JPH0825481B2

JPH0825481B2 - 車両の４輪操舵装置

Info

Publication number: JPH0825481B2
Application number: JP2185987A
Authority: JP
Inventors: 宗春山田; 秀司昼田; 光俊野手
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-02-03
Filing date: 1987-02-03
Publication date: 1996-03-13
Anticipated expiration: 2011-03-13
Also published as: JPS63192662A

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輪操舵装置に関し、より詳しくは、
所定の後輪転舵比特性に基づいて後輪転舵比を制御する
ようにしたものに関する。

（従来技術）車両のなかには、所謂４輪操舵と呼ばれるように、前
輪と共に後輪をも転舵させるようにしたものがある。

このような４輪操舵では、後輪転舵比、つまり前輪転
舵角に対する後輪転舵角の比を、所定の転舵比特性に基
づいて制御することが一般的である。特公昭60-44185号
公報に開示の技術をもって、より具体的に説明すると、
本公報開示のものでは、いわゆる車速感応とされて、低
速域では後輪が前輪と逆方向（逆位相）に転舵され、高
速域では後輪が前輪と同一方向（同位相）に転舵される
ように後輪転舵比の設定がなされている。このものによ
れば、低速域では逆位相の後輪転舵がなされる結果、回
頭性に優れた旋回特性が得られることとなる。一方高速
域では同位相の後輪転舵がなされる結果、安定性に優れ
た旋回特性が得られることとなる。

ところで、車両の旋回状態において、特に急旋回にあ
っては、ハンドルの戻し操作が中立位置を越えて過剰に
なされることがある。この現象は、はハンドルの急激な
戻し操作の結果必然的に起こる場合もあり、またいわゆ
るカウンタをあてるため意識的になされることもある。
いずれにせよ、このようにハンドルの戻し操作が過剰に
なされたような場合には、車両の挙動として、車両のふ
らつきとなって表われる。特に、後輪が逆位相に転舵さ
れているときには、上記ふらつき現象が一層顕著なもの
となり易い。

そこで、本発明の目的は、ハンドルの戻し操作が過剰
になされたとしても、これを起因とする車両のふらつき
現象を極力小さなものとするようにした車両の４輪操舵
装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段、作用）本発明は、転舵比制御を同位相方向に振り向けるよう
にして、前述の車両のふらつき減少を抑えるようにして
ある。そして、このような補正的制御はハンドル操作方
向の交換点、つまりハンドルの戻し操作が開始されたこ
とを条件に行なうようにしてある。

具体的には、所定の後輪転舵比特性に基づいて後輪の
転舵角を制御するようにした車両の転舵装置を前提とし
て、車両がコーナリング状態にあるとき、ハンドルの切り
戻し開始を検出するハンドル切り戻し検出手段と、該ハンドル切り戻し検出手段からの信号を受け、ハン
ドルの切り戻しが開始されたときに、前記後輪転舵比特
性を同位相方向に補正する補正手段を備えるものとして
ある。

このような構成とすることにより、例えハンドルの戻
し操作が過剰になされたとしても、後輪転舵比制御が同
位相方向に振り向けられているため、ヨーイング（車体
重心を中心とした首振り現象）が低く抑えられ、この結
果車体のふらつき現象が抑えられることとなる。

（実施例）以下本発明の実施例を添付した図面に基いて説明す
る。

第１図において、１は前輪（左右対称であるので本図
においては右前輪のみ示し、左前輪については省略して
ある）、２は後輪（前輪と同様に左後輪については省略
してある）、左右の前輪１は前輪転舵機構Ａにより連係
され、また左右の後輪２は後輪転舵機構Ｂにより連係さ
れている。

前輪転舵機構Ａは、実施例では、それぞれ左右一対の
ナックルアーム３およびタイロッド４と、該左右一対の
タイロッド４同士を連結するリレーロッド５とから構成
されている。この前輪転舵機構Ａにはステアリング機構
Ｃが連係されており、このステアリング機構Ｃは、実施
例では、ラックアンドピニオン式とされている。すなわ
ち、リレーロッド５には図示を省略したラックが形成さ
れる一方、該ラックと噛合うピニオン７がシャフト８を
介してハンドル９に連結されている。これにより、ハン
ドル９を右に切るような操作（図中、矢印方向）をした
ときは、リレーロッド５が第１図中矢印で示す左方へ変
位して、ナックルアーム３がその回動中心３′を中心に
して上記ハンドル９の操作変位量、つまりハンドル舵角
に応じた分だけ同図時計方向に転舵される。同様に、ハ
ンドル９を左に切る操作をしたときは、この操作変位量
に応じて、左右前輪１が左へ転舵されることとなる。

後輪転舵機構Ｂも、前輪転舵機構Ａと同様に、それぞ
れ左右一対のナックルアーム10およびタイロッド11と、
該タイロッド11同士を連結するリレーロッド12とを有
し、実施例では、後輪転舵機構Ｂが油圧式のパワーステ
アリング機構Ｄを備えた構成とされている。このパワー
ステアリング機構Ｄについて説明すると、リレーロッド
12にはシリンダ装置13が付設されて、シリンダ装置13は
車体に固定されている。このシリンダ装置13の内部には
２つの油室（図示省略）がピストン（図示省略）によっ
て画成され、このピストンはリレーロッド12に一体化さ
れている。一方、シリンダ装置13内の上記２つの油室は
配管14あるいは15を介してコントロールバルブ16に接続
されている。また、このコントロールバルブ16には、そ
れぞれリザーバタンク17より伸びる配管18、19が接続さ
れ、オイル供給管となる一方の配管18には、図示を略す
エンジンにより駆動されるオイルポンプ20が接続されて
いる。上記コントロールバルブ16は、そのコントロール
ロッド21がスライディング式とされた、いわゆるブース
タバルブタイプ（スプールタイプ）とされて、該コント
ロールロッド21の入力部21aが後述する転舵比変更装置
Ｅの移動部材として兼用され、またコントロールロッド
21の出力部21bは、後輪転舵機構Ｂのリレーロッド12に
一体化されている。

このようなパワーステアリング機構Ｄにあっては、既
知のように、上記コントロールロッド21が第１図左方向
に変位されると、リレーロッド12が第１図左方向へ変位
され、これにより、ナックルアーム10がその回動中心1
0′を中心にして第１図時計方向に回動して、後輪２が
右へ転舵される。そして、この転舵の際、コントロール
ロッド21の変位量に応じて、シリンダ装置13内の一方の
油室内にオイルが供給され、これによって上記リレーロ
ッド12を駆動するのを補助する（倍力作用）。同様に、
コントロールロッド21を第１図右方向に変位させたとき
は、この変位量に応じて、シリンダ装置13の倍力作用を
受けつつ後輪２が左へ転舵されることになる。尚、前輪
転舵機構Ａも、後輪転舵機構Ｂと同様にパワーステアリ
ング機構を有するものとされているが、従来から既知で
あり、またその作用も基本的には、前記パワーステアリ
ング機構Ｄと同じであるので、図示を省略してある。

上記ステアリング機構Ｃと後輪転舵機構Ｂとは、前輪
転舵機構Ａおよび転舵比変更装置Ｅを介して連係されて
いる。すなわち、転舵比変更装置Ｅからは入力ロッド22
が前方へ伸び、その前端部に取付けたピニオン23が、前
輪転舵機構Ａ（リレーロッド５）と並行に設けられた連
係ロッド24のラック（図示省略）と噛合されている。一
方、転舵比変更装置Ｅの出力ロッドは、前述のように、
コントロールバルブ16におけるコントロールロッド21の
入力部21aによって兼用されている。

転舵比変更装置Ｅの一例を、第１図、第２図により詳
しく説明すると、前記コントロールロッド21の入力部21
aは、車体に対して車幅方向に摺動自在に保持されてお
り、その移動軸線をｌ₁として示してある。また、この
転舵比変更装置Ｅは揺動アーム31を有しており、この揺
動アーム31は、その基端部がホルダ32に対してピン33に
より揺動自在に枢着されている。このホルダ32は、その
回動軸32aが、前記入力部21aの移動軸線ｌ₁と直交する
直交線ｌ₂を中心として回動自在に車体に保持されてい
る。そして、前記ピン33は、この両線ｌ₁とｌ₂との交点
部分に位置すると共に、直交線ｌ₂と直交する方向に伸
びている。したがって、揺動アーム31は、ピン33を中心
にして揺動自在とされるが、ホルダ32を回動させること
によって、このピン33と移動軸線ｌ₁とのなす傾斜角
θ、すなわちピン33を中心とした揺動軌道面の移動軸線
ｌ₁と直交する面（基準面）に対する傾斜角が可変とさ
れる。

前記揺動アーム31の先端部と入力部21aとは、連結ロ
ッド34により連結されている。すなわち、連結部材34
は、ボールジョイント35を介して揺動アーム31の先端部
に連結され、またボールジョイント36を介して、入力部
2aに連結されている。前述のような連結ロッド34によ
り、揺動アーム31の各端部にあるボールジョイント35と
36との間隔は、常に一定に保持されることになる。した
がって、上記ボールジョイント35が第２図左右方向にｄ
₁あるいはｄ₂変位すれば、この変位に応じて、入力部21
aが第２図左右方向にｄ₁あるいはｄ₂変位されることと
なる。

揺動アーム31のピン33を中心とした揺動は、ステアリ
ング機構Ｃの操作変位、すなわちハンドル舵角に応じて
なされるものであり、このため実施例では、連結ロッド
34に対して、傘歯車からなる回動板37が連結されてい
る。この回動板37は、その回動軸37aが移動軸線ｌ₁上に
あるように車体に回動自在に保持され、この回動板37の
偏心部分に対しては、前記連結ロッド34がボールジョイ
ント38を介して摺動自在に貫通している。そして、傘歯
車からなる回動板37に対しては、前記入力ロッド22の後
端に連結された傘歯車39が噛合されている。

このような回動板37により、揺動アーム31は、ハンド
ル舵角に応じた量だけピン33を中心にして揺動されるこ
とになるが、ピン33の軸線と移動軸線ｌ₁とが傾斜して
いると、このピン33を中心とした揺動に伴なって、ボー
ルジョイント35が第２図左右方向すなわち移動軸線ｌ₁
方向にｄ₁あるいはｄ₂変位し、この変位は連結ロッド34
を介して入力部21aに伝達されて、該入力部21aがｄ₁あ
るいはｄ₂変位されることになる。そして、このボール
ジョイント35の第２図左右方向のｄ₁あるいはｄ₂の変位
は、ピン33を中心とした揺動アーム31の揺動角が同じで
あったとしても、ピン33の傾斜角θ、すなわちホルダ32
の回動角が変化すると、変化されることになる（転舵比
変更）。

前記傾斜角を変更するため、ホルダ32の回動軸32aに
対して、ウォームホイールとしてのセクタギア40が取付
けられると共に、該セクタギア40に噛合するウォームギ
ア41が、一対の傘歯車42、43を介して、傾斜角変更手段
としてのステッピングモータ44により回転駆動されるよ
うになっている。44a、44bはセクタギヤ40の揺動範囲を
規制するストッパーピンである。

ここで、上述した揺動アーム31のピン33を中心とした
揺動角および揺動アーム31の傾斜角（ピン33の傾斜角）
が、ボールジョイント35（入力部21a）の移動軸線ｌ₁方
向の変位に与える影響について説明する。いま、揺動ア
ーム31のピン33を中心とした揺動角をθ、移動軸線ｌ₁
と直交する基準面をδ、揺動アーム31の揺動軌道面が上
記基準面δとなす傾斜角をα、ボールジョイント35のピ
ン33からの偏心距離をｒとすると、このボールジョイン
ト３の移動軸線ｌ₁方向の変位Ｘは、Ｘ＝r tan α・sin
θとなって、αおよびθをパラメータとする関数なる。
したがって、傾斜角αをある一定の値に固定すれば、Ｘ
はθの関数つまりハンドル舵角に応じたものとなり、こ
の傾斜角αの値を変更すれば、ハンドル舵角が同じであ
ったとしてもＸの値が変化することになる。そして、こ
の傾斜角αの変更がとりもなおさず転舵比の変更とな
る。

上記ステッピングモータ44は制御ユニット50から送出
される駆動信号Saによって駆動制御される。制御ユニッ
ト50には、前輪操舵機構Ａに関連して前輪の舵角を検出
する舵角センサ52からの検出信号Ss、車輪（この例では
左前輪２）の回転数に基づいて車速を検出する車速セン
サ54らの検出信号Sv、及び車両の旋回走行時等において
車体に作用する車幅方向の力、すなわち横力を検出する
横力センサ56からの検出信号Sg、並びに運転者等により
手動操作されて車両の通常走行モードもしくはスポーツ
走行モードの選択を行う走行モード選択スイッチ57から
の通常走行モードもしくはスポーツ走行モードをあらわ
す信号Smの他に、ハンドル９の切り戻しを検出する切り
戻し検出センサ58からの信号Sxが供給される。

そして、制御ユニット50は、例えば第３図に示される
如くの具体構成を有するものとされ、複数の転舵比特性
を記憶する転舵比特性記憶部60と、横力センサ56からの
検出信号Sg及び走行モード選択スイッチ57からの検出信
号Smを受け、転舵比特性記憶部58に記憶された複数の転
舵比特性のうちから検出信号Sgがあらわす横力及び信号
Smがあらわす車両の走行モードに応じて適正な転舵比特
性を選択し、選択された転舵比特性に応じた信号Skを送
出する転舵比特性選択部61と、この転舵比特性選択部61
で選択された転舵比特性を、ハンドル９の切り戻し、す
なわちハンドル９の戻し操作が開始されたときには、上
記転舵特性に代えて、この転舵比特性より同位相側にあ
る転舵比特性に変更する転舵比特性変更部62と、舵角セ
ンサ52からの検出信号Ss及び車速センサ54からの検出信
号Svを受け、さらに転舵比特性変更部62からの転舵比特
性をあらわす信号Sk′を受けて、それらに基づいて前輪
舵角及び車速に応じた後輪舵角を算出する演算を行な
い、算出された後輪舵角に応じた信号Srを送出する後輪
舵角演算部63と、後輪舵角演算部63からの信号Srに基づ
くパルス信号Spを形成するパルス信号形成部64と、パル
ス信号形成部64から得られたパルス信号Spに基づいて、
パルスモータ30に対する駆動信号Saを送出する駆動部65
とを備えるものとされている。

次に、上記制御ユニット50による制御の内容について
その一例を具体的に説明する。

先ず、本実施例では、車速に感応する転舵比（Ｋ）制
御とされ、上記転舵比特性記憶部60に記憶されている転
舵比特性としては、第４図に示すように、同位相（後輪
３が前輪２と同一方向に転舵される）側から順に、
Ｋ₁、Ｋ₂、Ｋ₃の３つの特性が設定されて、特性Ｋ₁は例
えば雪道などの滑り易い低μ路用とされ、特性Ｋ₂は通
常走行用とされ、特性Ｋ₃は旋回性に優れたスポーツ走
行用とされている。そして路面状況の検出としては、こ
こでは、前記横力センサ56からの検出信号Sgがあらわす
横力によるものとされ、この横力が所定値以下であると
きには、低μ路用であると判別し、逆に上記横力が所定
値より大きいときには、舗装路などの滑り難い高μ路で
あると判別することとされている。

以上のことを前提として、走行路が低μ路であると判
別されたときには、前記転舵比特性選択部61において、
走行モード選択スイッチ57の選択（通常走行モードとス
ポーツ走行モードとの２者択一）の如何に係らず、転舵
比特性Ｋ₁が選択されるようになっており、この転舵比
特性Ｋ₁に応じた信号Skが後輪舵角演算部63に供給され
る。これにより、後輪舵角演算部63においては、車速セ
ンサ54からの検出信号Svがあらわす車速と、信号Skがあ
らわす転舵比特性Ｋ₁と、から得られる転舵比Ｋ、及び
舵角センサ52からの検出信号Ssがあらわす前輪舵角か
ら、検出信号Svがあらわす車速に応じた後輪舵角が算出
され、得られた後輪舵角に応じた信号Srがパルス信号形
成部64に供給される。そして、パルス信号形成部64にお
いて、信号Srが示す後輪舵角に対応するパルス信号Spが
形成されて駆動部65に供給され、駆動部65においてパル
ス信号Spに基づく駆動信号Saが形成されて、ステッピン
グモータ44に供給される。この結果、後輪舵角演算部63
において算出された後輪舵角の下で後輪３が転舵される
こととなる。勿論、この場合、転舵比特性Ｋ₁が走行安
定性を重視した設定とされているため、安定性に優れた
旋回がなし得ることとなる。

一方、走行路が高μ路であると判別されたときには、
原則的には、走行モード選択スイッチ57の選択に応じ
て、転舵比特性Ｋ₂あるいはＫ₃が選択されるようになっ
ている。すなわち走行モードの選択が通常走行モードと
されているときには、転舵比特性選択部61において転舵
比特性Ｋ₂が選択され、一方、スポーツ走行モードが選
択されているときには転舵比特性Ｋ₃が選択される。勿
論、転舵比特性Ｋ₃は回頭性を重視した設定とされてお
り、この転舵比特性Ｋ₃に基づいて後輪３が転舵された
ときには、旋回性に優れた走行がなし得ることとなる。

このような基本的な制御に加えて、本実施例において
は、前記転舵比特性変更部62が前記切り戻し検出センサ
58からの切り戻し信号Sxを受けて、ハンドル９の戻し操
作開始を条件に転舵比特性を同位相側にある転舵比特性
に変更するようにされている。すなわち、選択されてい
る転舵比特性が特性Ｋ₃であるときには、上記転舵比変
更部62によって、この特性Ｋ₃より同位相側にある特性
Ｋ₂へ変更するようにされ、また、選択されている転舵
比特性が特性Ｋ₂であるときには、この特性Ｋ₂より同位
相側にある特性Ｋ₁へ変更するようにされている。

このことから、第４図に示すように、車速Ｖ₁で旋回
しているときに、その転舵比特性として特性Ｋ₃が選択
されている場合には、図中矢印で示すように、特性Ｋ₂
に変更されて、この転舵比特性Ｋ₂に基づく後輪転舵比
Ｋの下で後輪舵角の制御がなされることとなる。この場
合、車速Ｖ₁では、特性Ｋ₂、Ｋ₃いずれの特性に基づい
たとしても後輪は逆位相に転舵されることとなるが、前
述のように特性Ｋ₂が特性Ｋ₃より同位相側に設定されて
いるため、相対的にセルクアライニングトルク（タイヤ
の回転面の方向を進行方向に戻そうとするモーメント）
が大きく、また、ヨーイングが小さいため車体のふらつ
き現象が抑えられることとなる。同様に車速Ｖ₂で旋回
しているときに、その転舵比特性として特性Ｋ₂が選択
されている場合には、図中矢印で示すように、特性Ｋ₁
に変更されて、この転舵比特性Ｋ₁に基づく後輪転舵比
の下で後輪舵角の制御がなされることとなる。

勿論、本実施例の変形例として、特性Ｋ₂、Ｋ₃から、
一率に、最も同位相側にある特性Ｋ₁へ変更するように
してもよい。このような変形例に対して、上実施例では
特性Ｋ₃からＫ₂へ、あるいは特性Ｋ₂からＫ₁へというよ
うに、隣接する転舵比特性へ変更するようにしてあるた
め、この転舵比変更に伴なう車両の挙動変化を低く抑え
ることができるという利点がある。

本発明の一実施例を説明したが、本発明はこれに限定
されることなく、以下の変形例を包含するものである。

（１）上記実施例では、転舵比特性を変更するように
したが、これに代えて、所定の補正値α（正）を加える
ことにより後輪転舵比特性を同位相方向に補正するよう
にしてもよい。

（２）ハンドルの戻し操作開始時点における後輪転舵
比Ｋが逆位相にあるときには、この転舵比を零（Ｋ＝
０）とするようにしてもよい。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ハ
ンドルの戻し操作開始を条件になされる補正的制御によ
ってハンドルの過剰な戻し操作に起因する車両のふらつ
き現象を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の全体系統図、第２図は後輪舵角比制御機構の詳細図、第３図は制御ユニットの具体的構成例を示すブロック
図、第４図は後輪舵角比特性図である。 1:前輪 2:後輪 44:ステッピングモータ 50:制御ユニット 54:車速センサ 57:走行モード選択スイッチ 58:切り戻し検出センサ 60:転舵比特性記憶部 61:転舵比特性選択部 62:転舵比特性変更部 63:後輪舵角演算部 Sa:モータ駆動信号 Ss:舵角検出信号 Sv:車速検出信号 Sg:横力検出信号 Sm:モード信号 Sx:切り戻し信号 A:前輪転舵機構 B:後輪転舵機構 C:ステアリング機構 E:転舵比変更機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の後輪転舵比特性に基づいて後輪の転
舵角を制御するようにした車両の転舵装置において、車両がコーナリング状態にあるとき、ハンドルの切り戻
し開始を検出するハンドル切り戻し検出手段と、該ハンドル切り戻し検出手段からの信号を受け、ハンド
ルの切り戻しが開始されたときに、前記後輪転舵比特性
を同位相方向に補正する補正手段と、を備えていることを特徴とする車両の４輪操舵装置。