JPH0764267B2 - 後輪転舵機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、四輪操舵車両に適用される後輪転舵機構に
関し、詳しくは、種々の後輪転舵パターンを容易に設定
できるように構成されたものに関する。

【従来の技術】

種々の状況に応じて最適なドライバビリティを達成する
ために、前輪に加えて後輪にも転舵するように構成され
た四輪操舵車両は広く普及している。たとえは、ステア
リングホイールの回転を機械的に後輪転舵機構に伝達し
て後輪を転舵させるようにしたものは、通常、前輪の切
れ角が小さいときには後輪を同位相に所定角転舵させ、
前輪の切れ角が大きいときには後輪を逆位相に所定角転
舵させるように構成される。これは、前輪を大きく転舵
させる場合は通常極低速時でＵターン等の旋回を行う場
合であり、高速時におけるレーンチェンジ時等には前輪
の転舵量はわずかになることに着目したものである。こ
のように、後輪が逆位相に転舵される場合、すなわち、
後輪が前輪と反対方向に転舵される場合は、車体の旋回
中心が前方に移行して、車体の旋回半径が前輪のみ転舵
する場合に比して小さくなり、車両のとりまわし性を向
上させることができる。また、高速時でのレーンチェン
ジ時等には、後輪が同位相に転舵されることにより、す
なわち後輪が前輪と同方向に転舵されることにより、遠
心力に起因する横すべりの傾向が抑制され、走行状態が
安定させられる。 ところで、後輪を転舵させる後輪転舵機構は、従来から
種々提案されている。たとえば、特開昭58−211968号公
報に示された後輪転舵機構の場合、ステアリングホイー
ルの回転に連動して回転する回転体に偏心ピンを設け、
上記回転体の回転に伴って動く上記偏心ピンの車幅方向
動を後輪転舵用タイロッドに伝達して後輪を転舵させる
ようにしている。

【発明が解決しようとする問題点】

ところが、上記公報に示された後輪転舵機構では、上記
偏心ピンの偏心量を変更することにより、後輪の転舵量
を増減することはできるが、逆位相方向の転舵量に対し
て同位相方向の転舵量を相互に独立して増減させること
は容易でない。また、第５図に示すような同位相から逆
位相へ転換する際に通過する舵角０のターニングポイン
トを容易に変更できないという問題もある。最適な後輪
転舵パターンは、車両の車重分布、重心位置の変化、懸
架特性等に応じて様々に異なり、従来の後輪転舵機構で
は、これらの種々の後輪転舵パターンに容易に対応する
ことができなかったのである。 本発明は、以上のような事情のもとで考え出されたもの
であって、後輪転舵パターンの変更を容易に行いうるよ
うに構成される後輪転舵機構を提供することをその目的
とする。

【問題点を解決するための手段】

上記問題を解決するため、本発明の後輪転舵機構は、 車両前後方向に延びる入力シャフトと、 上記入力シャフトに連結されて上記入力シャフトの回転
によりその軸心回りに回転させられるカム体と、 上記入力シャフトないしカム体を挟んで車幅方向に対向
するようにその両側方に配設され、上記カム体の外周面
に摺接するカムフォロアをそれぞれ中間部に支持する一
方、後端部を支点として車幅方向揺動可能に支持された
車両前後方向に延びる一対のアーム部材と、 上記一対のアーム部材のそれぞれの前端部に両端部を連
結されて、上記一対のアーム部材間を車幅方向に延びる
連結体とを備え、 上記カム体は、その外周面に、回転軸心からの距離が、
中立位置での上記カムフォロアとの接点と回転軸心との
間の距離よりも大きいカム面、および上記カム面と回転
軸心を挟んで対向する部位において上記カムフォロアの
車幅方向内方の移動を許容する凹面部を、中立位置から
時計回り方向および反時計回り方向のそれぞれの所定の
回転位置において有する一方、 上記連結体の両端部に、後輪転舵用部材をそれぞれ連結
している。

【作用】

入力シャフトの回転によりカム体が中立位置から所定量
を回転させられ、回転軸心からの距離が中立位置でのカ
ム体のカムフォロアとの接点と回転軸心との間の距離よ
りも大きいカム面が一対のアーム部材のうち一方に支持
されるカムフォロアに当接すると、このカムフォロア
は、カム体により車幅方向外方（カム体から離間する方
向）に押される。すなわち、後端部を支点として車幅方
向揺動可能に支持された、上記カムフォロアを支持する
アーム部材が、後端部を中心として前端部が車幅方向外
方に向かうように回動させられる。このとき、他方のア
ーム部材が支持する、上記一方のアーム部材側のカムフ
ォロアとカム体を挟んで対向するカムフォロアは、カム
体における上記カム面と回転軸心を挟んで対向する凹面
部と対向することになってその車幅方向内方（上記一方
のアーム部材における車幅方向外方の向きと一致する方
向）への移動を許容される状態となっており、また、他
方のアーム部材は、その前端部を連結体を介して上記一
方のアーム部材の前端部と連結されている。したがっ
て、他方のアーム部材は、上記一方のアーム部材の回動
時には、一方のアーム部材に連結体を介して前端部を牽
引され、一方のアーム部材の回動に従動させられて後端
部を中心として一方のアーム部材と同方向に回動させら
れる。 すなわち、カム体が所定量回転させられると、カム体の
カム面と一方のアーム部材側のカムフォロアとのカム機
構が作用して、一対のアーム部材が、それぞれ後端部を
中心として車幅方向において同方向に回動させられる。
これにより、一対のアーム部材の前端部間に配設された
連結体が車幅方向に移動させられるので、連結体の両端
部にそれぞれ連結された後輪転舵用部材に車幅方向動が
与えられ、後輪が転舵されるものである。 このように、カム体が所定量回転したときに後輪が転舵
されることになるが、たとえば、カム体に、中立位置か
らの回転角が小さい回転位置において凹面部を、これよ
り回転角が大きい回転位置においてカム面をそれぞれ設
けた場合を考える。この場合、上記凹面部およびカム面
と回転軸心を挟んでそれぞれ対向する部位には、凹面部
と対応するカム面およびカム面と対応する凹面部がぞれ
ぞれ設けられることになる。 カム体の回転角が小さいときに、一方のアーム部材側の
カムフォロアが凹面部に対向すると、他方のアーム部材
側のカムフォロアは上記凹面部と回転軸心を挟んで対向
するカム面と当接する。このとき、他方のアーム部材
は、カム面とカムフォロアとのカム機構により、後端部
を中心として前端部が車幅方向外方に向かうように回動
させられ、一方のアーム部材は、他方のアーム部材の回
動に従動させられてこれと同方向に回動させられる。す
なわち、連結体が車幅方向において所定方向に移動させ
られ、これに伴い、後輪が所定方向に転舵される。カム
体の回転角が大きくなって、一方のアーム部材側のカム
フォロアにカム面が当接し、他方のアーム部材側のカム
フォロアに上記カム面と対応する凹面部が対向すると、
今度は一方のアーム部材が、車幅方向外方に、換言する
と上記カム体の回転角が小さい場合の回動方向と逆方向
に回動させられ、また他方のアーム部材も従動させられ
てこれと同方向に回動させられる。これにより、連結体
が車幅方向に再度移動させられるが、このときは、連結
体の車幅方向動は上記の回転角が小さいときの車幅方向
動と逆方向になり、後輪の転舵方向も上記の回転角が小
さいときの転舵方向と逆方向になる。 したがって、たとえばここで、カム体の回転角が小さい
場合の後輪の転舵方向が前輪と同方向と、カム体の回転
角が大きいときの後輪の転舵方向が前輪と逆方向と、そ
して、カム体の回転角がステアリングの操舵角と対応す
ると仮定すると、後輪は、ステアリングの操舵角が小さ
いときには前輪に対し同位相に、ステアリングの操舵角
が大きいときには前輪に対し逆位相に転舵されることに
なるのである。

【効果】

以上のように本発明に係る後輪転舵機構においては、ス
テアリングの操舵角が小さいときに後輪を前輪に対し同
位相に、ステアリングの操舵角が大きいときに後輪を前
輪に対し逆位相に転舵させることができるが、ステアリ
ングを中立位置から回転させたときに同位相から逆位相
へ転換する舵角０のターニングポイントは、上記の中立
位置からの回転角が小さい回転位置において設ける凹面
部とこれより回転角が大きい回転位置において設けるカ
ム面との境界点を調整することにより容易に変更するこ
とができる。しかも、カム面と回転軸心との距離を変更
することにより後輪の転舵量を増減できるなど、カム体
の簡単な形状の変更により、種々の後輪転舵パターンを
設定できる。

【実施例の説明】

以下、本発明の一実施例を図面を参照して具体的に説明
する。 第６図には、本例の後輪転舵機構１を備えた四輪操舵車
両の全体構成を概略的に示した。 前輪転舵機構２は、本例の場合、周知のラックピニオン
式の転舵機構が採用されている。そして、前輪転舵機構
２のクラッチ杆３の車幅方向の動きをギヤボックス４内
に配設された従動ギヤ（図示略）によって回転運動とし
て取り出し、この従動ギヤの回転を伝動杆５を介して車
体後方に配された後輪転舵機構１に入力するように構成
している。 後輪転舵機構１は、第１図および第２図に詳示するよう
に、上記伝動杆５の後端部に相対回転不能に連結された
入力シャフト６と、この入力シャフト６の中間部にスプ
ライン嵌合等により相対回転不能に支持されたカム体７
と、上記入力シャフト６ないしカム体７を挟んで車幅方
向に対向するようにその両側方に配設され、後端部を車
幅方向枢動可能に支持された車両前後方向に延びる一対
のアーム部材8,8と、この一対のアーム部材8,8の各前端
部に両端部を連結されて、一対のアーム部材8,8間を車
幅方向に延びる連結体９とを備えている。 上記入力シャフト６は、カム体７の軸孔7aを貫通してこ
れよりさらに後方に延びるその後端部を、シャフトハウ
ジング10のボス部11にベアリング12…を介して回転可能
に支持されている。そして、入力シャフト６は、上記伝
動杆５の回転とともに回転させられ、その回転力をもっ
てカム体７を回転駆動する。入力シャフト６を支持する
上記シャフトハウジング10は、一体的に設けられた固定
用プレート10aをケーシング13にねじ止めされることに
よりこれに固着されており、上記ケーシング13は、車幅
方向に延びるアクスルチューブ34などに固定される。ま
た、シャフトハウジング10は、上下方向に所定間隔を隔
てて対向する一対の軸支部14,14を上記ボス部11の両側
にそれぞれ備えており、上記軸支部14には、上下方向に
軸孔14aがあけられている。 一方、上記アーム部材８は、第１図および第２図に示す
ように、その後端部に上下方向の軸通孔15aをもつ連結
部15を備え、シャフトハウジング10の上記軸支部14,14
の各軸孔14a,14aにベアリング16,16を介して回転可能に
軸支され、かつ上記連結部15の軸通孔15aに回転可能に
通挿された枢軸17に、後端部を枢動可能に支持されるこ
とにより、後端部を支点として車幅方向に揺動しうるよ
うになされている。また、アーム部材８は、上記連結体
９の両端部にそれぞれ設けられたピローボールハウジン
グ20に回転可能に内装されるピローボール18を前端部
に、上記カム体７の外周面に摺接するカムフォロアとし
て回転ローラ19をベアリング33を介して中間部に、それ
ぞれ支持しているとともに、第１図に示すように、一対
のアーム部材8,8が、上記連結体９ないしピローボール1
8,18を介してその前端部同士を連結されている。 上記連結体９は、アーム部材8,8の前端部の軸心間の間
隔を上記枢軸17,17の軸心間距離と略同等に維持する機
能をなすが、本例の場合、第４図に良く表れているよう
に、上記ピローボール18のアーム部材８が通挿される軸
孔18aを偏心して設けるとともに、ピローボール18のア
ーム部材８に対する相対回転位置を調整できるように構
成することにより、上記のアーム部材8,8の前端部の軸
心間距離を調整しうるようにしている。すなわち、ピロ
ーボール18のアーム部材８に対する回転位置を調整する
ことにより、アーム部材８の前端部の車幅方向位置を変
更でき、これによりアーム部材8,8の前端部の軸心間距
離を調整できる。本例では、このように、アーム部材8,
8の前端部間の間隔を調整可能にすることにより、カム
体７とアーム部材８が中間部に支持する上記回転ローラ
19との相対位置関係を適切に設定できるようにして、良
好なカム機構を得ることができるようにしている。 そして、連結体９の両端部には、後輪にナックルアーム
22を介して連結されたタイロッド23が、後輪転舵用部材
としてそれぞれ連結されている。本例の場合、タイロッ
ド23のタイロッドエンド23aの端部には、通常、螺軸23b
が設けられていることに着目して、連結体９の両端に上
記螺軸23aと対応した螺孔24をそれぞれ設け、上記螺軸2
3aを上記螺孔24に螺合することにより、連結体９とタイ
ロッド23との連結を行っている。したがって、連結体９
とタイロッド23との連結にあたっては、特別の連結手段
を講じる必要がなく、その連結作業も簡易に行える。ま
た、第１図および第４図に示すように、連結体９の中間
部には、連結体９を横切って前後方向に延びる上記入力
シャフト６の配設が阻害されることがないように、入力
シャフト６を貫通させるためのシャフト逃げ孔25が設け
られている。すなわち、入力シャフト６の配設配置を変
更することなく、連結体９をケーシングの前方側に配置
して、上記タイロッド９をケーシング13の前方側に配設
し、かつ連結体９をタイロッド９と略同一直線上に配置
することができるようにしている。なお、シャフト逃げ
孔25は、車幅方向径がアーム部材８の揺動行程と対応す
る長孔状に形成されている。 入力シャフト６の中間部に支持されてアーム部材8,8間
に配設される上記カム体７は、第１図および第３図に示
すように、各アーム部材8,8が支持する回転ローラ19,19
間にこれらに挟まれるようにして配置されている。そし
て、カム体７は、第３図に示すように、外周面における
各回転ローラ19,19と対抗するその両側方にそれぞれ、
第３図（ａ）に示すような中立状態での回転ローラ19と
の接点位置より上方の部位において、中立回転位置から
の回転角が小さい回転位置範囲において回転ローラ19の
車幅方向内方（回転軸心Ｏに向かう方向）の移動を許容
する第一凹面部26と、これよりさらに回転角が大きい回
転位置範囲において回転軸心Ｏからの距離が中立回転位
置でのカム体７の回転ローラ19との接点と回転軸心Ｏと
の間の距離（以下、これをローラ距離という。）よりも
大きい第二カム面27を有している。また、上記第一凹面
部26と回転軸心Ｏを挟んで対向する部位には、回転軸心
Ｏからの距離がローラ距離よりも大きくなる第一カム面
28が、上記第二カム面27と回転軸心Ｏを挟んで対向する
部位には、回転軸心Ｏからの距離がローラ距離よりも小
さく、回転ローラ29の車幅方向内方の移動を許容する第
二凹面部29が、それぞれ設けられている。 本例の場合、上記第一凹面部26は、中立状態での回転ロ
ーラ19との接点位置から滑らかに回転軸心Ｏからの距離
が減少した後たとえばこれと略同等の変化率をもって回
転軸心Ｏからの距離が滑らかに増大してその終端で回転
軸心Ｏからの距離がローラ距離と同様になるように、円
筒内面状に凹ませて形成されている。そして、上記第二
カム面27が、第一凹面部26の終端から連続して今度は回
転軸心Ｏからの距離がローラ距離よりも徐々にかつ滑ら
かに大きくなるように形成されている。また、第一凹面
部26と対応する上記第一カム面28は、第一凹面部26とは
逆に、上記接点位置から回転軸心Ｏからの距離がローラ
距離より徐々に増大した後たとえばこれと略同等の変化
率をもって回転軸心からの距離が徐々に減少しその終端
において回転軸心Ｏからの距離がローラ距離と同等とな
るように、円筒外面状に凸まされて形成されている。な
お、その凸量は、第二カム面27に比して小さくなってい
る。そして、上記第二凹面部29が、上記各第一カム面2
8,28の終端に続いて形成されている。 さて、ステアリング30を操舵して、たとえば前輪31を右
方向に転舵したとき、ラック杆３の車幅方向動を受けて
回転させられる伝動杆５およびこれに連結された入力シ
ャフト６の回転方向が、第１図および第６図において矢
印Ｐ方向とする。ステアリング30を右に切り始めること
により、カム体７が、第３図（ａ）で示すような中立状
態から回転させられると、その回転初期時には、第３図
（ｂ）に示すように、図において右側のアーム部材８が
支持する回転ローラ19にカム体７の第一カム面28が当接
し始める。これにより、上記回転ローラ19は、カム体７
に押されて徐々に車幅方向外方（回転軸心Ｏから離間す
る方向）に移動させられる。すなわち、後端部を支点と
して車幅方向揺動可能に支持されたアーム部材８が、後
端部を中心として第１図において矢印Ｒ方向に回動させ
られる。このとき、第３図（ｂ）に示すように、左側の
アーム部材８が支持する回転ローラ19には、上記第一カ
ム面27と対応する第一凹面部26が向かいあうようになる
から、回転ローラ19は車幅方向内方（上記右側の回転ロ
ーラ19における車幅方向外方の向きと一致する方向）の
移動を許容される状態となり、また、双方のアーム部材
8,8は、その前端部同士を連結体９を介して連結されて
いる。したがって、左側のアーム部材８は、右側のアー
ム部材８の回動に従動させられてこれと同方向（矢印Ｒ
方向）の回動を行い、またこれにより、連結体９が第１
図において車幅方向右側に移動させられる。このような
連結体９の車幅方向動により、連結体９の両端部に連結
された各タイロッド23,23は、第６図において矢印Ａ方
向に車幅方向動させられ、これによって、後輪32が前輪
31と同じ右方向にすなわち同位相に転舵され始める。ス
テアリング30の操舵量およびカム体７の回転角が徐々に
大きくなり、上記第一カム面28の終端が回転ローラ19に
近づくようになると、アーム部材8,8の回動量すなわち
後輪32の転舵量は、第５図に示すように最大値を経た後
徐々に小さくなり、第一カム面28の終端が回転ローラ19
に当接した時点で、後輪32の舵角は０となる。 ステアリング30の操舵量がさらに大きくなると、カム体
７も上記の回転位置から引き続き回転させられ、第３図
（ｃ）に示すように、右側のアーム部材８が支持する、
上記第一カム面28の終端が当接していた回転ローラ19に
は、今度は第二凹面部29が向かい合うようになるととも
に、左側のアーム部材８が支持する回転ローラ19に、第
二カム面27が当接し始める。これにより、左側のアーム
部材８が支持する回転ローラ19がカム体７に押されて、
左側のアーム部材８が後端部を中心として第１図におい
て矢印Ｌ方向に回動させられるとともに、左側のアーム
部材８が支持する回転ローラ19には第二凹面部27が向か
いあって車幅方向内方への移動を許容される状態となっ
ているから、右側のアーム部材８は、上記左側のアーム
部材８の回動に従動させられてこれと同方向（矢印Ｌ方
向）に回動させられる。このアーム部材8,8の矢印Ｌ方
向の回動により、今度は、連結体９が第１図において車
幅方向左側に移動させられるとともに、タイロッド23,2
3が第６図において矢印Ｂ方向に車幅方向動させられる
ので、後輪32は、上記舵角０の状態から前輪31とは逆に
左側に転舵される。すなわち、後輪32は、第５図に示す
ような動位相から逆位相への転換点となる舵角０のター
ニングポイントを経て、前輪31に対し逆位相に転舵され
始めるとともに、ステアリング30の操舵量およびカム体
７の回転角の増大に伴い、第二カム面27における回転ロ
ーラ19に当接する部位の回転軸心Ｏからの距離が増大す
るから、第５図に示すように、ステアリング30の切れ角
か大きくなるにつれ後輪32の逆位相における転舵量が徐
々に増大する。なお、本例の場合、ステアリング30の最
大切れ角約650゜に対して、カム体７の最大回転角は約8
0゜に設定しており、また、上記ターニングポイント
は、280゜前後のステアリング30の切れ角において設定
すると好適である。 また、前輪31が左側に転舵するようにステアリング30を
操舵した場合も、上記と同様に、ステアリング30の切れ
角が小さい場合には、後輪32は前輪31に対し同位相に転
舵され、ステアリング30の切れ角が大きい場合には、後
輪32は前輪31に対し逆位相に転舵される。 ところで、本例の場合、上記ターニングポイントの変更
は、第一カム面28の終端の回転角度位置すなわち第一凹
面部26と第二カム面27の境界点の回転角度位置を随時変
更することにより行える。また、上記第一カム面28およ
び第二カム面27の回転軸心Ｏからの距離を調整すること
により、同位相および逆位相での後輪32の転舵量の増減
を行うことができる。すなわち、カム体７の形状の簡単
な変更で、種々の後輪転舵パターンを設定することがで
きるのである。 しかも、本例においては、後輪転舵用部材としてのタイ
ロッド23と連結体９とを車幅方向において同一直線上に
並ぶように配置しているから、一方のアーム部材８が、
連結体９との連結部においてタイロッド23から車幅方向
の外力を受けた場合に、他方のアーム部材８と連結体９
との連結部において上記外力に起因したモーメントが作
用することがない。したがって、アーム部材８や連結体
９等に対して大きな強度を要求されないから、部材の小
型化が可能となり、コスト面等において有利となる。 なお、本発明の範囲は、上述した実施例に限定されるも
のではない。 上述したように本発明では、カム体の形状を変更するこ
とにより種々の後輪転舵パターンを設定することができ
るが、たとえば、上記実施例の場合、カム体の外周面
を、中立状態における上記回転ローラ19との接触回転位
置から所定の回転位置範囲において、上記第一カム面28
および第一凹面部26に代えて、回転軸心０からの距離が
回転軸心Ｏと上記回転ローラ19との間隔と同等の半径距
離を有する円筒外面状に形成することにより、ステアリ
ングの切れ角が小さい場合には、後輪を全く転舵させる
ことなく、ステアリングの操舵量が所定以上になったと
きに後輪を逆位相に転舵させることができる。また、入
力シャフトは、モータ等により駆動することも可能であ
り、この他、アーム部材と連結体との連結構造等におい
ても、上記実施例以外にも種々設計変更可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る後輪転舵機構を平面方向
から見た断面図、第２図は第１図のII−II線断面図、第
３図は実施例に係るカム体および回転ローラを第１図の
III−III線矢視方向から見てこれらによるカム機構作用
を説明する模式図、第４図は実施例に係る連結体を車両
前後方向から見た図、第５図は実施例における後輪転舵
角とステアリング操舵角との関係を示した、後輪転舵パ
ターンの一例を示すグラフ、第６図は実施例に係る後輪
転舵機構が採用される四輪操舵車両の全体構成を概略的
に示した図である。 ６……入力シャフト、７……カム体、８……アーム部
材、９……連結体、19……カムフォロア（回転ロー
ラ）、23……後輪転舵用部材（タイロッド）、26……凹
面部（第一凹面部）、27……カム面（第二カム面）、28
……カム面（第一カム面）、29……凹面部（第二凹面
部）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両前後方向に延びる入力シャフトと、 上記入力シャフトに連結されて上記入力シャフトの回転
   によりその軸心回りに回転させられるカム体と、 上記入力シャフトないしカム体を挟んで車幅方向に対向
   するようにその両側方に配設され、上記カム体の外周面
   に摺接するカムフォロアをそれぞれ中間部に支持する一
   方、後端部を支点として車幅方向揺動可能に支持された
   車両前後方向に延びる一対のアーム部材と、 上記一対のアーム部材のそれぞれの前端部に両端部を連
   結されて、上記一対のアーム部材間を車幅方向に延びる
   連結体とを備え、 上記カム体は、その外周面に、回転軸心からの距離が、
   中立位置での上記カムフォロアとの接点と回転軸心との
   間の距離よりも大きいカム面、および上記カム面と回転
   軸心を挟んで対向する部位において上記カムフォロアの
   車幅方向内方の移動を許容する凹面部を、中立位置から
   時計回り方向および反時計回り方向のそれぞれの所定の
   回転位置において有する一方、 上記連結体の両端部に、後輪転舵用部材をそれぞれ連結
   したことを特徴とする、後輪転舵機構。