JPS63112286A - 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、例えば特公昭６０−４４１８５
号公報に記載されているように、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。

車両においては、オートクルーズ機能を備えたものがあ
るが、オートクルーズ走行中は、単にステアリングハン
ドルを操作するのみであるから、一般に、運転者の注意
力が通常運転時より散漫になっている。一方、このオー
トクルーズ走行中に、登り坂があると、車速が下がり、
これによって転舵比が逆位相側に変位してしまい、この
ようなときに、ステアリングハンドルを急激に操作する
と、操舵のし過ぎという問題が生じやすくなる。

（発明の目的） 本発明は、オートクルーズ走行中も危険なく操舵を行な
うことのできる車両の４輪操舵装置を提供することを目
的とするものである。

（発明の構成） 本発明は、オートクルーズ機能を備えた車両に設けられ
、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輪操舵装置において、オートクルーズ走行状態
を検出する検出手段、およびこの検出手段によってオー
トクルーズ走行状態が検出されたとき、前後輪の転舵比
の制御の応答速度を通常の制御速度より鈍くするように
する補正手段を備えていることを特徴とするものである
。

（発明の作用・効果） 本発明の４輪操舵装置においては、オートクルーズ状態
を検出したとき、前後輪の転舵比の制御の応答性を鈍く
するようにしたので、オートクルーズ走行中の安全性を
確保することができ、危険性を回避することができる。

（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と噛み合うビニオン９が取付けられたステ
アリングシャフト１１とを備え、ステアリングシャフト
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１３Ｌ１１３Ｒおよびタイ
ロッド１４Ｌ、１４Ｒ同士を連結するリレーロッド１５
とを有し、さらに油圧式　。

のパワーステアリング機１１６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１７ａ
によって２つの油圧室１７ｂ、１７ｃに区画され、この
油圧室１７ｂ１１７ｃ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にはリザーブタンク２１に至
る油供給管２２および油排出管２３の２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２０
ａ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（１
７ｃ）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
ニュートラル位置く後輪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、１７ｄ
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の支持ピン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、その先端の支持ピ
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、つまり支持ピン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ＩＯ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が支持ピン３
２を中心にして揺動された場合、この支持ピン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のスプールパル７’　ヲ作動させるよ
うに構成されている。すなわち、ピン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ピン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、上記支持ピン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２−Ｌ、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
ータ５０の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におけるリレ
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
クロコンピュ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ヨウに構成されている
。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５００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Ｓ、。を受け、この信号ＳＳＯ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って
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
、車速が低い場合には、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ＬＬ、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ＯＮ操作に伴って車載
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ＣＰＵ１０６と所定の制御データを記憶するＲＯ
Ｍ１０７とを備え、上記ＣＰＵ１０６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　ｔ　Ｏ６の暴走
を検出するＣＰＵ暴走検出部１０９、出力電圧４．５Ｖ
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ＯＮＷ作開作詩始時
セット信号を出力するパワーオンリセット部１１１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ＣＰＩＪ　１０
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１０　ＱｍＡ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、図示していな
いオートクルーズ制御装置の作動・不作動を切換えるオ
ートクルーズスイッチ１１７に接続されたオートクルー
ズ判定部１１８を備えている。このオートクルーズ判定
部１１８は、上記オートクルーズスイッチ１１７からの
信号を受け、オートクルーズ走行状態かを判定し、オー
トクルーズ信号ＳＡ　を出力する。また、上記基準ステ
ップ数演算部１０２とドライバ１０３との間には、転舵
比制御の速度、すなわちモータ５０の単位時間当りの回
転速度または単位時間当りのステップ数の制御を行なう
制御速度切換部１１９が設けられている。この切換部１
１９の入力端には、上記オートクルーズ判定部１１８が
接続されており、この制御速度切換部１１９は、ドライ
バ１０３をしてモータ５０を通常の速度で作動させる通
常制御信号ＳＯ％またはこの通常の速度より遅い速度で
作動させる補正制御信号Ｓ０を出力する。ドライバ１０
３は、この信号Ｓ０またはＳｃ　に従って速（、あるい
は遅くモータ５０を回転させ、これによって転舵比制御
の速度を制御する。

次いで、上記コントロールユニット１００のＣＰＵ　１
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Ｓ、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ＭＰを５８０に、その目標ステップ数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５
０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ＭＰ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Ｆ１　　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Ｆ
ｌ　＝０にリセットされる。

この後、後に説明するステップ３１２、ＳＩ３、Ｓ１４
を介して、ステップＳ、に進み、上記フラグＦ、がＦｌ
　＝１か否かの判定を行う。この判定がＦｌ　＝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Ｓ、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ＣＰ９＆ＭＰのときにはそ
のまま上記ステップＳ、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Ｓ５　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Ｆ＋　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Ｓ、に戻る。

一方、上記ステップＳ３　においてＦｌ　＝１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Ｓ６　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ＹＢＳのときには、ステップＳ１
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Ｓ７での判定が
Ｆ２　≠０であるときにはそのまま上記ステップＳ３　
に戻るが、Ｆ２−〇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Ｆ＋　　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、Ｃ
Ｐ＝０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０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Ｓ１゜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３＋１で上記両フラグＦ＋　、Ｆ
２　を共に０にリセットした後、上記ステップＳ１２に
戻る。このステップＳにおいて、オートクルーズ走行状
態かを判定し、この判定がＮＯのとき、すなわち通常走
行状態のときには、後に第７図を参照して説明するイン
タラブドルーチンのためのタイムＴを設定値１に設定し
、一方この判定がＹＥＳのときには、タイムＴを上記設
定値１より大きな値の設定値２に設定する。これにより
、オートクルーズ走行状態のときには、通常時よりも遅
い速度で、転舵比の設定制御を行なう。

第７図はＣＰＵ　１０６に内蔵されているタイマにセッ
トされた時間がすなわち上記タイムＴ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１０３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
＝ＭＰ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Ｓ２１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５
０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□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Ｓ２０でめ判定がＣＰ　ｆ−Ｍ　Ｐ
であるときには、ステップＳ２３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３２４に進み、上記モータ５
０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＞ＭＰであるときには
、ステップＳ２Ｓ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３２Ｇで現在ステップ数ＭＰをＭＰ４
−ＭＰ＋１に更新したのち上記ステップＳ２２に移る。

一方、上記ステップＳ１６での判定がＣＰ＜ＭＰである
ときには、ステップＳ２７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３２Ｂで現在ステップ数ＭＰをＭＰ
４−ＭＰ−１に更新したのち上記ステップＳ１４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
Ｃ８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θＨ１車速■を検出して、これらθ□、■を
上記特性Ｃ０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
ルーチンを示すフローチャート、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。 ＬＬ、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・・・前後Ｇセンサ １１８・・・付加ステップ数演算部 １１９・・・目標ステップ数演算部 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. オートクルーズ機能を備えた車両に設けられ、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
   操舵装置において、オートクルーズ走行状態を検出する
   検出手段、およびこの検出手段によってオートクルーズ
   走行状態が検出されたとき、前後輪の転舵比の制御速度
   を通常の制御速度より鈍くするようにする補正手段を備
   えていることを特徴とする車両の４輪操舵装置。