JPH0453749B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車等の４輪車において、前輪とと
もに後輪も転舵する装置、すなわち操舵輪である
前輪を操舵することによつて前輪とともに後輪も
転舵する４輪操舵装置に関するものであり、特に
詳細には後輪転舵角を前輪転舵角等の走行状態に
対応させて設定するコントロール機構が改良され
た車両の４輪操舵装置に関するものである。

（従来技術） 従来、４輪車における操舵装置は前輪のみを転
舵するものであり、後輪は前輪の操舵とは関係な
く走行状況によつて多少のトーイン、トーアウト
はするものの、積極的に転舵するようにはなつて
いない。しかし、最近前輪とともに後輪をも転舵
するようにした４輪操舵装置が提案され、この種
の装置の研究がなされている。

４輪操舵装置によれば、車両の種々の走行状態
に応じて従来不可能であつた便利な操縦や、より
操安性を向上させた走行が可能になる。例えば、
縦列駐車や車庫入れのような極低速における車両
の操縦において、前輪に対して後輪を逆向きに転
舵することにより（これを逆位相という）、車両
の向きを大きく変化させることが可能になり、従
来では不可能もしくは非常に困難であつた狭い場
所への駐車が可能あるいは容易になる。また、極
低速における車両の操縦において前輪に対して後
輪を同じ向きに転舵すれば（これを同位相とい
う）、車両を全体的に平行移動させることも可能
になり、駐車や車庫入れのときに便利なことも多
い。

一方、中高速走行においてレーンチエンジをす
る場合、同位相の４輪操舵を行なえば前後輪に同
時に横方向の力が加わつて位相遅れのないスムー
ズなレーンチエンジが可能になり、このときヨー
イングが抑えられるから、高速でのレーンチエン
ジも恐怖感なく行なうことができる。また、コー
ナリング時には、逆位相に後輪を転舵することに
より、効果的に車の向きを変えることができる。

上記のような車両の４輪操舵装置は一般に、例
えば特開昭57−11173号公報に開示されているよ
うに、前輪を転舵するステアリング装置と、アク
チユエータにより後輪転舵部材を駆動させて後輪
を転舵する後輪転舵装置と、該後輪転舵装置を制
御するコントローラとを有し、このコントローラ
が、例えば前輪転舵角等の所定の走行状態に応じ
て予め設定された目標後輪転舵角に対応する制御
信号を出力し、該制御信号によつて上記アクチユ
エータを作動するものとなつている（なお前述し
たように車速も考慮して４輪操舵を行なうために
は、上記目標後輪転舵角は前輪転舵角に加え、車
速にも対応させて設定される）。

上述のようにして設定される目標後輪転舵角通
りに正確に後輪を転舵するためには、前述した特
開昭57−11173号公報にも示されているように、
後輪転舵角センサを設け、該後輪転舵角センサが
検出した実測後輪転舵角信号を後輪転舵角制御系
に帰還させて、いわゆるフイードバツク制御を行
なえばよい。

しかしこのようなフイードバツク制御を行なう
と、後輪転舵角制御の応答性が悪くなり、特に素
早いステアリング操作時に後輪転舵が前輪転舵に
追随できない等の不具合が発生する。

（発明の目的） 本発明は上記のような事情に鑑みてなされたも
のであり、後輪転舵制御の応答性が十分に高めら
れた車両の４輪操舵装置を提供することを目的と
するものである。

（発明の構成） 本発明の車両の４輪操舵装置は、前述したよう
なステアリング装置と、後輪転舵装置と、コント
ローラとを設けて、基本的には実測後輪転舵角信
号を後輪転舵角制御系に帰還しない、いわゆるオ
ープン制御を採用し、さらに車両の発進状態を検
出する発進検出手段の出力を受けてから所定期間
のみ、コントローラで求められる目標後輪転舵角
と後輪転舵角センサで検出される実測後輪転舵角
とを比較してその偏差を減少させる補正信号を前
記アクチユエータに出力しフイードバツク制御さ
せる発進時補正手段を設けたことを特徴とするも
のである。

（発明の効果） オープン制御によつて後輪転舵角を制御すれ
ば、フイードバツク制御を行なう場合に比べて制
御応答性が向上し、前述した不具合が解消され
る。また上記のような発進時補正手段を設けたた
め、駐車時に前輪あるいは後輪が例えば凹所に入
つたり、突出物に乗り上げる等して両者の転舵角
の基本的対応が狂つた場合でも、後輪は車両発進
時直ちに前輪転舵角と最適に対応した転舵角に設
定され、発進時に車両が異常走行することが防止
される。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例について
詳細に説明する。

第１図は本発明の第１実施例による車両の４輪
操舵装置を概略的に示すものである。左右の前輪
１，１を転舵するステアリング装置２は、ステア
リングホイール３と、該ホイール３の回転運動を
直線往復運動に変換するラツクピニオン機構４
と、該機構４の作動を前輪１，１に伝達してこれ
らを転舵させる左右のタイロツド５，５及びナツ
クルアーム６，６とから構成されている。

一方、左右の後輪７，７を転舵する後輪転舵装
置８は、車体に左右方向に摺動自在に保持された
後輪操作ロツド９と、該ロツド９の左右両端に
夫々タイロツド１０，１０を介して連結された左
右のナツクルアーム１１，１１とを有し、上記操
作ロツド９の軸方向の移動により、後輪７，７が
転舵する。そして、操作ロツド９にはラツク１２
が形成され、該ラツク１２に噛合するピニオン１
３がパルスモータ１４により一対の傘歯車１５，
１６及びピニオン軸１７を介して回転されること
により、上記パルスモータ１４の回転方向、回転
量に対応して後輪７，７を転舵する。

また、上記後輪操作ロツド９はパワーシリンダ
１８を貫通し、該シリンダ１８内を左右の油圧室
１８ａ，１８ｂに仕切るピストン１９がこの操作
ロツド９に固着されると共に、上記油圧室１８
ａ，１８ｂには、ピニオン軸１７の周囲に設けら
れたコントロールバルブ２０から導かれた油圧通
路２１ａ，２１ｂが夫々接続され、また上記コン
トロールバルブ２０と、モータ２２によつて駆動
されるポンプ２３との間には油圧供給通路２４及
びリターン通路２５が設けられている。ここで、
上記コントロールバルブ２０は、パルスモータ１
４の回転時にピニオン軸１７に加わる回転力に応
じて作動し、ポンプ２３から油圧供給通路２４を
経て供給される油圧を上記回転力の方向に応じて
パワーシリンダ１８のいずれか一方の油圧室１８
ａ又は１８ｂに導入し、他方の油圧室１８ｂ又は
１８ａ内の作動油をリターン通路２５を介して上
記ポンプ２３に戻すように作用する。従つて、上
記パルスモータ１４により傘歯車１５，１６、ピ
ニオン軸１７、ピニオン１３及びラツク１２を介
して操作ロツド９が軸方向に移動される時に、上
記パワーシリンダ１８内に導入された油圧がピス
トン１９を介して操作ロツド９の移動を助勢す
る。

然して、上記パルスモータ１４及びポンプ駆動
用モータ２２は、コントローラ２６から出力され
る信号Ａ，Ｂによつて夫々作動するが、該コント
ローラ２６には、車速センサ２７から出力される
車速信号Ｃと、上記ステアリング装置２における
前輪転舵部材の変位置、例えばステアリングホイ
ール３の操舵角を検出する前輪転舵角センサ２８
からの前輪転舵角信号Ｄと、後輪転舵装置８にお
ける後輪転舵部材の変位置、例えば操作ロツド９
のストローク量を検出する後輪転舵角センサ２９
からの後輪転舵角信号Ｅと、イグニツシヨンスイ
ツチ３１からのパルス信号Ｆとが入力される。

次に、該コントローラ２６の構成を第２図によ
つて説明する。上記車速センサ２７からの車速信
号Ｃと、前輪転舵角センサ２８からの前輪転舵角
信号Ｄとは後輪転舵角演算部３０に入力される。
この演算部３０には、例えば第３図に示す如き前
輪転舵角θfと車速Ｖとに対する最適後輪転舵角θr
の特性が記憶されており、この特性に従つて上記
信号Ｃ，Ｄが示す車速Ｖと前輪転舵角θfとに対応
する目標後輪転舵角θroが算出される。ここで、
第３図に示す後輪転舵特性は、低速時には、前輪
転舵角θfの増大に従つて後輪転舵角θrが小さな転
舵比θr／θfで且つ同位相（前後輪が同方向に転舵
する状態）で増大すると共に、一定の前輪転舵角
を超えると逆位相（前後輪が逆方向に転舵する状
態）に反転し、また高速時には、前輪転舵角θfの
増大に従つて後輪転舵角θrが大きな転舵比θr／θf
で且つ同位相で増大すると共に、一定の前輪転舵
角を超えると転舵比θr／θfが次第に減少するよう
に設定されている。これは、低速時における車両
旋回時には最小回転半径を可及的小さくし、また
高速時における車線変更時には迅速な進路変更を
実現するためである。

上記のようにして後輪転舵角演算部３０が算出
した目標後輪転舵角θroを担持する目標信号Ｇは、
パルスモータ１４のドライバ３２に入力される。
ドライバ３２はこの信号Ｇを受けて、後輪７，７
を上記目標後輪転舵角θroに設定するようにパル
スモータ１４を回転させるパルス信号Ａを出力す
る。該パルス信号Ａの出力時には、第１図に示す
ポンプ駆動用モータ２２に駆動信号Ｂが出力され
る。

一方、後輪転舵角センサ２９から出力される実
測後輪転舵角θrを示す実測信号Ｅと、上記演算部
３０で算出された目標後輪転舵角θroを示す目標
信号Ｇとは比較器３３に入力される。また、該比
較器３３には、常用補正時期を検出する操舵角セ
ンサ３４から出力される常用補正動作信号Ｈと、
前記パルス信号Ｆが入力されるＴフリツプフロツ
プ３５が出力する発進時補正動作信号Ｉとが入力
されるORゲート３６のゲート出力である動作信
号Ｊが入力される。

ここで上記操舵角センサ３４は、前記前輪転舵
角信号Ｄが入力されて、該信号Ｄが示す前輪転舵
角θfに対応するステアリングホイール３の操舵角
が例えば±0°等の所定角度になつたとき上記常用
補正動作信号Ｈを出力する。一方Ｔフリツプフロ
ツプ３５は、イグニツシヨンスイツチ３１がON
からSTART状態に設定されたとき発生するパル
ス信号Ｆのアツプエツジにより、前記発進時補正
動作信号ＩとなるＨ（High）レベル信号を出力
し、次にイグニツシヨンスイツチ３１がSTART
からONに戻されたときに発生するパルス信号Ｆ
のアツプエツジによりＬ（Low）レベル信号出力
状態に戻される。比較器３３は、動作信号Ｊの入
力時のみに一時的に動作し、上記信号Ｇ，Ｅが示
す目標後輪転舵角θroと実測後輪転舵角θrとを比
較して、その偏差量に応じ該偏差を減少させる補
正信号（パルス信号）Ｋを上記パルスモータ１４
のドライバ３２に対して出力する。

尚、本実施例においてポンプ２３はエンジンに
より駆動するようにしてもよい。

次に、上記実施例の作動について説明すると、
車両の走行時においてステアリングホイール３を
操舵すると、その操舵方向及び操舵角に応じて左
右の前輪１，１が転舵されると共に、その転舵角
θfと、その時の車速Ｖとがセンサ２８，２７によ
つて検出され、信号Ｄ，Ｃとして、コントローラ
２６の後輪転舵角演算部３０に入力される。そし
て、該演算部３０は上記信号Ｄ，Ｃが示す前輪転
舵角θfと車速Ｖとに基づき、第３図に示す如き予
め設定された特性に従つて目標後輪転舵角θroを
算出すると共に、これに対応する目標信号Ｇをド
ライバ３２に対して出力する。ドライバ３２はこ
の目標信号Ｇに対応したパルス信号Ａを発生して
パルスモータ１４に入力する。そのため、後輪転
舵装置８におけるパルスモータ１４がパルス信号
Ａに対応する回度、即ち上記の目標後輪転舵角
θroに対応する回度だけ回転し、傘歯車１５，１
６、ピニオン軸１７、ピニオン１３及びラツク１
２を介して後輪操作ロツド９を軸方向に移動させ
る。これにより、後輪７，７が上記目標後輪転舵
角θroに一致し或いは略一致するように転舵され
る。この時、パワーシリンダ１８が作動し、操作
ロツド９の移動が助勢される。

上記のようにして後輪７，７を転舵した時、そ
の転舵角θrが後輪転舵角センサ２９によつて検出
され、実測信号Ｅとしてコントローラ２６の比較
器３３に入力されるが、該比較器３３は動作信号
Ｊが入力されない限り動作しない。従つて、通常
は、上記コントローラ２６から後輪転舵装置８に
対して一方的な制御、即ちオープン制御が行なわ
れ、上記後輪転舵角θrの実測信号Ｅを帰還させて
フイードバツク制御を行なう場合に生じる後輪
７，７の転舵遅れやハンチングが生じない。

然るに、ステアリングホイール３を操舵した場
合において、その操舵角が前述した所定角度（例
えば±0°）となつた時には、操舵角センサ３４か
らORゲート３６に常用補正動作信号Ｈが入力さ
れ、該ORゲート３６から比較器３３に動作信号
Ｊが入力されることにより、該比較器３３が動作
して上記後輪転舵角センサ２９からの実測信号Ｅ
と演算部３０からの目標信号Ｇとが比較される。
そして、両信号Ｇ，Ｅが示す目標後輪転舵角θro
と実測後輪転舵角θrとの間に差がある場合には、
その偏差量に応じ該偏差を減少させる補正信号Ｋ
がドライバ３２に出力される。そのため、パルス
モータ１４が実際の後輪転舵角θrを目標後輪転舵
角θroに一致させるように補正動作する。これに
より、上記オープン制御による制御誤差の蓄積が
減少あるいは解消され、再び最適の後輪転舵特性
が得られることになる。ここで、上記補正動作
は、ステアリングホイール３の操舵角が所定角度
になつた場合のみに一時的に行なわれるものであ
るから、前述したオープン制御のメリツトは本質
的に維持される。

またイグニツシヨンスイツチ３１がSTARTに
設定されてインジンのスタータモータ（図示せ
ず）が駆動されているとき、Ｔフリツプフロツプ
３５からは前述したように発進時補正動作信号Ｉ
が出力される。したがつてORゲート３６から比
較器３３に動作信号Ｊが入力され、前述のように
してパルスモータ１４が補正動作されて実際の後
輪転舵角θrが目標後輪転舵角θroに一致あるいは
略一致される。このように発進時に後輪転舵角θr
の補正を行なうことにより、エンジン停止前の走
行においてオープン制御誤差が蓄積されていれば
その誤差が減少あるいは解消されることは勿論、
車両駐車時に前輪１，１あるいは後輪７，７が例
えば凹所に入つたり、突出物に乗り上げたり、さ
らには車両が斜面に駐車される等して前輪１，１
と後輪７，７との基本的対応が狂つていても、後
輪７，７はエンジン始動時直ちに前輪転舵角θfに
最適に対応した転舵角θrに設定され、発進時に車
両が異常走行することが防止される。以上説明の
通り本実施例においては、イグニツシヨンスイツ
チ３１により発進検出手段が構成され、Ｔフリツ
プフロツプ３５、ORゲート３６および比較器３
３により発進時補正手段が構成されている。

以上説明の第１実施例においては、前輪転舵角
センサ２８と操舵角センサ３４とが常用補正の時
期を設定し、一方イグニツシヨンスイツチ３１と
Ｔフリツプフロツプ３５とが発進時補正の時期を
設定し、それぞれの補正時期において比較器３３
により後輪転舵角θrの補正を行なうようにしてい
るが、補正時期を設定する手段としてその他の公
知の手段が用いられてもよい。特に発進時補正の
場合、エンジン始動と同時に補正をかけても、パ
ルスモータ１４やパワーシリンダ１８の容量が特
に大きくなければ車両停止のまま後輪７，７を転
舵することは困難であるので、該発進時補正は車
両が実際に発進してから行なうようにしてもよ
い。そのためには、第２図に記号Ｓで示した発進
時補正時期設定手段（前述の通りイグニツシヨン
スイツチ３１とＴフリツプフロツプ３５とからな
る）を、例えば第４図に示すような手段S′に置き
換えればよい。

この第４図に示す第２実施例においては、イグ
ニツシヨンスイツチ３１からのパルス信号Ｆと、
車両の発進を検出する発進センサ４０からの発進
信号ＭとをANDゲート４１に入力し、該ANDゲ
ート４１のゲート出力I′をタイマ４２に通して発
進時補正動作信号Ｉを形成している。すなわちイ
グニツシヨンスイツチ３１がON状態で、かつ車
両が発進したときにANDゲート４１からゲート
出力I′が出力されるが、このゲート出力I′は上記
タイマ４２によつて設定された所定時間の間だけ
第１図のORゲート３６に入力された後カツトさ
れる。このようにすることにより、車両が実際に
発進する際に後輪転舵角θrの補正を行なうことが
できる。なお車両の発進を検出する発進センサ４
０としては、エンジン回転数が所定回転数以上と
なつたことを検出する回転数センサや、前輪１，
１あるいは後輪７，７の回転を検出するセンサ、
さらにはパーキングブレーキの解除を検出するセ
ンサ等を用いればよい。そして該発進センサ４０
の発進信号Ｍとともに、イグニツシヨンスイツチ
３１のパルス信号ＦをANDゲート４１に入力さ
せることにより、発進の誤検出、例えばエンジン
をかけずに単にパーキングブレーキを解除した際
にそれを車両発進として検出してしまうようなこ
とが防止される。この実施例においては、イグニ
ツシヨンスイツチ３１、発進センサ４０および
ANDゲート４１により発進検出手段が構成され、
タイマ４２が、ORゲート３６および比較器３３
（第２図参照）とともに発進補正手段を構成する。

なお第５図に示すように、上述のタイマ４２と
同様のタイマ５０を直接イグニツシヨンスイツチ
３１と接続した発進時補正時期設定手段S″を第
１図の手段Ｓと置き換え、該タイマ５０によつて
補正終了の時期を設定することもできる。この実
施例においては、イグニツシヨンスイツチ３１に
より発進検出手段が構成され、タイマ５０が、
ORゲート３６および比較器３３（第２図参照）
とともに発進時補正手段を構成する。

次に、さらに異なる発進時補正時期設定手段を
有するコントローラ１２６が用いられた本発明の
第４実施例を、第６図を参照して説明する。なお
この第６図においては、第４、第５図と同様、第
２図におけるものと同等の要素、信号については
第２図の記号と同じ記号を付し、それらについて
の重複した説明は省略する。本実施例において常
用補正時期の設定は、前輪転舵角センサ２８と前
記第１実施例における操舵角センサ３４と同様の
第１操舵角センサ１００とにより行なわれ、発進
時補正時期の設定は、上記第１操舵角センサ１０
０と同様に前輪転舵角信号Ｄが入力される第２操
舵角センサ１０１と、Ｒ−Ｓフリツプフロツプ１
０２，１０３，１０４、およびイグニツシヨンス
イツチ３１とによつて行なわれる。

上記第２操舵角センサ１０１は、前記操舵角セ
ンサ３４と同様のものであるが、発進時に設定さ
れることの多いステアリングホイール操舵角（例
えば±60°程度）を検出したときにＨレベル信号
I″を出力する。またＲ−Ｓフリツプフロツプ１０
２，１０３，１０４は、イグニツシヨンスイツチ
３１がONにされてパルス信号Ｆが立ち上がつた
ときに上記Ｈレベル信号I″が出力されていればＲ
−Ｓフリツプフロツプ１０４からORゲート３６
に発進時補正動作信号Ｉが入力され、なおかつこ
のＨレベル信号I″の出力が維持されていれば次に
イグニツシヨンスイツチ３１がSTARTに設定さ
れた際にそのパルス信号Ｆのアツプエツジによつ
て該動作信号Ｉをカツトするように条件設定され
ている。したがつて発進時の後輪転舵角θrの補正
は、ステアリングホイール３が所定の操舵角に設
定されているときのみ行なわれ、スタータモータ
が駆動されれば補正動作は終了される。このよう
にイグニツシヨンスイツチ３１により補正終了の
時期を設定することも可能である。以上説明の通
り本実施例においては、イグニツシヨンスイツチ
３１により発進検出手段が構成され、第２操舵角
センサ１０１、Ｒ−Ｓフリツプフロツプ１０２，
１０３，１０４、ORゲート３６および比較器３
３により発進時補正手段が構成されている。

なお以上説明した４つの実施例においては、い
ずれもイグニツシヨンスイツチ３１によつて発進
時補正の時期（開始または終了、あるいはその両
方）が設定されるようになつているが、例えば前
述した発進センサ４０とタイマとの組合せ等によ
り、イグニツシヨンスイツチ３１を用いずに発進
時補正の時期を設定するようにしてもよい。

さらに以上の実施例においては、常用補正の時
期を、前輪１，１の転舵角と対応するステアリン
グホイール３の操舵角によつて設定しているが、
該常用補正は直接前輪転舵角を検出し該前輪転舵
角が所定角度になつたとき、あるいは後輪転舵角
が所定角度になつたときに行なうようにしてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による車両の４輪
操舵装置の全体制御システム図、第２図は上記第
１実施例におけるコントローラのブロツク図、第
３図は上記コントローラに設定される後輪転舵特
性の一例を示す特性図、第４図は本発明の第２実
施例におけるコントローラの一部を示すブロツク
図、第５図は本発明の第３実施例におけるコント
ローラの一部を示すブロツク図、第６図は本発明
の第４実施例におけるコントローラのブロツク図
である。 １……前輪、２……ステアリング装置、７……
後輪、８……後輪転舵装置、９……後輪転舵部材
（後輪操作ロツド）、１４……パルスモータ、２
６，１２６……コントローラ、２８……前輪転舵
角センサ、２９……後輪転舵角センサ、３１……
イグニツシヨンスイツチ、３３……比較器、３
４，１００，１０１……操舵角センサ、３５……
Ｔフリツプフロツプ、３６……ORゲート、４０
……発進センサ、４１……ANDゲート、４２，
５０……タイマ、１０２，１０３，１０４……Ｒ
−Ｓフリツプフロツプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 前輪を転舵するステアリング装置と、後輪を
   転舵する後輪転舵装置と、該後輪転舵装置を所定
   の走行状態に応じて制御するコントローラとを有
   する車両の４輪操舵装置であつて、上記コントロ
   ーラは所定の走行状態に応じて予め設定された目
   標後輪転舵角に対応する制御信号を出力し、後輪
   転舵装置がこの制御信号を受けて作動するアクチ
   ユエータを有して該アクチユエータにより後輪転
   舵部材を駆動させるように構成されており、後輪
   の転舵制御状態下においてはオープン制御により
   後輪を制御する一方、車両の発進状態を検出する
   発進検出手段の出力を受けてから所定期間のみ、
   コントローラで求められる目標後輪転舵角と後輪
   転舵角センサで検出される実測後輪転舵角とを比
   較してその偏差を減少させる補正信号を前記アク
   チユエータに出力しフイードバツク制御させる発
   進時補正手段を備えることを特徴とする車両の４
   輪操舵装置。