JPH0811540B2 - 車両の４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、所定の走行パラメータに応じて車輪を能動
的に転舵制御する車両の４輪操舵装置の改良に関する。

（従来の技術） 能動的な車両の４輪操舵装置として、例えば特開昭59
−81263号公報に開示されるように、前輪の転舵角に対
する後輪の転舵角の比を可変にする転舵比可変手段を備
え、該転舵比可変手段を車速に応じて制御し、低車速時
には前輪に対し後輪を逆位相に転舵して、車両の小回り
性の向上を図るとともに、高車速時には、逆に後輪を同
位相に転舵することにより、車輪の横すべりを防止して
走行安定性の向上を図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課題） ところで、前輪に対する後輪の同位相側又は逆位相側
への転舵の比率（転舵比）は、道路の屈曲状態や路面の
摩擦係数（μ）等の道路状況に応じて可変にするのが好
ましく、例えば未舗装路等の如き低μ路では、路面に対
する車輪の横方向グリップ力が低下するため、後輪の転
舵比を舗装路等の如き通常走行時の場合とは異なって、
その転舵角を小さくして横方向グリップ力を高めるのが
望ましい。

しかるに、その場合、車両の走行路面の状況を検出し
て後輪の転舵比を変更する構成を採用するときには、路
面状況の変化後に初めて後輪の転舵比が変更制御される
関係上、その制御に遅れが生じて、その間、後輪の転舵
比が路面状況に良好に対応せず、車両の走行性能を十分
に確保し得ないという憾みが生じる。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、特に
車両の走行を誘導するためのナビゲーション装置がある
ことに着目し、その目的は、上記ナビゲーション装置に
予め記憶されている道路情報に基いて車輪の操舵特性を
可変調整することにより、路面状況の変化前に予め車輪
の操舵特性を適宜に可変調整して、その制御遅れを解消
し、よって車輪の操舵特性を常に車両の走行路面の状況
に良好に対応させて、車両の走行性能の向上を図ること
にある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、第１
図に示すように、所定の操舵特性に基いて車両を転舵制
御する操舵手段34を備えた車両の４輪操舵装置を前提と
する。そして、車両の走行を誘導するための道路情報を
予め記憶するナビゲーション装置50と、車両の現在位置
を検出する現在位置検出手段65と、該現在位置検出手段
65の出力を受け、車両の現在位置に関する上記ナビゲー
ション装置50の道路情報に応じて上記操舵手段34の操舵
特性を補正制御する制御手段90とを備える構成としたも
のである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、車両の走行時には、
例えば車両の現在地周りと目的地間に関する道路情報が
ナビゲーション装置50から運転者に知らされて、車両の
目的地への走行が簡易に誘導される。

その際、目的地への走行途中においては、操舵手段34
が制御手段90により自動制御されて、車輪の操舵特性が
車両の現在位置の道路情報に応じて変更され、例えば車
両の現在位置前方の道路状況が舗装路等の通常走行時の
場合には、車輪が予め設定した操舵特性に調整される一
方、車両前方の道路状況が未舗装路等の低μ路の場合に
は、車輪の操舵特性を予め設定操舵特性よりも安定側に
変更すれば、車両の走行安全性が向上する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基いて説
明する。

第２図は車両の４輪操舵装置の全体構成を示し、１は
左右の前輪2L,2Rを転舵する前輪転舵機構であって、該
前輪転舵機構１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の回転運動を直線運動に変換するラ
ック＆ピニオン機構４と、該ラック＆ピニオン機構４の
作動を前輪2L,2Rに伝達して、これらを左右に転舵させ
る左右のタイロッド5,5およびナックルアーム6,6とから
なる。

７は左右の後輪8L,8Rを転舵する後輪転舵機構であっ
て、該後輪転舵機構７は、両端が左右の後輪8L,8Rにタ
イロッド9,9およびナックルアーム10,10を介して連結さ
れた車幅方向に延びる後輪操作ロッド11を備えている。
該後輪操作ロッド11にはラック12が形成され、該ラック
12に噛合するピニオン13がピニオン軸14および一対の傘
歯車15,16を介してパルスモータ17で回転駆動されるこ
とにより、後輪8L,8Rが上記パルスモータ17の回転方向
およびその回転量に対応して左右に転舵されるように構
成されている。

また、上記後輪操作ロッド11には、該ロッド11を操作
ロッドとするパワーシリンダ18が接続されている。該パ
ワーシリンダ18は、後輪操作ロッド11に固着したピスト
ン18aにより車幅方向に仕切られた左転用油圧室18bおよ
び右転用油圧室18cを有しているとともに、該各油圧室1
8b,18cはそれぞれ油圧通路19a,19bを介して、パワーシ
リンダ18への油供給方向および油圧を制御するコントロ
ールバルブ20に連通し、該コントロールバルブ20には油
供給通路21および油戻し路22を介して油圧ポンプ23が接
続されており、該油圧ポンプ23はモータ24によって回転
駆動される。また、上記コントロールバルブ20は、ピニ
オン軸14の回転方向を検出して後輪8L,8Rの左方向転舵
（図中反時計方向への転舵）時には油供給通路21を左転
用油圧室18bに連通しかつ右転用油圧室18cを油戻し路22
に連通する一方、後輪8L,8Rの右方向転舵（図中時計方
向への転舵）時には上記とは逆の連通状態とし、同時に
油圧ポンプ23からの油圧をピニオ軸17の回転力に応じた
圧力に減圧するものであり、後輪操作ロッド11がピニオ
ン13により軸方向（車幅方向）に移動されるときには、
パワーシリンダ18への圧油供給により上記後輪操作ロッ
ド11の移動を助勢するようにしている。以上により、前
輪の操舵時には、パルスモータ17により後輪操作ロッド
11を左右に移動させると共に、この動作をパワーシリン
ダ18で助成しながら後輪を転舵することにより、前輪転
舵角に対する後輪の転舵角の比（転舵比）を可変にする
ように構成している。

そして、上記パルスモータ17および油圧ポンプ23の駆
動用モータ24は、後輪転舵機構７の制御部たるコントロ
ーラ49から出力される制御信号によって作動制御され
る。該コントローラ49には、前輪転舵機構１におけるス
テアリングハンドル３の操舵量等から前輪転舵角を検出
する舵角センサ26からの舵角信号と、車速を検出する車
速センサ27からの車速信号とがそれぞれ入力されている
とともに、バッテリ電源28が接続されている。

また、上記コントローラ49は、予め第８図に示す如く
車速に対する前輪と後輪の転舵比特性を記憶していると
共に、舵角センサ26からのステアリングハンドル３の舵
角信号および車速センサ27からの車速信号を受け、上記
第８図の転舵比特性から、前輪転舵角と車速とに対応す
る後輪の目標転舵角を演算して、後輪の転舵角がこの目
標値になるよう上記パルスモータ17および油圧ポンプ23
の駆動用モータ24を駆動制御するものである。

ここに、上記第８図の転舵比特性は、舗装路等の路面
の摩擦係数が高い状態の通常走行時用の転舵比特性Ａ
と、未舗装路などの低μ路走行時用の転舵比特性Ｂの２
種類があって、この両転舵比特性A,Bは、基本的には、
車速が低速から高速に上昇するに従って転舵比ｋが負方
向の逆位相（前後輪が逆方向に転舵される状態）で大き
な値から零に近づくように移行し、中速域にて転舵比ｋ
が正方向の同位相（前後輪が同方向に転舵される状態）
に変わり、高速域では同位相で転舵比ｋが大きくなるよ
うに設定されている。そして、上記両転舵比特性A,Bの
うち、低μ路走行時用の転舵比特性Ｂは、通常走行時用
の転舵比特性Ａに比べて低速から高速までの全車速域に
亘って同位相側にずれた傾向にあり、転舵比ｋが負方向
の逆位相の値となる低速域ではその転舵比ｋが零に近づ
きあるいは正方向の同位相に変化し、転舵比ｋが正方向
の同位相の値となる中速域ないし高速域では、その転舵
比ｋがより大きな値になるよう設定されている。

よって、上記通常走行時用の転舵比特性Ａに基いて上
記パルスモータ17および油圧ポンプ23の駆動用モータ24
を駆動制御することにより、所定の操舵特性（通常走行
時用の転舵比特性Ａ）に基いて後輪8L,8Rを転舵制御す
るようにした操舵手段34を構成している。

さらに、上記コントローラ49は、第３図に示す如く車
両の走行を誘導するナビゲーション装置50の一部として
構成されている。該コントローラ49の内部には同図に示
すように、CPU51と、RMA52と、ROM53と、入出力インタ
フェース54とが内蔵されていると共に、該コントローラ
49には、運転者が目的地等を設定するための操作スイッ
チ55がエンコーダ56を介して信号の授受可能に接続され
ている。

また、上記コントローラ49には、CD−ROM57が装填さ
れるCDプレーヤ58がデコーダ59を介して信号の授受可能
に接続され、該デコーダ59には車室内に音声放送するオ
ーディオ装置60が接続されている。そして、上記CD−RO
M57の内部には、予め、車両の整備要領および、道路の
制限速度や駐停車禁止等の各付加情報、並びに車両の走
行誘導に必要な情報、例えば第４図に示す如き区分地図
61や、主要な地名，学校，病院及び道路舗装の有無、高
速道路と普通道路との区別、若しくは整地と悪路ないし
低μ路との区別が上記区分地図61の座標系において正確
に記憶されていて、該CD−ROM57の車両整備要領は上記
デコーダ59で選別されてオーディオ装置60で音声が車室
内に放送される一方、道路情報がCPU51に入力されてRAM
52に記憶される。

さらに、上記コントローラ49には、車両の現在位置を
検出する現在位置検出手段としての現在位置認識装置65
が信号の授受可能に接続されていると共に、ブラウン管
や液晶ディスプレィ等の表示器66が表示制御回路67及び
ビデオメモリ68を介して接続されている。そして、上記
CPU51は、現在位置認識装置65で検出した車両の現在位
置と、操作スイッチ55で設定された目的地とを含む道路
情報をRAM52から読出すと共に、車両の走行軌跡を演算
記憶して、これらを上記表示制御回路67に出力して表示
器66にこれら道路情報を第４図の如く表示する機能を有
している。

上記現在位置認識装置65は、第５図に示すように、車
速を検出する車速センサ70と、磁気コンパスよりなる地
磁気センサ71と、該両センサ70,71の検出信号を受けて
車両の進行方向及び基準値からの相対距離を検出して車
両の現在位置を把握する信号処理回路72とからなる地磁
気利用型の現在位置認識回路73と、衛生利用型の現在位
置認識回路74とを備えている。この衛生利用型の現在位
置認識回路74は、第６図に示す全世界測位衛星システム
Ａを利用したものであり、同図に示す如く、地上アンテ
ナ75から電波を発信させる地上の主制御局76と、地上ア
ンテナ75からの電波を各々受信する４機の人工衛星77
と、この各衛星77からの電波を受信して電波の測位誤差
の程度を示す劣化係数を演算し該劣化係数を上記地上ア
ンテナ75からの電波に重畳させるモニタ局85とを備えた
システムに対して、第５図に示す如く上記４機の衛星77
からの各電波を受信するGPS受信器78と、該GPS受信器78
で受信した各電波相互間の受信タイミングに基いて４機
の衛星77と車両間の距離を各々把握して車両の現在位置
を絶対的に検出する信号処理回路79とを備えると共に、
上記電波の劣化係数を判定する劣化係数判定回路80とを
備えている。該劣化係数判定回路80は、上記GPS受信器7
8が受信した電波に含む劣化係数が所定値以上の時、及
び電波の強さが所定値以下の時（例えば車両がトンネル
内を走行中の如き電波の受信不能時等）に測位誤差増大
信号を出力するものである。さらに、第５図の現在位置
認識装置65は、地磁気利用型と衛生利用型の各現在位置
認識回路73,74を選択的に切換える切換回路81を備えて
いて、該切換回路81は、劣化係数判定回路80からの測位
誤差増大信号の非出力時には衛生利用型の現在位置認識
回路74を選択する一方、測位誤差増大信号の出力時には
地磁気利用型の現在位置認識回路73を選択して、この選
択された車両の現在位置信号を上記コントローラ49のCP
U51に出力するものである。

次に、上記コントローラ49による道路状況に応じた後
輪の転舵比制御について、つまり第８図の転舵比特性A,
Bの選択動作を第７図のフローチャートに基いて説明す
る。スタートして、ステップS₁で車両の現在位置前方に
関する道路情報をRAM52から読出した後、ステップS₂で
この道路情報に基いて車両の現在位置前方の道路状況が
舗装路か否かを判別し、舗装路のYESの場合には路面の
摩擦係数が高い状況と判断して、ステップS₃で通常走行
時用の転舵比特性Ａを選択する一方、車両前方の道路が
未舗装路のNOの場合には、低μ路と判断して、ステップ
S₄で今度は低μ路用の転舵比特性Ｂを選択することによ
り、通常走行時よりも後輪の転舵比を同位相側に修正し
てリターンする。

よって、上記第７図の作動フローにより、車両の現在
位置前方に関するナビゲーション装置50の道路情報に応
じて、舗装路の通常走行時には通常の転舵比特性Ａを選
択して、後輪の転舵比をこの転舵比特性Ａに基いた設定
値に制御する一方、未舗装路の低μ路走行時には低μ路
用の転舵比特性Ｂを選択して、後輪の転舵比を上記設定
値よりも同位相側に修正して、車輪の横すべりを生じ難
くするよう、上記操舵手段34の車輪の所定の操舵特性と
しての後輪の転舵比を補正制御するようにした制御手段
90を構成している。

したがって、上記実施例においては、車両の目的地を
操作スイッチ55で設定した後は、この目的地への走行過
程で、車両の現在位置周りの地図や走行軌跡等がナビゲ
ーション装置50の表示器66に表示されて、目的地への車
両走行が簡易に誘導される。

その際、車両の走行時には、操舵手段34が制御手段90
により自動制御されて、車両前方の道路が舗装路の場合
には、後輪の転舵比が第２図の通常走行時用の転舵比特
性Ａに基いた設定値に調整されるので、後輪8L,8Rは低
車速時では前輪2L,2Rと逆位相側に転舵されて小回り性
が良好になるとともに、中・高車速時では、前輪2L,2R
と同位相側に転舵されて車輪の横すべりが抑制され、走
行安定性が向上することになる。

今、車両前方の路面が、例えば舗装路から摩擦係数の
低い未舗装路に変化した場合には、転舵比特性が通常走
行用のものから第８図の低μ路用の転舵比特性Ｂに選択
変更されて、後輪8L,8Rが未舗装路に至る前の段階で、
上記の通常走行時の場合よりも前輪2L,2Rの同位相方向
に修正転舵されるので、車輪の横方向グリップ力が増大
して、低μ路走行時においても車輪の横すべりが可及的
に防止されて、走行安定性の向上が有効に図られる。

ここに、後輪の同位相方向への修正転舵は、予め車両
が未舗装路に進入する前の段階で行われるので、この後
輪の転舵比制御に遅れは生じず、未舗装路への進入時点
では既に車輪の横方向グリップ力は増大して車両の走行
安定性は十分に確保されている。よって、常に車輪の操
舵特性をその車両周囲の道路状況に対応した適切な値に
自動調整できて、車両の走行性能および安全性の向上を
図ることができる。

以上、舗装路から未舗装路に進入する場合について説
明したが、その逆に未舗装路から舗装路に進入する場合
についても同様であり、車両の走行性能および安全性の
向上を図ることができる。

また、以上の説明では、ナビゲーション装置50により
車両を目的値に誘導しながら車両走行する場合について
説明したが、その他、その表示器66への道路情報の表示
を停止した状態でも、少なくともCD−ROM57をCDプレー
ヤ58に装填すれば、同様に後輪の転舵比を車両周囲の道
路状況に良好に対応させることができる。さらに、車輪
の操舵特性の補正制御は、上記の如き舗装路と未舗装路
との道路情報のみに限らず、その他の道路情報に応じて
も同様に適宜に行い得るのは勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の車両の４輪操舵装置に
よれば、車両に搭載したナビゲーション装置に予め内蔵
した道路情報を利用して、車輪の操舵特性を車両周りの
道路状況に応じた値に予め自動調整したので、常に車輪
の操舵特性を車両周囲の道路状況に適切に対応させるこ
とができ、車両の走行性能および安全性の向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。第２図
ないし第８図は本発明の実施例を示し、第２図は車両の
４輪操舵装置の全体構成を示す図、第３図はナビゲーシ
ョン装置の全体構成図、第４図はCD−RAMの記憶内容の
一例を示す図、第５図は現在位置認識装置の内部構成を
示すブロック図、第６図は全世界測位システムの概略構
成を示す図、第７図はコントローラの作動を示すフロー
チャート図、第８図は車速に対する後輪の転舵比特性を
示す図である。 １……前輪転舵機構、７……後輪転舵機構、34……操舵
手段、49……コントローラ、50……ナビゲーション装
置、51……CPU、57……CD−ROM、65……現在位置認識装
置、66……表示器、73……地磁気利用型現在位置認識回
路、74……衛星利用型現在位置認識回路、90……制御手
段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の操舵特性に基いて車輪を転舵制御す
   る操舵手段と、車両の走行を誘導するための道路情報を
   予め記憶するナビゲーション装置と、車両の現在位置を
   検出する現在位置検出手段と、該現在位置検出手段の出
   力を受け、車両の現在位置に関する上記ナビゲーション
   装置の道路情報に応じて上記操舵手段の操舵特性を補正
   制御する制御手段とを備えたことを特徴とする車両の４
   輪操舵装置。