JPH0456684A - 四輪操舵用ステアリングギヤボックス - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、四輪操舵（４ＷＳ）用ステアリング ンヘボックスに関する。

クスを示す。このギヤボックスにおいて、インプットハ
ブ２０１とインプットハブ２０３とは逆転機構を介して
連結されている。スリーブ２０５は後輪側に操舵力を出
力するアウトプットハブ２０７上で移動操作され、アウ
トプットハブ２０７に対して各インプットハブ２０１，
２０３を各別に断続する。アウトプットハブ２０７とイ
ンプットハブ２０１が連結されると前輪と後輪は同位相
（同方向）で操舵され、車両は平行移動することができ
る。又、アウトプットハブ２０７とインプットハブ２０
３が連結されると操舵力は逆転して後輪側に伝達され（
逆位相）、車両は旋回半径を小さくできる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、スリーブ２０５と各ハブ２０１゜２０３．２
０７との連結を行うスプライン部２０９．２１１．２１
３にはスリーブ２０５の移動のためのガタが必要である
。このガタによって前輪の舵角（実舵角）に対する後輪
側の舵角に誤差が生じる。平行移動を主な目的とする同
位相時に車両が旋回してしまうからこの誤差による悪影
響は同位相時に著しい。

これらスプライン部２０９〜２１３のピッチ円や歯厚を
小さくしてガタを減らすことも歯切り工作上の限界があ
り、不良率とコストの上昇につながる。

そこで、この発明は、大きなコストアップを伴わず前後
輪間の舵角の誤差を小さくする四輪操舵用ステアリング
ギヤボックスの提供を目的とする。

［発明の構成コ は、相対回転自在に配置された第１と第２の操舵力伝達
軸と、逆転機構を介して第２の操舵力伝達軸に連結され
た第３の操舵力伝達軸と、移動操作を受けて第１の操舵
力伝達軸に対して第２と第３の各操舵力伝達軸とを各別
に断続する連結部材とを備え、少くとも連結部材と第１
又は第２の操舵力伝達軸との間に圧力角を有する噛合い
クラッチを設けたことを特徴とする。

（作用） 連結部材と少くとも第１又は第２の操舵力伝達軸との間
では圧力角を有する噛合いクラッチによってガタが防止
されるから従来に較べてガタと前後輪間の操舵誤差とが
半減する。

噛合いクラッチを設けることによるコスト上昇分はわず
かである。

（実施例） 第１図と第２図とにより第１実施例の説明をする。第２
図はこの実施例を用いた車両の４ＷＳ構成の操舵系を示
している。第１図の右方はこの車両の前方（第２図の上
方）に相当する。なお、番号を付していない部材等は図
示されていない。

先ず、第２図の操舵系の説明をする。

この操舵系は、ステアリングホイール１、ステアリング
コラム３、ボールネジによる方向変換機構５，７、連結
軸９、入力軸１１（第２の操舵力伝達軸）、出力軸１３
（第１の操舵力伝達軸）、この実施例のステアリングギ
ヤボックス１５、ラックとピニオンによるステアリング
ギヤ１７．１９、タイロッド２１．２３、ナックルアー
ム２５゜２７、ナックルスピンドル２９，３１、前輪３
３゜３３、後輪３５．３５などから構成されている。

次に、ステアリングギヤボックス１５の説明をする。

ケーシング３７は車体側に固定されており、その内部に
はピニオンシャフト３９を介してピニオンギヤ４１１．
４１が回転自在に支承されている。

ギヤ４１には前側と後側のサイドギヤ４３．．４５が噛
合っている。前側のサイドギヤ４３は入力軸１１にスプ
ライン連結され、後側のサイドギヤ４５はベアリング４
７によりケーシング３７に支承されている。こうして、
逆転機構４９が構成され、入力軸１１からサイドギヤ４
３を介して入力したステアリングホイール１の操舵力は
ピニオンギヤ４１の自転によって逆転し、サイドギヤ４
５から後輪３５．３５側の操舵系に伝達される。

・人力軸１１はサイドギヤ４５を貫通し、その先端側に
はボス５１がテーパ面５３とカット５５と半円キー５６
とにより固定されている。入力軸１１と出力軸１３とは
出力軸１３の凹部にベアリング５９を介して係合し互い
に支承し合っている。

テーパ面５３は軸１１とボス５１間のセンターリングと
ガタの防止とを行っている。

サイドギヤ４５が形成されたボス６１（第３の操舵力伝
達軸）はベアリング６３を介してボス５１を支承し回転
時の首振りを防止している。軸部材５７には中空の軸部
材６５が溶接され、出力軸１３を構成している。出力軸
１３はベアリング６７によりケーシング３７に支承され
ている。

軸部材５７とボス５１とボス６１の各外周にはそれぞれ
スプライン６９．７１．７３が設けられている。カップ
リングスリーブ７５（連結部材）は後端側のスプライン
７７によりスプライン６９と係合しながら軸部材５７上
を前後に移動可能であり、前端側には各スプライン７１
．７３と係脱可能なスプライン７９が設けられている。

第１図（ａ）の下半部に示すように、スプライン７１．
７３の間にはスプライン７９がこれらと接触せずに入り
込めるスペースが設けられている。

軸部材５７とカップリングスリーブ７５にはドッグクラ
ッチ８１（噛合いクラッチ）が形成されている。このク
ラッチ８１は、第１図（ｂ）に示すようにスリーブ７５
の噛合い方向（後方）に向って面の幅が狭くなる噛合い
８３．８５を有し、スリーブ７５が後方に移動すると（
第１図（ａ）上半部の状態）出力軸１３とスリーブ７５
間のガタが無くなる。クラッチ８１を設けたことによる
コスト上昇はわずかであり、又、それによってギヤボッ
クス１５が大型化することもない。

カップリングスリーブ７５はポジションｌ、　　ＩＩ。

ｍ、ｒｖに移動する。

ポジション■では、第１図（ａ）の上半部に示すように
、スプライン７９がスプライン７１と噛合うと共に上記
のようにドッグクラッチ８１が噛合う。

従って、入力軸１１と出力軸１３はスリーブ７５を介し
て連結されるから操舵力は同じ回転方向で後輪３５．３
５側へ伝達され、車両は同位相の４ＷＳ状態となる。又
、ドッグクラッチ８１によりスリーブ７５と出力軸１３
間のガタがなくなるから、入出力軸１１．１３間のガタ
すなわち前後輪３３．３５間の舵角誤差が従来例に較べ
て半減する。

ポジション■ては、第１図（ａ）下半部に示すように、
スプライン７９はスプライン７１．７３のいずれとも噛
合わない。従って、出力軸１３には入力軸１１及び逆転
機構４９から切離されるから、車両は通常の前輪操舵状
態になる。

ポジション■では、第１図（ａ）の下半部に一点鎖線で
示すように、スプライン７９がスプライン７３と噛合う
。従って、出力軸１３はスリーブ７５を介して逆転機構
４９のサイドギヤ４５に連結されるから、入力軸１１の
操舵力は逆転機構４９で逆転され出力軸１３に伝達され
、車両の逆位相の４ＷＳ状態になる。なお、サイドギヤ
４５の歯数はサイドギヤ４３の歯数より多くしてあり、
従って入力軸１１の操舵角は逆転機構４９で減少し後輪
３５の舵角は前輪３３の舵角より小さくなる。

ポジション■では、第１図（ａ）の上半部に一点鎖線で
示すようにスプライン７７はスプライン６９゜７１の両
方と噛合いスプライン７９はスプライン７３と噛合う。

従って、出力軸１３はスリーブ７５を介して入力軸１１
とサイドギヤ４５の両方に連結される。この状態で前後
輪の一方が直進状態（舵角零）のとき他方も直進状態に
なるようにアライメント調整が行われる。

カップリングスリーブ７５の外周溝８７にはフォーク８
９が摺動自在に係合しており、フォーク８９はボルト９
１により操作ロッド９３に固定されている。操作ロッド
９３はアクチエエータにより前後方向に駆動されフォー
ク８９を介してスリーブ７５をポジションＩ、　　ＩＩ
、　Ｈに移動操作する。

アクチュエータにはポジションＩヘシフトするためのポ
ート９５とポジション■ヘシフトするためのポートとが
設けられている。

アクチュエータはフェイルセーフ機構を備えておりポジ
ションＩ又はポジション■のときにアクチュエータや配
管系等の故障により各ポジションの保持力が失なわれる
と、操舵上の危険防止のためフェイルセーフ機構によっ
てスリーブ７５はポジション■に戻される。

ケーシング３７にはポジションスイッチ９７が取付けら
れており、このスイッチ９７は操作ロッド９３がポジシ
ョンＩの位置に来るとボール９９゜９９が操作ロッド９
３の周溝１０１に係合して作動し、運転席にポジション
Ｉの表示を行う。スイッチ９７の他に、破線のボール１
０３の位置にポジション■検知用のポジションスイッチ
が取付けられ、破線のボール１０５の位置にポジション
■検知用のポジションスイッチが取付けられ、運転席に
各ポジションの表示を行う。

ポジション■は上記のようにアライメント調整用のポジ
ションであって、このポジションヘオーバシフトするに
は、例えば操作ロッド９３のボルト９１用の係合孔１０
７の前方にオーバシフト用の係合孔を設けてフォーク８
９を前方に移してボルト９１で固定し、アクチュエータ
８５がポジション■のときにスリーブ７５がポジション
■に来るようにする。

次に、この実施例のステアリングギャボックス１５の機
能を第２図の操舵系の機能に即して説明する。

ステアリングホイール１を操舵するとこの操舵力はステ
アリングコラム３、方向変換機構５、連結軸９、方向変
換機構７を介して入力軸１１を回転させる。この回転は
ステアリングギヤ１７によりタイロッド２１を左右に移
動させナックルアーム２５とナックルスピンドル２９を
介して前輪３３．３３に舵角を与える。

このとき、ギヤボックス１５をポジションＩにすると出
力軸１３は入力軸１１と同方向に回転し、この回転はス
テアリングギヤ１９によりタイ口・ソド２３を左右に移
動させナックルアーム２７とナックルスピンドル３１を
介して後輪３５．３５に前輪３３．３３と同方向の舵角
を与える（同位相）同位相の状態で前後輪の舵角を等し
くすれば車両は平行移動が可能になり、例えば大きなロ
ールを伴わずに車線変更などが行える。又、前輪の舵角
を大きく後輪の舵角を小さくすれば旋回に際して前輪と
同時に後輪にもコーナリングフォースが発生するから、
極めて安定した旋回が行える。同位相ではギヤボックス
１５のガタが小さく前後輪間の舵角差が小さいから、車
線変更を安全に行うことができる。

ギヤボックス１５をポジション■にすると後輪３５．３
５側の操舵系が切離されて、車両は前輪操舵状態になる
。

ギヤボックス１５をポジション■にすると操舵力は逆転
して伝達され後輪３５．３５には前輪３３．３３と逆方
向が与えられる（逆位相）。

逆位相の状態では、旋回に際して前輪３３．３３にコー
ナリングフォースが生じると同時に後輪３５．３５にも
このコーナリングフォースと反対向きの力が発生し車両
に大きなヨーモーメントを与えると共に極めて安定な旋
回が行える。こうして車両の旋回性が向上するから、例
えばロングホイールベースで回頭性の良い車両が得られ
る。又、最小旋回半径が小さくなり、狭い場所での車庫
入れなど操車が容易になる。

次に、第３図により第２実施例の説明をする。

この実施例のステアリングギヤボックス１０９の構成は
要部を除いて第１実施例のステアリングギヤボックス１
５と同じである。従って、同一の部材には同一の番号を
付して引用しながら第１実施例との相違点を説明する。

ボス１１１は入力軸１１の後端に固定されている。カッ
プリングスリーブ７５の前端部に対してこのボス１１１
と、サイドギヤ４５が形成されたボス１１３とには第３
図（ｂ）に示すようなドッグクラッチ１１５，１１７（
噛合いクラッチ）が形成されている。クラッチ１１５は
スリーブ７５の噛合い方向（後方）に向って面の幅が狭
くなるテーバ状の噛合い面１１９．１２１を有し、クラ
ッチ１１７はスリーブ７５の噛合い方向（前方）に向っ
て面の幅が狭くなるテーパ状の噛合い面１２３゜１２５
を有している。

従って、クラッチ１１５はスリーブ７５とボス１１１（
入力軸１１）を回転方向のガタなしに連結し、クラッチ
１１７はスリーブ７５とボス１１３（サイドギヤ４５）
を回転方向のガタなしに連結する。クラッチ１１５，１
１７を設けたことによるコスト上昇はわずかであり、そ
れによってギヤボックス１０９が大型化することはない
。

カップリングスリーブ７５はフォーク８９を介してポジ
ションＩ、　　ＩＩ、　Ｈに移動操作される。

ポジションＩでは、第３図（ａ）の上半部に示すように
ドッグクラッチ８１．１１５が噛合い、車両は同位相の
４ＷＳ状態になる。この状態ではスリーブ７５と入出力
軸１１．１３の間のガタによる前後輪間の舵角誤差が発
生しないから車両は正確な平行移動が可能となり、操縦
性と安全性が極めて高くなるＪ ポジション■では、第３図（ａ）の下半部に示すように
いずれのドッグクラッチ１１５．１１７も噛合わないか
ら、後輪３５．３５側の操舵系は切離されて車両は通常
の前輪操舵状態となる。

ポジション■ては゛、第３図（ａ）の上半部に一点鎖線
で示すようにドッグクラッチ１１７が噛合うから、車両
の逆位相の４ＷＳ状態になる。この状態では回転方向の
ガタはスプライン６９．７７でのガタだけとなり従来例
に較べて半減し、前後輪間の舵角誤差がそれだけ低減し
操縦性と安全性とが向上する。

なお、入力軸１１を出力側に出力軸１３を入力側にして
もよい。

【発明の効果コ この発明の四輪操舵用ステアリングギヤボックスは、連
結部材と少くとも同位相側の操舵力伝達軸との間に回転
方向のガタを無くす噛合いクラッチを設けたから、前後
輪間の舵角誤差が低減し車両の操縦性と安全性とが向上
する。噛合いクラッチを設けたことによるコスト上昇は
わずかであり、大型化することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は第１実施例の断面図、同図（ｂ）は同図
（ａ）のＡ−Ａ断面図、第２図は各実施例を用いた車両
の操舵系を示す概略図、第３図（ａ）は第２実施例の断
面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図、第４図
は従来例の要部断面図である。 １１・・・入力軸（第２の操舵力伝達軸）１３・・・出
力軸（第１の操舵力伝達軸）４９・・・逆転機構 ６１．１１３・・・ボス（第３の操舵力伝達軸）７５・
・・カップリングスリーブ（連結部材）８１．１１５，
１１７・・・ドッグクラッチ（噛合いクラッチ） 代理人　弁理士　　三　好　秀　和

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 相対回転自在に配置された第１と第２の操舵力伝達軸と
   、逆転機構を介して第２の操舵力伝達軸に連結された第
   ３の操舵力伝達軸と、移動操作を受けて第１の操舵力伝
   達軸に対して第２と第３の各操舵力伝達軸とを各別に断
   続する連結部材とを備え、少くとも連結部材と第１又は
   第２の操舵力伝達軸との間に圧力角を有する噛合いクラ
   ッチを設けたことを特徴とする四輪操舵用ステアリング
   ギヤボックス。