JPH02299985A - 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、特にその緩衝装置との
関連における後輪の構造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
の向きを基準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ーフを図るべく
、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、
一般に、部品共通化の観点から、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
らを重畳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入力されるため、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化等の弊
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準に後輪操舵がなさ
れることとなるため、右方向操舵と左方向操舵とで操舵
に要する駆動力が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あるいは均等な値に近づけることの
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
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、後輪に所定
方向のプライステアトルクを生ずるタイヤを用いること
により、ばね上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に対抗す
るトルクを後輪から後輪支持部材に作用させるようにし
、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、巻線方向同一の緩衝用コイルスプ
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、前記左右の後輪のうち少なくとも
一方が、ばね上荷重による前記コイルスプリングの変形
に伴い前記緩衝装置から前記後輪支持部材に作用するト
ルクの向きとは逆向きのプライステアトルクを生ずるタ
イヤを備えていることを特徴とするものである。

（作　　用） 上記構成に示すように、左右の後輪のうち少なくとも一
方が、ばね上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とは
逆向きのプライステアトルクを生ずるタイヤを備えてい
るので、上記コイルスプリングの変形に起因して後輪支
持部材に作用するトルクは、車両走行に伴って生ずる上
記プライステアトルクにより相殺あるいは低減されるこ
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
にすることあるいは均等な値に近づけることができる。

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をその操舵の基準となる位置（中立位置）に常時
付勢する中立付勢手段１２と、巻線方向同一の緩衝用コ
イルスプリング１４Ｌ、　１４Ｒをそれぞれ備え、各後
輪支持部材６Ｌ、６Ｒと車体１６との間に架設されてな
る１対の緩衝装置１８Ｌ、１８Ｒ４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２Ｂ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、８０Ｒ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１０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１０に
よって制御される。

クラッチ２Ｂ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２６の作動は、コン
トロールユニット１０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図にその断面を詳細に示すように、車体１６に固定
されたケーシング３Ｂを有し、このケーシング３Ｂ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３Ｂ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、　１８Ｒは、第４図に右側の緩衝装置
１８Ｒ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（左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１４Ｒ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
４８Ｒ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４４Ｈのピストンロッド４４ａ　Ｒ
の上端部にボルト結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、緩衝装置１８Ｒは、ピストンロ
ッド４４ａ　Ｒの上端部においてマウント５０Ｒを介し
て車体ＩＢ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５６Ｒ
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６０Ｈ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。

後輪４Ｒの一部を構成するタイヤ４Ｒａは、車両走行が
なされることにより第１図に１点鎖線の矢印Ｅで示すよ
うなプライステアトルクを生ずるように構成されている
（後輪４Ｌについても同様に構成されている）。このプ
ライステアトルクは、タイヤのトレッドゴムブロックの
内側に設けられたベルトがタイヤ接地部内において伸縮
することにより発生するトルクである。すなわち、上記
ベルトはバイアスプライからなるので、伸縮が起これば
ベルトの繊維またはワイヤコードが平行移動するような
面内せん断変形を受け、これにより、トレッドゴムブロ
ックは最外層のベルトの変形につられて面内でのせん断
変形を受けることとなるが、この変形によって転勤中の
タイヤに発生するステアトルクがプライステアトルクで
ある。プライステアトルクは、数層入れられたベルトの
最外層の角度成分に支配され、設計上の要因により発生
するものであって、一般にはプライステアトルクが発生
しないように設計されるが、本実施例においては、積極
的にプライステアを発生させるように設計されたタイヤ
が用いられている。

このようなプライステアトルクを生ずるタイヤ４Ｌａ、
４Ｒａを備えた後輪４Ｌ、４Ｒを採用したのは以下の理
由によるものである。

すなわち、第１図に示すように、上記コイルスプリング
１４Ｌ、１４Ｒは、緩衝装置１８Ｌ、　１８Ｈに作用す
るばね主荷重により図示矢印Ａ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１４Ｌ、１４Ｈの両端部は該コイルスプリング１４
Ｌ、１４Ｒが不用意に回転しないように上部ばね受け４
８Ｌ、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、　１４Ｈの巻線
方向が互いに同一（右ねじ方向）であるため、図中矢印
Ｂで示すように、互いに向きが同一になる。この場合に
おいて、上部ばね受け４８Ｌ、　４８Ｒは車体１６に固
定されているので、上記トルクは、下部番にね受け４８
Ｌ、　４８Ｒから後輪支持部材６Ｌ、６Ｒに伝達され、
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
て作用し、これにより後輪操舵ロッド２０は図示り方向
に付勢されることとなる。しかしながら、本実施例にお
いては、後輪４Ｌ、４Ｒが図示Ｅ方向のプライステアト
ルクを生ずるタイヤを備えているので、車両走行時には
図示Ｃ方向のモーメントが上記プライステアトルクによ
り相殺されあるいは低減されることとなる。したがって
、キングピン軸線３４Ｌ、　３４Ｒまわりの矢印Ｃ方向
のモーメントさらには後輪操舵ロッド２０に対する矢印
り方向の付勢力を零にすることあるいは零に近づけるこ
とができる。

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の中心とボールジヨイント８２Ｈ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ｌＯは、上
記サーボモータ２２、ブレーキ２４およびクラッチ２６
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１０Ｇ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１００は、車幅方向に延設され、両端部が
左右のタイロッド１０２　Ｌ、　１０２　Ｒおよびナッ
クルアーム１０４　Ｌ、　１０４　Ｒを介して左右の前
輪１０６　Ｌ、　１０８　Ｈに連結されたラック１０８
と、一端部にラック１０８と噛合するピニオン１１０が
設けられるとともに他端部にステアリングホイール１１
２が設けられたステアリングシャフト１１４とからなり
、ステアリングホイール１１２のハンドル操作により、
ラック１０ｇを車幅方向に変位させて前輪１０８　Ｌ、
　１０６　Ｒを操舵するようになっている。

コントロールユニットｌＯ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１１Ｂ、車速センサ１１Ｂ、および上記サーボモータ
２２の回転位置を検出するロータリエンコーダ９４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
否かをロータリエンコーダ９４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２Ｂの接続が行われた後、Ｐ３でセンサ９４．１１
６　、１１８からの信号が読み込まれる。

Ｐ３の後、Ｐ４において、後輪操舵機構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、Ｐ７においてクラッ
チ２Ｂ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への電源を遮断する。

そして、Ｐｌｏ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２６が接続される。上記ＰＩＯ
の処理は、Ｐ７でのクラッチ２Ｂの切断によって後輪４
Ｌ、４Ｒが確実に中立位置へ復帰するのを待つためであ
り、またｐＨでクラッチ２Ｂ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、左右の後輪４
Ｌ、４Ｒがばね上荷重によるコイルスプリング１４Ｌ、
１４Ｒの変形に伴い緩衝装置１８Ｌ、　１８Ｒから後輪
支持部材６Ｌ、６Ｒに作用するトルクの向きとは逆向き
のプライステアトルクを生ずるタイヤ４Ｌａ、４Ｒａを
備えているので、上記コイルスプリング１４Ｌ、　１４
Ｒの変形に起因して後輪　　　　　。

支持部材６Ｌ、６Ｒに作用するトルクは、車両走行に伴
って生ずる上記プライステアトルクにより相殺あるいは
低減されることとなり、これにより後輪操舵機構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
で均等にすることあるいは均等値に近づけることができ
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あるいは僅かなものとなるので、
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。

【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 ４Ｌａ、４Ｒａ−・・タイヤ ６Ｌ、６Ｒ・・・後輪支持部材 ８・・・後輪操舵機構 １２・・・中立付勢手段 １４Ｌ、　１４Ｒ・・・緩衝用コイルスプリングＩＢ・
・・車体 １８Ｌ、　１８Ｒ・・・緩衝装置 ２０・・・後輪操舵ロッド 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、巻線方向同一の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、前記左右の後輪のうち少なくとも一方が、ば
   ね上荷重による前記コイルスプリングの変形に伴い前記
   緩衝装置から前記後輪支持部材に作用するトルクの向き
   とは逆向きのプライステアトルクを生ずるタイヤを備え
   ていることを特徴とする車両の後輪操舵装置。