JPH054269B2

JPH054269B2 -

Info

Publication number: JPH054269B2
Application number: JP20019784A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Myoshi
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1984-09-25
Filing date: 1984-09-25
Publication date: 1993-01-19
Also published as: JPS6177571A

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、励磁用のコイル
巻線が断線すると作動不能となり、以後の転舵比
変更をすることができなくなる。

（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
タで可変とするものにおいて、このステツピング
モータをコイル巻線が断線しても駆動することが
できるようにして、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からス
テツピングモータ駆動部６を介して送られる運転
状態に応じた信号によりステツピングモータ５が
作動して、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、上記ステツピングモータ
駆動部６は各コイル巻線が各々反転相を有し、各
コイル巻線の励磁電流の方向が正および負の２方
向をとるようにされていて、制御部４はこのコイ
ル巻線の断線時にそのコイル巻線の反転相および
残りのコイル巻線を制御してステツピングモータ
を駆動する駆動コントローラ７を備えている。

（実施例）以下、本発明の実施例を第２図乃至第９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８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の移行に運動して移行し、また、その
移行が油圧により助勢されているようになつてい
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
を変更する操舵比変更機構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
よりなされたものであり、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が取り付けられて転舵比信号を制御回路２
４に出力するようになされ、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２
６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
１ａ，３１ｂ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３
６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で油供給管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３
７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に回転可能
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の一端がポールジヨイント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の回動角から転舵比を検
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
してコントロールヘツド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ヘツド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。

さて、上記ステツピングモータ５の具体的構造
は第５図に示されている。すなわち、このステツ
ピングモータ５の出力軸５６に固定された回転子
５７に10個の回転歯５８を備え、固定子５９に８
個の固定歯６０を備えている。そして、本例の場
合、回転歯５８は永久磁石（Ｎ極）で構成され、
各固定歯６０にはステツピングモータ駆動部６の
Ａ相、Ｂ相、相、相という４組のコイル巻線
６１Ａ，６１Ｂ，６１，６１が巻かれてい
て、これら各コイル巻線に順次励磁電流を通じて
固定歯６０をＳ極に励磁していくことにより、回
転子５７が１ステツプで９度ずつ回転するように
なされている。この場合、Ａ相コイル巻線６１Ａ
と相コイル巻線６１、Ｂ相コイル巻線６１Ｂ
と相コイル巻線６１はそれぞれ互いに90度
（角度）位相がずれていて、互いに反転相の関係、
つまり、一方がＮ極に励磁されるときの回転子５
７に及ぼす作用と、そのときに他方がＳ極に励磁
されるときの回転子５７に及ぼす作用が同等であ
る関係にある。

上記ステツピングモータ５の駆動を制御する制
御系の構成は第６図に示され、また、ステツピン
グモータ駆動部６の回路構成は第７図に示されて
いる。

上記制御系において、制御部４は、特性切換手
段６２、転舵角演算部６３、駆動コントローラ
７、駆動パルス周波数発生タイマ６４を備えてい
る。特性切換手段６２は車速センサ８からの出力
を受けて転舵比特性切換信号（車速信号）を転舵
角演算部６３に出力する。転舵角演算部６３は、
特性切換えのための車速信号に基き、予め記憶さ
れた第８図に示す操舵比特性線のうちの一つを選
定演算し、駆動コントローラ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。

駆動コントローラ７は、基本的には上記制御信
号を受けてステツピングモータ駆動部６の各相の
コイル巻線６１Ａ，６１，６１Ｂ，６１に励
磁信号EA，Ｅ，EB，Ｅを出力するものであ
り、さらに、ステツピングモータ駆動部６から各
相のコイル巻線断線検出信号DA，Ｄ，DB，
Ｄを受けると、その断線コイル巻線と反転相の
関係にあるコイル巻線に逆方向の電流が流れるよ
うにステツピングモータ駆動部６へ電流方向切換
信号C_AA，C_BBを出力する。この点については後に
ステツピングモータ駆動部６との関係で詳述す
る。

駆動パルス周波数発生タイマ６４は、ステツピ
ングモータ５を何秒毎にステツプ作動させるか、
例えば、２相励磁式では励磁信号EA，EB→EB，
Ｂ→Ｅ，Ｅ→Ｅ，EAの切換えを何秒毎
に行なうかのタイマＴを決めるものであり、駆動
コントローラ７からのリセツト（初期化）信号S₁
を受け、Ｔ時間後にタイムアウト（切換え）信号
S₂を出力し、またリセツト信号S₁を受けるという
動作が繰返される。ステツピングモータ５は駆動
パルスの周波数が高いほど出力トルクが低下する
特性をもち、上記タイマＴは駆動パルスが転舵比
変更に必要な限界トルクを越えない周波数となる
ように設定されている。

また、転舵角演算部６３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
動コントローラ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。

さて、ステツピングモータ駆動部６の回路構成
を示す第７図において、６５はＡ相、相のブリ
ツジ方式によるバイポーラ駆動回路で、Ａ相コイ
ル巻線６１Ａは電源２６からの電流方向を切換え
るPNPとNPNトランジスタ６６，６７を接続し
た第１切換回路６８と、同様のトランジスタ６
９，７０による第２切換回路７１との間に接続さ
れ、相コイル巻線６１は同様のトランジスタ
７２，７３による第１切換回路７４と上記第２切
換回路７１との間に接続されている。７５はＡ相
励磁信号EAとＡ，相電流方向切換信号C_AAを
受けてＡ相の第1PNPトランジスタ６６へスイツ
チ信号を送るNAND回路、７６は上記信号EAと
反転素子７７で反転された上記切換信号C_AAを受
けてＡ相の第1NPNトランジスタ６７へスイツチ
信号を送るAND回路である。相側のトランジ
スタ７２，７３にもＡ相側と同様のNAND回路
７８、反転素子８０およびAND回路７９が接続
されている。また、８１は第2PNPトランジスタ
６９のベースへの逆電圧を防止するダイオード、
８２は抵抗８３とコンデンサ８４とによる積分回
路と、放電用ダイオード８６とで構成された第
2PNPトランジスタ６９のオン遅延回路であり、
第2NPNトランジスタ７０側にも同様の逆電圧防
止ダイオード８７、抵抗８８とコンデンサ８９に
よる積分回路と、放電用ダイオード９０で構成さ
れたオン遅延回路９１をもつ。そして、Ａ相、
相の各第１切換回路６８，７４からそれぞれ断線
検出信号DA，Ｄを得るようになされている。

同様に、Ｂ相、相のコイル巻線６１Ｂ，６１
Ｂもブリツジ方式によるバイポーラ駆動回路９２
に組込まれている。この駆動回路９２はＡ相、
相の場合と実質的に同様の構成であり、その詳細
な図示および説明は省略する。

上記Ａ相、相の駆動回路６５において、電流
方向切換信号C_AAは正常時にＬ（ロー）信号、異
常時にＨ（ハイ）信号が駆動コントローラ７から
出力される。まず、正常時では、駆動コントロー
ラ７からＡ相励磁信号EA（Ｈ信号）が出力される
と、NAND回路７５の出力はＨであるから第１
切換回路６８のPNPトランジスタ６６は、オフ、
AND回路７６の出力はＨであるからNPNトラン
ジスタ６７はオン、または第２切換回路７１の
PNPトランジスタ６９はオン、NPNトランジス
タ７０はオフとなる。従つて、電流は第２切換回
路７１側から第１切換回路６８側へ矢印I_oの如く
Ａ相コイル巻線６１Ａを流れ、Ａ相はＳ極に励磁
される。２相励磁の場合、このようにして（Ａ，
Ｂ）、（Ｂ，）…と２相ずつが順次励磁されてい
き、ステツピングモータ５の回転子５７は１ステ
ツプずつ回転していく。

そうして、例えば、相コイル巻線６１が断
線すると、正常時には相断線検出信号Ｄが電
源電圧によりＨ信号として出力されていたのが、
電源電圧が相コイル巻線６１を通して伝わら
ないことからＬ信号となつて断線が駆動コントロ
ーラ７側で検出される。つまり、相励磁信号Ｅ
Ａが出力されると、相断線検出信号Ｄが出力
され、Ａ，相の電流方向切換信号C_AAはＬから
Ｈに切換わる。

従つて、今度はＡ相側の第１切換回路６８は
PNPトランジスタ６６がオン、NPNトランジス
タ６７はオフ、第２切換回路７１はPNPトラン
ジスタ６９がオフ、NPNトランジスタ７０はオ
ンとなつて、Ａ相コイル巻線６１Ａには逆方向I_a
の電流が流れ、Ａ相はＮ極に励磁される。このＡ
相は相の反転相であり、Ａ相のＮ極と相のＳ
極は回転子に対して同等の作用を及ぼすから、
相励磁信号Ｅが出力されるときはＡ相が相の
役割を担い、ステツピングモータ５は滞りなく作
動する。そして、相励磁信号ＥがＬになる
と、相断線検出信号Ｄは出力されず、Ａ，
相電流方向切換信号C_AAは正常時のＬに戻り、Ａ
相は励磁信号EAによりＳ極に励磁される。

上記オン遅延回路８２，９１は、電流方向の切
換時にそれぞれ第２切換回路７１のトランジスタ
６９，７０に伝わるオン信号に遅れをもたせ、同
時に両トランジスタ６９，７０がオンの状態とな
つて破壊されることを防止する。

従つて、本実施例においては、転舵比変更を行
なうステツピングモータ駆動部６のコイル巻線６
１Ａ，６１，６１Ｂ，６１の１つが断線する
と、その断線したものの反転相の関係にあるコイ
ル巻線が正常時とは逆の極性に励磁され、ステツ
ピングモータ５の回転子５７を断線がないときと
同じように回転されるから、揺動軸４２の回動に
よる転舵比の変更を支障なく行なうことができ
る。

なお、本実施例は２相励磁方式だから、コイル
巻線断線信号入力時、その断線したコイル巻線の
反転相にあたるコイル巻線と他のコイル巻線とを
制御してステツピングモータ５を駆動するように
したが、１相励磁方式の場合は、断線したコイル
線の反転相のもののみを逆極性に励磁してステツ
ピングモータ５を駆動することになる。

実施例２本例は第９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９
３、このハンドル舵角センサ９３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６に制御信号を出力
するコントローラ９４、ステツピングモータ駆動
部６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
歯車によりなる伝達機構９５を介して後輪側リレ
ーロツド１８のラツク９６に噛合するピニオン９
７に連係しており、油圧のコントロールバルブ３
３はピニオン９７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９８が取り付けられ、また、ステツピング
モータ駆動部６にコイル巻線断線検出手段９９が
設けられ、後輪転舵角信号および断線検出信号を
コントローラ９４へ出力するようになされてい
る。また、コントローラ９４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１００、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１０１、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１０２および
ハンドル舵角記憶用の通電線１０３が接続されて
いる。

そうして、コントローラ９４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
を出力する転舵角演算部１０４と、この制御信号
を受けてステツピングモータ駆動部６に各コイル
巻線の励磁信号を出力するとともに、各コイル巻
線の断線検出信号を受けて電流方向切換信号をス
テツピングモータ駆動部６に出力する駆動コント
ローラ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角演算部１０４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
る転舵検出手段１０５とを備えている。

従つて、本例の場合、転舵角演算部１０４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、制御モード切換スイツチ１０１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と前輪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１０１、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、ステツピングモータ駆動部の
コイル巻線が断線しても反転相のコイル巻線の制
御によりステツピングモータを駆動することがで
きるため、４輪操舵における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８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図は操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図はステツピングモータの断面図、
第６図は制御系統時、第７図はステツピングモー
タ駆動回路図、第８図は転舵比特性図、第９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……ステ
ツピングモータ駆動部、７……駆動コントロー
ラ、８……車速センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

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、各コイル巻
線が各々反転相を有し、この各コイル巻線の励磁
電流の方向が正および負の２方向をとるようにな
されたステツピングモータ駆動部と、このステツ
ピングモータ駆動部を制御して上記ステツピング
モータを駆動する制御部とを備え、この制御部は
上記ステツピングモータ駆動部のコイル巻線の断
線時にこの断線したコイル巻線の反転相および残
りのコイル巻線を制御してステツピングモータを
駆動する駆動コントローラを備えていることを特
徴とする車両の４輪操舵装置。