JPH0647386B2 - 車両の４輪操舵装置 - 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
した車両の４輪操舵装置に関する。

（従来の技術） 従来より、この種の車両の４輪操舵装置として種々のも
のが知られている。例えば、特開昭５５−９１４５７号
公報に開示されているものでは、低車速域では後輪を前
輪とは逆位相とし、中，高車速域では同位相としてい
る。また、特開昭５６−１６７５６２号公報に開示され
るものでは低車速域では転舵比を零とし、中，高車速域
では後輪を前輪と同位相としている。すなわち、何れに
おいても中，高車速域では後輪を前輪と同位相としてレ
ーンチェンジ等を良好に行うようにしたものである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、中，高車速域のうち特に応答性が必要とされ
る中車速域でレーンチェンジを行う場合に、これを応答
性良くするためには、通常、大きな横方向加速度（以
下、横Ｇという）を発生させる必要がある。いま、この
横Ｇの発生過程をステアリング操作開始から順を追って
仔細にみると、先ずステアリング操作により前輪にすべ
り角が発生し、続いて該前輪に横力（コーナリングフォ
ース）が発生してヨーレートが発生する。このため、続
いて後輪にすべり角が発生し、このことにより該後輪に
横力が発生して横Ｇが発生することになる。

しかるに、上記従来のものでは、前輪転舵開始と同時に
後輪をそれに応じて同位相に転舵している関係上、ヨー
レートの発生量は少なく、しかもこのヨーレートの発生
時期は前輪転舵開始時より若干遅れる。このためレーン
チェンジの際には、前輪転舵の開始時に車両の前部はこ
の前輪転舵の開始に合せて素早く向きを変更せず、車両
の回頭性が悪いという欠点があった。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、前輪転舵の開始初期には後輪転舵特性に基いて後
輪を前輪転舵方向とは反対の逆位相に転舵し、その後、
後輪を前輪転舵方向と同じ同位相に転舵させることによ
り、ヨーレートの発生量を大きくし、且つその発生時期
を早めて、前輪転舵開始時の車両の回頭性を顕著に向上
させることにある。

さらに、前輪転舵の際に上記のように後輪を逆位相から
同位相に転舵制御する場合に、その逆位相から同位相へ
の後輪転舵特性を一定とすると、レーンチェンジ時での
運転者のステアリング操舵状態に正確に合致した後輪転
舵制御とは若干異なる制御が行われることになる憾みが
生じるため、本発明では、更に、前輪転舵の際にその前
輪転舵角の大きさを所定サンプリング内での前輪転舵角
信号等の変化の絶対量の大きさにより予測し、この予測
結果に基いて上記後輪の逆位相から同位相への後輪転舵
特性を変更することにより、レーンチェンジ時での運転
者のステアリング操舵状態に一層正確に合致した後輪の
転舵制御を行って、車両の運転操作感を一層向上させる
ことをも本発明の目的とする。

（課題の解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の構成は、前輪を転
舵するステアリング装置と、後輪を転舵する後輪転舵装
置と、車速を検出する車速検出手段と、前輪の転舵状態
を検出する前輪転舵状態検出手段と、上記車速検出手段
の信号を受け、中車速域において前輪転舵開始初期に後
輪を前輪転舵方向とは反対の逆位相に転舵し、その後、
前輪転舵方向と同じ同位相に転舵する後輪転舵特性に基
いて上記後輪転舵装置を制御する制御装置とを設ける。
そして、上記制御装置を、上記中車速域における前輪転
舵時に、上記前輪転舵状態検出手段の出力信号の所定サ
ンプリング時間内での変化の絶対量を算出し、この変化
の絶対量の大きさにより前輪転舵角の大きさを予測し、
この予測結果に応じて上記後輪転舵特性を変更するよう
上記後輪転舵装置を制御する構成としたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、中車速域においてレー
ンチェンジすべく前輪の転舵が開始されると、後輪転舵
特性に基いて先ず後輪が前輪とは逆位相に転舵され、そ
の後に従来と同様に前輪転舵方向と同じ同位相に転舵さ
れる。このことにより、後輪の上記逆位相への転舵に伴
いヨーレートの発生量が大になり且つその発生時期が早
くなるので、その前輪の転舵開始時には、車両の前部が
素早く前輪の転舵方向に向きを変えて、車両の回頭性が
良くなると共に、その後は、後輪の前輪とは同位相の転
舵により、後輪に横力が作用して、車両のレーンチェン
ジが良好に行われる。

しかも、上記レーンチェンジ時での後輪の逆位相から同
位相への後輪転舵特性は、そのレーンチェンジ時での前
輪転舵状態検出手段の出力信号の所定サンプリング時間
内での変化の絶対量の大きさにより判断した前輪転舵角
の大きさの予測結果に応じて変更されるので、例えば所
定サンプリング時間での前輪転舵状態検出手段の出力信
号の変化の絶対量が大きくて前輪転舵角が大きいと予測
された素早いレーンチェンジの要求時では、後輪の逆位
相への最大転舵角を小さく設定するよう後輪転舵特性を
変更すれば、後輪の逆位相への転舵による大きなヨーレ
ートの発生を確保しつつ、横力を早期に発生させること
ができるので、運転者のステアリング操作に良好に合致
した一層良好なレーンチェンジを行わせることができ
る。

（発明の効果） 以上説明したような本発明の車両の４輪操舵装置によれ
ば、中車速域で前輪転舵の開始初期に後輪を後輪転舵特
性に基いて逆位相に転舵し、その後、後輪を同位相に転
舵するようにしたので、前輪の転舵開始時に大きなヨー
レートの素早い発生を促すことができ、レーンチェンジ
初期での車両を回頭性の向上を図ることができる。

しかも、上記後輪の逆位相から同位相への後輪転舵特性
を、所定サンプリング時間内での前輪転舵状態検出手段
の出力信号の変化の絶対量の大きさにより判断した前輪
転舵角の大きさの予測結果に応じて変更したので、運転
者のステアリング操舵状態に合致した一層に良好な車両
のレーンチェンジを行わせることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す車両の４輪操舵装置
の全体構成を示し、１は左右の前輪２ａ，２ｂを転舵す
るステアリング装置であって、該ステアリング装置１は
ステアリング３と、ラック＆ピニオン機構４と、左右の
タイロッド５，５と、左右のナックルアーム６，６とか
ら成る。

また、７は左右の後輪８ａ，８ｂを転舵する後輪転舵装
置であって、該後輪転舵装置７は、両端が左右の後輪８
ａ，８ｂにナックルアーム９，９およびタイロッド１
０，１０を介して連結された車体横方向に延びるロッド
１１を備えている。該ロッド１１は、ロッド１１に形成
したラック１２に噛合するピニオン１３の回転動により
車体横方向に移動するもので、上記ピニオン１３はピニ
オン軸１４および一対の傘歯車１５ａ，１５ｂよりなる
伝動機構１５を介してピニオン駆動用パルスモータ１６
に回転動可能に連結されている。また、上記ロッド１１
には、該ロッド１１を操作ロッドとするパワーシリンダ
１７が接続されている。該パワーシリンダ１７は、ロッ
ド１１に固着したピニオン１７ａにより車体横方向に仕
切られた左転用油圧室１７ｂおよび右転用油圧室１７ｃ
を備えているとともに、該各油圧室１７ｂ，１７ｃはそ
れぞれ油圧通路１７ｄ，１７ｅを介して、パワーシリン
ダ１７への油供給方向および油圧を制御するコントロー
ルバルブ１８に連通し、該コントロールバルブ１８には
油供給通路１９および油戻し路２０を介して油圧ポンプ
２１が接続されている。上記コントロールバルブ１８
は、ピニオン軸１４の回転方向を検出して後輪８ａ，８
ｂの左方向転舵（図中反時計方向への転舵）時には油供
給通路１９を左転用油圧室１７ｂに連通すると共に右転
用油圧室１７ｃを油戻し路２０に連通する一方、後輪８
ａ，８ｂの右方向転舵（図中時計方向への転舵）時には
上記とは逆の連通状態とし、同時に油圧ポンプ２１から
の油圧をピニオン軸１４の回転負荷を応じた圧力に減圧
するものであり、ピニオン１３によるロッド１１の車体
横方向移動時にパワーシリンダ１７への圧油供給により
上記ロッド１１の車体横方向移動を助勢するようにして
いる。

さらに、２２は車速を検出する車速検出手段としての車
速センサ、２３はステアリング３の操舵量を検出して前
記転舵角を検出する前輪転舵角センサ、２４は後輪転舵
装置７のロッド１１の変位量を検出して後輪転舵角を検
出する後輪転舵角センサであって、上記各センサ２２〜
２４からの車速信号，前輪転舵角信号および後輪転舵角
信号はそれぞれコントローラ２５に入力されている。

上記コントローラ２５は、上記油圧ポンプ２１駆動用の
モータ２６およびパルスモータ１６を作業制御する制御
装置を構成すると共に、上記前輪転舵角センサ２３の出
力信号の極く短い所定サンプリング時間内での変化の絶
対量を検出する機能を有する。

そして、上記コントローラ２５の内部には、予め、前輪
の転舵角と車速との双方に依存する後輪転舵特性が記憶
されている。

上記後輪転舵特性の前輪転舵角依存性を第３図に基いて
説明する。第３図は高車速域における前輪転舵角依存性
を示し、細実線及び細一点鎖線で示すように前輪転舵角
が時間に対して漸次増大する傾向に対し、後輪８ａ，８
ｂの転舵角を、太実線及び太一点鎖線で示す如く、前輪
転舵の開始時から所定遅れ時間Δｔ１，Δｔ２の間は、
その当初で前輪２ａ，２ｂの転舵角とは逆位相側に増大
させた後、減少させて、所定遅れ時間Δｔ１，Δｔ２の
経過の時点で零の転舵角とし、その後は、零の後輪転舵
角から前輪転舵角の増大に応じて同位相で漸次増大する
特性である。更に、前輪転舵時での前輪転舵角が設定値
よりも大きい又は小さいとの予測結果に応じて、本実施
例では、前輪転舵角が設定値よりも小さいと予測される
図中細実線で示す前輪転舵角特性の場合には、同図に太
実線で示す後輪転舵角特性のように、後輪が同位相に転
舵されるまでの所定遅れ時間Δｔ１が長く設定される。
一方、前輪転舵角が設定値よりも大きいと予測される図
中細一点鎖線で示す前輪転舵角特性の場合には、同図に
太一点鎖線で示す後輪転舵特性のように所定遅れ時間Δ
ｔ２は上記所定遅れ時間Δｔ１よりも短く設定される。

更に、後輪転舵特性の中車速域における前輪転舵角依存
性を第４図に基いて説明する。同図において、細実線及
び細一点鎖線で示すように前輪転舵角が時間に対して漸
次増大する傾向に対し、後輪８ａ，８ｂの転舵角を、太
実線及び太一点鎖線で示すように、前輪転舵の開始時か
ら所定遅れ時間の間は、その当初で前輪２ａ，２ｂの転
舵角とは逆位相側に増大させた後、減少させて、所定遅
れ時間の経過の時点で零の転舵角とし、その後は、零の
後輪転舵角から前輪転舵角の増大に応じて同位相で漸次
増大する特性である。更に、前輪の転舵角が設定値より
も大きい又は小さいとの予測結果に応じて、本実施例で
は、前輪転舵角が設定値よりも小さいと予測される図中
細実線で示す前輪転舵角特性の場合には、同図に太実線
で示す後輪転舵角特性のように、後輪８ａ，８ｂを逆位
相に転舵する最大転舵角ａ１が大きく設定される。一
方、前輪転舵角が設定値よりも大きいと予測される図中
細一点鎖線で示す前輪点舵角特性の場合には、同図に太
一点鎖線で示す後輪転舵特性のように最大逆位相転舵角
ａ２は上記最大逆位相転舵角ａ１よりも小さく設定され
る。

続いて、上記後輪転舵特性の車速依存性を第２図に基い
て説明する。第２図において、中，高車速域にて、細線
で示すように前輪転舵角が時間に対して漸次増大する傾
向に対し、前輪の転舵角が設定値よりも大きいと予測さ
れる場合には、上記第３図及び第４図と同様に、後輪８
ａ，８ｂの転舵角を、太実線及び太一点鎖線で示す如
く、前輪転舵の開始時から所定遅れ時間Δｔ１，Δｔ２
の間は、その当初で前輪２ａ，２ｂとは逆位相側で増大
し、その逆位相側での最大転舵角が、車両に中，高車速
域別に適切な値のヨーレートを発生させるに要する設定
最大舵角ａに一致した後は、この逆位相の転舵角を減少
させ、所定遅れ時間Δｔ１，Δｔ２の経過の時点で零の
転舵角とし、その後は、零の後輪転舵角から前輪転舵角
の増大に応じて同位相で漸次増大する特性とする。更
に、同図に太一点鎖線で示す高車速域での後輪転舵角特
性の所定遅れ時間Δｔ２は、太実線で示す中車速域での
後輪転舵角特性の所定遅れ時間Δｔ１よりも短く設定さ
れる。

そして、上記コントローラ２５は、上記車速センサ２２
からの車速信号及び前輪転舵角センサ２３からの前輪舵
角信号に基いて中，高車速域での前輪転舵の開始時を判
別検出し、この検出時に、前輪転舵角センサ２３からの
前輪転舵角信号の所定サンプリング時間内での変化の絶
対量の算出し、この変化の絶対量の大きさを所定値と比
較することにより、前輪転舵角が設定値よりも大きいか
小さいかを予測し、この予測結果、及び上記車速センサ
２２からの車速信号に応じて、上記第３図及び第４図に
示す前輪の転舵角依存性と図２に示す車速依存性との双
方を有する後輪転舵角特性となるように、後輪転舵角セ
ンサ２４からの後輪転舵角信号で確認しながら両モータ
１６，２６を作動制御することにより、中車速域及び高
速域では、所定遅れ時間Δｔ１（又はΔｔ２）の間は後
輪８ａ，８ｂを最大逆位相転舵角ａ１（又はａ２）以下
に逆位相に転舵し、この所定遅れ時間Δｔ１（又はΔｔ
２）の経過後は前輪２ａ，２ｂと同位相に転舵する後輪
転舵特性に基いて後輪転舵装置７を作動制御すると共
に、図４に示す通り、上記中速域で前輪２ａ，２ｂが転
舵された場合には、その前輪の転舵角の大小予測結果に
応じて、後輪８ａ，８ｂを逆位相に転舵する最大転舵角
ａを変化させることにより上記後輪８ａ，８ｂの逆位相
から同位相への後輪転舵特性を変更して、前輪の転舵角
が設定値よりも小さいと予測される場合には最大逆位相
転舵角ａ１とし、前輪の転舵角が設定値よりも大きいと
予測される場合には上記最大逆位相転舵角ａ１よりも小
さい最大逆位相転舵角ａ２とし、更に図３に示す通り、
高速域で前輪２ａ，２ｂが転舵された場合には、その前
輪の転舵角の大小の予測結果に応じて、後輪８ａ，８ｂ
が前輪と同位相に転舵されるまでの所定遅れ時間を変化
させることにより、上記後輪８ａ，８ｂの逆位相から同
位相への後輪転舵特性を変更して、前輪の転舵角が設定
値よりも小さいと予測される場合には長い所定遅れ時間
Δｔ１とし、前輪の転舵角が設定値よりも大きいと予測
される場合には短い所定遅れ時間Δｔ２とするよう、後
輪転舵装置７を作動制御するように構成されている。

したがって、上記実施例においては、中，高車速域での
前輪転舵の開始時、当初の所定遅れ時間Δｔ１又はΔｔ
２のあいだは、パルスモータ１６および油圧ポンプ駆動
用モータ２６は、コントローラ２５により、前輪転舵角
及び車速に依存した後輪転舵特性（第２図、第３図及び
第４図参照）に基いて作動制御されて、後輪８ａ，８ｂ
は前輪２ａ，２ｂとは逆位相に転舵されるので、後輪８
ａ，８ｂのすべり角は前輪２ａ，２ｂのすべり角とは逆
符号となり、これに応じた分だけヨーレートの発生量は
大となり且つ発生時期は早くなる。その結果、この前輪
２ａ，２ｂの転舵開始時には、車両の前部は前輪２ａ，
２ｂの転舵方向に素早く向くので、車両の回頭性が良く
なる。

そして、この状態で所定遅れ時間Δｔ１又はΔｔ２を過
ぎると、上記コントローラ２５によるパルスモータ１６
および油圧ポンプ駆動用モータ２６の作動制御により、
後輪８ａ，８ｂは零の転舵角から前輪転舵角の増大に応
じて前輪と同位相に転舵されるので、後輪８ａ，８ｂの
すべり角は上記ヨーレートの増大に伴い前輪２ａ，２ｂ
のすべり角とは同符号となる。その結果、後輪８ａ，８
ｂには横力が作用して、横Ｇが発生するので、車両のレ
ーンチェンジが良好に行われる。

しかも、前輪転舵角センサ２３の前輪転舵角信号の所定
サンプリング内での変化の絶対量が所定値よりも大きく
て前輪の転舵角が設定値よりも大きいと予測される場合
には、運転者がより素早いレーンチェンジを要求してい
る状況であるが、この前輪の転舵角が設定値よりも大き
いと予測される場合には、中車速域でのレーンチェンジ
時において、第４図のように後輪転舵特性の最大逆位相
転舵角ａ２が、前輪の転舵角が設定値よりも小さいと予
測される場合の最大逆位相転舵角ａ１よりも小さく設定
されるよう後輪転舵特性が変更されるので、その逆位相
から同位相に転舵されるまでの所定遅れ時間の間での逆
位相転舵による大きなヨーレートの発生を確保しつつ、
上記最大逆位相転舵角ａ２が小さい分だけ車両に車両旋
回中心向きの横力を大きく発生させることができるの
で、運転者の素早いステアリング操作に合致した良好な
車両のレーンチェンジを行うことができる。

また、高車速域では、第３図のように後輪転舵特性の所
定遅れ時間Δｔが、前輪転舵角が設定値よりも大きいと
予測される場合には短い所定遅れ時間Δｔ２に設定さ
れ、前輪転舵角が設定値よりも小さいと予測される場合
には比較的長い所定遅れ時間Δｔ１に設定されるので、
高車速時に運転者がレーンチェンジを素早く行う時、即
ち前輪転舵角が設定値よりも大きい場合であると予測さ
れるときには、前輪転舵角が設定値よりも小さいと予測
される場合に比べて、その遅れ時間Δｔ２が短い分だけ
早期に同位相に転舵される。その結果、所定遅れ時間Δ
ｔ２の間での逆位相転舵による大きなヨーレートの発生
を確保しつつ、前輪転舵角が設定値よりも大きいと予測
される場合には前輪転舵角が設定値よりも小さいと予測
される場合に比して早期に後輪に横力を発生させること
ができ、高車速時におけるステアリング操舵の状態に応
じたレーンチェンジをより一層良好に行うことができ
る。

また、第５図は本発明の第２実施例を示し、上記第１実
施例では後輪転舵装置７の駆動源として、パルスモータ
１６によるピニオン１３の回転動と、別途に設けた油圧
ポンプ２１によるパワーシリンダ１７の作動との組合せ
を用いたのに代え、予め設けられたパワーステアリング
装置の油圧源を利用して後輪転舵装置を駆動するように
したものである。

すなわち、第５図において３０はパワーステアリング装
置３１の油圧ポンプ、３２は該油圧ポンプ３０の圧油を
ステアリング装置３１と後輪転舵装置７′とに分配する
圧油分配装置、３３は後輪転舵装置７′のパワーシリン
ダ、３４は該パワーシリンダ３３への圧油供給方向およ
び油圧を制御するコントロールバルブである。そして、
コントロール３５は、その内部に、上記第２図、第３図
及び第４図を用いて説明した前輪転舵角依存性及び車速
依存性の双方を有する後輪転舵特性が予め記憶されてい
るとともに、中，高車速域での前輪転舵時にはこの前輪
転舵角及び車速に依存する後輪転舵特性に基いた転舵特
性となるように上記コントロールバルブ３４を作動制御
するように構成されている。尚、上記パワーシリンダ３
３には油圧非作用時にロッド１１を中立位置に付勢する
リターンスプリング３６ａ，３６ｂが備えられている。
その他の構成は上記実施例と同様であり、同一の部分に
は同一の符号を付してその説明を省略する。

したがって、本実施例においてはコントローラ３５によ
るコントロールバルブ３４の上記前輪転舵角及び車速に
依存する後輪転舵特性に基いた作動制御により上記実施
例と同様の作動を行うことができるので、中，高車速域
での前輪の転舵開始時に大きなヨーレートを素早く発生
させて、車両の回頭性を顕著に向上させることができ
る。しかも、運転者がステアリング操作を素早く行った
車両のレーンチェンジをより速く行うべき状況では、後
輪は早期に前輪と同位相に転舵されるので、後輪に早期
に横力を発生されることができ、レーンチェンジを一層
良好に行うことができる。

尚、後輪８ａ，８ｂを逆位相に転舵する設定時間Δｔ
は、前輪の転舵角が設定値よりも小さいと予測される場
合には中車速時及び高車速時共に比較的大きく設定され
る。また、後輪８ａ，８ｂを逆位相に転舵する最大転舵
角ａは、適宜大きさのヨーレートを発生させる必要上、
車速と前輪転舵角（又はステアリング操舵角）とに応じ
て可変に設定され、前輪の転舵角が設定値よりも小さい
と予測される場合には、高車速域では中車速時に比して
小さく設定され、前輪の転舵角が設定値よりも大きいと
予測される場合には、高車速域では中車速時と同様に小
さく設定される。

また、上記第１実施例では、後輪転舵角センサ２４を設
けて、後輪８ａ，８ｂの転舵角を前輪転舵角及び車速に
依存する後輪転舵特性に基づく適切角に一致するように
制御したが、本発明では後輪転舵角センサ２４は本来必
要でない。しかし、これを設ける方が後輪８ａ，８ｂの
転舵制御を精度良く行うことができ、より好ましい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は第１実施例を示
す全体概略構成図、第２図は後輪転舵角特性の車速依存
性の説明図、第３図は高車速域における後輪転舵角特性
の前輪舵角依存性の説明図、第４図は後輪転舵角特性の
中車速域における前輪転舵角依存性の説明図、第５図は
第２実施例を示す全体概略構成図である。 １……ステアリング装置、７，７′……後輪転舵装置、
１３……ピニオン、１７，３３……パワーシリンダ、１
８，３４……コントロールバルブ、２２……車速センサ
（車速検出手段）、２３……前輪転舵角センサ、２５，
３５……コントローラ（制御装置）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−164477（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−15066（ＪＰ，Ａ) 昭和54年度（第９回）交通安全公害研究 所発表会講演概要、昭和54年12月18日発 行、交通安全公害研究所，Ｐ．16−32

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前輪を転舵するステアリング装置と、後輪
   を転舵する後輪転舵装置と、車速を検出する車速検出手
   段と、前輪の転舵状態を検出する前輪転舵状態検出手段
   と、上記車速検出手段の信号を受け、中車速域において
   前輪転舵開始初期に後輪を前輪転舵方向とは反対の逆位
   相に転舵し、その後、前輪転舵方向と同じ同位相に転舵
   する後輪転舵特性に基いて上記後輪転舵装置を制御する
   制御装置とを備え、該制御装置は、上記中車速域におけ
   る前輪転舵時に、上記前輪転舵状態検出手段の出力信号
   の所定サンプリング時間内での変化の絶対量を算出し、
   この変化の絶対量の大きさにより前輪転舵角の大きさを
   予測し、この予測結果に応じて上記後輪転舵特性を変更
   するよう上記後輪転舵装置を制御することを特徴とする
   車両の４輪操舵装置。