JPS6271758A - 四輪操舵車両におけるフエイルセ−フ装置 - 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、四輪操舵車両のフェイルセーフ装置に関し
、とくに後輪転舵機構が、制御装置によって駆動される
ステッピングモータの出力を後輪に連繋されたパワース
テアリング機構に入力するように構成された四輪操舵車
両において、ステッピングモータが制御不能状態に陥っ
たとしても後輪を中立位置に復帰させ、前輪操舵車両と
同様に問題なく車両操縦を続行しうるようにしたものに
関する。

【従来の技術】

四輪操舵装置は、車両旋回時におけるすべり角を抑制し
て操向性を高めうる装置として知られており、たとえば
特開昭５８−２０５６３号公報に示された四輪操舵装置
のように、前輪の転舵力をｔＪ３１械的に後輪転舵機構
に伝達して後輪を所定方向に転舵するようにしたものや
、実開昭５８−３３７１号公報に示されているもののよ
うに、制御回路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すために特に構成された油圧
アクチュエータに供給し、後輪の転舵力を純油圧的に得
るようにしたものなどがある。 しかしながら、前者では、後輪の転舵角が前輪の転舵角
によってのみ決定されるので、車速等を考慮した最適な
角度に後輪を転舵することができない、あるいは、前輪
転舵力を後輪まで伝達するための回転軸などの機械的構
成が大掛りとなってコストおよび車重を引き上げる、な
どの欠点があり、また、後者では、後輪転舵を純油圧的
に行なっているので、応答性がかならずしも良くなく、
しかも特別な油圧アクチュエータを構成するのに費用が
かかる、などの欠点がある。 そこで本願の考案者らは、先に、上記のような従来知ら
れていた四輪操舵装置の欠点を排除するものとして、後
輪転舵機構として、後輪に連繋させたパワーステアリン
グ装置に、制御装置によって制御されるステッピングモ
ータの軸出力を入力するという新たな構成を採用し、前
輪の転舵角、車速などに応じた最適な後輪転舵制御をな
しうるあらたな四輪操舵装置を提案した（特願昭５９−
２５７１５６号）。この四輪操舵装置によれば、ステッ
ピングモータは、その回転量の正確な制御が容易である
こと、パワーステアリング装置は、前輪操舵機構として
技術が確立していることなどから、比較的低コストで、
あらゆる条件に見合った後輪転舵制御が可能となる。

【発明が解決しようとする問題点】

ステッピングモータとパワーステアリング装置を組み合
せて構成される後輪操舵機構においては、上記のような
利点がある反面、何らかの原因でステッピングモータが
破損した場合、油圧は生きていても後輪の制御が不能と
なるという欠点がある。 仮に後輪が右または左に転舵された状態で制御不能とな
ると、後輪はそのように転舵された状態でロックされ、
もはや正常な走行、とくに車体前後軸方向の直進走行は
不能となる。 この発明は、上記の事情のもとで考え出されたもので、
上記の問題を解決し、ステッピングモータの制御が不能
な状態となった場合に、自動的に後輪を中立位置に戻し
て車両を前輪操舵状態とすることができるフェイルセー
フ装置を提供することを課題とする。

【問題を解決するための手段】

上記の問題を解決するため、この発明では、次の技術的
手段を講じている。 すなわち本発明の四輪操舵車両におけるフェイルセーフ
装置は、ステッピングモータの回転出力が入力され、か
つ後輪に連繋されたパワーステアリング装置と、 このパワーステアリング装置の横移動杆に一体連結され
たピストンロッドを備え、圧油が供給されないときピス
トンロッドが自由に動くことができ、圧油が供給される
とこのピストンロッドを移動行程の中間に位置する中立
位置に強制移動させるように構成された油圧アクチュエ
ータと、圧油を上記パワーステアリング装置に送る第一
位置と、圧油を上記油圧アクチュエータに送る第二位置
とに選択切換えできる弁装置と、ステッピングモータの
動作異常を検知したとき上記弁装置を第一位置から第二
位置に切換える制御装置とを備えている。

【作用】

この発明の前提となるステッピングモータとパワーステ
アリング装置とが組み合わされた後輪転舵機構において
は、目標とする後輪転舵の方向および量と対応するよう
にステッピングモータの回転が制御され、このステッピ
ングモータの回転がパワーステアリング装置によって倍
力されることにより、最終的に後輪が所定方向に所定量
転舵される。 ステッピングモータが焼損するなどして制御不能となっ
たことが検知されると、上記弁装置が上記第二位置に切
換えられる。これにより通常パワーステアリング装置の
コントロールバルブに向かう圧油が、この発明で特別に
付加された油圧アクチュエータに向けられる。この油圧
アクチュエータは、圧油が供給されたときピストンロッ
ドが強制約に中立位置に移動させられ、そしてこのピス
トンロッドはパワーステアリング装置の横移動杆に固定
されているので、上記のようなピストンロッドの動きに
よって上積移動杆が中立位置に強制的に戻される。これ
により後輪は、たとえ左または右に転舵されていたとし
ても、中立位置、すなわち、直進状態にもどされる。な
お、ステッピングモータが制御不能となったときに、上
記のような弁装置の切換えと同時にステッピングモータ
の電源を落とし、ステッピングモータの出力軸をフリー
状態とすると、なお好適である。

【実施例の説明】

以下、本発明の実施例を図面を参照して具体的に説明す
る。 まず、本発明の前提となる四輪操舵装置の全体構成につ
いて、第１図を参照して説明する。 前輪転舵機構１は、従来公知のものが使用される。すな
わち、ランク・ビ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は軸８，８を中
心として転舵されるようになっている。 一方、後輪転舵機構１０は、従来から前輪転舵機構とし
て一般的に使用されてきたものと同様の、ラック・ビニ
オン式のパワーステアリンク装置１１と、このパワース
テアリング装置１１の入力部に連結されるステッピング
モータ１２によって基本的に構成される。パワーステア
リング装置１１は、第２図に詳示するように、ギヤボッ
クス１３内を往復移動可能に収納された横方向移動杆１
６の連部にピストン部１４を形成するとともにギヤボッ
クス１３の内部に上記ピストン部１４を囲むようにして
シリンダ部１５を形成し、コントロールパルプ１７から
シリンダ部１５に送られる圧油によって上記横方向移動
杆１６を所定方向に駆動するようになっている。この横
方向移動杆１６の動きは、タイロッド１８．１８および
ナックルアーム１９，１９を介して、軸２０．２０を中
心とした後輪２１．２１の転舵勤に変換される。 上記ステッピングモータ１２は、マイクロコンピュータ
などの制御装置２２によって回転制御される。この制御
装置２２には、制御に関与すべき信号として、ステアリ
ングシャフト３の回転角を検出することによる前輪転舵
角センサ２３からの信号、および車速センサ２４からの
信号が入力さ、　　れ、そしてこの制御装置２２からス
テッピングモータ駆動回路２５ないしステッピングモー
タ１２に向けて制御線が延びている。 上記のように構成される後輪転舵機構１０は、ステッピ
ングモータ１２の回転方向および回転量を制御すること
により、後輪を、種々の状況に対応して最も最適な転舵
角に制御することができる。 なお、後輪は、たとえば、前輪の転舵角との比である転
舵比ｋが、車速Ｖとの関係で、第５図に示すように制御
することができる。このように制御すると、あらゆる車
速おいて最適な操向性が得られることが知られている。 図において転舵比ｋが正の領域は前輪の転舵方向と後輪
の転舵方向が互いに逆方向の、いわゆる逆位相であるこ
とを示し、転舵比ｋが負の領域は、前輪の転舵方向と後
輪の転舵方向が互いに同方向の、いわゆる同位相である
ことを示す。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に近付くとともに、
回転半径が前輪のみ転舵する場合に比べて小さくなる。 一方、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位相に
転舵することにより相殺し、屈面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。その結果、低速
時および高速時のいずれであっても車体旋回中心が車体
中心を通る車幅方向線上る来るので、旋回時での操向性
が向上するのである車速に対する転舵比の関係を第５図
のように制御する場合、制御装置内の記憶装置内に第５
図に示すＶ−に関係をデータテーブルとして格納してお
き、車速センサからの車速情報に応じた転舵比を上記記
憶装置から読み出し、この転舵比と前輪舵角センサから
の舵角情報から転舵すべき後輪の舵角を決定し、これに
基づいてステンピングモータを所定方向に所定量回転さ
せることになる。 上記の構成の四輪操舵装置を備えた車両における本発明
のフェイルセーフ装置を第２図、第３図および第４図に
示す。 パワーステアリング装置１１のギヤボックス１３には、
圧油が供給されたとき、上記パワーステアリング装置１
１の横方向移動杆１６を、後輪を中立（直進）状態にす
べき中立位置に強制的に移行させることができるアクチ
ュエータ２６が付設される。この油圧アクチュエータ２
６は、第３図に詳示するように、基本的にはシリンダ２
７と、これに供給される圧油によって往復動可能なピス
トンロッド２８を備えている。そしてシリンダ２７内を
ピストン２８ａによって区切られて形成される第一の圧
力室２９と第二の圧力室３０の双方の内壁に、圧油供給
孔３１ａ、３２ａと排出孔３１ｂ、３２ｂが所定間隔を
あけてそれぞれ設けられており、これらの孔には、後記
する弁装置３３につながるパイプ３４ａ、３５ａ、３４
ｂ、３５ｂが連結されている。そして各圧力室２９．３
０において、ピストンロッド２８と一体的に動いて圧油
供給孔３１ａ、３２ａと排出孔３１ｂ、３２ｂとを選択
的に封止する摺動弁体３６．３７が設けられる。すなわ
ち、各摺動弁体３６．３７が、ピストンロッド２８と一
体的に第３図に示す状態から左方向に動くと、第一圧力
室２９の圧油供給孔３１ａと第二圧力室３０の排出孔３
２ｂとを開け、逆に、各摺動弁体３６．３７が第３図に
示す状態から右方向に動くと、第一圧力室２９の排出孔
３１ｂと第二圧力室３０の圧油供給孔３２ａを開けるよ
うにする。さらに、ピストン２８ａには、第一圧力室２
９と第二圧力室３０を連通させるオリフィス３８が設け
られており、このオリフィス３日は、ピストンロッド２
８内を軸方向に通挿された回転シャフト３９の先端に設
けられた回動弁体４０により、封止および開放状態が選
択されるようになっている。なお、通常状態でこの回動
弁体４０は、上記オリフィス３８を開放した状態にある
。回転シャ・フト３９の外端部には、電磁ソレノイド４
２の駆動棒４３に形成されたラック４４に噛合するビニ
オン４１が設けられている。したがって、電磁ソレノイ
ド４２を励磁することにより、上記回動弁４０は、上記
オリフィス３８を封止する。 第２図に戻って、圧油をパワーステアリング装置１１に
送る第一位置と、上記アクチュエータ２６に送る第二位
置とを選択しうる上記弁装置３３は、送り側と戻り側に
、それぞれ３ポート２位置切換え弁３３ａ、３３ｂを介
装することにより構成することができる。送り側の切換
え弁３３ａの入力ボートには、油圧ポンプ４５につなが
るパイプ４６が連結され、第一出力ボートには二股に分
かれて上記アクチュエータ２６の各圧油供給孔３１ａ、
３１ｂにつながるパイプ３４が連結され、第二出力ボー
トにはパワーステアリング装！２１１のコントロールバ
ルブ部１７の圧油入力ポート１７ａにつながるパイプ４
８が連結されている。一方、戻り側の切換え弁３３ｂの
第一人カポ−Ｉ・には、アクチュエータ２６の各排出孔
３２ａ、３２ｂからの排出油を集合するパイプ３５が連
結され、第二人力ボートには、パワーステアリング装置
１１のコントロールパルプ部１７の排出ボート１７ｂか
らのパイプ４９が連結され、出力ボートには、タンク５
０に油を戻す戻しパイプ５３が連結されている。これら
の切換え弁３３ａ、３３ｂは、通　　。 常時には第２図に示すように第一位置選択されており、
圧油は、パワーステアリング装置１１にのみ向かい、か
つこれから戻るようになっている。 これらの切換え弁３３ａ、３３ｂ、および、アクチュエ
ータ２６内の回動弁体４０を封止位置に移行させるため
電磁ソレノイド４２は、マイクロコンピュータなどで構
成される制御装置５１によって制御駆動される。この制
御装置５１は、四輪操舵制御のための制御装置２２を兼
用することもできる。このフェイルセーフ装置が作動す
るための条件は、ステッピングモータ１２が所定の動作
を行なっていないことである。そのため、上記制御袋２
５１には、ステッピングモータ１２の異常を検知した信
号が入力される。ステッピングモータ１２の異常は、た
とえばステッピングモータが異常昇温を起こしたこと、
あるいは、転舵機構での転舵信号にもかかわらず、所定
時間内に目標の回転を達成することができないこと、な
どを検知することによって行なわれる。本例ではそのた
めに、ステッピングモータ１２の回転を検証するための
回転角センサ５２が設けられている。 次に、上記の四輪操舵装置およびそのフェイルセーフ装
置の動作を、第６図に示す制御フローチャートに沿って
説明する。 車速センサ２４からの信号により現在車速■が読み取ら
れると（３１０２）、これに対応する転舵比ｋが第５図
に示す関係が格納されたデータテーブルから読み出され
る（Ｓ　１０４）。そして前輪舵角センサ２３からの前
輪舵角信号（Ｓ　１０３）と上記読み出された転舵比か
ら目標後輪転舵角が設定される（３１０８）。これにも
とづき、ステッピングモータ１２の回転方向および量を
決定して、ステッピングモータ１２の回転制御を行なう
（Ｓ　１０９）。なお、本例では、車速かたとえば５ｋ
ｍ／ｈ以下であることを条件に（Ｓ　１０５）、同位相
モードスイッチがＯＮされると、上記５１０４によって
読み出された転舵比に関係なく、転舵比ｋを−１に固定
し、これにもとづいて後輪を前輪と同位相に転舵するよ
うにしている。このようにすることにより、車体を斜め
前方または後方に平行移動させて、容易に縦列駐車する
ことができるようになる。 そして後輪舵角設定値が一定時間以内に変化していない
ことを条件に（Ｓｉｌｏ）、ステッピングモータ１２が
上記のように決定された回転位置にあるかどうかが上記
回転角センサ５２からの信号により判断され、もし所定
位置にない場合には（３１１１，Ｎｏ）　、ステッピン
グモータ駆動回路２５の電源を落とすとともに、弁装置
３３を第二位置に、そして回動弁体４０を閉位置に位置
させるべく、切換え弁３３ａ、３３ｂおよび電磁ソレノ
イド４２に向け、制御信号が送出される。また、場合に
よっては、インストルメントパネルなどに設けられた、
四輪操舵フェイルセーフが作動していることを示す表示
装置を点灯させる。 通常四輪操舵時においては、圧油はパワーステアリング
装置１１のみに送られ、ステッピングモータ１２の回転
方向および回転量にしたがってパワーシリンダ１５が横
方向移動杆１６を左右方向に移動させる。油圧アクチュ
エータ２６のピストンロッド２８は、その先端部が上記
横方向移動杆１６と一体となっているが、ピストン２８
ａのオリフィス３８が開いていてシリンダ２７内を自由
に動くことができるため、油圧アクチュエータ２６がパ
ワーステアリング装置１１の作動を阻害することはない
。 一方、フェイルセーフ時には、ステッピングモータ１２
の電源が落とされるとともに、アクチュエータ２６内の
回動弁体４０が閉方向に動いてオリフィス３８が閉じら
れ、かつ各切換え弁３３ａ。 ３３ｂがアクチュエータ２６にのみ圧油を送る第二位置
に切換えられる。 今、後輪が左方向に転舵された状態、すなわち、第３図
においてピストンロッド２８が図に示す状態より右方に
移行している状態を考えると、摺動弁３６は第一圧力室
２９の排出孔３１ｂを開き、摺動弁３７は第二圧力室３
０の圧油供給孔３２ａを開くから、第二圧力室３０内に
導入された圧油がピストン２８ａを第３図左方に押し、
このピストン２８ａを第３図に示す中立位置まで強制的
に戻す。逆に、後輪が右方向に転舵された状態、すなわ
ち、第３図においてピストンロッド２８が図に示す状態
より左方に移行している状態を考えると、摺動弁３６は
第一圧力室２９の圧油供給孔３１ａを開き、摺動弁３７
は第二圧力室３０の排出孔３２ｂを開くから、第一圧力
室２９内に導入された圧油がピストン２８ａを第３図右
方に押し、このピストン２８ａを第３図に示す中立位置
まで強制的に戻す。これによりピストンロッド２８と一
体的な横方向移動杆１６が強制的に中立位置、すなわち
後輪が左右何れにも転舵されない位置に戻される。

【効果】

以上説明したように、本発明にかかる四輪操舵車両にお
けるフェイルセーフ装置においては、パワーステアリン
グ装置とステッピングモータとを組み合せて構成された
後輪転舵機構がステッピングモータの不調により制御不
能に陥ったとしても、自動的に後輪を中立位置に戻すこ
とができるので、前輪操舵車両と同様に問題な（、安全
に車両の凍縦を続行することができる。また、後輪を中
立位置に強制的に戻すだめの油圧アクチュエータは、上
記パワーステアリング装置と同一の油圧源を使用してい
るので、構成が簡単となり、コスト的に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が前提とする四輪操舵装置の全体構成概
略図、第２図は本発明のフェイルセーフ装置の要部の構
成図、第３図はフェイルセーフ装置に使用される油圧ア
クチュエータの一例の詳細断面図、第４図は第３図の■
方向矢視図、第５図は四輪操舵における車速と転舵比と
の関係の一例を示すグラフ、第６図は四輪操舵車両およ
びフェイルセーフ装置の制御の流れの一例を示すフロー
チャートである。 １０・・・後輪転舵機構、１１・・・パワーステアリン
グ装置、１２・・・ステッピングモータ、１６・・・横
方向移動杆、２６・・・油圧アクチュエータ、２８・・
・ピストンロッド、３３・・・弁装置、５１・・・制御
装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステッピングモータの回転出力が入力され、かつ
   後輪に連繋されたパワーステアリング装置と、 このパワーステアリング装置の横移動杆に 一体連結されたピストンロッドを備え、圧油が供給され
   ないときピストンロッドが自由に動くことができ、かつ
   圧油が供給されるとこのピストンロッドを移動行程の中
   間に位置する中立位置に強制移動させるように構成され
   た油圧アクチュエータと、 圧油を上記パワーステアリング装置に送る 第一位置と、圧油を上記油圧アクチュエータに送る第二
   位置とに選択切換えできる弁装置と、 ステッピングモータの動作異常を検知した とき上記弁装置を第一位置から第二位置に切換える制御
   装置とを備えることを特徴とする、四輪操舵車両におけ
   るフェイルセーフ装置。