JPS61135866A - 四輪操舵装置 - 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】

この発明は、ステアリング操作により、前輪のみならず
、後輪をも操舵しうるように構成された四輪操舵装置に
関し、とくに、車体側方に障害物が存在する場合には、
後輪の転舵角が０または前輪に対して同位相となるよう
に制御されるように構成されたものに関する。

【従来の技術】

主として操向安定性の向上を目的として、ステアリング
操作にしたがって、前輪のみならず、後輪をも所定方向
に転舵させるというアイディアはすでに知られている。 たとえば、特開昭５８−２０５６３号公報に示されたも
のは、前輪用のステアリングギヤボックス内のラック杆
に車体後方部までのびる操作力伝達用シャフトの前端の
ピニオンを噛合させ、この操作力伝達用シャフトの回転
を後輪用転舵機構に入力し、（支軸を所定方向に転舵す
るように構成されている。すなわち、この公報に示され
た四輪操舵装置は、前輪転舵のための凍舵力の一部を機
械的に後輪用転舵機構に伝達するように構成されたもの
であって、後輪舵角は前輪の転舵角によってのみ決定さ
れる。 また、特開昭５９−２０５６３号公報に示されたものは
、基本的には電気的な制御装置によって後輪の転舵角が
制御されるように構成され、前輪の転舵角に対する後輪
の転舵角を、前輪の転舵角の大きさおよび車速によって
制御するように構成されている。 ところで、あらゆる車速において、ドライバビリティを
最適化するためには、遠心力の影響をほとんど考慮する
必要がない低速時と、遠心力の影響を考慮する必要があ
る高速時とで、前輪の転舵角に対する後輪の転舵角の比
をあられす転舵比が本職の第４図に示すように変化する
ことが好ましいことが知られている。ここで転舵比ｋが
正の領域は前輪と逆方向に後輪が転舵される、いわゆる
逆位相であることを表わし、転舵比ｋが負の領域は前輪
と同方向に後輪が転舵される、いわゆる同位相であるこ
とを表わす。この第４図のグラフから明らかなように、
低速時には、後輪が前輪と逆方向に転舵される結果、車
体の回転半径がきわめて小さくなり、逆に、高速時には
、後輪は前輪と同方向に転舵される結果、車体の回転半
径はステアリングの操舵感覚より大きくなる。このよう
な、車速に応じた転舵比にの変化は、遠心力の影響の少
ない低速時から遠心力の影響の大きい高速時にわたり、
車体のすべり角が生じないように決定されるのであるが
、この場合、次のような問題が生じる場合がある。 すなわち、第７図に示すように、たとえば、縦列駐車状
態のように側方に障害物が存在する状態から道路中央方
向に大きく転舵させて発進させようとする場合、後輪が
障害物側に転舵される結果、車体後部が路肩側に寄って
車体後部が障害物に接触する可能性があるのである。 このような問題を解決する四輪操舵装置を提供する従来
例として、たとえば、特開昭５６−１６３９６９号公報
には、前輪舵角が非常に大きい場合、後輪の転舵角を０
に戻して、上記した後輪が逆方向に転舵されることによ
る車体の障害物への接触を防止するようにしたものが示
されている。

【発明が解決すべき課題］ しかしながら、上記特開昭５６−１６３９６９号公報に
示されたものでは、前輪め転舵角が大きい場合にはいつ
でも後輪の転舵角が０に戻るので、小回りしたい場合で
も四輪操舵の利点が活かせないという別の問題がある。 また、前輪の転舵角がある一定量を超えると突然後輪の
転舵角が逆位相からＯに戻るので、低速時での操向安定
性がかえって悪化するという問題もある。 本発明は、上記の事情のもとで考え出されたもので、そ
の解決すべき課題は、基本的には、全車速範囲におて最
適な操向安定性を発揮することができ、しかも、車体側
方に障害物が存在する場合には後輪舵角が逆位相から同
位相または０に戻り、低速小回り時に車体が障害物に接
触することを防止しうる四輪操舵装置を提供することで
ある。 【課題を解決するための手ｖ１１ 本発明の四輪操舵装置では、次のように構成することに
より、上記課題を解決している。 すなわち、本発明の四輪操舵装置は、ステアリングシャ
フトの回転に応じて前輪を転舵させる前輪用転舵機構と
、制御装置によって制御され、かつ後輪を転舵しうる後
輪転舵機構と、前輪舵角センサと、後輪舵角センサと、
車速センサと、車体側方の障害物の存在を検出する超音
波センサと、通常走行時に選択されて制御手段に転舵比
データを送出する、後輪の前輪に対する転舵比が車速に
応じて最適となるように設定された第一データ送出手段
と、超音波センサが障害物を検知したときに選択され、
後輪舵角の０データまたは後輪の転舵方向が前輪の転舵
方向に対して同位相に設定された転舵比データを制御手
段に送出する第二データ送出手段と、前輪の転舵角、車
速および上記第一データ送出手段または第二データ送出
手段からのデータにしたがって後輪の転舵角を決定し、
かつその転舵角となるように後輪転舵機構をＩＩ御する
制御手段とを備えている。 【作用】 第一データ送出手段には、たとえば、第４図に示すよう
な、速度と、これに対応する最適な転舵比との関係をあ
られすデータが格納され、また、第二データ送出手段に
は、たとえば、第５Ｍに示すように、速度に関係なく転
舵比ｋが−１に固定されたデータ、または、後輪の転舵
角をＯとすべきデータが格納される。 通常走行時、すなわち、超音波センサが車体側方に障害
物を検知しない時、制御手段は、後輪転舵機構を制御す
べき要素の一つとして上記第一データ送出手段を選択す
る（通常走行モード）、具体的には、制御手段は、車速
センサから入力される現在車速にしたがった転舵比を第
一データ送出手段から受は取り、前輪舵角センサから入
力される前輪の転舵角と上記第一データ送出手段から受
は取った転舵比から後輪の転舵角を演算し、こうして決
定された転舵角にしたがって後輪転舵機構を制御する。 一方、超音波センサが車体側方に障害物を検知した場合
には、制御手段は、後輪転舵機構を１ｉｌＪｉ＊すべき
要素の一つとして上記第二データ送出手段を選択する（
ＩＩ書物検出モード）。これにより制御手段は、前輪の
転舵角と転舵比に＝−１から後輪の転舵角を決定しくこ
の場合後輪の転舵角は前輪の転舵角と逆位相同−角とな
る）、これにしたがって後輪転舵機構を制御するか、ま
たは、後輪の転舵角を０に戻すべく後輪転舵機構を制御
する。なお、ある程度以上の速度での走行中に上記超音
波センサが側方を走る他の自動車を検出し、これによっ
て制御手段の制御が通常走行モードから障害物検出モー
ドに移ることがないように、上記第二データ送出手段を
選択する障害物検出モードに移る条件として、木連があ
る一定速度以下、たとえば１０ｋｍ／ｈ以下であること
を付は加えるとよい。

【効果】

上記のように、本発明の四輪操舵装置では、通常走行時
においては、車速および前輪の転舵角に対応して、それ
に最適な後輪操舵を行なって、すべての車速において最
適な操舵感覚を得ることができる。また、たとえ障害物
の傍らからその障害物から離れる方向に操舵して発進す
る場合であっても、自動的に後輪の転舵角が０に戻り、
または前輪と同位相となるので、後輪が障害物側に転舵
されて車体後部が障害物に接触するといったことはない
、すなわち、障害物の傍から発車するような場合、また
は、縦列駄本する場合には、前輪による二輪操舵の感覚
で車体操向を行なうことができ、四輪操舵装置を備える
場合の安全性が高まる。

【実施例の説明】

以下、本発明の四輪操舵装置の実施例を図面を参照しつ
つ具体的に説明する。 第１図は、本発明の四輪操舵装置の一例の全体構成概略
図である。ここで前輪操舵機構１は、従来公知のものが
使用される。すなわち、ラック・ビニオン式の転舵機構
の場合、ステアリングホイール２とともに軸転するステ
アリングシャフト３の回転は、ギヤボックス４でたとえ
ばう、り杆５の車幅方向の往復動に変換され、さらにこ
のラック杆５の往復動は、両端のタイロッド６．６を介
してナックルアーム７．７の軸８，８を中心とした回動
に変換され、このナックルアーム７．７の回動により、
前輪９．９は上記軸８．８を中心として転舵されるよう
になっている。 一方、本例における後輪転舵機構１０は、制御手ＶＩｔ
ｌｌを構成するマイクロコンビエータ１１′によって制
御されるステッピングモータ１２と、このステッピング
モータ１２の回転が入力される公知のパワーステアリン
グ装置１３とによって構成される。また、マイクロコン
ピュータ１１’には、前輪舵角センサ１４、後輪舵角セ
ンサ１５、車速センサ１６および超音波センサ４１から
の信号が入力され、かつ、上記ステッピングモータ１２
への制御線が延びている。前輪舵角センサ１４は、たと
えば、ステアリングシャフト３に周状に多数個の***を
明けた円板を取付けるとともに、この円板を挟むように
発光素子および受光素子を取付け、基準位置から、円板
が発光素子からの光を遮断した回数を針数するようにし
たり、ラック杆５やナックルアーム７．７などの機構部
品の基準位置からの変位をポテンシチメータで検出する
ようにするなどして実現できる。また、後輪舵角センサ
】５もまた、上記前輪舵角センサ１４と同様にして実現
できる。また、超音波センサ４１は、車体側部に音波発
生体と音波受信体とを設置し、音波発生体から音波が発
生してから障害物に当たって反射した音波を音波受信体
が受信するまでの時間により、車体から障害物までの距
離を計測する公知のものを採用することができる。 １７は普通、前輪転舵用に使用される、たとえばラック
・ビニオン式のパワーステアリング装置１３の入力部を
示し、本例の場合、この入力部１７は、上記ステッピン
グモータ１２に対して連繋されている。すなわち、ステ
ッピングモータ１２の出力軸の回転方向にしたがってパ
ワーシリンダ１８（第２図）が駆動され、車幅方向に延
びるラック杆１９を往復動させるようになっている。ラ
ック杆１９の動きは、その両端に連結されたタイロツド
２０．２０によってナックルアーム２１゜２１に伝達さ
れてこのナックルアーム２１．２１を軸２２．２２を中
心として回転させ、したがってこのナックルアーム２１
．２１に取付けられた後輪２３．２３は、上記軸２２．
２２を中心として転舵される。 上記ステッピングモータ１２とパワーステアリング装置
！３との連繋構造の詳細を第２図に示す。 この例では、ステッピングモータ１２の出力軸２４の回
転を減速してパワーステアリング装′ｆ１１３の入力部
１７に入力するように構成している。 すなわち、ステッピングモータ１２に付設されたギヤハ
ウジング２５内に、出力軸２４に取付けた小ギヤ２６と
、伝動軸２７に取付けられ、かつ小ギヤ２６に噛み合う
大ギヤ２８とを組込み、伝動軸２７とパワーステアリン
グ装置１３の入力軸２９とを両端がユニバーサルジツィ
ントで連結された軸３０で連結している。パワーステア
リング装置１３の入力軸２９は、コントロールバルブ部
３１を経て先端にビニオン３２が形成されており、これ
がギヤボックス３３内を左右摺動可能なラック杆１９に
噛み合っている。ギヤボックス３３の左方において符号
３４示す部分がパワーシリンダ部で、ピストン３５を挟
むようにシリンダ空間が形成されており、かつピストン
３５を双方向に駆動できるように、コントロールパルプ
につながる一対の油圧ボート３６．３７が設けられる。 このラック・ビニオン式のパワーステアリング装Ｗｉ１
３によって倍力され、上記ステッピングモータ１２の回
転方向にしたがった方向にラック杆１９が動かされ、後
輪２３が所定の方向に所定角転舵される。 制御手段１１を構成するマイクロコンピュータ１１’内
には、第３図に示すように、通常走行時での車速Ｖと、
後輪２３の前輪９に対する転舵比にとの関係を格納した
第一データ送出手段３８と、車速Ｖに関係なく転舵比ｋ
が−１に固定された第二データ送出手段３９が形成され
る。上記第一データ送出手段３Ｂは、通常走行時、すな
わち、超音波センサ４１が［害物を検知しないときに、
車速センサ１６からのデータ、前輪舵角センサ１４から
のデータとともに後輪の転舵角を決定、かつ制御すべき
要素として選択される。一方、第二データ送出手ＷＩｔ
３９は、超音波センサ４１が車体側方に障害物を検知し
たときに後輪２３の舵角を決定すべき要素として選択さ
れる。なお、この第二データ送出手段に格納すべきデー
タとしては、第５図に示すように、−１に固定された転
舵比に以外に、後輪２３の舵角を０とすべきデータ、す
なわち、０に固定された転舵比を格納してもよい。 ここで、第４図に示す通常走行時での車速■と転舵比に
との関係を説明すると次の通りである。 低速時には、後輪２３は、前輪に対して逆位相に転舵さ
れる。二輪操舵では、前輪を転舵すると、車体の旋回中
心は、車体中心より後方に位置し、したがって、車体中
心が移動しようとする方向は、車体前後方向から斜めに
変位し、いわゆるすべり角が生じるが、後輪を逆位相に
転舵させると、車体の旋回中心が車体中心を通る車幅方
向線上に位置するようになり、これにより車体中心が移
動しようとする方向が車体前後方向と一致し、いわゆる
すべり角が０となる。一方、車速か大きくなると、遠心
力の影響が大きくなってくる。この遠心力によ、、り前
輪および後輪と路面との間にコーナリングフォースが発
生し、前輪および後輪にすべり角が生じて旋回中心が前
方に移行する傾向が生じるが、この傾向を後輪を前輪と
同位相方向に転舵することにより相殺し、実際の旋回中
心を車体中心を通る車幅方向線上に位置させることがで
きる。 これにより、車体のすべり角がなくなり、したがって、
概ね後輪２３を第４図に示す転舵比にしたがって転舵さ
せると、低速時および高速時の双方において車体のすべ
り角が生じない最高のドライバビリティを得ることがで
きるのである。 次に、制御子ｆａｌｌによる制御を、第６図に示すフロ
ーチャートを参照して説明する。 通常走行時すなわち、車体側方に障害物が検知されない
場合には（ステップ１０２）、制御手段１１は、車速セ
ンサ１６からの車速データ（ステップ１０３）、前輪舵
角センサ１４からのデータ（ステップ１０４）および第
一データ送出手段３８からの転舵比ｋ（ステップ１０５
）にしたがって後輪２３の転舵角および方向を決定しく
ステップ１０７）かつ後輪転舵機構１０を制御する（ス
テップ１０８）。後輪転舵機構１０は、後輪舵角センサ
１５から制御子ｖｊｔ１１にフィードバックされるデー
タが上記決定された転舵角となるまで駆動される。この
ように、障害物が存在しない場合、上記の通常走行モー
ドの制御が繰り返し行なわれ、前輪９の転舵角および車
速にしたがって、後輪２３が最適に転舵される。 なお、本実施例では、たとえば、縦列駐車を行なう場合
など、積極的に低速で車体を斜めに平行移動させること
ができるように、低速時であっても後輪２３を前輪９に
対して同位相で転舵しうるように、同位相スイッチ４２
が設けられている（第１図および第３図参照）０本例で
は、この同位相スイッチ４２がオンとなると（ステップ
１０９）、制御子１！＆１１は、車速がある設定車速（
この場合、かなり遅い車速、すなわち、第４図のグラフ
において後輪が前輪に対して逆位相となる領域）以下で
あることを条件に（ステップ１０６）、転舵比ｋを−１
に固定して処理を行なうようにしている。 一方、超音波センサ４１が障害物を検知すると（ステッ
プ１０２）、第二データ送出手段３９からのデータによ
り、たとえば、転舵比ｋが−ｌに設定される（ステップ
１１１）。そして車速センサ１６からのデータ（ステッ
プ１１２）が設定車速を超えるものであるかどうかが判
断され（ステップ１１３）　、設定車速以上であると通
常走行モードのループに飛び、設定車速以下であると以
下の障害物検知モードの処理が進められる。上記ステッ
プ１１３において、実質的に、超音波センサ４１で検知
された１Ｉ４ｉ害物が、側方を走る他の自動車であるか
、固定状の障害物であるかが判断され、通常走行時に不
用意に障害物検知モードとなるのを回避している。次い
で、前輪舵角センサ１４からのデータ（ステップ１１４
）と上記設定された転舵比に＝７１とから後輪の転舵角
が決定され（ステップ１１５）、そしてそれに基づいて
後輪転舵機構１０が制御される（１１６）　、車体側方
に固定状の障害物があるかぎり、上記のような障害物検
知モードのループが繰り返され、後輪２３は、前輪と同
位相に転舵され、または転舵角０に戻される。 以上、説明したように、本発明の四輪操舵装置において
は、通常走行時に前輪の転舵角および車速に応じ、車体
にすべり角が生じない最適な操舵性能が達成されるのみ
ならず、車体側部に障害物が存在するときには、自動的
に後輪の転舵角を前輪と同位相に転舵し、または転舵角
をＯに戻す制御を行なっているので、障害物の傍らから
その障害物から離れるようにして発進しようとする場合
、本体後部が障害物お接触するという不具合は起こりえ
ない。これにより、四輪操舵装置の安全性がより高まる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の四輪操舵装置の一例の概略構成図、第
２図はステッピングモータとパワーステアリング装置と
の連繋部の詳細断面図、第３図は制御装置およびこれと
各構成要素との関係を示すブロック図、第４図は第一デ
ータ送出手段から送出されるべきデータテーブルの一例
を示すグラフ、＠５図は第二データ送出手段から送出さ
れるべきデータの一例を示すグラフ、第６図は制御手段
による制御の流れの一例を示すフローチャート、第７図
は従来例の問題点を説明するための図である。 １・・・前輪転舵機構、３・・・ステアリングシャフト
、９・・・前輪、１０・・・後輪操舵機構、１１・・・
制御手段、１４・・・前輪舵角センサ、１５・・・後輪
舵角センサ、１６・・・車速センサ、２３・・・後輪、
３８・・・第一データ送出手段、３９・・・第二データ
送出手段、４１・・・超音波センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステアリングシャフトの回転に応じて前輪を転舵
   させる前輪用転舵機構と、制御装置によって制御され、
   かつ後輪を転舵しうる後輪転舵機構と、前輪舵角センサ
   と、後輪舵角センサと、車速センサと、車体側方の障害
   物の存在を検出する超音波センサと、通常走行時に選択
   されて制御手段に転舵比データを送出する、後輪の前輪
   に対する転舵比が車速に応じて最適となるように設定さ
   れた第一データ送出手段と、超音波センサが障害物を検
   知したときに選択され、後輪舵角の０データまたは後輪
   の転舵方向が前輪の転舵方向に対して同位相に設定され
   た転舵比データを制御手段に送出する第二データ送出手
   段と、前輪の転舵角、車速および上記第一データ送出手
   段または第二データ送出手段からのデータにしたがって
   後輪の転舵角を決定し、かつその転舵角となるように後
   輪転舵機構を制御する制御手段とを備えることを特徴と
   する、四輪操舵装置。