JPH0679904B2 - 車両の前後輪操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車両の前後輪操舵装置に関する。

（従来の技術） 後輪と前輪とともに転舵する前後輪操舵（以下に4WSと
略称する）システムにおいては、特公昭60-44185号等で
周知なように、高速時に後輪を前輪と同方向に転舵する
と、操舵応答性が高められ、また低速時には後輪を前輪
と逆方向に転舵することで、旋回半径を小さくして取り
廻し性を向上することができる。

このように車速の関数として前後輪舵角比を変える4WS
システムとしては、前輪操舵機構とは別個の電動機や油
圧装置等の独立を駆動源を用いて前輪舵角及び車速情報
を基に後輪を転舵するものと、前輪操舵機構と後輪操舵
機構とを機械的に連結するとともに、後輪舵角を車速に
応じて調整するための駆動装置を更に後輪操舵機構に付
設したもの（例えば特開昭59-26363号及び同59-26364号
等）とに大別される。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、前者の4WSシステムは後輪転舵を行う独立し
た駆動源を必要とするため、重量が増大し、スペースも
大きくなり、また前後輪の舵角と車速とを時々刻々検出
し、且つ舵角比と車速との比較が必要なため、応答性の
面で最良であるとは言い難い。

一方、後者の4WSシステムは、前後輪の操舵機構を機械
的に連結しているため、後輪も転舵することに伴う操舵
力の増大は前輪操舵機構に用いられるパワーアシスト装
置の能力増加で対応でき、前者に比べて軽量であり、ス
ペースも小さくて済む。そして前輪舵角に応動する後輪
舵角を車速に応じて調整するため、応答性にも優れる。
しかしながら、従来は後輪操舵機構の出力部材自体を上
下に移動させて後輪舵角の調整を行うようにしていたの
で、ある程度大きな駆動力を必要としていた。

（問題点を解決するための手段） 斯かる問題点を解決すべく本発明は、前輪操舵機構から
取出した回転で後輪操舵機構の入力軸（22）を回転し、
該入力軸（22）の回転を出力部材（27）の左右方向動に
変換して後輪も転舵するようにした車両の4WS装置にお
いて、前記入力軸（22）と連結する主軸（24）を設け、
該主軸（24）に直径方向のアーム（26）を一体に設ける
一方、前記出力部材（27）に直交方向のガイド（28）を
一体に設け、前記アーム（26）と該ガイド（28）間に
は、アーム（26）に対し前記主軸（24）の直径方向に摺
動自在で、且つガイド（28）に対し前記出力部材（27）
と直交方向に摺動自在なスライド部材（31）を組付ける
とともに、該スライド部材（31）を前記出力部材（27）
と直交方向に移動させる駆動装置（41）を設け、更に該
駆動装置（41）の作動を車速に応じて制御する制御装置
（51）を設けたことを特徴とする。

具体的には、前記スライド部材（31）は、前記アーム
（26）に対し前記主軸（24）の直径方向に摺動自在な第
１スライドピース（32）と、前記ガイド（28）に対し前
記出力部材（27）と直交方向に摺動自在な第２スライド
ピース（33）と、前記第１スライドピース（32）と該第
２スライドピース（33）間に介設され、且つ少なくとも
前記第１スライドピース（32）に対し相対回転可能に嵌
合されたセンターピース（34）とから成り、該センター
ピース（34）が前記駆動装置（41）の作動で前記出力部
材（27）と直交方向に移動する。

（作用） スライド部材（31）が出力部材（27）と直交方向に移動
すると、入力軸（22）に対するスライド部材（31）の偏
位量が変化し、主軸（24）と一体のアーム（26）がクラ
ンクアームとして機能し、そのクランク回転はスライド
部材（31）を介してガイド（28）と一体の出力部材（2
7）の左右方向に変換され、前輪に対する後輪の舵角比
は車速に応じて制御される。

特に後輪舵角の調整を行うためには、出力部材（27）自
体を上下に移動させずに、スライド部材（31）を上下動
させるだけなので、舵角調整に要する駆動力は小さなも
ので済むようになる。

（実施例） 以下に添付図面を基に実施例を説明する。

第１図は4WS装置の概略斜視図で、（１）は前輪操舵機
構、（21）は後輪操舵機構、（51）は制御装置をなすEC
U、（53）は車速センサである。

前輪操舵機構（１）は、ハンドル（２）、ステアリング
軸（３）、回転入力用ピニオン軸（４）、ラック軸
（５）、前輪用の左右のタイロッド（６），（６）及び
ナックルアーム（７），（７）等から成り、（８）はフ
ロントステアリングギヤボックス、（９），（９）は左
右の前輪であり、フロントステアリングギヤボックス
（８）にはラック軸（５）と噛合する回転取出用ピニオ
ン軸（11）が後方に突出して組込まれる。

回転取出用ピニオン軸（11）は後輪転舵のための回転を
約±270゜程度の範囲で取出すためのもので、このピニ
オン軸（11）にはジョイント（12）を介してリンケージ
軸（13）が連結され、更にリンケージ軸（13）にはジョ
イント（14）を介して後輪操舵機構（21）の回転入力軸
（22）が連結される。

後輪操舵機構（21）の要部は第２図にも示す如くで、回
転入力軸（22）、主軸（24）、出力部材（27）、スライ
ド部材（31）、駆動装置（41）から成り、第１図中、
（56），（56）は後輪用の左右のタイロッド、（57），
（57）は同ナックルアーム、（58）はリヤステアリング
ギヤボックス、（59），（59）は左右の後輪である。

第２図に示すように回転入力軸（22）の後輪にはピニオ
ン（23）が形成され、この入力軸（22）の直上方に主軸
（24）が配置され、主軸（24）の後部にはピニオン（2
3）と噛合する扇状のインターナルギヤ（25）が一体に
垂設され、更にインターナルギヤ（25）の後面には主軸
（24）の直径方向のアーム（26）が一体に形成される。
これらインターナルギヤ（25）及びアーム（26）は後輪
（59），（59）の操舵中立状態において、垂直状態に維
持される。

そしてアーム（26）の後方には出力部材（27）が離間し
て配置される。出力部材（27）は軸線を左右方向として
水平に配置された軸状物で、その中央部には軸線と直交
する垂直方向のガイド（28）が一体に形成され、斯かる
ガイド（28）と前記アーム（26）間にはスライド部材
（31）が介設される。

スライド部材（31）は、前記アーム（26）に対し後方か
ら嵌合し、且つ前記主軸（24）の直径方向に摺動自在な
第１スライドピース（32）、前記ガイド（28）に対し前
方から嵌合し、且つ垂直方向に摺動自在な第２スライド
ピース（33）、これら第１及び第２の両スライドピース
（32），（33）間に介設されたセンターピース（34）か
ら成る。このセンターピース（34）の前後は両スライド
ピース（32），（33）の中心に対し同心的に相対回転可
能に嵌合され、（35），（36）はその相対回転をそれぞ
れ許容するための前後の転動体である。そしてセンター
ピース（34）内には軸線を左右方向として水平なる支軸
（37）が摺動自在に嵌合され、この支軸（37）を介して
センターピース（34）を垂直方向に上下動する駆動装置
（41）が設けられる。

駆動装置（41）は、回転数と回転角をモニターするエン
コーダ付モータ（42）、左右方向４個のギヤ（43），
（44），（44），（45）、左右２本の送りネジ（46），
（46）左右２個のナット（47），（47）から成り、ナッ
ト（47），（47）を螺合した送りネジ（46），（46）の
上端に被動ギヤ（44），（44）が固設され、一方の被動
ギヤ（44）にはモータ（42）の駆動ギヤ（43）が噛合
し、両被動ギヤ（44），（44）間に中間ギヤ（45）が介
設される。そして左右のナット（47），（47）間に前記
支軸（37）が架設される。

以上の後輪操舵機構（21）の要部の基本原理は第３図に
示す如くで、スライド部材（31）は一個の球体として表
すことができる。

ここで、前記エンコーダ付モータ（42）の回転数及び回
転角情報は、前記ECU（51）に入力され、車速センサ（5
3）からの車速情報と比較され、車速に応じた最適の前
後輪舵角比が決定され、モータ（42）の作動は常に確認
されている。

尚、車速情報はスピードメータから得るようにしても良
いが、車輪からのパルス、レーダ等による車速情報を用
いれば、更に応答性を高められる。また前後輪舵角比に
ついてもエンコーダ付モータ（42）でモニターするよう
にしたが、後輪操舵機構（21）内部の部品、例えばナッ
ト（47）等の動きを差動トランス、摺動抵抗、或いは光
学的手段で直接モニターすれば、更に応答性を高められ
る。

次に作動を説明する。ここでは、前輪操舵機構（１）の
作動は既知の通りであるため、後輪操舵機構（21）の主
要部の作動のみについて述べる。

先ず前輪操舵機構（１）から取出した回転が回転入力軸
（22）に伝えられ、ピニオン（23）及びインターナルギ
ヤ（25）による減速比ｋで減速されて主軸（24）に回転
は伝えられる。

一方、車速情報に応じてモータ（42）の回転がギヤ（4
3），（44），（44），（45）を経て左右の送りネジ（4
6），（46）に伝えられると、送りネジ（46），（46）
の回転により左右のナット（47），（47）が上下動し、
これと一体の支軸（37）を介してセンターピース（34）
が上下に平行移動し、第１スライドピース（32）はアー
ム（26）に沿って主軸（24）の直径方向に摺動し、また
第２スライドピース（33）はガイド（28）に沿って垂直
方向に摺動する。

そしてアーム（26）は主軸（24）と一体に回転するた
め、このアーム（26）に嵌合された第１スライドピース
（32）は主軸（24）に対しクランク回転し、このクラン
ク回転はセンターピース（34）との転動体（35）を介装
した嵌合により許容され、同時にセンターピース（34）
の左右方向動に変換される。このセンターピース（34）
と一体に第２スライドピース（33）も左右方向動し、こ
の第２スライドピース（33）に嵌合されたガイド（28）
と一体の出力部材（27）も左右方向動する。

斯くして前輪（９），（９）に対する後輪（59），（5
9）の舵角比は車速に応じた最適値に調整される。

従って本4WSシステムにおいて、ｈを車速の関数で変化
させれば、一定車速においてはｙ∝tan（θ/k）とな
り、（θ/k）が小さな範囲ではｙ∝θと考えて差し支え
ないので、前後輪の舵角比がほぼ一定の制御が可能であ
る。その際、車速の変化速度は一般に舵角速度よりも小
さいので、ｈの変化はさほど急速に行う必要がなく、故
にそのための駆動力も小さくて済むことになる。

以上において、第３図のように回転入力軸（22）の入力
角をθ、アーム（26）の回転角をとすると、 ＝θ/k であり、球体として表されるスライド部材（31）の中心
位置を主軸（24）の軸心位置を基準にしてｈとし、出力
部材（27）の左右移動量をｙとすれば、 ｙ＝h tan＝h tan（θ/k） である。

ここで、例えばθの最大揺れ巾を270゜とし、ｋ＝6.5、
ｈの範囲を±18mmとすれば、ｙは約±16mmの範囲で後輪
（59），（59）の転舵角を自由に調整できることにな
る。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、前後輪の操舵機構が機械
的に連結されているので、後輪も転舵することに伴う操
舵力の増大は前輪操舵機構に用いられるパワーアシスト
装置の能力増加で対応できるとともに、前輪舵角に応動
する後輪舵角を車速に応じて更に調整するので、応答性
に優れる上、特にこの後輪舵角調整は出力部材自体を上
下動させることなく、スライド部材を上下動させるだけ
のため、舵角調整に要する駆動力は小さなもので足りる
こととなる。また後輪操舵機構の一部品の位置のみをモ
ニターし、その値と車速とを比較するだけで済むため、
機能の監視が簡単になるという特長も発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は4WS装置の概略斜視図、第２図は後輪操舵機構
の主要部の透視斜視図、第３図はその基本原理図であ
る。 尚、図面中、（１）は前輪操舵機構、（11）は回転取出
用ピニオン軸、（13）はリンケージ軸、（21）は後輪操
舵機構、（22）は入力軸、（23）はピニオン、（24）は
主軸、（25）はインターナルギヤ、（26）はアーム、
（27）は出力部材、（28）はガイド、（31）はスライド
部材、（32）は第１スライドピース、（33）は第２スラ
イドピース、（34）はセンターピース、（35），（36）
は転動体、（37）は支軸、（41）は駆動装置、（42）は
モータ、（43），（44），（45）はギヤ、（46）は送り
ネジ、（47）はナット、（51）は制御装置、（53）は車
速センサである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 賢 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 大山 泰晴 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前輪操舵機構から取出した回転で後輪操舵
   機構の入力軸を回転し、該入力軸の回転を出力部材の左
   右方向動に変換して後輪も転舵するようにした車両の前
   後輪操舵装置において、 前記入力軸と連結する主軸を設け、 該主軸に直径方向のアームを一体に設ける一方、 前記出力部材に直交方向のガイドを一体に設け、 前記アームと該ガイド間には、アームに対し前記主軸の
   直径方向に摺動自在で、且つガイドに対し前記出力部材
   と直交方向に摺動自在なスライド部材を組付けるととも
   に、 該スライド部材を前記出力部材と直交方向に移動させる
   駆動装置を設け、 更に該駆動装置の作動を車速に応じて制御する制御装置
   を設けたことを特徴とする車両の前後輪操舵装置。
2. 【請求項２】前記スライド部材は、 前記アームに対し前記主軸の直径方向に摺動自在な第１
   スライドピースと、 前記ガイドに対し前記出力部材と直交方向に摺動自在な
   第２スライドピースと、 前記第１スライドピースと該第２スライドピース間に介
   設され、且つ少なくとも前記第１スライドピースに対し
   相対回転可能に嵌合されたセンターピースとから成り、 該センターピースが前記駆動装置の作動で前記出力部材
   と直交方向に移動する特許請求の範囲第１項記載の車両
   の前後輪操舵装置。