JPS60193771A - 車両の四輪操舵装置 - Google Patents

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、前輪、後輪共に転舵させるようにした車両の
四輪操舵装置に関するものである。

（従来技術） 近時、前輪、後輪共に転舵させるようにした車両の四輪
操舵装置にあっては、ハンドル舵角に対する後輪の転舵
比を変更すること、すなわち、ハンドルのある一定舵角
に対して、後輪の転舵角を何段階かに変更させるように
することが要求されつつあり、このためには、ステアリ
ング機構と後輪転舵機構との間に、ハンドル舵角に対す
る後輪の転舵比を変更するための転舵比変更装置が必要
になる。この転舵比変更装置としては、従来、特開昭５
５−９１４５７号公報に示すように、揺動レバーを利用
したものがある。このものは、揺動レバーの一端部をス
テアリング機構に連係する一方、その他端部を後輪転舵
機構に連係して、該揺動レバーの揺動支点を変更するこ
とにより、上記転舵比を変更するようにしたものである
。

しかしながら、」二記従来のものでは、揺動レバーの揺
動支点が、摺動部をも兼用しなければならない構成であ
ることからして、この摺動・揺動支点部にがたつきが生
じ易い一方、この摺動・揺動支点部にはレバー比の反力
が加わることになるため、ステアリング剛性を十分に確
保することが難しいという問題があった。これに加えて
、揺動レバーを用いる関係上、ハンドル舵角に応じた入
力は、必然的に長尺の揺動レバーに対しては大きな曲げ
力として作用せざるを得ないため、この点においてもス
テアリング剛性を高める上で好ましくないことになって
いた。

また、上記従来のものでは、揺動レバーの軸線方向とス
テアリング機構からの入力方向とのなす角が小さく（平
行に近ずく）なると、その摺動・揺動支点部に対して揺
動レバーが相対変位する傾向がでて、正確な転舵比を確
保する上でも好ましくないという問題があった。

（発明の目的） 本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、
所望の転舵比を正確に得ることができると共に、ステア
リング剛性を十分に大きくすることのできる車両の四輪
操舵装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明にあっては、転舵比変更装置の出力部材として、
所定の移動軸線方向に移動可能とされた移動部材を備え
て、該移動部材の変位に応じて後輪の転舵角を制御する
ようにしである。また、転舵比変更装置の実質的な入力
部材として、ステアリング機構の操作変位すなわちハン
ドル舵角に応じて回動される揺動アームを用いてあり、
この揺動アームに対しては、傾斜角変更手段を設けて、
この傾斜角変更手段により、揺動７−ムの回動軸線が上
記移動軸線に対してなす傾斜角を変更するようにしであ
る。これにより、揺動アームの先端部は、−に記移動軸
線方向に対して、揺動アームの揺動角および傾斜角に応
じて変位することになる。そして、このような先端部と
上記移動部材とを、途中に回動継手部を有しない連結部
材によって連結することにより、上記揺動角および傾斜
角に応じて後輪の転舵角を制御するようにしである。

（実施例） 第１図において、ＩＲは右前輪、ＩＬは左前輪、２Ｒは
右後輪、２Ｌは左後輪であり、左右の前輪ｌＲ，ｌＬは
前輪転舵機構Ａにより連係され、また左右の後輪２Ｒ１
２Ｌは後輪転舵機構Ｂにより連係されている。

前輪転舵機構Ａは、実施例では、それぞれ左右一対のナ
ックルアーム３Ｒ１３Ｌおよびタイロッド４Ｒ１４Ｌと
、該左右一対のタイロッド４Ｒ１４Ｌ同志を連結するり
レーロッド５とから構成されている。この前輪転舵機構
Ａにはステアリング機構Ｃが連係されており、このステ
アリング機構Ｃは、実施例ではラックアンドピニオン式
とされている。すなわち、リレーロッド５にはラック６
が形成される一方、該ラック６と噛合うピニオン７が、
シャフト８を介してハンドルｌＯに連結されている。こ
れにより、ハンドル９を右に切るような操作をしたとき
は、リレーロッド５が第１図左方へ変位して、ナックル
アーム３Ｒ１３Ｌがその回動中心３Ｒ’、３Ｌ’を中心
にして上記ハンドル９の操作変位量つまりハンドル舵角
に応じた分だけ同図時計方向に転舵される。同様に、ハ
ンドル９を左にすＪる操作をしたときは、この操作変位
量に応じて、左右前輪ＩＲ，ＬＬが左へ転舵されること
となる。

後輪転舵機構Ｂも、前輪転舵機構Ａと同様に。

それぞれ左右一対のナックルアームｌ０Ｒ１■ＯＬおよ
びタイロッドＩＩＲ，ＩＩＬと、該タイロッド１１Ｒ，
１１Ｌ同志を連結するりレーロッド１２と、を有し、実
施例では、後輪転舵機構Ｂが油圧式のパワーステアリン
グ機構りを備えた構成とされている。このパワーステア
リング機構Ｄについて説明すると、リレーロッド１２に
はシリンダ装置１３が旧設されて、そのシリンダ１３ａ
内を２室１３ｂ、１３ｃに画成するピストン１３ｄが、
リレーロッド１２に一体化されている。このシリンタ１
３ａ内の２室１３ｂ、１３ｃは、配？庁１４あるいは１
５を介してコントロールバルブ１６に接続されている。

また、このコントロールバルブ１６には、それぞれリザ
ーバタンク１７より伸びる配管１Ｂ、１９が接続され、
オイル供給管となる一方の配管１８には、図示を略すエ
ンジンにより駆動されるオイルポンプ２０が接続されて
いる。上記コントロールバルブ１６は、パワーステアリ
ング機構りの人力部材となる入力軸１６ａ、および入力
軸１６ａと一体の出力部材となる出力軸１６ｂを有し、
出力軸１６ｂに取付けられたピニオン２１が、す１／−
口、ド１２に形成したラック２２に噛合されている。

このようなパワーステアリング機構りにあっては、既知
のように、上記入力＠ｌ　６　ａが所定の一方向へ回動
されると、これに応じてピニオン２１が同方向に回動さ
れて、リレーロッド１２を例えば第１図左方向へ変位さ
せ、これにより、ナックルアームＩＯＲ，ＩＯＬがその
回動中心１０Ｒ′、１０Ｌ′を中心にして第１図時計方
向に回動して、後輪２Ｒ５２Ｌが右へ転舵される。そし
て、この転舵の際、入力軸ｌｅａの回動量に応じて、シ
リンダ装置１３の室１３ｂ内にはオイルが供給され、上
記リレーロッド１２を駆動するのを補助する（倍力作用
）。同様に、入力軸１６ａを逆方向に回動させたときは
、この回動量に応じて、シリンダ装置１３の倍力作用を
受けつつ（オイルは室１３ｂへ供給される）、後輪２Ｒ
１２Ｌが左へ転舵されることになる。

なお、第１図中１３ｅ、１３ｆは、リレーロッＦ１２を
ニュートラル位置へ付勢しているリターンスプリングで
ある。

ステアリング機構Ｃと後輪転舵機構Ｂとは、前輪転舵機
構Ａおよび転舵比変更装置Ｅを介して連係されている。

この転舵比変更装置Ｅからは、中間ロッド２３が前方へ
伸び、その前端部に取付けられたピニオン２４が、前輪
転舵機構Ａのリレーロッド５に形成したラック２５と噛
合されている。また、転舵比変更装置Ｅから伸びるロッ
ド状の移動部材２６に形成されたラック２７に対して、
前記コントロールバルブ１６の入力軸１６ａに取付けた
ピニオン２８が噛合されている。

転舵比変更装置Ｅの一例を第２図により説ＩＪＪすると
、前記移動部材２６は、車体Ｆに対して車幅方向に摺動
自在に保持されており、その移動軸線をｌ＋　とじて示
しである。また、この転舵比変更装置Ｅは、揺動アーム
２９を有しており、この揺動アーム２９は、その基端部
が、ホルダ３０に対してピン３１により揺動自在に枢着
されている。

このホルダ３０は、その回動軸３０ａが、前記移動部材
２６の移動軸縁立、と直交する直交縁立２を中心として
回動自在に車体Ｆに保持されている。そして、前記ピン
３１は、この両縁立！とり２どの交点部分に位置すると
共に、直交線ｓＬ２と直交する方向に伸びている。

前記ホルダ３０と揺動アーム２９との連結部分を第３図
に示してあり、ホルダ３０のＵ字上二又部間に前記ピン
３１が架設され、該ピン３１に対して、一対のアンギュ
ラ軸受３２を介して、揺動アーム２９の基端部が回動自
在に嵌合されている。この第３図中、３３は軸受３２（
ピン３１）に対する揺動アーム２９の抜は防止用のハブ
、３４はそのロックナツトであり、また、３５は１輪３
６と共働してピン３１のホルダ３０に対する抜は防止を
行なうハブ、３７はそのロックナツトである。したがっ
て、揺動アーム２９は、ピン３１を中心にして揺動自在
とされるが、ホルダ３０を回動させることによって、こ
のピン３１と移動軸！ｉｚ＋　とのなす傾斜角すなわち
、ピン３１を中心とした揺動軌道面の移動軸線ＫＬＩと
直交する面（実施例ではこの面が「基準面」とされてい
る）に対する傾斜角が可変とされる。

前記揺動アーム２９の先端部と移動部材２６とは、連結
部材３８により連結されている。この連結部材３８は、
途中に回動継手部を有しないで、その軸線方向の剛性が
十分に確保されたものとされ、実施例では、ロッド３９
とアーム４０とを有する。このロット３９とアーム４０
とは、互いにねじ結合され、ロックナツト４１を利用し
て、その連結長さが所定の長さとなるように調整保持さ
れている。このような連結部材３８は、そのロッド３９
がポールジヨイント４２を介して揺動アーム２９の先端
部に連結され、またアーム４０は、回動継手４３を介し
て、移動部材２６に回動自在に連結されている。この回
動継手４３部分について第４図により説明すると、移動
部材２６に対しては、一対のアンギュラ軸受４４を介し
てアーム４０が回動自在に嵌合されており、該アーム４
０の軸受４４に対する抜は防１トが、ハブ４５およびロ
ックナツト４６によってなされている。また、軸受４４
の移動部材２６に対する抜は防止が、ハブ４７およびロ
ックナツト４８によってなされていうる。なお、アーム
４０は、移動部材２６との干渉を避けるべく屈曲されて
いるが、直線状のロッド３９の軸線延長線上に、回動継
手４３（移動部材２６と第２アーム４２との連結部分）
が位置するようにされている。

前述のような連結部材３８により、揺動アーム２９の先
端部　となるポールジヨイント４２と、回動継手４２と
の間隔は、常に一定に保持されることになる。したがっ
て、」二記ポールジヨイント４２が第２図左右方向に変
位すれば、この変位に応じて、移動部材２６が第２図左
右方向に変位されることとなる。

揺動アーム２９のピン３１を中心とした揺動は、ステア
リング機構Ｃの操作変位すなわちハンドル舵角に応じて
なされるものであり、このため実施例では、連結部材３
８のロッド３９に対して、回動付与アーム４９が設けら
れている。この回動付与アーム４９は、本体部材５０と
先端部材５１とを有し、本体部材５０の基端部に形成さ
れた回動軸４９ａが、移動軸線ＩＬＩ上にあるように車
体Ｆに対して回動自在に保持されている。また、先端部
材５１は、本体部材５０に対して上記回動軸４９ａと直
交する方向に摺動自在に嵌合され、その先端部は、ポー
ルジヨイント５２を介して、連結部材３８のロッド３９
に連結されている。そして、回動付与アーム４９の回動
軸４９ａに取付けた傘歯車５３に対して、前記中間ロッ
ド２３の後端部に取付けた傘歯車５４が噛合されている
。このような回動伺与アーム４９により、揺動７−１．
２９は、ハンドル舵角に応じた量だけピン３１を中心に
して揺動されることになるが、ピン３１の軸線と移動軸
縁立１とが傾斜していると、このピン３１を中心とした
揺動に伴なって、ポールジヨイント４２が第２図左右方
向すなわち移動軸線見、方向に変位し、この変位は、連
結部材３８を介して移動部材２６に伝達されて、該移動
部材２６が変位されることになる。そして、このポール
ジヨイント４２の第１図左右方向の変位は、ピン３１を
中心とした揺動アーム２９の揺動角が同じであったとし
ても、ピン３１の傾斜角すなわちホルダ３０の回動角が
変化すると、変化されることになる。勿論、連結部材３
８は、途中にポールジヨイントやピン等の回動継手部を
有しないので、たとえ移動軸線１＋に対して傾斜してぃ
ても、ポールジヨイント４２の変位をがたつきなく移動
部材２６に伝達して、ステアリング剛性を高める上で大
きく寄与する。

前記傾斜角を変更するため、第５図にも示すように、ホ
ルダ３０の回動軸３０ａに対して、ウオームホイールと
してのセクタギア５５が取付けられると共に、該セクタ
ギア５５に噛合するウオームギア５６が、ソレノイド、
モータ等からなる傾斜角変更手段としてのアクチュエー
タ５７により回転駆動されるようになっている。そして
、このホルダ３０の回動角すなわち傾斜角は、ポテンシ
ョメーテ等からなる転舵比検出センサ５８により検出さ
れるようになっている。

ここで、上述した揺動アーム２９のピン３１を中心とし
た揺動角および揺動アーム２９の傾斜角（ピン３１の傾
斜角）が、ポールジヨイント４２（移動部材２６）の移
動軸縁立１方向の変位に与える影響について、第７図、
第８図により説明する（なお、この第７図、第８図にお
いては、揺動アーム２９、連結部材３８等は模式化して
示してある）。この第７図、第８図において、いま、揺
動アーム２９のピン３１を中心とした揺動角をθ、移動
軸線ＩＬＩと直交する基準面をδ、揺動アーム２９の揺
動軌道面が上記基準面δとなす傾斜角をα、ボールジヨ
イント４２のピン３１からの偏心距離をｒとすると、こ
のポールジヨイント４２の移動軸線９．１方向の変位Ｘ
は、Ｘ＝ｒｔａｎα・　５ｉｎＯとなって、αおよび０
をパラメータとする関数なる。したがって、傾斜角αを
ある一定の値に固定すれば、Ｘは０の関数つまりハンド
ル舵角に応じたものとなり、この傾斜角αの値を変更す
れば、ハンドル舵角が同じであったとしてもＸの値が変
化することになる。そして、この傾斜角αの変更がとり
もなおさず転舵比の変更となる。

前述のように傾斜角を調整して転舵比を変更する一例と
して第６図に示すような場合がある。この第６図におい
ては、車速に応じて転舵比を変更するようにしたもので
、実施例では、β１〜β６の６種類の転舵比特性曲線を
得るようにしたものである。なお、ごの′ｄＳ６図にお
いて、β１、β２は、後輪２Ｒ１２Ｌが前輪ＩＲ，ＬＬ
に対して逆方向に転舵されるいわゆる逆位相転舵の場合
であり、β４〜βＧが、後輪２Ｒ１２Ｌが前輪ＩＲ。

ＩＬに対して同方向に転舵される同位相転舵の場合であ
る。勿論、この逆位相と同位相とでは、第７図、第８図
−示した傾斜角αが、同位相の場合に＋であれば、逆位
相では−となる。なお、βコは、ステアリングの操作に
かかわらず、後輪２Ｒ１２Ｌが転舵されない場合である
。

上述のような車速に応じて転舵比を変更する制御例を１
５９図に示しである。すなわち６制御回路５９は判別回
路６０、比較回路６１、駆動回路６２を有し、車速セン
サ６３からの車速信号が判別回路６０に入力される。そ
して、比較回路６１には、上記判別回路６０からの判別
信号が入力されると共に、実際の傾斜角αを検出する転
舵比検出センサ５８からの転舵比信号が入力され、この
判別信号と転舵比信号とを比較した比較結果に基づき、
駆動回路６２からアクチュエータ５７へ出力されるよう
になっている。このようにして、フィードバック制御を
行ないつつ、車速に応じて、揺動アーム２９の傾斜角α
つまり転舵比が設定されることになる（第７図の転舵比
特性曲線β１〜βＳの選定）。

なお、第１図中６４はバッテリである。

ところで、アクチュエータ５７としてステッピングモー
タを用いた場合は、モータ回転角を小さくとれるので、
ウオームギア５６の使用と合まって傾斜角の緻密な制御
が可能であり、転舵比特性曲線を連続的すなわち無段階
的に変更することも可能となり、さらに所定の転舵比に
保持しておくための保持電流を流す必要がなくなって、
消費電力を低減できる。また、アクチュエータ５７とし
てＤＣモータを用いた場合は、回転トルクが大きいので
装置の小型を図ることができ、また熱、振動、電圧降下
に対して信頼製の高いものとなり、特にＤＣザーポモー
タを用いれば、緻密な制御をも行なえることとなる。さ
らに、傾斜角変更手段としてのアクチュエータ５７によ
り、ウオームギア５６．ウオームホイール５５を介して
揺動アーム２９の傾斜角を変更するようにすれば、ウオ
ームギア５６により緻密に傾斜角を制御することができ
、また、後輪２Ｒ１２Ｌからのキー７クバツク等の外力
を該ウオームギア５６で吸収して、所定の傾斜角位置に
揺動アーム２９を確実に保持することができる。

第１０図は本発明の他の実施例を示すもので、前記実施
例と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略
する０本実施例では、前輪転舵機構Ａとしてパワーステ
アリング機構Ｆを有するものとし、また、後輪転舵機構
Ｂのパワーステアリング４１１０のコントロールバルブ
１６部分を第１図にものに比して若干変更したものであ
る。

先ス、」二記コントロールバルブ１６部分について説明
すると、これは、入出力軸がスライディング式とされた
いやゆるブースタバルブタイプとされて、該コントロー
ルバルブ１６の入力部材が移動部材２６で兼用され、ま
たこの移動部材２６によす兼用されたコントロールバル
ブ１６の出力部材１６ｂは、後輪転舵機構Ｂのリレーロ
ッド１２に一体化されている。これにより、移動部材２
６とコントロールバルブ１６と後輪転舵機構Ｂとの連係
部分の構成が、第１図に示すものに比して大幅に１１ｉ
略されたものとなる。なお、このようなコントロールバ
ルブ１６を備えたパワーステアリング機構り自体の作用
は、第１図に示したものと実質的に同じなのでその詳細
な説明は省略する。

前記パワーステアリング機構Ｆは、前輪転舵機構Ａのり
レーロッド５に対して旧設されたシリンダ装置６５を備
え、そのシリンダ６５ａ内を２室６５ｂ、６５ｃに画成
するピストン６５ｄが、リレーロッド５に一体化されて
いる。このシリンダ６５ａ内の２室６５ｂ、６５ｃは、
配管６６あるいは６７を介して、ステアリング機構Ｃの
シャフト８に設けたコントロールバルブ６８に接続され
ている。また、このコントロールバルブ６８には、前記
オイルポンプ２０の吐出側において接続された分流弁６
９より伸びる配管７０、および配管１９より分岐した配
管７１が接続されている。

このパワーステアリング機構Ｆは、ハンドル９の操作力
を倍力（シリンダ装置６５の室６５ａあるいは６５ｂに
対するオイルを供給することによる倍力）してリレーロ
ット５に伝達するもので、このようなパワーステアリン
グ機構Ｆ自体は従来からよく知られているので、これ以
上の詳細な説明は省略する。

以上実施例について説明したが、本発明はこれに限らず
、例えば次のような場合をも含むものである。

■転舵比の変更は、車速に限らず、例えば車体に作用す
る横加速度の大きさ、あるいは運転名のマニュアル操作
による選択によって変更するようにしてもよく、さらに
はこれ等車速や横加速度等の複斂の要素を組み合わせて
転舵比を変更するようにしてもよい。

（め後輪転舵機構Ｂはパワーステアリング機構りを有し
ないものであってもよく、逆に、前輪転舵機構Ａがパワ
ーステアリング機構を有するものであってもよい。

（う）転舵比変更装置Ｅは、前輪転舵機構Ａを介するこ
となく、直接ステアリング機構Ｃと連係させるようにし
てもよい。

（Φ揺動アーム２９の傾斜角の設定基準となる基準面は
、移動軸縁立１と直交する面に限らず、適宜設定し１す
るものである。

ＣΦステアリング機構Ｃからのハンドル舵角を車体後方
に大きく離れた転舵比変更装置１Ｅへ伝達するため、流
体を利用して、すなわち例えば互いに連動するように配
管系が構成された前後一対のシリンダ装置を用いるよう
にしてもよい。

（発明の効果） 本発明は以上述べたことから明らかなように、ハンドル
舵角に応じて回動される揺動アームの回動傾斜角を変更
することにより転舵比を変更するようにしたので、この
転舵比変更部分そのものにおける剛性を十分に確保して
、ステアリング系統全体としての剛性向上を図ることが
でき、かつまた、所望の転舵比を正確に得ることができ
る。

特に本発明にあっては、揺動角および傾斜角に応して変
位される揺動アームの先端部の変位を、途中に回動継手
が存在しないで十分に剛性を高められる連結部材によっ
て取り出して、所定の移動軸線方向に移動される移動部
材へ伝達するようにしたので、ステアリング剛性を極め
て大きくすることができるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体系統図。 第２図は転舵比変更装置の具体的構成例を示す図。 第３図は揺動アームの回動部分の具体的構成例を示す断
面図。 第４図は連結部材と移動部材との連結部分の具体的構成
例を示す断面図。 第５図は傾斜角変更手段を示す平面図。 第６図は車速に応じて転舵比を変更する場合の一例を示
す特性線図。 第７図、第８図は本発明における転舵比変更の原理を説
明するための簡略説明図であり、第８図は第７図の側面
図として示しである。 第９図は転舵比変更のための制御例を示す回路図。 第１０図は未発ＩＪ１の他の実施例を示す全体系統図。 Ａ：前輪転舵機構 Ｂ：後輪転舵機構 Ｃニステアリング機構 Ｅ：転舵比変更装置 文Ｉ　：移動’ｈｌ＋謀 α：傾斜角 ０：揺動角 Ｉｎ、ＩＬ：前輪 ２Ｒ１２Ｌ：後輪 ２６：移動部材 ２９：揺動アーム ３０：ホルダ部材 ３０ａ二回動軸（傾斜角変更用軸心） ３１：ピン（揺動アームの揺動輪心） ３８：連結部材 ５５：セクタギア（ウオームホイール）５６：ウオーム
ギア ５７：アクチュエータ（傾斜角変更手段）特＝１出願人
　東洋工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （＋）前輪転舵機構と、後輪転舵機構と、前記前輪転舵
   機構に連係されたステアリング機構と、前記後輪転舵機
   構に連係され、所定の移動軸線方向に移動自在とされた
   移動部材と、前記移動部材のほぼ移動軸線上にその揺動
   中心が配置され、／Ｘンドル舵角に応じて揺動される揺
   動アームと、前記揺動アームの前記移動軸線に対する傾
   斜角を変更する傾斜角変更手段と、前記揺動アームの先
   端部と前記移動部材とを連結し、途中に回動継手部を有
   しない連結部材と、 を備えていることを特徴とする車両の四輪操舵装置。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記揺動アーム
   は、前記移動軸線にほぼ直交する軸線回りに回動可能な
   ホルダ部材に枢着され、前記傾斜角が、該ホルダ部材を
   回動駆動するようにしたもの。 （３）特許請求の範囲第２項において、前記傾斜角変更
   手段は、ウオームギアおよびウオームホイールを介して
   前記ホルダ部材を回動駆動するようにしたもの。