JP2630662B2 - 四輪操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、所定の条件下において後輪を前輪ととも
に転舵させる四輪操舵装置に関する。

【従来の技術】

四輪操舵装置には、種々のタイプのものがあるが、そ
のなかの一般的なものとして、前輪転舵機構と後輪転舵
機構とを機械的に連繋し、ステアリングホイールの回転
を後輪転舵機構に伝えて後輪を転舵させるように構成す
る、いわゆる機械式舵角応答型の四輪操舵装置がある。
この四輪操舵装置の場合、通常、ステアリング操舵角が
小さい範囲では、後輪を前輪に対し同位相（同方向）に
転舵させ、ステアリング操舵角が所定値以上になるとき
には、後輪を前輪に対し逆位相（逆方向）に転舵させる
ように構成されている。これは、中・高速時にレーンチ
ェンジ等を行う場合はステアリング操舵角が小さく、ま
た、低速時にＵターン等の大きな旋回を行う場合は、ス
テアリング操舵角が大きくなることに着目したものであ
る。中・高速時におけるレーンチェンジ等の際、後輪を
同位相に転舵させることで、車両の横すべりを抑制して
操縦安定性を高めることができ、一方、低速旋回時には
後輪を逆位相に転舵させることで、車両の旋回半径を小
さくして、小回り性を向上させることができるのであ
る。 ところで、たとえば特開昭61−9374号には、機械式舵
角応答型の四輪操舵装置の一例が示されている。 この公報の四輪操舵装置の場合、ステアリングホイー
ルの回転に連動して回転する回転シャフトに偏心状に設
けられたクランクピンと、このクランクピンに套嵌さ
れ、かつ固定状のリングギヤの内周歯に噛合させられた
プラネタリーギヤと、このプラネタリーギヤとともに回
転する偏心体とを備える。上記回転シャフトの回転時、
リングギヤに噛合するプラネタリーギヤは、自転しつ
つ、回転シャフトの軸心回りに公転し、そのときの上記
偏心体の車幅方向の動きが、ストロークロッドを介して
後輪転舵用タイロッドに伝達される。そして、第５図に
示すように、ステアリング操舵角が小さい範囲では、後
輪を前輪に対し同位相に転舵させ、ステアリング操舵角
が所定値以上になると、後輪を逆位相に転舵させるよう
に構成されている。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、上記公報の四輪操舵装置には、次のよ
うな問題点がある。 上述のように、後輪を転舵するにあたっては、回転シ
ャフトの回転時における偏心体の車幅方向の動きを取り
出し、この動きを後輪に伝える。したがって、ステアリ
ング操舵角に対する後輪転舵角の特性線図は、第５図に
示すように、正弦曲線と同じような波形の曲線となる。
そのため、後輪の同位相操舵域は、どうしてもステアリ
ング操舵角の大きな範囲にわたり、また、転舵角が最大
値に達した後の転舵角の減少の割合も緩やかであること
から、中・高速域での旋回時には、常に後輪が比較的大
きな転舵角で同位相に転舵され続ける。 ところが、定常旋回中等において後輪が同位相に転舵
され続けると、アンダステア特性が強くなって、操縦安
定性が却って悪化する。中、高速域での旋回走行時にお
いては、後輪を同位相に転舵することにより、後輪に積
極的に横すべり角を与えてコーナリングフォースを引き
出した後は、換言すると、後輪を同位相に転舵すること
で、車両を横すべりさせることなく、後輪に横すべり角
を与えることができるようにした後は、後輪の舵角を０
にし、あるいは後輪の転舵角を著しく減少させることが
望ましく、これにより、アンダステア特性の増長を防止
して操縦安定性を確保できる。 したがって、上記従来の四輪操舵装置では、中・高速
域での旋回走行時における操縦安定性の向上を十分に図
れないばかりか、却って、旋回中における操縦安定性が
悪くなる懸念がある。 また、従来では、上記とは異なる四輪操舵装置とし
て、特開昭62−8866号公報に記載されたものもある。同
公報に記載された四輪操舵装置は、いわゆる車速応答型
と称されるものであって、前輪に対する後輪の転舵角の
位相を、車速に応じて、逆位相または同位相に切換える
ものである。したがって、このような構成の四輪操舵装
置では、同公報の図３に示されているように、前輪に対
する後輪の転舵角の位相は、所定の車速値をターニング
ポイントとして、同位相領域から逆位相領域へ急激に変
化する。その結果、結局は、先に説明した特開昭61−93
74号公報に記載の四輪操舵装置と同様に、たとえば定常
旋回中などにおいては、車両のアンダステア特性が助長
されてしまうという不具合を生じていた。 なお、上記特開昭62−8866号公報に記載された四輪操
舵装置では、前輪の転舵角が小さいときには、後輪が転
舵されない不感帯域を設定しているが、このような手段
では、前輪を比較的大きく転舵している定常旋回中にお
いて発生するアンダステア特性の助長を解消することは
できない。 そこで、本願発明は、旋回時におけるアンダステア特
性の増長を回避して、旋回時における操縦安定性を十分
に向上させうるように構成された四輪操舵装置を提供す
ることにより、上記従来の問題を解決することをその目
的とする。

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的
手段を講じている。 すなわち、本願発明は、前輪を操舵するステアリング
の操舵角が小さい範囲において後輪を前輪に対し同位相
に転舵させる同位相領域と、前記ステアリングの操舵角
が大きい範囲において後輪を前輪に対し逆位相に転舵さ
せる逆位相領域とを連続して設けた四輪操舵装置におい
て、 上記同位相領域と逆位相領域との間に、同位相方向の
転舵量が０もしくは微小な中立区間を設けたことを特徴
としている。

【発明の作用および効果】

本願発明では、車両の旋回時に後輪を前輪と同位相に
転舵させることによって、後輪に横すべり角を与えてコ
ーナリングフォースを引き出し、車両の横すべりを防止
した後において、さらにステアリングが操舵されて定常
旋回動作に入ると、後輪の転舵量が０もしくは微小とな
る。したがって、従来とは異なり、定常旋回動作中に、
後輪の転舵角が長時間にわたって前輪と同位相のまま維
持されたり、あるいは後輪の転舵角が前輪とは逆位相の
状態へ急激に変化することが回避される。その結果、本
願発明によれば、アンダステア特性の助長などを防止
し、優れた操縦安定性を確保できる。

【実施例の説明】

以下、本願発明の実施例を図面を参照しつつ具体的に
説明する。 第２図は、本実施例に係る四輪操舵装置の全体構成を
概略的に示した図である。 前輪転舵機構１には、一般的なラック・ピニオン式の
ステアリングギヤを用いている。ステアリングホイール
２を回すと、ラック杆３が車幅方向に動かされるととも
に、その動きがタイロッド4,4およびナックルアーム5,5
を介して前輪6,6に伝えられて、前輪6,6が所定方向に転
舵される。 一方、後輪転舵機構７には、カム機構を利用して構成
されたものが装備されている。また、後輪転舵機構７は
伝動シャフト８を介して前輪転舵機構１と連繋されてお
り、これにより、ステアリングホイール２の回転を後輪
転舵機構１に伝えて、後輪９を転舵させるように構成し
ている。 すなわち、後輪転舵機構７は、アクスルビーム等に固
定支持されるギヤボックスハウジング10内に、前後方向
水平軸線回りに回転可能に設けられたカム板11と、この
カム板11の両側方に略一定間隔を隔てて対向するる左右
一対の回転ローラ状のカムフォロア12,12と、このカム
フォロア12,12を支持する車幅方向にスライド可能なス
ライドバー13とを備える。 上記カム板11には、上記伝動シャフト８の後端に連結
されたシャフト14が一体に組み付けられている。一方、
伝動シャフト８の前端には、前輪転舵機構１のギヤボッ
クス15内に配設され、かつ上記ラック杆３に噛合させら
れたピニオン（図示略）が取付けられている。 また、上記スライドバー13は、カムフォロア12,12を
回転可能に支持する枠状のカムフォロア支持部13aと、
このカムフォロア支持部13aの両端に突設されたタイロ
ッド連結軸部13b,13bとを備える。そして、上記タイロ
ッド連結軸部13b,13bが、ギヤボックスハウジング10に
車幅方向スライド可能に支持されている。また、上記カ
ムフォロア支持部13aの前壁部には、上記シャフト14を
通すための穴13cが形成されているとともに、上記穴13c
は、スライドバー13を車幅方向にスライドさせる必要
上、車幅方向の長孔状に形成されている。 したがって、ステアリングホイール２の回転が、伝動
シャフト８を介してカム板11に伝達され、これによりカ
ム板11が回転させられる。また、カム板11が、所定角度
回転して、そのカム面により左右何れかのカムフォロア
12を押動すると、これを支持するスライドバー13が車幅
方向に動かされる。このスライドバー13の車幅方向動
は、その両端に連結されたタイロッド16,16およびナッ
クルアーム17,17を介して後輪9,9に伝達され、これによ
り後輪9,9が所定方向に転舵される。 さて、本実施例では、後輪９を同位相に転舵する場
合、その転舵角が最大値に達した後には、その転舵角を
急激に減少させ、その転舵量を０もしくは微小な角度領
域（中立区間の領域）にするが、それにあたり、本例の
場合、上記カム板11のプロファイルを次のように形成し
ている。 第３図に示すように、本例のカム板11は、略おむすび
形状を呈し、その外周面の両側には、第一カム面18と第
二カム面19とがそれぞれ左右対称に形成されている。こ
れらカム面18,19は、カム板11の回転軸心Ｏを中心と
し、かつ上記回転軸心Ｏと第３図（ａ）に示すような中
立状態でのカムフォロア12とカム板11の接点との間の距
離を半径とする基準円Ｃから膨出するように形成されて
いる。また、カム板11の外周における上記カム面18,19
と回転軸心Ｏを挟んで対向する部位は、基準円Ｃよりも
半径方向内方に入り込んだ凹面状に形成されている。し
たがって、カム板11が所定角度回転して、カム面18ある
いは19が一方のカムフォロア12に向かいあうとき、他方
のカムフォロア12には凹面部が向かいあう。このとき、
一方のカムフォロア12はカム板11に押動され、一方、他
方のカムフォロア12は上記一方のカムフォロア12と同方
向の動きを許容されるので、これらを支持するスライド
バー13が車幅方向に動かされ、これに伴い後輪９が転舵
されるのである。 また、第３図（ｂ）に示すように、ステアリング操舵
角が小さい範囲において、上記第一カム面18が一方のカ
ムフォロア12に向かい合い、第３図（ｃ）に示すよう
に、ステアリング操舵角がさらに大きくなったときに、
第二カム面19が他方のカムフォロア12に向かい合うよう
にしている。この場合、カム板11が左右何れのカムフォ
ロア12を押動するかによって、スライドバー13のスライ
ド方向が変わるので、後輪９の転舵方向も反対になる。
また、第一カム面18が一方のカムフォロア12に向かいあ
う場合の後輪９の転舵方向を前輪６と同方向に設定して
いる。したがって、ステアリングを中立位置から切る
と、第１図に示すように、後輪９は、まず同位相に転舵
され、このあと、逆位相に転舵される。 そして、本例の場合、第１図に示すように、後輪９を
同位相に転舵させるにあたり、転舵量が最大値から減少
するときのその減少の割合が、第５図の特性線図に示さ
れるような場合に比して大きくなるように、後輪９を同
位相に転舵させるときにカムフォロア12を押動する上記
第一カム面18を形成している。これは、第３図に示すよ
うに、第一カム面18を、第１図に示す特性線図における
同位相操舵域の波形と同じような形状に形成すればよ
い。また特に本例では、後輪９の同位相方向の転舵量が
最大値から減少して逆位相操舵域に入るまでの間に、ス
テアリング操舵角のある一定の範囲にわたり、後輪舵角
がほぼ０に近い状態をとるようにしている。 すならち、本四輪操舵装置においても、従来の一般的
な四輪操舵装置と同様に、中・高速旋回時には後輪９が
同位相方向に転舵される。後輪９を同位相に転舵して、
後輪９に積極的に横すべり角を与えてコーナリングフォ
ースを引き出すことで、前後輪に旋回時の遠心力に対抗
しうるコーナリングフォースを発生させるにあたり、車
両を横すべりさせなくて済み、操縦安定性が高まるから
である。しかしながら、このようにステアリングの切り
出し伴い最適な大きさのコーナリングフォースを引き出
しうる程度に後輪９を転舵させた後、さらにステアリン
グが切られて定常旋回等に入るときには、後輪９の同位
相方向の転舵量が著しく減少させられ、これにより、後
輪の同位相操舵に起因する旋回中のアンダステア特性の
増長が回避される。したがって、従来の四輪操舵装置の
ように旋回中にアンダステア特性が強くなり過ぎること
はなく、アンダステア特性の増長による操縦安定性の悪
化を防止できる。 なお、本例では、第３図に示すように、カム板11の外
周には、上記第一カム面18の手前において、回転軸心Ｏ
からの半径距離が基準円Ｃの半径と同等である円筒外面
状の不作動面20を、所定角度範囲にわたり設けている。
したがって、ステアリングを中立位置から切り始めて
も、後輪９が即座に同位相方向に転舵されることはな
く、ステアリング操舵に遅れて後輪９が同位相方向に転
舵され始める。ステアリングの操舵と同時に後輪が同位
相に転舵されると、旋回突入時におけるヨーイングの発
生が鈍くなり、そのため、ドライバは、ステアリングを
切っているにもかかわらず車両の向きが変わらないとい
う違和感を覚える。そこで、後輪９の同位相方向の転舵
をステアリングの操舵開始に対して遅らせることによっ
て、旋回突入時に適度な大きさのヨーイングの発生を促
しうるようにしている。 また、後輪９の転舵制御においては、第１図に示すよ
うに、中立位置からのステアリング切り出し時における
特性線図が下に凸の曲線となるように構成している。す
なわち、後輪９が同位相に転舵される場合、その後輪舵
角の立ち上がりが鈍くなるようにしている。これによっ
ても、ヨーイングの発生を適度に促すことができ、操縦
安定性がより向上する。 次に、本願発明の第二の実施例を説明する。 第４図に示すように、本例の場合、後輪９を同位相方
向に転舵させ、その転舵角が最大値に達した後は、転舵
角を０まで急激に減少させるとともに、この舵角０の状
態が一定のステアリング操舵範囲にわたり続くようにす
る。上記の舵角０の範囲は、中・高速域での旋回時に使
用されるステアリング操舵域に対応させる。また、同位
相操舵範囲を上記第一の実施例の場合よりも小さくして
いる。これは、レーンチェンジの際のステアリング操舵
角がコーナリング時の場合よりも一般に小さいことに着
目したものであり、後輪９の同位相操舵範囲をほぼレー
ンチェンジの際に使用されるステアリング操舵域に対応
させているのである。なお、その範囲は、車のステアリ
ングギヤ比等の設定の違いによって変わってくる。 さて、以上の構成をとる本例の四輪操舵装置において
は、中・高速域での旋回走行時、ステアリングの切り出
しに伴い後輪９が同位相に転舵され、これにより、車両
の横すべりが抑制され、操縦安定性が確保されるが、ス
テアリングがレーンチェンジの場合の操舵域よりもさら
に大きな操舵域にまで切られて定常旋回等に入るときに
は、後輪９の舵角が０に戻される。したがって、旋回
中、アンダステア特性が強くなることはないので、操縦
安定性が良くなる。もちろん、上述のようにレーンチェ
ンジの際には後輪９は同位相に転舵されることから、レ
ーンチェンジ時の操縦安定性も十分に確保される。 なお、このように後輪９を制御するための四輪操舵装
置の具体的構成は、上記第一の実施例と同じもので対応
できる。この場合、上記カム板11の外周に、ステアリン
グを中立位置から切り始めたときに、左右一対のカムフ
ォロア12,12のうちの一方のカムフォロア12を押動して
後輪９を同位相方向に転舵させる第一のカム面を設ける
とともに、このカム面に続いて、カムフォロア12を押動
しない不作動面を、さらにこの不作動面に続いて、他方
のカムフォロア12を押動して後輪９を逆位相に転舵させ
る第二のカム面を、それぞれ設ければよい。 ところで、本願発明の範囲は、上記実施例に限定され
るものではない。 たとえば、後輪の転舵角を同位相における最大値から
減少させるときの変化の割合は、必要とされる後輪舵角
の大きさ等に応じて適宜設定すればよい。 さらに、後輪転舵機構ないしは四輪操舵装置全体の構
造も、上記実施例で示したものに限定されない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の第一の実施例に係る四輪操舵装置の
ステアリング操舵角に対する後輪転舵角の特性線図、第
２図は実施例に係る四輪操舵装置の全体構成図、第３図
は実施例に係る後輪転舵機構のカム機構部を第２図のII
I矢視方向から見て模式的に示した図、第４図は第二の
実施例に係る四輪操舵装置のステアリング操舵角に対す
る後輪転舵角の特性線図、第５図は従来例のステアリン
グ操舵角に対する後輪転舵角の特性線図である。 ６……前輪、７……後輪転舵機構、９……後輪。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前輪を操舵するステアリングの操舵角が小
   さい範囲において後輪を前輪に対し同位相に転舵させる
   同位相領域と、前記ステアリングの操舵角が大きい範囲
   において後輪を前輪に対し逆位相に転舵させる逆位相領
   域とを連続して設けた四輪操舵装置において、 上記同位相領域と逆位相領域との間に、同位相方向の転
   舵量が０もしくは微小な中立区間を設けたことを特徴と
   する、四輪操舵装置。