JPH02249767A - 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］ この発明は、車両の後輪操舵装置に関する。

［従来の技術］ 周知のように、ハンドル操舵に応じて前輪と後輪とを共
に転舵させる４輪操舵車（４ＷＳ車）では、従来の２Ｗ
Ｓ車に用いられる前輪操舵装置に加えて、ハンドル操舵
に連動して後輪を転舵する後輪転舵装置が搭載されてい
る。かかる後輪操舵装置として、前輪の転舵方向とは逆
方向に後輪を転舵させるようにした、所謂、逆位相転舵
機構を備えたものは一般に良く知られており、例えば、
特開昭６３−９７４６８号公報では、後輪転舵機構の人
力軸にカム板を固設するとともに、このカム板の外周部
に後輪を転舵させる左右の従動節レバーを当接させ、上
記入力軸がハンドルに連動して回動することによって上
記カム板の外周形状に沿って従動節レバーが作動させら
れ、前輪の転舵方向とは逆方向に後輪を転舵させるよう
にした、所謂、カム式の逆位相転舵機構を備えた後輪操
舵装置が開示されている。

かかる後輪操舵装置では、通常、前輪の転舵角が所定値
よりも大きい領域（舵角応答型の場合）、あるいは車両
の走行速度が所定値よりも低い領域（車速応答型の場合
）などにおいて、後輪が前輪とは逆位相で転舵されるよ
うに後輪の転舵特性が設定されており、車庫入れ時やＵ
ターン時など、小さい旋回半径で車両を旋回させる際（
つまり、低車速で大きくハンドルを切る際）の車両の小
回り性を大幅に向上させることができる。

ところが、上記４ＷＳ車において、ハンドルを中立位置
から左右いずれかに操舵して前輪を転舵させた際、この
前輪の転舵に連動してただちに後輪が転舵されると却っ
て運転しずらい場合がある。

特に後輪逆位相転舵機構を備えたＪＷＳ車では、後輪を
逆位相に転舵して小さい旋回半径で車両を旋回させる際
、前輪の転舵に連動してただちに後輪が転舵されると、
車両の旋回動作が過度に機敏なものとなって運転しずら
く、また、旋回時の車両の安定性にも悪影響を及ぼすと
いう問題がある。

この問題に対して、ハンドルの操舵中立位置付近に、ハ
ンドルが操舵されても後輪は転舵されずに操舵中立状態
に維持される帯域、所謂、不感帯を設け、ハンドルがこ
の不感帯を越える所定量以上操舵されて初めて後輪が転
舵されるようにすることが考えられる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、後輪操舵に対して上記不感帯を設けた場合、
運転者は、ハンドル操作中、どの時点で後輪が転舵され
始めるかを認知することができなくなる。

特に、後輪を逆位相に転舵して車両を旋回させる場合、
車両後端の外縁部分は後輪の転舵方向に略沿った移動軌
跡を描きながら旋回するので、旋回初期には、上記車両
後端の外縁部分が直進走行の場合の車両外側面よりも旋
回外方へ向かって張り出す、所謂、リヤ張り出しが生じ
、このため、例えば、壁などの障害物に沿って駐車した
車両が発進する際などには、上記車両後端の外縁部分と
障害物との接触が生じ易くなることが知られているが、
このような場合、運転者が後輪の転舵開始時点を認識す
ることができなければ、上記障害物との接触を有効に回
避することが困難になるという問題があった。

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ハン
ドルの操舵中立位置付近に、後輪操舵に対する不感帯が
設けられた車両において、運転者に後輪転舵領域を認知
させることかできる車両の後輪操舵装置を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ このため、この発明は、ハンドルの操舵中立位置付近に
、該ハンドルが操舵されてら後輪は操舵中立状態に維持
される不感帯が設けられた車両の後輪操舵装置において
、上記不感帯を越えてハンドルが操舵される後輪転舵領
域では、運転者に対して後輪の転舵を認知させる認知手
段を設けたものである。

［発明の効果］ この発明によれば、上記認知手段により、運転者に対し
て後輪が転舵領域にあることを認知させることができ、
特に、後輪を逆位相に転舵して車両を旋回発進させる場
合などには、旋回初期のリヤ張り出しによる車両後部と
障害物等との接触について注意を促すことができる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を、添付図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は、本実施例に係る自動車の操舵機構の全体構成
を概略的に表す平面図であるが、この図に示すように、
上記自動車ｌでは、フロントザスペンションアーム３Ｑ
、３ｒにより車体に懸架された左右の前輪２Ｌ２ｒを操
舵する前輪操舵装置１０は、車体に対して回動自在に支
持されたステアリングシャフト１２と、該ステアリング
シャフト１２の後端に固定されて回動操作されるステア
リングホイール１１と、車幅方向に往復移動可能に延設
され、タイロッド５Ｌ５ｒ及びナックルアーム４Ｑ、４
ｒを介して左右の前輪２Ｃ，２ｒに連結された前輪転舵
ロッド１５とを備え、該前輪転舵ロッド１５には、上記
ステアリングシャフト１２の前端に固設されたピニオン
１３と噛合するラック１６（主ラック）が設けられてい
る。

そして、ステアリングホイール１１を操舵（回動操作）
すると、ステアリングシャフト１２を介して上記ピニオ
ン１３が回動され、このピニオン１３の回動によって上
記ラック１６を介して前輪転舵ロッド１５が車幅方向に
移動させられ、この移動によってタイロッド５Ｌ５ｒ及
びナックルアーム４Ｑ、４ｒを介して左右の前輪２Ｑ、
２ｒが転舵さ仕られるようになっている。

また、上記前輪転舵ロッド１５には、上記主ラック１６
と平行に配置され、且つ、主ラック１６とは上下逆向き
に歯が形成された副ラック１８が一体に設けられ、該副
ラック１８には、車体フロア７の下面に沿って前後方向
に延設された中間軸２０の前端に連結された連結ロッド
２２（こ固設されたピニオン２１が噛合している。そし
て、ステアリングホイール１１の操舵により前輪転舵ロ
ッド１５が車幅方向に移動させられると、上記副ラック
１８も同方向に移動させられ、上記ビニオン２１及び連
結ロッド２２を介して、上記中間軸２０がステアリング
ホイール１１の回動方向とは逆方向に回動させられるよ
うになっている。

尚、具体的には図示しなかったが、上記ステアリングホ
イール１１の操舵力は、例えば油圧式パワーステアリン
グ機構によってパワーアシストされるようになっている
。

上記中間軸２０の後端は、リヤサスペンションアーム５
３１２，５３ｒにより車体に懸架された左右の後輪５２
Ｌ５２ｒを操舵する後輪操舵装置３０に連結されており
、後で詳しく説明するように、この後輪操舵装置３０に
より上記中間軸２０の回動動作が後輪タイロッド５５（
！、５５ｒの車幅方向の移動動作に変換され、該タイロ
ッド５５１２．５５「に連結されたナックルアーム５４
Ｌ５４ｒを介して左右の後輪５２ρ９５２ｒが転舵され
るようになっている。

以下、上記後輪操舵装置３０について説明する。

第２図及び第３図に示すように、本実施例に係る後輪操
舵装置３０は、車幅方向に延設されて該装置３０の構成
部品を収納するハウジング３１と、上記中間軸２０（第
１図参照）の回動動作を後輪操舵装置３０に伝える入力
軸２５の後端に固着された駆動歯車３２と、上記入力軸
２５の回転軸線と上下平行に配置され、前後両端が上記
ハウジング３１に回転自在に支承された従動軸３３と、
該従動軸３３の前端に同軸に固着されて上記駆動歯車３
２と噛合する従動歯車３４と、上記従動輪３３の中間に
固定された板状のカム部材３５と、両端がそれぞれハウ
ジング３１から左右外方に突出するように車幅方向に延
設された後輪転舵ロッド３６（出力軸）とを備えており
、上記出力軸３６の両端が左右のタイロッド５５１２，
５５ｒにそれぞれ接続されるようになっている。

上記出力軸３６は、タイロッド５５１２，５５ｒにそれ
ぞれ接続される左右両側部分３６１２，３６ｒと、これ
ら画部分の内方端どうしを一体に連結する板状の中央部
３６ｃとで構成され、上記カム部材３５は、出力軸３６
の左側部分３６Ｃと右側部分３６「との間（つまり中央
部３６ｃの前側方）に形成された空間部内に収納されて
おり、上記出力軸３６の左右両側部分３６１２．３６ｒ
の内方端には、上記カム部材３５の外周面（カム面４０
）に転接する左右一対の転接ローラ３７ｇ、３７ｒが回
転自在に取り付けられている。

上記カム部材３５の外形形状は、第２図及び第３図に示
す中立位置において従動軸３３の軸芯３３ｃを通る鉛直
方向の中心線に関して左右対称をなす略ハート形に形成
され、その外周のカム面４０は、従動軸３３の軸芯３３
ｃを中心とした所定半径Ｒの円周面の一部で構成された
左右の第１のカム面部分４１σ、４１ｒ（第１カム面）
と、該第Ｉカム面４１＋２．４１ｒの一端を始点として
該始点から遠ざかるにつれて上記従動軸３３の軸芯３３
ｃからの距離が増すように（つまりカム部材３５の外形
形状が隆起するように）それぞれ設定された左右の第２
のカム面部分４２Ｑ、４２ｒ（第２カム面）と、上記第
１カム而４１１２，４１ｒの他端を始点として該始点か
ら遠ざかるにつれて、従動軸３３の軸芯３３ｃからの距
離が、それぞれ対向する第２カム面４２ｒ、４Ｈにおい
て増加した分だけ減少するように（つまりカム部材３５
の外形形状が沈降するように）それぞれ設定された左右
の第３のカム面部分４３１２．４３ｒ（第３カム面）と
で構成されており、上記従動軸３３の軸芯３３ｃを通る
直径の長さ（すなわち、カム面４０と上記転接ローラ３
７（！、３７ｒとの接点Ｐ、Ｑ間の距離）は、カム部材
３５の回転状態に関係なく常に一定（２Ｒ）となるよう
に設定されている。

上記第１カム面４１１２，４１ｒは、ステアリングホイ
ール１１が中立位置（すなわち、車両を直進走行させる
位置）から左右にそれぞれ所定角度（例えば２００度）
だけ回動操作される範囲に対応した角度分だけ設けられ
ており、上記ステアリングホイールＩＩが中立位置にあ
るときには、左右の転接ローラ３７ｉ２．３７ｒが上記
第１カム面４Ｎ！。

４１ｒの中央部に転接するように設定されている。

本実施例では、上記第１カム面４１１２，４１ｒと第２
カム面４２Ｑ、４２ｒとの境界部に、例えばラバー等の
弾性体で形成されたブツシュ４５Ｎ、４５ｒがそれぞれ
埋設されている。すなわち、右側の第１カム面４１ｒと
第２カム而４２ｒとの境界部を例にとって説明すると、
第４図及び第５図に詳しく示すように、上記境界部には
、カム部材３５の外周表面４０（カム面）から垂直内方
に向かって、断面の周縁形状が略コ字状に形成された溝
部４４ｒが凹設され、この溝部４４ｒに、例えばラバー
等の弾性材料で断面略矩形状に形成されたブツシュ４５
ｒが嵌合固定されている。該プツシ：Ｌ４５ｒのカム面
４０側の端部には、断面円弧状の曲面部４６「が形成さ
れており、プツシｘ４５ｒは、この曲面部分４６ｒがカ
ム面４０上に突出するように」−配溝部４４ｒ内に埋設
されている。

また、上記出力軸３６の中央部３６ｃには、上記カム部
材３５が固設された従動軸３３を挿通させて車幅方向に
延びる長大３８が設けられており、上記従動軸３３の回
動に伴うカム部材３５の回動によってカム面４０上にお
ける転接ローラ３７＆３７ｒの転接位置Ｐ、Ｑが変化し
た場合には、上記中央部３６ｃが、従動＃１ＩＪ３３に
ガイドされて長穴３８の周締沿って移動するように規制
されることにより、出力軸３６全体が車幅方向に移動す
るようになっている。

以上のように構成された前輪操舵装置ＩＯ及び後輪操舵
装置３０の作動について、以下説明する。

ステアリングホイール１．１が、第１図において実線の
矢印で示すように、例えば時計廻り（右廻り）方向に操
舵された場合、まず、前輪転舵ロッド１５がビニオン１
３及び主ラック１６を介して左方に移動させられ、この
移動により、タイロッド５１２．５ｒ及びナックルアー
ム４Ｑ、４ｒを介して、左右の前輪２Ｑ、２ｒは、ナッ
クルアーム４Ｒ，４ｒの回動支点を中心として右廻り方
向に回動される（つまり車両ｌを右旋回させる方向に転
舵される）。

一方、中間軸２０は副ラック１８及びビニオン２１を介
して左廻り方向に回動させられ、これに伴って後輪操舵
装置３０に対する入力軸２５も同方向に回動させられる
。このため、駆動歯車３２及び、従動歯車３４を介して
従動軸３３及びカム部材３５は右廻り方向に回動させら
れ（第３図の実線矢印参照）、カム面４０上における転
接ローラ３７Ｑ、３７ｒの転接位置Ｐ、Ｑが変化する。

すなわち、左側の転接ローラ３７ｉ２は左側の第３カム
而４３ｆｆに向かって転接位ＩＰが変化し、右側の転接
ローラ３７ｒは右側の第２カム而４２ｒに向がって転接
位置Ｑが変化する。

しかし、ステアリングホイール１１の操舵角が中立位置
から所定値（２００度）以内である場合には、上記左右
の転接ローラ３７Ｑ、３７ｒは依然として第１カム而４
１（！、４１ｒと接触状態にあり、従動軸３３の軸芯３
３ｃから転接点Ｐ、Ｑに至る距１１１１ｃＲ）が左右で
等しくなるように維持されているので、出力軸３６が車
幅方向に移動させられることはな（、後輪５２１２．５
２ｒの転舵量は零である。

つまり、上記第１カム面４１ｇ、４１ｒで、後輪操舵装
置３０の不感帯が形成されている。

そして、ステアリングホイール１１が」二記所定値を越
えて更に右廻り方向に操舵されると、上記カム部材３５
が更に回動させられることにより、左側の転接ローラ３
７１２は、左側の第３カム而４３ｅに転接しながらその
カム面形状に沿って右方に移動させられ、右側の転接ロ
ーラ３７ｒは、右側の第２カム面４２ｒに転接しながら
そのカム面形状に沿って左側転接ローラ３７Ｒと同量だ
け右方に移動させられる（第３図の実線矢印参照）。つ
まり、カム面４０と上記左右の転接ローラ３７ｇ。

３７ｒとの接点間距離が一定（２Ｒ）に維持されｔコ状
態で、出力軸３６全体が右方に移動さ燵られる。

その結果、左右の後輪５２１２，５２ｒは、タイロツド
５５１２，５５ｒ及びナックルアーム５４ｆｆ、５４ｒ
を介して、前輪２Ｌ２ｒとは逆に左廻り方向に転舵され
る。

以上のように、ステアリングホイール１１の操舵量が所
定値（２００度）よりも小さい場合には後輪５２Ｌ５２
ｒは転舵されることはないが１．ステアリングホイール
１１の操舵量が上記所定値よりも大きい場合には、後輪
５２Ｌ５２ｒが前輪２ｇ。

２ｒとは逆位相で転舵されるようになっている。

本実施例では、上記第１カム面４１ｒと第２カム面４２
ｒとの境界部にラバーブツシュ４５ｒが埋設されている
ので、転接ローラ３７ｒのカム面４０に対する転接位置
Ｑが第１カム面４１ｒ上から第２カム面４２ｒ上に移動
する際、すなわち、ステアリングホイール１１が不感帯
を越えて更に大きく操舵された際には、上記転接ローラ
３７「が、カム面４０上に突出したラバーブツシュ４５
ｒの先端曲面部４６ｒに乗り上げ、ラバーの弾性力に抗
して該曲面部４６ｒを押圧しながら移動する。

このとき、ラバーの弾性反力によるローラ３７ｒとカム
３５との間の転接抵抗の増大に起因してステアリングホ
イールＩＩ（ハンドル）の操舵力が大きくなる。従って
、運転者は、ハンドル操作が一時的に重くなる節度感に
より、後輪５２１２，５２ｒが逆位相に転舵されたこと
を認識することができるのである。

尚、以上の説明は、車両１を右旋回させる場合に対する
ものであったが、左旋回させる場合についても、上記前
輪操舵装置ｔｏ及び後輪操舵装置３０は、各構成部品の
作動が左右逆向きになるだけで同様の作動を行うので、
これ以上の説明は省略する。

尚、上記実施例（以下、第１実施例という）は、カム式
の逆位相転舵機構を備えた後輪操舵装置３０についての
ものであったが、本発明は、他の方式、例えばサーボモ
ータの駆動制御によって後輪を逆位相で転舵させるよう
にした、所謂、モータ式の逆位相転舵機構を備えた後輪
操舵装置の場合にも適用することができる。

以下、本発明の第２実施例について説明する。

尚、以下の説明において第１実施例と同じものには同一
の符号を付し、それ以上の説明は省略する。

第６図は、本実施例に係る自動車５１の操舵機構の全体
構成を概略的に表す平面図であるが、この図に示すよう
に、本実施例に係る後輪操舵装置６０では、左右の後輪
５２（！、５２ｒを転舵させる後輪転舵ロッド６１に、
サーボモータ６２の出力軸６２ａに接続された減速装置
６５が連結されており、上記サーボモータ６２の回転駆
動によって減速装置６５を介して、後輪転舵ロッド６１
が車幅方向に移動させられ、後輪５Ｈ！、５２ｒが転舵
させられるようになっている。

上記サーボモータ６２の出力軸６２ａには電磁ブレーキ
６３が設けられ、そのブレーキ動作時には、モータ出力
軸６２ａ及び後輪転舵ロッド６１をロックして後輪５２
１！、５２ｒの転舵状態を維持するようになっている。

また、上記モータ出力軸６２ａと減速装置６５との間に
は電磁クラッチ６４が介設される一方、上記後輪転舵ロ
ッド６１には、該転舵ロッド６１を中立位置に復帰させ
る位置復帰装置６６が配設されており、後輪転舵に異常
が生じた場合には、上記電磁クラッチ６４の解放動作に
よってサーボモータ６２と後輪転舵ロッド６１との連繋
が解除されるとともに、上記位置復帰装置６６によって
後輪転舵ロッド６１が中立位置に復帰させられ、後輪５
２ｉ２，５２ｒを転舵角零の中立位置に復帰させるよう
になっている。

上記自動車５１には、例えばマイクロコンピュータを主
要部として構成され、基本的に上記サーボモータ６２、
電磁ブレーキ６３及び電磁クラッチ６４を介して後輪５
２ｇ、５２ｒの転舵角を制御するコントローラ７０が設
けられており、該コントローラ７０には、ステアリング
シャフト１２の操舵角を検出するステアリング舵角セン
サ７１゜前輪転舵ロッド１５の移動量によって前輪２Ｑ
、２ｒの転舵角を検出する前輪舵角センサ７２．２個の
車速センサ７３，７４、サーボモータ６２の回転角を検
出する回転角センサ７５、後輪転舵ロッド６１の移動量
によって後輪５２１２，５２ｒの転舵角を検出する後輪
舵角センサ７６などの各種センサからの出力信号が入力
されるようになっている。

尚、上記コントローラ７０には、手動変速機のニュート
ラル位置及びクラッチペダルの踏込み時を検出するニュ
ートラルクラッチスイッチ８１、自動変速機のニュート
ラル位置又はパーキング位置を検出するインヒビタスイ
ッチ８２、ブレーキペダルの踏込み時を検出するブレー
キスイッチ８３、及びエンジンの運転時を検出するエン
ジンスイッチ８４などの各種スイッチが電気的に接続さ
れており、車両５１の運転状態に関する基本的なデータ
が信号入力されるようになっている。

本実施例では、例えば運転席前方のインストルメントパ
ネル（不図示）に設置されたメータセット（不図示）内
に、後輪５２Ｑ、５２ｒが逆位相に転舵されていること
をランプの点灯によって運転者に認知させるインジケー
タ８が設けられており、該インジケータ８は、上記コン
トローラ７０に電気的に接続され、該コントローラ７０
からの出力信号によって点灯させられるようになってい
る。

また、上記コントローラ７０には、前輪転舵角に対する
後輪転舵角の比（転舵比）、及び、各車速におけるステ
アリングホイールＩＩの操舵量（ハンドル回転角θｈ）
に対する後輪転舵角θ「について、例えば第７図及び第
８図に示すような所定の転舵特性が予め記憶されており
、前輪２Ｌ２ｒが転舵された際、後輪５２１２，５２ｒ
はこれらの転舵特性に従って転舵されるようになってい
る。すなわち、本実施例の場合、後輪５２Ｌ５２ｒの転
舵特性は所定の車速（４０ｋｍ／ｈ）を境にして変化し
、この車速よりら高速側では、後輪５２（！、５２ｒは
前輪２１２，２ｒと同位相に転舵される一方、上記車速
よりも低速側では逆位相に転舵されるように設定されて
いる。また、転舵比は、同位相側では高速になるほど大
きくなり高速安定性の向上を図る一方、逆位相側では低
速になるほど大きくなり小回り性の向上を図ることがで
きるようになっている。

更に、本実施例では、逆位相領域において、ハンドル回
転角θｈが例えば６０度を越えない場合には後輪５２１
！、５２ｒは転舵されず、ハンドルｌｌが６０度を越え
て更に大きく操舵されて初めて後輪５２１２，５２ｒが
逆位相に転舵されるように設定されている。そして、後
輪５２ｆｆ、５２ｒが転舵されている場合には、例えば
後輪舵角センサ７６からの入力信号に基づいて、コント
ローラ７０から上記インジケータ８に対して点灯信号が
出力され、インジケータ８が点灯されるようになってお
り、第１実施例の場合と同様の効果を奏することができ
る。

また、本実施例では、上記後輪舵角センサ７６が後輪５
２＆、５２ｒの転舵を検出した場合には常時インジケー
タ８が点灯されるので、運転者に対して後輪５２＆、５
２ｒの同位相への転舵も認識させることができ、更に、
不感帯から逆位相領域へ切替わる時点だけでなく、後輪
５２１２，５２ｒが転舵されている間中、後輪転舵の旨
を運転者に認識させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の詳細な説明するためのもので、
第１図は第１実施例に係る自動車の操舵機構の全体構成
を概略的に示す平面説明図、第２図は第１実施例に係る
後輪操舵装置の横断面説明図、第３図は第２図のＡ−Ａ
方向の断面説明図、第４図は第１実施例に係るブツシュ
及び溝部の拡大平面図、第５図は上記ブツシュ及び溝部
の拡大断面図、第６図は第２実施例に係る自動車の操舵
機構の全体構成を概略的に示す平面説明図、第７図は第
２実施例に係る後輪操舵装置の車速に対する後輪転舵比
特性を示すグラフ、第８図は第２実施例に係る後輪操舵
装置のハンドル回転角に対する後輪転舵特性を示すグラ
フである。 １．５１・・・自動車、訃・・インジケータ、１１・・
ステアリングホイール（ハンドル）、３０．６０・・・
後輪操舵装置、３７Ｑ、３７ｒ−転接ローラ、４１ｆ！
。 ４１ｒ・・・第１カム面、４５Ｌ４５ｒ・・・ブツシュ
、４６ｒ・・・曲面部、５Ｈ！、５２ｒ・・・後輪、θ
ｈ・・・ハンドル回転角、ｏｒ・・・後輪転舵角。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハンドルの操舵中立位置付近に、該ハンドルが操
   舵されても後輪は操舵中立状態に維持される不感帯が設
   けられた車両の後輪操舵装置において、上記不感帯を越
   えてハンドルが操舵される後輪転舵領域では、運転者に
   対して後輪の転舵を認知させる認知手段が設けられてい
   ることを特徴とする車両の後輪操舵装置。