JPS5977971A

JPS5977971A - 車両の４輪操舵装置

Info

Publication number: JPS5977971A
Application number: JP18944882A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Kanazawa; 金澤　啓隆; Teruhiko Takatani; 高谷　輝彦; Naoto Takada; 直人高田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1982-10-28
Filing date: 1982-10-28
Publication date: 1984-05-04
Also published as: JPS6365547B2

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】とともに後輪も転舵する装置、すなわち操舵輪である前
輪を操舵することによって前輪とともに後輪も転舵する
４輪操舵装置に関するものである。

従来、４輪車における操舵装置は前輪のみを転舵するも
のであり、後輪は前輪の操舵とは関係なく走行状況によ
って多少の１・−イン、トーアウトはするものの、積極
的に転舵するようにはなっていない。しかし、最近前輪
とともに後輪をも転舵するようにした４輪操舵装置が提
案され、（例えば特開昭５　５　−９１．／１５１３号
）この種の装置の研究がなされている。

４輪操舵装置によれば、車両の種々の走行状態に応じて
従来不可能であった便利な操縦や、より操安性を向上さ
せた走行が可能になる。例えば、縦列駐車や車庫入れの
ような極低速における車両の操縦において、前輪に対し
て後輪を逆向きに転舵することにより（これを逆位相と
℃・う）、車両の向きを大きく変化させることが可能に
なり、従来では不可能もしくは非常に困難であった泉い
場所への駐車が可能、あるいは容易になる。また、Ｕタ
ーンにおいても、最小回転半径を小さくすることができ
るので有利である。さらに、このように後輪を前輪と逆
位相に転舵することにより内輪差をきわめて小さく、あ
るいはなくすることができ、狭い角を曲がるときなど有
利である。また、このような極低速における車両の操縦
において前輪に対して後輪を同じ向きに転舵すれば（こ
れを同位相という）、車両を全体的に平行移動させるこ
とも可能になり、駐車や車庫入れのときに便利なことも
多い。

一方、中高速走行においてレーンチェンジをする場合、
同位相の４輪操舵を行なえば前後輪に同時に横方向の力
が加わって位相遅れのないスムーズなレーンチェンジが
可能になり、このときヨーイングを抑制することがでな
く行なうことができる。また、コーナリング時には、逆
位相に後輪を転舵することにより、効果的に車の向きを
変えることができる。

さらに、直進走行時、横風等の外乱に対してこの外乱の
作用に対抗する方向に後輪を転舵するようにすれば、外
乱に対して安定した走行を維持することができ、安定し
た高速直進性を得ることもできる。

また、旋回中、前輪の操舵角を一定にしたまま加減速を
しても、加減速に応じて後輪の舵角を変化させることに
より、コースを外れないようにして安定した旋回を行な
うようにすることもできる。すなわち、従来の車両では
直進安定性のために操縦特性は多少アンダーステア傾向
に調整されており１．旋回中に加速するとコースから外
方へ外れる傾向があるが、とのとき後輪を逆位相に転舵
することにより、その外れる分を修正することができ、
安定した旋回を実現することができる。

居住性の面からも、同一のホイールベースで小さい最小
回転半径を得ることができるので、ホイールベースを大
きくすることができるし、この他にも、前輪の実舵角を
小さくすることができることからデザイン的にも新しい
試みが可能になるなど数々の利点が挙げられる。

このように、４輪操舵は実用上有利な点が多く、極めて
有用性の高いものである。

これまで、この４輪操舵に関し、後輪の転舵を有効に行
なうため各種の具体的構成が提案されている。例えば低
速では逆位相、高速では同位相の４輪操舵をするように
したもの（特開昭５５−９１．４５７号）、前輪の操舵
角が小さい範囲では同位相、太きいときは逆位相にした
もの（特開昭５６−５２７０号）、前輪の操舵角が所定
以下の範囲においてのみ後輪を前輪の転舵角に比例して
転舵するようにし、所定以上の範囲では前輪の転舵角に
関係なく後輪の転舵角を一定としたもの（特開昭５６−
１６３９６９号）等が知られている。

これらの４輪操舵装置は、車速が小さいとき、あるいは
前輪操舵角が大きいときは、操舵は車両の向きを大きく
変えたい場合が多く、車速が大きいときあるいは前輪操
舵角が小さいときは僅かな横移動がしたい場合が多いと
いう経験則に基づいて、後輪を常に望ましい方向に転舵
するようにしたものである。

しかしながら、単に車速あるいは前輪操舵角に応じて後
輪の転舵角を制御するようにしたものでは、実際に走行
する車両の種々の走行状況に十分に対応することができ
ず、場合によっては不都合なことも多い。

例えば、壁等に近接して駐車していた車両を急ハンドル
を切って始動させるとき、車速が零に近いために後１ま
逆位相に転舵され、車両の後部が壁等に当って車体を損
傷するという問題もある。また、中高速で走行している
間に急制動して車速が急に低下した場合、車速か低速に
なるために後輪が逆位相に転舵され、いわゆる車のすく
い込み現象が生じるという問題も生じる。

そこで、低速のときには転舵比（前輪転舵角に対する後
輪転舵角の比）を零にして、すなわち後輪は転舵させな
いで上記のような事故を防止するようにしたものも提案
されている。（例えば特開昭５６−１６７５６２号）し
かし、この場合は前輪の転舵角に関係なく低速の場合は
後輪の転舵角を零にするものであるから、低速でＵター
ンをしたり、大きく車両の向きを変えたりするときにも
後輪の転舵角は零となって、従来の前輪のみ操舵する車
両と変わらなくなり、逆位相の４輪操舵による効果的な
小回りができないという難点がある。

本発明はこのような問題点に鑑み、低速時の逆位相の４
輪操舵による利点を生かしつつ、上記のような壁面への
衝突や急制動時のすくい込みを防＋ｈした４輪操舵装置
を提供することを目的とするものである。

本発明による４輪操舵装置は、前輪を転舵するステアリ
ング装置、後輪を転舵する後輪転舵装置、および後輪転
舵装置を前輪の転舵角に応じて制御するコントローラか
らなる４輪操舵装置において、前輪転舵角に対する後輪
転舵角特性を車速に応じて変えるとともに、極低車速域
において、前輪転舵角に対する後輪転舵角の転舵角をス
テアリング操舵角が所定値以下であるとき零位相とし、
この所定値より太きいとき逆位相とするようにしたこと
を特徴とするものである。すなわち、車速が極低速とな
ったときには、転舵角を前輪転舵角が小さいとき零位相
とし、太きいとき逆位相としたことを特徴とするもので
ある。

このように構成した本発明の４輪操舵装置によれば、前
輪転舵角が小さく車速が極低速域にあるときは後輪は全
く転舵されないから、壁等に車体をぶつけることもない
し、中高速で走行中にブレーキをかけてもすく（・込み
現象を起こすことがなく、運転者に不安感を与えること
がない。

なお、ここで極低速域あるいは極低車速域とは、車速が
Ｏ〜１．０ｋｂ味するものである。また、高速域とは８０軸／ｈ以上、
中速域とは３０〜８０１ｃｍ／ｈ程度、低速域とは１０
〜３０ｂ／１１程度の範囲を意味するものである。

次に、図面により本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の４輪操舵装置における前輪転舵角（θ
Ｆ）に対する後輪転舵角（θＲ）の関係（特性）を示す
ものであり、高速になるにしたがってθＦに対するθＲ
の大きさく転舵比θＲ／θＦ）が太き（なって前輪の転
舵に対する後輪の応答がよくなるようになし、これによ
って高速時に横方向の力を十分に作用させ、敏速なレー
ンチェンジができるようにするとともに、低速になるに
したがって転舵比を小さくし、方向転換を容易にしてい
る。また、極低速域においては前輪転舵角θＦが所定値
（図中にＩ（で示す）より大きいときは大きく車の向き
を変えたいときであるとして方向転換が容易になるよう
に後輪を逆位相に転舵するようにしている。そして、本
発明の特徴により、極低速域で前輪転舵角θＦが上記所
定値１〈より小さいときは後輪転舵角θＲを零にしてい
る。この所定値にとしては、例えば５°（すなわち前輪
転舵角θＦ＝５°）程度が好ましい。

次に第２図および第３図によって、上記のような特性を
実現する４輪操舵装置の具体的構成を説明する。第２図
は油圧を利用した例、第３図はリンクを利用した例を示
すものである。

第２図に示す構成では、前輪１，１と後輪２．２とは機
械的に分離され、ステアリングホイール３の操舵角θＨ
を検出する前輪転舵角センサ４の出力４ａを、後輪転舵
装置のコントローラ１０に入力し、この入力信号１（よ
って後輪２，２を転舵するようにしている。前輪の転舵
装置は、周知のようにステアリングホイール３の軸３Ａ
に固設したピニオン５によりラック６を車両の幅方向（
矢印Ａで示す）に移動し、このラック６０両端に連結し
たタイロッド７．７を介して左右の前輪１，１のナック
ルアーム８，８をその軸８ａ、８ａのまわりに回動して
前輪−１，１を左右に転舵するように構成されている。

すなわち、図中ステアリングホイール３を矢印りの方へ
回転すると、ステアリングシャフト３Ａは矢印りの方向
に回転し、ビニオン５を同じくＬ方向に回転し、ラック
６をＬ方向に移動させる。これにより左右の前輪１，１
のナックルアーム８．８はタイロッド７．７を介してＬ
方向に回動し、前輪１，１をナックルアーム８，８の軸
８ａ、８ａを中心にＬ方向へ回動させ、左へ操舵する。

このとき、操舵角センサ４はステアリング３がＬ方向へ
角度θＨだけ回転したことを出力信号４ａとして出力し
、これを後輪転舵装置のコントローラ１０の前輪転舵角
入力１０Ａに入力する。

コントローラ１０は、電源１１により電力に、車速セン
サ】２に接続された車速入力］、　ＯＢと、後輪転舵角
センサ１３に接続されたフィードバック用入力１ｏｃを
備え、さらに後輪の転舵方向を制御するソレノイド２゜
に接続される転舵方向出力ＩＯＤと後輪の転舵角θＲを
制御する油圧用メインポンプ２］のモータ２１Ａに接続
される油圧ポンプモーフ出力１０Ｅを備えている。

油圧用メインポンプ２１はオイル（油圧作動油）を吐出
するポンプ２１Ｂを備え、このポンプ２１Ｂは転舵方向
切換バルブ２２を介して油圧アクチュエータ２３と接続
されており、このパルプ２２とポンプ２１Ｂの間にはオ
イル往路２４Ａとオイル還路２４．　Ｃを短絡し、途中
にオリフィス２４．　ｂを備えたオリフィス路２４Ｂが
設けられ、オイル還路２４Ｃの途中にはオイルのリザー
バ２５が配されている。

転舵方向切換バルブ２２は、オイル往路２４Ａとオイル
還路２４Ｃに接続される２つの入口とこれに連通した２
つの出口からなるバルブ部分を、正２２Ａ、逆２２Ｂ１
停止２２Ｃの３個並列に切換自在に有しており、前記ソ
レノイド２０の操作により、これら３つのパルプ部分２
２　Ａ、　　２２　Ｂ、　　２２　Ｃのいずれか１つが
上記オイル往路２４Ａ、還路２４Ｃに接続されるように
なっている。このバルブ２２０２つの出口は油圧アクチ
ュエータ２３の右側オイル通路２３Ｒと、左側オイル通
路２３Ｉ・にそれぞれ接続され、これらの右側オイル通
路２３Ｒと左側オイル通路２３Ｌは、このバルブ２２を
介して前記往路２４Ａと還路２４．　Ｃに連通されてい
る。

油圧アクチュエータ２３は、右と左のオイル通路２３Ｒ
，２３Ｌにかかる圧力差により、その出力軸であるロッ
ド２６を車両の幅方向（矢印Ｂで示す）に移動させ、夕
・ｆロッド２７゜２７を介して後輪２，２のナックルア
ーム２８゜２８をその軸２８ａ、２８ａのまわりに回転
させ、これにより後輪２，２を左右に転舵する。

図示の例においては、前輪１，１を左方向りに転舵し、
後輪２，２を前輪１，１と同位相に転舵する場合、転舵
方向切換バルブ２２を正２２Ａの位置にセットし、オイ
ルを往路２４Ａからオリフィス路２４Ｂを介して還路２
４Ｃへ流し、リザーバ２５を経てポンプ２１Ｂへ戻す。

これにより、オリフィス２４ｂの手前すなわち往路２４
Ａ側の圧力が高（なり、オリフィス２４ｂの後方すなわ
ち還路２４Ｃ側の圧力が低くなって、パルプ２２の正２
２Ａ部分を通して右側オイル通路２３Ｒの圧力が左側オ
イル通路２３Ｉ７の圧力に比して高くなり、油圧アクチ
ュエータ２３の作動ロッド２６はＬ方向に駆動される。

このときの駆動量はメインポンプモータ２１Ａに入力さ
れる電流量によって決められる。これにより、後輪２，
２はタイロッド２７．２７を介して左方向りに転舵され
、後輪２，２は前輪１．１と同位相に転舵される。

前輪１，１を右方向に転舵し、後輪２，２を前輪１，１
と同位相に転舵する場合には、転舵方向切換パルプ２２
を逆２２Ｂの位置にセラ］・シ、右側オイル通路２３Ｔ
（と左側オイル通路２３Ｌの圧力関係を前述とは逆にし
て作動ロッド２６を右方向に駆動する。

また後輪２，２を前輪１，１と逆位相に転舵する場合に
は、ステアリング方向と転舵方向切換バルブ２２の正２
２Ａ１逆２２Ｂの対応を上記同位相の場合とは反対に、
すなわち前輪１，１を左方向に転舵する場合には逆２２
Ｂに、前輪１，１を右方向に転舵する場合には正２２Ａ
にセットする。

後輪２，２の転舵角θＲを零にするときは、パルプ２２
の停止２２Ｃの部分をオイル通路に接続して、ポンプ２
１Ｃと油圧アクチュエータ２３との連通を断ち、油圧ア
クチュエータ２３の左右のオイル通路２３　Ｌ、　　２
３　Ｒ間の圧力差をなくし、作動ロッド２６を中立の位
置にセットする。このとき、作動ロッド２６が中立の位
置に必ずセットされるようにするため、作動ロッド２６
にはセット荷重をかけて、機械的に中立位置に付勢され
るようにしておくのが望ましい。

前輪１，１０転舵方向は、前輪転舵角センサ４の出力４
ａによってコントローラ１ｏに入力され、また後輪２，
２を前輪１，１に対して同位相あるいは逆位相のどちら
に設定するかは、車速センサ１２が検出した車速に応じ
、あらかじめ設定された車速対応パターンにしたがって
コントローラ１０が決定する。

コントローラ１０は、操舵角上ンサ４からの入力θＨ（
これは前輪１，１０転舵角θＦに比例する）と、車速セ
ンサ１２がらの入力Ｖに応じて、第１図に示したような
特性によって制御信号を出力し、後輪２，２を転舵する
。

上記のような油圧アクチュエータを利用した４輪操舵装
置によれば、後輪の転舵がスムーズにしかもステアリン
グに４輪操舵のための特別な負荷をかけることなく行な
われ、実用上有利である。

しかしながら、油圧装置にはモータやポンプ、また油圧
アクチュエータやコントロール用のパルプなど重くてコ
ストの高い部品が必要であり、車両の重量を大きくし、
製造上の組立ても複雑化してコスト高の原因となるので
、比較的小型の車両には不向きである。そこで、簡単な
リンク機構を利用した４輪操舵装置が実用上有利な場合
もある。

以下、この種のリンク式の機構の例を第３図により説明
する。なお、第３図の構成中、第２図の構成中の部材と
同等の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する
。

第３図に示すリンク式の構成では、ステアリングホイー
ル３により車両の幅方向に移動されるラック６の一部に
摺動係合用のスロット６Ａを設け、このスロツ）６Ａか
ら後輪２゜２の操舵ロッド４１に設けられた摺動係合用
のスロット４１Ａまでの間をリンク機構により連結し、
前輪１，１の転舵角θＦに応じて後輪２，２を望ましい
方向に望ましい大きさの転舵角θＲだけ転舵するように
している。

このリンク機構は、前輪側の摺動係合用スロツ）６Ａに
摺動自在に係合した一端３１Ａを有し固定軸３１ａに軸
支された第１のＩ７字形レバー３１、この第１のＬ字形
レバー３１の他端３１Ｂに一端３２Ａを回動自在に連結
した連結レバー３２、この連結レバー３２の他端３２Ｂ
に一端３３Ａを連結し、他端；３３Ｂを固定軸３３ａに
軸支した揺動レバー３３、この揺動レバー３３の前記一
端３３Ａと前記中間レバー３２の他端３２Ｂとの連結軸
に一端３４’Ａを回動自在に連結したコントロールレバ
ー３４、このコントロールレバー３４の遊端部近辺に摺
動自在に係合し、スクリューロッド３７に螺合した送り
スリーブ３６の」二に回動軸３５Ａをもって軸支された
受はスリーブ３５、このスクリューロッド３７を回転サ
セルモータ３８、上記コントロールレバー３４の中間位
置に設けた軸支部３４Ａに一端３９Ａを軸支された連結
レバー３９、およびこの連結レバー３９の他端３９Ｂに
一端４．ＯＡを連結し、他端４０Ｂを前記後輪側の摺動
係合用スロット４　］、　Ａに摺動係合された第２のＬ
字形レバー４０がらなっている。

モータ３８はコントローラ５０に接続され、このコント
ローラ５０の出力によって駆動される。このコントロー
ラ５０は電源５１から電力を供給され、車速センサ５２
の出力が、入力される。また、スクリューロッド３７の
近辺には、このスクリューロッド３７に螺合している送
りスリーブ３６の位置をモータ３８の入力ヘフイートバ
ツクするポテンショメータ５３が配され、送りスリーブ
３６の位置を制御するようになっている。

上記のようなリンク機構を備えた４輪操舵装置によれば
、ステアリングホイール３を左へ（矢印り方向）回転さ
せるとピニオン５、ラック６、タイロッド７．７、ナッ
クルアーム８，８、前輪１，１は全て矢印りの方向へ回
転もしくは移動し、前輪１，１を左へ転舵すると同時に
、第１のＬ字形レバー３１を固定軸３１ａのまわりにＬ
方向に回転し、中間レバー３°２を介して揺動レバー３
３を固定軸３３ａのまわりにＬ方向に回動させ、コント
ロールレバー３４を受はス！Ｊ−プ３５のまわりにＬ方
向に揺動させ、連結レバー３−９を１７方向に移動する
と同時にこれにより第２のＬ字形レバー４０をＬ方向に
回動させて後輪２゜２の操舵ロッド４１をＬ方向に移動
させ、これによって後輪２，２を同位相の左方へ転舵す
る。

コントローラ５０によりモータ３８が駆動されて、図中
送りスリーブ３６が下方（車両の左方）へ移動し、送り
スリーブ３６が連結レバー３９の一端３９Ａの位置に至
ると、コントロールレバー３４が受はスリーブ３５０回
動軸３５Ａのまわりに揺動しても連結レバー３９は前後
（図中左右方向）に移動しないから、後輪２，２は転舵
されない。

受はスリーブ３５がモータ３８の駆動によりさらに下方
に移動されて上記連結レノ（−３９の一端３９Ａの位置
を越えると、上記と同じ方向（Ｌ方向）へのコントロー
ルレノ＜−３４の揺動は連結レバー３９を前述とは逆に
前方へ移動サセル。こレバ、コントロールレノ（−３４
が受はスリーブ３５の回動軸３５Ａを中心として揺動し
ているからである。したがって、この場合箱２のＬ字形
レノ＜−４０は矢印Ｒの方へ回動し、後輪２，２の操舵
ロッド４１は矢印Ｒの方に移動して後輪２，２は右方へ
転舵され、逆位相の４輪操舵が行なわれることになる。

このように、コントローラ５０の出力によりモータ３８
を駆動、制御することによって、送りスリーブ３６を介
して受はスリーブ３５を移動させ、これによってコント
ロールレノく−３４の揺動の軸の位置を変え、その結果
連結レバー３９の移動方向を変化させて後輪２゜２０転
舵の方向を変えることができる。さらに、受はスリーブ
３５の移動の距離の大きさをコントロールすることによ
って、同位相、逆位相における後輪２，２の転舵角θＲ
の大きさも変化させることができ、したがって、コント
ローラ５０の出力によって、前輪１，１０転舵に応じた
後輪２，２０転舵の方向および大きさを任意に制御する
ことが可能となる。

コントローラ５０には車速センサ５２からの出力が入力
されているので、上記リンクを介して前輪１，１０転舵
角θＦの大きさに応じた転舵が行なわれる後輪２，２の
転舵角θＲの大きさく向きを含めて）を、前述の各実施
例で説明した転舵比の特性に応じて制御することが可能
である。

このように、第３図に示すリンク式の構成によっても、
前述の実施例のような前輪転舵角に対する後輪転舵角特
性を実現することができる。特に、このリンク式の機構
は油圧式のものに比べて重量が小さく、構造が簡単で、
組立ても容易であって低コストで製造が可能であるため
、小型の車両に適している。

以上、詳細に説明したように、本発明の４輪操舵装置は
前輪転舵角が所定値より小さく車速が極低速域にあると
きは、後輪は全く転舵されないから、壁等に車体をぶつ
けたり、急制動時にすくい込みを起こしたりすることが
ない。また、車両の向きを大きく変えたいためにハンド
ルを大きく切って前輪転舵角を大きくしたときは後輪が
逆位相に転舵され、方向転換を容易にするので、実用上
極めて望ましい４輪操舵を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の４輪操舵装置における前輪転舵角に対
する後輪転舵角の関係を示す特性曲線の一例を示すグラ
フ、第２図は油圧を利用した本発明の４輪゛操舵装置の一例
を示す概略図、第３図はリンク機構を利用した本発明の４輪操舵装置の
一例を示す概略図である。１・・・前　輪　　　　　２・・・後　輪３・・・ステ
アリングホイール４・・・操舵角上ンサ５・・・ピニオ
ン　　　　６・・・ラック７．２７・・・タイロッド８．２８・・・ナックルアーム１０．５０・・・コントローラ１２．５２・・・車速センサ２０・・・ソレノイド２１°゛°メインポンプ２２・・・後輪転舵方向切換バルブ２３・・・油圧アクチュエータ２５・・・リザーバ２６・・・後輪転舵用ロッド３］・・・第１のＬ字形アーム３２・・・中間レバー

Claims

【特許請求の範囲】

前輪を転舵するステアリング装置、後輪を転舵する後輪
転舵装置、車速センサおよび前輪転舵角に対する後輪転
舵角特性を車速に応じて変えるとともに、極低車速域に
おいて、前輪転舵角に対する後輪転舵角の転舵角なステ
アリング操舵角が所定値以下であるとき零位相とし、こ
の所定値より大きいとき逆位相とするように制御するコ
ントローラからなることを特徴とする車両の４輪操舵装
置。