JPS63222972A - 車両の旋回制御機構 - 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 この発明は、旋回時における車両の操縦性や安定性を高
める車両の旋回制御機構に関する。

従来の技術 一般に旋回中の自動車の力の釣り合い関係は、例えば第
５図に示すように３輪自動車の場合について説明すると
、図中１は車体、２は原動機たるエンジン、３は該エン
ジン２の駆動力を変速機４を介して伝達される後輪駆動
軸、５．５は該駆動軸３に支持された左右後輪、６は操
舵輪たる前輪、ＣＧは前輪６と後輪５．５との略中間に
位置する車体の重心、１１！　、、　（、はホイールベ
ースＱを内分する重心ＣＧの前輪６及び後輪５，５から
の距離、βは重心ＣＧの横すべり角、β、は前輪の横す
べり角、ｆＩはコーナリングフォース、ｒｌ、β、。

ｆ、は後輪の横すべり角とコーナリングフォースであっ
て、重心ＣＧ位置の旋回半径Ｒ１速度をＶとする遠心力
Ｆは、 となり、Ｒが１に対して十分に大きいときには、β、−
＋βａ　ｔ／　Ｒ１ β１＝Ｓ＋β−Ｑ、／Ｒ ８−β１−βｔ＋Ｉ２／Ｒ Ｗ　＝ｆ　＋　＋　ｆ　ｔ などの関係がある。そして、前後輪５．６のコーナリン
グパワーを夫々ＣＩ、Ｃｔとすると横方の力の釣り合い
は、 μＷ＝Ｃ，β１＋Ｃ２β。

であり、次に重心ＣＧまわりのモーメントの釣り合いか
ら ＣＩβ＋１＋Ｃｚβｉ、＝０ を得る。これらより、前輪６の舵角Ｓを求めれば、とな
る。これにより、Ｒを一定とすれば■Ｃ＊Ｑ　＊−ＣＩ
Ｑ　＋＝０のとき 舵角Ｓは速度のいかんにかかわらず一定である。

■Ｃ＊Ｑ　ｔ　　ＣＩＱ　＋＞０（１）とき舵角Ｓは求
心加速度（または速度の２乗）に比例して増加する。し
たがって、ある円周上を走行しているとき、速度をあげ
ればそれにつれてかじを切り込んでいく必要がある。舵
角一定のまま速度をあげると旋回半径が大きくなる。

■ＣｔＱ　ｔ　　ＣＩＱ　＋＜　０のとき舵角Ｓは求心
加速度（または速度の２乗）に比例して小さくなる。し
たがって、ある円周上を走行しているとき、速度をあげ
るとそれについて舵を戻していく必要がある。舵角一定
のまま速度をあげると旋回半径が小さくなる。

の三通りの現象が現れる。これらは自動車の操縦性、安
定性を示す最も基本的性質であり、■をニュートラルス
テアリング ■をアンダステアリング ■をオーバステアリング と呼ぶ。一般にはアンダステアリングでないと操縦がで
きない。オーバステアリングの車は外乱を受けたときそ
れを修正しようとしても操舵と応答の間に大きな位相差
を生じ制御できなくなる。また少し舵を切っただけでも
激しい旋回に入りスピンを起こす危険な車となる。アン
ダーステアリングの車は直進の安定性はよく外乱により
進路を外れても、車体の方向を６との進路に戻す作用が
自然に働くが、過度のアンダステアリングは舵の効きが
悪く、鈍重な走行フィーリングとなるほか操舵に対する
応答に遅れが出て高速時の操縦性が悪くなる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記従来の旋回制御機構にあっては、車
両重心ＣＧと前輪６との距離Ｑ１が長く、重心ＣＧと後
輪５．５との距離ｇ、が短くなっているため、上述■の
基本的性質のようにＣｔＱｔ−Ｃ１１２１＜０のときに
舵角一定のまま速度をあげると旋回半径が小さくなり易
く、したがってオーバステアリングが発生して車両の操
縦性や安定性が悪化する。

また、上記のような問題点を少しでも解決するために、
近時前後四輪を操舵させる装置も種々開発されてはいる
が（実開昭６１−５００８０号公報参照）、駆動輪の舵
角を大きく取る為の機構が極めて′ａ雑になるばかりか
、製造コストの高騰化が余儀なくされる。

問題点を解決するための手段 この発明は、上記従来の旋回制御機構の問題点に鑑み案
出されたもので、左右に駆動輪を有する駆動軸を、車体
の略中央付近に配置すると共に、上記車体の前後に１つ
または１つ以上の操舵輪を設け、更に上記前後の操舵輪
を連動して操舵する操舵機構を設けたことを特徴として
いる。

作用 上記構成のこの発明によれば、駆動軸を車体の重心に近
接して配置したため、車両旋回時における遠心力の反力
つまり車輪の接地荷重が左右の駆動輪に最も多く掛り、
したがってその大きな接地荷重が駆動輪を介して車体の
重心に集中する。このため、従来のような駆動後輪に対
する外側への振りが防止され、オーバステアリングの発
生が効果的に抑制されるのである。

実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図及び第２図はこの発明に係る自動車の旋回制御機
構の第１実施例を示し、１１は車体、１２は４気筒エン
ジン、＋３は該エンジン１２に連結された変速機、１４
はこの変速機１３に連結され、かつ車体１１の略中央重
心ＣＧ付近に配置された差動歯車装置であって、この差
動歯車装置１４に駆動軸Ｉ５が車体１１の横方向に沿っ
て配置されている。また、この駆動軸１５の左右両端に
左右駆動輪１６，１６が設けられている。

図中１７．１８は、車体！■の前部中央と後部中央に夫
々配置された操舵輪たる各１つの前輪と後輪であって、
この前後輪１７．１８は、互いの左右一方何に配置され
た略コ字形の車軸１９．１９と該車軸１９．１９にキン
グピン（図示せず）を介して連結されたスピンドル２０
．２０によって夫々支持されていると共に、操舵装置２
１によって連動して舵角が与えられるようになっている
。

上記操舵装置２１は、ステアリングホイール２２と、該
ステアリングホイール２２の回転力がステアリングシャ
フト２３を介して伝達される例えばポールスクリュ式あ
るいはウオームローラ式などのステアリングギア２４と
、該ステアリングギア２４のセクタシャフトの回転力が
伝達されるピットマンアーム２５と、このピットマンア
ーム２５の一端部にビン２６を介して連結された連結ロ
ッド２７とを備えている。この連結ロッド２７は、車体
１１の略中央前後方向に沿って上記前後輪Ｉ７．１８の
左右−側に対して対角線状に配設され、その長さが上記
駆動軸１５よりも若干長く形成されていると共に、前端
部２８及び後端部２９が上記前後の車軸１９．１９に固
定されたナックルアーム３０，３０の自由端に枢支ビン
３１．３１を介して連結されている。また、上記車軸１
９．■９の谷」二片には、上端部が防振ゴム等を介して
車体１１に結合されたストラット型ショックアブソーバ
３２．３２のシリンダ外筒３３，３３の下部が結合され
ている。更に、上記駆動軸Ｉ５から前後のスピンドル２
０．２０間の距離Ｑ　、、　１２　、は、第２図に示す
ように同等の長さに設定されている。

以下、この実施例の作用を説明する。まず、ステアリン
グホイール２２を例えば図中時計方向つまり右方向へ所
定喰切ると、ステアリングギア２４を介してピットマン
アーム２５が右方向に回転し、連結ロッド２７が第２図
にも示すように前方へスライド移動して前輪Ｉ７が右側
へ、後輪１８が左側へ夫々逆方向に所定の舵角Ｓに切ら
れる゛。゛したがって、車両は、駆動軸１５の延長線Ｘ
とスピンドル２０．２０の延長線Ｙ、Ｙの交点Ｑを中心
に旋回する。そして、重心ＣＧに掛かる遠心力Ｆに対す
る各車輪の接地荷重が、左右の駆動輪！６．１６に最も
多く掛かり全体の約１／２以上の荷重となる。その多く
の荷重が駆動輪１６，１６を介して重心ＣＧに直接的に
伝達され、前後輪１７．１８の接地荷重が十分に低減す
る。このため、後輪Ｉ８に対する外側への振りが防止さ
れ、オーバステアリングの発生が効果的に抑制されるの
である。しかも、遠心力Ｆの反力が上述のように重心Ｃ
Ｇへ直接的に伝達されて重心ＣＧに集中するため、車両
旋回時の走行安定性が向上する。　更に、駆動軸１５を
重心ＣＧ付近に配置する構成としたため、駆動軸１５か
らスピンドル２０．２０までの長さＱ　、、　Ｑ、、を
可及的に小さく設定することが可能となり、したがって
、少ない操舵角で必要な旋回半径が得られその結果旋回
時の走行抵抗を十分に低下させることができる。

更にまた、前輪１７と後輪Ｉ８の両方が操舵輪となって
いるため、乗り心地の良好化′を得るためにホイールベ
ースＱを長く設定しても、同じ長さのホイールベースＱ
を有する従来の車両に比して小回り性が良好となる。

尚、この実施例では、車両の旋回中心を走行性能の安定
化のために各延長線Ｘ、Ｙ、Ｙ、の交点Ｑとしているが
、必ずしもこれに限定されるものではない。また、駆動
軸１５と前後スピンドル２０．２０との距離１２　、、
　Ｑ　、は等しい方が好ましいが、必ずしも等距離であ
る必要はなく、その場合はナックルアーム３０，３０の
長さや前後輪＋７゜１８との取付は相対角度を変化させ
ることにより、車両の適性な旋回を得ることができる。

更にまた、前後輪１７．１８の舵角Ｓは夫々一致させて
もよく、また車両の使用目的等によって差を設けてもよ
い。

第３図はこの発明の第３実施例を示し、とりわけ操舵装
置２１の構成が異なっている。具体的に説明すれば、操
舵輪たる前輪１７と後輪１８は、第４図（Δ）（Ｂ）に
も示すように各スピンドル２０．２０の両端に設けられ
たナックルアーム４０・・・を介して２叉状の支持体４
１．４１に支持されており、上記支持体４１．４１は、
上部に垂設された回転軸４２．４２と、該回転軸４２．
４２の略中夷に固着された回転ホイール４３．４３とを
夫々備えている。上記回転軸４２．４２は、下端部４４
．４４が所定の車体パネル４５に回転自在に支持されて
いると共に、小径な上端部４６゜４６が車体ＩＩの所定
に個所に枢支されている一方、上記各回転ホイール４３
．４３には、車体！ｌの前後方向に亘って配設された無
端状のワイヤー４７が夫々巻装されている。このワイヤ
ー４７は、略中央でクロスしていると共に、摺動案内さ
れるケーブルガイド４８．４８の各両端部に有するクラ
ンプ４９・・・を介して車体１１の所定個所にボルト５
０・・・によって固着されている。また、このワイヤー
４７は、車体２の前部に設けられた左右一対の操作ハン
ドル５１．５１によって操作されるようになっており、
この操作ハンドル５１゜５１は、下端部５２．５２が車
体１１のフロアに立設された支持片５３．５３にビン５
４．５４を介して前後方向へ回動自在に支持されている
と共に、上端部の把持部５５，５５略直下位置に上記ワ
イヤー４７の所定部位が貫通固定されている。

図中５６・・・は、上記各ナックルアーム４０・・・の
側部と支持体／１１．／Ｉ１．の上壁との間に装着され
た前後輪１７．１８のザスペンションスプリングである
。また、」〕記萌後輪１７．１８は、回転軸４２を介し
て最大限左右略９０°の舵角になるように設定されてい
る。

したがって、この操舵装置２１によれば、左右の操作ハ
ンドル５１．５１を互いに前後逆方向に操作すると、ク
ロスされたワイヤー４７によって両回転ホイール４３．
４３が互いに逆方向に同転する。このため、両回転軸４
２．４２及び両支持体４１．４１も左右正逆回転して前
後輪１７．１８が左右逆方向に切られ、これによって所
望の舵角が得られるのである。また、操縦性が良好にな
ると共に、構造が簡単であり、コストの低減が図れる。

尚、上記回転ホイール４３．４３は、真円でなくても良
く、またその半径を必要な舵角に応じて任愈に変更する
ことも可能である。

他の構成は、第１実施例と同様であり、重心ＣＧの付近
に、両端に駆動輪１６．１６を存する駆動軸■５が配置
されている。したがって、車両旋回時におけるオーバス
テアリングの防止や操縦性。

安定性が得られることは云うまでもない。

また、上記各実施例では、操舵輪たる前輪１７と後輪１
８を各１つだけになっているが、夫々２輪とすることも
可能である。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る自動車の
旋回制御機構によれば、特に、駆動軸を車体の重心に近
接して配置したため、車両旋回時の遠心力に対する車輪
の接地荷重が左右の駆動輪に最も多く掛かり、したがっ
てその大きな接地荷重が駆動輪を介して直接的に車体重
心に集中する。

このため、従来のようなオーバステアリングの発生が効
果的に抑制され車両の操縦性や安定性が向上する。

しかも、上記のように車両旋回時の接地荷重が駆動輪に
多く掛かり、前後の操舵輪の接地荷重が十分低下するた
め、操縦性が良好となる。また、斯る操縦性の良好化に
よって構造の簡単な操舵装置で前後輪を連動させること
ができるので、装置全体の構造が簡素化され製造コスト
の十分な低廉化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る旋回制御機構の第１実施例を示
す全体構成図、第２図はこの実施例による車両の旋回時
の状態を示す説明図、第３図はこの発明の第２実施例を
一部省略して示す全体構成図、第４図（Ａ）は第２実施
例の一部を示す側面図、第４図（Ｂ）は同図（Ａ）の正
面図、第５図は従来の旋回制御機構による車両の旋回状
態を示す説明図である。 １１・・・車体、１５・・・駆動軸、Ｉ６・・・駆動輪
、１７・・・前輪（操舵輪）、１８・・・後輪（操舵輪
）、２１・・・操舵装置、ＣＧ・・・重心。 第４図（Ａ） 第４図ＣＢ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）左右に駆動輪を有する駆動軸を車体の略中央付近
   に配置すると共に、上記車体の前後に１つまたは１つ以
   上の操舵輪を設け、更に上記前後の操舵輪を連動して操
   舵する操舵装置を設けたことを特徴とする車両の旋回制
   御機構。