JPS61220975A - 車輌の前後輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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可変制御し得る車
輌の前後輪操舵装置に関する。

〈従来の技術〉 本出願人は既に前輪の転舵にｒ＠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また
は舵角比を可変とする車輌の操舵装置（特願昭５７−１
３４８８８号等）を種々提案している。このような装置
にあっては、低速に於ては後輪を前輪と逆位相に転舵さ
せ、他方高速に於てはこれとは反対に後輪を前輪と同位
相または略零に転舵させるようにしている。また所望に
応じて後輪の舵角比の車速に対する関数特性を車輌の加
速度に応じてまたは手動により変更したり、或いはマニ
ュアル選択により固定モードを選択し得るようにするこ
ともできる。

これにより低速に於ては車輌の最小回転半径、内輪差共
に大幅に減少し、車庫入れ、狭い屈曲路　　゛での走行
及びＵターンなど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、他方高速に於ては車線変
更などに於ける操縦応答性を飛躍的に向上させることが
できる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 一般に車輌の操縦性能はタイヤと路面との間の垂直荷重
、路面のＦｉ！擦係数、タイヤの空気圧、タイヤの種類
等に依存し、また舵角或いは車速とヨー角速度との間の
関係が一般に非線形であるために、車輌設計時にその操
縦性能を評価するのが困難である。しかしながら、前輪
ばかりでなく後輪も操舵する場合には制御可能量が追加
され、前輪に対する後輪の転舵比を制御Ｉすることによ
り所望の操縦性能を得ることが可能となる。このような
本願の発明者の知見に基づき、本発明の主な目的は、車
輌の前後輪操舵装置に於て、前輪に対する後輪の転舵比
を好適に制御するこζにより、車輌の操縦性を改善し得
る前後輪操舵装置を提供することにある。

く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、前輪の転舵に関連
せしめて後輪を転舵し前輪に対する後輪の転舵角を車速
に対応して可変制御する車輌の前後輪操舵装置であって
、車輌の走行状態の変化を検出するセンサ手段を有し、
後輪の前輪に対する転舵比を車速及び前記センサ手段の
出力の関数としてな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〉 このように、実際の走行状態の変化を検出して、それに
基づき転舵比関数の特性を変化させて所望の操縦性が得
られるようにすれば、運転者は、走行条件の変化に拘ら
ず常に同様の操縦性能を得ることができることから、車
輌の運動を常に的確に予想することができ疲労感のない
快適な運転が可能となる。

〈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。

第１図は本発明が応用された前後輪操舵装置の構成の一
実施例を示している。前輪側に於いては、ハンドル１の
ハンドル軸２が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の外端には眞輪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、後輪側に於ても前記と同様のラックピニオン式の
ギヤボックス８が横向きに設置されており、そのラック
軸９の左右端にはタイロッド１０．１０が連結され、両
タイロッド１０．１ｏの外端には後輪１２．１２を支承
したナックルアーム１１．１１が連結されている。ギヤ
ボックス８のビニオン軸にはモータ１３の出力軸が連結
されている。こうして、モータ１３の回転力を動力とし
て後輪１２．１２が転舵される。

前輪側及び後輪側ギヤボックス３．８のケーシングとラ
ック軸４．９との間には、例えば摺動抵抗器或いは差動
トランスからなる変位センサ１４．１５が設置されてお
り、実舵角を表わす宿としてラック軸４．９の変位を検
出し得るようにしである。これら変位センサ１４．１５
の出力は制御装Ｍ１６に接続されている。また、例えば
非駆動輪に設けられた車速センサ１７及び、後輪の荷重
を検出する荷重センサ等からなる走行状態センサ１８の
出力も同じく制御装置１６に接続されている。

走行状態センサ１８として荷重センサを用いる場合には
、後輪側の懸架ばねの撓み吊を平均化して静的荷重を検
出するようにしても良いが、車体後部の上下加速度及び
それを積分して得られる速度並びに後輪側の懸架ばねの
撓みを合成することにより後輪の動的荷重を検出し得る
ものであるのが好ましい。

１１１１１装置１６には車載コンピュータ１９（第２図
）が内蔵されており、このコンピュータ１９は前後輪の
転舵角を検出する舵角センサ１４．１５及び車速を検出
する車速センサ１７からの信号を受けて車速に応じた適
正な制御信号を出力装置２０を介してモータ１３に送り
、その回転を制御する。

次にｇｊＳ２図及び第３図について上記実施例の作動の
要領について説明する。

第２図はコンピュータ１９の機能的構成を示すもので、
前輪舵角センサ１４により検出された前輪舵角は前輪舵
角信号Ｘとして、また重速センサ１７により検出された
車速は所定の車速信号Ｕとしてそれぞれコンピュータ１
９に入力される。

一般に後輪のコーナリングパワーは後輪の荷重に依存す
るため、車速が同一でしかも前後輪の転舵量が同一の場
合でも車輌のヨー角速度が必ずしも一定にならない。そ
のため運転者は操舵量を補正しなければならないため、
運転者に対する負担が大きい。そこで本実施例に於ては
、後輪の転舵比を定める関数を後輪の荷重の変化に応じ
て変化させるようにしている。そのような目的で走行状
態センサー８の走行状態信号がコンピューター９に供給
されている。

変換処理（イ）に於ては、走行状態信号に応じで、メモ
リ（ロ）に記憶された複数の転舵比関数ｆ１、ｆ２１１
６．の一つが選択され、前輪の舵角センサー４から得ら
れた実舵角Ｘに対する後輪舵角の目標１１ｉｙ０を ｙ、＝ｘ−ｆ（ｕ） として与える。

−・方、後輪の舵角センサー５の検出結果は、後輪実舵
角データｙｌとしてコンピューター９に於ける比較処理
（ハ）に入力される。この後輪実舵角データｙ　と前記
後輪舵角目標値ｙ。とに基づ鴎 き比較処理（ハ）によってｙｌ−ｙｏの相対的な差Δｙ
−ｔ−得る。この差Δｙは必要な後輪転舵角を実現する
ために必要な舵角修正量に対応するデータとしてコンピ
ュータ１つから出力制御装置２０に入力される。この出
力制御装＠２０の出力側は前記モータ１３に接続され、
前記差Δｙに対応した制御信号Ｓを供給する。こうして
モータ１３は現在の車速及び走行状態に対応した後輪転
舵角を実現する向きに回動されることとなる。

このようにして、例えば後輪の転舵比を表す関数ｆが第
３図に於て曲１１１Ｐで示されるものであった場合、後
輪の荷重が増大するに伴い後輪のコーナリングパワーが
増大しそれだけヨー角速度が増大することとなる。そこ
で後輪の荷重が増大した場合には走行状態センサ１８の
出力に基づき後輪の転舵比を表す関数を、例えば第３図
に曲線Ｑで示されるように変更し、後輪の転舵比の絶対
値を小さくしている。その結果運転者は常に操舵量に応
じたヨー角速度を得ることとなり、車輌の走行状態の変
化による操舵量の補正を行なう必要がないため、運転者
に対する負担が軽減される。

上記実施例に於ては走行状態センサ１８とじて後輪の荷
重を検出するセンサを用いたが、上記に代えて或いは上
記に加えて路面の摩擦係数を検出することにより、転舵
比の関数を変化させるようにしても良い。路面の摩擦係
数を検出する方法としては実際に物体を引き摺り、その
摩擦力を測定して割出したり、タイヤ音の周波数分析結
果から割出したり、或いは路面に光を投射しその反射状
態から割出すなど種々の方法が可能である。

一般に、車輌の操縦性を評価する場合には、操舵入力に
対するヨー角速度或いは横加速度などを評価対象として
いる。従ってヨー角速度などを検出してそれに基づいて
後輪の転舵比などを制御すれば、操縦性能の一層正確な
制御が可能となる。

第４図はそのような知見に基づいて構成された前後輪操
舵装置のための制ｍ＋￥装置の別の実施例の機能的構成
を示すブロック図である。

演算処理（イ）には前輪舵角センサー４、後輪゛舵角セ
ンサー５、車速センサー７及び走行状態センサ１９の出
力ｘ１ｙ、ｕＳｚが入力される。

コンピューター９に内蔵されたメモリ（ロ）には前輪舵
角Ｘ、＠速Ｕ、走行状態信号Ｚ及び目標後輪舵角ｙ。の
各組合せに対する車輌の目標ヨー角速度γ０を表す１男
数γ０　＝Ｆ　（ｘＳｙｏ、ｚ、ｕ）が記憶されている
。後輪の目標転舵量ｙｏは前輪の転舵ＷｉＸ、走行状態
変数２及び車速Ｕにより一義的に定まるものであるが、
υＩＩを安定化するため目標転舵１１ｙ。を常時後輪セ
ンサー５の出力ｙ、と比較することにより制御誤差が所
定Ｍ以内であることを監視すると良い。

演算処理（イ）に於ては、各センサから供給される検出
結果に基づき目標となるべきヨー角速度γ０を計算し、
同時に後輪の転蛇量の増分Δｙ＝Ｖ　　　’１０に対す
るヨー角速度の・増分Δγ＝γイ諭 一層０、即ち後輪の舵角変化に対するヨー角速度を一定
のタイミングで繰返し計算し、感度係数の及び目標ヨー
角速度γＯを出力する。ここで、はヨー角速度センサ２
１から得られた実ヨー角速度を表わしている。ヨー角速
度センサ２１としては、車輌の中央部に設置されたレー
トジャイロなどを用いるとよい。

演算回路（イ）に於て計算された目標ヨー角速度γ。は
、実測されたヨー角速度γ、に対する差分として除算処
理（ハ）によりΔγに変換される。

更に乗算処理（ニ）に於て、前記感度係数の逆数に前記
Δγを乗ずれば となり、実測ヨー角速度γ、を目標ヨー角速度γ０に近
付けるために必要な後輪の転舵ωの補正但ΔＶ　＝　’
／　　　’Ｗ　６を得る。出力装＠２０は、Δｙを実現
するために、モーター３に駆動入力信号Ｓを供給し、後
輪１２をΔｙだけ操舵する。車輌の走行中に上記操作を
所定の周期で繰返し行なう。

操縦性の評価対象としては上記したヨー角速度に代えて
横加速度を用いることもできる。また走行状態変数とし
ては後輪の動的荷重、路面のａ！擦係数、車輌加速度な
どが考えられるが、制御の安定性を確保し得る限りに於
て走行状態変数の数を可及的に少むくすると良い。

上記の構成に於て、走行状態の変化が急激かつ過大であ
る場合には上記制御装置の安定性が失われる場合も考え
られるが、そのような場合には運転条件が苛酷であるこ
とを意味するため、適宜後輪の転舵比を安定走行可能な
関数に固定すると同時に警報を発し、走行条件を緩和す
るように運転者に対して促すようにすると良い。

上記実施例に於ては、コンピュータ１９に於ける各処理
がコンビ１−夕内に格納された所定の制御プログラム（
ソフトウェア）によって実行されるが、その信局機能の
組合せからなる電気的回路で構成することもできる。

更に本発明は上記実施例に限定されず、後輪を油圧によ
り操舵制御したり、前輪舵角情報を油圧により伝達する
油圧式前後輪操舵装置、或いは舵角比を可変にする機械
式構造を後輪側に設け、該舵角比可変構造に設定された
舵角比に応じて前輪から機械式に伝達される回転を以て
後輪を転舵する形式の前後輪操舵装置について本発明を
応用することもできる。

〈効果〉 このように本発明によれば、車輌の走行状態に応じて後
輪の転舵硲を制御していることから、走行状態の変化に
拘らず一定の１１１１性を得ることができ。そのため、
４輪操舵装置の利点を保持しつつ走行条件の変化に左右
されない好適かつ安全な操縦性能を実現することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用された前後輪操舵装置を備える車
輌の概略的基本構造を示す斜視図である。 第２図は車載コンピュータの機能的構成を示すブロック
図である。 第３図は上記実施例に於ける舵角比出力特性図である。 第４図は第２の実施例に於ける車載コンピュータの機能
的構成を示すブロック図である。 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・・・ギヤボックス９・・・ラック軸　　　　１０
・・・タイロッド１１・・・ナックルアーム１２・・・
後輪１３・・・モータ　　　　１４．１５・・・舵角セ
ンサ１６・・・ｌ１ｊｌ　ｉｌｌ装置　　　１７・・・
車速センサ１日・・・走行状態センサ１９・・・コンピ
ュータ２０・・・出力装置　　　２１・・・ヨー角速度
センサ特　許　出　願　人　　本田技研工業株式会社代
　　　　　理　　　　　人　　　弁理士　　大　　島　
　陽　　−第２図 第３図 第４図 （自　発） 手続補正書 昭和６０年４月２４日 特許庁長官　志　賀　　学　　殿 １、事件の表示　　　　　　　　　　　　　　　砧８昭
和６０年特許願第０６２３６２号 ２、発明の名称 車輌の前後輪操舵装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　　（５３２）本田技研工業株式会社４、代理
人 居　所　　〒１０２　　東京都千代田区飯田橋１−８−
６渋澤ビル　　電話　２６２−１７６１ ６、補正により増加する発明の数　　０７、補正の対象
　明細書の発明の詳細な説明の欄８、補正の内容　明細
書第１０頁第２０行の「ここで、は」を「ここでは、」
と補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 前輪の転舵に関連せしめて後輪を転舵し前輪に対する後
   輪の転舵角を車速に対応して可変制御する車輌の前後輪
   操舵装置であつて、 車輌の走行状態の変化を検出するセンサ手段を有し、後
   輪の前輪に対する転舵比を車速及び前記センサ手段の出
   力の関数としてなることを特徴とする車輌の前後輪操舵
   装置。