JPH0829718B2 - 前後輪操舵車の後輪操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両の後輪を前輪の操舵操作に連動して操
舵し得る前後輪操舵車の後輪操舵装置に関する。

〔従来技術〕

この種の後輪操舵装置において、前輪の操舵操作に応
じて回転する回転軸を後輪側ステアリングリンク機構の
作動ロッドに連結し、前記回転軸の回転に応じて前記作
動ロッドをその軸線方向へ変位させて、前輪の小舵角時
には後輪を同相側に、また前輪の大舵角時には後輪を逆
相側に転舵させるようにした連結機構を備えてなる装置
が、従来、例えば特開昭61-9374号公報にて提案されて
いる。

しかして、同公報にて提案されている装置において
は、前記連結機構が、車体に組付けられるハウジングに
回転可能に組付けられて前記回転軸に連結され後端に偏
心軸を有して前記回転軸によって回転される入力軸と、
この入力軸の前記偏心軸上に回転自在に組付けられ前部
にピニオンをまた後部に偏心カムを一体に備えた筒部材
と、ハウジングに固定され前記ピニオンが噛合するイン
ターナルギヤと、前記筒部材の偏心カム上に回転自在に
組付けられかつ前記作動ロッドに設けたガイド部材によ
って上下方向へ摺動可能にガイドされて前記偏心カムの
動きを前記作動ロッドにその軸線方向への変位として伝
えるスライダを備える構成となっている。このため、同
装置においては、入力軸の回転によって前記偏心カムの
公転と自転の二つの運動が合成されて前記スライダに伝
わり、同スライダから前記作動ロッドへは前記合成運動
における左右方向への動きだけが伝わって、後輪が転舵
される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記した従来の装置においては、前記ピニ
オンとインターナルギヤの歯数比と前記偏心カムの偏心
量を各種組合せることによって、車種によって異なる車
の特性に見合った前輪転舵角に対する後輪転舵角（入−
出力特性）を設定することができるものの、前記歯数比
の設定に際しては、モジュール等のギヤ製作上の制約が
あるため、限られたスペース内で無段階に設定すること
ができず、車の特性に見合った最適な後輪転舵角を限ら
れたスペース内で設定することが難しいばかりか、前記
歯数比と偏心量の二つの値が決定されると、当該装置に
おける入−出力特性全体が必然的に決定されてしまうた
め、後輪が同相側に転舵されるときの特性（高速走行時
における操安性を確保するために必要な特性）が最適と
なるように設定すると後輪が逆相側に転舵されるときの
特性（低速走行時における小回り性を確保するために必
要な特性）が悪くなり、また後輪が逆相側に転舵されと
きの特性が最適となるように設定すると後輪が同相側に
転舵されるときの特性が悪くなるといった問題が生じる
ことが多く、総ての走行状態において各要求を満たす入
−出力特性を得ることはできない。

また、上記した従来の装置においては、入−出力特性
が車速に全く関係なく機械的に得られるため、高速走行
時に前輪が大きく転舵された場合にも安全性が確保され
るように後輪が逆相とされる量を比較的小さな値に抑え
る必要があり、定速走行時での小回り性が充分に得られ
ないといった問題もある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はかかる問題に対処すべくなされたもので、前
輪の操舵操作に応じて回転する回転軸を後輪側ステアリ
ングリンク機構の作動ロッドに連結し、前記回転軸の回
転に応じて前記作動ロッドをその軸線方向へ変位させ
て、前輪の転舵に応じて後輪を転舵させるようにした連
結機構を備えてなる前後輪操舵車の後輪操舵装置におい
て、前記連結機構を、ハウジングに軸送り機構を介して
回転可能かつ軸方向へ移動可能に組付けられて前記回転
軸に連結され中間部に軸線に対して設定角傾斜したピン
部を有して前記軸送り機構によって軸方向へ移動される
コニカルクランク軸と、このコニカルクランク軸の前記
ピン部上に回転自在に組付けられ同ピン部の径方向に延
びるロッド部を有して同ロッド部にて前記作動ロッドに
変換機構を介して連結され前記コニカルクランク軸の回
転によって揺動して前記作動ロッドをその軸線方向へ変
位させる連結体を備える構成とし、かつ前記軸送り機構
として車速に応じて前記コニカルクランク軸の単位角度
当りの送り量を可変とする軸送り機構を採用したことを
特徴とする。

〔発明の作用〕

本発明による後輪操舵装置においては、前輪の操舵時
にその操舵に応じて回転軸が回転すると、コニカルクラ
ンク軸が回転軸によって回転されると同時に軸送り機構
によって軸方向へ移動される。このため、コニカルクラ
ンク軸のピン部上に組付けられた連結体はコニカルクラ
ンク軸の回転に応じて揺動するとともにコニカルクラン
ク軸の軸方向移動に応じて軸方向移動し、同連結体の揺
動と軸方向移動の二つの動きが合成されて変換機構を介
して作動ロッドに伝わる。したがって、作動ロッドは上
述した合成された動きに応じてその軸線方向へ変位し、
前輪の転舵に応じて後輪を転舵させる。

しかして、本発明による後輪操舵装置においては、軸
送り機構による送り量を適宜に設定するとともに、コニ
カルクランク軸におけるピン部の傾斜角を適宜に設定す
ることにより、コニカルクランク軸の回転によって得ら
れる作動ロッドの軸方向変位を適宜設定できて、車種に
よって異なる車の特性に見合った前輪転舵角に対する後
輪転舵角を設定することができる。

〔発明の効果〕

ところで、本発明による後輪操舵装置においては、上
記した軸送り機構による送り量とコニカルクランク軸に
おけるピン部の傾斜角が、限られたスペース内であって
も何等製作上の制約を受けることなくそれぞれ適宜無段
階に設定できるものであるため、車種によって異なる車
の特性に見合って最適な後輪転舵角を限られたスペース
内にて極めて容易に設定することができる。

また、本発明による後輪操舵装置においては、前記軸
送り機構として、車両に応じて前記コニカルクランク軸
の単位角度当りの送り量を可変とする軸送り機構が採用
されているため、この軸送り機構において低速走行時に
おける送り量を大きくして前輪が小さく転舵された場合
に後輪が同相とされる量を小さな値とするとともに前輪
が大きく転舵された場合に後輪が逆相とされる量を大き
な値とし、また高速走行時における送り量を小さくして
前輪が小さく転舵された場合に後輪が同相とされる量を
大きな値とするとともに前輪が大きく転舵された場合に
後輪が逆相とされる量を小さな値として、低速走行時に
おける良好な小回り性の確保と高速走行時における良好
な操安性の確保と安全性の確保を図ることができる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第４図は本発明による後輪操舵装置を備えた前輪操舵
車を概略的に示している。第４図に示した車両におい
て、前輪側ステアリングリンク機構10を構成するラック
バー11はステアリングホイールWSの操作により左右方向
へ変位されるもので、各前輪WFに舵角を与えるナックル
アーム12,13にタイロッド14,15を介して連結されてい
る。なお、ラックバー11,ナックルアーム12・13,タイロ
ッド14・15の各連結部にはボールジョイントがそれぞれ
介装されている。また、後輪操舵装置は回転軸20を介し
てラックバー11に連結されている。

回転軸20はメインシャフト21,前後一対の中間シャフ
ト22,23及びピニオンシャフト24の４本のシャフトに分
割されており、メインシャフト21は中間シャフト22及び
ピニオンシャフト24を介してラックバー11に連結されて
いる。またメインシャフト21は車体に回転可能に支持さ
れていて、車体の前部から後方へ所定長さ延びている。
なお、回転軸20の分割数は適宜変更が可能である。

後輪操舵装置は、第１図〜第４図にて示したように、
回転軸20と作動ロッド30を連結する連結機構Ａと、両後
輪WRを連結するリンク機構Ｂと、連結機構Ａとリンク機
構Ｂを連結するとともに連結機構Ａからリンク機構Ｂに
伝わる力を助勢するパワステアリング機構Ｃを備えてい
る。

連結機構Ａは、車体に組付けられるハウジングＨに組
付けられた入力軸41,コニカルクランク軸42,軸送り機構
D,連結体43及びロータ44を備えている。入力軸41は、一
対の軸受51,52によってハウジングＨに回転可能かつ軸
方向へ移動不能に組付けられていて、先端にて回転軸20
の中間シャフト23に一体回転可能に連結されており、そ
の後方筒部41a内にはコニカルクランク軸42の先端がボ
ールスプライン45を介して一体回転可能かつ軸方向へ摺
動可能に連結されている。なお、ボールスプライン45は
公知のものであり、これにより入力軸41とコニカルクラ
ンク軸42間の軸方向における摺動抵抗は小さくされてい
る。

コニカルクランク軸42は、中間部に軸線L1に対して設
定角θ傾斜したピン部42aを有していて、その後端42bに
て軸送り機構Ｄを介してハウジングＨに組付けられてお
り、ハウジングＨに対して回転可能かつ軸方向へ移動可
能となっている。

軸送り機構Ｄは、車速に応じてコニカルクランク軸42
の単位角度当りの送り量を可変とする機構、すなわちコ
ニカルクランク軸42の回転時に同軸42を車速に応じた所
定の送り量にて軸方向へ移動させる機構であり、ボール
ねじ機構D1と、このボールねじ機構D1におけるボールナ
ット46を回転させる電動モータＭによって構成されてい
る。

ボールねじ機構D1は、コニカルクランク軸42の後端軸
部外周に形成したねじ溝42cと、ハウジングＨに一対の
軸受57,58を介して回転可能かつ軸方向へ移動不能に組
付けられ内部にねじ溝42cに循環供給される多数のボー
ルを収容し中央部外周にウオームホイール46aを有する
ボールナット46によって構成されている。なお、本実施
例においては、第４図から明らかなように、中間軸20が
ステアリングホイールWSと同一方向へ回転するようにな
っているため、溝42cの螺旋方向が左方向としてある
が、中間軸20がステアリングホイールWSとは逆方向に回
転するような構成である場合には、溝42cの螺旋方向を
右方向とする必要がある。

電動モータＭは、車速及びコニカルクランク軸42の回
転に応じて作動してウォームホイール46aに係合するウ
ォームMaを回転するものであり、図示を省略した制御装
置によって作動を制御されるようになっている。しかし
て、電動モータＭは、車速が低速である場合（例えば、
20Km/h以下）、コニカルクランク軸42が回転するときウ
ォームホイール46aを一方へ回転してコニカルクランク
軸42の軸方向送り量を第１設定値とし、第７図のa1にて
示した特性が得られるようにし、また車速が中速である
場合（例えば、20Km/h〜60Km/hのとき）、コニカルクラ
ンク軸42が回転するとき停止してコニカルクランク軸42
の軸方向送り量を第２設定値（溝42cのリードによって
決定される値であり、第１設定値より小さい）とし、第
７図のa2にて示した特性が得られるようにし、更に車速
が高速である場合（例えば、60Km/h以上）、コニカルク
ランク軸42が回転するときウォームホイール46aを他方
へ回転してコニカルクランク軸42の軸方向送り量を第３
設定値（第２設定値より小さい）とし、第７図のa3にて
示した特性が得られるようにする。

連結体43は、コニカルクランク軸42のピン部42a上に
一対の軸受53,54を介して回転自在に組付けられてい
て、ピン部42aの径方向へ延びるロッド部43aを有してお
り、このロッド部43aにてボール軸受47を介してロータ4
4に連結されている。ボール軸受47は、ロッド部43a上に
摺動可能に嵌合されていて、ロータ44に設けた球状取付
穴44a内に傾動可能に組付けられている。ロータ44は、
４本のボルト44Cによって連結された上下二分割可能な
部材44A,44Bによって構成されていて、ハウジングＨに
一対の軸受55,56を介して回転自在に組付けられてお
り、作動ロッド30の一側に形成したラック歯30aと噛合
するセクタ歯44bを有している。なお、両軸受55,56にお
けるガタは、ハウジングＨに螺着したホルダHa（ロック
ナットHbにより固定されている）を螺進させることによ
り無くすることができる。

リンク機構Ｂは、第３図及び第４図にて示したよう
に、作動ロッド30と、作動ロッド30を貫通して設けたリ
レーロッド71と、同リレーロッド71の左右両端にボール
ジョイントを介して連結したタイロッド72,73と、各タ
イロッド72,73にボールジョイントを介して連結したナ
ックルアーム74,75によって構成されていて、ナックル
アーム74,75の左右方向への変位により両後輪WRが転舵
されるようになっている。なお、ハウジングＨの各端部
と各タイロッド72,73の端部に両端を固着した各ブーツ7
6,77の内部はパイプ78によって連続されていて、リレー
ロッド71の左右動が阻害されないようにしてある。

リレーロッド71は、作動ロッド30を貫通し両端が作動
ロッド30からそれぞれ突出する第１ロッド71Aと、同第
１ロッド71Aの左右両端に螺着連結された第２ロッド71B
及び第３ロッド71Cと、各ロッド71B,71Cの螺合量を固定
するロックナット71D,71Eによって構成されていて、長
さ調整ができるようになっており、またハウジングＨに
組付けた軸受ブッシュ61,62により軸方向へ摺動可能に
支承されている。なお、第２ロッド71Bの外端にはタイ
ロッド73の球状端部73aとによりボールジョイントを構
成するソケット71b1が一体的に形成されている。また、
リレーロッド71と作動ロッド30間にはスプリング31と左
右一対のフランジ付スリーブ32,33が介装されていて、
両ロッド30,71の相対的な軸方向移動が所定量弾撥的に
伝達されるようになっている。

バワステアリング機構Ｃは、作動ロッド30からリレー
ロッド71に伝わる力を助勢するものであり、制御弁C1,
パワシリンダC2等によって構成されている。制御弁C1
は、スプール型の制御弁であり、作動ロッド30内に嵌合
固着したバルブスリーブ34と、リレーロッド71における
第１ロッド71Aの一部に形成したバルブスプール71a1を
備えていて、バルブスプール71a1に形成された供給ポー
ト71a2は第１ロッド71Aに設けた通孔（図示省略）と第
２ロッド71Bに設けた通孔71b2を通して第２ロッド71Bに
設けた流入ポート71b3に連通し、またバルブスプール71
a1に形成された両排出ポート71a3は第１ロッド71Aに前
記通孔と分離して平行に設けた通孔（図示省略）と同通
孔の端部から径方向外方へ延びる通孔71a4と第２ロッド
71Bに設けた通孔71b4を通して第２ロッド71Bに設けた流
出ポート71b5に連通している。なお、流入ポート71b3は
油圧ポンプＰに接続され、流出ポート71b5はリザーバＴ
に接続されている。

一方、パワシリンダC2は、ハウジングＨの一部を利用
して構成したシリンダ本体Hgと、同シリンダ本体Hg内に
軸方向へ摺動可能に嵌挿されて左右一対の油室R1,R2を
形成するピストン71c1を備えていて、ピストン71c1はリ
レーロッド71の第３ロッド71C上に固着されている。第
３図左方の油室R1は、第３ロッド71Cに設けた通孔71c2
と内孔71c3及び第１ロッド71Aに設けた通孔71a5を通し
てバルブスプール71a1に形成された第３図左方ポート71
a6に連通し、また第３図右方の油室R2は、第３ロッド71
Cに設けた通孔71c4及び第１ロッド71Aに通孔71a5と分離
して平行に設けた通孔71a7を通してバルブスプール71a1
に形成された第３図右方ポート71a8に連通している。

上記のように構成した本実施例においては、ステアリ
ングホイールWSを回転操作すると、ラックバー11が左右
方向へ変位して前輪WFが操舵される。この操舵時には、
ラックバー11によって回転軸20が回転され、連結機構Ａ
における入力軸41が回転されてコニカルクランク軸42が
回転されると同時に軸送り機構Ｄによって軸方向へ移動
される。このため、コニカルクランク軸42のピン部42a
上に組付けられた連結体43は、第５図（車両前方からみ
てコニカルクランク軸42が90度右回転したときのもの）
及び第６図（車両前方からみてコニカルクランク軸42が
180度右回転したときのもの）にて例示したように、コ
ニカルクランク軸42の回転に応じて揺動するとともに、
コニカルクランク軸42の軸方向移動に応じて軸方向移動
し、同連結体43の揺動と軸方向移動の二つの動きが合成
されてボール軸受47及びロータ44を介して作動ロッド30
に伝わる。したがって、作動ロッド30は上述した合成さ
れた動きに応じてその軸線方向へ第７図の実線b1,b2,b3
にて示した量（これらの量は、一点鎖線にて示した連結
体43の揺動によって得られる動き量ｃと、二点鎖線にて
示した連結体43の軸方向移動によって得られる動き量a
1,a2,a3が合成されて得られるものである）変位し、前
輪WFの小舵角時には小さく同相側へ、また前輪WFの大舵
角時には後輪WRを大きく逆相側に転舵させる。なお、作
動ロッド30の移動はスプリング31等を介してリレーロッ
ド７に伝わるとともに、パワシリンダ機構Ｃの作動をも
たらすため、後輪WRがパワシリンダ機構Ｃによって助勢
されながら転舵される。

しかして、本実施例においては、軸送り機構Ｄによる
送り量（ねじ溝42cのリードと電動モータＭの回転方向
及び量によって決定される）を適宜に設定するととも
に、コニカルクランク軸42におけるピン部42aの傾斜角
θを適宜に設定することにより、コニカルクランク軸42
の回転によって得られる作動ロッド30の軸線方向へ変位
を適宜に設定できて、車種によって異なる車の特性に見
合った前輪転舵角に対する後輪転舵角を設定することが
できる。

ところで、本実施例においては、上記した軸送り機構
Ｄによる送り量とコニカルクランク軸42におけるピン部
42aの傾斜角θが、限られたスペース内であっても何等
製作上の制約を受けることなくそれぞれ適宜無段階に設
定できるものであるため、車種によって異なる車の特性
に見合った最適な後輪転舵角を限られたスペース内にて
極めて容易に設定することができる。

また、本実施例においては、車速に応じてコニカルク
ランク軸42の単位角度当りの送り量を可変とする軸送り
機構Ｄが採用されているため、この軸送り機構Ｄにおい
て低速走行時における送り量を大きくして前輪WFが小さ
く転舵された場合に後輪WRが同相とされる量を小さな値
とするとともに前輪WFが大きく転舵された場合に後輪WR
が逆相とされる量を大きな値とし（第７図のa1,b1参
照）、また高速走行時における送り量を小さくして前輪
WFが小さく転舵された場合に後輪WRが同相とされる量を
大きな値とするとともに前輪WFが大きく転舵された場合
に後輪WRが逆相とされる量を小さな値として（第７図の
a3,b3参照）、低速走行時における良好な小回り性の確
保と高速走行時における良好な操安性の確保と安全性の
確保を図ることができる。

なお、本実施例においては、連結機構Ａより後輪WR側
にパワステアリング機構Ｃを配設したため、後輪WRから
の外力によりリレーロッド71が軸方向へ押動されるとき
には、制御弁C1が作動して前記外力に対向する力が生じ
るようにパワシリンダC2を作動させる。したがって、前
記外力は打ち消され同外力によって後輪操舵装置が作動
することはない。

〔変形例〕

上記実施例においては、ボールナット46を回転させる
アクチュエータとして電動モータＭを採用したが、同電
動モータＭに代えて油圧シリンダを採用することも可能
である。油圧シリンダを採用した場合には、ボールナッ
ト46の外周にピニオンを形成しこれを油圧シリンダによ
って押動されるラックによって回転させるようにして実
施する。

また上記実施例においては、前輪WFの操舵操作に応じ
て回転する回転軸20が前輪側ステアリングリンク機構の
ラックバー11に連結されていて同ラックバー11の軸方向
移動によって回転されるようにしたが、ステアリングホ
イールWSによって直接回転されるステアリングメインシ
ャフトに回転軸20を連結して同ステアリングメインシャ
フトによって回転軸20が回転されるようにして実施例す
ることも可能である。

更に、上記実施例においては、作動ロッド30とリレー
ロッド71を別部材として軸方向へ相対移動可能に構成す
るとともに、両ロッド30,71と同軸的にパワステアリン
グ機構Ｃを配設したが、両ロッド30,71を一体化すると
ともにパワステアリング機構Ｃを無くして実施すること
も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第３図のＩ−Ｉ線に沿う拡大縦断側面図、第２
図は第１図に示した部分の部分破断平面図、第３図は当
該後輪操舵装置の縦断正面図、第４図は当該後輪操舵装
置を備えた車両の一例を概略的に示す平面図、第５図及
び第６図は当該後輪操舵装置の要部作動説明図、第７図
は当該後輪操舵装置によって得られるコニカルクランク
軸の回転角と作動ロッドの軸方向変位量の関係を示す線
図である。 符号の説明 10……前輪側ステアリングリンク機構、20……回転軸、
30……作動ロッド、30a……ラック歯、42……コニカル
クランク軸、42a……ピン部、42c……ねじ溝、43……連
結体、43a……ロッド部、44……ロータ、44b……セクタ
歯、47……ボール軸受、Ａ……連結機構、Ｂ……後輪側
ステアリングリンク機構、Ｄ……軸送り機構、D1……ボ
ールねじ機構、Ｈ……ハウジング、L1……コニカルクラ
ンク軸の軸線、Ｍ……電動モータ（アクチュエータ）、
WS……ステアリングホイール、WF……前輪、WR……後
輪。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前輪の操舵操作に応じて回転する回転軸を
   後輪側ステアリングリンク機構の作動ロッドに連結し、
   前記回転軸の回転に応じて前記作動ロッドをその軸線方
   向へ変位させて、前輪の転舵に応じて後輪を転舵させる
   ようにした連結機構を備えてなる前後輪操舵車の後輪操
   舵装置において、前記連結機構を、ハウジングに軸送り
   機構を介して回転可能かつ軸方向へ移動可能に組付けら
   れて前記回転軸に連結され中間部に軸線に対して設定角
   傾斜したピン部を有して前記軸送り機構によって軸方向
   へ移動されるコニカルクランク軸と、このコニカルクラ
   ンク軸の前記ピン部上に回転自在に組付けられ同ピン部
   の径方向に延びるロッド部を有して同ロッド部にて前記
   作動ロッドに変換機構を介して連結され前記コニカルク
   ランク軸の回転によって揺動して前記作動ロッドをその
   軸線方向へ変位させる連結体を備える構成とし、かつ前
   記軸送り機構として車速に応じて前記コニカルクランク
   軸の単位角度当りの送り量を可変とする軸送り機構を採
   用したことを特徴とする前後輪操舵車の後輪操舵装置。
2. 【請求項２】前記軸送り機構が、前記コニカルクランク
   軸の軸部外周に形成したねじ溝と、前記ハウジングに回
   転可能かつ軸方向へ移動不能に組付けられ内部に前記ね
   じ溝に循環供給されるボールを収容するボールナットか
   らなるボールねじ機構と、前記ハウジングに固着され車
   速及び前記コニカルクランク軸の回転に応じて作動して
   前記ボールナットを回転させるアクチュエータによって
   構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の前後輪操舵車の後輪操舵装置。