JPH0764265B2 - 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） 本発明は車両の４輪操舵装置に関し、より詳しくは、所
定の後輪転舵特性に基づいて後輪転舵比を制御するよう
にしたものに関する。

（従来技術およびその問題点） 車両のなかには、いわゆる４輪操舵と呼ばれるように、
前輪と共に後輪をも転舵させるようにしたものがある。

この４輪操舵では、後輪転舵比、つまり前輪舵角と後輪
舵角との比を所定の転舵特性に基づいて制御することが
一般的であり、この転舵特性を複数設定しておいて、各
種センサからの情報あるいは運転者の好みに応じて選択
的に変更し得るようにしたものが提案されている（特開
昭60−135369号公報参照）。

この種の４輪操舵装置にあっては、例え前輪舵角が同じ
であったとしても、特性切換えに伴なって後輪転舵比が
変更され、後輪が転舵されることとなる。このため、特
性切換えの過渡期における車両の挙動変化に対する対策
が必要となる。また、転舵特性の変更を指令する特性切
換え手段、例えば各種センサあるいはマニュアル切換え
スイッチの誤操作、誤動作に対しても、その安全対策を
考慮することが必要となる。

これに対し、上記特開昭60−135369号公報に見られるよ
うに、遅延手段を設けることが提案されている。この提
案によれば、転舵比の変更がゆっくりと行なわれ、車両
の急激なる挙動変化が防止されることとなる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前述したように、転舵特性の変更には、
いずれにせよ車両の挙動変化を伴うことからその挙動変
化が生じたとしても操縦安全性にあまり影響を及ぼさな
い状態のときに特性変更を行うことが望ましい。

特に、雪路などの路面状況が滑り易い、いわゆる低μ路
における特性変更を例えゆっくりと行なわせたとして
も、車両の挙動変化に及ぼす影響は大きい。

そこで、本発明の目的は路面状況との関係で転舵特性の
変更を制御するようにした車両の４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、作用） 本発明は、低μ路においては後輪が僅かに転舵されたと
しても車両の挙動変化に大きな影響を及ぼすこと、つま
り雪路などでは、後輪転舵比の変更に対して敏感な運転
状態にあるという点に着目し、低μ路においては、特性
切換手段から特性切換信号が出力されたとしても特性変
更を規制し、車両の挙動変化にあまり影響を及ぼさない
条件の下で初めて特性の変更を許容するようにしたもの
である。

すなわち、複数の転舵特性を備え、該転舵比特性が特性
切換え手段からの信号を受けて変更可能とされた車両の
４輪操舵装置を前提として、本発明の具体的構成とする
ところは、第１図に示すように、 複数の転舵特性を備え、該転舵特性が特性切換え手段か
らの信号を受けて変更可能とされた車両の４輪操舵装置
において、 走行路面のμを検出する路面μ検出手段と、 該路面μ検出手段からの信号を受け、走行路面のμが高
μであるか低μであるかを判別するμ判別手段と、 該μ判別手段からの信号を受け、走行路面のμが低μで
あるときに、前記特性切換え手段による転舵特性の変更
を所定の条件に基づいて規制する特性変更規制手段と、 を備えた構成としてある。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付した図面に基いて説明する。

第２図において、1Rは右前輪、1Lは左前輪、2Rは右後
輪、2Lは左前輪であり、左右の前輪1R、1Lは前輪転舵機
構Ａにより連係され、また左右の後輪2R、2Lは後輪転舵
機構Ｂにより連係されている。

前輪転舵機構Ａは、実施例では、それぞれ左右一対のナ
ックルアーム3R、3Lおよびタイロッド4R、4Lと、該左右
一対のタイロッド4R、4L同志を連結するリレーロッド５
とから構成されている。この前輪転舵機構Ａにはステア
リング機構Ｃが連係されており、このステアリング機構
Ｃは、実施例ではラックアンドピニオン式とされてい
る。すなわち、リレーロッド５にはラック６が形成され
る一方、該ラック６と噛合うピニオン７が、シャフト８
を介してハンドル９に連結されている。これにより、ハ
ンドル９を右に切るような操作をしたときは、リレーロ
ッド５が第２図左方へ変位して、ナックアーム3R、3Lが
その回動中心3R´、3L´を中心にして上記ハンドル９の
操作変位量つまりハンドル舵角に応じた分だけ同図時計
方向に転舵される。同様に、ハンドル９を左に切る操作
をしたときは、この操作変位量に応じて、左右前輪1R、
1Lが左へ転舵されることとなる。

後輪転舵機構Ｂも、前輪転舵機構Ａと同様に、それぞれ
左右一対のナックルアーム10R、10Lおよびタイロッド11
R、11Lと、該タイロッド11R、11L同志を連結するリレー
ロッド12と、を有し、実施例では、後輪転舵機構Ｂが油
圧式のパワーステアリング機構Ｄを備えた構成とされて
いる。

このパワーステアリング機構Ｄについて説明すると、リ
レーロッド12にはシリンダ装置13が付設されて、そのシ
リンダ13aが車体に固定される一方、シリンダ13a内を２
室13b、13cに画成するピストン13dが、リレーロッド12
に一体化されている。このシリンダ13a内の２室13b、13
cは、配管14あるいは15を介してコントロールバルブ16
に接続されている。また、このコントロールバルブ16に
は、それぞれリザーバタンク17より伸びる配管18、19が
接続され、オイル供給管となる配管18には、図示を略す
エンジンにより駆動されるオイルポンプ20が接続されて
いる。上記コントロールバルブ16は、そのコントロール
ロッド21がスライディング式とされたいわゆるブースタ
バルブタイプ（スプールタイプ）とされて、該コントロ
ールロッド21の入力部21aが後述する転舵比変更装置Ｅ
の移動部材として兼用され、またコントロールロッド21
の出力部21bは、後輪転舵機構Ｂのリレーロッド12に一
体化されている。

このようなパワーステアリング機構Ｄにあっては、既知
のように、上記コントロールロッド21が第２図左方向に
変位されると、リレーロッド12が第２図左方向へ変位さ
れ、これにより、ナックルアーム10R、10Lがその回動中
心10R´、10L´を中心にして第２図時計方向に回動し
て、後輪2R、2Lが右へ転舵される。そして、その転舵の
際、コントロールロッド21の変位量に応じて、シリンダ
装置13の室13b内にはオイルが供給され、上記リレーロ
ッド12を駆動するのを補助する（倍力作用）。同様に、
コントロールロッド21を第２図右方向に変位させたとき
は、この変位量に応じて、シリンダ装置13の倍力作用を
受けつつ（オイルは室13bへ供給される）、後輪2R、2L
が左へ転舵されることになる。

前輪転舵機構Ａも、後輪転舵機構Ｂと同様にパワーステ
アリング機構Ｆを有するものとされている。このパワー
ステアリング機構Ｆは、前輪転舵機構Ａのリレーロッド
５に対して付設されたシリンダ装置65を備え、そのシリ
ンダ65aが車体に固定される一方、該シリンダ65a内を２
室65b、65cに画成するピストン65dが、リレーロッド５
に一体化されている。このシリンダ65a内の２室65b、65
cは、配管66あるいは67を介して、ステアリング機構Ｃ
のシャフト８に設けた回転型のコントロールバルブ68に
接続されている。このコントロールバルブ68は、前記オ
イルポンプ20の吐出側において接続された分流弁69より
伸びる配管70、および配管19より分岐した配管71が接続
されている。

このようなパワーステアリング機構Ｆは、ハンドル９の
操作力を倍力（シリンダ装置65の室65bあるいは65cに対
するオイルを供給することによる倍力）してリレーロッ
ド５に伝達するもので、このようなパワーステアリング
機構Ｆ自体の作用は、基本的には前記パワーステアリン
グ機構Ｄと同じなのでこれ以上の詳細な説明は省略す
る。

ステアリング機構Ｃと後輪転舵機構Ｂとは、前輪転舵機
構Ａおよび転舵比変更装置Ｅを介して連係されている。
この転舵比変更装置Ｅからは、入力ロッド22が前方へ伸
び、その前端部に取付けたピニオン23が、前輪転舵機構
Ａのリレーロッド５に形成したラック24と噛合されてい
る。なお、転舵比変更装置Ｅの出力ロッドは、前述のよ
うに、コントロールバルブ16におけるコントロールロッ
ド21の入力部21aによって兼用されている。

転舵比変更装置Ｅの一例を第３図により説明する。この
転舵比変更装置Ｅにあっては、前記コントロールロッド
21の入力部21aは、車体に対して車幅方向に摺動自在に
保持されており、その移動軸線をl₁として示してある。
また、この転舵比変更装置Ｅは、揺動アーム31を有して
おり、この揺動アーム31は、その基端部が、ホルダ32に
対してピン33により揺動自在に枢着されている。このホ
ルダ32は、その回動軸32aが、前記入力部21aの移動軸線
l₁と直交する直交線l₂を中心として回動自在に車体に保
持されている。そして、前記ピン33は、この両線l₁とl₂
との交点部分に位置すると共に、直交線l₂と直交する方
向に伸びている。したがって、揺動アーム31は、、ピン
33を中心にして揺動自在とされるが、ホルダ32を回動さ
せることによって、このピン33と移動軸線l₁とのなす傾
斜角、すなわちピン33を中心とした揺動軌道面の移動軸
線l₁と直交する面（基準面）に対する傾斜角が可変とさ
れる。

前記揺動アーム31の先端部と入力部21aとは、連結ロッ
ド34により連結されている。すなわち、連結部剤材34
は、ボールジョイント35を介して揺動アーム31の先端部
に連結され、またボールジョイント36を介して、入力部
21aに連結されている。

前述のような連結ロッド34により、揺動アーム31の各端
部にあるボールジョイント35と36との間隔は、常に一定
に保持されることになる。したがって、上記ボールジョ
イント35が第３図左右方向に変位すれば、この変位に応
じて、入力部21aが第３図左右方向に変位されることと
なる。

揺動アーム31のピン33を中心とした揺動は、ステアリン
グ機構Ｃの操作変位すなわちハンドル舵角に応じてなさ
れるものであり、このため実施例では、連結ロッド34に
対して、傘歯車からなる回動板37が連結されている。こ
の回動板37は、その回動軸37aが移動軸線l₁にあるよう
に車体に回動自在に保持され、この回動板37の偏心部分
に対しては、前記連結ロッド34がボールジョイント38を
介して摺動自在に貫通している。そして、傘歯車からな
る回動板37に対しては、前記入力ロッド22に連結された
傘歯車39が噛合されている。

このような回動板37により、揺動アーム31は、ハンドル
舵角に応じた量だけピン33を中心にして揺動されること
になるが、ピン33の軸線と移動軸線l₁とが傾斜している
と、このピン33を中心とした揺動に伴なって、ボールジ
ョイント35が第３図左右方向すなわち移動軸線l₁方向に
変位し、この変位は、連結ロッド34を介して入力部21a
に伝達されて、該入力部21aが変位されることになる。
そして、このボールジョイント35の第３図左右方向の変
位は、ピン33を中心とした揺動アーム31の揺動角が同じ
であったとしても、ピン33の傾斜角すなわちホルダ32の
回動角が変更すると、変更されることになる（転舵比変
化）。

前記傾斜角を変更するため、ホルダ32の回動軸32aに対
して、ウォームホイールとしてのセクタギア40が取付け
られると共に、該セクタギア40に噛合するウォームギア
41が、一対の傘歯車42、43を介して、傾斜角変更手段と
してのステッピングモータ44により回転駆動されるよう
になっている。

ここで、上述した揺動アーム31のピン33を中心とした揺
動角および揺動アーム31の傾斜角（ピン33の傾斜角）
が、ボールジョイント35（入力部21a）の移動軸線l₁方
向の変位に与える影響について説明する。いま、揺動ア
ーム31のピン33を中心とした揺動角をθ、移動軸線l₁と
直交する基準面をδ、揺動アーム31の揺動軌道面が上記
基準面δとなす傾斜角をα、ボールジョイント35のピン
33からの偏心距離をγとすると、このボールジョイント
３の移動軸線l₁方向の変位Ｘは、Ｘ＝r tanα・sinθと
なって、αおよびθをパラメータとする関数となる。し
たがって、傾斜角αをある一定の値に固定すれば、Ｘは
θの関数つまりハンドル舵角θＦに応じたものとなり、
この傾斜角αの値を変更すれば、ハンドル舵角θＦが同
じであったとしてもＸの値が変化することになる。そし
て、この傾斜角αの変更が後輪転舵比Ｒの変化となって
表われることとなる。すなわち、ステッピングモータ44
の回転角（ステッピング数値）と転舵比Ｒとが一義的に
対応したものとなっている。

この転舵比Ｒは、第４図に示すように、車速（Ｖ）をパ
ラメータとして可変されると共に、転舵特性としては、
ここでは第１の転舵特性（以下、No.1特性という）と、
このNo.1特性を低速側にオフセットした第２の転舵特性
（以下、No.2特性という）とが設定されて、マニュアル
操作により適宜、No.1特性とNo.2特性との切換えがなさ
れるようになっている。したがって、車速Ｖ、ハンドル
舵角θＦが共に一定であったとしても、特性の変更に伴
って、第５図に示すように、後輪が転舵されることとな
る。

ここで、後輪2R、2Lを強制的に中立位置すなわち直進状
態とするために、後輪用パワーステアリング機構Ｄに
は、一対のリターンスプリング13e、13fが付設されてい
る。この両スプリング13e、13fは、それぞれ後輪用リレ
ーロッド12を左右逆方向から互いに等しい力で付勢して
いる。また、前記パワーステアリング機構Ｄの両油室13
bと13cとは、連通路46を介して接続されると共に、該連
通路46には、電磁式の開閉弁47が接続されている。これ
により、開閉弁47を閉じた状態では、油室13bあるいは1
3cに対する油圧の供給により後輪2R、2Lがスプリング13
eあるいは13fに抗して転舵され、開閉弁47を開として両
油室13bと13cとを同圧にすると、スプリング13e、13fの
作用により、後輪2R、2Cは強制的に中立位置とされる。
勿論、このスプリング13e、13fの付勢力は、旋回時に後
輪2Rあるいは2Lから受ける外力に抗して中立位置のとり
得るような大きさに設定されている。

また、前記ステッピングモータ44により駆動されるセク
タギア40は、その両揺動ストローク端が、同位相側スト
ッパ48、逆位相側ストッパ49（第３図参照）により規制
されるようになっている。

第２図中、51は例えばマイクロコンピュータにより構成
された制御ユニットで、この制御ユニット51には、車速
Ｖを検出する車速センサ52からの車速信号、転舵特性を
No.1特性とNo.2特性とに切換えるマニュアル切換えスイ
ッチ53からの特性切換信号、前輪舵角θＦを検出する舵
角検出手段54からの前輪舵角信号、路面から直接的にあ
るいは雨滴、スリップ量から間接的に、若しくは手動ス
イッチの切換信号により走行路面のμを検出する路面μ
検出手段55からの路面μ信号が入力され、また、この制
御ユニット51からは、前記ステッピングモータ44および
開閉弁47に出力される。

この制御ユニット51による制御内容について概略的に説
明すると、路面状況が乾燥した舗装路などの高μ路であ
るか雪路などの低μ路であるか否かを判別し、高μ路で
あるときにはマニュアル切換スイッチ53からの特性切換
信号に応じて転舵特性（No.1特性、No.2特性）の変更を
許容する一方、低μ路であるときには、所定の条件を満
足していることを条件として転舵特性の変更を許容する
ようになっている。そして、上記所定の条件としては、
本実施例では、前輪舵角θＦが小さいとき（θＦ＜θF
o）とされ、したがって、低μ路での転舵特性変更はハ
ンドルがほとんど切られていないときにのみ許容される
ようになっている。すなわち、前輪舵角θＦが小さいと
きには、後輪転舵比Ｒが変化したとしても後輪舵角θＲ
への影響は僅かであり、操縦安定性に及ぼす影響はほと
んどない状態であることによるものである。

以上の内容を第６図に示す機能ブロック図に基づいて具
体的に説明する。

図中、符号71は転舵比演算回路でこの転舵比演算回路71
では、車速センサ52からの車速信号（Ｖ）に基づいて対
応する目標転舵比（Ｒ）が決定される。すなわち、予め
メモリー72内に記憶されたNo.1特性、No.2特性のうち、
選択決定された特性に基づいて目標転舵比（Ｒ）が決定
され、この得られた目標転舵比（Ｒ）はモータ駆動信号
生成回路73に入力されて、目標転舵比（Ｒ）とするのに
必要なモータ44の目標ステッピング数CPに変換される。
そして、モータ駆動信号生成回路73からは目標ステッピ
ング数CPに対応するパルス信号が出力され、このパルス
信号は、ドライバー回路74を経てステッピングモータ44
に入力される。これによりステッピングモータ44はパル
ス信号の入力速度に応じた速度で目標ステッピング数CP
まで駆動されて、目標転舵比（Ｒ）への変更がなされる
こととなる。

前記転舵特性の変更（No.1特性→No.2特性）は、マニュ
アル切換スイッチ53からの特性切換信号、すなわちＨあ
るいはＬ信号に基づいて行われるようになっており、こ
のマニュアル切換スイッチ53と転舵比演算回路71との間
にはデータラッチ回路75が設けられている。そして、デ
ータラッチ回路75のクロック入力端子と、クロック信号
を出力する発信器76との間にはアンド回路77が設けられ
て、所定の条件を満足したとき（アンド回路77の一方の
入力端子にＨ信号が入力したとき）に、発信器76から出
力されるクロック信号がデータラッチ回路75に入力され
るようになっている。これにより、データラッチ回路75
から転舵比演算回路71に出力される信号は、マニュアル
切換スイッチ52からの特性切換信号に対応した信号に変
換されて、転舵特性の変更がなされることとなる。

前記アンド回路77の一方の入力端子には、路面μ検出手
段55からの信号が入力され、両者77、55間には、比較回
路78とオア回路79とが設けられている。すなわち、路面
μ検出手段55からのμ信号は、先ず、上記比較回路78に
入力されて、この比較回路78において比較値μｏとの比
較が行われ、高μ路（μ＞μｏ）であるときには「Ｈ」
信号が出力され、低μ路（μ＜μｏ）であるときには
「Ｌ」信号が出力される。

このことから、高μ路であるときには、上記オア回路79
から前記アンド回路77へ向けて「Ｈ」信号が出力され
て、前述した転舵特性変更の条件が生成されることとな
る。したがって、マニュアル切換スイッチからの特性切
換信号に応じた転舵特性の変更が許容される。

前記比較回路78からの出力信号は、またインバータ80を
介して第２のアンド回路81に入力され、この第２のアン
ド回路81からの出力信号は前記オア回路79の一方の入力
端子に入力されるようになっている。そして、上記第２
のアンド回路81の一方の入力端子には、前輪舵角検出手
段54からの前輪舵角信号θＦが第２の比較回路82を介し
て入力されるようになっている。すなわち、この第２の
比較回路82において、比較値θFoとの比較が行なわれ、
前輪舵角θＦが比較値θFoより大きいとき（θＦ＞θF
o）、つまりハンドルが大きく切られているときには
「Ｌ」信号が出力され、前輪舵角θＦが比較値θFoより
小さいとき（θＦ＜θFo）、つまりハンドルがほとんど
切られていないときには、「Ｈ」信号が出力される。

したがって、前述した路面μ検出手段55で低μが検出さ
れたときには、つまり前記第１の比較回路78において低
μ路であると判別されたときには（μ＜μｏ）、この第
１の比較回路78から出力される「Ｌ」信号はインバータ
80により「Ｈ」信号に転換されて第２のアンド回路81に
入力される一方、この第２のアンド回路81には、また前
輪舵角θＦが小さいとき（θＦ＜θFo）に「Ｈ」信号が
入力されることから、第２のアンド回路81から前記オア
回路79へ「Ｈ」信号が出力されて、前述した転舵特性変
更の条件が生成されることとなる。

一方、前輪舵角検出手段54で検出された前輪舵角θＦが
比較値θＦより大きいときには（θＦ＞θFo）、前記第
２の比較回路82から前記第２のアンド回路81へ「Ｌ」信
号が出力されるため、第２のアンド回路81、オア回路79
から「Ｌ」信号が出力されて、これにより転舵特性の変
更が禁止されることとなる。

したがって、高μ路（μ＞μｏ）ではマニュアル切換ス
イッチの切換信号に応動して直ちに特性の変更が行なわ
れる一方、低μ路（μ＜μｏ）では全輪舵角θＦが小さ
いとき（θＦ＜θFo）であることを条件として転舵特性
の変更が行なわれることとなる。このような制動内容を
領域に分けて第７図に示してある。本図中、斜線領域が
特性変更が許容される領域である。

以上、本発明の実施例を説明したが、制御ユニット51を
コンピュータによって構成する場合は、デジタル式、ア
ナログ式のいずれであってもよい。また、低μ路におけ
る特性変更許容条件としては、車速が小さいとき、つま
り低速であることを条件としてもよく、あるいは特性変
更に伴う後輪転舵比の変化量が小さい領域にあることを
条件とするものであってもよい。また、転舵特性として
は第８図乃至第10図に示すものを含むものである。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、転舵
特性の変更に対して敏感な運転状態である低μ路走行中
においては、所定の条件に基づいて転舵特性の変更を規
制するようにしてあるため、低μ路での操縦安定性を高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、 第２図は本発明の一実施例を示す全体平面図、 第３図は後輪転舵機構部分を説明するスケルトン図、 第４図は後輪転舵比制御の一例を示す特性図、 第５図は特性変更に伴う後輪舵角の変化を示す図、 第６図は実施例の制御におけるブロック図、 第７図は特性変更を許容する領域図、 第８図乃至第10図は転舵比特性の変形例を示す図であ
る。 A:前輪転舵機構 B:後輪転舵機構 R:後輪転舵比変更装置 1R、1L:前輪 2R、2L:後輪 44:ステッピングモータ 51:制御ユニット 52:車速センサ 53:舵角検出手段 71:転舵比演算回路 75:データラッチ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の転舵特性を備え、該転舵特性が特性
   切換え手段からの信号を受けて変更可能とされた車両の
   ４輪操舵装置において、 走行路面のμを検出する路面μ検出手段と、 該路面μ検出手段からの信号を受け、走行路面のμが高
   μであるか低μであるかを判別するμ判別手段と、 該μ判別手段からの信号を受け、走行路面のμが低μで
   あるときに、前記特性切換え手段による転舵特性の変更
   を所定の条件に基づいて規制する特性変更規制手段と、 を備えていることを特徴とする車両の４輪操舵装置。