JPS62146775A - 車両の4輪操舵装置 - Google Patents

車両の4輪操舵装置

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JPS62146775A
JPS62146775A JP28568285A JP28568285A JPS62146775A JP S62146775 A JPS62146775 A JP S62146775A JP 28568285 A JP28568285 A JP 28568285A JP 28568285 A JP28568285 A JP 28568285A JP S62146775 A JPS62146775 A JP S62146775A
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steering
steering mechanism
steering ratio
car speed
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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4輪操舵装置に関するものである・ (従来技術) 車両のなかには、特開昭60−199771号公報に示
すように、いわゆる4輪操舵と呼ばれるように、前輪と
共に後輪をも転舵させるようにしたものがある。
この4輪操舵においては、前輪転舵角に対する後1輪転
舵角の比すなわち転舵比を、車両の運転状態に応じて変
化させる関係上、後輪の転舵は電気的に制御されるのが
一般的である。そして、鶴常は、上記転舵比を車速に応
じて変化させるように、少なくとも車速に基づいて転舵
比特性かあらかじめ足められている。
(発明が解決しようとする問題点) 上述のように、転舵比を車速に応じて設定する場合、こ
の車速を検出する車速センサが必要となるが、この車速
センサが故障した場合の何等かの対策が必要になる。特
に、車速に応じて転舵比奢設定する場合、車速が大きく
なるのに応じて後輪をより同位相側、すなわち車両の安
定性を高める方向に後輪を転舵することが一般になされ
ており、したがって、車速センサが故障して高速走行中
であるにも拘らず車速が「零」のときと同じように後輪
を転舵したのでは、車両の安定性を確保する上で問題と
なる。
したがって、本発明の目的は、車速に応じて転舵比を制
御するようにしたものを前提として、車速センサが故障
した際の安全性を確保し得るようにした車両の4輪操舵
装置を提供することにある。
(問題点を解決するための手段、作用〕前述の目的を達
成するため、本発明にあっては、基本的に、車速センサ
を複数設けて、一部の車速センサが故障した場合にも対
応し得るようにしである。
また、一部の車速センサが故障した際には、その検出し
た車速値に少なくとも大小2つの値が存在することにな
るが、この検出値のうち大きい方の検出値を用いて、転
舵比を制御するようにしである。換言すれば、車速セン
サが故障したか否かを、各車速センサが検出する値が相
違するか否かによってみるようにすると共に、一部の車
速センサが故障した場合には、大きい方の車速値を用い
るように、すなわちより車両の安定性を確保し得る方の
検出値を用いるようにしである。
具体的には、第1図に示すように。
前輪と共に後輪をも転舵させるようにした車両の4輪操
舵装置において。
前輪に対する後輪の転舵比を調整する転舵比調整手段と
、 少なくとも車速に基づいてあらかじめ設定された転舵比
特性となるように前記転舵比調整手段を制御する転舵比
制御手段と。
それぞれ車速を検出する複数の車速検出手段と、 前記各車速検出手段で検出された車速か互いに異なると
きは、最も大きい車速を前記転舵比制御手段による転舵
比制御のための選択する選択手段と、 を備えた構成としである。
(実施例) 以下本発明の実施例を添付した図面に基いて説明する。
第2図において、lRは右前輪、ILは左前輪、2Rは
右後輪、2Lは左前輪であり、左右の前輪IR1ILは
前輪転舵機構Aにより連係され、また左右の後輪2R1
2Lは後輪転舵機構Bにより連係されている。
前輪転舵機構Aは、実施例では、それぞれ左右一対のナ
ックルアーム3R13Lおよびタイロッド4R14Lと
、該左右一対のタイロッド4R14L同志を連結するり
レーロッド5とから構成されている。この前輪転舵機構
Aにはステアリング機構Cが連係されており、このステ
アリング機構Cは、実施例ではラックアンドピニオン式
とされている。すなわち、リレーロッド5にはラック6
が形成される一方、該ラック6と噛合うピニオン7が、
シャフト8を介してハンドル9に連結されている。これ
により、ハンドル9を右に切るような操作をしたときは
、リレーロッド5が第2図左方へ変位して、ナックルア
ーム3R13Lがその回動中心3R’、3L′を中心に
して上記ハンドル9の操作変位量つまりハンドル舵角に
応じた分だけ同図時計方向に転舵される。同様に、ハン
ドル9を左に切る操作をしたときは、この操作変位量に
応じて、左右前輪IR,ILが左へ転舵されることとな
るや 後輪転舵機構Bも、前輪転舵機構Aと同様に、それぞれ
左右一対のナックルアームl0R110Lおよびタイロ
ッドllR211Lと、該タイロッド11R,11L同
志を連結するリレーロッド12と、を有し、実施例では
、後輪転舵機構B゛が油圧穴のパワーステアリング機H
Dを備えた構成とされている。このパワーステアリング
機構りについて説明すると、リレーロッド12にはシリ
ンダ装置13が付設されて、そのシリンダ13aが車体
に固足される一刀、シリンダ13a内を2室13b、1
3cに画成するピストン13dが。
リレーロッF’12に一体化されている。このシリンダ
13a内の2室13b、13cは、配管14あるいは1
5を介してコントロールバルブ16に才妄続されている
。また、このコントロールバルブ16には、それぞれリ
ザーバタンクI7より伸びる配管18、工9が接続され
、オイル供給管となる一方の配管18には、図示を略す
エンジンにより駆動されるオイルポンプ20が接続され
ている。上記コントロールバルブ16は、そのコントロ
ールロッド21がスライディング式とされたいわゆるブ
ースタバルブタイプ(スプールタイプ)とされて、該コ
ントロールロッド21の入力部21aが後述する転舵比
変更装置Eの移動部材として兼用され、またコントロー
ルロッド21の出力部21bは、後輪転舵機構Bのリレ
ーロッド12に一体化されている。
このようなパワーステアリング機構りにあっては、既知
のように、上記コントロールロッド21が第2図左方向
に変位されると、リレーロッド12が第2図左方向へ変
位され,これにより、ナックルアームIOR、IOLが
その回動中心10R′、IOL’を中心にして第2図時
計方向に回動して、後輪2R、2Lが右へ転舵される。
そして、この転舵の際、コントロールロッド21の変位
量に応じて、シリンダ装置13の室13b内にはオイル
が供給され、上記リレーロッド12を駆動するのを補助
する(倍力作用)。同様に、コントロールロッド21を
第2図右方向に変位させたときは、この変位量に応じて
、シリンダ装置13の倍力作用を受けつつ(オイルは室
13bへ供給される)、後輪2R、2Lが左へ転舵され
ることになる.なお、第2図中13e,13fは後輪2
R、2Lを中立位置へ付勢するスプリングである。
前輪転舵機構Aも、後輪転舵機構Bと同様にパワーステ
アリング機構Fを有するものとされている。このパワー
ステアリング機構Fは,前輪転舵機構Aのりレーロッド
5に対して付設されたシリンダ装置65を備え、そのシ
リンダ65aが車体に固定される一方、該シリンダ65
a内を2室65b、65cに画成するピストン65dが
、リレーロッド5に一体化されている。このシリンダ6
5a内の2室65b、65cは,配管66あるいは67
を介して、ステアリング機構Cのシャフト8に設けた回
転型のコントロールバルブ68に接続されている.この
コントロールバルブ68は、前記オイルポンプ20の吐
出側において接続された分流弁69より伸びる配管70
、および配管19より分岐した配管71が接続されてい
る。
このようなパワーステアリング機構Fは、ハンドル9の
操作力を倍力(シリンダ装置65の室65bあるいは6
5cに対するオイルを供給することによる倍力)してリ
レーロッド5に伝達するもので、このようなパワーステ
アリング機構F自体の作用は,基本的には前記パワース
テアリング機構りと同じなのでこれ以上の詳細な説明は
省略する。
ステアリング機構Cと後輪転舵機構Bとは、前輪転舵機
構Aおよび転舵比変更装置Eを介して連係されている。
この転舵比変更装置Eからは、入力ロット22が前方へ
伸び,その前端部に取付けたビニオン23が,前輪転舵
機構Aのリレーロッド5に形成したラック24と噛合さ
れている.なお、転舵比変更装置Eの出力ロットは、前
述のように、コントロールバルブ16におけるコントロ
ールロッド21の入力部21aによって兼用されている
転舵比変更装置Eの一例を第3図により説明するが、実
施例では、前述した特開昭60−199771号公報に
示すものと実質的に同一の構成とされている。すなわち
、前記コントロールロッド21の入力部21aは、車体
に対して車幅方向に摺動自在に保持されており、その移
動軸線を文lとして示しである。また、この転舵比変更
装置Eは、揺動アーム31を有しており、この揺動アー
ム31は、その基端部が、ホルダ32に対してピン33
により揺動自在に枢着されている。このホルダ32は、
その回動軸32aが、前記入力部21aの移動軸線fL
t と直交する直交縁立2を中心として回動目在に車体
に保持されている.そして、前記ピン33は、この両線
it と文2との交点部分に位置すると共に、直交縁立
2と直交する方向に伸びている。したがって、揺動アー
ム31は、ピン33を中心にして揺動自在とされるが、
ホルダ32を回動させることによって、このピン33と
移動軸縁立1とのなす傾斜角すなわち、ピン33を中心
とした揺動軌道面の移動軸縄文1と直交する面(基準面
)に対する傾斜角が可変とされる。
前記揺動アーム31の先端部と入力部21aとは、連結
ロッド34により連結されている。すなわち、連結部材
34は、ポールジヨイント35を介して揺動アーム31
の先端部に連結され、またポールジヨイント36を介し
て、入力部21aに連結されている。
前述のような連結ロッド34により、揺動アーム31の
各端部にあるポールジヨイント35と36との間隔は、
常に一定に保持されることになる。したがって、上記ポ
ールジヨイント35が第3図左右方向に変位すれば、こ
の変位に応じて、入力部21aが第3図左右方向に変位
されることとなる。
揺動アーム31のピン33を中心とした揺動は、ステア
リング機構Cの操作変位すなわちハンドル舵角に応じて
なされるものであり、このため実施例では、連結ロッド
34に対して、傘歯車からなる回動板37が連結されて
いる。この回動板37は、その回動軸37aが移動軸縄
文1にあるように車体に回動自在に保持され、この回動
板37の偏心部分に対しては、前記連結ロッド34がポ
ールジヨイント38を介して摺動自在に貫通している。
そして、傘歯車からなる回動板37に対しては、前記入
力ロット22に連結された傘歯車39が噛合されている
このような回動板37により、揺動アーム31は、ハン
ドル舵角に応じた量だけピン33を中心にして揺動され
ることになるが、ピン33の軸線と移動軸線父1とが傾
焉していると、このピン33を中心とした揺動に伴なっ
て、ポールジヨイント35が第3図左右方向すなわち移
動軸縁立1方向に変位し、この変位は、連結ロッド34
を介して入力部21aに伝達されて、該入力部21aが
変位されることになる。そして、このポールジヨイント
35の第3図左右方向の変位は、ピン33を中心とした
揺動アーム31の揺動角が同じであったとしても、ピン
33の傾斜角すなわちホルダ32の回動角が変化すると
、変化されることになる(転舵比変更)。
前記傾斜角を変更するため、ホルダ32の回動軸32a
に対して、ウオームホイールとしてのセクタギア40が
取付けられると共に、該セクタギア40に噛合するウオ
ームギア41が、一対の傘歯車42.43を介して、傾
斜角変更手段としてのステッピングモータ44により回
転駆動されるようになっている。
ここで、上述した揺動アーム31のピン33を中心とし
た揺動角および揺動アーム31の傾斜角(ピン33の傾
斜角)が、ポールジョイ;)35(入力部21a)の移
動軸線fL1方向の変位に与える影響について説明する
。いま、揺動アーム31のピン33を中心とじた揺動角
をθ、移動軸縄文1と直交する基準面をδ、揺動アーム
31の揺動軌道面が上記基準面δとなす傾斜病をα、ポ
ールジヨイント35のピン33からの偏心距離をrとす
ると、このポールジヨイント3の移動軸縁立1方向の変
位Xは、X= rtan a @  sinθとなって
、αおよびθをパラメータとする関数なる。したがって
、傾斜角αをある一定の値に固定すれば、Xはθの関数
つまりハンドル舵角に応じたものとなり、この傾斜角α
の値を変更すれば、ハンドル舵角が同じであったとして
もXの値が変化することになる。そして、この傾斜角α
の変更がとりもなおさず転舵比の変更となる。
前述のように傾斜角を調整して転舵比を変更する一例と
して第4図に示すような場合がある。この第4図におい
ては、車速に応じて転舵比を変更するようにしたもので
、この第4図における前輪転舵角をある値とした場合に
おける前輪転舵角に対する後輪転舵角の転舵比が車速に
応じて変化する様子を、第5図に示しである。
前記ステッピングモータ44により駆動されるセクタギ
ア40は、その両揺動ストローク端が、一対のストッパ
48.49(第3図参照)により規制されるようになっ
ている。そして、このようなセクタギア40の全揺動範
囲(同位相側ストローク端→逆位相側ストローク端)に
渡って必要なステッピングモータ44の回転範囲は、そ
のステッピング数においてr580Jとされている。
第2図中51は、例えばマイクロコンピュータにより構
成された制御ユニッI・で、この制御二二ッ)51には
、前記転舵比センサ45からの出力の他、第1、第2の
2つの車速センサ53.54からの出力が入力されるよ
うになっている。また、この制御ユニット51からは、
前記ステッピングモータ44に出力されるようになって
いる。
さて次に、上記制御ユニット51による制御内容につい
て、第6図〜第10図に示すフローチャートに基いて説
明するが、本実施例では、ステッピングモータ44に「
脱調」 (ステッピング数とこれに対応した実際の位置
関係のずれ)が生じる可能生を考慮して、随時その基準
位置合わせすなわち「モータ位置初期化」を行うように
しである。そして、この「モータ位置初期化」は、セク
タギア40を一方のストッパ48あるいは49(実施例
ではf53図矢印方向に各部材が作動したときに逆位相
側となるストッパ49)に当接させることにより行い、
このときがステッピング数「0」の原点位置とし、この
原点位置から駆動されたステッピング数をそのときのモ
ータ位置rMP」とするようにしである、そして、この
「モータ位置初期化」は、制御開始時(エンジン始動直
後)と、車速が零になる毎に行うようにしである。また
、本実施例に示すフローチャーとでは、「フラグl」、
「フラグ2」、の2種類のフラグを用いであるが、各フ
ラグの意味することは次のとおりである。
■フラグl 「モータ位置初期化j中であるか否かを区別するだめの
もので「0」のときか初期化終了を、また「1」が初期
化中であることを意味する。
■フラグ2 「モータ位置初期化」を1匹夫行したときに「1」とさ
れて、車速が零でない状態から零になる毎に1回だけ「
モータ位置初期化」を行うために用いられるものである
以上のことを前提として、第6図〜第10図に示すフロ
ーチャートに従って各回毎に分脱するか、説明の都合上
、第6図に示すようなメインルーチンに対する割込み処
理(第6図〜第10図〕から説明する。
割込み処理l(7図) この第7図に示す割込みルーチンは、ステッピングモー
タ44駆動のためのもので、タイマでセットされた所定
咋間毎(例えばステッピングモータ44を1秒間に10
0ステツプの割合で駆動したい場合は10ms e c
毎)にff16図のメインルーチンに割込みがなされる
。図中rcPJは、例えば第4図(第5図)に示すよう
な車速をパラメータとするマツプによって定まる転舵比
特性とするのに必要な目標後輪転舵角、すなわち目標ス
テッピング数であり、またrMPJは前述したように、
逆位相側ストッパ49を原点位置とした場合の当該原点
位置からのセクタギア40の揺動位置(後輪2R,2L
の転舵位置)をステッピング数で示したものである。
上述のことを前提として、先ずステップS41において
、目標ステッピング数CPと現在位置MPとが一致して
いるか否かが判別され、CP=MPであるときは、後輪
2R12Lが所定の転舵比特性通りの転舵角とされてい
るので、ステップS42においてステッピングモータ4
4への通電電流を下降させ(カレントダウン)、この後
は、ステップS43で次の割込みに備えてタイマを前述
した所定時的にセットする。
上記ステップS41でCP=MPではないと判別された
ときは、ステッピングモータ44の駆動に備えて当該ス
テッピングモータ44に対する供給電流を大きく(カレ
ントタウン解除)した後、ステップS45において、C
P>MPであるか否かが判別される。そして、CP>M
Pではないと判別されたときは、ステッピングモータ4
4の現在位置が目標ステッピング数CPよりも同位相側
へ位置されているので、ステップS46においてステッ
ピングモータ44を逆位相側へ向けてlステッピングだ
け駆動する。そして、この「1ステツピンク」の作動に
伴って、ステップS47で現在位置MPを1ステツピン
ク分だけ更新した後、ステップ343へ移行する。逆に
、ステップS45でCP>MPであると判別されたとき
は、ステップS48においてステッピングモータ44を
同位相側へ1ステツピングだけ駆動した後、ステップS
49で現在位置MPを更新して、ステップ543へ移行
する。
入み2.3(第8図、第9図) この各側込み処理は、第1、第2の両車速センサ53.
54が共に速度計のメータケーブルの回転に伴ってパル
スを発生するものとされている関係上、このパルス発生
(パルス立ち上がり時あるいは立下がり時)毎に、第6
図のメインルーチンに対して割込まれる。そして、車速
センサ53は、例えば20パルスセンサ(上記メータケ
ーブルが1回転したときに発生するパルス数が20であ
るセンサ)とされる一方、このメータケーブルは、lk
m回転することにより637回転されるものとされ、従
ってlkm走行した際に発生するパルス数はrl 27
40パルス」とされる。このような第1車速センサ53
から発生されたパスルは、第8図に示すように、ステッ
プS51において順次カウント、積算されて、PCIと
して記憶される。同様に、第2車速センサ54から発生
されたパルスは、第9図に示すように、ステップS52
において順次カウント、積算されて、PO2として記憶
される。
割込 4(第10図) この割込み処理は、前記第8図、第9図で説明した積算
カウントパルス数が、そのまま車速(km/h)として
利用し得るように、前述したように設定された車速セン
サ53.54とメータケーブルとの関係上、282,5
75m5ec毎に第6図に示すメインルーチンに対して
割込みがなさ、れる。
先ず、ステップ561において、第1、第2の両車速セ
ンサ53.54の検出値PC1、PO2(Km/h)の
大小が比較される。そして、PCI≧PC2であれば、
ステップ562に移行して、大きい方の車速値であるP
ctが選択される。逆に、Pct≧でないときは、ステ
ップS63へ移行して、大きい方の車速値であるPO2
が選択される。ステップS62あるいはS63での車速
選択側は、ステップS64において、ステラ”プ551
(第8図)、ステップ552(第9図)でのPClある
いはPO2が次の車速検出のためにクリアされる。
メインルーチン(第6図) 先ず、ステップS1においてシステム全体の初期化を行
うと共に、ステップS2において、MP=0、CP=−
580、フラグ1=「1」にセットする。すなわち、C
P=−580にセットすることは、前述した第7図の説
明から明らかなように、ステップS45からステップS
46を経る処理を強制的に行わせて、セクタギア40が
逆位相側ストッパ49に当接するまで戻すためのもの、
すなわち「モータ位置初期化」を行うためであり、r5
8(Hの値にセットするのは、セクタギア40が現在ど
の位置にあっても580ステツピングだけ戻せば必らず
逆位相側ストッパ49に当接されて原点位置へ復帰させ
ることができるためである。
この後、ステップS3においてには、ステップS5へ移
行して、プラグ1が「1」であるか否かが判別される。
このステップS3においては、当初はステップS2でフ
ラグlが「1」にセットされているため、ステップS4
に移行する。このステップS4では、CP=MPである
か否かが判別されるが、CP=MPでないときは、ステ
ップS3より再びステップS4へ戻るループを経ること
になり、このループを経ている間における第7図のステ
・ンピングモータ44の駆動により(MPが−580に
近すいていく)、やがてCP=MPとなる。そして、こ
のCP=MPとなった時点で、「モータ位置初期化」終
了ということで、ステップS5において、MP=0、C
P=0、フラグl=0、フラグ2;1とされる。
前記ステップS3において、フラグ1が「1」ではない
と判断されたときは、ステップS6において現在の車速
が零であるか否かが判別される。
この判別において、車速が零でないすなわち走行中であ
ると判別されたときは、ステップS7において、CPが
、第4図(第5図)に示すマツプに基づいて車速に応じ
た値としてセットされる。この後は、ステップS8にお
いて、フラグl、フラグ2が共にrQJにセットされて
、ステップS3へ戻る。勿論、上記ステップS7で用い
られる車速は、第10図のステップS62あるいはS6
3で選択された大きい方の車速である。したがって、両
車速センサ53.54で検出されて車速が互いに異なる
場合は、第4図、第5図から明らかなように、転舵比が
より同位相側となる方向に制御されることになる。
一方、前記ステップS6で現在の車速が零であると判別
されたときは、ステップS9において、フラグ2が「0
」であるか否かが判別され、フラグ2が「0」でないと
きすなわち「1」のと−きは、「モータ位置初期化」後
にステッピングモータ44を駆動していないので、この
「モータ位置初期化」を再度行うことは不用であるとし
て、そのままステップS3へ戻る。またステップS9で
フラグ2が「0」であると判別されたときは、「モータ
位置初期化」を行うため、ステップSIOへ移行する(
ステップS2でのセットと同じこと)。
以上実施例について説明したが、本発明はこれに限らず
例えば次のような場合をも含ものである。
■転舵比変更用のアクチュエータとしては、ステッピン
グモータ44に限らず、DCモータ等適宜のものを採択
し得る。
(り制御ユニット51をコンピュータによって構成する
場合は、デジタル式、アナログ式のいずれであってもよ
い。
(役車速センサを3個以上にしてもよい。もっとも、2
つの車速センサが同時に故障することは事実上殆ど生じ
ないので、実施化の上では2個、より安全を見込んで3
個設ければ十分である。
(発明の効果) 本発明は以上述べたことから明らかなように、一部の車
速センサが故障した場合にあっても、後輪を強制的に中
立位置へ復帰させて安全に走行を続けることが可能とな
る。
特に、本発明にあっては、複数設けられた車速センサの
各々について故障であるか否かのチェックを行うことが
不用になるので、換言すれば、検出された車速のうち最
も大きい車速を選択するだけでよいので、制御の応答性
を犠牲にすることなく、常に車両の安定性を確保する方
向でこの車速センサの故障に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の全体構成図。 7frj2図は本発明の一実施例を示す平面全体図。 第3図は後輪転舵機構部分を示すスケルトン図。 第4図、第5図は転舵比特性の一例を示すグラフ。 第6図〜第10図は本発明による制御例を示すフローチ
ャート。 A:前輪転舵機構 B:後輪転舵機構 Cニステアリング機構 E:転舵比変更装置 IR,IL:前輪 2R12L:後輪 9:ハンドル 44ニスチツピングモータ 51:制御ユニット 53.54:車速センサ 第2図 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)前輪と共に後輪をも転舵させるようにした車両の
    4輪操舵装置において、 前輪に対する後輪の転舵比を調整する転舵比調整手段と
    、 少なくとも車速に基づいてあらかじめ設定された転舵比
    特性となるように前記転舵比調整手段を制御する転舵比
    制御手段と、 それぞれ車速を検出する複数の車速検出手段と、 前記各車速検出手段で検出された車速が互いに異なると
    きは、最も大きい車速を前記転舵比制御手段による転舵
    比制御のために選択する選択手段と、 を備えていることを特徴とする車両の4輪操舵装置。
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