JPH02283570A - 車両の後輪操舵装置 - Google Patents

車両の後輪操舵装置

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JPH02283570A
JPH02283570A JP10199789A JP10199789A JPH02283570A JP H02283570 A JPH02283570 A JP H02283570A JP 10199789 A JP10199789 A JP 10199789A JP 10199789 A JP10199789 A JP 10199789A JP H02283570 A JPH02283570 A JP H02283570A
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JP
Japan
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rear wheel
wheel steering
torque
steering
wheel support
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Pending
Application number
JP10199789A
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English (en)
Inventor
Takeshi Edahiro
枝広 毅志
Hirotaka Kanazawa
金沢 啓隆
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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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、車両の後輪操舵装置、特にその緩衝装置の取
付構造に関するものである。
(従来の技術) 前輪の操舵のみならず後輪の操舵をも行うように構成さ
れた4輪操舵車両等においては、例えば特開昭59−8
1273号公報に開示されているように、後輪操舵のた
めの後輪操舵装置が設けられる。この後輪操舵装置は、
一般に、各後輪支持部材に連結された後輪操舵機構を備
えており、この後輪操舵機構の作動により各後輪の操舵
を行うようになっている。後輪操舵機構の作動は機械的
あるいは電気的駆動手段等によりなされるが、いずれの
場合においても、操舵に要する駆動力を右方向操舵と左
方向操舵とで均等にするため、車両直進時における後輪
の向きを基準といて上記作動がなされるようになってい
る。
さらに、上記後輪操舵装置は、後輪操舵機構による後輪
操舵に異常が発生した場合のフエイルセ−フを図るべく
、該後輪操舵機構をその作動の基準となる位置(すなわ
ち中立位置)に向けて常時付勢する中立付勢手段を備え
ている場合が多い。
このような中立付勢手段を備えた後輪操舵装置において
は、該中立付勢手段の付勢力に抗して後輪を操舵する必
要があるが、この操舵に要する最大駆動力を最小限に押
えるべく、上記中立付勢手段の付勢力は左右いずれの方
向についても均等に設定されるのが普通である。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このように構成された後輪操舵装置を備
えた車両を実際に走行させてみたところ、旋回走行性に
おいて左右不均等な現象が発生した。
すなわち、後輪操舵機構による後輪操舵を行わない状態
で車両を旋回走行させたときに車両に作用する横力に対
して上記中立付勢手段がその付勢力により後輪操舵機構
を中立位置に保持しておくことができる限界横力が、右
旋回時と左旋回時とで明らかに異なる値を示したのであ
る。
この結果について種々検討を加え、その原因を追求した
ところ、後輪支持部材と車体との間に架設された緩衝装
置の緩衝用コイルスプリングの変形に起因して上記現象
が生ずるものであることが判明した。すなわち、上記コ
イルスプリングは、ばね上荷重により変形(一般に圧縮
変形)するが、この変形に伴い該コイルスプリングは捩
り変形を起こそうとする。しかしながら、コイルスプリ
ングの両端部は一般に緩衝装置のばね上側部分とばね下
側部分とに固定されているため、上記捩り変形が妨げら
れてばね上およびばね下問にトルクを生ずることとなる
。この場合において、緩衝装置のばね上側部分は車体に
固定されているので、上記トルクは、ばね下側部分から
後輪支持部材に伝達され、この後輪支持部材をキングピ
ン軸線まわりに回転させるモーメントとして作用するこ
ととなる。しかして、上記コイルスプリングは、従来、
一般に、部品共通比の観点から、左右の緩衝装置共に巻
線方向同一のものが用いられているため、上記モーメン
トは左右の後輪支持部材について同方向に作用し、これ
らを重畳したモーメントに対抗する分だけ中立付勢手段
から後輪操舵機構に付勢力が反力として作用することと
なる。そして、この付勢力が作用している状態を基準に
旋回走行時の横力が中立付勢手段に入力されるため、右
旋回時と左旋回時とで限界横力に差異が生じたものであ
る。
このように限界横力に左右差が生ずる場合には、小さい
方の限界横力を所定の設定値まで引き上げるべく中立付
勢手段の付勢力を大きくする必要があるが、このように
した場合には、この付勢力に打ち勝つ駆動力をもって後
輪操舵を行うことが必要となるため、アクチュエータの
大型化あるいは省エネルギの要請に対する逆行等の弊害
を生ずることとなる。
また、中立付勢手段を有しない後輪操舵装置にあっては
、上記コイルスプリングに起因するモーメントにより後
輪が左右いずれかに傾いた状態を基準に後輪操舵がなさ
れることとなるため、右方向操舵と左方向操舵とで操舵
に要する駆動力が異なったものとなり、しかも直進時に
おいてもアクチュエータの作動が必要となり、この場合
にも上記弊害を生ずることとなる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、後輪操舵に要する駆動力を右方向操舵と左方向操舵
とで均等にすることあるいは均等な値に近づけることの
できる車両の後輪操舵装置を提供することを目的とする
ものである。
(課題を解決するための手段) 本発明による車両の後輪操舵装置は、従来発生していた
上記のような左右差が緩衝用コイルスプリングに起因す
るものであることが解明できたことに鑑み、緩衝装置の
車体への取付けを所定方向に捩られたマウントラバーを
介して行うことにより、ばね上荷重によるコイルスプリ
ングの変形に伴う緩衝装置から後輪支持部材へのトルク
伝達を防止あるいは低減するようにし、もって上記目的
達成を図るようにしたものである。すなわち、左右の後
輪を支持する1対の後輪支持部材と、これら各後輪支持
部材に連結され、前記各後輪を操舵する後輪操舵機構と
、巻線方向同一の緩衝用コイルスプリングをそれぞれ備
え、前記各後輪支持部材と車体との間に架設されてなる
1対の緩衝装置とを備えた車両の後輪操舵装置において
、前記1対の緩衝装置のうち少なくとも一方が、ばね上
荷重による前記コイルスプリングの変形に伴い該緩衝装
置から前記後輪支持部材に作用するトルクの向きとは逆
向きのトルクが前記後輪支持部材に作用するように捩ら
れたマウントラバーを介して車体に取り付けられている
ことを特徴とするものである。
(作  用) 上記構成に示すように、1対の緩衝装置のうち少なくと
も一方が、ばね上荷重によるコイルスプリングの変形に
伴い該緩衝装置から後輪支持部材に作用するトルクの向
きとは逆向きのトルクが後輪支持部材に作用するように
捩られたマウントラバーを介して車体に取り付けられて
いるので、このように捩られたマウントラバーを介して
車体に取り付けられている緩衝装置から後輪支持部材に
伝達されるトルクを防止あるいは低減することができる
(発明の効果) したがって、本発明によれば、後輪操舵機構による後輪
操舵に要する駆動力を右方向操舵と左方向操舵とで均等
にすることあるいは均等な値に近づけることができる。
そして、これにより、上記駆動力を発生するアクチュエ
ータの小型化および省エネルギ化を図ることができる。
また、中立付勢手段を備えた後輪操舵装置においては、
中立付勢手段の所要付勢力を小さくすることができるの
で、この点からも上記駆動力を発生するアクチュエータ
の小型化および省エネルギ化を図ることができる。
(実 施 例) 以下添付図面を参照しながら本発明の実施例について詳
述する。
第1図は、本発明に係る車両の後輪操舵装置の一実施例
を示す全体構成図である。
後輪操舵装置2は、前輪操舵に応じて後輪をも操舵する
4輪操舵装置の一部を構成するものであって、左右の後
輪4L、4Rを支持する1対の後輪支持部材6L、6R
と、これら各後輪支持部材6L、6Rに連結され、各後
輪4L、4Rを操舵する後輪操舵機構8と、この後輪操
舵機構8の作動を制御するコントロールユニットIOと
、上記後輪操舵機構8と連係して設けられ、該後輪操舵
機構8をその操舵の基準となる位置(中立位置)に常時
付勢する中立付勢手段12と、巻線方向同一の緩衝用コ
イルスプリング14L、 14Rをそれぞれ備え、各後
輪支持部材6L、6Rと車体1Gとの間に架設されてな
る1対の緩衝装置18L、18Rとを備えてなっている
後輪操舵機構8は、後輪操舵ロッド20と、この後輪操
舵ロッド20を中立付勢手段12の付勢力に抗して中立
位置からその軸方向(車幅方向)に変位させるサーボモ
ータ22と、このサーボモータ22の出力軸22aに設
けられたブレーキ24およびクラッチ26と、サーボモ
ータ22の駆動力を後輪操舵ロッド20に伝達する減速
機構28とを備えてなっている。
後輪操舵ロッド20は、車幅方向に延設され、その両端
部が左右のタイロッド30L、30Rを介して左右の後
輪支持部材6L、6Rのナックルアーム32L、32R
に連結されてなり、該後輪操舵ロッド20が車幅方向に
変位することにより後輪支持部材6L、6Rをキングピ
ン軸線34L、 34Rまわりに回動させて後輪4L、
4Rを操舵するようになっている。
サーボモータ22は、ステップモータであって、第2図
に示すように、その出力軸22aが、歯車列28aとボ
ールねじ28bとからなる減速機構28を介して後輪操
舵ロッド20に連結され、第1図に示すように、コント
ロールユニットlOからの制御信号により作動して、後
輪操舵ロッド20を中立付勢手段12の付勢力に抗して
中立位置から変位させるようになっている。このサーボ
モータ22の出力軸22aには、該出力軸22aの回転
に制動を加えるブレーキ24が設けられ、このブレーキ
24の作動により、出力軸22a(ひいては後輪操舵ロ
ッド20)をロックして該後輪操舵ロッド20を所定の
変位状態に保持することができるようになっている。こ
のブレ−キ24の作動は、コントロールユニット10に
よって制御される。
クラッチ2Bは、サーボモータ22の出力軸22aと歯
車列28aとの間に設けられ、所定の異常発生時、後輪
操舵ロッド20とサーボモータ22との連結を解除し、
これにより中立位置から変位した後輪操舵ロッド20を
中立付勢手段12の付勢力によって中立位置に復帰させ
るようになっている。このクラッチ2Gの作動は、コン
トロールユニット10によって制御される。
中立付勢手段12は、後輪操舵ロッド20に付設され、
第3図にその断面を詳細に示すように、車体16に固定
されたケーシング36を有し、このケーシング36内に
は1対のばね受け38A、38Bが遊嵌されて、これら
ばね受け38A、38Bの間に圧縮ばね40が配設され
ている。上記後輪操舵ロッド20はケーシング36を貫
通して延び、この後輪操舵ロッド20には1対の鍔部2
0a 、 20bが間隔をおいて形成され、該鍔部20
a 、 20bにより上記ばね受け38A。
38Bを受止する構成とされており、後輪操舵ロッド2
0は圧縮ばね40によってつねに所定の中立位置(すな
わち、後輪4L、4Rが舵角零の直進状態となる位置)
に向けて付勢されている。上記圧縮ばね40は、旋回走
行時の横力に打ち勝つだけのばね力を備えたものとされ
ている。
緩衝装置18L、 18Rは、第4図に右側の緩衝装置
18Rを示すように(左側の緩衝装置18Lについても
同様である)、マクファーソンストラット式サスペンシ
ョン装置42R(右側については図示せず)のストラッ
ト部分を構成している。
緩衝装置18Rは、緩衝用コイルスプリング14Rを備
えていることはすでに述べたとおりであるが、これ以外
にダンパ44Rを備えてなっている。上記コイルスプリ
ング14Rは、上部ばね受け4BRおよび下部ばね受け
48Rにより上下両側から挾持されており、上部ばね受
け46Rは、ダンパ44Rのピストンロッド44a H
の上端部にボルト係合により固定される一方、下部ばね
受け48Rは、ダンパ44Rのシリンダ44b Rに固
設されている。そして、緩衝装置18Rは、ピストンロ
ッド44a Rの上端部においてマウント50Rを介し
て車体16にボルト結合により固定される一方、シリン
ダ44b Rに固設された取付ブラケット52Rを介し
てナックル54Rにボルト結合により固設されている。
このナックル54Rは、後輪支持部材6Rの一部を構成
するものであって、該後輪支持部材6Rは、上記ナック
ル54Rと、後輪4Rを回転可能に支持する車軸56R
とからなっている。ナックル54Rの下端部には、車体
16に固定されたサブフレーム58に揺動可能に支持さ
れたロアアーム80Rの先端部がボールジヨイント62
Rを介して連結されている。
なお、第1図において、タイロッド30Rに連結されて
いるナックルアーム32Rは、上記ナックル54Rと一
体的に形成されている。
第5図は、緩衝装置18Rの車体1Bへの取付構造を詳
細に示す断面図である。
緩衝装置18Rはマウント50Rを介して車体16に取
り付けられているが、このマウント50Rは、内周部が
緩衝装置18Rの上部ばね受け46Rに固着されたドー
ナッツ状のマウントラバー66Rと、このマウントラバ
ーBBHの外周部に固着されたリング部材B8Rと、こ
のリング部材88Rの上面に固設されたフランジ部材7
0Rとを備えてなり、リング部材68Hの下面には該リ
ング部材88Rおよびフランジ部材70Rを貫通して上
方に延びる複数本のボルト72Rが固設されている。そ
して、これらボルト72Rを車体1Gの取付孔に挿通し
てナツト74Rで固定することにより緩衝装置18Rの
車体16への取付けがなされるようになっている。
第6図に模式的に示すように、マウント50Rに設けら
れた4本のボルト72Hの配置は、車体1Bに形成され
た4つの取付孔leaの真下ではなく、所定角度左回り
にずれた位置に配されるようになっている。そして、緩
衝装置18Rを車体16に取り付ける際、マウント50
Rのフランジ部材70Rを図中矢印E′で示すように右
回りに所定角度回転させた状態で車体16への取付けが
なされるようになっている。なお、左側の緩衝装置18
Lについても同様の取付けがなされている。このように
して取付けを行うことにより、弾性体たるマウントラバ
ーO6Hには捩り変形が生じ、このマウントラバー66
R内に図中破線の矢印Eで示す方向の剪断応力が生じ、
これにより、第1図に示すように、マウントラバー13
OL、68Rから車体16および緩衝装置18L、 1
8Rに対して矢印Eで示すトルクを作用させるようにな
っている。
このようなトルクを作用させるようにしたのは以下の理
由によるものである。
すなわち、上其己コイルスプリング14L、 14Rは
、緩衝装置18L、 18Rに作用するばね主荷重によ
り図示矢印A方向に圧縮変形するが、この変形に伴い該
コイルスプリング14L、14Rは捩り変形を起こそう
とする。しかしながら、コイルスプリング14L、 1
4Rの両端部は該コイルスプリング14L。
14Rが不用意に回転しないように上部ばね受け46L
、46Rと下部ばね受け48L、48Rとで回止めがな
されているため、上記捩り変形が妨げられてばね上およ
びばね下問にトルクを生ずることとなる。
このトルクは、左右のコイルスプリング14L、 14
Rの巻線方向が互いに同一(右ねじ方向)であるため、
図中矢印Bで示すように、互いに向きが同一になる。こ
の場合において、上部ばね受け46L。
413Rはマウント50L、 50Rを介して、車体1
6に固定されているので、上記トルクは、下部ばね受け
48L、 48Rから後輪支持部材6L、6Rに伝達さ
れ、この後輪支持部材6L、6Rをキングピン軸線34
L、34Rまわりに回転させる図示C方向のモーメント
として作用し、これにより後輪操舵ロッド20は図示り
方向に付勢されることとなる。しかしながら、本実施例
においては、緩衝装置18L。
18Hの車体1Bへの取付けが所定方向に捩られたマウ
ントラバー68L、 68Rを介してなされており、こ
れにより該マウントラバー66L、66Rから緩衝装置
18L、18Rには図示矢印E方向のトルクが作用して
いるので、緩衝装置18L、 18Rから後輪支持部材
6L、6Rに伝達されるトルクの大きさは、コイルスプ
リング14L、 14Rの変形に伴い緩衝装置18L、
 18Rから後輪支持部材6L、6Rに作用する矢印B
方向のトルクの大きさからマウントラ1<−[i6L、
86Hの弾性力による矢印E方向のトルクの大きさを差
し引いたものとなる。したがって、上記矢印E方向のト
ルクの大きさが矢印B方向のトルクの大きさと等しくな
るように予めマウントラバー6BL、 66Hの捩り変
形量を設定しておけば、緩衝装置18L、 18Rから
後輪支持部材6L、 6Rへの伝達トルクを零にするこ
とができ、これにより、キングピン軸線34L、 34
Rまわりの矢印C方向のモーメントさらには後輪操舵ロ
ッド20に対する矢印り方向の付勢力を零にすることが
できる。
なお、上記キングピン軸線34Rとは、第4図において
、マウント50Rの中心とボールジヨイント62Rの中
心とを結ぶ直線をいう(キングピン軸線34Lについて
も同様である)。
第1図に示すように、コントロールユニットIOは、上
記サーボモータ22、ブレーキ24およびクラッチ26
の作動制御を行うものであることはすでに述べたとおり
であるが、このコントロールユニット10による制御は
、同図に示すように、後輪操舵装置2が4輪操舵装置の
一部を構成するものであることから、所要の4輪操舵機
能を果たすべく行われるようになっている。
4輪操舵装置は、後輪操舵装置2のほかに、前輪操舵機
構70と、走行条件に応じた適切な後輪操舵制御のため
にコントロールユニット10へ種々の情報を送る各種セ
ンサとを備えてなっている。
前輪操舵機構70は、車幅方向に延設され、両端部が左
右のタイロッド72L、 72Rおよびナックルアーム
74L、 74Rを介して左右の前輪7GL、 7BR
に連結されたラック7Bと、一端部にラック78と噛合
するピニオン80が設けられるとともに他端部にステア
リングホイール82が設けられたステアリングシャフト
84とからなり、ステアリングホイール82のハンドル
操作により、ラック78を車幅方向に変位させて前輪7
6L、 76Rを操舵するようになっている。
コントロールユニット10による後輪操舵制御は、車速
感応で行われるようになっており、車速に応じた操舵比
(後輪舵角/前輪舵角)の変更の一例としては第7図に
示すような場合がある。同図に示す制御特性を付与した
ときには、前輪舵角に対する後輪舵角は、車速が大きく
なるに従って同位相方向へ変化することとなり、このよ
うすを第8図に示す。
このような後輪操舵制御をなすべく、第1図に示すよう
に、コントロールユニットlOには、ハンドル舵角セン
サ8B、車速センサ88、および上記サーボモータ22
の回転位置を検出するロータリエンコーダ64からの信
号が入力され、コントロールユニットlOでは、ハンド
ル舵角(理論的に前輪舵角と等しい)と車速とに基づい
て目標後輪舵角を演算し、必要とする後輪操舵量に対応
する制御信号がサーボモータ22に出力される。そして
、サーボモータ22の作動が適正になされているか否か
をロークリエンコーダ04によって常時監視しつつ、つ
まりフィードバック制御の下で後輪の4L、4Rの操舵
がなされるようになっている。
コントロールユニットlOにおける後輪操舵の制御例に
ついて、第9図のフローチャートを参照しながら説明す
る。なお、以下の説明でPはステップを示す。
イグニッションキースイッチのONと共に制御が開始さ
れ、まず、Plでブレーキ24が解除され、P2でクラ
ッチ26の接続が行われた後、P3でセンサ64.86
.88からの信号が読み込まれる。
P3の後、P4において、後輪操舵機構8の一部に故障
が発生したか否か、例えばモータ22の駆動制御を正常
に行うことのできないような故障が発生したか否かが判
別される。このP4の判別でNOのときは、車速と舵角
とを第7図(第8図)の操舵比特性に照して、目標操舵
角θRが決定される。この後は、P6において、上記θ
Rが出力される(フィードバック制御)。
前記P4の判別でYESのときは、Plにおいてクラッ
チ26が切断される。これにより中立付勢手段13によ
って後輪4L、4Rが中立位置とされる。この後、P8
においてブレーキ24を締結した後、P9においてモー
タ22への電源を遮断する。
そして、PIOにおいて、所定時間経過したことを確認
した後、pHでクラッチ26が接続される。上記PIO
の処理は、Plでのクラッチ26の切断にょって後輪4
L、4Rが確実に中立位置へ復帰するのを待つためであ
り、またpHでクラッチ26を接続するのは、ブレーキ
24をも利用した中立位置の保持を行うためである。
以上詳述したように、本実施例によれば、左右の緩衝装
置18L、18Rが、ばね上荷重によるコイルスプリン
グ14L、 14Rの変形に伴い該緩衝装置111L、
 IIIRから後輪支持部材6L、6Rに作用するトル
クに対して向きが逆で大きさの等しいトルクが後輪支持
部材6L、6Rに作用するように捩られたマウントラバ
ー66L、 60Rを介して車体1Gに取り付けられて
いることにより、緩衝装置18L。
18Rから後輪支持部材6L、6Rへのトルク伝達を防
止するようになっているので、後輪操舵機構8による後
輪操舵に要する駆動力を右方向操舵と左方向操舵とで均
等にすることができる。そして、旋回走行時等において
中立付勢手段12が後輪操舵ロッド20を中立位置に保
持しうる限界横力に左右差がなくなるので、該中立付勢
手段12のばね力を小さく設定することができ、これに
より、サーボモータ22の小型化および省エネルギ化を
図ることができる。
なお、本実施例においては、左右のマウントラバー6e
L、 eaRの捩り変形量を互いに等しく設定したが、
両マウントラバー86L、 G6Hの捩り変形により生
ずるトルクの総和が両コイルスプリング14L、 14
Rの変形に伴って生ずるトルクの総和に等しいものであ
れば、両マウントラバー〇8L、 eaR間の捩り変形
量の割合は任意に設定しても本実施例と同様の作用効果
を得ることができる。
また、上記総和が等しくない場合には、後輪操舵機構8
による後輪操舵に要する駆動力を右方向操舵と左方向操
舵とで均等にすることはできないが、両マウントラバー
GGL、 G[iR(またはそのいずれか一方)の捩り
変形により生ずるトルクにより上記駆動力を左右均等な
値に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る車両の後輪操舵装置の一実施例を
示す全体構成図、 第2図は上記実施例の後輪操舵機構を示す構成図、 第3図は上記実施例の中立付勢手段を示す詳細断面図、 第4図は上記実施例の緩衝装置を備えたリヤサスペンシ
ョン装置を後方から見て示す図、第5図は上記実施例の
緩衝装置の車体への取付構造を詳細に示す断面図、 第6図は上記実施例の緩衝装置の車体への取付構造を示
す模式図、 第7および8図は上記実施例に係る後輪操舵装置を構成
要素の一部とする4輪操舵装置の作用を示す特性図、 第9図は上記実施例のコントロールユニットによる制御
例を示すフローチャートである。 16・・・車体       18L、 18R・・・
緩衝装置20・・・後輪操舵ロッド  5OL、 50
R・・・マウントG6L、68R・・・マウントラバー 2・・・後輪操舵装置   4L、4R・・・後輪6L
、6R・・・後輪支持部材 8・・・後輪操舵機構   12・・・中立付勢手段1
4L、 14R・・・緩衝用コイルスプリング第 図 ゝ−5,□、、−・I 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 左右の後輪を支持する1対の後輪支持部材と、これら各
    後輪支持部材に連結され、前記各後輪を操舵する後輪操
    舵機構と、巻線方向同一の緩衝用コイルスプリングをそ
    れぞれ備え、前記各後輪支持部材と車体との間に架設さ
    れてなる1対の緩衝装置とを備えた車両の後輪操舵装置
    において、前記1対の緩衝装置のうち少なくとも一方が
    、ばね上荷重による前記コイルスプリングの変形に伴い
    該緩衝装置から前記後輪支持部材に作用するトルクの向
    きとは逆向きのトルクが前記後輪支持部材に作用するよ
    うに捩られたマウントラバーを介して車体に取り付けら
    れていることを特徴とする車両の後輪操舵装置。
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JP2004276736A (ja) * 2003-03-14 2004-10-07 Mazda Motor Corp 自動車のフロントサスペンション装置
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