JPS60185674A - 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、自動車の前輪の操舵によって、前輪とともに
後輪も転舵するようにし１ｃ４輪操舵装置に関するもの
である。

（従来技術》 従来、自動車における操舵は前輪のみを転舵して行なう
のがほとんどであり、後輪は多少の１〜−イン、１一一
アウトはあってもｖ４極的に後輪を転舵するものはなか
った。しかしながら、前輪の転舵に応じて後輪も転舵す
るようにした４輪操舵装置を用いれば、操縦性、安定性
を大幅に向上させることができる。例えば、縦列駐車や
車庫入れのような極低速における車両の操縦において、
前輪に対して．後輪を逆向きに転舵ずることにより（こ
れを逆位相という）、車両の向きを大きく変化させるこ
とが可能になり、従来では不可能もしくは非常に困難で
あった狭い場所への駐車が可能あるいは容易になる。ま
た、Ｕターンにおいても、最小回転半径を小さくするこ
とができるので有利である。ざらに、このように後輪を
前輪と逆位相に転舵１ることにＪ：り内輪差をきわめて
小さく、あるいはなくりことができ、狭い角を曲がると
ぎなど有利である。また、このような極但速における車
両の操縦において前輪に対して後輪を同じ向きに転舵す
れぽ（これを同位相という）、車両を全体的に平行移動
ざゼることち可能になり、駐車や車庫入れのときに便利
なことも多い。

−方、中高速走行においてレーンチェンジをする場合、
同位相の４輪操舵を行なえば前後輪に同時に横方向の力
が加わって位相遅れのないスムーズなレーンチェンジが
可能になり、このときヨーイングを生じることもないか
ら、高速でのレーンヂエンジも恐怖感なく行なうことが
できる。また、コーナリング時には、逆位相に後輪を転
舵することにＪζり、効果的に車の向きを変えることが
でぎる。

このような事情に鑑みて、最近では種々の４輪操舵装置
が提案ざれている。例えば、転舵自在な前輪および後輪
をリンク機構で連結し、前輪の操舵に応じて後輪を逆位
相に転舵させるもの（特開昭５５−１５３０１号）や、
曲輪と協働するロンドによりカム板を前輪の転舵角に応
じて移動させ、後輪転舵部材に固定するビンを、カム溝
内を移動可能に保持して、前後輪を共に転舵させ、操舵
角に応じて舵角比を変化させるものく特開昭５５−９１
４５８号）等が知られている。

このように、前輪側と後輪側を機械的に連結し、前輪操
舵に応じて後輪を転舵させる場合、機械的な連結は信頼
性および応答性が良いという利点を有づ−る反面、ひと
つの制御特性しか得られないという不都合もある。例え
ば、前輪転舵角が小さい時は、レーンチェンジ等のケー
スが多いことから後輪を同位相に転舵させ、前輪転舵角
が大きい時は旋回時と考えられ後輪を逆位相に転舵させ
て回頭性を良くさせるといった制御は低械的手段によっ
ても可能であるが、これをざらに車速や舵角速度によっ
て補正するのは不可能である。機械的に行なう代わりに
、前輪操舵角（θＮ）や車速（Ｖ）を電気的に検知し、
これに基づいてモータもしくは油圧手段を制御して後輪
転舵を行なわせるようにりれば、複数のパラメータに基
づく制御は可能であるが、電気制御系の信頼度は機械に
比べて一歩劣るため信頼性の問題が生じ易い。特に、操
舵システムは車の走行安全上、最も重要なものの１つで
あり、非常に高い信頼性が要求されるものであるため、
電気的な制御システムの採用は難しい。

（発明の目的） 本発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、前輪操舵
の動きを機械的に後輪転舵装置に伝達ツる主転舵機構と
、車速等に応じて主転舵を補正ずる電気、油圧等を利用
した副転舵機描とを備え、主転舵機４ｆ４は副転舵機構
とは独立して車体に支持され副転舵Ｂｉ４Ｓ２失陥詩に
も主転舵機構のみで車の操縦安定性をＭｆ保Ｃきるよう
にした車両の４輪操舵装置を提但り−ることを目的とす
るものである。

（発明の梠成） 本発明の４輪操舵装置は、前輪の操舵力を操舵力伝達装
置によって機械的に後輪転舵装置に伝達して、前輪操舵
に応じて後輪を転舵するようになし、一方、この後輪が
弾性体を介して車体に支持されるサスペンションアーム
の複数の支持点の少なくともいずれか１つに油圧力を加
えて、この支持点の弾性体を変形させる後輪副操舵手段
が車体に取り付けられていて、この弾性体の変形に応じ
て後輪の転舵量を補正できるようにしたことを特徴とり
るものである。

（発明の効果） 本発明によれば、前輪の操舵に応じて後輪転舵装置によ
り後輪の転舵がなされるとともに、この後輪の転舵を後
輪副転舵手段で補正できるので、高速安定性と低中速の
回顧性等の操縦安定性をざらに向上させることができる
。また、後輸副転舵手段は後輪を支持するサスペンショ
ンアームの車体側支持点に力を加えてこの支持点の弾性
体を変形させ後輪転舵の補正を行なうものなので、後輪
副転舵手段が機能を失なっても、後輪の支持は支障なく
前輪操舵に応じて機械的に作動される後輪転舵装置によ
り操縦安定性は十分に確保することができ信頼性、安全
性に優れている。

〈実施例冫 以上、図面により本発明の実施例について説明づる。

第１図は本発明による４輪操舵装置を有寸る自動車の第
１の実施例を示ラ俣八図である。スデアリング装置１は
運転壱が操舵り−るスデアリング３と、このステアリン
グ３の回転動力を車幅方向の往復運動に変換りる第１ピ
ニオン４およびラック部材５の第１ランク部５ａと、基
端がラック部材５の各端に連結されたタイロット６，６
と、一端がタイロツド６，６の先端に、他端が左右の前
輪２Ｌ，２Ｒに連結ざれたナックルアーム７，７とを備
えており、ステアリング３の操舵に応じて周知のように
前輪２Ｌ、２Ｒの操舵が行なわれるようになっている。

後輪１０Ｌ、ＩＯＲは一端が１ナスマウントフレーム１
２に回動自在に支持ざれたサスペンションアーム１１の
他端にナックル１２、１２を介して支持されている。ザ
スマウン１へフレーム１４は３ケ所でゴムプッシュ１３
ａ，１３ｂ，７３Ｇを介して車体に取り付けられている
。後輪１０Ｌ、１０Ｒを支持するナックル１２、１２の
アーム部にはタイロットを介して後輪転舵装置２０の転
舵部４４２２が連結していて、この転舵部材２２の車幅
方向の動きによってナックル１２、１２か回動されて後
輪転舵が行なわれる。後輪転舵装置２０は、操舵力伝達
装置３０の後伝達軸３Ｓと連結り−る人ノノ軸２４と、
この入力軸２４の後端部に形成ざれたビニオンと噛合す
るラックを有し車幅方向に延びた転舵部材２２と、この
転舵部材２２を車幅方向に摺動自在に保持するハウジン
グ２１と、このハウジング２１内に形成されたパワーシ
リンタに入力＠２４の回転に応じて油圧を送る第１コン
１〜ロールバルブ２３とからなり、転舵部月２２の両端
はそれぞれ左右のタイロッド１５、１５と連結する。こ
のため、入ノＪ軸２４の回転に応じて転舵部材２２がハ
ウジング２１内を車幅方向に動かされて後輪転舵が行な
われ、同時に第１コン］一ロールバルブ２３からの圧油
供給を受けたパワーシリンダではこのパワーシリンダ内
に挿入された転舵部拐２２と一体のピストンに油圧力が
与えられ、後輪転舵が助勢される。

入ノノ軸２４に回転を伝える操舵力伝達装置３０は、前
輪のステアリング装＠１のラック部材５上に形成された
第２ラック部５ｂと噛合ずる第２ビニΔン３１ａを前端
に有し前俊に延びる前伝達軸３１と、この前伝達＠ｂ３
１の後端と連結し前伝達軸３１の回転を調整して出ノノ
するメカニカルコンｌ〜ロールボックス３２と、前端が
メカニカルコン１一【」一ルボックス３２と連結ずると
ともに後端が前記入ノ〕軸２４に連結し、メカニノＪル
コン１〜ロールボックス３２の出力を入力軸２４に伝え
る後伝達軸３３とからなり、前輪操舵によるラック部月
５の動きをメカニカルコン１〜ロールボックス３２によ
り調整ざれた回転として入ノコ軸２４に仏える。

このため、前輪操舵は操舵力伝達装置３０Ｊ３よび後輪
転舵装置２０によって後輪側に機械的に伝達され、＋ｉ
＆輪操舵に応じて後輪転舵が行なわれる。

以下、この後輪転舵を主転舵と称づ。

一方、サスマウン１〜フレーム１４には後輪副操卯手段
４０の副転舵部祠４２の両端４２ａ，４２ｂが連結され
ている。後輪ｕ１転舵手段４０は、上記副転舵部材４２
と、このＤ１転舵部材４２を車幅方向摺動自在に支える
ハウジング４１と、このハウジング内で副転舵部材４２
に形成されたラックに噛合するビ二オンを回転軸上に有
するステップモータ４４と、このステップモータ４４の
回転に応じてハウジング４１内に形成されたパワーシリ
ンダに油圧を供給する第２コントロールバルブ４３とか
らなり、ステップモータ４４の回転に応じてラック・ピ
二オンを介して副転舵部拐４２が車幅方向に動かされ、
この勤ぎは第２コントロールバルブ４３からの油圧を受
（プだパワーシリンタによって助勢ざれるようになって
いる。副転舵部拐４２が車幅方向に動かされると、サス
マウントフレーム１４が押されこれを支持するゴムプッ
シュ１３ａ，１３ｂ，１３ｃが変形される。本図のよう
に３１囚のゴムプッシュにより支えられたサスマウント
フレーム１４は副転舵部材４２から車幅方向の力を受け
ると、ゴムプッシュ１３ａ，１３ｂが変形してゴムプッ
シュ１３ｃを中心として回される。このため、後輪１０
ｍ、ＩＯＲは転舵される。以下、この後輪転舵を副転舵
と称する。ステップモータ４４の回転はドライバ５５を
介して入力されるコントローラ５４からの信号により制
御され、この信号は、車速センサ５２からの車速信号Ｊ
ｊよび舵角センサ５１からの前輪操舵角信号に基づいて
定められる。なおコン１〜〇ーラ５４はバッテリ５３か
らの電源供給を受けて作動する。

以上のように構成した４輪操舵装置の作動を以下に説明
する。前輪操舵角（θＨ）に対ずる主転舵角（θＲｔ）
の関係は第２図に示づように前輪操舵角（θＨ）が小さ
い時は、主転舵角をθＨに比例して大きく、すなわち後
輪を同位相側に転舵ざゼ、θＨが所定値（θ／−７７１
）を超えると、θＨに対して徐々に小さく、すなわち逆
位相側へ転舵させるように、メカニカルコントローノレ
ボックス３２が構成されている。このように主転舵させ
ることにより操舵角が小さい領域ではレーンチェンジ等
が多いということから同位相転舵によってスムーズな横
移動を可能にし、操舵角が大きい領域では逆位相転舵に
より旋回性を良くずることができ、操縦性の向上を図る
ことができる。一方、副転舵角（θバ２）は第３図に示
すように、前輪操舵角《θＨ）に比例して変化ずるとと
もにこの変化率（すなわち直線の傾き）が車速が増すほ
ど大きく（図中矢印Ａの方）なるように制御される。

これは、同位相方向に転舵するのは旋回時の横力を受け
る後輪がトーイン側に転舵されることに鑑みたもので、
車速が大ぎくなるに応じてこのトーイン側への副転舵を
大きくして、高速時の安定性Ｊ５よび中低速時の回顧性
を両立させようとづるものである。

このため、主転舵と副転舵を組み合わせた本装置では、
前輪操舵角（θＨ》に対して後輪転舵角（θＲ）は第４
図に示すようになる。なお、矢印Ａは車速が大きくなっ
た時の変化方向を示す。このため、両転舵特性の長所を
共に得ることができ、操縦安定性が非常に向上ずる。な
お、副転舵の制御は車速の代わりに前輪操舵角速度（θ
Ｈ）を用いて、ｄＨの増加に応じて第２図の直線の傾ぎ
が小さくなる方へ特性を変化させるようにしてもよく、
これにより急旋回時の回顧性を良くすることができる。

さらに、副転舵はサスマウントフレーム１４を支持づる
ゴムプッシュ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの変形によって行
なっているので、後輪副転舵手段４０が例えば制御系の
故障等により作動しなくなっても、主転舵は影響を受け
ないため、操縦安定性を十分に確保でき、しかも主転舵
は信頼性の高い機械的手段によってなされているので、
信頼性の高い且つ安全な４輪操舵装置である。

第５図および第６図は本発明の４輪操舵装置の第２の実
施例を示す平面図および正面図であり、図中矢印Ｆｒｏ
ｎｔが車両前方を示す。ステアリング１０３が運転者に
より操作されると、この回転が第１ギヤボックス１０４
に伝えられ、この第１ギヤボックス１０４においてラッ
ク・ビニオンＩａ＋！Ｉ′８の公知の機構によって上記
回転が車体幅方向の動きに変換され、第１ラックハウジ
ング１０５内に設けられた第１ラック（図示せず）を車
体幅方向に動かす。この第１ラックの両端がそれぞれ左
右のタイロツド１０６、１０６と連結し、この左右のタ
イロツド１０６、１０６は左右の前輪１０２Ｌ，１０２
Ｒを保持するナックルアーム１０７、１０７（いずれも
左側は図示せず）と連結していて、第１ラックの幅方向
の動きがナックルアーム１０７、１０７に伝えられて前
輪が操舵される。なお、第１ラックハウジング１０５内
にはパワーシリンダが形成されていて、このパワーシリ
ンダ内に第１ラックに固設されたピストンが嵌挿されて
いる。このパワーシリンダ内に油圧ボンブ（図示せず》
からの圧油がギヤボックス１０４に設けた前輪コントロ
ールバルブを介してステアリング１０３の操作に応じて
送られ、パワーシリンダ内に発生した油圧をピストンが
受けて第１ラックの動きがパワーアシストされる。以上
のようにして、公知のパワーステアリング装置が構成さ
れているのである。なお、第１ラックハウジング１０５
が車体１１１のブラケット１１１ａに固定されている。

この第１ラックハウジング１０５の下方には、第１ラッ
クと平行に配ざれ車幅方向に可動の第２ラックく図示Ｕ
ず》を内部に右ずる第２ラックハウジング１０９が配さ
れ、この第２ラックハウジング１０９は第１ラックハウ
ジング１０５に固定ざれている。さらに、第１ラックと
第２ラックはコネクティングロツド１０８を介して連結
ざれていて、このため、スデアリング１０３の操作に応
じた第１ラックの幅方向の動きはそのまま第２ラックに
伝わり、第２ラックも幅方向に動かされる。

第２ラックは、第２ラックハウジング１０９に固定され
た第２ギヤボックス１１０内において第２ご二オンと噛
合し、第２ピニオンは第２ギＡ７ボックス１１０から後
方に突出する出力軸１１０ａと結合していて、第２ラッ
クの幅方向の動きが出力軸１１０ａの回転として伝わる
。

この出力軸ｉｉｏａは、第１ジョイント１１２ａ，前プ
ロペラシャフト１１２および第２ジョイント１１２ｂを
介してメカニカノレコント口一ノレボックス１１３のイ
ンプットシャフト１１４と連結していて、出ノノ軸１１
０ａの回転はメカニカルコントロールボックス１１３に
伝達される。そして、このメカニカノレコント口一ノレ
ボツクス１１３においてーｒンプットシャフト１１４の
回転が適宜調整され（調整内容については後述）アウト
プットシ１７７１〜１１５の回転として出力される。ア
ウトプットシャフト１１５は、第３ジョイント１１６ａ
，後プロペラシャフト１１６、第４ジョイント１１６ｂ
を介して、第３ギヤボックス１１７内に配設された第３
ビニオンと結合ずる入力軸１１７ａと連結ざれ、アウト
プットシャフト１１５の回転は入力軸１１７ａにそのま
ま伝えられる。

第３ギヤボックス１１７は第３ラックハウジング１１８
に固設され、第３ラックハウジング１１８ｌユサブフレ
ーム１２０に固定されている。この第３ラックハウジン
グ１１８内には車体幅方向に延び、両端が第３ラックハ
ウジング１１８から左右外方へ突出する車体幅方向移動
可能な後輪転舵部材１１９が配され、後輪転舵部材１１
９にはラックが形成され、このラックが前記第３ビニオ
ンと噛合している。このため、入力軸１１７ａに伝えら
れた回転により第３ご二オンが回され、これに応じて後
輪転舵部材１１９が幅方向に動かされる。なお、第３ラ
ックハウジング１１８内にもパワーシリンダが形成され
ており、このパワーシリンダ内に後輪転舵部材１１８に
固設されたピストンが嵌挿されて、左右のシリンダ室を
形成している。この左右のシリンダ室に油圧ポンプ（図
示せず》からの圧油が、第３ギＡ７ボックスに取り付Ｇ
Ｊられた後輪コントロールバルブ１１７ｂを介して、入
力軸１１７ａの回転に応じて選択的に圧油が送り込まれ
、このシリンダ室に発生した油圧をピストンが受４フで
後輪転舵部材１１９の幅方向の動きがパワーアシストさ
れるように描成されている。

後輪転舵部拐１１９の両端は、後輪１２２ｍ，１２２Ｒ
（１２２Ｌは図示せず》のナックルアーム１２１、１２
１に連結され、後輪転舵部材１１９の左右の動きにより
主転舵される。

後輪１２２Ｌ、１２２Ｒはアーム１２４を介して車体に
支持されるのであるが、左右対称のため車体右側のみに
ついて説明ずる。後輪１２２Ｒを回転自在に支持するア
ーム１２４の内端は、サブフレーム１２０に回動自在に
固定され、ざらに前後に延び前端が車体に連結した副ア
ーム１２３によっても支持ざれている。アーム１２４の
内端におけるサブフレーム１２０は矢印Ｂ−Ｂに沿った
拡大断面図（第７図）に示ずように、ザブフレーム１２
０に固定されたビンゴ２０ａの周囲に、第１ゴムプッシ
ュ１２７を介してアーム１２４に固定された第１円筒休
１２４ａが回動自在に連結している。さらに、この第１
円筒体１２４ａを凹んで第２ゴムプッシュ１２６が配さ
れ、この第２ゴムプッシュ１２６を囲む第２円筒体１２
５ａＩＪ＜第１円筒体１２４ａに対して回動自在になっ
ている。

第２円筒体１２５ａには副転舵部材１２５が接合され、
この副転舵部材１２５は、サブフレーム２０内に固設さ
れたパワーシリンダ１３１内に車幅方向摺動自在に配さ
れている。副転舵部材１２５はパワーシリンダ１３１内
においてピストンを有し、このピストンがコントロール
バルブ１３０からパワーシリンタ１３１に送られる圧油
を受けることにより副転舵部拐１２５が車幅方向の力を
受（プる。副転舵部拐が車幅方向の力を受けると、これ
によってアーム１２５も押され第１ゴムプッシュ１２７
の変形によりアーム１２５がサブフレーム１２０に対し
車幅方向に動かされる。このため、俊輪１２２Ｒは転舵
部月１１９どナックルアーム１２１の連結点を中心とし
て副転舵されることになる。なＪ３、コントロールバル
ブ１３０の作動は、例えば第１の実施例と同様にステッ
プモータ等に行なえばＪ；いので説明は省略する。この
ように、第２の実施例においても橢械的に主転舵を行な
わせるとともに、電気的に副転舵を行なわせ、信頼性を
損なうことな《、操縦安定性の一層の向上を図ることが
でぎる。なお、主転舵および副転舵の方法は第１の実施
例と同じなので説明は省略する。

以上説明したように、本発明では信頼性の高い機械的作
動系を有覆る主転舵系と、複雑な制御も容易に行なえる
副転舵系とをそれぞれ独立して設け、操縦安定性の向上
と信頼性の確保を共に満足させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による４輪操舵装置を有する自動車の第
１の実施例を示す模式図、 第２図は前輪操舵角（θ）に対する主転舵角（θ１）の
関係を示すグラフ、 第３図は前輪操舵角（θ）に対する副転舵角（θ２）の
関係を示すグラフ、 第４図は前輪操舵角（θ）に対する後輪転舵角（θ）の
関係を示すグラフ、 第５図および第６図は本発明の４輪操舵装置を有する自
動車の第２の実施例を示す平面図および正面図である。 第７図は第５図の矢印Ｂ−８に沿ってザブフレームと副
転舵部材の連結部を切断して示す拡大断面図である。 ３、１０３・・・ステアリング５・・・ラック部材６、
１０６・・・タイロツド ７、１０７・・・ナックルアーム ３２、１１３・・・メカニカノレコント口一ノレボック
ス２２、１１９・・・転舵部材 ４２、１２５・・・副転舵部材 −４３７−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 後輪がサスペンションアームによって複数の支持点で弾
   性体を介して車体に支持ざれた自＃ｊＪ車において、 曲輪を操舵Ｊるステアリング装置と、 後輪を転舵づる後輪転舵装鐙と、 前記両装置を機械的に連結して前輪の操舵力を後輪に伝
   達する操舵力伝達装置と、 前記複数の支持点の少なくとも１つに油圧力を加えて前
   記弾性体の少なくとも１つの変形ｍを変化させる後輪副
   操舵手段とがらなることを特徴とずる車両の４輪操舵装
   置。