JPS63263173A - 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輪操舵装置に関する。

（従来の技術） 車両の前輪を転舵する前輪転舵機構と、後輪を転舵する
後輪転舵機構とを設け、前輪の転舵角および車速に応じ
て後輪の転舵角を変化させ、前輪と後輪とを低速時には
逆位相（逆向き）に、高速時には同位相（同じ向き）に
転舵することにより、車輪の横すベリを防止して走行安
定性を向上させるとともに、低速時での車両の小廻り性
を向上させるようにした４輪操舵装置は一般に知られて
いる（例えば、特開昭５５−９１４５７号公報参照）。

また、ステアリング系のハンドル舵角に対する車輪舵角
の比を変化させる伝達比制御装置も一般に知られている
（例えば、特開昭５８−２２４８５２号公報参照）、す
なわち、このものは上記伝達比（ハンドル舵角／車輪舵
角）を例えば車速が高くなるほど大きくするように制御
し、一定のハンドル舵角に対し高速時には車輪の転舵角
が小さく、低速時には大きくすることにより、高速時の
直進安定性を高める一方、低速時の機敏な方向変換等を
可能にするものである。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記４輪操舵装置の場合、高速時には前輪と
後輪が同位相に転舵されるため、車両の走行安定性は良
いものの、旋回半径が大きくなって回頭性（方向変換の
機敏さ、つまり急旋回のし易さ）が低下するという問題
がある。

本発明はかかる問題点を解決するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前輪に対する後輪の転舵比を少なくとも同位
相方向に制御するようにした４輪操舵装置であって、ス
テアリング系のハンドル舵角に対する前輪舵角の比を変
える伝達化可変機構と、この伝達化可変機構を作動させ
後輪の転舵に伴う車両の旋回半径の変化を抑制する制御
手段を設けたものを提供するものである。

（作用） 上記車両の４輪操舵装置においては、前輪の転舵に伴っ
て後輪が同位相で転舵されると車両の回頭性が低下する
が、伝達化可変機構の作動により伝達比を小さくして一
定のハンドル操舵量に対する前輪の転舵角を大きくし、
車両の旋回半径が大きくなる方向へ変化することを抑制
できる。

なお、伝達化可変機構の作動により、前輪の転舵角を大
きくした場合、後輪の転舵量も変化することとなるが、
車両の走行時、回頭性が向上する方向であっても、車両
の安定性は阻害されることはない。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、前輪に対する後輪の転
舵比を少なくとも同位相方向に制御するものにステアリ
ング系の伝達化可変機構を組合せることで、後輪の転舵
に伴うステアリング特性の変化を補正する方向で伝達化
可変機構を利用したから、最適な旋回半径が得られるよ
うに設定することが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

一実施例１一 本例は第１図乃至第８図に示されていて、前輪の転舵を
後輪に対し機械的に伝える場合のものである。

第１図において、１はステアリング系のハンドル、２は
前輪、３は後輪、４は前軸２に対する後輪３の転舵比（
後輪舵角θＲ／前輪舵角θＦ）を変化させる転舵比可変
機構、５はステアリング系の伝達比Ｒ（ハンドル舵角θ
Ｈ／前輪舵角θＦ）を変化させる伝達化可変機構、６は
制御手段である。

まず、左右の前軸２，２はナックルアーム９゜９、タイ
ロッド１０．１０を介してリレーロッド１１の両端に連
結されている。リレーロッド１１にはハンドル１からの
ハンドル軸１３が伝達化可変機構５と中間軸１２を介し
てラック１４とピニオン１５の噛合により連係し、ハン
ドル１の回転操作により、リレーロッド１１が左右に移
動して左右の前軸２，２が転舵するようになっている。

一方、左右の後輪３，３もナックルアーム１６゜１６、
タイロッド１７，１７を介してリレーロッド１８の両端
に連結されていて、リレーロッド１８の左右への移動に
より転舵するようになっている。

しかして、前輪側のリレーロッド１１には前後方向に延
ばした作動ロッド１９の前端がラック２０とピニオン２
１の噛合により連係し、この作動ロッド１９の後端が上
記転舵比可変機構４を介して後輪側のリレーロッド１８
より延設したコントロールロッド２３に連結されている
。そして、前輪２の転舵に応じて作動ロッド１９が回転
し、ステッピングモータ２２の作動により転舵比可変機
構４で決められた転舵比でもってコントロールロッド２
３が左右に進退して後＠３が転舵するようになっている
。

また、後輪側のリレーロッド１８は車体に固定のパワー
シリンダ２７を貫通していて、パワーシリンダ２７内は
りレーロッド１８に固定のピストン２８にて２つの油圧
室３０ａ、３０ｂに区画されている０両油圧室３０ａ、
３０ｂは油管３１ａ。

３１ｂを介してコントロールバルブ３３に接続され、コ
ントロールバルブ３３にはリザーバタンク３４からの油
供給管３５と油戻し管３６が接続されている。

この場合、コシトロールバルブ３３は、コントロールロ
ッド２３の進退に応じて油供給管３５を油圧室３０ａ、
３０ｂの一方に、油戻し管３６を他方にそ九ぞれ連通せ
しめるとともに、油供給管３５のオイルポンプ３７から
の油圧をコントロールロッド２３の移行力に応じた圧力
に制御するものであり、パワーシリンダ２７に導入され
た油圧がリレーロッド１８の移行力、つまりは後輪３゜
３の転舵力を助勢することになる。なお、オイルポンプ
３７はエンジンにより駆動され、また、油圧室３０ａ、
３０ｂにはりレーロッド１８を中立位置（後輪転舵零の
位置）に付勢するスプリング３８．３８が介装さ九てい
る。

上記転舵比可変機構４の具体的構成は第２図に示されて
いる。まず、コントロールロッド２３は車体３９に対し
車幅方向の機構軸線Ω１上を摺動可能に支持されている
。また、車体３９には上記Ω□と直交する線Ｑ２を中心
としてホルダ４０が回動可能に支持されていて、このホ
ルダ４０に揺動アーム４１が揺動軸４２で揺動可能に保
持されている。この揺動軸４２は上記Ｑ１とＱ２の交点
に位置し、その揺動軸線Ｑ８は上記Ｑ２と直交している
。

上記コントロールロッド２３と揺動アーム４１に対し、
連結ロッド４３の両端がボールジヨイント４４．４５に
て連結され、この連結ロッド４３には上記軸線Ｑ８上に
回動軸４６をもっ回動付与アーム４７の先端がボールジ
ヨイント４８にて連結されている。そして、上記回動軸
４６に対し作動ロッド１９が傘歯車４９，５０の噛合で
接続されている０回動付与アーム４７は回動軸４６と一
体のシリンダ５１に嵌挿されていて回動軸４６と直交す
る方向の進退が許容されている。そうして、ステッピン
グモータ２２の出力軸に設けたウオーム５２がホルダ４
０の回転軸に設けたウオームホイール５３と噛合してい
る。また、ホルダ４０にはその回動角を検出する回動角
センサ５４が設けられている。

従って、上記転舵比可変機構４においては、揺動アーム
４１は、前軸２の転舵が作動ロッド１９、回動付与アー
ム４７、連結ロッド４３を介して伝えられて揺動する。

そして、ステッピングモータ２２によ′るホルダ４０の
回動角の設定により、揺動軸線Ω３がコントロールロッ
ド２３の軸線Ω、と一致しているときは、揺動アーム４
１の先端の揺動軌跡は上記軸線Ｑ１と直交する面内にあ
り、その揺動があってもコントロールロッド２３は進退
せず後輪３は転舵されない（転舵比は零である）一方、
ステッピングモータ２２の作動で揺動軸線ａ３が上記軸
線Ｑ１に対し一方向へ傾斜すると。

前輪２の転舵による揺動アーム４１の揺動により、連結
ロッド４３を介してコントロールロッド２３を進退せし
める力が生じ、後輪３は前輪２に対し同位相で転舵され
、揺動軸線Ｑａが他方向へ傾斜すると、後輪３は逆位相
で転舵されることになる。

つまり、ステッピングモータ２２は、揺動軸線ρ３の傾
斜角を変えて転舵比をプラス（同位相）からマイナス（
逆位相）の間で変えることになる。

伝達比可変機構５は第３図に示されていて、中間軸７と
同一軸線上で対向して配置した入力軸６０を備える。そ
して、ハンドル軸１３に固定のギヤ６１と入力軸６０に
固定のギヤ６２とが噛合い、入力軸６０と中間軸７の間
に遊星歯車機構が設けられている。遊星歯車機構は、入
力軸６ｏに固着されたサンギヤ６３と、中間軸７に固着
されたリングギヤ６４と、この両ギヤ６３．６４間に等
角度間隔で配置された複数のプラネタリピニオン６５と
、各ビニオン６５をそれぞれピニオン軸６６を介して担
持し且つ入力軸６０に回転自在に外嵌合されたビニオン
キャリア６７とからなる。そして、ビニオンキャリア６
７に形成したセクタギヤ６８がステッピングモータ６９
の回転軸７０に固着されたビニオン７１に噛合している
。

この場合、ステッピングモータ６９の作動により、ビニ
オンキャリア６７を回転させてプラネタリビニオン６５
を転動させると、ハンドル軸１３ないしサンギヤ６３か
らリングギヤ６４および中間軸７に至る回転量が増減し
、伝達比Ｒが変化することになる。

しかして、上記転舵比可変機構４および伝達比可変機構
５の各ステッピングモータ２２．６９は、ハンドル軸１
３に設けたハンドル舵角センサ７２からのハンドル舵角
ｏＨの信号、車速センサ７３からの車速Ｖの信号および
回動角センサ５４，７４からの回動角信号を受ける制御
手段６により、作動が制御されるようになっている。

この制御手段６の具体的構成は第４図に示されている。

すなわち、制御手段６は、転舵比制御量演算部７６、ス
テッピングモータ２２に対する駆動信号出力部７７、伝
達化制御量演算部７８およびステッピングモータ６９に
対する駆動信号出力部７９を備えている。

転舵比制御量演算部７６は、予め記憶された第５図に示
す転舵比特性に基づき車速Ｖに対応する転舵比を演算し
、駆動信号出力部７７に転舵比制御のためのステッピン
グモータ回転方向と回転量のパルス信号を出力する。こ
の場合、第５図に示す転舵比特性線は前輪２と後輪３の
横すベリ角（車輪の向きと車両の進行方向のなす角）が
零となる特性のものであり、後輪３は前輪２に対し低速
側では逆位相で、高速側では同位相で転舵されることに
なる。駆動信号出力部７７はステッピングモータ２２に
対し、上述の演算された転舵比に対応する駆動信号を出
力し、回動角センサ５４からの検出信号を受は上記転舵
比が得られるようにステッピングモータ２２をフィード
バック制御する。

一方、伝達化制御量演算部７８は、車速Ｖの信号から転
舵比が逆位相側で制御される低速時かあるいは転舵比が
同位相側で制御される設定車速以上の高速時かを検出し
、低速時の場合は車速Ｖに基いて伝達比制御量を演算し
、高速時の場合はハンドル舵角θ■と車速Ｖに基いて伝
達比制御量を演算して、駆動信号出力部７９に対し伝達
比制御量の信号を出力する。駆動信号出力部７９は、転
舵比制御の場合と同様に伝達比制御量に対応する駆動信
号でもって、回動角センサ７４を利用してステッピング
モータ６９を要求伝達比が得られるようにフィードバッ
ク制御する。

第６図には上記伝達比の制御特性が示されており、低速
時の伝達比Ｒはハンドル舵角θ■に関係なく車速Ｖが高
くなるほど大きくなるが、高速時はハンドル舵角θＨが
大きくなるほど車速Ｖの上昇に対する伝達比Ｒの上昇率
が低くなる。すなわち、同図に鎖線で示す特性は前輪の
みが転舵される２輪操舵車両のものであるが、本実施例
の場合、後輪３が高速時に前輪２と同位相に転舵される
゛という４輪操舵装置の特性に鑑み、この高速時には伝
達比Ｒを２輪操舵のものよりも小さくし、上記同位相転
舵による車両の旋回半径の増加を抑えるようにしている
。

上記伝達比の制御の流れは第７図に示されており、まず
車速Ｖを読込み、設定車速以上（後輪３が前輪２と同位
相で転舵される車速）ならば、ハンドル舵角θ■を読込
み、θ■とＶを変数として伝達比Ｒ＝ｆ　（θ■、■）
を演算し、ステッピングモータ６９を駆動することにな
る（ステップＳ□〜Ｓ５）、また、設定車速未満ならば
、車速Ｖを変数として伝達比Ｒ＝ｆ　（Ｖ）を演算しく
ステップＳ６）、ステッピングモータ６９を駆動するこ
とになる。

従って、上記実施例においては、低速時には転舵比制御
量演算部７６により車速Ｖに応じた逆位相の転舵比が演
算され、転舵比可変機構４はステッピングモータ２２の
作動により上記転舵比となるように制御される。この状
態でハンドル操舵により旋回走行がなされると、伝達化
制御量演算部７８で上記車速Ｖに対応する伝達比Ｒが演
算され、前輪２は伝達比可変機構５の作動により伝達比
Ｒでハンドル舵角θＨに応じて転舵し、同時に後輪３も
上記転舵比により前輪舵角θＦに応じた舵角θＲで逆位
相に転舵される。

しかして、高速時にはその車速Ｖに応じて同位相の転舵
比が演算されて転舵比可変機構４が制御されることによ
り、後輪３は旋回走行の際に前輪２と同位相で転舵され
ることになる。その際、伝達比可変機構５がハンドル舵
角θ■に応じて小さい伝達比Ｒに制御されることにより
、前輪２の舵角θＦが大きくなり、後輪３が同位相で転
舵されても旋回半径はあまり大きくならない。

すなわち、第８図に実線で示す如く、４＠操舵（４ＷＳ
）の場合、低速時には後輪３が逆位相で転舵される関係
で車両の旋回半径ｒは同図に破線で示す２翰掻舵（２Ｗ
Ｓ）のものよりも小さいが、２輪操舵のものと同じ伝達
比特性（第６図の鎖線）で伝達比を制御すると、高速時
には後軸３が同位相で転舵される関係で第８図に鎖線で
示す如く旋回半径ｒが２輪操舵のものよりも大きくなる
。これに対し、上記実施例の場合、高速時にハンドル舵
角θ■に応じて伝達比Ｒが小さくなるため、旋回半径ｒ
は小さくなる。つまり、高速時でも後輪３の同位相転舵
にかかわらず車両の回頭性を高めることができる。この
場合、旋回半径ｒは２輪操舵のものと同じ程度まで小さ
くすることもできる。

そうして、上述の如く高速時に伝達比Ｒを小さくして前
軸２の舵角θＦを大きくしても、後軸３は車速Ｖに応じ
た転舵比で転舵されるため横すべり角は零となるように
保たれ、車両の走行安定性は高い。

また、上記実施例の場合、高速時の伝達比Ｒはハンドル
舵角θ■が大きいほど小さくなるから、運転者が急旋回
を意図してハンドル舵角θｇを大きくすればより小さい
半径で旋回走行することになり、運転者の要求に応じ易
い。

一実施例２一 本例は第９図に示されていて、前ｌＮｌ２の転舵に伴う
後軸３の転舵制御を電気的に行なう例である。

すなわち１本例の４輪操舵装置の転舵比可変機構８２に
おいては、ステッピングモータ２２が一対の傘歯車より
なる伝達手段８３を介して後輪側リレーロッド１８のラ
ック８４に噛合するピニオン８５に連係しており、油圧
のコントロールバルブ３３はピニオン８５の回転方向お
よび回転力を検出して油通路および油圧を変えるように
なっている。この場合、ステッピングモータ２２は、制
御手段８６からの指令により作動して、後軸３を直接転
舵する。つまり、転舵比と転舵量の双方を変化させるこ
とになる。　・ 制御手段８６は、第１０図に示す如く、後輪３の舵角θ
Ｒを演算する後輪舵角演算部８７．駆動信号出力部８８
、伝達比制御型演算部８９および駆動信号出力部９０を
備える： 上記後輪舵角演算部８７は、ハンドル舵角θ。

と伝達比制御型演算部８９からの伝達比Ｒとによって演
算した前軸舵角θＦと、車速Ｖから演算した転舵比（横
すベリ角が零となる転舵比）とにより、後輪舵角θＲを
演算して駆動信号出力部８８に対応する制御信号を与え
る。駆動信号出力部８８は、回動角センサ５４を利用し
てステッピングモータ２２を後軸３が目標とする舵角θ
Ｒとなるようにフィードバック制御する。

一方、伝達比制御型演算部８９は、実施例１の場合と同
様に低速時には車速Ｖに基いて伝達比Ｒの制御量を演算
し、高速時にはハンドル舵角θ■と車速Ｖとで旋回半径
ｒの拡大防止のための伝達比Ｒの制御量を演算するが、
この旋回半径ｒは前軸舵角θＦと後軸舵角θＲの双方で
きまるから、高速時には後軸舵角演算部８７から後軸舵
角θＲの情報を得て伝達比Ｒをフィードバック制御する
。

駆動信号出力部９０は伝達比可変機構５が目標とする伝
達比Ｒとなるように回動角センサ７４を利用してフィー
ドバック制御する。

なお、上記実施例１，２では高速時にハンドル舵角θ証
の大きさに基づいて旋回半径が小となるように伝達比Ｒ
を制御しているが、ハンドル操舵速度が大きいほど回頭
性が要求さ゛れているとみられるから、このハンドル操
舵速度を検出して伝達比Ｒを制御してもよい。

また、上記実施例１，２では車速Ｖから後軸が同位相で
転舵されることを判断（検出）して伝達比Ｒの制御をす
るようにしたが、実際の後輪の同位相転舵を検出して伝
達比Ｒの制御を行なうようにしてもよい、また、２輪操
舵用の伝達比制御特性と、高速時に旋回半径が大きくな
るのを抑制する４輪操舵用の伝達比制御特性から、運転
者が所望する方をマニュアルで設定して伝達比制御を行
なえるようにしてもよい、さらには、予め４輪操舵用の
伝達比制御特性のみを備えておいて伝達比制御を行なう
ようにしてもよい。

さらに、上記実施例２では後軸舵角演算部から後軸舵角
θＲの情報を得て伝達比制御を行なうようにしたが、伝
達比制御量演算部側で車速Ｖと前翰舵角θＦとに対応す
る後軸舵角θＲについての情報を備えていれば、後輪舵
角演算部からの後輪舵角θＲのフィードバックは不要と
なる。

また、低速時には後輪が逆位相で転舵されて旋回半径が
小さくなるため、低速時には伝達比が大きくなる制御を
して旋回半径が過度に小さくなることを防止することも
できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図乃至第８図は実施
例１に関するもので、第１図はその全体構成図、第２図
は転舵比変更機構を一部断面で表わした平面図、第３図
は伝達比変更機構の縦断面図、第４図は制御系のブロッ
ク図、第５図は転舵比の制御特性図、第６図は伝達比の
制御特性図。 第７図は伝達比制御の流れ図、第８図は旋回半径の特性
図、第９図は実施例２の全体構成図、第１０図は同側の
制御系のブロック図である。 ２・・・・・・前軸、−３・・・・・・後輪、４，８２
・・・・・・転舵比可変機構、５・・・・・・伝達比可
変機構、６，８６・・・・・・制御手段。 第１図 第３図 第４図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）前輪の転舵に対する後輪の転舵比を少なくとも同
   位相方向に制御するようにした４輪操舵装置において、
   ステアリング系のハンドル舵角に対する前輪舵角の比を
   変える伝達比可変機構と、この伝達比可変機構を作動さ
   せ後輪の転舵に伴う車両の旋回半径の変化を抑制する制
   御手段とが設けられていることを特徴とする車両の４輪
   操舵装置。