JPH054274B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、前輪の転舵に応じて後輪をも転舵す
るように成した車両の４輪操舵装置に関する。さ
らに詳しくは、少なくとも車速に応じて決定され
る前輪転舵角に対する後輪転舵角の比に基づいて
後輪を転舵するよう後輪転舵機構に指令信号を発
するコントローラを備えて成る４輪操舵装置に関
する。

（従来技術） 従来４輪車両の操舵はステアリングホイールに
よつて前輪のみを転舵するのが普通であつたが、
前輪のみを転舵するのでは走行状況によつて後輪
に横すべりが生じたり、旋回半径に限度があつて
小まわりが効かないなどの操縦性、操向性の点か
ら問題が指摘され、この点に鑑み最近前輪と共に
後輪をも転舵する４輪操舵装置が提案、研究され
ている。

即ち４輪操舵装置では比較的高速での走行時に
前輪の転舵方向と同一の方向に後輪を転舵すれば
（これを同位相転舵という）、前、後輪に同時に横
方向の力が加わるので操舵輪操舵からの位相のお
くれがなく、車両の姿勢を旋回円の接線上にほぼ
保つことが出来、例えば高速走行時のレーンチエ
ンジなどもスムーズに行なえる。又極低速走行時
に前輪の転舵方向と逆方向に後輪を転舵すれば
（これを逆位相転舵という）、車両の向きを大きく
変化出来るので縦列駐車や車庫入れなどに便利で
ある。

さらに比較的高速では前輪を大きく転舵するこ
とはなく、前輪を大きく転舵するのは比較的低速
での走行時であることを考えると、前輪が小さく
転舵される範囲では後輪をも同一方向に転舵し、
大きく転舵する時には後輪を逆方向に転舵する４
輪操舵装置が求められることが判る。

このようなことから、前輪の転舵角に対して後
輪の転舵角の比、すなわち転舵比を任意に可変制
御できる機構を設け、車速、前輪転舵角等に応じ
て転舵比を可変制御して操縦性、走行安定性等の
向上を図ることが提案されている。

例えば、特開昭59−77968号に開示されている
ように、前輪に対する後輪の転舵比をコントロー
ラにより制御するようになすとともに、このコン
トローラを車速センサからの車速信号に基づいて
作動させるようにした４輪操舵装置がある。

このようにして、車速に応じて４輪操舵を行な
わせる場合に、車速は路面状況等により常に細か
く変動し、また車速を検出する車速センサの精度
やセンサ用ケーブルのねじれ等により検出信号も
常に変動するため、この細かな変動に対応して転
舵比を制御したのでは却つて後輪のふらつき等を
生じ安定性が損なわれるという問題がある。

（発明の目的） 本発明は、このような問題に鑑み、４輪操舵の
制御用のコントローラに入力する車速信号はヒス
テリシス処理して車速の微少変動による悪影響を
除去するようにした車両の４輪操舵装置を提供す
ることを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明の４輪操舵装置は、少なくとも車速に応
じて転舵比を可変制御する指令信号を後輪転舵機
構に発するコントローラを有し、 該コントローラには、信号処理部によつて車速
センサからの信号をヒステリシス処理された車速
信号が入力されるようにしたことを特徴とするも
のである。

上記ヒステリシス処理とは、車速がある一定範
囲内で変動しても、車速センサから検出してコン
トローラにおける制御情報として用いる車速信号
としては一定値のまま保持するような処理を意味
し、具体的には、例えば、車速センサから検出さ
れるパルスを検出する場合に、このパルス数(N)が
最初に検出したパルス数（N₁）から所定幅（±
α）の変動内に収まつている間はコントローラに
送る車速信号としては最初に検出したパルス数
（N₁）を送り続け、この所定幅を超えて変動した
時に初めてコントローラへ送る車速信号を変動し
た車速に対応する値に変えるようにすることを言
い、このようにヒステリシス処理することにより
コントローラの作動は車速の細かな変動を受けな
くなり安定した制御が行なえるようになる。

（実施例） 以下、図面に示す実施例を参照しながら本発明
を詳細に説明する。

第１図は本発明に係る４輪操舵装置の１実施例
を示す概略図である。ステアリングホイール１は
ステアリングシヤフト１ａを介して第１ピニオン
２と連結し、第１ピニオン２は車幅方向に摺動自
在な第１ラツク軸３のラツクと噛合する。第１ラ
ツク軸３の両端には右および左用タイロツド４
ａ，４ｂが連結し、タイロツド４ａ，４ｂは右お
よび左用前輪６ａを車体に対し転舵自在に支持す
るナツクル５ａ，５ｂのアームと連結する（な
お、左右対象なので左側のタイロツド４ｂ、ナツ
クル５ｂ、前輪６ｂは図示せず）。このため、ス
テアリングホイール１の操作に応じて第１ラツク
軸３が車幅方向に移動し、この移動がタイロツド
４ａ，４ｂを介してナツクル５ａ，５ｂに伝わり
前輪６ａ，６ｂが転舵される。

一方、第１ラツク軸３には第１ラツク軸３と平
行な第２ラツク軸７が連結部７ａを介して一体に
連結され、第２ラツク軸７のラツクには後輪へ伝
える転舵力を得るための第２ピニオン８が噛合し
ている。このため、第１ラツク軸３が車幅方向に
動かされると、同時に第２ラツク軸７も同方向に
動かされ、第２ピニオン８が回転される。この第
２ピニオン８の回転は、第２ピニオン８と連結す
る動力伝達シヤフト９を介して転舵比可変後輪転
舵機構１０に伝えられ、ここで調整される転舵比
に応じて後輪が転舵される。このようにして、前
輪転舵に応じて後輪転舵を行なわせることができ
るようになつている。

次に、転舵比可変後輪転舵機構１０について説
明する。前端が第２ピニオン８と連結した動力伝
達シヤフト９の後端は第３ピニオン１１と連結
し、第３ピニオン１１は回転軸１２ｂが車体に支
持されたベベルギヤ１２と噛合する。ベベルギヤ
１２の周上の１ケ所には、ロツド支持孔１２ａが
形成され、このロツド支持孔１２ａ内に連結ロツ
ド１３がベベルギヤ１２に対し回動自在で且つロ
ツド１３の軸方向摺動自在に挿入される。ロツド
１３の一端１３ａは、パワーステアリング用のコ
ントロールバルブ１５を介して後輪転舵用の第３
ラツク軸１７と結合する結合アーム１４ａ，１４
ｂとボールジヨイントにより連結する。第３ラツ
ク軸１７は後輪用ギヤボツクス１６内に車体方向
摺動自在に保持され、第３ラツク軸１７の両端は
右および左用タイロツド１８ａ，１８ｂを介して
右および左用ナツクル１９ａ，１９ｂと連結す
る。右および左用ナツクル１９ａ，１９ｂは車体
に対して転舵自在に後輪２０ａ，２０ｂを支持す
るため、第３ラツク軸１７の車幅方向の動きによ
り後輪が転舵される。なお、タイロツド、ナツク
ル、後輪は左右対象であるため右側のみを図示し
ている。第３ラツク軸１７の車幅方向の動きは、
ベベルギヤ１２の回転に伴う連結ロツド１３の一
端１３ａの車幅方向の移動が結合アーム１４ａ，
１４ｂを介して第３ラツク軸１７に伝えられて行
なわれる。この時、結合アーム１４ａ，１４ｂ上
に設置されたコントロールバルブ１５の作用によ
り、ポンプ２１からの圧油が後輪用ギヤボツクス
１６内のシリンダ内に適宜送られ第３ラツク軸１
７の移動をアシストするようになつている。

次に、ベベルギヤ１２の回転に応じて連結ロツ
ド１３の一端１３ａを車幅方向に移動させる機構
について説明する。連結ロツド１３の他端１３ｂ
はボールジヨイントを介して振子アーム２２の先
端と連結し、この振子アーム２２はこのアーム２
２と直角な揺動軸２３と結合し、この揺動軸２３
を中心に回転自在となつている。この揺動軸２３
は、垂直に延びた揺動支持軸２４により水平面内
に延びて支持され、揺動支持軸２４の回転に応じ
て水平面内で揺動するようになつている。この揺
動軸２３の揺動に応じて振子アーム２２の回転面
が傾くため、ベベルギヤ１２の回転に応じて連結
ロツド１３の一端１３ａが車幅方向へ動かされる
割合が変動する。

この作動を、第２図に示す上記転舵比可変機構
の平面概略図を用いて説明する。まず、揺動軸２
３が車幅方向に延びてベベルギヤ１２の回転軸１
２ｂと同一直線上に位置する時を考える。なお、
連結ロツド１３の一端１３ａもベベルギヤ１２の
回転軸線上に位置する。この時に、ベベルギヤ１
２が回転されると、連結ロツド１３は一端１３ａ
を頂点として連結ロツド１３を稜線とする円錐面
上を移動し、振子アーム２２はこの円錐の底面上
を移動する。このため、ベベルギヤ９が回転して
も、一端１３ａは移動しない。すなわち、この時
には前輪の転舵に対して後輪は転舵されない状態
になる。この状態から揺動支持軸２４を回転させ
て、図示の如く揺動軸２３を水平面内で反時計回
りに“”だけ傾けると、振子アーム２２の回転
面を上記円錐の底面に対して“”だけ傾く。こ
のため、例えば、ベベルギヤ１２を回転させ、第
２図において連結ロツド１３とベベルギヤ１２の
回転軸１２ｂとのなす角がα₁となるようにする
と、連結ロツド１３の他端１３ｂは１３b′の位置
に距離“d₁”だけ移動し、このため一端１３ａも
１３a′の位置にほぼ同距離だけ移動する。この移
動により第３ラツク軸１７が同様に移動され後輪
の転舵がなされる。この図から判るように、前輪
転舵角に対する後輪転舵角の比、すなわち転舵比
はベベルギヤ１２の回転に対する連結ロツド１３
の一端１３ａの移動量と同じであり、揺動軸２３
の水平面内での傾き“”の大きさに応じて転舵
比を変えることができる。さらに、揺動軸２３は
上記の如く反時計回りに傾かせるのみならず時計
回りにも傾かせることができ、この時にはベベル
ギヤ１２の回転に対する連結ロツド１３の一端１
３ａの移動方向が上記の場合と逆になる。これに
より、前輪に対し後輪を同位相にも逆位相にも転
舵させることができる。

次いて、上記揺動軸２３の水平面内での揺動を
行なわせる機構を説明する。揺動軸２３は、垂直
に延びた揺動支持軸２４により水平面内に延びて
支持されるのであるが、この揺動支持軸２４には
先端にギヤ２５ａを有する揺動ギヤ２５が固設さ
れ、この揺動ギヤ２５の揺動支持軸２４を中心と
する揺動により揺動支持軸２４が回され揺動軸２
３が揺動される。揺動ギヤ２５のギヤ２５ａはウ
オーム２６と噛合し、このウオーム２６はステツ
プモータ２９の出力軸２９ａに設けられた第１か
さ歯車２８およびこれと噛合しウオーム２６と同
軸２６ａ上に設けられた第２かさ歯車２７を介し
てステツプモータ２９により回転される。このス
テツプモータ２９の回転は、揺動支持軸２４上に
設けられ揺動軸２３の揺動角を検知する揺動角セ
ンサ３３およびヒステリシス処理部３４を介して
車速を検知する車速センサ３２からの検知信号を
受けた電気コントローラ３１からステツプモータ
駆動回路３０へ送られる制御信号に基づいて制御
される。

電気コントローラ３１による制御の１例を示す
のが第３図のグラフであり、このように車速に応
じてハンドル舵角（前輪転舵角）に対する後輪転
舵角、すなわち転舵比を変えるようにしている。
本例においては、低速領域においては後輪を逆位
相に転舵させ旋回性の向上を図り、高速領域では
同位相に転舵させ走行安定性の向上を図つてい
る。この場合、コントローラ３１は、予め設定さ
れたプログラムに従つて演算処理を行なうマイコ
ン等の演算処理装置で構成され、該コントローラ
３１は、少なくとも車速に応じて転舵比（前輪転
舵角に対する後輪転舵角の比）を決定し、該転舵
比に基づいて後輪を転舵するよう後輪転舵機構１
０、特に該機構中のステツプモータ２９に指令信
号を発し、該ステツプモータ２９はこの信号の基
づいて所定回転方向に所定パルス分だけ駆動さ
れ、それに応じて第３図のように転舵比が変化す
る。

上記コントローラ３１に送られる車速信号は、
車速センサ３２により検出された信号そのもので
はなく、この信号をヒステリシス処理部３４でヒ
ステリシス処理されたものであり、このヒステリ
シス処理により車速の微小変動を伝えないように
して安定した制御を行なえるようにしている。さ
らに、ヒステリシス処理部３４には、車速センサ
３２からの信号を受けて実車速が零になつたか否
かを検出する車速判別部３５からの出力が入力さ
れるようになつており、車速判別部３５によつて
実車速が零になつたことが検出されると車速判別
部３５からヒステリシス処理部３４へ信号が送ら
れ、ヒステリシス処理部３４ではこの信号を受け
てヒステリシス処理の幅を零にする。これによつ
て、実車速が零の時にはコントローラ３１に送ら
れる車速信号も零になり、後輪のイニシヤルセツ
トを車両が確実に停止した状態で行なうことがで
きる。

即ち、４輪操舵装置においては、転舵比制御を
行なつている場合に前輪に対する後輪の位置や転
舵比制御系等にわずかずつ狂いが生じてくること
が考えられ、このような狂いを放置すれば狂いが
徐々に大きくなつて転舵比制御が異常になり操縦
性、安定性が損なわれる恐れがあるため、一般に
後輪の位置を検出してこれをフイードバツク制御
して正しい位置にセツトし直すイニシヤルセツト
を行なうようにしている。このイニシヤルセツト
を走行中に行なつたのではセツトに伴い後輪のふ
らつきが生じ危険があるので、イニシヤルセツト
は停車中に行なうようにしている。ところが、上
述のように車速検出においてヒステリシス処理を
行なうようにした場合には、実車速が零であるの
に検出車速が零でないと判断したり、実車速が零
でないのに検出車速が零であると判断することが
生じ、このような状態で後輪のイニシヤルセツト
を行なつたのでは却つて後輪の位置、すなわち転
舵比の誤差が大きくなる恐れがあるという問題が
ある。

そこで、本実施例では、上述の様に車速判別部
から実車速が零であることが検出された時にはヒ
ステリシス処理を行なう幅を零にするようにして
おり、その結果、上記ヒステリシス処理を行なつ
ても車両が完全に停止した時にのみ制御用車速信
号が零になるので後輪のイニシヤルセツトを車両
が完全に停止した状態で行なうことができ、制御
誤差を少なくすることができる。

以上説明したコントローラ３１およびヒステリ
シス処理部３４での制御内容を第４図のフローチ
ヤートを用いて説明する。

このフローチヤートに示す車速処理ルーチンは
ステツプS1から始まりステツプS10で終るもの
で、このルーチンを所定間隔で割込み処理する。
この割込み処理間隔は、車速センサの種類等に応
じて決めるもので、本実施例では車速センサとし
て20パルスセンサを用い、且つこのセンサは車が
１Km進むと637回転するようになつているので、
車速が１Km／Ｈの時のパルス周期Ｔは Ｔ＝3600（秒）／｛１（Km／Ｈ）×637（回転） ×20（パルス／回転）｝＝0.282575（秒） となるので、Ｔ＝0.282575秒毎の割り込み処理を
行なう。これによつて、このＴ（秒）の間に入力
されるパルス数が車速（Km／Ｈ）と同じになる。

上記のような周期Ｔ（秒）の割込み処理を行な
うときのパルス数を“Ｎ”、検出車速を“Ｖ（Km／
Ｈ）”とすると、ステツプS1から開始した車速処
理ルーチンをステツプS2に進んだ時、前回のル
ーチンから今回のルーチンまでのＴ（秒）の間に
カウントされたパルス数Ｎ（この値は車速を時速
で表わした値となる）を車速Ｖと記憶し、一方、
Ｎの値は零にリセツトして次のルーチンまで再び
パルスのカウントを開始する。次いで、ステツプ
S3に進みＶ＝０か否か、すなわち前回のルーチ
ンから今回の割込み処理ルーチンまでのＴ秒の間
にパルスがカウントされたか否かを判定し、Ｖ＝
０の時は実車速も零であるのでステツプS4に進
みＶの値（すなわち“零”）をコントローラでの
制御情報用の車速信号SPDに入力する。この
SPDが零になることによつて前述の後輪のイニ
シヤルセツトが可能になる。ステツプS4からは
ステツプS10に進んで割込み処理は完了し、次の
処理に備える。

一方、Ｖ＝０でない時、すなわち走行中の場合
にはステツプSPD＝０か否かを判定する。本制
御においてはヒステリシス処理が行なわれるの
で、ある程度の車速変動があつても制御用の車速
信号SPDは零ということがあり得るが、この時
にはステツプS4に進んでＶの値をSPDに入力す
る。これによつてSPD＝０であつても実車速が
零でない限りSPDの値はＶと等しくなつて零で
はなくなる。このため、実車速が零でない限り後
輪のイニシヤルセツトが行なわれることがない。
SPD＝０でない時は、ステツプS6に進み（Ｖ−
SPD）≧αか否かを判定し、（Ｖ−SPD）≧αの時
はステツプS8に進んで（Ｖ−α）の値をSPDに
入力した後ステツプS10に進んで処理を終了し、
（Ｖ−SPD）＜αの時はステツプS8に進んで（Ｖ
−SPD）≦−αか否かを判定し、（Ｖ−SPD）≦−
αの時は（Ｖ−SPD）の値をSPDに入力した後
ステツプS10に進んで処理を終了し、（Ｖ−SPD）
＞αの時はそのままステツプS10に進んで処理を
終了する。この時のSPDの値は次回の割り込み
処理のためこのまま記憶されて用いられるため、
この車速処理フローをＴ秒毎に割込み処理すれ
ば、前回の割り込み処理で用いられた制御用の車
速信号SPDに対して、今回の車速変化が（±α）
の範囲内にある限りSPDの値はそのまま制御用
として用いられ、車速変化が（±α）を超えた時
に初めてSPDの値が実車速に近ずくように修正
される。すなわち、車速センサの信号は上記の様
にして（±α）の幅のヒステリシス処理がなされ
るのである。

なお、本発明は上記実施例のごとく後輪転舵機
構とステアリング機構とを機械的に連結した型式
の４輪操舵装置に限定されず、後輪転舵機構をコ
ントローラにより電気的に制御される電磁アクチ
ユエータで直接駆動する型式の４輪操舵装置にも
適用できる。この場合、コントローラには前輪の
操舵角を検出するセンサの信号が合せて入力され
る。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、少なくと
も車速に基づいて４輪操舵の制御を行なうコント
ローラに入力される制御用車速信号が車速センサ
の信号を所定幅のヒステリシス処理したものであ
るので、走行中の細かな車速変動の影響を受けず
に安定した制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車両の４輪操舵装置の１
例を示す概略図、第２図は第１図の後輪転舵機構
の平面概略図、第３図は第１図の４輪操舵装置に
より制御される転舵比と速度の関係を示すグラ
フ、第４図は第１図の４輪操舵装置による車速処
理制御ルーチンを示すフローチヤートである。 １……ステアリングホイール、９……動力伝達
シヤフト、１０……転舵比可変後輪転舵機構、１
２……ベベルギヤ、２２……振子アーム、２９…
…ステツプモータ、３１……コントローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前輪の転舵に応じて後輪を転舵するようにな
   した車両の４輪操舵装置であつて、 少なくとも車速に応じて決定される前輪転舵角
   に対する後輪転舵角の比に基づいて後輪を転舵す
   るよう後輪転舵機構に指令信号を発するコントロ
   ーラが設けられており、 該コントローラに入力される車速信号は、車速
   を検出する車速センサより発せられる信号を所定
   幅のヒステリシス処理する信号処理部を介して入
   力されるように構成されていることを特徴とする
   車両の４輪操舵装置。