JPH0238184A - 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） 本発明は、ロール抑制手段を備えて成る４輪操舵車両の
後輪操舵装置に関する。

（従来の技術） 車両には、前輪のみを操舵する２輪操舵（２ＷＳ）車両
や前輪と共に後輪をも操舵する４輪操舵（４ＷＳ）車両
がある。

上記４輪操舵車両は、通常前輪を操舵する前輪操舵装置
と前輪操舵に応じて後輪を操舵する後輪操舵装置とを備
え、かかる後輪操舵装置としては種々の形式のものが提
案されており、例えば実開昭８２−２５２７７号公報に
は電動機で後輪を操舵するようにしたものが記載されて
いる。

また、４輪操舵車両の後輪操舵装置においては、従来か
ら、前輪操舵に応じて後輪を操舵する４ＷＳ状態のみで
なくさらに後輪を操舵しないで中立位置（後輪舵角零）
に保つ２ＷＳ状態をも取り得る、つまり４ＷＳと２ＷＳ
とを切り換え可能に構成することも提案されている。

一方、従来から減衰力可変ショックアブソーバを備えた
サスペンションやいわゆるアクティブサスペンションか
ら成る車両のロール抑制手段が知られている。

上記減衰力可変ショックアブソーバを備えたサスペンシ
ョンから成るロール抑制手段は、例えば車速と前輪舵角
、あるいは前輪舵角変化速度等の所定のパラメータに基
づく所定のロール判定基準（抑制すべきロールが発生す
るロール領域であるかそれ以外の非ロール領域であるか
を判定する基準）を備え、走行中上記ロール判定基準に
基づいてロール領域であると判定されたらショックアブ
ソーバの減衰力を大としていわゆるハードの状態とし、
ロールの抑制を図ろうとするものである。

また、上記アクティブサスペンションは、バネ上とバネ
下問に液体シリンダを配設し、該液体シリンダにはガス
バネを接続し、液体シリンダに対して液体を給排制御す
るようにして成るサスペンションであり、かかるアクテ
ィブサスペンションから成るロール抑制手段は、例えば
車速と前輪舵角、あるいは前輪舵角変化速度等の所定の
パラメータに基づく所定のロール制御パターン（パラメ
ータに応じてどの様に液体シリンダに対する液体の給排
を行なうか例えばいりどの程度の量の液体の給排を行な
うかというパターン）を備え、走行中そのロール制御パ
ターンに応じて液体シリンダに対する液体の給排を行な
うことによってロールの抑制を図ろうとするものである
。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の如き４輪操舵車両に上記の如きロール
抑制手段を組み込むことが考えられるが、その場合以下
の様な問題が生じる。

即ち、従来の２輪操舵車両においては、後輪は常に舵角
零であり、従って走行中に生じるロールの程度は車速と
前輪舵角、あるいは前輪舵角変化速度等によって定まり
、後輪は無関係であったが、４輪操舵車両においては前
輪と共に後輪も操舵され、従ってこの後輪の操舵状態に
よってもロールの程度が異なる。

即ち、例えば所定の前輪舵角に対する後輪舵角特性（後
輪制御特性）に基づいて後輪を操舵する場合において前
輪操舵速度（前輪舵角変化速度）が著るしく速い場合に
はそうでない場合に比して後輪の操舵状態が異なる、つ
まり著るしく速い場合にはそうでない場合に比して後輪
操舵の追従遅れが生じ、それによってロールの程度が変
化する。

また、例えば上記後輪制御特性が所定のパラメータによ
って変化する場合例えば車両の積載重量によって変化す
る場合その積載重量によって後輪の操舵状態は変化し、
それによってロールの程度も変化する。さらに、例えば
上記の如き４ＷＳと２ＷＳとを切り換え可能に構成され
ている場合、４ＷＳと２ＷＳとでは後輪の操舵状態が異
なり、それによってロールの程度も異なる。

従って、４輪操舵車両にロール抑制手段を組み込む場合
には、従来の様に後輪の操舵状態を無視したロール制御
特性（上記ロール判定基準やロール制御パターン等）に
よってロール制御を行なうと、ロールしていないのにロ
ール抑制をしたりロールしているのにロール抑制をしな
いという事態が生じ得る。

本発明の目的は、上記事情に鑑み、４輪操舵車両にロー
ル抑制手段を組み込んだ場合にも適切なロール抑制を行
なうことのできる４輪操舵車両の後輪操舵装置を提供す
ることにある。

（課題を解決するだめの手段） 本発明に係る車両の後輪操舵装置は、上記目的を達成す
るため、第１図に示す様に、 前輪の操舵に応じて後輪６Ｌ、６Ｒを操舵させ得る後輪
操舵手段２２と、 車両のロールを抑制するロール抑制手段９ｏと、後輪の
操舵状態を検出する後輪操舵状態検出手段９２と、 上記ロール抑制手段を所定のロール制御特性に従って制
御すると共に、該ロール制御特性が上記後輪操舵状態検
出手段によって検出された後輪操舵状態に応じて変更せ
しめられるロール制御手段９４とを備えて成ることを特
徴とする。

上記ロール抑制手段は車両のロールを抑制し得るもので
あれば良く、例えば前述の減衰力可変ショックアブソー
バを備えたサスペンションであっても良いしアクティブ
サスペンションであっても良い。

上記ロール制御特性とは、上記ロール抑制手段の制御の
仕方という程の意味であり、例えば上記ロール判定基準
やロール制御パターン等を意味する。

（作　　用） 上記後輪操舵装置によれば、後輪の操舵状態に応じてロ
ール制御特性が変更せしめられるので、４輪操舵車両に
おいても後輪の操舵状態の如何に拘らず常に適正なロー
ル抑制制御が可能である。

（実　施　例） 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細
に説明すＺｏ 第２図は本発明の一実施例を備えた４輪操舵装置の一例
を示す概略図である。

第２図に図示の４輪操舵装置は、左右の前輪２Ｌ、２Ｒ
を操舵する前輪操舵装置４と左右の後輪６Ｌ、６Ｒを操
舵する後輪操舵装置８とを備えて成る。

前輪操舵装置４は、車幅方向に延設され、両端部が左右
１対のタイロッドＩＯＬ、ＩＯＲおよびナックルアーム
１２Ｌ、　１２Ｒを介して左右１対の前輪２Ｌ、２Ｈに
連結された前輪操舵軸１４と、該操舵軸１４上に形成さ
れたラック歯（図示せず）に噛合するビニオン１Ｇが一
端部に設けられると共に他端部にステアリングホイール
１８が設けられたステアリングシャフト２０とから成り
、ステアリングホイール１８のハンドル操作により、前
輪操舵軸１４を車幅方向に変位させて前輪２Ｌ、２Ｒを
操舵するように構成されている。

後輪操舵装置８は、後輪６Ｌ、６Ｒを操舵する後輪操舵
手段２２と、該後輪操舵手段２２を制御する制御手段２
４と、車速検出手段２６や前輪舵角検出手段２８等の上
記後輪操舵手段制御用および以下に述べるロール抑制手
段制御用の各種の情報を上記制御手段２４に入力する情
報入力手段群と、車両のロールを抑制するロール抑制手
段９０と、後輪の操舵状態を検出する後輪操舵状態検出
手段９２と、上記ロール抑制手段９０を所定のロール制
御特性に従って制御するロール制御手段９４とを備えて
成る。

上記後輪操舵手段２２は、後輪操舵軸３０とアクチュエ
ータであるサーボモータ３２とを備えて成る。

上記後輪操舵軸３０は、車幅方向に延設され、両端部が
左右１対のタイロッド３４Ｌ、　３４Ｒおよびナックル
アーム３６Ｌ、　３６Ｒを介して左右１対の後輪６Ｌ、
６Ｒに連結され、該後輪操舵軸３０の車幅方向のストロ
ーク変位により後輪６Ｌ、６Ｒが操舵される。また、こ
の後輪操舵軸３０には、該軸３０を中立位置に復帰させ
るべく付勢する中立位置復帰手段であるセンタリングバ
ネ手段３８が設けられている。

上記後輪操舵軸３０の軸線方向のストローク変位は上記
サーボモータ３２によって行なわれる。即ち、上記サー
ボモータ３２は、ステップモータから成り、ブレーキ手
段４０、クラッチ手段４２および減速歯車４４から成る
駆動力伝達系を介してポールスクリュ手段４６に回転を
伝達し、該ポールスクリュ手段４６を介して上記センタ
リングバネ手段３８の付勢力に抗して後輪操舵軸３０を
中立位置から駆動する、即ちストローク変位させるよう
に構成されている。

上記ブレーキ手段４０は、上記サーボモータ３２と後輪
操舵軸３０どの間の駆動力伝達系をロックして後輪操舵
軸３０を所定の変位状態に保持するものである。即ち、
定常操舵時（目標後輪舵角が変化しないとき）には後輪
操舵軸３０を所定の変位状態に保持する必要があるが、
それをサーボモータ３２によるサーボロックではなくこ
のブレーキ手段４０によって行なうことにより消費電力
の節約を図ろうとするものである。本実施例におけるブ
レーキ手段４０は、サーボモータの出力軸をロックする
電磁ブレーキにより構成されている。

上記クラッチ手段４２は、所定の異常発生時サーボモー
タ３２と後輪操舵軸３０との間の駆動力伝達系を切断し
て後輪操舵軸３０をフリーとし、もって該操舵軸３０を
上記センタリングバネ手段３８により中立位置に復帰さ
せて２ＷＳ状態とし、いわゆるフェイルセーフを図ろう
とするものである。

本実施例におけるクラッチ手段４２は、直列に配設され
たノーマルオーブン（無通電時切断）型電磁クラッチ４
２Ａとノーマルクローズ（無通電時接続）型電磁クラッ
チ４２Ｂとで構成されている。

なお、この様にクラッチ手段４２を直列に配設されたノ
ーマルオーブン型電磁クラッチ４２Ａとノーマルクロー
ズ型電磁クラッチ４２Ｂとの２個のクラッチにより構成
したのは、切断信頼性の向上と消費電力の節約を図るた
めである。

即ち、まずクラッチを２個直列に設けることにより、一
方のクラッチが焼付等により切断不能となっても他方の
クラッチで駆動力伝達系を切断することができ、切断信
頼性の大幅な向上が図られる。また、２個直列に設ける
にあたって例えば２測具ノーマルオーブン型とすると、
平常時（非異常発生時）双方に通電しなければならず消
費電力が倍になる。これに対し、２測具ノーマルクロー
ズ型にすると消費電力の問題はなくなるが、例えばクラ
ッチ電源がフェイルした場合等に切断不能となる。よっ
て、一方をノーマルクローズ型とすることにより消費電
力の節約を図りつつ他方をノーマルオーブン型とするこ
とにより電源フェイル時等における切断信頼性の向上を
図ることができる。

上記ポールスクリュ手段４Ｂは、ポールナツト４８と、
操舵軸３０に刻設されたポールネジ５０と、両者４８．
５０の間に介在せしめられたポール５２とから成り、上
記ポールナツト４８は上記減速歯車４４と噛合する歯車
５４に固着されて該歯車５４と一体的に回転すると共に
操舵軸３０の軸線方向は変位不能とされ、もって上記サ
ーボモータ３２によりこのポールナツト４８が回転せし
められるとそれに応じて操舵軸３０が軸線方向にストロ
ーク変位せしめられる。

上記センタリングバネ手段３８は、操舵軸３０に所定間
隔を置いて設けられた１対のストッパ５Ｇ、５８と、操
舵軸３０に遊嵌されて両ストッパ５０．５８内に配設さ
れ、該両ストッパ５６．５８によって拡開方向の移動を
規制された１対のバネ受け８０．６２と、両バネ受け６
０．６２間に圧縮状態で配設されたセンタリングバネ６
４と、上記両バネ受け８０．６２が上記両ストッパ５６
．５８に当接している状態において該ストッパ５Ｂ、５
８と同様に両バネ受け６０．８２の拡開方向の移動を規
制すべく該両バネ受け６０．８２に当接するケーシング
側ストッパ部ｅｅ、ｅｇとを備えて成り、センタリング
バネ６４の圧縮荷重（プリセット荷重）により操舵軸３
０は常に中立位置に向けて付勢されている。

上記サーボモータ３２による後輪操舵は、制御手段２４
によって制御される。該制御手段２４による後輪操舵の
基本制御はいわゆる車速感応型制御であり、車速と前輪
舵角とを制御パラメータとし、前輪操舵に応じて後輪を
操舵すると共にその際の操舵比（後輪舵角／前輪舵角）
を車速に応じて変更するものである。車速に応じた操舵
比の変更の一例としては第３図に示すような場合がある
。同図に示す制御特性を付与したときには、前輪舵角に
対する後輪舵角は、車速か大きくなるに従って同位相方
向へ変化する、例えば車速４０１ｍ／ｈを境にして逆位
相から同位相へ変化することとなり、このようすを第４
図に示す。なお、図示の制御特性においては、車速が４
０１ｍ／ｈ未満の逆位相操舵領域に前輪舵角が所定値θ
１になるまでは後輪を操舵しない不感帯が設けられてい
る。

このような後輪操舵制御をなすべく、上記制御手段２４
には、前記車速検出手段２６、前輪舵角検出手段２８お
よび上記サーボモータ３２の回転位置を検出するロータ
リエンコーダ７２からの信号が入力され、制御手段２４
では、前輪舵角と車速とに基づいて目標後輪舵角を演算
し、必要とする後輪舵角に対応する制御信号がサーボモ
ータ３２に出力される。

そして、サーボモータ３２の作動が適正になされている
か否かをロータリエンコーダ７２によって常時監視しつ
つ、つまりフィードバック制御の下で後輪の６Ｌ、６Ｒ
の操舵がなされるようになっている。なお、上記前輪舵
角検出手段２８は、上記ステアリングホイール１８の回
転量もＬ　＜は前輪操舵軸１４の車幅方向変位量に基づ
いて前輪舵角を検出するように構成されている。

上記制御手段２４は、上記サーボモータ３２の外に、上
記ブレーキ手段４０およびクラッチ手段４２の作動制御
も行なう。ブレーキ手段４０の制御は、上述の如く定常
操舵時サーボモータの出力軸をロックして後輪操舵軸３
０を所定の変位状態に保持すべく行なわれ、クラッチ手
段４２の制御は上述の如く所定の異常発生時切断状態と
して後輪操舵軸３０をセンタリングバネ手段３８により
中立位置に復帰させフェイルセーフを図るべく行なわれ
る。

なお、上記制御手段２４には、ニュートラルクラッチス
イッチ７６、インヒビタースイッチ７８、ブレーキスイ
ッチ８０およびエンジンスイッチ８２からのＯＮ・ＯＦ
Ｆ信号やオルタネータのし端子８４からの発電の有無を
示す信号が入力されるように構成されている。８６は異
常発生時に点灯せしめられる警告ランプである。

次に、上記ロール抑制手段９０、後輪操舵状態検出手段
９２およびロール制御手段９４について説明する。なお
、本実施例は、ロール抑制手段９０がアクティブサスペ
ンションにより構成され、ロール制御手段９４は車速と
前輪舵角とをパラメータとするロール制御特性としての
ロール判定基準を有し、該ロール判定基準は２ＷＳと４
ＷＳとの切換に応じて変更せしめられるものである。

上記アクティブサスペンションから成るロール抑制手段
９０は、第５図にその概略を示す様に、各車輪２Ｌ、２
Ｒ，６Ｌ、６Ｒに対してバネ上（車体）とバネ下（車輪
）との間に配されるオイルシリンダ９６が設けられ、各
オイルシリンダ９Ｂにはガス室９８ａとオイル室９８ｂ
とがダイヤフラム９８ｃによって画成されたガスバネ９
８が付設され、各オイルシリンダのピストン１００に各
車輪が連結され、また上記オイルシリンダのオイル室９
８ａとガスバネのオイル室９８ｂとがオリフィス（図示
せず）を介して連通され、制御バルブ１０２を上記制御
手段２４内に組み込まれたロール制御手段９４によって
制御することによりオイルシリンダ９６に対して適宜に
オイルの給排を行なってロールを抑制し得るように構成
されている。なお、図中１０４はオイルポンプやオイル
タンク等から成るオイル源である。

上記ロール制御手段９４は、車速と前輪舵角とをパラメ
ータとする前述のロール制御特性としてのロール判定基
準を備え、走行中所定のタイミングで車速と前輪舵角と
をサンプリングし、それらと上記ロール判定基準とでロ
ール領域にいるか非ロール領域にいるかを判定し、ロー
ル領域にいる場合には制御バルブ１０２を介して適宜に
オイルシリンダ９６に対してオイルを供給し、ロールの
抑制を図るように構成されている。

また、上記ロール制御手段９４におけるロール判定基準
は後輪操舵状態検出手段９２から出力される後輪操舵状
態としての４ＷＳであるか２ＷＳであるかの情報に基づ
いて変更せしめられ、ロール制御手段９４はこの後輪操
舵状態検出手段９２から出力される４ＷＳであるか２Ｗ
Ｓであるかの情報に基づいて適宜に変更せしめられたロ
ール判定基準に従ってロール抑制手段９０を制御する。

本実施例における後輪操舵装置８は、第２図に示す様に
手動切換スイッチ１０６を有し、該スイッチ１０６によ
って４ＷＳと２ＷＳとを切り換え可能に構成されており
、（２ＷＳの場合は上記サーボモータ３２への電力の供
給を中止して上記中立位置復帰手段３８により後輪６Ｌ
、６Ｒは中立位置に保持される）、また上述の如くフェ
イルセーフ制御によっても４ＷＳから２ＷＳに移行せし
められる。

そして、上記後輪操舵状態検出手段９２は上記切換スイ
ッチ１０８からの信号もしくは制御手段２４からのフェ
イルセーフ制御信号を受けて４ＷＳであるか２ＷＳであ
るかを検出するように構成されている。

上記４ＷＳと２ＷＳとの間のロール判定基準の変更例を
第６図に示す。図中実線は２ＷＳ時のロール判定基準、
破線は４ＷＳ時のロール判定基準を示す、ロール判定基
準の右上側がロール領域、左下側が非ロール領域である
。

前述の様に、車速が４０／Ｑ＋ｔ　／　ｈを境にして後
輪操舵を同位相と逆位相とに区分する場合、同位相時に
は後輪は前輪と同位相に操舵され従って後輪を操舵しな
い２ＷＳ時に比して旋回性は低下し、それによってロー
ルも発生しにくくなるのでロール判定基準は図示の如く
ロール領域を縮小する方向に変更され、逆位相時には後
輪は前輪と逆位相に操舵され従って後輪を操舵しない２
ＷＳ時に比して旋回性が向上し、それによってロールも
発生しやすくなるのでロール判定基準は図示の如くロー
ル領域を拡大する方向に変更されている。

なお、ロール判定基準を変更するにあたっては、上述の
如くロール判定基準を直接変更する方法の他、第６図に
おける２ＷＳ時のロール判断基準を１つ持ち、かつ第６
図の横軸の前輪舵角として、前輪舵角検出手段２８から
出力される前輪舵角θＨをそのまま用いるのではなく、
該前輪舵角θＨを後輪舵角θ２を考慮して加工した下式
で示すθ。

を用いる方法を採用しても良い。

θ、−〇□−（θ□×α） ただし、αは正の常数 この方法によれば、同位相時にはθｆは小さく、逆位相
時にはθ、は大きくなり、実質的に第６図に示す場合と
同様のロール判定基準の変更が行なわれる。

上記の様なロール判定基準の変更を行なえば、２ＷＳと
４ＷＳとの切り換えに伴なってロールしていないのにロ
ール領域であると判定されてロール抑制制御が行なわれ
、サスペンションがハードになって乗り心地やロードノ
イズ性が低下するという問題や、ロールしているのに非
ロール領域であると判定されてロール抑制制御が行なわ
れない等の問題を解決することができる。

上記の如きロール判定基準の変更はロール抑制手段が上
述の減衰可変ショックアブソーバがら成る場合にも同様
に行なうことができる。

また、ロール抑制手段が上述のアクティブサスペンショ
ンから成る場合には、そのロール抑制制御が上記の如き
ロール判定基準に基づいてオイルシリンダに対して単に
オイルを給排制御するのではなく、車速および前輪舵角
をパラメータとする所定の前記ロール制御パターンに従
かいオイルシリンダに対するオイルの給排量を制御する
場合、そのロール制御パターン即ちオイルの給排量を変
更しても良い。

さらに、上記実施例は４ＷＳと２ＷＳとの切り換えとい
う意味での後輪操舵状態の変化によりロール判定基準や
ロール制御パターン等のロール制御特性を変更して成る
ものであったが、前述の前輪舵角変化速度の違いによる
後輪操舵の追従遅れの有無もしくは追従遅れの程度の違
いという意味での後輪操舵状態の変化もしくはその他の
理由による後輪操舵状態の変化によりロール制御特性を
変更しても良い。なお、前輪舵角変化速度の違いによる
後輪操舵の追従遅れという意味での後輪操舵状態の変化
を検出する後輪操舵状態検出手段としては、例えば前記
前輪舵角に対する後輪舵角特性と前輪舵角および後輪舵
角とに基づいて後輪操舵の追従遅れを検出する手段によ
り構成すれば良く、さらに他の意味での後輪操舵状態の
変化を検出する場合にはその後輪操舵状態の変化を検出
し得るべく構成された後輪操舵状態検出手段を用いれば
良い。

（発明の効果） 上記の様に、本発明に係る車両の後輪操舵装置は、後輪
の操舵状態の変化に基づいてロール制御特性を変更する
ので、従来の後輪の操舵状態を無視したロール制御特性
に基づいてロール抑制制御を行なう場合に比して、４輪
操舵車両におけるロール抑制制御をより適正に行なうこ
とができ、ロール抑制制御が不適切である場合に生じる
種々の問題を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を備えた４輪操舵装置の一例を示す概略図
、 第３図および第４図は第２図に示す実施例の基本的な後
輪操舵制御特性の一例を示す図、第５図はアクティブサ
スペンションから成るロール抑制手段の一例を示す概略
図、 第６図は第２図に示す実施例におけるロール制御特性の
変更の一例を示す図である。 ２Ｌ、２Ｒ・・・前輪　　　６Ｌ、６Ｒ・・・後輪２２
・・・後輪操舵手段　　　９０・・・ロール抑制手段９
２・・・後輪操舵状態検出手段 ９４・・・ロール制御手段 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　前輪の操舵に応じて後輪を操舵させ得る後輪操舵手段
   と、 車両のロールを抑制するロール抑制手段と、後輪の操舵
   状態を検出する後輪操舵状態検出手段と、 上記ロール抑制手段を所定のロール制御特性に従って制
   御すると共に、該ロール制御特性が上記後輪操舵状態検
   出手段によって検出された後輪操舵状態に応じて変更せ
   しめられるロール制御手段とを備えて成ることを特徴と
   する車両の後輪操舵装置。