JPH07108667B2 - 車輌の前後輪操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、後輪の転舵角をある所定の条件に従って可変
制御し得るように構成された車両の前後輪操舵装置の改
良に関するものである。

〈従来の技術〉 本出願人は、前輪の転舵に関連させて後輪を転舵すると
共に、車速に応じて前輪舵角に対する後輪の舵角比を可
変制御する車両の操舵装置を既に提案した（特願昭57−
134888号等参照）。この装置の概要について説明する
と、前輪舵角に対する後輪の舵角比を、第７図の曲線Ｄ
で示す如く車速に対する連続的関数とし、所定の車速ｄ
を境界としてこれより車速が高い領域は舵角比を正、つ
まり前後輪を同位相に転舵し、これより車速が低い領域
は舵角比を負、つまり前後輪を逆位相に転舵する。これ
により、低速域に於ては車両の最小回転半径、内輪差と
もに大幅に減少させて車庫入れ、狭い屈曲路での走行及
びユーターン等に於ける車両の取り廻し性を飛躍的に向
上させることができ、高速域に於いては、操縦応答性を
飛躍的に向上させることができる。

ところで、上記の曲線Ｄに代表されるような舵角比特性
は、あくまでも通常の走行条件下に於ける操縦性を平均
的に向上させることが目的であるため、走行条件によっ
ては十分に満足できる特性が得られない場合もあり得
る。例えば、低速での縦列駐車や狭い場所での幅寄せを
行なう際に前後輪が逆位相で転舵されると、車体の後部
が横方向に振られるなどの不都合が生じるため、むしろ
同位相に転舵した方がハンドル操作を容易にする場合が
ある。そこでこのような前後輪操舵装置に舵角比の切換
手段を設け、その時の走行条件に応じた最適な舵角比特
性を任意に選択し得るようにすると好都合であるものと
考えられる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかるに、例えば低速域に於ける特定の条件下での走行
に適した舵角比特性は、中高速域で走行する場合の操縦
性には必ずしも適していないため、任意に選択された特
定の条件下での走行に適した任意作動モードが保持され
たままで中高速走行へ移行すると、運転者が違和感を覚
えるような運動性を車両が呈する場合が生じないとも限
らない。

本発明は、このような不都合を解消するべく案出された
ものであり、その主な目的は、特定の条件下での車両の
取り廻し性を大幅に向上させることができ、しかも特定
の条件下での走行に適した任意作動モードが選択された
状態のまま走行を継続した場合に、運転者に違和感を与
えるような挙動を車両が呈する不都合が生じることのな
いように改良された車両の前後輪操舵装置を提供するこ
とにある。

〈問題点を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、後輪の転舵角をあ
る所定の条件に従って可変制御するための演算手段、出
力装置、及びアクチュエータを有する車両の前後輪操舵
装置に於いて、前記演算手段は、車速に対応する前輪舵
角に対する後輪の舵角比情報または後輪舵角情報に車速
信号を変換するための変換手段と、予め設定された前輪
舵角に対する後輪の舵角比情報または後輪舵角情報を記
憶するための記憶手段とを備えており、前記演算手段に
は、前記変換手段からの情報に基づいて前記アクチュエ
ータを制御するオート作動モードと、前記記憶手段から
の情報に基づいて前記アクチュエータを制御する任意作
動モードとを選択するための選択手段が接続されてお
り、該選択手段には、アクセルペダルを駆動してスロッ
トル弁の開度を制御するためのスロットルコントロール
アクチュエータ及び該スロットルコントロールアクチュ
エータの制御装置が接続されており、前記選択手段によ
って前記オート作動モードが選択されている時は前記変
換手段の信号を前記出力装置に出力し、前記選択手段に
よって前記任意作動モードが選択されている時は、前記
記憶手段の信号を前記出力装置に出力すると共に、前記
スロットルコントロールアクチュエータによって車速を
所定値以下に制限するようにしてなることを特徴とする
車両の前後輪操舵装置を提供することにより達成され
る。

〈作用〉 このようにすれば、任意作動モードが選択されている時
には、車速の増大が強制的に制限されるので、運転者の
意に反した運動性を車両が呈する状態になることを回避
することができ、しかも任意作動モードが選択されてい
ることを運転者に容易に認識させることができる。

〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

添付図面に於て、第１図は前後輪操舵装置を備えた車両
の概略基本構造を示す斜視図、第２図は後輪操舵系の拡
大斜視図、第３図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はその作動
原理を示す破断側面図である。

先ず、本発明を明確にするために第１図乃至第３図を参
照して前後輪操舵装置の構成及び動作について説明す
る。ハンドル１のハンドル軸２は、ラックアンドピニオ
ン式のギヤボックス３内に組込まれ、ラック軸４の左右
端には、タイロッド５、５が連結され、両タイロッド
５、５の外端には、前輪７、７を支承したナックルアー
ム６、６が連結されており、既知の如く、前輪７、７は
ハンドル１の操舵方向へ転舵される。

一方、ギヤボックス３から後方へピニオン軸８が導出さ
れ、このピニオン軸８の後端に、自在継手９を介して長
尺のリンケージ軸10が連結されている。リンケージ軸10
の後端には、自在継手11を介して入力軸12が連結されて
おり、この入力軸12は、車体後部の左右中心線上に配置
され、かつ軸受ブラケット13にて回転自在に支承されて
いる。

入力軸12の後端には、クレビス14を介して第２図に詳細
に示す揺動軸15が連結され、この揺動軸15の中間には、
ジョイント部材16が遊嵌されている。このジョイント部
材16の左右端には、玉継手17、17を介してタイロッド1
8、18が連結され、かつジョイント部材16は、リンク2
1、22及びブラケット23にて車体側に揺動自在に支持さ
れている。また、両タイロッド18、18の外端には、後輪
20、20を支承したナックルアーム19、19が連結されてい
る。

揺動軸15の後端には、アーム25が下向きに突出するよう
に固着され、このアーム25の下端には、リンク26が上下
方向に回動自在に枢着され、リンク26の後端には、スラ
イダ27が同じく上下方向に回動自在に枢着されている。
このスライダ28には、第３図に示す如く、ボールスクリ
ュー機構28を介してアクチュエータとしてのモータ29の
出力軸30が螺合され、この出力軸30が入力軸12と同軸的
に後方に位置するように、モータ29が車体に固定されて
いる。

一方、車両には、演算手段としての車載コンピュータ31
が搭載されている。このコンピュータ31は、車速を検出
する車速センサ32及びスライダ27の位置を検出する位置
センサ33からの信号を受けて車速に応じた適正な制御信
号をモータ29に供給する。

スライダ27が第３図（ａ）に示す位置にあり、ジョイン
ト部材16のピボット点Ｐが入力軸12の軸心に一致してい
る時は、入力軸12と揺動軸15とが同心にて回動するた
め、ジョイント部材16は左右揺動せず、タイロッド18、
18も不動である。従って、前輪７、７のみが転舵され、
後輪20、20は全く転舵されない。

一方、車速が設定値ｄ（第７図）未満の低速時には、車
速センサ32からの車速信号に応じてコンピュータ31がモ
ータ29を駆動し、第３図（ｂ）に示す如く、スライダ27
の位置を前進位置に定める。スライダ27が前進位置にあ
れば、揺動軸15が下方へ傾き、ピボット点Ｐが入力軸12
の軸心よりも下方へe₁だけオフセット（偏心）するた
め、ジョイント部材16は入力軸12の回動に応じて左右揺
動し、後輪用タイロッド18、18を前輪用タイロッド５、
５とは逆方向へ変位させる。従って、後輪20、20が前輪
７、７とは逆位相に転舵されると共に、前後輪の舵角比
が車速に対応して連続的に変化する。

車速が設定値ｄ（第７図）を越えた高速時には、コンピ
ュータ31がモータ29をその時の車速に応じて逆転させ、
第３図（ｃ）に示す如く、スライダ27を後退させる。こ
のスライダ27の後退により、揺動軸15が上方へ傾き、ピ
ボット点Ｐが入力軸12の軸心よりも上方へe₂だけオフセ
ットするため、ジョイント部材16は入力軸12の回動に応
じて左右揺動し、後輪用タイロッド18、18を前輪用タイ
ロッド５、５と同方向へ変位させる。従って、後輪20、
20は前輪７、７と同位相に転舵され、前後輪の舵角比も
車速に対応して連続的に変化する。

次に、第４図乃至第７図を参照し、本発明の制御に関わ
る構成について説明する。第４図は制御装置の全体構成
図、第５図は車速制限装置の要部構成図、第６図は第４
図の機能ブロック図、第７図は第６図に於ける舵角比出
力特性線図である。

先ず、第４図に於て符号34は、例えば複数の押ボタン35
a、35b…を並べて構成した前輪舵角に対する後輪の舵角
比（または後輪舵角、以下同じ）の切換えを行う選択手
段としてのマニュアル選択スイッチであり、車室内のイ
ンストルメントパネルに配設して運転者が手動で操作で
きるようにしてある。この選択スイッチ34は、コンピュ
ータ31に接続されており、選択スイッチ34にて選択され
た舵角比の選択結果が、コンピュータ31に入力される。

次に、第６図を参照してコンピュータ31に於ける舵角比
のマニュアル選択機能について説明する。

先ず、車速変化に応じて連続的に舵角比が変化するオー
ト作動モードについて説明する。これは選択スイッチ34
の第１番目の押ボタン35aを押すことによって選択され
る。前記のように、車速センサ32が検出した車速信号は
コンピュータ31に入力され、変換手段としての変換処理
部（イ）によって車速に対応する目標舵角比データkaに
変換される。他方、位置センサ33からは実際の舵角比デ
ータkbが得られ、両舵角比データka、kbが比較演算処理
部（ロ）にて比較されて必要な舵角比修正情報b1が得ら
れる。

一方、選択スイッチ34に於ては、オート作動モードATが
選択されているため、選択処理部（ハ）の選択によって
上記修正情報b1はそのままコンピュータ31から出力さ
れ、出力装置としての制御信号出力回路39を介して車速
に応じた必要な舵角比に変更する修正制御信号S1がモー
タ29に供給される。

他方、コンピュータ31の記憶手段としての舵角比情報記
憶装置（ニ）には、予め設定された所定の舵角比情報が
記憶されている。この舵角比情報は、例えば任意の大き
さをもつ複数の舵角比データk1、k2、k3、…knからなっ
ている。そして、ある特定の走行条件下での運動性を改
善するための任意作動モードを実現するべく、選択スイ
ッチ34に於いて押ボタン35a以外の任意の押ボタン、例
えば押ボタン35bを押せば、それに対応した舵角比デー
タk1が舵角比情報記憶装置（ニ）から読み出される。こ
れが位置センサ33からの舵角比データkbと比較演算処理
部（ホ）にて比較され、必要な舵角比修正情報b2が得ら
れる。

一方、選択処理部（ハ）に於いては、選択スイッチ34の
オート作動モードAT以外の押ボタンが押されている場合
にはこれを受け、修正情報b1の出力を停止し、修正情報
b2を出力するよう選択する。これにより、修正制御信号
S2が制御信号出力回路39からモータ29に供給され、後輪
の舵角比がk1に設定される。

この動作は、他の押ボタン35b、35a…についても同様で
あり、運転者は、選択スイッチ34にて第９図に示す任意
の舵角比k1、k2、k3…knをマニュアル選択することがで
きる。

第４図に於いて符号41で示される自動定速走行装置は、
基本的には、高速道路等でアクセルペダルを踏まなくと
も車速を一定に保つための装置である。同装置41は、ス
ロットルコントロールアクチュエータ42を備えている。
このスロットルコントロールアクチュエータ42は、第５
図に良く示されているように、図示されていないコント
ロールユニットからの信号S3により、加速用のバキュー
ムバルブ43、減速用のベントバルブ44を開閉し、エンジ
ンの吸気負圧または大気圧をアクチュエータの負圧室Ｐ
内に導入してダイヤフラム45を作動させることにより、
当該ダイヤフラム45に連結されたアクセルペダル53を駆
動してスロットル弁54の開度を制御するものである。バ
キュームバルブ43は、通電時には吸気負圧を導入し、通
電が断たれると吸気負圧を遮断する。ベントバルブ44
は、通電時は大気圧を遮断し、負圧室Ｐ内の負圧を保持
し、通電が断たれると大気圧を導入する。また符号46で
示されるセフティーバルブは、通電時は大気圧を遮断
し、非通電時は大気圧を導入するものであり、キャンセ
ル時に減速を早めるためのものである。その他符号47は
バキュームアキュムレータ、48はエアフィルタ、49はチ
ェックバルブ、50はキャブインシュレータ、51はペダル
リンク結合部である。

本実施例に於いては、アクチュエータ42の、特にバキュ
ームバルブ43及びベントバルブ44に制御装置52を接続
し、各バルブ43、44を駆動すると共に、この制御装置52
に選択スイッチ34を接続し、必要な制御信号S4、即ち任
意作動モードが選択されているか否かを報知する信号を
供給する。このようにして、選択スイッチ34に於いて任
意作動モードが選択されている時にはアクチュエータ42
を作動させ、スロットル開度、即ち車速を制限し得るよ
うにしてある。これにより、任意作動モードが選択され
たままで走行すると、任意作動モードでの走行が不適当
な車速にならないように、所定値以下に車速が制限され
るようになっている。

尚、上記実施例に於けるコンピュータ31での各種処理
は、コンピュータ31内の例えば記憶装置に記憶された所
定の制御プログラム（ソフトウェア）によって実行され
るものであって良い。また以上の実施例に於いては、車
載コンピュータ31を利用しているが、この他同機能を有
する電気的回路、機械的構成であっても良い。

更に、本発明は上記実施例に限定されず、前後輪を油圧
により操舵制御し、前輪舵角情報を油圧により伝達する
前後輪操舵装置、或いは前輪舵角を電気信号でコンピュ
ータ31に伝送するようにした前後輪操舵装置等にも同様
に適用できる。

〈発明の効果〉 このように本発明によれば、前輪舵角に対する後輪の舵
角比或いは後輪舵角を車速等に応じて可変できる前後輪
操舵装置に於いて、車速等に関係なく所望の舵角比また
は後輪舵角を任意にマニュアルで変更することができる
ので、車両の取廻し性を向上させ、しかも任意作動モー
ドの選択時には、車速の増大を制限することにより、特
定の走行条件に適した操舵特性に設定していたことを運
転者が失念した結果、車両の予期せぬ挙動に運転者が直
面する事態を回避し得ることはもとより、現在任意作動
モードが選択された状態で運行していることを運転者に
確実に認識させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は前後輪操舵装置を備えた車両の概略基本構造を
示す斜視図である。 第２図は後輪操舵系の拡大斜視図である。 第３図（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、後輪操舵系の作
動原理を示す破断側面図である 第４図は本発明の制御系の全体構成図である。 第５図はスロットルコントロールアクチュエータの要部
構成図である。 第６図は第１図から第５図までに示した実施例の機能ブ
ロック図である。 第７図は第６図に於ける舵角比出力特性線図である。 １……ハンドル、２……ハンドル軸、３……ギヤボック
ス、４……ラック軸、５……タイロッド、６……ナック
ルアーム、７……前輪、８……ピニオン軸、９……自在
継手、10……リンケージ軸、11……自在継手、12……入
力軸、13……軸受ブラケット、14……クレビス、15……
揺動軸、16……ジョイント部材、17……玉継手、18……
タイロッド、19……ナックルアーム、20……後輪、21・
22……リンク、23……ブラケット、25……アーム、26…
…リンク、27……スライダ、28……ボールスクリュー機
構、29……モータ、30……出力軸、31……コンピュー
タ、32……車速センサ、33……位置センサ、34……選択
スイッチ、35a〜35d……押ボタン、39……出力回路、41
……自動定速走行装置、42……スロットルコントロール
アクチュエータ、43……バキュームバルブ、44……ベン
トバルブ、45……ダイヤフラム、46……セーフティバル
ブ、47……バキュームアキュームレータ、48……エアフ
ィルタ、49……チェックバルブ、50……キャブインシュ
レータ、51……結合部、52……制御装置、53……アクセ
ルペダル、54……スロットル弁、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川本 善通 栃木県宇都宮市平松本町915 鈴実ハイツ 205 (72)発明者 芹沢 満也 栃木県宇都宮市宿郷町773―５ 泉マンシ ヨン２―201 (56)参考文献 特開 昭59−81269（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−26368（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】後輪の転舵角をある所定の条件に従って可
   変制御するための演算手段（31）、出力装置（39）、及
   びアクチュエータ（29）を有する車両の前後輪操舵装置
   に於いて、 前記演算手段は、車速に対応する前輪舵角に対する後輪
   の舵角比情報または後輪舵角情報に車速信号を変換する
   ための変換手段（イ）と、予め設定された前輪舵角に対
   する後輪の舵角比情報または後輪舵角情報を記憶するた
   めの記憶手段（ニ）とを備えており、 前記演算手段には、前記変換手段からの情報に基づいて
   前記アクチュエータを制御するオート作動モードと、前
   記記憶手段からの情報に基づいて前記アクチュエータを
   制御する任意作動モードとを選択するための選択手段
   （34）が接続されており、 該選択手段には、アクセルペダル（53）を駆動してスロ
   ットル弁（54）の開度を制御するためのスロットルコン
   トロールアクチュエータ（42）及び該スロットルコント
   ロールアクチュエータの制御装置（52）が接続されてお
   り、 前記選択手段によって前記オート作動モードが選択され
   ている時は前記変換手段の信号を前記出力装置に出力
   し、 前記選択手段によって前記任意作動モードが選択されて
   いる時は、前記記憶手段の信号を前記出力装置に出力す
   ると共に、前記スロットルコントロールアクチュエータ
   によって車速を所定値以下に制限するようにしてなるこ
   とを特徴とする車両の前後輪操舵装置。