JPH0224270A - 車両の操舵装置 - 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）よ、車両の操舵装置に関し、特に、４輪操舵シ
ステムを搭載した車両の操舵装置に関する。

（従来の技術） 車両に旋回挙動を起こさせるためのメカニズムは以下の
ように説明される。

すなわち、 （１）ハンドルを操作すると、 （ｎ）ハンドルの動きがステアリング機構を介してタイ
ヤに伝えられ、 （ＩＩＩ）タイヤの向きが変化してタイヤにスリップア
ングル５ＡＧＬがつく、 （ＩＶ）これにより、タイヤに次式■で示すコーナリン
グフォースＣＦが発生し、 ＣＦ＝ＣｐｘＳＡＧＬ・・・・・・■ 但し、Ｃｐ：コーナリングパワー （Ｖ）車両のＺ軸（重心を通る垂直軸）回りにヨーイン
グトルクが与えられ、 （Ｖｌ）その結果、車両はＺ軸回りに旋回運動を始める
。

ところで、（１）〜（ＩＩ）の間に時間的な遅れがある
とすると、すなわち、ステアリング機構の剛性が低いと
、ハンドルの動きはマイルドにタイヤに伝えられ、旋回
特性はアンダーステア傾向を強める。このことは、旋回
安定性を高めるので好ましい反面、過度なマイルドさは
高速直進性を悪化させることにもなる。一方、ステアリ
ング剛性を高めると、高速直進性が高められる反面、旋
回特性がニュートラル傾向（場合によってはオーバース
テア）を強め、シャープな旋回応答性を得られるものの
、−Ｓ的な運転者には運転しづらいものとなる。

以上の旋回メカニズムは、前輪側についてのみ着目して
述べたが実際の旋回メカニズムは後輪側も深く関わって
いる。前、後輪を含めた車両の旋回安定性は、次式■で
示すスタビリテイファクタＫｓによって表わされ、この
Ｋｓが小さいと、場合によってはスピンに至る恐れがあ
る。

但し、Ｍ：車両質量 ２：ホイールベース ａ：重心−前輪接地点距離 ｂ：重心−後輪接地点距離 Ｃ□：前輪等価コーナリングパワー Ｃ□：後輪等価コーナリングパワー また、上式■のＣＰＦおよびＣＰＲは、各々次式■、■
に従って表わされる。

・・・・・・■ 但し、ＤＦ　：横力による前輪のコンプライアンスステ
ア ＤＲ：横力による後輪のコンプライアンスステア Ｃ□′　：前輪のタイヤ単体のコーナリングパワー Ｃ□′　：後輪のタイヤ単体のコーナリングパワー Ｌｃ　：前輪のキャスタトレール ｔｐ　：前輪のニューマチイックトレールＫｓ丁ニステ
アリング剛性 例えば、前輪のみを操舵する通常の２輪操舵システム（
以下２ＷＳ）では、ハンドルの操作によってタイヤにス
リップアングル５ＡＧＬがつけられると、このＳ　ＡＧ
ＬとＣＰＦとの積である前輪のコーナリングフォースが
大きくなって旋回に入ることになるが、このような旋回
操作は主としてＣＦＦ側を操作するので、このＣＰＦを
むやみに大きくすることはＫｓが低下することになるの
で、安定性の面で好ましくない。さらに、操縦性（操縦
のしやすさ）の指標は次式〇で示される操安キャパシテ
ィＣｓで表わされるが、主としてＣＦＦ側を大きくする
２ＷＳでは、操縦性の向上にも限界がある。

Ｍ そこで、ハンドルの操作に応じて後輪にも高速走行時、
前輪舵角と同位相の舵角を与えることにより、ＣＰＩ（
後輪の等価コーナリングパワー）を通常の２ＷＳよりも
見かけ上大きくするようにした４輪操舵システム（以下
、４ｗ５）が実用化されている。

従来のこの種の４ＷＳとしては、例えば、特開昭６１−
２２０９７４号公報に記載されたものがあり、このシス
テムでは車両特性から導いた旋回時の前輪舵角と後輪舵
角との比に基づいて、後輪側の舵角制御値を演算し、こ
の制御値に従って舵角アクチュエータを駆動して後輪を
操舵している。

ところでこの種の４ＷＳによりＣｓを増大させて操舵性
を向上させると共に車両の安定性が適度な値となる様Ｋ
ｓを設定するには、ｃｐｖの値は通常の２ＷＳよりも大
きめに設定するのが望ましい。

（発明が解決しようとする課屈） しかしながら、このような従来の４ＷＳにあっては、旋
回時、前後輪の双方の等価コーナリングパワー（ＣＰＦ
、　Ｃ□）に応じたコーナリングフォース（Ｃ□、ＣＦ
ＩＩ）によって車両にヨーイングトルクを与え、その結
果、旋回挙動を起こさせる構成となっていたため、例え
ば、前輪の操舵角入力信号が失陥してゼロとなった場合
などでは、車両は一時的に２ＷＳとして動作するが、こ
の場合、充分なＣＦＲが得られないので、Ｃｒｔ（後輪
側等価コーナリングパワー）に対するＣ７．（前輪側の
等価コーナリングパワー）の比率が４ＷＳ走行時に比べ
て相対的に増大し、その結果、Ｋｓが低下して安定性が
失われる。具体的には、前述した様にＣＰＦを通常の２
ＷＳ車両に比べて大きな値に設定する為、車両の旋回特
性がニュートラルステア若しくはオーバーステア側へと
変化するといった不具合を招く。

反面、−時的に４ＷＳから２ＷＳになった場合の上記不
具合を想定してＣＰＦを通常の２ＷＳ車両並の小さな値
に設定したならば、結局、４ＷＳで動作している際のＫ
ｓ（安定性）およびＣｓ（操縦性）を充分なものとする
ことができないといった問題点があった。

（発明の目的） そこで、本発明は、４ＷＳで動作中はステアリング剛性
を高めるとともに、４ＷＳから２ＷＳへと移行すると、
ステアリング剛性を低下させることにより、４ＷＳに必
要なＣＦＦと２ＷＳに必要なＣｔａＦとを各々に適した
ものに設定し、もって２ＷＳ動作時の安定性の向上と、
４ＷＳ動作時の安定性および操縦性向上との両立を図る
ことを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本考案による車両の操舵装置は上記目的達成のため、少
なくとも前輪の操舵物理量に応じて後輪にも舵角を与え
る後輪操舵手段ａと、所定の制御信号が入力されると前
輪のステアリング系すの剛性を軟側に変化させる剛性可
変手段Ｃと、を備えるとともに、前記後輪操舵手段ａの
機能停止を検出する検出手段ｄと、該検出手段ｄにより
機能停止が検出されるとステアリング系すの剛性を軟側
に変化させるべ（所定の制御信号を出力する信号出力手
段ｅと、を備えている。

（作用） 本発明によれば、後輪操縦手段の機能が停止されて２Ｗ
Ｓに移行すると、前輪のステアリング系の剛性が軟側に
変えられる（すなわち、剛性が低下する）。

したがって、前式■中のに、アの値が小さくなってＣＰ
Ｆが低下し、２ＷＳ動作時のＫｓが大きくなる（前式■
参照）。その結果、車両の旋回特性がアンダーステア側
に維持され、２ＷＳ動作時の安定性の向上が図られる。

また、後輪操舵手段の機能が停止していない場合（４Ｗ
Ｓ動作時）には、ステアリング剛性は高められた状態に
あり、この場合には４ＷＳに必要な充分なＣ□が得られ
てＫｓ、Ｃｓの値が大きくなり、安定性および操縦性の
向上が図られる。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜４図は本発明に係る車両の操舵装置の一実施例を
示す図であり、ハンドル舵角悪心型の４輪操舵システム
を搭載した車両に適用した例である。

まず、構成を説明する。第２図において、ＩＬ、１つは
各々左右前輪、２Ｌ、２つは各々左右後輪であり、左右
前輪ＩＬ、１１はステアリングギヤ機構（ステアリング
系）３を介して、ステアリングホイール４からの操舵入
力を受けて転舵される。

ステアリングホイール４の操舵角度θ（操舵物理量）は
、舵角センサ５によって検出される。左右後輪２Ｌ、２
．はトランスバースリンク６Ｌ、６１およびアッパーリ
ンク７Ｌ、７Ｒを含むリヤサスペンション装置８により
リヤサスペンションメンバ９に懸架されるとともに、後
輪のナックルアームＩＯＬ　、　１０ｍ間を連結するサ
イドロッド１１Ｌ２１１１およびアクチュエータ１２に
よって転舵可能になっている。アクチュエータ１２は、
例えばスプリングセンタ式複動液圧シリンダが用いられ
、その２室１２Ｌ　、１２ｍは各々管路ｔ３ｔ　、　１
３Ｒによって電磁比例圧力弁１４に接続されている。電
磁比例圧力弁１４には、さらに、油圧ポンプ１５および
リザーバタンク１６を含む液圧源からの液圧管路１７．
１８が各々接続されている。上記電磁比例圧力弁１４は
、例えばスプリングセンタ式電磁制御型の３位置弁とし
、両ソレノイド１４Ｌ　、　１４Ｒの非励磁時には管路
１３Ｌ　、１３Ｒを無圧状態にし、ソレノイドＬ４ｔの
励磁時には通電電流量に比例した油圧を管路１３．に供
給し、ソレノイド１４ｉの励磁時には通電電流量に比例
した油圧を管路１３Ｒに供給する。両ソレノイド１４ｔ
　、１４＊の励磁／非励磁および通電電流量は、コント
ローラＣＴにより電子制御される。

コントローラＣＴは、例えばマイクロコンピュータによ
って構成され、このコントローラＣＴには前述の舵角セ
ンサ５からの操舵角度θおよび車速Ｖを検出する車速セ
ンサ２９からの信号が加えられている。コントローラＣ
Ｔはこれらの信号θ、■に従って後輪操舵制御値を演算
するためのプログラム処理を実行する。このような処理
としては、例えば次のようなものがある。すなわち、予
め設定された車両特性から導いた前輪側の操舵角δｆと
後輪側の操舵角δｒとの舵角比（δｒ／δｒ）マツプを
参照して、現在のθおよび■に対応した最適な後輪操舵
制御値Ｘを求め、さらに、アクチュエータ１２の応答遅
れを補償する伝達関数１／Ｇ（Ｓ）を加味して実際の操
作量Ｘ′を求めて、これを電磁比例圧力弁１４に加える
。なお、上述の舵角比（δｒ／δｆ）マツプは、低速域
では前後輪が逆相操舵されるように、また、中・高速域
では同相操舵されるようになっている。このような処理
の結果、低速域では、そのときのθ、■の大きさに応じ
た後輪の舵角操作量が逆相方向で出力され、また、中・
高速域では、そのときのθ、■の大きさに応じた後輪の
舵角操作量が同相方向で出力される。すなわち、コント
ローラＣＴはアクチュエータ１２および電磁比例圧力弁
１４とともに、後輪操舵手段としての機能を有している
。

コントローラＣＴは、上記処理を行うとともに、以下に
述べるフェールモード判定処理も行う。すなわち、コン
トローラＣＴには上述のθ、■の他に、フットブレーキ
の踏込み時にフットブレーキ踏込信号ＦｌｌＫを発生す
るフンドブレーキスイッチ３０からの信号と、パーキン
グブレーキの操作時にパーキングブレーキ操作信号ｐａ
ｘを発生するパーキングブレーキスイッチ３１からの信
号と、変速装置のギヤ位置がニュートラル位置にあると
きにギヤニュートラル信号Ｇ、４を発生するギヤ位置ス
イッチ３２からの信号とが入力されており、コントロー
ラＣＴはこれらの各信号、Ｆ　ＢＫ％　Ｐ　ｍＫｓ　Ｇ
Ｎおよび■に従って、後述するフェイルモード処理プロ
グラムを実行し、後輪操舵の機能が停止したことを示す
フェイルモードＩ、一部機能が停止したことを示すフェ
イルモード■、機能の停止はないことを示すノーマルモ
ード等の判定を行い、そして、フェイルモードＩが判定
されたときには、剛性操作信号Ｓｃをソレノイドアクチ
ュエータ３３に出力する。ソレノイドアクチュエータ３
３はこのＳＣに従って動作し、ステアリングギヤ機構３
のギヤハウジング３ａを車体側に弾性支持するラックマ
ウントインシュレータ３ｂの剛性を軟側に操作する。し
たがって、コントローラＣＴは検出手段および信号出力
手段としての機能を有し、また、ソレノイドアクチュエ
ータ３３およびラックマウントインシュレータ３ｂは剛
性可変手段としての機能を有している。

第３図はソレノイドアクチュエータ３３、ギヤハウジン
グ３ａおよびランクマウントインシュレータ３ｂを含む
要部の構成図である。第３図において、３４は車体、３
５は車体３４に取付られた剛性ブラケットであり、ラン
クマウントインシュレータ３ｂは、剛性ブラケット３５
とギヤハウジング３ａとの間を弾性的に結合するととも
に、流体（例えば、作動油）が封入された流体室Ａを有
している。流体室Ａはソレノイドアクチュエータ３３の
作動に伴ってその室内圧が低められるように操作される
。

すなわち、ソレノイドアクチュエータ３３の作動時、ラ
ックマウントインシュレータ３ｂの剛性が軟側へと変化
させられる。なお、第３図中３ｃはランク軸である。

次に、作用を説明する。

第４図はコントローラＣＴにおいて実行されるフェイル
モード判定処理プログラムのフローチャートである。な
お、本プログラムは所定の時間に一度割込み等によって
実行される。まず、Ｐｌでθの異常を判別する。この判
別方法としては、例えば、走行中（Ｖのを無で判断）で
あるにも拘らず、θの変化が所定時間以上みられなかっ
たり、あるいは通常のハンドル操作では起こり得ないθ
の変化傾向がみられたりしたときに異常有と判定すれば
よい。θに異常がある場合はもはや正常な後輪操舵を行
うことはできないので、Ｐ２に進んでフェイルモードＩ
、と判定し、車両を２ＷＳとして動作させる。次いで、
Ｐ、でソレノイドアクチュエータ３３に剛性操作信号Ｓ
ｃを出力して、前輪操舵系の剛性（ＫＩ？）を低下させ
る制御を行う。

これにより、前輪の等価コーナリングパワーＯＦＦが低
下しく前弐〇参照）、ＫＳが大きくなって２ＷＳ動作中
の安定性の向上が図られる。

一方、θが正常の場合、Ｐ４で■の異常を判別する。こ
の判別の方法としては、例えば、■の変化幅がその車両
の加減速能力以上となったり、あるいは停車中にも拘ら
ず、■がゼロでないときに異常と判別すればよい。なお
、停車中の判断はＦ□、ＰＩＩＫ％ＧＮに従って行えば
よい。すなわち、自動変速機付車両の場合、停車中では
クリープ現象に備えてフットブレーキが踏込まれている
か、若しくはパーキングブレーキが操作されているはず
であり、あるいは、両ブレーキが操作されていない場合
にはギヤ位置がニュートラル位置にあるはずである。し
たがって、これらのブレーキやニュートラル位置から停
車中を判断できる。また、手動変速機付車両の場合には
、クラッチペダルの踏込みを判断材料として加えてもよ
い。

■の異常が判別された場合には、θは正常であるから、
Ｐ、でθに応じて前後輪の舵角比が最大、かつ同相とな
るように後輪の舵角量を決定する（フェイルモード■）
。これにより、低速時の回頭性は低下するものの、中・
高速時の旋回特性が安全側へと指向するように制御され
る。そして、Ｐ、で、剛性操作信号Ｓｃの出力を停止し
、前輪操舵系の剛性を高める制御を行う。その結果、４
ＷＳ動作中のＣＰＦが大きくなり、ＣＰＩＩと相まって
ＫｓおよびＣｓが増大側へと変化し、安定性および操縦
性の向上が図られる。なお、Ｐ４で■の異常が判別され
なかったときは、Ｐ７に進み、正常なθおよびＶに基づ
いて通常の４ＷＳ制御を実行する。そして、この場合の
前輪操舵系の剛性は高目に設定される。

このように本実施例では、θの異常により４ＷＳの機能
が失われて２ＷＳとして動作する場合、ラックマウント
インシュレータ３ｂ内の流体室Ａの室内圧を低めて前輪
操舵系の剛性を低くしている。したがって、２ＷＳ動作
時のＣＰＦを小さくすることができ、Ｋｓを大きくして
安定性を向上させることができる。

また、４ＷＳ動作中では、ラックマウントインシュレー
タ３ｂ内の流体室Ａの室内圧は高められており、前輪操
舵系の剛性を高くしてＣＦＦを大きくしている。このた
め、４ＷＳ動作中のＣＰＩＩと相まってＫｓおよびＣｓ
を太き（することができ、安定性および操縦性を向上さ
せることができる。

すなわち、４ＷＳと２ＷＳの各々に適したＣＰＦを得る
ことができ、４ＷＳで動作している際のＫＳ（安定性）
およびＣｓ（操縦性）を充分なものとすることができる
。

なお、上記実施例では、ランクマウントインシュレータ
３ｂの流体室Ａに封入する流体を、例えば作動油として
いるが、この流体としてＥＲ流体を用いてもよい。すな
わち、ＥＲＲ体は印加電界の大きさに応じてその粘性が
流体からほぼ固体まで変化し得るものであるから、ＥＲ
流体の粘性をほぼ固体としている間は、ステアリングの
剛性を高めることができる一方、粘性を流体とすること
により、ステアリング剛性を低くすることができる。但
し、ＥＲ流体を用いた場合にはソレノイドアクチュエー
タ３３に代えて電界発生器を必要とすることは勿論であ
る。

また、上記実施例では、ギヤハウジング３ａを車体３４
に支持するラックマウントインシュレータ３ｂの剛性を
変える例を示したが、これに限るものではない。要は、
２ＷＳ動作時に、前輪操舵系の剛性が低くなればよく、
例えば、実開昭６０−１７５７７３号等で公知な様にス
テアリングシャフトを２分割して、この分割部を弾性体
（若しくは若干の捩り変形が可能なトーションバーのよ
うな部材）により連結するとともに、２分割されたステ
アリングシャフトの間にクラ・ンチ（例えばドグクラッ
チ）を介装させ、４ＷＳ動作時にはクラッチを接とし、
２ＷＳ動作時にはクラッチを断としてもよい。このよう
にしても、２ＷＳ時のステアリング系の剛性を低くする
ことができる。

更にまた、上記実施例では、前輪の操舵物理量として具
体的には操舵角θを用いた例を示したが、これに操舵角
速度θを加味した値にθ〜ｔθ（Ｋ、Ｌは定数）として
も良く、また操舵トルクＴ等を用いても良い。

（発明の効果） 本発明によれば、４ＷＳ動作中は前輪のステアリング剛
性を高くしておき、４ＷＳから２ＷＳへと移行すると、
前輪のステアリング剛性を低くすることができる。した
がって、４ＷＳと２ＷＳの各々に必要なＣＰ、を、４Ｗ
Ｓ、２ＷＳの双方に充分なものとすることができ、その
結果、２ＷＳ動作時の安定性の向上と４ＷＳ動作時の安
定性および操縦性の向上との両立を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念図、第２〜４図は本発明に係る車
両の操舵装置の一実施例を示す図であり、第２図はその
全体の構成図、第３図はその要部の構成図、第４図はそ
のフェイルモード判定処理プログラムのフローチャート
である。 ３・・・・・・ステアリングギヤ機構（ステアリング系
）、 ３ｂ・・・・・・ラックマウントインシュレータ（剛性
可変手段）、 １２・・・・・・アクチュエータ（後輪操舵手段）、１
４・・・・・・電磁比例圧力弁（後輪操舵手段）、３３
・・・・・・ソレノイドアクチュエータ（剛性可変手段
）、 ＣＴ・・・・・・コントローラ（後輪操舵手段、検出手
段、信号出力手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも前輪の操舵物理量に応じて後輪にも舵角を与
   える後輪操舵手段（ａ）と、所定の制御信号が入力され
   ると前輪のステアリング系（ｂ）の剛性を軟側に変化さ
   せる剛性可変手段（ｃ）と、を備えるとともに、 前記後輪操舵手段（ａ）の機能停止を検出する検出手段
   （ｄ）と、該検出手段（ａ）により機能停止が検出され
   るとステアリング系（ｂ）の剛性を軟側に変化させるべ
   く所定の制御信号を出力する信号出力手段（ｅ）と、を
   備えたことを特徴とする車両の操舵装置。