JPH058752A - ４輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 後輪が安全上必要な操舵量を大きく越えて操
舵されることを防止できるようにする。 【構成】 ハンドル(3) の回転により前部ラック棒(4)
を移動させて前輪(8) を操舵する前輪操舵装置(1) と、
前輪(1)の操舵量に応じて電動モータ(32)で後部ラック
棒(11)を移動させることにより後輪(18)を操舵する後輪
操舵装置(2) とを備える。後輪操舵装置(2) に、後部ラ
ック棒(11)の最大移動量を機械的に制限しかつこの最大
移動量の調整ができる可変規制部材を有する最大操舵量
規制装置(40)を設け、ハンドル舵角が大きくなるにした
がって可変規制部材により機械的に制限される後部ラッ
ク棒(11)の最大移動量が大きくなるように最大操舵量規
制装置(40)を前部ラック棒(4) に機械的に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車などの４輪操
舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の４輪操舵装置は前輪操舵装置と
後輪操舵装置を備えており、後輪操舵装置として、車速
および前輪の操舵量すなわちハンドル舵角に応じて電動
モータで後輪操舵棒を移動させることにより後輪を操舵
するものが知られている（特開平１−１３６８７６号参
照）。

【０００３】このような後輪操舵装置では、後輪操舵棒
の移動量が機械的（構造的）に制限されており、機械的
には、車速にかかわらず、後輪操舵棒は機械的最大移動
量だけ移動でき、したがって、後輪も後輪操舵棒の機械
的最大移動量によって制限される機械的最大操舵量だけ
操舵されうる。そして、制御装置により、この機械的最
大操舵量の範囲内で、車速とハンドル舵角に応じて後輪
の相対操舵方向（前輪の操舵方向に対する後輪の操舵方
向）と操舵量が制御される。

【０００４】４輪操舵装置を備えた自動車では、低速走
行時にはハンドルを大きく操舵して前輪および後輪を大
きく操舵する必要があり、後輪の機械的最大操舵量は、
当然、低速走行時に必要な後輪の操舵量より少し大きく
なっている。

【０００５】一方、高速走行時には、前輪および後輪を
大きく操舵すると危険であるため、ハンドルを小さく操
舵して前輪および後輪を小さく操舵する必要がある。こ
の高速走行時に必要な後輪の操舵量は機械的最大操舵量
よりかなり小さいが、後輪は上述のように機械的には機
械的最大操舵量だけ操舵されうるので、安全上、次のよ
うな問題がある。

【０００６】すなわち、後輪操舵装置全体が正常に動作
している場合、高速走行時には、小さいハンドル舵角に
応じて前輪および後輪が小さく操舵される。ところが、
電動モータやその制御装置に故障などが発生したような
場合、後輪は機械的には機械的最大操舵量だけ操舵され
うるので、後輪の操舵量が安全上必要な操舵量を大きく
越えることがあり、非常に危険である。

【０００７】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
後輪が安全上必要な操舵量を大きく越えて操舵されるこ
とを防止できる安全な４輪操舵装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明による４輪操舵
装置は、ハンドルの回転により前輪操舵棒を移動させて
前輪を操舵する前輪操舵装置と、前輪の操舵量に応じて
電動モータで後輪操舵棒を移動させることにより後輪を
操舵する後輪操舵装置とを備えた４輪操舵装置におい
て、後輪操舵装置に、後輪操舵棒の最大移動量を機械的
に制限しかつこの最大移動量の調整ができる可変規制部
材を有する最大操舵量規制装置が設けられ、ハンドル舵
角が大きくなるにしたがって可変規制部材により機械的
に制限される後輪操舵棒の最大移動量が大きくなるよう
に最大操舵量規制装置が前輪操舵棒に機械的に接続され
ていることを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】従来技術に関する説明からも明らかなように、
自動車の最大ハンドル舵角は、低速走行時には大きく、
高速走行時には小さくなる。

【００１０】高速走行時には、最大ハンドル舵角が小さ
く、ハンドルが大きく操作させることがないため、可変
規制部材により機械的に制限される後輪操舵棒の最大移
動量が小さくなり、電動モータやその制御装置に故障な
どが発生しても、後輪が安全上必要な操舵量を大きく越
えて操舵されるようなことがない。

【００１１】停車時や低速走行時には、最大ハンドル舵
角が大きく、ハンドルが大きく操作されることがある
が、ハンドル舵角が大きくなると、可変規制部材により
機械的に制限される後輪操舵棒の最大移動量が大きくな
り、後輪を大きく操舵することが可能になる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。

【００１３】図１は、前輪操舵装置(1) と後輪操舵装置
(2) を備えた自動車の４輪操舵装置の概略構成を示して
いる。図２は後輪操舵装置(2) の機械部分を示し、図３
〜図８はその各部の詳細を示している。

【００１４】前輪操舵装置(1) は、たとえば、ハンドル
（ステアリングホイール）(3) の回転がピニオン（図示
略）を介して前部ラック棒（前輪操舵棒）(4) に伝えら
れる公知のラックピニオン式のものであり、必要があれ
ば図示しない油圧式動力舵取機構が備えられる。ラック
棒(4) は左右方向にのび、左右方向（軸線方向）に移動
しうるように前部ハウジング(5) に支持されている。ハ
ウジング(5) は、車体に固定されている。ラック棒(4)
の両端に、タイロッド(6) およびナックルアーム(7) を
介して前輪(8) が連結されている。そして、ハンドル
(3) を回転させることにより、ラック棒(4) が左右方向
に移動し、前輪(8) の操舵が行なわれる。

【００１５】前輪操舵装置(1) には、また、適宜な手段
で前輪(8)の操舵量を検出する前輪操舵量検出装置(9)
が設けられている。

【００１６】後輪操舵装置(2) は、前輪操舵装置(1) と
同様、後部ハウジング(10)に支持された後部ラック棒
（後輪操舵棒）(11)を備えている。ハウジング(10)は、
ハウジング本体(12)とその右側にはめ止められたハウジ
ングチューブ(13)によって、左右方向にのびる筒状に形
成されている。ラック棒(11)はハウジング(10)に挿入さ
れて左右方向にのびており、ハウジング(10)内の公知の
ブシュ(14)およびサポートヨーク(15)（図４参照）に支
持されて左右方向に移動しうるようになっている。ラッ
ク棒(11)の両端は、タイロッド(16)およびナックルアー
ム(17)を介して後輪(18)に連結されている。そして、ラ
ック棒(11)が左右方向に移動することにより、後輪(18)
の操舵が行なわれる。

【００１７】図３に詳細に示すように、ハウジング本体
(12)内周の左端部に内向き鍔部材(19)が固定され、これ
より右側に離れた部分に内向き鍔部(20)が形成されてい
る。ハウジング本体(12)の内向き鍔部材(19)に対応する
ラック棒(11)の左端寄りの部分の外周に、外向き鍔部材
(21)が固定されている。ハウジング本体(12)の内向き鍔
部(20)に対応するラック棒(11)の外周に止め輪(22)が固
定され、そのすぐ左側にストッパリング(23)がはめられ
ている。ハウジング本体(12)の内向き鍔部材(19)と内向
き鍔部(20)の間の部分において、ラック棒(11)の外周の
外向き鍔部材(21)のすぐ右側の部分に左側摺動リング(2
4)が、ストッパリング(23)のすぐ左側の部分に右側摺動
リング(25)がそれぞれ左右摺動自在にはめられている。
ラック棒(11)の外周の左右の摺動リング(24)(25)の間
に、圧縮コイルばねよりなるセンタリングばね(26)がは
められている。左側摺動リング(24)の外周に右側にのび
る円筒状の左側移動量規制部材(27)が固定され、右側摺
動リング(25)の外周に左側にのびる円筒状の右側移動量
規制部材(28)が固定されている。ラック棒(11)に左右方
向の力が作用していない場合、センタリングばね(26)に
より、左右の摺動リング(24)(25)が互いに離れる方向に
付勢され、左側摺動リング(24)はラック棒(11)の外向き
鍔部材(21)に、右側摺動リング(25)はラック棒(11)のス
トッパリング(23)にそれぞれ圧接する。なお、このと
き、ストッパリング(23)の右側への移動は止め輪(22)に
よって阻止される。また、このとき、左側摺動リング(2
4)がハウジング本体(12)の内向き鍔部材(19)に、右側摺
動リング(25)がハウジング本体(12)の内向き鍔部(20)に
それぞれ圧接し、ラック棒(11)は中立状態に保持され
る。

【００１８】ラック棒(11)が中立状態にあるとき、左側
規制部材(27)の右端と右側規制部材(28)の左端は左右に
少し離れている。そして、ラック棒(11)にセンタリング
ばね(26)より大きい左右方向の力が作用すると、ラック
棒(11)は左右にそれぞれこの左右の規制部材(27)(28)の
間隔分だけ移動しうる。ラック棒(11)に左向きの力が作
用すると、外向き鍔部材(21)が左側摺動リング(24)から
離れて、ラック棒(11)が左に移動する。ラック棒(11)が
左に移動すると、止め輪(22)およびストッパリング(23)
に押されて、右側摺動リング(25)および右側規制部材(2
8)も左に移動し、右側規制部材(28)の左端が静止してい
る左側規制部材(27)の右端に当たると、ラック棒(11)の
移動が停止する。逆に、ラック棒(11)に右向きの力が作
用すると、ストッパリング(23)が右側摺動リング(25)か
ら離れて、ラック棒(11)が右に移動する。ラック棒(11)
が右に移動すると、外向き鍔部材(21)に押されて、左側
摺動リング(24)および左側規制部材(27)も右に移動し、
左側規制部材(27)の右端が静止している右側規制部材(2
8)の左端に当たると、ラック棒(11)の移動が停止する。
このように、ラック棒(11)は、機械的には、中立状態に
おける左右の規制部材(27)(28)の間隔の２倍分だけ左右
に移動しうる。以下、この移動量をラック棒(11)の機械
的最大移動量といい、これに対応する後輪(18)の操舵量
（操舵角）を機械的最大操舵量ということにする。

【００１９】ハウジング本体(12)に、ラック棒(11)を左
右方向に移動させるラック棒駆動装置(29)、後輪(18)の
操舵量を検出するための第１操舵量検出装置(30)および
第２操舵量検出装置(31)が設けられている。

【００２０】ラック棒駆動装置(29)は、駆動源としての
電動モータ(32)、クラッチ(33)および減速装置(34)を備
えている。図４に示すように、ハウジング本体(12)内に
前後方向にのびるピニオン軸(35)が回転自在に支持され
ており、ピニオン軸(35)に形成されたピニオン(36)がラ
ック棒(11)に形成されたラック(37)とかみ合っている。
そして、モータ(32)の回転がクラッチ(33)および減速装
置(34)を介してピニオン(36)に伝えられ、これとかみ合
うラック棒(11)が左右に移動する。

【００２１】第１操舵量検出装置(30)は、たとえばポテ
ンショメータなどを備え、ピニオン軸(35)の回転を検出
することにより後輪(18)の操舵量を検出する。

【００２２】第２操舵量検出装置(31)は、適宜な手段で
ラック棒(11)の左右方向の移動を回転に変換し、この回
転を検出することにより後輪(18)の操舵量を検出する。

【００２３】後輪操舵装置(2) は、車速センサ(38)、前
輪操舵量検出装置(9) 、第１および第２操舵量検出装置
(30)(31)の出力に応じてラック棒駆動装置(29)のモータ
(32)およびクラッチ(33)を制御する制御装置(39)を備え
ている。制御装置(39)は、コンピュータによって構成さ
れている。

【００２４】制御装置(39)は、車速ならびに前輪(8) の
操舵方向および操舵量すなわちハンドル(3) の舵角に応
じてモータ(32)の回転方向および回転量を制御すること
により後部ラック棒(11)の移動方向および移動量を制御
し、その結果、後輪(18)の操舵方向および操舵量を制御
する。すなわち、車速センサ(38)によって検出された車
速より、その車速における後輪(18)の操舵方向および最
大許容操舵量を知り、この最大許容操舵量の範囲内にお
いて、前輪(8) の操舵量に応じてモータ(32)を制御す
る。このとき、第１操舵量検出装置(30)によって後輪(1
8)の操舵量が検出されて、制御装置(39)にフィードバッ
クされる。また、制御装置(39)は、常時、第１操舵量検
出装置(30)の出力と第２操舵量検出装置(31)の出力を比
較し、これらに所定量以上の差が生じたときに、後輪(1
8)の操舵量の検出に異常が生じたと判断し、クラッチ(3
3)をオフにするとともに、モータ(32)をオフにして、後
輪(18)の操舵が行なわれないようにする。

【００２５】後輪操舵装置(2) は、ラック棒(11)の最大
移動量を機械的最大移動量の範囲内において機械的に制
限する最大操舵量規制装置(40)を備えている。

【００２６】最大操舵量規制装置(40)の構成の１例が図
５〜図８に示されている。

【００２７】ハウジング本体(12)の上壁に直方体状のブ
ロック部(41)が一体に形成され、このブロック部(41)に
これを前後方向に貫通する案内穴状部(42)が形成されて
いる。穴状部(42)の前後両端部を除く部分は長方形の断
面形状を有し、その上部が開口している。そして、この
開口部が蓋(43)により塞がれて穴状部(42)が形成されて
いる。また、穴状部(42)の底のハウジング本体(12)の上
壁とこれに対応するチューブ(13)の部分に、左右方向に
長い長穴(44)(45)が形成されている。

【００２８】穴状部(42)の中心に、前後方向にのびるボ
ールねじ(46)が配置され、その前後両端部が穴状部(42)
の前後両端部に設けられた軸受(47)(48)によって回転支
持されている。ボールねじ(46)には、直方体状のボール
ナット（可変規制部材）(49)がねじはめられている。穴
状部(42)の断面長方形の部分の左右両側面に板状の案内
部材(50)が固定されており、ナット(49)がこれらの案内
部材(50)によって回転はしないが前後方向に移動するよ
うに案内されている。

【００２９】ナット(49)の底面に、前後方向に長い案内
みぞ(51)が形成されている。このみぞ(51)の左右幅は、
前後方向の中央部で最も小さく、前後両方向にいくにし
たがって徐々に大きくなっている。

【００３０】ラック棒(11)に、移動量規制ピン(52)が固
定されている。このピン(52)はラック棒(11)の上部外周
から上方に突出し、チューブ(13)およびハウジング本体
(12)の長穴(45)(44)を通って穴状部(42)内に入り、ナッ
ト(49)のみぞ(51)にはまるようになっている。

【００３１】前輪操舵装置(1) のハウジング(5) に前部
ラック棒(4) のラック(53)とかみ合うピニオン(54)が設
けられており、このピニオン(54)が連結軸(55)および自
在継手(56)を介してボールねじ(46)の前端部に連結され
ている。そして、ハンドル(3) が操作されて前部ラック
棒(4) が左右方向に移動すると、ピニオン(54)が回転
し、これによりボールねじ(46)が回転して、ナット(49)
が前後方向に移動する。

【００３２】ハンドル(3) を操作していない中立状態に
おいては、図６に示すように、ピン(52)はナット(49)の
みぞ(51)の中央の左右幅の最も小さい部分にはまってい
る。この部分のみぞ幅はピン(52)の直径よりわずかに大
きいだけであるから、ピン(52)はほとんど左右に移動で
きず、ラック棒(11)もほとんど左右に移動できない。

【００３３】ハンドル(3) が左または右に操作されてナ
ット(49)が中立位置より前または後に移動すると、ピン
(52)がはまる部分のみぞ幅が大きくなり、ピン(52)およ
びラック棒(11)はその部分のみぞ幅で決まる量だけ左右
に移動しうるようになる。そして、ハンドル(3)の操舵
量が大きくなると、ナット(49)の前または後への移動量
が大きくなり、ピン(52)がはまる部分のみぞ幅も大きく
なるため、ピン(52)およびラック棒(11)の左右方向の最
大移動量も大きくなる。

【００３４】自動車の最大ハンドル舵角は、低速走行時
には大きく、高速走行時には小さくなる。

【００３５】高速走行時には、最大ハンドル舵角が小さ
く、ハンドルが大きく操作させることがないため、ナッ
ト(49)は中立位置またはその近傍に位置している。この
ため、ナット(49)のみぞ(51)により機械的に制限される
後部ラック棒(11)の最大移動量は小さく、モータ(32)や
制御装置(39)に故障などが発生しても、後輪(18)が安全
上必要な操舵量を大きく越えて操舵されるようなことが
ない。

【００３６】停車時や低速走行時には、最大ハンドル舵
角が大きく、ハンドル(3) が大きく操作されることがあ
る。ハンドル舵角が大きくなると、ナット(49)の前また
は後への移動量が大きくなり、ナット(49)により機械的
に制限される後部ラック棒(11)の最大移動量が大きくな
る。したがって、後輪(18)を大きく操舵することが可能
になる。

【００３７】

【発明の効果】この発明の４輪操舵装置によれば、上述
のように、高速走行時に、ハンドル操舵角が小さくなる
ことによって、可変規制部材により機械的に制限される
後輪操舵棒の最大移動量が小さくなり、電動モータやそ
の制御装置の故障などにより後輪が安全上必要な操舵量
を大きく越えて操舵されるようなことを防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す自動車の４輪操舵装置
の概略構成図である。

【図２】後輪操舵装置の機械部分を示す部分切欠き背面
図である。

【図３】図２の一部を拡大して示す部分切欠き背面図で
ある。

【図４】図２のＡ−Ａ線の拡大断面図である。

【図５】図２のＢ−Ｂ線の拡大断面図である。

【図６】図５のＣ−Ｃ線の断面図である。

【図７】図５のＤ−Ｄ線の断面図である。

【図８】前輪操舵装置の一部を拡大して示す背面図であ
る。

【符号の説明】

(1) 前輪操舵装置 (2) 後輪操舵装置 (3) ハンドル (4) 前部ラック棒（前輪操舵棒） (8) 前輪 (11) 後部ラック棒（後輪操舵棒） (18) 後輪 (32) 電動モータ (40) 最大操舵量規制装置 (49) ボールナット（可変規制部材）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】ハンドルの回転により前輪操舵棒を移動さ
   せて前輪を操舵する前輪操舵装置と、前輪の操舵量に応
   じて電動モータで後輪操舵棒を移動させることにより後
   輪を操舵する後輪操舵装置とを備えた４輪操舵装置にお
   いて、 後輪操舵装置に、後輪操舵棒の最大移動量を機械的に制
   限しかつこの最大移動量の調整ができる可変規制部材を
   有する最大操舵量規制装置が設けられ、ハンドル舵角が
   大きくなるにしたがって可変規制部材により機械的に制
   限される後輪操舵棒の最大移動量が大きくなるように最
   大操舵量規制装置が前輪操舵棒に機械的に接続されてい
   ることを特徴とする４輪操舵装置。