JPH0455909B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両用、たとえばトーイングトラク
タ等のような産業車両に好適な四輪操舵装置に関
する。

（従来の技術） 一般に、産業車両に適用されている四輪操舵装
置は、前輪又は後輪のいずれか一方のみに切れ角
を与える通常の二輪操舵と、小回りのために前・
後輪に逆方向の切れ角を与える四輪操舵と、斜め
方向に直線的に走行させるために前・後輪に同方
向の切れ角を与える操舵（以下、蟹操舵という）
との三通りの操舵が可能とされ、作業性の向上が
図られている。

第１０図は従来のトーイングトラクタに適用さ
れた四輪操舵装置を示したものである。図示のよ
うに、前輪６０又は後輪６１のステアリングナツ
クル６２はキングピン６３を介して車軸６４に水
平回動可能に取付けられるとともに、左右のステ
アリングナツクル６２が、これに一体化されたタ
イロツドアーム６５及びタイロツド６６を介して
連結されている。そして、それら各ステアリング
ナツクル６２はステアリングシリンダ６７により
個々に操舵されるようになつている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、操舵装置にあつては、旋回時の横す
べりを抑えるために内輪の切れ角が外輪のそれよ
りやや大きくなるよう設定するのが普通であり、
そのために従来は、左右のタイロツドアーム６５
とそれら両アーム６５を接続するタイロツド６６
とからなる四節リンク機構６８を、図示のように
台形を形成する如く構成する。すなわちタイロツ
ドアーム６５の後端を狭めて連結することよつ
て、上記条件を達成している。

ところが、このように内輪の切れ角を外輪の切
れ角より大きくなるように設定したときは、二輪
操舵と四輪操舵の場合に限つては、横すべりの防
止に有効であるものの、蟹操舵の場合、すなわち
車両を斜め直線走行する場合は、内輪と外輪の切
れ角が異なることに起因して進行方向の不安定化
を招くとともに、タイヤに大きな偏荷重が作用し
摩耗を促進する結果となる。

そこで本発明は、以上の問題に鑑み、二輪及び
四輪操舵時には内輪の切れ角を外輪のそれよりや
や大きくし、蟹操舵時には内輪と外輪の切れ角を
同一とすることを、その解決すべき技術的課題と
するものである。

（問題点を解決するための手段） 上記課題解決のための技術的手段は、キングピ
ンを介して車軸に水平回動可能に取付けられた前
輪用及び後輪用の各ステアリングナツクルをそれ
ぞれステアリングシリンダにより個々に操舵する
形式の四輪操舵装置において、前記各キングピン
毎にタイロツドアームを水平回動可能に取付ける
とともに、それら左右のタイロツドアーム同士を
タイロツドシリンダを介してピンにより連結して
四節リンク機構を構成し、この四節リンク機構を
タイロツドシリンダの伸縮作動によつて台形又は
平行四辺形に変更可能となす一方、前記タイロツ
ドアームをキングピン又はステアリングナツクル
に結合又は切離可能となしたことである。

（作用） 四節リンク機構の変形作用はタイロツドアーム
をキングピン又はステアリングナツクルから切離
した状態で行なわれ、四節リンク機構はタイロツ
ドシリンダの縮小作動によつて台形に変形され、
タイロツドシリンダの伸長作動によつて平行四辺
形に変形される。そして、変形作動後はタイロツ
ドアームはキングピン又はステアリングナツクル
に結合され、車輪操舵はこの結合状態で行なわれ
るため、そのときの内輪及び外輪の切れ角はタイ
ロツドアームの回転角で決定される。つまり、四
節リンク機構が台形の状態では、内輪の切り角が
外輪のそれよりやや大きくなり、四節リンク機構
が平行四辺形の状態では、内輪と外輪の切れ角が
等しくなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて具体的に
説明する。まず、第１図〜第６図に基いて四輪操
舵装置の機械部を説明する。第１図に示すように
前輪１のステアリングナツクル２は、前車軸３に
キングピン４を介して水平回動可能に取付けられ
るとともに、前車軸３の後方に配置されたフロン
ト側ステアリングシリンダ５によつて個々に作動
されるようになつている。また、同様に後輪６の
ステアリングナツクル７は、後車軸８にキングピ
ン９を介して水平回動可能に取付けられるととも
に、後車軸８の後方に配置されたリヤ側ステアリ
ングシリンダ１０によつて個々に作動されるよう
になつている。

フロント側のキングピン４にはタイロツドアー
ム１１が水平回動可能に取付けられ、それら両タ
イロツドアーム１１は前車軸３の前方においてタ
イロツドシリンダ１２を介してピン１３により連
結されている。また、同様にリヤ側のキングピン
９にはタイロツドアーム１４が水平回動可能に取
付けられ、それら両タイロツドアーム１４は後車
軸８の前方においてタイロツドシリンダ１５を介
してピン１６によつて連結されている。

すなわち、フロント側及びリヤ側の双方におい
て、タイロツドアーム１１，１４とタイロツドシ
リンダ１２，１５とによつて、キングピン４，９
の２点とピン１３，１６の２点とを節とする四節
リンク機構１７，１８が構成されており、そして
四節リンク機構１７，１８はタイロツドシリンダ
１２，１５の伸縮作動によつてほぼ台形と平行四
辺形（本実施例では長方形）とに変形可能となつ
ている。

また、各タイロツドアーム１１，１４は、第２
図及び第３図に示すように、ロツクピン１９を介
してステアリングナツクル２，７に結合又は切離
可能とされている。すなわち、タイロツドアーム
側にはロツクピン１９が上下方向に抜脱操作可能
に取付けられており、これに対しステアリングナ
ツクル側にはタイロツドアーム１１，１４と重合
する水平重合部２ａ，７ａが形成されるととも
に、この水平重合部２ａ，７ａにロツクピン１９
の挿入可能な２個のロツク孔２０，２１が設けら
れている。そして、ロツクピン１９は前記四節リ
ンク機構１７，１８が台形状に変形されたときに
一方（内側）のロツク孔２０と対応し、平行四辺
形状に変形されたときに他方（外側）のロツク孔
２１と対応するようになつている。なお、ステア
リングナツクル２，７の水平重合部２ａ，７ａの
内外両端部にはタイロツドアーム１１，１４の回
動端を規制するストツパ２２が形成されている。

しかして、各タイロツドアーム１１，１４毎に
設置された４本のロツクピン１９は、運転席の近
傍に設置された切換レバー２３によりそれぞれプ
ツシユプルケーブル２４を介して抜差操作される
ようになつている。すなわち、切換レバー２３は
第４図及び第５図に示すように、運転席近傍のフ
レーム、たとえばフロアパネル２５に押引操作可
能に設置されており、この切換レバー２３の下端
には連結板２６が固着されている。そして、ロツ
クピン押引用の４本のプツシユプルケーブル２４
におけるワイヤ２４ａは、その一端が前記連結板
２６に連結されるとともに、他端がロツクピン１
９に連結されており、またプツシユプルケーブル
２４におけるワイヤガイド用のチユーブ２４ｂ
は、一端がフロアパネル２５に取付けられたケー
ブルブラケツト２７に固定されるとともに、他端
がタイロツドアーム１１，１４に取付けられたケ
ーブルブラケツト２８に固定されている。なお、
ロツクピン１９はリンク形態切換時又は操舵時に
タイロツドアーム１１，１４の回動に伴つて水平
方向に変位するが、この変位はプツシユプルケー
ブル２４に付与したたるみによつて吸収し得るよ
うになつている。

つぎに、ステアリングシリンダ５，１０及びタ
イロツドシリンダ１２，１５の作動回路を第７図
に基いて説明する。まず、ステアリングシリンダ
５，１０に関して説明する。２９はステアリング
ホイール（図示しない）によつて操作されるステ
アリングバルブであり、オイルポンプＰから吐出
された圧力油の流れ方向を制御する。ステアリン
グバルブ２９を通つた圧力油は右切り用の分流弁
３０あるいは左切り用の分流弁３１によつて２通
りの流れに分流されたのち、一方は前輪操舵用の
左右のフロント側ステアリングシリンダ５に直接
供給され、他方は後輪操舵用の左右のリヤ側ステ
アリングシリンダ１０に電磁操作式の流量制御弁
３２と電磁操作式の方向切換弁３３を経由して供
給されるように回路が構成されている。

なお、フロント側ステアリングシリンダ５及び
リヤ側ステアリングシリンダ１０は、左輪用と右
輪用とにおいて、ロツド側油室とヘツド側油室と
が互いに連絡するよう配管されており、またリヤ
側ステアリングシリンダ１０の回路において、該
ステアリングシリンダ１０と方向切換弁３３との
間にはパイロツト操作式の逆止弁３４が挿入さ
れ、さらに流量制御弁３２と方向切換弁３３との
間には二輪操舵時おける管内圧力の上昇を防止す
るリリーフ弁３５が設けられている。

前記方向切換弁３３としては、クローズドセン
タ方式の３位置形が採用され、第８図に示す操舵
形態切換用の３位置形の切換スイツチ３６によつ
て操作される。すなわち、この切換スイツチ３６
は運転手により手動操作されるものであつて、図
示中央のOFF状態のときが二輪操舵位置であり、
図示左側の四輪操舵位置に切換えたときは、電源
側端子を方向切換弁３３の一方のソレノイド
SOL１に接続された端子３６ａと接続し、また
図示右側の蟹操舵位置に切換えたときは、他方の
ソレノイドSOL２に接続された端子３６ｂと接
続する。

また、流量制御弁３２は前輪の切れ角を検出す
る検出器としてのポテンシヨメータ３７の検出信
号に基いて制御されるようになつている。すなわ
ち、第６図に示すように、ポテンシヨメータ３７
は前車軸３側にブラケツト３８を介して取付けら
れ、その検出軸３９がキングピン４から主歯車４
１と従歯車４２を介して回転されることにより、
前輪１の切れ角を検出する。

しかして、ポテンシヨメータ３７は第８図に示
すように、抵抗Ｒ１，Ｒ２を流量制御弁３２のソ
レノイドSOL３に並列に接続したものであつて、
接触子３７ａが図示の如く中央に位置していると
き、すなわち前輪１の切れ角が０度のときにソレ
ノイドSOL３に流れる電流が最小値となり、接
触子３７ａが右又は左に振れると、つまり前輪１
が右又は左に切られると、その切れ角が大きくな
るにつれて電流が大きくなる。なお、流量制御弁
３２は比例制御式であつて、ソレノイドSOL３
に流れる電流が大きくなるほど通路の開度が増大
するよう設定されている。

つぎに、タイロツドシリンダ１２，１５に関し
て説明すると、第７図に示すように、フロント側
及びリヤ側のタイロツドシリンダ１２，１５は、
それぞれ２位置形の方向切換弁４３，４４を含む
回路によつてオイルポンプＰ及びタンクＴと接続
されていて、それら方向切換弁４３，４４の切換
操作によつてその作動方向が制御される。また、
タイロツドシリンダ１２，１５と方向切換弁４
３，４４との間にはパイロツト操作式の逆止弁４
５，４６が挿入され、さらに方向切換弁４３，４
４とオイルポンプＰとの間には管内圧力の上昇を
防止するリリーフ弁４７，４８が設けられてい
る。また、方向切換弁４３，４４のソレノイド
SOL４，SOL５は、第８図に示すように、リン
ク形態切換用の切換スイツチ４９を介して電源と
接続されており、そしてこの切換スイツチ４９は
運転手により、二輪及び四輪操舵時にはOFF側
に、蟹操舵時にON側に切換操作される。なお、
第８図において、Ｋはキースイツチ、Ｂはバツテ
リ、Ｆはヒユーズを示す。

本実施例は上述のように構成したものであり、
以下その作用を説明する。

四節リンク機構１７，１８は、操舵形態の変更
に際してその形態に対応するよう切換えられる。
すなわち、二輪又は四輪操舵時には台形の形に変
形され、蟹操舵時には平行四辺形の形に変形され
るものであり、実際の切換えは、切換レバー２３
を引上げて各プツシユプルケーブル２４のワイヤ
２４ａを索引し全てのロツクピン１９をロツク孔
２０又は２１から抜脱することによりタイロツド
アーム１１，１４をステアリングナツクル２，７
から切離した状態で行なわれる。

二輪又は四輪操舵時にはリンク形態切換用の切
換スイツチ４９をOFF側に切換える。そのとき
は方向切換弁４３，４４のソレノイドSOL４，
SOL５に対する通電が断たれ、該方向切換弁４
３，４４が二輪・四輪操舵位置(a)に切換えられる
ため、フロント側及びリヤ側のタイロツドシリン
ダ１２，１５がそれぞれ縮小作動し、それに伴い
タイロツドアーム１１，１４がキングピン９回り
に内側へ回動する結果、四節リンク機構１７，１
８は第１図に実線で示すように台形状となる。

一方、蟹操舵時にはリンク形態切換用の切換ス
イツチ４９をON側に切換えるため、上述とは逆
に方向切換弁４３，４４が蟹操舵位置(b)へ切換え
られてタイロツドシリンダ１２，１５が伸長作動
し、タイロツドアーム１１，１４が外側へ回動す
る結果、四節リンク機構１７，１８は第１図に仮
想線で示すように平行四辺形となる。

なお、タイロツドアーム１１，１４の回動端は
ストツパ２２によつて規制されるので、上述した
リンク形態の切換作用の完了後は、切換レバー２
３を押下げて各プツシユプルケーブル２４のワイ
ヤ２４ａにより全部のロツクピン１９を対応する
ロツク孔２，又は２１に差込むことによつてタイ
ロツドアーム１１，１４をステアリングナツクル
２，７に結合する。

つぎに、各操舵形態ごとの操舵作用について説
明する。

（二輪操舵） この場合は、四節リンク機構１７，１８を上述
の要領で台形状に変形する一方、それに並行して
操舵形態切換用の切換スイツチ３６をOFF位置
に切換えて、方向切換弁３３を図示中央の中立位
置、つまり二輪操舵位置(a)に保持することによつ
てリヤ側ステアリングシリンダ１０の作動回路を
ロツクする。この状態でステアリングホイールが
右回り又は左回りに操作されてステアリングバル
ブ２９が切換えられると、オイルポンプＰからの
圧力油は右切り用又は左切り用の一方の分流弁３
０，３１を経て分流され、その一方が左右のフロ
ント側ステアリングシリンダ５に供給されるとと
もに、該ステアリングシリンダ５からの戻り油が
他方の分流弁３０，３１からステアリングバルブ
２９を経てタンクＴに戻る。かくして、フロント
側ステアリングシリンダ５が作動されるため、第
９図Ａに示すように前輪１のみが右又は左に切れ
角α，βで操舵される。なお、このとき、分流弁
３０又３１によつて分流された他方の圧力油は、
流量制御弁３２からリリーフ弁３５を経てタンク
Ｔに戻る。

しかして、この二輪操舵時には、四節リンク機
構１７が台形状となつているため、内輪側のタイ
ロツドアーム１１の回転角が外輪側のタイロツド
アーム１１の回転角よりもやや大きくなるため、
第９図のＡに示すように内輪（図では右側）の切
れ角αが外輪の切り角βよりやや大きくなつて、
旋回時の横すべりが防止される。

（四輪操舵） この場合は、四節リンク機構１７，１８を二輪
操舵時と同様に台形状に変形する一方、それに並
行して操舵形態切換用の切換スイツチ３６を四輪
操舵側に切換えて接点３６ａに接続することによ
り、ソレノイドSOL１を励磁させ、方向制御弁
７を四輪操舵位置(b)に切換える。この状態におい
て、ステアリングホイールが右回り又左回りに操
作されたときは、オイルポンプＰからの圧力油
は、右切り用又は左切り用の分流弁３０，３１に
よつて分流されるとともに、その一方が左右のフ
ロント側ステアリングシリンダ５に供給され、他
方が流量制御弁６及び方向制御弁７を経て左右の
リヤ側ステアリングシリンダ１０に供給され、ま
た各ステアリングシリンダ５，１０の戻り油は他
方の分流弁３０，３１を通つてタンクＴに戻る。
従つて、このときはフロント側とリヤ側のステア
リングシリンダ５，１０が逆向きに作動するた
め、第９図Ｂに示すように前輪１と後輪６が逆方
向に切られ、車両は小回りで旋回される。

しかして、この四輪操舵時には、フロント側及
びリヤ側の四節リンク機構１７，１８がそれぞれ
台形状となつていることから、前述した二輪操舵
の場合と同様に、第９図のＢに示す如く前輪１及
び後輪６の内輪（図では右側）の切れ角αが外輪
の切れ角βよりもやや大きくなり、旋回時の横す
べりが防止される。

また、四輪操舵の場合は、ポテンシヨメータ３
７が前輪１の切れ角α又はβを検出し、流量制御
弁３２の開度を制御する。すなわち、前述したよ
うに、前輪１が切られると、それにポテンシヨメ
ータ３７が応動し、流量制御弁３２のソレノイド
SOL３を流れる電流を変化させることにより該
流量制御弁３２の開度を調整し、リヤ側ステアリ
ングシリンダ１０への圧力油の供給量を、前輪１
の切れ角α又はβに見合うように制御する。すな
わち、前・後輪１，６はその切れ角α又はβが一
定となるように制御される。

（蟹操舵） この場合は、四節リンク機構１７，１８を前述
の要領で平行四辺形に変形する一方、それに並行
して操舵形態切換用の切換スイツチ３６を図示右
側の蟹操舵側に操作することにより、ソレノイド
SOL２を励磁させて方向切換弁３３を蟹操舵位
置(c)に切換える。この状態でステアリングホイー
ルが操作された場合には、フロント側とリヤ側の
ステアリングシリンダ５，１０が同方向に作動さ
れる。従つて、第９図Ｃに示すように前・後輪
１，６が同方向に切られるため、車両は斜め方向
に直進する。

しかして、この蟹操舵時には、四節リンク機構
１７，１８が平行四辺形の状態にあつて、左右の
タイロツドアーム１１の回転角が同一となるの
で、前輪１及び後輪６は第９図のＣに示すよう
に、左右共その切れ角αが等しくなる。

また、ポテンシヨメータ３７が流量制御弁３２
を調整し、前・後輪１，６の切れ角αを一定とな
るように制御することに関しては前述の四輪操舵
時と全く同様である。

なお、上述した四輪操舵装置はトーイングトラ
クタ以外の車両に適用しても差支えない。また本
実施例では、ロツクピン１９をプツシユプルケー
ブル２４によりロツク孔２０，２１に抜差しする
方式としたが、ロツクピン１９に直接又は間接的
にロツク用スプリングを設置し、そのスプリング
力により挿入するよう構成することが可能であ
り、さらにロツクピン１９の抜差操作を手動式か
ら、たとえばシリンダや電磁石による方式に変更
することも可能であり、あるいはロツクピン１９
はフロント側とリヤ側とを個別的に操作する方式
に変更しても差支えなく、さらにはタイロツドア
ーム１１，１４をステアリングナツクル２，７に
ロツクする代りにキングピン４，９にロツクさせ
るように構成しても良い。また、切れ角の検出対
象を後輪６とし、フロント側ステアリングシリン
ダ５を制御するように変更しても差支えなく、さ
らには検出器はポテンシヨメータ３７に限定する
ものではない。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、二輪又
は四輪操舵時には、内輪の切れ角と外輪の切れ角
とに従前通り所定の差を与えて旋回時の横すべり
を防止することができ、一方、蟹操舵時には左右
の車輪の切れ角を同一とすることができるため、
斜め直線走行を安定した姿勢で行ない得るととも
に、タイヤへの偏荷重の作用を防いでその摩耗を
軽減し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車両用四輪操舵装置の実施例
を示す平面図、第２図はステアリングナツクルと
タイロツドアームの関係を示す平面図、第３図は
同じく側面図、第４図はロツクピンの操作機構を
示す正面図、第５図は同じく側面図、第６図は切
れ角検出機構を示す正面図、第７図はステアリン
グシリンダ及びタイロツドシリンダ作動用の油圧
回路図、第８図は弁制御用の電気回路図、第９図
は操舵形態を示す説明図、第１０図は従来の四輪
操舵装置を示す平面図である。 １……前輪、６……後輪、２，７……ステアリ
ングナツクル、４，９……キングピン、５，１０
……ステアリングシリンダ、１１，１４……タイ
ロツドアーム、１２，１５……タイロツドシリン
ダ、１７，１８……四節リンク機構、１９……ロ
ツクピン、２０，２１……ロツク孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ キングピンを介して車軸に水平回動可能に取
   付けられた前輪用及び後輪用の各ステアリングナ
   ツクルをそれぞれステアリングシリンダにより
   個々に操舵する形式の四輪操舵装置において、前
   記各キングピン毎にタイロツドアームを水平回動
   可能に取付けるとともに、それら左右のタイロツ
   ドアーム同士をタイロツドシリンダを介してピン
   により連結して四節リンク機構を構成し、この四
   節リンク機構をタイロツドシリンダの伸縮作動に
   よつて台形又は平行四辺形に変形可能となす一
   方、前記タイロツドアームをキングピン又はステ
   アリングナツクルに結合又は切離可能となした車
   両用四輪操舵装置。