JPH0386686A - 車両の四輪操舵装置 - 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） 本発明は、ハンドル操舵により前後輪を操舵する車両の
四輪操舵装置であって、ハンドルの操舵量に対する前後
輪の操舵量の比を変更することができ、かつ前輪操舵装
置と後輪操舵装置との位相に差異が生じた場合、後輪を
中立即ち直進状態に固定できる操舵装置に関する。

（従来技術及びその問題点） ハンドル操舵量に対する前後輪の操舵量の比を変更可能
な操舵装置においては、一般にハンドル操舵量に対する
前後輪の操舵量の比を車両走行状態に応じて適宜変更す
るための操舵比可変機構が設けられる。

従来の操舵装置にあっては、ハンドル操舵量が右回りと
左回りとで等しくても、後輪操舵装置に操舵力を伝達す
る出力軸部材の変位量が左方向と右方向とで差を生じる
ことがあった。本願の出願人はこうした従来技術におけ
る欠点を解消すべく、先に特願昭６３−１０３１８６号
において車両の操舵装置を出願した。

この操舵装置の特徴は、「軸線方向に変位することによ
り車輪を操舵する出力軸部材と、この出力軸部材の軸線
と同軸上に配置され、ハンドル操舵に応じてこの軸線の
回りに回転する入力軸部材と、前記出力軸部材の軸線と
同軸上に位置し得る軸線を有し、前記出力軸部材の軸線
と交差する軸線の回りに回動可能に設けられた揺動軸部
材と、この揺動軸部材に連結され、その軸線回りに揺動
可能なアーム部材と、前記出力軸部材の軸線と偏心して
設けられ、前記出力軸部材、入力軸部材及びアーム部材
に連結された連結部材とを備え、前記アーム部材が前記
揺動軸部材及び連結部材のうち何れか一方に対して、前
記出力軸部材の軸線と直交する方向に相対移動可能に連
結されていること」を特徴とするものである。

この先行技術によれば、従来の欠点は解消されるものの
、なお改良の余地のあることが判明した。即ち、この種
の操舵装置においては、ハンドルの回転が前輪操舵装置
及び中間軸を介して後輪操舵装置に伝えられ、この回転
を操舵比可変装置によって出力軸の軸方向の変位に変換
している。

ここで、出力軸の変位はハンドルを操舵することにより
回転される入力軸の回転角と、ステッピングモータ等に
よって駆動される揺動部材の回転角とによって決定され
る。

しかるに、何らかの理由によって前輪操舵装置と後輪操
舵装置との位相にずれが生じた場合、たとえハンドルが
中立位置にあっても（従って前輪は操舵されず中立位置
にあっても）、後輪が操舵されるという問題が生じるこ
とがある。これでは、前後輪の所望の操舵比は得られな
い。

本発明は、上記先行技術の不十分な点を解決し得る車両
の四輪操舵装置を提供することを目的としてなされたも
のである。

（問題点を解決するための手段及び作用）この目的を達
成するために、本発明においては、ハンドルにより回転
される入力部材及び／又は前後輪の操舵量を変更する操
舵比可変機構部の一部（例えば、揺動アーム）に脆弱部
を設け、前輪操舵装置と後輪操舵装置との間の位相ずれ
によって生じる入力部材の過回転時には脆弱部を破壊す
ることにより、出力部材をその軸方向に移動出来るよう
にする（フリー）にすることを特徴とする。

このようにすれば、出力部材の変位に応じて十字レバー
等のレバー機構を介して変位されていた油圧制御用のス
プールが中立位置に復帰し、出力部材を変位させていた
油圧は消失し、後輪操舵ロッドがセンタリングスプリン
グにより中立位置に復帰し、後輪操舵装置は中立即ち直
進状態に固定されることが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面をもとに説明する。

第１図は、後輪操舵装置を示す正面断面図であり、図示
しない前輪操舵装置のハンドルから伝達される駆動力が
中間軸を介して伝達軸１２に入力される。この駆動力は
後述する操舵比可変機構部６５を介して後輪を操舵する
出力部材２０に伝達される。

伝達軸１２と入力部材２０との間の伝達機構について詳
述すると、上記伝達軸１２はハウジング１０に回転可能
に取り付けられ、その端部にはビニオンギア１４が固設
されている。ハウジング１０内にはまた、出力部材２０
が軸受１６により軸線Ｌ１に沿って軸方向に移動可能に
支持されており、この出力部材２０は軸部分２５と、こ
れから伸びるＬ字形の延長部２８とから成る。

上記ビニオンギア１４には、出力部材２０と同心的に配
置され軸受１８及び１９により回転可能に支持された円
筒部材２２と一体化されたベベルギア２４が噛合してお
り、ベベルギヤ２４の歯数はピニオンギヤ１４の歯より
も相当多くなっている。円筒部材２２には穴２９を有す
る円板部材２６が一体化され、前記延長部２８に軸部分
２５と平行に固定された軸部材３０が穴２９を貫通して
軸方向に伸びている。

第１図及び第２図から明らかなように、その−端の円弧
面に歯４２が設けられ、第１図の紙面と垂直な軸５３（
その軸線をＬ２で示す）の回りに回転可能とされたウオ
ームホイール４０に、車速等に応じて作動するステッピ
ングモータ４４によって回転されるウオーム４６の歯４
８が噛合している。このウオームホイール４０には揺動
アーム５０が軸受５４を介して回転可能に配置され、そ
の回転軸５５の軸線Ｌ３と前記ウオームホイールの回転
軸５３の軸Ｌ’ｉｌ　Ｌ　２とは同一直線上において互
いに直交する関係にある。揺動アーム５０の自由端は球
面継手５８を介して前記延長部２８の末端部に連結され
ている。

延長部２８のうち球面継手５８に隣接する部分及び揺動
アーム５０の中間部はその直径が細くされて脆弱部６２
及び５２となっている。また第２図から明らかなように
、ウオームホイール４０上には揺動アーム５０の揺動軌
跡内に位置する部分に、一対の回転規制部材６６及び６
８が固設されている。

操舵比可変機構６５は、モータ４４、ウオームホイール
４０．ウオーム４６、揺動アーム５８等により構成され
る。また、延長部２８と軸部材５３とにより連結部材７
５が構成され、この連結部材７５は上記軸線Ｌｌ及びＬ
４とは偏心した位置（軸線Ｌ５上において）で円板部材
２６、出力部材２０及び揺動アーム５８を相互に連結し
ている。

前記出力部材２０の軸部分２５の他端部は、十字レバー
７０を介して油圧制御用のスプール及び後輪操舵ロッド
（何れも図示せず）に連結されている。出力部材２０の
軸方向移動による十字レバー７０の変位によりスプール
が軸方向に移動して油圧の流れが切り変わり、それに応
じて後輪操舵ロッドが右方向又は左方向に移動されて後
輪が右方向又は左方向に操舵される。ここで、前記出力
部材２０の軸部分２５の軸線ＬＬ方向の変位が、どのよ
うにして後輪に操舵量として伝達されるかについて、さ
らに詳しく説明する。

第３図に示すように、操舵装置は、前記出力部材２０の
軸部分２５と、油圧切換バルブ７２と、後輪操舵ロッド
７４と、変位伝達手段７６と、油圧パワーシリンダ１２
４とを備えてなっている。

上記油圧切換バルブ７２は、バルブハウジング１Ｓと、
該ハウジング１０内にこれに対して前記出力部材２０の
軸部分２５の軸線ＬＬと平行な軸線Ｌ７方向に変位可能
に収容されたバルブ部材であるスプール１０２とから成
る。スプール１０２は以下に詳しく説明する変位伝達手
段７６を介して前記軸部分２５および後輪操舵ロッド７
４によって変位せしめられる。このスプール１０２の変
位によって油圧パワーシリンダ１０４への油圧の供給が
制御される。つまり、図示のバルブハウジング１０に対
する中立位置から一方向（例えば右方向）に変位すると
油圧パワーシリンダの一方である右油室１０６へ油圧が
供給され、他方向（左方向）に変位すると油圧パワーシ
リンダの他方である左油室１０８へ油圧が供給される。

上記後輪操舵ロッド７４は前記軸部分２５の軸線Ｌ１と
平行な車幅方向に延び、かつその方向に変位してタイロ
ッド、ナックルアーム（図示せず）を介して左右両端に
連結された後輪（図示せず）を操舵するものであり、上
記変位は油圧パワーシリンダ１０４の油圧力によって行
なわれる。また、この後輪操舵ロッド７４にはセンタリ
ングバネ１１０が設けられており、油圧切換バルブ７２
や油圧パワーシリンダ】２４の油圧系に破損や故障が生
じて油圧パワーシリンダ１２４における油圧が消失した
場合や、この後輪操舵装置の機械系に破損や故障が生じ
それによって上記油圧系をドレンに開放して油圧パワー
シリンダ１２４における油圧を消失させた場合に、この
センタリングバネ１１０によって後輪操舵ログ。ドア４
を中立位置、即ち後輪が操舵されず直進状態にある位置
に位置決めし、いわゆるフェイルセーフを図るように構
成されている。

上記油圧パワーシリンダ１０４は油圧力によって後輪操
舵ロッド７４を車幅方向に変位させるものであり、本実
施例ではピストン１１２が直接後輪操舵ロッド７４に固
設され、このピストン１１２の左右には上記左右の油室
１０８゜１０６を形成するシール部材１１４，１１６が
配設されている。このシール部材１１４，１１６は油圧
パワーシリンダのハウジング１１８に固定され、かつ後
輪操舵ロッド７４とは摺動可能である。

上記変位伝達手段７６は、出力ロット２０とスプール１
０２と後輪操舵ロッド７４とに係合し、前記軸部分２５
の変位によって上記スプール１０２を所定方向に変位さ
せる方向に作動せしめられると共に、該スプール１０２
の変位により生じる上記後輪操舵ロッド７４の変位によ
って上記スプール１０２を上記方向と反対の方向に変位
させる方向に作動させる様に構成されている。

本実施例における変位伝達手段は、第３図に示す様に縦
レバーと横レバーとから成る十字レバー７６から成り、
縦レバーの一端Ａが出力ロット２０に、他端Ｂが後輪操
舵ロッド７４に、横レバーの一端Ｃが車体に固設された
後輪操舵装置のケースに、他端りが上記スプール１０２
に各々係合されている。上記係合端Ａ、Ｂ、Ｄはそれぞ
れ前記軸部分２５、後輪操舵ロッド７４およびスプール
１０２に対して軸線方向には移動不能に、その他の方向
には移動可能にかつ回転可能に係合せしめられ、係合端
Ｃはボールジヨイントによって回転可能かつ移動不能に
係合されている。

次に第４図乃至第６図を参照しながらこの操舵装置の作
動原理を説明する。

第４図は第３図に示す様にスプール１０２および後輪操
舵ロッド７４が共に中立位置にある状態を示す断面概略
図であり、この状態から前記軸部分２５が右方向に変位
したとする。すると、十字レバー７６のＡ端は前記軸部
分２５と共に右方向に変位し、Ａ端の変位時に後輪操舵
ロッド７４にはタイヤ反力やセンタリングバネ１１０に
よる反力が作用しているのでこのＢ端は軸方向に不動で
あり、かつＣ端もケースに取り付けられて不動であるの
で、この十字レバー７６はＣ端およびＢ端を結ぶ直線を
中心として第５図に示す様に傾く。

つまり、十字レバー７６はスプール１０２を右方向に変
位させる方向に作動せしめられ、Ｄ端によってスプール
１０２を右方向に変位させる。

上記第４図に示す中立状態においてはバルブハウジング
１５とスプール１０２とのタンク戻り油路間隙はパワー
シリンダ１０４の左右の油室１０８．１０６１１１両方
とも２゜であったが、この様にしてスプール１０２が中
立位置から右方向に変位すると右油室１０６例の上記タ
ンク戻り油路間隔は狭くなると共に、左油室１．０８側
のそれは広くなる。従って右油室１０６の油圧は増大し
、左油室１０８の油圧は減少し、油圧パワーシリンダ１
０４には後輪操舵ロッド７４を左方向に押す油圧力が生
じる。この後輪操舵ロッド７４を左方向に押す油圧力は
上記スプール１０２の右方向変位の増大に応じて増大す
る。

そして、上記スプール１０２が第４図に示す中立位置か
ら第５図に示すバランス位置まで間隙氾、たけ右方向に
変位せしめられると、右油室１０６例のタンク戻り油路
間隙は２□＝Ｒ６−β、まで狭くなり、左油室１０８側
のそれは氾。

＝氾。十℃、まで広くなり、それによって生じる油圧パ
ワーシリンダ１０４の上記油圧力が後輪操舵ロッド７４
に作用する外力（センタリングバネ力やタイヤ反力等）
とバランスして釣り合う。

この第５図に示す状態からスプール１０２がさらに右方
向に変位せしめられると、上記右油室１０６側のタンク
戻り油路間隙は上記間隙Ｉ２ｚよりもさらに狭くなると
共に上記左油室１０８側のそれは上記間隙１３よりもさ
らに広くなる。それによって上記油圧パワーシリンダ１
０４に生じる油圧力は上記後輪操舵ロッド７４゛に作用
する外力よりも大となり、後輪操舵ロッド７４は該油圧
力によって左方向に変位せしめらる。

そして、この後輪操舵ロッド７４が左方に変位せしめら
れると、十字レバー７６のＢ端はこの操舵ロッド７４と
共に左方に変位せしめられ、その時出力変位部材８０に
はハンドル操舵力や前輪のタイヤ反力等が作用している
のでＡ端は不動であり、またＣ端も不動であるので、こ
の十字レバー７６はＡ端、Ｃ端を結ぶ直線を中心として
第６図に示す様に傾く。つまり、十字レバー７６はスプ
ール１０２を上記と反対の方向である左方向に変位させ
る方向に作動せしめられ、Ｄ端によって停止する。

この状態からさらに前記軸部分２５が右方へ変位してス
プール１０２が右方へ変位すると、上述したのと同様に
して後輪操舵ロッド７４が左方へ変位し、スプール７２
がバランス位置に戻った所で停止する。この作動をくり
返すことにより、前記軸部分２５の変位量に対応した量
だけ後輪操舵ロッド７４が変位し、その変位量に応じて
後輪が操舵される。

なお、上記バランス位置は、前述の様に外力の大きさに
よって変わる。例えば、後輪操舵ロッド７４が上述の如
く左方向に変位するとそれに応じてセンタリングバネ１
１０が撓み、それによってセンタリングバネによる力（
外力）が大きくなるのでその分バランス位置は第５図に
示す位置から右方へ移動する。このバランス位置の移動
量は極めて小さいものである。例えば、本実施例では後
輪操舵ロッド７４は最大限中立位置から左右に±１０ｍ
ｍ程度変位せしめられるものであるが、その最大限変位
せしめられた時点のバランス位置は第５図に示す中立位
置から約±１ｍｍ程度しか離れていない。

前記軸部分２５が左方に変位した場合には十字レバー７
６、スプール１０２および後輪操舵ロッド７４の動きが
上記の場合と逆になるだけであり、作動原理は同様であ
るので説明は省略する。

上記作動説明から理解される様に、この操舵装置におい
ては油圧切換バルブ７２のバルブハウジング１０は不動
であり、従って該ハウジング１５は従来の様に後輪操舵
ロッド７４に固定するための連結部等を必要としない。

また、スプール１０２は出力ロット２０によって変位さ
れるが、そのスプール１０２は中立位置から上記バラン
ス位置まで変位されると共に、そのバランス位置を越え
て変位されたならば、直ちに後輪操舵ロッド７４が変位
してバランス位置に戻され、この作動を繰り返す。その
ため、結局スプール１０２の動きは最大限中立位置から
左右方向に上記バランス位置まで、例えば中立位置から
左右に±１ｍｍ程度しか変位しない。

従って、上記構成の操舵装置においては、油圧切換バル
ブのハウジング１５が不動であることにより従来の如き
該ハウジング１５を操舵ロッド７４に連結する連結部が
不要であり、その分小型化、軽量化を達成することがで
きる。また、スプールも最大限中立位置から左右にバラ
ンス位置さく、よって従来の様に中立位置から例えば±
１０ｍｍという大きな変位許容スペースを確保しておく
必要はなく、その分小型化を達成することができる。

なお、上記構成の油圧切換バルブや変位伝達手段を用い
て成る操舵装置においても、従来の操舵装置の場合と同
様に後輪操舵ロッドに作用する外力の変化に対して所定
の操舵状態を維持することができる。

例えば、第６図に示す如き操舵状態（勿論この操舵状態
においては後輪操舵ロッド７４に作用する外力と油圧パ
ワーシリンダにより生じている油圧力とは釣り合ってい
る）において、例えば図中右方向の新たな外力Ｆが後輪
から後輪操舵ロッド７４に作用し、該ロッド７４が右方
に変位したとする。すると、十字レバー７６はＡ端を基
準としてＤ端を右方に変位させる方向に傾き、それによ
ってスプール１０２が右方へ変位し、油圧パワーシリン
ダの右油室１０６内の油圧が増大すると共に左油室１０
８内の油圧が減少し、その結果後輪操舵ロッド７４を元
の位置に戻す作用がなされる。つまり、外力の変化によ
る後輪操舵ロッド７４の変位に応じて油圧パワーシリン
ダ１０４の油圧力が該ロッド７４を反対方向に変位させ
るべく自動的に補正され、従って前記軸部分２５やハン
ドルには何らの変化を生じさせることなく所定の操舵状
態が自動的に維持される。

次に、本実施例の作用、効果について説明する。

前記モータ４４の回転方向は車速に応じて切゛ケ替わる
ようになっており、所定速度（例えば１５ｋｍ／ｈ）以
下では一方向に回転し、それ以上では他方向に回転する
。その結果、モータ４４の出力軸に固定されたウオーム
４６もこれと同方向に回転し、ウオーム４６が第２図に
おいて時計方向に回転するときは、ウオームホイール４
０が軸線Ｌ２の回りに反時計方向に回転し、ウオーム４
６が反時計方向に回転すれば、ウオームホイール４０は
時計方向に回転する。ウオームホイール４０の上記側れ
かの方向の揺動に伴ない、これに一体止された揺動アー
ム５８も一体的に同方向に揺動する。

一方、ハンドル操舵によりピニオンギヤ１２が何れかの
方向に回転すると、これに噛合しているベベルギヤ１４
、円筒部材２２及び円板部材２６がこれと一体的に回転
する。その結果、揺動アーム５８が第１図において反時
計方向に揺動している状態でベベルギヤ１４が回転され
ると、出力部材２０はその軸方向において第１図中左方
向に移動され、揺動アーム５８が第１図中時計方向に揺
動しているときは、出力部材２０は第１図中右方向に移
動する。

前輪操舵装置と後輪操舵装置との位相が一致している通
常の状態では、揺動アーム５８は第２図において軸の回
りに１８０°の範囲内で回転する。

しかし、何らかの理由で上記両値相間に差が生じると、
揺動アーム５８は上記範囲を越えて揺動しようとして何
れかのストッパ６６又は６８にぶつかり、これから反力
を受けて脆弱部５２において破損する。上記一方又は双
方の脆弱部が破損すれば、たとえ伝達軸１２からの駆動
力によりベベルギヤ１４を介して円板部材２６が回転し
、ステ・ンビングモータ４４からの駆動力により揺動ア
ーム５８が揺動しても、出力軸２０は軸方向に移動する
ことはない。

従って後輪操舵ロッドが移動せず、量輪は操舵されるこ
となく中立位置に保たれ、前輪のみがハンドルの操舵に
応じてい操舵されることとなる。

なお、上述したのはあくまで本発明の一実施例に過ぎず
、本発明はこれに限定して解釈されるべきでないことは
言うまでもなく、その趣旨を損ねない範囲で適宜変更、
改良が可能であることは勿論である。

例えば、駆動力を入力部材１２．１４から操舵比を変更
して出力部材２０に伝達する操舵比可変機構部は上記実
施例の態様に限定されるものではなく、要するに、入力
部材の回転が出力部材の移動に変換されるようになって
いれば、どのような形式のものでも良い。また、脆弱部
５２又は６２は出力部材２０及び揺動アーム５８の双方
に形成することは不可欠ではなく、少なくとも何れか一
方に形成されていれば良い。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明にかかる車両の四輪操
舵装置によれば、前輪操舵装置と後輪操舵装置との間に
位相差があった場合には、入力軸又はハンドルからの駆
動力を操舵比を選択変更して後輪操舵装置に伝達する操
舵比可変機構部の途中に形成した脆弱部が破損し、後輪
操舵装置に操舵力を伝達することを阻止する。その結果
、後輪操舵装置は中立位置に保持され、前輪のみがハン
ドルにより操舵されることになるので、走行上安全であ
る。しかも、上記の利点が、単に出力部材は操舵比可変
機構部に脆弱部を形成するのみによって得られるので、
操舵装置全体の構造、大きさは従来のものに比べて少し
も大きくならず、製造コストもほとんど上昇しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す正面断面図、第２図は
同じく左側面図、第３図は本発明が適用される車両の操
舵装置の一タ１を示す斜視図（一部断面）、第４図、第
５図及び第６図は変位伝達手段、出力ロット、油圧切換
バルブ及び後輪操舵ロッドの作動説明図である。 ［所要部分の符号の説明］ １２．１４・・・・・・　入力部材 ２０・・・・・・出力部材 ４０・・・・・・ウオームホイール（揺動部材）４４・
・・・・・モータ ４６・・・・・・ウオーム ５０・・・・・・揺動アーム ６５・・・・・・操舵比可変機構部 ７５・・・・・・連結部材 第３図 弟子 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ハンドル操舵に応じてその軸線の周りに回回転され
   る入力部材と、 その軸方向に移動可能に配置され、軸方向移動により後
   輪を操舵する出力部材と、 前記入力部材及び出力部材に夫々作動的に連結され、前
   輪の操舵量と後輪の操舵量との比を変更する操舵比可変
   機構部と、 を含み、前記操舵比可変機構部及び／又は出力部材には
   、前記出力部材の過回転時に破損して、前記入力部材か
   ら前記出力部材に駆動力が伝達されないようにする脆弱
   部が設けられていることを特徴とする車両の四輪操舵装
   置。 ２、第１軸線の方向に移動可能に配置されるとともに、
   その途中に脆弱部が形成され、軸方向移動により後輪を
   操舵する出力部材と、 該出力部材の第１軸線上でこれと直交する第２軸線の回
   りに揺動可能に配置され、車両の走行状態に応じて該第
   ２軸線の回りに揺動し複数の位置を取り得る揺動部材と
   、 その一端において前記揺動部材に取りつけられ、前記出
   力部材の第１軸線と同軸上に位置する第３軸線の回りに
   揺動可能な揺動アームと、 前記出力部材の第１軸線と同軸線上に位置する第４軸線
   の回りに回転可能に配置され、ハンドル操舵に応じて該
   第４軸線の回りに回転される入力部材と、 前記出力部材と、前記揺動アームの自由端と、前記入力
   部材とを前記第４軸線から偏心した位置において相互に
   連結し、前記入力部材の第４軸線回りの回転を前記出力
   部材の第１軸線の方向の移動に変換する連結部材と、を
   含むことを特徴とする車両の四輪操舵装置。３、第１軸
   線の方向に移動可能に配置され、軸方向移動により後輪
   を操舵する出力部材と、該出力部材の第１軸線上でこれ
   と直交する第２軸線の回りに揺動可能に配置され、車両
   の走行状態に応じて該第２軸線の回りに揺動して複数の
   位置を取り得る揺動部材と、 その一端部において前記揺動部材に取りつけられ、前記
   出力軸部材の第１軸線と同軸上に位置する第３軸線の回
   りに揺動可能とされると共に、その中間部に脆弱部が形
   成された揺動アームと、 該揺動アームの揺動範囲を規制する一対の規制部材と、 該出力軸部材の第１軸線と同軸線上に位置する第４軸線
   の回りに回転可能に配置され、ハンドル操舵に応じて該
   第４軸線の回りに回転される入力部材と、 前記出力軸部材と、前記揺動アームの自由端と、前記入
   力部材とを、前記第４軸線から偏心した位置において相
   互に連結し、前記入力部材の第４軸線回りの回転を前記
   出力部材の第１軸線の方向の移動に変換する連結部材と
   、 を含むことを特徴とする車両の四輪操舵装置。 ４、前記出力部材にはその途中に脆弱部が形成されてい
   る請求項３に記載の車両の四輪操舵装置。