JPH0557949B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両の前後輪を転舵するようにした
４輪操舵装置に関し、車両の運転状態に応じて転
舵比特性を変更するようにしたものに関する。

（従来の技術） 近年、この種の車両の４輪操舵装置は、車両の
走行特性を大きく変え得るものとして注目されて
おり、基本的には、低車速時や大舵角時に前後輪
の転舵比を逆位相に制御し、ステアリング特性を
オーバーステア特性にして車両の回頭性を高める
一方、高車速時あるいは小舵角時には、転舵比を
同位相に保ち、ステアリング特性をアンダステア
特性にして車両の走行安定性を確保するようにし
たものである。

ところで、この４輪操舵装置の一例としては、
従来、例えば特開昭57−44568号公報に示される
ように、前後輪の転舵比を決定するための転舵比
特性を複数備え、車両に加わる横加速度（いわゆ
る横Ｇ）の大きさに応じて複数の転舵比特性を選
び、その転舵比特性に基づいて後輪を転舵制御す
るようにしたものが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、この従来のものでは、車両に作用す
る横加速度を検出することを要し、高価な横加速
度センサが必要でコストアツプするのは免れ得な
い。しかも、一般的に横加速度センサの検出精度
は低く、４輪操舵制御を精度よく行うことは困難
である。（発明の目的） 本発明は斯る点に鑑みてなされたもので、その
目的は、上記の如く車両の運転状態に応じて転舵
比特性を変更する場合に、その変更基準となるべ
き車両の運状態を適切な手段によつて検出するよ
うにすることにより、車両の運転状態に応じて複
数の転舵比特性を低コストでもつて適正にかつ正
確に選択できるようにすることにある。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明で講じた解
決手段は、車両のハンドル舵角の絶対値の時間的
平均値を検出して、その値により転舵比特性を変
更するようにしたものである。すなわち、上記ハ
ンドル舵角の絶対値の時間的平均値は操舵頻度を
示すもので、その値が大きいほど前輪が頻繁に転
舵されて、車両が例えば山岳路等を走行している
状態と見傲すことができる。また、逆に、車両が
例えば高速道路等を走行しているときには、ハン
ドルをさほど大きく操舵しないので、ハンドル舵
角絶対値の時間的平均値は小さくなり、よつてこ
の平均値により車両の運転状態を検出することが
できるのである。

具体的には、本発明は、第１図に示すように、
ハンドル（ステアリングホイール）の操作に応じ
て前後輪を同時に転舵するようにした車両の４輪
操舵装置として、予め設定された複数の転舵比特
性を有して、その中の１つの転舵比特性に基づい
て前後輪の目標転舵比を設定する転舵比設定手段
１０４と、該転舵比設定手段１０４の出力を受
け、前後輪の転舵比を上記目標転舵比になるよう
に制御するアクチユエータ５１とを設ける。

また、車両のハンドル舵角θ_Hを検出する舵角検
出手段１０３と、該舵角検出手段１０３により検
出されたハンドル舵角θ_Hの絶対値の時間的平均値
Ａを演算する平均値演算手段１０５とを設けると
ともに、該平均値演算手段１０５の出力信号を入
力し、上記転舵比設定手段１０４において目標転
舵比を設定するための転舵比特性を上記ハンドル
舵角θ_Hの絶対値の時間的平均値Ａに応じて変更す
る転舵比特性変更手段１０６を設ける構成とす
る。

（作用） 上記の構成により、本発明では、車両の走行
時、転舵比設定手段１０４において複数の転舵比
特性の１つに基づいて目標転舵比が設定され、こ
の転舵比設定手段１０４の出力を受けたアクチユ
エータ５１により、車両の前後輪の転舵比が上記
目標舵角比になるように制御される。また、これ
と並行して、舵角検出手段１０３により車両のハ
ンドル舵角θ_Hが検出されるとともに、平均値演算
手段１０５において上記舵角検出手段１０３の出
力信号に基づいてハンドル舵角θ_Hの絶対値の時間
的平均値Ａが算出され、この平均値演算手段１０
５の出力を受けた転舵比特性変更手段１０６によ
り、上記転舵比設定手段１０４において目標転舵
比を決定するための転舵比特性が上記算出された
舵角絶対値の時間的平均値Ａに対応するように選
択的に変更される。

この場合、ハンドル舵角θ_Hの絶対値の時間的平
均値Ａを基に転舵比特性を変更するようになされ
ており、ハンドル舵角θ_Hを検出する舵角検出手段
１０３は一般的に車両に装備されて安価であり、
しかも検出精度が高いものであるので、転舵比特
性の変更を低コストでもつて正確に行うことがで
きることとなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基
づいて説明する。

第２図において、１_L〜２_Rは車両の４つの車輪
であつて、左右の前輪１_L，１_Rは前輪操舵機構３
により、また左右の後輪２_L，２_Rは後輪転舵機構
１２によりそれぞれ連係されている。

上記前輪操舵機構３は、左右一対のナツクルア
ーム４_L，４_Rおよびタイロツド５_L，５_Rと、該左
右のタイロツド５_L，５_R同士を連結するリレーロ
ツド６とからなる。また、この前輪操舵機構３に
はラツクピニオン式のステアリング機構７を介し
てステアリングホイール１０が連係されている。
すなわち、上記リレーロツド６にはラツク８が形
成されている一方、上端にステアリングホイール
１０を連結せしめたステアリングシヤフト１１の
下端には上記ラツク８と噛み合うピニオン９が取
り付けられており、ステアリングホイール１０の
操作に応じて左右の前輪１_L，１_Rを転舵するよう
になされている。

一方、上記後輪転舵機構１２は上記前輪操舵機
構３と同様に、左右のナツクルアーム１３_L，１
３_Rおよびタイロツド１４_L，１４_Rと、該タイロ
ツド１４_L，１４_R同士を連結するリレーロツド１
５とを有し、さらに油圧式のパワーステアリング
機構１６を備えている。該パワーステアリング機
構１６は、車体に固定されかつ上記リレーロツド
１５をピストンロツドとするパワーシリンダ１７
を備え、該パワーシリンダ１７内は上記リレーロ
ツド１５に一体的に取り付けたピストン１７ａに
よつて２つの油圧室１７ｂ，１７ｃに区画形成さ
れ、このシリンダ１７内の油圧室１７ｂ，１７ｃ
はそれぞれ油圧配管１８，１９を介してコントロ
ールバルブ２０に接続されている。また、該コン
トロールバルブ２０にはリザーブタンク２１に至
る油供給管２２および油排出管２３の２本の配管
が接続され、上記油供給管２２には図示しない車
載エンジンにより駆動される油圧ポンプ２４が配
設されている。上記コントロールバルブ２０は、
公知のスプールバルブ式のもので構成されてい
て、上記リレーロツド１５に連結部材２５を介し
て一体的に取り付けられた筒状バルブゲーシング
２０ａと、該バルブゲーシング２０ａ内に嵌装さ
れた図示しないスプールバルブとを備えてなり、
スプールバルブの移動に応じてパワーシリンダ１
７の一方の油圧室１７ｂ，１７ｃに油圧ポンプ２
４からの圧油を供給してリレーロツド１５に対す
る駆動力をアシストするものである。

また、上記パワーシリンダ１７内にはピストン
１７ａを介してリレーロツド１５をニユートラル
位置（後輪２_L，２_Rの転舵角θ_R零となる位置）に
付勢する１対のリターンスプリング１７ｄ，１７
ｄが縮装されている。また、上記油圧配管１８，
１９はそれぞれ油圧配管２６，２７を介して常時
閉の電磁開閉弁２８に連通されており、この電磁
開閉弁２８を開いたときには、パワーシリンダ１
７の両油圧室１７ｂ，１７ｃ内の油圧を同圧とし
てリターンスプリング１７ｄ，１７ｄの付勢力に
よりピストン１７ａを中立位置に位置付け、後輪
２_L，２_Rの転舵角θ_Rを常にθ_R＝０として車両の操
舵特性を２輪操舵状態とするようになされてい
る。

上記前輪操舵機構３のリレーロツド６には上記
ステアリング機構７を構成するラツク８以外に今
一つのラツク２９が形成され、該ラツク２９には
車体前後方向に延びる回転軸３１の前端に取り付
けたピニオン３０が噛み合わされ、該回転軸３１
の後端は転舵比制御機構３２を介して上記後輪転
舵機構１２に連係されている。

上記転舵比制御機構３２は、第３図に詳示する
ように、車体に対し車幅方向に移動軸線l₁上を摺
動自在に保持されたコントロールロツド３３を有
し、該コントロールロツド３３の一端は上記コン
トロールバルブ２０のスプールバルブに連結され
ている。また、転舵比制御機構３２は、基端部が
Ｕ字状ホルダ３４に支持ピン３５を介して揺動自
在に支承された揺動アーム３６を備え、上記ホル
ダ３４は車体に固定したケーシング（図示せず）
に上記コントロールロツド３３の移動軸線l₁と直
交する回動軸線l₂を持つ支持軸３７を介して回動
自在に支持されている。上記揺動アーム３６の支
持ピン３５は上記両軸線l₁，l₂の交差部に位置し
て回動軸線l₂と直交する方向に延びており、ホル
ダ３４を支持軸３７（回動軸線l₂）回りに回動さ
せることにより、その先端の支持ピン３５とコン
トロールロツド３３の移動軸線l₁とのなす傾斜
角、つまり支持ピン３５を中心とする揺動アーム
３６の揺動軌面が移動軸線l₁と直交する面（以
下、基準面という）に対してなす傾斜角を変化さ
せるようになされている。

また、上記揺動アーム３６の先端部にはボール
ジヨイント３８を介してコネクテイングロツド３
９の一端部が連結され、該コネクテイングロツド
３９の他端部はボールジヨイント４０を介して上
記コントロールロツド３３の他端部に連結されて
おり、揺動アーム３６の先端部の第３図左右方向
の変位に応じてコントロールロツド３３を左右方
向に変位させるようになされている。

上記コネクテイングロツド３９は、そのボール
ジヨイント３８に近い部位において回転付与アー
ム４１にボールジヨイント４２を介して摺動可能
に支持されている。この回転付与アーム４１は、
上記移動軸線l₁上に支持軸４３を介して回動自在
に支持した大径の傘歯車４４と一体に設けられ、
該傘歯車４４には上記回転軸３１の後端に取り付
けた傘歯車４５が噛合されており、ステアリング
ホイール１０の回動を回転付与アーム４１に伝達
するようになされている。このため、ステアリン
グホイール１０の回動角に応じた量だけ回転付与
アーム４１およびコネクテイングロツド３９が移
動軸線l₁回りに回動し、それに伴つて揺動アーム
３６が支持ピン３５を中心にして揺動された場
合、ピン３５の軸線がコントロールロツド３３の
移動軸線l₁と一致しているときには、揺動アーム
３６先端のボールジヨイント３８は上記基準面上
を揺動するのみで、コントロールロツド３３は静
止保持されるが、ピン３５の軸線が移動軸線l₁に
対し傾斜して揺動アーム３６の揺動軌跡面が基準
面からずれていると、このピン３５を中心にした
揺動アーム３６の揺動に伴つてボールジヨイント
３８が第３図の左右方向に変位して、この変位は
コネクテイングロツド３９を介してコントロール
ロツド３３に伝達され、該コントロールロツド３
３が移動軸線l₁に沿つて移動して、コントロール
バルブ２０のスプールバルブを作動させるように
構成されている。すなわち、支持ピン３５の軸線
を中心とした揺動アーム３６の揺動角が同じであ
つても、コントロールロツド３３の左右方向の変
位はピン３５の傾斜角つまりホルダ３４の回動角
の変化に伴つて変化する。

そして、上記支持ピン３５の移動軸線l₁に対す
る傾斜角すなわちホルダ３４の基準面に対する傾
斜角を変化させるために、ホルダ３４の支持軸３
７にはウオームホイールとしてのセクタギヤ４６
が取り付けられ、このセクタギヤ４６には回転軸
４７上のウオームギヤ４８が噛合されている。ま
た、上記回転軸４７には傘歯車４９が取り付けら
れ、この傘歯車４９にはアクチユエータとしての
ステツピングモータ５１の出力軸５１ａ上に取り
付けた傘歯車５０が噛合されており、ステツピン
グモータ５１を作動させてセクタギヤ４６を回動
させることにより、ホルダ３４の基準面に対する
傾斜角を変更して後輪２_L，２_Rの転舵角θ_Rつまり
前後輪１_L，２_L，１_R，２_Rの転舵比（後輪転舵角
θ_R／前輪転舵角θ_F）を制御し、例えばセクタギヤ
４６を、その中心線がウオームギヤ４８の回転軸
４７の中心線と直角になる中立位置（このとき、
上記揺動アーム３６の先端部のボールジヨイント
３８は基準面上を回動し、後輪２_L，２_Rの転舵角
θ_Rはθ_R＝０になる）から−方向に回動させたとき
には、前後輪１_L，２_Rの転舵比を後輪２_L，２_Rが
前輪１_L，１_Rと逆方向に向く逆位相に制御する一
方、反対に他方向に回動させたときには、転舵比
を後輪２_L，２_Rが前輪１_L，１_Rと同じ方向に向く
同位相に制御するように構成されている。

さらに、上記ホルダ３４の支持軸３７には、上
記ステツピングモータ５１により制御された実際
の転舵比を上記セクタギヤ４６の回動角に基づい
て検出するポテンシヨメータよりなる転舵比セン
サ１０１が設けられている。尚、上記ホルダ３４
を支持するケーシングには、上記セクタギヤ４６
の左右両側方にセクタギヤ４６の回動範囲を規制
するピンよりなる逆位相側および同位相側のスト
ツパ部材５２，５３が取り付けられ、セクタギヤ
４６が上記逆位相側のストツパ部材５２に当接し
たときのステツピングモータ５１の制御位置をそ
の初期位置とするようになされている。また、第
３図中、５４は後輪転舵機構１２におけるリレー
ロツド１５の最大移動範囲を規制するロツドスト
ツパである。

上記ステツピングモータ５１は、マイクロコン
ピユータを内蔵したコントロールユニツト１００
からの出力によつて作動制御されるように構成さ
れ、このコントロールユニツト１００には車両の
走行速度Ｖ（車速）を検出する車速センサ１０２
と、車両のハンドル舵角θ_H（ステアリングホイー
ル１０の回動角）を検出する舵角検出手段として
の舵角センサ１０３と、上記転舵比センサ１０１
との各検出信号が入力されている。

そして、上記コントローールユニツト１００に
は、第４図に示すように、そのマイクロコンピユ
ータにおける信号処理機能として、予め設定され
た複数の転舵比特性を有し、その１つの転舵比特
性に基づいて前後輪１_L，２_Lの目標転舵比を設定
するとともに、ステツピングモータ５１に制御信
号を出力して該モータ５１を前後輪１_L，２_Lの転
舵比が目標転舵比になるように駆動する転舵比設
定部１０４と、上記舵角センサ１０３により検出
されたハンドル舵角θ_Hの絶対値｜θ_H｜の時間的平
均値Ａを演算する平均値演算部１０５と、該平均
値演算部１０５の出力信号を入力し、上記転舵比
設定部１０４において目標転舵比を設定するため
の１つの転舵比特性をハンドル舵角θ_Hの絶対値｜
θ_H｜の時間的平均値Ａに応じて選択的に変更する
転舵比特性変更部１０６とが備えられている。

すなわち、上記転舵比設定部１０４は、車速セ
ンサ１０２で検出された車速Ｖを予め設定記憶さ
れている転舵比特性の１つに照合して、該車速Ｖ
に応じた前後輪１_L，２_L，１_R，２_Rの目標転舵比
を設定するとともに、転舵比センサ１０１により
検出された実際の前後輪１_L，２_Lの転舵比が上記
設定された目標転舵比になるようにステツピング
モータ５１を駆動制御するものである。上記記憶
されている転舵比特性は、例えば第５図に示すよ
うにノーマル特性、山岳路用特性および高速道路
用特性の３種類の転舵比特性ラインL₁〜L₃から
なり、そのいずれも基本的に、車速Ｖに応じて前
後輪１_L，２_Lの転舵比が変化し、車速Ｖが低い場
合には、車両の回頭性を良好にするために、後輪
２_L，２_Rが前輪１_L，１_Rに対して逆方向につまり
逆位相で転舵されて、転舵比が負となる一方、車
速Ｖが所定値に達したときには、転舵比が零にな
り、前輪１_L，１_Rの転舵に関係なく後輪２_L，２_R
の舵角θ_Rがθ_R＝０に保たれて車両が通常の２輪操
舵状態になる。さらに高速走行の場合には、コー
ナリング時の後輪２_L，２_Rのグリツプ力を向上さ
せて走行安定性を高めるために、後輪２_L，２_Rが
前輪１_L，１_Rと同方向につまり同位相に転舵され
て、転舵比が正となるように設定されている。
尚、この第５図に示す特性は所定ハンドル舵角時
における車速に対する転舵比特性である。

また、平均値演算部１０５はハンドル舵角θ_Hの
絶対値｜θ_H｜の時間的平均値Ａを演算する機能を
有する。この平均値Ａは、第６図に示すように経
時変化するハンドル舵角θ_Hの絶対値｜θ_H｜を平均
化したものであり、次式 Ａ＝（１／Ｔ）^t _p｜θ_H｜dt により算出される（Ｔは測定時間）。

さらに、上記転舵比特性変更部１０６は、上記
転舵比設定部１０４において目標転舵比の決定の
ために使用する１つの転舵比特性を上記ハンドル
舵角θ_Hの絶対値｜θ_H｜の時間的平均値Ａに応じて
変更し、第５図に示すように、平均値Ａが大きい
ときには、車両の回頭性をよくするめに逆位相域
の広い山岳路用転舵比特性ラインL₂を選択する
一方、平均値Ａが小さいときには、車両の走行安
定性を高めるために同位相域の広い高速道路用転
舵比特性ラインL₃を選択するように構成されて
いる。

次に、上記実施例の作動について説明する。

先ず、使用停止状態にある車両を運転すべく、
そのイグニツシヨンキースイツチをON操作する
と、それに伴つてステツピングモータ５１の制御
初期位置が位置決めされる。この後、車両が走行
状態に移行すると、そのときの車速Ｖが車速セン
サ１０２により検出されて該車速センサ１０２か
らコントロールユニツト１００に検出信号が出力
され、このコントロールユニツト１００の転舵比
設定部１０４において転舵比特性との比較照合に
より車速Ｖに応じた目標転舵比が算出され、この
目標転舵比に対応したパルス信号がモータ５１に
出力されてモータ５１が駆動される。このモータ
５１の駆動によりセクタギヤ４６が回動して該セ
クタギヤ４６に連結されている揺動アーム３６の
揺動軌跡面が基準面に対し傾斜変更され、この変
更によりステアリングホイール１０の操作つまり
前輪１_L，１_Rの転舵に連動して移動軸線l₁回りに
回動するコネクテイングロツド３９の動きに対す
るコントロールロツド３３の移動方向および移動
距離が変化し、このコントロールロツド３３の移
動に応じて後輪２_L，２_Rが前輪１_L，１_Rに対し上
記算出された目標転舵比になるよう、パワーステ
アリング機構１６のパワーシリンダ１７によつて
アシストされながら転舵される。このことによ
り、車両の４輪１_L〜２_Rが低車速時には転舵比が
逆位相に、高車速時には転舵比が同位相にそれぞ
れなるように制御される。また、このステツピン
グモータ５１に対する制御中、転舵比センサ１０
１により上記セクタギヤ４６の回動角に基づいて
実際の転舵比が検出されて、その信号がコントロ
ールユニツト１００にフイードバツクされる。

また、このような車両の運転中、舵角センサ１
０３によりハンドル舵角θ_Hが検出されるととも
に、コントロールユニツト１００の平均値演算部
１０５において上記ハンドル舵角θ_Hの絶対値｜θ_H
｜の時間的平均値Ａが算出され、この平均値演算
部１０５の出力を受けた転舵比特性変更部１０６
により、上記転舵比制御部１０４で目標転舵比を
決定するための転舵比特性が上記平均値Ａに応じ
て変更され、平均値Ａが大きいときには、転舵比
特性が逆位相域の広い山岳路用転舵比特性ライン
L₂に設定される。このため、車両のステアリン
グ特性がオーバーステア側となつて、その回頭性
を高めることができる。

また、上記平均値Ａが小さいときには、転舵比
特性が同位相域の広い高速道路用転舵比特性ライ
ンL₃に設定される。このため、車両のステアリ
ング特性がアンダステア側となり、その走行安定
性を高めることができる。尚、平均値Ａが中程度
のときには、転舵比特性は中間のノーマル転舵比
特性ラインL₁に設定される。

したがつて、この場合、ハンドル舵角θ_Hの絶対
値｜θ_H｜の時間的平均値Ａを算出して、その平均
値Ａに応じて転舵比特性を選択するので、転舵比
特性の選択のために車両の運転状態としてハンド
ル舵角θ_Hを検出すればよく、そのハンドル舵角θ_H
を検出する舵角センサ１０３は、例えばサスペン
シヨン装置における可変ダンパの作動制御等のた
めに広く一般的に使用されていて安価であり、し
かもその検出精度も高く、よつて前後輪１_L，２_L
の転舵比を設定するための転舵比特性を低コスト
で正確に選択することができる。

尚、上記実施例では、転舵比設定部１０４にお
ける転舵比特性を３種類としたが、２種類または
４種類以上に増減変更してもよい。また、これら
複数の転舵比特性は予め設定されたものである
が、基準となる１つの転舵比特性ラインを適宜補
正して、転舵比特性を複数に増やすようにするこ
とも可能である。

また、上記実施例では、車両の前後輪１_L，２_L
の転舵比を車速Ｖに応じて可変制御するようにし
た４輪操舵装置に適用した場合を例示したが、本
発明は後輪を前輪の転舵角に応じ直接ステツピン
グモータによつて駆動するようにした４輪操舵装
置にも適用することができる。

さらに、上記実施例は、前後輪１_L，２_Lの転舵
比を制御するアクチユエータとしてステツピング
モータ５１を用いたが、本発明はDCモータ等の
他のアクチユエータによつて転舵比を制御するよ
うにした４輪操舵装置に対しても適用することが
可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、前後輪
を同時に転舵するようにした車両の４輪操舵装置
において、車両の操舵頻度に対応するハンドル舵
角の絶対値の時間的平均値を検出し、前後輪の転
舵比を決定するための転舵比特性を上記平均値に
基づいて変更するようにしことにより、複数の転
舵比特性を選択する際の基準となる車両の運状態
を低コストでかつ正確に検出でき、車両の運転状
態に応じた最適の転舵比特性を選択することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す図である。第２図
ないし第６図は本発明の実施例を示すもので、第
２図は４輪操舵装置の全体構成を概略的に示す平
面図、第３図は後輪転舵機構および転舵比制御機
構を斜視状態で示すスケルトン図、第４図はコン
トロールユニツトの構成を示すブロツク図、第５
図は所定ハンドル舵角時における車速に対する転
舵比特性を示す特性図、第６図はハンドル舵角の
絶対値の時間的平均値を演算するときの特性図で
ある。 １_L，１_R……前輪、２_L，２_R……後輪、３……
前輪転舵機構、１２……後輪転舵機構、３２……
転舵比制御機構、５１……ステツピングモータ、
１００……コントロールユニツト、１０３……舵
角センサ、１０４……転舵比設定部、１０５……
平均値演算部、１０６……転舵比特性変更部、θ_H
……ハンドル舵角、Ａ……平均値。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 前輪と共に後輪をも転舵するようにした車両
   の４輪操舵装置であつて、予め設定された複数の
   転舵比特性を有し、その１つの転舵比特性に基づ
   いて前後輪の目標転舵比を設定する転舵比設定手
   段と、該転舵比設定手段の出力を受け、前後輪の
   転舵比を上記目標転舵比になるように制御するア
   クチユエータと、車両のハンドル舵角を検出する
   舵角検出手段と、該舵角検出手段により検出され
   たハンドル舵角の絶対値の時間的平均値を演算す
   る平均値演算手段と、該平均値演算手段の出力信
   号を入力し、上記転舵比設定手段において目標転
   舵比を設定するための転舵比特性を上記ハンドル
   舵角の絶対値の時間的平均値に応じて変更する転
   舵比特性変更手段とを備えてなることを特徴とす
   る車両の４輪操舵装置。