JPS61108066A - 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、前輪の転舵に応じて後輪をも転舵するように
成した車両の４輪操舵装置に関する。さらに詳しくは、
少なくとも車速に応じて決定される前輪転舵角に対する
後輪転舵角の比に基づいて後輪を転舵するよう接輪転舵
機構に指令信号を発するコントローラを備えて成る４輪
操舵装置に関する。

（従来技術） 従来４輪車両の操舵はステアリングホイールによって前
輪のみを転舵するのが普通であったが、前輪のみを転舵
するのでは走行状況によって後輪に横すべりが生じたり
、旋回半径に限度があって小まわりが効かないなどの操
縦性、操向性の点から問題が指摘され、この点に鑑み最
近前輪と共に後輪をも転舵する４輪操舵装置が提案、研
究されている。

即ち４輪操舵装置では比較的高速での走行時に前輪の転
舵方向と同一の方向に後輪を転舵すれば（これを同位相
転舵という）、前、後輪に同時に横方向の力が加わるの
で操舵輪操舵からの位相のおくれがなく、車両の姿勢を
旋回円の接線上にほぼ保つことが出来、例えば高速走行
時のレーンチェンジなどもスムーズに行なえる。又極低
速走行時に前輪の転舵方向と逆方向に後輪を転舵すれば
くこれを逆位相転舵という）、車両の向きを大きく変化
出来るので縦列駐車や車庫入れなどに便利である。

さらに比較的高速では前輪を大きく転舵することはなく
、＋Ｊｉ７輪を大きく転舵するのは比較的低速での走行
時であることを考えると、前輪が小さく転舵される範囲
では後輪をも同一方向に転舵し、大きく転舵する時には
後輪を逆方向に転舵する４輪操舵ＭＷが求められること
が判る。

このようなことから、前輪の転舵角に対して後輪の転舵
角の比、すなわち転舵比を任意に可変制す１でさるｎ崩
を設け、ｉＴｉ速、前輪転舵角等に応じて転舵比を可変
制御して操縦性、走行安定性等の向上を図ることが望ま
しく、その様に車速、前輪操舵角等に応じて転舵比を可
変υｊ御するにあたっては、通常マイコン等の演算処理
装置により構成したコントローラを使用する方法が考え
られる。

例えば、特開昭５９−７０２６１号公報には、マイコン
等の演算処理装置から成るコントローラを使用し、車速
センサ及びハンドル角センサの信号に基づいてこのコン
トローラで後輪の向きを変化させるようにした技術が開
示されているが、このことからも上記車速や前輪操舵角
等に応じて転舵比を可変制御するにあたってマイコン等
の演算処理装置により構成したコントローラが使用され
るであろうことがうかがえる。

ところが、この様な予め設定されたプログラムに従って
演弊処理を行なうマイコン等から成るコントローラは、
電源電圧の変動や外部ノイズの変動に起因して演算処理
ステップの暴走を起こす恐れがある。従って、その様な
コントローラを用いて転舵比を可変制御するにあたって
は、このコントローラの暴走に対する対策を施しておく
必要がある。なぜならば、コントローラが暴走すると車
速や前輪転舵角に応じて行なわれていた転舵比の可変制
御に狂いが生じ、最適な転舵比を設定することができず
、走安性がＩＱなわれる恐れがあるからである。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記事情に鑑み、マイコン等の演算処
理装置で構成されたコントローラにより、少なくとも中
途に応じて転舵比を決定してその転舵比に基づいて後輪
を転舵させるように構成した４輪１栗舵装置であって、
電源ノイズ等により上記コントローラが暴走してもそれ
により異常後輪操舵状態になる恐れはなく、従って走安
性が損なわれる恐れのない４輪操舵装置を提供すること
にある。

（発明の構成） 本発明に係る４輪操舵装置は、上記目的を達成するため
、上記の如ぎコントローラを備えた４輪操舵装置であっ
て、該コントローラの外部に該コントローラの暴走を検
出する異常検出手段を設け、該検出手段によってコント
ローラの暴走状態を検出すると上記転舵比を零つまり、
後輪転舵角を零にセットするように、即ち４輪操舵状態
から従来通りの２輪操舵状態に変換せしめるように構成
したことを特徴とする。

（実　施　例〉 以下、図面に示す実施例を参照しながら本発明の詳細な
説明する。

第１図は木元町に係る４輪操舵装置の１実施例を示す概
略図である。ステアリングホイール１はステアリングシ
ャフト１ａを介して第１ビニオン２と連結し、第１ビニ
オン２は車幅方向に摺動自在な第１ラツク軸３のラック
と噛合する。第１ラツク軸３の両端には右および左用タ
イロッド４ａ、　４ｂが連結し、タイロッド４ａ、　４
．ｂは右および左円前輪６ａ、　６ｂを車体に対し転舵
自在に支持するナックル５ａ、　５ｂのアームと連結す
る（なお、左右対称なので左側のタイロッド４ｂ、ナッ
クル５ｂ、前輪６ｂは図示せず）。このため、ステアリ
ングホイール１の操作に応じて第１ラック軸３Ｂ車幅方
向に移動し、この移動がタイロッド４ａ、　４ｂを介し
てナックル５ａ。

５ｂに伝わり前輪６ａ、　６ｂが転舵される。

一方、第１ラツク軸３には第１ラツク軸３と平行な第２
ラツク軸７が連結部７ａを介して一体に連結され、第２
ラツク’１ｆｆｌ＋　７のラックには後輪へ伝える転舵
力を１するための第２ピニオン８が噛合している。この
ため、第１ラツク軸３が車幅方向に動かされると、同口
）に第２ラツク軸７も同方向に動かされ、第２ピニオン
８が回転される。この第２ビニＡン８の回転は、第２ビ
ニＡン８と連結する動力伝達シャフト９を介して転舵比
可変後輪転舵機構１０に１ムえられ、ここで調整される
転舵比に応じて後輪が転舵される。このようにして、＋
）ｒＪ輪転舵に応じて後輪転舵を行なわせることができ
るようになっている。

次に、転舵比可変後輪転舵機構１０について説明する。

前端が第２ピニオン８と連結したＩＪＪ力伝達シトフ１
−９０後端は第３ビニＡン１１と連結し、第３ビニＡン
１１は回転軸１２ｂが車体に支持されたベベルギ１７１
２と噛合する。ベベルギヤ１２の周上の１ケ所には、ロ
ッド支持孔１２ａが形成され、このロッド支持孔１２ａ
内に連結ロッド１３がベベルギヤ１２に対し回動自在で
且つロッド１３の軸方向１習初自在に挿入される。ロッ
ド１３の一端１３ａは、パワーステアリング用のコント
ロールバルブ１５を介して後輪転舵用の第３ラツク軸１
７と結合する結合アーム１４ａ　、　１４ｂとボールジ
ヨイントにより連結する。

第３ラツク’１１１１７は後輪用ギＮ７ボツクス１６内
に車体幅方向活動自在に保持され、第３ラツク＠１７の
両端は右および外用タイロッド１８ａ　、　ｉｇｂを介
して右および外用ノーツクル１９ａ　、　１９ｂと連結
する。右ｄ５よび左円ナックル１９ａ　、　１９ｂは車
体に対して転舵自在に後輪２０ａ　、　２０ｂを支持す
るため、第３ラツク軸１７の車幅方向の動きにより後輪
が転舵される。なお、タイロッド、ナックル、後輪は左
右対称であるため右側のみを図示している。第３ラツク
軸１７の車幅方向の動きは、ベベルギヤ１２の回転に伴
う連結ロッド１３の一端１３ａの車幅方向の移動が結合
アーム１４ａ　、　１４ｂを介して第３ラツク軸１７に
伝えられて行なわれる。この時、結合アーム１４ａ　、
　１４ｂ上に設置されたコントロールバルブ１５の作用
により、ポンプ２１からの圧油が後輪用ギＡ７ボツクス
１Ｇ内のシリンダ内に適宜送られ第３ラツク１１１１１
１７の移動をアシストづるようになっている。

次に、ベベルギへフ１２の回転に応じて連結ロッド１３
の一端１３ａを車幅方向に移動さビる機構について説明
する。連結ロッド１３の他端１３ｂはボールジヨイント
を介して振子アーム２２の先端と連結し、この振子アー
ム２２はこのアーム２２と直角な揺＃Ｊ＠２３と結合し
、この１♂動軸２３を中心に回転自在となっている。こ
の揺動軸２３は、垂直に延びた揺動支持軸２４により水
下面内に延びて支持され、揺動支持＠２４の回転に応じ
て水平面内で揺動するようになっている。この揺動軸２
３の揺動に応じて振子アーム２２の回転面が傾くため、
ベベルギヤ１２の回転に応じて連結ロッド１３の一端１
３ａ　ｌｆｉ　１１７幅方向へ動かされる割合が変動す
る。

この作動を、第２図に示ず上記転舵比可変後輪転舵＋Ｘ
ｌ　ｈ’４の平面概略図を用いて説明する。まず、揺動
ｉｒｌ＋　２３が車幅方向に延びてベベルギヤ１２の回
転軸１２ｂと同一直線上に位置する時を考える。なお、
連結ロッド１３の−Ｑｆｊ７３ａもベベルギヤ１２の回
転軸線上に位置する。この時に、ベベルギヤ１２が回転
されると、連結ロッド１３は一端１３ａを頂点として連
結ロッド１３を稜線とする円錐面上を移動し、振子アー
ム２２はこの円錐の底面上を移動する。このため、ベベ
ルギＡ７９が回転しても、一端１３ａは移動しない。す
なわち、この時には前輪の転舵に対して後輪は転舵され
ない状態になる。この状態から揺動支持軸２４を回転さ
せて、図示の如く揺動軸２３を水平面内で反時計回りに
θ″だけ傾けると、振子アーム２２の回転面も上記円錐
の底面に対して“θ′′だレフ類く。このため、例えば
、ベベルギヤ１２を回転させ、第２図において連結ロッ
ド１３とベベルギヤ１２の回転＠１２ｂとのなす角がα
１となるようにすると、連結ロッド１３の他０ｉ１３ｂ
は１３ｂ′の位置に距離“ｄ１′°だけ移動し、このた
め一端Ｔ３ａも１３８′　の位置にほぼ同距離だけ移動
する。

この移動により第３ラツク軸１７が同様に移動され後輪
の転舵がなされる。この図から判るように、前輪転舵角
に対する後輪転、舵角の比、すなわち転舵比はベベルギ
ヤ１２の回転に対１ノる連結［１ツド１３の一端１３ａ
の移動量と同じであり、揺動軸２３の水平面内での傾さ
“′θパの人ささに応じて転舵比を変えることができる
。ざらに、揺動軸２３は上記の如く反時計回りに傾かゼ
るのみならず時計回りにも傾かせることができ、この時
にはベベルギＡ７１２の回転に対Ｊる連結ロッド１３の
一端１’３ａの移動方向が上記の場合と逆になる。これ
により、前輪に灼し後輪を同位相にも逆位相にも転舵さ
せることができる。

次いで、上記揺動軸２３の水平面内での揺動を行なわせ
る機構を説明する。揺動軸２３は、垂直に延びた揺動支
持軸２４により水平面内に延びて支持されるのであるが
、この揺動支持軸２４には先端にギヤ２５ａを有する揺
動ギヤ２５が固設され、この揺動ギヤ２５の揺動支持・
軸２４を中心とする揺動により揺動支持軸２４が回され
揺動軸２３が揺動される。揺動ギヤ２５のギヤ２５ａは
ウオーム２６と噛合し、このウオーム２６はステップモ
ータ２９の出力軸２９ａに設けられた第１かさ歯車２８
およびこれと噛合しウオーム２６と同軸２６ａ　、ｈに
設けられた第２かさ歯車２７を介してステップモータ２
９により回転される。このステップモータ２９の回転は
ステップモータ駆動回路３０を介してコントローラ３１
により制御される。

コントローラ３１は、予め設定されたプログラムに従っ
て演算処理を行なうマイコン等の演ｐ処理装置で構成さ
れ、該コントローラ３１は、少なくとも車速に応じて転
舵比（前輪転舵角に対する後輪転舵角の比）を決定し、
該転舵比に基づいて後輪を転舵するよう後輪転舵機４Ｍ
１０、特に該機構中のステップモータ２９に指令信号を
発し、該ステップモータ２９はこの信号に基づいて所定
回転方向に所定パルス分だけ駆動され、それに応じて転
舵比が変化する。

本実施例においては、コントローラ３１に車速センサの
外、横方向加速度Ｇセンサ、前輪舵角センザ、特性切換
スイッチ等からの信号を入力せしめる転舵比特性切換手
段３２が設けられ、また前述の揺動支持軸２４に接続さ
れた転舵比検出センサ３３および車速センサ３４の出力
に基づいて車速が零であるか否かを検出づる検出部３４
Ｍ）１１うの出力をコント［１−ラ３１に入力する様に
構成されている。

さらに、−Ｖ記コント［］−ラ３１には、該コントロー
ラ３１の外部に配設されたコントローラ３１の演算処理
ステップの暴走状態を検出して転舵比を零に設定する、
即ち前輪の転舵角いかんに拘らず後輪の転舵角を零にし
て従来の２輪操舵状態に設定するための暴走検出手段３
６が接続されている。図示実施例においては、このｖ走
検出手段３６の出力信号は直接コントローラ３１に入力
され、コントローラ３１はこの暴走検出手段３６からの
出力信号に基づいてザブルーチンに移行し、このサブル
ーチンにより転舵比を零に設定するよ°うに構成されて
いるが、転舵比を零にする補正回路（図示せず）を別途
設け、上記暴走検出手段３Ｇからの出力・をこの補正回
路に入力さけ、この補正回路からステッピングモータ駆
動回路に転舵比を零にするよう化るを入力させるように
構成しても良い。

次に、本実施例における異常検出手段３６およびコント
ローラ３１について説明する。

本実施例においては、暴走検出手段３６をウオッチドッ
クタイマにより構成すると共にコントローラ３１のメイ
ンルーチン中にこのタイマ３６に対してタイマリセット
パルスを出力するステップを設け、コントローラ３１が
正常状態にあるときは定期的にこのステップを通るから
その結果定期的にタイマ３６に対してリセットパルスが
発せられてタイマ３６はコントローラ３１に対して何ら
作用しないが、コントローラ３１が暴走状態に移行づる
とこのステップを通らなくなり、その結果タイマ３６に
リセットパルスが送られず、所定時間経過後、即ちタイ
ムアウト時にタイマ３６は暴走状態であることを検出し
てコントローラ３１に対してＮＭｌ、（マスク不可能な
割込み）を出力し、ＮＭＩ処理ルーチンを実行させ、転
舵比を零にするように構成されている。

第３図はこのコントローラ３１のメインルーチンを、第
４図は車速に応じて転舵比を制御するための割込み処理
ルーチンを、第５図は上記ＮＭＩ処理ルーチンを示す図
である。

なお、本実施例においては、コントローラ３１のｚ走時
に転舵比を雪にするにあたって、コントローラの正常時
にお（プる制御速度よりもゆっくりと転舵比を零にまで
制御して２輪操舵状態にセラｉ〜する様に構成されてい
る。これは、走１テ中にいきなり転舵比を零にすると操
縦安定性や走行安定性が急に変化し、かえって危険にな
るので徐々に転舵比を零にして両安定性に及ぼす影響を
少なくするためである。

また、コントローラの暴走は修復可能なシステム異常で
あり、この様な修復可能なシステム異常の場合はコント
ローラ及び後輪アクチュエータ（ステップモータ２９）
のイニシャルセットを行なえば再び転舵比の制御を開始
して４輪操舵にすることが可能である。しかしながら、
走行中にこのイニシャルセットを行なって制御を再開す
るのは走安性を変化させることとなるのでなるべ（避け
た方が良い。例えば、イニシャルセットポイントが逆位
相にあるようなシステムの場合、高速走行時（同位相）
に暴走を検出してイニシャルセットを行なうような制御
をすれば後輪は同位相から逆位相に動く、即ちゲインが
増加する方向に動くため非常に危険だからである。従っ
て、本実施例においては、車速ｖ＝０を前記検出部３５
で検出するまでイニシャルセットを禁止し、■−〇を検
出した後イニシャルセットを行なって制御を再開するよ
うに構成されている。

また、本実施例においては上記コントローラの暴走とい
う修復可能なシステム異常に対する対策のみでなく、修
復不可能なシステム異常、例えばＲＯＭデータ（制御デ
ータテーブル）異常、構成部品破損等に対する対策も施
されており、そのような修復不可能なシステム異常時に
は前述の場合と同様に転舵比をゆっくりと零にまで制御
した後、以後の制御を中止するように構成さ九ている。

そのためのサブルーチンを第６図に示す。

次に第３図に示すメインルーチンについて説明する。こ
のメインルーチンにおいては、ステップＳ１でスタート
し、ステップＳ２でシステムをイニシャライズする。こ
のとき以下に述べる転舵比制御サブルーチンのモータ駆
動部割込み発生周期データ（をｔ４−Ｔ１に設定する。

次にステップＳ３で前述のウオッチドックタイマ３Ｇに
対してリセットパルスを出力する。続いてステップＳ４
で車速■を読み取り、ステップＳ５で車速■が零である
か否かを判定し、車速零（停止状態）のときはステップ
Ｓ６で後輪アクチュエータ（ステップモータ２９）をイ
ニシャルセットし、ステップＳ７で異常があるか否か、
即ち後輪アクチュエータをイニシャルセットしたのであ
るから前述の転舵比センサ３３は零、になっているはず
であるがそうなっているか否かを判定し、零になってい
ない（異常状態）のときはエラーのサブルーチンに移行
する。

零になっている（正常状態）のときはステップＳ３に戻
る。一方車速Ｖが零でないときく走行状態）のときはス
テップＳ８でこの車速Ｖに基づいてデータテーブルアド
レスに４算が行なわれ、該アドレスにおけるＲＯＭデー
タＭ（ＡＤＲ＞の信頼性チェックがステップＳ９で行な
われる。この信頼性チェックは、同じデータを複数個所
に記憶させておぎ、同時に読み出して両データを比較す
ることにより行なわれる。データ異常が存在すればステ
ップ＄１０からエラーのサブルーチンに移行し、データ
異常がなければステップＳ１０がら８１１に移行し、上
記アドレスにおけるＲＯＭデータＭ（ＡＤＲ）からター
ゲットポイントＰｔを設定する。ターゲットポイントｐ
ｔは、車速Ｖ−Ｏのポジションからのステップ数に換算
した目標位置（制御対象が後輪アクチュエータであるス
テップモータ２９であるから、目標位置をステップモー
タのステップ数を用いて表わすようにしているンである
。次に、ステップＳ１２でモータ、センサ、駆動回路等
についてのシステムチェックを行ない、異常があ０ボー
トデータ方向再設定やタイマコントロール等のシステム
レジスタ再設定が行なわれる。タイマコントロールにお
いては、前述のモータ駆動部割込み周期データｔ（ｔ４
−７１）の再設定が行なわれる。

第４図は前述のモータ駆動部割込みサブルーチンを示す
図であり、このサブルーチンにより転舵比（ステップモ
ータの四転吊）が車速に応じて制御される。即ち、ステ
ップ３１５のモータ駆動部においては、ステップＳ１６
で前述のターゲットポジションｐｔと後輪７クチユエー
タポジシヨン（ステップモータポジション）ＰＭとが一
致しているか否かが判定される。ここでＰＭは車速ｖ＝
Ｏのポジションから駆動したステップ数で表わされる実
際のステップモータ位置を意味する。Ｐｔ　＝Ｐ閂であ
ればステップ３１９に移行して次回割込み発生タイマ（
［）がセットされ、ステップＳ２０で前述のメインルー
チンに戻る。Ｐ［≠ＰＭの場合はステップ３１７でＰｔ
＝ＰＭとなる方向に駆動信号が切換えられ、ステップ８
１ｇでステップモータ２９は１ステツプだけ前又は後に
回転せしめられた後前述のステップ８１９を通ってステ
ップＳ２０からメインルーチンに戻る。なお、この割込
み処理はｔ　＝　　　　１　　　　　（ｆ　＝ステップ
モータ駆動部（ＰＰＳ） 周波数）秒毎に行なわれることになる。

第５図は前述の異常検出手段３６からタイムアウト時に
コントローラ３１に対してＮＭＩが出力され、該出力を
受けて実行されるＮＭＩ処理ルーチンを示す図であり、
ステップＳ２１によりＮＭＩ処理に移行するとステップ
３２２によりシステムレジスタが再設定され、ステップ
Ｓ２３で前述のモータ駆動Ｂ６割込み発生周期データ［
が【←Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）に変更される。こうすること
によりステップモータ２９の駆動速度を小さくすること
ができ、その結果法のステップ３２４における２輪操舵
状態（転舵比−零）のポジションにステップモータをフ
ィードバック制御して戻すときの制御速度を遅くするこ
とができる。このステップ３２４によってステップモー
タが２輪操舵状態のポジションに位置すると、ステップ
８２５で車速Ｖを読み取り、ステップ３２６で■が零で
あるか否かを判定し、零でないときはステップ８２５に
戻り、零であるときはステップ８２７でメインルーチン
のスタートヘジャンブして制御が再開される。なお、ス
テップ８２２から３２６まで、の間は異常状態であるこ
とを知らせるウオーニング（音、光等）が発されるよう
に構成しても良い。

第６図は前述のＲＯＭデータ異常や構成部品破損等の修
復不可能なシステム異常の場合、即も前記メインルーチ
ンのステップＳ７．８１０．８１３によって異常と判定
された場合に実行されるエラーのサブルーチンを示す図
であり、ステップ８２８においてエラーサブルーチンに
移行すると、ステップ３２９でモータ駆動部割込み発生
周期データ（がｔ←Ｔ２　（Ｔ２＞　Ｔ１　＞に変更さ
れる。このように変更する理由は、１）０記ＮＭＩ処理
ルーチンにおけるステップＳ２３の場合と同様である。

この様に［←Ｔ２に変更した後ステップ３３０でステッ
プモータを２輪操舵状態のポジションにフィードバック
制御し、その後ステップ３３１で制御を中ＩＦする。

なお本発明は上記実施例のごとく後輪転舵機構とステア
リング機構とを機械的に連結した型式の４輪操舵装置に
限定されず、後輪転舵機構をコントローラにより電気的
に制御される電磁アクヂ〕。

■−夕で直接駆動する型式の４輪操舵装芦にも適用でき
る。この場合、コントローラには、前輪の操舵角を検出
するセンサの信号が合せて入力される。

（発明の効果） 本発明に係る４輪操舵装置は、前述の如く、転舵比′を
制御するためのコントローラの外部に、該コントローラ
の暴走を検出する異常検出手段を設け、該検出手段によ
ってコントローラの暴走を検出すると転舵比を零にして
２輪操舵状態にセットせしめる様に構成されている。従
って、電源ノイズ等によりコントローラが翼走して予め
設定されたプログラムに幕づいた最適転舵比制御が行な
われなくなっても、その場合は自動的に２輪操舵状態に
セットされるので異常後輪操舵状態が発生するおそれは
なく、従って走安性が損なわれるおそれもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車両の４輪操舵装置の一実施例を
示す概略図、 第２図は第１図の後輪転舵１３１構の平面概略図、第３
図はコントローラにおけるメインルーチンを示すフロー
チャート、 第４図はモータ駆動部割込み処理サブルーチンを示すフ
ローチャート、 第５図は暴走検出時に実行されるサブルーチンを示すフ
ローチャート、 第６図は修復不可能な異常発生時に実行されるサブルー
チンを示すフローチャートである。 ６ａ・・・前　　　輪　　　　１０・・・後輪転舵線描
３１・・・コントローラ　　　３６・・・異ｍ検出手段
第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 前輪の転舵に応じて後輪を転舵するように成した車両の
   ４輪操舵装置であって、 少なくとも車速に応じて決定される前輪転舵角に対する
   後輪転舵角の比に基づいて後輪を転舵するよう後輪転舵
   機構に指令信号を発するコントローラが設けられており
   、 該コントローラは予め設定されたプログラムにしたがつ
   て演算し、上記指令信号を発する演算処理装置で構成さ
   れ、 このコントローラの演算処理ステップの暴走を検出し、
   上記後輪操舵角を常にセットするための出力を発する異
   常検出手段を該コントローラの外部に接続したことを特
   徴とする車両の４輪操舵装置。