JP2599202B2 - 四輪操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、機械的伝達装置を介して前輪舵取り装置と
後輪舵取り装置を連動して、後輪を前輪の操舵角に応じ
て操舵するようにした四輪操舵装置に関する。

（従来の技術） この種の四輪操舵装置においては、前後の舵取り装置
を連動する伝達装置として回転軸や操作ケーブルを使用
している。

（発明が解決しようとする課題） このような従来技術においては、例えば後輪が溝に脱
輪などしてその操舵が阻止された場合に、操舵ハンドル
に力をこめて回そうとすると、伝達装置に無理な力が加
わって破損させたりする問題がある。特に操作ケーブル
を使用したものの場合は、操作ケーブルが伸びるなどし
て破損するおそれが大きい。

本発明は、このような場合に、前後の舵取り装置を連
動する伝達装置に無理な力が加わるのを防ぎ、しかもコ
ンパクトに構成することができるアシスト遅れ回避機構
を備えた四輪操舵装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） このために、本発明による四輪操舵装置は、添付図面
に例示するごとく、前輪を操舵する前輪舵取り装置10
と、後輪を操舵する後輪舵取り装置20と、この両舵取り
装置を連動する伝達装置よりなる四輪操舵装置におい
て、前記前輪舵取り装置10及び後輪舵取り装置20の何れ
か一方のハウジング21に軸承されて前輪の操舵と連動し
て回転する入力回転部材41と、この入力回転部材と同軸
的にかつ軸方向に間をおいて前記ハウジング21に軸承さ
れて後輪を操舵する出力回転部材43と、この両回転部材
41,43の間にそれぞれと軸方向に隙間をおいてかつ同軸
的に前記ハウジング21に軸承された中間回転部材42と、
前記入力回転部材41及び中間回転部材42の各外周部の一
部からそれぞれ互いに接近する軸線方向に突出して各先
端が多少の隙間をおいて互いに対向する第１突起41b及
び第２突起42aと、前記中間回転部材42及び出力回転部
材43の各外周部の一部からそれぞれ互いに接近する軸線
方向に突出して各先端が多少の隙間をおいて互いに対向
する第３突起42d及び第４突起43aと、前記入力回転部材
41と中間回転部材42の間に設けられ外端44aが前記第１
突起41b及び第２突起42aに円周一方向から同時に係合可
能でありかつ内端44bが前記入力回転部材41及び中間回
転部材42の一部に円周他方向から同時に係合可能である
第１渦巻ばね44と、前記中間回転部材42と出力回転部材
43の間に設けられ外端45aが前記第３突起42d及び第４突
起43aに円周一方向から同時に係合可能でありかつ内端4
5bが前記中間回転部材42及び出力回転部材43の一部に円
周他方向から同時に係合可能である第２渦巻ばね45より
なるアシスト遅れ回避機構40を備えたことを特徴とする
ものである。

（作用） 通常の作動状態においては、前後の舵取り装置10,20
間の伝達トルクは両渦巻ばね44,45の初期トルクよりも
小さいのでアシスト遅れ回避機構40は作動せず、入力回
転部材41の回転はそのまま出力回転部材43に伝達され、
後輪舵取り装置20は前後の操舵に連動して正常に作動す
る。溝への脱輪などにより後輪の操舵が阻止された状態
において操舵ハンドルを無理に回すと前後の舵取り装置
10,20間の伝達トルクは増大する。しかしながらこの伝
達トルクが第１及び第２渦巻ばね44,45の初期トルクを
越えれば、この両渦巻ばね44,45が撓んでアシスト遅れ
回避機構40が作動するので伝達トルクの増大は防止され
る。従って前後の舵取り装置10,20間の伝達装置に無理
な力が加わることはなくなる。

また、入力回転部材41と出力回転部材43の間に中間回
転部材42を設けて渦巻ばねを２つに分割したので各渦巻
ばね44,45の外径は両回転部材の相対回転量に比して小
となり、しかも各渦巻ばね44,45の外端がそれぞれ同時
に係合可能な第１及び第２突起41b及び42a並びに第３及
び第４突起42d及び43aを軸方向に対向して設けたので、
アシスト遅れ回避機構40の外径は小となる。

（発明の効果） 上述のごとく、本発明によれば、前後の舵取り装置の
間の伝達装置に無理な力が加わって破損したりする恐れ
がなくなる。また、またアシスト遅れ回避機構の外径が
渦巻ばねを１個だけ用いたものに比較して小となり、入
力回転部材の突起と中間回転部材の突起を径方向にずら
して渦巻ばねの外端に係合させるものに比較して更に外
径が小となるので、前後の舵取り装置のハウジング内に
コンパクトに組み込むことができる。

（実施例） 以下に、添付図面に示す実施例により、本発明の説明
をする。

先ず第２図により、四輪操舵装置の全体構造の説明を
すれば、自動車のエンジン63により駆動される供給ポン
プ60によりリザーバ62から吸入されて送り出された所定
量の作動流体は、分流弁61により所定比率で分流され
て、その一方は前輪舵取り装置10に供給され、他方は後
輪舵取り装置20に供給され、使用後の作動流体はリザー
バ62に戻される。

前輪動力舵取り装置10は、操舵ハンドル15の回転を前
輪作動ロッド13の往復動に変換するラックピニオン機構
12に伝達するハンドル軸16の途中に設けたロータリータ
イプの前輪サーボ弁11と前輪作動ロッド13に設けた前輪
パワーシリンダ14を主要な構成部材としている。前輪サ
ーボ弁11は操舵ハンドル15から入力されたハンドルトル
クに応じて作動し、分流弁61を介して供給ポンプ60から
前輪パワーシリンダ14の左右の作動室に供給される作動
流体の給排を制御し、これにより増幅された操舵力が前
輪作動ロッド13に出力され、その両端に設けたタイロッ
ド17及びナックルアーム18を介して左右の前輪19を操舵
するようになっている。

後輪動力舵取り装置20は、第１図及び第２図に示すご
とく、ロータリータイプの後輪サーボ弁50と後輪パワー
シリンダ24を備え、更に操舵特性付与機構30及びアシス
ト遅れ回避機構40を備えている。後輪パワーシリンダ24
は、後輪動力舵取り装置20のハウジング21に形成された
シリンダ25と、このシリンダ25内に液密に嵌挿されてそ
の内部を左右の作動室に分離するピストン26よりなり、
ピストン26に固定された後輪作動ロッド23は両端がシリ
ンダ25の両端部から液密にかつ摺動自在に突出してい
る。ピストン26の両側面とシリンダ25の両端内面の間に
は後輪作動ロッド23を図示の中立位置に復帰させる一対
の戻しばねが設けられ、後輪作動ロッド23の両端はタイ
ロッド27及びナックルアーム28を介して後輪29に連結さ
れている。

第１図及び第５図に示すごとく、操舵特性付与機構30
は、距離Ａだけ互いに偏心した回転軸線O1,O2回りにそ
れぞれ回転自在にハウジング21内に支持された入力軸31
及び従動回転部材34を備えており、入力軸31に直径方向
に形成された案内溝32内には、従動回転部材34に設けた
従動子33が係合されている。従動子33は、回転軸線O2か
ら距離Ｂだけ偏心して従動回転部材34に固定された支持
ピン33aと、その前部に回転自在に支持されたローラ33b
よりなるものである。支持ピン33aの後端は従動回転部
材34より後方に突出している。

第５図に示すごとく、従動子33のローラ33bは多少の
隙間をおいて案内溝32内に位置しており、前後輪の操舵
中立状態において、図示の状態にある。操舵中立状態か
ら入力軸31が回転すれば、入力軸31に対する従動回転部
材34の回転角の特性は第６図に示すようになる。すなわ
ちローラ33bが案内溝32に当接するまでは従動回転部材3
4は回転せず、その後は入力軸31の回転角が増大するに
つれて従動回転部材34の回転角の増大の割合は次第に増
大する。

第２図に示すごとく、中間部にケーブル長さ調整装置
36を設けた一対の操作ケーブル35a,35bにより前後の動
力舵取り装置10,20を連動する伝達装置が構成されてい
る。各操作ケーブル35a,35bはインナワイヤ及びアウタ
チューブよりなり、各インナワイヤの一端は前輪作動ロ
ッド13の両端部に設けた突起にそれぞれ連結され、各イ
ンナワイヤの他端は入力軸31に形成したプーリ31aに巻
き付けられている。また、各アウタチューブの両端はそ
れぞれ前輪動力舵取り装置10のハウジング（図示省略）
及びハウジング21に取り付けられている。これにより前
輪作動ロッド13の往復動に応じて入力軸31が回動され
る。

後輪サーボ弁50は、主として第１図に示すごとく、後
述するアシスト遅れ回避機構40を間において操舵特性付
与機構30の従動回転部材34と同軸的にハウジング21内に
設けられている。後輪サーボ弁50の出力軸51と中空の作
動軸52は互いに同軸的に相対回動可能にハウジング21内
に支持されて、作動軸52内に同軸的に設けられたトーシ
ョンバー56により弾性的に連結され、この両軸51,52の
間には中立位置を中心として比較的小さい角度（例えば
左右各５度）の相対回動のみを許すマニアルストッパ59
が設けられている。出力軸51の後部に形成したピニオン
22は後輪作動ロッド23に形成したラック23aと噛合して
いる。作動軸52の先端にセレーション結合されて抜け止
め固定されたヨーク58は、後述するアシスト遅れ回避機
構40を介して従動回転部材32に連結されている。

後輪サーボ弁50の要部は作動軸52の一部に形成された
ロータ弁部材53と、ピン55により出力軸51に連結された
スリーブ弁部材54よりなる４ポート絞り切換弁である。
作動軸52に加わる入力トルクが０でロータ弁部材53とス
リーブ弁部材54の相対回動角が０の場合は、分流弁61を
介して供給ポンプ60から入力ポート50aに供給された作
動流はそのまま排出ポート50bからリザーバ62に排出さ
れる。しかしながら、アシスト遅れ回避機構40から作動
軸52に加わる伝達トルクが増大し、トーションバー56が
ねじれて両弁部材53,54の間に相対回動が生じれば、そ
の向き及び相対回動角に応じて入力ポート50aに供給さ
れた作動流体を２つの分配ポート50c,50dの何れか一方
より後輪パワーシリンダ24の一方の作動室に導入し、他
方の作動室内の作動流体を他方の分配ポートより排出ポ
ート50bを経てリザーバ62に排出して、後輪29への操舵
アシスト力を生ずるようになっている。

アシスト遅れ回避機構40は、第１図に示すごとく、従
動回転部材34と同軸的に一体形成された入力回転部材41
並びに後輪サーボ弁50と同軸的に軸方向に間をおいて回
動自在にハウジング21に支持されたそれぞれ環状の中間
回転部材42及び出力回転部材43を備えている。角回転部
材41,43の内周に同軸的に軸支された円筒状の第１及び
第２係合ボス46,47の外周には、それぞれ各回転部材41,
42及び42,43の間に位置する渦巻ばね44,45が巻回して設
けられている。

第１図、第３図及び第４図に示すごとく、入力回転部
材41及び中間回転部材42の対抗する側には、それぞれの
外周部の一部から互いに接近する軸線方向に突出してそ
れぞれの先端が多少の隙間をおいて互いに対向する第１
突起41b及び第２突起42aが一体形成されている。また中
間回転部材42及び出力回転部材43の対向する側にも、同
様の第３突起42d及び第４突起43aがそれぞれ一体形成さ
れている。各突起41b,42a,42b,43aの外面の回転軸線O2
からの半径及び厚さは互いに同一である。

第１渦巻ばね44はばね鋼等の帯板を渦巻状に巻回して
なり、入力及び中間回転部材41,42の間にトルクが加わ
っていない状態において、初期トルクが与えられてその
両端がそれぞれ両回転部材41,42の一部に同時に係合し
ている。すなわち、第１図及び第３図に示すごとく、第
１渦巻ばね44の折曲された外端44aは前記第１突起41b及
び第２突起42aに逆時計回転方向から同時に係合してい
る。また、第１渦巻ばね44の折曲された内端44bは第１
係合ボス46に係合すると共に、この第１係合ボス46の前
後の各突起46a,46bは、それぞれ同時に前記従動回転部
材34から突出する支持ピン33aの後端及び中間回転部材4
2に形成した内方突起42bに時計回転方向から係合してい
る。

同様に、第１図及び第４図に示すごとく、中間及び出
力回転部材42,43の間にトルクが加わっていない状態に
おいて、初期トルクが与えられた第２渦巻ばね45は、外
端45aが第３突起42d及び第４突起43aに逆時計回転方向
から同時に係合し、また内端45bは第２係合ボス47前後
の突起47a,47bを介して各回転部材42,43に形成した内方
突起42c,43bに時計回転方向から同時に係合している。
第１及び第２渦巻ばね45,46の素材及び諸元は初期トル
クを含め互いに同一である。

このアシスト遅れ回避機構40は、両回転部材41,43の
間の伝達トルクが各渦巻ばね44,45の初期トルク以下の
場合は入力回転部材41の回動をそのまま出力回転部材43
に伝達するが、伝達トルクがそれ以上になれば各渦巻ば
ね44,45が撓んで入力回転部材41の回動が出力回転部材4
3に伝達されなくなるようにするものである。前記前輪
サーボ弁50の作動軸52先端に固定したヨーク58は、半径
方向に植設したピン58aが出力回転部材43の後側に形成
した溝43c内に係合されて、アシスト遅れ回避機構40に
連結されている。

次に上記実施例の作動の説明をする。

操舵ハンドル15を中立位置から第２図の矢印に示すご
とく右回りに回動すれば、前輪動力舵取り装置10は前述
のごとく作動し、前輪作動ロッド13は矢印のごとく右向
きに移動して左右の前輪19を右向きに操舵する。これに
より操舵特性付与機構30の入力軸31は、操作ケーブル35
a,35bを介して、後から見て逆時計回転方向に回動され
る。また反応に、操舵ハンドル15を左回りに回動すれ
ば、各部分は上記と逆向きに作動して前輪19は左向きに
操舵され、入力軸31は後から見て時計回転方向に回動さ
れる。この入力軸31の回動に応じて従動回転部材32は第
４図に示すような特性で回動する。

正常な状態においては、後輪操舵トルクは小さいので
アシスト遅れ回避機構40は作動せず、従動回転部材32の
回動はそのままヨーク58から作動軸52に伝達されて後輪
サーボ弁50を作動させる。前輪19の右向きに操舵すれ
ば、入力軸31並びに後輪サーボ弁50の作動軸52及び出力
軸51は後から見て逆時計回転方向に回動し、後輪29は後
輪作動ロッド23を介して左向きに操舵される。この際、
後輪操舵トルクに応じて後輪サーボ弁50が前述のごとく
作動し、分流弁61を介して供給ポンプ60から供給される
作動流体の後輪パワーシリンダ24の左右の作動室に対す
る給排を制御して後輪作動ロッド23にアシスト力を与え
る。前輪19を左向きに操舵すれば、各部分は上記と逆向
きに作動して後輪29は右向きに操舵される。後輪サーボ
弁50の作動に従う作動軸52と出力軸51の相対回動角は僅
かであるので、前輪19に対する後輪29の操舵角の特性は
従動回転部材32の回転角と同じであり、後輪29は前輪19
の操舵に応じて、第４図による特性で逆相に操舵され
る。

後輪29が溝に落輪するなどして操舵が阻止された状態
で、操舵ハンドル15に力を込めて回せば、すぐにマニア
ルストッパ59が当接して、アシスト遅れ回避機構40に加
わる伝達トルクは増大しようとする。しかしながらこの
伝達トルクが第１及び第２渦巻ばね44,45の初期トルク
よりも大となれば各渦巻ばね44,45が撓むので入力回転
部材41の回動は出力回転部材43に伝達されなくなり、伝
達トルクの増大は防止される。

この際の各渦巻ばね44,45の撓みはその両端部の各隣
接する回転部材41及び42または42及び43へ同時に係合し
ている箇所の一方が離れることにより行われる。例えば
第３図及び第４図において、入力回転部材41から出力回
転部材43への伝達トルクが時計回転方向の場合には、第
１渦巻ばね44は第１突起41bにより外端44aが時計回りに
回され、内方突起42bにより内端44bの回動に抵抗が与え
られることにより撓み、第２渦巻ばね45は第３突起42d
により外端45aが時計回りに回され、内方突起43bにより
内端45bの回動が阻止されることにより撓む。この場合
には、支持ピン33aと突起46a、外端44aと第２突起42a、
内方突起42cと突起47a、外端45aと第４突起43aの間に隙
間が生じる。入力回転部材41から出力回転部材43への伝
達トルクが逆時計回転方向の場合には上記と逆の作動が
なされ、第１突起41bと外端44a、突起46bと内方突起42
b、第３突起42dと外端45a、突起47bと内方突起43bの間
に隙間が生じるように第１及び第２渦巻ばね44,45は撓
む。この様な作動により伝達トルクの増大が防止され、
各操作ケーブル35a,35bに無理な力が加わって破損を生
ずるなどの恐れはなくなる。

また上記実施例によれば、入力回転部材41と出力回転
部材43の間に中間回転部材42を設けて渦巻ばねを第１及
び第２渦巻ばね44,45の２つに分割しているので各渦巻
ばね44,45の外径は１つの渦巻ばねのみを使用した場合
に比して小となる。また各渦巻ばね44,45の外端44a,45a
がそれぞれ同時に係合可能な第１及び第２突起41b及び4
2a並びに第３及び第４突起42d及び43aは、軸方向に対向
して設けたので、これらの突起を半径方向に重ねて配置
した場合に比して各突起の最大の半径方向突出量は小と
なる。これらによりアシスト遅れ回避機構40の外径は小
となるので、アシスト遅れ回避機構40を後輪動力舵取り
装置20のハウジング21内にコンパクトに組み込むことが
できる。

本発明は、アシスト遅れ回避機構40を上記実施例のご
とく後輪動力舵取り装置20のハウジング21に設ける代わ
りに、前輪動力舵取り装置10のハウジングに設けて実施
することもできる。また、動力舵取り装置を使用しない
四輪操舵装置に適用することもできる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本考案による四輪操舵装置の一実施例を示
し、第１図は要部の縦断面図、第２図は全体の概略平面
図、第３図は第１図のIII−III断面図、第４図は第１図
のIV−IV断面図、第５図は第１図のＶ−Ｖ断面図、第６
図は作動特性を示す図である。 符号の説明 10……前輪舵取り装置、20……後輪舵取り装置、21……
ハウジング、40……アシスト遅れ回避機構、41……入力
回転部材、41b……第１突起、42……中間回転部材、42a
……第２突起、42d……第３突起、43……出力回転部
材、43a……第４突起、44……第１渦巻ばね、44a……外
端、44b……内端、45……第２渦巻ばね、45a……外端、
45b……内端。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 啓之 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田 工機株式会社内 (72)発明者 小田 享 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 宮城 淳一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前輪を操舵する前輪舵取り装置と、後輪を
   操舵する後輪舵取り装置と、この両舵取り装置を連動す
   る伝達装置よりなる四輪操舵装置において、前記前輪舵
   取り装置及び後輪舵取り装置の何れか一方のハウジング
   に軸承されて前輪の操舵と連動して回転する入力回転部
   材と、この入力回転部材と同軸的にかつ軸方向に間をお
   いて前記ハウジングに軸承されて後輪を操舵する出力回
   転部材と、この両回転部材の間にそれぞれと軸方向に隙
   間をおいてかつ同軸的に前記ハウジングに軸承された中
   間回転部材と、前記入力回転部材及び中間回転部材の各
   外周部の一部からそれぞれ互いに接近する軸線方向に突
   出して各先端が多少の隙間をおいて互いに対向する第１
   突起及び第２突起と、前記中間回転部材及び出力回転部
   材の各外周部の一部からそれぞれ互いに接近する軸線方
   向に突出して各先端が多少の隙間をおいて互いに対向す
   る第３突起及び第４突起と、前記入力回転部材と中間回
   転部材の間に設けられ外端が前記第１突起及び第２突起
   に円周一方向から同時に係合可能でありかつ内端が前記
   入力回転部材及び中間回転部材の一部に円周他方向から
   同時に係合可能である第１渦巻ばねと、前記中間回転部
   材と出力回転部材の間に設けられ外端が前記第３突起及
   び第４突起に円周一方向から同時に係合可能でありかつ
   内端が前記中間回転部材及び出力回転部材の一部に円周
   他方向から同時に係合可能である第２渦巻ばねよりなる
   アシスト遅れ回避機構を備えたことを特徴とする四輪操
   舵装置。