JPS6185278A - 車両の４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］ 本発明は車両の４輪操舵装置に関する。

［従来技術］ 自動車等の車両において、ハンドルの操舵に伴って前輪
と共に後輪をも転舵させるようにした４輪操舵装置はよ
く知られている。このような４輪操舵装置においては、
車速等に応じて後輪の転舵比、つまりハンドルの舵角に
対する後輪の転舵角の比の要求特性が異なるという事情
があり、そのため車速等に応じて後輪の転舵比を変更す
る転舵比変更装置を備えたものが提案されている（特開
昭５９−９２２６３号公報参照）。

上記の転舵比変更装置はステアリング機構に連係された
前輪転舵機構と後輪転舵機構との間に介在される機械的
な装置であって、モータにより駆動されて後輪の転舵比
を変更しうるちのである。

かかる構成によれば、車速等の変化に対する応答性が高
まり、且っ転舵比を正確に制御できるという利点がある
。

ところが、上記の転舵比変更装置においては、モータや
電気系統等の故障が生じると、転舵比が正常に調整され
なくなり、それによって運転者のハンドル操舵感が狂わ
されたり、場合によっては事故等の危険が生じる問題が
ある。

［発明の目的コ 本発明は、上記の問題に鑑み、駆動源としてモータを含
む転舵比変更装置を備えた４輪操舵装置において、モー
タ自体の異常やモータ駆動源に異常が発生した場合にそ
れを速やかに検出して、４輪操舵装置の安全性をたかめ
ることを目的としている。

［発明の構成］ このため、本発明は、」１記転舵比変更装置を駆動する
モータが正常であるか否かを制御信号に照らして監視す
る異常検出手段が設けられていることを特徴としている
。

［発明の効果コ 本発明によると、転舵比変更装置に含まれるモータの異
常、例えばモータのコイル断線、モータと電源とを接続
するカブラの抜け、モータの駆動トランジスタの故障等
を速やかに検出することができ、それによりこの種転舵
比変更装置を備えた車両の安全性を向−ヒさせることが
できる。

［実施例］ 次に、添付図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第２図に示す如く、ハンドルｌを有するステアリング機
構Ａは左右の前輪２　Ｒ、２Ｌを転舵する前輪転舵機構
Ｂに連係され、該前輪転舵機構Ｂは長尺の中間ロッド３
、ハンドル１の舵角に対する左右の後輪４Ｒ，４Ｌの転
舵比を変更する転舵比変更装置Ｃ及び屈曲したコントロ
ールロッド５を介して油圧式のパワーステアリング機構
りを有する後輪転舵機構Ｅに連係されている。そしてハ
ンドル１を操舵することにより前輪２　Ｒ、２Ｌがハン
ドルｌの舵角に対し常時一定の転舵比で転舵されると共
に、後輪４Ｒ，４Ｌが車速センサ６からの車速信号に基
づいて制御手段Ｆで算出される車速に応じた転舵比で転
舵されるようになっている。

すなわち、前輪転舵機構Ｂはステアリング機構Ａのステ
アリングシャフト７の下端に設けたピニオン８に噛合す
るラックＩＯを有し、ハンドルｌの回動によって横方向
に移動されるリレーロッド１１と、前輪２Ｒ，２Ｌを支
持するナックルアーム１２Ｒ，＋２Ｌと、該ナックルア
ーム１２Ｒ、Ｉ　２Ｌとリレーロッド１１の両端を回動
自在に連結し、リレーロッド１１の変位に伴って前輪２
Ｒ，２Ｌを転舵させるタイロッド＋３Ｒ，１３Ｌとによ
り構成されている。

上記中間ロッド３の前端にはピニオン１４が固定され、
該ピニオン１４はリレーロッド１１に設けたラック１５
に噛合して中間ロッド３をハンドルｌと同一方向に回動
させるようになっている。

モして転舵比変更装置Ｃは中間ロッド３の回動角、つま
りハンドルｌの舵角と、車速とに応じてコントロールロ
ッド５を所定量だけ横方向に変位させるように構成され
ている。

」二記後輪転舵機構Ｅはコントロールロッド５と一体的
に横方向に変位するリレーロッドＩＣと、後輪４Ｒ，４
Ｌを支持するナックルアーム１７Ｒ１＋７Ｌと、該ナッ
クルアーム１７Ｒ，１７１，をリレーロッド１６の両端
に回動自在に連結するタイロッド１８Ｒ，＋８Ｌから構
成されている。

又、上記パワーステアリング機構りはリレーロッド１６
に嵌合するパワーシリンダ２０と、パワーシリンダ２０
内でリレーロッド１６に固定され、パワーシリンダ２０
内を２つの油圧室２２．２３に区画するピストン２１と
、コントロールロッド５の変位によって切換えられるコ
ントロールバルブ２４と、リザーバタンク２５内のオイ
ルを供給管２６、コントロールバルブ２４及び配管２７
．２８を介してパワーシリンダ２０内のいずれかの油圧
室２２．２３に送給するオイルポンプ２９からなり、そ
れに加えてコントロールバルブ２４とリザーバタンク２
５を連通するドレン管３０が設けられている。

上記コントロールバルブ２４はコントロールロッド５が
右に変位する際には供給管２６と配管２８、ドレン管３
Ｉと配管２７を夫々連通させる一方、コントロールロッ
ド５が左に変位する際には供給管２６と配管２７、ドレ
ン管３０と配管２８を夫々連通させ、オイルポンプ２９
の油圧によってピストン２１をコントロールロッド５と
同方向に駆動して後輪４　Ｒ，４Ｌの転舵を補助するよ
うになっている。３１．３１はピストン２１を中立位置
に付勢するスプリングである。

上記制御手段Ｆには車速に応じた後輪４Ｒ１４Ｌの転舵
比、つまりハンドル１の舵角に対する後輪４Ｒ，４Ｌの
転舵角の比が予め設定されている。

すなわち、第７図に示す如く、まず低速域では速度が上
がるにつれて次第に絶対値が小さくなる負の転舵比が設
定されている。従って低速域では例えばハンドル１が右
に切られ、前輪転舵機構ＢのリレーロッドＩＩが左に変
位する際には、転舵比変更装置Ｃは制御手段Ｆからの信
号に基づいてコントロールロッド５を右に変位させ、後
輪４Ｒ。

４Ｌを左に、つまりハンドル１の回転方向と逆位相に転
舵させることになる。

又、中速域では転舵比がゼロに近づくので、／Ｓンドル
ｌを切っても後輪４　Ｒ，４Ｌは転舵されず、実質的に
２輪操舵となる。

更に又、高速域では、転舵比が正となるので、転舵比変
更装置Ｃはコントロールロッド５を前輪転舵装置Ｂのリ
レーロッド１１と同方向（同位相）に変位させる。なお
、３２は電源（バッテリ）、３３はイグニッションスイ
ッチである。

次に、転舵比変更装置Ｃの構造を詳しく説明する。

第３図に示す如く、転舵比変更装置Ｃは、ハンドルＩの
舵角を、一端がボール継手３４を介してコントロールロ
ッド５に連結されたコネクティングロッド３５に伝達し
、該コネクティングロッド３５をボール継手３４を支点
としてコントロールロッド５の中心軸（！１周りでハン
ドル舵角に応じた所定角度だけ回動させる舵角伝達部Ｃ
Ｉと、駆動用のステッピングモータ３６を有し、ボール
継手３７を介して上記コネクティングロッド３５の他端
に連結された転舵比変更レバー３８を車速に応じて上記
コントロールロッド５の中心軸Ｑ１と直交する軸ρ、周
りで回動させ、後輪４Ｒ，４Ｌの転舵比を変更する転舵
比変更部Ｃ２とから構成され、詳しい動作原理は後述す
るがハンドル舵角に対応する軸Ｑ１周りのコネクティン
グロッド３５、つまりボール継手３７の回動角と、車速
に対応して制御される軸２６周りの転舵比変更レバー３
８の回動角とに応じてコントロールロッド５を所定スト
ロークだけ横方向に変位させるようになっている。

そして本実施例では上記ステッピングモータ３６或いは
その駆動部４０等で故障が発生した場合に、それを直ち
に検出しうる異常検出回路４１（第１図）が前記制御手
段Ｆに内蔵されている。３９はコネクティングロッド３
５の長さ調節部である。

上記舵角伝達部ＣＩは、コントロールロッド５の中心軸
ｇ、と同軸上に車体Ｇに支承され、先端の傘歯車４２が
中間ロッド３後端の傘歯車４３に噛合されたロッド４４
と、該ロッド４４の垂直ボス部４５に摺動自在に嵌合す
る舵角伝達軸４６とで構成され、舵角伝達軸４６は球面
継手４７を介してコネクティングロッド３５に回動及び
摺動自在に接続されている。

一方、転舵比変更部Ｃ２は、駆動用のステッピングモー
タ３６と、該ステッピングモータ３６の出力軸４８に固
定される駆動ギヤ４９と、該駆動ギヤ４９に噛合される
セクタギヤ５０が設けられたアーム５１とを備え、アー
ム５１の回動軸５２は車体Ｇに支承されると共に、第４
図に示すように、アーム５１と車体Ｇ間にはアーム５１
を中立位置に付勢するスプリング５３．５３が張設され
ている。又、車体Ｇにはアーム５１の揺動角を規制する
ストッパ面５４．５４が形成される。

第３図に戻って、上記回動軸５２にはコ字形のホルダ５
５が固定され、該ホルダ５５には転舵比変更レバー３８
と一体化されたピン５６が枢着されると共に、回動軸５
２の小径部上には転舵比変更レバー３８の回動角、つま
り後輪４Ｒ，４Ｌの転舵比を検出する転舵比センサ５７
が配設されている。

ここで、第８図、第９図に基づいて転舵比変更装置Ｃの
動作原理を説明する。

すなわち、第９図中実線０で示す如く、転舵比レバー３
８が基準方向、つまりピン５６の中心線Ｑ３がコントロ
ールロッド５の中心軸Ｑ、と合致する方向を向いている
際には、ハンドルｌの操舵によってボール継手３７が基
準位置Ｐから角度θだけ回動してもコントロールロッド
５は横方向に変位せず、従って後輪４　Ｒ，４Ｌの転舵
比はゼロとなる。

これに対し、ピン５６の中心線ｇ３がコントロールロッ
ド５の中心軸ρ１に対し角度αだけ傾斜している際には
、ボール継手３７の軸０３周りの回動角Ｏに対しコント
ロールロッド５は５＝ｒｔａｎα５ｉｎＯだけ横方向に
変位し、後輪４Ｒ，４Ｌが所定の転舵比で転舵される。

なお、ｒは軸ｇ３とボール継手３７間の間隔である。

次にステッピングモータ３６及びその駆動部４０につき
説明する。

第５図に示す如くステッピングモータ３６は４相式とな
っており、筒状ケーシング５８から内向きに突出する鉄
芯部６０，６０．・・・にＡ相、Ｂ相、Ａ相、Ｂ相の各
コイル６１，６１．・・・が巻装されると共に、出力軸
４８上にはＳ極に帯磁されたロータ６２が固定されてい
る。

上記ロータ６２の外周には複数の凸部６３．６３　。

・・・が形成され、凸部６３，６３．・・の間隔は鉄芯
部６０．６０．・・・の間隔より小さく設定されている
。

そして各相を順次Ｎ極又はＳ極に励磁することにより、
ロータ６２を所望の方向に一定のステップ角で回転させ
うると共にいずれか一相のコイル６１に保持電流を流す
ことにより、ロータ６２を所定の角度位置でロックする
ことができるようになっている。

次にステッピングモータ３６の制御を説明する。

第１図に示す如く、制御手段Ｆは車速センサ６からの車
速信号に基づいてモータ駆動部４０に各相の励磁信号を
発信し、この励磁信号によりモータ駆動部４０はステッ
ピングモータ３６の出力軸４８を所定方向に、所定のス
テップ数だけ回転させると共に、上記出力軸４８を所定
の角度位置でロックさせるようになっている。

又、上記モータ駆動部４０においては、各相が励磁信号
通りに励磁されているか否かが検出され、それが各相監
視信号として制御手段Ｆにフィードバックされる。

そして制御手段Ｆ内で上記異常検出回路４１により、励
磁信号と監視信号とが照合され、励磁信号が発信されて
いるにも拘らず励磁されていないコイル６Ｉがある場合
には直ちに電源３２とモータ駆動部４０間の電磁スイッ
チ６４をオフ作動し、ステッピングモータ３６の駆動を
停止する。電磁スイッチ６４がオフされると、転舵比変
更レバー３８は第４図のスプリング５３．５３によって
中立位置に戻され、以後は後輪４Ｒ，４，Ｌの転舵が停
止される。なお、この際インストルメントパネルに設け
たブザー、ランプ等によってステッピングモータ３６の
故障を運転者に報知するように構成することが好ましい
。

このように、本実施例では、モータ駆動部４０で異常が
検出された際に、転舵比変更レバー３８を直ちに中立位
置へ戻すようにしたので、この種転舵比変更装置Ｃを備
えた車両の安全性を向上させることができる。

次に、モータ駆動部４０の回路構成を説明する。

第６図に示す如く、モータ駆動部４０は各相の励磁をオ
ン、オフするスイッチング用のトランジスタＴｒｉ〜Ｔ
ｒ４を含んでおり、各トランジスタＴｒｌ〜Ｔｒ４のコ
レクタに各相のコイル６１の一端が接続されると共にエ
ミッタが接地され、且つヘースには上記励磁信号が供給
されるようになっている。又、各相のコイル６１の他端
は電源３２に接続されると共に、各トランジスタＴｒｉ
〜Ｔｒ４と電源３２間にはダイオード６５と抵抗６６が
コイル６Ｉと並列に設けられ、且つコイル６１とアース
間には抵抗６７がトランジスタＴｒｉ〜Ｔｒ４と並列に
挿入されている。

従って、例えばＴｒｉに励磁信号が供給された場合はＴ
ｒｉがオン作動され、電源３２からＡ相のコイル６１及
びトランジスタＴｒｉを介してアースに電流が流れ、Ａ
相のコイル６１が励磁される。この時Ａ相監視信号とし
てはローレベルの信号りが出力される。一方Ｔｒｉに励
磁信号が供給されない場合は、Ａ相は励磁されず、Ａ相
監視信号としてハイレベルの信号■］が出力される。な
お、Ａ相以外の各相の励磁のオン、オフも同様に行なわ
れる。

そして上述の励磁信号と監視信号とを照合してモータ駆
動部４０の異常の下記の如く判定できる。

ここでは代表的にＡ相の異常について述べる。

（ｉ）Ｔｒｉに励磁信号が供給されているにも拘らず、
Ａ相監視信号がＨである場合。

この場合はＴｒｉが開放（故障）しているものと判断で
きる。

（ｉｉ）Ｔｒｉに励磁信号が供給されていないにも拘ら
ず、Ａ相監視信号がしてある場合。

この場合はＡ相のコイル６１の断線、モータ駆動部４０
と電源３２を接続するカプラ（不図示）の抜け、或いは
Ｔｒｌの短絡（故障）等の不具合が生じているものと判
断できる。

上述の（ｉ）又は（１１）の異常が検出された場合は、
前記の如く、ステッピングモータ３６の駆動が停止され
る。

次に別の実施例を説明する。

すなわち、転舵比変更装置Ｃの駆動用に直流モータを用
いることができる。その場合、直流モータの出力軸にウ
オームギヤを、一方回動軸５２には上記ウオームギヤに
噛合するウオームを固定し、ウオームギヤとウオーム間
の抵抗によって直流モータが駆動されない際に転舵比変
更レバー３８を一定の角度位置に保持するように構成す
ることが好ましい。

上記直流モータの駆動部として第１０図に示すような回
路６９を採用することができる。この回路６９は直流モ
ータの励磁コイル７０の励磁のオン、オフ及びモータの
回転方向の切換用に４個のトランジスタＴｒ５〜Ｔｒ８
を含み、制御手段Ｆから端子７１に左回転信号が供給さ
れた場合はＴｒ５及びＴｒ８がオン作動され、電源３２
からＴｒ５、コイル７０及びＴｒ８を介してアースに電
流が流れモータが左回転するようになっている。この時
、監視信号１．２としてはＴｒ５及びＴｒ８の抵抗があ
るので共にハイレベルの信号Ｈ（但し監視信号２の方が
高電位）が出力される。

一方、端子７２に右回転信号が供給されると、電源３２
からＴｒ７、コイル７０及びＴｒ６を介してアースに通
電され、モータが左回転されると共に、監視信号１，２
としては共にハイレベルの信号Ｈが出力される。

又、左回転及び右回転のいずれの信号も供給されず、従
って直流モータが停止している際には、監視信号１．２
として共にローレベルの信号Ｉ７が出力される。なお、
７３．７４は抵抗、７５．７６はインバータ（反転回路
）で、各インバータ７５゜７６の下流側からは夫々チェ
ック信号１．２が引き出され、これらヂエック信号１．
２は上記監視信号１．２と共に制御手段Ｆにフィードバ
ックされる。

上述の監視信号１，２とチェック信号１．２を照合する
ことにより駆動回路６９の異常を検出することができる
。以下にその例を示す。

（ｉ）チェック信号１．２が共にＨｌつまり左回転信号
も右回転信号も供給されていないにも拘らず、監視信号
２が１１である場合。

この場合、Ｔｒ５が短絡しているものと判定できる。

（１１）チェック信号１がし、つまり左回転信号が供給
されているにも拘らず、監視信号１がしてある場合。

この場合、コイル７ｏの断線、駆動回路６９と電源３２
を接続するカプラの抜け、Ｔｒ５の開放等の不具合が生
じているものと判定できる。

上述の（ｉ）又は（１１）の如くの異常を検出した場合
は、前の実施例と同様に駆動回路６９が電源３２からオ
フされるようになっている。そして本実施例では、それ
以後前記ウオームギヤとウオーム間の抵抗で転舵比レバ
ー３８が一定の角度位置に保持され、転舵比変更装置Ｃ
の異常作動が防止される。

以上、２通りの実施例を説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載さ
れた枠組の中で種々の設計変更が可能であることは言う
までもない。例えば後輪４Ｒ，４Ｌの転舵比の変更は車
両の横加速度、前輪舵角等に感応させたり、インストル
メントパネルに設けた切換スイッチで行うようにしても
良い。

又、本発明は、後輪転舵機構が前輪転舵機構とは独立に
転舵比変更装置を介して電子制御されるように構成され
た４輪操舵装置にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は後輪の転舵比変更及びモータの異常検出の手順
を示すブロック図、第２図は４輪操舵装置の全体構成を
示す説明図、第３図は転舵比変更装置の詳細説明図、第
４図は第３図のＩＶ−ＩＶ矢視図、第５図はモータの内
部構造を示す説明図、第６図はモータ駆動部の回路図、
第７図はハンドル舵角と後輪転舵角との関係を示す図、
第８図、第９図は転舵比変更装置の動作原理図、第１Ｏ
図は第２実施例におけるモータ駆動部の回路図である。 Δ・・・ステアリング機構、Ｂ・前輪転舵機構、Ｃ・・
・転舵比変更装置、Ｅ・・・後輪転舵機構、３６・・ス
テッピングモータ（モータ）、４１・・・異常検出回路
（異常検出手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハンドル舵角に対する後輪の転舵比を変更する転
   舵比変更装置を備えた車両の４輪操舵装置であって、 上記転舵比変更装置は駆動手段としてモータを含み、該
   モータの駆動状態が正常であるか否かを制御信号に照ら
   して監視する異常検出手段が設けられていることを特徴
   とする車両の４輪操舵装置。