JPS63176787A - 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、取付は角度が可変となった可変リヤスポイラ
を有する車両の４輪操舵装置に関するものである。

（従来の技術） 従来４輪車両の操舵はステアリングホイールによって前
輪のみを転舵するのが普通であったが、前輪のみを転舵
するのでは走行状況によって後輪に横すべりが生じたり
、旋回半径に限度があっ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６１−１０８０７０号公報に開示さ
れているように、車速に応じて転舵位相および転舵比を
可変制御するようにした４輪操舵装置がある。

一方、車体後部上面にリヤスポイラ−を取付け、このリ
ヤスポイラ−が走行中に受ける風圧によって後輪に下方
を向いた力（ダウンフォース）を付与せしめて、特に高
速走行中での走行安定性を向上させることが良く行なわ
れるのであるが、このリヤスポイラ−の取付は角度を可
変調整できるようにして、車速等の走行条件に応じて上
記取付は角度を可変制御することも行なわれている。

（発明が解決しようとする問題点） ここで、上記４輪操舵装置と上記可変リヤスポイラーと
を備えた自動車において、４輪操舵装置の転舵位相、転
舵比およびリヤスポイラ−の取付は角の調整をそれぞれ
別個に制御したのでは両者の利点が相殺されてあまり効
果が生じないというような場合も考えられ、両者を組合
わせて効率よく制御することが望まれる。特に、リヤス
ポイラ−によるダウンフォースが大きくなるとその分走
行抵抗も大きくなり燃費が低下するという問題があるた
め、リヤスポイラ−によるダウンフォースは直進状態の
ようなときには小さく、レーンチェンジ等のように車両
の方向を変更するとき等においてはこれを大きくするよ
うにすることが走行安定性および燃費に対する要求をと
もに満足させることができ、望ましいといえる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記のような可変リヤスポイラ−を備えた４
輪操舵車において、走行安定性の向上および燃費の低減
という両要求を満足できるようにしようとするものであ
り、このための手段として、本発明の４輪操舵装置は、
転舵比および転舵位相の制御に対応して可変スポイラの
取付は角度を制御するように構成している。特に、転舵
位相が同位相のときに、転舵比が増大するに応じて可変
スポイラ−の取付は角度を制御してダウンフォースを増
大させるようにするのが好ましい。

（作用） 上記４輪操舵装置を用いると、４輪操舵装置により前輪
の転舵に応じて後輪も転舵され、転舵比および転舵位相
が変動するときに、この変動に応じて可変スポイラ−の
取付は角度も可変制御されるので、走行条件に応じて最
適な走行特性を得ることが可能であり、このため走行安
定性を向上させるのみならず、同時に燃費の向上等も図
ることが可能となる。特に、転舵位相が同位相であり、
転舵比が大きい時には、ダウンフォースが大ぎくなるよ
うにリヤスポイラ−の取付は角度が可変制御されるよう
にすると、転舵位相が同位相であるときには高速走行時
におけるレーンチェンジが行なわれる場合等なので、こ
のときにダウンフォースが大きくなってタイヤのグリッ
プが良くなりレーンチェンジをスムーズに行なうことが
できる。

ところが、高速直進走行の場合には、転舵比は零もしく
はこれに近いので、このときのリヤスポイラーによるダ
ウンフォースは小さく、直進走行時の燃費の向上が図ら
れる。すなわち、同位相転舵において転舵比が増大する
に応じてダウンフォースが増大するようにリヤスポイラ
−の取付は角度を制御すれば、レーンチェンジ等におけ
る走行安定性の向上および直進走行時における燃費の低
減を共に図ることができる。

（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
ャフト１ａを介して第１ビニオン２と連結し、第１ビニ
オン２は車幅方向に摺動自在な第１転舵軸３のラックと
噛合する。第１転舵軸３の両端には右および外用タイロ
ッド４ａ、　４ｂが連結し、タイロッド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
ナックル５ａ、　ｓｂのアームと連結する（なお、左右
対称なので左側のタイロッド４ｂ、ナックル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
転舵軸３が車幅方向に移動し、この移動がタイロッド４
ａ、　４ｂを介してナックル５ａ、　５ｂに伝わり前輪
６ａ、　６ｂが転舵される。

一方、第１転舵軸３には第１転舵軸３と平行な第２転舵
軸７が連結部７ａを介して一体に連結され、第２転舵軸
７のラックには後輪へ伝える転舵力を得るための第２ビ
ニオン８が噛合している。このため、第１転舵軸３が車
幅方向に動かされると、同時に第２転舵軸７も同方向に
動かされ、第２ビニオン８が回転される。この第２とニ
オン８の回転は、第２ビニオン８と連結する動力伝達シ
ャフト９を介して転舵比可変機構１０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っている。

次に、転舵比可変機構１０について説明する。前端が第
２ビニオン８と連結した動力伝達シャフト９の後端は第
３ビニオン１１と連結し、第３ビニオン１１は回転軸１
２ｂ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、ロッド支持孔１２ａ
が形成され、このロッド支持孔１２ａ内に連結ロッド１
３がベベルギヤ１２に対し回動自在で且つロッド１３の
軸方向摺動自在に挿入される。ロッド１３の一端１３ａ
は、パワーステアリング用のコントロールバルブ１５を
介して後輪転舵用の第３転舵軸１１と結合する結合アー
ム１４ａ　、　１４ｂとボールジヨイントにより連結す
る。第３転舵軸１７は後輪用ギヤボックス１６内に車体
幅方向摺動自在に保持され、第３転舵軸１７の両端は右
および外用タイロッド１８ａ　、　１８ｂを介して右お
よび左円ナックル１９ａ　、　１９ｂと連結する。右お
よび左円ナックル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転舵軸１７の車幅方向の動
きにより後輪が転舵される。なお、タイロッド。

ナックル、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転舵軸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ッド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転舵軸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からの圧油が接輪用
ギヤボックス１６内のシリンダ内に適宜送られ第３転舵
軸１７の移動をアシストするようになっている。

次に、ベベルギヤ１２の回転に応じて連結ロッド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。連結ロッド１３の他端１３ｂはポールジヨイントを
介して振子アーム２２の先端と連結し、この振子アーム
２２はこのアーム２２と直角な揺動軸２３と結合し、こ
の揺動軸２３を中心に回転自在となっている。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
面内で揺動するようになっている。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ッド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２３が車幅方向に
延びてベベルギヤ１２の回転軸１２ｂと同一直線上に位
置する時を考える。なお、連結ロッド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１２が回転されると、連結ロッド１３は一端
１３ａを頂点として連結ロッド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９が回転しても、−喘１３
ａ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２
２の回転面も上記円錐の底面に対して“ｅ″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
において連結ロッド１３とへベルギヤ１２の回転軸１２
ｂとのなす角がα１どなるようにすると、連結ロッド１
３の他端１３ｂは１３ｂ′　の位置に距離１１ｄ、ｌ＋
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転舵軸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伝舵角の割合、すな
わち転舵比はベベルギヤ１２の回転に対する連結ロッド
１３の一端１３ａの移動ｍと同じであり、揺動軸２３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
ッド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逆位相に
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はステップモー
タ２９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を介してステップモータ２９によ
り回転される。このステップモータ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、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っている。

上記電気コントローラ３２からの信号はライン３２ａを
介して可変リヤスポイラ−５０の取付は角度を可変調整
するアクチュエータ５３にも送られるようになっている
。ここで、この可変リヤスポイラ−５０についてまず説
明する。この可変リヤスポイラ−５０は車体４０の後部
上面に支軸５１によって回動自在に取付けられた車幅方
向に延びた板状の部材であり、このリヤスポイラ−５０
を連結ロッド５２を介してアクチュエータ５３によって
支軸５１を中心に回動させることによりリヤスポイラ−
５０の取付は角度を可変調整することができるようにな
ったものである。このリヤスポイラ−５０の取付は角度
を可変調整すると、走行中においてリヤスポイラ−５０
に作用する風圧の大きさおよび方向が異なりこれによっ
てダウンフォースの大きさが変化する。本実施例におい
ては電気コントローラ３２からの信号を受けて作動する
アクチュエータ５３によるリヤスポイラ−５０の取付は
角度の制御は、第４図に示すように、転舵位相が同位相
の場合において、転舵比が増大するにつれてダウンフォ
ースも増大するように行なわれる。このようにすると、
第３図から分かるように、同位相の転舵においては車速
が増大すれば転舵比が増大するように４輪操舵制御がな
されるので、例えば高速走行時においてレーンチェンジ
等を行なうため同位相に転舵される場合には、リヤスポ
イラ−５０によるダウンフォースが大きくなりレーンチ
ェンジに際しての走行安定性を向上させるようになって
いる。ところが、高速走行中であっても直進走行の時に
は、転舵比が零もしくはこれに近い値なのでダウンフォ
ースは小さく、これによって走行抵抗はあまり増大され
ることがなく燃費の向上を図ることができるようになっ
ている。

なお、上記の例においては、第４図に示すように、同位
相の場合には転舵比の増大に応じてダウンフォースを増
大させるようになっており、逆位相の場合にはダウンフ
ォースがほぼ零となるように制御する例を示しているが
、これは、逆位相となる場合は車速が小さくリヤスポイ
ラ−５０に作動する風圧によって得られるダウンフォー
スがほとんどなくなるということに鑑みたものである。

但し、本発明は第４図のような制御に限られるものでは
なく、例えば、逆位相時における旋回性をより良くする
ため逆位相時には負のダウンフォース（アップフォース
）が作用するようにしたり、走行安定性を重視するため
、逆位相における転舵比が小さい領域においてはある程
度のダウンフォースが作用するように制御したりしても
よいのは熱論のことである。

（発明の効果） 以上説明したように、４輪操舵装置による前後輪の転舵
制御がなされるときに、これと対応して可変リヤスポイ
ラ−の取付は角度も可変制御するようになっているので
、走行安定性の向上および燃費の向上を共に図ることが
可能であり、またこれによって４輪操舵装置と可変リヤ
スポイラ−とを共に搭載した自動車の商品性の向上を図
ることができる。

【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図は上記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図は上記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図は上記４輪操舵装置における転舵比に対するダウ
ンフォースの大きざの関係を示すグラフである。 １・・・ステアリングホイール　３・・・第１転舵軸７
・・・第２転舵軸　　　　　　８・・・第２ビニオン９
・・・動力伝達シャフト １０・・・転舵比可変機構　　　　１２・・・ベベルギ
ヤ１３・・・連結ロンド １６・・・後輪用ギヤボックス　　２２・・・振子アー
ム２３・・・揺　動　軸　　　　　　２４・・・揺動支
持軸２５・・・揺動ギヤ　　　　　　　２６・・・ウオ
ーム２９・・・ステップモータ　　　　３０・・・揺動
角センサ３１・・・車速センサ　　　　　　３２・・・
コントローラ第４図 ゲ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）前輪の操舵に応じて後輪を転舵させ、前輪に対する
   後輪の転舵比および転舵位相を運転状態に応じて少なく
   とも同位相に可変制御する４輪操舵装置と、車体後部に
   設けられ走行時の風圧を受けて後輪にダウンフォースを
   付与するリヤスポイラとを備えた車両において、 上記リヤスポイラがその取付け角度を変化させて上記ダ
   ウンフォースを可変制御できる可変リヤスポイラであり
   、上記転舵比および転舵位相の制御に対応して上記可変
   リヤスポイラの取付け角度を可変制御するようにしたこ
   とを特徴とする車両の４輪操舵装置。 ２）上記転舵位相が同位相のとき、上記転舵比の増大に
   応じて上記ダウンフォースを増大させるように上記リヤ
   スポイラの取付け角度を可変制御するようにしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の車両の４輪操舵
   装置。