JPH0358946B2

JPH0358946B2 -

Info

Publication number: JPH0358946B2
Application number: JP57190047A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Kanazawa; Teruhiko Takatani; Naoto Takada
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1982-10-29
Filing date: 1982-10-29
Publication date: 1991-09-09
Also published as: JPS5981259A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は自動車等の４輪車において、前輪とと
もに後輪も転舵する装置、すなわち操舵輪である
前輪を操舵することによつて前輪とともに後輪も
転舵する４輪操舵装置に関するものである。

従来、４輪車における操舵装置は前輪のみを転
舵するものであり、後輪は前輪の操舵とは関係な
く走行状況によつて多少のトーイン、トーアウト
はするものの、積極的に転舵するようにはなつて
いない。しかし、最近前輪とともに後輪をも転舵
するようにした４輪操舵装置が提案され、（例え
ば特開昭55−91458号）この種の装置の研究がな
されている。

４輪操舵装置によれば、車両の種々の走行状態
に応じて従来不可能であつた便利な操縦や、より
操安性を向上させた走行が可能となる。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
舵することにより（これを逆位相という）、車両
の向きを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つた狭い場所への
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。さらに、このように後輪を
前輪と逆位相に転舵することにより内輪差をきわ
めて小さく、あるいはなくすことができ、狭い角
を曲がるときなど有利である。また、このような
極低速における車両の操縦において前輪に対して
後輪を同じ向きに転舵すれば（これを同位相とい
う）、車両を全体的に平行移動させることも可能
になり、駐車や車庫入れのときに便利なことも多
い。

一方、中高速走行においてレーンチエンジをす
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つて位相遅れのないスムー
ズなレーンチエンジが可能になり、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
チ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
ることにより、効果的に車の向きを変えることが
できる。

さらに、直進走行時、横風等の外乱に対してこ
の外乱の作用に対抗する方向に後輪を転舵するよ
うにすれば、外乱に対して安定した走行を維持す
ることができ、安定した高速直進性を得ることも
できる。

また、旋回中、前輪の操舵角を一定にしたまま
加減速をしても、加減速に応じて後輪の舵角を変
化させることにより、コースを外れないようにし
て安定した旋回を行なうようにすることもでき
る。すなわち、従来の車両では直進安定性のため
に操縦特性は多少アンダーステア傾向に調整され
ており、旋回中に加速するとコースから外方へ外
れる傾向があるが、このとき後輪を逆位相に転舵
することにより、その外れる分を修正することが
でき、安定した旋回を実現することができる。

居住性の面からも、同一のホイールベースで小
さい最小回転半径を得ることができるので、ホイ
ールベースを大きくすることができるし、この他
にも、前輪の実舵角を小さくすることができるこ
とからデザイン的にも新しい試みが可能になるな
ど数々の利点が挙げられる。

このように、４輪操舵は実用上有利な点が多
く、極めて有用性の高いものである。

これまで、この４輪操舵に関し、後輪の操作を
有効に行なうため各種の具体的構成が提案されて
いる。例えば低速では逆位相、高速では同位相の
４輪操舵をするようにするもの（特開昭55−
91457号）、前輪を操舵角が小さい範囲では同位
相、大きいときは逆位相にしたもの（特開昭56−
5270号）前輪の操舵角が所定以下の範囲において
のみ後輪を前輪の転舵角に比例して転舵するよう
にし、所定以上の範囲では前輪の転舵角に関係な
く後輪の転舵角を一定としたもの（特開昭56−
163969号）等が知られている。

これらの４輪操舵装置は、車速が小さいとき、
あるいは前輪操舵角が大きいときは、操舵は車両
の向きを大きく変えたい場合が多く、車速が大き
いときあるいは前輪操舵角が小さいときは僅かな
横移動がしたい場合が多いという経験則に基づい
て、後輪を常に望ましい方向に転舵するようにし
たものである。

しかしながら、単に車速あるいは前輪操舵角に
応じて後輪の転舵角を制御するようにしたもので
は、実際に走行する車両の種々の走行状況に十分
に対応することができず、場合によつては不都合
なことも多い。

例えば、車速に応じて後輪の転舵方向を変える
もの、すなわち低速では逆位相、中高速では同位
相の制御を行なう４輪操舵では、中高速で旋回中
に減速をすると後輪が運転者の意志とは無関係に
転舵角を小さくし、特にブレーキをかけて速度を
低速域まで低下させると後輪は同位相から逆位相
に変化し、いわゆるすくい込み現象を起こすこと
になり、危険である。そこで、低速のときには転
舵比（後輪転舵角／前輪転舵角）を零にして、す
なわち後輪は転舵させないで上記のような事故を
防止するようにしたものも提案されている。（例
えば特開昭56−167562号）しかし、この場合は前
輪の転舵角に関係なく低速の場合は後輪の転舵角
を零にするものであるから、低速でＵターンをし
たり、大きく車両の向きを変たりするときにも後
輪の転舵角は零となつて、従来の前輪のみ操舵す
る車両と変わらなくなり、逆位相の４輪操舵によ
る効果的な小回りができないという難点がある。

本発明はこのような問題点に鑑み、車速が変化
しても運転者の意志によつて後輪転舵の位相を変
える意図がないときは、位相が変化しないように
する一方、運転者の意志によつて低速時には縦列
駐車や車庫入れが容易となるように逆位相モード
による後輪操舵ができるようにした４輪操舵装置
を提供することを目的とするものである。

本発明による４輪操舵装置は、後輪を前輪と逆方向の逆位相および同方向の同
位相に転舵可能な４輪操舵装置において、多段のチエンジポジシヨンを備え、そのいずれ
かに設定可能な変速機、のチエンジポジシヨンを
検出するチエンジポジシヨンセンサと、このチエンジポジシヨンセンサからの信号を受
け、前記変速機が低速段にある場合のみ後輪の逆
位相転舵を許容する一方、中、高速段に設定され
ている状態下では後輪が前輪に対して逆位相の状
態とならないよう制御する制御手段とを備えてい
ることを特徴とするものである。

このように、チエンジポジシヨンが中、高速段
にあるときには車速がたとえ低速域まで低下して
も逆位相に変化しないから、前述のように急制動
時にすくい込み現象が起こることはなく安全であ
る。また、運転者が意志をもつてチエンジポジシ
ヨンを低速段にすれば、逆位相モードの制御が行
なわれるから、車庫入れや縦列駐車がしやすくな
り、便利である。

以下図面によつて、本発明の実施例を詳しく説
明する。

第１図は本発明の４輪操舵装置における前輪転
舵角θ_Fに対する後輪転舵角θ_R特性の例を示すもの
であり、チエンジポジシヨンが第１速（Low）
もしくは後退（REV）の時は転舵比が負、すな
わち逆位相であり、これ以外のチエンジポジシヨ
ンである第２速（2nd）、第３速（3rd）およびト
ツプ（TOP）では、転舵比が正、すなわち同位
相で、かつ転舵比の大きさは2ndが一番小さく、
3rdは2ndより大きく、TOPが最大である。この
実施例のような前輪転舵角に対する後輪転舵角特
性を有する４輪操舵により、チエンジポジシヨン
がLowもしくはREVの低速走行段では逆位相操
舵により、車庫入れ等の回転半径小さい動きが容
易で、2nd以上の中低速走行段では、中速ではコ
ーナリング性能を重視、高速ではレーンチエンジ
性能を重視した操縦性が得られる。

次に第２図および第２図によつて、上記実施例
のような特性を実現する４輪操舵装置の具体的構
成を説明する。第２図は油圧を利用した例、第３
図はリンクを利用した例を示すものである。

第２図に示す構成では、前輪１，１と後輪２，
２とは機械的に分離され、ステアリングホイール
３の操舵角θ_Hを検出する前輪転舵角センサ４の出
力４ａを、後輪転舵装置のコントローラ１０に入
力し、この入力信号によつて後輪２，２を転舵す
るようにしている。前輪の転舵装置は、周知のよ
うにステアリングホイール３が固設されたステア
リングシヤフト３Ａに固設したピニオン５により
ラツク６を車両の幅方向（矢印Ａで示す）に移動
し、このラツク６の両端に連続したタイロツド
７，７を介して左右の前輪１，１のナツクルアー
ム８，８をその軸８ａ，８ａのまわりに回動して
前輪１，１を左右に転舵するように構成されてい
る。すなわち、図中ステアリングホイール３を矢
印Ｌの方へ回動すると、ステアリングシヤフト３
Ａは矢印Ｌの方向に回転し、ピニオン５を同じく
Ｌ方向に回動し、ラツク６をＬ方向に移動させ
る。これにより左右の前輪１，１のナツクルアー
ム８，８はリンク７，７を介してＬ方向に回動
し、前輪１，１をナツクルアーム８，８の軸８
ａ，８ａを中心にＬ方向へ回動させ、左へ操縦す
る。このとき、操舵角センサ４はステアリングホ
イール３がＬ方向へ角度θ_Hだけ回転したことを出
力信号４ａとして出力し、これを後輪転舵装置の
コントローラ１０の前輪転舵角入力１０Ａにす
る。

コントローラ１０は、電源１１により電力を供
給され、上記前輪転舵角入力１０Ａの他に、チエ
ンジレバー１２等の変速機の一部からチエンジポ
ジシヨンを検出するチエンジポジシヨンセンサ１
２ａに接続されたチエンジポジシヨン入力１０Ｂ
と、後輪転舵角センサ１３に接続されたフイード
バツク用入力１０Ｃを備え、さらに後輪の転舵方
向を制御するソレノイド２０に接続される転舵方
向出力１０Ｄと後輪の転舵角θ_Rを制御する油圧用
メインポンプ２１のモータ２１Ａに接続される油
圧ポンプモータ出力１０Ｅを備えている。

油圧用メインポンプ２１はオイル（油圧作動
油）を吐出するポンプ２１Ｂを備え、このポンプ
２１Ｂは転舵方向切換バルブ２２を介して油圧ア
クチユエータ２３と接続されており、このバルブ
２２とポンプ２１Ｂの間にはオイル往路２４Ａと
オイル還路２４Ｃを短絡し、途中にオリフイス２
４ｂを備えたオリフイス路24Bが設けられ、オイ
ル還路２４Ｃの途中にはオイルのリザーバ２５が
配されている。

転舵方向切換バブル２２は、オイル往路２４Ａ
とオイル還路２４Ｃに接続される２つの入口とこ
れに連通した２つの出口からなるバルブ部分を、
正２２Ａ、逆２２Ｂ、停止２２Ｄの３個並列に切
換自在に有してあり、前記ソレノイド２０の操作
により、これら３つのバルブ部分２２Ａ，２２
Ｂ，２２Ｃのいずれか１つが上記オイル往路２４
Ａ、還路２４Ｃに接続されるようになつている。
このバルブ２２の２つの出口は油圧アクチユエー
タ２３の右側オイル通路２３Ｒと、左側オイル通
路２３Ｌにそれぞれ接続され、これらの右側オイ
ル通路２３Ｒと左側オイル通路２３Ｌは、このバ
ルブ２２を介して前記往路２４Ａと還路２４Ｃに
連通されている。

油圧アクチユエータ２３は、右と左のオイル通
路２３Ｒ，２３Ｌにかかる圧力差により、その出
力軸であるロツド２６を車両の幅方向（矢印Ｂで
示す）に移動させ、タイロツド２７，２７を介し
て後輪２，２のナツクルアーム２８，２８をその
軸２８ａ，２８ａのまわりに回転させ、これによ
り後輪２，２を左右に転舵する。

図示の例においては、前輪１，１を左方向Ｌに
転舵し、後輪２，２を前輪１，１と同位相に転舵
する場合、転舵方向切換バルブ２２を正２２Ａの
位置にセツトし、オイルを往路２４Ａからオリフ
イス路２４Ｂを介して還路２４Ｃへ流し、リザー
バ２５を経てポンプ２１Ｂへ戻す。これにより、
オリフイス２４ｂの手前すなわち往路２４Ａ側の
圧力が高くなり、オリフイス２４ｂの後方すなわ
ち還路２４Ｃ側の圧力が低くなつて、バルブ２２
の正２２Ａ部分を通して右側オイル通路２３Ｒの
圧力が左側オイル通路２３Ｌの圧力に比して高く
なり、油圧アクチユエータ２３の作動ロツド２６
はＬ方向に駆動される。このときの駆動量はメイ
ンポンプモータ２１Ａに入力される電流量によつ
て決められる。これにより、後輪２，２はタイロ
ツド２７，２７を介して左方向Ｌに転舵され、後
輪２，２は前輪１，１と同位相に転舵される。

前輪１，１を右方向に転舵し、後輪２，２を前
輪１，１と同位相に転舵する場合には、転舵方向
切換バルブ２２を逆２２Ｂの位置にセツトし、右
側オイル通路２３Ｒと左側オイル通路２３Ｌの圧
力関係を前述とは逆にして作動ロツド２６を右方
向に駆動する。

また後輪２，２を前輪１，１と逆位相に転舵す
る場合には、ステアリング方向と転舵方向切換バ
ルブ２２の正２２Ａ、逆２２Ｂの対応を上記同位
相の場合とは反対に、すなわち前輪１，１を左方
向に転舵する場合には逆２２Ｂに、前輪１，１を
右方向に転舵する場合には正２２Ａにセツトす
る。

後輪２，２の転舵角θ_Rを零にするときは、バル
ブ２２の停止２２Ｃの部分をアイル通路に接続し
て、ポンプ２１Ｃと油圧アクチユエータ２３との
連通を断ち、油圧アクチユエータ２３の左右のオ
イル通路２３Ｌ，２３Ｒ間の圧力差をなくし、作
動ロツド２６を中立の位置にセツトする。このと
き、作動ロツド２６が中立の位置に必ずセツトさ
れるようにするため、作動ロツド２６にはセツト
荷重をかけて、機械的に中立位置に付勢されるよ
うにしておくのが望ましい。

前輪１，１の転舵方向は、前輪転舵角センサ４
の出力４ａによつてコントローラ１０に入力さ
れ、また後輪２，２を前輪１，１に対して同位相
あるいは逆位相のどちらかに設定するかは、チエ
ンジポジシヨンセンサ１２ａが検出したチエンジ
ポジシヨンに応じ、あらかじめ設定されたパター
ンにしたがつてコントローラ１０が決定する。

コントローラ１０は、操舵角センサ４からの入
力θ_H（これは前輪１，１の転舵角θ_Fに比較する）
と、チエンジポジシヨンセンサ１２ａからな入力
に応じて、第１図に示したような特性によつて制
御信号を出力し、後輪２，２を転舵する。

上記のような油圧アクチユエータを利用した４
輪操舵装置によれば、後輪の転舵がスムーズにし
かもステアリングに４輪操舵のための特別な負荷
をかけることなく行なわれ、実用上有利である。

しかしながら、油圧装置にはモータやポンプ、
また油圧アクチユエータやコントロール用のバル
ブなど重くてコストの高い部品が必要であり、車
両の重量を大きくし、製造上の組立ても複雑化し
てコスト高の原因となるので、比較的小型の車両
には不向きである。そこで、簡単なリンク機構を
利用した４輪操舵装置が実用上有利な場合もあ
る。

以下、この種のリンク式の機構の例を第３図に
より説明する。なお、第３図の構成中、第２図の
構成中の部材と同等の部材には同一の符号を付
し、その説明を省略する。

第３図に示すリンク式の構成では、ステアリン
グホイール３により車両の幅方向に移動されるラ
ツク６の一部に摺動係合用のスロツト６Ａを設
け、このスロツト６Ａから後輪２，２の操舵ロツ
ド４１に設けられた摺動係合用のスロツト４１Ａ
までの間をリンク機構により連結し、前輪１，１
の転舵角θ_Fに応じて後輪２，２を望ましい方向に
望ましい大きさの転舵角θ_Rだけ転舵するようにし
ている。

このリンク機構は、前輪側の摺動係合位置用ス
ロツト６Ａに摺動自在に係合した一端３１Ａを有
し固定軸３１ａに軸支された第１のＬ字形レバー
３１、この第１のＬ字形レバー３１の他端３１Ｂ
に一端３２Ａを回動自在に連結した連結レバー３
２、この連結レバー３２の他端３２Ｂに一端３３
Ａを連結し、他端３３Ｂを固定軸３３ａに軸支し
た揺動レバー３３、この揺動レバー３３の前記一
端３３Ａと前記中間レバー３２の他端３２Ｂとの
連結軸に一端３４Ａを回動自在に連結したコント
ロールレバー３４、このコントロールレバー３４
の遊端部近辺に摺動自在に係合し、スクリユーロ
ツド３７に螺合した送りスリーブ３６の上に回動
軸３５Ａをもつて軸支された受けスリーブ３５、
このスクリユーロツド３７を回転させるモータ３
８、上記コントロールレバー３４の中間位置に設
けた軸支部３４Ａに一端３９Ａを軸支された連結
レバー３９、およびこの連結レバー３９の他端３
９Ｂに一端４０Ａを連結し、他端４０Ｂを前記後
輪側の摺動係合用スロツト４１Ａに摺動係合され
た第２のＬ字形レバー４０からなつている。

モータ３８はコントローラ５０に接続され、こ
のコントローラ５０の出力によつて駆動される。
このコントローラ５０は電源５１から電力を供給
され、チエンジレバー５２等の変速機の一部から
チエンジポジシヨンを検出するチエンジポジシヨ
ンセンサ５２ａの出力が入力される。また、スク
リユーロツド３７の近辺には、このスクリユーロ
ツド３７に螺合している送りスリーブ３６の位置
をモータ３８の入力へフイードバツクするポテン
シヨメータ５３が配され、送りスリーブ３６の位
置を制御するようになつている。

上記のようなリンク機構を備えた４輪操舵装置
によれば、ステアリングホイール３を左へ（矢印
Ｌ方向）回転させるとピニオン５、ラツク６、タ
イロツド７，７、ナツクルアーム８，８、前輪
１，１は全て矢印Ｌの方向へ回転もしくは移動
し、前輪１，１を左へ転舵すると同時に、第１の
Ｌ字形レバー３１を固定軸３１ａのまわりにＬ方
向に回転し、中間レバー３２を介して揺動レバー
３３を固定軸３３ａのまわりにＬ方向に回動さ
せ、コントロールレバー３４を受けスリーブ３５
のまわりにＬ方向に揺動させ、連結レバー３９を
Ｌ方向に移動すると同時にこれにより第２のＬ字
形レバー４０をＬ方向に回動させて後輪２，２の
操舵ロツド４１をＬ方向に移動させ、これによつ
て後輪２，２を同位相の左方へ転舵する。

コントローラ５０によりモータ３８が駆動され
て、図中送りスリーブ３６が下方（車両の左方）
へ移動し、送りスリーブ３６が連結レバー３９の
一端３９Ａの位置に至ると、コントロールレバー
３４が受けスリーブ３５の回動軸３５Ａのまわり
に揺動しても連結レバー３９は前後（図中左右方
向）に移動しないから、後輪２，２は転舵されな
い。

受けスリーブ３５がモータ３８の駆動によりさ
らに下方に移動されて上記連結レバー３９の一端
３９Ａの位置を超えると、上記と同じ方向（Ｌ方
向）へのコントロールレバー３４の揺動は連結レ
バー３９を前述とは逆に前方へ移動させる。これ
はコントロールレバー３４が受けスリーブ３５の
回動軸３５Ａを中心として揺動しているからであ
る。したがつてこの場合第３のＬ字形レバー４０
は矢印Ｒの方へ回動し、後輪２，２の操舵ロツド
４１は矢印Ｒの方に移動して後輪２，２は右方へ
転舵され、逆位相の４輪操舵が行なわれることに
なる。

このように、コントローラ５０の出力によりモ
ータ３８を駆動、制御することによつて、送りス
リーブ３６を介して受けスリーブ３５を移動さ
せ、これによつてコントロールレバー34の揺動の
軸の位置を変え、その結果連結レバー３９の移動
方向を変化させて後輪２，２の転舵の方向を変え
ることができる。さらに、受けスリーブ３５の移
動の距離の大きさをコントロールすることによつ
て、同位相、逆位相における後輪２，２の転舵角
θ_Rの大きさも変化させることができ、したがつ
て、コントローラ５０の出力によつて、前輪１，
１の転舵に大じた後輪２，２の転舵の方向および
大きさを任意に制御することが可能となる。

このように、第３図に示すリンク式の構成によ
つても、前述の実施例のような前輪転舵角に対す
る後輪転舵角特性を実現することができる。特
に、このリング式の機構は油圧式のものに比べて
重量が小さく、構造が簡単で、組立ても容易であ
つて低コストで製造が可能であるため、小型の車
両に適している。

以上詳細に説明したように、本発明の４輪操舵
装置は、変速機のチエンジポジシヨンが中、高速
段にあるときは逆位相モードにならないようにな
つているので、中高速走行中の制動時にすくい込
み現象が起こるおそれもなく、また逆位相モード
が望ましい低速あるいは後退時にはチエンジポジ
シヨンを検出して逆位相モードが得られるので、
縦列駐車や車庫入れが容易になり、実用上便利な
４輪操舵が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の４輪操舵装置における前輪転
舵角に対する後輪転舵角の関係を示す特性曲線の
例を示すグラフ、第２図は油圧を利用した本発明
の４輪操舵装置の一例を示す概略図、第３図はリ
ンク機構を利用した本発明の４輪操舵装置の一例
を示す概略図である。１……前輪、２……後輪、３……ステアリング
ホイール、４……操舵角センサ、５……ピニオ
ン、６……ラツク、７，２７……タイロツド、
８，２８……ナツクルアーム、１０，５０……コ
ントローラ、１２，５２……チエンジレバー、１
２ａ，５２ａ……チエンジポジシヨンセンサ、２
０……ソレノイド、２１……メインポンプ、２２
……後輪転舵方向切換バルブ、２３……油圧アク
チユエータ、２５……リザーバ、２６……後輪転
舵用ロツド、３１……第１のＬ字形アーム、３２
……中間レバー、３３……揺動レバー、３４……
コントロールレバー、３４Ａ……軸支部、３５…
…受けスリーブ、３５Ａ……回動軸、３６……送
りスリーブ、３７……スクリユーロツド、３８…
…駆動モータ、３９……連結レバー、４０……第
２のＬ字形レバー、４１……後輪転舵ロツド。

Claims

【特許請求の範囲】１後輪を前輪と逆方向の逆位相および同方向の
同位相に転舵可能な４輪操舵装置において、多段のチエンジポジシヨンを備え、そのいずれ
かに設定可能な変速機、のチエンジポジシヨンを
検出するチエンジポジシヨンセンサと、このチエンジポジシヨンセンサからの信号を受
け、前記変速機が低速段にある場合のみ後輪の逆
位相転舵を許容する一方、中、高速段に設定され
ている状態下では後輪が前輪に対して逆位相の状
態とならないよう制御する制御手段とを備えてい
ることを特徴とする車両の４輪操舵装置。