JPH055707B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は前輪の操舵に応じて後蓉も転舵するこ
とができる４輪操舵装置に関し、さらに詳しくは
前輪に対する後輪の転舵比を車速等に応じて可変
制御できるようにした４輪操舵装置に関するもの
である。

（従来技術） 従来４輪車両の操舵はステアリングホイールに
よつて前輪のみを転舵するのが普通であつたが、
前輪のみを転舵するのでは走行状況によつて後輪
に横すべりが生じたり、旋回半径に限度があつて
小まわりが効かないなどの操縦性、操向性の点か
ら問題が指摘され、この点に鑑み最近前輪と共に
後輪をも転舵する４輪操舵装置が提案、研究され
ている。

即ち４輪操舵装置では比較的高速での走行時に
前輪の転舵方向と同一の方向に後輪を転舵すれば
（これを同位相転舵という）、前、後輪に同時に横
方向の力が加わるので操舵輪操舵からの位相のお
くれがなく、車両の姿勢を旋回円の接線上にほぼ
保つことが出来、例えば高速走行時のレーンチエ
ンジなどもスムーズに行なえる。又極低速走行時
に前輪の転舵方向と逆方向に後輪を転舵すれば
（これを逆位相転舵という）、車両の向きを大きく
変化出来るので縦列駐車や車庫入れなどに便利で
ある。

さらに比較的高速では前輪を大きく転舵するこ
とはなく、前輪を大きく転舵するのは比較的低速
での走行時であることを考えると、前輪が小さく
転舵される範囲では後輪をも同一方向に転舵し、
大きく転舵する時には後輪を逆方向に転舵する４
輪操舵装置が求められることが判る。

このようなことから、前輪の転舵角に対して後
輪の転舵角の比、すなわち転舵比を任意に可変制
御できる機構を設け、車速、前輪転舵角等に応じ
て転舵比を可変制御し操縦性、走行安定性等の向
上を図ることが提案されている。例えば、特開昭
59−26364号に開示されているように、一端が前
輪転舵装置からの転舵力伝達軸に連結し、他端が
後輪転舵用タイロツドに連結した連結ロツドの他
端をアーム部材にも連結し、ウオームギヤ機構を
介してアーム部材を揺動させることにより連結ロ
ツドの他端の回転軌跡を可変とし転舵比を制御で
きるようにした装置がある。さらに、本出願人
は、前輪転舵装置からの転舵力伝達軸に連結した
ベベルギヤ機構と、ウオームギヤ機構により作動
される揺動部材を介して揺動面の方向が可変とな
つた連結ロツドとを用いて転舵力を可変制御でき
るようにした装置を提案している（本装置につい
ては後述する）。

このような、転舵比を可変制御できる装置にお
いては、揺動アームもしくは揺動部材を揺動させ
揺動角の大きさに応じて転舵比を調整するもので
あり、この揺動はステツプモータ等の外部駆動手
段によつて行なわれ、揺動角の大きさは車速、前
輪転舵角等の検出信号に基づいて、電気コントロ
ーラ等により制御されるようになつている。この
ため、外部駆動手段の故障、コントローラの誤作
動等が生じた時には、揺動角の制御が不能とな
り、操縦性、走行安定性が却つて悪くなり安全性
の点からも好ましくないという問題がある。

（発明の目的） 本発明はこのような問題に鑑みてなされたもの
で、転舵比を調整するためのコントローラの誤作
動、揺動部材を揺動させる駆動手段の故障等が生
じた場合にも、揺動角の極端な変動を防止でき、
操縦性、走行安定性が極端に損なわれるのを防止
できるようにして安定性の向上を図つた車両の４
輪操舵装置を提供することを目的とするものであ
る。

（発明の構成） 本発明の４輪操舵装置は、所定のストツパを設
けることにより、上記目的達成を図るようにした
ものである。

すなわち、ステアリングの操舵操作により前輪
とともに後輪を転舵するようにした車両の４輪操
舵装置において、 前輪を転舵するステアリング機構における転舵
力の一部を後輪転舵部材に伝達する機械的動力伝
達系の途中に、前輪舵角に対する後輪舵角の比で
ある転舵比を変える転舵比可変機構が配置されて
おり、 前記転舵比可変機構は、前記転舵比を変更する
ように作動する転舵比変更部材と、この転舵比変
更部材を収容するケーシングと、このケーシング
に揺動可能に支持されるとともに前記転舵比変更
部材に連結された揺動部材と、この揺動部材を駆
動して前記転舵比変更部材を作動させる駆動手段
と、前記ケーシングに設けられ、前記転舵比が操
縦性および走行安定性変化の許容範囲を越えない
ように前記揺動部材の所定量以上の揺動を規制す
るストツパとを備えてなることを特徴とするもの
である。

（実施例） 以下、図面により本発明の実施例について説明
する。

第１図は本発明に係る４輪操舵装置の１実施例
を示す概略図である。ステアリングホイール１は
ステアリングシヤフト１ａを介して第１ピニオン
２と連結し、第１ピニオン２は車幅方向に摺動自
在な第１ラツク軸３のラツクと噛合する。第１ラ
ツク軸３の両端には右および左用タイロツド４
ａ，４ｂが連結し、タイロツド４ａ，４ｂは右お
よび左用前輪６ａを車体に対し転舵自在に支持す
るナツクル５ａ，５ｂのアームを連結する（な
お、左右対称なので左側のタイロツド４ｂ、ナツ
クル５ｂ、前輪６ｂは図示せず）。このため、ス
テアリングホイール１の操作に応じて第１ラツク
軸３が車幅方向に移動し、この移動がタイロツド
４ａ，４ｂを介してナツクル５ａ，５ｂに伝わり
前輪６ａ，６ｂが転舵される。

一方、第１ラツク軸３には第１ラツク軸３と平
行な第２ラツク軸７が連結部７ａを介して一体に
連結され、第２ラツク軸７のラツクには後輪へ伝
える転舵力を得るための第２ピニオン８が噛合し
ている。このため、第１ラツク軸３が車幅方向に
動かされると、同時に第２ラツク軸７も同方向に
動かされ、第２ピニオン８が回転される。この第
２ピニオン８の回転は、第２ピニオン８と連結す
る動力伝達シヤフト９を介して転舵比可変機構１
０に伝えられ、ここで調整される転舵比に応じて
後輪が転舵される。このようにして、前輪転舵に
応じて後輪転舵を行なわせることができるように
なつている。

次に、転舵比可変機構１０について説明する。
前端が第２ピニオン８と連結した動力伝達シヤフ
ト９の後端は第３ピニオン１１と連結し、第３ピ
ニオン１１は回転軸１２ｂが車体に支持されたベ
ベルギヤ１２と噛合する。ベベルギヤ１２の周上
の１ケ所には、ロツド支持孔１２ａが形成され、
このロツド支持孔１２ａ内に連結ロツド１３がベ
ベルギヤ１２に対し回動自在で且つロツド１３の
軸方向摺動自在に挿入される。ロツド１３の一端
１３ａは、パワーステアリング用のコントローラ
バルブ１５を介して後輪転舵用の第３ラツク軸１
７と結結する結合アーム１４ａ，１４ｂとボール
ジヨイントにより連結する。第３ラツク軸１７は
後輪用ギヤボツクス１６内に車体幅方向摺動自在
に保持され、第３ラツク軸１７の両端は右および
左用タイロツド１８ａ，１８ｂを介して右および
左用ナツクル１９ａ，１９ｂと連結する。右およ
び左用ナツクル１９ａ，１９ｂは車体に対して転
舵自在に後輪２０ａ，２０ｂを支持するため、第
３ラツク軸１７の車幅方向の動きにより後輪が転
舵される。なお、タイロツド、ナツクル、後輪は
左右対称であるため右側のみを図示している。第
３ラツク軸１７の車幅方向の動きは、ベベルギヤ
１２の回転に伴う連結ロツド１３の一端１３ａの
車幅方向の移動が結合アーム１４ａ，１４ｂを介
して第３ラツク軸１７に伝えられて行なわれる。
この時、結合アーム１４ａ，１４ｂ上に設置され
たコントロールバルブ１５の作用により、ポンプ
２１からの圧油が後輪ギヤボツクス１６内のシリ
ンダ内に適宜送られ第３ラツク軸１７の移動をア
シストするようになつている。

次に、ベベルギヤ１２の回転に応じて連結ロツ
ド１３の一端１３ａを車幅方向に移動させる機構
について説明する。連結ロツド１３の他端１３ｂ
はボールジヨイントを介して振子アーム２２の先
端を連結し、この振子アーム２２はこのアーム２
２と直角な揺動軸２３（転舵比変更部材）と結合
し、この揺動軸２３を中心に回転自在となつてい
る。この揺動軸２３は、垂直に延びた揺動支持軸
２４により水平面内に延びて支持され、揺動支持
軸２４の回転に応じて水平面内に揺動するように
なつている。この揺動軸２３の揺動に応じて振子
アーム２２の回転面が傾くため、ベベルギヤ１２
の回転に応じて連結ロツド１３の一端１３ａが車
幅方向へ動かされる割合が変動する。

この作動を、第２図に示す上記転舵比可変機構
の平面概略図を用いて説明する。まず、揺動軸２
３が車幅方向に延びてベベルギヤ１２の回転軸１
２ｂと同一直線上に位置する時を考える。なお、
連結ロツド１３の一端１３ａもベベルギヤ１２の
回転軸線上に位置する。この時に、ベベルギヤ１
２が回転されると、連結ロツド１３は一端１３ａ
を頂点として連結ロツド１３を稜線とする円錐面
上を移動し、振子アーム２２はこの円錐の底面上
を移動する。このため、ベベルギヤ１２が回転し
ても、一端１３ａは移動しない。すなわち、この
時には前輪の転舵に対して後輪は転舵されない状
態になる。この状態から揺動支持軸２４を回転さ
せて、図示の如く揺動軸２３を水平面内で反時計
回りに“θ”だけ傾けると、振子アーム２２の回
転面も上記円錐の底面に対して“θ”だけ傾く。
このため、例えば、ベベルギヤ１２を回転させ、
第２図において連結ロツド１３とベベルギヤ１２
の回転軸１２ｂとのなす角がα₁となるようにする
と、連結ロツド１３の他端１３ｂは１３b′の位置
に距離“d₁”だけ移動し、このため一端１３ａも
１３a′の位置にほぼ同距離だけ移動する。この移
動により第３ラツク軸１７が同様に移動され後輪
の転舵がなされる。この図から判るように、前輪
転舵角に対する後輪転舵角の割合、すなわち転舵
比はベベルギヤ１２の回転に対する連結ロツド１
３の一端１３ａの移動量と同じであり、揺動軸２
３の水平面内での傾き“θ”の大きさに応じて転
舵比を変えることができる。さらに、揺動軸２３
は上記の如く反時計回りに傾かせるのみならず時
計回りにも傾かせることができ、この時にはベベ
ルギヤ１２の回転に対する連結ロツド１３の一端
１３ａの移動方向が上記の場合と逆になる。これ
により、前輪に対し後輪を同位相にも転舵させる
ことができる。

次いで、上記揺動軸２３の水平面内での揺動を
行なわせる機構を説明する。揺動軸２３は、垂直
に延びた揺動支持軸２４により水平面内に延びて
支持されるのであるが、この揺動支持軸２４には
先端にギヤ２５ａを有する揺動ギヤ２５（揺動部
材）が固設され、この揺動ギヤ２５の揺動支持軸
２４を中心とする揺動により揺動支持軸２４が回
され揺動軸２３が揺動される。揺動ギヤ２５のギ
ヤ２５ａはウオーム２６と噛合し、このウオーム
２６はステツプモータ２９（駆動手段）の出力軸
２９ａに設けられた第１かさ歯車２８およびこれ
と噛合しウオーム２６と同軸２６ａ上に設けられ
た第２かさ歯車２７を介してステツプモータ２９
により回転される。このステツプモータ２９の回
転は、揺動支持軸２４上に設けられ揺動軸２３の
揺動角を検知する揺動角センサ３０および車速を
検知する車速センサ３１からの検知信号を受けた
電気コントローラ３２からの制御信号に基づいて
制御される。

電気コントローラ３２による制御の１例を示す
のが第３図のグラフであり、このように車速に応
じてハンドル舵角（前輪転舵角）に対する後輪転
舵角、すなわち転舵比を変えるようにしている。
本例においては、低速領域においては後輪を逆位
相に転舵させ旋回性の向上を図り、高速領域では
同位相に転舵させ走行安定性の向上を図つてい
る。

第４図は、転舵比可変機構１０のうちのステツ
プモータ２９により揺動ギヤ２５を揺動させる部
分を示す断面図であり、この部分について詳細に
説明する。転舵比可変機構１０のケーシング３４
にステツプモータ２９が固定され、ケーシング３
４内に突出したステツプモータ２９の出力軸２９
ａには第１かさ歯車２８が固定される。この第１
かさ歯車２８に噛合する第２かさ歯車２７はウオ
ーム軸２６ａに固定され、ウオーム軸２６ａはベ
アリング３５，３７を介してケーシング３４に支
持されている。このウオーム軸２６ａに取り付け
られたウオーム２６は揺動ギヤ２５のギヤ２５ａ
と噛合し、ウオーム２６の回転に応じて揺動ギヤ
２５は揺動支持軸２４を中心として揺動するよう
になつている。

このため、前述のように電気コントローラ３２
からの制御信号に基づいてステツプモータ２９が
駆動されると、かさ歯車２７，２８、ウオーム２
６等を介して揺動ギヤ２５が揺動され、その結
果、揺動支持軸２４を介して揺動軸２３が揺動さ
れ転舵比の可変制御が行なわれる。この時、ステ
ツプモータ２９の回転に対する揺動ギヤ２５の揺
動に遊びがあつたのでは、その分だけ前輪転舵に
対し後輪転舵角のズレが生じ好ましくないため、
ステツプモータ２９と揺動ギヤ２５との間の伝達
系の遊び、ガタをできる限り小さくするようにし
なければならない。このため、ウオーム軸２６ａ
を支えるベアリング３５（図中上側）の側面に皿
ばね３６を配してウオーム軸２６ａの軸方向の遊
びをなくすようにしている。さらに、矢印Ａ−Ａ
に沿つて断面した第５図に示すように、もう一方
のベアリング３７のアウターレース３８の外周に
180゜離れた２ケ所の平面３８ａ，３８ａを形成す
るとともにこの平面が当接する案内部材４０，４
０に沿つて図中左右方向にベアリング３７が摺動
自在となし、このベアリング３７のアウターレー
ス３８を板ばね３９により右方に付勢している。
これにより、ウオーム２６をギヤ２５ａに付勢
し、バツクラツシユによるウオーム２６とギヤ２
５ａとの間のガタの発生を抑えている。

一方、第３図に説明したように転舵比は一定範
囲内で制御され、揺動ギヤ２５の揺動範囲も一定
範囲に限られる。このため、この一定範囲を超え
て揺動ギヤ２５が揺動しないように、２本のスト
ツパピン３３ａ，３３ｂ（ストツパ）がケーシン
グ３４に固設されている。このため、例えばステ
ツプモータの故障、電気コントローラ３２の暴走
等により揺動ギヤ２５が上記一定範囲を超えて揺
動しようとしてもストツパピン３３ａ，３３ｂに
よりそれ以上の揺動が制限されるため、転舵比が
無制限に変動することがなく、安全性を確保でき
る。また、この装置の組立時において、揺動角セ
ンサ３０に対する揺動ギヤ２５の位置決めに際
し、例えば第４図で鎖線で示すようにストツパピ
ン３３ａに当てた位置に揺動ギヤ２５を保持しこ
れに対して揺動角センサ３０の値を設定すれば、
位置決め治具等を用いることなく位置決めが可能
となり、組立性が向上する。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、転舵比
が操縦性および走行安定性変化の許容範囲を越え
ないように揺動部材の所定量以上の揺動を規制す
るストツパがケーシングに設けられているので、
揺動部材を駆動する駆動手段（例えば、ステツプ
モータ）の故障や、揺動量を制御するコントロー
ラの暴走等が生じた場合にも、転舵比を所定範囲
内に保持し操縦性、走行安定性が極端に悪化する
のを防止できる。このため、走行中に上記故障等
が生じた場合にも安定性を確保できる。また、ス
トツパを組立時における位置決めとして利用でき
るので、特別な位置決め治具などを必要とせずに
容易に位置決め、組立を行なうことができ組立性
が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る４輪操舵装置の１例を示
す概略図、第２図は本発明に係る４輪操舵装置に
用いられる転舵比可変機構の平面概略図、第３図
は本発明に係る４輪操舵装置による転舵比制御の
１例を示すグラフ、第４図は本発明に係る４輪操
舵装置に用いられる転舵比可変機構の断面図、第
５図は第４図の矢印Ａ−Ａに沿つた断面図であ
る。 １……ステアリングホイール、３……第１ラツ
ク軸、７……第２ラツク軸、８……第２ピニオ
ン、９……動力伝達シヤフト、１０……転舵比可
変機構、１２……ベベルギヤ、１３……連結ロツ
ド、１６……後輪用ギヤボツクス、２２……振子
アーム、２３……揺動軸（転舵比変更部材）、２
４……揺動支持軸、２５……揺動ギヤ（揺動部
材）、２６……ウオーム、２９……ステツプモー
タ（駆動手段）、３０……揺動角センサ、３１…
…車速センサ、３２……コントローラ、３３ａ，
３３ｂ……ストツパピン（ストツパ）、３４……
ケーシング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステアリングの操舵操作により前輪とともに
   後輪を転舵するようにした車両の４輪操舵装置に
   おいて、 前輪を転舵するステアリング機構における転舵
   力の一部を後輪転舵部材に伝達する機械的動力伝
   達系の途中に、前輪舵角に対する後輪舵角の比で
   ある転舵比を変える転舵比可変機構が配置されて
   おり、 前記転舵比可変機構は、前記転舵比を変更する
   ように作動する転舵比変更部材と、この転舵比変
   更部材を収容するケーシングと、このケーシング
   に揺動可能に支持されるとともに前記転舵比変更
   部材に連結された揺動部材と、この揺動部材を駆
   動して前記転舵比変更部材を作動させる駆動手段
   と、前記ケーシングに設けられ、前記転舵比が操
   縦性および走行安定性変化の許容範囲を越えない
   ように前記揺動部材の所定量以上の揺動を規制す
   るストツパとを備えてなることを特徴とする車両
   の４輪操舵装置。