JPH0382678A - 四輪操舵装置 - Google Patents

四輪操舵装置

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JPH0382678A
JPH0382678A JP21987389A JP21987389A JPH0382678A JP H0382678 A JPH0382678 A JP H0382678A JP 21987389 A JP21987389 A JP 21987389A JP 21987389 A JP21987389 A JP 21987389A JP H0382678 A JPH0382678 A JP H0382678A
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steering angle
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Tomoyuki Kido
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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】
この発明は、自動車に装備される四輪操舵装置に関する
【従来の技術】
操縦安定性を向上させるために、従来より四輪操舵装置
が種々提案されており、たとえば、車速に応じて転舵比
(前輪の転舵角に対する後輪の転舵角の比)を変化させ
るようにした車速感応型の四輪操舵装置や、ステアリン
グホイールの回転を機械的に後輪転舵機構に伝達し、ス
テアリングの操舵角に応じて転舵比を変化させるように
したいわゆる擬似車速感応型の四輪操舵装置などは良く
知られているところである。 これらは、低速旋回時、あるいはステアリングの操舵角
が大きくなる場合に、後輪を前輪と逆方向にすなわち逆
位相に転舵させ、中・高速旋回時、あるいはステアリン
グの操舵角が小さい場合に、後輪を前輪と同方向にすな
わち同位相に転舵させるように構成される。低速でUタ
ーン等の旋回が行われる場合には、比較的大きな転舵角
で転舵される前輪に対して後輪を逆位相に転舵させるこ
とで、車両の回転半径を小さくして小回り性を向上させ
る。一方、中・高速域でレーンチェンジ等が行われる場
合には、ステアリングの操舵角が比較的小さく、このと
きに、後輪を前輪に対し同位相に転舵させることで、遠
心力に起因した車両の横すべりを抑制して走行安定性を
高めつつ、方向変換をすみやかに行わせることができる
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車においてはサスペンションの懸架特性
等がステアリング特性や操縦安定性に大きな影響を及ぼ
すが、上記のような従来の一般的な四輪操舵装置の場合
、上記懸架特性の変動を考慮することなく後輪の転舵角
が設定される。 ところが、最近の自動車では、乗り心地の向上等を図る
ために、サスペンションバネに非線形ばねを用いたり、
ウレタン製の非線形特性を呈する補助ばねをストラット
ク・7シヨンなどに用いて、サスペンションに非線形の
ばね特性を積極的にもたせることが多くなっている。こ
のような自動車の場合、サスペンションのばね特性が、
積載荷重等の大きさによって変動し、またその変動の程
度も大きい。そのため、四輪操舵装置において、後輪の
転舵角、特に後輪の同位相方向の転舵角を設定するにあ
たり、懸架特性の変動を無視することができなくなって
いる。 すなわち、ばね定数はサスペンションのロール剛性に影
響し、ばね定数が大きくなると、これに伴いロール剛性
も高くなる。たとえば、後部座席にも乗車したりトラン
クに荷物を積み込んだりして車両の重心位置が後車軸側
に偏り、後車軸側にかかる荷重が一定の大きさ以上にな
ってリヤサスペンションのばね定数が大きくなると、そ
れに伴いリヤサスペンションのロール剛性も高くなる。 ところが、リヤサスペンションのロール剛性が高くなる
と、中・高速域での旋回走行時における後輪の横すべり
が大きくなる。この場合、後輪の転舵量が通常時と同し
であると、後輪の転舵量が不足し、車両の横すべりを適
切に抑制することができなくなる。そのため、四輪操舵
をもってしても、十分な操縦安定性を確保することがで
きなくなってしまうのである。 本願発明は、以上のような事情の下で考え出されたもの
であって、サスペンションのロール剛性の変動に応じて
、後輪の転舵角を常に最適な大きさに設定できるように
構成した四輪操舵装置を提供することにより、四輪操舵
による操縦安定性の向上の度合いをより高め、かつ常に
一定した操縦安定性を確保しうるようにすることをその
目的とする。
【問題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手
段を講じている。 すなわち、本願発明の四輪操舵装置は、所定の条件下に
おいて前輪に加えて後輪をも転舵する四輪操舵装置であ
って、前後のサスペンションのうち少なくともリヤサス
ペンションのロール剛性を検出するロール剛性検出手段
と、ロール剛性の大きさに応じて後輪の転舵角を補正す
る転舵角補正手段とを備えたことを特徴としている。 なお、−船釣な自動車において、積載荷重の変動は、主
にリヤサスペンションのロール剛性を変動させるので、
基本的には、リヤサスペンションのロール剛性のみ検出
すれば十分である。
【発明の作用および効果】
先に述べたように、サスペンションのロール剛性の変動
は、操縦安定性に影響を与える。たとえば、リヤサスペ
ンションのロール剛性が高くなると、中・高速域での旋
回走行時における後輪の横すべりが太き(なる、この場
合、操縦安定性を確保するためには、後輪の同位相方向
の転舵量を通常より大きくする必要がある。 本願発明の四輪操舵装置では、ロール剛性検出手段と、
ロール剛性の大きさに応じて後輪の転舵角を補正する転
舵角補正手段とを備えるので、ロール剛性の変動に応じ
て、後輪の転舵角を適宜補正することができる。たとえ
ば、上記のようにリヤサスペンションのロール剛性が高
くなったときに、これに応じて後輪の転舵量を大きくす
ることができる。 したがって、後輪の転舵角、特に同位相方向の転舵角を
、ロール剛性の大きさに対応した最適な大きさに設定す
ることができるので、常に一定した操縦安定性を確保で
きるとともに、四輪操舵装置による操縦安定性の向上の
度合いをより一層高めることができる。
【実施例の説明】
以下、本願発明の実施例を図面を参照しつつ具体的に説
明する。 第3図には、本例の四輪操舵装置の全体構成を概略的に
示した。 前輪転舵機構1には、−殻内なものを用いることができ
、本例の場合、ラック・ビニオン式のステアリングギヤ
を装備している。これは、ステアリングシャフト2を介
して伝達されるステアリングホイール3の回転が、ギヤ
ボックス4内でラック杆5の車幅方向の動きに変換され
、さらに、このランク杆5の動きがタイロンドロ、6お
よびナックルアーム7.7を介して前輪8.8に伝達さ
れて、前輪8.8が所定方向に転舵されるように構成さ
れている。 一方、後輪転舵機構9には、本例の場合、カム機構を利
用して構成したものが装備されている。 この後輪転舵機構9は、ボデーフロア下面(図示略)等
に固定支持されるハウジング10内に、車両前後方向に
延びるカムシャツ)11の後端部に取付けられたカム板
12と、このカム板12を挾んでその両側に配置された
回転ローラ状のカムフォロア13.13を中間部に支持
し、かつハウジング10に車幅方向スライド可能に支持
されたスライドパー14とを備える。 上記カムシャフト11には、遊星歯車機構等からなる減
速機構15を介して電動モータ16が連結されており、
この電動モータ16により、上記カム板12が回転駆動
される。一方、上記スライドパー14は、カムフォロア
支持部14aと、このカムフォロア支持部14aの両端
から車幅方向に延び、かつハウジングIOにスライド可
能に支持される左右一対のスライド軸部14b、14b
とを備え、上記各スライド軸部14b、14bの先端に
それぞれ、ナックルアーム18を介して後輪19に連結
されたタイロフド17が連結されている。そして、カム
板12が回転させられると、そのカム面によって上記一
対のカムフォロア13゜13の一方が車幅方向所定の方
向に押動されるとともに、これと同方向にスライドパー
14が動かされて、これにより後輪19.19が転舵さ
れる。 なお、本例において、上記カム板12は、第4図に示す
ように、略おむすび形状を呈するプロファイルに形成さ
れている。カム[12の外周面には、第4図falに示
すような中立状態から所定角度回転したときに、第4図
中)に示すように一方のカムフォロア13を車幅方向に
押動する第一カム面12aと、さらに回転したときに、
第4図(C1に示すように他方のカムフォロア13を車
幅方向に押動する第二カム面12bとが、左右対称に形
成されている。したがって、たとえば第一カム面12a
によってカムフォロア13を押動して後輪19を転舵す
る場合、その転舵方向を前輪8,8と同方向に設定する
と、第二カム面12bによってカムフォロア13を押動
して後輪19を転舵する場合のその転舵方向は、前輪8
と逆方向になる。すなわち、カム板12の回転角度が小
さい範囲では、後輪19を前輪8に対し同位相に転舵さ
せ、カム板12の回転角度が所定量以上になると、後端
19を前輪8に対し逆位相に転舵させることができる。 また、カム板12は、各カム面12a、12bの回転軸
心Oからの距離が回転角位置によって徐々に変化するよ
うにして形成しであるので、同じカム面でカムフォロア
13を押動する場合でも、カム体12の回転角を変える
ことにより、カムフォロア13の押動量9、すなわち後
端19の転舵量を変化させることがことができる。 以上のような構成を備える後輪転舵機構9はマイクロコ
ンピュータによって構成される制御装置20によって制
御される。 本例の場合、制御ll装置20は、旋回時等に理論上発
生する横G(車両の重心点に作用する横加速度)を車速
およびステアリングの操舵角からリアルタイムで演算し
、その横Gの大きさに応じて後輪の転舵角を決定する。 中・高速域での旋回やレーンチェンジの際の車両の横す
べりの大きさは、遠心力の大きさに応じて時々刻々変化
し、また遠心力の大きさも、車速、およびステアリング
の操舵角すなわち車両の旋回半径に応じて時々刻々変化
する。そこで、車速およびステアリングの操舵角から横
Gをリアルタイムで演算して、それに応じて後輪の転舵
角をきめることにより、後輪の転舵角を常に車両の横す
べりを抑制するのに最適な大きさに設定できるからであ
る。 そして、本願発明では、たとえば上記のように横Gの大
きさに応じてきめる後輪19の転舵角を、サスペンショ
ンのロール剛性の変動に応じて補正する。サスベンジタ
ンに非線形のばね特性をもたせることが多い最近の自動
車においては、乗車人数や荷物の積載状況の変化に伴い
積載荷重が変動しそれが一定の大きさ以上になると、サ
スペンションのばね定数が大きくなり、その結果、ロー
ル剛性が高くなる。たとえば、リヤサスペンションのロ
ール剛性が高くなった場合、中・高速旋回走行時におい
て、後輪の横すべりが大きくなり、この場合には、後輪
の同位相方向の転舵角を通常時より大きくしないと、十
分な操縦安定性を確保できない、そこで、ロール剛性の
変動に応じて後輪の転舵角を補正することにより、後輪
の転舵角を常に最適な大きさに設定しうるように構成す
る。 なお、制御装置20には、第1図および第3図に示すよ
うに、車速センサ21、ステアリングの操舵角を検出す
るステアリングセンサ22、フロントサスペンション部
およびリヤサスペンション部にそれぞれ設けられた車高
センサ23a、23b、電動モータ16の回転位置検出
器24、および、変速機(図示時)のシフトポジシジン
を検出するシフトポジションセンサ30からの信号が、
制御のための情報として入力される。 また、制御装置20には、実質的にプログラムにより実
現される次の各手段が形成されている。 その第一は、車速センサ21およびステアリングセンサ
22からの情報に基づいて、旋回時等に理論上発生する
横Gを演算する横G演算手段25である。 横Gは、前輪8の中立位置からの舵角(θ)と車速(V
)の関数として近似的に次式(11で表すことができ、
横G演算手段25は次式(1)を用いて旋回中に発生す
る横Gをリアルタイムで演算する。 G=β・θ・(V”/l) /(1+cr −V” )
−(11なお、lはホイールベースの大きさ、α、βは
補正係数である。また、前輪8の舵角(θ)は、ステア
リングの操舵角をオーバーオールステアリンギヤ比で除
することにより求めることができる。 その第二は、上記横G演算手段25によって求められた
横Gの大きさに応じて、また、上記ステアリングセンサ
22およびシフトポジションセンサ30からの制御情報
を受けて、後輪19を転舵すべき方向およびその転舵量
を決定する後輪転舵角決定手段26である。 その第三は、後輪転舵角決定手段26から受けた後輪転
舵情報に基づいて、カム板12を回転させるべき方向お
よびその回転量を決定し、かつ上記回転位置検出器24
からのフィードバック信号を受けて、モータ駆動回路1
6aを制御するモータ制御手段27であり、これは、後
輪19を後輪転舵角決定手段26によって決定された目
標転舵角を転舵させるように、電動モータ16の回転を
制御する。 その第四は、上記車高センサ23a、23bの検出情報
に基づいて、前後のサスペンションの各ロール剛性を検
出するロール剛性検出手段26である。 制御語W20には、たとえば第6図および第7図に示す
ような、前後の各サスペンションのばね特性線図のデー
タテーブルがメモリされており、このデータテーブルに
基づいて、上記車高センサ23a、23bの検出値から
、ばねのたわみ量を求め、さらにそのたわみ量における
ばね定数を計算して、このばね定数からサスペンション
のロール剛性を演算する。 なお、ばね定数は、上記ばね特性線図における傾きであ
る。また、ロール剛性に、は、次の関係式より求めるこ
とができる。 K、=M /θヨ=に−D”/2      ・・・(
2)ここで、Mはローリングモーメント、θ8はロール
角、Kはばね定数、Dは左右のサスペンションバネの中
心間距離である(第5図参照)。なお、上記関係式(2
)は、車軸式サスペンションの場合の関係式であり、独
立懸架式サスペンションの場合は、上記りをホイールト
レ・ノドに置き換える。 また、上記各車高センサ23a、23bは、積載荷重変
動時のサスペンションアームの上下方向の変位量やショ
ックアブソーバの弾性圧縮量等を検出する公知のものを
使用することができ、その検出結果から、前後車軸にか
かる各分担荷重を検出して、これにより、上記ばね特性
線図に基づいてばねのたわみ量を求めることができる。 なお、本例においては、このように車高センサの検出結
果から、ばね定数を算出して、このばね定数からロール
剛性を演算するようにしているが、ばねのたわみ量に対
応したロール剛性の値自体をメモリしておくようにして
もよい。 さらに、その第五の手段は、上記ロール剛性の大きさに
応じて、上記関係式(1)における補正係数βの値を補
正する転舵角補正手段29である。上記補正係数βの値
を変えることにより、後輪の転舵角をきめる基準となる
上記tiIGの演算値を増減させることができるので、
結果的に、後輪19の転舵角をロール剛性の大きさに応
じて増減させることができる。たとえばフロントサスペ
ンションのロール剛性が基準値であって、リヤサスペン
ションのロール剛性が基準値より大きくなった場合には
、上記補正係数βをこれが基準値より大きくなるように
所定の割合で補正する。これにより、実際の横Gより大
きな上記様Gの演算値を得て、後輪の転舵角をプラス側
に補正することができる。 また、フロントサスペンションのロール剛性が基準値よ
り大きく、一方リャサスペンションのロール剛性が基準
値であるような場合には、上記補正係数βをこれが基準
値より小さくなるように補正して、これにより、後輪の
転舵角を小さくする。 なお、本例において、後輪転舵角決定手段26が上記様
Gの大きさに応じて決定する後輪転舵角は、使用頻度が
高い前席1名または2名乗車の状態でのロール剛性を基
準にして設定する。したがって、後部座席にも乗車した
りトランクに荷物を積み込んだりして車両の重心位置が
後方に偏り、その結果、後車軸にかかる荷重が一定の大
きさ以上になって、リヤサスペンションのばね定数およ
びロール剛性が大きくなった場合には、上述のように通
常時より大きな横Gの演算値を得ることができるように
構成することにより、後輪の転舵角をロール剛性の大き
さに対応した値に設定できる。 また、上記転舵角補正手段29は、後輪19が前輪8に
対し同位相に転舵されるときのみ機能するように構成す
ればよい、後輪19が逆位相方向に転舵される低速旋回
時においてはロール剛性の変動をあまり考慮する必要は
なく、ロール剛性の変動は、主に遠心力の影響を強く受
ける中・高速時での旋回走行に影響を与えるからである
。 また、上記実施例では、後輪の転舵角をロール剛性の変
動に応じてより最適な大きさに設定できるように、フロ
ントサスペンションのロール剛性をも検出し、かつこの
ロール剛性の変動をも加味して、後輪の転舵角を補正す
るようにしている。 しかしながら、−殻内な自動車においては、乗車人数や
荷物の積載状況の変化に伴う積載荷重の変動は、主にリ
ヤサスペンション側のばね定数およびロール剛性に影響
するので、基本的には、リヤサスペンションのロール剛
性の変動のみに応じて後輪の転舵角を補正するようにす
れば十分である。 次に、以上の構成を備える本例の四輪操舵装置における
後輪の転舵制御の一例を、第2図のフローチャートを参
照しながら説明する。 イグニションスイッチを入れ、エンジンをかけると、上
記制御装置20のマイクロコンピュータがイニシャライ
ズされ、これにより、後輪19の制御に必要な信号の読
み取りが行われるわけであるが、本例の場合、ロール剛
性の検出および後輪転舵角の補正係数の決定は、変速機
のシフトレバ−が前進段l速あるいはリバースレンジに
シフトされるまでは行われない(S 101.5102
)。 シフトポジションがニュートラル等である場合には、ま
だ人が乗り込んだり荷物が積み込まれたりすることがあ
るので、i終的なロール剛性の変動を検出しろるように
、エンジンをかけた後シフトレバ−が前進段1速(いわ
ゆるオートマツチツク車にあってはDレンジ)またはリ
バースレンジにシフトされて発進するときに、ロール剛
性の検出を行うのである。 シフトポジションが前進段l連またはリバースになると
(S 102でYES)、上記前後の車高センサ23a
、23bにより、車高検出、言い換えると前後車軸にか
かる各分担荷重の検出が行われ(S103)、その検出
結果等に基づき、ロール剛性検出手段28が、そのとき
の積載荷重に対応したロール剛性を算出する(3104
)、そして、ロール剛性の大きさに応じて、転舵角補正
手段29が、上記の横Gの演算式(11における補正係
数βの値を決定する(S 105)。たとえば、積載荷
重の変動によりリヤサスペンションのばね定数およびロ
ール剛性が大きくなった場合、上記補正係数βを大きく
して、実際に発生する横Gよりも大きな横Gの演算値を
得る。すなわち、旋回時に大きな横Gが発生すると擬制
して、後輪の同位相方向の転舵角を通常時より大きくす
る。これにより、後輪の転舵角を、ロール剛性に応じた
最適な大きさ、すなわち通常時より大きくなる車両の横
すべりを適切に抑制しうる大きさに設定することができ
る。 走行時においては、車速情報およびステアリングの操舵
殉情fiv1(3106,5107)から、そして上記
のようにして決定された補正係数βに基づいて、旋回時
等に発生する横Gがリアルタイムで算出される(310
8)。そして、この横Gの大きさ等に応じて、後輪19
が所定方向に所定量転舵される。なお、上述したように
、後輪21を転舵するにあたっては、横Gの大きさ、ス
テアリングの操舵角、および変速機のシフトポジション
に基づいて、後輪転舵角決定手段26が後輪19の転舵
方向および転舵角を決定する。そして、これに基づき、
モータ制御手段27が電動モータ16の駆動を制御し、
これにより、後輪19を所定方向に所定量転舵させるよ
うに、上記カム板12が回転させられる。 横Gの大きさが0.1G以下であって(S 109でY
ES、5110でYES) 、シフトポジションが前進
段1速あるいはリバースであり(S 111でYES)
、かつステアリングの操舵角が所定量(たとえば240
 °〉以上である場合には(3112でYES) 、後
輪19を前輪に対し逆位相に転舵する(3113)、こ
のように、横Gが小さく、また変速機のシフトポジショ
ンが前進段l速またはリバースであり、かつステアリン
グが比較的大きく切られる場合は、概して低速時におい
てUターン等の旋回を行う場合であり、このときに後輪
19を逆位相方向に転舵させることにより、車両の回転
半径を小さくして小回り性を向上させることができる。 またこの場合、後輪19の転舵角をステアリングの操舵
角に応じて増減させる。そうすることにより、ドライバ
の運転感覚と車両の挙動とを合致させて、ステアリング
の操舵フィーリングを向上させることができる。 一方、横Gの大きさがそれほど小さくもなくまたそれほ
ど大きくもない場合(S 110でNo)、横Gの大き
さは所定値以下であるがシフトポジションが府進段1速
およびリバース以外である場合(S 111でNO)、
および、横Gの大きさが所定値以下であり、かつシフト
ポジションは前進段l速あるいはリバースであるが、ス
テアリングの操舵角が所定値よりも小さい場合(S 1
12でNO)には、後輪19は転舵しない(S114)
。 このような場合は、むしろ後輪19を転舵しないほうが
、操縦性が安定するからである。 また、横Gの大きさが所定値より大きい場合は(S 1
09でNo) 、後輪19は前輪に対し同位相に転舵さ
れる。横Gの大きさが比較的大きくなる場合は、概して
中・高速域においてレーンチェンジや旋回を行う場合で
あり、このときに後輪19を同位相方向に転舵させるこ
とにより、車両の横すべりを抑制し、かつすみやかな方
向転換を可能として、操縦安定性を向上させることがで
きる。 なおこの場合、横Gの大きさに応じて(S l 15S
117,5119)、後輪21の同位相方向の転舵量も
制御される(3116,5118,5120.5121
)。横Gが大きくなるほど車両の横すべりの傾向も強く
なるので、横Gの大きさに応じて後輪19の転舵量を増
減させる必要がある。 また、このように後輪19を同位相方向に転舵するにあ
たっては、上述したように、その転舵角が、ロール剛性
の変動に応じて補正される。たとえば、積載荷重の変動
によりリヤサスペンションのロール剛性が大きくなった
場合には、これに応じて後輪の同位相方向の転舵角が基
準値よりも大きくなるように補正される。これにより、
中・高速旋回時において通常時より大きくなる車両の横
すべりを適切に抑制することができる。 以上のように、本例では、後輪の転舵角を走行時に発生
する横Gの大きさに応じて決定するようにしているので
、後輪の転舵角を走行状況に応じた最適な大きさに設定
することができるとともに、このように横Gの大きさに
応じてきめる後輪の転舵角を、さらにロール剛性の変動
に応じて補正するようにしていることから、後輪の転舵
角を、ロール剛性の変動に影響されることなく、常に車
両の横すべりを適切に抑制しうる最適な大きさに設定し
うる。したがって、常に一定した操縦安定性を確保でき
るとともに、四輪操舵による操縦安定性の向上の度合い
を著しく高めることができる。 ところで、本願発明の範囲は、上述した実施例に限定さ
れるものではない。 たとえば、上記実施例では、横Gの演算式における補正
係数の値を変えることにより、後輪の転舵角をロール剛
性の変動に応じて増減させるようにしていたが、後輪の
転舵角自体を直接補正するようにしてもよいことはもち
ろんである。 また、上記実施例では、横Gの大きさに応じて後輪の転
舵角を決定するようにしていたが、単に車速やステアリ
ングの操舵角に応じて後輪の転舵角を決定するようにし
てもよい。さらに四輪操舵装置の構造が上記実施例で示
したものに限定されるものでないこともいうまでもなく
、たとえば後輪転舵機構を油圧アクチューエータで駆動
するタイプの四輪操舵装置にも本願発明はr#XIBな
く適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本願発明の実施例に係る四輪操舵装置の制御ブ
ロック図、第2図は実施例に係る四輪操舵装置の制御の
流れを説明するフローチャート、第3図は実施例に係る
四輪操舵装置の全体構成図、第4図は実施例に係る四輪
操舵装置の後輪転舵機構の構成部品であるカム板および
カムフォロアを第3図の■矢視方向から見た図、第5図
は車軸式サスペンションを自動車の後方から見てこれを
模式的に示した図、第6図はフロントサスペンションに
おけるばね特性線図の一例、第7図はリヤサスペンショ
ンにおけるばね特性線図の一例である。 8・・・前輪、19・・・後輪、28・・・ロール剛性
検出手段、29・・・転舵角補正手段。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)所定の条件下において前輪に加えて後輪を所定方
    向に所定量転舵する四輪操舵装置であって、 前後のサスペンションのうち少なくともリ ヤサスペンションのロール剛性を検出するロール剛性検
    出手段と、ロール剛性の大きさに応じて後輪の転舵角を
    補正する転舵角補正手段とを備えたことを特徴とする、
    四輪操舵装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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