JPS61285174A - 四輪操舵装置 - 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】

この発明は、前輪に加えて後輪をも転舵するように構成
された四輪操舵装置に関し、詳しくは、後輪転舵機構の
入力アクチュエータとして、制御装置によって回転制御
されるステッピングモータが用いられたものにおいて、
ステッピングモータの駆動特性を車速に応じて変化させ
るようにすることにより、ステッピングモータの小型化
を図ったものに関する。

【従来の技術】

１渠向安定性の向」二を目的として、ステアリング操作
にしたがって、前輪のみならず、後輪をも所定方向に転
舵されるというアイディアはすでに知られいてる。特開
昭５８−２０５６３号公報には、前輪操舵のための操舵
力の一部を機械的に後輪転舵機構に伝達し、後輪を機械
的に転舵されるようにしたものが示されている。また、
実開昭５８−３３７１号公報には、制御回路にによって
制御される弁装置から吐出される油を後輪転舵機構を動
かず油圧アクチュエータに送ることにより、後輪を転舵
させるようにしたものが開示されζいる。 しかしながら、前者では、前輪転舵機構の動きを機械的
に後輪転舵機構に伝えるための伝動機構を自動車の床下
に配置−１ねばならず、スペース的に不利であり、かつ
８１ｊ両市量を大幅に増加さ一ロることになるのめなら
ず、後輪の転舵角および方向は、前輪の転舵角および方
向のめによって決定されるため、車速に応じた最適な操
向１１を実現することができない。また、後者では、後
輪転舵機構の駆動を純油圧制御によって行なっているた
め、応答性が良くなく、また、特別な浦ｒＥ　７クチユ
エータを装備する必要があるため、装置全体が高価なも
のとなるという欠点がある。 そごで本発明者らは、先の出願（特願昭５９−２５７１
５６号）において、後輪転舵機構として、ステッピング
モータの回転出力を、後輪に連繋させた既存のパワース
テアリング機構に人力するように構成した四輪操舵装置
を提案した。 ステッピングモータは、その回転方向および回転量ない
し回転速度を自由に、かつ容易にディジタル制御するこ
とができるため、後輪を各種の状況に対応させて転舵さ
せることができるし、パワーステアリング機構は、完成
度の高い既存のものをそのまま利用することができるの
で、きめこまかな後輪転舵制御を安価に実施することが
できる。

【発明が解決しようとする問題点】

ところで、ステッピングモータは、入力パルス数に比例
した軸回転量および大力パルス周波数に比例した軸回転
速度が得られるが、本願の第５図に示すように、制御パ
ルス周波数が高くなるにつれて、すなわち軸回転速度が
増すにつれでそのｌ用転トルクが減少するという特性を
持っている。 一方、車輪を転舵させる場合、低速時には転舵抵抗が大
きく、そしてその転舵抵抗は車両速度が増ずほとに小さ
くなるという傾向がある。また四輪操舵で車速に見合っ
たト”ライバビリティを得るためには、前輪の転舵に対
する後輪の転舵の応答性は、高速時はど要求され、低速
時にシ、［それほど要求されない。 かりに、上記の後輪転舵機構のステッピングモータの制
御パルス周波数を低い周波数に固定ずイ）と、大きな回
転１ルクが得られるので、小型のステッピングモータで
あっても低速時での後輪転舵に十分対応できるが、高速
時での後輪転舵応答性が悪く、高速時において四輪操舵
の利点を十分に享受することができないという不具合が
ある。また、上記の後輪転舵機構のステッピングモータ
の制御パルス周波数を高い周波数に固定すると、あらゆ
る車速において後輪転舵の十分な応答性がｉすられるが
、相対的に小さな回転トルクしか得られないので、低速
時に必要な大きな後輪転舵力にり・１応するためにステ
ッピングモータそれ自体を出力の大きい大型のものとゼ
ねばならず、その結果後輪転舵機構が大型化かつ１０１
コスト化するという不具合がある。 この発明は、以上の事情のもとで嵩え出されたもので、
ステッピングモータの回転出力をパワーステアリング機
構に入力して後輪を転舵するようにした後輪転舵機構を
備える四輪操舵装置において、−１−記スチッピングモ
ータとして比較的小型のものを使用しても、低速時に要
求される十分な転舵力と、高速時に要求される十分な応
答性の双方を満足させることをその課題とする。

【課題を達成するための手段】

−１−記の課題を解決するため、本発明では、次の技術
的手段を講している。 すなわち、ステアリングシャフトの回転に応し７て前輪
を転舵さセる前輪転舵機構と、入力アクチュエータとし
てステッピングモータを用いた後輪転舵機構と、前輪舵
角センサと、後輪舵角センサと、車速センサと、前輪舵
角と車速から算出される最適な後輪舵角となるように上
記後輪転舵機構を制御する制御装置とを備える四輪操舵
装置において、」１記制御装置は、ステッピング千−タ
用の制御パルス発生部と、」−記車速センザからの車速
情報にもとづいて一］二記制御パルス発生部で発生させ
るべき制御パルスの周波数を変更する周波数変更手段を
備えている。

【作用】

ト記周波数変更手段は、車両が低速であるときには制御
パルスの周波数を低め、逆に、車両が高速であるときに
は制御パルス周波数を高めることができる。したがって
低速後輪転舵時には、後輪転舵機構にはステッピングモ
ータからの低速高１ルク回転が人力され、低速時での大
きな転舵抵抗に対抗して後輪を所定方向に所定角度転舵
さｌるごとができる。この場合、＋ｊｉｉ輪の転舵に対
する後輪転舵の応答が悪くなるが、低速走行時であるの
で、その応答性の悪さはｔ榮向牲にほとんど影響しない
。一方、高速後輪転舵時には、後輪転舵機構にはステッ
ピングモータからの高速低Ｉ・ルク回転が入力され、前
輪の転舵に敏感に応答して後輪を所定方向に所定角度転
舵さ・Ｕることができる。この場合、転舵抵抗は小さい
ので、低トルク回転であってもｌ−分後輪転舵を行なう
ことができる。

【効果】

以１ユの結果、本発明の四輪操舵装置によれば、後輪転
舵機構に回転駆動力を入力さ−Ｉるべきステッピングモ
ータを小型化しても、低速から高速のあらゆる速度領域
で、その速度および重輪転舵角に応じて後輪を問題なく
転舵することができるとともに、後輪転舵機構の小型高
効率化、低コスト化、低重量化を達成することができる
。

【実施例の説明】

以下、本発明の四輪操舵装置の実施例を図面を参照して
具体的に説明する。 第１図は、本発明の四輪操舵装置の一例の全体構成図で
ある。ここで前輪操舵装置１は、従来公知のものが使用
される。すなわち、ランク・ピニオン式の転舵機構の場
合、ステアリングホイール２とともに軸転するステアリ
ングシャフト３の回転は、ギヤボックス４でラック杆５
の車幅方向の往復動に変換され、さらにこのラック杆５
の往復動は、両端のタイロッド６．６を介してナックル
アーム７．７の軸８．８を中心とした回動に変換され、
このナックルアーム７．７の回動により、前輪９．９は
−Ｆ記軸８．８を中心として転舵されるようになってい
る。 一方、本発明における後輪転舵機構１０は、マイクロコ
ンピュータで構成される制御装置１１によって制御され
るステッピングモータ１２と、このステッピングモータ
１２の回転が入力される公知の転舵機構、たとえばパワ
ーステアリング機構１３とによって構成される。この制
御装置ＩＩには、前輪舵角センサ１４、車速センサ１５
および後輪舵角センサ１６からの信号が入力される。な
お、前輪舵角センサ１４としては、スリットが周状に開
けられた円板をステアリングシャフト３に固定し、この
円板を挟むようにして発光素子と受光素子とを配置し、
円板が回転したときにこの円板が発光素子の光を遮る回
数を計数する公知のものを使用することができる。また
後輪舵角センナ１６も同様である。そして車速セン′４
Ｊ１５としては、電気的なスピードメータに人力するた
めの公知のものを使用することができる。 」−記パワーステアリング機構１３は、前輪転舵機構用
に使用される普通のものを転用すればよく、本発明では
このパワーステアリング機構１３の人力部Ｉ７にステッ
ピングモータ１２の出力軸２４を連繋するのである。な
お本例では、第２図に詳示するように、このステッピン
グモータＩ２の回転出力を、さらに減速してパワーステ
アリング機構１３に入力するようにしている。すなわち
、ステッピングモータ１２に付設されたギヤハウジング
２５内に、出力軸２４に取付けた小ギヤ２６と、伝動軸
２７に取付けられ、かつ小ギヤ２６に噛み合う大ギヤ１
８とを組込み、伝動軸２７とパワーステアリング機構１
３の入力軸２９とを両端がユニバーサルジヨイントで連
結された軸３０で連結している。パワーステアリング装
置１３の入力軸２９には、コントロールパルプ部３１を
経て先端にピニオン３２が形成されており、これがギヤ
ボックス３３内を往復摺動可能なラック杆１９に噛み合
っている。ギヤボックス３３のパワーシリンダ部３４に
は、ラック杆１９に固定されたピストン３５を挟むよう
にシリンダ空間が形成されており、かつピストン３５を
双方向に駆動できるように、上記コントロールバルブ部
３１につながる−・対の油圧ボート３６．３７が設けら
れている。上記ステッピングモータ１２の回転に応して
このランク・ビニオン式のパワーステアリング機構１３
によって倍力されたラック打１９の動きは、タイロッド
２０．２０を介してナックルアーム２１゜２１の軸２２
．２２を中心とした回動に変換され、これにより後輪２
３．２３は、上記軸２２．２２を中心として転舵される
。 一方、マイクロコンピュータで構成される制御装置ｌＯ
内のメモリには、第４図に示すような、車速に応じた最
適な転舵比ｋ（前輪転舵角にりＩする後輪転舵角の比）
を表わす転舵比テーブル３８と、第６図、第７図および
第８図に示すような、車速に応して選択される複数のス
テッピングモータ駆動用パルスの特性テーブルＡ、Ｂお
よびＣが格納される。 転舵比テーブル３８において、転舵比ｋが正の領域は、
後輪の転舵方向が前輪の転舵方向と逆方向となるいわゆ
る逆位相であることを示し、負の領域は、後輪の転舵方
向が前輪の転舵方向と同方向となるいわゆる同位相であ
ることを示す。これによると、低速時には後輪が逆位相
に転舵されるので、車体旋回中心が車体中心を通る車幅
方向線上に近づき、したがって車体のすべり角が０に近
（ｔ　＜　ｈ　ｈ　ｉ＞　ａｍｍＮ’ｌＩｌ；’＋、＝
１ｍ　＋７）ｈ！２＊１−６　ｍ６１．：　　　　　　
ｊ。 くらべて小さくなる。そして高速時には、遠心力の影響
により前輪と路面との間にすべり角が生じ、これにより
旋回中心が前方に移行する傾向が生じるが、この傾向を
後輪を前輪と同（ｉ’７相に転舵することにより相殺し
、旋回中心を車体中心を通る車幅方向線上に近付けるこ
とができる。 また、第６図ないし第８図に示すステッピングモータ駆
動用パルス特性テーブル例は、それぞれＡが低速用、Ｂ
が中速用、Ｃは高速用を示す。これらの図から明らかな
ように、起動周波数「ａは、車両の低速時はど低く、高
速時はど高くなっている。また、起動時からの加速の勾
配は、高速時はど急となっている。さらに、加速後の周
波数ｆｂは、高速時はど高くなっている。これによると
、車両が低速走行しているときは、ステッピングモータ
は高トルクで起動されかつ回転させられるので、大きな
接地抵抗に対抗して後輪を問題なく転舵させることがで
きる。また、車両が高速走行しているときは、ステッピ
ングモータは起動から瞬時に高速回転さセられるので、
後輪を応答よく転舵させることができる。 次に、第９図のフローチャートを参照して、制御装置に
よる制御方法を説明する。 まず、車速センサ１５からの車速情報と（ステップ１０
１）に応じた転舵比ｋが転舵比データテーブル３８から
読み取られ（ステップ１０２）、この転舵比にと前輪転
舵角センサ１４からの前輪転舵角情報から後輪の目標転
舵角が演算される（ステップ１０３）。そして車速に応
じて上記のステップモータ駆動用パルス特性テーブルＡ
、ＢまたはＣが選択され（ステップ１０４）、選択され
た駆動特性によって後輪転舵機構１０が制御される（ス
テップ１０５）。この後輪転舵は、より具体的には、目
標転舵角と後輪舵角センサからの後輪舵角情報を比較し
て、ステッピングモータ１２の回転方向を決定するとと
もに、後輪舵角センサ１６からのフィードバック情報が
上記目標転舵角と一致するまでステッピングモータ１２
を回転させることにより行なわれる。 なお、もちろん本発明の範囲は上述した実施例に限定さ
れない。たとえば、実施例では、ステップモータ駆動用
パルス特性テーブルとして、車速に応じた３段階のもの
を設定しているが、これは、さらにきめ細かく設定する
こともできる。また、実施例では、後輪転舵機構として
、ステッピングモータとパワーステアリング機構とを組
み合わせて構成しているが、ステッピングモータとして
あらかじめ電気−油圧方式のものを選択すれば、転舵機
構自体をとくにパワーステアリング式のものとする必要
はなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の四輪操舵装置の一例の概略構成図、第
２図はステッピングモータとパワーステアリング機構と
の連繋構造の詳細断面図、第３図は制御装置内の構成要
素の関係を示すプロ・ツク図、第４図は転舵比テーブル
を表わすグラフ、第５図はステッピングモータの周波数
とトルクの関係を示すグラフ、第６図は低速時用のパル
ス特性テープルを表わすグラフ、第７図は中速時用のパ
ルス特性テーブルを表わすグラフ、第８図は高速時用の
パルス特性テーブルを表わすグラフ、第９図は制御装置
による制御の流れの一例を示すフローチャー１である。 １・・・前輪転舵機構、１０・・・後輪転舵機構、１１
・・・制御装置、１２・・・ステンピングモータ、１４
・・・前輪舵角センサ、１５・・・車速センサ、１６・
・・後輪舵角センサ、２３・・・後輪、３８・・・転舵
比テーブル、Ａ、　　Ｂ、ｃ・・・ステッピングモータ
駆動用パルス特性テーブル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステアリングシャフトの回転に応じて前輪を転舵
   させる前輪転舵機構と、入力アクチュエータとしてステ
   ッピングモータを用いた後輪転舵機構と、前輪舵角セン
   サと、後輪舵角センサと、車速センサと、前輪舵角と車
   速から算出される最適な後輪舵角となるように上記後輪
   転舵機構のステッピングモータを制御する制御装置とを
   備える四輪操舵装置において、上記制御装置は、ステッ
   ピングモータ用の制御パルス発生部と、上記車速センサ
   からの車速情報にもとづいて上記制御パルス発生部で発
   生させるべき制御パルスの周波数を変更する周波数変更
   手段とを備えていることを特徴とする、四輪操舵装置。