JPS6124445Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、車両の後輪自動操舵装置に係り、特
に、自動車に用いるに好適な、車両の高速走行安
定性を飛躍的に高めることができる車両の後輪自
動操舵装置に関する。

一般に車両、特に自動車の後輪は、振動騒音を
低めたり、乗り心地を高める等の理由により、車
体に剛体的に支持されることなく、ゴムブツシユ
等の弾性部材を介して支持されていることが多
い。従つて、旋回走行中に横力や前後力が加わる
と、ゴムブツシユを含む後輪サスペンシヨン部材
が弾性変形し、後輪がブツシユ類の撓みにより力
学的に角変位してしまい、方向安定性上好ましく
ないステアリング角を生じさせている。

このような旋回走行等に伴なう後輪の好ましく
ない角変位を防止するため、後輪を車上前後方向
に配設された可撓性を有する部材の中間点で支持
し、後輪に働く横力に応じて、該後輪を車両の旋
回を抑制する方向に角変位して、走行安定性を高
めるようにしたものも提案されているが、必ずし
も充分な効果を発揮できているとは言えない。そ
こで従来においても、特公昭40−10728号公報に
掲載の如き、後輪自動操舵装置が考案されている
が、この装置の場合、後輪がキングピンを中心に
回転したことを感知して、前後輪を操舵する構成
のため、応答性が悪く、又後輪が路面のギヤツ
プ、石等を通過した時、適正な前後輪操舵角を保
持することは困難であるという欠点があつた。

本考案は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、車両の走行安定性を飛躍的に高める
ことができる共に、応答性を向上し、路面のギヤ
ツプ、石等を通過しても適正な操舵角を保持でき
る車両の後輪自動操舵装置を提供することを目的
とする。

本考案は、車両の後輪自動操舵装置において、
後輪を中立の直進位置に復元する復元手段を有す
る後輪操舵機構と、車体に作用する横加速度に応
じて車両の左右方向に摺動するスプールと該スプ
ールを摺動自在に保持すると共に当該スプールの
摺動により内部の油を油圧管路に供給するシリン
ダとからなる横加速度センサーと、前記油圧管路
と連通され前記横加速度センサーから油圧管路に
供給された圧油により前記後輪操舵機構を作動さ
せて後輪を車両の旋回を抑制する方向に操舵する
油圧アクチユエータとを備えることにより、前記
目的を達成したものである。

以下本考案の原理を説明する。操舵に対する車
両の応答を検出し、これを後輪実舵角へフイード
バツクして安定性の向上を図る際の運動方程式
は、次式で示される。

ｍ（ｄｕ／ｄｔ＋vq）＝F₁＋F₂ ……(1) Ｉｄｑ／ｄｔ＝aF₁−bF₂ ……(2) F₁＝K₁（θ_１−ｕ＋ａｑ／Ｖ） ……(3) F₂＝K₂（θ_２−ｕ−ｂｑ／Ｖ） ……(4) ここで、ｍは車両の質量、ｕは横すべり速度、
ｖは車両の走行速度、ｑはヨー角速度、Ｉは車両
のヨー慣性モーメント、ａは、車両の重心から前
輪までの距離、ｂは、車両の重心から後輪までの
距離、K₁，K₂はそれぞれ前後輪のコーナリング
パワー、θ_１、θ_２はそれぞれ前後輪の実舵角で
ある。

前記のような運動方程式において、通常の自動
車では固定されていて変化しない後輪実舵角θ_２
の与え方により走行安定性は変化するが、前輪の
実舵角θ_１に対するヨー角速度ｑの伝達関数は、
一般に次式で表わされる。

ｖ／ｌ（Ｔｓ＋１）／ａ_２ｓ^２＋ａ_１ｓ＋ａ_０……(5
) ここで、ｌは車両のホイールベース（＝ａ＋
ｂ）、ｓはラブラス演算子、a₀、a₁、a₂、Ｔはそ
れぞれ車両の走行安定性に影響を与える定数であ
る。今、後輪が固定され、後輪実舵角θ_２＝０で
ある通常の車両における各定数をそれぞれ次式で
示すごとくT₀、a₂₀、a₁₀、a₀₀で表わす。

ａｍＶ／ｌＫ_２≡T₀ ……(6) ｍＩＶ^２／ｌ^２Ｋ_１Ｋ_２≡a₂₀ ……(7) Ｖ／Ｋ_１Ｋ_２ｌ^２｛ｍ（a²K₁＋b²K₂） ＋Ｉ（K₁＋K₂）｝≡a₁₀ ……(8) １＋ｍ（ｂｋ_２−ａＫ_１）／ｌ^２Ｋ_１Ｋ_２V²≡ １＋Ｋ_spV²≡a₀₀ ……(9) 本考案におけるように、後輪実舵角θ_２を重心
から前方l₁の距離で検出した場合の、後輪実舵角
θ′_２は次式で示す如くとなる。

θ′_２＝Ａ・（ｄｕ／ｄｔ＋Vq＋l₁ｄｑ／ｄｔ）……
(10) 従つて、走行安定性に影響を与える前記各定数
はそれぞれ次式で示す如くとなる。

Ｔ＝T₀−Ａ・Ｖ ……(11) a₂＝a₂₀−Ａ・Ｖ^２／ｌ^２Ｋ_１（Ｉ−mbl₁）……(12)
a₁＝a₁₀−Ａ・Ｖ（ａ−ｌ_１）／ｌ ……（13） a₀＝a₀₀＋Ａ／ｌV² ……（14） 前記各定数のうち、伝達関数の分子に含まれる
定数Ｔは、位相進みの不安定項であり、従つて小
さい程望ましい。即ち、重量配分が後輪側が重い
程、後輪側のコーナリングパワーが低い程、又車
両速度Ｖが高い程この不安定項は悪くなり、前輪
のコーナリングパワーには関係しない。前記(11)式
から明らかな如く、本考案における定数Ｔは、明
らかに(6)式で示される従来の場合における定数
T₀より小となるため、改善が可能であり、走行
安定性が向上する。

一方、伝達関数の分母の１／ａ_２ｓ^２＋ａ_１ｓ＋ａ_０
は、第１ 図に示すような、ばね−マスモデルに対応しa₂は
小さく、a₁、a₀は大きいことが望ましい。a₀に関
しては、本考案によれば、前記（14）式及び(9)式
から明らかな如く、本考案における常数a₀の方
が、明らかに大であるため、改善が可能である。
なお常数a₂、a₁については、本考案においてはa₂
を小とすると、a₁も小となつてしまい、従つて加
速度の検出位置l₁について実験等に基づいて最適
な位置を選定する必要がある。

以下図面を参照して、本考案の実施例を詳細に
説明する。本実施例は、第２図に示す如く、後輪
１０を中立の直進位置に復元する復元手段である
センタリングばね１２ａ，１２ｂを有する、各連
接点においてそれぞれ回動自在に連接された、平
行四辺形状のリンク１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１
４ｄから成る後輪操舵機構１６と、車体に作用す
る横加速度に応じて車両の左右方向に摺動するス
プール３２と該スプール３２を摺動自在に保持す
ると共に当該スプール３２の摺動により内部の油
を油圧管路３８，４０に供給するシリンダ３０と
からなる横加速度センサー１８と、前記油圧管路
３８，４０と連通され前記横加速度センサー１８
から油圧管路３８，４０に供給された圧油により
前記後輪操舵機構１６を作動させて後輪１０を車
両の旋回を抑制する方向に操舵する。油圧アクチ
ユエータ２０と、車両の原動機２２等により回転
される油圧ポンプ２４と、リザーバタンク２６
と、前記油圧ポンプ２４の吐出圧を一定値以下に
保持するためのリリーフ弁２８と、を有して成
る。

前記後輪操舵機構１６は、センタリングばね１
２ａ，１２ｂの作用により、車体に横加速度が作
用していない時には、常に後輪１０を中立の直進
位置に復元するようにされている。又、この後輪
操舵機構１６による後輪１０の操舵角は、左右に
それぞれ５度程度とされている。

前記横加速度センサー１８は、車体に固定され
るバルブボデイすなわちシリンダー３０と、車体
に作用する横加速度に応じて、車両の左右方向に
摺動する、４個のランド３２ａ，３２ｂ，３２
ｃ，３２ｄを有する４ランド型のスプール３２と
を有して成り、ランド３２ａと３２ｂの間のポー
ト３４ａ及びランド３２ｃと３２ｄの間のポート
３４ｅは、共に前記油圧ポンプ２４の吐出側に油
圧管路３６により接続され、ランド３２ｂにより
開閉されるポート３４ｂは、油圧管路３８により
油圧アクチユエータ２０のシリンダ後室２０ａと
接続され、ランド３２ｃにより開閉される油圧ポ
ート３４ｄは、油圧管路４０により油圧アクチユ
エータ２０のシリンダ前室２０ｂと接続され、ラ
ンド３２ｂと３２ｃの間に形成されたポート３４
ｃは、ドレンと接続されている。又、前記スプー
ル３２の中央部分にフラツパ３２ｅが固着されて
おり、該フラツパ３２ｅは、ノズル４２ａ，４２
ｂを介してそれぞれスプール３２の左側圧力室４
４ａ、右側圧力室４４ｂと接続されている。又圧
力室４４ａ，４４ｂは、いずれも、絞り４６ａ，
４６ｂを介して、それぞれ前記ポート３４ａ，３
４ｅと接続されている。

前記油圧アクチユエータ２０は、シリンダ後室
２０ａ、シリンダ前室２０ｂを有し、該シリンダ
内を摺動するピストン２０ｃにより前記後輪操舵
機構１６を操作するようにされている。

以下動作を説明する。まず車両が通常の直進走
行状態にある場合には、横加速度センサー１８の
スプール３２が中立位置にあるため、ポート３４
ｂ，３４ｄのいずれも、スプール３２のランド３
２ｂ，３２ｃにより閉塞された状態にある。従つ
て、油圧ポンプ２４から油圧管路３６を介して横
加速度センサー１８に供給される油は、油圧アク
チユエータ２０のシリンダ前室２０ｂ、シリンダ
後室２０ａのいずれにも供給されることがなく、
従つて後輪１０は、後輪操舵機構１６のセンタリ
ングばね１２ａ，１２ｂの作用により中立の直進
位置に保たれ、従来と同様の走行性能が得られ
る。

一方、車両が旋回状態に移り、車体に横加速度
が作用すると、これに応じて横加速度センサー１
８のスプール３２が横方向に変位する。今、前輪
が右方向に切られて、スプール３２に矢印Ａに示
す如く左方向の力が加わつた場合を考えると、ス
プール３２が図の左方向に変位する。すると、ポ
ート３４ｄと３４ｅとが連通状態となるため、油
圧ポンプ２４から油圧管路３６を介してポート３
４ｅに供給される油が、ポート３４ｄを介して油
圧アクチユエータ２０のシリンダ前室２０ｂに供
給される。従つて、油圧アクチユエータ２０のピ
ストン２０ｃが、図の右方向に動かされ、後輪操
舵機構１６の平行リンク１４ａ，ｂ，ｃ，ｄの作
用により後輪１０は図の矢印Ｂに示す方向、即ち
車両の旋回を抑制し、走行安定性を高める方向に
操舵される。一方、油圧アクチユエータ２０のシ
リンダ後室２０ａに充満している油は、ポート３
４ｂと３４ｃとが連通状態となるため、油圧管路
３８を経てポート３４ｂに流入し、ポート３４ｃ
からドレンに排出される。この時において、スプ
ール３２は、車体に加わる横加速度により無制限
に図の左方向に移動してしまうのではなく、ノズ
ルフラツパ機構３２ｅ，４２ａの作用により、横
加速度とつり合う位置で停止される。即ち、前記
のようにスプール３２が図の左方向に摺動した場
合、フラツパ３２ｅによりノズル４２ａが閉塞さ
れる。すると、油圧管路３６より油圧ポート３４
ａ、絞り４６ａを介して圧力室４４ａに導入され
る油の圧力が高まり、スプール３２を図の右方向
に復元する力が生じる。従つて、スプール３２
は、横加速度とつり合う位置迄の左方向に移動
し、該横加速度に比例した油圧を油圧アクチユエ
ータ２０に供給した後、前記圧力室４４ａからの
復元力によつて初期状態に復位し、油圧アクチユ
エータ２０への油の流出入が停止する。次に、前
輪が右方向に切られた状態から直進状態に戻され
るときにスプール３２に右方向への力が加わるた
め、該スプール３２は右方向へ移動し、ポート３
４ａと３４ｂが連通し、ポート３４ｃと３４ｄと
が連通するため、シリンダ後室２０ａに油が流入
し、シリンダ後室２０ｂ内の油は流出し、ピスト
ン２０ｃは初期状態に復位する。これにより、車
輪も初期状態に復位する。この後、圧力室４４ｂ
からの復元力によつてスプール３２は初期状態に
復位し、油圧アクチユエータ２０への流出入が停
止する。車両の前輪が図の左方向に切られ、スプ
ール３２が図の右方向に移動した場合にも動作は
ほぼ同様であるので説明は省略する。以上要する
に、旋回の程度に応じてその旋回を抑制すること
ができ、走行安定性を改善できる。

なお車体にかかる横加速度に応じて後輪を操舵
する角度位量であるが、考案者等の実験によると
横加速度１Ｇにつき２〜３度後輪を角変位させれ
ば充分であることが確認されている。

なお、前記実施例においては、後輪操舵機構が
平行リンクを用いて構成され、又該後輪操舵機構
の復元手段がセンタリングばねであつたが、後輪
操舵機構、復元手段の具体的な構成は前記実施例
に限定されない。

更に、横加速度センサの出力に応じて後輪を操
舵するため、車両の旋回開始直後に直ちに後輪が
転舵するので応答性が良好であり、油圧を用いた
場合にはさらに応答性に優れている。

以上説明した通り、本考案は、車両の後輪自動
操舵装置において、後輪を中立の直進位置に復元
する復元手段を有する後輪操舵機構と、車体に作
用する横加速度に応じて車両の左右方向に摺動す
るスプールと該スプールを摺動自在に保持すると
共に当該スプールの摺動により内部の油を油圧管
路に供給するシリンダとからなる横加速度センサ
ーと、前記油圧管路と連通され前記横加速度セン
サーから油圧管路に供給された圧油により前記後
輪操舵機構を作動させて後輪を車両の旋回を抑制
する方向に操舵する油圧アクチユエータと、を備
えたので、車両旋回時において、後輪の好ましく
ないステアリング角を補償してその旋回を抑制す
ることができ、車両の走行安定性を改善できる。
又、路面凸凹や、横風等の外乱によつて生じる横
加速度に対してもこれを抑制するように後輪が自
動的にかつ適正に操舵されるので、走行安定性が
飛躍的に改善される等の優れた効果を有する。更
に、本考案によればスプール弁のスプールにより
横加速度を直接的に検出するようにしたので、車
体の振動による影響を受けにくく、部品点数も増
加せず、小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係る車両の後輪自動操舵装
置の原理を説明する線図、第２図は、本考案に係
る車両の後輪自動操舵装置の実施例の構成を示す
ブロツク線図である。 １０……後輪、１２ａ，１２ｂ……センタリン
グばね、１６……後輪操舵機構、１８……横加速
度センサー、２０……油圧アクチユエータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 後輪を中立の直進位置に復元する復元手段を有
   する後輪操舵機構と、車体に作用する横加速度に
   応じて車両の左右方向に摺動するスプールと該ス
   プールを摺動自在に保持すると共に当該スプール
   の摺動により内部の油を油圧管路に供給するシリ
   ンダとからなる横加速度センサーと、前記油圧管
   路と連通され前記横加速度センサーから油圧管路
   に供給された圧油により前記後輪操舵機構を作動
   させて後輪を車両の旋回を抑制する方向に操舵す
   る油圧アクチユエータと、を備えたことを特徴と
   する車両の後輪自動操舵装置。