JP2628179B2

JP2628179B2 - ４輪操舵装置

Info

Publication number: JP2628179B2
Application number: JP7024488A
Authority: JP
Inventors: 英雄加藤; 弘平山; 慎一萩平
Original assignee: UD Trucks Corp; KYB Corp
Current assignee: UD Trucks Corp; KYB Corp
Priority date: 1988-03-24
Filing date: 1988-03-24
Publication date: 1997-07-09
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: JPH01244980A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、車両の４輪操舵装置に関する。

（従来の技術）第６図に示したインテグラルタイプの前輪操舵機構IP
は、そのスタブシャフト１をハンドル２に連係するとと
もに、このハンドル２を回転することによって、図示し
ていないロータリバルブを切り換え、ポンプP₁からの圧
油で、ピストンを移動させる。このピストンが移動する
と、それにともなってセクタギヤが回動するとともに、
ピットマンアーム３も回動する。

上記のようにしてピットマンアーム３が回動すれば、
その回動力がドラクリンク４を介して車輪５に伝達さ
れ、当該車輪５がハンドルの切り換え方向に応じて転舵
される。

そして、上記前輪操舵機構IPと同期して後輪操舵機構
である後輪用パワーシリンダPCを動作させるが、その連
係機構は次のとおりである。すなわち、上記スタブシャ
フト１にプーリ６を設けるとともに、後輪操舵用の全油
圧式ステアリングユニットORの入力軸７にもプーリ８を
設け、これら両プーリ６、８にベルト９を巻き回す。

したがって、ハンドル２を回せば、前輪操舵機構IPの
スタブシャフト１と、全油圧式ステアリングユニットOR
の入力軸７とが同時に回転し、前輪操舵機構IPとともに
全油圧式ステアリングユニットORも動作し、ポンプP₂の
吐出流体が後輪10を転舵させるパワーシリンダPCに供給
される。

（本発明が解決しようとする問題点）上記のようにした従来の４輪操舵装置では、当該回路
系統における内部リークによって、前後輪の同期性が損
なわれるという問題があった。

また、従来のように一対のプーリ間にベルトを巻き回
して、当該機構IPと他の機器とを連係させる場合には、
ベルトのスリップ等が原因となって、その同期性能が悪
くなることもあった。

この発明の目的は、前後輪の同期性を向上させるとと
もに、各種操舵モードの切り換えが、タイミングよく、
かつ、容易に操作できる４輪操舵装置を提供することで
ある。

（問題点を解決する手段）この発明は、次の４輪操舵装置を前提にするものであ
る。すなわち、前輪操舵機構は、ハンドルの回転に応じ
て回転するスタブシャフトと、このスタブシャフトと一
体回転するロータリバルブと、このロータリバルブと相
対回転して流路を切り換えるロータリスリーブと、この
ロータリスリーブと一体回転するウォームシャフトと、
これらスタブシャフトとウォームシャフトとを相対回転
可能に連結するトーションバーと、ウォームシャフトに
螺合し、ロータリバルブの切り換え位置に応じて移動す
るピストンと、このピストンの移動にともなって回動す
るセクタギヤとからなるものである。

また、後輪操舵機構は、前輪操舵機構に関連して動作
する構成にしている。

上記のように構成した前輪操舵装置において、前輪操
舵機構のウォームシャフトの先端を、ケーシングの外方
に突出させ、その突出端を変速機を介して後輪操舵機構
に連係する。

そして、この変速機は、上記ウォームシャフトに連係
した第１リンケージ軸と、後輪操舵機構側に連係した第
２リンケージ軸との先端をギヤケース内で対向させると
ともに、これら両軸の先端部分には、当該軸と一体回転
しかつ軸方向に摺動可能にした第１、２ベベルギヤを嵌
合する。さらに、これら両ベベルギヤ間にピニオンを介
在させ、しかも、このピニオンを支持するハウジング内
に、上記両ベベルギヤを位置させるとともに、当該ハウ
ジングを軸方向に移動することによって、このハウジン
グをギヤケースに固定化したり、又は一方のベベルギヤ
を、他方のベベルギヤを嵌合した第１リンケージ軸ある
いは第２リンケージ軸に連係したりする構成にしてい
る。

（本発明の作用）この発明は、上記のように構成したので、ハウジング
の移動位置に応じて、変速機が切り換わり、前輪のみを
転舵する２輪操舵モード、前後輪を同一方向に転舵させ
る同相モード、あるいは前後輪を逆方向に転舵させる逆
相モードを自由に選択することができる。

（本発明の効果）この発明の４輪操舵装置によれば、前輪用操舵機構の
ウォームシャフトの先端を、ケーシングの外方に突出さ
せ、その突出端を変速機を介して後輪操舵機構に連係し
たので、換言すれば、前輪用操舵機構と後輪用操舵機構
とを機械的に連係したので、流体機器の内部リーク等が
あっても、前後輪の同期性能を維持することができる。

また、上記変速機は、一対のベベルギヤとそれら両ギ
ヤを連係するピニオンとから構成したので、当該各ギヤ
のギヤ比を任意に設定することができる。

（本発明の実施例）第１〜５図に示した実施例では、ハンドル11のステア
リングシャフト12の先端にユニバーサルジョイント13を
設け、このユニバーサルジョイント13を介して、ステア
リングシャフト12を、インテグラルタイプの前輪操舵機
構IPのスタブシャフト14に連係している。この前輪操舵
機構IPは、第３図に示すように、ケーシングＣに上記ス
タブシャフト14の先端を挿入するとともに、ベアリング
15でこのスタブシャフト14を回転自在に支持している。

このようにしたスタブシャフト14の先端部分にはロー
タリバルブ16を嵌合するとともに、それらをピン17で結
合し両者が一体回転する構成にしている。また、このロ
ータリバルブ16の外周にはロータリスリーブ18を相対回
転自在に嵌合しているが、このロータリスリーブ18はウ
ォームシャフト19と一体にしている。

このウォームシャフト19は、トーションバー20を介し
て上記スタブシャフト14に連結するとともに、ピストン
21の貫通孔22に挿入している。そして、このウォームシ
ャフト19の先端はケーシングＣの支持部23を貫通して外
方に突出させ、当該突出部分を動力取り出し部24として
いる。この動力取り出し部24は、傘歯車25、26を介し
て、第１リンケージ軸27に連係している。

なお、図中符号28はスラストベアリング、29はシール
である。

上記ピストン21の貫通孔22にはネジ溝30を形成すると
ともに、この貫通孔22の先端部分にはシール31を装着
し、このシール31とピストン外周に装着したシール32
で、圧力室33と34とを区画している。そして、このピス
トン21の外周部分には、ラック35を形成し、このラック
35にセクタギヤ36をかみ合せている。また、上記ウォー
ムシャフト19の外周にネジ溝37を形成し、このネジ溝37
と上記貫通孔22に形成したネジ溝30の間にボール38を介
在させている。

いま、ハンドル11が回転すると、それにともになって
スタブシャフト14も回転するが、ウォームシャフト19は
車輪側の抵抗によって回転しない。つまり、ハンドルを
切った初期の段階では、トーションバー20をねじりなが
らスタブシャフト14のみが回転する。スタブシャフト14
のみが回転すれば、ロータリバルブ16がロータリスリー
ブ18と相対回転し、当該ロータリバルブを切り換える。

このロータリバルブ16の切り換え動作によって、圧力
室33、34のうち一方の圧力室がポンプに連通し、他方の
圧力室がタンクに連通する。したがって、ピストン21は
ポンプに連通した圧力室の圧力作用で移動し、セクタギ
ヤ36及びピットマンアーム39を回動させる。このように
ピットマンアーム39が回動すれば、その回転力がコンロ
ッド40及びナックルアーム41を介して前輪42に伝達され
当該前輪42を所定の方向に転舵するものである。

このとき、ピストン21の移動にともなって、ウォーム
シャフト19も回転するので、ロータリバルブ16とロータ
リスリーブ18とは、その相対的な回転角を維持しながら
一体的に回転する。

上記のようにしてウォームシャフト19が回転すれば、
その出力部24とともに第１リンケージ軸27も回転する
が、この第１リンケージ軸27は変速機43を介してラック
・アンド・ピニオンタイプの後輪操舵機構RPに連係して
いる。

つまり、この変速機43のギヤケース50内では、上記第
１リンケージ軸27と、後輪操舵機構RPに連係した第２リ
ンケージ軸45とを対向させるととに、第２リンケージ軸
45の先端は、ユニバーサルジョイント46を介して、後輪
操舵機構RPのピニオンの回転軸47に連結している。そし
て、この後輪操舵機構RPのピニオンは後輪48のシャフト
49に連係したラックにかみ合せている。したがって、こ
のピニオンが回転すれば、ラックが移動して後輪48が所
定方向に転舵されることになる。

そして、上記変速機43の具体的な構成は第１図に示す
とおりである。

すなわち、この変速機43のギヤケース50には、上記第
１、２リンケージ軸27、45の先端を臨ませるとともに、
当該両軸27、45をギヤケース50に設けたベアリング51〜
53で回転自在に支持している。そして、上記第１リンケ
ージ軸27先端部分には第１ベベルギヤ54をスプライン嵌
合するとともに、第２リンケージ軸45にも第２ベベルギ
ヤ55をスプライン嵌合し、これら両ベベルギヤ54、55が
第１、２リンケージ軸27、45と一体回転するとともに、
軸方向には摺動自在となる構成にしている。

上記のようにした第２リンケージ軸45の先端、すなわ
ち第１ベベルギヤ54との対向面に、第４図に示すように
３つの爪部56を形成している。また、この第１ベベルギ
ヤ54の対向面にも同様の爪部57を形成し、第１ベベルギ
ヤ54を第２リンケージ軸45側にスライドさせたとき、上
記両爪部56、57が第５図に示すようにかみ合い、両軸2
7、45が機械的に連結するようにしている。

このようにした第１、２ベベルギヤ54、55の外周には
ハウジング58を嵌合するとともに、これら両ベベルギヤ
54、55とハウジング58と相対回転自在にしている。そし
て、このハウジング58には一対のピニオン59、60を設け
るとともに、これらピニオン59、60を介して両ベベルギ
ヤ54、55を連係している。

上記ハウジング58の一端外周すなわち第１ベベルギヤ
54に対応する側の端部外周には環状溝61を形成するとと
もに、この環状溝61に操作片62を挿入し、この操作片62
とハウジング58とが相対回転自在となる構成にしてい
る。このようにした操作片62はピストンロッド63の先端
に固定されているが、このピストンロッド63の基端に固
定したピストン64はセンタリングスプリング65、66の作
用で通常は図示の中立位置を保持するようにしている。
そして、このピストン64で区画された一方の圧力室67に
圧力流体を供給し、他方の圧力室68を開放すればピスト
ン64が図面左方向に移動する。ピストン64がこのような
左方向に移動すれば、操作片62がハウジング58を押すの
で、第１、２ベベルギヤ54、55も左方向に移動し、第１
ベベルギヤ54に形成した爪部57と第２リンケージ軸45に
形成した爪部56とががみ合い、両リンケージ軸27、45が
連結する。

また、他方の圧力室68に圧力流体を供給し、一方の圧
力室67を開放すれば、ピストン64が右方向に移動し、ハ
ウジング58を右方向に移動させる。このようにハウジン
グ58が右に移動すれば、それにともなって両ベベルギヤ
54、55もスライドするが、このときには当該ハウジング
58の端部に形成した爪部69と、ギヤケース50の内壁に形
成した爪部70とがかみ合い、当該ハウジング58の回転が
阻止されるものである。

いま、上記ピストン64を図示の中立位置に保持すれ
ば、ハウジング58も図示の位置に保持される。したがっ
て、この場合には第１リンケージ軸27と第２リンケージ
軸45とは切り離された状態に保たれる。

この状態で第１リンケージ軸27が回転すると、その回
転力が第１ベヘルギヤ54及びピニオン59、60に伝達され
る。ただし、ピニオン59、60は第１ベベルギヤ54の回転
力を受けて自転しながら、第２ベベルギヤ55に対しては
公転するとともに、ハウジング58が第２ベベルギヤ55に
対して回転するので、当該第２ベベルギヤ55は回転しな
い。換言すれば、ピストン64を図示の中立位置に保持し
ているときには、第１リンケージ軸27の回転力が第２リ
ンケージ軸45に伝達されない。したがって、この場合に
は、ハンドル11を回したときに前輪42のみが転舵される
２輪操舵モードとなる。

そして、一方の圧力室67に圧力流体を供給してピスト
ン64を図面左方向に移動し、ハウジング58を左に押す
と、第１ベベルギヤ54の爪部57と第２リンケージ軸45の
爪部56とがかみ合い、両リンケージ軸27、45が連結する
ことになる。したがって、上記のように第１リンケージ
軸27が回転すれば、その回転力が直接第２リンケージ軸
45に伝達され、両リンケージ軸27、45は同一方向に回転
する。このように両リンケージ軸27、45が同一方向に回
転すれば、それにともなって後輪48も前輪42と同一方向
に転舵される。つまり、この場合には前後輪が同一方向
に転舵される同相モードとなるものである。

なお、この同相モードにおいては、第１、２ベベルギ
ヤ54、55の回転速度が等しくなるので、ピニオン59、60
が回転せず、したがって、ハウジング58も両リンケージ
軸27、45と一体になって回転するものである。

さらに、他方の圧力室68に圧力流体を供給し、ピスト
ン64を図面右方向に移動してハウジング58を右に引っ張
れば、このハウジング58の爪部69がギヤケース50に形成
した爪部70にかみ合い、当該ハウジング58の回転が阻止
される。

この状態で第１リンケージ軸27が回転すると、その回
転力が第１ベベルギヤ54からピニオン59、60に伝達され
るので、当該ピニオン59、60が自転する。そして、この
ときにはハウジング58の回転が阻止されているので、ピ
ニオン59、60が自転することによって第２ベベルギヤ55
も回転し、それにともなって第２リンケージ軸45も回転
することになる。ただし、このときには第１、２ベベル
ギヤ54、55の回転方向が、互いに反対になるので、第
１、２リンケージ軸27、45の回転方向も逆になる。した
がって、この場合には前輪42と後輪48とが互いに反対方
向に転舵される逆相モードとなる。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜５図はこの発明の一実施例を示すもので、第
１図は変速機の断面図、第２図は当該装置全体の機構
図、第３図は前輪操舵機構の断面図、第４図は第２リン
ケージ軸の爪部の斜視図、第５図は第１ベベルギヤの爪
部と第２リンケージ軸の爪部とのかみ合い状態を示す部
分断面図、第６図は従来の４輪操舵装置の回路図であ
る。 11……ハンドル、14……スタブシャフト、16……ロータ
リバルブ、18……ロータリスリーブ、19……ウォームシ
ャフト、20……トーションバー、21……ピストン、Ｃ…
…ケーシング、IP……前輪操舵機構、RP……後輪操舵機
構、27、45……第１、２リンケージ軸、43……変速機、
50……ギヤケース、54、55……第１、２ベベルギヤ、58
……ハウジング、59、60……ピニオン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者萩平慎一岐阜県可児市土田2548 カヤバ工業株式会社岐阜北工場内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ハンドルの回転に応じて回転するスタブシ
ャフトと、このスタブシャフトと一体回転するロータリ
バルブと、このロータリバルブと相対回転して流路を切
り換えるロータリスリーブと、このロータリスリーブと
一体回転するウォームシャフトと、これらスタブシャフ
トとウォームシャフトとを相対回転可能に連結するトー
ションバーと、ウォームシャフトに螺合し、ロータリバ
ルブの切り換え位置に応じて移動するピストンと、この
ピストンの移動にともなって回動するセクタギヤとを、
前輪操舵機構のケーシング内に備えるとともに、上記ウ
ォームシャフトの先端をケーシングの外方に突出させ、
その突出端を変速機を介して後輪操舵機構に連係させる
４輪操舵装置において、上記変速機は、上記ウォームシ
ャフトに連係した第１リンケージ軸と、後輪操舵機構側
に連係した第２リンケージ軸との先端をギヤケース内で
対向させるとともに、これら両軸の先端部分には、当該
軸と一体回転しかつ軸方向に摺動可能にした第１、２ベ
ベルギヤを嵌合する一方、これら両ベベルギヤ間にピニ
オンを介在させ、しかも、このピニオンを支持するハウ
ジング内に、上記両ベベルギヤを位置させるとともに、
当該ハウジングを軸方向に移動することによって、この
ハウジングをギヤーケースに固定化したり、又は一方の
ベベルギヤを、他方のベベルギヤを嵌合した第１リンケ
ージ軸あるいは第２リンケージ軸に連係したりする構成
にした４輪操舵装置。