JPH0740461Y2 - 四輪操舵装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は，前輪及び後輪を操舵する四輪操舵装置に関す
る。

（従来の技術） 従来，後輪に併せて前輪にも制御を加えて前後輪を積極
的に操舵する四輪操舵装置が知られている。これは例え
ば，第17図に示すような構成であり，このような構成を
用いて，下記の制御式に基いたフィードバック制御を行
なえば，理論的には，定常，過度状態ともに重心スリッ
プ角β_G＝０を実現できることになる。

すなわち，二輪モデルを用いた解析により得られる前輪
舵角δｆ及び後輪舵角δｒの理論解は， であり， となる。

ここで，Θ_Hはステアリングホイール操舵角,Nはステア
リングギヤ比,Mは車体の質量,Vは車速，I_Zはヨーイング
慣性モーメント,aは重心から前輪車軸までの長さ,bは重
心から前輪車軸までの長さ,lはホイールベース，c₁＝2C
_Fc₂＝2C_RでC_F及びC_Rはフロント及びリヤタイヤのコーナ
リングパワーである。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら，上記のような理論解に基く制御を実行し
ようとすると，制御ロジックが複雑なものとなり信頼性
に問題を生じ易くなると共に，システムが複雑で高価な
ものとなる欠点がある。

また，現実の四輪操舵装置においては，サスペンション
系のガタや油圧系のフリクションの影響により，前輪の
操舵動作に遅れて後輪が操舵動作されてしまうものもあ
り，このような四輪操舵装置に従来の理論解をそのまま
当てはめても，良好な特性を得ることはできないことが
判明した。

（課題を解決するための手段） 本考案は上記の点に鑑みて創案されたもので，後輪を前
輪とは逆相方向に操舵するよう設けられた逆相操舵アク
チュエータと，前輪の操舵角をステアリングホイールの
操作とは独立に増加させ得るよう設けられた進相操舵ア
クチュエータと，車速を検知する車速センサと，ステア
リングホイールの操舵状態を検知する操舵センサと，上
記車速センサから検知される車速と上記操舵センサから
検知される操舵角速度とに基き、上記逆相操舵アクチュ
エータ及び上記進相操舵アクチュエータの作動を統合的
に制御するよう構成されたコントローラとを備え、上記
コントローラは、操舵角速度の増加に応じて上記後輪の
逆相操舵量及び上記前輪の進相操舵量を増加させると共
に、操舵角速度の増加に対して上記各操舵量を増加させ
る感度特性を複数の車速領域毎に切り換えて上記各アク
チュエータの作動を制御するよう構成されていることを
特徴とする四輪操舵装置である。

（作用） 本考案によれば，コントローラが逆相操舵アクチュエー
タと進相操舵アクチュエータとを統合的に制御するの
で、簡単に両アクチュエータの作動を制御することがで
きる。

また、操舵角速度の増加に対して後輪の逆相操舵量及び
前輪の進相操舵量を増加させる感度特性、複数の車速領
域毎に切り換えるものとなっているため、各車速領域毎
に好適な感度特性を設定しておけば、簡単な制御ロジッ
クにより各車速領域で良好な制御効果を得ることができ
る。

（実施例） 以下，この発明を第１図ないし第13図に示す実施例にも
とづいて説明する。第１図は車両の四輪操舵装置を示
し，左右の前輪1a,1bは，ナックル2a,2bに回転自在に支
持されている。またナックル2a,2bは，タイロッド3a,3b
を介して例えばラック４およびピニオン５を組合わせて
なるパワーステアリング６に連結されている。すなわ
ち，パワーステアリング６は，ラック4,ピニオン5,ロー
タリバルブ7,トーションバー８を有してなるステアリン
グギヤアッセンブリ９に，ロータリバルブ７につながる
ステアリング用のパワーシリンダ装置10（パワーシリン
ダ11内にラック４につながるピストン12を設けてなるも
の）と，ロータリバルブ７に油圧を供給するエンジン駆
動のオイルポンプ13（パワステ用）とが組合わせられて
いる。そして，パワーシリンダ装置10のピストン12の両
側のピストンロッド12a,12bが，上記タイロッド3a,3bに
連結されている。

またステアリングギアアッセンブリ９の出力部となる，
ピニオン５につながるロータリバルブ７のバルブインプ
ットシャフト7aおよびトーションバー８には，後述する
進相機構14（進相アクチュエータ），中間ジョイント1
5,コラムシャフト16を介してステアリングホイール17が
連結されている。これにより，ステアリングホイール17
を操作すれば，ラック４をステアリングホイール17と同
方向に駆動する。そして，それと同時にピストン12の両
側に構成された左室18,右室19にロータリバルブ７を通
じてオイルポンプ13で発生した油圧が供給され，ステア
リングホイール17の操舵力をアシストできるようにして
いる。なお，オイルポンプ13にはエンジン20の回転数
が，ある領域から上昇するにしたがって吐出流量が低下
する特性のポンプが用いられている。

ここで，上記進相機構14について説明すれば，進相機構
14は第２図ないし第４図に詳図するようにステアリング
ギヤアッセンブリ９に，二組の遊星歯車機構21,22およ
びコントロールバルブ23を設けて構成されている。

詳しくは,37はステアリングギヤアッセンブリ９のケー
ス9aの上端部に設置されたケース,37aはそのケース37の
上部開口を閉塞するねじ式のキャップである。これらケ
ース37およびキャップ37aは，それらを貫通するボルト3
5およびボルト端と螺合するナット36でケース9aに固定
されていて，進相機構14のボディを構成している。そし
て，このケース37内の上方側には，インプットシャフト
24がバルブインプットシャフト7aと同軸をなして回転自
在に設けられている。なお,24aはインプットシャフト24
を回転自在に支持する軸受である。インプットシャフト
24の下部外周には，サンギア25が一体に設けられてい
る。このサンギア25の周囲には，ケース37側に支持され
たリングギヤ26が設けられている。そして，このリング
ギヤ26とサンギヤ25との間に，双方のギヤと噛合う四組
のプラネタリギヤ27が設けられ，一段目の遊星歯車機構
21を構成している。このキャップ37aから突出したイン
プットシャフト24の上部に，上記中間ジョイント15が連
結される。

またバルブインプットシャフト7aの端部はケース9aの上
端開口から上方に突出している。そして，このケース37
内に入るバルブインプットシャフト7aの端部外周には，
一段目の遊星歯車21と同じ諸元のサンギア28が一体に設
けられている。またこのサンギア28の周囲となるケース
37内には，一段目と同じ諸元のリングギヤ29が設けられ
ている。そして，このリングギヤ29とサンギヤ28との間
に，シャフト30を介して一段目のプラネタリギヤ27と同
軸につながる回転自在な四組のプラネタリギヤ31が設け
られ，二段目の遊星歯車機構22を構成している。

なお，プラネタリギヤ27とプラネタリギヤ31は，シャフ
ト30を保持するホルダー32,シャフト端に設けたギヤ規
制用のホルダー33により，バルブインプットシャフト7a
の軸心を中心として周方向に移動できるように支持され
ているものである。

そして，キャップ37aには軸受24aの上下方向の動きを規
制するアジャスタ38が設けられ，遊星歯車機構21,22を
所定にステアリングギアアッセンブリ９に組付けてい
る。なお,39はシール部材,40はアジャスタ38の緩み止め
のナット,41はリングギヤ26,29の上下方向の動きを規制
するためのスペーサである。

また，バルブインプットシャフト7aの先端部は，インプ
ットシャフト24の軸端に設けた凹部43に挿入されてい
る。そして，このバルブインプットシャフト7aの挿入端
に上記トーションバー８の端部がピン44で結合され，リ
ングギア26,29を固定した状態でステアリングホイール1
7を操作すると，そのステアリングホイール17の操舵角
を一段目および二段目の遊星歯車機構21,22を通じ，同
じ比でロータリバルブ７およびトーションバー８に伝達
できるようにしている。但し，バルブインプットシャフ
ト7aの挿入端と凹部43との間には，周方向のガタ付きを
防ぐためのメタルブッシュ45が介装してある。

なお，一段目の遊星歯車機構21にはステアリングホイー
ル17から必要以上のトルクが入らないようにした安全装
置46が設けられている。具体的には，安全装置46はリン
グギア26の外周面に凹部47を設ける。またケース37側
に，上記凹部47と凹凸嵌合するピン部品48,該ピン部品4
8を嵌合方向に付勢するスプリング49およびアダプタ部
品50で構成されたセットスクリューを設ける。そして，
これにてリングギア26の回転方向の動きを凹凸嵌合で規
制する構造にして，ステアリングホイール17からプリロ
ードを越える過剰な操舵力がリングギア29に入ると，凹
凸嵌合が解除されてリングギア26を回転できるようにし
て，遊星歯車機構21,22を過剰なトルクから守るように
している。なお，図示はしていないが嵌挿状態となるイ
ンプットシャフト端とバルブインプットシャフト端とに
は，段付部の嵌合で構成されるストッパ部が設けられて
いて，上記リングギア26が有る量回転すると，両者が当
接してステアリングホイール17からの操舵力をインプッ
トシャフト24からバルブインプットシャフト16に直接伝
達するようにしている。

こうした遊星歯車機構21,22を組付けたケース37に上記
コントロールバルブ23が組付けられている。

すなわち，コントロールバルブ23について説明すれば,5
1はリングギア29と隣接したケース部分に，遊星歯車機
構22の中心とは直角な方向に沿って一体に設けられた細
長の弁本体である。弁本体51内には，リングギア29の軸
心とは直角な方向に沿って略筒状の弁室52が形成されて
いる。そして，弁室52内にスプール53が配設されてい
る。スプール53は，一端が弁室52の端部に装着したプラ
グ54でスライド自在に支持され，他端が弁室52のもう一
方の端部にアダプタ55を介して装着したプラグ56でスラ
イド自在に支持されている。そして，スプール53の各軸
端面をプラグ54,56の孔部54a,56aに臨ませている。また
アダブタ55の内部には，ばね室55aが形成されている。
そして，このばね室55a内に，スプール53の端部外周の
小径部53aに摺動自在に嵌挿したワッシャー56aと小径部
53aの端部に固定したスナップリング57との間に掛け渡
したスプリング58が収容され，スプリング58でスプール
53を位置決めるようにしている。なお,59はプラグ54,56
およびアダプタ56の緩み止めのナットである。またスプ
ール53の外周には，該スプール53の軸部を移動自在に貫
通して板状のレバー60が設けられている。レバー60は，
リングギア29の軸線と直角に交差する線上に配置されて
いる。そして，レバー60のリングギヤ29側の端に形成さ
れた円弧部が，弁本体部分ならびにケース部分に形成さ
れた通孔61を通ってリングギア29の外周面に形成された
溝部62に係合されている。またレバー60の残る狭幅側の
端に形成された円弧部は，当該端部を覆うように弁室52
に装着されたアダプタ63の内底面に設けたプレート64の
溝部65に回動可能に係合されていて，レバー全体をプレ
ート64側の端を支点としてスプール53の軸線沿いに回動
できるようにしている。なお,66はアダプタ63の緩み止
めナット,67はプレート64とアダプタ63の内底面との間
に介装された波形のワッシャーである。

このレバー60を挾んで，プラグ54側のスプール部分の外
周にカラー68が摺動自在に嵌挿され，またプラグ56側の
スプール部分の外周にスリーブ69が摺動自在に嵌挿され
ている。カラー68およびスリーブ69は，それら外側の端
部とプラグ54,アダプタ55との間に設けたスプリング70
a,70bの弾性力（プリロード）によって，レバー60の両
側に押し付けられ，スプール53上にレバー60を含めた三
つの部品を位置決めるようにしている。そして，このス
リーブ69で覆われたスプール53の外周面に，環状の溝部
で構成される二つの流入側の室71,72が並設されてい
る。またこれに対してスリーブ69の内周面には，室71,7
2の境界部分に位置して，溝部で構成される三つの流出
側の室73〜75が設けられている。そして，室71は，スプ
ール53の内部に設けた通路76を介して，カラー68とプラ
グ54との間に形成されたばね室を兼ねる受圧室77に連通
している。さらに室72は，同様にスプール53の内部に設
けた通路78を介して，スリーブ69とアダプタ55との間に
形成された，ばね室を兼ねる受圧室79に連通している。
そして，流出側のうち中央の室74は，弁本体51に設けた
ポート80を介して上記オイルポンプ13の吐出部に接続さ
れる。また残る室73,75は，弁本体51に設けたポート81
を介して上記ステアリングギヤアッセンブリ９のロータ
リバルブ７の入口ポート（図示しない）に接続され，オ
イルポンプ13で発生する油圧を利用してリングギヤ29を
所定の位置に保持させたり，入力された操舵角を切り増
しさせたりすることができる追従型サーボ弁（スプール
バルブ）を構成している。すなわち，受圧室77,79には
通路76,78を通じてオイルポンプ13の油が流入する構造
なので，二段目のリングギア29からの操舵反力によりス
リーブ69が変位すると，室71,72と室73〜75との開閉か
ら，変位した受圧室側に多くの油が流入すると同時に，
残る受圧室側から油が多く流出して，リングギア29を元
の状態に復帰させるべく，変位したスリーブ69を元の位
置へ戻すようにしている。またプラグ54およびプラグ56
からスプール53を変位させる力が加わると，先程のスリ
ーブ69はスプール53の変位に追従して動き，レバー60を
回動させてリングギヤ29を切り増し側に回転させるよう
になっている。

一方,82a,82bは左右の後輪である。後輪82a,82bは，ト
ーコントロール機構付きダブルウイッシュボーン式の後
輪サスペンションに支持されている。すなわち，後輪サ
スペンションは，クロスメンバ83に，アッパーアーム84
およびロアアーム85で構成される上下一対のラテラルア
ームを設けるとともに，トーコントロールアーム86とト
レーリングアーム87とを中間関節88で連結してなるアー
ムを連結する。そして，アーム端に，図示しない車輪支
持体を介して，後輪82a,82bを支持させた構造となって
いる。中間関節88は，回転軸線を略鉛直方向に定めたピ
ンなどの枢支軸89から構成されていて，中間関節点の変
位にしたがって後輪82a,82bの操舵が可能な構造になっ
ている。

そして，クロスメンバ83に，この後輪サスペンションの
左右の枢支軸89,89を結ぶように二連式のリアパワーシ
リンダ90が設けられている。すなわち，リアパワーシリ
ンダ90は，中央に大径なシリンダ室91を形成し，両側に
一対の小径なシリンダ室92a,92bを形成したシリンダ94
内に，中央にシリンダ室91に応じた径のピストン部95a
を有し，両側にシリンダ室92a,92bに応じた径のピスト
ン部95aを有してなるピストン95を摺動自在に設ける。
またそれぞれ両側のピストン端にピストンロッド96a,96
bを連結して構成される。そして，ピストン部95aで区画
されるシリンダ室91の断面積が大な部分に，同相用の出
力を受ける左室97a,右室97bを構成している。（同相操
舵用アクチュエータ）また室97a,97bと並ぶシリンダ室9
2a,92bの断面積が小な空間にて逆相用の出力を受けるよ
うにしている。（逆相操舵用アクチュエータ）このシリ
ンダ94が，軸心方向を左右方向に定めてクロスメンバ83
に固定されている。そして，左側のピストンロッド96a
が左側の中間関節38の枢支軸39に連結され，また右側の
ピストンロッド96bが右側の中間関節38の枢支軸39に連
結され，ピストン95の移動から後輪82a,82bを操舵でき
るようにしている。

そして，このリアパワーシリンダ90の左室97a,右室97b
が同相用のコントロールバルブ98に油流路99を介して接
続され，リアパワーシリンダ90のシリンダ室92a,92bが
逆相及び進相用のコントロールバルブ100に油流路101a,
101bを介して接続されている。

同相用のコントロールバルブ98には，第５図に示すよう
なスプールバルブが用いられている。具体的には，スプ
ールバルブは，シリンダ状のケース102内に，両端が一
対のスプリング220で付勢されたスプール221を設ける。
このスプール221の外周には，環状の溝部222,223が二つ
並設されている。また溝部222,223の空間に臨むケース1
02の周壁両側には，溝部間の凸部分を中心として対称に
それぞれリザーブ側ポート224a,224b,ポンプ側ポート22
5a,225bが設けられ，さらに溝部222,223の空間に臨むケ
ース102の周壁中央には，それぞれアクチェータ側ポー
ト226,227が設けられている。そして，ケース102の両端
にはスプール端に制御圧を与えるためのパイロットポー
ト228,229が設けられた構造となっている。そして，ア
クチェータ側ポート226,227が油流路99に接続される。

この同相用のコントロールバルブ98のパイロットポート
228,229に，それぞれ上記パワーステアリング６の各左
室18,右室19が油流路103を介し接続され，パワステ圧が
発生すると，中立状態のスプール221が変位してリザー
ブ側ポート224a,224bとポンプ側ポート225a,225bとの切
換えを行なうようにしている。そして，コントロールバ
ルブ100の各ポンプ側ポート225a,225bには，デファレン
シャルギヤ104で駆動され車速に応じた油圧（車速大：
油圧増）を発生するオイルポンプ105が接続されてい
る。これにより，車速とスプール221の移動量に応じた
油圧をリアパワーシリンダ90の操舵方向の左室97aある
いは右室97bに供給できるようにしている。つまり，前
輪1a,1bのパワステ圧に応じて該前輪1a,1bと同方向に後
輪82a,82bを操舵できるようになっている（同相操舵機
構）。しかして，後輪舵角量の大きい同相制御側を油圧
制御としている。なお，各リザーブ側ポート224a,224b
はパワーステアリング６のリターンを受けているリザー
ブタンク106に接続される。

また逆相及び進相用のコントロールバルブ100には，フ
ォースモータ直動サーボ弁（圧力フィードバック型サー
ボ弁）が用いられている。そして，このサーボ弁の概略
的な構造が第６図に示されている。

サーボ弁について説明すれば,107は弁本体である。弁本
体107内には，右側を底とした有底筒状の弁室108が設け
られている。またこの弁室108の内周面にはスリーブ109
が固定されている。このスリーブ109内に可動スプール1
10が摺動自在に設けられている。また可動スプール110
の弁本体107から突出した端部外周には，ヴォイスコイ
ル111が設けられている。さらに弁本体107の左側端に
は，ヴォイスコイル111を囲むようにしてヨーク112およ
びマグネット113が設けられている。つまり，ヴォイス
コイル111に制御電流を流すことで発生する，該電流の
大きさ及び方向に応じた駆動力で，スプール110を左右
方向へ移動させることができる構造となっている。な
お,114および115は両端側から付勢して可動スプール110
を位置決めるスプリングである。

可動スプール110の軸方向中央には，リング状の溝部で
構成された油流入室116が設けられている。さらにその
油流入室116の両側には，同様な構造の油流出室117,118
が並設されている。なお,119a,119bは室と室とを区画す
るフランジ部を示す。また油流入室116の中央に臨むス
リーブ部分には，油流路120が設けられている。そし
て，この油流路120が弁本体107に設けた図示しない油供
給用のポートおよびそのポートにつながる油供給路121
を介して，上記オイルポンプ13と共にエンジン20で駆動
される定流量型のオイルポンプ122の吐出部に接続され
ている。具体的には，オイルポンプ122の流量特性は第
８図に示されるような吐出流量を有していて，油供給用
のポートに一定流量の油を供給できるようにしている。

可動スプール110の各フランジ部119a,119bの外周面と対
向するスリーブ部分には，油流路123a,123bが開口して
いる。そして，この油流路123a,123bは，弁本体107に設
けたアクチェータ用のポート124a,124bを介して油流路1
01a,101に接続される。また油流出室117,118に臨むスリ
ーブ部分には，それぞれ油流出路125a,125bが設けら
れ，可動スプール110の変位に応じ，アクチェータ用の
ポート124a,124bと各流入側，流出側とを開度調整でき
る四方案内弁を構成している。そして，油流出路125a,1
25bが弁本体107に設けた図示しないリザーバ用のポート
に連通され，可動スプール110の変位に応じた差圧（油
圧）をアクチェータ用のポート124a,124bから発生させ
ることができるようにしている。

他方,126はコントローラをなすCPUである。CPU126の入
力側には，ステアリングホイール17に設けたハンドル角
速度センサー127および車速センサー128が接続されてい
る。これにより，入力されるハンドル角度速度および車
速の各信号に応じ,CPU126から，可動スプール110の変位
量を電流値として出力するようにしている。そして,CPU
126の出力側が上記ヴォイスコイル111に接続され，逆相
及び進相用のコントロールバルブ100を電子制御して，
操舵操作開始時に，車速と前輪1a,1bの操舵速度に応じ
た差圧（油圧）を，前輪1a,1bと逆方向に後輪82a,82bを
操舵する出力として，リアパワーシリンダ90のシリンダ
室92aあるいはシリンダ室92bに供給できるようにしてい
る。具体的には例えば第７図に示されるように,CPU126
からコントロールバルブ100に出力される電流値に比
例した差圧ΔＰが得られるものとなっている。しかし
て，後輪舵角量が小さい逆相制御側を電子制御としてい
る。なお,CPU126内で行なわれる制御処理の内容につい
ては後述する。

また，逆相及び進相用のコントロールバルブ100とオイ
ルポンプ122との間の油圧回路にはリリーフ弁130,圧力
スイッチ131が設けられている。またオイルポンプ105の
吐出部には圧力スイッチ132が設けられていて，フェイ
ルセーフ機能を構成している。すなわち，いずれの機器
もCPU126に接続されていて，圧力スイッチ131,132から
異常な圧力が検知されると（同相系の油圧フェイル時，
逆相及び進相系の油圧異常時など）,CPU126の指令でリ
リーフ弁130の信号を「OFF」にして，コントロールバル
ブ100への供給を遮断するようにしている。

こうして並列に設けた同相操舵手段と逆相操舵手段との
出力が合成されて，後輪82a,82bの舵角を決まるように
なっている。

そして，この逆相及び同相用のコントロールバルブ100
につながる油流路101a,101bが，分岐路145,145を介して
上記進相機構14のプラグ54,56にも接続され，後輪82a,8
2bの舵角を逆相方向に補正すると同時に，前輪1a,1bを
切り増し側にステアリングギヤを進めることができるよ
うにしている。

ここで，コントローラをなすCPU126内で行なわれる制御
処理について第９図に示すフローチャート図に基き説明
する。

イグニッションのON動作と共に制御処理が開始され，ス
テップS1では後述する各データが初期化され，ステップ
S2ではハンドル角速度センサー127の出力からハンドル
角速度θ′_Hが読み込まれる。その後はステップS3でハ
ンドル角速度θ′_Hの変化率が０以上か否かが判断され,
0以上の場合はステップS7に至りθ′_Hがθ′_O以上であ
るか否かが判定され，またステップS3でθ′_Hの変化率
が０以上でないと判定された場合はステップS4に至り
θ′_Hがθ′₁（但しθ′₁＜θ′_O）以上であるか否かが
判定される。そして，ステップS7でθ′_Hがθ′_O以上で
ないと判定された場合，及びステップS4でθ′_Hがθ′_O
以上でないと判定された場合はステップS5に進み，現在
の車速Ｖが読み込まれる。その後ステップS6では読み込
まれた車速Ｖに対応する係数Ｋを第10図に示したマップ
から読み込む。このマップは第10図から明らかなよう
に，車速に対応する係数Ｋが段階的に変わるものとなっ
ている。

また，ステップS7でθ′_Hがθ′_O以上であると判定され
た場合，及びステップS4でθ′_Hがθ′₁以上であると判
定された場合はステップSSに至り，ステップS6で読み込
まれた係数Ｋによりθ′_Hを補正して対応する制御指令
値Ｉを求める。この制御指令値Ｉはコントロールバルブ
100出力される電流値に相当するもので，ステップS9で
は制御指令値Ｉが出力され制御が実行されるものとなっ
ている。そして，ステップS9あるいはステップS6を経過
した後はステップS2に戻り，前述した処理が繰り返され
る。

なお，上記ステップS3,S4,S7の処理は，制御の振動（チ
ャタリング）を防止するための処置である。

つぎに，このように構成された四輪操舵装置の作用につ
いて説明する。

車両の直進走行時は，ステアリングホイール17は中立の
状態となるため，前輪1a,1bおよび後輪82a,82bは直進方
向に向いている。

そして，こうした直進状態から旋回すべく，ステアリン
グホイール17を例えば右旋回側に切り込んでいくと，そ
の前輪1a,1bの操舵に対し，操作速度および車速に応じ
て後輪82a,82bは一瞬逆相側に，また前輪1a,1bは入力し
た操舵舵角より舵角が一瞬増大していく。

詳しくは，ステアリングホイール17を操作すると，この
回転がコラムシャフト16,中間ジョイント15,インプット
シャフト24を介して一段目の遊星歯車機構21のサンギヤ
25に伝達されていく。ここで，リングギヤ26は操作力を
受けるが，リングギヤ26はセットスクリュでケース37に
固定されているから，さらにその回転はプラネタリギヤ
27を介して二段目の遊星歯車機構22のプラネタリギア31
に伝達されていく。また二段目の遊星歯車機構22のリン
グギヤ31も操作力を受けて回転しようとするが，リング
ギヤ31にはコントロールバルブ23で発生したリングギヤ
31を常に元の位置に戻そうとする復元力（オイルポンプ
13で発生した油圧で，スプール53に対してスリーブ69の
相対変位を常に零にしようとする力）が操作反力として
働いているから，プラネタリギヤ31の回転はそのままサ
ンギヤ28から，バルブインプットシャフト7aおよびトー
ションバー８に伝達されていく。これにより，トーショ
ンバー８に伝達された回転がピニオン５に伝達され，前
輪1a,1bをステアリングホイール17を切った方向に操舵
していく。そして，同時にバルブインプットシャフト7a
に伝達された回転でロータリバルブ７が操作され，オイ
ルポンプ13で発生した油圧をパワーシリンダ11の右室19
に供給して，ステアリングホイール17の操作をアシスト
していく。

一方，同相用のコントロールバルブ98のスプール221
は，上記パワーステアリング６のパワステー圧に応じて
油圧制御される。そして，スプール221のストローク
で，オイルポンプ105から吐出されるオイルを制御する
ことになる。つまり，車速（後輪回転数）とパワステー
圧に応じた油圧がコントロールバルブ98から発生され
る。そして，この油圧が同相側に操舵するリアパワーシ
リンダ90の左室97aに流入していく。

他方,CPU126ではハンドル角速度センサー127および車速
センサー128から，ハンドル角速度，車速の信号を受け
ている。そして，切り込みが行なわれると,CPU126か
ら，そのときのハンドル角速度（操舵速度）および車速
の値に応じて設定された制御電流が，コントロールバル
ブ100のヴォイスコイル111に出力されていく。すると，
可動スプール110がハンドル角速度および車速に応じた
量，変位していく。つまり，ハンドル角速度および車速
に応じたポート開度の切換えがなされていく。

ここで，位相用コントロールバルブ100の油供給用のポ
ート（図示しない）からは，オイルポンプ131で発生し
た一定流量の油が供給されているから，アクチェータ用
用ポート124a,124bは変位に比例した差圧（油圧）が発
生していく。つまり，アクチェータ用のポート124a,14b
からは，車速に応じて出力が減少，ならびに操舵速度圧
に応じて制御された油圧（差圧）が出力されていく。

そして，この油圧（差圧）が，リアパワーシリンダ90の
シリンダ室92bには後輪82a,82bを逆相方向に操舵させる
出力として供給され，進相機構14のプラグ54には前輪1
a,1bの操舵角を増す出力として供給されていく。

そして，第12図に示されるように後輪82a,82bを前輪1a,
1bとは逆の方向に操舵しようとするシリンダ室92bの出
力と，後輪82a,82bを前輪1a,1bと同方向に操舵しようと
する左室97aの出力とが，リアパワーシリンダ90で対向
していく。しかるに，出力合成により，第13図に示され
るように逆相側の後輪舵角が得られる。そして，この後
輪舵角にしたがって後輪82a,82bが操舵されていく。

これに対し進相機構14では，プラグ54に制御圧が加わる
と，その油圧に比例して第４図の矢印で示されるように
スプール53が右方向に摺動していく。すると，オイルポ
ンプ13の油圧が行なわれる復元機能により，スリーブ6
9,カラー68がスプール53に追従して，該スプール53と相
対位置が零となる位置まで移動していく。このスリーブ
69,カラー68の移動により，レバー60はプレート64側を
支点として回動していく。これにより，リングギヤ29を
時計方向に回転させていく。ここで，プラネタリギヤ2
7,31は，運転者で保持されるステアリングホイール17に
て固定されるから，そのリングギヤ29の回転がバルブイ
ンプットシャフト7aおよびトーションバー８に伝達さ
れ，第11図に示されるように前輪1a,1bの舵角を切り増
していく。

こうしたパワステ圧と操舵速度に応じた逆相，進相制御
により，操舵初期にシャープな回頭性が生み出される。
そして，つぎの瞬間，ステアリングホイール17の変化速
度がなくなるに応じて，元の定常状態の四輪同相操舵
（通常の同相円WS）に戻り，車の動きを安定させてい
く。むろんステアリングホイール17を元に戻す場合や左
側に旋回した場合には逆に作動する。

なお，後輪82a,82bの逆相側の舵角はハンドル操舵角の
急変時，瞬間的に逆相となるケースがありうるが，その
舵角量はCPU126で高速域では，小さく制御されているの
で，危険性は極めて小さい。

また，このような制御を制御式で表わすと，前輪舵角δ
ｆ及び後輪舵角δｒは以下のようになる。

ここで，同相係数K₁は全油圧制御式の同相操舵機構の特
性により，物理的に設定されることになり，また，進相
及び逆相操舵に関連する制御係数Ｋは，電子制御により
設定されるものとなっている。（なお,kは物理的に決ま
る逆相量に対する進相量の係数である。） 更に，制御係数Ｋの設定パターンに関連して後輪の逆相
操舵と前輪の進相操舵の車速及びハンドル角速度に対す
る特性について説明すると，第10図に示したマップから
明らかなように，低車速域におけるθ_Hに対する感度
（係数Ｋ）は比較的小さいが，この領域では車速が低い
ことにより後輪の同相操舵量も極めて少ないため，車両
の回頭性（曲りやすさ）が向上する。また中車速域では
θ′_Hに対する感度は高くなり，操舵初期の逆相操舵及
び進相操舵の作用と同相操舵の作用とにより，操舵応答
性（ヨー応答）の向上と安定性の向上とが両立されるこ
とになる。更に高速域では，係数Ｋが０になることによ
りθ′_Hが大きいときでも逆相操舵及び進相操舵の指令
値は出力されず，通常の同相操舵が実行され，車両の安
定性が向上する。

このように，上記実施例によれば逆相操舵及び相操舵の
ハンドル角速度θ′_Hに対する感度（係数Ｋ）を車速に
応じて段階的に変えることにより，低速時は曲りやす
く，中速時は応答性及び安定性に優れ，高速時には確実
な安定性が得られる特性を持たせることができる。

また，逆相操舵及び進相操舵は，ハンドル角速度θ′_H
が所定値以上の時のみ実行されるので，直進時の修正操
舵時等に逆相操舵や進相操舵が行なわれることがなく，
安定した直進性が確保されるものである。

更に，コントロールバルブ98を有してなる同相操舵手段
と，コントロールバルブ100を有してなる逆相操舵手段
との出力合成によって後輪舵角を得る構造なので，例え
ば逆相から同相への位相反転信号は不要となり，従来の
単一のものに比べ，位相反転制御を簡素にすることがで
きる。しかも前輪1a,1bのパワーステ圧と，前輪1a,1bの
操舵速度とのそれぞれ異なるファクタに基いて制御する
ので，上記出力合成を用いて車体の挙動を急激に変化さ
せたことなしに，効率良く，かつ簡単に位相を反転させ
ることができ，フィーリングにも優れる。

そのうえ，後輪舵角量の大きい同相制御側は油圧制御と
し，後輪舵角量の小さい逆相制御側は電子制御としたの
で，万一，逆相側の電子制御機器に異常を生じた場合で
も，出力合成値がほとんどの場合で同相操舵側とするこ
とができ，高速走行中，後輪82a,82bが常時，逆相側に
操舵されるようなことはなく，従来の全電子式の制御に
比べ信頼性が高い。

加えて，同相操舵側と逆相及び進相操舵側とは独立して
いるので，従来の同相四WSを改修して簡単に位相反転式
の四WSを得ることもできる。

また，逆相操舵と進相操舵とは統合して制御されるた
め，制御システムが簡素化されると共に，車速領域に応
じて逆相操舵及び進相操舵のハンドル角速度に対する感
度を段階的に制御するので制御内容も簡素化され，コス
トを低減することができる。

なお，本考案は上記実施例に何ら限定されるものではな
く，例えば，第10図に示したマップに換えて，第14〜16
図に示したマップを使用しても良く，この他，本考案の
要旨を変えない範囲内で種々の変形実施が可能であるこ
とは言うまでもない。

（考案の効果） 以上，実施例と共に説明したように，本考案によれば前
後輪の舵角を制御する効果を簡略な制御で効率良く得る
ことができ，車速領域に応じたステア特性を簡単に設定
することができる４輪操舵装置を安価に提供する効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第13図は本考案の実施例を示し，第１図は
この発明の後輪操舵装置を適用した四輪操舵装置を示す
構成図，第２図は進相機構を示す一部切欠した斜視図，
第３図はその二組の遊星歯車機構廻りを示す断面図，第
４図は進相機構のコントロールバルブの構造を示す断面
図，第５図は同相用のコントロールバルブを示す断面
図，第６図は逆相及び進相用のコントロールバルブを示
す断面図，第７図はその制御の電流値と差圧の関係を示
す線図，第８図はエンジン駆動の定流量のオイルポンプ
の特性を示す線図，第９図はCPU内の制御動作を表わし
たフローチャート図，第10図は車速Ｖと係数Ｋの関係を
示すマップ図，第11図は進相制御を示す線図，第12図は
位相制御を示す線図，第13図はその合成力を示す線図，
第14〜16図はその他の実施例を示す第10図対応図，第17
図は従来例を示すシステム図である。 1a,1b……前輪,6……パワーステアリング,14……進相機
構,82a,82b……後輪,98……同相用のコントロールバル
ブ,97a,97b……リヤパワーシリンダの同相用左右室,100
……逆相及び進相用のコントロールバルブ,92a,92b……
リアパワーシリンダの逆相用シリンダ室,126……CPU,12
7……ハンドル角速度センサ,128……車速センサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 西川 幸孝 愛知県岡崎市橋目町字中新切１番地 三菱 自動車エンジニアリング株式会社岡崎事業 所内 審査官 山口 直

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】後輪を前輪とは逆方向に操舵するよう設け
   られた逆相操舵アクチュエータと、 前輪の操舵角をステアリングホイールの操作とは独立に
   増加させ得るよう設けられた進相操舵アクチュエータ
   と、 車速を検知する車速センサと、 ステアリングホイールの操舵状態を検知する操舵センサ
   と、 上記車速センサから検知される車速と上記操舵センサか
   ら検知される操舵角速度とに基き、上記逆相操舵アクチ
   ュエータ及び上記進相操舵アクチュエータの作動を統合
   的に制御するよう構成されたコントローラとを備え、 上記コントローラは、操舵角速度の増加に応じて上記後
   輪の逆相操舵量及び上記前輪の進相操舵量を増加させる
   と共に、操舵角速度の増加に対して上記各操舵量を増加
   させる感度特性を複数の車速領域毎に切り換えて上記各
   アクチュエータの作動を制御するよう構成されている ことを特徴とする四輪操舵装置