JPH0525709B2

JPH0525709B2 -

Info

Publication number: JPH0525709B2
Application number: JP4805484A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Kanazawa; Teruhiko Takatani; Shigeki Furuya; Isamu Chikuma; Satoru Shimada; Hiroshi Eda
Original assignee: NSK Ltd; Matsuda KK
Current assignee: NSK Ltd; Matsuda KK
Priority date: 1984-03-15
Filing date: 1984-03-15
Publication date: 1993-04-13
Also published as: JPS60193771A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、前輪、後輪共に転舵させるようにし
た車両の四輪操舵装置に関するものである。

（従来技術）近時、前輪、後輪共に転舵させるようにした車
両の四輪操舵装置にあつては、ハンドル舵角に対
する後輪の転舵比を変更すること、すなわち、ハ
ンドルのある一定舵角に対して、後輪の転舵角を
何段階かに変更させるようにすることが要求され
つつあり、このためには、ステアリング機構と後
輪転舵機構との間に、ハンドル舵角に対する後輪
の転舵比を変更するための転舵比変更装置が必要
になる。この転舵比変更装置としては、従来、特
開昭55−91457号公報に示すように、揺動レバー
を利用したものがある。このものは、揺動レバー
の一端部をステアリング機構に連係する一方、そ
の他端部を後輪転舵機構に連係して、該揺動レバ
ーの揺動支点を変更することにより、上記転舵比
を変更するようにしたものである。

しかしながら、上記従来のものでは、揺動レバ
ーの揺動支点が、摺動部をも兼用しなければなら
ない構成であることからして、この摺動・揺動支
点部にがたつきが生じ易い一方、この摺動・揺動
支点部にはレバー比の反力が加わることになるた
め、ステアリング剛性を十分に確保することが難
しいという問題があつた。これに加えて、揺動レ
バーを用いる関係上、ハンドル舵角に応じた入力
は、必然的に長尺の揺動レバーに対しては大きな
曲げ力として作用せざるを得ないため、この点に
おいてもステアリング剛性を高める上で好ましく
ないことになつていた。

また、上記従来のものでは、揺動レバーの軸線
方向とステアリング機構からの入力方向とのなす
角が小さく（平行に近ずく）なると、その摺動・
揺動支点部に対して揺動レバーが相対変位する傾
向がでて、正確な転舵比を確保する上でも好まし
くないという問題があつた。

（発明の目的）本発明は以上のような事情を勘案してなされた
もので、所望の転舵比を正確に得ることができる
と共に、ステアリング剛性を十分に大きくするこ
とのできる車両の四輪操舵装置を提供することを
目的とする。

（発明の構成）本発明にあつては、転舵比変更装置の出力部材
として、所定の移動軸線方向に移動可能とされた
移動部材を備えて、該移動部材の変位に応じて後
輪の転舵角を制御するようにしてある。また、転
舵比変更装置の実質的な入力部材として、ステア
リング機構の操作変位すなわちハンドル舵角に応
じて回動される揺動アームを用いてあり、この揺
動アームに対しては、傾斜角変更手段を設けて、
この傾斜角変更手段により、揺動アームの回動軸
線が上記移動軸線に対してなす傾斜角を変更する
ようにしてある。これにより、揺動アームの先端
部は、上記移動軸線方向に対して、揺動アームの
揺動角および傾斜角に応じて変位することにな
る。そして、このような先端部と上記移動部材と
を、途中に回動継手部を有しない連結部材によつ
て連結することにより、上記揺動角および傾斜角
に応じて後輪の転舵角を制御するようにしてあ
る。

（実施例）第１図において、１Ｒは右前輪、１Ｌは左前
輪、２Ｒは右後輪、２Ｌは左後輪であり、左右の
前輪１Ｒ，１Ｌは前輪転舵機構Ａにより連係さ
れ、また左右の後輪２Ｒ，２Ｌは後輪転舵機構Ｂ
により連係されている。

前輪転舵機構Ａは、実施例では、それぞれ左右
一対のナツクルアーム３Ｒ，３Ｌおよびタイロツ
ド４Ｒ，４Ｌと、該左右一対のタイロツド４Ｒ，
４Ｌ同志を連結するリレーロツド５とから構成さ
れている。この前輪転舵機構Ａにはステアリング
機構Ｃが連係されており、このステアリング機構
Ｃは、実施例ではラツクアンドピニオン式とされ
ている。すなわち、リレーロツド５にはラツク６
が形成される一方、該ラツク６と噛合うピニオン
７が、シヤフト８を介してハンドル１０に連結さ
れている。これにより、ハンドル９を右に切るよ
うな操作をしたときは、リレーロツド５が第１図
左方へ変位して、ナツクルアーム３Ｒ，３Ｌがそ
の回動中心３R′，３L′を中心にして上記ハンドル
９の操作変位量つまりハンドル舵角に応じた分だ
け同図時計方向に転舵される。同様に、ハンドル
９を左に切る操作をしたときは、この操作変位量
に応じて、左右前輪１Ｒ，１Ｌが左へ転舵される
こととなる。

後輪転舵機構Ｂも、前輪転舵機構Ａと同様に、
それぞれ左右一対のナツクルアーム１０Ｒ，１０
Ｌおよびタイロツド１１Ｒ，１１Ｌと、該タイロ
ツド１１Ｒ，１１Ｌ同志を連結するリレーロツド
１２と、を有し、実施例では、後輪転舵機構Ｂが
油圧式のパワーステアリング機構Ｄを備えた構成
とされている。このパワーステアリング機構Ｄに
ついて説明すると、リレーロツド１２にはシリン
ダ装置１３が付設されて、そのシリンダ１３ａ内
を２室１３ｂ，１３ｃに画成するピストン１３ｄ
が、リレーロツド１２に一体化されている。この
シリンダ１３ａ内の２室１３ｂ，１３ｃは、配管
１４あるいは１５を介してコントロールバルブ１
６に接続されている。また、このコントロールバ
ルブ１６には、それぞれリザーバタンク１７より
伸びる配管１８，１９が接続され、オイル供給管
となる一方の配管１８には、図示を略すエンジン
により駆動されるオイルポンプ２０が接続されて
いる。上記コントロールバルブ１６は、パワース
テアリング機構Ｄの入力部材となる入力軸１６
ａ、および入力軸１６ａと一体の出力部材となる
出力軸１６ｂを有し、出力軸１６ｂに取付けられ
たピニオン２１が、リレーロツド１２に形成した
ラツク２２に噛合されている。

このようなパワーステアリング機構Ｄにあつて
は、既知のように、上記入力軸１６ａが所定の一
方向へ回動されると、これに応じてピニオン２１
が同方向に回動されて、リレーロツド１２を例え
ば第１図左方向へ変位させ、これにより、ナツク
ルアーム１０Ｒ，１０Ｌがその回動中心１０R′，
１０L′を中心にして第１図時計方向に回動して、
後輪２Ｒ，２Ｌが右へ転舵される。そして、この
転舵の際、入力軸１６ａの回動量に応じて、シリ
ンダ装置１３の室１３ｂ内にはオイルが供給さ
れ、上記リレーロツド１２を駆動するのを補助す
る（倍力作用）。同様に、入力軸１６ａを逆方向
に回動させたときは、この回動量に応じて、シリ
ンダ装置１３の倍力作用を受けつつ（オイルは室
１３ｂへ供給される）、後輪２Ｒ，２Ｌが左へ転
舵されることになる。

なお、第１図中１３ｅ，１３ｆは、リレーロツ
ド１２をニユートラル位置へ付勢しているリター
ンスプリングである。

ステアリング機構Ｃと後輪転舵機構Ｂとは、前
輪転舵機構Ａおよび転舵比変更装置Ｅを介して連
係されている。この転舵比変更装置Ｅからは、中
間ロツド２３が前方へ伸び、その前端部に取付け
られたピニオン２４が、前輪転舵機構Ａのリレー
ロツド５に形成したラツク２５と噛合されてい
る。また、転舵比変更装置Ｅから伸びるロツド状
の移動部材２６に形成されたラツク２７に対し
て、前記コントロールバルブ１６の入力軸１６ａ
に取付けたピニオン２８が噛合されている。

転舵比変更装置Ｅの一例を第２図により説明す
ると、前記移動部材２６は、車体Ｆに対して車幅
方向に摺動自在に保持されており、その移動軸線
をl₁として示してある。また、この転舵比変更装
置Ｅは、揺動アーム２９を有しており、この揺動
アーム２９は、その基端部が、ホルダ３０に対し
てピン３１により揺動自在に枢着されている。こ
のホルダ３０は、その回動軸３０ａが、前記移動
部材２６の移動軸線l₁と直交する直交線l₂を中心
として回動自在に車体Ｆに保持されている。そし
て、前記ピン３１は、この両線l₁とl₂との交点部
分に位置すると共に、直交線l₂と直交する方向に
伸びている。

前記ホルダ３０と揺動アーム２９との連結部分
を第３図に示してあり、ホルダ３０のＵ字上二又
部間に前記ピン３１が架設され、該ピン３１に対
して、一対のアンギユラ軸受３２を介して、揺動
アーム２９の基端部が回動自在に嵌合されてい
る。この第３図中、３３は軸受３２（ピン３１）
に対する揺動アーム２９の抜け防止用のハブ、３
４はそのロツクナツトであり、また、３５は止輪
３６と共働してピン３１のホルダ３０に対する抜
け防止を行なうハブ、３７はそのロツクナツトで
ある。したがつて、揺動アーム２９は、ピン３１
を中心にして揺動自在とされるが、ホルダ３０を
回動させることによつて、このピン３１と移動軸
線l₁とのなす傾斜角すなわち、ピン３１を中心と
した揺動軌道面の移動軸線l₁と直交する面（実施
例ではこの面が「基準面」とされている）に対す
る傾斜角が可変とされる。

前記揺動アーム２９の先端部と移動部材２６と
は、連結部材３８により連結されている。この連
結部材３８は、途中に回動継手部を有しないで、
その軸線方向の剛性が十分に確保されたものとさ
れ、実施例では、ロツド３９とアーム４０とを有
する。このロツド３９とアーム４０とは、互いに
ねじ結合され、ロツクナツト４１を利用して、そ
の連結長さが所定の長さとなるように調整保持さ
れている。このような連結部材３８は、そのロツ
ド３９がボールジヨイント４２を介して揺動アー
ム２９の先端部に連結され、またアーム４０は、
回動継手４３を介して、移動部材２６に回動自在
に連結されている。この回動継手４３部分につい
て第４図により説明すると、移動部材２６に対し
ては、一対のアンギユラ軸受４４を介してアーム
４０が回動自在に嵌合されており、該アーム４０
の軸受４４に対する抜け防止が、ハブ４５および
ロツクナツト４６によつてなされている。また、
軸受４４の移動部材２６に対する抜け防止が、ハ
ブ４７およびロツクナツト４８によつてなされて
いうる。なお、アーム４０は、移動部材２６との
干渉を避けるべく屈曲されているが、直線状のロ
ツド３９の軸線延長線上に、回動継手４３（移動
部材２６と第２アーム４２との連結部分）が位置
するようにされている。

前述のような連結部材３８により、揺動アーム
２９の先端部となるボールジヨイント４２と、回
動継手４２との間隔は、常に一定に保持されるこ
とになる。したがつて、上記ボールジヨイント４
２が第２図左右方向に変位すれば、この変位に応
じて移動部材２６が第２図左右方向に変位される
こととなる。

揺動アーム２９のピン３１を中心とした揺動
は、ステアリング機構Ｃの操作変位すなわちハン
ドル舵角に応じてなされるものであり、このため
実施例では、連結部材３８のロツド３９に対し
て、回動付与アーム４９が設けられている。この
回動付与アーム４９は、本体部材５０と先端部材
５１とを有し、本体部材５０の基端部に形成され
た回動軸４９ａが、移動軸線l₁上にあるように車
体Ｆに対して回動自在に保持されている。また、
先端部材５１は、本体部材５０に対して上記回動
軸４９ａと直交する方向に摺動自在に嵌合され、
その先端部は、ボールジヨイント５２を介して、
連結部材３８のロツド３９に連結されている。そ
して、回動付与アーム４９の回動軸４９ａに取付
けた傘歯車５３に対して、前記中間ロツド２３の
後端部に取付けた傘歯車５４が噛合されている。
このような回動付与アーム４９により、揺動アー
ム２９は、ハンドル舵角に応じた量だけピン３１
を中心にして揺動されることになるが、ピン３１
の軸線と移動軸線l₁とが傾斜していると、このピ
ン３１を中心とした揺動に伴なつて、ボールジヨ
イント４２が第２図左右方向すなわち移動軸線l₁
方向に変位し、この変位は、連結部材３８を介し
て移動部材２６に伝達されて、該移動部材２６が
変位されることになる。そして、このボールジヨ
イント４２の第１図左右方向の変位は、ピン３１
を中心とした揺動アーム２９の揺動角が同じであ
つたとしても、ピン３１の傾斜角すなわちホルダ
３０の回動角が変化すると、変化されることにな
る。勿論、連結部材３８は、途中にボールジヨイ
ントやピン等の回動継手部を有しないので、たと
えば移動軸線l₁に対して傾斜していても、ボール
ジヨイント４２の変位をがたつきなく移動部材２
６に伝達して、ステアリング剛性を高める上で大
きく寄与する。

前記傾斜角を変更するため、第５図にも示すよ
うに、ホルダ３０の回動軸３０ａに対して、ウオ
ームホイールとしてのセクタギア５５が取付けら
れると共に、該セクタギア５５に噛合するウオー
ムギア５６が、ソレノイド、モータ等からなる傾
斜角変更手段としてのアクチユエータ５７により
回転駆動されるようになつている。そして、この
ホルダ３０の回動角すなわち傾斜角は、ポテンシ
ヨメーテ等からなる転舵比検出センサ５８により
検出されるようになつている。

ここで、上述した揺動アーム２９のピン３１を
中心とした揺動角および揺動アーム２９の傾斜角
（ピン３１の傾斜角）が、ボールジヨイント４２
（移動部材２６）の移動軸線l₁方向の変位に与え
る影響について、第７図、第８図により説明する
（なお、この第７図、第８図においては、揺動ア
ーム２９、連結部材３８等は模式化して示してあ
る）。この第７図、第８図において、いま、揺動
アーム２９のピン３１を中心とした揺動角をθ、
移動軸線l₁と直交する基準面をδ、揺動アーム２
９の揺動軌道面が上記基準面δとなす傾斜角を
α、ボールジヨイント４２のピン３１からの偏心
距離をγとすると、このボールジヨイント４２の
移動軸線l₁方向の変位Ｘは、Ｘ＝γ tan α・
sinθとなつて、αおよびθをパラメータとする関
数なる。したがつて、傾斜角αをある一定の値に
固定すれば、Ｘはθの関数つまりハンドル舵角に
応じたものとなり、この傾斜角αの値を変更すれ
ば、ハンドル舵角が同じであつたとしてもＸの値
が変化することになる。そして、この傾斜角αの
変更がとりもなおさず転舵比の変更となる。

前述のように傾斜角を調整して転舵比を変更す
る一例として第６図に示すような場合がある。こ
の第６図においては、車速に応じて転舵比を変更
するようにしたもので、実施例では、β₁〜β₆の６
種類の転舵比特性曲線を得るようにしたものであ
る。なお、この第６図において、β₁，β₂は、後輪
２Ｒ，２Ｌが前輪１Ｒ，１Ｌに対して逆方向に転
舵されるいわゆる逆位相転舵の場合であり、β₄〜
β₆が、後輪２Ｒ，２Ｌが前輪１Ｒ，１Ｌに対して
同方向に転舵される同位相転舵の場合である。勿
論、この逆位相と同位相とでは、第７図、第８図
で示した傾斜角αが、同位相の場合に＋であれ
ば、逆位相では−となる。なお、β₃は、ステアリ
ングの操作にかかわらず、後輪２Ｒ，２Ｌが転舵
されない場合である。

上述のような車速に応じて転舵比を変更する制
御例を第９図に示してある。すなわち、制御回路
５９は判別回路６０、比較回路６１、駆動回路６
２を有し、車速センサ６３からの車速信号が判別
回路６０に入力される。そして、比較回路６１に
は、上記判別回路６０からの判別信号が入力され
ると共に、実際の傾斜角αを検出する転舵比検出
センサ５８からの転舵比信号が入力され、この判
別信号と転舵比信号とを比較した比較結果に基づ
き、駆動回路６２からアクチユエータ５７へ出力
されるようになつている。このようにして、フイ
ードバツク制御を行ないつつ、車速に応じて、揺
動アーム２９の傾斜角αつまり転舵比が設定され
ることになる（第７図の転舵比特性曲線β₁〜β₆の
選定）。

なお、第１図中６４はバツテリである。

ところで、アクチユエータ５７としてステツピ
ングモータを用いた場合は、モータ回転角を小さ
くとれるので、ウオームギア５６の使用と合まつ
て傾斜角の緻密な制御が可能であり、転舵比特性
曲線を連続的すなわち無段階的に変更することも
可能となり、さらに所定の転舵比に保持しておく
ための保持電流を流す必要がなくなつて、消費電
力を低減できる。また、アクチユエータ５７とし
てDCモータを用いた場合は、回転トルクが大き
いので装置の小型を図ることができ、また熱、振
動、電圧降下に対して信頼製の高いものとなり、
特にDCサーボモータを用いれば、緻密な制御を
も行なえることとなる。さらに、傾斜角変更手段
としてのアクチユエータ５７により、ウオームギ
ア５６、ウオームホイール５５を介して揺動アー
ム２９の傾斜角を変更するようにすれば、ウオー
ムギア５６により緻密に傾斜角を制御することが
でき、また、後輪２Ｒ，２Ｌからのキツクバツク
等の外力を該ウオームギア５６で吸収して、所定
の傾斜角位置に揺動アーム２９を確実に保持する
ことができる。

第１０図は本発明の他の実施例を示すもので、
前記実施例と同一構成要素には同一符号を付して
その説明を省略する。本実施例では、前輪転舵機
構Ａとしてパワーステアリング機構Ｆを有するも
のとし、また、後輪転舵機構Ｂのパワーステアリ
ング機構Ｄのコントロールバルブ１６部分を第１
図にものに比して若干変更したものである。

先ず、上記コントロールバルブ１６部分につい
て説明すると、これは、入出力軸がスライデイン
グ式とされたいやゆるブースタバルブタイプとさ
れて、該コントロールバルブ１６の入力部材が移
動部材２６で兼用され、またこの移動部材２６に
より兼用されたコントロールバルブ１６の出力部
材１６ｂは、後輪転舵機構Ｂのリレーロツド１２
に一体化されている。これにより、移動部材２６
とコントロールバルブ１６と後輪転舵機構Ｂとの
連係部分の構成が、第１図に示すものに比して大
幅に簡略されたものとなる。なお、このようなコ
ントロールバルブ１６を備えたパワーステアリン
グ機構Ｄ自体の作用は、第１図に示したものと実
質的に同じなのでその詳細な説明は省略する。

前記パワーステアリング機構Ｆは、前輪転舵機
構Ａのリレーロツド５に対して付設されたシリン
ダ装置６５を備え、そのシリンダ６５ａ内を２室
６５ｂ，６５ｃに画成するピストン６５ｄが、リ
レーロツド５に一体化されている。このシリンダ
６５ａ内の２室６５ｂ，６５ｃは、配管６６ある
いは６７を介して、ステアリング機構Ｃのシヤフ
ト８に設けたコントロールバルブ６８に接続され
ている。また、このコントロールバルブ６８に
は、前記オイルポンプ２０の吐出側において接続
された分流弁６９より伸びる配管７０、および配
管１９より分岐した配管７１が接続されている。
このパワーステアリング機構Ｆは、ハンドル９の
操作力を倍力（シリンダ装置６５の室６５ａある
いは６５ｂに対するオイルを供給することによる
倍力）してリレーロツド５に伝達するもので、こ
のようなパワーステアリング機構Ｆ自体は従来か
らよく知られているので、これ以上の詳細な説明
は省略する。

以上実施例について説明したが、本発明はこれ
に限らず、例えば次のような場合をも含むもので
ある。

転舵比の変更は、車速に限らず、例えば車体
に作用する横加速度の大きさ、あるいは運転者
のマニユアル操作による選択によつて変更する
ようにしてもよく、さらにはこれ等車速や横加
速度等の複数の要素を組み合わせて転舵比を変
更するようにしてもよい。

後輪転舵機構Ｂはパワーステアリング機構Ｄ
を有しないものであつてもよく、逆に、前輪転
舵機構Ａがパワーステアリング機構を有するも
のであつてもよい。

転舵比変更装置Ｅは、前輪転舵機構Ａを介す
ることなく、直接ステアリング機構Ｃと連係さ
せるようにしてもよい。

揺動アーム２９の傾斜角の設定基準となる基
準面は、移動軸線l₁と直交する面に限らず、適
宜設定し得るものである。

ステアリング機構Ｃからのハンドル舵角を車
体後方に大きく離れた転舵比変更装置Ｅへ伝達
するため、流体を利用して、すなわち例えば互
いに連動するように配管系が構成された前後一
対のシリンダ装置を用いるようにしてもよい。

（発明の効果）本発明は以上述べたことから明らかなように、
ハンドル舵角に応じて回動される揺動アームの回
動傾斜角を変更することにより転舵比を変更する
ようにしたので、この転舵比変更部分そのものに
おける剛性を十分に確保して、ステアリング系統
全体としての剛性向上を図ることができ、かつま
た、所望の転舵比を正確に得ることができる。

特に本発明にあつては、揺動角および傾斜角に
応じて変位される揺動アームの先端部の変位を、
途中に回動継手が存在しないで十分に剛性を高め
られる連結部材によつて取り出して、所定の移動
軸線方向に移動される移動部材へ伝達するように
したので、ステアリング剛性を極めて大きくする
ことができるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体系統図。
第２図は転舵比変更装置の具体的構成例を示す
図。第３図は揺動アームの回動部分の具体的構成
例を示す断面図。第４図は連結部材と移動部材と
の連結部分の具体的構成例を示す断面図。第５図
は傾斜角変更手段を示す平面図。第６図は車速に
応じて転舵比を変更する場合の一例を示す特性線
図。第７図、第８図は本発明における転舵比変更
の原理を説明するための簡略説明図であり、第８
図は第７図の側面図として示してある。第９図は
転舵比変更のための制御例を示す回路図。第１０
図は本発明の他の実施例を示す全体系統図。Ａ……前輪転舵機構、Ｂ……後輪転舵機構、Ｃ
……ステアリング機構、Ｅ……転舵比変更装置、
l₁……移動軸線、α……傾斜角、θ……揺動角、
１Ｒ，１Ｌ……前輪、２Ｒ，２Ｌ……後輪、２６
……移動部材、２９……揺動アーム、３０……ホ
ルダ部材、３０ａ……回動軸（傾斜角変更用軸
心）３１……ピン（揺動アームの揺動軸心）、３
８……連結部材、５５……セクタギア（ウオーム
ホイール）、５６……ウオームギア、５７……ア
クチユエータ（傾斜角変更手段）。

Claims

【特許請求の範囲】１前輪転舵機構と、後輪転舵機構と、前記前輪
転舵機構に連係されたステアリング機構と、前記
後輪転舵機構に連係され、所定の移動軸線方向に
移動自在とされた移動部材と、前記移動部材のほ
ぼ移動軸線上にその揺動中心が配置され、ハンド
ル舵角に応じて揺動される揺動アームと、前記揺
動アームの前記移動軸線に対する傾斜角を変更す
る傾斜角変更手段と、前記揺動アールの先端部と
前記移動部材とを連結し、途中に回動継手部を有
しない連結部材と、を備えていることを特徴とする車両の四輪操舵
装置。２特許請求の範囲第１項において、前記揺動ア
ームは、前記移動軸線にほぼ直交する軸線回りに
回動可能なホルダ部材に枢着され、前記傾斜角変
更手段が、該ホルダ部材を回動駆動するようにし
たもの。３特許請求の範囲第２項において、前記傾斜角
変更手段は、ウオームギアおよびウオームホイー
ルを介して前記ホルダ部材を回動駆動するように
したもの。