JPH052551B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車等の４輪車において、前輪とと
もに後輪も転舵する４輪操舵装置に関し、特に各
種の運転状況に対応して前輪と後輪の転舵比等の
特性を制御するコントローラを備えた４輪操舵装
置に関するものである。

（従来技術） 前輪とともに後輪をも転舵する４輪操舵装置が
乗用車にも提案され、各種の改良発明がなされて
いる。

４輪操舵装置によれば、車両の種々の走行状態
に応じて従来不可能であつた便利な操縦や、より
操安性を向上させた走行が可能になる。例えば、
縦列駐車や車庫入れのような極低速における車両
の操縦において、前輪に対して後輪を逆向きに転
舵することにより（これを逆位相という）、車両
の向きを大きく変化させることが可能になり、従
来では不可能もしくは非常に困難であつた狭い場
所への駐車が可能あるいは容易になる。また、Ｕ
ターンにおいても、最小回転半径を小さくするこ
とができるので有利である。さらに、このように
後輪を前輪と逆位相に転舵することにより内輪差
をきわめて小さく、あるいはなくすることがで
き、狭い角を曲がるときなど有利である。また、
このような極低速における車両の操縦において前
輪に対して後輪を同じ向きに転舵すれば（これを
同位相という）、車両を全体的に平行移動させる
ことも可能になり、駐車や車庫入れのときに便利
なことも多い。

一方、中高速走行においてレーンチエンジをす
る場合、同位相の４輪操舵を行なえば前後輪に同
時に横方向の力が加わつて位相遅れのないスムー
ズなレーンチエンジが可能になり、このときヨー
イングを生じることもないから、高速でのレーン
チエンジも恐怖感なく行なうことができる。ま
た、コーナリング時には、逆位相に後輪を転舵す
ることにより、効果的に車の向きを変えることが
できる。

さらに、直進走行時、横風等の外乱に対してこ
の外乱の作用に対抗する方向に後輪を転舵するよ
うにすれば、外乱に対して安定した走行を維持す
ることができ、安定した高速直進性を得ることも
できる。

また、旋回中、前輪の操舵角を一定にしたまま
加減速をしても、加減速に応じて後輪の舵角を変
化させることにより、コースを外れないようにし
て安定した旋回を行なうようにすることもでき
る。すなわち、従来の車両では直進安定性のため
に操縦特性は多少アンダーステア傾向に調整され
てあり、旋回中に加速するとコースから外方へ外
れる傾向があるが、このとき後輪を逆位相に転舵
することにより、その外れる分を修正することが
でき、安定した旋回を実現することができる。

居住性の面からも、同一のホイールベースで小
さい最小回転半径を得ることができるので、ホイ
ールベースを大きくすることができるし、この他
にも、前輪の実舵角を小さくすることができるこ
とからデザイン的にも新しい試みが可能になるな
ど数々の利点が挙げられる。

このように、４輪操舵は実用上有利な点が多
く、極めて有用性の高いものである。

これまで、この４輪操舵に関し、後輪の転舵を
有効に行なうため各種の具体的構成が提案されて
いる。例えば低速では逆位相、高速では同位相の
４輪操舵をするようにしたもの（特開昭55−
91457号）、前輪の操舵角が小さい範囲では同位
相、大きいときは逆位相にしたもの（特開昭56−
5270号）、前輪の操舵角が所定以下の範囲におい
てのみ後輪を前輪の転舵角に比例して転舵するよ
うにし、所定以上の範囲では前輪の転舵角に関係
なく後輪の転舵角を一定としたもの（特開昭56−
163969号）、等が知られている。

これらの４輪操舵装置は、車速が小さいとき、
あるいは前輪操舵角が大きいときは、操舵は車両
の向きを大きく変えたい場合が多く、車速が大き
いときあるいは前輪操舵角が小さいときは僅かな
横移動がしたい場合が多いという経験則に基づい
て、後輪を常に望ましい方向に転舵するようにし
たものである。

しかしながら、実際の車両の走行においては車
速と前輪操舵角を単に独立に考慮しただけでは十
分に満足できる操縦性、走行安定性は得られな
い。例えば、一定の前輪操舵角をもつて旋回して
いるとき、この操舵角に対応した望ましい転舵比
をもつて後輪を転舵していても、旋回中に加減速
をするとコースから外あるいは内へ外れることが
ある。これは車速の変化に応じて遠心力（横力）
に変化が生じるためであるが、この場合にコース
から外れないようにするためにはこのときの車速
の変化に応じて前輪と後輪の転舵比を変える必要
がある。したがつて、前輪操舵角に対する後輪転
舵角（転舵比）は、車速によつて変化させること
が望ましい。また、中高速の領域では、車速が大
きい程、転舵比を同位相において大きくし、横方
向の加速度Ｇを大きくしてスムーズなレーンチエ
ンジができるようにして操縦性を向上させ、高速
から中速に車速が低下するにしたがつて転舵比を
小さくし、横方向の加速度を小さくするのが望ま
しい。さらに、前輪の操舵に応答して後輪が転舵
する領域（横方向の加速度Ｇが発生しやすい領域
でＧ領域という）は高速程小さく、車速の減少に
つれて大きくするのが望ましい。すなわち、高速
になるにしたがつて、転舵比を大きくし、僅かな
操舵によつて後輪を大きく転舵し、応答性をよく
して操縦性を向上させるのが望ましい。

そこで、前輪転舵角が設定値以下では前輪転舵
角の増加に大じて後輪転舵角を増加させ、この設
定値以上ではその増加の割合を減少させるような
変曲点を有する制御を行なうとともに、この変曲
点を車速の増加に応じて前輪の転舵角の小さい側
に変化させるように制御するコントローラを設け
たものが提案されている。（特開昭59−77968号）
すなわち、前輪転舵角に対する後輪転舵角特性に
変曲点を持たせ、この変曲点を車速の増加に応じ
て前輪転舵角の小さい側に変化させ、Ｇ領域を小
さくするようにしたことを特徴とするものであ
る。

このような４輪操舵装置によれば、前輪転舵角
が設定値以下の小さい範囲では、前輪転舵角の増
加に応じて後輪転舵角が増加するので、Ｇが発生
しやすいＧ領域が得られ、この設定値以上の前輪
転舵角が大きい範囲では、その増加の割合が減少
するのでヨーイングが発生しやすいヨー領域が得
られ、前輪転舵角すなわちステアリングの操舵角
の変化に応じた望ましい大きさの後輪転舵角が得
られる上、車速の増加に応じて変曲点が前輪の転
舵角の小さい方へ変化するのでＧ領域が小さくな
り、レーンチエンジの際の応答性が向上するとと
もに操縦安定性が向上する。

このようにコントローラを使用することによ
り、前輪の転舵に応じた後輪の転舵の特性を種々
変化させることができ、各種の好ましい前輪−後
輪転舵特性に応じた４輪操舵を実現することがで
きる。

しかしながら、コントローラを使用する４輪操
舵装置には、次に述べるような実用上の問題点が
ある。

すなわち、上記のようなコントローラを備えた
４輪操舵装置においては、コントローラが電力で
作動するものであるため、コントローラへの給電
が停止すると後輪転舵装置の制御が正常に行なわ
れなくなり、場合によつては運転者の意志に反し
た挙動をする可能性もあり、危険な状態となるこ
とも予想される。したがつて、コントローラへの
給電を、通常の方法で点火スイツチを介して行な
うと、走行中に誤つて点火キーをオフしたような
場合に、上記のような危険な状態が発生する可能
性がある。例えば、走行中に一旦キーをオフした
後オンすると、コントローラにシステムリセツト
がかかつて、後輪転舵装置が一旦イニシヤルセツ
トされた後、再びオフした時の位置に制御される
こととなり、後輪が運転者の意志に反した動きを
する可能性があり、危険である。また、オフの状
態では後輪の制御が不能になつて、場合によつて
は好ましくない状況が発生することもありうる。
実際、走行中にキーをオフすることは多種多様な
運転状況の中では起こり得ることである。

したがつて、コントローラを備えた４輪操舵装
置においては、走行中にキーを誤まつて、あるい
は故意にオフしても給電が停止されないような構
成が望まれる。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記のような要望に応え、走
行中に点火キーがオフされてもコントローラへの
給電が停止しないようにした４輪操舵装置を提供
することにある。

（発明の構成） 本発明の４輪操舵装置は、前輪を転舵する通常
のステアリング装置と、後輪を転舵する後輪転舵
装置と、前輪の転舵に応じて後輪転舵装置を、各
種運転状況に対応して異なつた特性で駆動するよ
う制御するコントローラとを備えたコントローラ
付４輪操舵装置において、コントローラへの給電
をキーシリンダへのキーの差込みによりオンし、
このキーシリンダからキーを抜き取ることにより
オフするスイツチ手段を設けたことを特徴とする
ものである。すなわち、コントローラへの給電
を、キーシリンダへのキーの差込み、抜取りに応
じてオン・オフするうにして、キーをキーシリン
ダから抜き取らない限り、点火オフの位置に回し
てもコントローラへの給電は停止されないように
したことを特徴とするものである。

（発明の効果） 本発明の４輪操舵装置は、上記のようにキーシ
リンダへのキーの差込み、抜取りによつてコント
ローラへの給電をオン・オフするようにしている
ので、走行中にキーをオフの位置へ回しても、キ
ーを抜き取らない限りコントローラへの給電は維
持され、給電のオフによるコントローラの制御不
能あるいは運転者の意志に反した動作を防止する
ことができ、この種の４輪操舵装置の安全性およ
び適切な操作性を確保することができる。

（実施例） 以下、図面により本発明の実施例を詳細に説明
する。

第１図は本発明の第１実施例による車両の４輪
操舵装置を概略的に示すものである。左右の前輪
１，１を転舵するステアリング装置２は、ステア
リングホイール３と、このホイール３の回転運動
を直線往復運動に変換するラツクピニオン機構４
と、この機構４の作動を前輪１，１に伝達してこ
れらを転舵させる左右のタイロツド５，５及びナ
ツクルアーム６，６とから構成されている。

一方、左右の後輪７，７を転舵する後輪転舵装
置８は、車体に左右方向に摺動自在に保持された
後輪操作ロツド９と、このロツド９の左右両端に
夫々タイロツド１０，１０を介して連結された左
右のナツクルアーム１１，１１とを有し、上記操
作ロツド９の軸方向の移動により、後輪７，７が
転舵する。そして、操作ロツド９にはラツク１２
が形成され、該ラツク１２に噛合するピニオン１
３がパルスモータ１４により一対の傘歯車１５，
１６およびピニオン軸１７を介して回転されるこ
とにより、上記パルスモータ１４の回転方向、回
転量に対応して後輪７，７を転舵する。

また、上記後輪操作ロツド９はパワーシリンダ
１８を貫通し、このシリンダ１８内を左右の油圧
室１８ａ，１８ｂに仕切るピストン１９がこの操
作ロツド９に固着されると共に、上記油圧室１８
ａ，１８ｂには、ピニオン軸１７の周囲に設けら
れたコントロールバルブ２０から導かれた油圧通
路２１ａ，２１ｂが夫々接続され、また上記コン
トロールバルブ２０と、モータ２２によつて駆動
されるポンプ２３との間には油圧供給通路２４お
よびリターン通路２５が設けられている。ここ
で、上記コントロールバルブ２０は、パルスモー
タ１４の回転時にピニオン軸１７に加わる回転力
に応じて作動し、ポンプ２３から油圧供給通路２
４を経て供給される油圧を上記回転力の方向に応
じてパワーシリンダ１８のいずれか一方の油圧室
１８ａまたは１８ｂに導入し、他方の油圧室１８
ｂまたは１８ａ内の作動油をリターン通路２５を
介して上記ポンプ２３に戻すように作用する。従
つて、上記パルスモータ１４により傘歯車１５，
１６、ピニオン軸１７、ピニオン１３およびラツ
ク１２を介して操作ロツド９が軸方向に移動され
る時に、上記パワーシリンダ１８内に導入された
油圧がピストン１９を介して操作ロツド９の移動
を助勢する。

上記パルスモータ１４およびポンプ駆動用モー
タ２２は、コントローラ２６から出力される信号
Ａ，Ｂによつて夫々作動するが、このコントロー
ラ２６には、車速センサ２７から出力される車速
信号Ｃと、上記ステアリング装置２における前輪
転舵部材の変位置、例えばステアリングホイール
３の操舵角を検出する前輪転舵角センサ２８から
の前輪転舵角信号Ｄと、後輪転舵装置８における
後輪転舵部材の変位置、例えば操作ロツド９のス
トローク量を検出する後輪転舵角センサ２９から
の後輪転舵角信号Ｅが入力される。

また、コントローラ２６には、イグニツシヨン
キーレススイツチ３１を介して電源３０が接続さ
れている。このキーレススイツチ３１は、第６図
に示すごとく、キーシリンダ６１にキー６２が差
し込まれると、接点３１ａ，３１ｂが閉成され、
電源３０からコントローラ２６に電力が供給さ
れ、キー６２を抜き取ると両接点３１ａ，３１ｂ
が開成され、給電が停止されるようになつてい
る。すなわち、キーシリンダ６１からキー６２を
抜き取るまでは電源３０からの給電は停止されな
い。

上記車速センサ２７からの車速信号Ｃと前輪転
舵角センサ２８からの前輪転舵角信号Ｄとは、コ
ントローラ２６の中の転舵量演算部に入力され、
この演算部には例えば第２図に示すような車速Ｖ
と前輪転舵角θfに対する最適後輪転舵角θrの特性
が記憶されており、この特性に従つて上記信号
Ｃ，Ｄが示す車速Ｖと前輪転舵角θfとに対応する
目標後輪転舵角θr₀が算出される。ここで、第２
図に示す後輪転舵特性は、低速時には、前輪転舵
角θfの増大に従つて後輪転舵角θrが小さな転舵比
θr／θfで且つ同位相（前後輪が同方向に転舵する
状態）で増大すると共に、一定の前輪転舵角を超
えると逆位相（前後輪が逆方向に転舵する状態）
に反転し、また高速時には、前輪転舵角θfの増大
に従つて後輪転舵角θrが大きな転舵比θr／θfで且
つ同位相で増大すると共に、一定の前輪転舵角を
超えると転舵比θr／θfが次第に減少するように設
定されている。これは、低速時における車両旋回
時には最小回転半径を可及的小さくし、また高速
時における車線変更時には迅速な進路変更を実現
するためである。

車両の走行時においてステアリングホイール３
を操舵すると、その操舵方向及び操舵角に応じて
左右の前輪１，１が転舵されると共に、その転舵
角θfと、その時の車速Ｖとがセンサ２８，２７に
よつて検出され、信号Ｄ，Ｃとして、コントロー
ラ２６の後輪転舵角演算部に入力される。演算部
は上記信号Ｄ，Ｃが示す前輪転舵角θfと車速Ｖと
に基づき、第３図に示すような予め設定れた特性
に従つて目標後輪転舵角θr₀を算出し、これに対
応したパルス信号Ａを発生してパルスモータ１４
に入力する。そのため、後輪転舵装置８における
パルスモータ１４がパルス信号Ａに対応する回
度、即ち上記の目標後輪転舵角θr₀に対応する回
度だけ回転し、傘歯車１５，１６、ピニオン軸１
７、ピニオン１３およびラツク１２を介して後輪
操作ロツド９を軸方向に移動させる。これによ
り、後輪７，７が上記目標後輪転舵角θr₀に一致
あるいは略一致するように転舵される。この時、
パワーシリンダ１８が作動し、操作ロツド９の移
動が助勢される。

また、走行中イグニツシヨンキーレススイツチ
３１をオフの位置に回しても、キーを抜き取らな
い限り電源３０からコントローラ２６への給電は
停止されないので、走行中にコントローラ２６の
作動が停止したり、再度キーをオンの位置に回し
たときにコントローラ２６が運転者の意志に反し
た作動をしたりすることがなく、安全が確保され
る。

上記実施例は前輪転舵角センサ２８からの信号
に基づいて後輪を操舵するものであるが、前輪転
舵角を機械的に後輪へ伝達し、転舵比をモータに
より制御する形式の後輪転舵装置を使用した実施
例を、以下第３図、第４図および第５図を参照し
て説明する。

第３図において、第１図と共通する部材には同
じ符号を付してその説明を省略し、以下第１図の
実施例と異なる部分のみ説明する。

前輪のステアリング装置２のラツクピニオン機
構４のラツク４Ａには、このラツク４Ａの移動量
を後輪転舵装置８へ伝達するピニオン４Ｂが噛合
している。このピニオン４Ｂは連結ロツド４０を
介して傘歯車４１に結合され、傘歯車４１は後輪
駆動ロツド４４を揺動させる揺動子４３を回動さ
せる回動軸４２Ａ（第４図参照）と一体的に固定
された傘歯車４２と噛合している。回動軸４２Ａ
は、揺動子４３と一体的に固定された揺動軸４３
Ａと軸方向に摺動自在に嵌合する筒部４２Ｂを半
径方向に突出させて有しており、軸受４２Ｃに回
動自在に支持されている。

後輪駆動ロツド４４は揺動子４３の貫通孔４３
Ｂに遊嵌され、一端４４Ａをコントロールバルブ
２０の駆動ロツド２０Ａにボールジヨイントによ
り枢支され、他端４４Ｂを転舵比コントロール用
の揺動アーム４５の先端４５Ａに同じくボールジ
ヨイント等の自由継手により枢支される。コント
ロールバルブ２０の駆動ロツド２０Ａは軸方向に
移動可能であり、揺動アーム４５は揺動軸４６と
一体的に支持アーム４７に揺動自在に支持されて
いる。

この支持アーム４７は軸４７Ａと一体的に固定
され、この軸４７Ａとともに回転自在となつてい
る。この軸４７Ａはモータ５０に回転されるウオ
ーム４８によつて回転されるウオームギア４９の
軸と一体になつており、モータ５０によつて回転
されて転舵比を変更する。このウオームギア４９
には転舵比センサ５１が配され、軸４７Ａすなわ
ち支持アーム４７の回転角を検出して、コントロ
ーラ２６へ転舵比信号を入力する。

上記第３図、第４図の構成において、コントロ
ーラ２６によりモータ５０が駆動されてウオーム
４８が回転されると、ウオームギア４９が回転さ
れ、軸４７Ａが回転されて支持アーム４７が回転
し、揺動軸４６の回転軸が傾けられて揺動アーム
４５の揺動軌跡（揺動面）を変化させる。一方、
前輪１，１が操舵されて前輪ラツク４Ａが左右方
向に移動するとピニオン４Ｂが回転し、連結ロツ
ド４０を介して傘歯車４１が回転する。これによ
りもう１つの傘歯車４２が回転して回動軸４２Ａ
が揺動子４３を揺動させる。すると、これを貫通
している後輪駆動ロツド４４が一端４４Ａを軸と
して揺動する。このとき、他端４４Ｂは前記揺動
アーム４５の揺動面に拘束されて運動するので、
これに伴つて前記一端４４Ａがコントロールバル
ブ２０の駆動ロツド２０Ａを軸方向に移動させ
る。

これにより、後輪操作ロツド９を左右に操作す
るパワーシリンダ１８のいずれか一方の油圧室１
８ａまたは１８ｂに油圧が導入され、油圧により
後輪が転舵される。このとき、その転舵量は、前
記揺動軸４６の傾き、すなわちウオームギア４９
の回転角と前輪の転舵量により決められるので、
モータ５０の出力により前輪、後輪の転舵比が決
められることになる。

転舵比は、転舵比センサ５１によりコントロー
ラ２６にフイードバツクされ、後輪転舵装置８の
制御は監視される。このようにして、コントロー
ラ２６により、後輪転舵装置８の制御が行なわれ
る。

上記コントローラ２６の電源供給および信号の
出入りを第５図にブロツク図をもつて示す。コン
トローラ２６への給電は、第１図の実施例と同様
にイグニツシヨンキーレススイツチ３１を介して
行なわれ、キーをキーシリンダから抜き取らない
限り、コントローラ２６への給電は維持され、前
記実施例と同様に走行中の安全は確保される。

なお、第５図中、特性切換手段２７は、車速セ
ンサの他に、手動の転舵比切換スイツチや横Ｇ、
前輪舵角（あるいはその角速度、角加速度）等の
各種の運転状況入力手段を含むものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による４輪操舵装置の一実施例
を示す概略図、第２図は前輪の転舵角に対する後
輪転舵特性を示すグラフ、第３図は本発明の第２
の実施例を示す概略図、第４図は第３図の一部拡
大図、第５図は第３図の実施例のコントローラに
関する電気回路を示すブロツク図、第６図は本発
明の４輪操舵装置に使用されるキーレススイツチ
の例を示す部分断面図である。 １，１……前輪、２……ステアリング装置、３
……ステアリングホイール、４……ラツクピニオ
ン機構、４Ａ……前輪ラツク、４Ｂ……ピニオ
ン、８……後輪転舵装置、９……後輪操作ロツ
ド、１４……パルスモータ、１８……パワーシリ
ンダ、１９……ピストン、２０……コントロール
バルブ、２２……ポンプ駆動用モータ、２３……
ポンプ、２６……コントローラ、２７……車速セ
ンサ（特性切換手段）、２８……前輪転舵角セン
サ、２９……後輪転舵角センサ、３０……電源、
３１……イグニツシヨンキーレススイツチ、４０
……連結ロツド、４１，４２……傘歯車、４２Ａ
……回動軸、４３……揺動子、４４……後輪駆動
ロツド、４５……揺動アーム、４６……揺動軸、
４７……支持アーム、４８……ウオーム、４９…
…ウオームギア、５０……モータ、５１……転舵
角センサ、６１……キーシリンダ、６２……キ
ー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前輪を転舵するステアリング装置、 後輪を転舵する後輪転舵装置、 前輪の転舵に応じて前記後輪転舵装置を、各種
   運転状況に対応して駆動制御するコントローラ、
   および キーシリンダーへのキーの差込みにより前記コ
   ントローラへの給電を行ない、該キーシリンダー
   からのキーの抜取りにより前記給電を停止するス
   イツチ手段を備えてなる車輪の４輪操舵装置。