JPS6177571A

JPS6177571A - 車両の４輪操舵装置

Info

Publication number: JPS6177571A
Application number: JP20019784A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Miyoshi; 三好　晃彦
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1984-09-25
Filing date: 1984-09-25
Publication date: 1986-04-21
Also published as: JPH054269B2

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）本発明は車両のグ輪操舵装置に関する。

（従来技術）車両の前輪の転舵に応じて後輪をも転舵制御するように
したグ輪操舵装置に関して、例えば特開昭、６９−２７
２７２号公報に記載されている如く、前輪を転舵するス
テアリングシャフトのピニオンに差動装置のリングギヤ
を噛合し、この差動装置の一方のサイドギヤをモータに
、他方のサイドギヤを後輪転舵軸に連結し、前輪の転舵
方向および舵角に対してモータを制御して前後輪の転舵
位相および転舵比を変える技術は公知である。

ところで、上記のような転舵比を変えるモータとして、
ステッピングモータを用いると精度の高い転舵比制御を
行なうことが可能である。しかし、このステッピングモ
ータは、励磁用のコイル巻線が断線すると作動不能とな
り、以後の転舵比変更をすることができなくなる。

（発明の目的）本発明は、前後輪の転舵比をステッピ／グモータで可変
とするものにおいて、このステッピングモータをコイル
巻線が断線しても駆動することカニできるようにして、
転舵比制御の信頼性向上を図ろうとするものである。

（発明の構成）第１図に示す如く、車両１は前輪２の転舵に応じて後輪
６が転舵され、転舵比は制御部４からステッピングモー
タ駆動部６を介して送られる運転状態に応じた信号によ
りステッピングモータ５が作動して、逆位相から同位相
の間で変化するようになっている。そして、上記ステッ
ピングモータ駆動部６は各コイル巻線が各々反転相を有
し、各コイル巻線の励磁電流の方向が正および負の２方
向をとるようになされていて、制御部４はこのコイル巻
線の断線時にそのコイル巻線の反転相および残りのコイ
ル巻線を制御してステツヒ”ングモータを駆動する駆動
コントローラ７を備えている。

（実施例）以下、本発明の実施例を第２図乃至第２図に基いて説明
する。なお、第７図に示す構成要素に対応する実施例の
構成要素には同一の符号を用いている。

一実施例／一本例は第２図乃至第２図に示されていて、前輪２の転舵
を後輪６に対し機械的に伝える例である。

まず、左右の前輪２，２はナックルアーム９゜９、タイ
ロッド１０．１０を介してリレーロッド１１の両端に連
結されている。リレーロッド１１にはハンドル１２から
のシャフト１３がラック１４とピニオン１５の噛合によ
り連係し、ノｈンドル１２の回転操作により、リレーロ
ッド１１が左右に移行して左右の前輪２．２が転舵する
ようになっている。

一方、左右の後輪３．３もナックルアーム１６゜１６、
タイロッド１７．１７を介してリレーロッド１８の両端
に連結されていて、リレーロッド１８の左右への移行に
よシ転舵するようになっている。

このリレーロッド１８は、前輪側リレーロッド１１の移
行に連動して移行し、また、その移行が油圧により助勢
されるようになっている。

具体的には、前輪側のリレーロッド１１には前後方向に
延ばした作動ロクド１９の前端がラック２０とピニオン
２１の噛合により連結され、この作動ロッド１９の後端
は前輪２と後輪３の転舵比を変更する転舵比変更機構２
２を介して後輪側のりレーロッド１８より延設したコン
トロールロッド２６に連結されている。そして、前輪２
０転舵に応じて作動ロッド１９が回転し、転舵比変更機
構２２で決められた転舵比でもってコントロールロッド
２６が左右にスライドして後輪６が転舵するようになっ
ている。

“　　転舵比の変更はステアピングモータ５の作動によ
りなされるものであり、ステッピングモータ５は車両の
車速を検出する車速センサ８からの出力に応じて制御信
号を出力する制御回路２４にて作動が制御されるように
なっている。また、転舵比変更機構２２には転舵比を検
出する転舵比検出手段２９が取り付けられて転舵比信号
を制御回路２４に出力するようになされ、また、制御回
路２４にはイグニッションスイッチ２５を介して電源２
６が接続されている。

まだ、後輪側のりレーク１ド１８は車体に固定のパワー
シリンダ２７を貫通していて、ノくツーシリンダ２フ内
はリレーロッド１８に固定したピストン２８にて２つの
油圧室５０ａ　、　６０ｂに区画されている。両油圧室
３０ａ　、３０ｂは、７由管３１ａ、３１ｂを介してコ
ントロールレノくルブ６６に接続され、ヲントロールノ
くルプ６６には１）ザーバタンク３４からの油供給管３
５および油戻し管６６が接続されている。コントロール
レノくルブ３３は、コントロールロッド２３の移行方向
を検出し、その移行方向に応じて油供給管３５を油圧室
３０ａ。

３０ｂの一方に、油戻し管３６を油圧室６０ａ。

３０ｂの他方にそれぞれ連通せしめるとともに、油供給
管３５に介設したオイルポンプ６７からの油圧をコント
ロールロッド２３の移行力に応じた圧力に制御するもの
であり、ノくワーフリング２７に導入された油圧がリレ
ーロッド１８の移行力、つまシは後輪６，６の転舵力を
助勢する。

なお、上記オイルポンプ３７はエンジンにより駆動され
、また、油圧室３０ａ、３０ｂにはリレーロッド１８を
中立位置、つまり、後輪転舵零の位置に付勢するスプリ
ング３８．３８が介装されている。

上記転舵比変更機構２２の具体的構成を第３図に基いて
説明するに、まず、前記コントロールロッド２６は車体
３９に対し車幅方向に摺動可能に支持されており、その
移動軸線はλ１で示されている。転舵比変更機構２２は
、上記移動軸線２１と直交する直交線ｒ２を中心として
車体３９に回動可能に支持されたホルダ４０を備え、こ
のホルダ４０には揺動アーム４１が揺動軸４２にて揺動
可能に保持されている。この揺動軸４２は、上記移動軸
線２１と直交線２２との交点に位置するとともに、そ−
の揺動軸線２３は直交線℃２と直交する方向に延びてい
る。

そして、上記コントロールコツト２３には連結ロッド４
６の一端がボールジヨイント４４にて連結され、また、
この連結ロッド４３の他端が揺動アーム４１の先端にボ
ールジヨイント４５にて連結されている。この連結口、
ド４６には、上記移動軸線２１上に回動軸４６をもつ回
動付与アーム４７の先端がボールジヨイント４８を介し
て連結されていて、前輪側のリレーロッド１１より延ば
した作動ロッド１９が回転軸４６に対し傘歯車４９゜５
０の噛合によシ接続されている。回動付与アーム４７は
回動軸４６と一体にしたシリンダ５１に嵌挿されていて
、回動軸４６と直交する方向での進退が許容されている
。

そうして、転舵比変更機構２２のステッピングモータ５
の出力軸にはウオーム５２が設けられていて、このウオ
ーム５２がホルダ４０の回動軸に設けたウオームホイー
ル５３と噛合っておシ、ステ１ピングモータ５の作動に
より転舵比が変更され、また、ホルダ４０に取り付けた
転舵比検出手段２９によシホルダ４０の回動角から転舵
比を検出するようになっている。

すなわち、上記転舵比変更機構２２においては、前輪２
の転舵が作動ロッド１９、回動付与アーム４７および連
結ロッド４３を介して揺動アーム４１に伝えられ、揺動
アーム４１が揺動軸線２３を中心に揺動（回動）する。

そして、ステッピングモータ５によるホルダ４０の回動
角設定によりこの揺動軸線λ３がコントロールロッド２
３の移動軸線２１と一致しているときは、揺動アーム４
１の先端の揺動軌跡は移動軸線２１と直交する面内にあ
って、前輪２が転舵されても連結ロッド４３を介してコ
ントロールコツト２６を移行せしめる力は生じないため
、後輪６は転舵されない（転舵比は零である。）。

一方、ステッピングモータ５の作動により揺動軸線２５
が第７図に示す如く移動軸線℃１に対して右下がりに傾
くと、揺動アーム４１の先端の揺動軌跡が移動軸線２１
に対して傾斜し、前輪２の転舵に応じて揺動アーム４１
の揺動により連結ロブド４３を介してコントロールロッ
ド２６を左右に移行せしめる力が生じ、後輪６は前輪２
に対して同位相で転舵される。まだ、揺動軸線！！、３
が逆に傾くと後輪３は逆位相で転舵される。つまり、ス
テッピングモータ５はホルダ４０を回動させて揺動軸線
１３の傾斜角を変えて揺動アーム４１の揺動軌跡を変え
、前輪２の転舵角に対する後輪６０転舵角を変える、つ
まり、転舵比をマイナス（逆位相）からプラス（同位相
）の間で変えることになる。

また、本例の場合、上記ホルダ４０は揺動軸４２の両端
部を支持するアーム５４．５４がＵ字状に連なっていて
、車体側にはこのアーム５４　、５４の基端部に当接し
て揺動軸４２の回動角を規制するストッパ５５．５５が
設けられている。

サテ、上記ステ１ピングモータ５の具体的゛構造は第５
図に示されている。すなわち、このステッピングモータ
５は出力軸５６に固定された回転子５７に７０個の回転
歯５８を備え、固定子５９に２個の固定歯６０を備えて
いる。そして、本例の場合、回転歯５８は永久磁石（Ｎ
極）で構成され、各固定歯６０にはステ１ピングモータ
駆動部６のＡ相、Ｂ相、Ｘ相、π相というグ組のコイル
巻線６１　Ａ　、　６１　Ｂ　、　６１　Ａ、　６１　
Ｂが巻かれていて、これら各コイル巻線に順次励磁電流
を通じて固定歯６０をＳ極に励磁していくことにより、
回転子５７が／ステップで２度ずつ回転するようになさ
れている。この場合、Ａ相コイル巻線６１ＡとＡ相コイ
ル巻線６１Ａ１Ｂ相コイル巻線６１ＢとＢ相コイル巻線
６１Ｂはそれぞれ互いに２０度（角度）位相がずれてい
て、互いに反転相の関係、つまり、一方がＮ極に励磁さ
れるときの回転子５７に及ぼす作用と、そのときに他方
がＳ極に励磁されるときの回転子５７に及ぼす作用が同
等である関係にある。

上記ステッピングモータ５の駆動を制御する制御系の構
成は第６図に示され、まだ、ステッピングモータ駆動部
乙の回路構成は第７図に示されている。

上記制御系において、制御部４は、特性切換手段６２、
転舵角演算部６３．１駆動コントローラ７１、駆動パル
ス周波数発生タイマ６４を備えている。

特性切換手段６２は車速センサ８からの出力を受けて転
舵比特性切換信号（車速信号）を転舵角演算部６３に出
力する。転舵角演算部６３は、特性切換えのだめの車速
信号に基き、予め記憶された第２図に示す転舵比特性線
のうちの一つを選定演算し、駆動コントローラ７にステ
ッピングモータ５の回転方向と駆動ノくルス数に関する
制御信号を出力する。

駆動コントローラ７は、基本的には上記制御信号を受け
てステッピングモータ駆動部６の各相のコイル巻線６１
Ａ、６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｂに励磁信号ＥＡ、Ｆ、Ａ、
ＥＢ、ＥＢを出力するものでアリ、さらに、ステッピン
グモータ駆動部６から各相のコイル巻線断線検出信号Ｄ
Ａ　、ＤＡ　、ＤＢ。

ＤＢを受けると、その、断線コイル巻線と反転相の関係
にあるコイル巻線に逆方向の電流が流れるようにステッ
ピングモータ駆動部６へ電流方向切換信号ＣＡＭ　＋　
ＣＢＭを出力する。この点については後にステッピング
モータ駆動部６との関係で詳述する。

駆動パルス周波数発生タイマ６４は、ステッピングモー
タ５を何秒毎にステップ作動させるか、例えば、！相励
磁式では励磁信号（ＥＡ、ＥＢ）ＥＡ）の切換えを何秒
毎に行なうかのタイマＴを決めるものであり、駆動コン
トローラ７からのリセット（初期化）信号Ｓ１を受け、
Ｔ時間後にタイムアウト（切換え）信号Ｓ２を出力し、
またリセット信号Ｓ１を受けるという動作が繰返えされ
る。ステプピングモータ５は駆動パルスの周波数が高い
ほど出力トルクが低下する特性をもち、上記タイマＴは
駆動パルスが転舵比変更に必要な限界トルクを越えない
周波数となるように設定されている。

また、転舵角演算部６３は、転舵比検出手段２９からの
転舵比信号を受け、実際の転舵比と上記転舵比特性線か
ら求めた転舵比とを比較し、実際の転舵比が演算されだ
転舵比と一致するように駆動コントローラ７へ補正制御
信号を出力する補正手段を備えている。この補正手段は
常時作動せしめるのではなく、通常は転舵比変更をオー
プンループ制御で行ない、例えば車速零のときや転舵比
容となる車速のときなどの設定車速時に補正手段による
フィードバック制御を行なう。

さて、ステッピングモータ駆動部乙の回路構成を示す第
７図において、６５はＡ相、Ａ相のフ゛リアジ方式によ
るバイポーラ駆動回路で、Ａ相コイル巻線６１Ａは電源
２６かもの電流方向を切換えるＰＮＰとＮＰＮのトラン
ジスタ６６．６７を接続した第１切換回路６８と、同様
のトランジスタ６９．７０による第２切換回路７１との
間に接続され、Ａ相コイル巻線６１Ａは同様のトランジ
スタ７２．７３による第１切換回路７４と上記第２切換
回路７１との間に接続されている。７５はＡ相励磁信号
ＥＡと（Ａ、／〜）相電流方向切換信号ＣＡＡ　ヲ受け
てＡ相の第１ＰＮＰ）ランジスタロ６へスイッチ信号を
送るＮＡＮＤ回路、７６は上記信号ＥＡと反転素子７７
で反転された上記切換信号ＣＡＡを受けてＡ相の第１Ｎ
ＰＮ）ランジスタロ７ヘスイツチ信号を送るＡ　Ｎ　Ｄ
回路である。Ａ相側のトランジスタ７２．７３にもＡ相
側と同様のＮＡＮＤ回路７８、反転素子８０およびＡＮ
Ｄ回路７９が接続されている。また、８１は第２ＰＮＰ
トランジスタ６９０ベースへの逆電圧を防止するダイオ
ード、８２は抵抗８３とコンデンサ８４とによる積分回
路と、放電用ダイオード８６とで構成された第、２ＰＮ
Ｐ）ランジスタロ９のオン遅延回路であり、第、ｌ　Ｎ
　Ｐ　Ｎ　トランジスタ７０側にも同様の逆電圧防止ダ
イオード８７、抵抗８８とコンデンサ８９による積分回
路と、放電用ダイオード９０で構成されたオン遅延回路
９１をもつ。そして、ｌ〜相９人相の各第１切換回路６
８．７４からそれぞれ断線検出信号ＤＡ　、ＤＡを得る
ようになされている。

同様に、Ｂ相、Ｂ相のコイル巻線６１Ｂ、６１Ｂもブリ
ッジ方式によるバイポーラ駆動回路９２に組込まれてい
る。この駆動回路９２はＡ相２人相の場合と実質的に同
様の構成であり、その詳細な図示および説明は省略する
。

上記人相９人相の駆動回路６５において、電流方向切換
信号ＣＡｒは正常時にＬ　（ｏ　−）信号、異常時にＨ
（ハイ）信号が駆動コントローラ７から出力される。ま
ず、正常時では、駆動コントローラ７からＡ相励磁信号
ＥＡ（Ｈ信号）が出力されると、ＮＡＮＤ回路７５の出
力はＨであるから第１切換回路６８のＰＮＰ）ランジス
タロ６はオフ、ＡＮＤ回路７６の出力はＨであるからＮ
ＰＮ）ランジスタロ７はオン、また第２切換回路７１の
ＰＮＰ　トランジスタ６９はオン、ＮＰＮ　）ランジス
タフ０はオフとなる。従って、電流は第２切換回路７１
側から第１切換回路６８側へ矢符Ｉｎの如くＡ相コイル
巻線６１Ａを流れ、人相はＳ極に励磁される。２相励磁
の場合、このようにして（Ａ。

Ｂ）、（Ｂ、Ａ）・・・・・・と２相ずつが順次励磁さ
れていき、ステッピングモータ５の回転子５７は／ステ
ップずつ回転していく。

源電圧によりＨ信号として出力されていたのが、電源電
圧がＡ相コイル巻線６１Ａを通して伝わらないことから
Ｌ信号となって断線が駆動コントローラＺ側で検出され
る。つまり、Ａ相励磁信号ＥＡが出力されると、Ａ相断
線検出信号ＤＡが出力され、（Ａ、Ａ）相の電流方向切
換信号ＣＡｒはＬからＨに切換わる。

従って、今度はＡ相側の第１切換回路６８はＰＮＰ　ト
ランジスタ６６がオン、Ｎ　Ｐ　Ｎ　ｌ−ランジスタロ
７はオフ、第２切換回路７１はＰＮＰ）ランジスタロ９
がオフ、ＮＰＮトランジスタ７０はオンとなって、Ａ相
コイル巻線６１Ａには逆方向Ｉａの電流が流れ、Ａ相は
Ｎ極に励磁される。このｌ〜相ばＡ相の反転相でちり、
Ａ相のＮ極とＡ相のＳ極は回転子に対して同等の作用を
及ぼすから、人相励磁信号ＥＡが出力されるときはＡ相
がＡ相の役割を担い、ステッピングモータ５は滞りなく
作動する。そして、Ａ相励磁信号ＥＡがＬになると、人
相断線検出信号ＤＡは出力されず、（Ａ。

Ａ）相電流方向切換信号ＣＡＡは正常時のしに戻り、人
相は励磁信号ＥＡによりＳ極に励磁される。

上記オン遅延回路８２．９１は、電流方向の切換時にそ
れぞれ第２切換回路７１のトランジスタ６９．７０に伝
わるオン信号に遅れをもたせ、同時に両トランジスタ６
９．７０がオンの状態となって破壊されることを防止す
る。

従って、本実施例においては、転舵比変更を行なうステ
ッピングモータ駆動部乙のコイル巻線６１Ａ、６１Ａ、
６１Ｂ　、６１Ｂの７つが断線すると、その断線したも
のの反転相の関係にあるコイル巻線が正常時とは逆の極
性に励磁され、ステッピングモータ５の回転子５７を断
線がないときと同じように回転させるから、揺動軸４２
の回動による転舵比の変更を支障なく行なうことができ
る。

なお、本実施例は２相励磁方式だから、コイル巻線断線
信号入力時、その断線したコイル巻線の反転相にあたる
コイル巻線と他のコイル巻線とを制御してステッピング
モータ５を駆動するようにしたが、／相励磁方式の場合
は、断線したコイル線の反転相のもののみを逆極性に励
磁してステッピングモータ５を駆動することになる。

−実施例２一本例は第２図に示されていて、前輪２の転舵に伴う後輪
６の転舵制御を電気的に行なう例である。

すなわち、本例のグ輪操舵装置は、ステアリングシャフ
ト１６に設けられハンドル舵角センサ９６、このハンド
ル舵角センサ９６からのノ）ンドル舵角信号と、車速セ
ンサ８からの車速信号を受けてステッピングモータ駆動
部６に制御信号を出力するコントローラ９４、ステッピ
ングモータ駆動部６かもの１駆動信号により後輪６を転
舵させるステッピングモータ５とを備えている。

本例の場合、ステッピングモータ５は一対の傘歯車より
なる伝達機構９５を介して後輪側リレーロッド１８のラ
ック９６に噛合するピニオン９７に連係しており、油圧
のコントロールバルブ３６はピニオン９７の回転方向お
よび回転力を検出して油通路および油圧を変えるように
なされている。

また、ステ１ピングモータ５には後輪転舵角センサ９８
が取り付けられ、まだ、ステッピングモータ啄動部６に
コイル巻線断線検出手段９９が設けられ、後輪転舵角信
号および断線検出信号をコントローラ９４へ出力するよ
うになされている。また、コントローラ９４には前輪２
と後輪３の転舵モードを図形表示する表示手段１００．
後輪６の転舵モードを設定する制御モード切換えスイッ
チ１０１、バッテリからイグニッションスイッチを介し
て通電する作動用通電線１０２およびハンドル舵角記憶
用の通電線１０３が接続されている。

そうして、コントローラ９４は、ハンドル舵角信号から
演算した前輪転舵量と車速信号から演算した転舵比とか
ら後輪転舵量を演算して制御信号を出力する転舵角演算
部１０４と、この制御信号を受けてステ１ピングモータ
駆動部乙に各コイル巻線の励磁信号を出力するとともに
、各コイル巻線の断線検出信号を受けて電流方向切換信
号をステッピングモータ駆動部乙に出力する、駆動コン
トローラ７と、ハンドル舵角信号と後輪転舵角信号とか
ら転舵比を検出し転舵角演算部１［］４に転舵比フィー
ドバック補正のだめの検出信号を出力する転舵検出手段
１０５とを備えている。

従って、本例の場合、転舵角演算部１０４は、転舵比変
更制御を含めて後輪３の転舵制御を行ない、ステッピン
グモータ５は転舵比を変えるだけでなく実際の後輪３の
転舵を行なう。

まだ、制御モード切換えスイッチ１０１は、低車速域な
どにおいて、後輪６を前輪２に対して逆位相で転舵する
オートモードと、後輪６を前輪２に対して同位相で転舵
するクラブモードとを運転者が選択してマニアル設定す
るだめのスイッチであり、各モードでも転舵比は車速に
応じて変化する。

なお、上記各実施例では転舵比を車速やこの車速と設定
モードに応じて変えるようにしたが、これらの因子に対
し車体に作用する横加速度など他の因子を組合わせて転
舵比の変更制御を行なうようにしてもよい。さらには、
転舵比の変更は、横加速度、制御モード切換えスイッチ
１０１、ハンドル舵角のいずれか一つのみで制御したシ
、ある°　　いはこれらの組合わせで制御するようにし
てもよい。

（発明の効果）本発明によれば、ステッピングモータ駆動部のコイル巻
線が断線しても反転相のコイル巻線の制御部によりステ
ッピングモータを１駆動することができるため、グ輪操
舵における転舵比変更制御の信頼性向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図乃至第２図は実施例／
に関するもので、第２図はグ輪操舵装置の全体構成図、
第３図は転舵比変更機構を一部断面で表わしだ平面図、
第７図は第３図のＡ−Ａ線断面図、第５図はステッピン
グモータの断面図、第４図は制御系統図、第７図はステ
ッピングモータ駆動回路図、第２図は転舵比特性図、第
７図は実施例２のグ輪操舵装置の全体構成図である。１・・・・・・車両、２・・・・・・前輪、６・・・・
・・後輪、４・・・・・・制御部、５・・・・・・ステ
ッピングモータ、６・・・・・・ステ２ピングモータ駆
動部、７・・・・・・駆動コントローラ、８・・・・・
・車速センサ発２０凧４図第７図　　　　、６５垢８圀

Claims

【特許請求の範囲】

（１）前輪の転舵に応じ後輪を転舵し、前輪に対する後
輪の転舵比を運転状態に応じて逆位相から同位相の間で
可変とする車両において、上記転舵比を可変とするステ
ッピングモータと、各コイル巻線が各々反転相を有し、
この各コイル巻線の励磁電流の方向が正および負の２方
向をとるようになされたステッピングモータ駆動部と、
このステッピングモータ駆動部を制御して上記ステッピ
ングモータを駆動する制御部とを備え、この制御部は上
記ステッピングモータ駆動部のコイル巻線の断線時にこ
の断線したコイル巻線の反転相および残りのコイル巻線
を制御してステッピングモータを駆動する駆動コントロ
ーラを備えていることを特徴とする車両の４輪操舵装置
。