JPS61108070A - 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） 本発明は前輪の操舵に応じて後輪も転舵することができ
る４輪操舵装置に関し、さらに詳、シフは前輪に対する
後輪の転舵比を車速等に応じて可変制御できるようにし
た４輪操舵装置に関するものである。

（従来技術） 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くこれを同位相
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
時のレーンチェ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５９−２６３６４号に開示されてい
るように、一端が前輪転舵装置からの転舵力伝達軸に連
結し、他端が後輪転舵用タイロッドに連結した連結コン
ドの他端をアーム部材にも連結し、ウオームギヤ機構を
介してアーム部材を揺動させることにより連結コンドの
他端の回転軌跡を可変とし転舵比を制御できるようにし
た装置がある。さらに、本出願人は、前輪転舵装置から
の転舵力伝達軸に連結したベベルギヤ機構と、ウオーム
ギヤ機構により作動される揺動部材を介して揺動面の方
向が　可変となった連結コンドとを用いて転舵力を可変
制御できるようにした装置を提案している（本装置につ
いては後述する）。

このような、転舵比を可変制御できる装置においては、
揺動アームもしくは揺動部材を揺動させ揺動角の大きさ
に応じて転舵比を調整するものであり、この揺動はステ
ップモータ等の外部駆動手段によって行なわれ、揺動角
の大きさは車速、前輪転舵角等の検出信号に基づいて、
電気コントローラ等により制御されるようになっている
。このため、外部駆動手段の故障、コントローラの誤作
動等が生じた時には、揺動角の制御が不能となり、操縦
性、走行安定性が即って悪くなり安全性の点からも好ま
しく°ないという問題がある。

（発明の目的） 本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、転舵
比を調整するためのコントローラの誤作動、揺動部材を
揺動させる駆動手段の故障等が生じた場合にも、揺動角
の極端な変動を防止でき、操縦性、走行安定性が極端に
損なわれるのを防止できるようにして安全性の向上を図
った車両の４輪操舵装置を提供することを目的とするも
のである。

（発明の構成） 本発明の４輪操舵装置は、前輪転舵を行なうステアリン
グ機構の転舵力の一部を動力伝達系を介して後輪転舵部
材に伝えて前輪とともに後輪の転舵も行なえるようにな
した＠置である。

動力伝達系の途中に後輪への転舵力の伝達比を変える転
舵比可変機構を配し、この転舵比可変機構がこの機構の
駆動ギヤと、これに噛合してＪｉｌ勤し転舵比を変更す
る部材を移動させて転舵比を変更させる揺動ギヤと、駆
動ギヤを支持するケースに設けられて揺動ギヤの所定量
以上の揺動を規制するストッパとを有することを特徴と
するものである。

（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ピニ
オン２は車幅方向に摺動自在な第１ラツク軸３のラック
と噛合する。第１ラツク軸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、　４
ｂは右および左角前輪６ａを車体に対し転舵自在に支持
するナックル５ａ。

５ｂ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ラツク軸３が車幅方向に移動し、この移動がタイロッ
ド４ａ、　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ラツク軸３には第１ラツク軸３と平行な第２
ラツク軸７が連結部１ａを介して一体に連結され、第２
ラツク軸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ラツ
ク軸３が車幅方向に動かされると、同時に第２ラツク軸
７も同方向に肋かされ、第２ビニオン８が回転される。

この第２ビニオン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Ｉ端は第
３ビニオン１１と連結し、第３ピニオン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、コンド支持孔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ラツク軸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ラツク軸１７は後輪用ギヤボックス１ら内に
車体幅方向摺動自在に保持され、第３ラツク軸１７の両
端は右および左円タイロッド１８ａ　、　１８ｂを介し
て右および衣用ナックル１９ａ　、　１９ｂと連結する
。右および衣用ナックル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ラツク軸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ラツク軸１１
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ラツク軸１７に伝えら
れて行なわれる。この時、結合アーム１４ａ　、　１４
ｂ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からの圧油が後輪用ギヤボックス１６内の
シリンダ内に適宜送られ第３ラツク軸１１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はボールジヨイントを
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。なおイ連結ロッド１３の一９１１３
ａ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、動じ、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、一
端１３ａ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“ｅ”だけ傾けると、振子ノ
ー６２２０回転面も上記円錐の底面に対して“θ″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１２ｂとのなす角がαｌとなるようにすると、連結ロ
ッド１３の他端１３ｂは１３ｂ′　の位置に距離＃ｄｌ
゛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ラツク
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中長舵角の割
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−端１３ａの移動量と同じであり、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き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−ｒＡ１３ａ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＠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ｌｌＩ串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、このように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。

第４図は、転舵比可変機構１０のうちのステップモータ
２９により揺動ギヤ２５を揺動させる部分を示す断面図
であり、この部分について詳細に説明する。転舵比可変
機構１０のケーシング３４にステップモータ２９が固定
され、ケーシング３４内に突出したステップモータ２９
の出力軸２９ａには第１かさ歯車２８が固定される。こ
の第１かぎ歯車２８に噛合する第２かさ歯車２１はウオ
ーム軸２６ａに固定され、ウオーム軸２６ａはベアリン
グ３５．３７を介してケーシング３４に支持されている
。このウオーム軸２６ａに取り付けられたウオーム２６
は揺動ギヤ２５のギヤ２５ａと噛合し、ウオーム２６の
回転に応じて揺動ギヤ２５は揺動支持軸２４を中心とし
て揺動するようになっている。

このため、前述のように電気コントローラ３２からの制
御信号に基づいてステップモータ２９が駆動されると、
かさ歯車２７．２８、ウオーム２６等を介して揺動ギヤ
２５が揺動され、その結果、揺動支持軸２４を介して揺
動＠２３が揺動され転舵比の可変制御が行なわれる。こ
の時、ステップモータ２９の回転に対する揺動ギヤ２５
の揺動に遊びがあったのでは、その分だけ前輪転舵に対
し後輪転舵角のズレが生じ好ましくないため、ステップ
モータ２９と揺動ギヤ２５との間の伝達系の遊び、ガタ
をできる限り小さくするようにしなければならない。こ
のため、ウオーム軸２６ａを支えるベアリング３５（図
中上側）の側面に■ばね３６を配してウオーム軸２６ａ
の軸方向の遊びをなくすようにしている。さらに、矢印
Ａ−Ａに沿って断面した第５図に示すように、もう一方
のベアリング３７のアウターレース３８の外周に１８０
°離れた２ケ所の平面３８ａ　、　３８ａを形成すると
ともにこの平面が当接する案内部材４０．４０に沿って
図中左右方向にベアリング３７が摺動自在となし、この
ベアリング３７の７ウターレース３８を板ばね３９によ
り右方に付勢している。これにより、ウオーム２６をギ
ヤ２５ａに付勢し、バックラッシュによるウオーム２６
とギヤ２５ａとの間のガタの発生を抑えている。

一方、第３図で説明したように転舵比は一定範囲内で制
御され、揺動ギヤ２５の揺！ｌＪ範囲も一定範囲に限ら
れる。このため、この一定範囲を超えて揺動ギヤ２５が
揺動しないように、２本のストッパビン３３ａ　、　３
３ｂがケーシング３４に固設されている。

このため、例えばステップモータの故障、電気コントロ
ーラ３２の暴走等によりＩ！！！動ギヤ２５が上記一定
範囲を超えて揺動しようとしてもストッパピン３３ａ　
、　３３ｂによりそれ以上の揺動が制限されるため、転
舵比が無制限に変動することがなく、安全性を確保でき
る。また、この装置の組立時において、揺動角センサ３
０に対する揺動ギ％ｙ２５の位置決めに際し、例えば第
４図で鎖線で示すようにストッパピン３３ａに当てた位
置に揺動ギヤ２５を保持しこれに対して角度センサ３０
の値を設定すれば、位置決め治具等を用いることなく位
置決めが可能となり、組立性が向上する。

（発明の効果） 以上説司したように、本発明によれば、転舵比可変機構
において、駆動ギヤと噛合して揺動し、この揺動によっ
て転舵比を変更する部材を動かせる揺動ギヤが所定量以
上揺動しないようにストッパを設けているので、駆動ギ
ヤを駆動する駆動手段（例えば、ステップモータ）の故
障や、揺動量を制御するコントローラの暴走等が生じた
場合にも、転舵比を所定範囲内に保持し操縦性、走行安
定性が極端に悪化するのを防止できる。このため、走行
中に上記故障等が生じた場合にも安定性を確保できる。

また、ストッパを組立時における位置決めとして利用で
きるので、特別な位置決め治具などを必要とせずに容易
に位置決め１組立を行なうことができ組立性が向上する
。

【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図は本発明に係る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図は本発明に係る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図は本発明に係る４輪操舵装置に用いられる転舵比
可変機構の断面図、 第５図は第４図の矢印Ａ−Ａに沿った断面図である。 １・・・ステアリングホイール　３・・・第１ラツク軸
７・・・第２ラツク軸　　　　　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・・・連結ロッド 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３４・・・ケーシング 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ステアリングの操舵操作により前輪とともに後輪を転舵
   するようにした車両の４輪操舵装置において、 前輪を転舵するステアリング機構における転舵力の一部
   を後輪転舵部材に伝達する動力伝達系の途中に、前記転
   舵力の伝達比を変える転舵比可変機構が配置されており
   、 該転舵比可変機構には、該機構を駆動させるための駆動
   手段に連結された駆動ギヤと、該駆動ギヤに噛み合って
   揺動し、転舵比変更部材を動かして転舵比を変更させる
   揺動ギヤとが設けられ、前記駆動ギヤを支持するケーシ
   ングには前記揺動ギヤの所定量以上の揺動を規制するス
   トッパを設けたことを特徴とする車両の４輪操舵装置。