JPS6080976A - 車両の４輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 −１− （産業上の利用分野） 本発明は、前輪の転舵に応じて後輪をも転舵させるよう
にした車両の４輪操舵装置、特に後輪の転舵を行う４輪
操舵モードと、後輪を転舵内置の状態に固定する２輪操
舵モードとを有する４輪操舵装曽に関する。

（従　来　技　術） 例えば特開昭５７−１１１７３号公報に示されているよ
うに、前輪の転舵時に後輪をも転舵させるようにした車
両の４輪操舵装置が提案されている。これは、主として
車両の旋回時に最小回転半径を可及的小さくして旋回性
能を向上させ、或いは高速道路での車線変更を円滑且つ
迅速に行わせる等のために備えられるものであって、特
に上記公報に開示された発明では、前輪転舵角と、車速
と、荷重とを検出し、これらに応じて後輪の転舵角を制
御することにより横滑りを生じないよ・うに図られてい
る。

然して、車両の運転状態によっては後輪の転舵角を零に
固定して、通常の操舵装置と同様に前輪−２− だけで操舵する方が好ましい場合があり、また異常発生
時には安全を確保する上で後輪を転舵内置の状態に固定
するのが望ましい。そこで、この種の４輪操舵装置にお
いては、前輪の転舵に応じて後輪をも転舵させる４輪操
舵モードと、後輪を転舵内置の状態に固定する２輪操舵
モードとを設け、いずれかのモードを運転者の意思によ
って選択可能とし、或いは異常発生時に自動的に２輪操
舵モードに切換えるようにすることが必要となってくる
。しかし、このようにした場合、次のような弊害が起り
得る。

つまり、４輪操舵モードでの走行時において、旋回等に
際して前輪を転舵させ、これに伴って後輪も転舵してい
る状態で、２輪操舵モードへの切換え動作が行われた場
合、後輪は所定角度転舵した状態から急激に転舵内置の
状態に復帰することになる。同様に、２輪操舵モードで
の走行時において、前輪が転舵されている状態で、４輪
操舵モードへの切換え動作が行われた場合も、後輪は転
舵内置の状態からその時の前輪転舵角に対応する−　３
　− 転舵角に急激に動作することになる。このように後輪が
急激に転舵動作すると、特に高速走行時には車両の走行
方向或いは車体姿勢が乱れ、安全走行上好ましくない事
態となる。これに対しては、モード切換え時における後
輪の転舵制御を緩かに行うようにすればよいが、その場
合、一般に転舵角が大きい低速走行時に後輪の転舵動作
が遅れ、所要の旋回性能等が得られないことになる。

（発　明　の　目　的） 本発明は、４輪操舵モードと２輪操舵モードとの切換え
が可能とされた車両の４輪操舵装置において、モード切
換え時の上記のような問題に対処するもので、前輪が転
舵している状態でモードの切換えを行う場合に、これに
伴う後輪の転舵制御を高速走行時には低速走行時より緩
かに行うようにする。これにより、高速走行時における
操舵モード切換え時の走行安定性ないし安全性を向上さ
せると共に、低速走行時には後輪の動作遅れをなくして
所要の旋回性能等が得られるようにすることを目的とす
る。

−４− （発　明　の　構　成） 本発明に係る車両の４輪操舵装置は、上記目的達成のた
め次のように構成される。

即ち、第１図に示すように前輪を転舵するステアリング
装置Ａと、後輪を転舵する後輪転舵装置Ｂと、前輪転舵
角センサＣからの出力信号を受けて前輪転舵角に応じて
後輪転舵角を変化させる４輪操舵モードと前輪転舵角に
拘らず後輪転舵角を零とする２輪操舵モードとを有し、
これらのモードを選択して上記後輪転舵装置Ｂを制御す
るコントローラＤとを備えた４輪操舵装置において、４
輪操舵モードと２輪操舵モードの切換えを指示するモー
ド切換手段Ｅと、車両の走行速度を検出する車速センサ
Ｆと、上記モード切換手段Ｅと車速センサＦの出力を受
け、モード切換え時に上記後輪転舵装置Ｂにおけるアク
チユエータＢ′の動作速度を高速走行時には低速走行時
より遅くするように上記コントローラＤに切換信号を出
力する動作速度調節手段Ｇとを備える。このような構成
によれば、前輪が転舵されている状態でモードの切−５
− 換動作が行われた場合、これに伴う後輪の転舵内置の状
態への復帰動作、或いは転舵内置の状態から前輪転舵角
に対応する目標転舵角への動作が、高速走行時には緩か
に、低速走行時には速かに行われることになり、上記目
的が達成される。

尚、上記モード切換手段Ｅとしては、運転者の意思に基
づいて手動操作される切換スイッチや、４輪操舵モード
での走行中にシステムの異常が発生した時に２輪操舵モ
ードへの切換えを指示する異常検出装置等が含まれる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は、４輪操舵装置の全体構成を示すもので、左右
の前輪１．１を転舵するステアリング装置２は、ステア
リングホイール３と、該ホイール３の回転運動を車体横
方向の直線往復運動に変換するラックピニオン機構４と
、該機構４の作動を前輪１，１に伝達してこれらを転舵
する左右のタイロッド５．５及びナックルアーム６．６
とから−６− 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装置８は、
車体横方向に移動可能に備えられた後輪操作ロッド９と
、該ロッド９の移動を後輪７．７に伝達してこれらを転
舵する左右のタイロッド１０．１０及びナックルアーム
１１．１１とを有する。そして、操作ロッド９の所定部
位にはラック１２が形成され、且つ該ラック１２に噛合
するビニオン１３を一対の傘歯車１４．１５及びピニオ
ン軸１６を介して駆動するステップモータ１７が備えら
れて、該モータ１７の回転量に応じて後輪７．７が転舵
されるように構成されている。

また、上記後輪操作ロッド９はパワーシリンダ１８を貫
通し、該ロッド９に固設されたピストン１９がパワーシ
リンダ１８内を左右の油圧室１８ａ、１８ｂに仕切って
いると共に、両独圧室１８ａ、１３ｂには、上記ピニオ
ン軸１６の周囲に設けられたコントロールパルプ２０か
ら導かれた油圧通路２１ａ、２１ｂが夫々接続され、ま
た上記コントロールパルプ２０と、オイルポンプ２２と
−７− の間には油圧供給通路２３及びリターン通路２４が設け
られている。上記コントロールパルプ２０は、ステップ
モータ１７の回転時にピニオン軸１６に加わる回転力に
応じて作動し、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又は１８ｂに導
入し、他方の油圧室１８ｂ又は１８ａ内の作動油をリタ
ーン通路２４を介して上記ポンプ２２に戻すように作用
する。従って、上記ステップモータ１７により、傘歯車
１４．１５、ピニオン軸１６、ビニオン１３及びラック
１２を介して操作ロッド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を介して操作ロッド９の移動を助勢する。

然して、上記ステップモータ１７は、制御装置２５から
出力される信号ａに応じて駆動装置２６を介して回転駆
動されるようになっている。そして、制御装置ｆ２５に
は、例えばステアリングホイール３の回転角から前輪１
．１の転舵角を検出す−８− る前輪転舵角センサ２７からの信号すと、当該車両の走
行速度を検出する車速センサ２８からの信号Ｃと、４輪
操舵モード−２輪操舵モード切換スイッチ２９からの信
号ｄと、更に上記ステップモータ１７の回転量から後輪
７．７の転舵角を検出する後輪転舵角ヒンサ３０からの
信号ｅとが入力されるようになっている。また、該制御
部［２５には、電源３１と、前輪１．１及び後輪７．７
の転舵状態を表示する表示器３２とが接続されている。

次に、第３図により制御装置２５の構成を説明すると、
該制御Ｉ装置２５は、前輪転舵角センサ２７からの前輪
転舵角θｆを示す信＠ｂと、車速センサ２８からの車速
Ｖを示す信号Ｃとが入力され、これらの値θｆ、Ｖの関
数ｔ　（θｆ　、　Ｖ）として目標後輪転舵角θｒＯを
算出する演算部３３を有する。そして、該演算部３３で
算出された目標後輪転舵角θｒＯと上記後輪転舵角セン
サ３０から信号ｅとして入力される現実の後輪転舵角θ
「とが比較器３４に入力されると共に、その差Δθｒ−
θ−９− 「０−θ「が補正パルス発生部３５に送られ、更に該パ
ルス発生部３５から上記駆動装置２６に上記差Δθｒの
正負に対応する回転方向信号ａ１と、大きさ１Δθｒ１
に対応する補正パルス信号ａ２とが送られる。これによ
り、後輪転舵角θｒが目、標後輪転舵角θｒｏに一致す
るようにステップモータ１７が駆動される。ここで、該
ステップモータ１７は１人力パルスについて一定角度づ
つ回転し、従って上記パルス信号ａ２によって送られて
来るパルス数に比例した角度だけ回転することになる。

また、制御装置２５は、上記車速センサ２８からの信号
Ｃと、モード切換スイッチ２９からのモードの切換えを
指示する信号ｄとが入力されるモード切換制御部３６と
、前輪転舵角センサ２７からの信号すと車速センサ２８
からの信号Ｃと後輪転舵角センサ３０からの信号ｅとが
入力される異常検出部３７とを有する。

モード切換制御部３６は、４輪操舵モードでの走行中に
切換えスイッチ２９から２輪操舵モードへの切換えを指
示する信号ｄを受けた時に、上記−１０− 演算部３３に対して目標後輪転舵角θｒｏを零に設定す
るように指示し、また２輪操舵モードでの走行中に４輪
操舵モードへの切換えを指示する信号ｄを受けた時には
、目標後輪転舵角θｒＯを上記のように前輪転舵角θｆ
と車速Ｖの関数として算出すべきことを指示する切換信
号ｆを出力する。

また、該モード切換制御部３６は、演算部３３に対して
切換信号［を出力する時に、車速センサ２８からの信＠
Ｃが示す車速Ｖの関数ｏ　（Ｖ）としてパルス周波数Ｆ
を演算し、この周波数Ｆをパルス周波数指示信＠０とし
て上記補正パルス発生部３５に出力する。その場合に、
パルス周波数Ｆは、車速Ｖが大きい時には小さな値に、
車速Ｖが小さい時には大きな値に設定される。そして、
補正パルス発生部３５は、この周波数Ｆを示すパルス周
波数指示信＠０を受け、駆動装＠２６に対して補正パル
ス信号ａ２を出力する時に、指示された周波数Ｆでパル
スを送出する。

一方、異常検出部３７は、信号す、ｃ、ｅが示す前輪転
舵角θｆ１車速ｖ１後輪転舵角θｒの値−１１− に基づいてシステムの異常の有無を検出し、異常を検出
した時には上記モード切換制、１１部３６に異常信号り
を送出する。モード切換制御部３６は、４輪操舵モード
での走行中にこの異常信号りを受けた時に、上記演算部
３３に対して目標後輪転舵角θｒｏを零に設定するよう
に切換信号ｆを出力する。この場合も、その時の車速Ｖ
に対応するパルス周波数Ｆを示すパルス周波数指示信号
ｇが補正パルス発生部３５に対して出力される。

次に、上記のように構成された４輪操舵装置の具体的作
動を第４図に示すフローチャートに従って説明する。

先ず、作動開始時にステップＳ１でイニシャライズが行
われる。このイニシャライズにおいては、［２］又は「
４」に設定されてモードの切換えが指示されたか否かの
判定に用いられる変数Ｍ　ｈ＜［４］に設定され、また
２輪操舵モードを実行する時に［１］、４輪操舵モード
を実行する時に「０」に設定される２輪操舵モードフラ
グＦ　Ｌ　Ｇが「０」に設定される。次いで、ステップ
８２〜−　１２　− ８４に従って、前輪転舵角センサ２７、車速センサ２８
及びモード切換スイッチ２９からの信号す。

ｃ、ｄによって前輪転舵角θｒ１車速ｖ１及び切換スイ
ッチ２９による指示モード（「２」又は「４」）を示す
変数ＳＷが読み取られると共に、システムの異常の有無
が判別され、異常がない場合は変数ＳＷと上記変数Ｍと
が比較される。今、モード切換スイッチ２９が４輪操舵
モードにセットされているものとすると、ＳＷ−ｒ４Ｊ
であり、且つ上記ステップＳ１でＭ＝　ｒ４Ｊに設定さ
れているから、次にステップＳ５が実行されると共に、
更にフラグＦＬＧ−ｒＯＪであるからステップＳ６が実
行され、上記前輪転舵角θｔと車速Ｖの関数ｔ　（θｆ
、Ｖ）として目標後輪転舵角θｒＯが計算される。そし
て、後輪転舵角センサ３０から入力される現実の後輪転
舵角θｒと上記目標転舵角θｒＯとが比較され、ステッ
プＳｙ、Ｓａでその差Δθｒの正負と大きさとに対応し
た回転方向信号ａ１と補正パルス信号ａ２とが駆動装置
２６に出力される。これにより、ステップモータ１７が
上−１３− 記信号ａ１．ａ２に応じて回転駆動され、後輪７゜７が
第２図示す後輪転舵装置８を介して転舵角θｒが目標転
舵角θｒＯに一致するように操舵される。

尚、この場合は、４輪操舵モードでの走行が継続してい
る場合であるから、上記ステップＳ８でパルス信号ａ２
が出力される時にその周波数Ｆは最大値とされる。従っ
て、上記ステップモータ１７は速かに回転し、後輪転舵
角θｒが前輪転舵角θｆと車速Ｖとに対応する目標転舵
角θｒｏに速かに一致される。そして、上記周波数Ｆは
最大値に保持される（ステップ８９）。

然して、上記のように４輪操舵モードでの走行中にモー
ド切換スイッチ２９が２輪操舵モード側に切換え操作さ
れると、変数ＳＷが「２」になることにより上記ステッ
プＳ４でＳＷ＋Ｍと判定され、次にステップ８１ｏが実
行される。このステップＳ１０では上記パルス周波数Ｆ
がその時の車速Ｖの関数ａ　（Ｖ）として、高速走行時
には小さな値に、低速走行時には大きな値に設定される
。そして、次にステップＳ１１が実行され、該ステップ
Ｓ−１４− １１で切換えスイッチ２９が２輪操舵モードに切換えら
れたこと、即ち変数５Ｗ＝ｒ２Ｊであることが判定され
た上で、更にステップ８１２，８１３で７ラグＦＬＧが
「１」にセットされ且つ変数Ｍに変数ＳＷの値（この場
合「２」）が移され、その上で上記ステップＳ５が実行
される。この場合は、上記ステップ８１２でフラグＦ　
Ｉ−Ｇが「１」にセットされたから、ステップＳ５から
ステップ８１４゜８１５が実行され、目標後輪転舵角θ
ｒＯ＝０とされると共に、現実の後輪転舵角θｒとの差
Δθｒ＝−θｒに相当する回転方向信号ａ１及び補正パ
ルス信＠ａ２が出力される。これにより、後輪転舵角θ
ｒが零とされ、２輪操舵モードへの移行が完了するので
あるが、その場合に上記補正パルス信号ａ２は上記ステ
ップＳ１０で設定された周波数Ｆで出力される。従って
、この２輪操舵モードへの移行が高速走行状態で行われ
た場合は、ステップモータ１７が緩かに回転して後輪７
．７は転舵内置の状態に緩かに動作し、また低速走行状
態で行われた場合はステップ１７モータが速かに回転し
−１５− て後輪７．７が速かに動作することになる。

また、以上のようにして２輪操舵状態に制御された後、
モード切換スイッチ２９が再び４輪操舵モード側に切換
えられた場合は、上記ステップＳ１３で変数Ｍが「２」
とされており且つ変数ＳＷが「４」となるから、ステッ
プＳ４から再びステップＳ１０が実行され、車速■に応
じたパルス周波数Ｆが設定される。そして、この場合は
、モード切換スイッチ２９が４輪操舵モード側にセット
されてＳＷ−ｒ４Ｊとなっているから、ステップＳ１１
からステップＳ１６．８１３が実行されて、フラグＦＬ
Ｇが［０］にリセットされ且つ変数Ｍが「４」にセット
される。従って、次にステップＳ５に戻った時にステッ
プ８６〜Ｓ９が実行され、後輪転舵角θｒが前輪転舵角
θｆと車速Ｖに対応させて再び制御される４輪操舵モー
ドに移行する。この場合も、４輪操舵モードへの移行時
にステップＳ８で出力される補正パルス信号ａ２は、上
記ステップＳ１０で設定された周波数Ｆで出力される。

従って、後輪７，７は転舵内置の状態から前輪転舵−１
６− 角θ「と車速Ｖとに対応する目標転舵角θｒｏに作動す
る時に、高速走行時には緩かに、低速走行時には速かに
作動する。尚、その後、ステップＳ９で周波数Ｆが最大
値にセットされるから、４輪操舵モードに移行した後の
後輪７．７の転舵制御は速かに行われる。

次にシステムに異常が発生した場合の動作について説明
する。この場合、制御装置２５はステップＳ３で異常の
発生を判定すると共に、ステップＳ１７でこの異常が車
速センサ２８の故障か、又はそれ以外の異常かを判別す
る。車速センサ２８が故障すると、ステップＳ１０によ
る車速に応じたパルス周波数Ｆの算出が不能となるから
、その場合はステップ８１８で周波数Ｆを最小値に設定
する。

車速センサ２８の故障以外の異常発生時には上記のよう
な問題がないから、ステップＳ１ｏで車速に応じた周波
数Ｆを算出する。そして、ステップＳ１１を実行し、更
に異常があるのでステップ８１２を実行して、フラグＦ
ＬＧを「１］にセットすると共に、上記ステップＳ５．
Ｓ１４．Ｓ１５に従って２−　１７　− 輪操舵制御に移行するのであるが、この場合にステップ
８１４で出力される補正パルス信号ａ２は、上記ステッ
プＳ１０又は８１８で設定された周波数Ｆで出力される
。従って、車速センサ２８の故障以外の異常によって２
輪操舵モードに移行される場合は、後輪７．７は高速走
行時には緩かに、低速走行時には速かに転舵内置の状態
に作動され、また車速センサ２８の故障による時は、安
全を確保するために、車速Ｖに拘らず最も緩かに作動さ
れることになる。尚、これらの場合において、異常が発
生した時に、既に２輪操舵制御が行われている時は、異
常発生後もその状態に保持される。

（発　明　の　効　果） 以上のように本発明によれば、４輪操舵モードと２輪操
舵モードとを有する車両の４輪操舵装置において、運転
者の手動操作により或いは異常の発生により操舵モード
の切換えが行われる場合に、これに伴う後輪の前輪転舵
角に対応する目標転舵角への作動或いは転舵内置への作
動が、高速走行時には緩かに、低速走行時には速かに行
われる。

−１８− これにより、低速走行状態で操舵モードの切換えが行わ
れた場合における後輪の動作遅れ、或いはこれに伴う旋
回性能の悪化等を来たすことなく、高速走行時に操舵モ
ードが切換えられた場合の走行方向或いは車体姿勢の乱
れ等が防止され、走行安定性ないし安全性が向上される
ことになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、第２図は本発明実施例の
制御システム図、第３図は該実施例における制ｍ＋装置
のブロック図、第４図は該実施例の作動を示すフローチ
ャート図である。 Ａ・・・ステアリング装置、Ｂ・・・後輪転舵装置Ｂ′
・・・アクチュエータ、Ｃ・・・前輪転舵角センサ、Ｄ
・・・コントローラ、Ｅ・・・モード切換手段Ｆ・・・
車速センサ、Ｇ・・・動作速度調節手段１・・・前輪、
２・・・ステアリング装置、７・・・後輪、８・・・後
輪転舵装置、１７・・・ステップモータ、２５・・・制
御装置、２７・・・前輪転舵角センサ、２８・・・車速
センサ、２９・・・モード切換スイッチ−１９− 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）前輪を転舵するステアリング装置と、後輪を転舵
   する後輪転舵装置と、前輪転舵角に応じて後輪転舵角を
   変化させる４輪操舵モードと後輪転舵角を零とする２輪
   操舵モードとを有し、これらのモードを選択して後輪転
   舵装置を制御するコントローラとからなる４輪操舵装置
   であって、４輪操舵モードと２輪操舵モードの切換えを
   指示するモード切換手段と、車両の走行速度を検出する
   車速センサと、上記モード切換手段と車速センサの出力
   を受け、モード切換え時に上記後輪転舵装置におけるア
   クチュエータの動作速度を高速走行時には低速走行時よ
   り遅くするように上記コントローラに切換信号を出力す
   る動作速度調節手段とを備えたことを特徴とする車両の
   ４輪操舵装置。