JPH0798491B2 - 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は難しい。

前後転舵角をゼロとする中立位置の設定において、入
力軸の軸心，偏心軸とピニオンの軸心，偏心カムの中
心，インターナルギヤの中心が上下方向において同一線
上に配置されるようにした上で偏心カムとスライダを連
結させなければならず、高い製作及び組付精度が要求さ
れ、製作コストが高価となる。

等といった問題がある。

〔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、上記した前後輪操舵
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
した。

〔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、同回転軸によっ
てコニカルクランク軸が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。

しかして、本発明による後輪操舵装置においては、軸送
り機構によるコニカルクランク軸一回転当りの送り量を
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、本発明による後輪操舵装置においては、両後輪転
舵角をゼロとする中立位置の設定において、コニカルク
ランク軸のハウジングに対する回転方向の位置だけを設
定位置に定めた上で連結体を変換機構を介して作動ロッ
ドに連結すればよく、組付性は極めて良く安価に製作す
ることができる。

〔実施例〕

以下に本発明の各実施例を図面に基づいて説明する。

第１図〜第８図は本発明による後輪操舵装置の第１実施
例を示していて、第５図は本発明による後輪操舵装置を
備えた前後輪操舵車を概略的に示している。第５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1
2・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2
2,23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５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,ボールねじ機
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傾斜した傾斜ピン部42aを有していて、その後端42b
にてボールねじ機構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。ボールねじ機構Ｄは、コニカル
クランク軸42の回転時に同軸42を所定の送り量にて軸方
向へ移動させる軸送り機構であり、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に固着され内部にねじ溝42cに循環供給される多数の
ボール46を収容するボールナット47によって構成されて
いる。なお、本実施例においては、第５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、ボールねじ機構Ｄが
左ねじとしてあるが、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、ボ
ールねじ機構Ｄを右ねじとする必要がある。

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48を介してロータ44に
連結されている。ボール軸受48は、ロッド部43aに対し
て摺動可能であり、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,4
4B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4
4b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こと
ができる。

しかして、上記した連結機構Ａにおいては、 入力軸41をボールスプライン45を介して組付けてなる
コニカルクランク軸42に、軸受53,54を介して連結体43
を組付けるとともにボールナット47を組付ける。

ロータ44の上方部材44Aに設けた球状取付穴44aにボー
ル軸受48を組付ける。

上記で組付けたものと上記で組付けたものとを、
連結体43のロッド部43aをボール軸受48に嵌合させなが
ら合体させる。

ロータ44の上方部材44Aに下方部材44Bを軸受55,56に
て軸支される軸部が同軸となるようにしてボルト44Cに
よって結合する。

上記までの工程にて組付けられたものを、軸受52や
作動ロッド30等を予め組付けてなるハウジングＨに組み
入れる。

軸受56を組み入れスナップリングにより止めた後に、
軸受55を組み入れホルダHaにより仮締めする。

軸受51を組み入れスナップリングにより止める。

中立位置としたボールナット47上にリヤカバーHcを組
付け、ボルトHdによりリヤカバーHcとボールナット47を
結合し、同リヤカバーHcをボルトHeによりハウジングＨ
に結合する。

最後に、ロックナットHbによりホルダHaを固定し、ハ
ウジングＨにキャップHfを取付ける。といった工程にて
コニカルクランク軸42,連結体43,ロータ44,ボールナッ
ト47等の各部材がハウジングＨ内に組付けられている。

リンク機構Ｂは、第３図及び第５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76,77
の内部はパイプ78によって接続されていて、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。

パ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71
a2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71a1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71a6
に連通し、また第３図右方の油室R2は、第３ロッド71C
に設けた通孔71c4及び第１ロッド71Aに孔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
転されると同時にボールねじ機構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42
a上に組付けられた連結体43は、第６図（コニカルクラ
ンク軸42の90度右回転時）及び第７図（コニカルクラン
ク軸42の180度右回転時）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48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８図の実線にて示した量
（この量は、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71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、ボールねじ機構Ｄによ
るコニカルクランク軸一回転当りの送り量（ねじ溝42c
のリード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の軸線方向への変
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、上記したボールねじ機
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、両後輪転舵角をゼロとする
中立位置の設定において、連結体43,ボール軸受48,ロー
タ44等を予め組付けてなるコニカルクランク軸42のハウ
ジングＨに対する回転方向の位置だけを設定位置に定め
た上でロータ44のセクタ歯44bを作動ロッド30のラック
歯30aに噛合（連結）すればよく、組付性は極めて良く
安価に製作することができる。

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
ようにパワーシリンダ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。

第９図及び第10図は、本発明による後輪操舵装置の第２
実施例を示していて、この実施例においては、コニカル
クランク軸42Aが、前方軸部にてボールねじ機構Ｄを介
してハウジングＨに組付けられ、また後方軸部にて軸受
ブッシュ59を介してハウジングＨに回転可能かつ軸方向
へ摺動可能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。また、こ
の実施例においては、コニカルクランク軸42Aが回転軸2
0の後方中間シャフト（上記第１実施例の中間シャフト2
3に相当するもの）に直接連結されており、同中間シャ
フトが中間部に軸方向移動を許容するスプライン嵌合部
を有した二軸によって構成されている。その他の構成
は、上記第１実施例と実質的に同じであるため、同一符
号を付してその説明は省略する。また、この第２実施例
の作動は、上記第１実施例の作動と実質的に同じである
ため、その説明は省略する。

〔変形例〕

上記実施例においては、コニカルクランク軸が回転した
とき同軸を軸方向へ移動させる軸送り機構としてボール
ねじ機構Ｄを採用したが、この軸送り機構は他のもので
あってもよく、例えば第11図にて示したようなカム（カ
ム溝を有している）81及びカムフォロア（コニカルクラ
ンク軸42に一体的に設けたピン）82を用いた軸送り機構
であってもよい。

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イングメインシ
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〜第８図は本発明による後輪操舵装置の第１実施
例に係るものであり、第１図は第３図のＩ−Ｉ線に沿う
拡大縦断面図、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
図は同平面図、第５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６図及び第７図は当該
後輪操舵装置の要部作動説明図、第８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。ま
た、第９図及び第10図は本発明による後輪操舵装置の第
２実施例に係るものであり、第９図は要部拡大縦断側面
図、第10図は同部分破断平面図である。また、第11図は
本発明による後輪操舵装置の軸送り機構の変形例を示す
部分断面図である。 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、46……ボール、47……ボールナット、48……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……ボールねじ機構（軸送り機構）、Ｈ……
ハウジング、L1……コニカルクランク軸の軸線、WS……
ステアリングホイール、WF……前輪、WR……後輪。

Claims (3)

【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、前記ハウジングに固
   着さ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であることを
   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。
3. 【請求項３】前記変換機構が、前記作動ロッドの一側に
   形成したラック歯と噛合するセクタ歯を有して前記ハウ
   ジングに回転自在に組付けられ回転によって前記作動ロ
   ッドをその軸線方向へ変位させるロータと、前記連結体
   のロッド部上に嵌合された状態にて前記ロータに傾動可
   能に組付けられて前記ロッド部の揺動により前記ロータ
   を回転させるボール軸受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項又は第２項に記載の前
   後輪操舵車の後輪操舵装置。