JPS63199178A

JPS63199178A - 車両の４輪操舵装置

Info

Publication number: JPS63199178A
Application number: JP2987187A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Kamimura; 上村　昭一; Tamahiro Watanabe; 渡邊　玲宏
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-02-13
Filing date: 1987-02-13
Publication date: 1988-08-17

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）本発明はいわゆる４輪操舵の操縦装置に関する。

（従来技術）車両のなかには、所謂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。

このような４輪操舵の一例を特公昭６０−４４１８５号
公報に基づいてより具体的に説明すると、本公報開示の
ものでは、いわゆる車速感応とさ枕て、低速域では後輪
が前輪と逆方向（逆位相）に転舵され、高速域では後輪
が前輪と同一方向（同位相）に転舵される。このものに
よれば、低速域では逆位相の後輪転舵がなされる結果、
車両の旋回性がオーバステア傾向とされて口頭性に優れ
た旋回特性が得られることとなる。一方高速域では同位
相の後輪転舵がなされる結果、車両の旋回性がアンダス
テア傾向とされて安定性に優れた旋回特性が得られるこ
ととなる。

ところで、車両の積載荷重と旋回性との関係をみてみる
と、積載荷重が大きい程、いわゆるオーバステアの傾向
となる。この現象は積載荷重の増加に伴って後輪への荷
重移動がなされる結果生ずるものである。このような点
を勘案し、特開昭６０−１４８７７２号公報では、積載
荷重が増大したときには、後輪転舵角を同位相方向に補
正するという技術が提案されている。すなわち、後輪へ
の荷重移動の結果車両の旋回性がオーバステアの傾向と
なる現象を、同位相方向へ振ることによって抑えようと
するものである。この技術によれば、横Ｇが大きくかか
るような、いわゆる急旋回において、走行の安定性を図
る上で効果的である。

しかしながら、積載荷重の変化に伴う車両の旋回性への
影響は、−上記荷重移動によるものだけに止まらず、以
下の点においても問題となる。すなわち、積載荷重が増
大すれば、それだけ車両の重量が増大し、このため旋回
性能が鈍くなるという点である。

この点を車輪の接地力に基づいて詳しく説明すると、こ
の接地力は以下の式で表わされる。

Ｆ＝、Ｗ　　＠　−−（１）ここに、Ｆ：接地力ＪＬ：路面摩擦係数Ｗ：車体重量上記（１）式からも明らかなように、路面摩擦係数路が
一定であるとして、車体重量Ｗが増大する程接地力が大
きくなり、この結果車両の旋回性が鈍くなる。

そこで、本発明の目的は、車体重量が重くなることに伴
う車両の旋回性の鈍さを低減す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）本発明は、前記
従来技術とは逆に、ｖｉ載荷重が増大したときには、後
輪転舵角を逆位相方向に補正するようにしである。すな
わち、車両の旋回特性をオーバステアの傾向に移行させ
ることにより、車体型、針の増加に伴う旋回性の鈍さを
抑えるようにしである。

より具体的には、いわゆる４輪操舵を前提として、車両の積載荷重を検出する荷重検出手段と、該荷重検出
手段からの信号を受け、積載荷重が大きいときには、後
輪転舵角を逆位相方向に補正する転舵角補正手段と、を備えた構成としである。

このような構成とすることによる作用は、いわゆる低鉢
路と高終路とで後輪転舵の状態を変えるのと同義といえ
るものである。

すなわち、前記（１）式を見てみたときに、雪路など路
面摩擦係数用が小さいときには、接地力下が小さく車両
がふらつき易くなる。したがっていわゆる低鉢路では、
後輪転舵角な同位相方向に振ることによって走行安定性
を高める必要がある。

逆に車輪の接地力下が大きい、いわゆる高鉢路では、後
輪転舵角を逆位相方向に振ることによって旋回性を高め
ることが望ましい。このように路面摩擦係数用の相違に
基づいて後輪転舵の状態を変える必要があるのであれば
、前記（１）式から考えて、車体重量Ｗの軽重によって
後輪転舵の状態を変える必要があるといえるものである
。尚、この考えに基づくならば、前記従来技術のもので
は、車体重量の増加に伴って後輪転舵角を同位相方向へ
補正することとしているため、車体重量の増加に伴う旋
回性の鈍さが増長されてしまう。

（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１図において、１は前輪（左右対称であるので本図に
おいては右前輪のみ示し、左前輪については省略しであ
る）、２は後輪（前輪と同様に左後輪については省略し
である）、左右の前輪ｌは前輪転舵機構Ａにより連係さ
れ、また左右の後輪２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３およびタイロッド４と、該左右一対のタ
イロッド４同士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には図示を省略したラックが形成され
る一方、該ラックと噛合うビニオン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（図中、矢印方向）をしたと
きは、リレーロッド５が第１図中矢印で示す左方へ変位
して、ナックルアーム３がその回動中心３′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ｌが左へ転舵されることとなる。

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１０およびタイロッド１１と
、該タイロッド１１同士を連結するりレーロッド１２と
を有し、実施例では、後輪転舵機構Ｂが油圧式のパワー
ステアリング機構り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、シリンダ
装置１３は車体に固定されている。このシリンダ装置１
３の内部には２つの油室（図示省略）がピストン（図示
省略）によって画成され、このピストンはりレーロッド
１２に一体化されている。一方、シリンダ装置１３内の
上記２つの油室は配管１４あるいは１５を介してコント
ロールバルブ１６に接続されている。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１７よ
り伸びる配管１８．１９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−
・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１図左方向
に変位されると、リレーロッド１２が第１図左方向へ変
位され、これにより、ナックルアーム１０がその回動中
心１０′を中心にして第１図時計方向に回動して、後輪
２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内
の一方の油室内にオイルが供給され、これによって上記
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１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後輪２が左へ転舵されるこ
とになる。尚、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を有するものとされている
が、従来から既知であり、またその作用も基本的には、
前記パワーステアリング機構りと同じであるので、図示
を省略しである。

、Ｌ記ステアリング機構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。すなわち、転舵比変更装置Ｅからは入力ロット２
２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（リレーロッド５）と並行に設けられ
た連係ロッド２４のラック（図示省略）と１１合されて
いる。

一方、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１図、第２図により詳し
く説明すると、前記コントロールロッド２１の入力部２
１ａ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１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
軸縁立１と直交する直交縁立２を中心として回動自在に
車体に保持されている。そして、前記ピン３３は、この
両線ｆＬ１　とｆＬ２との交点部分に位置すると共に、
直交線ｆＬ２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と移動軸線ｆＬ１　とのなす傾斜角０．すなわ
ちピン３３を中心とした揺動軌道面の移動軸線ｉｔ　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３
５が第２図左右方向にｄｌあるいはｄ２変位すれば、こ
の変位に応じて、入力部２１ａが第２図左右方向にｄｌ
あるいはｄ２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
縁立１上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の後端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ｉｆ　とが
傾斜していると、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２図左右方向すなわち
移動軸線１１方向にｄｌあるいはｄ２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ｄｌあるいはｄ２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２図左右方
向のｄｌあるいはｄ２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θ、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。４４ａ、４４ｂはセク
タギヤ４０の揺動範囲を規制するストッパーピンである
。

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、ポールジヨイント３５（入力部２１ａ）の移
動軸線１１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を中心とした揺動角を
θ、移動軸縁立ｌと直交する基準面をδ、揺動アーム３
１の揺動軌道面が上記基準面δとなす傾斜角をα、ボー
ルジ厘インド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＝ｒｔａｎα・　ｓ：ｎＯとなって、αおよび
０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０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。

上記ステッピングモータ４４はＨ１ｍユニット５０から
送出される駆動信号Ｓａによって駆動制御される。制御
ユニット５０には、前輪操舵機構Ａに関連して前輪の舵
角を検出する舵角センサ５２からの検出信号Ｓｓ、車輪
（この例では右前輪２）の回転数に基づいて車速を検出
する車速センサ５４からの検出信号Ｓｖ、及び車両の旋
回走行時Ｔにおいて車体に作用する車幅方向の力、すな
わち横力（横Ｇ）を検出する横力センサ５６からの検出
信号Ｓｇ、並びに運転者等により手動操作されて車両の
通常走行モードもしくはスポーツ走行モードの選択を行
う走行モード選択スイッチ５７からの通常走行モードも
しくはスポーツ走行モードをあられす信号Ｓｍの他に、
積載荷重を検出する検出センサ５８（ここでは、リヤサ
スペンションに付設されている）からの信号Ｓｗが供給
される。

そして、制御ユニット５０は、例えば第３図に示される
如くの具体構成を有するものとされ、複数の転舵比特性
を記憶する転舵比特性記憶部６０と、横力センサ５６か
らの検出信号Ｓｇ及び走行モード選択スイッチ５７から
の検出信号Ｓｍを受け、転舵比特性記憶部５８に記憶さ
れた複数の転舵比特性のうちから検出信号Ｓｇがあられ
す横力及び信号Ｓｍがあられす車両の走行モードに応じ
て適正な転舵比特性を選択し、選択された転舵比特性に
応じた信号Ｓｋを送出する転舵比特性選択部６１と、こ
の転舵比特性選択部６１で選択された転舵比特性を、積
載荷重が所定値より大きいときには、上記転舵特性に代
えて、この転舵比特性より逆位相側にある転舵比特性に
変更する転舵比特性変更部６２と、舵角センサ５２から
の検出信号Ｓｓ及び車速センサ５４からの検出信号Ｓｖ
を受け、ざらに転舵比特性変更部６１からの転舵比特性
をあられす信号Ｓｋ′を受けて、それらに基づいて前輪
舵角及び車速に応じた後輪舵角を算出する演算を行ない
、算出された後輪舵角に応じた信号Ｓｒを送出する後輪
舵角演算部６３と、後輪舵角演算部６３からの信号Ｓｒ
に基づくパルス信号Ｓｐを形成するパルス信号形成部６
４と、パルス信号形成部６４から得られたパルス信号Ｓ
Ｐに基づいて、パルスモータ３０に対する駆動信号Ｓａ
を送出する駆動部６５とを備えるものとされている。

次に、上記制御ユニット５０による制御の内容について
その一例を具体的に説明する。

先ず、本実施例では、車速に感応する転舵比（Ｋ）制御
とされ、上記転舵比特性記憶部６０に記憶されている転
舵比特性としては、第４図に示すように、同位相（後輪
３が前輪２と同一方向に転舵される）側から順に、Ｋ１
　、に２　、に３の３つの特性が設定されて、特性に１
は例えば雪道などの滑り易い低牌路用とされ、特性に２
は通常走行用とされ、特性に３は旋回性に優れたスポー
ツ走行用とされている。そして路面状況の検出としては
、ここでは、前記横力センサ５６からの検出信号Ｓｇが
あられす横力によるものとされ、この横力が所定値以下
であるときには、低終路用であると判別し、逆に上記横
力が所定値より大きいときには、舗装路などの滑り難い
高ル路であると判別することとされている。

以上のことを前提として、走行路が低ル路であると判別
されたときには、前記転舵比特性選択部６１において、
走行モード選択スイッチ５７の選択（通常走行モードと
スポーツ走行モードとの２者択一）の如何に係らず、転
舵比特性に！が選択されるようになっており、この転舵
比特性に１に応じた信号Ｓｋが後輪舵角演算部６３に供
給される。これにより、後輪舵角演算部６３においては
、車速センサ５４からの検出信号Ｓｖがあられす車速と
、信号Ｓｋがあられす転舵比特性Ｋ。

と、から得られる転舵比Ｋ、及び舵角センサ５２からの
検出信号Ｓｓがあられす前輪舵角から、検出信号Ｓｖが
あられす車速に応じた後輪舵角が算出され、得られた後
輪舵角に応じた信号Ｓｒがパルス信号形成部６４に供給
される。そして、パルス信号形成部６４において、信号
Ｓｒが示す後輪舵角に対応するパルス信号Ｓｐが形成さ
れて駆動？Ｂ６５に供給され、駆動部６５においてパル
ス信号Ｓｐに基づく駆動信号Ｓａが形成されて、ステッ
ピングモータ４４に供給される。この結果、後輪舵角演
算部６３において算出された後輪舵角の下で後輪３が転
舵されることとなる。勿論、この場合、転舵比特性に１
が走行安定性を重視した設定とされているため、安定性
に優れた旋回がなし得ることとなる。

一方、走行路が高用路であると判別されたときには、原
則的には、走行モード選択２インチ５７の選択に応じて
、転舵比特性に２あるいはに３が選択されるようになっ
ている。すなわち走行モードの選択が通常走行モードと
されているときには、転舵比特性選択部６１において転
舵比特性に２が選択され、一方、スポーツ走行モードが
選択されているときには転舵比特性に３が選択される。

勿論、転舵比特性に３は回頭性を重視した設定とされて
おり、この転舵比特性に３に基づいて後輪３が転舵され
たときには、旋回性に優れた走行がなし得ることとなる
。

このような基本的な制御に加えて、本実施例にあっては
、前記転舵比特性変更部６２において、以ドのように転
舵比特性の変更がなされるようになっている。

まず、積載荷重検出センサ５８からの信号Ｓｗを受けて
、積載荷重、つまり車両の重量が所定値以りであるとき
には、上記転舵比特性選択部６１において選択された転
舵比特性を、１段、逆位相側にある転舵比特性に変更す
るようにされている。即ち、特性に１が選択されている
ときには特性に２へ変更され、特性に２が選択されてい
るときには特性に３へ変更される。

次に横力センサ５６からの信号Ｓｇを受けて、その横力
（横Ｇ）が所定値（例えば０１２Ｇ）以上となったとぎ
には、転舵比特性を、１段、同位相側にある転舵比特性
即ち、特性に３から特性に２・＼あるいは、特性に２か
ら特性に１へ変更するようにされている。そして、更に
、横力（横Ｇ）が第２の設定値（例えば０１４Ｇ）以−
Ｅとなるような急旋回状態となったときには、もう１段
間位相側にある転舵比特性へ変更される。このことから
、例えば、転舵比特性に３が選択されているときには、
車両の旋回状態に応じて　横力が０．２Ｇ以上となった
ときには、特性に２へ変更され、更に横力が０１４Ｇ以
りとなったときには特性に１へ、というように段階的に
転舵比特性を同位相側のものに変更されることとなる。

以上のことを場合分けすると以下のようになる。

（］１）積載荷重（車両の重量）が所定値以下のとき。

前記転舵比特性選択部６１において選択された転舵比特
性に基づいて後輪転舵がなされる。

（２）積載荷重（荷重の重量）が所定値より大きいとき
。

■横力（横Ｇ）が０１２Ｇ以下の領域。

前記転舵比特性選択部６１において選択された転舵比特
性を、１段だけ、逆位相側にある転舵比特性に変更され
、この変更後の転舵比特性に基づいて後輪転舵がなされ
る。

（２）横力（横Ｇ）がＯ１２乃至Ｏ１４の領域。

」二記（２）の変更後の転舵比特性を１段だけ、同位相
側にある転舵比特性に変更され、この変更後の転舵比特
性に基づいて後輪転舵がなされる。すなわち、この領域
での変更後の転舵比特性は前記転舵比特性選択部６１に
おいて選択された転舵比特性と同じものになる。

・ｐ）横力（横Ｇ）が０．４より大きい領域。

上記（２）図において変更された転舵比特性を、更にも
う１段、同位相側にあ転舵比特性に基づいて後輪転舵が
なされる。

以りのことから、本実施例によれば車体重量が大きいと
きに比較的小さな横力（横Ｇ）の領域においては、転舵
比特性が逆位相側のものに変更される結果、その旋回性
が高められることとなる。

したがって、車体重量増大に伴う旋回性の鈍さが、転舵
比特性を逆位相側にあるものに変更することで解消され
る。

そして、横力（横Ｇ）が大きくなる旋回状態になったと
きには、転舵比特性が同位相側のものに変更される結果
、車両の走行安定性が高めらることとなる。また、この
同位相側への変更は横力（横Ｇ）の大きさに応じて、段
階的になされるため、大きな転舵比変更に伴う車両の急
激な挙動変化を防止することができる。

尚、上記実施例では、転舵比特性を変更するようにした
が、これに代えて、転舵比から所定の補正値α（ＩＦ）
を減じることにより後輪転舵比特性を逆位相方向に補正
すようにしてもよい。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば車体重
量増加に伴って旋回性が鈍くなるという問題を解消する
ことができる。特に横力（横Ｇ）の小さな旋回状態にお
いて効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の全体系統図、第２図は後輪舵角比制御機構の詳細図、第３図は制御ユ
ニットの具体的構成例を示すブロック図、第４図は後輪舵角比特性図である。ｌ：前輪２：後輪４４ニスチツピングモータ５０：制御ユニット５４：車速センサ５６：横力センサ５８：積載荷重センサ６０：転舵比特性記憶部６１：転、舵比特性選択部６２二転舵比特性変更部６３：後輪舵角演算部Ｓａ：モータ駆動信号ＳＳ：舵角検出信号Ｓｖ：車速検出信号Ｓｇ：横力検出信号Ｓｍ：モード信号蝉ニー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：転舵比変更機構

Claims

【特許請求の範囲】

（１）前輪と共に後輪をも転舵するようにした車両の４
輪操舵装置において、車両の積載荷重を検出する荷重検出手段と、該荷重検出
手段からの信号を受け、積載荷重が大きいときには、後
輪転舵角を逆位相方向に補正する転舵角補正手段と、を備えていることを特徴とする車両の４輪操舵装置。