JPH02258479A - 車両の後輪操舵装置 - 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］ この発明は、車両の後輪操舵装置に関する。

［従来の技術］ 周知のように、ハンドル操舵に応じて前輪と後輪とを共
に転舵することができる４輪操舵車（４ＷＳ車）では、
従来の２ＷＳ車に用いられる前輪操舵装置に加えて後輪
を転舵する後輪操舵装置が搭載されており、該後輪操舵
装置によって後輪を前輪とは逆位相に転舵することによ
り、車両の小回り性を向上させることができる一方、後
輪を前輪と同位相に転舵することにより、高速あるいは
通常速度で走行中に車両を旋回させる際の走行安定性を
向上させることができる。

ところが、従来の後輪操舵装置では、後輪を前輪と同位
相に転舵することにより、確かに、２ＷＳ車の場合に比
べて車両旋回時の走行安定性を向上させることができる
ものの、旋回初期における車両の向きの変化（つまり口
頭性）が鈍くなり、ハンドル操舵に対する応答性が低下
するという難点がある。

この問題に対して、例えば特開昭５７−４４５６８号公
報では、車両が旋回する際に生じる横方向の加速度（横
Ｇ）もしくはヨーレイトを検出し、この検出値に応じて
後輪を転舵することにより、車両旋回時の走行安定性と
ハンドル操舵に対する応答性の両立を図るようにした車
両の操舵装置が提案されている。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、車両の走行安定性は、本来、路面状態な
どによって変化するタイヤの路面把持能力（グリップ力
）に大きく影響されるので、横Ｇらしくはヨーレイトに
応じて後輪を制御して乙、走行安定性を確保した上で適
切な車両の回頭性を得ることは困難であった。

ところで、周知のように、車両がある程度以上の速度で
旋回動作を行う際には、タイヤと路面との間に横方向へ
の微小な滑りが生じ、タイヤの向きと実際にタイヤが進
む方向との間に微小な角度的ずれ（所謂、横すべり角）
が生じる。そして、タイヤには、この横すべりに抗して
路面を把持する溝方向のグリップ力（所謂、コーナリン
グフォース）が発生ずる。

このコーナリングフォースは、第４図において一点鎖線
の曲線で示すように、横ずベリ角βが零を始点として大
きくなるにつれて大きくなり、横すべり角βのある値β
、に対して最大（極大）となる。そして、横すべり角β
がβ、より大きくなると次第に減少して行くことが知ら
れている。従って、タイヤの横すべり角βがβ、よりも
小さい領域では、横ずべり角βの増加に対してコーナリ
ングフォースＦｃが増加するので、車両旋回中のタイヤ
の横方向のすへりに対して十分な走行安定性を確保する
ことができる。一方、タイヤの横すべり角βがβ、を越
える領域では、横ずべりｆｌｌβが増加１−ろとコーナ
リングフィー−スＦｃが低下し、旋回時の走行安定性が
損なイつれることになる。

また、タイヤに１異方向のすべりが生した場合、このタ
イヤの向きを実際にタイヤか進む方向と一致させようと
するトルク、所謂、セルファライニングトルクかタイヤ
に対して作用する。このセルファライニングトルクは、
第４図において実線の曲線で示すように、横すへり角β
の変化に対して上記コーナリングフォースＦｃと同様の
変化特性をａし、しかし、セルファライニングトルクＴ
ｓａが極大となる横すべり角β１は、コーナリングフォ
ースＦｃが極大となる横ずべり角β２よりも小さくなる
ことが知られている。

従って、実測が困難なコーナリングフォースＦＣの替わ
りに上記セルファライニングトルクＴｓａの変化を検出
し、このセルファライニングトルクＴｓａが増大しつつ
ある領域を検出することにより、コーナリングフォース
Ｆｃが増大しつつある領域、すなわちタイヤの横方向の
グリップ力を十分に確保することができる領域を確実に
知ることができる。

この発明は、上記セルファライニングトルクの変化特性
に着目してなされたもので、ＪＷＳ車において車両旋回
時の走行安定性と旋回初期の口頭性とを両立させること
ができろ車両の後輪操舵装置を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ このため、この発明は、車両の後輪操舵装置において、
車両の前輪または後輪のセルファライニングトルクの変
化を検出する検出手段と、該検出手段の検出値に応じて
後輪転舵角を制御する制御手段とを備えたものである。

［発明の効果］ この発明によれば、タイヤの横すべり角に対してコーナ
リングフォースと同様の変化特性を有するセルファライ
ニングトルクの変化を検出し、この検出値に応じて後輪
転舵角を制御するようにしたので、上記セルファライニ
ングトルクが増大しつつある領域では後輪を）１；１輪
とは逆位相に転舵し、セルファライニングトルクが極大
値を越えて減少する領域では後輪を前輪と同位用に転舵
するように後輪転舵特性を設定することにより、車両旋
回時の走行安定性を確保した上で旋回初期の回頭性を向
上させることができる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を、添付図面にＷづいて詳細に
説明する。

第１図は、本実施例に係る自動車の操舵機構の全体溝底
を概略的に表す平面図であるが、この図に示すように、
上記自動車１では、左右の前輪２ｇ、２ｒを操舵する前
輪操舵装置ＩＯは、車体に対して回動自在に支持された
ステアリングシャフト１２と、該ステアリングシャフト
１２の後端に固定されて回動操作されるステアリングホ
イール１１と、車幅方向に往復移動可能に延設され、タ
イロッド５Ｌ５ｒ及びナックルアーム４Ｑ、４ｒを介し
て左右の１１；１輪２Ｑ、２ｒに連結された前輪転舵ロ
ット１５とを備え、該前輪転舵ロッド１５には、上記ス
テアリングシャフト１２の前端に固設されたビニオン１
３と噛合ケるラック１６が設けられている。

そして、ステアリングホイール１１を操舵（回動操作）
すると、ステアリングシャフト１２を介して上記ビニオ
ン１３が回動され、このビニオンＩ３の回動によって上
記ランク１６を介してｉ１’ｉｊ　ｔＦｈ転舵ロッド１
５が車幅方向に移動させられ、この移動によってタイロ
ッド５（！　５ｒ及びナックルアーム４Ｃ，４ｒを介し
て左右の前輪２Ｌ２ｒが転舵させられるようになってい
る。

また、本実施例では、」二記ステアリングポイール１１
の操舵力は、油圧式パワーステアリング鳴構によってパ
ワーアノストされるようになって゛、）る。

すなわち、第２図に詳しく示すように、上記所ｊ輪操舵
装置ＩＯには、ピストン２２で仕切られた左右の圧力室
２３１２．２３ｒを有する油圧シリンダ２【と、上記左
右の圧力室２３Ｌ２３ｒへの作動オイルの給排を制御ず
ろ制御弁２５とを（：１ｕえたパワーステアリング機構
２０が設けられており、前輪転舵ロッド１５は、コ不り
ティングプレート２４を介してピストンロッド２２ａに
連結されている。また、上記パワーステアリング機構２
０には、前輪用ポンプ２６「と後輪用ポンプ２６ｒとが
一体に連結された２連式のヘーン型浦圧ポンプ２６、及
び前輪側及び後輪側に対して共用されろオイルリザーブ
タンク２７が付設されており、上記制御弁２５は、オイ
ル供給管２８により前輪用ポンプ２６ｒに接続されると
ともに、オイル排出管２９によりリザーブタンク２７に
接続されている。更に、上記油圧シリンダ２Ｉの左右の
圧力室２３Ｃ及び２３ｒは、それぞれオイル給排管３１
Ｃ，３１ｒを介して上記制御弁２５に接続されている。

そして、ステアリングホイールＩ＋の操舵によってビニ
オンＩ３が回動させられ、これによりランク１６を介し
て前輪転舵ロッド１５が移動させられろ場合、例えば、
ステアリングホイール１１が、第２図において破線矢印
で示すように、右回り（時計回り）方向に操舵されて前
輪転舵ロッド１５が左方へ移動させられる場合を例にと
って説明すれば、制御弁２５の作用により、左側圧力室
２３Ｒでは、作動オイルが排出されて減圧されるととも
に、右側圧力室２３ｒでは作動オイルが供給されて昇圧
されろ。その結果、ピストン２２及びピストンロッド２
２ａに左向きの力が作用し、コネクティングプレート２
４を介して前輪転舵ロット１５が左方に付勢される。つ
まり、ステアリングホイールＩＩの操舵力が上記パワー
ステアリング機構２０によってパワーアンストされるよ
うになっている。

本実施例では、上記パワーステアリング機構２０による
操舵アシスト力を検出するために、４１３圧ポンプ２６
ｆから制御弁２５に至るオイル供給管２８の途中に浦圧
センザ７８が取り付けられている。

また、左右の後輪５２Ｌ５２ｒを操舵する後輪操舵装置
、’ｔ　６０は、後で詳１．　＜説明ずろように、サー
ボモータ６２の駆動制御によって後輪を前輪とは逆位相
で転舵させるようにした、所謂、モータ大の逆位相転舵
機構を備えており、この後輪操舵装置６０により後輪タ
イロッド５５ｊ、５５ｒが車幅方向に移動させられ、該
タイロッド５５Ｃ１５５「に連結されたナックルアーム
５・１ジ、　５−１　ｒを介して左右の後輪５２（！、
５２ｒが転舵されるようになっている。

以下、」二記後輪操舵装Ｂ；ｘ６ｏについて説明する。

本実施例に係る後輪操舵装置６０では、左右の後輪５２
Ｎ！、５２ｒを転舵させる後輪転舵ロンドロ１に、サー
ボモータ６２の出力軸６２ａに接続され１こ減速装置１
６５が連結されており、上記サーボモータ６２の回転駆
動によって減速装置６５を介して、後輪転舵ロッド６１
が車幅方向に移動させられ、後輪５２Ｑ、５２ｒが転舵
させられるようになっている。尚、具体的には図示しな
かったが、」二足後輪操舵装置６０には１ｉ７７輪側の
乙のと同様のパワーアンスト機措が設けられ、該パワー
アノスト機＋１１１は、オイル供給管３２及びオイル排
出管３３により後輪用油圧ポンプ２６ｒ及びオイルリザ
−ブタンク２７に接続されており（第２図参照）、後輪
転舵ロッド６１を移動させる際のサーボモータ６２の駆
動力がパワーアシストされるようになっている。

上記サーボモータ６２の出力軸６２ａには電磁ブレーキ
６３が設けられ、そのブレーキ動作時には、モータ出力
軸６２ａ及び後輪転舵ロッド６１をロックして後輪５２
１２，５２ｒの転舵状態を維持するようになっている。

また、上記モータ出力軸６２ａと減速装置６５との間に
は電磁クラッチ６４が介設される一方、上記後輪転舵ロ
ッド６１には、該転舵ロッド６１を中立位置に復帰させ
る位置復帰装置６６が配設されており、後輪転舵に異常
が生じた場合には、上記電磁クラッチ６４の解放動作に
よってサーボモータ６２と後輪転舵ロッド６１との連繋
が解除されるとともに、上記位置復帰装置６６によって
後輪転舵ロッド６Ｉが中立位置に復帰させられ、後輪５
２Ｑ、５２ｒを転舵角零の中立位置に復帰させるように
なっている。

上記自動車ｌには、例えばマイクロコンピュータを主要
部として構成され、基本的に上記サーボモータ６２、電
磁ブレーキ６３及び電磁クラッチ６４を介して後輪５２
（２，５２ｒの転舵角を制御するコントローラ７０が設
けられており、該コントローラ７０には、ステアリング
シャフト１２の操舵角を検出するステアリング舵角セン
サ７１、前輪転舵ロッド１５の移動機によって前輪２ρ
、２ｒの転舵角を検出する前輪舵角センサ７２．２個の
車速センサ７３，７４、サーボモータ６２の回転角を検
出する回転角センサ７５、後輪転舵ロッド６１の移動量
によって後輪５２Ｑ、５２ｒの転舵角を検出する後輪舵
角センサ７６などの各種センサからの出力信号が入力さ
れるようになっている。

尚、上記コントローラ７０には、手動変速機のニュート
ラル位置及びクラッチペダルの踏込み時を検出するニュ
ートラルクラッチスイッチ８１、自動変速機のニュート
ラル位置又はパーキング位置を検出するインヒビタスイ
ッチ８２、ブレーキペダルの踏込み時を検出するブレー
キスイッチ８３、及びエンジンの運転時を検出するエン
ジンスイッチ８４などの各種スイッチが電気的に接続さ
れており、車両１の運転状態に関する基本的なデータが
信号入力されるようになっている。

また、本実施例では、上記コントローラ７０に前輪側の
パワーステアリング機構２０の操舵アシスト力を検出す
る上記油圧センサ７８が電気的に接続されており、該油
圧センサ７８の検出値が信号入力されるようになってい
る。尚、具体的には図示しなかったが、上記油圧センサ
７８には増幅アンプが付設され、またより好ましくは、
このアンプで増幅された検出信号は、フィルタによって
ノイズ除去及び平準化された後にコントローラ７０に入
力されるようになっている。

ところで、車両を旋回させる際、車輪を転舵するのに要
する操舵力あるいはパワーステアリング機構の操舵アシ
スト力は、車両旋回時のタイヤの横ずべりに伴って発生
するセルファライニングトルクに比例することが知られ
ている。従って、上記パワーステアリング機構２０の操
舵アシスト力を検出することにより、セルファライニン
グトルクＴｓａの変化を検出することができる。

本実施例では、油圧センサ７８でオイル供給管２８の油
圧を検出することによって上記操舵アソスト力を検出し
、この検出値に応じて後輪転舵角を制御するようにして
いる。

以下、上記後輪操舵装置６０による後輪転舵角の制御に
ついて、第３図のフローチャートを参照しながら説明す
る。

後輪操舵装置６０の作動がスタートすると、まず、ステ
ップ＃ｌで各センザ文びスイッチからの人力信号の読み
込みが行なわれ、ステップ＃２で、油圧センサ７８から
入力された油圧検出値Ｐｓａについて、今回の検出値Ｐ
　５ａ（Ｎ）と萌回の検出値Ｐｓａ（Ｎ　　１）とを比
較してその増分ΔＰ　ｓａ＝　Ｐ　５ａ（Ｎ）　−Ｐｓ
ａ（Ｎ　−１）が演算される。次に、ステップ＃３で、
上記ΔＰｓａがプラス（ΔＰｓａ＞Ｏ）であるか否かが
判断され、この判断結果がＹＥＳの場合には、ステップ
＃４で後輪転舵角θｒが演算される。この場合、油圧検
出値Ｐｓａ（Ｎ）に逆位相領域に対する所定の係数に１
を乗じて後輪転舵角θｒが演算され、ステップ＃５で、
この後輪転舵角θｒに基づいて後輪５２Ｌ５２ｒが逆位
相に転舵される。

一方、上記ステップ＃３での判断結果がＮｏの場合には
、ステップ＃６で、油圧検出値Ｐｓａ（Ｎ）に同位相領
域に対する所定の係数に、を乗じて後輪転舵角θｒが演
算され、ステップ＃７で、この後輪転舵角ｅｒに基づい
て後輪５２（，５２ｒが同位相に転舵される。そして、
上記ステップ＃５またはステップ＃７が終了するとステ
ップ＃ｌに戻り、以下、同様のサイクルを繰り返して行
うようになっている。

以上、説明したように、本実施例によれば、タイヤの横
すへり角βに対してコーナリングツオースＦｃと同様の
変化特性を有するセルファライニングトルクＴｓａの変
化を検出するために、油圧センサ７８により、セルファ
ライニングトルクＴｓａに比例して変化するパワーステ
アリング機構２０に供給されるオイル圧力を検出し、こ
の油圧検出値Ｐｓａが増加しつつある領域（第４図にお
いてセルファライニングトルクＴｓａが矢印Ａ及び矢印
Ｃの方向に沿って変化する領域）では後輪５２ｇ、５２
ｒを前輪２Ｌ２ｒとは逆位相に転舵し、上記油圧検出値
Ｐｓａｈ＜極大値を越えて減少する領域（第４図におい
てセルファライニングトルクＴｓａが矢印Ｂ及び矢印り
の方向に沿って変化する領域）では後輪５２Ｌ５２ｒを
前輪２Ｌ２ｒと同位相に転舵するようにしたので、コー
ナリングツオースＦｃが減少する領域では前後輪を同位
相とすることによって車両旋回時の走行安定性を確保す
ることができる一方、コーナリングフォースＦｃが増大
する領域（旋回初期）では、後輪５２Ｌ５２ｒを前輪２
Ｉ２゜２ｒとは逆位相に転舵することによって車両ｌの
回頭性を向上させることができるのである。

尚、上記実施例では、タイヤの横すべり角βが（つまり
前輪転舵量力り増加しつつセルファライニングトルクＴ
ｓａが増大する領域（旋回初期）だけでなく、前輪転舵
重が減少しつつセルファライニングトルクＴｓａが増大
する領域（旋回後ハンドルを戻す初期）についても、後
輪５２ρ、５２ｒか逆位相に転舵されるようになってい
るが、前輪転舵量が減少する場合には常に前後輪か同位
相となるように後輪転舵特性を設定することにより、旋
回初期にのみ後輪５２Ｌ５２ｒが逆位相に転舵されるよ
うにすることができる。

また、上記実施例では、後輪転舵角θｒを演算するに際
して、逆位相領域及び同位相領域に対してそれぞれ所定
の係数に、及びに！を用いたものであったが、これら係
数を、例えば前輪転舵量によって変化する可変係数とし
てもよい。

更に、上記実施例は、セルファライニングトルクＴｓａ
の変化を検出するために、前輪側のパワーステアリング
機構２０のオイル供給管２８の油圧Ｐｓａを測定したも
のであったが、この替わりに、セルファライニングトル
クＴｅａに比例して変化する他の変量、例えば車輪を転
舵する際にタイロッドに生じる歪みを測定するようにし
てもよい。すなイっち、前輪側の左右いずれかのタイロ
ッドに歪みゲージを貼り付け、この歪みゲージにより、
セルファライニングトルクＴｓａに比例してタイロッド
に発生する応力（歪み）を測定することにより、上記実
施例と同様の効果を奏することができる。

この場合には、パワーステアリング機構を備えていない
車両に対しても適用することができる。

また更に、上記実施例は、前輪側についてそのセルファ
ライニングトルクＴｓａの変化を検出したものであった
が、後輪側のセルファライニングトルクの変化を検出す
るようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る自動車の操舵機構の全体
構成を概略的に示す平面説明図、第２図は上記実施例に
係る前輪操舵装置のパワーステアリング機構の部分断面
説明図、第３図は上記後輪操舵装置の作動を説明するた
めのフローチャート、第４図は横すべり角に対するコー
ナリングフォース及びセルファライニングトルクの変化
特性を示すグラフである。 １　＝−自動車、２（２，２ｒ・−前輪、５２Ｌ５２ｒ
＝後輪、６０・・後輪操舵装置、７０・・・コントロー
ラ、７８・・油圧センサ、Ｐｓａ・・・油圧検出値、Ｔ
ｓａ・・・セルファライニングトルク、 θｒ・・後輪転舵角。 特 代 許 理 出 人 願 人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両の前輪または後輪のセルファライニングトル
   クの変化を検出する検出手段と、該検出手段の検出値に
   応じて後輪転舵角を制御する制御手段とを備えたことを
   特徴とする車両の後輪操舵装置。