JPS6175056A

JPS6175056A - 車両の４輪操舵装置

Info

Publication number: JPS6175056A
Application number: JP59195411A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Miyoshi; 三好　晃彦
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1984-09-17
Filing date: 1984-09-17
Publication date: 1986-04-17
Also published as: DE3533009C2; DE3533009A1; JPH05274B2; US4719981A

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）本発明は車両のグ輪操舵装置に関する。

（従来技術）車両の前輪の転舵に応じて後輪をも転舵制御するように
したグ輪操舵装置に関して、例えば特開昭６２−♂／ｊ
７．２号公報に記載されている如く、前Ｍを転舵するス
テアリングシャフトのピニオンに差動装置のリングギヤ
を噛合し、この差動装置の一方のサイドギヤをモータに
、他方のサイドギヤを後輪転舵軸に連結し、前輪の転舵
方向および舵角に対してモータを制御して前後輪の転舵
位相および転舵比を変える技術は公知である。

ところで、上記のような転舵比を変えるモータを設けた
場合、制御系あるいはモータが外乱により一時的に作動
不調を生じ、要求されている転舵比と実際の転舵比とが
違ってくることが考えられる。従って、上記転舵比を制
御する場合、実際の転舵比を検出してこれを要求転舵比
と比較して補正をかけていくことが望まれる。しかし、
例えば転舵比センサを設けてこのセンサからの信号をも
とにして転舵比を常にフィードバック制御する方式を採
用すると、制御系での信号処理時間の関係から応答性を
高めるのか難しく、また、要求転舵比を中心として実際
の転舵比が微小変動するといういわゆるハンチングを招
き易くなる。

（発明の目的）本発明は、車速に応じて前後輪の転舵比を逆位相（前後
輪が逆の方向に転舵される）から同位相（前後輪が同方
向に転舵される）の間で変化させるようにした車両の７
輪操舵装置において、設定車速でのみ転舵比のチェック
をするようにして、転舵比の誤差を防止しつつ、フィー
ドバックのかからないオープンループ制御の特性を生か
した応答性がよくハンチングの生じない転舵比制御を可
能としようとするものである。

（発明の構成）第１図に示す如く、車両１は前輪２の転舵に応じて後輪
３が転舵され、転舵比は車速に応じた制御部４からの信
号によるステッピングモータ５の作動により逆位相から
同位相の間で変化するようになっている。そして、上記
制御部４は、車速センサ６からの出力により設定車速検
出部７にて設定車速か検出されると、転舵比検出手段８
からの信号を入力し、その設定車速での要求転舵比と実
際の転舵比とを一致させる補正信号をステッピングモー
タ５に出力する。

（実施例）以下、本発明の実施例を第２図乃至第２図に基いて説明
する。なお、第１図に示す構成要素に対応する実施例の
構成要素には同一の符号を用いている。

一実施例／一本例は第２図乃至第７図に示されていて、前輪２の転舵
を後輪３に対し機械的に伝える例である。

まず、左右の前輪２，２はナックルアーム９゜９、タイ
ロッド１０．１０を介してリレーロッド１１の両端に連
結されている。リレーロッド１１にはハンドル１２から
のシャフト１３がラック１４とピニオン１５の噛合によ
り連係し、ハンドル１２の回転操作により、リレーロッ
ド１１が左右に移行して左右の前輪２．２が転舵するよ
うになっている。

一方、左右の後輪６．６もナックルアーム１６゜１６、
タイロッド１７．１７を介してリレーロッド１８の両端
に連結されていて、リレーロッド１８の左右への移行に
より転舵するようになっている。

このリレーロッド１８は、前輪側リレーロッド１１の移
行に連動して移行し、また、その移行が油圧により助勢
されるようになっている。

具体的には、前輪側のりレーロノド１１には前後方向に
延ばした作動ロッド１９の前端がラック２０とピニオン
２１の噛合により連結され、この作動ロッド１９の後端
は前輪２と後輪３の転舵比を変更する転舵比変更機構２
２を介して後輪側の１７１、、−ロッド１８より延設し
たコントロールロッド２６に連結されている。そして、
前輪２の転舵に応じて作動ロッド１９が回転し、転舵比
変更機構２２で決められた転舵比でもってコントロール
ロッド２３が左右にスライドして後輪３が転舵するよう
になっている。

転舵比の変更はステッピングモータ５の作動によりなさ
れるものであり、ステッピングモータ５は車両の車速を
検出する車速センサ６からの出力に応じて制御信号を出
力する制御回路２４にて作動が制御されるようになって
いる。また、転舵比変更機構２２には転舵比を検出する
転舵比検出手段８が取り付けられていて、制御回路２４
へ転舵比信号を出力するようになされ、制御回路２４に
はイグニッションスイッチ２５を介して電源２６が接続
されている。

また、後輪側のリレーロッド１８は車体に固定のパワー
シリンダ２７を貫通していて、パワーシリンダ２７内は
リレーロッド１８に固定したピストン２８にて２つの油
圧室２９．３０に区画されている。両油圧室２９．３０
は、油管３１．３２を介してコントロールバルブ６６に
接続され、コントロールバルブ５３にはＩＪす、ｆタン
ク３４からの油供給管３５および油戻し管３６が接続さ
れている。コントロールバルブ３３は、コントロールロ
ッド２３の移行方向を検出し、その移行方回に応じて油
供給管６５を油圧室２９．３０の一方に、油戻し管３６
を油圧室２９．３０の他方にそれぞれ連通せしめるとと
もに、油供給管３５に介設したオイルポンプ６７からの
油圧をコントロールロッド２６の移行力に応じた圧力に
制御するものであり、パワーシリンダ２７に導入された
油圧がリレーロッド１８の移行力、つまりは後輪６゜３
の転舵力を助勢する。

なお、上記オイルポンプ６７はエンジンにより駆動され
、また、油圧室２９．３０にはりレーロツド１８を中立
位置、つまり、後輪転舵零の位置に付勢するスプリング
３８．３８が介装されている。

上記転舵比変更機構２２の具体的構成を第３図に基いて
説明するに、まず、前記コントロールロッド２３は車体
６９に対し車幅方向に摺動可能に支持されており、その
移動軸線は！１で示されている。転舵比変更機構２２は
、上記移動軸線ノ１と直交する直交線ノ２を中心として
車体３９に回動可能に支持されたホルダ４０を備え、こ
のホルダ４０には揺動アーム４１が揺動軸４２にて揺動
可能に保持されている。この揺動軸４２は、上記移動軸
線！■と直交線ｉ２との交点に位置するとともに、その
揺動軸線１３は直交線！２と直交する方向に延びている
。

そして、上記コントロールロッド２６には連結ロッド４
６の一端がボールジヨイント４４にて連結され、また、
この連結ロッド４６の他端が揺動アーム４１の先端にボ
ールジヨイント４５にて連結されている。この連結ロッ
ド４６には、上記移動軸線！■上に回動軸４６をもつ回
動付与アーム４７の先端がボールジヨイント４８を介し
て連結されていて、前輪側のリレーロッド１１より延ば
した作動ロッド１９が回転軸４６に対し傘歯車４９゜５
０の噛合により接続されている。回動付与アーム４７は
回動軸４６と一体にしたシリンダ５１に嵌挿されていて
、回動軸４６と直交する方向での進退が許容されている
。

そうして、転舵比変更機構２２のステッピングモータ５
の出力軸にはウオーム５２が設けられていて、このウオ
ーム５２がホルダ４０の回動軸に設けたウオームホイー
ル５３と噛合っており、ステッピングモータ５の作動に
より転舵比が変更され、また、ホルダ４０に取り付けた
転舵比検出手段８によりホルダ４０の回動角から転舵比
を検出するようになっている。

すなわち、上記転舵比変更機構２２においては、前輪２
の転舵が作動ロッド１９、回動付与アーム４７・および
連結ロッド４６を介して揺動アーム４１に伝えられ、揺
動アーム４１が揺動軸線１３を中心に４ｍ（回動）する
。そして、ステッピングモータ５によるホルダ４０の回
動角設定によりこの揺動軸線ノ３がコントロールロッド
２３の移動軸線！１と一致しているときは、揺動アーム
４１の先端の揺動軌跡は移動軸線−ｇ　１と直交する面
内にあって、前輪２が転舵されても連結ロッド４６を介
してコントロールロッド２３を移行せしめる力は生じな
いため、後輪６は転舵されない（転舵比は零である。）
。

一方、ステッピングモータ５の作動により４妨軸線ｊ２
３が第７図に示す如く移行軸線ノ１に対して右下がりに
傾くと、揺動アーム４１の先端の揺動軌跡が移行軸線！
１に対して傾斜し、前輪２の転舵に応じて揺動アーム４
１の揺動により連結ロッド４３を介してコントロールロ
ッド２３を左右に移行せしめる力が生じ、後輪６は前輪
２に対して同位相で転舵される。また、揺動軸線ノ３が
逆に傾くと後輪６は逆位相で転舵される。つまり、ステ
ッピングモータ５はホルダ４０を回動させて揺動軸線！
３の傾斜角を便えて揺動アーム４１の揺動軌跡を変え、
前輪２の転舵角に対する後輪６の転舵角を変える、つま
り、転舵比をマイナス（逆位相）からプラス（同位相）
の間で変えることになる。

そうして、本例の場合、上記ホルダ４０は揺動軸４２の
両端部を支持するアーム５４．５４がＵ字状に連なって
いて、車体側にはこのアーム５４゜５４ρ基端部に当接
して揺動軸４２の回動角を規制するストッパ５５．５５
が設けられている。

上記転舵比変更の制御およびその補正をなす制部系の具
体的構成は第５図に示されている。

同側イ８系において、制御部４は、車速センサ６から車
速演算部６０を経て送られる車速信号に基き第２図に示
す転舵比特性線を選定演算する転舵量演算部６１と、設
定車速検出部７からの信号を受けて転舵比の補正制御を
行なうフィードバック制御部６２とを備える。

上記車速演４部６０は車速センサ６からのパルス信号を
電圧に変換して転舵量演算部６１および設定車速検出部
７に車速信号Ｓｌを出力する。設定車速検出部７は、本
例の場合、車速零のときと、転舵比容の車速とを検出し
、車速演算部６ｏにはホールド信号Ｓ２を与える一方、
転舵量演算部６１およびフィードバンク制御部６２へは
設定車速信号Ｓ３として車速零時にＨ（ハイ）信号、転
舵比零車速時にＬＣロー）信号を出力し、また、検出信
号Ｓ４として検出時には論理回路にＨ信号を出力する一
方、このＨ信号を初期化信号ｓ５として転舵量演算部６
１に与えて固定し・、非検出時にはＬ信号を出力する。

論理回路として、上記制御部４は第１〜第グのＡＮＤ回
路６３〜６６と、第１および第２のＡＮＤ回路６３．６
４からの出力を受ける第１ＯＲ回絡６７と、第３および
第グＡ　Ｎ　Ｄ回路６５．６６からの出力を受ける第、
２ＯＲ回路６８とを備える。

この場合、上記設定車速検出部７は第１および第ｊＡＮ
Ｄ回路６３．６５へは出力信号をそのまま伝え、４２お
よび第づ１ＡＮＤ回路６４．６６へは反転素子６９で反
転させて出力信号を伝える。

そこで、まず、転舵量演算部６１側での信号処理につい
て説明するに、設定車速以外のとき、転舵量演算部６１
は、選定した転舵比特性線に基きステッピングモータ５
の回転方向決定用の信号Ｓ６を第ｊＡＮＤ回路６４に、
転舵比の絶対値に対応する同モータ駆動用のパルス信号
Ｓ７を第＆ＡＮＤ回路６６に出力する。この場合、回転
方向決定用信号Ｓ６は、例えば転舵比大の方向がＨ信号
、転舵比小の方向がＬ信号となる。

従って、設定車速検出部７の検出信号Ｓ４かＬのとき、
第１および第ＪＡＮＤ回路６３．６５の出力信号はして
あるから、第／および第、！ＯＲ回路６７．６８の出力
はそれぞれ第２および４ＦのＡＮＤ回路６４．６６の出
力信号に対応する。一方、この第２および第グのＡ　Ｎ
　Ｄ回路６４．６６は設定車速検出部７から反転された
Ｈ信号を受けるため、その出力は転舵量演算部６１の出
力に対応し、結局、制御部４からは転舵量演算部６１か
らの出力に対応する回転方向信号Ｓ８と駆動パルス信号
Ｓ９がステッピングモータ駆動部７０へ出力されること
になる。そして、ステッピングモータ５はステッピング
モータ駆動部７０からの出力を受けて、揺動軸４２を転
舵量演算部６１で演算された転舵比に相当する角度だけ
傾斜させることになる。

しかして、フィードバック制御部６２は、設定車速検出
部７からＨまたはＬの設定車速信号Ｓ３を受けると、転
舵比検出手段８からの信号をもとに転舵比の補正制御を
行なう。すなわち、転舵比検出手段８からは＄７図に示
す如く前記揺動軸４２のポジションに関し、車速零の転
舵比ポジションを検出する第１信号Ｓ１０と、転舵比容
のポジションを検出する第２信号Ｓ１１とを出力するよ
うになっていて、フィードバック制御部６２はこの第１
信号Ｓ１０と第２信号８１１の関係が（Ｈ，Ｌ）のとき
逆位相外領域、（Ｌ、Ｌ）のとき逆位相領域、（Ｌ、Ｈ
）のとき同位相領域に揺動軸４２、つまりは前後輪関係
があると判断することができるようになっている。

そして、フィードバック制御部６２は、例えば転舵比容
の車速での補正制御を行なう場合、転舵比検出手段８か
らの信号が（Ｌ、Ｌ）で実除の転舵比が逆位相領域にあ
ると判断すると、転舵比を大きくするためステッピング
モータ回転方向信号８１２として第１ＡＮＤ回路６３に
Ｈ信号を出力する一方、第Ｊ’ＡＮＤ回路６５に駆動パ
ルス信号Ｓ１３を／パルスずつ出力していくようになっ
ている。

このとき、第２と第ダのＡＮＤ回路６４．６６は、設定
車速検出部７からの信号が反転されてＬ信号で出力され
ているから、第／と第２のＯＲ，回路６７．６８の出力
はフィードバック制？Ｉｌ！１部６２から第１と第３の
Ａ　Ｎ　Ｄ回路６３．６５を介して送られる出力に対応
する。つまり、ステッピングモータ駆動部７０は上記回
転方間信号としてのＨ信号と／パルスずつの駆動信号を
受けてステラピンクモータ５を駆動することになる。そ
して、フィードバック制御部６２は、転舵比検出手段８
からの信号が（Ｌ、Ｌ）から（Ｌ　、　Ｈ）に切換わっ
た時点で４勅軸４２が転舵比容のボジシゴンに補正され
た、つまり、初期化信号Ｓ５により固定した転舵量演算
部６１で演算されている転舵比と実際の転舵比か一致し
たとして、フィードパ７り制御を止める一方、設定車速
検出部７にフィードパ７り制卸終了信号Ｓ１４を出力し
、設定車速検出部７は車速演算部６０および転舵量演算
部６１に解除信号を出力して、転舵量演算部６１側のオ
ープンループ側副が再開されるようになっている。

なお、上記フィードバンク制御に関し、転舵比容ポジン
ヨンへの補正において、転舵比検出手段８からの１宮号
か（Ｌ、Ｈ）のとき（同位相領域）は回転方間信号とし
てＬ信号がフィードパ７り制御部６２から出力され、（
Ｌ、Ｈ）が（Ｌ、Ｌ）に変わった時点でフィードバンク
制御が終了することになる。また、車速零の転舵比ポジ
ションへのフィードバック制御も先のフィードバンク制
御と同様である。

従って、上記実施例／においては、通常の運転状態では
、１１伝舵量演算部６１側でのオープンループ制御によ
り、車速に対する応答性のよい転舵比変更が可能となる
とともに、いわゆるノ１ンチングは生じることかな（、
走行安定性か良い。一方、設定車速で制御系の演算転舵
比と実際の転舵比との誤差が解消されるため、上記オー
プンループ制（社）での信頼性維持が図れる。

そして、補正制御を車速零と転舵比容車速の２つのポイ
ントで行なうようにしたから、転舵比検出手段８での検
出ポイントが少なくなり、！信号による簡単なデジタル
方式のセンサを用いることができ、制御系の構成が簡単
になるとともに、ノイズや振動に強くなり制御精度が高
くなる。

そうして、補正時期の一つが車速零時だから、駐車中に
生じた誤差が補正され、正確な転舵比馴馴て車両の運転
に臨むことかできるとともに、補正側（財）が走行安定
性に影響を及ぼさない。また、池の補正時期か転舵比容
の車速時であるから、その補正により、逆位相が要求さ
れるとき実際の転舵比か同位相にあったり、あるいはそ
の逆の関係にあるというような、逆位相と同位相との間
での運転状態の移行の際に生じがちな誤差を最小限にお
さえることができる。

なお、転舵量演算部側の制御卸系に異常があるとき、転
舵比容に転舵比変更機構２２を固定する際に上記フィー
ドバック制御を用いることもできる。

一実施例！一本例は第２図に示されていて、前輪２の転舵に伴う後＠
３の転舵制御を電気的に行なう例である。

すなわち、本例のグ輪操ｊ柁装置は、ステアリングソヤ
フト１３に設けられハンドル舵角センサ７１、コノハン
ドル舵角センサ７１からのハンドル舵角信号と、車速セ
ンサ６からの車速信号を受けてステンピングモータ駆動
部７０に制御信号を出力するコントローラ７２、ステン
ピングモータ駆動部７０からの駆動信号により後輪６を
転舵させるス　　　、テンピングモータ５とを備えてい
る。

本例の場合、ステッピングモータ５は一対のμ歯車より
なる伝達機構７３を介して後輪側リレーロッド１８のラ
ック７４に噛合するピニオン７５に連係しており、油圧
のコントロールバルブ３３はピニオン７５の回転方向お
よび回転力を検出して油通路および油圧を変えるように
なされている。

また、ステッピングモータ５には後輪転舵角センサ７６
が取り付けられ、後輪転舵角信号をコントローラ７２へ
出力するようになされている。また、コントローラ７２
には前輪２と後輪６の転舵モードを図形表示する表示手
段７７、後輪６の転舵態様を設定する制御モード切換え
スイッチ７８、バッテリからイグニッションスイッチを
介して通電する作動用通電線７９およびハンドル舵角記
憶用の通電線８０が接続されている。

そうして、コントローラ７２は、ハンドル舵角信号から
演算した前輪転舵・迂と車速信号から演算した転舵比と
から後輪転舵・迂を演算してステッピングモータ駆動部
７０に制御信号を出力する転舵量演算部８１と、車速信
号から車速零と転舵比容車速とを検出する設定車速検出
部７と、ハンドル舵角信号と後輪転舵角信号とから転舵
比を検出する転舵比検出手段８と、設定車速検出部７か
らの検出信号と転舵比検出手段８からの検出信号を受け
て設定車速時に転舵比のフィードバック制御を行なうフ
ィードバック制御部８２とを備えている。

従って、本例の場合、制御部４の転舵量１演算部８１は
、車速に応じて転舵比変更の制御を行ない、また、ステ
ッピングモータ５は転舵比を変えるだけでなく、実際の
後輪６の転舵を行なう。

また、制御モード切換えスイッチ７８は、低車速域など
において、後＠６を前輪２に対して逆位相で転舵するオ
ートモードと、後輪３を前輪２に対して同位相で転舵す
るクラブモードとを運転者が選択してマニアル設定する
ためのスイッチであり、各モードでも転舵比は車速に応
じて斐化する。

なお、上記各実施例では転舵比を車速やこの車速と設定
モードに応じて変えるようにしたが、これらの因子に対
し車体に作用する横加速反など他の因子を組合わせて転
舵比の変更制御を行なうようにしてもよい。

（発明の効果）本発明によれば、設定車速において転舵比検出手段から
の信号に基き転舵比の補正制御を行なうようにしたから
、転舵比の誤差を防止しつつ、フィードバックのかから
ないオープンループ制御を最大限に利用して転舵比の変
更を行なうことができ、車速に対する転舵比変更の応答
性同上およびハンチングの防止が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図乃至第７図は実施例／
に関するもので、第２図はグ輸操舵１５ｉの全体構成図
、第３図は転舵比変更機構を一部；祈面で表わした平面
図、第９図は第３図のＡ−Ａ線断面図、第５図は制御系
統図、第４図は転舵比特性線図、第７図は転舵比検出手
段の信号特性図、第２図は実施例！のグ輪操舵装ｄの全
体構成図である。１・・・・・・車両、２・・・・・・前輪、３・・・・
・・後輪、４・・・・・・制（ｈＡ部、５・・・・・・
ステッピングモータ、６・・・・・・車速センサ、７・
・・・・・設定車速検出部、８・・・・・・転舵比検出
手段、６１．８１・・・・・・転舵量演算部、６２．８
２・・・・・・フィードバック制御部第６図第７図千〇ジシダン　　πＳジダーン　　　　　の不１ン淘ノ
　　　　　　　　１、＠Ｖγヅノ第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）前輪の転舵に応じ後輪を転舵し、前輪に対する後
輪の転舵比を車速に応じて逆位相から同位相の間で可変
とする車両において、上記転舵比を可変とするステッピ
ングモータと、このステッピングモータに転舵比を変え
る制御信号を出力する制御部と、車速を検出する車速セ
ンサからの出力信号による車速信号を受けて設定車速を
検出する設定車速検出部と、上記転舵比を検出する転舵
比検出手段を備え、上記制御部は車両が上記設定車速に
達した時、設定車速検出部からの信号および転舵比検出
手段からの信号を受け、この設定車速に応じて予め設定
された転舵比となるようにステッピングモータに補正信
号を出力するよう構成されていることを特徴とする車両
の４輪操舵装置。