JPH0986430A - 車両の後輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】操舵に要するエネルギを小さくして省エネルギ
化を図り、且つ、十分なトー剛性を確保し、しかも、低
コスト化を図れる車両の後輪操舵装置を提供する。 【解決手段】ハウジング３１に支持され車幅方向Ｂの変
位に応じて後輪２４を操舵するインナシャフト２７と、
同シャフト２７に外嵌された外筒３６に収容されると共
にステアリングハンドル２５が操作された際にインナシ
ャフト２７を変位させる小舵角操舵手段２９と、同ハン
ドル操作の際に小舵角操舵手段２９及び外筒３６を介し
インナシャフト２７を変位させる大舵角操舵手段２８と
を備え、小舵角操舵手段２９はインナシャフト２７に偏
心ピン４６を介して連結されたオフセットロータ４５
と、同ロータにウオームギア４４，５４を介して連結さ
れた電動モータ４２と、同モータを介し後輪２４を操舵
制御するコントローラ４７とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の後輪の舵角を操
作する後輪操舵装置、例えば、前輪と共に後輪の操蛇角
を同相或いは逆相に選択的に切り換える４輪操舵装置に
組み込まれる後輪操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、４輪操舵装置を搭載した車両が提
供されている。この４輪操舵装置は、前輪と同時に、こ
の前輪と同相或いは逆相に後輪を操舵でき、これによ
り、高速走行時の操縦安定性と低速走行時の最小回転半
径の縮小による小回り性の改善を図っている。特に、後
輪操舵装置は後輪に比較的小さな操舵角を付与して後輪
タイヤにヨーモーメントを発生させ、車両の操舵後の安
定性を早期に達成させることが出来、操舵安定性を向上
させることができる。

【０００３】従来、図１４、図１５に示すような４輪操
舵装置が知られている。ここで、車両の前輪１はパワー
ステアリング装置２で操舵され、後輪３は操舵軸４を介
し大舵角操舵手段５及び小舵角操舵手段６により操舵さ
れる。大舵角操舵手段５はステアリングハンドル７の回
転を機械的にハウジング８内の内接カム９（図１５参
照）に伝え、内接カム９に連動するカムフォロア１０が
外筒１１及び外筒と一体のパワーシリンダ１２、操舵軸
４を介し後輪３を操舵する。

【０００４】一方、小舵角操舵手段６はパワーシリンダ
１２とその左右圧力室１３，１４に収容され操舵軸４の
ピストン１６を中立位置に付勢するバネ１５と、左右圧
力室１３，１４に連通し、油圧源１９の油圧を供給可能
な制御弁１７と、制御弁１７を制御するコントローラ１
８（図１４参照）とを備える。この小舵角操舵手段６の
コントローラ１８は、ステアリングハンドル７が設定ハ
ンドル角以内で操作されている際には制御弁１７、パワ
ーシリンダ１２、操舵軸４を介し後輪３を小舵角操舵
し、ステアリングハンドル７が設定ハンドル角以上で操
作されている際には機械的に内接カム９の駆動が、カム
フォロア１０、外筒１１、パワーシリンダ１２、操舵軸
４を介し後輪３に伝わり後輪３を大舵角操舵する。

【０００５】ここで、小舵角操舵手段６のピストン１６
を中立位置に付勢するバネ１５は、図１６に示すように
プレロード（例えば２００Ｋｇ）を付与され、操舵軸４
を介し後輪３を中立位置に付勢する。これにより、走行
時におけるタイヤが路面の凹凸に伴い受ける外力により
トー変位を生じることが無いよう、トー剛性の確保を図
っている。なお、このような車両の後輪操舵装置が、特
開平６−２５５５２６号公報に開示される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１４，１
５に示すような車両の後輪操舵装置では走行時における
後輪タイヤのトー剛性の確保を図るため、バネ１５によ
るプレロードを操舵軸４に付与することより、操舵に要
するエネルギが比較的大きく、省エネルギ化の点で問題
と成っている。更に、バネ１５によるプレロードを操舵
軸４に付与しているものの、省エネルギ化の点より十分
に大きなプレロードを選択出来ず、結果として、外力が
プレロードを上回ると操舵角の変位が生じる可能性もあ
り、この点で十分なトー剛性が得られていない。さら
に、パワーシリンダ１２と油圧源１９側を結ぶ油圧配管
２０がコストアップの要因とも成り、この点で低コスト
化に問題を生じている。

【０００７】本発明の目的は、トー剛性を強化出来、省
エネルギ化及び低コスト化を図れる車両の後輪操舵装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、車体基部に摺動自在に支持さ
れると共に車幅方向の変位に応じて後輪を操舵するイン
ナシャフトと、上記インナシャフトに相対変位可能に外
嵌された外部摺動体内に収容されると共にステアリング
ハンドルが設定ハンドル角以内で操作された際に上記イ
ンナシャフトを車幅方向に相対変位させる小舵角操舵手
段と、上記ステアリングハンドルが設定ハンドル角以上
操作された際に上記小舵角操舵手段及び上記外部摺動体
を介し上記インナシャフトを車幅方向に変位させる大舵
角操舵手段とを備えた車両の後輪操舵装置において、上
記小舵角操舵手段は、上記外部摺動体内に枢支され上記
インナシャフトに偏心ピンを介して連結されたオフセッ
トロータと、上記オフセットロータにウオームギア列を
介して連結された電動モータと、上記電動モータを介し
上記後輪を操舵制御するコントローラとを備えたことを
特徴とする。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載の車両の
後輪操舵装置において、上記大舵角操舵手段は上記車体
基部に枢支され上記ステアリングハンドルのハンドル角
変位に連動して回転する内接カムと、上記外部摺動体よ
り突出すると共に上記内接カムより押圧力を受けた際に
上記外部摺動体を車幅方向へ摺動させるローラとを備え
たことを特徴とする。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１記載の車両の
後輪操舵装置において、上記小舵角操舵手段の上記電動
モータは上記車体基部に支持され、上記オフセットロー
タに連結されたウオームギア列側の入力軸と上記電動モ
ータの回転軸はスプライン結合されることを特徴とす
る。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１記載の車両の
後輪操舵装置において、車両の車速信号を出力する車速
センサと、上記車両のハンドル角信号を出力するハンド
ル角センサとを更に備え、上記コントローラは車速が設
定車速以下でステアリングハンドルが設定ハンドル角以
内で操作された際に上記後輪を小舵角制御することを特
徴とする。

【００１２】

【実施例】図１には本発明の一実施例としての車両の後
輪操舵装置２１を示した。この車両の後輪操舵装置２１
は車両に搭載される４輪操舵装置Ｄの要部を成す。この
４輪操舵装置Ｄはステアリングハンドル２５の操舵変位
をパワーステアリング装置２３を介し車両の前輪２２に
伝え、同時にステアリングハンドル２５の操舵変位をパ
ワーステアリング装置２３を経て回転伝達系２６、後輪
操舵装置２１を介し後輪２４に伝える。

【００１３】この後輪操舵装置２１は、車幅方向に長い
操舵軸であるインナシャフト２７を後輪２４の操舵リン
ク系３０に連結しており、インナシャフト２７を車幅方
向Ｂに変位させることによって後輪２４を操舵する。こ
のインナシャフト２７には大舵角操舵手段２８及び小舵
角操舵手段２９が連結される。

【００１４】図２、図３に示すように、大舵角操舵手段
２８はステアリングハンドル２５の回転をパワーステア
リング装置２３、回転伝達系２６、車体基部に支持され
るハウジング３１内のドライブギア３２に伝え、ドライ
ブギア３２に噛み合うカムギア３３と一体の内接カム３
４を第１中心線Ｌ１（図６参照）回りに回動する。図
６、図７に示すように、内接カム３４の内接面にコロ接
触するカムフォロア３５はハウジング３１内で車幅方向
Ｂに摺動する外筒３６に枢着される。図２に示すよう
に、外筒３６は小舵角操舵手段２９の外筒ハウジング３
７に一体結合され、車幅方向Ｂの操舵変位力を大舵角操
舵手段２８側より受けると、小舵角操舵手段２９及びイ
ンナシャフト２７を介し後輪３を操舵する。

【００１５】図３に示すように、回転伝達系２６のハウ
ジング３１内に達するシャフト２６１は過剰トルクを吸
収するトルクリミッタ２６２を介しドライブギア３２に
連結される。図６に示すように、第１中心線Ｌ１（図６
参照）回りに回動するカムギア３３及び内接カム３４は
ロータシャフト４０に一体結合され、ロータシャフト４
０はハウジング３１内にベアリング３８，３９を介し枢
支されている。図７に示すように、カムフォロア３５は
枢軸４１の端部に枢着され、枢軸４１の他端部は外筒３
６側の筒状アダプタ３６１にボルト止めされる。

【００１６】ハウジング３１内で第１中心線Ｌ１回りに
内接カム３４が回動すると、一対のカムフォロア３５及
び外筒３６は車幅方向Ｂに摺動し、その変位量は大舵角
操舵量として増減制御され、例えば、ここでは中立位置
より最大左右各２０ｍｍの変位を達成できるように内接
カム３４の形状が設定される。なお、第１中心線Ｌ１
（図６参照）回りに回動する内接カム３４は、図１３に
示すような、例えば左右２７０ｄｅｇ程度に予め設定さ
れた不感帯域では、一対のカムフォロア３５及び外筒３
６側を車幅方向Ｂに摺動しないように内接カム３４の形
状が設定され、これにより後述する小舵角操舵手段２９
の駆動と干渉しないように設定される。

【００１７】一方、小舵角操舵手段６は、図２、図５に
示すように、ハウジング３１に収容される電動モータ４
２と、電動モータ４２の回転軸４２１とウオームギア４
４を連結するスプライン結合部４３と、ウオームギア４
４に噛み合うと共に介しに駆動されるアクチュエータ４
３と、外筒ハウジング３７に枢支され第２中心線Ｌ２回
りに回転するオフセットロータ４５（図４参照）と、オ
フセットロータ４５の回転角相当の後輪操舵角信号を出
力する後輪操舵センサ５０と、オフセットロータ４５よ
りその第２中心線Ｌ２に対する偏心量ｓを保持して延出
し、インナシャフト２７に連結される偏心ピン４６と、
電動モータ４２を介し後輪２４を操舵制御するコントロ
ーラ４７とを備える。

【００１８】電動モータ４２はコントローラ４７に接続
され、適時に駆動制御される。ここで、車両の車速信号
を出力する車速センサ４８が後輪駆動系内に装備され、
車両のハンドル角信号を出力するハンドル角センサ４９
がステアリングハンドル４５に装着され、両センサ及び
後輪操舵センサ５０の各検出信号がコントローラ４７に
入力されている。特に、コントローラ４７は、車速が設
定車速以上で、ステアリングハンドルが設定ハンドル角
以内で操作された際に後輪を小舵角制御するという機能
を備える。

【００１９】図５に示すように、ウオームギア４４と一
体のウオームギア軸４４１は外筒ハウジング３７に一対
のベアリング５１，５２を介し枢支され、その一端は電
動モータ４２の回転軸４２１より大径に形成され、同端
部に内周スプラインｇ１が形成され、これには回転軸４
２１の外周スプラインｇ２が摺動可能に噛み合う。図
４、図８、図９に示すように、オフセットロータ４５は
外筒ハウジング３７にベアリング５３を介し枢支され、
ウオームギア４４に噛合するウオームホイール５４が一
面に形成され、他面に球継手５５を介し偏心ピン４６の
基部が連結される。この偏心ピン４６の他端はインナシ
ャフト２７にボルト止めされる。オフセットロータ４５
の一面の中心部よりジョイント４５１が延出し、その先
端は後輪操舵センサ５０に連結され、これにより後輪操
舵センサ５０がオフセットロータ４５の回転角情報を検
出出来る。なお、図８、図９に示す符号４５２はオフセ
ットロータ４５の最大変位を規制するストッパを示す。

【００２０】このような図１の車両の後輪操舵装置の作
動を、主に、図１、図１０乃至図１２を用い説明する。
車両の図示しないキースイッチがオンされ、コントロー
ラ４７及びエンジンが駆動するとする。ここで運転者が
設定車速Ｖ１を下回る低速走行を行っている間、コント
ローラは車速Ｖが設定車速Ｖ１を下回ると判断し、小舵
角操舵手段２９の駆動を停止する。この間、運転者によ
るステアリングハンドル２５の操作により、ハンドル舵
角が操作されると、その操舵変位はパワーステアリング
装置２３を介し前輪２２に伝わり、同時に、その操舵変
位が図１３に示す不感帯領域（例えば左右２７０ｄｅｇ
程度に予め設定する）以上の操作であると、その操舵変
位はパワーステアリング装置２３、回転伝達系２６、大
舵角操舵手段２８を経て後輪２４に伝わる。

【００２１】この場合、図１１に示すように、大舵角操
舵手段２８内の内接カム３４が第１中心線Ｌ１回りに回
動すると、一対のカムフォロア３５、外筒３６、小舵角
操舵手段２９、インナシャフト２７が車幅方向Ｂに摺動
し、後輪２４を操舵駆動する。この時小舵角操舵手段２
９内のウオームギア４４とウオームホイール５４側のオ
フセットロータ４５は非可逆結合状態のため相対回転せ
ず、固定状態の偏心ピン４６がインナシャフト２７を車
幅方向Ｂに摺動し、後輪２４を操舵作動できる。なお、
その時の操舵変位が不感帯領域以内の小舵角変位である
と大舵角操舵手段２８による後輪２４操舵は成されな
い。

【００２２】一方、ここで運転者が設定車速Ｖ１を上回
る走行域にあると、コントローラ４７は車速Ｖが設定車
速Ｖ１を上回ると判断し、小舵角操舵手段２９の駆動制
御に入る。この場合も、運転によるステアリングハンド
ル２５の操舵変位はパワーステアリング装置２３を介し
前輪２２に伝わり、同時にパワーステアリング装置２
３、回転伝達系２６を経て大舵角操舵手段２８に伝わ
る。この場合、特に、大舵角操舵手段２８の内接カム３
４の回転角は、定常走行であると、その時の操舵変位が
不感帯領域以内の小舵角内にあり、実質的に大舵角操舵
手段２８によって後輪操舵は行われない。

【００２３】一方、コントローラ４７は車速Ｖが設定車
速Ｖ１を上回ると判断すると、小舵角操舵制御に入る。
ここでは、現在のハンドル舵角βを取り込み、その値に
応じた目標後輪操舵角αｏを図１３の後輪操舵角算出マ
ップｍ１で算出し、次いで現在の後輪操舵センサ５０の
後輪操舵角αが算出した目標後輪操舵角αｏと一致する
よう、図１２に示すように、電動モータ４２が駆動さ
れ、後輪操舵角フィードバック制御が実行される。これ
により、車速Ｖが設定車速Ｖ１を上回る走行時にはコン
トローラ４７によってハンドル舵角β相当の目標後輪操
舵角αｏに自動制御出来る。以上のように、図１の車両
の後輪操舵装置は、ウオームギア列４４，５４の非可逆
結合作用により、後輪２４側の受けた外力がオフセット
ロータ４５側の変位として伝達されることが無く、後輪
２４のトー剛性を強化出来る。

【００２４】特に、大舵角操舵手段２８は、ハウジング
３１に枢支されステアリングハンドル２５のハンドル角
変位に連動して回転する内接カム３４と、外筒３６より
突出すると共に内接カム３４より押圧力を受けた際に外
筒３６を車幅方向Ｂへ摺動させるカムフォロア３５とを
備えても良い。この場合、大舵角操舵手段２８の内接カ
ム３４と内接カムに連動するカムフォロア３５により外
筒３６を車幅方向Ｂへ摺動させ、後輪２４を大舵角で機
械的に操舵でき、後輪操舵の安定性を確保出来る。特
に、電動モータ４２はハウジング３１に支持され、オフ
セットロータ４５に連結されたウオームギア列４４，５
４側の入力軸４４１と電動モータの回転軸４２１がスプ
ライン結合されても良い。この場合、電動モータと外筒
３６側のウオームギア列との相対変位を許容しつつ電動
モータ４２をハウジング３１に確実に支持出来、電動モ
ータ側の配線故障等を防止出来る。

【００２５】特に、車両の車速信号を出力する車速セン
サ４８と、車両のハンドル角信号を出力するハンドル角
センサ４９とを更に備え、コントローラ４７は車速が設
定車速以上でステアリングハンドル２５が設定ハンドル
角以内で操作された際に後輪２４を小舵角制御しても良
い。この場合、設定車速以下の運転域で、小舵角操舵制
御を行うことを確実に排除出来、無駄な後輪操舵を排除
出来る。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明は、ステ
アリングハンドルが設定ハンドル角以内で操作された際
にインナシャフトを車幅方向に相対変位させる小舵角操
舵手段と、ステアリングハンドルが設定ハンドル角以上
操作された際に小舵角操舵手段及び外部摺動体を介しイ
ンナシャフトを車幅方向に変位させる大舵角操舵手段と
を備え、小舵角操舵手段を成すオフセットロータをイン
ナシャフトに偏心ピンを介して連結し、オフセットロー
タをウオームギア列を介して電動モータと連結し、電動
モータを介しコントローラが後輪を小舵角で操舵制御す
る。このため、ウオームギア列の非可逆結合作用によ
り、後輪側の受けた外力がオフセットロータ側の変位と
して伝達されることが無く、後輪のトー剛性を強化出
来、しかも、操舵に要するエネルギが比較的小さくて済
み、省エネルギ化を図れ、装置の簡素化によるコスト低
減をも図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての車両の後輪操舵装置
の全体概略図である。

【図２】図１の後輪操舵装置の要部切欠断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】図２のＤ−Ｄ線断面図である。

【図５】図２のＥ−Ｅ線断面図である。

【図６】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図７】図２のＣ−Ｃ線断面図である。

【図８】図１の後輪操舵装置の小舵角操舵手段で用いる
オフセットロータの拡大平面図である。

【図９】図１の後輪操舵装置の小舵角操舵手段で用いる
オフセットロータの拡大切欠側断面図である。

【図１０】図１の後輪操舵装置の大舵角操舵手段及び小
舵角操舵手段の機能を説明する概略図である。

【図１１】図１の後輪操舵装置の大舵角操舵時の機能を
説明する概略図である。

【図１２】図１の後輪操舵装置の小舵角操舵時の機能を
説明する概略図である。

【図１３】図１の後輪操舵装置のコントローラが用いる
後輪操舵角算出マップの特性線図である。

【図１４】従来装置としての車両の後輪操舵装置の全体
概略図である。

【図１５】図１４の後輪操舵装置の小舵角操舵時の機能
を説明図である。

【図１６】図１５の後輪操舵装置の小舵角操舵手段のプ
レロード説明線図である。

【符号の説明】

２３ パワーステアリング装置 ２４ 後輪 ２５ ステアリングハンドル ２６ 回転伝達系 ２７ インナシャフト ２８ 大舵角操舵手段 ２９ 小舵角操舵手段 ３１ ハウジング ３６ 外筒 ３７ 外筒ハウジング ４２ 電動モータ ４２１ 回転軸 ４４ ウオームギア ４４１ ウオームギア軸 ４５ オフセットロータ ４６ 偏心ピン ４７ コントローラ ５０ 後輪操舵センサ ５４ ウオームホイール Ｌ１ 第１中心線 Ｌ２ 第２中心線 ｓ 偏心量 Ｂ 車幅方向

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車体基部に摺動自在に支持されると共に車
   幅方向の変位に応じて後輪を操舵するインナシャフト
   と、上記インナシャフトに相対変位可能に外嵌された外
   部摺動体内に収容されると共にステアリングハンドルが
   設定ハンドル角以内で操作された際に上記インナシャフ
   トを車幅方向に相対変位させる小舵角操舵手段と、上記
   ステアリングハンドルが設定ハンドル角以上操作された
   際に上記小舵角操舵手段及び上記外部摺動体を介し上記
   インナシャフトを車幅方向に変位させる大舵角操舵手段
   とを備えた車両の後輪操舵装置において、 上記小舵角操舵手段は、上記外部摺動体内に枢支され上
   記インナシャフトに偏心ピンを介して連結されたオフセ
   ットロータと、上記オフセットロータにウオームギア列
   を介して連結された電動モータと、上記電動モータを介
   し上記後輪を操舵制御するコントローラとを備えたこと
   を特徴とする車両の後輪操舵装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の車両の後輪操舵装置におい
   て、上記大舵角操舵手段は上記車体基部に枢支され上記
   ステアリングハンドルのハンドル角変位に連動して回転
   する内接カムと、上記外部摺動体より突出すると共に上
   記内接カムより押圧力を受けた際に上記外部摺動体を車
   幅方向へ摺動させるローラとを備えたことを特徴とする
   車両の後輪操舵装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の車両の後輪操舵装置におい
   て、上記小舵角操舵手段の上記電動モータは上記車体基
   部に支持され、上記オフセットロータに連結されたウオ
   ームギア列側の入力軸と上記電動モータの回転軸はスプ
   ライン結合されることを特徴とする車両の後輪操舵装
   置。
4. 【請求項４】請求項１記載の車両の後輪操舵装置におい
   て、車両の車速信号を出力する車速センサと、上記車両
   のハンドル角信号を出力するハンドル角センサとを更に
   備え、上記コントローラは車速が設定車速以上でステア
   リングハンドルが設定ハンドル角以内で操作された際に
   上記後輪を小舵角制御することを特徴とする車両の後輪
   操舵装置。