変位する事がなくなって、
後輪に不用意に舵角が付与される事がなくなる。

【００３４】又、請求項２に記載された電動式四輪操舵
装置の場合、電動式アクチュエータへの通電回路のショ
ート等、制御器側で防止出来ない故障により、仮に何れ
かの電動式アクチュエータが暴走した場合でも、他方の
電動式アクチュエータが正常に作動している限り、前記
後輪用出力軸が動く事はなく、安全性がより一層向上す
る。

【００３５】

【実施例】図１は、請求項２に記載された発明に対応す
る、本発明の第一実施例を示している。前輪に付与され
る舵角の大きさ、自動車の走行速度、ヨーレート、その
他、後輪９に付与すべき舵角の大きさに影響する因子を
それぞれ検出する、舵角センサ８、車速センサ２３、ヨ
ーレートセンサ３３、その他のセンサ３４から送り出さ
れる検出信号は、それぞれ複数個の制御パラメータ演算
手段３５₁ 〜３５_n（ｎは２以上の自然数）に入力して
いる。

【００３６】互いに並列に設けられ、次述する比較選択
手段３６と共に制御器２４を構成する、上記複数の制御
パラメータ演算手段３５₁ 〜３５_n は、それぞれ前記複
数のセンサ８、２３、３３、３４からの検出信号を入力
して、この検出信号に基づいて、後輪９に付与すべき舵
角を演算し、求められた舵角に見合う制御信号を出力す
る。そして、各制御パラメータ演算手段３５₁ 〜３５_n
から送り出された制御信号は、比較選択手段３６に入力
している。

【００３７】そしてこの比較選択手段３６は、前記各制
御パラメータ演算手段３５₁ 〜３５_n から送られてくる
制御信号を比較して、前記各制御パラメータ演算手段３
５₁〜３５_n から送り込まれる制御信号が等しい場合に
のみ、この制御信号を複数の電動式アクチュエータ３７
₁ 〜３７_m （ｍは２以上の自然数）に送る。そしてこの
電動式アクチュエータ３７₁ 〜３７_m により後輪９に、
前記制御信号に見合った舵角を付与する。

【００３８】前記複数の電動式アクチュエータ３７₁ 〜
３７_mは、総ての電動式アクチュエータ３７₁ 〜３７_m
が同じ動きをした場合にのみ、後輪９に舵角を付与する
もので、例えば図２に示す様に構成される。

【００３９】この図２は、上記電動式アクチュエータ３
７₁ 〜３７_m に於いてｍ＝２の場合の例を示したもの
で、第一、第二の電動式アクチュエータ３７ａ、３７ｂ
を備えている。以下、本発明の第一実施例に就いて、こ
の図２に示した具体例を基に説明する。自動車の床下に
支持された円管状のケース３８には後輪用出力軸１１
が、滑り軸受３９を介して、軸方向（図２の左右方向）
に亙る変位自在に挿通されている。この後輪用出力軸１
１の両端部には、それぞれ自在継手４０、４０を介し
て、連結ロッド４１、４１の一端を結合している。そし
て、各連結ロッド４１、４１の他端を、後輪操舵用ナッ
クルアーム１３、１３（図４）の先端に結合する事によ
り、前記後輪用出力軸１１の変位に伴なって、左右の後
輪に、変位量に応じた舵角を付与する様にしている。

【００４０】前記ケース３８の両側には、前記第一の電
動式アクチュエータ３７ａを構成する、第一の電動モー
タ４２ａと、前記第二の電動式アクチュエータ３７ｂを
構成する、第二の電動モータ４２ｂとが、各電動モータ
４２ａ、４２ｂの出力軸４３ａ、４３ｂと前記ケース３
８の中心軸とを平行にして、支持固定されている。前記
各出力軸４３ａ、４３ｂの先端部には、それぞれ伝達軸
４４ａ、４４ｂを、電磁クラッチ４５ａ、４５ｂを介し
て結合し、各電磁クラッチ４５ａ、４５ｂの接続時には
各伝達軸４４ａ、４４ｂが、前記各出力軸４３ａ、４３
ｂと共に回転する様にしている。

【００４１】前記各伝達軸４４ａ、４４ｂは、それぞれ
が１対の軸受４６、４６によって回転自在に支持されて
いる。そして、各伝達軸４４ａ、４４ｂの一端を、上述
の様に前記各電磁クラッチ４５ａ、４５ｂを介して前記
各出力軸４３ａ、４３ｂに接続している。又、他端には
エンコーダ４７ａ、４７ｂを設けて、前記各電動モータ
４２ａ、４２ｂの回転角度の検出を自在としている。

【００４２】又、前記各伝達軸４４ａ、４４ｂの中間部
には、それぞれ電磁クラッチ４５ａ、４５ｂの側から順
に、ブレーキ４８ａ、４８ｂとウォーム４９ａ、４９ｂ
とを、互いに直列に設けている。この内のウォーム４９
ａ、４９ｂは、それぞれ後述するウォームホイール５０
ａ、５０ｂと噛合する事で、第一、第二の減速機５１
ａ、５１ｂを構成する。

【００４３】一方、前記後輪用出力軸１１の中間部外周
面には、ラック歯１５を一体形成している。又、前記後
輪用出力軸１１の近傍には第一、第二の回転軸５２ａ、
５２ｂが、この後輪用出力軸１１に対し捩りの位置関係
で、それぞれ軸受５３、５４により、回転自在に支持さ
れており、第一、第二の回転軸５２ａ、５２ｂの先端部
外周面に形成したピニオン歯５５ａ、５５ｂを、それぞ
れ前記ラック歯１５と噛合させている。そして、前記第
一、第二の回転軸５２ａ、５２ｂの基端部に固定したウ
ォームホイール５０ａ、５０ｂを、前記ウォーム４９
ａ、４９ｂに噛合させる事で、第一、第二の減速機５１
ａ、５１ｂを構成している。

【００４４】又、第一、第二の回転軸５２ａ、５２ｂの
基端にはエンコーダ５６ａ、５６ｂを、第二の回転軸５
２ｂの先端にはエンコーダ６５を、それぞれ設け、前記
第一、第二の回転軸５２ａ、５２ｂの回転角度を介し
て、後輪９に付与される舵角の検出を自在としている。
即ち、上記各エンコーダ５６ａ、５６ｂ、６５は、後輪
舵角センサとして機能する。但し、前記第一、第二の回
転軸５２ａ、５２ｂの回転角度はあまり大きくないの
で、前記エンコーダ５６ａ、５６ｂ、６５に代えてポテ
ンショにより、各回転軸５２ａ、５２ｂの回転角度を検
出したり、或は後輪用出力軸１１の変位を直接検出して
も良い。

【００４５】上述の様に、それぞれがウォーム４９ａ、
４９ｂとウォームホイール５０ａ、５０ｂとを組み込ん
で成る、これら第一、第二の減速機５１ａ、５１ｂは、
前記第一、第二の電動モータ４２ａ、４２ｂの動きを前
記後輪用出力軸１１に伝達する正方向の効率に比べて、
後輪用出力軸１１の動きを第一、第二の電動モータ４２
ａ、４２ｂに伝達する逆方向の効率が低い。

【００４６】そして、前記図１に示した様に、複数個の
制御パラメータ演算手段３５₁ 〜３５_n （図２に示す装
置を制御する場合にはｎ＝２、即ち２個の制御パラメー
タ演算手段３５₁ 、３５₂ ）を組み込んだ制御器２４
が、前記第一、第二の電動モータ４２ａ、４２ｂと電磁
クラッチ４５ａ、４５ｂ、並びにブレーキ４８ａ、４８
ｂとを制御して、両電動モータ４２ａ、４２ｂにより前
記後輪用出力軸１１を、同方向に変位させる様にしてい
る。

【００４７】上述の様に構成される本発明の電動式四輪
操舵装置により、後輪に舵角を付与する場合、２個の制
御パラメータ演算手段３５₁ 、３５₂ を設けると共に、
比較選択手段３６が各制御パラメータ演算手段３５₁ 、
３５₂ から送り出される制御信号を比較して、前記各制
御パラメータ演算手段３５₁ 、３５₂ から送り込まれる
制御信号が等しい場合にのみ、前記第一、第二の電動式
アクチュエータ３７ａ、３７ｂを構成する第一、第二の
電動モータ４２ａ、４２ｂに前記制御信号を送り、後輪
９に舵角を付与する。

【００４８】この為、何れかの制御パラメータ演算手段
３５₁ 、３５₂ が故障した場合、前記比較選択手段３６
が前記第一、第二の電動モータ４２ａ、４２ｂに制御信
号を送らない。従って、何れかの制御パラメータ演算手
段３５₁ 、３５₂ が故障した場合にも、前記第一、第二
の電動モータ４２ａ、４２ｂ等を含んで構成される電動
式アクチュエータ３７ａ、３７ｂの暴走を未然に防止す
る事が出来、後輪用出力軸１１が不用意に変位する事は
なくなって、後輪９に不用意に舵角が付与される事がな
くなる。尚、前記制御パラメータ演算手段を３個以上設
ければ、より安全性を高める事が出来る。

【００４９】更に、図２に示した例の場合、第一、第二
の電動式アクチュエータ３７ａ、３７ｂへの通電回路の
ショート等、制御器２４側で防止出来ない故障により、
仮に何れかの電動式アクチュエータ３７ａ（３７ｂ）が
暴走した場合（第一、第二の電動モータ４２ａ、４２ｂ
の内、何れかの電動モータ４２ａ（４２ｂ）が不用意に
回転した場合）でも、他方の電動式アクチュエータ３７
ｂ（３７ａ）が正常に作動している限り、後輪９に舵角
を付与する為の、前記後輪用出力軸１１が動く事はな
く、安全性がより一層向上する。

【００５０】即ち、図２に示す様な後輪用の操舵機構を
組み込んだ電動式四輪操舵装置の場合、通常時（故障が
発生していない場合）には前記制御器２４が、各電磁ク
ラッチ４５ａ、４５ｂを繋ぐと共に、各ブレーキ４８
ａ、４８ｂを解除して（非制動の状態として）、第一、
第二の電動モータ４２ａ、４２ｂに通電する。

【００５１】第一、第二の電動モータ４２ａ、４２ｂに
通電される結果、出力軸４３ａ、４３ｂ、伝達軸４４
ａ、４４ｂ、ウォーム４９ａ、４９ｂ、第一、第二の回
転軸５２ａ、５２ｂ、ピニオン歯５５ａ、５５ｂ、ラッ
ク歯１５を介して後輪用出力軸１１が、軸方向に亙って
変位させられる。そして、この後輪用出力軸１１の変位
に伴なって前記連結ロッド４１、４１が押し引きされ、
後輪９に舵角が付与される。

【００５２】後輪９に舵角を付与した状態で、何れかの
電動モータ４２ａ（又は４２ｂ）が故障した場合には、
制御器２４が、もう一方の電動モータ４２ｂ（又は４２
ａ）により前記後輪用出力軸１１を中立位置に戻し、後
輪９に付与していた舵角を解消する。この際、必要に応
じて前記何れかの電動モータ４２ａ（又は４２ｂ）側の
電磁クラッチ４５ａ（又は４５ｂ）の接続を断ち、前記
もう一方の電動モータ４２ｂ（又は４２ａ）の回転が円
滑に行なわれる様に（故障した電動モータ４２ａ（又は
４２ｂ）が、回転の妨げとならない様に）する。

【００５３】前記第一、第二の減速機５１ａ、５１ｂの
逆効率は低い為、前記何れかの電動モータ４２ａ（又は
４２ｂ）の故障に伴なって回転駆動されなくなった、一
方の回転軸５２ａ（又は５２ｂ）の存在に基づいて、前
記もう一方の電動モータ４２ｂ（又は４２ａ）により後
輪用出力軸１１を中立位置に戻すのには若干力を要する
が、前記電動モータ４２ａ（又は４２ｂ）が焼き付き等
により回転不能とならない限り、電磁クラッチ４５ａ
（又は４５ｂ）を繋いだままでも、十分に前記後輪用出
力軸１１を中立位置に戻す事が出来る。又、仮に前記電
動モータ４２ａ（又は４２ｂ）が焼き付き等により回転
不能となった場合でも、電磁クラッチ４５ａ（又は４５
ｂ）の接続を断つ事により、前記後輪用出力軸１１を中
立位置に戻す事が出来る。

【００５４】この為、図２に示した本発明の電動式四輪
操舵装置を構成する前記後輪用出力軸１１には、前述し
た先発明の場合の様なセンタリングスプリング２５（図
４〜５）を設ける必要がなくなるか、設けるとしても弾
力の弱いもので済む。この為、通常状態に於いて後輪９
に舵角を付与すべく、後輪用出力軸１１を変位させる為
には、センタリングスプリング２５の大きな弾力に打ち
勝つ様な大きな力を要しない。この為、後輪操舵用の第
一、第二の電動モータ４２ａ、４２ｂの出力はそれ程大
きいものである必要がなくなる。直進時等、前記後輪用
出力軸１１を、中立位置に保持する必要がある場合に
は、前記ブレーキ４８ａ、４８ｂにより、前記各伝達軸
４４ａ、４４ｂの回転を阻止する。

【００５５】又、前述の様に、第一、第二の減速機５１
ａ、５１ｂの逆効率が低く抑えられている為、前記第
一、第二の電動モータ４２ａ、４２ｂが同じ動き（後輪
用出力軸１１を同じ方向に同じ量だけ変位させる回転運
動）をした場合に限り、前記後輪用出力軸１１が軸方向
に亙って変位する。従って、何れかの電動モータ４２ａ
（又は４２ｂ）が暴走した場合でも、前記後輪用出力軸
１１が不用意に変位する事はなくなる。

【００５６】即ち、何れかの電動モータ４２ａ（又は４
２ｂ）が暴走した場合でも他方の電動モータ４２ｂ（又
は４２ａ）が正常に作動している限り、逆効率の低い減
速機５１ｂ（又は５１ａ）の存在により、前記他方の電
動モータ４２ｂ（又は４２ａ）側のウォーム４９ｂ（又
は４９ａ）が回転する事はない。この為、前記後輪用出
力軸１１が動く事はなく、この後輪用出力軸１１により
後輪９に、不用意に舵角が付与される事がなくなる。

【００５７】上述した様に、本発明の電動式四輪操舵装
置は、前記制御器２４及び電動式アクチュエータ３７
ａ、３７ｂの働きにより、後輪に対して異常な舵角付与
が行なわれる恐れがある場合には、直ちに前記後輪用出
力軸１１を中立位置に復帰させた後、前記各電磁クラッ
チ４５ａ、４５ｂの接続を断つと共に、前記各ブレーキ
４８ａ、４８ｂを作動させる（制動状態とする）。この
状態では、後輪９への舵角付与は一切行なわれず、自動
車は、通常の二輪操舵装置を組み込んだ場合と同様に扱
える。

【００５８】次に、図３は請求項３に記載した発明に対
応する、本発明の第二実施例を示している。それぞれが
後輪に付与すべき舵角の大きさに影響する因子である、
前輪に付与される舵角と、車速と、ヨーレートとを検出
する、舵角センサ８と、車速センサ２３と、ヨーレート
センサ３３とは、それぞれ２個ずつ設けられており、そ
れぞれ処理回路５７、５８、５９により並列処理され
て、第一、第二の制御器６０ａ、６０ｂ（ＣＰＵ）に入
力される。

【００５９】前記第一、第二の制御器６０ａ、６０ｂは
それぞれ、処理回路６１ａ〜６１ｃ、６２ａ〜６２ｃを
介して、例えば前述の図２に示した様に組み合わされた
第一、第二の電動モータ４２ａ、４２ｂ、電磁クラッチ
４５ａ、４５ｂ、ブレーキ４８ａ、４８ｂを制御し、後
輪用出力軸１１を軸方向に亙って変位させる。又、前記
第一の電動モータ４２ａの回転角を検出するエンコーダ
４７ａの検出信号を、処理回路６３ａを介して前記第一
の制御器６０ａに、前記第二の電動モータ４２ｂの回転
角を検出するエンコーダ４７ｂの検出信号を、処理回路
６３ｂを介して前記第一の処理回路６０ｂに、それぞれ
入力して、各エンコーダ４７ａ、４７ｂの出力をフィー
ドバック信号として利用する事により、前記第一、第二
の電動モータ４２ａ、４２ｂを、所定角度だけ回転させ
られる様にしている。

【００６０】又、前記図２の構造に組み込まれ、第一、
第二の回転軸５２ａ、５２ｂを介して後輪用出力軸１１
の変位量を検出するエンコーダ５６ａ、５６ｂ、６５の
出力を、前記第一、第二の制御器６０ａ、６０ｂに入力
している。これら３個のエンコーダ５６ａ、５６ｂ、６
５は、何れも後輪に付与された舵角を検出する後輪舵角
センサであって、結局、前記第一、第二の制御器６０
ａ、６０ｂには、後輪に付与された舵角を検出する３系
統の後輪舵角センサからの信号が入力されている。

【００６１】更に、前記第一、第二の制御器６０ａ、６
０ｂ同士の間には、通信インターフェイス回路６４を設
けており、この通信インターフェイス回路６４によっ
て、前記第一、第二の制御器６０ａ、６０ｂから前記第
一、第二の電動モータ４２ａ、４２ｂに送り出される制
御信号の違いの有無を検出自在としている。

【００６２】上述の様に構成される本発明の電動式四輪
操舵装置に於いて、前記第一、第二の制御器６０ａ、６
０ｂは、何れかの部分が故障した場合でも、故障してい
ない系統を利用する事で、前記後輪用出力軸１１を中立
位置に復帰させ、後輪に付与している舵角を解消する機
能を有する。

【００６３】例えば前記図２に於いて、第一、第二の電
動モータ４２ａ、４２ｂの内の何れかが故障した場合、
第一、第二の制御器６０ａ、６０ｂが、故障した電動モ
ータの側の電磁クラッチの接続を切り、故障していない
側の電動モータにより、前記後輪用出力軸１１を中立位
置に戻す。この為、本発明の電動式四輪操舵装置の場
合、前記先発明の構造の様に、大きな弾力を有するセン
タリングスプリング２５を設ける必要がない。

【００６４】又、前記各エンコーダ４７ａ、４７ｂ、５
６ａ、５６ｂ、６５やセンサ２３、３３等が故障した場
合、前記第一、第二の制御器６０ａ、６０ｂの制御信号
に差が生じ、この差が前記通信インターフェイス回路６
４によって検出される。そこで、この場合には、エンコ
ーダ５６ａ、５６ｂ、６５からの、後輪舵角を検出する
合計３系統の後輪舵角センサからの信号に基づいて、第
一、第二の電動モータ４２ａ、４２ｂの一方又は双方に
より、前記後輪用出力軸１１を中立位置に戻し、後輪に
付与している舵角を解消する。

【００６５】尚、前記３系統の後輪舵角センサの内の１
系統が故障した場合でも、２系統が正常に作動している
限り、後輪の舵角を解消出来る。即ち、後輪舵角センサ
が２系統であった場合、一方の後輪舵角センサが故障す
ると、何れのセンサ（エンコーダ）が異常で、何れのセ
ンサ（エンコーダ）が正常かの判定を行なえなくなる
が、本発明の場合、後輪舵角センサを３系統設けている
為、故障しているセンサの特定を行なえる。

【００６６】更に、本発明の電動式四輪操舵装置の場
合、第一、第二の電動モータ４２ａ、４２ｂを、互いに
独立した、第一、第二の制御器６０ａ、６０ｂにより制
御する為、走行中に於いても、各電動モータ４２ａ、４
２ｂが焼き付く等によりロックしているか否かの検査
を、後輪に付与する舵角を制御しつつ行なえる。即ち、
一方の電動モータにより舵角制御を行ないつつ、他方の
電動モータ側の電磁クラッチを切って、この他方の電動
モータに通電する事により、この他方の電動モータの検
査を行なえる。但し、この場合は、図２に示した構造と
異なり、各エンコーダ４７ａ、４７ｂを、各電磁クラッ
チ４５ａ、４５ｂよりも、各電動モータ４２ａ、４２ｂ
の出力軸４３ａ、４３ｂ側に設けるか、或は、別途検査
用のエンコーダを付加する。

【００６７】尚、本発明の電動式四輪操舵装置は、電動
モータへの通電に基づいて後輪用出力軸を軸方向に亙っ
て変位させ、後輪に舵角を付与する構造のものであれば
適用出来る。即ち、本発明が適用される電動式四輪操舵
装置は、前述した先発明に係る電動式四輪操舵装置の様
に、コンプライアンスステア機構を組み込んだものであ
る必要はない。

【００６８】

【発明の効果】本発明の電動式四輪操舵装置は、以上に
述べた通り構成され作用する為、後輪に不用意に舵角付
与が行なわれるのを確実に防止して、高度の安全性を確
保出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の制御回路を示すブロック
図。

【図２】舵角付与部分の具体的構成の１例を示す要部平
面図。

【図３】本発明の第二実施例の制御回路を示すブロック
図。

【図４】先発明の電動式四輪操舵装置を示す部分横断平
面図。

【図５】図４のＡ部拡大図。

【図６】後輪用出力軸の軸方向に亙る変位量と後輪用出
力軸の軸方向に加わるばね荷重との関係を示す線図。

【図７】車速と舵角比との関係を示す線図。

【図８】先発明に係る電動式四輪操舵装置の制御回路を
示すブロック図。

【符合の説明】

１ステアリングホイール２ステアリングシャフト３ステアリングギヤ４前輪用出力軸５ナックルアーム６前輪７ステアリングコラム８舵角センサ９後輪１０ハウジング１１後輪用出力軸１２着力点１３ナックルアーム１４操舵中心１５ラック歯１６伝達軸１７ピニオン歯１８ウォームホイール１９電動モータ２０出力軸２１ウォーム２２変位センサ２３車速センサ２４制御器２５センタリングスプリング２６座板２７段部２８ストップリング２９皿板ばね３１電磁クラッチ３２エンコーダ３３ヨーレートセンサ３４その他のセンサ３５₁ 〜３５_n 制御パラメータ演算手段３６比較選択手段３７₁ 〜３７_m 電動式アクチュエータ３７ａ第一の電動式アクチュエータ３７ｂ第二の電動式アクチュエータ３８ケース３９滑り軸受４０自在継手４１連結ロッド４２ａ第一の電動モータ４２ｂ第二の電動モータ４３ａ出力軸４３ｂ出力軸４４ａ伝達軸４４ｂ伝達軸４５ａ電磁クラッチ４５ｂ電磁クラッチ４６軸受４７ａエンコーダ４７ｂエンコーダ４８ａブレーキ４８ｂブレーキ４９ａウォーム４９ｂウォーム５０ａウォームホイール５０ｂウォームホイール５１ａ第一の減速機５１ｂ第二の減速機５２ａ第一の回転軸５２ｂ第二の回転軸５４軸受５４軸受５５ａピニオン歯５５ｂピニオン歯５６ａエンコーダ５６ｂエンコーダ５７処理回路５８処理回路５９処理回路６０ａ第一の制御器６０ｂ第二の制御器６１ａ処理回路６１ｂ処理回路６１ｃ処理回路６２ａ処理回路６２ｂ処理回路６２ｃ処理回路６３ａ処理回路６３ｂ処理回路６４通信インターフェイス回路６５エンコーダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清野薫群馬県高崎市八幡町1390番地の12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】後輪に付与すべき舵角の大きさに影響す
る因子を検出するセンサと、このセンサからの信号を入
力して制御信号を出力する制御器と、この制御信号に基
づいて前記後輪に舵角を付与する電動式アクチュエータ
とを備えた電動式四輪操舵装置に於いて、前記制御器
は、互いに並列に設けられ、それぞれが前記センサから
の信号を受け入れて前記制御信号を演算する、複数の制
御パラメータ演算手段と、各制御パラメータ演算手段か
ら送り出される制御信号を比較して、前記各制御パラメ
ータ演算手段から送り込まれる制御信号が等しい場合に
のみ、この制御信号を前記電動式アクチュエータに送る
比較選択手段とを有する事を特徴とする電動式四輪操舵
装置。
【請求項２】電動式アクチュエータを複数個設け、こ
の複数個の電動式アクチュエータが同じ動きをした場合
にのみ後輪に舵角が付与される、請求項１に記載の電動
式四輪操舵装置。
【請求項３】後輪に付与すべき舵角の大きさに影響す
る因子を検出する少なくとも２系統の因子センサと、前
記後輪に付与された舵角を検出する、少なくとも３系統
の後輪舵角センサと、各系統の因子センサ及び後輪舵角
センサからの信号を入力して制御信号を出力する少なく
とも２系統の制御器と、各制御器から出力された制御信
号により前記後輪に舵角を付与する複数の電動式アクチ
ュエータとを備え、前記制御器は、何れかの部分が故障
した場合でも、故障していない系統を利用する事で、前
記後輪を中立位置に復帰させる機能を有する電動式四輪
操舵装置。