JPH02279463A - 車両の後輪操舵装置 - 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、車両の後輪操舵装置、特にその緩衝装置に関
するものである。

（従来の技術） 前輪の操舵のみならず後輪の操舵をも行うように構成さ
れた４輪操舵車両等においては、例えば特開昭５９−８
１２７３号公報に開示されているように、後輪操舵のた
めの後輪操舵装置が設けられる。この後輪操舵装置は、
一般に、各後輪支持部材に連結された後輪操舵機構を備
えており、この後輪操舵機構の作動により各後輪の操舵
を行うようになっている。後輪操舵機構の作動は機械的
あるいは電気的駆動手段等によりなされるが、いずれの
場合においても、操舵に要する駆動力を右方向操舵と左
方向操舵とで均等にするため、車両直進時における後輪
の向きを基章として上記作動がなされるようになってい
る。

さらに、上記後輪操舵装置は、後輪操舵機構による後輪
操舵に異常が発生した場合のフェイルセ−フを図るべく
、該後輪操舵機構をその作動の基準となる位置（すなわ
ち中立位置）に向けて常時付勢する中立付勢手段を備え
ている場合が多い。

このような中立付勢手段を備えた後輪操舵装置において
は、該中立付勢手段の付勢力に抗して後輪を操舵する必
要があるが、この操舵に要する最大駆動力を最小限に押
えるべく、上記中立付勢手段の付勢力は左右いずれの方
向についても均等に設定されるのが普通である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このように構成された後輪操舵装置を備
えた車両を実際に走行させてみたところ、旋回走行性に
おいて左右不均等な現象が発生した。

すなわち、後輪操舵機構による後輪操舵を行わない状態
で車両を旋回走行させたときに車両に作用する横力に対
して上記中立付勢手段がその付勢力により後輪操舵機構
を中立位置に保持しておくことができる限界横力が、右
旋回時と左旋回時とで明らかに異なる値を示したのであ
る。

この結果について種々検討を加え、その原因を追求した
ところ、後輪支持部材と車体との間に架設された緩衝装
置の緩衝用コイルスプリングの変形に起因して上記現象
が生ずるものであることが判明した。すなわち、上記コ
イルスプリングは、ばね上荷重により変形（一般に圧縮
変形）するが、この変形に伴い該コイルスプリングは捩
り変形を起こそうとする。しかしながら、コイルスプリ
ングの両端部は一般に緩衝装置のばね上側部分とばね下
側部分とに固定されているため、上記捩り変形が妨げら
れてばね上およびばね下問にトルクを生ずることとなる
。この場合において、緩衝装置のばね上側部分は車体に
固定されているので、上記トルクは、ばね下側部分から
後輪支持部材に伝達され、この後輪支持部材をキングピ
ン軸線まわりに回転させるモーメントとして作用するこ
ととなる。しかして、上記コイルスプリングは、従来、
左右の緩衝装置共に巻線方向同一のものが用いられてい
るため、上記モーメントは左右の後輪支持部材について
同方向に作用し、これらをｆｆｉ’！したモーメントに
対抗する分だけ中立付勢手段から後輪操舵機構に付勢力
が反力として作用することとなる。そして、この付勢力
が作用している状態を基準に旋回走行時の横力が中立付
勢手段に人力されるため、右旋回時と左旋回時とで限界
横力に差異が生じたものである。

このように限界横力に左右差が生ずる場合には、小さい
方の限界横力を所定の設定値まで引き上げるべく中立付
勢手段の付勢力を大きくする必要があるが、このように
した場合には、この付勢力に打ち勝つ駆動力をもって後
輪操舵を行うことが必要となるため、アクチュエータの
大型化あるいは省エネルギの要請に対する逆行等の弊害
を生ずることとなる。

また、中立付勢手段を有しない後輪操舵装置にあっては
、上記コイルスプリングに起因するモーメントにより後
輪が左右いずれかに傾いた状態を基りに後輪操舵がなさ
れることとなるため、右方向操舵と左方向操舵とで操舵
に要する駆動力か異なったものとなり、しかも直進時に
おいてもアクチュエータの作動が必要となり、この場合
にも上記弊害を生ずることとなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、後輪操舵に要する駆動力を右方向操舵と左方向操舵
とで均等にすることのできる車両の後輪操舵装置を提Ｏ
１することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明による車両の後輪操舵装置は、従来発生していた
上記のような左右差が緩衝用コイルスプリングに起因す
るものであることが解明できたことに鑑み、該コイルス
プリングの巻線方向を左右の緩衝装置相互間で異なった
ものとすることにより、各緩衝装置から後輪支持部材に
作用するキングピン軸線まわりのモーメントを相殺せし
め、もって上記目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、左右の後輪を支持する１対の後輪支持部材と
、これら各後輪支持部材に連結され、前記各後輪を操舵
する後輪操舵機構と、緩衝用コイルスプリングをそれぞ
れ備え、前記各後輪支持部材と車体との間に架設されて
なる１対の緩衝装置とを備えた車両の後輪操舵装置にお
いて、前記コイルスプリングの巻線方向が前記１対の緩
衝装置相互間で異なっていることを特徴とするものであ
る。

（作　　用） 」１記構成に示すように、１対の緩衝装置相互間でその
コイルスプリングの巻線方向が異なっているので、ばね
主荷重によるコイルスプリングの変形に伴い緩衝装置か
ら後輪支持部材に作用するトルクの向きが両緩衝装置間
で互いに逆向きとなり、後輪支持部材においてそのキン
グピン軸線まわりに作用するモーメントも逆向きとなる
。このため、各後輪支持部材に連結された後輪操舵機構
に作用する荷重の向きが左右逆になり、両荷重は相殺さ
れることとなる。

（発明の効果） したがって、本発明によれば、後輪操舵機構による後輪
操舵に要する駆動力を右方向操舵と左方向操舵とで均等
にすることができる。そして、これにより、上記駆動力
を発生するアクチュエータの小型化および省エネルギ化
を図ることができる。

また、中立付勢手段を備えた後輪操舵装置においては、
中立付勢手段の所要付勢力を小さくすることができるの
で、この点からも上記駆動力を発生するアクチュエータ
の小型化および省エネルギ化を図ることができる。

（実　施　例） 以下添付図面を参照しながら本発明の実施例について詳
述する。

第１図は、本発明に係る車両の後輪操舵装置の一実施例
を示す全体構成図である。

後輪操舵装置２は、前輪操舵に応じて後輪をも操舵する
４輪操舵装置の一部を構成するものであって、左右の後
輪４Ｌ、４Ｒを支持する１対の後輪支持部材６Ｌ、６Ｒ
と、これら各後輪支持部材６Ｌ、６Ｒに連結され、各後
輪４Ｌ、４Ｒを操舵する後輪操舵機構８と、この後輪操
舵機構８の作動を制御するコントロールユニット１０と
、上記後輪操舵機構８と連係して設けられ、該後輪操舵
機構８をその操舵の２ＦＡとなる位置（中立位置）に常
時付勢する中立付勢手段１２と、緩衝用コイルスブリン
グ１４Ｌ、１４Ｒをそれぞれ備え、各後輪支持部材６Ｌ
、６Ｒと車体１Ｇとの間に架設されてなる１対の緩衝装
置１８Ｌ、１８Ｒとを備えてなっている。

後輪操舵機構８は、後輪操舵ロッド２０と、この後輪操
舵ロッド２０を中立付勢手段１２の付勢力に抗して中立
位置からその軸方向（車幅方向）に変位させるサーボモ
ータ２２と、このサーボモータ２２の出力軸２２ａに設
けられたブレーキ２４およびクラッチ２６と、サーボモ
ータ２２の駆動力を後輪操舵ロッド２０に伝達する減速
機構２８とを備えてなっている。

後輪操舵ロッド２０は、車幅方向に延設され、その両端
部が左右のタイロッド３０Ｌ、　３０Ｒを介して左右の
後輪支持部材６Ｌ、６Ｒのナックルアーム３２Ｌ、３２
Ｒに連結されてなり、該後輪操舵ロッド２０が車幅方向
に変位することにより後輪支持部材６Ｌ、６Ｒをキング
ピン軸線３４Ｌ、３４Ｒまわりに回動させて後輪４Ｌ、
４Ｒを操舵するようになっている。

サーボモータ２２は、ステップモータであって、第゛２
図に示すように、その出力軸２２ａが、歯車列２８ａと
ボールねじ２８ｂとからなる減速機構２８を介して後輪
操舵ロッド２０に連結され、第１図に示すように、コン
トロールユニットＩＯからの制御信号により作動して、
後輪操舵ロッド２０を中立付勢手段１２の付勢力に抗し
て中立位置から変位させるようになっている。このサー
ボモータ２２の出力軸２２ａには、該出力軸２２ａの回
転に制動を加えるブレーキ２４が設けられ、このブレー
キ２４の作動により、出力軸２２ａ（ひいては後輪操舵
ロッド２０）をロックして該後輪操舵ロッド２０を所定
の変位状態に保持することができるようになっている。

このブレーキ２４の作動は、コントロールユニットＩＯ
によって制御される。

クラッチ２Ｇは、サーボモータ２２の出力軸２２ａと歯
車列２８ａとの間に設けられ、所定の異常発生時、後輪
操舵ロッド２０とサーボモータ２２との連結を解除し、
これにより中立位置から変位した後輪操舵ロッド２０を
中立付勢手段１２の付勢力によって中立位置に復帰させ
るようになっている。このクラッチ２Ｂの作動は、コン
トロールユニットＩＯによって制御される。

中立付勢手段１２は、後輪操舵ロッド２０に付設され、
第３図にその断面を詳捕に示すように、車体１６に固定
されたケーシング３６を有し、このケージ〉・グ３６内
には１対のばね受け３８Ａ、３８Ｂが遊嵌されて、これ
らばね受け３８Ａ、３８Ｂの間に圧縮ばね４０が配設さ
れている。上記後輪操舵ロッド２０はケーシング３Ｇを
貫通して延び、この後輪操舵ロッド２０には１対の鍔部
２０ａ　、　２０ｂが間隔をおいて形成され、該鍔部２
０ａ　、　２０ｂにより上記ばね受け３８Ａ。

３８Ｂを受止する構成とされており、後輪操舵ロッド２
０は圧縮ばね４０によってつねに所定の中立位置（すな
わち、後輪４Ｌ、４Ｒが舵角零の直進状態となる位置）
に向けて付勢されている。上記圧縮ばね４０は、旋回走
行時の横力に打ち勝つだけのばね力を備えたものとされ
ている。

緩衝装置１８Ｌ、　ＩＩＩＲは、第４図に右側の緩衝装
置１１１Ｒを示すように（左側の緩衝装置１８Ｌについ
ても同様である）、マクファーソンストラット式サスペ
ンション装置４２Ｒ（右側については図示せず）のスト
ラット部分を構成している。

緩衝装置１８Ｒは、緩衝用コイルスプリング＋４Ｒを備
えていることはすでに述べたとおりであるが、これ以外
にダンパ４４Ｒを備えてなっている。上記コイルスプリ
ング１４Ｒは、上部ばね受け４６Ｒおよび下部ばね受け
４１ｉＲにより上下両側から挾持されており、上部ばね
受け４８Ｒは、ダンパ４４Ｒのピストンロッド４４ａ　
Ｒの上端部にボルト係合により固定される一方、下部ば
ね受け４８Ｒは、ダンパ４４Ｒのシリンダ４４ｂ　Ｒに
固設されている。そして、緩衝位１１８Ｒは、ピストン
ロッド４４ａ　Ｈの上端部においてマウント５０Ｒを介
して車体１Ｂにボルト結合により固定される一方、シリ
ンダ４４ｂ　Ｒに固設された取付ブラケット５２Ｒを介
してナックル５４Ｒにボルト結合により固設されている
。

このナックル５４Ｒは、後輪支持部材６Ｒの一部を構成
するものであって、該後輪支持部材６Ｒは、上記ナック
ル５４Ｒと、後輪４Ｒを回転可能に支持する車軸５８Ｒ
とからなっている。ナックル５４Ｒの下端部には、車体
１６に固定されたサブフレーム５８に揺動可能に支持さ
れたロアアーム６０Ｒの先端部がボールジヨイント６２
Ｒを介して連結されている。

なお、第１図において、タイロッド３０Ｒに連結されて
いるナックルアーム３２Ｒは、上記ナックル５４Ｒと一
体的に形成されている。

第１図に示すように、左右の緩衝装置１８Ｌ、　１８Ｒ
に設けられたコイルスプリング１４Ｌ、　１４Ｒは、巻
線方向が異なっている。すなわち、互いに逆方向に巻か
れたコイルスプリングが用いられている。

このように、コイルスプリング１４Ｌ、　１４Ｈの巻線
方向を逆にしたのは以下の理由によるものである。

すなわち、上記コイルスプリング１４Ｌ、　１４Ｒは、
緩′ｔｋ１装置１１１Ｌ、　ｔｇＲに作用するばね上荷
重により図示矢印へ方向に圧縮変形するが、この変形に
伴い該コイルスプリング１４Ｌ、　１４Ｒは捩り変形を
起こそうとする。しかしながら、コイルスプリング１４
Ｌ、　１４Ｒの両端部は該コイルスプリング１４Ｌ。

１４Ｒが不用意に回転しないように上部ばね受け４６Ｌ
、　４６Ｒと下部ばね受け４８Ｌ、　４８Ｒとで回止め
がなされているため、上記捩り変形が妨げられてばね上
およびばね下問にトルクを生ずることとなる。

このトルクは、左右のコイルスプリング１４Ｌ、　１４
Ｒの巻線方向が互いに逆であるため、図中矢印Ｂで示す
ように、互いに向きが逆になる。この場合において、上
部ばね受け４６Ｌ、４６Ｒは車体１６に固定されている
ので、上記トルクは、下部ばね受け４８Ｌ、４８Ｒから
後輪支Ｆ４ｔ　部材６Ｌ、６Ｒ１：伝達され、この後輪
支持部材６Ｌ、６Ｒをキングピン軸線３４Ｌ、３４Ｒま
わりに回転させる図示Ｃ方向のモーメントとして作用す
ることとなる。しかしながら、このモーメントも左右逆
向きに作用するため、このモーメントによりタイロッド
３０Ｌ、　３０Ｒを介して後輪操舵ロッド２０に人力さ
れる軸力は、図中矢印りで示すように互いに逆向きとな
り、しかも両者は大きさが互いに等しいので、相殺され
てしまい、結局後輪操舵ロッド２０はその軸方向に全く
変位しないこととなる。

なお、上記キングピン軸線３４Ｒとは、第４図において
、マウント５０Ｒの中心とポールジヨイント８２Ｒの中
心とを結ぶ直線をいう（キングピン軸線３４Ｌについて
も同様である）。

第１図に示すように、コントロールユニット１０は、上
記サーボモータ２２、ブレーキ２４およびクラッチ２Ｂ
の作動制御を行うものであることはすでに述べたとおり
であるが、このコントロールユニットｌＯによる制御は
、同図に示すように、後輪操舵装置２が４輪操舵装置の
一部を構成するものであることから、所要の４輪操舵機
能を果たすべく行われるようになっている。

４輪操舵装置は、後輪操舵装置２のほかに、前輪操舵機
構７０と、走行条件に応じた適切な後輪操舵制御のため
にコントロールユニット１０へ種々の情報を送る各種セ
ンサとを備えてなっている。

前輪操舵機構７０は、車幅方向に延設され、両端部が左
右のタイロッド７２Ｌ、７２Ｒおよびナックルアーム７
４Ｌ、７４Ｒを介して左右の前輪７［、、７８Ｒに連結
されたラック７８と、一端部にランク７８と噛合するピ
ニオン８０が設けられるとともに他端部にステアリング
ホイール８２が設けられたステアリングシャフト８４と
からなり、ステアリングホイール８２のハンドル操作に
より、ラック７８を車幅方向に変位させて前輪７１３Ｌ
、　７ＧＲを操舵するようになっている。

コントロールユニット１０による後輪操舵制御は、車速
感応で行われるようになっており、車速に応じた操舵比
（後輪舵角／前輪舵角）の変更の一例としては第５図に
示すような場合がある。同図に示す制御特性を付与した
ときには、前輪舵角に対する後輪舵角は、車速が大きく
なるに従って同位相方向へ変化することとなり、このよ
うすを第６図に示す。

このような後輪操舵制御をなすべく、第１図に示すよう
に、コントロールユニットＩＯには、ハンドル舵角セン
サ８６、車速センサ８８、および上記サーボモータ２２
の回転位置を検出するロークリエンコーダ６４からの信
号が入力され、コントロールユニット１０では、ハンド
ル舵角（理論的に前輪舵角と等しい）と車速とに基づい
て目標後輪舵角を演算し、必要とする後輪操舵量に対応
する制御信号がサーボモータ２２に出力される。そして
、サーボモータ２２の作動が適正になされているか否か
をロークリエンコーダ６４によって常時監視しつつ、つ
まりフィードバック制御の下で後輪の４Ｌ、４Ｒの操舵
がなされるようになっている。

コントロールユニット１０における後輪操舵の制御例に
ついて、第７図のフローチャートを参照しながら説明す
る。なお、以下の説明でＰはステップを示す。

イグニッションキースイッチのＯＮと共に制御が開始さ
れ、まず、Ｐｌでブレーキ２４が解除され、Ｐ２でクラ
ッチ２６の接続が行イつれた後、Ｐ３でセンサＧ４．　
’８Ｇ、　８ｇからの信号が読み込まれる。

Ｐ３の後、Ｐ４において、後輪操舵機（１が８の一部に
故障が発生したか否か、例えばモータ２２の駆動制御を
正常に行うことのできないような故障が発生したか否か
が判別される。このＰ４の判別でＮｏのときは、車速と
舵角とを第５図（第６図）の操舵比特性に照して、目標
操舵角θＲが決定される。この後は、Ｐ６において、上
記θＲが出力される（フィードバック制御）。

前記Ｐ４の判別でＹＥＳのときは、Ｐｌにおいてクラッ
チ２Ｇが切断される。これにより中立付勢手段１３によ
って後輪４Ｌ、４Ｒが中立位置とされる。この後、Ｐ８
においてブレーキ２４を締結した後、Ｐ９においてモー
タ２２への電源を遮１析する。

そして、ＰＩＯにおいて、所定時間経過したことを確認
した後、ｐＨでクラッチ２Ｇが接続される。上記ＰＩＯ
の処理は、Ｐｌでのクラッチ２６の切断によって後輪４
Ｌ、４Ｒが確実に中立位置・＼復帰するのを待つためで
あり、またｐＨでクラッチ２６を接続するのは、ブレー
キ２４をも利用した中立位置の保持を行うためである。

以上詳述したように、本実施例によれば、左右の緩衝装
置１．８Ｌ、１８Ｒ相互間でそのコイルスプリング１４
Ｌ、１４Ｒの巻線方向が逆になっていることにより、各
後輪支持部材に連結された後輪操舵機構８の後輪操舵ロ
ッド２０に作用する荷重が相殺されるようになっている
ので、後輪操舵機構８による後輪操舵に要する駆動力を
右方向操舵と左方向操舵とで均等にすることが℃きる。

そして、旋回走行時等において中立付勢手段１２が後輪
操舵ロッド２０を中立位置に保持しうる限界横力に左右
差がなくなるので、該中立付勢手段１２のばね力を小さ
く設定することができ、これにより、サーボモータ２２
の小型化および省エネルギ化を図ることができる。

なお、本実施例においては、緩衝装置がマクファーソン
ストラット式サスペンション装置に設けられたものにつ
いて説明したが、ダブルウィッシュボン式サスペンショ
ン装置等に設けられたものである場合にも同様の作用効
果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車両の後輪操舵装置の一実施例を
示す全体構成図、 第２図は上記実施例の後輪操舵機構を示す構成図、 第３図は上記実施例の中立付勢手段を示す詳細断面図、 第４図は上記実施例の緩衝装置を備えたリヤサスペンシ
ョン装置を後方から見て示す図、第５および６図は上記
実施例に係る後輪操舵装置を構成要素の一部とする４輪
操舵装置の作用を示す特性図、 第７図は上記実施例のコントロールユニットによる制御
例を示すフローチャートである。 ２・・・後輪操舵装置　　　４Ｌ、４Ｒ・・・後輪６Ｌ
、６Ｒ・・・後輪支持部材 ８・・・後輪操舵機構　　　１２・・・中立付勢手段１
４Ｌ、１４Ｒ・・・緩衝用コイルスプリング１Ｂ・・・
車体　　　　　　　１８Ｌ、　１８Ｒ・・・緩衝装置２
０・・・後輪操舵ロッド 第２図 第３図 第 図 ＼−＝、、／ 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 左右の後輪を支持する１対の後輪支持部材と、これら各
   後輪支持部材に連結され、前記各後輪を操舵する後輪操
   舵機構と、緩衝用コイルスプリングをそれぞれ備え、前
   記各後輪支持部材と車体との間に架設されてなる１対の
   緩衝装置とを備えた車両の後輪操舵装置において、 前記コイルスプリングの巻線方向が前記１対の緩衝装置
   相互間で異なっていることを特徴とする車両の後輪操舵
   装置。