JPH04372473A - ４輪独立駆動車用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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、前後左右の各輪をそれ
ぞれ独立駆動する４輪独立駆動装置をそなえた４輪独立
駆動車に装備される４輪操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の４輪操舵装置をそなえた自
動車における操舵機構の摸式図であり、同図に示すよう
に、前輪１Ｌ，１Ｒ用の前輪操舵機構Ｆと、前輪操舵機
構Ｆに連係された後輪１３Ｌ，１３Ｒ用の後輪操舵機構
Ｒとがそなえられている。

【０００３】そして、前輪操舵機構Ｆは、前輪１Ｌ，１
Ｒに付設され各前輪を転舵しうるように取り付けられた
タイロッド３，３と、タイロッド３，３の内端間に連結
されたパワーステアリング装置２とをそなえている。

【０００４】パワーステアリング装置２は、ステアリン
グハンドル４によって作動するラック・ピニオン機構と
、このラック・ピニオン機構に連結された前輪操舵アク
チュエータとしての油圧シリンダとで構成されている。

【０００５】油圧シリンダは、ステアリングハンドル４
によって駆動される進相機能付き前輪操舵バルブ５を介
して、ポンプユニット６の一方の油圧ポンプ７に接続さ
れている。

【０００６】ポンプユニット６は、タンデム式に結合さ
れてエンジン８により駆動される二連ポンプ７，９で構
成されており、他方の油圧ポンプ９は、後輪操舵バルブ
１０を介して後輪操舵アクチュエータ１１に接続されて
いる。

【０００７】後輪操舵アクチュエータ１１は、液圧シリ
ンダとしての油圧シリンダで構成されており、そのピス
トンロッド１１Ａがタイロッド１２、１２を介して左右
の後輪に連結されている。

【０００８】すなわち、後輪操舵機構Ｒが、左右の後輪
１３Ｌ，１３Ｒに付設され各後輪１３Ｌ，１３Ｒの転舵
を可能に取り付けられたタイロッド１２，１２と、同タ
イロッド１２，１２の内端に両端を連結されてその往復
動により上記タイロッドを駆動するロッド１１Ａと、同
ロッド１１Ａを駆動する流体圧シリンダとしての油圧シ
リンダ１１をそなえて構成されている。

【０００９】なお、図５において、１４はリザバタンク
を示している。

【００１０】ところで、後輪操舵アクチュエータ１１は
、コントローラ１５により制御されるようになっており
、ステアリングハンドル４の操作に対し、走行状態に応
じて、後輪操舵バルブ１０に作動制御信号が出力され、
油圧ポンプ９から後輪操舵バルブ１０へ供給される作動
油が制御されるようになっている。

【００１１】また、コントローラ１５は、前輪操舵バル
ブ５へも作動制御信号を出力するようになっており、ス
テアリングハンドル４の操舵に対し左右の前輪１Ｌ，１
Ｒを進相させた制御を行なえるようになっている。

【００１２】そして、コントローラ１５には、車速Ｖを
検出する車速センサ２６、ステアリングハンドル４のハ
ンドル角θＨを検出するハンドル角センサ１６、後輪操
舵角θＲを検出する後輪操舵角センサ１７、およびパワ
ーステアリング装置２の作動圧を検出する圧力センサ１
８，１９が接続され、各出力信号がコントローラ１５へ
供給されるようになっている。

【００１３】このような構成により、各センサの出力信
号がコントローラ１５に入力され、コントローラ１５か
らの制御信号により前輪１Ｌ，１Ｒおよび後輪１３Ｌ，
１３Ｒの操舵制御が行なわれる。

【００１４】また、図６は従来の４輪独立駆動車におけ
る駆動系を示す摸式図であり、同図に示すように、エン
ジン８の出力が各車輪にそれぞれ付設されたクラッチ２
０を介し各車輪１Ｌ，１Ｒ，１３Ｌ，１３Ｒへ伝達され
るようになっている。

【００１５】クラッチ２０は、油圧制御バルブ２１によ
りその作動油圧を制御されるようになっており、油圧制
御バルブ２１はコントローラ１５からの制御信号により
制御されるようになっている。

【００１６】コントローラ１５は、コンピュータ（ＣＰ
Ｕ）をそなえており、ステアリングハンドル４の回転角
を検出するハンドル角センサ１６，ブレーキペダルの踏
み込み状態を検出するブレーキセンサ２２，車両の旋回
モーメントを検出するヨーレイトセンサ２３，車両の加
速度を検出する前後Ｇセンサ２４，横Ｇセンサ２７およ
びアクセルペダルの踏み込み状態を検出するアクセル開
度センサ２８からの検出信号を受けて、所要の演算が行
なわれ、制御信号が出力されるようになっている。

【００１７】なお、図６において、３１１〜３１４は各
輪の制動機構を示している。

【００１８】このような構成により、前後左右の各車輪
は、エンジン８の出力により回転駆動されるが、各車輪
へ入力される駆動力は、クラッチ２０の結合状態により
調整される。

【００１９】したがって、車両の走行状態に応じて出力
される各センサの出力により、コントローラ１５，油圧
制御バルブ２１を介し、各車輪へ分配されるトルクが調
整される。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的な４
輪駆動型の自動車では、その旋回半径一定のもとでの加
速時において、図７のグラフに点線で示すようなステア
特性を有しており、横Ｇに対するハンドル角が横Ｇの大
きい領域で急増しており、ニュートラルな特性とならな
い。

【００２１】そこで、前述のような４輪独立駆動の自動
車を構成すると、左右の車輪に分配するトルクを調整す
ることにより、図７のグラフに実線で示すようなニュー
トラルな特性を得ることができる。

【００２２】しかしながら、このとき、車体スリップ角
は増加し、よりヘッドイン姿勢になるため、旋回から直
進への移行時や旋回方向の変更等の運動の変わり目で、
余分なヨー運動が必要となり、過渡時の限界低下の要因
になるという課題がある。

【００２３】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、４輪独立駆動によりニュートラルステア特性
を得ながら、４輪操舵を適切に行なって過渡時における
余分な運動を防止できるようにした、４輪独立駆動車用
４輪操舵装置を提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の４輪
独立駆動車用４輪操舵装置は、前後左右の各車輪をそれ
ぞれ独立して駆動する４輪独立駆動装置をそなえた自動
車において、前輪を操舵するための前輪操舵機構と、後
輪を操舵するための後輪操舵機構と、上記の前輪操舵機
構および後輪操舵機構を制御する制御手段とをそなえ、
上記自動車の車体スリップ角が所定の小さな領域に収ま
るように後輪舵角量を設定する後輪舵角設定手段が上記
制御手段に設けられていることを特徴としている。

【００２５】

【作用】上述の本発明の４輪独立駆動車用４輪操舵装置
では、制御手段の後輪舵角設定手段が、車体スリップ角
が所定の小さな領域に収まるように後輪舵角量を設定し
て、後輪操舵機構を通じて、この設定された後輪舵角量
に応じて後輪舵角が制御される。

【００２６】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明すると、図１〜図４は本発明の一実施例としての４輪
独立駆動車用４輪操舵装置を示すもので、図１はその要
部構成を示す摸式的な構成図、図２はその要部の動作を
示すフローチャート、図３，図４はいずれもその動作特
性を示すグラフである。

【００２７】本実施例の４輪独立駆動車用４輪操舵装置
の全体構成は、図５，６に示す従来例とほぼ同様に構成
されており、図１における符号と同一の符号は、ほぼ同
様のものを示している。そして、前輪操舵機構Ｆ，後輪
操舵機構Ｒおよびコントローラ１５の要部は、図１，図
２に示すように構成されている。

【００２８】すなわち、前後左右の各車輪にトルクセン
サ（トルク検出手段）２９１，２９２，２９３，２９４
が付設されており、これらのトルクセンサ２９１，２９
２，２９３，２９４はコントローラ（電子制御ユニット
：ＥＣＵ）１５に接続されている。

【００２９】コントローラ１５内には、トルクセンサ２
９１，２９２，２９３，２９４の検出信号を受けて車体
のヨーモーメントを算出するヨーモーメント算出手段１
５Ａと、このヨーモーメント算出手段１５Ａからの情報
に基づいて後輪操舵量を設定する後輪操舵量設定手段１
５Ｂが設けられている。

【００３０】ヨーモーメント算出手段１５Ａは、トルク
センサ２９１，２９２，２９３，２９４で検出された各
車輪の駆動トルクＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４から次式（１
）を用いて、左右駆動力差によるヨーモーメントＭを演
算する。 　　　　　　Ｍ＝ＴＲ×｛（Ｔ２−Ｔ１）／Ｒ＋（Ｔ４
−Ｔ３）／Ｒ｝・・・（１）ここで、ＴＲ：トレッド，
　　Ｒ：タイヤ半径

【００３１】そして、後輪操舵量設
定手段１５Ｂでは、ハンドル角センサ１６からのハンド
ル角に対応する前輪舵角δｆ　を読み込みこの前輪舵角
δｆ　と、車速Ｖと、上述のヨーモーメントＭを用いて
、車体スリップ角が所定の小さな領域に収まるように次
式（２）によって後輪舵角δｒ　を設定するようになっ
ている。 　　　　　　δｒ　＝Ｋ１　・δｆ　＋Ｋ２　・Ｍ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・
・（２）ただし、 Ｋ１　＝Ａ１　／Ｂ１　 Ａ１　＝ｍ・Ｖ２　・Ｌｆ　・Ｋｆ　−Ｌ・Ｌｒ　・Ｋ
ｆ　・Ｋｒ　Ｂ１　＝ｍ・Ｖ２　・Ｌｒ　・Ｋｒ　＋Ｌ
・Ｌｆ　・Ｋｆ　・Ｋｒ　Ｋ２　＝Ａ２　／Ｂ２　 Ａ２　＝ｍ・Ｖ２　＋Ｌｆ　・Ｋｆ　−Ｌｒ　・Ｋｒ　
Ｂ２　＝ｍ・Ｖ２　・Ｌｒ　・Ｋｒ　＋Ｌ・Ｌｆ　・Ｋ
ｆ　・Ｋｒ　であり、 ｍ：車体の重量 Ｖ：車速（車速センサ２６で検出される。）Ｌ：ホイル
ベース Ｌｆ　：重心から前輪１Ｌ，１Ｒまでの距離Ｌｒ　：重
心から後輪１３Ｌ，１３Ｒまでの距離Ｋｆ　：前輪１Ｌ
，１Ｒにおける左右コーナリングパワーの合計 Ｋｒ　：後輪１３Ｌ，１３Ｒにおける左右コーナリング
パワーの合計

【００３２】なお、後輪舵角δｒ　算出式（２）の第１
項における係数Ｋ１　は、４輪操舵機構において後輪舵
角δｒ　を決定する手段として用いられている制御則「
定常重心スリップ角＝０」を目標としているものであり
、この第一項は車両に発生しているヨーモーメントＭに
対し無関係に決定されるものである。

【００３３】また、式（２）の第２項のＫ２　・Ｍは、
後輪舵角δｒ　を車体スリップ角が所定の小さな領域に
収まるように調整する要素であって、ヨーモーメントＭ
により車体スリップ角が大きくならないように、ヨーモ
ーメントＭに応じて設定される項である。

【００３４】上述の構成により、本実施例の４輪独立駆
動車用４輪操舵装置では、図５，６の従来の４輪操舵装
置をそなえた自動車と同様に、ステアリングハンドル４
の操作によってラック・ピニオン機構が作動し、ラック
・ピニオン機構に連結されたパワーステアリング装置２
が作動して、前輪操舵アクチュエータとしての油圧シリ
ンダが伸縮する。この伸縮により、タイロッド３，３が
所要の揺動を行ない前輪操舵機構Ｆにおいては前輪１Ｌ
，１Ｒの転舵が行なわれる。

【００３５】この前輪１Ｌ，１Ｒの転に際し油圧シリン
ダはコントローラ１５を介し進相機能付き前輪操舵バル
ブ５により制御され、後輪操舵機構Ｒに対し所要量進相
した操舵が行なわれる。

【００３６】すなわち、コントローラ１５には、車速セ
ンサ２６から車速Ｖが入力され、ハンドル角センサ１６
からステアリングハンドル４のハンドル角θＨが入力さ
れ、後輪操舵角センサ１７から後輪操舵角θＲが入力さ
れ、さらに圧力センサ１８，１９からパワーステアリン
グ装置２の作動圧が入力されて、所要の演算の後、制御
信号が前輪操舵機構Ｆおよび後輪操舵機構Ｒへ供給され
る。

【００３７】このようにして、前輪操舵機構Ｆの進相制
御が行なわれ、後輪操舵機構Ｒも、ステアリングハンド
ル４の操作に対し、走行状態に応じてコントローラ１５
から出力される制御信号により作動する。

【００３８】すなわち、コントローラ１５から後輪操舵
バルブ１０に作動制御信号が出力され、油圧ポンプ９か
ら後輪操舵バルブ１０へ供給される作動油が制御されて
、後輪操舵アクチュエータ１１が所要量駆動される。

【００３９】これにより、ピストンロッド１１Ａおよび
タイロッド１２、１２を介して左右の後輪１３Ｌ，１３
Ｒの操舵制御が行なわれる。

【００４０】ところで、コントローラ１５から後輪操舵
バルブ１０へ出力される制御信号は、後輪舵角設定手段
１５Ｂによりその後輪舵角量を設定される。

【００４１】すなわち、後輪舵角設定手段１５Ｂは、図
２のフローチャートに沿い動作し、後輪舵角δｒ　を設
定する。

【００４２】つまり、まず、ステップＳ１で、トルクセ
ンサ２９１，２９２，２９３，２９４で検出された各車
輪の駆動トルクＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４が、コントロー
ラ１５に読み込まれる。

【００４３】次のステップＳ２で、ヨーモーメント算出
手段１５Ａによって、これらの駆動トルクＴ１，Ｔ２，
Ｔ３，Ｔ４から式（１）を用いて、左右駆動力差による
ヨーモーメントＭが演算される。

【００４４】ついで、ステップＳ３で、ハンドル角セン
サ１６の検出信号に基づき前輪舵角δｆ　が読み込まれ
、ステップＳ４で、後輪操舵量設定手段１５Ｂにより、
この前輪舵角δｆ　やヨーモーメントＭや車速Ｖから式
（２）を用いて、後輪舵角δｒ　が算出される。

【００４５】そして、ステップＳ４で算出された後輪舵
角δｒ　を実現するように後輪操舵バルブ１０が作動す
る（ステップＳ５）。

【００４６】ところで、後輪操舵量を算出する式（２）
には、係数Ｋ１　及びＫ２　が用いられるが、前輪操舵
量に関する項の係数Ｋ１　は、図３のグラフに示すよう
な特性をそなえており、車速の大きいところでは正の値
をとり、前輪と同相の操舵を行なうように後輪操舵量を
設定し、車速の小さい状態では負の値となって、前輪と
逆相の操舵を行なうように後輪操舵量を設定する。

【００４７】一方、ヨーモーメントＭや車体スリップ角
に関する項の係数Ｋ２　は、図４のグラフに示すような
特性をそなえており、係数Ｋ１　より小さい車速で正の
値に転じ、同相の制御量が小さい車速状態から増加する
ように、補正が行なわれる。

【００４８】また、係数Ｋ１　は、車速が大きくなって
もあまり増加せず、後輪１３Ｌ，１３Ｒの同相制御量は
所要量に抑えられた状態となるが、係数Ｋ２　は、車速
が大きくなると、車速に対応して増加し、後輪１３Ｌ，
１３Ｒの同相制御量が車速に応じて大きくなる。

【００４９】これにより、車体スリップ角が十分にコン
トロールされ、低減される。このような作動により、車
両の走行状態が直進，右旋回，左旋回の相互間で過渡的
な状態にあっても、余分なヨー運動が防止され、４輪独
立駆動型の自動車において、ニュートラルなステアリン
グ特性が得られる。

【００５０】なお、ヨーレイトセンサ２３の検出信号か
ら車体スリップ角を推定計算するようにしてもよく、こ
のほか、ハンドル角や車体に働く横Ｇやアクセル開度な
どからも車体スリップ角を推定計算できるが、これらの
場合も、上記同様の作用及び効果が得られる。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の４輪独立
駆動車用４輪操舵装置によれば、前後左右の各車輪をそ
れぞれ独立して駆動する４輪独立駆動装置をそなえた自
動車において、前輪を操舵するための前輪操舵機構と、
後輪を操舵するための後輪操舵機構と、上記の前輪操舵
機構および後輪操舵機構を制御する制御手段とをそなえ
、上記自動車の車体スリップ角が所定の小さな領域に収
まるように後輪舵角量を設定する後輪舵角設定手段が上
記制御手段に設けられるという構成で、車両の走行状態
が、旋回から直進に変わったり、右旋回から左旋回に或
いは左旋回から右旋回に変わるなど、過渡的な状態にあ
っても、余分なヨー運動が防止され、４輪独立駆動車に
おいて、ニュートラルなステアリング特性を得ながら、
余分なヨー運動が防止による過渡的な状態での走行限界
の向上を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての４輪独立駆動車用４
輪操舵装置の要部構成を示す摸式的な構成図である。

【図２】本発明の一実施例としての４輪独立駆動車用４
輪操舵装置の要部の動作を示すフローチャートである。

【図３】本発明の一実施例としての４輪独立駆動車用４
輪操舵装置の動作特性を示すグラフである。

【図４】本発明の一実施例としての４輪独立駆動車用４
輪操舵装置の動作特性を示すグラフである。

【図５】従来の４輪操舵装置をそなえた自動車における
操舵機構の摸式図である。

【図６】従来の４輪独立駆動車における駆動系を示す摸
式図である。

【図７】一般的な４輪独立駆動車におけるステアリング
特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１Ｌ　　前輪 １Ｒ　　前輪 ２　　パワーステアリング装置 ３　　タイロッド ４　　ステアリングハンドル ５　　進相機能付き前輪操舵バルブ ６　　ポンプユニット ７　　油圧ポンプ ８　　エンジン ９　　油圧ポンプ １０　　後輪操舵バルブ １１　　後輪操舵アクチュエータ １２　　タイロッド １３Ｌ　　後輪 １３Ｒ　　後輪 １４　　リザーバタンク １５　　コントローラ（ＥＣＵ） １５Ａ　　ヨーモーメント算出手段 １５Ｂ　　後輪操舵量設定手段 １６　　ハンドル角センサ １７　　後輪操舵角センサ １８　　パワステ圧センサ １９　　パワステ圧センサ ２０　　クラッチ ２１　　油圧制御バルブ ２２　　ブレーキセンサ ２３　　ヨーレイトセンサ ２４　　前後Ｇセンサ ２５　　圧力センサ ２６　　車速センサ ２７　　横Ｇセンサ ２８　　アクセル開度センサ ２９１〜２９４　　トルクセンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　前後左右の各車輪をそれぞれ独立して
   駆動する４輪独立駆動装置をそなえた自動車において、
   前輪を操舵するための前輪操舵機構と、後輪を操舵する
   ための後輪操舵機構と、上記の前輪操舵機構および後輪
   操舵機構を制御する制御手段とをそなえ、上記自動車の
   車体スリップ角が所定の小さな領域に収まるように後輪
   舵角量を設定する後輪舵角設定手段が上記制御手段に設
   けられていることを特徴とする、４輪独立駆動車用４輪
   操舵装置。