JPS6365547B2

JPS6365547B2 -

Info

Publication number: JPS6365547B2
Application number: JP57189448A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Kanazawa; Teruhiko Takatani; Naoto Takada
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1982-10-28
Filing date: 1982-10-28
Publication date: 1988-12-16
Also published as: JPS5977971A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は自動車等の４輪車において、前輪とと
もに後輪も転舵する装置、すなわち操舵輪である
前輪を操舵することによつて前輪とともに後輪も
転舵する４輪操舵装置に関するものである。

従来、４輪車における操舵装置は前輪のみを転
舵するものであり、後輪は前輪の操舵とは関係な
く走行状況によつて多少のトーイン、トーアウト
はするものの、積極的に転舵するようにはなつて
いない。しかし、最近前輪とともに後輪をも転舵
するようにした４輪操舵装置が提案され、（例え
ば特開昭55−91458号）この種の装置の研究がな
されている。

４輪操舵装置によれば、車両の種々の走行状態
に応じて従来不可能であつた便利な操縦や、より
操安性を向上させた走行が可能になる。例えば、
縦列駐車や車庫入れのような極低速における車両
の操縦において、前輪に対して後輪を逆向きに転
舵することにより（これを逆位相という）、車両
の向きを大きく変化させることが可能になり、従
来では不可能もしくは非常に困難であつた狭い場
所への駐車が可能、あるいは容易になる。また、
Ｕターンにおいても、最小回転半径を小さくする
ことができるので有利である。さらに、このよう
に後輪を前輪と逆位相に転舵することにより内輪
差をきわめて小さく、あるいはなくすることがで
き、狭い角を曲がるときなど有利である。また、
このような極低速における車両の操縦において前
輪に対して後輪を同じ向きに転舵すれば（これを
同位相という）、車両を全体的に平行移動させる
ことも可能になり、駐車や車庫入れのときに便利
なことも多い。

一方、中高速走行においてレーンチエンジをす
る場合、同位相の４輪操舵を行なえば前後輪に同
時に横方向の力が加わつて位相遅れのないスムー
ズなレーンチエンジが可能になり、このときヨー
イングを抑制することができるから、高速でのレ
ーンチエンジも恐怖感なく行なうことができる。
また、コーナリング時には、逆位相に後輪を転舵
することにより、効果的に車の向きを変えること
ができる。

さらに、直進走行時、横風等の外乱に対してこ
の外乱の作用に対抗する方向に後輪を転舵するよ
うにすれば、外乱に対して安定した走行を維持す
ることができ、安定した高速直進性を得ることも
できる。

また、旋回中、前輪の操舵角を一定にしたまま
加減速をしても、加減速に応じて後輪の舵角を変
化させることにより、コースを外れないようにし
て安定した旋回を行なうようにすることもでき
る。すなわち、従来の車両では直進安定性のため
に操従特性は多少アンダーステア傾向に調整され
ており、旋回中に加速するとコースから外方へ外
れる傾向があるが、このとき後輪を逆位相に転舵
することにより、その外れる分を修正することが
でき、安定した旋回を実現することができる。

居住性の面からも、同一のホイールベースで小
さい最小回転半径を得ることができるので、ホイ
ールベースを大きくすることができるし、この他
にも、前輪の実舵角を小さくすることができるこ
とからデザイン的にも新しい試みが可能となるな
ど数々の利点が挙げられる。

このように、４輪操舵は実用上有利な点が多
く、極めて有用性の高いものである。

これまで、この４輪操舵に関し、後輪の転舵を
有効に行なうため各種の具体的構成が提案されて
いる。例えば低速では逆位相、高速では同位相の
４輪操舵をするようにしたもの（特開昭55−
91457号）、前輪の操舵角が小さい範囲では同位
相、大きいときは逆位相にしたもの（特開昭56−
5270号）、前輪の操舵角が所定以下の範囲におい
てのみ後輪を前輪の転舵角に比例して転舵するよ
うにし、所定以上の範囲では前輪の転舵角に関係
なく後輪の転舵角を一定としたもの（特開昭56−
163969号）等が知られている。

これらの４輪操舵装置は、車速が小さいとき、
あるいは前輪操舵角が大きいときは、操舵は車両
の向きを大きく変えたい場合が多く、車速が大き
いときあるいは前輪操舵角が小さいときは僅かな
横移動がしたい場合が多いという経験則に基づい
て、後輪を常に望ましい方向に転舵するようにし
たものである。

しかしながら、単に車速あるいは前輪操舵角に
応じて後輪の転舵角を制御するようにしたもので
は、実際に走行する車両の種々の走行状況に十分
に対応することができず、場合によつては不都合
なことも多い。

例えば、壁等に近接して駐車していた車両を急
ハンドルを切つて始動させるとき、車速が零に近
いために後輪は逆位相に転舵され、車両の後部が
壁等に当つて車体を損傷するという問題もある。
また、中高速で走行している間に急制動して車速
が急に低下した場合、車速が低速になるために後
輪が逆位相に転舵され、いわゆる車のすくい込み
現象が生じるという問題も生じる。

そこで、低速のときには転舵比（前輪転舵角に
対する後輪転舵角の比）を零にして、すなわち後
輪は転舵させないで上記のような事故を防止する
ようにしたものも提案されている。（例えば特開
昭56−167562号）しかし、この場合は前輪の転舵
角に関係なく低速の場合は後輪の転舵角を零にす
るものであるから、低速でＵターンをしたり、大
きく車両の向きを変えたりするときにも後輪の転
舵角は零となつて、従来の前輪のみ操舵する車両
と変わらなくなり、逆位相の４輪操舵による効果
的な小回りができないという難点がある。

本発明はこのような問題点に鑑み、高速時の同
位相によるスムーズなレーンチエンジや極低速時
の逆位相による旋回性を確保しつつ、上記のよう
な壁面への衝突や急制動時のすくい込みを防止し
た４輪操舵装置を提供することを目的とするもの
である。

本発明による４輪操舵装置は、前輪を転舵する
ステアリング装置、後輪を転舵する後輪転舵装
置、および後輪転舵装置を前輪の転舵角に応じて
制御するコントローラからなる４輪操舵装置にお
いて、前輪転舵角に対する後輪転舵角特性を車速
を応じて変えるとともに、極低車速域において、
前輪転舵角に対する後輪転舵角をステアリング操
舵角が所定値以下であるとき零位相とし、この所
定値より大きいとき逆位相とする一方、高車速域
においては、前輪の転舵操作に実質同期して後輪
の転舵角を前輪転舵角と同方向の同位相とするよ
うにしたことを特徴とするものである。すなわ
ち、車速が高速となつときには後輪転舵角を前輪
転舵角の大小に拘らず前輪転舵に実質同期して同
位相とする一方、車速が極低速となつたときに
は、後輪転舵角を前輪転舵角が小さいとき零位相
とし、大きいとき逆位相としたことを特徴とする
ものである。

このように構成した本発明の４輪操舵装置によ
れば、高車速域においては、後輪は前輪転舵角の
大小に拘らず常に前輪と実質同期して同時に同位
相に転舵されるから前輪と同時に後輪にも横方向
の力（グリツプ力）が発生し位相遅れのないスム
ーズなレーンチエンジが可能であり、一方極低車
速域においては、前輪転舵角が所定値より大であ
る場合後輪は逆位相に転舵されるからハンドルを
大きく切つた時の旋回性能が向上せしめられると
共に前輪転舵角が所定値以下の場合には後輪は全
く転舵されないから、壁等に車体をぶつけること
もないし、中高速で走行中にブレーキをかけても
すくい込み現象を起こすことがなく、運転者に不
安感を与えることがない。

なお、ここで極低速域あるいは極低車速域と
は、車速が０〜10Km／ｈ程度の範囲を意味するも
のである。また、高速域とは80Km／ｈ以上、中速
域とは30〜80Km／ｈ程度、低速域とは10〜30Km／
ｈ程度の範囲を意味するものである。

次に、図面により本発明の実施例を詳細に説明
する。

第１図は本発明の４輪操舵装置における前輪転
舵角（θ_F）に対する後輪転舵角（θ_R）の関係（特
性）を示すものであり、高速になるにしたがつて
θ_Fに対するθ_Rの大きさ（転舵比θ_R／θ_F）が大きく
なつて前輪の転舵に対する後輪の応答がよくなる
ようになし、これによつて高温時に横方向の力を
十分に作用させ、敏速なレーンチエンジができる
ようにするとともに、低速になるしたがつて転舵
比を小さくし、方向転換を容易にしている。ま
た、極低速域においては前輪転舵角θ_Fが所定値
（図中にＫで示す）より大きいときは大きく車の
向きを変えたいときであるとして方向転換が容易
になるように後輪を逆位相に転舵するようにして
いる。そして、本発明の特徴により、極低速域で
前輪転舵角θ_Fが上記所定値Ｋより小さいときは後
輪転舵角θ_Rを零にしている。この所定値Ｋとして
は、例えば5゜（すなわち前輪転舵角θ_F＝5゜）程度が
好ましい。

次に第２図および第３図によつて、上記のよう
な特性を実現する４輪操舵装置の具体的構成を説
明する。第２図は油圧を利用した例、第３図はリ
ンクを利用した例を示すものである。

第２図に示す構成では、前輪１，１と後輪２，
２とは機械的に分離され、ステアリングホイール
３の操舵角θ_Hを検出する前輪転舵角センサ４の出
力４ａを、後輪転舵装置のコントローラ１０に入
力し、この入力信号によつて後輪２，２を転舵す
るようにしている。前輪の転舵装置は、周知のよ
うにステアリングホイール３の軸３Ａに固設した
ピニオン５によりラツク６を車両の幅方向（矢印
Ａで示す）に移動し、このラツク６の両端に連結
したタイロツド７，７を介して左右の前輪１，１
のナツクルアーム８，８をその軸８ａ，８ａのま
わりに回動して前輪１，１を左右転舵するように
構成されている。すなわち、図中ステアリングホ
イール３を矢印Ｌの方へ回転すると、ステアリン
グシヤフト３Ａは矢印Ｌの方向に回転し、ピニオ
ン５を同じくＬ方向に回転し、ラツク６をＬ方向
に移動させる。これにより左右の前輪１，１のナ
ツクルアーム８，８はタイロツド７，７を介して
Ｌ方向に回動し、前輪１，１をナツクルアーム
８，８の軸８ａ，８ａを中心にＬ方向へ回動さ
せ、左へ操舵する。このとき、操舵角センサ４は
ステアリング３がＬ方向へ角度θ_Hだけ回転したこ
とを出力信号４ａとして出力し、これを後輪転舵
装置のコントローラ１０の前輪転舵角入力１０Ａ
に入力する。

コントローラ１０は、電源１１により電力を供
給され、上記前輪転舵角入力１０Ａの他に、車速
センサ１２に接続された車速入力１０Ｂと、後輪
転舵角センサ１３に接続されたフイーバツク用入
力１０Ｃを備え、さらに後輪の転舵方向を制御す
るソレノイド２０に接続される転舵方向出力１０
Ｄと後輪の転舵角θ_Rを制御する油圧用メインポン
プ２１のモータ２１Ａに接続される油圧ポンプモ
ータ出力１０Ｅを備えている。

油圧用メインポンプ２１はオイル（油圧作動
油）を吐出するポンプ２１Ｂを備え、このポンプ
２１Ｂは転舵方向切換バルブ２２を介して油圧ア
クチユエータ２３と接続されており、このバルブ
２２とポンプ２１Ｂの間にはオイル往路２４Ａと
オイル環路２４Ｃを短絡し、途中にオリフイス２
４ｂを備えたオリフイス路２４Ｂが設けられ、オ
イル環路２４Ｃの途中にはオイルのリザーバ２５
が配されている。

転舵方向切換バルブ２２は、オイル往路２４と
オイル還路２４Ｃに接続される２つの入口とこれ
に連通した２つの出口からなるバルブ部分を、正
２２Ａ、逆２２Ｂ、停止２２Ｃの３個並列に切換
自在に有しており、前記ソレノイド２０の操作に
より、これら３つのバルブ部分２２Ａ，２２Ｂ，
２２Ｃのいずれか１つが上記オイル往路２４Ａ、
還路２４Ｃに接続されるようになつている。この
バルブ２２の２つの出口は油圧アクチユエータ２
３の右側オイル通路２３Ｒと、左側オイル通路２
３Ｌにそれぞれ接続され、これらの右側オイル通
路２３Ｒと左側オイル通路２３Ｌは、このバルブ
２２を介して前記往路２４Ａと還路２４Ｃに連通
されている。

油圧アクチユエータ２３は、右と左のオイル通
路２３Ｒ，２３Ｌにかかる圧力差により、その出
力軸であるロツド２６を車両の幅方向（矢印Ｂで
示す）に移動させ、タイロツド２７，２７を介し
て後輪２，２のナツクルアーム２８，２８をその
軸２８ａ，２８ａのまわりに回転させ、これによ
り後輪２，２を左右に転舵する。

図示の例においては、前輪１，１を左方向Ｌに
転舵し、後輪２，２を前輪１，１と同位相に転舵
する場合、転舵方向切換バルブ２２を正２２Ａの
位置にセツトし、オイルを往路２４Ａからオリフ
イス路２４Ｂを介して還路２４Ｃへ流し、リザー
バ２５を経てポンプ２１Ｂへ戻す。これにより、
オリフイス２４ｂの手前すなわち往路２４Ａ側の
圧力が高くなり、オリフイス２４ｂの後方すなわ
ち還路２４Ｃ側の圧力が低くなつて、バルブ２２
の正２２Ａ部分を通して右側オイル通路２３Ｒの
圧力が左側オイル通路２３Ｌの圧力に比して高く
なり、油圧アクチユエータ２３の作動ロツド２６
はＬ方向に駆動される。このときの駆動量はメイ
ンポンプモータ２１Ａに入力される電流量によつ
て決められる。これにより、後輪２，２はタイロ
ツド２７，２７を介して左方向Ｌに転舵され、後
輪２，２は前輪１，１と同位相に転舵される。

前輪１，１を右方向に転舵し、後輪２，２を前
輪１，１と同位相に転舵する場合には、転舵方向
切換バルブ２２を逆２２Ｂの位置にセツトし、右
側オイル通路２３Ｒと左側オイル通路２３Ｌの圧
力関係を前述とは逆にして作動ロツド２６を右方
向に駆動する。

また後輪２，２を前輪１，１と逆位相に転舵す
る場合には、ステアリング方向と転舵方向切換バ
ルブ２２の正２２Ａ、逆２２Ｂの対応を上記同位
相の場合とは反対に、すなわち前輪１，１を左方
向に転舵する場合には逆２２Ｂに、前輪１，１を
右方向に転舵する場合には正２２Ａにセツトす
る。

後輪２，２の転舵角θ_Rを零にするときは、バル
ブ２２の停止２２Ｃの部分をオイル通路に接続し
て、ポンプ２１Ｂと油圧アクチユエータ２３との
連通を断ち、油圧アクチユエータ２３の左右のオ
イル通路２３Ｌ，２３Ｒ間の圧力差をなくし、作
動ロツド２６を中立の位置にセツトする。このと
き、作動ロツド２６が中立の位置に必ずセツトさ
れるようにするため、作動ロツド２６にはセツト
荷重をかけて、機械的に中立位置に付勢されるよ
うにしておくのが望ましい。

前輪１，１の転舵方向は、前輪転舵角センサ４
の出力４ａによつてコントローラ１０に入力さ
れ、また後輪２，２を前輪１，１に対して同位相
あるいは逆位相のどちらに設定するかは、車速セ
ンサ１２が検出した車速に応じ、あらかじめ設定
された車速対応パターンにしたがつてコントロー
ラ１０が決定する。

コントローラ１０は、操舵角センサ４からの入
力θ_H（これは前輪１，１の転舵角θ_Fに比例する）
と、車速センサ１２からの入力Ｖに応じて、第１
図に示すような特性によつて制御信号を出力し、
後輪２，２を転舵する。

上記のような油圧アクチユエータを利用した４
輪操舵装置によれば、後輪の転舵がスムーズにし
かもステアリングに４輪操舵のための特別な負荷
をかけることなく行なわれ、実用上有利である。

しかしながら、油圧装置にはモータやポンプ、
また油圧アクチユエータやコントロール用のバル
ブなど重くてコストの高い部品が必要であり、車
両の重量を大きくし、製造上の組立ても複雑化し
てコスト高の原因となるので、比較的小型の車両
には不向きである。そこで、簡単なリンク機構を
利用した４輪操舵装置が実用上有利な場合もあ
る。

以下、この種のリンク式の機構の例を第３図に
より説明する。なお、第３図の構成中、第２図の
構成中の部材と同等の部材には同一の符号を付
し、その説明を省略する。

第３図に示すリンク式の構成では、ステアリン
グホイール３により車両の幅方向に移動されるラ
ツク６の一部に摺動係合用のスロツト６Ａを設
け、このスロツト６Ａから後輪２，２の操舵ロツ
ド４１に設けられた摺動係合用のスロツト４１Ａ
までの間をリンク機構により連結し、前輪１，１
の転舵角θ_Fに応じて後輪２，２を望ましい方向に
望ましい大きさの転舵角θ_Rだけ転舵するようにし
ている。

このリンク機構は、前輪側の摺動係合用スロツ
ト６Ａに摺動自在に係合した一端３１Ａを有し固
定軸３１ａに軸支された第１のＬ字形レバー３
１、この第１のＬ字形レバー３１の他端３１Ｂに
一端３２Ａを回動自在に連結した連結レバー３
２、この連結レバー３２の他端３２Ｂに一端３３
Ａを連結し、他端３３Ｂを固定軸３３ａに軸支し
た揺動レバー３３、この揺動レバー３３の前記一
端３３Ａと前記中間レバー３２の他端３２Ｂとの
連結軸に一端３４Ａを回動自在に連結したコント
ロールレバー３４、このコントロールレバー３４
の遊端部近辺に摺動自在に係合し、スクリユーロ
ツド３７に螺合した送りスリーブ３６の上に回動
軸３５Ａをもつて軸支された受けスリーブ３５、
このスクリユーロツド３７を回転させるモータ３
８、上記コントロールレバー３４の中間位置に設
けた軸支部に一端３９Ａを軸支された連結レバー
３９、およびこの連結レバー３９の他端３９Ｂに
一端４０Ａを連結し、他端４０Ｂを前記後輪側の
摺動係合用スロツト４１Ａに摺動係合された第２
のＬ字形レバー４０からなつている。

モータ３８はコントローラ５０に接続され、こ
のコントローラ５０の出力によつて駆動される。
このコントローラ５０は電源５１から電力を供給
され、車速センサ５２の出力が入力される。ま
た、スクリユーロツド３７の近辺には、このスク
リユーロツド３７の螺合している送りスリーブ３
６の位置をモータ３８の入力へフイードバツクす
るポテンシヨメータ５３が配され、送りスリーブ
３６の位置を制御するようになつている。なお、
コントローラ５０にはステアリングホイールの操
舵角θ_Hを検出する操舵角センサ５４の出力が入力
される。

上記のようなリンク機構を備えた４輪操舵装置
によれば、ステアリングホイール３を左へ（矢印
Ｌ方向）回転させるとピニオン５、ラツク６、タ
イロツド７，７、ナツクルアーム８，８、前輪
１，１は全て矢印Ｌの方向へ回転もしくは移動
し、前輪１，１を左へ転舵すると同時に、第１の
Ｌ字形レバー３１を固定軸３１ａのまわりにＬ方
向に回転し、中間レバー３２を介して摺動レバー
３３を固定軸３３ａのまわりにＬ方向に回動さ
せ、コントロールレバー３４を受けスリーブ３５
のまわりにＬ方向に揺動させ、連結レバー３９を
Ｌ方向に移動すると同時にこれにより第２のＬ字
形レバー４０をＬ方向に回動させて後輪２，２の
操舵ロツド４１とＬ方向に移動させ、これによつ
て後輪２，２を同位相の左方へ転舵する。

コントローラ５０によりモータ３８が駆動され
て、図中送りスリーブ３６が下方（車両の左方）
へ移動し、送りスリーブ３６が連結レバー３９の
一端３９Ａの位置に至ると、コントロールレバー
３４が受けスリーブ３５の回動軸３５Ａのまわり
に揺動しても連結レバー３９は前後（図中左右方
向）に移動しないから、後輪２，２は転舵されな
い。

受けスリーブ３５がモータ３８の駆動によりさ
らに下方に移動されて上記連結レバー３９の一端
３９Ａの位置を越えると、上記と同じ方向（Ｌ方
向）へのコントロールレバー３４の揺動は連結レ
バー３９を前述とは逆に前方へ移動させる。これ
は、コントロールレバー３４が受けスリーブ３５
の回動軸３５Ａを中心として揺動しているからで
ある。したがつて、この場合第２のＬ字形レバー
４０は矢印Ｒの方へ回動し、後輪２，２の操舵ロ
ツド４１は矢印Ｒの方に移動して後輪２，２は右
方へ転舵され、逆位相の４輪操舵が行われること
になる。

このように、コントローラ５０の出力によりモ
ータ３８を駆動、制御することによつて、送りス
リーブ３６を介して受けスリーブ３５を移動さ
せ、これによつてコントロールレバー３４の揺動
の軸の位置を変え、その結果連結レバー３９の移
動方向を変化させて後輪２，２の転舵の方向を変
えることができる。さらに、受けスリーブ３５の
移動の距離の大きさをコントロールすることによ
つて、同位相、逆位相における後輪２，２の転舵
角θ_Rの大きさも変化させることができ、したがつ
て、コントローラ５０の出力によつて、前輪１，
１の転舵に応じた後輪２，２の転舵の方向および
大きさを任意に制御することが可能となる。

コントローラ５０には車速センサ５２、操舵角
センサ５４からの出力が入力されているので、上
記リンクを介して前輪１，１の転舵角θ_Fの大きさ
に応じた転舵が行なわれる。後輪２，２の転舵角
θ_Rの大きさ（向きを含めて）を、前述の各実施例
で説明した転舵比の特性に応じて制御することが
可能である。

このように、第３図に示すリンク式の構成によ
つても、前述の実施例のような前輪転舵角に対す
る後輪転舵角特性を実現することができる。特
に、このリンク式の機構は油圧式のものに比べて
重量が小さく、構造が簡単で、組立ても容易であ
つて低コストで製造が可能であるため、小型の車
両に適している。

以上、詳細に説明したように、本発明の４輪操
舵装置は、高車速域においては後輪は前輪転舵角
の大小に拘らず常に前輪と実質同期して同時に同
位相に転舵されるからスムーズなレーンチエンジ
が可能であり、一方極低車速域においては前輪転
舵角が所定値より大である場合後輪は逆位相に転
舵されるからハンドルを大きく切つたときの旋回
性能が向上せしめられると共に前輪転舵角が所定
値以下の場合後輪は全く転舵されないから壁等に
車体をぶつけたり急制動時にすくい込みを起こし
たりすることがなく、従つて高車速時および極低
車速時の双方の状況において共に極めて望ましい
４輪操舵を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の４輪操舵装置における前輪転
舵角に対する後輪転舵角の関係を示す特性曲線の
一例を示すグラフ、第２図は油圧を利用した本発
明の４輪操舵装置の一例を示す概略図、第３図は
リンク機構を利用した本発明の４輪操舵装置の一
例を示す概略図である。１……前輪、２……後輪、３……ステアリング
ホイール、４，５４……操舵角センサ、５……ピ
ニオン、６……ラツク、７，２７……タイロツ
ド、８，２８……ナツクルアーム、１０，５０…
…コントローラ、１２，５２……車速センサ、２
０……ソレノイド、２１……メインポンプ、２２
……後輪転舵方向切換バルブ、２３……油圧アク
チユエータ、２５……リザーバ、２６……後輪転
舵用ロツド、３１……第１のＬ字形アーム、３２
……中間レバー。

Claims

【特許請求の範囲】

１前輪を転舵するステアリング装置、後輪を転
舵する後輪転舵装置、車速センサ、および前輪転
舵角に対する後輪転舵角特性を車速に応じて変え
るとともに、極低車速域において、前輪転舵角に
対する後輪転舵角をステアリング操舵角が所定値
以下であるとき零位相とし、この所定値より大き
いとき逆位相とするように制御する一方、高車速
域においては、前輪の転舵操作に実質同期して後
輪の転舵角を前輪転舵角と同方向の同位相に制御
するコントローラからなることを特徴とする車両
の４輪操舵装置。