JPH0526716B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車両の４輪操舵装置に関する。

（従来技術） 車両の前輪の転舵に応じて後輪をも転舵制御す
るようにした４輪操舵装置に関して、例えば特開
昭59−81272号公報に記載されている如く、前輪
を転舵するステアリングシヤフトのピニオンに差
動装置のリングギヤを噛合し、この差動装置の一
方のサイドギヤをモータに、他方のサイドギヤを
後輪転舵軸に連結し、前輪の転舵方向および舵角
に対してモータを制御して前後輪の転舵位相およ
び転舵比を変える技術は公知である。

ところで、上記のような転舵比を変えるモータ
として、ステツピングモータを用いると精度の高
い転舵比制御を行なうことが可能である。しか
し、このステツピングモータは、外気温の上昇な
どに伴つてモータ温度が上昇すると、そのダイナ
ミツクトルクが低下し、転舵比可変のための必要
トルクが得られず、制御精度の低下を招くことが
ある。

（発明の目的） 本発明は、前後輪の転舵比をステツピングモー
タを用いて変えるようにして４輪操舵装置におい
て、モータ温度の変化にかかわらず転舵比制御に
必要なステツピングモータの出力トルクを確保す
ることができるようになし、転舵比制御の信頼性
向上を図ろうとするものである。

（発明の構成） 第１図に示す如く、車両１は前輪２の転舵に応
じて後輪３が転舵され、転舵比は制御部４からの
運転状態に応じた信号によるステツピングモータ
５の作動により逆位相から同位相の間で変化する
ようになつている。そして、上記制御部４はステ
ツピングモータ５の温度を検出するサーモセンサ
６からの出力を受けてステツピングモータ５の温
度が高くなるほどステツピングモータ５の駆動パ
ルスの周波数を低下させる駆動パルス周波数発生
部７を備えている。従つて、ステツピングモータ
５の温度の上昇によるダイナミツクトルクの低下
を上記駆動パルス周波数の低下によつて補うこと
ができ、転舵比可変のための必要トルクを確保す
ることができるようになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図乃至第８図に基
いて説明する。なお、第１図に示す構成要素に対
応する実施例の構成要素には同一の符号を用いて
いる。

−実施例 １− 本例は第２図乃至第７図に示されていて、前輪
２の転舵を後輪３に対し機械的に伝える例であ
る。

まず、左右の前輪２，２はナツクルアーム９，
９、タイロツド１０，１０を介してリレーロツド
１１の両端に連結されている。リレーロツド１１
にはハンドル１２からのシヤフト１３がラツク１
４とピニオン１５の噛合により連係し、ハンドル
１２の回転操作により、リレーロツド１１が左右
に移行して左右の前輪２，２が転舵するようにな
つている。

一方、左右の後輪３，３もナツクルアーム１
６，１６、タイロツド１７，１７を介してリレー
ロツド１８の両端に連結されていて、リレーロツ
ド１８の左右への移行により転舵するようになつ
ている。このリレーロツド１８は、前輪側リレー
ロツド１１の移行に連動して移行し、また、その
移行が油圧により助勢されるようになつている。

具体的には、前輪側のリレーロツド１１には前
後方向に延ばした作動ロツド１９の前端がラツク
２０とピニオン２１の噛合により連結され、この
作動ロツド１９の後端は前輪２と後輪３の転舵比
を変更する転舵比変更機構２２を介して後輪側の
リレーロツド１８より延設したコントロールロツ
ド２３に連結されている。そして、前輪２の転舵
に応じて作動ロツド１９が回転し、転舵比変更機
構２２で決められた転舵比でもつてコントロール
ロツド２３が左右にスライドして後輪３が転舵す
るようになつている。

転舵比の変更はステツピングモータ５の作動に
よりなされるものであり、ステツピングモータ５
は車両の車速を検出する車速センサ８からの出力
に応じて制御信号を出力する制御回路２４にて作
動が制御されるようになつている。また、転舵比
変更機構２２には転舵比を検出する転舵比検出手
段２９が取り付けられ、ステツプリングモータ５
にはそのモータ温度を検出するサーモセンサ６が
取り付けられていて、それぞれ転舵比信号、温度
信号を制御回路２４に出力し、制御回路２４がこ
れら信号を受けて転舵比の補正制御並びにステツ
ピングモータ５へ発信する駆動パルス周波数の制
御をなすようにしている。また、制御回路２４に
はイグニツシヨンスイツチ２５を介して電源２６
が接続されている。

また、後輪側のリレーロツド１８は車体に固定
のパワーシリンダ２７を貫通していて、パワーシ
リンダ２７内はリレーロツド１８に固定したピス
トン２８にて２つの油圧室３０ａ，３０ｂに区画
されている。両油圧室３０ａ，３０ｂは、油管３
１，３２を介してコントロールバルブ３３に接続
され、コントロールバルブ３３にはリザーバタン
ク３４からの油供給管３５および油戻し管３６が
接続されている。コントロールバルブ３３は、コ
ントロールロツド２３の移行方向を検出し、その
移行方向に応じて油供給管３５を油圧室３０ａ，
３０ｂの一方に、油戻し管３６を油圧室３０ａ，
３０ｂの他方にそれぞれ連通せしめるとともに、
油供給管３５に介設したオイルポンプ３７からの
油圧をコントロールロツド２３の移行力に応じた
圧力に制御するものであり、パワーシリンダ２７
に導入された油圧がリレーロツド１８の移行力、
つまりは後輪３，３の転舵力を助勢する。

なお、上記オイルポンプ３７はエンジンにより
駆動され、また、油圧室３０ａ，３０ｂにはリレ
ーロツド１８を中立位置、つまり、後輪転舵零の
位置に付勢するスプリング３８，３８が介装され
ている。

上記転舵比変更機構２２の具体的構成を第３図
に基いて説明するに、まず、前記コントロールロ
ツド２３は車体３９に対し車幅方向に摺動可能に
支持されており、その移動軸線はl₁で示されてい
る。転舵比変更機構２２は、上記移動軸線l₁と直
交する直交線l₂を中心として車体３９に回動可能
に支持されたホルダ４０を備え、このホルダ４０
には揺動アーム４１が揺動軸４２にて揺動可能に
保持されている。この揺動軸４２は、上記移動軸
線l₁と直交線l₂との交点に位置するとともに、そ
の揺動軸線l₃は直交線l₂と直交する方向に延びて
いる。

そして、上記コントロールロツド２３には連結
ロツド４３の一端がボールジヨイント４４にて連
結され、また、この連結ロツド４３の他端が揺動
アーム４１の先端にボールジヨイント４５にて連
結されている。この連結ロツド４３には、上記移
動軸線l₁上に回動軸４６をもつ回動付与アーム４
７の先端がボールジヨイント４８を介して連結さ
れていて、前輪側のリレーロツド１１より延ばし
た作動ロツド１９が回転軸４６に対し傘歯車４
９，５０の噛合により接続されている。回動付与
アーム４７は回動軸４６と一体にしたシリンダ５
１に嵌挿されていて、回動軸４６と直交する方向
での進退が許容されている。

そうして、転舵比変更機構２２のステツピング
モータ５の出力軸にはウオーム５２が設けられて
いて、このウオーム５２がホルダ４０の回動軸に
設けたウオームホイール５３と噛合つており、ス
テツピングモータ５の作動により転舵比が変更さ
れ、また、ホルダ４０に取り付けた転舵比検出手
段２９によりホルダ４０の回転角から転舵比を検
出するようになつている。

すなわち、上記転舵比変更機構２２において
は、前輪２の転舵が作動ロツド１９、回動付与ア
ーム４７および連結ロツド４３を介して揺動アー
ム４１に伝えられ、揺動アーム４１が揺動軸線l₃
を中心に揺動（回動）する。そして、ステツピン
グモータ５によるホルダ４０の回動角設定により
この揺動軸線l₃がコントロールロツド２３の移動
軸線l₁と一致しているときには、揺動アーム４１
の先端の揺動軌跡は移動軸線l₁と直交する面内に
あつて、前輪２が転舵されても連結ロツド４３を
介してコントロールロツド２３を移行せしめる力
は生じないため、後輪３は転舵されない（転舵比
は零である。）。

一方、ステツピングモータ５の作動により揺動
軸線l₃が第４図に示す如く移動軸線l₁に対して右
下がりに傾くと、揺動アーム４１の先端の揺動軌
跡が移動軸線l₁に対して傾斜し、前輪２の転舵に
応じて揺動アーム４１の揺動により連結ロツド４
３を介してコントロールロツド２３を左右に移行
せしめる力が生じ、後輪３は前輪２に対して同位
相で転舵される。また、揺動軸線l₃が逆に傾くと
後輪３は逆位相で転舵される。つまり、ステツピ
ングモータ５はホルダ４０を回動させて揺動軸線
l₃の傾斜角を変えて揺動アーム４１の揺動軌跡を
変え、前輪２の転舵角に対する後輪３の転舵角を
変える、つまり、転舵比をマイナス（逆位相）か
らプラス（同位相）の間で変えることになる。

また、本例の場合、上記ホルダ４０は揺動軸４
２の両端部を支持するアーム５４，５４がＵ字状
に連なつていて、車体側にはこのアーム５４，５
４の基端部に当接して揺動軸４２の回動角を規制
するストツパ５５，５５が設けられている。

上記転舵比変更の制御およびその補正、並びに
ステツピングモータ駆動パルスの周波数制御をな
す制御系の構成は第５図に示されている。

同制御系において、制御部４は、車速センサ８
からの信号を受け転舵比特性切換信号（車速信
号）を出力する特性切換手段５６と、この特性切
換信号を受け後輪転舵の制御信号を出力する転舵
量演算部５７と、サーモセンサ６の出力からステ
ツピングモータ５の温度を演算するモータ温度演
算部５８と、転舵量演算部５７およびモータ温度
演算部５８の出力を受けてステツピングモータ駆
動部５９に制御信号を出力する駆動パルス周波数
発生部７とを備えている。

すなわち、上記転舵量演算部５７は、特性切換
えのための車速信号に基いて予め記憶された第６
図に示す転舵比特性線のうちの一つを選定演算
し、駆動パルス周波数発生部７にステツピングモ
ータ５の回転方向と駆動パルス数に関する制御信
号を出力する。駆動パルス周波数発生部７は、モ
ータ温度信号に基いてステツピングモータ５に出
力すべき駆動パルスの周波数を演算し、その周波
数でもつて駆動パルスを回転方向信号とともに出
力する。つまり、第７図に示す如くステツピング
モータ５のダイナミツクトルクは駆動パルス周波
数が高くなるにつれて低下する特性をもつが、さ
らにモータ温度の上昇に伴つて低下する特性をも
つ。そうして、ステツピングモータ５は転舵比変
更機構２２の揺動軸４２を回動させることができ
るトルクＴを出力する必要があり、転舵比変更の
応答性を早めるため、この必要トルクＴが得られ
る最も高い周波数の駆動パルスで駆動されるのが
好ましい。上記駆動パルス周波数発生部７は、モ
ータ温度信号からその温度で必要トルクＴを得る
ための最も高い駆動パルスの周波数を演算する。
具体的には必要トルクが得られる最高周波数をモ
ータ温度の関数として設定しておいて演算し、例
えばモータ温度が40℃、60℃、80℃と上昇するに
つれて周波数をf₁、f₂、f₃と下げていく。

また、転舵量演算部５７は、転舵比検出手段２
９からの転舵比信号を受け、実際の転舵比と上記
転舵比特性線から求めた転舵比とを比較し、実際
の転舵比が演算された転舵比と一致するように駆
動パルス周波数発生部７へ補正制御信号を出力す
る補正手段を備えている。この補正手段は常時作
動せしめるのではなく、通常は転舵比変更をオー
プンループ制御で行ない、例えば車速零のときや
転舵比零となる車速のときなどの設定車速時に補
正手段によるフイードバツク制御を行なう。

従つて、本実施例においては、ステツピングモ
ータ５の温度が上昇するにつれて駆動パルスの周
波数が低下していつて揺動軸４２を回動させるた
めの必要トルクを確保するから、ステツピングモ
ータ５の脱調が防止され、転舵比の変更制御の精
度を高く維持することができ、しかも、駆動パル
スの周波数は当該モータ温度での必要トルクＴが
得られる最高値に設定されるから、転舵比変更の
応答性の大きな低下を招くこともない。

−実施例 ２− 本例は第８図に示されていて、前輪２の転舵に
伴う後輪３の転舵制御を電気的に行なう例であ
る。

すなわち、本例の４輪操舵装置は、ステアリン
グシヤフト１３に設けられハンドル舵角センサ７
１、このハンドル舵角センサ７１からのハンドル
舵角信号と、車速センサ８からの車速信号を受け
てステツピングモータ駆動部５９に制御信号を出
力するコントローラ７２、ステツピングモータ駆
動部５９からの駆動信号により後輪３を転舵させ
るステツピングモータ５とを備えている。

本例の場合、ステツピングモータ５は一対の傘
歯車よりなる伝達機構７３を介して後輪側リレー
ロツド１８のラツク７４に噛合するピニオン７５
に連係しており、油圧のコントロールバルブ３３
はピニオン７５の回転方向および回転力を検出し
て油通路および油圧を変えるようになされてい
る。また、ステツピングモータ５には後輪転舵角
センサ７６とサーモセンサ６とが取り付けられ、
後輪転舵角信号とモータ温度信号をコントローラ
７２へ出力するようになされている。また、コン
トローラ７２には前輪２と後輪３の転舵モードを
図形表示する表示手段７７、後輪３の転舵モード
を設定する制御モード切換えスイツチ７８、バツ
テリからイグニツシヨンスイツチを介して通電す
る作動用通電線７９およびハンドル舵角記憶用の
通電線８０が接続されている。

そして、コントローラ７２は、ハンドル舵角信
号から演算した前輪転舵量と車速信号から演算し
た転舵比とから後輪転舵量を演算して制御信号を
出力する転舵量演算部８１と、この制御信号とモ
ータ温度信号を受け、そのモータ温度での必要ト
ルクＴ（実施例１参照）が得られる駆動パルスの
最高周波数を演算し、ステツピングモータ駆動部
５９にステツピングモータ５の回転方向信号と駆
動パルス信号を出力する駆動パルス周波数発生部
７と、ハンドル舵角信号と後輪転舵角信号とから
転舵比を検出し転舵量演算部８１に転舵比フイー
ドバツク補正のための検出信号を出力する転舵比
検出手段８２とを備えている。

従つて、本例の場合、コントローラ７２の転舵
量演算部８１は、転舵比変更制御を含めて後輪３
の転舵制御を行ない、ステツピングモータ５は転
舵比を変えるだけでなく実際の後輪３の転舵を行
なう。

また、制御モード切換えスイツチ７８は、低車
速域などにおいて、後輪３を前輪２に対して逆位
相で転舵するオートモードと、後輪３を前輪２に
対して同位相で転舵するクラブモードとを運転者
が選択してマニアル設定するためのスイツチであ
り、各モードでも転舵比は車速に応じて変化す
る。

なお、上記各実施例では転舵比を車速やこの車
速と設定モードに応じて変えるようにしたが、こ
れらの因子に対し車体に作用する横加速度など他
の因子を組合わせて転舵比の変更制御を行なうよ
うようにしてもよい。さらには、転舵比の変更
は、横加速度、制御モード切換えスイツチ７８、
ハンドル舵角のいずれか一つのみで制御したり、
あるいはこれらの組合わせで制御するようにして
もよい。

（発明の効果） 本発明によれば、前後輪の転舵比を変えるステ
ツピングモータの温度を検出してステツピングモ
ータの温度が高くなるほどステツピングモータの
駆動パルス周波数を低下させる手段を設けたか
ら、このモータの温度の変化にかかわらず転舵比
変更制御に必要なステツピングモータの出力トル
クを確保することが可能となり、転舵比変更制御
の信頼性向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図乃至第７図は
実施例１に関するもので、第２図は４輪操舵装置
の全体構成図、第３図は転舵比変更機構を一部断
面で表わした平面図、第４図は第３図のＡ−Ａ線
断面図、第５図は制御系統図、第６図は転舵比特
性線図、第７図はステツピングモータの出力トル
クの特性図、第８図は実施例２の４輪操舵装置の
全体構成図である。 １……車両、２……前輪、３……後輪、４……
制御部、５……ステツピングモータ、６……サー
モセンサ、７……駆動パルス周波数発生部、８…
…車速センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 前輪の転舵に応じ後輪を転舵し、前輪に対す
   る後輪の転舵比を運転状態に応じて逆位相から同
   位相の間で可変とする車両の４輪操舵装置におい
   て、上記転舵比を可変とするステツピングモータ
   と、このステツピングモータに転舵比を変える制
   御信号を出力する制御部と、上記ステツピングモ
   ータの温度を検出するサーモセンサとを備え、上
   記制御部は上記サーモセンサからの出力信号を受
   け上記ステツピングモータの温度が高くなるほど
   上記ステツピングモータの駆動パルスの周波数を
   低下させる駆動パルス周波数発生部を備えている
   ことを特徴とする車両の４輪操舵装置。