JPH078653B2

JPH078653B2 - 車両の４輪操舵装置

Info

Publication number: JPH078653B2
Application number: JP60285682A
Authority: JP
Inventors: 晃彦三好
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-12-20
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPS62146775A

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ものである。

（従来技術）車両のなかには、特開昭60−199771号公報に示すよう
に、いわゆる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４輪操舵においては、前輪転舵角に対する後輪転舵
角の比すなわち転舵比等の転舵特性を、車両の運転状態
に応じて変化させる関係上、後輪の転舵は電気的に制御
されるのが一般的である。そして、通常は、上記転舵特
性を車速に応じて変化させるように、少なくとも車速に
基づいて転舵特性があらかじめ定められている。

（発明が解決しようとする問題点）上述のように、転舵特性を車速に応じて設定する場合、
この車速を検出する車速センサが必要となるが、この車
速センサが故障した場合の何等かの対策が必要になる。
特に、車速に応じて転舵特性を設定する場合、車速が大
きくなるのに応じて後輪をより同位相側、すなわち車両
の安定性を高める方向に後輪を転舵することが一般にな
されており、したがって、車速センサが故障して高速走
行中であるにも拘らず車速が「零」のときと同じように
後輪を転舵したのでは、車両の安定性を確保する上で問
題となる。

したがって、本発明の目的は、車速に応じて転舵特性を
制御するようにしたものを前提として、車速センサが故
障した際の安全性を確保し得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）前述の目的を達成するため、本発明にあっては、基本的
に、車速センサを複数設けて、一部の車速センサが故障
した場合にも対応し得るようにしてある。

また、一部の車速センサが故障した際には、その検出し
た車速値に少なくとも大小２つの値が存在することにな
るが、この検出値のうち大きい方の検出値を用いて、転
舵特性を制御するようにしてある。換言すれば、車速セ
ンサが故障したか否かを、各車速センサが検出する値が
相違するか否かによってみるようにすると共に、一部の
車速センサが故障した場合には、大きい方の車速値を用
いるように、すなわちより車両の安定性を確保し得る方
の検出値を用いるようにしてある。

具体的には、第１図に示すように、前輪と共に後輪をも転舵させるようにした車両の４輪操
舵装置において、後輪の転舵特性を調整する転舵特性調整手段と、車速が高いときは低いときに比較して同位相側に設定さ
れた転舵特性となるように前記転舵特性調整手段を制御
する転舵特性制御手段と、それぞれ車速を検出する複数の車速検出手段と、前記各車速検出手段で検出された車速が互いに異なると
きは、最も大きい車速を前記転舵特性制御手段による転
舵特性制御のために選択する選択手段と、を備えた構成
としてある。

（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２図において、1Rは右前輪、1Lは左前輪、2Rは右後
輪、2Lは左前輪であり、左右の前輪1R、1Lは前輪転舵機
構Ａにより連係され、また左右の後輪2R、2L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3R、3Lおよびタイロッド4R、4Lと、該左右
一対のタイロッド4R、4L同志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にはラック６が形成され
る一方、該ラック６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をしたときは、リレーロ
ッド５が第２図左方へ変位して、ナックルアーム3R、3L
がその回動中心3R′、3L′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
R、1L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10R、10Lおよびタイロッド11
R、11Lと、該タイロッド11R、11L同志を連結するリレー
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、
そのシリンダ13aが車体に固定される一方、シリンダ13a
内を２室13b、13cに画成するピストン13dが、リレーロ
ッド12に一体化されている。このシリンダ13a内の２室1
3b、13c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1
8、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２図左方向に
変位されると、リレーロッド12が第２図左方向へ変位さ
れ、これにより、ナックルアーム10R、10Lがその回動中
心10R′、10L中心にして第２図時計方向に回動して、後
輪2R、2L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
の室13b内にはオイルが供給され、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２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（オイルは室13bへ供給される）、後輪2R、2Lが左へ
転舵されることになる。なお、第２図中13e、13fは後輪
2R、2Lを中立位置へ付勢するスプリングである。

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Ｆを有するものとされている。このパワー
ステアリング機構Ｆは、前輪転舵機構Ａのリレーロッド
５に対して付設されたシリンダ装置65を備え、そのシリ
ンダ65aが車体に固定される一方、該シリンダ65a内を２
室65b、65cに画成するピストン65dが、リレーロッド５
に一体化されている。このシリンダ65a内の２室65b、65
cは、配管66あるいは67を介して、ステアリング機構Ｃ
のシャフト８に設けた回転型のコントロールバルブ68に
接続されている。このコントロールバルブ68は、前記オ
イルポンプ20の吐出側において接続された分流弁69によ
り伸びる配管70、および配管19より分岐した配管71が接
続されている。このようなパワーシリンダ機構Ｆは、ハ
ンドル９の操作力を倍力（シリンダ装置65の室65bある
いは65cに対するオイルを供給することによる倍力）し
てリレーロッド５に伝達するもので、このようなパワー
ステアリング機構Ｆ自体の作用は、基本的には前記パワ
ーステアリング機構Ｄと同じなのでこれ以上の詳細は省
略する。

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。
この転舵比変更装置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のリレーロッド５に形成したラック24と噛合されてい
る。なお、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は、転舵特性変更手段を構成するもの
で、その一例を第３図により説明するが、実施例では、
前述した特開昭60−199771号公報に示すものと実質的に
同一の構成とされている。すなわち、前記コントロール
ロッド21の入力部21a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21a
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３図左右方向に変位すれば、この変位に応
じて、入力部21aが第３図左右方向に変位されることと
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３図左右方向すなわち移動軸線l₁方向に
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３図左右方向の変
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。

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 tanα・sinθ
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。

前述のように傾斜角を調整して転舵比を変更する一例と
して第４図に示すような場合がある。この第４図におい
ては、車速に応じて転舵比を変更するようにしたもの
で、この第４図における前輪転舵角をある値とした場合
における前輪転舵角に対する後輪転舵角の転舵比が車速
に応じて変化する様子、第５図に示してある。

前記ステッピングモータ44により駆動されるセクタギア
40は、その両揺動ストローク端が、一対のストッパ48、
49（第３図参照）により規制されるようになっている。
そして、このようなセクタギア40の全揺動範囲（同位相
側ストローク端→逆位相側ストローク端）に渡って必要
なステッピングモータ44の回転範囲は、そのステッピン
グ数において「580」とされている。

第２図中51は、例えばマイクロコンピュータにより構成
された制御ユニットで、この制御ユニット51には、前記
転舵比センサ45からの出力の他、第１、第２の２つの車
速センサ53、54からの出力が入力されるようになってい
る。また、この制御ユニット51からは、前記ステッピン
グモータ44に出力されるようになっている。

さて次に、上記制御ユニット51による制御内容につい
て、第６図〜第10図に示すフローチャートに基いて説明
するが、本実施例では、ステッピングモータ44に「脱
調」（ステッピング数とこれに対応した実際の位置関係
のずれ）が生じる可能性を考慮して、随時その基準位置
合わせすなわち「モータ位置初期化」を行うようにして
ある。そして、この「モータ位置初期化」は、セクタギ
ア40を一方のストッパ48あるいは49（実施例では第３図
矢印方向に各部材が作動したときに逆位相側となるスト
ッパ49）に当接させることにより行い、このときがステ
ッピング数「０」の原点位置とし、この原点位置から駆
動された軸線数をそのときのモータ位置「MP」とするよ
うにしてある。そして、この「モータ位置初期化」は、
制御開始時（エンジン始動直後）と、車速が零になる毎
に行うようにしてある。また、本実施例に示すフローチ
ャーとでは、「フラグ１」、「フラグ２」、の２種類の
フラグを用いてあるが、各フラグの意味することは次の
とおりである。

フラグ１「モータ位置初期化」中であるか否かを区別するための
もので「０」のときか初期化終了を、また「１」が初期
化中であることを意味する。

フラグ２「モータ位置初期化」を１度実行したときに「１」とさ
れて、車速が零でない状態から零になる毎に１回だけ
「モータ位置初期化」を行うために用いられるものであ
る。

以上のことを前提として、第６図〜第10図に示すフロー
チャートに従って各図毎に分説するか、説明の都合上、
第６図に示すようなメインルーチンに対する割込み処理
（第７図〜第10図）から説明する。

割込み処理１（第７図）この第７図に示す割込みルーチンは、ステッピングモー
タ44駆動のためのもので、タイマでセットされた所定時
間毎（例えばステッピングモータ44を１秒間に1000ステ
ップの割合で駆動したい場合は10msec毎）に第６図のメ
インルーチンに割込みがなされる。図中「CP」は、例え
ば第４図（第５図）に示すような車速をパラメータとす
るマップによって定まる転舵比特性とするのに必要な目
標後輪転舵角、すなわち目標ステッピング数であり、ま
た「MP」は前述したように、逆位相側ストッパ49を原点
位置とした場合の当該原点位置からのセクタギア40の揺
動位置（後輪2R、2Lの転舵位置）をステッピング数で示
したものである。

上述のことを前提として、先ずステップS41において、
目標ステッピング数CPと現在位置MPとが一致しているか
否かが判別され、CP＝MPであるときは、後輪2R、2Lが所
定の転舵比特性通りの転舵角とされているので、ステッ
プS42においてステッピングモータ44への通電電流を下
降させ（カレントダウン）、この後は、ステップS43で
次の割込みに備えてタイマを前述した所定時内にセット
する。

上記ステップS41でCP＝MPではないと判別されたとき
は、ステッピングモータ44の駆動に備えて当該ステッピ
ングモータ44に対する供給電流を大きく（カレントタウ
ン解除）した後、ステップS45において、CP＞MPである
か否かが判別される。そして、CP＞MPではないと判別さ
れたときは、ステッピングモータ44の現在位置が目標ス
テッピング数CPよりも同位相側へ位置されているので、
ステップS46においてステッピングモータ44を逆位相側
へ向けて１ステッピングだけ駆動する。そして、この
「１ステッピング」の作動に伴って、ステップS47で現
在位置MPを１ステッピング分だけ更新した後、ステップ
S43へ移行する。逆に、ステップS45でCP＞MPであると判
別されたときは、ステップS48においてステッピングモ
ータ44を同位相側へ１ステッピングだけ駆動した後、ス
テップS49で現在位置MPを更新して、ステップS43へ移行
する。

割込み２、３（第８図、第９図）この各割込み処理は、第１、第２の両車速センサ53、54
が共に速度計のメータケーブルの回転に伴ってパルス発
生するものとされている関係上、このパルス発生（パル
ス立ち上がり時あるいは立下がり時）毎に、第６図のメ
インルーチンに対して割込まれる。そして、車速センサ
53は、例えば20パルスセンサ（上記メータケーブルが１
回転したときに発生するパルス数が20であるセンサ）と
される一方、このメータケーブルは、1km回転すること
により637回転されるものとされ、従って1km走行した際
に発生するパルス数は「12740パルス」とされる。この
ような第１車速センサ53から発生されたパスルは、第８
図に示すように、ステップS51において順次カウント、
積算されて、PC1として記憶される。同様に、第２車速
センサ54から発生されたパルスは、第９図に示すよう
に、ステップS52において順次カウンド、積算されて、P
C2として記憶される。

割込み４（第10図）この割込み処理は、前記第８図、第９図で説明した積算
カウントパルス数が、そのまま車速（km/h）として利用
し得るように、前述したように設定された車速センサ5
3、54とメータケーブルとの関係上、282、575msec毎に
第６図に示すメインルーチンに対して割込みがなされ
る。

先ず、ステップS61において、第１、第２の両車速セン
サ53、54の検出値PC1、PC2（Km/h）の大小が比較され
る。そして、PC1≧PC2であれば、ステップS62に移行し
て、大きい方の車速値であるPC1が選択される。逆に、P
C1≧でないときは、ステップS63へ移行して、大きい方
の車速値であるPC2が選択される。ステップS62あるいは
S63での車速選択側は、ステップS64において、ステップ
S51（第８図）、ステップS52（第９図）でのPC1あるい
はPC2が次の車速検出のためにクリアされる。

メインルーチン（第６図）先ず、ステップS1においてシステム全体の初期化を行う
と共に、ステップS2において、MP＝０、CP＝−580、フ
ラグ１＝「１」にセットする。すなわち、CP＝−580に
セットすることは、前述した第７図の説明から明らかな
ように、ステップS45からステップS46を経る処理を強制
的に行わせて、セクタギア40が逆位相側ストッパ49に当
接するまで戻すためのもの、すなわち「モータ位置初期
化」を行うためであり、「580」の値にセットするの
は、セクタギア40が現在どの位置にあっても580のステ
ッピングだけ戻せば逆位相側ストッパ49に当接されて原
点位置へ復帰させることができるためである。

この後、ステップS3においては、ステップS5へ移行し
て、フラグ１が「１」であるか否かが判別される。この
ステップS3においては、当初はステップS2でフラグ１が
「１」にセットされているため、ステップS4に移行す
る。このステップS4では、CP＝MPであるか否かが判別さ
れるが、CP＝MPでないときは、ステップS3より再びステ
ップS4へ戻るループを経ることになり、このループを経
ている間における第７図のステッピングモータ44の駆動
により（MPが−580に近ずいていく）、やがてCP＝MPと
なる。そして、このCP＝MPとなった時点で、「モータ位
置初期化」終了ということで、ステップS5において、MP
＝０、CP＝０、フラグ１＝０、フラグ２＝１とされる。

前記ステップS3において、フラグ１が「１」ではないと
判断されたときは、ステップS6において現在の車速が零
であるか否かが判別される。この判別において、車速が
零でないすなわち走行中であると判別されたときは、ス
テップS7において、CPが、第４図（第５図）に示すマッ
プに基づいて車速に応じた値としてセットされる。この
後は、ステップS8において、フラグ１、フラグ２が共に
「０」にセットされて、ステップS3へ戻る。勿論、上記
ステップS7で用いられる車速は、第10図のステップS62
あるいはS63で選択された大きい方の車速である。した
がって、両車速センサ53、54で検出されて車速が互いに
異なる場合は、第４図、第５図から明らかなように、転
舵比がより同位相側となる方向に制御されることにな
る。

一方、前記ステップS6で現在の車速が零であると判別さ
れたときは、ステップS9において、フラグ２が「０」で
あるか否かが判別され、フラグ２が「０」でないときす
なわち「１」のときは、「モータ位置初期化」後にステ
ッピングモータ44を駆動していないので、この「モータ
位置初期化」を再度行うことは不用であるとして、その
ままステップS3へ戻る。またステップS9でフラグ２が
「０」であると判別されたときは、「モータ位置初期
化」を行うため、ステップS10へ移行する（ステップS2
でのセットと同じこと）。

以上実施例について説明したが、本発明はこれに限らず
例えば次のような場合をも含ものである。

転舵比変更用のアクチュエータとしては、ステッピン
グモータ44に限らず、DCモータ等適宜のものを採択し得
る。

制御ユニット51をコンピュータによって構成する場合
は、デジタル式、アナログ式のいずれであってもよい。

車速センサを３個以上にしてもよい。もっとも、２つ
の車速センサが同時に故障することは事実上殆ど生じな
いので、実施化の上では２個、より安全を見込んで３個
設ければ十分である。

（発明の効果）本発明は以上述べたことから明らかなように、一部の車
速センサが故障した場合にあっても、他の車速センサを
利用して後輪の転舵を制御しつつ安全に走行を続けるこ
とが可能となる。

特に、本発明にあっては、複数設けられた車速センサの
各々について故障であるか否かのチェックを行うことが
不用になるので、換言すれば、検出された車速のうち最
も大きい車速を選択するだけけでよいので、制御の応答
性を犠牲にすることなく、常に車両の安定性を確保する
方向でこの車速センサの故障に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図。第２図は本発明の一実施例を示す平面図全体図。第３図は後輪転舵機構部分を示すスケルトン図。第４図、第５図は転舵比特性の一例を示すグラフ。第６図〜第10図は本発明による制御例を示すフローチャ
ート。 A:前輪転舵機構 B:後輪転舵機構 C:ステアリング機構 E:転舵比変更装置 1R、1L:前輪 2R、2L:後輪 9:ハンドル 44:ステッピングモータ 51:制御ユニット 53、54:車速センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前輪と共に後輪をも転舵させるようにした
車両の４輪操舵装置において、後輪の転舵特性を調整する転舵特性調整手段と、車速が高いときは低いときに比較して同位相側に設定さ
れた転舵特性となるように前記転舵特性調整手段を制御
する転舵特性制御手段と、それぞれ車速を検出する複数の車速検出手段と、前記各車速検出手段で検出された車速が互いに異なると
きは、最も大きい車速を前記転舵特性制御手段による転
舵特性制御のために選択する選択手段と、を備えている
ことを特徴とする車両の４輪操舵装置。