JPS63270283A - 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ものである。

（従来技術） 最近のＦＷＳ車では、当該車両の前輪側の操舵角に応じ
て後輪側の舵角をも同時に制御するようにした所謂４輪
操舵装置（通称４ＷＳ）が採用されるようになってきて
いる。

このような４輪操舵装置では、従来より後輪側の転舵比
特性を前輪側舵角との関係で所定の特性関係、例えば車
両の走行速度が低い時には前輪と逆相の関係で略同じ角
度だけ後輪を切るようにして旋回特性を良好にする一方
、走行速度が高くなると、例えばその時のロール角を検
出し、当該ロール角に応じて後輪側の切れ角を小さくし
て同相方向に制御することによって遠心力によるタイヤ
の横滑り（コーナリングフォースの低下による）、オー
バーステア現象を防止するようにした構成が採用されて
いる（例えば特開昭６０−１６５３６９号公報参照）。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記従来技術の構成によると、特別にロール
角を検出するための専用のロール角検出手段が必要とな
り、コスト高となる問題がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の問題を解決することを目的としてなさ
れたもので、予め定められた所定の転舵比特性に応じて
車両の後輪を制御するようにした車両の４輪操舵装置に
おいて、当該車両の左右に車高センサを設け、該車高セ
ンサの検出値の差に応じて上記所定の転舵比特性を可変
ならしめるようにしてなるものである。

（作　用） 上記の手段によると、ハイドコントロールシステムを有
する車両等において本来付設されている既存の車高セン
サが、実質的にロール角検出手段として作用し、ロール
角が大きくなる車両運転時の後輪転舵比を例えば同相方
向に可変ならしめるように作用する。

（実施例） 以下、本発明の好適な実施例を添付図面第２図〜第８図
に基いて詳細に説明する。

先ず第２図において、符号ＩＲは右前輪、ＩＬは左前輪
、２Ｒは右後輪、２Ｌは左前輪であり、左右の前輪ＩＬ
、ＩＲは前輪転舵機構Ａにより連係され、また左右の後
輪２Ｌ、２Ｒ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３Ｌ、３Ｒおよびタイロッド４　Ｌ、４　
Ｒと、該左右一対のタイロッド４Ｌ、４Ｌ同士を連結す
るリレーロッド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にはラッ
ク６が形成される一方、該ラック６と噛合うピニオン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をしたと
きは、リレーロッド５が第２図左方へ変位して、ナック
ルアーム３Ｌ、３Ｒがその回動中心３Ｌ’　、３Ｒ’を
中心にして上記ハンドル９の操作変位量、つまり当該ハ
ンドルの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を左に切る操作したときは、この
操作変位量に応じて、左右前輪ＩＬ、ＩＲが左側反時計
方向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ＩＯＬ、１０Ｒおよびタイロ
ッド１１Ｌ、ｌ　ＩＲと、該タイロッドＩＩＬ、ＩＩＲ
同士を連結するリレーロッド１２とを有し、本実施例で
は該後輪転舵機構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、先
ず上記リレーロッド１２にはパワーシリンダ装置１３が
付設されており、そのシリンダチューブ１３ａが車体に
固定される一方、当該シリンダチューブ１３ａ内を第１
および第２の２つの油室１３＋、１３２に画成するピス
トン１３ｄが、上記リレーロッド１２に一体化されてい
る。このシリンダチューブ１３ａ内の油室１３１，１３
２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Ｉ６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配管１
８には、図示しない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１
６は、そのコントロールロッド２１がスライディング式
とされた所謂ブースタバルブタイプ（スプールタイプ）
とされ、該該コントロールロッド２１の入力部２１ａが
後述する転舵比可変装置Ｅの移動部材として兼用される
ようになっており、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に一体
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２図左方向
に変位されると、リレーロッド１２が第２図左方向へ変
位され、これにより、ナックルアームＩＯＬ、ＩＯＲが
その回動中心１０　Ｌ’、ＩＯＲ’を中心にして第２図
時計方向に回動して、後輪２Ｌ、２Ｒ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
位量に応じてパワーシリンダ装置１３の第１油室１３１
内にオイルが供給され、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２図右方向に変位させたときは、この変位
量に応じて、パワーシリンダ装置１３の倍力作用を受け
つつ（オイルは第１油室１３１へ供給される）、後輪２
Ｌ、２Ｒが左へ転舵されることになる。

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Ｆを存して構成されている。

このパワーステアリング機構Ｆは、前輪転舵機構へのリ
レーロッド５に対して付設されたパワーシリンダ装置６
５を備え、そのシリンダチューブ６５ａが車体に固定さ
れる一方、該シリンダ６５ａ内を第１および第２の２つ
の油室６５１．ｆ３５２に画成するピストン６５ｄが、
リレーロッド５に一体化されている。このシリンダ６５
ａ内の２つの油室６５１，６５２は、配管６６あるいは
６７を介して、ステアリング機構Ｃのシャフト８に設け
た回転型のコントロールバルブ６８に接続されている。

このコントロールバルブ６８は、匍記オイルポンプ２０
の吐出側において接続された分流弁６９より伸びる配管
７０、および上記リザーバタンク１７からの配管１９よ
り分岐した配管７１が接続されている。

このようなパワーステアリング機構Ｆは、ハンドル９の
操作力を倍力化（パワーシリンダ装置６５の第１油室６
５１あるいは第２油室６５２に対してオイルを供給する
ことによる倍力化）してリレーロッド５に伝達するしの
で、このようなパワーステアリング機構Ｆ自体の作用は
、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。

上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および転舵比可変装置Ｅを介して連係されてい
る。この転舵比可変装置Ｅからは、入力ロット２２が重
力へ伸び、その前端部に取付けたピニオン２３が、前輪
転舵機構Ａのリレーロッド５に形成したラック２４と噛
合されている。なお、転舵比可変装置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。

次に該転舵比可変装置Ｅの一例を第３図により説明する
。この転舵比可変装置Ｅにあっては、前記コントロール
ロッド２１の入力部２１ａ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σ、として
示しである。また、この転舵比可変装置Ｅは、揺動アー
ム３１を有しており、この揺動アーム３Ｉは、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ＷＢ３２ａが、
前記入力部２１ａの移動軸線りと直交する直交軸線（１
２を中心として回動自在となるように車体に保持されて
いる。そして、前記ピン３３は、この両軸線σ、と旦、
との交点部分に位置すると共に、直交軸ｖＡＩｌｌ、と
直交する方向に伸びている。したがって、前記揺動アー
ム３１は、ピン３３を中心にして揺動自在とされるが、
ボルダ３２を回動させることによって、このピン３３と
移動軸線ＩＪ１とのなす傾斜角、すなわちピン３３を中
心とした揺動軌道面の移動軸線Ｕ、と直交する面（基準
面）に対する傾斜角が可変とされるようになっている。

前記揺動アーム３１の先端部と人力部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、ボールジヨイント３５を介して揺動アーム３１
の先端部に連結され、またボールジヨイント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
各端部にあるボールジヨイント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、上記ボールジヨイント３５が第３図左右方
向に変位すれば、この変位に応じて、人力部２１ａが第
３図左右方向に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、このため本実施例では、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
線ｌ１ｌｌ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がボールジヨイント３８を介して摺動自在に貫通し
ている。そして、上記傘歯車からなる回動板３７に対し
ては、前記入力ロット２２に連結された傘歯車３９が噛
合されている。

この上うな回動板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１１２と移動軸線１１
１とが傾斜していると、このピン３３を中心とした揺動
に伴って、ボールジヨイント３５が第３図左右方向すな
わち移動軸線■、力方向変位し、この変位は、連結ロッ
ド３４を介して上記入力部２１ａに伝達されて、該入力
部２１ａが変位されることになる（転舵比変化）。

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、一対のの傘歯車４２．４３を介して、
傾斜角変更手段として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。

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３Ｉの傾斜角（ピン３３の傾
斜角）が、ボールジヨイント３５（入力部２１ａ）の移
動軸線１ｌ１１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、移動軸線旦、と直交する基準面δ、揺動アーム
３１の揺動軌道面が上記基準面δとなす傾斜角をα、ボ
ールジヨイント３５のピン３３からの偏心距離をｒとす
ると、このボールジヨイント３５の移動軸線■１方向の
変位Ｘは、Ｘ＝ｒｔａｎα・ｓｉｎθとなって、αおよ
びθをパラメータとする関数となる。したがって、傾斜
角αをある一定の値に固定すれば、Ｘはθの関数つまり
ハンドル舵角θＦ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θＦ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の変更が後輪転舵比Ｒの変化となって表われることと
なる。すなわち、ステッピングモータ４４の回転角（ス
テッピング数値）と転舵比Ｒとが一義的に対応したもの
となっている。

この転舵比Ｒは、第４図に示すように、車速（Ｖ）をパ
ラメータとして可変とされると共に、転舵比特性として
は、ここでは第１の転舵比特性（以下、Ｎｏ、１特性と
いう）と、このＮ０１１特性を低速側（同相側）にオフ
セットした第２の転舵比特性（以下、Ｎｏ、２特性とい
う）と、該Ｎｏ２特性を更に同相側にオフセットした第
３転舵比特性（以下、Ｎｏ３特性という）とが設定され
て、適宜、Ｎｏ、１特性とＮｏ、２特性、Ｎｏ３特性と
の切換えがなされるようになっている。したがって、車
速Ｖ１ハンドル舵角θＦが共に一定であったとしても、
特性の変更に伴って、第５図に示すように、後輪が転舵
されることとなる。

ここで、後輪２Ｌ、２Ｒを強制的に中立位置すなわち直
進状態とするために、後輪用パワーステアリング機構り
には、一対のリターンスプリング１３ｅ、１３ｆ’が付
設されている。この両スプリング１３ｅ、１３ｆは、そ
れぞれ後輪用リレーロッド１２を左右逆方向から互いに
等しい力で付勢している。また、前記パワーステアリン
グ機構りの両袖室１３１，１３２とは、連通路４６を介
して接続されると共に、該連通路４６には、電磁式の開
閉弁４７が接続されている。これにより、開閉弁４７を
閉じた状態では、油室１３１あるいは１３２に対する油
圧の供給により後輪２Ｌ、２Ｒが上記スプリング１３ｅ
あるいは１３ｆに抗して転舵され、開閉弁４７を開とし
て両袖室１３１と１３２とを同圧にすると、スプリング
１３ｅ、１３ｆの作用により、後輪２Ｌ、２Ｒは強制的
に中立位置とされる。勿論、このスプリング１３ｅ、１
３ｆの付勢力は、旋回時に後輪２Ｌあるいは２Ｒから受
ける外力に抗して中立位置をとり得るような大きさに設
定されている。

また、前記ステッピングモータ４４により駆動されるセ
クタギア４０は、その両揺動ストローク端が、同位相側
ストッパ４８、逆位相側ストッパ４９（第３図参照）に
より規制されるようになっている。

そして、例えば第７図（ａ）　、　Ｃｂ）に示すように
上記４輪操舵装置を備えた車両の車体９０の左右両側部
には、ハイドコントロール用の車速センサ８ＯＬ、８０
Ｒがそれぞれ設けられている。この車速センサ８０Ｌ、
８０Ｒは、例えばその内部に車高に応じて回転するスリ
ットを備えた回転盤を有し、該回転盤の当該スリットを
介して発光部と受光部とを対向させたフォトインタラプ
タを設けて構成されており、上記回転盤の回転軸８４は
リンクレバー８１、リンクロッド８２を介してリアサス
ペンションアーム８３に図示のように連結されている。

一方、上記回転盤のスリットは、左右の車速センサ８０
Ｌ、８０Ｒで異なる切り方がなされている。

従って、車体９０の上下によって車高が第７図（ａ）　
、　（ｂ）のように変化すると、その変化に応じて上記
回転盤の回転角θと方向が変わり、その変化値がデジタ
ル信号の組合せとして出力され、左右の車高ＨＬ、ＨＲ
が検出される。この車体左右の検出車高値ＨＬ、ＨＲの
絶対値差（ｌ　ＨＬ　−ＨＲｌ　）は、特に車両旋回時
には、略車体ロール角に対応したものとして示される。

また第２図中、符号５■は例えばマイクロコンピュータ
により構成された制御ユニットで、この制御ユニット５
１には、車速Ｖを検出する車速センサ５２からの車速信
号、転舵比特性をＮｏ、１特性とＮｏ、２特性とに切換
えるマニュアル切換えスイッチ５３からの特性切換信号
、前輪舵角θＦを検出する舵角検出手段５４からの前輪
舵角信号、上記車速センサ８０Ｌ、８０Ｒからの車高検
出信号ＨＬ、ＨＲが各々入力され、また、この制御ユニ
ット５Ｉからは、前記ステッピングモータ４４および開
閉弁４７に転舵比制御信号ｓｂが出力される。

次に、上記制御ユニット５Ｉによる後輪の転舵比特性制
御動作について第６図のフローチャートを参照して詳細
に説明する。

先ずステップＳｌでは上述したように車速センサ５２の
検出車速Ｖを入力する。またステップＳ、で上記左右の
車速センサ８０Ｌ、８０Ｒの検出車高値Ｈし、Ｈｎを入
力する。

そして、ステップＳ３に進み、上記左右の車高値ＨＬ　
、ＨＲが等しいか否か、すなわち車両ローリング状態で
あるか否かを判定し、左右の車高差がない非ローリング
時（ＹＥＳ）には、そのまま次のステップＳ４に進んで
通常の転舵比特性（第４図Ｎｏ、ｌ）に制御する。

一方、左右に車高差を生じている車両ローリング時には
ステップＳ、に移ってその絶対値ε＝ＩＩ４Ｌ−ＨＲｌ
を演算する。そして、次にその値εが所定の基準値によ
りも小であるか否かを判断し、ＹＥＳの場合には上記そ
の時の車高差の絶対値εに対応して同相側に補正された
転舵比特性第４図Ｎｏ、２）を選択して後輪を制御し、
タイヤの横滑り、オーバーステア状態の発生を防止し安
定した旋回特性を保障する。

他方、上記車高差の絶対値εが上記基準値によりも大き
いフルバンブ状態の時（ステップＳ６でＮＯの場合）に
は、当該フルバンブ状態に応じた同相側の転舵比特性（
第４図Ｎｏ、３）に制御して安全性を最優先した制御を
行う。このようなフルバンブ状態では、一般にサスペン
ション側のショックアブソーバのシリンダ側チューブが
ストッパと当接するような状態となり、サスペンション
がハードになる。その結果、当該フルバンブ時点から急
激に横滑りを生じ易くなる傾向が生じる。このため、上
記ステップＳ６の基準値にの値は、第８図に示すように
上記フルバンブが生じる所定前の状態における車高差に
設定されており、上記フルバンブが生じる前の状態で事
前に上記フルバンブ特性に制御して、より安全性を高め
る工夫が施されている。また、このようなフルバンブ対
策ら、上記のように車速センサによるロール角の検出方
法を採用していることから最も容易且つ的確に対応する
ことができ、ロール角検出手段による場合よりも簡単か
つ高精度に実現できるメリットかある。

なお、上記実施例では車速に応じて後輪側の転舵比特性
を制御する場合について説明したが、これは舵角感応式
の場合であってもよいことは言うまでもない。

また、上記のような４輪操舵システムでは、十分なフェ
イルセーフ機能を保証するためには電源系と機械的な作
動機構との両方をチェックした上で作動制御することが
必要であり、何れか一方でも異常であれば上記パワーシ
リンダ装置１３を中立位置に固定して通常の２輪操舵シ
ステムに変更するようになっている。しかも、その場合
において、所定時間おいて再びチェックし、一時的な異
常の場合には、できるだけ早期に正常状態に戻すように
している。

（発明の効果） 本発明は、以上に説明したように、予め定められた所定
の転舵比特性に応じて車両の後輪を制御するようにした
車両の４輪操舵装置において、当該車両の左右に車高セ
ンサを設け、該車高センサの検出値の差に応じて上記所
定の転舵比特性を可変ならしめたことを特徴とするもの
である。

すなわち、本発明によると、ハイドコントロールシステ
ムを有する車両等において本来付設されている既存の車
高センサが、実質的にロール角検出手段として作用し、
ロール角が大きくなる車両運転時の後輪転舵比を例えば
同相方向に可変ならしめるように作用する。

従って、特別な専用のロール角検出手段を必要とせず低
コストに構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のクレーム対応図、第２図は、本発明
の実施例に係る車両の４輪操舵装置の原理的な構成を示
すシステムブロック図、第３図は、同装置の後輪側転舵
機構部を示すメカニズムスケルトン図、第４図は、同装
置の転舵特性図、第５図は、上記第４図の転舵特性の変
化に対応した後輪側舵角の変化を示す特性図、第６図は
、上記実施例装置の制御動作を示すフローチャート、第
７図（ａ）　、　（ｂ）は上記実施例のハイドコントロ
ールシステムにおける車速センサの作動状態を示す構成
並びに動作説明図、第８図は、上記実施例の車両フルバ
ンプ時の作動特性図である。 Ａ・・・・・前輪転舵機構 Ｂ・・・・・後輪転舵機構 Ｒ・・・・・後輪転舵比可変装置 ルＪＲ・・・前輪 ２Ｌ、　２Ｒ・・・後輪 ４４・・・・ステッピングモータ ５１・・・・制御ユニ・ソト ５２・・・・車速センサ ５３・・・・舵角検出手段 ７１・・・・転舵比演算回路 ８０Ｌ、８０Ｒ・・車高センサ ｋ　　　　　　　　ｉＩ高差（ＩＩＩＬ−１１Ｒ’ｌ　
）第 ７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、予め定められた所定の転舵比特性に応じて車両の後
   輪を制御するようにした車両の４輪操舵装置において、
   当該車両の左右に車高センサを設け、該車高センサの検
   出値の差に応じて上記所定の転舵比特性を可変ならしめ
   るようにしたことを特徴とする車両の４輪操舵装置。