JPS63112285A - 車両の４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） 本発明は、車両の４輪操舵装置に関し、更に詳細には、
ステアリングホイールの操作に応じて前輪および後輪を
転舵させるとともに、この前後輪の転舵比を車速に対応
した転舵比特性に応じて変化させるように構成された車
両の４輪操舵装置の改良に関する。

（従来技術） 車両の４輪操舵装置は、通常低速旋回時に前後輪の転舵
比を逆位相に制御してステアリング特性をオーバステア
傾向に設定することにより、車両の回頭性を高め、高速
旋回時に転舵比を同位相に制御してステアリング特性を
アンダステアを強める方向に設定することにより車両の
走行安定性を高めるように、予、め車速に応じて設定さ
れた所定の転舵比特性に基づいて前輪に対する後輪の舵
角を変化させるように構成されている。

ところで、特開昭５９−２６３６８号には、上記４輪操
舵装置を備えた車両において、後輪の転舵状態を表示す
る表示装置を設けることにより、操舵操作を安定に、か
つ容易に行なえるようにするものが提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記公開公報に開示された表示装置は、
転舵制御の後の後輪の状態を表示するものであり、従っ
て、現在ステアリングホイールを切ればどの位の比率で
前後輪の転舵が行なわれるかゾ分らず、すなわち次の状
態を予測しつつの操舵が不可能である。

そこで本発明は、ステアリングホイールの操作に続く、
前後輪の転舵の状態を予測しつつ操舵が可能となる車両
の４輪操舵装置を提供することを目的とするものである
。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ステアリングホイールの操作に応じて前輪お
よび後輪を転舵させるとともに、この前後輪の転舵比を
所定のファクタに対応した転舵比特性に応じて変化させ
るように構成された車両の４輪操舵装置において、前記
所定のファクタに基づき決定された前後輪の転舵比を検
出する検出手段、およびこの検出手段によって検出され
た転舵比を表示する表示手段を備えていることを特徴と
するものである。

上記所定のファクタとしては、例えば車速を用いればよ
い。

（発明の作用・効果） 本発明の４輪操舵装置においては、車速等の所定のファ
クタに基づき決定された前後輪の転舵比を検出し、この
転舵比を表示するようにしたので、後輪転舵の予測かド
ライバビリティが向上する。

（実施例） 以下、添付図面を参照しつつ本発明の好ましい実施例に
よる車両の４輪操舵装置について説明する。

第１図および第２図は、本発明の実施例による車両の４
輪操舵装置の概略構成を示し、前輪ＩＬ。

ＩＲおよび後輪２Ｌ、２Ｒはそれぞれ前輪転舵機構３お
よび後輪転舵機構１２に支承されている。

上記前輪転舵機構３は、左右一対のナックルアーム４Ｌ
、４Ｒおよびタイロッド５Ｌ、５Ｒと、この左右のタイ
ロッド５Ｌ、５Ｒを連結するリレーロッド６とからなっ
ている。また、この前輪転舵機構３にはラックピニオン
式のステアリング機構７を介してステアリングホイール
１０が連結されている。すなわち、上記ステアリング機
構７はリレーロッド６に形成されたラック８と、上端に
ステアリングホイール１０が連結されるとともに下端に
上記ラック８と噛み合うピニオン９が取付けられたステ
アリングシャフト１１とを備え、ステアリングホイール
１０の操作に応じて左右の前輪ＩＬ、ＩＲを転舵するよ
うに構成されている。

一方、上記後輪転舵機構１２は上記前輪転舵機構３と同
様に、左右のナックルアーム１３Ｌ。

１３Ｒおよびタイロッド１４Ｌ、１４Ｒ同士を連結する
りレーロッド１５とを有し、さらに油圧式のパワーステ
アリング機構１６とを備えている。

このパワーステアリング機構１６は、車体に固定されか
つ上記リレーロッド１５をピストンロッドとするパワー
シリンダ１７を備え、このパワーシリンダ１７内は上記
リレーロッド１５に一体に取付けられたピストン１７Ｈ
によって２つの油圧室１７ｂ、１７Ｃに区画され、この
油圧室１７ｂ、１７ｃはそれぞれ配管１８．１９を介し
てコントロールバルブ２０に接続されている。また、こ
のコントロールバルブ２０にはリサーフタンク２１に至
る油供給管２２および油排出管２３０２本の配管が接続
、され、上記油供給管２２には図示しないエンジンによ
り駆動される油圧ポンプ２４が配設されている。上記コ
ントロールバルブ２０は、公知のスプールバルブ式のも
ので構成され、上記リレーロッド１５に連結部材２５を
介して一体的に取付けられた筒状のバルブケーシング２
０ａと、このバルブケーシング２Ｏａ内に嵌装された図
示しないスプールバルブとを備え、スプールバルブの移
動に応じてパワーシリンダ１７の一方の油圧室１７ｂ（
１７ｃ）に油圧ポンプ２４からの圧油を供給してリレー
ロッド１５に対する駆動力をアシストするものである。

なお、上記パワーシリンダ１７内にはリレーロッド１５
をニュートラル位置（後輪２Ｌ、２Ｒの舵角θＲが０と
なる位置）に付勢するリターンスプリング１７ｄ、１７
ｄが装着されている。

上記前輪転舵機構３のリレーロッド６には上記ステアリ
ング機構７を構成するラック８とは別位置にラック２６
が形成され、このラック２６には車体前後方向に延びる
回転軸２８の前端に取付けたピニオン２７が噛み合わさ
れ、この回転軸２８の後端は転舵比制御機構２９を介し
て上記後輪転舵機構１２に連結されている。

上記転舵比制御機構２９は、第２図に示すように、車体
に対し車幅方向に摺動自在に保持されたコントロールロ
ッド３０を有し、このコントロールロッド３０の一端は
上記コントロールバルブ２０のスプールバルブに連結さ
れている。また、転舵比制御機構２９は、基端部がＵ字
状ホルダ３１に支持ピン３２を介して揺動自在に支承さ
れた揺動アーム３３を備え、上記ホルダ３１は車体に固
定されたケーシング（図示せず）に上記コントロールロ
ッド３０の移動軸線と直交する回動軸線を持つ支持軸３
５を介して回動自在に支持されている。上記揺動アーム
３３の支持ビン３２は上記両軸線の交差部に位置して回
動軸線と直交する方向に延びており、ホルダ３１を支持
軸３５回りに回動させることにより、その先端の支持ビ
ン３２とコントロールロッド３０の移動軸線とのなす傾
斜角、つまり支持ビン３２を中心とする揺動アーム３３
の揺動軌跡面が移動軸線と直交する面（以下、基準面と
いう）に対してなす傾斜角を変化させるようになされて
いる。

また、上記揺動アーム３３の先端部にはボールジヨイン
ト３６を介してコネクティングロッド３７の一端が連結
され、このコネクティングロッド３７の他端部はボール
ジヨイント３８を介して上記コントロールロッド３０の
他端部に連結されており、揺動アーム３３先端の車幅方
向の変位に応じてコントロールロッド３０を車幅方向に
変位させるようになされている。

上記コネクティングロッド３７は、そのボールジヨイン
ト３６に近い部位において回転付与アーム４０にボール
ジヨイント４１を介して摺動可能に支持されている。こ
の回転付与アーム４０は、上記移動軸線上に支持軸４２
を介して回動自在に支持した大径の傘歯車４３と一体に
設けられ、この傘歯車４３には第２図に示すように上記
回転軸４２の後端に取付けた傘歯車４４が噛合されてお
り、ステアリングホイール１０の回動を回転付与アーム
４０に伝達するようになされている。このため、ステア
リングホイール１０の回動角に応じた量だけ回転付与ア
ーム４０およびコネクティングロッド３７が移動軸線回
りに回動し、これに伴って揺動アーム３３が支持ビン３
２を中心にして揺動された場合、この支持ビン３２の軸
線がコントロールロッド３０の移動軸線と一致している
ときには、揺動アーム３３先端のボールジヨイント３６
は上記基準面上を揺動するのみで、コントロールロッド
３０は静止状態に保持されるが、ピン３２の軸線が移動
軸線に対し傾斜して揺動アーム３３の揺動軌跡面が基準
面からずれていると、このピン３２を中心にした揺動ア
ーム３３の揺動に伴ってボールジヨイント３６が車幅方
向に変位して、この変位はコネクティングロッド３７を
介してコントロールロッド３０に伝達され、このコント
ロールロッド３０が移動軸線に沿って移動して、コント
ロールバルブ２０のスプールバルフヲ作動させるように
構成されている。すなわち、ビン３２の軸線を中心とし
た揺動アーム３３の揺動角が同じであっても、コントロ
ールロッド３０の左右方向の変位はビン３２の傾斜角つ
まりホルダ３１の回動角の変化に伴って変化する。

そして、上記支持ビン３２の移動軸線に対する傾斜角す
なわちホルダ３１の基準面に対する傾斜角を変化させる
ために、ホルダ３１の支持軸３５には、ウオームホイー
ルとしてのセクタギヤ４５には回転軸４６上のウオーム
ギヤ４７が噛合されている。また、上記回転軸４６には
傘歯車４８が取付けられ、この傘歯車４８にはステッピ
ングモータ５０の出力軸５０ａ上に取付けた傘歯車４９
が噛合されており、ステッピングモータ５０を作動させ
てセクタギヤ４５を回動させることにより、ホルダ３１
の基準面に対する傾斜角を変更させて後輪２Ｌ、２Ｒの
舵角θＲを制御し、セクタギヤ４５を、その中心線がウ
オームギヤ４７の回転軸４６の中心線と直角になる中立
位置から、車体上方より見て時計回り方向に回動させた
時には、転舵比を後輪２Ｌ、２Ｒが前輪ＩＬ、、ＩＲと
同じ方向に向く同位相に制御するように構成されている
。

また、上記ホルダ３１を支持するケーシングには、上記
回動部材としてのセクタギヤ４５の左右両側方にこのセ
クタギヤ４５の回動範囲を規制するビンからなる逆位相
側および同位相側のストッパ部材５１．５２が取付けら
れており、セクタギヤ４５が逆位相側に回動したときに
は、その中立位置からの回動角が例えば−１７，５°と
なると、セクタギヤ４５が逆位相側ストッパ部材５１に
当接してそれ以上の回動が規制され、またセクタギヤ４
５の同位相側への回動時には、中立位置からの回動角が
例えば２０°になると、セクタギヤ４５が同位相側のス
トッパ部材５２に当接して動きが規制されるように構成
されている。そして、上記セクタギヤ４５が上記逆位相
側のストッパ部材５１に当接したときのステッピングモ
ーフ５００制御位置をその初期位置とするように構成さ
れている。なお、３９は後輪転舵機構１２：こおけるリ
レーロッド１５の最大移動範囲を規制するロッドストッ
パである。

上記ステッピングモータ５０は第３図に示すようにマイ
クロコンビコータ内蔵のコントロールユニット１００か
らの出力によって作動制御されるように構成されている
。このコントロールユニット１００の入力部には、車速
■を検出し、車速信号Ｓｖを出力する車速センサ１０１
が接続されている。コントロールユニット１００は、上
記車速センサ１０１からの車速信号ＳＶを受け、基準ス
テップ数演算部１０２において、この車速信号Ｓ、の値
に比例したステッピングモータ５０の基準作動ステップ
数を演算し、基準ステップ数信号Ｓ、。を出力する。こ
のコントロールユニット１００の出力部には、上記基準
ステップ数信号Ｓｓｏを受け、この信号Ｓ、。で示され
るステップ数だけ、ステッピングモータ５０を作動させ
るドライバ１０３が設けられている。この車速■に応じ
たステッピングモータ５０の作動により、第４図に符号
Ｃ０で示した基準転舵比特性が得られるようになづてい
る。この基準転舵比特性Ｃ８によれば、車速に応じて前
後輪ＩＬ、２Ｌ　（ＩＲ＝　２Ｒ）の転舵比が変化し、
車速か低い場合には、車両の回頭性を良好にするために
、後輪２Ｌ、２Ｒが前輪ＩＬ、ＩＲに対して逆方向にす
なわち逆位相で転舵されて、転舵比が負となる一方、車
速か例えば約６７ｋｍ／時に達したときには、転舵比が
零になり、前輪ＩＬ、ＩＲの転舵に関係なく後輪２Ｌ、
２Ｒの舵角θＲがθＲ＝０に保たれて車両が通常の２輪
操舵状態になる。さらに車速が高い場合には、コーナリ
ング時の後輪２Ｌ、２Ｒのグリップ力を向上させて走行
安定性を高めるために、後輪２Ｌ。

２Ｒが前輪ＩＬ、ＩＲと同方向にすなわち同位相に転舵
されて、転舵比が正となるように設定されている。

そして、上記コントロールユニット１００はイグニッシ
ョンキースイッチ（図示せず）の○ｌ’Ｊｉ３作に伴っ
て車載バッテリから供給される電源をシステム電源とし
て作動するものであり、その内部構成を第５図に従って
具体的に説明すると、コントロールユニット１００は制
御部としてのＣＰＩＪ１０６と所定の制御データを記憶
するＲＯＭ１０７とを備え、上記ＣＰＵ　１０６は、バ
ッテリ電圧（１２Ｖ）を５■の定電圧に保つ定電圧回路
１０８からの出力電圧によって作動し、ＣＰＵ　１０６
の暴走を検出するＣＰＬＩ暴走検出部１０９、出力電圧
４゜５■以下に低下したことを検出する電圧低下検出部
１１０およびイグニッションキースイッチのＯＮ操作開
始時にリセット信号を出力するパワーオンリセット部１
１１からの各出力を受けてリセットされる。

また、上記車速センサ１０１の出力信号はインクフェイ
ス１１２を経て積分フィルタ１１３に入力され、この積
分フィルタ１１３でチャタリングが除去された後、波形
整形回路１１４で信号波形が整形されてＣＰＵ　Ｉ　Ｏ
６に供給される。

さらに、コントロールユニット１００は、上記したよう
に、ＣＰＵ１０６の出力を受けてステッピングモータ５
０を駆動するステッピングモータドライバ１０３を有し
ているとともに、ｃｐｕ１０６からのカレントダウン指
令信号を受けてステッピングモータ５０に対するバッテ
リ電源からの出力電流をモータ５０の非制御中（モータ
出力軸５０ａの回転を停止させているとき）に各相とも
例えば１００ｍＡに制限するカレントダウン部１１６を
有している。

上記コントロールユニット１００は更に、上記車速セン
サ１０１に接続された転舵比演算部１１７を備えている
。この転舵比演算部１１７は、上記車速センサ１０１か
ら車速信号Ｓｖ　を受け、この信号Ｓｖ　に基づき前後
輪の転舵比を演算し、転舵比信号Ｓ、を出力する。この
転舵比演算部１１７には、表示装置ドライバ１１８が接
続されており、この表示装置ドライバ１１８には、コン
トロールユニット１００外部の表示装置１１９が接続さ
れ・ている。この表示装置１１９は、車両の運転席前面
のインストルメントパネルに配置され、第３Ａ図に示す
ように、第４図の基準転舵比特性を示すラインに沿って
多数のＬＥＤ等の発光素子１１９ｂ配置された表示部１
１９ａを備えている。上記表示装置ドライバ１１８は、
転舵比演算部１１７からの転舵比信号Ｓ、を受け、この
信号Ｓ、に基づき、表示装置１１９のどの発光素子１１
９ｂを発光させるべきかを決定し、作動信号Ｓ、を表示
装置１１９に出力する。この表示装置１１９は、上記作
動信号Ｓｏを受け、この信号Ｓ、に該当する発光素子（
例えば符号１１９Ｃで示す）を発光させ、現在どのよう
な転舵比で制御されるかを運転者に知らせる。

なお、上記転舵比の演算は、基準ステップ数演算部１０
２の出力信号に基づいて行なってもよいし、また逆に、
基準ステップ数の演算を転舵比演算部１１７からの出力
信号に基づいて行なってもよい。

次いで、上記コントロールユニッ）１００のＣＰＵ　ｌ
　０６において行われる信号処理手順について説明する
。第６図は信号処理のプログラムのメインルーチンを示
す。イグニッションキースイッチのＯＮ操作によるスタ
ートの後、まずステップＳＩ　でシステムの初期化を行
い、つぎのステップＳ２　で、ステッピングモータ５０
の現在ステップ数Ｍ　Ｐを５８０に、その目、環ステッ
プ数ＣＰを０にそれぞれ設定するとともに、モータ位置
初期化制御モードの実行を示すフラグＦ、をＦ、＝１に
セットする。上記目標ステップ数ＣＰは、ステッピング
モータ５０の制御初期位置、つまりセクタギヤ４５が逆
位相側ストッパ部材５１に当接して転舵比が逆位相側の
最大転舵比になっている位置をＣＰ＝０とし、そこから
モータ５０をその目標制御位置に制御するときにモータ
５０に入力されるパルス信号のステップ数を示すもので
あり、また現在ステップ数〜１Ｐは、モータ５０の現在
の制御位置の上記制御初期位置からのステップ数を示す
ものである。なお、上記フラグＦ、　　は、モータ５０
をその制御位置の初期化のために制御するモータ位置初
期化制御モードのときにはＦ１＝１にセットされるが、
車速に応じて転舵比を制御する車速感応制御モードのと
きにはＦｌ　＝０にリセットされる。

この後、後に詳細に説明するステップＳ＋２を介して、
ステップＳ、に進み、上記フラグＦ１　がＦｌ　＝１か
否かの判定を行う。この判定がＦ、　　＝１であるとき
、つまりモータ５０の位置初期化制御モードを行うとき
には、ステップＳ４　に進み、上記モータ５０に対する
目標ステップ数ＣＰが現在ステップ数ＭＰに等しいか否
かを判別し、この判定がＣＰｆ−ＭＰのときにはそのま
ま上記ステップＳ３　に戻る。また、判定がＣＰ　＝　
Ｍ　Ｐでモータ５０の制御位置初期化が終了していると
きには、ステップＳ、に進み、モータ５０の目標ステッ
プ数ＣＰおよび現在ステップ数ＭＰをＣＰ　＝　ＭＰ　
＝０にし、かつフラグＦ１　をＦｌ　＝０にリセットす
るとともに、このモータ５０の制御位置初期化を１度実
行し終わったことを識別するためのフラグＦ２　をＦ２
　＝１にセットした後、上記ステップＳ３　に戻る。

一方、上記ステップＳ３　においてＦ、＝ｌでないと判
定され、モータ５０を転舵比変更のために制御するとき
には、ステップＳ８に進んで車速センサ１０１により検
出された走行車速■が０（停車状態）にあるか否かを判
定し、この判定がＹＥＳのときには、ステップＳ７　に
おいてさらに上記フラグＦ２　をＦ２＝０であるか否か
を判定する。そして、このステップ＄７での判定がＦ、
≠０であるときにはそのまま上記ステップＳ３　に戻る
が、Ｆ２　＝０と判定されて走行車速■が０の停車時に
おいてモータ５０の制御位置初期化を実行していないこ
とが確認された場合には、ステップＳ８　でフラグＦ１
　をＦｌ　＝１にセットし、次のステップＳ９　でモー
タ５０の現在ステップ数ＭＰおよび目　・標ステップ数
ＣＰをその制御初期位置に対応するＭＰ＝５８０、ＣＰ
＝　Ｏに設定したのち上記ステップＳ３　に戻る。

また、上記ステップＳ６　において、走行車速■がＯで
はなく車両が走行状態であると判定されたときにはステ
ップＳＩＯに進み、読み込んだ車速■に基づきステッピ
ングモータ５０の目標ステップ数ＣＰを演算し、これを
記憶し、次のステップ５１１で上記両フラグＦ、　、Ｆ
、を共に０にリセットした後、上記ステップ３１２に戻
る。このステップ５１２において、上記ＣＰに基づいて
発光素子の表示位置を演算し、発光させるべき発光素子
のための信号、すなわち信号Ｓｆｌ　を出力する。これ
によって、表示装置１１９の表示部１１９ａ上の所定の
発光素子（例えば１１９Ｃ）を発光させ、転舵比を表示
する。

第７図はＣＰＵ　１０６に内蔵されているタイマにセッ
トされた時間が経過したときに上記メインルーチンに対
して割込み処理されるインクラブドルーチンを示し、こ
のルーチンによって上記ステッピングモータドライバ１
０３としての機能が果される。この第１インクラブドル
ーチンでは、まず最初のステップＳ２０でモータ５０の
目標ステップ数ＣＰが現在ステップ数ＭＰと等しいかど
うかを判定する。この判定がＣＰ　＝　Ｍ　Ｐのとき、
つまりモータ５０へのパル、ス信号の出力が不要でモー
タ５０をその制御位置に保持するときには、ステップＳ
２１に進んでカレントダウン指令信号をカレントダウン
部１１６に出力することにより、モータ５０への印加電
圧を低下させてその発熱量を抑え、次いでステップＳ２
２で次回の割込み処理を発生させる上記タイマをセット
したのち上記メインルーチンにおける割込み後のステッ
プに復帰する。

また、上記ステップＳ２゜での判定がＣＰ９！−ＭＰで
あるときには、ステップ３２＋に進んで上記カレントダ
ウン部１１６に対するカレントダウン指令信号の出力を
解除したのち、ステップＳ２４に進み、上記モータ５０
の目標ステップ数ＣＰと現在ステップ数ＭＰとの大小関
係を判定する。この判定がＣＰ　＞　Ｍ　Ｐであるとき
には、ステップ３２６に進んでモータ５０が転舵比の同
位相方向に１ステツプだけ動くようにその励磁相を切り
換え、次いでステップＳ２ｇで現在ステップ数ＭＰをＭ
　Ｐ　−Ｍ　Ｐ　＋１に更新したのち上記ステップＳ２
□に移る。一方、・上記ステップＳ１８での判定がＣＰ
＜ＭＰであるときには、ステップＳ２１に進んでモータ
５０が転舵比の逆位相方向に１ステツプだけ動くように
その励磁相を切り換え、ステップＳ２Ｂで現在ステップ
数ＭＰをＭＰ”ＭＰ−１に更新したのち上記ステップＳ
　１４に移る。以上を繰り返すことにより、ステッピン
グモータ５０を目標ステップ数ＣＰだけ作動し、これに
より、その時の車速および前後Ｇの大きさに応じた転舵
比で後輪２Ｌ、２Ｒの舵角θＲが設定されることとなる
。

以上説明した実施例においては、メカニカルな転舵比制
御機構２９を用いたが、第４図に示した基準転舵比特性
Ｃ０を予め記憶しておくとともに、ステアリングホイー
ルの回転角θ８、車速■等を検出して、これらθＨ１Ｖ
等を上記特性Ｃ６に照し、コントロールユニット１００
において、後輪の舵角を決定するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車両の４輪操舵装置の実施例を示
す概略構成図、第２図は上記操舵装置の模式斜視図、第
３図はコントロールユニットの機能を示すブロック図、
第３Δ図は、表示装置の詳細を示す図、第４図は車速と
転舵比との特性図、第５図はコントロールユニットの具
体的構成を示すブロック図、第６図は上記コントロール
ユニット内のＣＰＵで処理されるメインルーチンを示ス
フローチャート、第７図は、上記ＣＰＵで処理されるイ
ンクラブドルーチンを示すフローチャートである。 ＩＬ、ＩＲ・・・前輪 ２Ｌ、２Ｒ・・・後輪 ２９・・・転舵比制御機構 １０１・・・基準ステップ数演算部 １１７・・・転舵比演算部 １１９・・・表示装置 第２図 ｎ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステアリングホィールの操作に応じて前輪および後輪を
   転舵させるとともに、この前後輪の転舵比を所定のファ
   クタに対応した転舵比特性に応じて変化させるように構
   成された車両の４輪操舵装置において、前記所定のファ
   クタに基づき決定された前後輪の転舵比を検出する検出
   手段、およびこの検出手段によって検出された転舵比を
   表示する表示手段を備えていることを特徴とする車両の
   ４輪操舵装置。