JPH08506071A - 車両用４輪操向システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 車両用４輪操向システムであって、該４輪操向システムは、ステアリングホイール１６の回転方向に基づいて開閉するポート２８、３０を有するフロント方向制御バルブ１８と、前輪２、４に連結されたタイロッド１２、１４を押し、または、引くフロントアクチュエータ１０と、車速センサ６０、操向角センサ５８、操向量フィードバックセンサ６８、７０、７２、７４から送信される信号に応じて後輪３８、４０の操向を制御する電子制御ユニットＥＣＵとを有する；前輪操向部と、前記電子制御ユニットＥＣＵによって独立して制御される第１、２リヤ方向制御バルブ４２、４４と、前記後輪３８、４０を選択的に、または、同時的に引くか押す第１、２後輪アクチュエータ４６、４８とを有する後輪操向部とを包含する。

Description

【発明の詳細な説明】 車両用４輪操向システム 発明の背景 （1）発明の技術分野 本発明は４輪操向システム（four-wheel steering system：４輪かじ取り装 置または４輪ステアリング装置）に関するものであり、より特定的には、車両の 速度、前輪操向（ステアリング）角、横方向加速度に応じて後輪操向角を最適に 調節することにより旋回安全性能（コーナリング安定性）を向上できる４輪操向 システムに関する。 特に、本発明は各後輪を独立的に操向できる独立操向システムに関する。 （2）関連技術の記述 一般に、通常の車両用操向システムは、ステアリングホイール、操向（ステ アリング）シャフト及びコラムからなる操作（ハンドリング）機構と、フレーム に装着された操向ギヤ及びリンクからなるギヤ機構と、ピットマンアーム、ドレ ッグリンク及びタイロッドからなるリンク機構とを備えている。 そのような操向システムは、操向シャフトの一端に取付けられたギヤの回転 方向に応じて左右にタイロッドをギア駆動させることにより前輪の指向方向を調 節するように設計されている。近年、操作（ハンドリング）の安全性能を向上で きるパワーステアリングシステムが普及してきている。 しかしながら、これらの操向システムは前輪のみが操向されるように設計さ れているので、車両が高速で旋回する間、車体が突然傾いて不安定であるという 問題点が発生する。従って、近年は前輪及び後輪を同時に操向できる４輪操向シ ステムが開発されている。 この４輪操向システムの例が米国特許第４，７７８，０２３号、第４，７８ １，２６２号、第４，８２１，８３０号、第４，８８８，６１３号及び第５，２ ２０，９７４号に開示されている。 しかしながら、従来の４輪操向システムの多くのものは一つの後輪アクチュ エータのみで複数の後輪が調節されるように設計されている。 これは単純な旋回（コーナリング）の間は安定性を提供できるが、急な車線 変更やスラローム走行の期間には、この４輪操向システムの慣性のため旋回の内 側の車輪の迅速な応答が得られない。その結果、車体の後端が旋回の外側へ押し やられるというオーバステアリングが生じて、車両の限界性能及び安定性能が低 下する。 発明の要約 本発明は上述した問題点を解決するための努力によるものである。 本発明の目的は、車両の速度、前輪操向角及び横方向（ラテラル）加速度に応 じて後輪操向角を最適に調節することにより旋回（コーナリング）安全性を向上 できる４輪操向システムを提供することにある。 本発明の他の目的は、各後輪を独立的に操向（ステアリング）できる独立式操 向システムを提供することにある。 上記目的を達成するため、本発明は、ステアリングホイール；液圧を生成する エンジンによって駆動されるフロント及びリヤポンプ;ステアリングホイールの 回転方向に基づいて開閉するポートを有するフロント方向制御バルブ；フロント 方向制御バルブによって選択される流路を通じて液圧が供給される左側及び右側 チャンバを有するフロントアクチュエータ、少なくとも車速センサ、操向角セン サおよび操向量フィードバックセンサから送信される信号に応じて後輪の操向を 制御する電子制御ユニット；リヤポンプで生成された液圧をリザーバタンクに戻 し、または、電子制御ユニットから伝達された信号に応じて駆動圧として液圧を 供給する第１ソレノイドバルブ；電子制御ユニットから伝達される信号に応じて リヤポンプで生成された液圧をリザーバタンクに戻し、または、液圧を供給する 第２ソレノイドバルブ；電子制御ユニットからの信号に応じて第１ソレノイドバ ルブから供給される液圧の流れ方向を変える第１リヤ方向制御バルブ；電子制御 ユニットからの信号に応じて第２ソレノイドバルブから供給される液圧の流れ方 向を変える第２リヤ方向制御バルブ；第１リヤ後方制御バルブから供給される液 圧が流入される左側チャンバ及び右側チャンバを有する第１後輪アクチュエータ ；第２リヤ方向制御バルブから供給される液圧が流入される左側チャンバ及び右 側チャンバを有する第２後輪アクチュエータ；第１、２後輪アクチュエータの各 々により２つの後輪のいずれか一方を調節する２つの枢軸旋回（ピボット）部材 を具備する。 図面の簡単な説明 明細書と一体化されており、明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の実 施例を図解しており、そして、詳細な記述と共に、本発明の原理を説明するため に提供されている。 図１は、本発明の好適実施例による操向（ステアリング）システムを示す図面 である。 図２は、複数の後輪を複数の前輪と同一の指向方向になるように調節している 操向システムを図解している図面である。 図３は、一つの後輪のみを複数の前輪と同一な指向方向になるように調節して いる操向システムを図解する図面である。 図４は、複数の後輪を複数の前輪の指向方向と反対方向になるように調節して いる操向システムを図解する図面である。 発明の詳細な記述 図１は、本発明の車両用操向（ステアリング）システム（装置）を示しており 、このシステムにおいて、前輪２、４はそれぞれタイロッド６、８とユニバーサ ルジョイントによって連結されており、その結果、前輪アクチュエータ１０の両 側に配列されたピストンロッド１２、１４の移動により前輪２、４はそれぞれ操 向される（ステアリングされる、または、かじ取りされる）。 前輪操向（ステアリング）部２６は、ステアリングホイール１６の回転方向に 応じて液圧の流れ方向を制御するためのフロント方向制御バルブ１８と、液圧を 生成するためのフロントポンプ２４とを備えている。フロント方向制御バルブ１ ８の左側及び右側ポート２８、３０は流体通路を通じて前輪アクチュエータ１０ の左側及び右側チャンバ１０ａ、１０ｂの各々のポート２０、２２とそれぞれ連 結されている。フロントポンプ２４の出口はフロント方向制御バルブ１８に連結 されている。 フロント方向制御バルブ１８の左側及び右側ポート２８、３０はステアリング ホーイル１６の回転方向によって選択的に開放されて（オープンにされて）液圧 を前輪アクチュエータ１０の左右ポートのそれぞれに供給する。 すなわち、車両が前方向に直進位置にあるとき、左右ポート２８、３０は閉鎖 され、バイパスポート３２が開放され、その結果、フロントポンプ２４で生成さ れた液圧はリザーバ（貯蔵）タンク３４に流入する。 後輪操向（ステアリング）部５０は第１、２リヤ方向制御バルブ４２、４４と 第１、２後輪アクチュエータ４６、４８を備えており、通路５２を通じてリヤポ ンプ３６から液圧を受ける。後輪操向部５０ 第１、２ソレノイドバルブ５４、５６は液圧を選択的に後輪操向部５０に供給 し、あるいは、液圧をリザーバタンク３４に戻すように通路５２に連結されてい る。 第１、２ソレノイドバルブ５４、５６と第１、２リヤ方向制御バルブ４２、４ ４は電子制御ユニットＥＣＵの出力端に電気的に連結されており、この電子制御 ユニットの出力信号によってそれらのポートの開閉を制御する。 電子制御ユニットＥＣＵは操向角センサ５８、車速センサ６０、加速度センサ ６２、前輪操向量フィードバックセンサ６４、６６、及び、後輪操向量フィード バックセンサ６８、７０、７２、７４が連結される入力部を備えており、これに よっ各センサから信号を受ける。 それらの信号が電子制御ユニットＥＣＵに入力されると、電子制御ユニットＥ ＣＵは第１、２ソレノイドバルブ５４、５６及び第１、２リヤ方向制御バルブ４ ２、４４を制御して後輪３８、４０の操向角を調節する。 第１リヤ方向制御バルブ４２は、５つのポート７６、７８、８０、８２、８４ を規定するバルブケーシング８６と、このケーシング内に移動可能に配設され、 そこに形成された３つのランド８８、９０、９２を有するバルブスプール９４と を備えている。 第２リヤ方向制御バルブ４４は、第１リヤ方向制御バルブ４２と同一の構造を 有する。すなわち、第２リヤ方向制御バルブ４４は５つのポート７７、７９、８ １、８３、８５を有するバルブケーシング８７と、そこに形成された３つのラン ド８９、９１、９３を有するバルブスプール９５とを備えている 第１、２リヤ方向制御バルブ４２、４４の各々のポート７８、７９は相互に連 通し、リザーバタンク３４に連結されている。ポート８２、８４はそれぞれ第１ 後輪アクチュエータ４６の左側及び右側チャンバ９６、９８と連通している。ポ ート８３、８５のそれぞれは第２後輪アクチュエータ４８の左側及び右側チャン バ１００、１０２と連通している。 第１リヤ方向制御バルブ４２のポート７６、８０と、第２リヤ方向制御バルブ ４４のポート７７、８１はそれぞれ、第１、２ソレノイドバルブ５４、５６の各 々の出口ポート１０４、１０５と連通してそこから液圧を受ける。 第１ソレノイドバルブ５４は、３つのポート１０４、１０８、１１０を有する バルブケーシング１１２と、そこに形成された２つのランド１１４、１１６を有 するバルブスプール１１８とを備えている。 第２ソレノイドバルブ５６は３つのポート１０５、１０９、１１１を有するバ ルブケーシング１１３と、そこに形成された２つのランド１１５、１１７を有す るバルブスプール１１９とを備えている。 第１、２ソレノイドバルブ５４、５６の各ポート１０８とポート１０９は相互 に連通し、リザーバタンク３４に連結されている。ポート１１０、１１１はリヤ ポンプ３６の出口と連結されてそこから液圧を受ける。 第１後輪アクチュエータ４６と第２後輪アクチュエータ４８は互いに独立して 取付けられており、相互に協働しない。 各アクチュエータ４６、４８のピストン１２０、１２２はそれぞれピストンロ ッド１２４、１２６を通じて枢軸旋回（ピボット）部材１２８、１３０にユニバ ーサルジョイントによって連結されている。 枢軸旋回部材１２８、１３０はそれぞれ、その一側端及び他側端において、ユ ニバーサルジョイントによって車体Ｂに連結されており、各ピストン１２０、１ ２２の移動方向に従って時計周り方向または反時計周り方向に回転する。 枢軸旋回部材１２８、１３０はそれぞれ、その他側端において、第１リンク１ ３２、１３４を通じてホイール支持体（キャリア）１３６、１３８と連結されて いる。ホイール支持体１３６、１３８は第２リンク１４０、１４２を通じて車体 Ｂにユニバーサルジョイントによってそれぞれ連結されており、各輪３８、４０ を回転可能に支持している。 前述のように本発明の操向システムにおいて、走行時にステアリングホイール １６を左側方向へ回すと、フロント方向制御バルブ1８の左側ポート２８が開放 され、その結果、フロントポンプ２４によって生成された液圧が前輪アクチュエ ータ１０の左側チャンバ１０ａに供給される。 その結果、前輪アクチュエータ１０のピストンが図２に示す如く右側へ移動す るとピストンロッド１２を引きピストンロッド１４を押すから、前輪２、４はそ れぞれのタイロッド６、８によって左側に旋回する。 この時点において、操向角センサ５８、車速センサ６０、横方向加速度センサ ６２、前輪操向量フィードバックセンサ６４，６６によって感知された信号が電 子制御ユニットに入力される。 それらの入力信号は後輪３８、４０の操向動作を実質的に決定する変化する信 号である。 後輪の操向を制御するこれらの信号は第１ソレノイドバルブ５４と第２ソレノ イドバルブ５６のいずれか一方、または、両方に入力される。 第１、２ソレノイドバルブ５４、５６のいずれか一方、または、両方に信号が 入力されると、図２に示す如く、ソレノイドバルブ５４、５６の各々のバルブス プール１１８、１１９は中立状態に位置決めされる。 従って、リヤポンプ３６で生成された液圧は通路５２に沿って第１、２ソレノ イドバルブ５４、５６の各々のポート１１０、１１１に流入し、ポート１０４、 １０８及び１０５、１０９を通じて流出する。 この時点において、ポート１０８、１０９の１つを通じて流出している液圧は リザーバタンク３４に戻り、ポート１０４、１０５を通じて流出している液圧は 第１リヤ方向制御バルブ４２のポート７６、８０及び第２リヤ方向制御バルブ４ ４のポート７７、８１に流入する。 この時点において、第１、２リヤ方向制御バルブ４２、４４のバルブスプール ９４、９５が図面の右側方向へ移動するので、ポート８０、８１に流入している 液圧のみがポート８４、８５を通じて第１後輪アクチュエータ４６の右側チャン バ９８及び第２後輪アクチュエータ４８の右側チャンバ１０２に流入する。 従って、第１、２後輪アクチュエータ４６、４８のピストン１２０、１２２が それぞれ左側方向へ移動し、これによりピストンロッド１２４、１２６は左側へ 方向へ移動する。 この動作によって、車体Ｂにユニバーサルジョイントによって連結されている 枢軸旋回部材１２８、１３０は各ヒンジポイントＨの周りに反時計周り方向に回 転する。その結果、枢軸旋回部材１２８、１３０に連結された第１リンク１３２ 、１３４がそれぞれピストンロッド１２４、１２６の方向とは逆方向に移動し、 これによりホイール支持体１３６、１３８を図２に示す如く操向する。 この状態で、後輪３８、４０は前輪２、４と同一な指向方向になるように調節 されることにより、車両が操向可能な前輪のみによって操向されるときより前輪 によって生じる経路の直径が小さくなり、旋回安全性能が高まる。 他方、車両が走行レーンを急に変えるかスラローム走行の際は、操向に応ずる 応答性能を向上させるよう操向慣性を減少させなければならない。従って、操向 慣性を減少させるため、本発明の操向システムは、旋回の外側の後輪が操向され 、旋回の内側の後輪が中立位置にあるように設計されている。 これは後輪を独立して制御することにより可能になっている。従って、本発明 において、車両が左側へ旋回するときは、図３に示す如く右側後輪４０のみを操 行させ、車両がさらに右側へ旋回するときは左側後輪３８が即時に操行されるこ とができる。 そのような後輪の選択的な制御は第１リヤ制御バルブ４２を中立状態に制御し 、第２リヤ方向制御バルブ４４を図３に示すような状態に制御することによって 達成される。 図４は、後輪３８、４０の進行方向が前輪２、４により生じる指向方向と逆に なるよう調節された状態を示している。前輪２、４が右側へ旋回し、一方、後輪 ３８、４０が左側へ旋回する。 この調節は、後輪が前輪と同一の指向方向に調節されるときに比べて車両の旋 回半径をより減少することができる。この後輪の選択的な操向は操向量フィード バックセンサ６４、６６から入力される信号による。 上述したように、この発明の４輪操向システムにおいて、操向輪の旋回角に応 じて後輪が２つのソレノイドバルブによって独立して制御されることにより、後 輪は電子制御ユニットＥＣＵが伝達される信号に応じて最適に調節される。 さらに、車両が高速で旋回の際、旋回外側輪は操向され旋回内側輪は逆方向で の操向を備える。車両が低速で旋回の際、後輪は前輪により生じる進行方向と逆 に調節され、これにより車両が幅の細い道路でさえも操向できるようにする。 以上、本発明の好ましい実施例が詳細に説明されたが、当業者が考えだすこと ができる、ここで教示した基本的な発明概念の種々の変形態様、及び／または、 修正は、添付した請求範囲の技術的思想に含まれることは、明瞭に理解できるで あろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ステアリングホイール、 液圧を生成するエンジンによって駆動されるフロント及びリヤポンプ、 前記ステアリングホイールの回転方向に基づいて開閉するポートを有す るフロント方向制御バルブ、 前記フロント方向制御バルブによって選択された流路を通じてそこに液 圧が供給される左側及び右側チャンバを有するフロントアクチュエータ、 少なくとも車速センサ、操向角センサ、操向量フィードバックセンサか ら送信された信号に応じて後輪の操向を制御する電子制御ユニット、 前記電子制御ユニットから伝達された信号に応じて前記リヤポンプから 生成された液圧をリザーバタンクに戻し、または、作動圧として液圧を供給する 第１ソレノイドバルブ、 前記電子制御ユニットから送信される信号に応じて前記リヤポンプで生 成された液圧を前記リザーバタンクに戻し、または、液圧を供給する第２ソレノ イドバルブ、 前記電子制御ユニットからの信号に応じて前記第１ソレノイドバルブか ら供給される液圧の流れ方向を変える第１リヤ方向制御バルブ、 前記電子制御ユニットからの信号に応じて前記第２ソレノイドバルブか ら供給される液圧の流れ方向を変える第２リヤ方向制御バルブ、 前記第１リヤ後方制御バルブから供給される液圧が流入される左側及び 右側チャンバを有する第１後輪アクチュエータ、 前記第２リヤ方向制御バルブから供給される液圧が流入される左側及び 右側チャンバを有する第２後輪アクチュエータ、 前記第１、２後輪アクチュエータにより前記両後輪のそれぞれを調節す る２つの枢軸旋回部材 を具備する車両用４輪操向システム。 ２．前記第１ソレノイドバルブは、前記リヤポンプから液圧を受ける第１ポ ート、該第１ポートを通じて供給される液圧をリザーバタンクに戻す第２ポート 、液圧を前記第１方向制御バルブに供給する第３ポートを有するバルブケーシン グを具備しており、 前記第２ソレノイドバルブは、前記リヤポンプから液圧を受ける第１ポ ート、該第１ポートを通じて供給される液圧を前記リザーバタンクに戻す第２ポ ート、液圧を前記第２方向制御バルブに供給する第３ポートを有するバルブケー シングを具備している、請求項１に記載の４輪操向システム。 ３．前記第１リヤ方向制御バルブは、前記第１ソレノイドバルブから液圧を 受ける第１、２ポート、液圧を前記第１後輪アクチュエータの左側及び右側チャ ンバに供給する第３ポートを有するバルブケーシングを具備しており、 前記第２リヤ方向制御バルブは、前記第２ソレノイドバルブから液圧を 受ける第１、２ポート、液圧を前記第２後輪アクチュエータの左側及び右側チャ ンバに供給する第３ポートを有するバルブケーシングを具備している、請求項１ に記載の４輪操向システム。 ４．前記第１、２ソレノイドバルブは前記電子制御ユニットによって独立し て制御され、前記第１、２リヤ方向制御バルブも前記電子制御ユニットによって 独立して制御される、請求項１に記載の４輪操向システム。 ５．前記枢軸旋回部材は第１リンクによってホイール支持体に連結され、ユ ニバーサルジョイントによって車体に連結される、請求項１に記載の４輪操向シ ステム。 ６．前記ホイール支持体はユニバーサルジョイントによって車体に連結され る、請求項１に記載の４輪操向システム。 ７．前記ステアリングホイールの回転方向により開閉するポートを有するフ ロント方向制御バルブ、 前輪に連結されたタイロッドを押し、または、引くフロントアクチュエ ータ、 車速センサ、操向角センサ、操向量フィードバックセンサから送信さ れる信号に応じて後輪の操向を制御する電子制御ユニット を含む前輪操向部と、 前記電子制御によって独立して制御される第１、２ソレノイドバルブ、 前記電子制御ユニットによって独立的に制御される第１、２リヤ方向制 御バルブ、 前記後輪を選択的に、または、同時に引くか押す第１、２後輪アクチュ エータ、 を含む後輪操向部と を具備する車両用４輪操向システム。 ８．前輪操向部によって制御される前記前輪は、前記後輪制御部によって制 御される前輪と同じ指向方向に仮定する、請求項７に記載の４輪操向システム。 ９．前記システムは、車両が走行レーンを急激に変えたり、または、スラロ ーム走行の際、旋回外側の後輪のみを操向する、請求項７に記載の４輪操向シス テム。