JPH0299464A - 四輪操舵装置 - 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） この発明に係る四輪操舵装置は、自動車の操舵装置どし
て利用し、自動車の進路を変更する場合に、前輪だけで
なく、後輪の向きも変える様にする事で、回転半径を小
さくＬノたり、走行安定性を保°ｒる様にするものであ
る。

（従来の技術） 狭い道での進路変更を容易に行なえる様に、自動車の回
転半径を小さくする為、或は、高速走行時に於ける進路
変更でも車両の安定性が保たれる様にする為、ハンドル
を操作した場合に、前輪だけでなく後輪も動かす四輪操
舵装置が、近年使用される様になって来た。

四輪操舵装置の構造として従来から、次の（ａ）〜（ｄ
）に示す４ｆ！Ｉ！類のものが、−数的に使用されてい
る。

（ａ）前輪用の操舵装置と後輪用の操舵装置とを機械的
に結合し、後輪を、前輪の動きに応じて、定の関係で動
かすもの。

（ｂ）前輪用の操舵装置と後輪用の操舵装置とを油圧回
路により結合し、後輪を、前輪の動きに応じて、一定の
関係で動かずもの。

（ｃ）前輪用の操舵装置と後輪用の操舵装置とを油圧機
構により結合し°Ｃいるが、後輪が前輪とは独立に動き
得るもの。

（ｄ）前輪用の操舵装置と後輪用の操舵装置とを電気的
にのみ結合しており、後輪が前輪とは独立に動き得るも
の。

これら従来から知られている４種類の四輪操舵装置の内
、回転半径を小さくする為、後輪の舵角も大きくする必
要がある場合は、（ａ）　（ｂ）の何れかが採用され、
後輪の舵角を大きくする必要のない場合は、−数的に（
ｅ）　（ｃｌ）の何れかが採用される。

これは、（ｃ）　（ｄ）　２種類の四輪操舵装置の場合
、後輪を前輪と独立して制御する為、故障に伴なって、
高速走行時等に後輪が大きく操舵された場合に危険であ
るのに対し、（ａ）　（ｂ）　２種類の四輪操舵装置の
場合、運転者の意志により操舵される前輪と後輪とが互
いに関連してのみ動き、上述の様な危険がない為である
。

（発明が解決しようとする課題） ところが、従来から使用されている様な、前記（ａ）　
（ｂ）　２種類の四輪操舵装置の場合、運転者の意志に
より操舵される前輪と後輪とが互いに関連してのみ動く
為、高速走行時等に於ける安定性を必ずしも十分に向上
させる事が出来ない。

即ち、前輪の動きと後輪の動きとを互いに関連させた場
合、前輪の舵角が小さい場合には前後輪の位相を同じに
して（前後輪を同方向に回転させ）、高速走行時に於け
るレーンチェンジ等を安定して行なえる様にすると共に
、前輪の舵角が大きくなった場合には、前後輪の位相を
逆にして（前後輪を逆方向に回転させ）、車両の回転半
径を小さくし、車庫入れ等を容易に行なえる様にするが
、高速走行時に、予め組み入れておく事の出来ない要因
が加わった場合、（従来の二輪操舵装置の場合よりは格
段に安定してはいるが）必ずしも十分に車両の安定性を
確保する事が出来なくなる。

例えば、高速走行時に横風を受けたり、或は高速コーナ
リング時に後輪が横滑りを起こした場合、或は飛び出し
等により予期しない急な操舵（急ハンドル）が行なわれ
た場合等でも、後輪を微妙に操舵する事で、車両の安定
性を確保する事が出来るが、この場合は、後輪を前輪と
は独立して操舵する事が必要である。ところが、前記（
ａ）　（ｂ）　２種類の四輪操舵装置の場合、後輪を前
輪と独立しては操舵出来ない為、この様な場合に対処す
る事が出来ない。

前記（Ｃ）　（ｄ）　Ｚ　ｆｉ類の四輪操舵装置の場合
は、この禄な場合にも対処出来るが、安全性の面から、
後輪の舵角を大きくする事が出来ず、車両の回転半径を
あまり小さくする事が出来ない事は、前述の通りである
。

本発明の四輪操舵装置は、この様な不都合を解消する為
に考えられたもので、後輪の舵角を大きくする事は、前
輪の舵角との関連のみで行なう事が出来、後輪を小さく
操舵する事は、前輪の操舵とは独立して行なえる様にし
たものである。

（課題を解決する為の手段） 本発明の四輪操舵装置は、ハンドルの！ｌｌｌきに応じ
、前輪の舵角に対応するだけ変位する入力側ロッドと、
後輪を操舵する出力側ロッドと、入力側ロッドの変位に
応じて出力側ロッドを動かす連結手段と、入力側ロッド
の変位に関わりなく、出力側ロッドな動かす駆動手段と
、センサが検出する自動車の運行状況に応じ、この駆動
手段を動かす制御器とから構成されている。

そして、請求項２に記載されたものは、ハンドルの動き
に応じ、前輪の舵角に対応する長さだけ軸方向に移動す
る入力側ロッドと、軸方向に亙るＢ勅により、後輪を操
舵する出力側ロッドと、両端部を入力側ロッドと出力側
ロッドとにそれぞれ枢支した連結ロッドと、シリンダ筒
にスプールを内蔵して成り、このスプールとシリンダ両
温の軸方向に亙る相対的変位により、圧油供給ポート及
び排出ポートと第一のポート及び第二のポートとの連通
を切り換える油圧切換弁と、上記スプールと共に軸方向
に移動する部分と上記連結ロッドの中間部とを揺動自在
に結合する枢支部材と、上記出力側ロッドを囲む位置に
設けられ、この出力側ロッドの中間部外周面に固定した
ピストンを、油密に且つ軸方向に亙る移動自在に嵌装し
た油圧シリンダと、この油圧シリンダ内の、ピストンの
両側に位置する第一、第二の室と上記油圧切換弁の第一
、第二のポートとを結ぶ、第一、第二の油圧通路と、上
記油圧切換弁のシリンダ筒を軸方向に互って移動させる
駆動手段と、センサが検出する自動車の運行状況に応じ
、この駆動手段を動かす制御器とから構成されている。

（作　　　用） 上述の様に構成される本発明の四輪操舵装置の場合、前
輪と後輪とを関連させて操舵する際には、後輪の舵角を
大きくする事が可能となり、後輪の舵角が小さくても良
い場合には、後輪を前輪とは独立して操舵する事が可能
となる。

例″えば、請求項２に記載された発明の場合、前輪と後
輪とを関連させて操舵する際には、前輪の操舵操作に伴
なって入力側ロッドが軸方向に移動し、この入力側ロッ
ドに一端を、出力側ロッドに他端を、それぞれ枢支した
連結ロッドが、中間に設けた枢支部材を中心としてｔｌ
ｌｌｌｔ、、上記出力側ロッドを軸方向に移動させる。

この結果、出力側ロッドにより後輪が、前輪と関連しつ
つ操舵される。

但し、この場合実際には、先ず連結ロッドが出力側ロッ
ドとの枢支部を中心として揺動し、連結ロッド中間の枢
支部材と共に軸方向に移動するスプールが、連結ロッド
に加わるトルクによって軸方向に変位し、油圧切換弁の
ポートが切り換えられる。この瞬間には、未だ出力側ロ
ッドは動いていない。

第一、第二の油圧通路を介して油圧シリンダへの圧油の
給排が行なわれると、初めてピストンを介して出力側ロ
ッドが軸方向に移動するが、この穆勅方向と移動量とは
、上記連結ロッドとスプールとを結合している枢支部材
の変位を解消するものになる。即ち、油圧切換弁を通じ
て油圧シリンダに圧油を給排する事により、連結ロッド
に加わったトルクに基づく枢支部材の変位が補正（解消
）される。

この変位補正は、実際には瞬時に行なわれる為、あたか
も連結ロッドが位置固定の枢支部材を中心として回動し
た如く、入力側ロッドの動きが出力側ロッドにそのまま
伝えられ、後輪の操舵が、前輪の操舵と関連させつつ行
なわれる。従って、この場合の後輪の舵角は、安全性を
考慮しても、十分に大きくする事が可能となる。

次に、後輪を前輪とは独立して操舵する場合、センサか
らの信号に基づいて制御器が駆動手段に信号を送り、こ
の駆動手段が油圧切換弁のシリンダ筒を、センサが検出
した外乱の方向と大きさとに応じ、適当な方向に適当な
長さだけ移動させる。

この結果、シリンダ筒或はスプールの動きに伴なって油
圧切換弁のポートが切り換えられ、第、第二の油圧通路
を介して油圧シリンダへの圧油の給排が行なわれ、ピス
トンを介して出力側ロッドが軸方向に移動させられる為
、後輪の操舵が、前輪とは独立して行なわれる。

出力側ロッドが、後輪を適切に操舵するのに必要上つ十
分な量だけ軸方向に移動すると、連結ロッドの中間に設
けた枢支部材を介して軸方向に移動するスプールとシリ
ンダ筒との相対的変位に基づいて、油圧切換弁のポート
が切り換わり、油圧シリンダへの圧油の給排が停止して
、後輪の舵角が固定される。

（実施例） 次に、図示の実施例を説明しつつ、本発明を更に詳しく
説明する。

第１〜５図は本発明の実施例を示しており、第１図は後
輪の操舵機構を示す断面図、第２図は油圧切換弁の中立
状態を、第３図は切り換えられた状態を、それぞれ示す
、第１図のＸ部拡大断面図、第４図は、前輪と゛後輪と
を関連させつつ操舵する場合の、第５図は、後輪を前輪
と独立して操舵する場合の、各部の動きを示すそれぞれ
略図である。

１は入力側ロッドで、ハンドルの動きに応じ、前輪の舵
角に対応する長さ（バリアプルレシオギアの採用等によ
り、必ずしも比例しない。）だけ、軸方向（第１図の左
右方向）に移動する。

又、２は出力側ロッドで、軸方向（同左右方向）に亙る
移動により、？＆輪を操舵する。

これら入力側、出力側、両ロッド１．２は、互いにほぼ
平行に配置されているが、次に述べる連結ロッド３との
相対的変位を自在とする為、少なくとも一方のロッド１
（又は２）は、若干の揺動を自在として車体に支持され
ている。但し、連結ロッド３を、十分な剛性を保持しつ
つ、若干の伸縮が自在な構造どしたり、連結ロッド３の
両端部と入力側、出力側、両ロッド１．２との枢支部Ａ
、Ｂを、長孔とビンとの係合等により、連結ロッド３の
軸方向に亙り若干の変位自在な構造とすれば、入力側、
出力側、両ロッド１．２を車体に対して揺動自在に支持
する必要はなくなる。

上述の様な入力側ロッド１と出力側ロッド２とに、両端
部をそれぞれ枢支した連結ロッド３の中間部には、枢支
部材４を介して油圧切換弁５のスプール６を結合してい
る。

上記油圧切換′＃−５のシリンダ筒８は、ケーシング７
内に、軸方向に亙る移動のみ自在に保持されており、更
にこのシリンダ筒８内にスプール６を、軸方向に亙る変
位を自在として内蔵している。シリンダ筒８！−７は、
圧油ポンプ９の吐出口に通じる圧油供給ポー）１０と、
油タンク１１に通じる排出ポート１２と、後述する油圧
シリンダ１３の第一、第二の室１４．１５に通じる第一
、第二のポート１６．１７とを、それぞれ形成しており
、シリンダ筒８とスプール６との、軸方向に亙る相対的
変位に基づき、圧油供給ポート１０及び排出ポート１２
と、第一のポート１６及び第二のボー）１７との連通を
切り換える様にしている。

又、スプール６の一端面に突設した突出杆３１の基端部
と先端部とに外嵌した止め輪１８．１８の外周縁部を、
シリンダ筒８の内周面に形成した段部１９．１９に対向
させると共に、両止め輪１８．１８の間に圧縮ばね２０
を設けて、このスプール６が、外力が加わらない限り、
中立位置（第１〜２図に示す位置）に保持され、圧油供
給ポートｌＯと排出ポート１２とが直接連通して、油圧
シリンダ１３の何れの室１４．１５にも、圧油の給排が
行なわれない様にしている。

又、出力側ロッド２の中間部周囲にも、同様の止め輪２
８．２８と圧縮ばね２９とを設け、各止め輪２８．２８
の外周縁を、次遅する油圧シリンダ１３の内周面に形成
した段部３０．３０に対向させる事で、外力が加わらな
い限り、出力側ロッド２が中立位置に保持され、後輪に
舵角が付与されない様にしている。

出力側ロッド２の中間部を囲む位置には油圧シリンダ１
３が設けられており、この油圧シリンダ１３に、出力側
ロッド２の中間部外周面に固定したピストン２１を、油
密に且つ軸方向に亙る移動自在に嵌装している。

そして、この油圧シリンダ１３内でピストン２１の両側
に位置する、第一、第二の室１４．１５と、上記切換弁
５の第一、第二のポート１６．１７とは、第一、第二の
油圧通路２２．２３によリ、互いに接続している。

ケーシング７の端部には、ステッピングモータ２４が固
定されており、このステッピングモータ２４の出力軸に
固定したナツト片２５と、シリンダ筒８の端面から突出
させた雄螺子部２６とを互いに螺合させて、ステッピン
グモータ２４の回転に伴ない、シリンダ筒８を軸方向に
移動させられる様にしている。

このステッピングモータ２４は、制御器２７からの指令
信号により、適当な方向に適当な角度（回転数）だけ回
転させられる。即ち、マイクロコンピュータを内蔵した
制御器２７は、ハンドルの回転角度、ハンドルの回転角
速度、前輪の操舵装置に発生する反力の大きさ、車体の
横方向に加わる加速度（Ｇ）、横風や傾斜地走行に伴な
って車体に加わる応力等、車両の運行に影響を及ぼずも
のの内から選択された１乃至は複数の要素を検出する、
１乃至複数個のセンサからの信号に応じて求められる、
自動車の運行状況に応じ、上記ステッピングモータ２４
を、適当な方向に、適当な角度（回転数）だけ回転させ
、シリンダ筒８を、その軸方向に互って変位させる。

次に、上述の様に構成される本発明の四輪操舵装置を使
用して、車両の操舵を行なう場合の作用に就いて説明す
る。

先ず、前輪と後輪とを関連させて操舵する場合は、前輪
の操舵操作に伴なって、入力側ロッド１が軸方向に移動
し、この入力側ロッド１と連結ロッド３の一端との枢支
部Ａが、第４図のＡ０位置から、同図のＡ１位置に迄移
動する。これに伴なって、連結ロッド３が、出力側ロッ
ド２との枢支部Ｂを中心として揺動し、それ迄第４図に
実線で示す状態であった連結ロッド３が、同図に破線で
示す様に変位して、連結ロッド３の中間部とスプール６
とを結合している枢支部材４が、第４図のＣ０位置から
同図のＣ，位置に迄移動する。

この結果、それ迄第２図に示す状態であったスプール６
とシリンダ筒８との関係が、第３図に示した状態に迄変
化し、油圧切換弁５の各ポート１０．１２．１６．１７
が切り換えられて、圧油供給ポート１０と第一のポート
１６（或は第二のポート１７）とが、排出ポート１２と
第二のポート１７（或は第一のポート１６）とが、それ
ぞれ連通し、油圧シリンダ１３の第一の室１４（或は第
二の室１５）に圧油が、第一の油圧通路２２（或は第二
の油圧通路２３）を通じて送り込まれ、第二の室１５（
或は第一の室１４）から油が、第二の油圧通路２３（或
は第一の油圧通路２２）を通じて排出される。この様に
油圧切換弁５が切り換えられた瞬間には、未だ出力側ロ
ッド２は動いておらず、連結ロッド３と出力側ロッド２
との枢支部Ｂは、第４図のＢ０位置に存在する。

上述の様に、連結ロッド３の揺動に基づくスプール６の
移動に伴なって、油圧切換弁５の各ポート１０．１２．
１６．１７が切り換えられ、第一、第二の油圧通路２２
．２３を介して油圧シリンダ１３への圧油の給排が行な
われると、この油圧シリンダ１３に嵌装したピストン２
１を介して出力側ロッド２が軸方向に移動し、後輪が操
舵される。

出力側ロッド２の移動に伴なって、連結ロッド３と出力
側ロッド２との枢支部Ｂが、第４図のＢ０位置からＢ１
位置に迄移動し、この連結ロッド３が同図の鎖線で示す
状態になると、連結ロッド３の中間部とスプール６とを
結合している枢支部材４が、同図のＣ１位置からＣ０位
置に移動しく戻り）、連結ロッド３とスプール６とを結
合している枢支部材４の変位が解消される。

この変位補正、即ち、入力側ロッド１と出力側ロッド２
との軸方向に亙る移動により、枢支部材４の位置がＣａ
　＝　Ｃｔ→Ｃ０と移動する操作は、瞬時に行なわれる
為、実際には、連結ロッド３があたかもＣｏ位置に固定
の枢支部材４を中心として、第４図に実線で示した状態
から同図に鎖線で示した状態に迄回動した如く、入力側
ロッド１の動きが出力側ロッド２にそのまま伝えられ、
後輪の操舵が、前輪の操舵と関連させつつ行なわれる。

従って、この場合の後輪の舵角は、安全性を考處しても
、十分に大きくする事が可能となり、車両の回転半径を
小さくする事が出来る。

次に、後輪を前輪とは独立して操舵する場合、車両の状
態や操舵状態を検知するセンサからの信号に基づいて、
制御器２７がステッピングモータ２４に信号を送り、こ
のステッピングモータ２４が、ナツト片２５、雄螺子部
２６を介して、油圧切換弁５のシリンダ筒８を、センサ
が検出した外乱の方向と大きさとに応じ、所定の方向に
、所定長さだけ移動させる。

このシリンダ筒８のｗＪきに伴なって、油圧切換弁５の
各ポート１０．１２．１６．１７が切り換えられると、
第一、第二の油圧通路２２，２３を介して、油圧シリン
ダ１３への圧油の給排が行なわれ、ピストン２１を介し
て出力側ロッド２が軸方向に移動させられる。この結果
、それ迄第５図の８２位置に存在していた出力側ロッド
２と連結ロッド３との枢支部Ｂが、同図の８３位置に迄
移動し、後輪の操舵が入力側ロッド１の動きに関係なく
、前輪とは独立して行なわれる。

この様にして、出力側ロッド２が、後輪を適切に操舵す
るのに必要且つ十分な量だけ軸方向に移動すると、連結
ロッド３の中間部とスプール６とを結合している枢支部
材４が、第５図の０２位置から同図のＣ３位置に迄移動
し、枢支部材４に引っ張られ（或は押され）てスプール
６が、シリンダ筒８内で軸方向に移動する結果、それ迄
第３図に示す様な状態であったスプール６とシリンダ筒
８との相対位置関係が、第２図に示す様になり、圧油供
給ポート１０と排出ポート１２とが直接連通する。この
結果、油圧シリンダ１３への圧油の給排が停止し、出力
側口νド２がそれ以上は動かなくなって、後輪の舵角が
固定される。外乱がなくなった場合、制御器２７はステ
ッピングモータ２４を逆方向に回転させて、シリンダ筒
８を元の位置に戻し、後輪の舵角を無くす。この場合に
於ける圧油の給排は、舵角付与の場合と逆方向に行なわ
れる。

尚、必要に応じ、ハンドルの操作によって軸方向に移動
する入力側ロッド１の動きはセンサ３３により、ステッ
ピングモータ２４の動きはセンサ３２により、それぞれ
検出し、各センサ３３．３２からの信号を制御器２７に
人力して、急激なハンドル操作等に対するフェールセー
フ機能を持たせる。

尚、本発明の四輪操舵装置は、図示の実施例の場合の様
に、入力側ロッドと出力側ロッドとを結ぶ連結ロッドに
より切り換えられるスプール弁を使用しなくても、セン
サからの信号により切り換えられる電磁弁を使用して、
油圧シリンダへの圧油の給排を切り換えたり、或は油圧
シリンダも省略して、センサからの信号によって直接駆
動される電動式アクチュエータにより、出力側ロッドを
直接駆動する事で、構成する事も出来る。

（発明の効果）・ 本発明の四輪操舵装置は、以上に述べた通り構成され作
用し、後輪の舵角を大きくする事は、前輪の舵角との関
連のみで行ない、後輪を小さく操舵する事は、前輪の操
舵とは独立して行なえる為、安全性を確保しつつ車両の
回転半径を小さく出来る様にしたまま、高速走行時に予
期しない外乱が加わった場合等に於いても、後輪を微妙
に操舵し、車両の安定性を確保する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明の実施例を示しており、第１図は後
輪の操舵機構を示す断面図、第２図は油圧切１！！！弁
の中立状態を、第３図は切り換えられた状態を、それぞ
れ示す、第１図のＸ部拡大断面図、第４図は、前輪と後
輪とを関連させつつ操舵する場合の、第５図は、後輪を
前輪と独立して操舵する場合の１．各部の動きを示すそ
れぞれ略図である。 １・入力側ロッド、２：出力側ロッド、３：連結ロッド
、４：枢支部材、５：油圧切換弁、６：スプール、７：
ケーシング、８ニジリンダ筒、９：圧油ポンプ、１０；
圧油供給ポート、１１：池タンク、１２：排出ポート、
１３：油圧シリンダ、１４：第一の室、１５：第二の室
、１６：第一のポート、１７：第二のポート、１８：止
め輪、１９：段部、２０：圧縮ばね、２１：ビストン、
２２；第一の油圧通路、２３二第二の油圧通路、２４ニ
スチツピングモータ、２５：ナツト片、２６：雌螺子部
、２７：制御器、２８：止め輪、２９：圧縮ばね、３ｏ
：段部、３１：突出杆、３２．３３：センサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハンドルの動きに応じ、前輪の舵角に対応するだ
   け変位する入力側ロッドと、後輪を操舵する出力側ロッ
   ドと、入力側ロッドの変位に応じて出力側ロッドを動か
   す連結手段と、入力側ロッドの変位に関わりなく、出力
   側ロッドを動かす駆動手段と、センサが検出する自動車
   の運行状況に応じ、この駆動手段を動かす制御器とから
   成る四輪操舵装置。
2. （２）ハンドルの動きに応じ、前輪の舵角に対応する長
   さだけ軸方向に移動する入力側ロッドと、軸方向に亙る
   移動により、後輪を操舵する出力側ロッドと、両端部を
   入力側ロッドと出力側ロッドとにそれぞれ枢支した連結
   ロッドと、シリンダ筒にスプールを内蔵して成り、この
   スプールとシリンダ筒との軸方向に亙る相対的変位によ
   り、圧油供給ポート及び排出ポートと第一のポート及び
   第二のポートとの連通を切り換える油圧切換弁と、上記
   スプールと共に軸方向に移動する部分と上記連結ロッド
   の中間部とを揺動自在に結合する枢支部材と、上記出力
   側ロッドを囲む位置に設けられ、この出力側ロッドの中
   間部外周面に固定したピストンを、油密に且つ軸方向に
   亙る移動自在に嵌装した油圧シリンダと、この油圧シリ
   ンダ内の、ピストンの両側に位置する第一、第二の室と
   上記油圧切換弁の第一、第二のポートとを結ぶ、第一、
   第二の油圧通路と、上記油圧切換弁のシリンダ筒を軸方
   向に亙って移動させる駆動手段と、センサが検出する自
   動車の運行状況に応じ、この駆動手段を動かす制御器と
   から成る四輪操舵装置。
3. （３）センサが、ハンドルの回転角度、ハンドルの回転
   角速度、前輪の操舵装置に発生する反力の大きさ、車体
   の横方向に加わる加速度、車体に加わる応力の内から選
   択された１乃至は複数の要素を検出するものである、請
   求項１又は請求項２に記載の四輪操舵装置。