JPH02102875A - 後輪操舵装置 - 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） 本発明は前輪操舵時後輪も操舵し、旋回安定性や小廻り
性能を向上させる後輪操舵装置に関するものである。

（従来の技術） この種後輪操舵装置としては従来、実開昭６０＝４５２
６６号公報に記載の如く、前輪操舵に応動する前輪操舵
検出シリンダを具え、これに液圧連動する弁操作シリン
ダのストロークに追従するようフィードバック制御弁に
よりアクチュエータを介し後輪を操舵するようにしたも
のが知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、かかる従来の後輪操舵装置にあっては後輪操舵
量が前輪操舵量により一義的に決定されることとなるた
め、車速に応じた後輪操舵量の制御がなされない。従っ
て、後輪逆相転舵に当り回転半径を小さくするために後
輪逆相転舵量を大きくした状態で車速を急上昇させた時
、この車速上昇にもかかわらず後輪逆相転舵量が不変に
保たれることから、急旋回を生じて運転者を戸惑わせる
。

又、同じ前輪操舵状態で後輪が逆相転舵から同相転舵に
移行する時の乗車感覚が急変し、違和感を生ずる。

本発明は上記型式の後輪操舵装置において後輪操舵量を
車速に応じても制御可能として上述の問題を解決するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） この目的のため本発明後輪操舵装置は、前輪操舵に応動
する前輪操舵検出シリンダに液圧連動する弁操作シリン
ダを具え、該弁操作シリンダのストロークに追従するよ
うフィードバック制御弁によりアクチュエータを介し後
輪を操舵するようにした装置において、 前記前輪操舵検出シリンダから前記弁操作シリンダに向
かう液流を、車速の上昇につれ開度増大する絞り弁を経
てドレンするドレン回路を設けたものである。

（作　用） 前輪操舵時前輪操舵検出シリンダがこれに応動し、一方
でこの前輪操舵検出シリンダから弁操作シリンダへ、他
方でこの弁操作シリンダから前輪操舵検出シリンダへ液
流を生じさせる。これにより弁操作シリンダは前輪操舵
検出シリンダに液圧連動して前輪操舵量に応じた距離ス
トロークする。

かかる弁操作シリンダのストロークに追従するようフィ
ードバック制御弁はアクチュエータを液圧作動させ、後
輪を前輪操舵に応じ操舵する。

一方、かかる後輪操舵に当り前輪１桑舵検出シリンダか
ら弁操作シリンダに向かう液流が一部、車速の上昇につ
れ開度増大する絞り弁を経てドレン回路より排除される
。よって、後輪操舵量が車速に応じても制御されること
となり、車速の上昇につれ後輪操舵量は低下する。この
ため、低車速での後輪大逆相転舵状態より車速を上昇さ
せた時、この車速上昇につれ後輪転舵量が低下すること
で、急旋回の発生を防止することができるし、又後輪を
車速の上昇により逆相転舵から同相転舵に移行させる時
の乗車感覚が急変しないような後輪操舵制御も可能にな
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基き詳細に説明する。

第１図は本発明装置の一実施例で、ＩＬ、　１［１は夫
々左右前輪、２Ｌ、　２Ｒは夫々左右後輪を示す。前輪
ＩＬ、　ＩＲはステアリングホイール３によりステアリ
ングギヤ４を介して転舵可能とし、後輪２Ｌ、　２Ｒは
液圧アクチエエータ５のストロークにより操舵可能とす
る。

アクチュエータ５はピストン５ａの両側に液室５ｂ。

５ｃを有し、ピストン５ａに作動ロッド５ｄを結合して
後輪転舵を可能とする。アクチュエータ５の圧力源とし
てポンプ６を設け、該圧力源の液圧回路７及びドレン回
路８とアクチュエータ液圧室５ｂ、　５ｃとの間にフィ
ードバック制御弁９を介挿する。フィードバック制御弁
９はハウジング９ａをアクチエエータ５の作動ロッド５
ｄに連結し、スプール９ｂを弁操作シリンダ１０のピス
トン１０ａに連結する。

弁操作シリンダ１０は液室１０ｂ、　１０ｃ内に夫々セ
ンタリングスプリング１０ｄを内蔵し、これによりピス
トン１０ａをシリンダ本体１０ｅに対し中立位置に弾支
するが、センタリングスプリングｌｏｄのプリロードを
後輪操舵を開始したい前輪舵角に対応させる。

ステアリングギヤ４のストローク（前輪舵角）に応じて
ストロークする前輪操舵検出シリンダ１１を設け、この
シリンダはピストンｌｌａの両側における液室１１ｂ、
　ｌｌｃを夫々弁操作シリンダ１０の液室１０ｂ、　１
０ｃに接続し、相互に接続した液室に個々にリザーバ１
２からの作動液を充満させる。

弁操作シリンダｌＯを全体的に変位させるための電磁比
例ソレノイド１３．１４を設け、これをシリンダ本体１
０ｅにストローク方向へ突合せて設置する。

ソレノイド１３．１４の一方を付勢する時弁操作シリン
ダ１０はシリンダ本体１０ｅを介し全体的に対応方向へ
変位し、フィードバック制御弁９のスプール９ｂを一体
的に変位させることができる。ソレノイド１３．１４の
どちらを付勢するか、又付勢するソレノイドの電磁力を
どの程度にするかはコントローラ１５により決定し、こ
れがためコントローラ１５には前輪舵角θを検出する舵
角センサ１６からの信号及び車速■を検出する車速セン
サ１７からの信号を夫々入力する。

弁操作シリンダｌＯの液室１０ｂ、　、　ｌＯｃと前輪
操舵検出シリンダ１１の液室１１ｂ、　ｌｌｃとの間を
夫々連通する回路１８．１９間を短絡する回路２０を設
け、この短絡回路２０中に回路１８．１９からの液流を
許容する向きに配して２個の逆止弁２１．２２を挿置し
、これら逆止弁間をドレン回路２３に接続する。ドレン
回路２３には電磁比例絞り弁２４を挿置し、この絞り弁
は通常全閉しており、コントローラ１５により付勢され
る時電磁力に比例して開度増大するが、その開度を後述
の如くに制御するものとする。

上記実施例の作用を次に説明する。

先ず、絞り弁２４が全閉されている時の後輪逆相転舵を
説明する。ステアリングホイール３によりステアリング
ギヤ４を介して前輪ＩＬ、　ＩＲを操舵する時、前輪操
舵検出シリンダ１１がこれに応動し、ピストンｌｌａが
一方の液室１１ｂ（左操舵時）又は１ｌｃ（右操舵時）
を容積増大させ、他方の液室を容積減少させる。これに
より弁操作シリンダ１０は一方の液室１０ｃ又は１０ｂ
の圧力を上昇され、他方の液室の圧力を低下され、室１
０ｂ、　１０ｃ間の圧力差によりピストン１０ａを介し
フィードバック制御弁９のスプール９ｂをストロークさ
せようとする。しかして前輪舵角が所定未満では、上記
圧力差がセンタリングスプリング１０ｄのプリロードに
打勝つ値に達せず、ピストン１０ａはスプール９ｂをス
トロークさせ得ない。よって、所定未満の前輪舵角でス
プール９ｂはハウジング９ａに対し図示位置を保ち、回
路７．８をアクチュエータ室５ｂ、　５ｃから遮断して
後輪を操舵せず、第５図に示す不感帯を設定することが
できる。

前輪舵角が所定以上の場合、上記圧力差が弁操作シリン
ダ１０のピストンｌｏａをセンタリングスプリング１０
ｄのプリロードに抗し作動させてフィードバック制御弁
９のスプール９ｂを操作する。前輪右操舵のためピスト
ン１０ａ及びスプール９ｂが図中右行する時、フィード
バック制御弁９はアクチュエータ室５ｂを液圧回路７に
、又アクチュエータ室５ｃをドレン回路８に通じ、アク
チュエータピストン５ａはスプール９ｂに追従するよう
液圧作動され、後輪２Ｌ、　２１？を左に逆相転舵して
低速小潮り性能を向上させ得る。アクチュエータ５の作
動ロッド５ｄに連結したフィードバック制御弁ハウジン
グ９ａもこの間スプール９ｂに追従移動し、スプール９
ｂに対し図示の相対位置となった処で室５ｂ、　５ｃが
回路７゜８から遮断され、この時の後輪舵角を保つ。前
輪左操舵のためピストンｌＯａ及びスプール９ｂが図中
左行する時、フィードバック制御弁９はアクチュエータ
室５ｃを液圧回路７に、又アクチュエータ室５ｂをドレ
ン回路８に通じ、アクチュエータピストン５ａはスプー
ル９ｂに追従するよう液圧作動され、後輪２Ｌ、　２Ｒ
を右に逆相転舵して低速小潮り性能を向上させ得る。こ
の間ハウジング９ａもスプール９ｂに追従移動し、この
スプールに対し図示の相対位置となった処で室５ｂ、　
５ｃが回路７，８から遮断され、この時の後輪舵角を保
つ。

以上により、絞り弁２４が全閉されている時の後輪逆相
転舵中は、前輪操舵検出シリンダ１１からの作動油が全
量、弁操作シリンダ１０に向かうため、前輪操舵検出シ
リンダ１１のストローク量（ステアリングギヤ４のスト
ロークｆｉｔ）　ｘ　（前輪操舵量）と弁操作シリンダ
１０のストローク量（アクチュエータ５のストローク量
）ｙ（後輪操舵量）との比、つまり後輪操舵ゲインｙ／
ｘは、ピストン１０ａ、　ｌｌａの断面積を夫々ｓｙ、
　ｓにとすると、ｙ／ｘ＝Ｓｘ／Ｓｙの如く、これら断
面積の比で一義的に決定され、後輪を前記不感帯以後第
５図に実線で示す如くに逆相転舵することができる。

次に、高速旋回走行中の旋回安定性を向上させるための
後輪同相転舵を説明する。コントローラ１５は後輪同相
転舵が必要な高速旋回走行中、前輪操舵角θ及び車速■
から後輪同相転舵角を演算し、その転舵方向に対応した
ソレノイド１３又は１４を演算舵角に応じた電磁力が生
ずるよう付勢する。これにより弁操作シリンダ１０はシ
リンダ本体ｆｏｅを対応方向に対応距離だけ変位され、
ピストン１０ａ及びスプール９ｂを一体的に変位させる
。よって、後輪２Ｌ、　２Ｒを演算舵角だけ同相転舵し
、高速旋回走行中の安定性を向上させることができる。

第５図に示す不感帯の設定に必要なセンタリングスプリ
ングｌＯｄがあるため、前記の逆相転舵に当り絞り弁２
４を開いておくと、当該逆相転舵時撓ませられたセンタ
リングスプリング１０ｄのばね反力がこれにより高圧に
された回路１８又は１９内より逆止弁２１又は２２及び
絞り弁２４を経て作動油をドレンしつつピストン１０ａ
を図示の中立位置に戻し、後輪が逆相転舵後やがて非転
舵位置にもどされてしまう。この不具合を解消するため
、基本的には前記した本発明の目的に照らして絞り弁２
４の開度Ａ（ｔ）を車速の上昇につれ増大させることに
より前輪操舵に対する後輪逆相転舵のゲインｙ／ｘを車
速の上昇につれ低下させ、後輪逆相転舵特性を車速の上
昇につれ第５図中実線から１点鎖線、又は２点鎖線へと
変更させるが、本例では絞り弁２４の開度Ａ（Ｌ）を以
下に説明するごとく前輪操舵量Ｘ及び前輪操舵速度Ｘに
よっても制御することとし、その制御則を （但し、ｋｃは車速の上昇につれ大きくなる比例定数） と定める。

以下にその理由を述べるに、前輪操舵検出シリンダ１１
の吐出流量をＱ、そのうち絞り弁２４を通るドレン量を
Ｑ１％弁操作シリンダ１０に向かう流量をＱ、とすると
、 Ｑ　＝Ｑｓ十口え　　　　　　　　　・・・（１）で表
わされ、ここで口、は、前輪操舵検出シリンダ１１から
弁操作シリンダ１０への液流を生じさせる液圧（弁操作
シリンダ１０の作動圧）をＰとし、作動液の密度を含む
補正係数をｋとすると、Ｑｌ＝　ｋ　−Ａ（Ｌ）・Ｊ　
　　・・・（２）で表わされる。この（２）式は第２図
に実線で示す如きものであり、圧力Ｐの実用域でこれに
近似する直線を第２図中２点鎖線の如くに定め、この近
似直線（勾配α）を次式により表わす。

Ｑ、ｌζα・＾（１）・Ｐ　　　・・・（２）′一方、
ａｓ、　Ｑは夫々 Ｑ、＝Ｓ、・ｙ　　　　　　・・・（３）Ｑ＝れ・Ｘ　
　　　　　・・・（４） であり、又センタリングスプリング１０ｄの合成ばね定
数をＫとすると、 Ｓ、・　Ｐ＝に−ｙ　　　　　　・・・（５）である。

（１）、　（２）　’　、　（３）、　（４）式より５
ｘ−ｘ＝Ｓ、・ｙ＋α・Ａ（ｔ）・Ｐが求まり、これに
（５）式を代入すると、Ｓツ が求まる。この式を簡単にするため、 Ｓ、＝Ｓ、＝Ｓとすると、 となりここで上式中αＫ　／Ｓ”は定数だから、これも
βと置換することで ｘ＝ｙ＋β・Ａ（ｔ）・ｙ　　　　　・・・（７）が得
られる。この（７）式においてＡ（ｔ）を一定値Ａとし
、この式をラプラス変換すると、 ５−Ｘ（ｓ）　＝Ｓ　・Ｙ（ｓ）＋β・Ａ　−Ｙ　（ｓ
）となり、この式の周波数応答（ゲイン）を示すと第３
図の如くになる。これから明らかなように、絞り弁２４
を全閉したＡ＝Ｏ時、β・Ａ＝Ｏとなり、ゲインは操舵
周波数に関係なく１に保たれ、後輪を前輪舵角に応じて
のみ逆相転舵し得る。しかして絞り弁２４を開＜Ａ’Ｏ
の時は操舵周波数によっでもゲインが変化することとな
り、狙い通りの後輪逆相転舵を実行し得ない。

そこで本例においては、絞り弁２４の開度Ａ（ｔ）に係
る制御則を操舵周波数に関係のない形にする必要がある
。前輪操舵量Ｘ及びその変化速度Ｘは測定が容易であり
、又絞り弁２４の開度Ａ（ｔ）をｘ、　　ｘの関数と見
做せることから、 ＾（Ｌ）−ｆ　（ｘ、　　ｘ）　　　　　　　　　・・
・（９）と仮定し、これを（７）式に代入すると、ｘ＝
ｙ＋β・ｆ　（χ、ｘ）　　・ｙ　　　・・・θ０が得
られる。

ここで（９）式を具体化する。ゲインｙへが操舵周波数
に関係ないようにするにはｙ／ｘ　−ｋｖ　（但し、ｋ
ｖは車速に応じた定数）の形にすればよく、そのための
ｙは上式の変形によりｙ＝ｋｖ−ｘであるから が求まり、この式より微小時間ｄｔ間の微小変位ｄｘ。

ｄｙは ｘ＝ｋｖ・ Ｘ十β・ （ｘ。

Ｘ） ・ｋＶ・ 、’、　ｆ　　（ｘ、　　ｘ　）　　＝Ａ（ｔ）−ｋｃ
・−・・・Ｑ２）　’（但し、ｋｃは前記した定数） となる。よって関数ｆ　（ｘ、ｘ）の具体化がなされた
こととなり、この０２）、０２）’弐より絞り弁２４の
開度Ａ（ｔ）をＸに正比例させ、Ｘに反比例させて制御
すれば、ゲインｙへは操舵周波数に関与せず、ｙ／ｘ＝
　ｋｖの一定になる、。

このことを次に証明する。つまり、０２）式を利用すれ
ば、００式で定めた運動においてｙ／ｘ　＝ｋｖの一定
になることを証明する。０２１式を００）式に代入する
と、で表わされる。

同次形の常微分方程式〇４）において ｙ八 ＝Ｖとおくとｙ＝ｖ・ Ｘよりｄｙ／ｄに ｋｖ ＝Ｖ＋Ｘ− ｘ となるから、 上記０４）式は ＋　１　＝ 　ｖ ｋｖ と書換えられる。この０４）式より ・・・０５） ｋｖ ｘ ｋｖ が得られ、その両辺を積分して ｋｖ −ｆｆｉｎ（・　ｖ−１） ｋｖ −１ｎ・ ｘ＋Ｃ ｋｖ （Ｃは積分定数） が求まる。ここでＣ＝−１ｎ−ａ（ａも積分定数）とお
くと、 ｋｖ＝１の時面式より＾（ｔ）＝ｆ　（ｘ、ｘ）＝Ｏと
なり、絞り弁２４が全閉されてｘ＝ｙとなる。又、側弐
にｋｖ＝１．ｘ＝ｙを代入すると、１＝（１＋−）であ
り、従って積分定数ａ＝Ｏとなる。そして、００式にａ
＝Ｏを代入するとｙ／ｘ＝１＜ｖ（定数）となり、ゲイ
ンｙへを操舵周波数に関係ない一定値となし得る。又、
ｋｖ　（但し、０≦ｋｖ≦１）を車速の上昇につれ低下
させれば、前輪操舵量Ｘに対する後輪逆相転舵ｉｔｙの
ゲインを第４図に示す如く車速の上昇につれ小さくする
ことができる。

以上の説明から明らかなように、センタリングスプリン
グｌｏｄの存在故、前記した如く後輪逆相転舵特性が操
舵周波数に応じ異なる不具合を持つ第１図の例において
も、絞り弁２４の開度Ａ（ｔ）を０２）。

０２）′式に基き制御すれば、操舵周波数に関係なく後
輪逆相転舵特性を車速のみに応じて制御することができ
る。そして、ｋ、を前述の如く車速の上昇につれ大きく
するため、後輪逆相転舵角を車速の上昇につれ小さくす
ることとなり、後輪逆相転舵状態で車速を急、上昇させ
ても急旋回の発生を防止できるし、又後輪を車速の上昇
により逆相転舵から同相転舵に移行させる時の乗車感覚
の急変を防止することができる。

なお上述の例では、０２１．Ｑ２１′式の如くシリンダ
１１のストロークＦｆｌｘとその速度Ｘを絞り弁開度Ａ
（ｔ）の制御因子としたが、これらの代りにステアリン
グホイール３の切り角θ及びその速度θを用いてもよい
ことは君うまでもない。

又、第１図の例では第５図の不感帯を設定するのにプリ
ロードをもってセンタリングスプリング１０ｄを弁操作
シリンダ１０に内蔵させたが、この代りにセンタリング
スプリングのプリロードをＯにすると共に、第６図の如
くピストンｌｌａとステアリングギヤ４のラックとの間
にクリアランスαを設定し、当該ラックがαだけストロ
ークした後にピストンｌｌａが移動し始めるようにして
も同様の不感帯を設定することができる。

更にまた、前輪操舵検出シリンダ１１の液室１１ｂ１１
ｃとリザーバ１２の連通路の液室１１ｂ、　ｌｌｃへの
開口部を、ピストンｌｌａが移動することによって閉と
するまでの間隔を設定することによって、前輪の操舵に
伴うピストンｌｌａの移動によっても、液室１１ｂ、　
ｌｌｃ内の圧力がリザーバ１２に逃げ、上昇しない期間
を設けることができる。尚、この場合には、液室１１ｂ
、　ｌｌｃとリザーバとの連通路に逆止弁を設けない。

このように、不感帯を設定する手段は種々考えられる。

（発明の効果） かくして本発明後輪操舵装置は上述の如く、前輪操舵検
出シリンダ１１から弁操作シリンダ１０に向かう液流を
、車速の上昇につれ開度増大する絞り弁２４を経て一部
ドレンする構成としたから、後輪舵角を車速の上昇につ
れ小さくすることができ、後輪逆相転舵状態で車速を急
上昇させても象、旋回を生ずるようなことがないし、又
車速の上昇により後輪を逆相転舵から同相転舵に移行さ
せる時の乗車感覚の急変を防止することができる。

又、特に請求項２の構成にすれば、弁操作シリンダ１０
がセンタリングスプリング１０ｄを内蔵している場合で
も、操舵周波数に影響されることなく、狙い通りの後輪
操舵を達成することができ、上記の作用効果を達し得る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明後輪操舵装置の一実施例を示すシステム
図、 第２図は同側に設けた絞り弁による作動油ドレン量の特
性図、 第３図は同絞り弁の開度をパラメータとする後輪操舵ゲ
インの特性図、 第４図及び第５図は夫々第１図の例における前後輪逆相
転舵量の関係線図、 第６図は本発明の他の例を示すシステム図である。 ＩＬ、　ＩＲ・・・前輪　　　　　２Ｌ、２Ｒ・・・後
輪３・・・ステアリングホイール ４・・・ステアリングギヤ　５・・・アクチュエータ６
・・・ポンプ ９・・・フィードバック制御弁 １０・・・弁操作シリンダ １０ｄ・・・センタリングスプリング １１・・・前輪操舵検出シリンダ １３、１４・・・電磁比例ソレノイド １５・・・コントローラ　　　１６・・・舵角センサ１
７・・・車速センサ　　　　２１，２２・・・逆止弁２
３・・・ドレン回路　　　　２４・・・電磁比例絞り弁
第２図 第３図 撞舵Ｍ汲数（Ｈ，） 第４ 図 釣＠撞舵量（石 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、前輪操舵に応動する前輪操舵検出シリンダに液圧連
   動する弁操作シリンダを具え、該弁操作シリンダのスト
   ロークに追従するようフィードバック制御弁によりアク
   チュエータを介し後輪を操舵するようにした装置におい
   て、 前記前輪操舵検出シリンダから前記弁操作シリンダに向
   かう液流を、車速の上昇につれ開度増大する絞り弁を経
   てドレンするドレン回路を設けたことを特徴とする後輪
   操舵装置。２、前記絞り弁は、前輪操舵量及び前輪操舵
   速度に応じても開度を変更し、この開度を前輪操舵量に
   反比例させ、前輪操舵速度に正比例させるものである請
   求項１記載の後輪操舵装置。