JPS61108068A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車等の４輪車において、前輪とともに後輪
も転舵する４輪操舵装置に関し、特に各種の運転状況に
対応して前輪と後輪の転舵比等の特性を制御するコント
ローラを備えた４輪操舵装置に関するものである。

（従来技術） 前輪とともに後輪をも転舵する４輪操舵装置が乗用車に
も提案され、各種の改良発明がなされている。

４輪操舵装置によれば、車両の種々の走行状態に応じて
従来不可能であった便利な操縦や、より操安性を向上さ
せた走行が可能になる。例えば、縦列駐車や車庫入れの
ような極低速における車両の操縦において、前輪に対し
て後輪を逆向きに転舵することにより（これを逆位相と
いう）、車両の向きを大きく変化さ拷ることが可能にな
り、従来では不可能もしくは非常に困難であった狭い場
所への駐車が可能あるいは容易になる。また、Ｕターン
においても、最小回転半径を小さくすることができるの
で右利である。さらに、このように後輪を前輪と逆位相
に転舵することにより内輪差をきわめて小さく、あるい
はなくすることができ、狭い角を曲がるときなど有利で
ある。また、このような極低速における車両の操縦にお
いて前輪に対して後輪を同じ向きに転舵すれば（これを
同位相という）、車両を全体的に平行移動させることも
可能になり、駐車や車庫入れのときに便利なことも多い
。

一方、中高速走行においてレーンチェンジをする場合、
同位相の４輪操舵を行なえば前後輪に同時に横方向の力
が加わって位相遅れのないスムーズなレーンチェンジが
可能になり、このときヨーイングを生じることもないか
ら、高速でのレーンチェンジも恐怖感なく行なうことが
できる。また、コーナリング時には、逆位相に後輪を転
舵することにより、効果的に車の向きを変えることがで
きる。

さらに、直進走行時、横風等の外乱に対してこの外乱の
作用に対抗する方向に後輪を転舵するようにすれば、外
乱に対して安定した走行を維持することができ、安定し
た高速直進性を得ることもできる。

また、旋回中、前輪の操舵角を一定にしたまま加減速を
しても、加減速に応じて後輪の舵角を変化させることに
より、コースを外れないようにして安定した旋回を行な
うようにすることもできる。

すなわち、従来の車両では直進安定性のために操縦特性
は多少アンダーステア傾向に調整されてあり、旋回中に
加速するとコースから外方へ外れる傾向があるが、この
とき後輪を逆位相に転舵することにより、その外れる分
を修正することができ、安定した旋回を実現することが
できる。

居住性の面からも、同一のホイールベースで小さい最小
回転半径を得ることができるので、ホイールペルスを大
きくすることができるし、この他にも、前輪の実舵角を
小さくすることができることからデザイン的にも新しい
試みが可能になるなど数々の利点が挙げられる。

このＪ、うに、４輪操舵は実用上何利な点が多く、極め
て有用性の高いものである。

これまで、この４輪操舵に関し、（９輪の転舵を有効に
行な−５ため各種の巨体的構成が提案されている。例え
ば低速では逆位相、高速では同位相の４輪操舵をするよ
うにしたもの（特開昭５５−９１４５７号）、前輪の操
舵角が小さい範囲では同イＱ相、大きいときは逆位相に
したもの（特開昭５６−５２７０号）前輪の操舵角が所
定以下の範囲にｄ３いてのみ後輪を前輪の転舵角に比例
して転舵するようにし、所定政−りの範囲ぐは前輪の転
舵角に関係なく後輪の転舵角を一定としたもの（特！７
ｉ１　ａ６５Ｂ　−１６３９６９Ｎ＞、等が知られてい
る。

これらの４輪操舵装置は、中速が小さいとき、あるいは
前輪操舵角が大きいときは、操舵は車両の向きを大きく
変えたい場合が多く、車速が大きいときあるいは前輪操
舵角が小さいときは僅かな横移動がしたい場合が多いと
いう経験則に基づいて、後輪を常に望ましい方向に転舵
するようにしｌｃものである。

しかしながら、実際の車両の走行においては車速と前輪
操舵角を単に独立に考慮しただけでは十分に満足できる
操縦性、走行安定性は得られない。

例えば、一定の前輪操舵角をもって旋回しているとき、
この操舵角に対応した望ましい転、舵比をもって後輪を
転舵していても、旋回中に加減速をするとコースから外
あるいは内へ外れることがある。

これは車速の変化に応じて遠心力（横力）に変化が生じ
るためであるが、この場合にコースから外れ　　−ない
ようにするためにはこのときの車速の変化に応じて前輪
と後輪の転舵比を変える必要がある。

したがって、前輪操舵角に対する後輪転舵角（転舵比）
は、車速によって変化させることが望ましい。また、中
高速の領域では、車速か大きい程、転舵比を同位相にお
いて大きくし、横方向の加速Ｖ＜ａ＞を大きくしてスム
ーズなレーンチェンジができるようにして操縦性を向上
させ、高速から中速に車速か低下するにしたがって転舵
比を小さくし、横方向の加速度を小さくするのが望まし
い。

さらに、ｎり輪の操舵に応答して後輪が転舵する領域（
横方向の加速度Ｇが発生しや寸９い領域でＧ領域とい”
う）は高速程小さく、車速の減少につれて大きくするの
が望ましい。すなわら、高速になるにしたがって、転舵
比を大きくし、僅かな操舵によって後輪を大きく転舵し
、応答性をよくして操縦性を向上さけるのが望ましい。

そこで、前輪転舵角が設定値以下では前輪転舵角の増加
にばじて後輪転舵角を増加させ、この設定値以上ではそ
の増加の割合を減少させるような変曲点を有する制御を
行ｔ１うどともに、この変曲点を車速の増加に応じて竹
輪の転舵角の小さい側に変化させるように制御するコン
トローラを設けたものが提案されている。（特開昭５９
−７７９６８号）すなわち、前輪転舵角に対する後輪転
舵角特性に変曲点を持たば、この変曲点を車速の増加に
応じて前輪転舵角の小さい側に変化させ、Ｇ領域を小さ
くするようにしたことを特徴とするものである。

このような４輪操舵装置によれば、前輪転舵角が設定値
以下の小さい範囲では、前輪転舵角の増加に応じて後輪
転舵角が増加するので、Ｇが発生しやすいＧ領域が１４
られ、この設定値以上の前輪転舵角が大きい範囲では、
その増加の割合が減少するのでヨーインクが発生しゃす
いヨー領域が得られ、前輪転舵角すなわちステアリング
の操舵角の変化に応じた望ましい大きさの後輪転舵角が
得られる上、車速の増加に応じて変曲点が前輪の転舵角
の小さい方へ変化するのでＧ領域が小さくなり、レーン
チェンジの際の応答性が向上するとともに操縦安定性が
向上する。

このようにコントローラを使用することにより、前輪の
転舵に応じた後輪の転舵の特性を種々変化させることが
でき、各種の好ましい前輪−後輪転舵特性に応じた４輪
操舵を実現することができる。

しかしながら、コントローラを使用する４輪操舵装置に
は、次に述べるような実用上の問題点がある。

すなわち、上記のようなコントローラを備えた４輪操舵
装置においては、コントローラが電力で作ｅするもので
あるため、コントローラへの給電が停止すると後輪転舵
装置の制御が正常に行なわれなくなり、場合によっては
運転者の意志に反した挙動をする可能性もあり、危険な
状態となることも予想される。したがって、コントロー
ラへの給電を、通常の方法で点火スイッチを介して行な
うと、走行中に誤って点火キーをオフしたような場合に
、上記のような危険な状態が発生する可能性がある。例
えば、走行中に−Ｈキーをオフした後オンすると、コン
トローラにシステムリゼットがかかって、後輪転舵装置
が一旦イニシャルセットされた後、再びオフした時の位
置に制御されることとなり、後輪が運転者の意志に反し
た動きをする可能性があり、危険である。また、オフの
状態では後輪の制御が不能になって、場合によっては好
ましくない状況が発生することもありうる。実際、走行
中にキーをオフすることは多種多様な運転状況の中では
起こり１ｇることである。

したがって、コントローラを備えた４輪操舵装置におい
ては、走行中にキーを誤まって、あるいは故意にオフし
ても給電が停止ヒされないような構成が望まれる。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記のような要望に応え、走行中に点
火キーがオフされてもコントローラへの給電が停止しな
いようにした４輪操舵装置を提供することにある。

（発明の構成〉 本発明の４輪操舵装置は、前輪を転舵する通常のステア
リング装置と、後輪を転舵する後輪転舵装置と、前輪の
転舵に応じて後輪転舵装置を、各種運転状況に対応して
異なった特性で駆動するよう制御するコントローラとを
備えたコントローラ付４輪操舵１ｉ！ｉ置において、コ
ントローラへの給電をキーシリンダへの±−の差込みに
よりオンし、このキーシリンダからキーを抜き取ること
によりオフするスイッチ手段を設けたことを特徴とする
ものである。すなわら、コントローラへの給電を、キー
シリンダへのキーの差込み、抜取りに応じてオン・オフ
するうにして、キーをキーシリンダから抜き取らない限
り、点火オフの位置に回してもコントローラへの給電は
停止されないようにしたことを特徴とするものである。

（発明の効果） 本発明の４輪操舵装首は、上記のようにキーシリンダへ
のキーの差込み、扱取りによってコン］−ローラへの給
電をオン・オフするようにしているので、走行中にキー
をオフの位置へ回しても、キーを扱き取らない限りコン
トローラへの給電は維持され、給電のオフによるコント
ローラの制御不能あるいは運転者の意志に反した動作を
防＋Ｌすることができ、この種の４輪操舵装置の安全性
および適切な操作性を確保することができる。

（実　施　例） 以下、図面により本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の第１実施例による車両の４輪操舵装置
を概略的に示すものである。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、
このホイール３の回転運動を直線往復運動に変換するラ
ックピニオン機構４と、この機構４の作動を前輪１，１
に伝達してこれらを転舵させ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、
車体に左右方向に摺動自在に保持された後輪操作ロッド
９と、このロッド９の左右両端に夫々タイロッド１０．
１０を介して連結された左右のナックルアーム１１．１
１とを有し、上記操作ロッド９の軸方向の移動により、
後輪７．７が転舵する。

そして、操作ロッド９にはラック１２が形成され、該ラ
ック１２に噛合するビニオン１３がパルスモータ１４に
より一対の傘歯車１５．１６およびピニオン軸１７を介
して回転されることにより、上記パルスモータ１４の回
転方向９回転量に対応して後輪７．７を転舵する。

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、このシリンダ１８内を左右の油圧室１８ａ　、　
１８ｂに仕切るピストン１９がこの操作ロッド９に同省
されると共に、上記油圧室１８ａ　、　１８ｂには、ピ
ニオン軸１７の周囲に設けられたコントロールバルブ２
０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バルブ２０と、モータ２２
によって駆動されるポンプ２３との間°には油圧供給通
路２４およびリターン通路２５が設けられている。ここ
で、上記コントロールバルブ２０は、パルス、モータ１
４の回転時にピニオン軸１７に加わる回転力に応じて作
動し、ポンプ２３から油圧供給通路２４を軽で供給され
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または１８ｂに導入し、
他方の油圧室１８ｂまたは１８ａ内の作動油をリターン
通路２５を介して上記ポンプ２３に戻すように作用する
。従って、上記パルスモータ１４により傘歯車１５．１
６、ピニオン軸１７、ビニオン１３およびラック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。

上記パルスモータ１４およびポンプ駆動用モータ２２は
、コントローラ２６から出力される信号Ａ、　Ｂによっ
て夫々作動するが、このコントローラ２６には、車速セ
ンサ２７から出力される車速信号Ｃと、上記ステアリン
グ装置２における前輪転舵部材の変位置、例えばステア
リングホイール３の操舵角を検出する前輪転舵角センサ
２８からの前輪転舵角信号りと、後輪転舵装置８におけ
る後輪転舵部材の変位置、例えば操作ロッド９のストロ
ークｍを検出する後輪転舵角センサ２９からの後輪転舵
角信号Ｅが入力される。

また、コントローラ２６には、イグニッションキーレス
スイッチ３１を介して電源３０が接続されてい接点３１
ａ　、　３１ｂが閉成され、電源３０からコントローラ
２６に電力が供給され、キー６２を扱き取ると両接点３
１ａ　、　３１ｂが開成され、給電が停止されるように
なっている。すなわち、キーシリンダ６１からキー６２
を抜き取るまでは電源３０からの給電は停止されない。

上記車速センサ２７からの車速信号Ｃと前輪転舵角セン
サ２８からの前輪転舵角信号りとは、コントローラ２ｑ
の中の転舵量演痺部に入力され、この演環部には例えば
第２図に示すような車速Ｖと前輪転舵角θ〔に対する最
適後輪転舵角θｒの特性が記憶されており、この特性に
従って上記信号Ｃ９Ｄが示す車速Ｖと前輪転舵角θ「と
に対応する目標後輪転舵角θｒａＩｆｉｌ”ｌｉ出され
る。ここで、第２図に示す後輪転舵特性は、低速時には
、前輪転舵角θ［の増大に従って後輪転舵角θｒが小さ
な転舵比θｒ／θｆで且つ同位相（前後輪が同方向に転
舵する状態）で増大すると共に、一定の前輪転舵角を超
えると逆位相（前後輪が逆方向に転舵する状態）に反転
し、また高速時には、前輪転舵角θ［の増大に従って後
輪転舵角θｒが大きな転舵比θｒ／θｆで且つ同位相で
増大すると共に、一定の前輪転舵角を超えると転舵比θ
ｒ／θｆが次第に減少するように設定されている。これ
は、低速時における車両旋回時には最小回転半径を可及
的小さくし、また高速時にお【プる車線変更時には迅速
な進路変更を実現するためである。

車両の走行時においてステアリングホイール３を操舵す
ると、その操舵方向及び操舵角に応じて左右の前輪１．
１が転舵されると共に、その転舵角θｆと、その時の車
速Ｖとがセンサ２８．２７によって検出され、信号り、
Ｃとして、コントローラ２６の後輪転舵角演環部に入力
される。演算部は上記信号り、Ｃが示す前輪転舵角θ「
と車速■とにすづき、第３図に示すような予め設定され
た特性に従って目標後輪転舵角θ「０を算出し、これに
対応したパルス信号へを発生してパルスモータ１４に入
力する。そのため、後輪転舵ｇｉ置８におけるパルスモ
ータ１４がパルス信号Ａに対応する回度、即ち上記の目
標後輪転舵角θｒｏに対応する回度だけ回転し、傘歯車
Ｉｓ、　１６、ビニオン軸１７、ビニオン１３　ｒ３　
、Ｊ：びラック１２を介して後輪操作ロッド９を軸方向
に移動させる。これにより、後輪７．７が上記目標後輪
転舵角θｒｏに一致あるいは略一致するように転舵され
る。この時、パワーシリンダ１８が作動し、操作ロッド
９の移動が助勢される。

また、走行中イグニッションキーレススイッチ３１をオ
フの位置に回しても、キーを抜き取らない限り電＃Ｑ３
０からコントローラ２Ｇへの給電は停止されないので、
走行中にコントローラ２Ｇの作動が停止したり、再度キ
ーをオンの位置に回したときにコントローラ２６が運転
者の意志に反した作動をしたりすることがなく、安全が
確保される。

上記実施例は前輪転舵角センサ２８からの信号に基づい
て後輪を操舵するものであるが、前輪転舵角を機械的に
後輪へ伝達し、転舵比をモータにより制御する形式の後
輪転舵装置を使用した実施例を、以下第３図、第４図お
よび第５図を参照して説明する。

第３図において、第１図と共通する部材には同じ符号を
付してその説明を省略し、以下第１図の実施例と異なる
部分のみ説明する。

前輪のステアリング装δ２のラックピニオン機構４のラ
ック４Ａには、このラック４Ａの移動はを後輪転舵装置
８へ伝達Ｊるピニオン４Ｂが噛合している。このビニオ
ン４Ｂは連結ロッド４０＠　／ｌｉして傘歯車４１に結
合され、傘歯車４１は後輪駆動ロッド４４を拙肋させる
揺動子４３を回動さＵる回動軸４２Ａ（第４図参照）と
一体向に固定された傘歯車４２と噛合している。回動軸
４２Ａは、揺動子４３と一体的に固定された揺動軸４３
Ａと軸方向に摺動自在に嵌合する筒部４２３を半径方向
に突出させて有しており、軸受４２Ｇに回動自在に支持
されている。

後輪駆動ロッド４４は揺動子４３の貫通孔４３３に遊嵌
され、一端４４Ａをコントロールバルブ２０の駆動ロッ
ド２０Ａにポールジョーインドにより枢支され、他端４
４Ｂを転舵比コントロール用の揺動アーム４５の先端４
５Ａに同じくボールジヨイント等の自由継手により枢支
される。コントロールパルプ２０の駆動ロッド２０Ａは
軸方向に移動可能であり、揺動アーム４５は揺動軸４６
と一体的に支持アーム４７に揺動自在に支持されている
。

この支持アーム４７は軸４７Ａと一体的に固定され、こ
の軸４７Ａとともに回転自在となっている。この軸４７
△はモータ５０に回転されるウオーム４８によって回転
されるウオームギア４９の軸と一体になっており、モー
タ５０によって回転されて転舵比を変更する。このウオ
ームギア４９には転舵比センサ５１が配され、軸４７Ａ
すなわら支持アーム４１の回転角を検出して、コントロ
ーラ２Ｇへ転舵比信号を入力する。

上記第３図、第４図の構成において、コントローラ２６
によりモータ５０が駆動されてウオーム４８が回転され
ると、ウオームギア４９が回転され、輔４７Ａが回転さ
れて支持アーム４７が回転し、揺動軸４６の回転軸が傾
けられて揺動アーム４５の揺動軌跡（揺動面）を変化さ
せる。一方、前輪１，１が操舵されて前輪ラック４Ａが
左右方向に移動するとビニオン４Ｂが回転し、連結ロッ
ド４０を介して傘歯車４１が回転する。これによりもう
１つの傘歯車４２が回転して回！ＩＪ軸４２Ａが揺動子
４３を１工動させる。

すると、これを貫通している後輪駆動ロッド４４が一端
１１４Ａを軸として揺動する。このとき、他嶋４４Ｂ４
．１１１ｒＪ記１：６勤アーム４５の揺動面に拘束され
て運動するので、これに伴って前記一端４４Ａがコント
ロールバルブ２０の駆動コント２０Ａを軸方向に移動さ
せる。

これにより、後輪操作１］ツド９を左右に操作するパワ
ーシリンダ１８のいずれか一方の油圧室１８ａまたは１
８ｂに油圧が導入され、油圧により後輪が転舵される。

このとき、その転舵量は、前記揺動＠Ｉ４θの傾き、す
なわちウオームギア４９の回転角と前輪の転舵量により
決められるので、’Ｅ−タ５０の出力により前輪、後輪
の転舵比が決められることになる。

転舵比は、転舵比センサ５１によりコントローラ２６に
フィードバックされ、後輪転舵装Ｍ８の制御は監視され
る。このようにして、コントローラ２６により、後輪転
舵装置８の制御が行なわれる。

上記］ン１〜Ｅ１−ラ２６の電源供給および信号の出入
りを第５図にブロック図をもって示す。コントローラ２
６への給電は、第１図の実施例と同様にイグニッション
キーレススイッチ３１を介して行なわれ、キーをキーシ
リンダから抜き取らない限り、コントローラ２６への給
電は維持され、前記実施例と同様に走行中の安全は確保
される。

なお、第５図中、特性切換手段２７は、車速センサの他
に、手動の転舵比切換スイッチや横Ｇ、前輪舵角（ある
いはその角速度、角加速度ン等の各種の運転状況入力手
段を含むものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による４輪操舵装置の一実施例を示す概
略図、 第２図は前輪の転舵角に対する後輪転舵特性を示すグラ
フ、 第３図は本発明の第２の実施例を承り概略図、第４図は
第３図の一部拡大図、 第５図は第３図の実施例のコント［１−ラに関する電気
回路を示すブ［］ツク図、 第６図は本発明の４輪操舵装置に使用されるキーレスス
イッチの例を示す部分断面図である。 １．１・・・前　　　輪　　２・・・ステアリング装置
３・・・ステアリングホイール ４・・・ラックビニ３ン機構 ４Δ・・・前輪ラック　　　４Ｂ・・・ピニオン８・・
・後輪転舵装置　　　９・・・後輪操作ロッド１４・・
・パルスモータ　　　１８・・・パワーシリンダ１９・
・・ビス１〜ン　　　　　２０・・・コントロールバル
ブ２２・・・ポンプ駆動用モータ ２３・・・ボ　ン　ブ　　　　２６・・・コントローラ
２７・・・車速センサ（特性切換手段）２８・・・前輪
転舵角センサ　２９・・・後輪転舵角センサ３０・・・
電　　　源 ３１・・・イグニッションキーレススイッチ４０・・・
連結ロッド　　　　４１．４２・・・傘　歯　車４２△
・・・回　　初　　軸　　　　　４３・・・［２動　　
子４４・・・後輪駆動ロッド　　４５・・・揺動アーム
４Ｇ・・・揺　肋　軸　　　　４７・・・支持アーム４
８−、ウオーム　　　　　４９．・・つｔ−ムギア５０
・・・モ　−　タ　　゛　　５１・・・転舵角センサ６
１・・・キーシリンダ　　　６２・・・キー第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 前輪を転舵するステアリング装置、 後輪を転舵する後輪転舵装置、 前輪の転舵に応じて前記後輪転舵装置を、各種運転状況
   に対応して異なった特性で駆動するよう制御するコント
   ローラ、および キーシリンダーへのキーの差込みにより前記コントロー
   ラへの給電を行ない、該キーシリンダーからのキーの抜
   取りにより前記給電を停止するスイッチ手段を備えてな
   る車輪の４輪操舵装置。