JPS6237282A - 車両の４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） 本発明は自動車等の車両において、ステアリングホイー
ルの操作により前輪とともに後輪を操舵するようになさ
れた４輪操舵装置に関する。

（従来技術） 従来、自動車等の４輪車における操舵装置は前輪のみを
操舵するものであるが、近時、回頭性および走行安定性
の向上を図る観点から、前輪のみでなく後輪をも転舵す
るようにした４輪操舵装置が提案されている。

このような４輪操舵装置の場合、前輪のみを操舵する車
両に比較して、ステアリングホイールの操舵トルクが大
きくなくため、例えば特開昭５８−２２７５７号公報に
開示されているように、後輪の操舵を助勢するためのパ
ワーステアリング装置を車体後部に設ける必要がある。

しかしながら、このような従来の装置では、後輪操舵ロ
ッド、パワーステアリング装置のパワーシリンダおよび
油路切換用パルプ等がそれぞれ別個のケーシング内に収
納されるのが通常であるため、後輪操舵機構全体の構成
が複雑になるばかりでなく、後輪操舵機構を車体後部に
取付ける場合の取付作業性および取付強度の点で難点が
あった。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、構造が簡単
で取付作業性の良好な後輪１桑舵機構を有する車両の４
輪操舵装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明による車両の４輪操舵装置は、後輪操舵ロッドを
軸方向に移動可能に挿通した筒状ケーシングにそれの軸
方向に離間して設けられた一対の取付用フランジを、車
幅方向に延長された車体のサブフレームに設けられた一
対の取付用ブラケットに固定することにより、前記後輪
操舵ロッドを含む後輪操舵機構を車体に取付けたことを
特徴とするものである。

（発明の効果） 本発明によれば、後輪操舵機構を簡単な構成とすること
ができるのみでなく、後輪操舵機構のサブフレームに対
する取付けを、予めサブフレームの所定の位置に設けら
れたブラケットに対し、ボルトによって取付用フランジ
を固定するだけで行なうことができるから、取付作業性
がきわめてよく、しかも取付強度を向上させることがで
きる。

（実　施　例） 以下本発明の実施例について詳細に説明するが、まず本
発明による車両の４輪操舵装置の全体構成について第１
図を参照して概略的に説明しよう。

第１図において、左右の前輪ＩＬ、ＩＲを転舵するため
の前輪転舵装置Ａは、ステアリングホイール２と、この
ホイール２の回転運動を直線往復運動に変換するラック
アンドピニオン機構３と、この機構３の設けられた前輪
操舵ロッド４と、このロッド４の左右両端にそれぞれタ
イロッドＳＬ。

５Ｒを介して連結された左右のナックルアーム６Ｌ、６
Ｒとから構成されている。

一方、左右の後輪７Ｌ、７Ｒを転舵するための後輪転舵
装置Ｂは、ハウジング８の一部を構成する筒状ケーシン
グ８ａ内に左右方向（車幅方向）に摺動自在に保持され
た後輪操舵ロッド９と、このロッド９の左右両端にそれ
ぞれタイロッドＩＯＬ、１０Ｒを介して連結された左右
のナックルアーム１１Ｌ、ＩＩＲとを有し、後輪操舵ロ
ッド９の軸線方向の移動により、後輪７Ｌ、７Ｒが転舵
される。また後輪操舵ロッド９には、このロッド９の動
きをアシストするためのパワーステアリング装置が一体
的に取付けられており、そのため、ロッド９はケーシン
グ８ａと一体に形成されたパワーシリンダ１２を貫通し
、このシリンダ１２内を左右の油圧室１２ａ、１２ｂに
仕切るピストン１３がロッド９に固着されている。Ｃは
後輪操舵ロッド９を制御するための制御機構で、入力軸
１４および出力軸としての制御ロッド１５を備えており
、その構成の一例については後述するが、前輪操舵ロッ
ド４に設けられた第２のラックアンドピニオン機構１６
によって、ステアリングホイール２の操作に応じたロッ
ド４の直線往復運動が回転運動に変換され、この回転運
動がユニバーサルジョイン）１７．１８および連結ロフ
ト１９を介して制御機構Ｃの入力軸１４に伝達される。

一方、出力軸としての制御ロッド１５は後輪操舵ロッド
９と平行に移動するように設けられている。また、この
制御機構Ｃには、車速に応じて転舵比（後輪転舵角θえ
／前輪転舵角θＦ）を変更するためのパルスモータ２１
が連結されており、このモータ２１は、車速センサ２２
により検出された車速に対応した出力が与えられる制御
回路２３によって、その回動方向および回動量が車速に
応して制御される。２４はハウジング８の上方に取付け
られた転舵比センサで、このセンサ２４の出力が制御回
路２３に与えられて、モータ２１をフィードバック制御
するようになされている。

パワーシリンダ１２を制御するための油圧制御機構りは
、後輪操舵ロッド９を収容する筒状ケーシング８ａと一
体に形成された収納ケーシング８ｂ内に制御機構Ｃとと
もに収納され、この油圧制御機構りは、油路を切換える
ためのスプールバルブ２５を有する。このスプールバル
ブ２５は、後輪操舵ロフト９に連結部２６を介して固定
されたバルブハウジング２７内に摺動可能に設けられて
いる。またこのスプールバルブ２５は、制御機構Ｃから
導出された制御ロッド１５の延長上に設けられており、
後輪操舵ロッド９と平行に、すなわち車幅方向に変位可
能に設けられている。そして上記バルブハウジング２７
内およびパワーシリンダ１２の油圧室１２ａ、１２ｂ内
へオイルを供給するために、ハウジング８ａ、後輪操舵
ロッド９および連結部２６のそれぞれの内部に複数の油
路が、以下に説明するような連通関係をもって形成され
ている。すなわち、オイルポンプ３０により圧送される
オイルタンク３１内のオイルは、油路３２からハウジン
グ８ａ内の油路３３に入り、さらに筒状ケーシング８ａ
内に摺動自在に支持された後輪操舵ロッド９内の油路３
４および連結部２６内の油路３５を経てバルブハウジン
グ２７内の油室３６に供給される。また、パワーシリン
ダ１２の油圧室１２ａ、１２ｂは、後輪操舵ロッド９内
の油路３７ａ、３７ｂおよび連結部２６内の油路３８ａ
、’３８ｂをそれぞれ通じて油室３６に連通し、さらに
この油室３６内のオイルが、連結部２６内の油路３９、
後輪操舵ロッド９内の油路４０、ケーシング８ａ内の油
路４１を経て油路４２からオイルタンク３１内に復帰す
るようになされている。このような構成により、後輪操
舵ロッド９は、制御機構Ｃの出力軸である制御ロッド１
５の左右方向への動きに対応してケーシング８ａ内を左
右に移動することになる。なお、４２は後輪＋ｉ舵ロッ
ド９を中立位置に復帰させるためにケーシング８ａとの
間に装架されたリターンスプリングである。また、制御
機構Ｃおよび油圧制御ａ構りを収納する収納ケーシング
８ｂの下方には、オイルパン４３が取付けられ、このオ
イルパン４３内にはオイルが満たされて各機構部を潤滑
するように構成されている。

次に本発明の実施例における各部の構成についてさらに
詳細に説明しよう、第２図は、ハウジング８内に一体的
に構成された１！を輪操舵ロッド９、パワーシリンダ１
２、制御機構Ｃおよび油圧制御機構りを示す図で、その
右半分を第２Ａ図、左半分を第２Ｂ図として示しである
。また第３図および第４図はそれぞれ第２Ｂ図の■−■
線および■−■線における断面図である。

まず第２Ａ図においては、後輪操舵ロッド９に関連して
設けられたパワーシリンダ１２、スプールバルブ２５、
バルブハウジング２７および各油路の詳細が示されてお
り、後輪操舵ロッド９は、その内部における油路の形成
を容易にするために、左右２つの部分９ａ、９ｂに分割
されており、これら２つのロッド部分９ａ、９ｂは筒状
体２ｏ内に左右から螺装されることによって一体に結合
されている、この筒状体２０は、前記した油圧制御機構
りのバルブハウジング２７および連結部２６とともに一
体に構成されるものである。そして、筒状体２０内にお
いて両ロッド部分９ａ、９ｂの端面が互に接触すること
なく所定の間隙を隔てて対向し、かつロッド部分９ａ、
９ｂの端面近傍の外周面にＯリングが取付けられている
ことにより、筒状体２０の内周面との間に室２８が形成
されている。

左側のロッド部分９ａには、第１図における油路３７ａ
、３７ｂの一部をそれぞれ形成すべく、室２８に臨む端
面からパワーシリンダ１２の油圧室１２ａ、１２ｂに至
る２木の通路４６．４７が軸線に沿って延長して設けら
れている。そして通路４６．４７は軸線を直角方向にあ
けられた孔４日、４９によって油圧室１２ａ、１２ｂに
それぞれ連通している。また通路４６のみは室２８に連
通しているが、油圧室１２ｂに連通する通路４７には、
この通路４７を室２８から隔離するためにロッド部分９
ａの端面側から球状の栓２９が嵌入されている。同様に
して、右側のロッド部分９ｂにも、第１図における油路
３４．４０の一部をそれぞれ形成すべく、室２８に臨む
端面から右方に延長する通路５１．５２が設けられてい
るが、これら通路５１．５２はともに室２８から隔離す
るために栓２９によって端面側が閉じられている。

一方、ロッド部分９ａ、９ｂを連結している筒状体２０
の内周面には、連結部２６を通ってバルブハウジング２
７内の油室３６に連通ずる４木の油路３８ｂ、３８ａ、
３５および３９がこの順に開口しているが（第１図参照
）、そのうちの油路３８ａは室２８に連通ずるように開
口しており、これにより、油圧室１２ａが孔４８、通路
４６、室２８によって構成される油路３７ａと、油路３
８ａとを通じてバルブハウジング２７内の油室３６に連
通ずる。また、左側のロッド部分９ａの外周面には油路
３８ｂに臨む位置に、溝およびＯリングによって環状の
室５２が形成され、この室５３と通路４７とを連通ずる
孔がロッド部分９ａにあけられることによって、油圧室
１２ｂが、孔４９、通路４７、環状の室５２によって構
成される油路３７ｂと、油路３８ｂとを通してバルブハ
ウジング２７内の油室３６に連通ずる。通路５１．５２
が設けられている右側のロッド部分９ｂにも油路３５．
３９に臨む位置に、２本の環状の室５３．５４が形成さ
れ、室５３と通路５１とが、また室５４と通路５２とが
ロッド部分９ｂにあけられた孔によってそれぞれ連通し
ている。通路５１．５２は、これら通路５１．５２の右
端においてロッド部分９ｂにあけられた孔５５．５６に
よってそれぞれロッド部分９ｂの外周面に連通しており
、一方、筒状ケーシング８ａに設けられた油路３３．４
１のケーシング８ａの内周面の開口部５７．５８はロッ
ド部分９ｂの軸線方向に延長され、後輪操舵ロッド９の
左右方向への移動にもかかわらず、ケーシング８ａ内の
油路３３が常に通路５１に連通し、またケーシング８ａ
内の油路４１が常に通路５２に連通ずるよう考慮されて
いる。このような構成によって、オイルポンプ３０から
延長した油路３２が、油路３３と、孔５５、通路５１、
環状の室５３によって形成される油路３４と、油路３５
とを通じてバルフ゛ハウジング２７内のン由室３６に連
通し、また油室３６が、油路３９と、環状の室５４、通
路５２、孔５６とによって形成される油路４０と、油路
４１．４２とを通じてオイルタンク３１に連通ずること
になる。

なお、油圧制御機構りを構成するバルブハウジング２７
、油室３６およびスプールバルブ２５の構造およびその
作用については、通常のパワーステアリング装置に用い
られる油圧制御機構と同様であるから、これ以上の詳細
な説明は省略するが、本実施例の場合、スプールバルブ
２５は円筒状に形成され、その内部においてリターンス
プリング６１が制御ロッド１５およびバルブハウジング
２７との間に設けられ、バルブハウジング２７が後輪操
舵ロッド９とともに移動しても、その移動に追随してス
プールバルブ２５がバルブハウジング２７に対する中立
位置に復帰しうるように構成されている。

次に、本発明の実施例の装置の左半分を示す第２Ｂ図を
参照すると、そこに制御機構Ｃの構成の一例が示されて
いる。この制御機構Ｃの構成については、本出願人が先
に特願昭５９−４８０５４号明細書において提案したも
のであるが、第２Ａ図から明らかなように、油圧制御機
構りのスプールバルブ２５と連結されている制御ロッド
１５は車幅方向に摺動自在に保持されており、その移動
軸線をｌｌとして示しである。この制御機構Ｃは揺動ア
ーム７１を備えており、この揺動アーム７１は、その基
端部が回動軸７２の一端に取付けられたホルダ７３にビ
ン７４によって揺動自在に枢着されている。ホルダ７３
が取付けられている回動軸７２は、制御ロッド１５の移
動軸’ａ　１＋　と直交する軸線１２を中心にして回動
自在にハウジング８に支持されており、前記揺動アーム
７１を枢支するビン７４は、両輪線Ｉ！、　、ｊ！、の
交点位置に設けられているとともに、軸線１２と直交す
るようにホルダ７３に支持されている。したがって、軸
７２の回動によって、ビン７４の軸線と軸線１１とのな
す傾斜角が変化する。すなわち、と７７４を中心とした
揺動軌道面の、軸線１１と直交する面（この面を「基準
面」と呼ぶ）に対する傾斜角が変化することになる。

一方、揺動アーム７１の先端部と制御ロッド１５とは、
ボールジヨイント７５．７６と連結部材７７とを介して
連結されている。この連結部材７７は連結長を調整でき
るようになされているが、その軸線方向の剛性が十分に
確保されたものとされる。

このような連結部材７７により、揺動アーム７１の先端
部のボールジヨイント７５と、制御ロッド１５の基端部
のボールジヨイント７６との間隔は常に一定に保持され
る。したがって、ボールジヨイント７５が第２Ｂ図の左
右方向に変位すれば、この変位に応じて、制御ロッド１
５が軸線ｌ、に沿って左右方向に移動することになる。

連結部材７７は、そのボールジヨイント７５に近い部位
において回転（す与アーム８０に支持されており、この
アーム８０は、軸線ｌｌ上に固定されたピン８１に回動
自在に支持された大径の傘歯車８２と一体に設けられて
いる。連結部材７７は、軸線！、と直交する方向に摺動
自在に設けられたボールジヨイント８３によって支持さ
れており、また、第２Ｂ図で仮想線で示されている軸１
４は、この制２ＨＥｉ構Ｃの入力軸１４であり、この入
力軸１４は、第１図を参照すれば明らかなように、ステ
アリングホイール２の回動角度に対応して回動される。

入力軸１４の先端には傘歯車８２と保合する傘歯車８４
が取付けられ、ステアリングホイール２の回動が上記回
転付与アーム８０に伝達される。このため、揺動アーム
７１は、ステアリングホイール２の回動角に応じた量だ
けピン７４を中心にして揺動されることになるが、入力
軸１４の回動により回転付与アーム８０が回動され、こ
れに応じて揺動アーム７１がピン７４を中心にして回動
された場合、ピン７４の軸線が軸線１１と一致している
ときには、揺動アーム７１の先端のボールジヨイント７
５は前記基準面上を回動するのみであるから、制御ロッ
ド１５は静止したままである。しかしながら、ピン７４
の軸線が軸線１１に対して傾斜していると、このピン７
４を中心にした）ヱ勅アーム７１の揺動に伴ってボール
ジヨイント７５が、第２Ｂ図の左右方向に変位し、この
変位は連結部材７７を介して制御ロッド１５に伝達され
て、制御ロッド１５が軸ＨｆＡ　ｐ　ｒ　に沿って移動
し、油圧制御機構りのスプールパルプ２５を作動するこ
とになる。そしてピン７４の軸線を中心とした揺動アー
ム７１の揺動の角度が同じであったとしても、ボールジ
ヨイント７５の第２Ｂ図の左右方向の変位は、ピン７４
の傾斜角すなわち、ホルダ７３の回動角の変化に伴って
変化することになる。

上記したピン７４の軸線１１に対する傾斜角すなわちホ
ルダ７３の基準面に対する傾斜角を変化させるため、ホ
ルダ７３の回動軸７２に、第５図からさらに明らかなよ
うに、ウオームホイールとしてのセクタギア９０が取付
けられているとともに、このセクタギア９０に係合する
ウオームギア９１が回動軸９２上に設けられている。そ
してこの回動軸９２に傘歯車９３が取付けられ、さらに
この傘歯車９３に、前述した転舵比θ３／θ、を変更す
るために設けられているパルスモータ２１の回転軸９４
上の傘歯車９５が係合することにより、ボルダ７３の基
準面に対する傾斜角が変更されるようになされている。

モータ２１は、ハウジング８の左端において、筒状ケー
シング８ａと収納ケーシング８ｂとの間のコーナースペ
ースに取付けられており、制御機構Ｃに対する第２の人
力軸であるモータの回転軸９４は軸線り、と平行になる
ように配置されている。モータ２１にはカバー９７が取
付けられている。また、ホルダ７３の軸７２はハウジン
グ８と一体に上方に延長された筒状体６２内に延長され
、上端にポテンショメータ等からなる転舵比センサ２４
が取付けられている。ホルダ７３の傾斜角、すなわち軸
７２の回動角はこの転舵比センサ２４によって検出され
る。

第６図はモータ２１を制御する場合の車速と転舵比θ、
／θＦ（ここでθ、は前輪転舵角、θやは後輪転舵角）
との関係を示すグラフである。車速が低い場合は車両の
回頭性を良好にするため、後輪が前輪に対して逆方向に
すなわち逆位相で転舵される必要があり、したがって転
舵比は負となされる。車速か約４０に＋ｎ／時に達した
とき転舵比はゼロになり、前輪の転舵角に関係なく後輪
は転舵されない。高速走行の場合には、コーナリング時
の１＆輪のグリノブ力を向上させて安定性を強めるため
に、後輪は前輪と同方向にすなわち同位相に転舵される
。このように車速に応して転舵比を変更するために、制
４１１１　ａ構Ｃが設けられており、そこで用いられる
転舵比センサ２４は、所望の転舵比を得べくモータ２１
を制ｆＴＩｌするために極めて重要な役割を果たすもの
であるから、小雨の走行中にタイヤがはね上げる石等に
よって用傷を受けないように保護する必要がある。その
ため、第３図からも明らかなように、転舵比センサ２４
は後輪操舵ロッド９の上方位置に設けられる。

第７図は車速センサ２２で検出される車速に応して転舵
比を変更するべくモータ２１を制御するための制御回路
２３の一例を示したもので、制御回路２３は、判別回路
１０１、比較回路ｔｏ２および駆動回路１０３を有し、
判別回路１０１は、車速センサ２２からの車速１３号が
人力され、比較回１１０２には、判別回路１０１からの
判別信号が入力されるとともに、転舵比センサ２４から
転舵比信号が入力され、この判別信号と転舵比信号とを
比較した結果にもとづいて、駆動回路１０３がモータ２
１を駆動する。

次に第８図、第９図を参照すると、本発明の装置を車両
に取付けるだめの構成を示したものである。図中、１０
５はメインフレーム（図示せず）に取付けられている車
幅方向に延長されたサブフレームで、一方の後輪７Ｌは
、このサブフレーム１０５に一端を枢支されたサスペン
ションアーム１０６、ストラット（図示せず）およびリ
ンク１０７によって支持されている。サブフレーム１０
５の前方側には左右方向に所定の間隔を隔てた２ケ所に
図示のようなブラケットｌＯ８が溶接により固着されて
いる。このブラケット１０８は、サブフレーム１０５の
前方側において前上方へ向って傾斜して延長した取付面
を形成する平１ｕな前壁１０９と、この前壁１０９の両
側から後方へ折曲げられて、サブフレーム１０５に溶接
された左右の側壁１１０とからなる。

一方、後輪操舵ロッド９を収容している筒状ケーシング
８ａには、前述した第２Ａ図、第２Ｂ図、第３図および
第４図にも示されているように、その後部側に、筒状ケ
ーシング８ａの軸線方向に上記所定の間隔を隔てて一対
の取付用フランジ６３が一体に形成されている。この取
付用フランジ６３は上下方向に配列された各２個の取付
ボルト孔６４を有しており、ボルト６５およびナツト６
６によってプラテンｌ−１０８の平坦な前壁１０９の前
面に密着して固定され、これにより本発明の装置がサブ
フレーム１０５に強固に取付けられる。

以上の説明で明らかなように、本発明においては、後輪
操舵機構の後輪操舵ロッド９を挿通支持した筒状ケーシ
ング８ａにそれの軸方向に離間して一対の取付用フラン
ジ６３を設け、この取付用フラツジ６３を車体のサブフ
レーム１０５に設けられた一対の取付用ブラケットにボ
ルト６５等により固定するだけで後輪は舵機（ｊを車体
に容易かつ強固に取付けることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による車両の４輪操舵装置の全体構成を
概略的に示す説明図、第２図は本発明の実施例の右半分
と左半分とをそれぞれ第２Ａ図および第２Ｂ図として示
す全体図、第３図は第２Ｂ図のＩＩＩ−Ｉ［１線に沿う
断面図、第４図は第２Ｂ図のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図
、第５図は第２Ｂ図のモータ駆動部分を示す一部断面底
面図、第６図は車速と転舵比との関係を示すグラフ、第
７図は転舵比変更のための制御例を示すブロック回路図
、第８図は後輪操舵機構を取付けた車体の後部部分を示
す平面図、第９図は第８図のＩＸ−ＩＸに沿う断面図で
ある。 ＩＬ、ＩＲ−・前輪　　２−ステアリングホイール７Ｌ
、７Ｒ−後輪　　８ａ−筒状ケーシング８ｂ−収納ケー
シング　９−後輪操舵ロノド１２−パワーシリンダ　１
２ａ、１２ｔ＋−油圧室１３−ピストン　　　１４＝−
人力軸 １５−制御ロノド　　２〇−筒状体 ２１−パルスモータ　２２−車速センサ２４−　転舵比
センサ　２５−スプールバルブ２６−・連結部　　　　
２７−バルプハウジング４３−オイルパン　　６３−取
付用フランシフ１−揺動アーム　　７２−回動軸 ７３−・・ホルダ　　　　７７・一連結部材９４　モー
タの回転ＩＪ１０５’−サプフレーム１０８−取付用ブ
ラケット 特許出願人　　　マツダ株式会社 日本精工株式会社 代理人　弁理士　山　元　俊　仁 第　４　図 免６図 第７図 手続補正書　（方式） 昭和６０年１１月１２日 特許庁長官　宇　買　道　部　殿 １、事件の表示　　特願昭６０−１７６９６１号２、発
明の名称　　車両の４輪操舵装置３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　（３１３）マツダ株式会社 ４、代理人〒１０５ 住　所　　東京都港区虎ノ門１丁目２０番６号］ ５、補正命令の日付　　昭和６０年ｌＯ月２９日６、補
正の対象 明細書の図面の簡単な説明の憫 ７、補正の内容 （１）明細書中、第２１真１７〜１９行目の「第２図は
−・・・−・・・全体図、」を下記のとおり補正する。 「第２図は本発明の一実施例を二分して第２Ａロツク図
、第２Ａ図は本発明の一実施例の右半分を一部断面とし
て示す正面図、第２Ｂ図は同左半分を一部断面として示
す正面図、」以　　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ステアリングホイールの操作により前輪とともに後
   輪を転舵するように構成された車両の４輪操舵装置にお
   いて、 後輪操舵ロッドを軸方向に移動可能に挿通支持した筒状
   ケーシングにそれの軸方向に離間して設けられた一対の
   取付用フランジを、車幅方向に延長された車体のサブフ
   レームに設けられた一対の取付用ブラケットに固定する
   ことにより、前記後輪操舵ロッドを含む後輪操舵機構を
   前記車体に取付けたことを特徴とする車両の４輪操舵装
   置。 ２、前記取付用ブラケットは、前記サブフレームの側方
   部から上方に向って延長しており、前記取付用フランジ
   には、上下方向に配列されたボルト孔が形成されていて
   、このボルト孔に挿通されるボルトによって前記取付用
   フランジを前記ブラケットに固定することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の装置。