JPH05330444A - 車両の４輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 前輪２，２の転舵に応じて後輪８，８を転舵
制御するようにした車両の４輪操舵装置において、直進
走行時にステアリング操作の遊びに相当する前輪転舵角
θF の変化に対して後輪８，８が敏感に反応して転舵さ
れるのを防止し、車両の良好な直進安定性を確保する。 【構成】 車両の４輪操舵装置において、高車速領域で
後輪８，８が前輪２，２と同位相に転舵されるとき、ス
テアリング操作の遊びに相当する前輪転舵角θF の極め
て小さい範囲内で後輪転舵角θR を直進状態に保つ不感
帯を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、前輪の転舵に応じて後
輪をも転舵制御するようにした車両の４輪操舵装置に関
し、特に、車両の直進安定性及び操舵安定性を確保する
ようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の４輪操舵装置とし
て、例えば特開昭５５−９１４５７号公報等に開示され
ているように、設定速度以下の低車速域では前輪の転舵
方向に対して後輪を逆方向（逆位相）に転舵することに
より、車両の最小回転半径を小さくして小回りや車庫入
れ等を容易に行わせる一方、設定速度より高い中・高速
車速域では後輪を前輪と同方向（同位相）に転舵するこ
とにより、後輪の前輪に対するコーナリングフォースの
位相遅れを短縮して、レーンチェンジ（車線変更）や緩
やかな旋回を安定して行わせるようにしたものが知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来の
ものでは、ステアリング操作に伴う前輪の転舵角の変化
に即応して後輪を転舵制御するようになされている。そ
のため、前輪操舵角が大きくなる車両の旋回走行時には
上記した本来の目的を十分に達成し得るが、反面、直進
走行時にはステアリング操作の遊びに相当する前輪転舵
角の変化に対しても後輪転舵装置が敏感に反応して後輪
が転舵されてしまい、その結果、車両の直進安定性が阻
害されるという問題があった。

【０００４】そこで、本発明はかかる諸点に鑑み、ステ
アリング操舵角すなわち前輪転舵角が極めて小さい範囲
内では前輪の転舵に拘らず後輪転舵角を直進状態に保つ
ように後輪転舵角特性に所定の不感帯を設定することに
より、直進走行時にステアリング操作の遊びの範囲内で
前輪が転舵されても後輪は全く転舵されないようにし、
よって４輪操舵式車両の直進安定性の向上及び操舵特性
の安定確保を図ることを目的とするものである。

【０００５】すなわち、この発明は、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、少
なくとも前輪転舵角検出手段の信号が入力されて前輪転
舵角に応じて上記後輪転舵装置を作動制御するコントロ
ーラとを備えた車両の４輪操舵装置であり、高車速領域
で前輪の転舵の小舵角域から実質同期して後輪が前輪と
同方向の同位相に転舵されるよう構成する一方、直進状
態領域に対応する前輪転舵角の極めて小さい範囲に設定
された上記ステアリング装置の遊び量に対応する範囲内
で後輪転舵角を直進状態に保つ不感帯設定手段が設けら
れていることを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記の構成により、本発明では、車両の直進
時、ステアリング装置の遊び量に対応する、前輪転舵角
の極めて小さい範囲内で前輪が転舵されても、不感帯設
定手段により後輪は全く転舵されず、後輪転舵角が直進
状態に保たれる。このため、４輪操舵式車両の直進安定
性の向上を図ることができる。また、高車速領域では、
前輪の転舵の小舵角域から実質同期して後輪が前輪と同
方向の同位相に転舵されるので、高車速時の小舵角域に
おいて前後輪の同位相転舵による転舵の応答性及び操舵
特性の安定確保を図ることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【０００８】（実施例１）図１は本発明の実施例１であ
る４輪操舵装置の全体構成を示し、１は左右の前輪２，
２を転舵するステアリング装置で、該ステアリング装置
１はステアリングホイール３（ハンドル）と、ラックピ
ニオン機構４と、左右のタイロッド５，５と、左右のナ
ックルアーム６，６とからなる。

【０００９】一方、７は左右の後輪８，８を転舵する後
輪転舵装置であって、該後輪転舵装置７は車体に摺動自
在に支持された左右方向の後輪操舵ロッド９を備え、該
後輪操舵ロッド９の両端にはそれぞれ左右のタイロッド
１０，１０を介して左右のナックルアーム１１，１１が
連結されており、後輪操舵ロッド９の軸方向の移動によ
って後輪８，８を転舵するようにしている。上記後輪操
舵ロッド９の所定部分にはラック（図示せず）が形成さ
れ、該ラックにはピニオン軸１２に形成したピニオン１
３が噛合されており、該ピニオン１３を回転させてラッ
クと一体の後輪操舵ロッド９を移動させるようにしたラ
ックピニオン式のステアリングギヤ機構１４が構成され
ている。

【００１０】また、上記後輪操舵ロッド９の所定部位に
は油圧パワーシリンダ１５のピストン１５ａが固定され
ている。すなわち、後輪操舵ロッド９はパワーシリンダ
１５のピストンロッドを構成しており、該パワーシリン
ダ１５のピストン１５ａ両側の圧油室１５ｂ，１５ｂの
いずれが一方に圧油を供給することにより、後輪操舵ロ
ッド９を駆動して上記左右の後輪タイロッド１０，１０
に操舵アシスト力を与えるようにしている。

【００１１】上記パワーシリンダ１５の各圧油室１５
ｂ，１５ｂはそれぞれ圧油通路１６，１７を介して、上
記ピニオン軸１２すなわちステアリングギヤ機構１４の
入力軸の周囲に配設したコントロールバルブ１８に接続
されている。そして、該コントロールバルブ１８は圧油
供給通路１９及び圧油リターン通路２０を介して例えば
電動モータ２１で駆動される油圧ポンプ２２に接続され
ており、ステアリングギヤ機構１４への入力つまりピニ
オン軸１２に加わる回転力に応じてコントロールバルブ
１８が作動することにより、油圧ポンプ２２から圧油供
給通路１９を通って供給された圧油をパワーシリンダ１
５の一方の圧油室１５ｂに導入するとともに、他方の圧
油室１５ｂ内の圧油を圧油リターン通路２０を通して油
圧ポンプ２２にリターンさせパワーシリンダ１５のアシ
スト力及びその方向を制御するようにしている。

【００１２】また、上記ステアリングギヤ機構１４の入
力軸すなわちピニオン軸１２にはベベルギヤ２３，２４
を介してパルスモータ２５が連結されており、該パルス
モータ２５でステアリングギヤ機構１４の入力軸（ピニ
オン軸１２）を正逆方向に回転駆動することにより、後
輪操舵ロッド９をパワーシリンダ１５でアシストしなが
ら移動させて後輪８，８を左右に転舵するようにした後
輪転舵装置７が構成される。

【００１３】さらに、２６は前輪２，２の転舵角θF を
検出する前輪転舵角センサ、２７は車速を検出する車速
センサで、該各センサ２６，２７の出力信号は、上記油
圧ポンプ２２駆動用のモータ２１及びパルスモータ２５
を駆動制御する、つまり後輪転舵装置７を制御するコン
トローラ２８に入力されている。該コントローラ２８は
図２に詳示するように、予め設定された前輪転舵角θF
に対する後輪転舵角θR の特性を記憶する特性記憶部２
９を有している。上記特性は、例えば図３に示すよう
に、低車速時には前輪転舵角θF の増大に応じて後輪転
舵角θR が同位相（前後輪２，８の転舵方向が同方向で
ある状態）から逆位相（前後輪２，８の転舵方向が逆方
向である状態）へ変化し、一方、高車速時には前輪操舵
角θF の増大に伴って後輪操舵角θR も同位相で増大す
るが、その途中で前輪操舵角θ Fに対する後輪転舵角
θR の比θR ／θF が変化するように変曲する、すなわ
ち車速に応じて前後輪２，８の転舵位相及び転舵比θR
／θF が変化するように設定され、車両の走行状態に応
じた横Ｇ及びヨーレイトを発生させるようにしている。
そして、該特性には、前輪転舵角θF のステアリング操
作の遊びに相当する極めて小さい範囲内（例えば−１°
≦θF ≦１°）で後輪転舵角θR が零になって車両の直
進状態が保たれるよう前輪２，２の転舵に対する不感帯
Ａが設定されている。よって、この特性記憶部２９によ
り、前輪転舵角θF に対する後輪操舵角θR の特性に不
感帯Ａを設定する不感帯設定手段が構成される。また、
上記コントローラ２８は、上記両センサ２６，２７から
の出力信号を上記特性記憶部２９からの信号と照合して
その状態での目標とする後輪転舵角θR を算出する目標
転舵角演算部３０と、該目標転舵角演算部３０からの出
力信号に対応した数のパルス信号を発生するパルスジェ
ネレータ３１と、該パルスジェネレータ３１からのパル
ス信号に応じてパルスモータ２５を駆動するドライバ３
２とを備えており、前輪転舵角センサ２６及び車速セン
サ２７からの各出力を受け、前輪転舵角θF及び車速に
応じて後輪８，８を転舵するよう電動モータ２１及びパ
ルスモータ２５を駆動制御するものである。尚、図１
中、３３はコントローラ２８及び両モータ２１，２５に
電力を供給するための車載バッテリである。

【００１４】尚、油圧ポンプ２２は、上記実施例のモー
タ駆動方式に変え、エンジンにより駆動するようにして
もよい。

【００１５】次に、上記実施例の作動について説明する
に、車両の走行時、その時のステアリング操舵角すなわ
ち前輪転舵角θF 及び車速がそれぞれ前輪転舵角センサ
２６及び車速センサ２７により検出されて信号としてコ
ントローラ２８に入力され、これらの信号を受けたコン
トローラ２８は後輪転舵装置７の電動モータ２１を作動
させて油圧ポンプ２２を駆動するとともに、その走行状
態での目標とする後輪転舵角θR を、特性記憶部２９に
記憶された前輪転舵角θF に対する後輪転舵角θR の特
性（図３に示す特性）から割り出す。そして、前輪転舵
角θF が零で車両が直進走行しているときには、上記目
標の後輪転舵角θR は零となってコントロータ２８から
パルスモータ３１への出力信号はなく、該パルスモータ
２５は作動しない。このことにより後輪８，８は予め定
められた通りに前向き状態に保たれて、その転舵角θR
は零となり、よって車両の直進走行が保たれる。

【００１６】その際、上記前輪転舵角θF に対する後輪
転舵角θR の特性には、図３に示すように前輪転舵角θ
F がステアリング操作の遊びに相当する極めて小さい範
囲内に限定して前輪２，２の転舵変化に対する不感帯Ａ
が設定されているため、ステアリング操作時の遊びによ
りその範囲内で前輪転舵角θF が変動しても、それに感
応して後輪転舵装置７が作動することはなく、後輪転舵
角θR は確実に零に保たれ、よって車両の直進安定性を
向上させることができる。

【００１７】一方、ステアリング操作により前輪２，２
が転舵されて、前輪転舵角θF が不感帯Ａの範囲以上に
変化したときには、それに応じて上記目標の後輪転舵角
θRも変化し、該目標後輪転舵角θR に対応するパルス
信号がコントローラ２８からパルスモータ２５に出力さ
れて該パルスモータ２５が駆動回転する。このパルスモ
ータ２５の回転によりステアリングギヤ機構１４の入力
軸（ピニオン軸１２）が駆動されて、該入力軸に連結さ
れた後輪操舵ロッド９が所定距離移動し、またそれと同
時に、コントロールバルブ１８が作動してパワーシリン
ダ１５の一方の圧油室１５ｂへ上記油圧ポンプ２２から
の圧油が供給され、上記後輪操舵ロッド９の移動がアシ
ストされる。このことにより後輪８，８が前輪転舵角θ
F 及び車速に応じて転舵され、よって車両の旋回性能の
向上等が図られる。

【００１８】尚、不感帯Ａを設定しておけば、仮に、後
輪転舵装置７を構成する各種部材の製作誤差のばらつき
等により前輪転舵角θF と後輪転舵角θR とが零同士で
正確に対応せず、前輪転舵角θF が零のとき後輪転舵角
θR が零以外の角度にずれて組み立てられていたとして
も、そのずれは上記転舵角特性の不感帯Ａによって吸収
され、前輪２，２の転舵に対して後輪８，８を意図する
転舵方向及び転舵角通りに正確に転舵することができ、
よって車両の操舵特性を安定して確保することができ
る。

【００１９】（実施例２）図４〜図６は実施例２を示し
（尚、図１〜図３と同じ部分については同じ符号を付し
てその詳細な説明を省略する）、後輪転舵装置７′をス
テアリング装置１と連動するリンク機構で構成し、かつ
不感帯設定手段を機械的な構成としたものである。

【００２０】すなわち、図４において、ステアリング装
置１のラックピニオン機構４のラック４ａには車体に支
持したＬ形リンク３４を介して車体前後方向に延びる第
１のＩ形リンク３５が連結されており、ラック４ａの移
動に応じてＬ形リンク３４を回動せしめてＩ形リンク３
５を車体前後方向に移動させるようにしている。該Ｉ形
リンク３５の後端部には車体左右方向に延びるレバー比
可変リンク３６の一端が連結され、該可変リンク３６に
は可変リンク３６上に沿って移動自在な可動支点３７が
設けられており、該可動支点３７の位置を支点としてレ
バー比可変リンク３６の一端を上記Ｉ形リンク３５の動
きに追従移動させるようにしている。また、該レバー比
可変リンク３６の中央部には車体前後方向に延びる第２
のＩ形リンク３８の前端部が連結され、該Ｉ形リンク３
８の後端部には車体に支持したＬ形リンク３９を介して
後輪操舵ロッド９′が連結されており、レバー比可変リ
ンク３６の揺動に伴う第２のＩ形リンク３８の前後方向
の移動によりＬ形リンク３９を回動させることにより、
後輪操舵ロッド９′を移動させて左右の後輪８，８を転
舵するようにしている。以上によりリンク方式の後輪転
舵装置７′が構成される。

【００２１】そして、上記レバー比可変リンク３６の可
動支点３７は、モータ４０により回転駆動される車体左
右方向の螺棒４１に螺合せしめた螺合部材４２に連結さ
れており、モータ４０の作動に伴う螺棒４１の回転によ
って螺合部材４２を車体横方向に移動させることによ
り、可動支点３７をレバー比可変リンク３６上に沿って
移動させ、可動支点３７を図示の如く可変リンク３６の
中央部（第２のＩ形リンク３８との連結部）により右側
に移動させたときには、該可変リンク３６の中央部がそ
の一端部（第１のＩ形リンク３５との連結部）と同一方
向に移動することにより、第２のＩ形リンク３８を第１
のＩ形リンク３５と同じ方向に移動させて後輪８，８を
前輪２，２と同位相に転舵する一方、逆に可動支点３７
を可変リンク３６の一端部と中央部との間に移動させた
ときには、該中央部が一端部と逆の方向に移動すること
により、第２のＩ形リンク３８を第１のＩ形リンク３５
と逆の方向に移動させて後輪８，８を前輪２，２と逆位
相に転舵し、また、可動支点３７を可変リンク３６の中
央部と一致させたときには、該可変リンク３６の一端部
の動きに拘らず第２のＩ形リンク３８の移動が停止する
ことにより、後輪８，８を前輪２，２の転舵とは無関係
に車体前後方向に保ってその転舵角θR を零にするよう
に構成されている。尚、４３は上記後輪操舵ロッド９′
と係合する一対の対向するスプリング４４，４４により
後輪８，８をその転舵角θR が零となる中立位置（直進
状態）に付勢復帰させるための中立位置復帰機構であ
る。

【００２２】また、コントローラ２８′は、上記モータ
４０を駆動制御することにより後輪転舵装置７′を制御
するように構成される。すなわち、図５に示すようにコ
ントローラ２８′は特性記憶部２９′を有し、該特性記
憶部２９′に入力記憶された前輪転舵角θF に対する後
輪転舵角θR の特性は上記実施例１で説明した特性（図
３参照）と異なり、図６に示すように前輪転舵角θF の
零からの増大に伴って直ちに後輪転舵角θR も変化する
ような従来の特性に設定されている。また、コントロー
ラ２８′には上記レバー比可変リンク３６上の可動支点
３７の位置を検出する後輪転舵センサ４５の検出信号が
入力されている。そして、コントローラ２８′は目標転
舵角演算部３０からの出力信号を実際の可動支点３７の
位置を示す上記後輪転舵センサ４５からの出力信号と比
較してその差に応じた偏差信号を出力する第１コンパレ
ータ４６と、所定の三角波信号を発生する三角波発生部
４７と、該三角波発生部４７からの三角波信号を上記第
１コンパレータ４６からの偏差信号を基準として大小判
別する第２コンパレータ４８と、該第２コンパレータ４
８からの出力信号を受けてＯＮ作動することにより上記
モータ４０への通電を行うトランジスタ４９とを備えて
いる。しかして、目標転舵角演算部３０により目標後輪
転舵角θR と対応する可動支点３７の目標支点位置を算
出し、該目標転舵角演算部３０からの出力信号に基づき
第２コンパレータ４８の出力信号の通流率を変えてトラ
ンジスタ４９のコレクタ電流を変化させることにより、
モータ４０を作動させて可動支点３７を目標位置に移動
させ、可動支点３７が目標位置に一致すると第１コンパ
レータ４６の偏差信号値が零になることにより、モータ
４０を作動停止させて可動支点３７を該目標位置に保持
するように制御するものである。

【００２３】さらに、上記第２のＩ形リンク３８はその
中間部にて前側部３８ａと後側部３８ｂとに分割され、
前側部３８ａの後端にはリンク３８の長さ方向に延びる
シリンダ部材５０が固定され、該シリンダ部材５０内に
は後側部３８ｂ前端に取り付けた摺動部材５１が、前後
側部３８ａ，３８ｂを同心に保つように摺動自在にかつ
抜出し不能に嵌合されている。そして、上記摺動部材５
１は前後輪２，８の転舵角θF ，θR が共に零のとき、
すなわち車両が直進走行状態にあるとき、シリンダ部材
５０の中央部に位置し、かつその前後両側のストローク
量はそれぞれステアリング操作に伴う遊び量に対応する
ように設定されており、よって前輪転舵角θF の極めて
小さい範囲内では第２のＩ形ロッド３８の前側部３８ａ
のみを移動させて後側部３８ｂを停止状態に保持するこ
とにより、後輪転舵角θR を直進状態に保つよう前輪転
舵角θF に対する後輪転舵角θR の特性に不感帯を設定
するようにした不感帯設定手段５２が構成されている。

【００２４】したがって、本実施例では、車両の直進走
行時、前輪転舵角θF がステアリング操作の遊びに相当
する所定角度範囲内で僅かに変動しても、その変動は第
２のＩ形リンク３８の前後側部３８ａ，３８ｂの連結部
分（不感帯設定手段５２）で伝達遮断されて後輪８，８
にまで伝わらず、後輪転舵角θR は中立位置復帰機構４
３により零に保たれたままとなり、よって簡単な構造で
もって車両の直進安定性を向上させることができる。

【００２５】また、旋回走行をすべくステアリング操作
により前輪転舵角θF が所定角度以上に増大したときに
は、第２のＩ形リンク３８の前後側部３８ａ，３８ｂが
剛性一体化することにより前輪転舵角θF の変化に応じ
て後輪転舵角θR が変更制御される。よって後輪転舵装
置７′に製作誤差のばらつき等があっても、そのばらつ
きを不感帯設定手段５２で吸収しながら後輪８，８を前
輪２，２の転舵に応じて正確に転舵することができ、車
両の操舵特性を安定確保することができる。

【００２６】尚、上記各実施例では、コントローラ２
８，２８′に車速センサ２７及び前輪転舵角センサ２６
の各出力信号を入力させて後輪８，８を車速及び前輪転
舵角θF の両方に応じて転舵制御するようにしたが、車
速センサ２７を省略して後輪８，８を前輪転舵角θF の
みに応じて制御するようにすることができるのは勿論の
ことである。

【００２７】また、本発明は、上記各実施例の如きパワ
ーステアリング方式やリンク方式の後輪操舵装置７，
７′を備えた４輪操舵装置に限らず、その他各種方式の
後輪操舵装置を備えた４輪操舵装置に対しても適用する
ことができる。

【００２８】尚、本発明は、前輪転舵角の小さい範囲を
検出しコントローラより後輪転舵装置に発せられる信号
を阻止することで、不感帯Ａを設定するようにしてもよ
い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
前輪の転舵に応じて後輪を転舵制御するようにした車両
の４輪操舵装置において、高車速領域で後輪が前輪と同
位相に転舵されるとき、ステアリング操作の遊びに相当
する前輪転舵角の極めて小さい範囲内で後輪転舵角を直
進状態に保つ不感帯を設定したことにより、車両の直進
走行時にステアリング操作の遊びに伴う前輪転舵角の変
動を吸収して後輪転舵機構に伝えないようにすることが
でき、よって４輪操舵式車両の直進安定性の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における４輪操舵装置の全体
概略構成図である。

【図２】実施例１におけるコントローラの説明図であ
る。

【図３】コントローラに記憶される前輪転舵角に対する
後輪転舵角特性の一例を示す説明図である。

【図４】本発明の実施例２を示す図１相当図である。

【図５】実施例２の図２相当図である。

【図６】実施例２の図３相当図である。

【符号の説明】

１…ステアリング装置 ２…前輪 ７，７′…後輪転舵装置 ８…後輪 ９，９′…後輪操舵ロッド １４…ステアリングギヤ機構 １５…パワーシリンダ １８…コントロールバルブ ２１…電動モータ ２２…油圧ポンプ ２５…パルスモータ ２６…前輪転舵角センサ ２７…車速センサ ２８，２８′…コントローラ ２９，２９′…特性記憶部 Ａ…不感帯 ３６…レバー比可変リンク ３７…可動支点 ３８…第２Ｉ形リンク ４０…モータ ５０…シリンダ部材 ５１…摺動部材 ５２…不感帯設定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹間 男 群馬県前橋市高花台２丁目５番８号 (72)発明者 島田 悟 群馬県前橋市大友町１丁目１番17号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、少なくとも前輪転舵角検
   出手段の信号が入力されて前輪転舵角に応じて上記後輪
   転舵装置を作動制御するコントローラとを備えた車両の
   ４輪操舵装置であって、高車速領域で前輪の転舵の小舵
   角域から実質同期して後輪が前輪と同方向の同位相に転
   舵されるよう構成する一方、直進状態領域に対応する前
   輪転舵角の極めて小さい範囲に設定された上記ステアリ
   ング装置の遊び量に対応する範囲内で後輪転舵角を直進
   状態に保つ不感帯設定手段が設けられていることを特徴
   とする車両の４輪操舵装置。