JPH057225B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、ステアリング操作により、前輪の
みならず、後輪をも操舵しうるように構成された
四輪操舵装置に関し、とくに、急減速時に後輪の
転舵方向が同位相から逆位相に移行することによ
り、運転者の意志とは無関係に車両の回転半径が
急激に小さくなる、いわゆる切れ込みが生じるこ
とを回避したものに関する。

【従来の技術】

主として操向安定性の向上を目的として、ステ
アリング操作にしたがつて、前輪のみならず、後
輪をも所定方向に転舵させるというアイデイアは
すでに知られている。たとえば、特開昭58−
20563号公報に示されたものは、前輪用のステア
リングギヤボツクス内のラツク杆に車体後方部ま
でのびる操作力伝達用シヤフトの前端のピニオン
を噛合させ、この操作力伝達用シヤフトの回転を
後輪用転舵機構に入力し、後輪を所定方向に転舵
するように構成されている。すなわち、この公報
に示された四輪操舵装置は、前輪転舵のための操
舵力の一部を機械的に後輪用転舵機構に伝達する
ように構成されたものであつて、後輪舵角は前輪
の転舵角によつてのみ決定される。 また、特開昭59−77968号公報に示されたもの
は、基本的には電気的な制御装置によつて後輪の
転舵角が制御されるように構成され、前輪の転舵
角に対する後輪の転舵角を、前輪の転舵角の大き
さおよび車速に応じて制御するように構成されて
いる。

【発明が解決すべき課題】

上記特開昭58−20563号公報に示された従来例
においては、次のような問題がある。すなわち、
後輪の転舵角は前輪の転舵角によつてのみ決定さ
れるので、転舵角に応じた操向性は確保できて
も、遠心力の影響の少ない低速時と遠心力が大き
い高速時の双方の操向性を向上させることができ
ない。 また、上記特開昭59−77968号公報に示された
ものには、次のような問題がある。すなわち、車
速および前輪の転舵角のみを後輪の転舵角を決定
するための要素としているので、旋回中に急減速
すると、運転者の意志とは無関係に後輪の転舵角
が変化し、旋回半径が急に小さくなつて、いわゆ
る切れ込みが生じる恐れがある。 ところで、四輪操舵装置を備えた自動車におい
て、最高のドライバビリテイを実現するには、遠
心力の影響が少ない低速時と、遠心力を考慮する
必要がある高速時とのいずれであつても車両のす
べり角を０に近付けるために、前輪の転舵角に対
する後輪の転舵角の比を表す転舵比ｋを変化させ
る必要があり、車速と転舵比ｋとの関係は、概ね
第４図に示す関係であることが望ましいことが知
られている。ここで、転舵比ｋが正の領域は、前
輪の転舵方向と後輪の転舵方向が互いに逆方向
の、いわゆる逆位相であることを示し、転舵比ｋ
が負の領域は、前輪の転舵方向と後輪の転舵方向
が互いに同方向の、いわゆる同位相であることを
示す。したがつて、低速時には、後輪は、前輪に
対して逆位相に転舵されることが好ましく、高速
時には、後輪は、前輪に対して同位相に転舵され
ることが好ましい。 低速時には、後輪が逆位相に転舵されるので、
車体旋回中心が車体中心を通る車幅方向線上に近
付き、したがつて車体のすべり角が０に近付くと
ともに、回転半径が前輪のみ転舵する場合にくら
べて小さくなる。一方、高速時には、遠心力の影
響により前輪と路面との間にすべり角が生じ、こ
れにより旋回中心が前方に移行する傾向が生じる
が、この傾向を後輪を前輪と同位相に転舵するこ
とにより相殺し、旋回中心を車体中心の通る車幅
方向線上に近付けることができる。低速時、およ
び高速時のいずれの場合であつても、車体旋回中
心が車体中心を通る車幅方向線上に来ることは、
車体のすべり角がなくなることを意味し、これに
より、旋回時でのドライバビリテイが著しく向上
する。 とろこで、上記第４図のグラフに示される車速
と転舵比との関係のみにしたがつて後輪の転舵方
向および量を制御する場合、前にも説明したよう
に、旋回中に急減速した場合に運転者の意志とは
無関係に後輪が同位相から逆位相に転舵され、旋
回半径が急激に小さくなるという問題がある。 この発明は、上記の事情のもとで考え出された
もので、上記の各従来例の問題を解決し、低速時
後輪が前輪に対して逆位相に転舵され、高速時後
輪が前輪に対して同位相に転舵されるようになし
た四輪操舵装置において、同位相域から逆位相域
への急激かつ大幅な減速時に後輪が同位相から逆
位相に転舵されることのないようにすることをそ
の課題とする。

【課題を解決するための手段】

本発明の四輪操舵装置では、次のように構成す
ることにより、上記課題を解決している。 すなわち、本発明の四輪操舵装置は、ステアリ
ングシヤフトの回転に応じて前輪を転舵させる前
輪転舵機構と、制御装置によつて制御され、かつ
後輪を転舵しうる後輪転舵機構と、前輪舵角セン
サと、後輪舵角センサと、車速センサと、後輪の
前輪に対する転舵比が車速に応じて高速の場合に
は同位相に、低速の場合には逆位相に設定された
標準データテーブルと、後輪の前輪に対する転舵
比が同位相に設定された急減速時用データテーブ
ルと、車両が急減速状態であることを検出する急
減速検出手段と、上記標準データテーブルにした
がつて後輪の転舵角を決定する一方、車両が上記
標準データテーブルにおける同位相領域の車速で
走行している場合において上記急減速検出手段か
ら車両が所定の急減速状態に入つたことを表す信
号が入力されたときには、この急減速状態が継続
する間、上記急減速時用データテーブルにしたが
つて後輪の転舵角を決定し、かつ上記のようにそ
れぞれ決定された転舵角となるように上記後輪転
舵機構をフイードバツク制御する制御手段と、を
備えることを特徴としている。

【作用】

標準データテーブルには、たとえば、第４図に
示すように、車速と、これに対応する最適な転舵
比との関係、すなわち、低速域においては転舵比
を逆位相とし、高速域においては転舵比を同位相
とした車速と転舵比との関係を表すデータが格納
され、また、急減速時用データテーブルには、た
とえば、第５図または第６図にに示すような、速
度と、これに対応する転舵比の関係を表すデータ
が格納される。第５図および第６図から明らかな
ように、急減速時用データテーブルにおいては、
転舵比は、すべての車速領域において同位相とな
つている。 通常走行時には、制御手段は、標準データテー
ブルにしたがつて後輪転舵機構を制御する。具体
的には、制御手段は、車速センサから入力される
現在車速にしたがつた転舵比を標準データテーブ
ルから読み取り、前輪舵角センサから入力される
前輪の転舵角と上記標準データテーブルから読み
取つた転舵比から後輪の転舵角を演算し、この決
定された転舵角にしたがつて後輪転舵機構をフイ
ードバツク制御する。一方、車両が上記標準デー
タテーブルにおける同位相領域の車速で走行して
いる場合において上記急減速検出手段から車両が
所定の急減速状態に入つたことを表す信号が入力
されると、この急減速状態が継続する間、制御手
段は、転舵比を読み取るデータテーブルとして急
減速時用データテーブルを選択し、上記と同様に
して後輪の転舵角を決定し、かつ後輪転舵機構を
フイードバツク制御する。

【効果】

上記のように、本発明の四輪操舵装置では、通
常時においては、標準データテーブルにしたが
い、車速および前輪の転舵角に対応して、それに
最適な後輪操舵を行なつて、すべての車速におい
て最適な操舵感覚を得ることができる。また、本
発明の四輪操舵装置によれば、後輪が前輪と同位
相に転舵された、比較的高速での旋回中に、標準
データテーブルにしたがえば同位相域から逆位相
域にまたがる大幅かつ急激な減速をせざるをえな
い場合が生じても、運転者の意志とは無関係に後
輪が逆位相に転じ、旋回半径が急激に小さくなつ
ていわゆる切れ込みが起こり、これがさらに進ん
で車両がスピンするといつた重大な危険を未然に
防止することができる効果がある。

【実施例の説明】

以下、本発明の四輪操舵装置の実施例を図面を
参照しつつ具体的に説明する。 第１図は、本発明の四輪操舵装置の一例の全体
構成概略図である。ここで前輪操舵機構１は、従
来公知のものが使用される。すなわち、ラツク・
ピニオン式の転舵機構の場合、ステアリングホイ
ール２とともに軸転するステアリングシヤフト３
の回転は、ギヤボツクス４でたとえばラツク杆５
の車幅方向の往復動に変換され、さらにこのラツ
ク杆５の往復動は、両端のタイロツド６，６を介
してナツクルアーム７，７の軸８，８を中心とし
た回動に変換され、このナツクルアーム７，７の
回動により、前輪９，９は上記軸８，８を中心と
して転舵されるようになつている。 一方、本例における後輪転舵機構１０は、制御
手段１１を構成するマイクロコンピユータ１１′
によつて制御されるステツピングモータ１２と、
このステツピングモータ１２の回転が入力される
公知のパワーステアリング装置１３とによつて構
成される。また、マイクロコンピユータ１１′に
は、前輪舵角センサ１４、後輪舵角センサ１５お
よび車速センサ１６からの信号が入力され、か
つ、上記ステツピングモータ１２への制御線が延
びている。 上記ステツピングモータ１２は、後述するよう
に、たとえばラツク・ピニオン式のパワーステア
リング装置１３に対して連繋されており、ステツ
ピングモータ１２の出力軸の回転方向にしたがつ
てパワーシリンダ３４（第２図）が駆動され、車
幅方向に延びるラツク杆１９を往復動させるよう
になつている。ラツク杆１９の動きは、その両端
に連結されたタイロツド２０，２０によつてナツ
クルアーム２１，２１に伝達されてこのナツクル
アーム２１，２１を軸２２，２２を中心として回
転させ、したがつてこのナツクルアーム２１，２
１に取付けられた後輪２３，２３は、上記軸２
２，２２を中心として転舵される。 上記ステツピングモータ１２とパワーステアリ
ング装置１３との連繋構造を第２図に示す。 この例では、ステツピングモータ１２の出力軸
２４の回転を減速してパワーステアリング装置１
３の入力部１７に入力するように構成している。
すなわち、ステツピングモータ１２に付設された
ギヤハウジング２５内に、出力軸２４に取付けた
小ギヤ２６と、伝動軸２７に取付けられ、かつ小
ギヤ２６に噛み合う大ギヤ２８とを組込み、伝動
軸２７とパワーステアリング装置１３の入力軸２
９とを両端がユニバーサルジヨイントで連結され
た軸３０で連結している。パワーステアリング装
置１３の入力軸２９は、コントロールバルブ部３
１を経て先端にピニオン３２が形成されており、
これがギヤボツクス３３内を左右摺動可能なラツ
ク杆１９に噛み合つている。ギヤボツクス３３の
左方において符号３４を示す部分がパワーシリン
ダ部で、ピストン３５を挟むようにシリンダ空間
が形成されており、かつピストン３５を双方向に
駆動できるように、コントロールバルブにつなが
る一対の油圧ポート３６，３７が設けられる。こ
のラツク・ピニオン式のパワーステアリング装置
１３によつて倍力され、上記ステツピングモータ
１２の回転方向にしたがつた方向にラツク杆１９
が動かされ、後輪２３が所定の方向に所定角転舵
される。 制御手段１１を構成するマイクロコンピユータ
１１′内には、第３図に示すように、標準走行時
での車速Ｖと、後輪２３の前輪９に対する転舵比
ｋとの関係を表す標準データテーブル３８と、急
減速時での車速Ｖと、後輪２３の前輪９に対する
転舵比ｋとの関係を表す急減速時用データテーブ
ル３９が形成される。これらのデータテーブル３
８，３９は、たとえば、ROMまたは不揮発性
RAM内に格納される。標準データテーブル３８
に表わされる転舵比ｋは、たとえば、車速Ｖに対
応して車体のすべり角が０となるように決定さ
れ、それは、たとえば第４図に示すグラフのよう
になる。一方、急減速時用データテーブル３９に
表される転舵比ｋは、高速時と低速時とで転舵比
ｋの符号が逆転しないように決定され、その場合
の車速と転舵比との関係は、たとえば、第５図ま
たは第６図に示すようになる。第５図の場合は、
車速が小さくなるほど転舵比が小さくなるが、位
相は逆転しない。また、第６図の場合は、車速に
関係なく転舵比が一定である。 制御手段１１は、車速が急減速時であるかどう
かによつて上記標準データテーブル３８と急減速
時用データテーブル３９のデータを選択的に読み
出してこれに基づいて後輪転舵機構１０をフイー
ドバツク制御するが、かかる選択は、急減速検出
手段４０から制御手段１１に入力される信号が所
定値を超えるかどうかを判断することによつて行
なわれる。急減速検出手段４０としては、加速度
センサ（図示略）を使用してもよいが、車速セン
サ１６からのデータを時間について微分するよう
にすればよい。 制御手段１１による制御を、第７図に示すフロ
ーチヤートを参照して説明する。 通常走行時には、車速センサ１６からの車速信
号（ステツプ102）と、その車速に対応する転舵
比を標準データテーブル３８から読み出し（ステ
ツプ104）、この転舵比ｋと前記舵角センサ１４か
ら送られる前輪舵角データ（ステツプ105）とか
ら後輪２３の転舵角および方向を決定し（ステツ
プ107）、所定の方向に後輪２３を転舵するように
後輪転舵機構１０を制御する（ステツプ108）。後
輪転舵機構１０は、後輪舵角センサ１５から制御
手段１１にフイードバツクされるデータが上記決
定された転舵角となるまで駆動される。このよう
な制御が繰り返し行なわれ、前輪９の転舵角およ
び車速にしたがつて、後輪２３が最適な状態に転
舵される。 なお、本実施例では、たとえば、縦列駐車を行
なう場合などに、低速で車体を斜めに平行移動さ
せることができるように、低速時であつても後輪
２３を前輪９に対して同位相で転舵しうるよう
に、同位相スイツチ４１が設けられている（第１
図および第３図参照）。本例では、この同位相ス
イツチ４１がオンとなると（ステツプ109）、制御
手段１１は、車速がある設定車速（この場合、か
なり遅い車速、すなわち、標準データテーブルに
おいて後輪が前輪に対して逆位相となる領域）以
下であることを条件に（ステツプ106）、転舵比ｋ
をたとえば−１に固定して（ステツプ110）処理
を行なうようにしている。 一方、車速が標準データテーブルにおける同位
相領域にあるときに車両が急減速状態に入つたこ
とが急減速検出手段４０からの信号が所定値を超
えることにより検知されると（ステツプ103）、制
御手段１１は、その車速に対応する転舵比を急減
速時用データテーブル３９から読み出し（ステツ
プ111）、この転舵比ｋと前輪舵角センサ１４から
送られる前輪舵角データ（ステツプ112）とから
後輪２３の転舵角および方向を決定し（ステツプ
113）、所定の方向に後輪２３を転舵するように後
輪転舵機構１０をフイードバツク制御する（ステ
ツプ114）。後輪転舵機構１０は、後輪舵角センサ
１５から制御手段１１にフイードバツクされるデ
ータが上記決定された転舵角となるまで駆動され
る。このような制御が操り返し行なわれ、したが
つて、急減速状態が継続する間、後輪２３は、減
速前と同じく、前輪と同位相の適当な転舵角に転
舵される。 なお、第４図の標準データテーブルにおける同
位相領域の車速において急減速状態が検知された
とき、後輪をフイードバツク制御するためのデー
タテーブルが第５図または第６図の急減速時用デ
ータテーブルに切り換わり、この切り換わりの瞬
間の速度におけるデータテーブル上の転舵比が共
に同位相状態であるとはいえ若干互いに異なつた
値となることもあるが、次の理由により、このこ
とはそれほど問題とはならない。 すなわち、車速が標準データテーブルおける同
位相領域にあるとき、比較的高速走行している状
態であり、この場合、事実上前輪の舵角はそれほ
ど大きくない。したがつて、制御において基づく
べきデータテーブルが切り換わることによつて制
御用の転舵比が若干変化しても、これによる後輪
舵角の変化は微小である。また、本願発明におけ
る後輪転舵機構の制御は、基本的に目標転舵角と
実舵角との比較に基づくフイードバツク制御であ
り、したがつて目標舵角が瞬間的に大きく変化し
たからといつてその後輪が瞬時に転舵されるので
はない。フイードバツク制御によるタイムラグが
あるし、また、後輪転舵機構の駆動速度限界によ
つて、後輪を瞬時に転舵させることはできず、実
際上は目標舵角に向かつて後輪が滑らかに転舵さ
れることになる。このように、データテーブルの
変更に基づいて仮に目標舵角が瞬時に変化して
も、実際の後輪の動きは目標舵角に向かつて滑ら
かに変化するのであり、しかも、高速走行である
がゆえに、その量はわずかであることから、ほと
んど問題にはならないのである。 また、標準データテーブルから急減速用データ
テーブルに切り換わつた後、急減速状態が解除さ
れると、再び標準データテーブルに基づく制御が
行われる。したがつて、急減速時用データテーブ
ルに基づいて後輪が同位相のまま低速状態となつ
た時点において標準データテーブルに切り換わる
ことがある。この場合、目標後輪舵角が同位相か
ら逆位相に瞬時に転換されることになるが、この
場合も、後輪が瞬時に同位相から逆位相に転舵さ
れるのではなく、フイードバツク制御によつて後
輪転舵機構の駆動能力限界に基づいてなめらかに
転舵されることになる。しかも、このような状況
は、低速状態で起こるので、走行中多少の違和感
が生じることがあつたとしても、安全性を阻害す
るにはいたらないのである。 以上、説明したように、本発明の四輪操舵装置
においては、通常走行時に前輪の転舵角および車
速に応じ、車体にすべり角が生じない最適な操舵
性能が達成されるのみならず、後輪を前輪と同位
相方向に転舵しつつ旋回しているときに、標準デ
ータテーブルにしたがえば同位相領域から逆位相
領域にまで大幅に急減速せざるをえない状態が生
じでも、後輪が同位相から逆位相に急激に転舵し
て旋回半径が急激に縮まり、車両がスピンすると
いつた危険を未然に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の四輪操舵装置の一例の概略構
成図、第２図はステツピングモータとパワーステ
アリング装置との連繋部の詳細断面図、第３図は
制御装置およびこれと各構成要素の関係を示すブ
ロツク図、第４図は標準データテーブルの一例を
示すグラフ、第５図および第６図それぞれ急減速
時用データテーブルの例を示すグラフ、第７図は
制御手段による制御の流れの一例を示すフローチ
ヤートである。 １……前輪転舵機構、３……ステアリングシヤ
フト、９……前輪、１０……後輪操舵機構、１１
……制御手段、１４……前輪舵角センサ、１５…
…後輪舵角センサ、１６……車速センサ、２３…
…後輪、３８……標準データテーブル、３９……
急減速時用データテーブル、４０……急減速検出
手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステアリングシヤフトの回転に応じて前輪を
   転舵させる前輪転舵機構と、 制御装置によつて制御され、かつ後輪を転舵し
   うる後輪転舵機構と、 前輪舵角センサと、 後輪舵角センサと、 車速センサと、 後輪の前輪に対する転舵比が車速に応じて高速
   の場合には同位相に、低速の場合には逆位相に設
   定された標準データテーブルと、 後輪の前輪に対する転舵比が同位相に設定され
   た急減速時用データテーブルと、 車両が急減速状態であることを検出する急減速
   検出手段と、 上記標準データテーブルにしたがつて後輪の転
   舵角を決定する一方、車両が上記標準データテー
   ブルにおける同位相領域の車速で走行している場
   合において上記急減速検出手段から車両が所定の
   急減速状態に入つたことを表す信号が入力された
   ときには、この急減速状態が継続する間、上記急
   減速時用データテーブルにしたがつて後輪の転舵
   角を決定し、かつ上記のようにそれぞれ決定され
   た転舵角となるように上記後輪転舵機構をフイー
   ドバツク制御する制御手段と、 を備えることを特徴とする、四輪操舵装置。