JPH0735146B2 - 車輌の前後輪操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は前輪に対する後輪の転舵角を自動的に可変制御
し得る車輌の前後輪操舵装置の改良に関する。

〈従来の技術〉 本出願人は、前輪の転舵に関連せしめて後輪を転舵する
と共に、車速に応じて前輪に対する後輪の舵角比を連続
可変する車輌の操舵装置（特願昭57−134888（特開昭59
−26363号）等）を既に提案した。この装置の概要につ
いて説明すると、低速走行域に於ては後輪を前輪と逆位
相または略零に転舵させ、高速走行域に於てはこれとは
反対に後輪を前輪と同位相に転舵させる。そして、この
舵角比を、第６図の曲線Ｄで示す如く、車速に対する連
続的関数とすることにより、所定の車速d1を境界として
これより車速が高い領域では舵角比が正、つまり同位相
側で連続的に変化し、これより車速が低い領域では舵角
比が負、つまり逆位相側で連続的に変化するようにして
いる。このように舵角比の連続的制御がこの関数曲線Ｄ
に従って行なわれるものとすることにより、車速の全域
に於て操舵装置の最適特性を両立させている。これによ
り、低速域に於ては車輌の最小回転半径、内輪差ともに
大幅に減少し、車庫入れ、狭い屈曲路での走行及びユー
ターン等に於て車輌の取り廻し性を飛躍的に向上させる
ことができると共に、高速域に於ては操縦応答性を飛躍
的に向上させることができる。

ところで、低速走行域に於て縦列駐車や狭い場所での幅
寄せを行なう際に前輪と後輪とが互いに逆位相で転舵さ
れると、車輌の後部が横方向に振られるなどの不都合が
生じるため、むしろ同位相に転舵した方がハンドル操作
が容易となる場合があり得る。また、高速走行域に於て
も、運転者の好みに応じて前後輪間の舵角比を或る一定
値に保ちたい場合があり得る。つまり第６図の曲線Ｄで
示した１つの標準的な関数曲線だけでは運転者の多用な
好みに必ずしも対応できないので、様々な舵角比特性を
任意に選択できるマニュアル切換手段を前後輪操舵装置
に設けることが好ましいものと考えられる。

しかしながら、車輌の運転状況によっては、マニュアル
切換手段を作動させて舵角比特性を切換えると、後輪の
転舵角が急激に変化して、運転者が違和感を覚える場合
があり得る。例えば、車輌の旋回特性は、一定曲率の円
を一定速度で旋回する場合の車輌挙動に基づいて表現さ
れる（アンダーステア／オーバーステア）ことが通例で
あり、旋回中に加速したり減速したりすると車両の旋回
特性が変化することは一般に良く知られている。従っ
て、加速したながら旋回している際に後輪と前輪との位
相が反転するようなモード切換えを行ったりすると、運
転者が予期していなかった車輌挙動を呈する可能性があ
り、運転者に機敏な修正操舵を強いることにならないと
も限らない。

〈発明が解決しようとする問題点〉 このような不具合に鑑み、本発明の主な目的は、車速の
全域に渡ってより広範囲な運転条件に車輌の取り廻し性
を対応させることができ、しかもマニュアル切換を行っ
ても車輌の運転に急激な変化を与える心配がない状態で
のみマニュアル切換が可能となるように構成された車輌
の前後輪操舵装置を提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、後輪の転舵角をあ
る所定の条件に従って自動的に可変制御する車輌の前後
輪操舵装置に於て、予め設定した前輪転舵角と後輪転舵
角との関係を表す複数の舵角比情報を格納した記憶手段
と、前記複数の舵角比情報のうちの１つを選択し、選択
された舵角比情報に基づく後輪転舵指令を与えるための
マニュアル切換手段と、車速変化率を検出し、該車速変
化率がある所定値以下のときにのみ前記複数の舵角比情
報のマニュアル切換の実行を可能ならしめる規制手段と
を具備することを特徴とする車輌の前後輪操舵装置を提
供することにより達成される。

〈作用〉 通常の旋回操舵下では、加速しつつ、或いは減速しつつ
マニュアル切換手段を運転者が操作することは殆ど考え
られないが、同乗者が誤ってマニュアル切換手段を操作
する可能性や、マニュアル切換手段が機械的な接点で構
成されている場合には、接点の不具合などで運転者の意
図に反して切換わる可能性のあることは否定できない。
いずれの原因によるものにせよ、車速変化率が或る所定
値を超える場合、即ち急加速時或いは急減速時には、複
数の舵角比情報間のマニュアル切換が実行されることを
規制し、車輌が定速走行に近い運動を行っているときに
のみマニュアル切換を可能にすることにより、後輪の転
舵角の急激な変化に伴って発生し得る不都合、即ち、運
転者に機敏な修正操舵を強いるような挙動を車輌が示す
ことを回避することができる。

〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

図面に於て、第１図は前後輪操舵装置を備えた車輌の概
略基本構造を示す斜視図、第２図は後輪操舵系の拡大斜
視図、第３図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はその作動原理
を示す破断側面図である。

先ず、本発明を明確にするために第１図乃至第３図を参
照して前後輪操舵装置の構成及び動作について説明す
る。ハンドル１のハンドル軸２は、ラックピニオン式の
ギヤボックス３内に組込まれ、ラック軸４の左右端に
は、タイロッド５、５が連結され、両タイロッド５、５
の外端には、前輪７、７を支承したナックルアーム６、
６が連結されており、既知の如く、前輪７、７はハンド
ル１の操舵方向へ転舵される。

一方、前記ギヤボックス３から後方へピニオン軸８が導
出され、この軸８の後端には自在継手９を介して長尺の
リンケージ軸10が連結される。リンケージ軸10の後端に
は、自在継手11を介して入力軸12が連結されており、こ
の入力軸12は、車体後部の左右心線上に配置され、かつ
軸受ブラケット13にて回転自在に支承されている。更に
入力軸12の後端には、クレビス14を介して第２図に詳細
に示す揺動軸15が連結され、この揺動軸15の中間には、
ジョイント部材16が遊嵌されている。このジョイント部
材16の左右端には、玉継手17、17を介してタイロッド1
8、18が連結され、かつジョイント部材16は、リンク2
1、22及びブラケット23にて車体側に揺動自在に支持さ
れている。また、両タイロッド18、18の外端には、後輪
20、20を支承したナックルアーム19、19が連結されてい
る。そして、前記揺動軸15の後端には、アーム25が下向
きに突出するように固着され、このアーム25の下端に
は、リンク26が上下方向に回動自在に枢着され、リンク
26の後端には、スライダ27が同じく上下方向に回動自在
に枢着されている。このスライダ27には、第３図に示す
如く、ボールスクリュー機構28を介してモータ29の出力
軸30が螺合され、この出力軸30が前記入力軸12と同軸的
に後方に位置するように、モータ29が車体に固定されて
いる。

一方、車輌には車載コンピュータ31が搭載され、このコ
ンピュータ31は、車速を検出する車速センサ32及び上記
スライダ27の位置を検出する位置センサ33からの信号を
受けて車速に応じた適正な制御信号をモータ29に供給す
る。

ここで例えば第６図に曲線Ｄで示した舵角比特性を標準
とすると、車速が設定値d1の時は、スライダ27が第３図
（ａ）に示す位置にあり、ジョイント部材16のピボット
点Ｐが入力軸12の軸心に一致しており、この場合は、入
力軸12と揺動軸15とは同心にて回動するため、ジョイン
ト部材16は左右揺動せず、タイロッド18、18も不動であ
る。従って、前輪７、７のみが転舵され、後輪20、20は
全く転舵されない。

車速が設定値d1未満の低速時には、コンピュータ31が車
速センサ32からの車速信号に応じてモータ29を駆動する
ことにより、第３図（ｂ）に示す如く、スライダ27の位
置を前進位置に定める。スライダ27が前進位置にあれ
ば、揺動軸15が下方へ傾き、ピボット点Ｐが入力軸12の
軸心よりも下方へe1だけオフセット（偏心）するため、
ジョイント部材16は入力軸12の回動に応じて左右揺動
し、後輪用タイロッド18、18を前輪用タイロッド５、５
とは逆方向へ変位させる。従って、後輪20、20が前輪
７、７とは逆位相に転舵されるとともに、前後輪の舵角
比が車速に対応して連続的に変化する。

また、車速が設定値d1を超えた高速時には、コンピュー
タ31がモータ29をその時の車速に応じて逆転せしめ、第
３図（ｃ）に示す如くスライダ27を後退させる。このス
ライダ27の後退により、揺動軸15が上方へ傾き、ピボッ
ト点Ｐが入力軸12の軸心よりも上方へe2だけオフセット
するため、ジョイント部材16は入力軸12の回動に応じて
左右揺動し、後輪用タイロッド18、18を前輪用タイロッ
ド５、５と同方向へ変位させる。従って、後輪20、20は
前輪７、７と同位相に転舵され、前後輪間の舵角比も車
速に対応して連続的に変化する。

次に、第４図乃至第６図を参照し、本発明の要部構成に
ついて説明する。第４図は要部構成図、第５図は第４図
の機能ブロック図、第６図は第５図に於ける舵角比出力
の特性図である。

第４図に於て符号34は、例えば複数の押ボタ35a、35b…
を並べて構成した前輪と後輪間の舵角比（または前輪転
舵角に対する後輪転舵角の絶対値、以下同じ）を手動に
て切換えるためマニュアル切換手段としての選択スイッ
チであり、車室内のインストルメントパネルに配設して
運転車が手動で操作できるようにしてある。この選択ス
イッチ34は、コンピュータ31に接続され、選択スイッチ
34にて選択された舵角比の選択結果がコンピュータ31に
入力される。

次に、第５図を参照してコンピュータ31に於ける舵角比
の選択切換について説明する。

先ず、舵角比が車速に応じて連続的に変化するオートモ
ードATについて説明する。このオートモードATは、選択
スイッチ34の１番目の押ボタン35aを押すことにより選
択される。車速センサ32が検出した車速信号は、コンピ
ュータ31に入力され、変換処理部（イ）にて車速に対応
する目標舵角比データkaに変換される。この目標舵角比
データkaは、変換処理部（イ）に予め格納されている第
６図の曲線Ｄに対応する標準舵角比情報から読み出され
る。他方、位置センサ33からは実際の舵角比データkbが
得られる。これら両舵角比データka、kbが第１比較演算
処理部（ロ）にて比較され、この時の偏差に応じた舵角
比修正情報b1が得られる。

ここで上記の如く選択スイッチ34にてオートモードATが
選択されている時には、第１比較演算処理部（ロ）から
の舵角比修正情報b1が選択処理部（ハ）からそのまま出
力され、車速に応じた適正舵角比に設定するための修正
制御信号S1が出力回路37を介してモータ29に供給され
る。

次に任意選択モードについて説明する。この任意選択モ
ードは、選択スイッチ34の２番目以降の押ボタン35b…
を押すことにより選択される。他方、コンピュータ31の
データ記憶部（ニ）には、上記したオートモードATの舵
角比情報とは別の舵角比情報が記憶されている。この舵
角比情報は、例えば任意の大きさをもつ複数の舵角比デ
ータk1、k2、k3、…knからなる。そして、選択スイッチ
34にて例えば２番目の押ボタン35bを押すと、選択され
た舵角比データk1がデータ記憶部（ニ）から読み出さ
れ、これが位置センサ33からの実舵角比データkbと第２
比較演算処理部（ホ）にて比較され、この時の修正情報
b2が得られる。

ここで選択処理部（ハ）に於ては、選択スイッチ34に於
けるオートモードAT以外の押ボタンが押されている場合
にはこれを受け、第１比較演算処理部（ロ）からの修正
情報b1の出力を停止し、第２比較演算処理部（ホ）から
の修正情報b2を出力するように選択する。これにより、
修正制御信号S2が出力装置37からモータ29に供給され、
後輪の舵角比がk1に設定される。

この動作は、他の押ボタン35b、35c…についても同様で
あり、運転者は、選択スイッチ34にて第６図の任意の舵
角比k1、k2、k3、…knをマニュアル選択することができ
る。

ところで、本発明装置に於ては、マニュアル選択の切換
作動を規制する手段を備えているが、これは前記した車
速センサ32と、これのデータを微分して車速変化率（加
速度／減速度）データに変換する微分回路部（チ）と、
微分回路部（チ）で変換した加速度／減速度データと予
め基準車速変化率設定器（ト）に設定された基準値とを
比較してその差を判断する判断処理部（ヘ）と、該判断
処理部（ヘ）にて実車速変化率が基準値を超えていると
判断されたときには上記第１、第２両比較演算処理部
（ロ）、（ホ）からの修正情報b1、b2の出力のいずれか
を規制する選択処理部（ハ）とからなっている。

さて、コンピュータ31に於て、車速センサ32からの車速
信号を微分して車速変化率信号が得られると、判断処理
部（ヘ）に於て、実車速変化率信号を予め設定されてい
る基準値と比較し、この基準値より大きいか否かを判断
する。そして、実車速変化率が基準値を超えている時に
は、選択処理部（ハ）に判断結果を与え、選択スイッチ
34からの切換信号を無視する。即ち、実車速変化率が所
定値を超えている場合は、たとえ選択スイッチ34を押し
ても、選択処理部（ハ）は選択スイッ34が押される以前
の状態を維持し、舵角比が切換わることを禁止する。

このような規制を行なう基準車速変化率データは、車輌
運転状態に急激な変化を与えない加減速状態を考慮して
選定する。この基準車速変化率データは、車速変化率の
絶対値と比較されるように定めることもできるが、加速
軸用及び減速時用にそれぞれ異なる値として定め、加減
速に応じてそれぞれ異なる限界値を与えるようにること
もできる。また以上のコンピュータ31に於ける各種処理
は、コンピュータ31内に記憶された所定の制御プログラ
ム（ソフトウエア）によって実行されるものであって良
い。

尚、上記実施例に於て、車載コンピュータ31を利用する
が、この他同機能を有する電気的回路、機械的構成であ
っても良い。また位置センサ33により前後輪間の舵角比
データを得るものとしたが、後輪転舵角の実測データに
基づいて制御を行うようにしても良い。更に、本発明は
上記実施例に限定されず、前後輪を油圧により操舵制御
し、前輪舵角情報を油圧により伝達する前後輪操舵装
置、或いは前輪舵角を電気信号でコンピュータ31に伝送
するようにした前後輪操舵装置等にも同様に適用でき
る。〈効果〉 このように本発明によれば、前輪に対する後輪の舵角比
を車速に応じて自動的に可変できる車輌の前後輪操舵装
置に於て、車速に関係なく所望の舵角比を任意にマニュ
アルで変更することができるようにするとともに、所定
の車速変化率以上の状態での旋回が行われている状況下
でのマニュアル切換を禁止することができるようにした
ので、車輌の取回し性をより一層向上させると共に、特
に切換が実行されることが不適切な時には舵角比の切換
が行われないので、運転者の予期しない車輌の運転状態
の急激な変化を防ぐ効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は前後輪操舵装置を備えた車輌の概略基本構造を
示す斜視図である。 第２図は後輪操舵系の拡大斜視図である。 第３図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は後輪操舵系の作動原
理を示す破断側面図である 第４図は要部構成図である。 第５図は第４図の機能ブロック図である。 第６図は第５図に於ける舵角比出力特性図である。 １……ハンドル、２……ハンドル軸、３……ギヤボック
ス、４……ラック軸、５……タイロッド、６……ナック
ルアーム、７……前輪、８……ピニオン軸、９……自在
継手、10……リンケージ軸、11……自在継手、12……入
力軸、13……軸受ブラケット、14……クレビス、15……
揺動軸、16……ジョイント部材、17……玉継手、18……
タイロッド、19……ナックルアーム、20……後輪、21、
22……リンク、23……ブラケット、25……アーム、26…
…リンク、27……スライダ、28……ボールスクリュウ機
構、29……モータ、30……出力軸、31……コンピュー
タ、32……車速センサ、33……位置センサ、34……選択
スイッチ、35a〜35d……押ボタン、36……舵角センサ、
37……出力装置、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 哲郎 栃木県宇都宮市元今泉６―８―７ エーデ ルハイツ201号 (72)発明者 芹沢 満也 栃木県宇都宮市宿郷町773―５ 泉マンシ ヨン２―201 (56)参考文献 特開 昭59−81264（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−81274（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】後輪の転舵角をある所定の条件に従って自
   動的に可変制御する車輌の前後輪操舵装置に於て、 予め設定した前輪転舵角と後輪転舵角との関係を表す複
   数の舵角比情報を格納した記憶手段と、 前記舵角比複数の情報のうちの１つを選択し、選択され
   た舵角比情報に基づく後輪転舵指令を与えるためのマニ
   ュアル切換手段と、 車速変化率を検出し、該車速変化率がある所定値以下の
   ときにのみ前後複数の舵角比情報のマニュアル切換の実
   行を可能ならしめる規制手段とを具備することを特徴と
   する車輌の前後輪操舵装置。