JPH0533193B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車等の車両において前輪の転舵
に応じて後輪をも転舵制御するようにした車両の
４輪操舵に装置に関するものである。

（従来技術） 従来より、この種の車両の４輪操舵装置とし
て、例えば特開昭57−11173号公報に開示されて
いるように、前輪を転舵する前輪転舵機構と、後
輪の転舵する後輪転舵機構とを備え、前輪の転舵
角および車速に応じて車両の横すべり角が零とな
るように後輪転舵機構を作動制御することによ
り、前輪転舵角に対する後輪転舵角特性を車速に
応じて変化させるようにしたものが知られてい
る。

上記４輪転舵装置によれば、車両の横すべり角
が零となるような後輪転舵特性は、低速時では前
輪に対して後輪が逆向き（逆位相）に転舵するこ
とにより旋回性能が向上し、最小回転半径の低減
が能とし、高速時では前輪に対して後輪が同じ向
き（同位相）に転舵することにより操安性が向上
し、レーンチエンジをスムーズに行うことができ
るものである。

そして、上記先行例においては、その４輪操舵
特性により、車両の進行方向が所望の旋回を意図
した方向の接線上に向くようにして操縦者が進行
方向を正確に予測して、車両の横加速度が回転運
動と一致し、自然な感覚で操縦することができる
という効果を得んとするものである。

しかるに、実際の車両の操縦性能のおいては、
ハンドル操舵に対応すう横加速度とヨーレイトの
応答特性が異なることなどから、必ずしも上記横
すべり角が零となるような転舵特性が操縦者にと
つて操縦性、安定性の評価が高いものとはならな
いものである。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、車速の変化に対して
前輪転舵角に対する後輪転舵角の比が変化するよ
うに制御するについて、操縦者が体感する操縦性
および安定性が高くなるように上記前輪転舵角に
対する後輪転舵角の比を設定した車両の４輪操舵
装置を提供することを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明の４輪操舵装置は、前輪転舵機構により
ハンドル操舵に応じて前輪を転舵する一方、前輪
の転舵に応じて後輪転舵機構により後輪を転舵す
るについて、後輪転舵機構をコントローラにより
制御し、その制御は前輪転舵角に対する後輪転舵
角の比を予め車速に応じて低速時逆位相、高速時
同位相となるよう設定するとともに、この後輪転
舵比特性を、所定の走行状態下において車両のす
べり角が零となる特性より逆位相側となる特性
で、かつハンドル操舵により生じる生じる車両の
横加速度およびヨーレイトの応答遅れが実質的に
同一となるよう、予め各車速毎に前輪に対する後
輪の転舵比が設定したことを特徴とするものであ
る。

（発明の効果） 本発明によれば、前輪転舵角に対する後輪転舵
角の比すなわち後輪転舵比特性を、予め車速に応
じて低速時逆位相、高速時同位相となるよう設定
するとともに、所定の走行状態下において車両の
すべり角が零となる特性より逆位相側となる特性
で、かつハンドル操舵により生じる車両の横加速
度およびヨーレイトの応答遅れが実質的に同一と
なるように設定したことにより、ハンドルの操舵
にともなつて横加速度とヨーレイトとが同時に発
生するようになり、操縦者にとつては遠心力によ
る横加速度を受けながらヨーレイトにより車両の
向きが変更することから、操縦性および安定性が
高く、操作フイーリングの良好な４輪操舵装置を
得ることができるものである。

（実施例） 以下、図面により本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の全体構成図であり、左右の前
輪１，１を転舵する前輪転舵機構２は、ステアリ
ングハンドル３と、該ステアリングハンドル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、該ラツクピニオン機構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およびナツクルアーム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機
構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、該後輪操作ロツド９の左右
両端にそれぞれタイロツド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、上記後輪操作ロツド９の軸方向の移動によ
り、後輪７，７が転舵する。そして、後輪操作ロ
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１３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、該パワーシリンダ１８内を左右の
油圧室１８ａ，１８ｂに仕切るピストン１９がこ
の後輪操作ロツド９に固着されると共に、上記油
圧室１８ａ，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がそれぞれ接続され、
また上記コントロールバルブ２０とオイルポンプ
２２との間には油圧供給通路２３およびリターン
通路２４が設けらている。上記オイルポンプ２２
はモータ２５によつて駆動される。

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、オイルポンプ２２から油圧供給通
路２３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
１８ｂまたは１８ａ内の作動油をリターン通路２
４を介して上記オイルポンプ２２に戻すように作
用する。したがつて、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を介して後輪操作ロツド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
後輪操作ロツド９の移動をアシストするように構
成されている。

上記後輪転舵機構８のパルスモータ１４および
オイルポンプ２２の駆動用モータ２５は、コント
ローラ２６から出力される制御信号によつて作動
制御される。上記コントローラ２６には、前輪転
舵機構２におけるステアリングハンドル３の操舵
角を検出する舵角センサ２７からの舵角信号と、
車速センサ２８から出力される車速信号と、車載
重量を検知する荷重センサ２９からの荷重信号と
がそれぞれ入力され、バツテリ電源３０が接続さ
れている。

なお、上記オイルポンプ２２はエンジンによつ
てベルト駆動するようにしてもよく、また、舵角
センサ２７としては、ステアリングハンドル３の
操舵角を直接検出するもの、もしくはラツクピニ
オン機構４等の前輪２の転舵に関連して移動する
部材の移動量から検出するようにしてもよい。

次に、上記コントローラ２６は第２図に示すよ
うに、前記舵角センサ２７の検出信号、車速セン
サ２８の検出信号および荷重センサ２９の検出信
号を受ける目標転舵角演算部３２を有し、この目
標舵角演算部３２で特性記憶部３３に記憶された
転舵特性から現在の運転状態に対応する目標転舵
角が演算される。

上記目標転舵角演算部３２で算出した後輪転舵
角の信号はパルスジエネレータ３４に出力され、
該パルスジエネレータ３４で後輪転舵角が目標値
となるようにパルスモータ１４の回転方向と回転
量に対応するパルス信号を求めてドライバ３５に
出力し、ドライバ３５はこの信号を受けてパルス
モータ１４を駆動する駆動パルス信号に変換して
パルスモータ１４に出力し、目標転舵角となるよ
うに後輪転舵機構８を駆動するものである。

上記コントローラ２６の特性記憶部３３に予め
記憶されている後輪転舵特性は、第３図に実線
に示すような前輪転舵角に対する後輪転舵角の比
（後輪転舵比ｋ）の車速Ｖに対する特性が設定さ
れているものである。上記後輪転舵比ｋは、ステ
アリングハンドル３の操舵により生じる車両の横
加速度およびヨーレイト両応答特性が可及的に近
似するように設定されているものである。

ここで、第３図に示す後輪転舵特性は、基本的
には、車速が低速から高速に上昇するにしたがつ
て後輪転舵比ｋはマイナス方向の逆位相（前後輪
が逆方向に転舵する状態）で大きな転舵比から、
転舵比が０となるように転舵比が小さくなる方向
に移行し、中速域にて転舵比ｋがプラス方向の同
位相（前後輪が同方向に転舵する状態）に変わ
り、高速域では同位相転舵比ｋが大きくなるよう
に制御されたものである。

第２図に鎖線で示す後輪転舵比特性は、車両
のすべり角が０となるように設定したものであつ
て、この特性に対し、本発明の後輪転舵比特性
は、ハンドル操舵により生じる横加速度の応答特
性とヨーレイトの応答特性とが一致するように設
定したことにより、上記比較例の特性のものに
比べて逆位相側にずれた傾向にあり、特に中速域
から高速域にかけての同位相領域の転舵比ｋが小
さい値に設定され、前輪転舵角に対して後輪転舵
角が同位相方向でも小さくなるものである。ま
た、後輪転舵比ｋが逆位相から同位相に変化する
転舵比ｋが０になる車速が特性のものに比べて
大きな値となり、この近辺において、特性と特
性の同位相と逆位相が逆に設定されていること
になる。

本発明における上記後輪転舵特性の設定基準を
以下に示す。

まず、ハンドル操舵に対するヨーレイトと横加
速度の応答特性が、車速変化に対して変化する傾
向を第４図Ａ，Ｂの周波数応答特性に示す。図の
横軸はハンドル操舵スピードに相当する入力周波
数であり、縦軸は応答遅れに相当する位相であ
り、マイナス方向に応答遅れが大きくなるもので
ある。

第４図Ａのヨーレイトの応答特性は、車速が増
大するに対し、応答遅れが小さくなるものであ
る。一方、第４図Ｂの横加速度の応答特性は、車
速が増大するのに対し、応答遅れが大きくなるも
のである。

また、一定の車速において、後輪転舵比ｋの同
位相もしくは逆位相変化についてハンドル操舵に
対するヨーレイトと横加速度の応答特性の変化傾
向を第５図Ａ，Ｂの周波数応答性に示す。

第５図Ａのヨーレイトの応答特性は、転舵比ｋ
が同位相方向に変化するのに対し応答遅れが増大
し、逆位相方向に変化するのに対し応答遅れが小
さくなるものである。一方、第５図Ｂの横加速度
の応答特性は、転舵比ｋが同位相方向に変化する
のに対し応答遅れが減少し、逆位相方向に変化す
るのに対し応答遅れが増大するものである。よつ
て、後輪転舵比ｋを調整することにより、上記ヨ
ーレイトおよび横加速度の応答特性を変更するこ
とかできるものである。

そして、上記ハンドル操舵によるヨーレイトと
横加速度の応答特性が一致する後輪転舵比ｋにお
いて、操縦性および安定性に優れた操舵フイーリ
ングの良い操舵特性が得られるものである。換言
すると、操舵フイーリングの良好な操舵特性を求
めると、後輪転舵比ｋはヨーレイトと横加速度の
応答特性が一致する点で最適となるものである。

次に、特定の車速における後輪転舵比ｋを同位
相もしくは逆位相で種々に変更した場合に、操縦
者が体感する操舵フイーリンングの評価を測定し
た結果を第６図および第７図に示す。この評価
は、低速時には、操舵に伴う応答のシヤープさ、
おさまりの良さ、オン・ザ・レイル感等の各項目
にそれぞれ評価点をつけ、それらを全体的に総合
評価した結果が第６図である。また、高速時に
は、同様に操舵に伴う応答のシヤープさ、リヤグ
リツプ感、ロール感、おさまりの良さ等の各項目
にそれぞれ評価点をつけ、それらを全体的に総合
評価した結果が第７図である。

第６図の低速時には、転舵比ｋが０よりマイナ
ス側の逆位相状態におけるｋ＝k₂の点でも最も評
価点が高いものであり、この最適転舵比k₂におけ
るヨーレイトと横加速度の周波数特定性を、これ
と近傍の転舵比k₁、k₃における周波数特性ととも
に第８図Ａ，Ｂ，Ｃに示している。

すなわち、第８図Ｂが低速時における最適転舵
比k₂における応答特性を示し、ヨーレイトと横加
速度の応答特性が略一致している。

これに対し、上記最適転打k₂より逆位相が小さ
い転舵比k₁では第８図Ａに示すように、横加速度
の応答遅れよりヨーレイトの応答遅れが大きく、
最適転舵比k₂より逆位相が大きい転舵比k₃は第８
図Ｃに示すように、ヨーレイトの応答遅れより横
加速度の応答遅れが大きいものであり、これらの
両者の応答特性がずれる転舵比k₁およびk₃での操
舵フイーリングの評価は低下するものである。

なお、第８図Ｂにおいて、ハンドル操舵スピー
ドに相当する周波数が大きい領域では、両者の応
答特性は一致せずにずれているが、このような領
域は実際のハンドル操舵では殆ど発生しない外乱
領域であり、実用上のハンドル操舵では両者の応
答特性が一致する領域内にあり、実際上は問題な
いものである。

特に、上記周波数の大きい領域でも、両者の応
答特性を一致させるには、ハンドル操舵スピード
を検出して、この操舵スピードが大きいときには
横加速度の応答遅れが大きいことから、転舵比ｋ
を同位相方向に補正するようにすれば良いもので
ある（第５図参照）。

一方、第７図の高速時には、転舵比k0よりプ
ラス側の同位相状態におけるｋ＝k₅の点で最も評
価点が高いものであり、この最適転舵比k₅におけ
るヨーレイトと横加速度の周波数特性を、これと
近傍の転舵比k₄、k₆における周波数特性とともに
第９図Ａ，Ｂ，Ｃに示している。

すなわち、第９図Ｂが高速時における最適転舵
比k₅における応答特性を示し、ヨーレイトと横加
速度の応答特性が略一致している。

これに対し、上記最適転舵比k₅より同位相が小
さい転舵比k₄では第９図Ａに示すように、ヨーレ
イトの応答遅れがより横加速度の応答遅れが大き
く、最適転舵比k₅より同位相が大きい転舵比k₆で
は第９図Ｃに示すように、横加速度の応答遅れに
よりヨーレイトの応答遅れが大きいものであり、
これらの両者の応答特性がずれる転舵比k₄および
k₆での操舵フイーリングの評価は低下するもので
ある。

また、車載重量が増大すると同一車速において
も、横加速度の応答遅れが増大する傾向にあり、
ヨーレイトの応答特性がずれることになるので、
前記荷重センサ２９の検出信号に応じて、荷重が
増大した時には、横加速度の応答遅れを小さくす
るとともにヨーレイトの応答遅れが大きくするた
めに、転舵比ｋを荷重の小さい時より同位相方向
に補正するものである。これにより、両者の応答
遅れが一致して良好な操舵フイーリングを得て、
荷重の変化に対応できるものである。

なお、前記第３図に示すすべり角を０とした転
舵特性においては、本発明の特性より同位相
方向に転舵比ｋが設定されているので、第５図か
らヨーレイトの応答遅れが大きくなり、横加速度
の応答遅れが小さくなる傾向になるものである。
この場合には、ハンドル操舵に対して横加速度が
先に発生してからヨーレイトが遅れて発生するよ
うな転舵特性となつて、操舵フイーリングの評価
が低下することになる。

また、上記実施例では後輪転舵機構８に油圧に
よつて後輪７の転舵をアスストするいわゆるパワ
ーステアリング機構を採用して、パルスモータ１
４により転舵動作を確実にしているが、他の方式
の後輪転舵機構を採用してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による構成を明示す
るための車両の４輪操舵装置の全体構成図、第２
図はコントローラのブロツク図、第３図はコント
ローラに設定される後輪転舵特性の一例を比較例
とともに示す特性図、第４図ＡおよびＢはハンド
ル操舵によるヨーレイトおよび横加速度の応答特
性の車速変化に対する変化傾向を示す周波数応答
特性図、第５図ＡおよびＢはハンドル操舵による
ヨーレイトおよび横加速度の応答特性の転舵比変
化に対する変化傾向を示す周波数応答特性図、第
６図は低速時における転舵比変化に対する操舵フ
イーリング評価を示すグラフ、第７図は高速時に
おける転舵比変化に対する操舵フイーリング評価
を示すグラフ、第８図Ａ，Ｂ，Ｃは低速時におけ
る転舵比変化に対するハンドル操舵によるヨーレ
イトと横加速度の応答特性をそれぞれ示す周波数
応答特性図、第９図Ａ，Ｂ，Ｃは高速時における
転舵比変化に対するハンドル操舵によるヨーレイ
トと横加速度の応答特性をそれぞれ示す周波数応
答特性図である。 １……前輪、２……前輪転舵機構、３……ステ
アリングハンドル、７……後輪、８……後輪転舵
機構、１４……パルスモータ、２６……コントロ
ーラ、２７……舵角センサ、２８……車速セン
サ、２９……荷重センサ、３２……目標転舵角演
算部、３３……特性記憶部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハンドル操舵に応じて前輪を転舵する前輪転
   舵機構と、 前輪の転舵に応じて後輪を転舵する後輪転舵機
   構と、 前輪転舵角に対する後輪転舵角の比が予め車速
   に応じて低速時逆位相、高速時同位相となるよう
   設定された後輪転舵比特性に基づいて、上記後輪
   転舵機構を制御するコントローラとを備えた車両
   の４輪操舵装置において、 車速に応じて設定される上記後輪転舵比特性
   が、所定の走行状態下において、車両のすべり角
   が零となる特性より逆位相側となる特性で、かつ
   ハンドル操舵により生じる車両の横加速度および
   ヨーレイトの応答遅れが実質的に同一となるよ
   う、予め各車速毎に前輪に対する後輪の転舵比が
   設定されていることを特徴とする車両の４輪操舵
   装置。