JPS628867A - 車両の4輪操舵装置 - Google Patents

車両の4輪操舵装置

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JPS628867A
JPS628867A JP15066785A JP15066785A JPS628867A JP S628867 A JPS628867 A JP S628867A JP 15066785 A JP15066785 A JP 15066785A JP 15066785 A JP15066785 A JP 15066785A JP S628867 A JPS628867 A JP S628867A
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wheel steering
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渡辺 剛三
Ken Tanaka
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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、前輪の転舵に応じて後輪をも転舵するように
した車両の4輪操舵装置に関し、特に4輪駆動装置と組
合わされたものの改良に関する。
(従来の技術) 従来より、この種の車両の4輪操舵装置として、例えば
特開昭57−11173号公報に開示されるように、前
輪を転舵する前輪転舵機構と、後輪を転舵する後輪転舵
機構とを備え、車速に応じて前輪転舵角に対する後輪転
舵角の比を所定の転舵比特性に従って変化させ、車両の
すべり角が常に零になるようにしたものは知られている
ここで、車両のすべり角が零となるような転舵比特性は
、低速時では後輪が前輪に対し逆向き(逆位相)に転舵
することにより旋回性能が向上し、最小回転半径の低減
を可能とし、高速時では後輪が前輪に対し同じ向き(同
位相)に転舵することにより操安性が向上し、レーンチ
ェンジをスムーズに行うことができるちのである。
一方、車両においては、4輪駆動車として、前輪および
後輪の両方が駆動される4輪駆動といずれか一方のみが
駆動される2輪駆動とを任意に選択することができるい
わゆるパートタイム形式の4輪駆動装置を備えたものは
一般によく知られており、また、この種の4輪駆動装置
と上述の4輪操舵装置とが組合わされて装備されること
もある。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、上記従来の4輪操舵装置の如く、車両のすべ
り角が零となるように転舵比を制御した場合には、前輪
の走行軌跡上を後輪が走行することとなり、旋回走行時
の内輪差が実質的にいるものとなる。このため、車両の
側面がlyr後方向に直線状であっても、旋回時には車
両の前後輪の中間側面が前部側端の通過軌跡より旋回中
心に近い側を通過するので、操縦者はこの距離を見越し
て操舵量を調整しなければならず、その操縦が厄介なも
のになるという問題がある。
そこで、このような問題を解決するために、前輪転舵角
に対する後輪転舵角の比を所定の転舵比特性に従って可
変制御するに当り、上記転舵比特性を、車両の旋回中心
点が車両の中心点を通る横方向延長線より前方に位置す
る転舵比となるように設定することにより、後輪が常に
前輪の走行軌跡より旋回中心に対して所定値以上外側を
通るようにすることが考えられる。
しかし、上述の如く4輪操舵装置と4輪駆動装置とが組
合わされた車両においては、4輪駆動時にも後輪が前輪
の走行軌跡より外側を通る場合、旋回回転半径が相違す
るにも拘らず前後輪の駆動力ないし回転数が同一である
ことに起因して後輪の引ずり現象が生じる。このことは
、4輪駆動が通常雪路等摩擦抵抗係数の低いいわゆる低
μ路を走行するときに選択されることが多いことから、
低μ路走行時での操安性が著しく損われることになる。
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、特に4輪操舵装置と4輪駆動装置
とが組合わされた車両において、4輪操舵装置の後輪転
舵機構における前輪転舵角に対する後輪転舵角の比を可
変制御する制御部に対し改良を加え、2輪駆動時には後
輪が前輪の走行軌跡より旋回中心に対して所定値以上外
側を通るようになし、操縦性の向上を図る一方、4輪駆
動時には後輪が前輪の走行軌跡上を通るようになし、後
輪の引ずつ現象を防止して低μ路走行時での操安性の向
上を図り得るようにするものである。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、車両の
4輪操舵装置として、ハンドル操舵に応じて前輪を転舵
する前輪転舵機構と、この前輪の転舵に応じて後輪を転
舵する後輪転舵機構とを備えてなり、車両において4輪
駆動装置と組合わされて装備されていることを前提とす
る。
そして、このような車両の4輪操舵装置において、後輪
転舵機構は、前輪転舵角に対する後輪転舵角の比を所定
の転舵比特性に可変とする転舵比可変手段を備え、上記
転舵比特性は、車両の旋回中心点が車両の中心点を通る
横方向延長線より前方に位置する転舵比になるように設
定されている。
また、上記後輪転舵機構は、4輪駆動装置の前後輪が駆
動される4輪駆動状態を検出する検出手段と、該検出手
段からの検出信号を受けたときに車両の横すべり角が零
となるように上記転舵比特性を補正する補正手段とを備
える構成としたものである。
(作用) 上記の構成により、本発明では、4輪駆動装置における
2輪駆動の場合、4輪操舵装置における後輪転舵a横の
転舵比可変手段において、前輪転舵角に対する後輪転舵
角の比は、車両の旋回中心点が車両の中心点を通る横方
向延長線より前方に位置するように設定された転舵比特
性に従って可変もす御されることにより、後輪が常に前
輪の走行軌跡より旋回中心に対し所定値以上外側を通る
ことになる。
一方、4輪駆動装置における4輪駆動の場合、その4輪
駆動状態を検出する検出手段からの検出信qを受けた補
正手段により上記転舵比特性が補正され、車両の横すべ
り角が零となるように転舵比が可変されることにより、
後輪が前輪の走行軌跡上を通ることになる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の第1実施例に係る車両の4輪操舵装置
および4輪駆動装置の全体構成を示す。
先ず、4輪操舵装置の構成について説明するに、1は左
右の前輪2L、2Rを転舵する前輪転舵機構であって、
該前輪転舵機構1は、ステアリングハンドル3と、該ス
テアリングハンドル3の回転運動を直線運動に変換する
ラック&ピニオン機構4と、該ラックルビニオ2機構4
の作動を前輪2L、2Rに伝達してこれらを左右に転舵
させる左右のタイロッド5.5およびナックルアーム6
゜6とからなる。
7は左右の後輪8L、8Rを転舵する後輪転舵機構であ
って、該後輪転舵機構7は、両端が左右の後輪8m、8
Rにタイロッド9,9およびナックルアーム10.10
を介して連結された車幅方向に延びる後輪操作ロッド1
1を備えている。該後輪操作ロッド11にはラック12
が形成され、該ラック12に噛合するピニオン13がパ
ルスモータ14により一対の傘歯車15.16およびピ
ニオン軸17を介して回転されることにより、上記パル
スモータ14の回転方向および回転量に対応して後輪8
L、8Rが左右に転舵されるように構成されている。
また、上記後輪操作ロッド11には、該ロッド11を操
作ロッドとするパワーシリンダ18が接続されている。
該パワーシリンダ18は、゛後輪操作ロッド11に固着
したピストン18aにより車幅方向に仕切られた左転用
油圧室18bおよび右転用油圧室18Cを有していると
ともに、該8油圧室18b、18cはそれぞれ油圧通路
19a。
19bを介して、パワーシリンダ18への油供給方向お
よび油圧を制御するコントロールバルブ20に連通し、
該コントロールバルブ20には油供給通路21および油
戻し路22を介して油圧ポンプ23が接続されており、
該油圧ポンプ23はモータ24によって回転駆動される
。上記コントロールバルブ20は、ピニオン軸17の回
転方向を検出して後輪8L、8Rの左方向転舵(図中反
時計方向への転舵)時には油供給通路21を左転用油圧
室18bに連通しかつ右転用油圧室18cを油戻し路2
2に連通ずる一方、後輪8L、8Rの右方向転舵(図中
時計方向への転舵)時には上記とは逆の連通状態とし、
同時に油圧ポンプ23からの油圧をピニオン軸17の回
転力に応じた圧力に減圧するものであり、パルスモータ
14により傘歯車15,16、ピニオン軸17、ビニオ
ン13およびラック12を介して後輪操作ロッド11が
軸方向(車幅方向)に移動されるときにはパワーシリン
ダ18への圧油供給により上記後輪操作ロッド11の移
動を助勢するようにしている。
そして、上記パルスモータ14および油圧ポンプ23の
駆動用モータ24は、後輪転舵機構7の制御部たるコン
トローラ25から出力される制御信号によって作動制御
される。上記コントローラ25には、前輪転舵機構1に
おけるステアリングハンドル3の操舵轟等から前輪転舵
角を検出する舵角センサ26からの舵角信号と、車速を
検出する車速センサ27からの車速信号と、後述する4
輪駆動装置の前後輪が直結駆動される4輪駆動状態を検
出する駆動状態検出手段28からの検出信号と、4輪駆
動装置の前後輪差動歯車装置42がロックされた状態に
あることを検出するロック状態検出手段2つからの検出
信号とがそれぞれ入力されるとともに、バッテリ電源3
0が接続されている。
次に、4輪駆動装置の構成について説明するに、40は
エンジン、41はトランスミッションであって、該トラ
ンスミッション41の出力軸41aには前後輪差動歯車
装置42が駆動連結されている。上記前後輪差動歯車5
iii置42の第1出力軸4゜2aには前輪差動歯車装
置43が駆動連結され、該前輪差動歯車装置43には左
右の駆動軸44゜44を介して前輪2L、2Rが連結さ
れている一方、前後輪差動歯車装置42の第2出力軸4
2bにはクラッチ45、傘歯車機構46および推進軸4
7を介して後輪差動歯車装置48が駆動連結され、該後
輪差動歯車装置48には左右の駆動軸49.49を介し
て後輪8L、8Rが連結されている。
上記クラッチ45は、2輪駆動と4輪駆動とを切換える
切換手段として、第2図に詳示するように、前後輪差動
歯車装置42の第2出力軸42bに一体形成されたスリ
ーブハブ45aと、該スリーブハブ45aの外周に摺動
自在に嵌装されたスリーブ45bと、傘歯車機構46の
入力軸46aに上記スリーブハブ45aと対向して一体
形成され、上記スリーブ45bが噛み合い可能なギヤス
プライン45Cとを備えてなるものであり、上記スリー
ブ45bをスリーブハブ45a上をギヤスプライン45
c側に摺動させて該ギヤスプライン45cにスリーブハ
ブ45aと跨った状態で噛み合わせることにより、2輪
駆動から4輪駆動に切換えるようになっている。このク
ラッチ45の接続状態つまり前後輪2L、2Rおよび8
L、8Rが直結駆動される4輪駆動状態は、上記4輪操
舵装置における駆動状態検出手段28によって検出され
、該検出手段28から検出信号がコントローラ25に対
し出力される。
また、上記前後輪差動歯車装置42は、その差動機能を
選択的に作動不能とするロック機構420を備えている
。該ロック機構/12cは、デフケース42dに上記2
輪−4輪駆動切換用クラッチ45のスリーブハブ45a
に対向して形成されたスプライン部42eと、該スプラ
イン部42eの外周に摺動自在に嵌装され、上記クラッ
チ45のスリーブハブ45a外周に噛み合い嵌合可能な
スリーブ42fとを備え、上記スリーブ42fをスプラ
イン部42e上をクラッチ45側に摺動させて該クラッ
チ45のスリーブハブ45aにスプライン部42eと跨
った状態で噛み合い嵌合させることにより、デフケース
42dが第2出力軸42bに対しスリーブ42fおよび
クラッチ45のスリーブハブ45aを介して相対回転不
能に連結されるようになっている。このロック機構42
cによる前後輪差動歯車装@42のロック状態(差動機
能の作動不能状態)は、上記4輪操舵装置にa3けるロ
ック状態検出手段29によって検出され、該検出手段2
9から検出信号がコントローラ25に対し出力される。
そして、上記コントローラ25は、第3図に示すように
、舵角センサ26からの舵角信号および車速センサ27
からの車速信号を受け、特性記憶部5oに記憶された転
舵比特性から前輪転舵角および車速に対応する後輪の目
標転舵角を演算する目標転舵角演算部51と、該目標転
舵角演算部51で演算された目標転舵角に対応するパル
ス信号を出力するパルスジェネレータ52と、該パルス
ジェネレータ52からのパルス信号を受けてパル −ス
モーク14および油圧ポンプ23の駆動用モータ24を
駆動する駆動パルス信号に変換する・ドライバ53とを
備え、これらによって前輪転舵角に対Jる後輪転舵角の
比(転舵比)を所定の転舵比特性に従って可変として後
輪転舵角が目標転舵角となるようにパルスモータ14お
よび油圧ポンプ23の駆動用モータ24を制御する転舵
比可変手段54が構成されている。
ここで、上記特性記憶部50に記憶された転舵比特性と
しては、第4図に示すように、八−転舵比特性と8−転
舵比特性の2欅類がある。この両転前比特性は、基本的
には、車速が低速から高速に上昇するに従って転舵比k
が負方向の逆位相〈前後輪が逆方向に転舵される状態)
で大きな値から零に近づくように移行し、中速域にで転
舵比kが正方向の同位相(前後輪が同方向に転舵される
状態)に変わり、高速域では転舵比kが同位相で大きく
なるように設定されている。
そして、上記2種類の転舵比特性のうち、八−転舵比特
性は、極低速域を除く走行域において、第5図に車両の
旋回走行状態(転舵比が逆位相となる低速域の場合)を
示すように、ある時点における車両Eの旋回中心点P+
  (車両Eの中心点P2の進行方向Fに直角な直線上
に位置する)が車両Eの中心点P2を通る前後方向中心
線9+に直角な横方向延長ねり2より前方、つまり車両
Eの進行方向側に位置する転舵比になるように設定され
ている。この場合、すべり角(車両Eの中心点P2での
進行方向Fと前後方向中心線9Iとがなす角度)βが生
じるとともに、前輪2L、2Rの走行軌跡γ1に対し、
後輪8L、8Rの走行軌跡γ2が外側を通り、負の内輪
差εを生じることになる。
一方、B−転舵比特性は、全走行域において、上記旋回
中心点P1が横方向延長線92上に位置して車両Eのず
べり角βが常に零となるように設定され、前輪2L、2
Rの走行軌跡γ1と後輪8L、8Rの走行軌跡γ2とが
一致し、内輪差εが生じないようになっている。
そして、上記両転舵比特性の中から1つの転舵比特性が
コントローラ25内に設けられた特性選択部55によっ
て特性記憶部50から選択され、この選択された転舵比
特性に従って上述の転舵比可変手段54の目標転舵角演
算部51における目標転舵角の演算が行われる。上記特
性選択部55は、通常、特性記憶部から八−転舵比特性
を選択し、駆動状態の検出手段28からの検出信号とロ
ック状態検出手段2つからの検出信号とを受けたとき、
つまり4輪駆io装置が4輪駆動状態でかつ前後輪差動
歯車装置42がロック状態にあるときにのみ上記へ−転
舵比特性の代わりにB−転舵比特性を選択するようにな
っており、この特性選択部55によって車両のすべり角
が零となるように転舵比特性を補正する補正手段が構成
されている。
次に、上記第1実施例の作用・効果について説明するに
、一般道路を2輪駆動で走行する場合には、後輪転舵機
構7のコントローラ25においては、特性選択部55で
特性記憶部50に記憶された2種類の転舵比特性の中か
ら八−転舵比特性が選択され、この八−転舵比特性に従
って前輪転舵角に対する後輪転舵角の転舵比が転舵比可
変手段54により可変制御される。
この場合、上記へ−転舵比特性は、第5図に示す如く車
両Eの旋回中心点P1が車両Eの中心点P2を通る横方
向延長線92より前方に位置する転舵比になるように設
定されていて、後輪8L。
8Rが常に前輪2L、2Rの走行軌跡T+より所定ff
1(内輪差ε分)外側を通るので、旋回時でのハンドル
操舵が容易となり、操縦性ないし運転性の向上を図るこ
とができる。
一方、雪路等の低μ路を4輪駆動でかつ4輪駆動装置の
前後輪差動歯車装@42をロックした状態で走行する場
合には、上記特性選択部55は、駆動状態検出手段28
からの検出信号とロック状態検出手段29からの検出信
号とを受けて上述の八−転舵比特性に代わってB−転舵
比特性を特性記憶部50から選択し、このB−転舵比特
性に従って転舵比が転舵比可変手段54により可変制御
される。
この場合、上記B−転舵比特性は、第5図に示す如き旋
回時での車両のすへり角βが零となるように設定されて
いて、後輪8L、8Rが前輪2L。
2Rの走行軌跡γ1上を通るので、前後輪の旋回回転半
径の相違に起因する後輪8L、8Rの引ずり現象の発生
を防止することができ、低μ路走行時での操安性の向上
を図ることができる。
尚、上記第1実施例では、本発明を、4輪操舵4!置と
組合わされる4輪駆動装置として、ロック(幾構42c
付きの前後輪差動歯車装置42を有してなる6のの場合
について適用したが、この前後輪差動歯車装置42を右
しないものの場合にも適用することができる。この場合
、特性記憶部55においては、駆動状態検出手段28か
らの検出信号を受けたとき、つまり4輪駆動装置が4輪
駆動状態にあるときに八−転舵比特性の代わりにB−転
舵比特性を選択するようにすればよい。
第6図は上記第1実施例におりる後輪転舵機構7のコン
トローラ25の変形例を示したものである。このコント
ローラ25は、目標転舵角演算部51′とパルスジェネ
レータ52′とドライバ53′とによって構成され、前
輪転舵角に対Jる後輪転舵角の転舵比を特性記憶部50
′に記憶された所定の転舵比特性〈第1実施例における
特性記憶部50に記憶された八−転舵比特性に相当)に
従って可変制御する転舵比可変手段54′を備えている
とともに、駆動状態検出手段28からの検出信号とロッ
ク状態検出手段29からの検出信号とを受けたときに上
記転舵比可変手段54′の目標転舵角演綽部51′で演
算された目標転舵角に車両のすべり角が零となるように
所定の補正転舵角を加算して転舵比を補正する補正手段
としての補正部56を備えてなるものである。
また、第7図は第1実施例の別の変形例として前輪転舵
角θFの大きさに応じて後輪転舵角θRを演陣して転舵
比を制御する場合の転舵比特性を示したものである。こ
の舵角による転舵比制御は、前輪転舵角θFが高速時で
は小さく、低速時では大きくなるという実情に基づいて
前輪転舵角θFに対する後輪転舵角θRの転舵比を制御
するものであり、その転舵比特性は、基本的には車速に
よる転舵比制御の場合と同様、低速時では前輪と後輪と
を逆位相に、高速時では同位相にするように設定されて
いる。
そして、上記舵角による転舵比制御の場合においても、
その転舵比特性としては、車両の旋回中心点が車両の中
心点を通る横方向延長線より前方に位置する転舵比にな
るように設定されたC−転舵比特性と、旋回時での車両
のすべり角が零となるように設定されたD−転舵比特性
の2種類があり、上記C−転舵比特性は2輪駆動による
通常走行時用として選択されるものであり、他方、D−
転舵比特性は4輪駆動走行時用として選択されるもので
ある。尚、舵角による転舵比制御の場合には、第1実施
例の如ぎ車速を検出する車速センサ27は不要である。
さらに、第8図は本発明の第2実施例に係る車両の4輪
操舵装置の全体構成を示し、この4輪操舵装置に434
ノる後輪転舵機構7′は、第1実施例の4輪操舵装置に
おける後輪転舵機構7の如くパルスモータ14の作動に
より後輪8m、8Rを電気的に転舵する代わりに、前輪
転舵機構1の操舵力を利用して後輪8L、8Rを機械的
に転舵する。
ようにしたものである。
すなわち、上記後輪転舵機構7′は、ギV等からなる転
舵比変更装置60を備え、該転舵比変更装置60には車
体前後方向に延びる伝達ロッド61の後端が連結され、
該伝達ロッド61の前端部には、前輪転舵機構1のラッ
クルビ212機構4のラック@4aに形成されたうツク
62と噛合するピニオン63が設けられている。また、
上記転舵比変更装置60からは摺動部材64が延出され
、該摺動部材64に形成されたうツク65に対しては、
後輪操作ロッド11にラック12おJ:びピニオン13
を介して連結されたピニオン軸17の前端部に設けたピ
ニオン66が噛合している。しかして、前輪転舵機構1
の操舵力がラックルビ212機構4のラック軸4aから
伝達ロッド61を介して転舵比変更装置60に伝達され
、該転舵比変更装置60においてコントローラ25の制
御に従って転舵比が変更された後に操舵力が摺動部材6
4およびビニオン軸17を介して後輪操作ロッド11に
伝達されることにより、後輪8L、8Rが左右に転舵さ
れるように構成されている。尚、4輪操舵装置のその他
の構成は、第1実施例の4輪操舵装置と同じであり、同
一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
そして、上記転舵比変受装@60を制御するコントロー
ラ25および4輪操舵装置と組合わされる4輪駆動装置
の構成は、図示していないが第1実施例の場合と同じで
あり、また、それにより同様の作用・効果を奏すること
ができる。
(発明の効果) 以上の如く、本発明における、4輪駆動装置と組合わさ
れた車両の4輪操舵装置によれば、2輪駆動による旋回
走行時には後輪が常に前輪の走行軌跡より旋回中心に対
し所定値以上外側を通り、4輪駆動による旋回走行時に
は後輪が前輪の走行軌跡上を通るので、2輪−4輪駆動
の切換えと共に路面状態に対応して操縦性ないし運転性
の向上を図ることができるとともに、後輪の引ずり現象
を防止して低μ路走行時での操安性の向上を図ることが
でき、実用性に優れた効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すもので、第1図ないし第5
図は第1実施例を示し、第1図は車両の4輪操舵装置お
よび4輪駆動装置の全体構成図、第2図は第1図におけ
る前後輪差e#車車装付付近具体的構成を示す一部切開
平面図、第3図はコントロ−ラのブロック構成図、第4
図はコントローラの車速による転舵比制御の場合におけ
る転舵比特性を示す図、第5図は車両の旋回走行状態に
おける車両の動きを示す説明図である。第6図および第
7図4まそれぞれ第1実施例の変形例を示し、第6図は
第3図相当図、第7図はコントローラの舵角による転舵
比制御の場合における転舵比特性を示す図である。第8
図は第2実施例を示す車両の4輪操舵装置の全体構成図
である。 1・・・前輪転舵機構、7.7′・・・後輪転舵機構、
25・・・コントローラ、28・・・駆動状態検出手段
、54.54’ ・・・転舵比可変手段、55・・・特
性選択部、56・・・補正部、Pl・・・旋回中心点、
Pl・・・車両の中心点、交2・・・横方向延長線、β
・・・すべり角。 第5図 匝ξ!郷its心(6)工算

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ハンドル操舵に応じて前輪を転舵する前輪転舵機
    構と、この前輪の転舵に応じて後輪を転舵する後輪転舵
    機構とを備えてなり、4輪駆動装置と組合わされた車両
    の4輪操舵装置であって、上記後輪転舵機構は、前輪転
    舵角に対する後輪転舵角の比を所定の転舵比特性に従つ
    て可変とする転舵比可変手段を備え、上記転舵比特性は
    、車両の旋回中心点が車両の中心点を通る横方向延長線
    より前方に位置する転舵比になるように設定されており
    、また後輪転舵機構は、上記4輪駆動装置の前後輪が駆
    動される4輪駆動状態を検出する検出手段と、該検出手
    段からの検出信号を受けたときに車両の横すべり角が零
    となるように上記転舵比特性を補正する補正手段とを備
    えたことを特徴とする車両の4輪操舵装置。
JP15066785A 1985-07-08 1985-07-08 車両の4輪操舵装置 Expired - Lifetime JPH0649463B2 (ja)

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