JPH0220472B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、前輪に加え後輪も操舵する車両、特
に乗用車等、高速でも走行する四輪車において、
ハンドル操作により前輪を転舵し、その前輪の転
舵に連動して後輪を転舵するとともに、該前輪と
後輪との転舵比及び位相の変化を車両速度により
制御することによつて高速時の応答性、安定性を
一層向上させ、且つ車両の大きさや重量等、求め
られる種々の特性に合わせて後輪を転舵制御する
ための信号設定を幅広く行える車両の前後輪操舵
装置に関する。

（従来の技術） 四輪車における操舵は一般に前輪のみを転舵す
ることにより行つている。前輪のみの操舵の場
合、まず運転者がハンドル操作を行い、前輪が転
舵されると、前輪は進行方向に対して横すべり角
を生じ、転舵された方向に行こうとする力、つま
りコーナリングフオースが発生する。それによつ
て車体の重心回りに回転させようとする力、つま
りヨーイングモーメントを生じ、車体は向きを変
えようとする。続いて車体に固定された後輪にも
横すべり角が生じ、コーナリングフオースが発生
し、車体は旋回を始める。従つて後輪の発生する
コーナリングフオースには前輪に比較して位相遅
れがあるため、前後輪のコーナリングフオースの
合力が運転者の意図する値に達する迄、つまりハ
ンドルを操作してから車体の向きが変化するまで
に若干の時間遅れが常に発生し、これが四輪車の
操舵技術に熟練を要する原因となる。

更に四輪車は前輪の操舵により旋回運動をして
いる間、車輪は発生するコーナリングフオースと
車体の受ける遠心力とをバランスさせて旋回して
いるが、旋回軌跡の接線と車体軸線は車両速度に
よるヨーイングモーメントの大きさの違いや位相
遅れの時間差の違いにより常に一致して走行する
とは限らず、この点にも四輪車の操舵に熟練を要
する原因がある。

従つて四輪車の運転者は、前記前輪が転舵され
てから後輪にコーナリングフオースが発生し、車
体が向きを変える迄の時間遅れや車両速度の変化
による車体の旋回軌跡と車体軸線の角度のずれ、
つまり旋回中の車体の姿勢変化を経験的に認識し
て操舵を行うことが適確な操舵のために要求さ
れ、四輪車の運転にはある程度の運転経験が必要
となる。

斯かる従来の操舵装置における問題点を解決す
るための手段として前輪のみならず後輪をも転舵
することが提案されている。例えば特公昭40−
10728号には前輪操舵装置によつて操舵される自
動車において、前輪操舵により行われる車体の旋
回時に後輪のコーナリングフオースによるキヤス
タートレールのモーメントによつて、後輪に舵角
を発生させる手法が開示され、また米国特許第
2910131号には車両旋回時に発生する遠心力によ
つて車体に働く横方向に発生するＧの検出により
後輪の転舵量を制御する手法が開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、これらの公知技術は後輪の転舵
を制御する横すべり角の検知方法またはＧの検出
センサに精度等の技術的問題があるばかりでな
く、何れも前輪の転舵によつて発生する間接的な
制御フアクターに基づいて後追い的に後輪の転舵
を補正する手法、つまり前輪の転舵による車体の
向きの変化があつてからの制御のため、後輪の転
舵に応答遅れが発生してしまう。

また前輪、後輪を例えば機械的な連結によりと
もに転舵する技術は従来から特殊車両等で行われ
ているものの、何れも旋回半径を小にして車両の
とりまわし性を向上させる目的のもので、操作レ
バーにより前後輪の制御モードを切換えることで
その目的を達成するに過ぎない（例えば英国特許
第523656号、特公昭53−26732号）。

更に特開昭52−61024号には低速走行時に後輪
を前輪と逆位相に転舵するものの、高速走行時に
は後輪を転舵せずに前輪のみを転舵する手法が開
示されているが、これは低速走行時の車両のとり
まわし性のみを重視したものであつて、後輪の同
位相転舵による高速走行時における転舵の容易
性、安定性を向上し得ない。

従つて本発明の目的は、ハンドル操作により前
輪と後輪を同時に転舵することにより従来装置の
下具合点であつた間接的な制御フアクターにより
行われる後追い的な補正による後輪転舵の応答遅
れを解消し、車両速度に基づいて、低速時に前輪
に対して後輪を逆位相に転舵することで、旋回半
径を減少して車両の取りまわし性を向上するとと
もに、高速時には前輪に対して後輪を同位相に転
舵することにより高速時における操舵の容易性と
安定性が得られるようにすることによつて、高速
走行時の操舵の応答性と安定性をバランス良く得
られ、更に後輪の制御は、前輪転舵量及び転舵方
向検知手段からの前輪転舵量及び転舵方向信号と
後輪位相制御装置からの後輪位相設定信号とに基
づいて、前輪と後輪との転舵比を設定し、後輪の
転舵量及び位相を決定する舵角関数発生装置から
の後輪への転舵信号に基づいて行うよう構成し
て、車両の大きさや重量等、求められる種々の特
性に合わせて後輪を転舵制御するための信号設定
を幅広く行え、且つ簡単な装置により容易に実現
し得るようにした前後輪操舵装置を提供するにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成すべく本発明は、ハンドル操作
に連動して、前輪の転舵量と転舵方向を検知する
前輪転舵量及び転舵方向検知手段と、該検知手段
からの信号により、前輪を転舵する前輪転舵装置
と、車両速度を検知する車速検知手段と、後輪を
転舵する後輪転舵装置と、前記車速検知手段から
の車両速度信号に基づいて、前記車両速度が所定
値よりも小さい範囲では後輪を前輪に対して逆位
相の範囲内で転舵し、また前記車両速度が前記所
定値よりも大きい範囲では後輪を前輪に対して同
位相の範囲内で転舵するように設定する後輪位相
制御装置と、前記前輪転舵量及び転舵方向検知手
段からの前輪転舵量及び転舵方向信号と前記後輪
位相制御装置からの後輪位相設定信号とに基づい
て、前輪と後輪との転舵比を設定し、後輪の転舵
量及び位相を決定する舵角関数発生装置からな
り、前記舵角関数発生装置からの後輪への転舵信
号により、後輪を転舵制御するように車両の前後
輪操舵装置を構成したこと、を特徴とする。

（作用） 本発明は、ハンドル操作による前輪の転舵に連
動して後輪を同時に転舵するものであつて、車両
の低速走行時に前後輪を逆位相に転舵し、車両の
高速走行時には前後輪を同位相に転舵するととも
に、車両速度に応じて前後輪の転舵比を変化させ
る。更に必要に応じて車両速度が低速領域から高
速領域へと変化し、またはその反対に高速領域か
ら低速領域へと変化するときに前後輪の位相変化
を連続的に行うことができる。

先ず本発明により最小回転半径を減少させるこ
とについて説明する。

即ち前輪のみの操舵の場合、車両の回転半径は
操舵輪の舵角の増加につれて減少するが、車輪と
車体間に接続されているブレーキホース等の寸法
の制約、車室内に突出するホイールハウスの寸法
の制約、更に転舵車輪が駆動輪でもある場合は軸
継手の可撓角の制約等のために最大舵角は制限さ
れ、従つて最小回転半径には限界がある。

ところが、本発明では、低速時に前後輪を逆位
相で転舵することにより最小回転半径及び内輪差
も大幅に減少するため、狭い屈曲道路でも容易に
走行でき、狭い空間への駐車も容易となる。

そして特に高速時の操舵においては、前後輪を
同位相で転舵し、且つ前輪の転舵に連動して後輪
を同時転舵させるものであるため、操舵開始直後
でも前輪と同時に後輪もコーナリングフオースを
発生し、車両の横加速度は極めて短時間に意図し
た値に達し、車両の応答性は大幅に改善される。
つまりハンドルを操作してから車体の向きが変わ
るまでの時間遅れがなく、操舵の容易性と安定性
を得ることができる。

また本発明によれば、後輪転舵のための制御フ
アクターを容易、且つ正確に設定でき、求められ
る種々の後輪転舵特性に幅広く対応し得る。

即ち上記の制御フアクターを運転者の意志に基
づくハンドル操作に基づいて設定される前輪転舵
量及び転舵方向信号と、簡単に、且つ正確に検知
し得る車両速度に基づき設定される後輪位相設定
信号とに基づいて前輪と後輪との転舵比を設定
し、後輪の転舵量及び位相を決定する舵角関数発
生装置からの後輪への転舵信号により設定したた
め、後輪の転舵制御は夫々の制御フアクターの値
を設定することにより、求められる転舵特性に合
わせて幅広く対応することができる。

次に第２図乃至第５図により本発明による操舵
装置を用いた場合の車両の向きと旋回軌跡との関
係を説明する。図はすべて２輪におきかえて示し
ているが、通常の四輪車の如く回転半径が輪距に
比して十分大きい場合は説明の正当性をそこなう
虞れはない。

第２図及び第３図は従来の前輪のみを転舵する
操舵装置における車両の向きと旋回軌跡を示す。

低速時の旋回の場合、車両の運動方向はタイヤ
の向きと一致するので、第２図に示す如く車両の
方向は旋回軌跡の接線より外側を向く。車両速度
が増加すると前後輪にすべり角が発生し、前後輪
の運動方向はタイヤの平面よりも外側を向くよう
になる。従つて車両の旋回中心は徐々に前方へ移
動し、旋回軌跡の接線は車両軸線に対して外側へ
向くようになる。即ち第３図に示す如く車体の方
向は旋回軌跡の接線より内側を向く。

本発明による操舵装置の場合は、低速時には前
後輪の転舵は逆位相であり、前後輪の転舵比を車
両の特性に適合するよう定めてやれば、第４図に
示す如く車両の方向と旋回軌跡の接線とを一致さ
せることができる。また車両速度を増加させる
と、後輪を前輪と同位相で転舵することにより高
速においても第５図に示す如く車両の方向と旋回
軌跡を一致させることができる。

即ち後輪を前輪と逆位相に転舵する低速時にお
いて、車両速度が低くなるにつれて前後輪の転舵
比を−１に近づけるよう制御し、換言すれば後輪
舵角を車両速度の低下に伴つて前輪舵角に近づけ
るので、第４図のように低速時における旋回中心
と車体中心とを結ぶ直線と、車両の方向とがほぼ
直角となり、従つて後輪の横すべりの発生は殆ど
なくなる。また同様に後輪を前輪と同位相に転舵
する高速時において、車両速度が高くなるにつれ
て前後輪の転舵比を＋１に近づけるよう制御し、
つまり後輪舵角を車両速度の増加に伴つて前輪舵
角に近づけるので、高速になればなる程、旋回中
心と車体中心とを結ぶ直線と、車両の方向とがほ
ぼ直角を保つて後輪の横すべりの発生を殆どなく
すことができる。

以上の車両速度に追従した前後輪操舵を、ハン
ドル操作による前輪の転舵に連動して後輪を同時
に転舵させつつ行うことができ、更に車両速度に
応じて前後輪の転舵比を変化させるものである。

更に上記の後輪の制御は、前輪転舵量及び転舵
方向検知手段からの前輪転舵量及び転舵方向信号
と後輪位相制御装置からの後輪位相設定信号とに
基づいて、前輪と後輪との転舵比を設定し、後輪
の転舵量及び位相を決定する舵角関数発生装置か
らの後輪への転舵信号に基づいて行うよう構成し
たため、車両の大きさや重量等、求められる種々
の特性に合わせて後輪を転舵制御するための信号
設定を幅広く行え、且つ簡単な装置により容易に
実現できる。

（実施例） 以下に添付図面を基に実施例を説明する。

第１図は本発明の操舵装置の第１実施例を示す
もので、左側の車輪のみを示しているが、図に示
していない右側の車輪は公知の方法で左側の車輪
と連動するよう連結される。

第１図において、ハンドルをなす操舵輪１から
延出する軸１ａの端部に操舵輪１の回転運動を往
復運動に変換するラツクアンドピニオン等が組込
まれた公知のギヤボツクス２を配設する。ギヤボ
ツクス２内で変換された直線運動は腕杆２ａによ
り差動装置３に導かれ、ピニオン３ｃ、ラツク３
ａ，３ｂで方向の異なる２つの変位に分けられ
る。差動装置３の左方のラツク３ａの変位は腕杆
４の一端より連結杆５を介して前輪６を転舵せし
めるよう構成される。このようにギヤボツクス２
の機構から腕杆２ａを経て差動装置３のラツク３
ａ，３ｂ及びピニオン３ｃと腕杆４による機構を
もつて前輪転舵量及び転舵方向検知手段が形成さ
れており、腕杆４が前輪転舵装置の連結杆５に接
続されている。また腕杆４の他端は連結杆７を介
して支点９を中心に回動する動腕８に連結され
る。

一方、差動装置３の右方のラツク３ｂの変位は
腕杆１０、中央部に支点を有する動腕１１、腕杆
１２を介し更に腕杆１３により後輪１４を転舵す
る。腕杆１２，１３の結合部１８は動腕８上に固
定されている。動腕８の支点９はモータ１５と連
結するスクリユー杆１６上を移動しうるネジコマ
１７に固定され、従つて支点９は動腕８上をモー
タ１５によるスクリユー杆１６の回転により移動
し、前後輪の転舵比は動腕８の支点９の位置によ
り定まるよう構成されている。このように支点９
及び結合部１８を有する動腕８によつて舵角関数
発生装置が形成されており、結合部１８が後輪転
舵装置の腕杆１３に接続されている。そして動腕
８と前記前輪転舵量及び転舵方向検知手段との間
には連結杆７、腕杆１０、動腕１１及び腕杆１２
が介設されている。モータ１５は、車速検知手段
である車速センサ２０より信号を得てモータ制御
する制御器１９によつて制御され、従つて前記の
支点９は車両速度によりその位置が定まる。

即ち車速センサ２０から信号を受ける制御器１
９と、この制御器１９から駆動信号を受けるモー
タ１５と、このモータ１５と連結するスクリユー
杆１６と、スクリユー杆１６の回転により移動可
能とされるネジコマ１７とから後輪相制御装置が
成り立つている。そしてスクリユー杆１６上のネ
ジコマ１７が前記舵角関数発生装置の動腕８の支
点９を可変とする。

以上の制御器１９は、車両速度が所定値よりも
大きい範囲、即ち一定速度以上の高速走行におい
ては前後輪の転舵は同位置になり、速度が増加す
るとともに前後輪の転舵比が＋１に近づき、また
車両速度が前記所定値よりも小さい範囲の低速走
行では前後輪の転舵が逆位相となり、速度の減少
とともに前後輪の転舵比が−１に近くなるよう仕
様を定めるのが望ましい。

本発明による操舵装置は以上の構成であるか
ら、操舵輪の舵角と、前輪舵角と後輪舵角の差と
の比が常に一定に保たれ、前後輪の舵角の比、即
ち転舵比は動腕８の支点９の位置により定まる。
この位置は制御器１９の仕様により車両速度に対
して任意の位置を選ぶことができる。そして支点
９が腕杆１２，１３の結合部１８の右方に位置す
る場合は前後輪の転舵は同位相であり、支点９が
結合部１８上にある場合は後輪１４は転舵され
ず、前輪６のみが転舵される。そして支点９が結
合部１８の左方にある場合は前後輪の転舵は逆位
相となる。

このようにして車両の前後輪操舵装置を、ハン
ドル操作に連動して、前輪の転舵量と転舵方向を
検知する前輪転舵量及び転舵方向検知手段と、該
検知手段からの信号により、前輪を転舵する前輪
転舵装置と、車両速度を検知する車速検知手段
と、後輪を転舵する後輪転舵装置と、前記車速検
知手段からの車両速度信号に基づいて、前記車両
速度が所定値よりも小さい範囲では後輪を前輪に
対して逆位相の範囲内で転舵し、また前記車両速
度が前記所定値よりも大きい範囲では後輪を前輪
に対して同位相の範囲内で転舵するように設定す
る後輪位相制御装置と、前記前輪転舵量及び転舵
方向検知手段からの前輪転舵量及び転舵方向信号
と前記後輪位相制御装置からの後輪位相設定信号
とに基づいて、前輪と後輪との転舵比を設定し、
後輪の転舵量及び位相を決定する舵角関数発生装
置からなり、前記舵角関数発生装置からの後輪へ
の転舵信号により、後輪を転舵制御するよう構成
している。

尚、舵角関数発生装置は前後輪の転舵比を正と
すれば同位相、負とすれば逆位相となる位相制御
が可能である。

第６図に本発明の操舵装置の第２実施例を示
す。

この図においても左側の車輪のみを示している
が右側の車輪との関係は第１実施例において述べ
たのと全く同一である。

第６図において、操舵輪１０１に加えられる回
転力はギヤボツクス１０２により腕杆１０３の直
線運動に変換され、前輪１０４が転舵される。こ
のようにギヤボツクス１０２の機構及び腕杆１０
３による前輪転舵量及び転舵方向検知手段が形成
されており、腕杆１０３が前輪転舵装置に接続さ
れている。更に腕杆１０３は腕杆１０５を介て支
点１０７を中心に回動する動腕１０６の端部に連
結される。従つて腕杆１０３の運動は動腕１０６
を支点１０７のまわりに回動せしめ、動腕１０６
上の結合部１１３連結されている腕杆１０８を介
して後輪１０９を転舵せしめる。動腕１０６の支
点１０７はモータ１１０より延出するスクリユー
杆１１１にスクリユー杆１１１の回転にるように
螺合されたネジコマ１１２に固定されており、車
速検知手段である車速センサ１１５と、制御器１
１４により制御されるモータ１１０の回転によつ
て動腕１０６上を移動する。

以上によつて支点１０７及び結合部１１３を有
する動腕１０６から舵角関数発生装置が形成され
るとともに、制御器１１４とモータ１１０とスク
リユー杆１１１及びネジコマ１１２から後輪位相
制御装置が形成されている。舵角関数発生装置を
形成する動腕１０６の結合部１１３が後輪転舵装
置の腕杆１０８′に接続され、また動腕１０と前
記前輪転舵量及び転舵方向検知手段との間には腕
杆１０５が介設されている。そしてスクリユー杆
１１１上のネジコマ１１２が前記舵角関数発生装
置の動腕１０６の支点１０７を可変とする。

以上の構成であるから、前記第１実施例と同様
に操舵輪の舵角と、前後輪舵角の差との比が車両
速度により常に一定に保たれ、前後輪の転舵比は
動腕１０６の支点１０７の位置により定まる。制
御器１１４の仕様も前記と同様に定めるのが好ま
しい。

尚、車速検知手段、前輪転舵装置と後輪転舵装
置との連結経路等は公知のものを適宜に採用しう
る。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、ハンドル操作に
より前輪と連動して後輪を同時に転舵することに
より従来装置の不具合点であつた間接的な制御フ
アクターにより行われる後追い的な補正による後
輪転舵の応答遅れを解消するとともに、正確な横
力の検出ができない低μ路においても前後輪操舵
を確実に行うことができる。また簡単に感知し得
る車両速度に基づいて、低速時に前輪に対して後
輪を逆位相に転舵することで、旋回半径を減少し
て車両の取りまわし性の向上を達成し、高速時に
は前輪に対して後輪を同位置に転舵することによ
り高速時における操舵の容易性、安定性を得るこ
とができる。

更に上記の後輪の制御は、前輪転舵量及び転舵
方向検知手段からの前輪転舵量及び転舵方向信号
と後輪位相制御装置からの後輪位相設定信号とに
基づいて、前輪と後輪との転舵比を設定し、後輪
の転舵量及び位相を決定する舵角関数発生装置か
らの後輪への転舵信号に基づいて行われるよう構
成したため、車両の大きさや重量等、求められる
種々の特性に合わせて後輪を転舵制御するための
信号設定を幅広く行え、且つ簡単な装置により容
易に実現できる。

従つて本発明よれば、操舵応答性に優れた後輪
転舵を容易、且つ正確に行うことができる。

即ち簡単に、且つ正確に検知し得る車両速度に
追従した前後輪の低速逆位相操舵と高速同位相操
舵を応答性良く行うことができる。

特に応答性が要求される高速走行時の前後輪の
同位相操舵における後輪操舵に対する後輪転舵の
応答性を大幅に改善することができ、後輪転舵を
正確に制御することができる。

また後輪転舵のための制御フアクターを容易、
且つ正確に設定でき、求められる種々の後輪転舵
特性に幅広く対応し得る。

即ち上記の制御フアクターを運転者の意志に基
づくハンドル操作に基づいて設定される前輪転舵
量及び転舵方向信号と、簡単に、且つ正確に検知
し得る車両速度に基づき設定される後輪位相設定
信号とに基づいて前輪と後輪との転舵比を設定
し、後輪の転舵量及び位相を決定する舵角関数発
生装置からの後輪への転舵信号により設定したた
め、後輪の転舵制御は夫々の制御フアクターの値
を設定することにより、求められる転舵特性に合
わせて幅広く対応することができる。

更に逆位相転舵をする低速領域から同位相転舵
をする高速領域にわたつて、車体の取りまわし
性、車体の安定性等、的確な操舵のための前後輪
転舵をバランス良く行うことができ、低速から高
速まで運転者にとつて違和感のない前後輪転舵が
できる。

即ち前輪と後輪との転舵比を簡単に検知し得る
車両速度に応じて可変とすることにより、走行速
度に応じて刻々と変化させて必要とされる後輪転
舵量を最適に制御し、取りまわし性の要求される
低速時から安定性の要求される高速時まで不必要
な車体の姿勢変化を抑制し、四輪車のハンドル操
作の難しさを大幅に減少することができる。

また位相変化の制御を装置の切換操作を要する
ことなく車両速度に応じて自動的に行うようにし
たため、運転者にとつて違和感のない前後輪転舵
を容易に行うことができる。

加えて如何なる路面状態や車両姿勢状態におい
ても、前後輪操舵を正確に、且つ確実に行うこと
ができる。

即ち後輪転舵はハンドル操作による前輪転舵と
連動して、且つ同時に行われるため、例えば雪
路、濡れた路面等の低μ路や横風等の外力を受け
ても制御フアクターが影響を受けることがなく常
に正確で確実な安定した後輪転舵を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の操舵装置の第１実施例を示す
概略平面図、第２図及び第３図は従来の問題点を
指摘する模式図、第４図及び第５図は本発明の利
点を説明する模式図、第６図は第２実施例の概略
平面図である。 尚、図面中、１，１０１はハンドル、１，１０
２はギヤボツクス、２ａ，１０３は腕杆、６，１
０４は前輪、８，１０６は動腕、９，１０７は支
点、１３，１０８は腕杆、１４，１０９は後輪、
１５，１１０はモータ、１６，１１１はスクリユ
ー杆、１７，１１２はネジコマ、１８，１１３は
結合部、１９，１１４は制御器、２０，１１５は
車速検知手段である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハンドル操作に連動して、前輪の転舵量と転
   舵方向を検知する前輪転舵量及び転舵方向検知手
   段と、 該検知手段からの信号により、前輪を転舵する
   前輪転舵装置と、 車両速度を検知する車速検知手段と、 後輪を転舵する後輪転舵装置と、 前記車速検知手段からの車両速度信号に基づい
   て、前記車両速度が所定値よりも小さい範囲では
   後輪を前輪に対して逆位相の範囲内で転舵し、ま
   た前記車両速度が前記所定値よりも大きい範囲で
   は後輪を前輪に対して同位相の範囲内で転舵する
   ように設定する後輪位相制御装置と、 前記前輪転舵量及び転舵方向検知手段からの前
   輪転舵量及び転舵方向信号と前記後輪位相制御装
   置からの後輪位相設定信号とに基づいて、前輪と
   後輪との転舵比を設定し、後輪の転舵量及び位相
   を決定する舵角関数発生装置からなり、 前記舵角関数発生装置からの後輪への転舵信号
   により、後輪を転舵制御するようにしたこと、 を特徴とする車両の前後輪操舵装置。