JP2861605B2 - 四輪操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、四輪操舵装置に関し、
特に全油圧式大舵角逆相四輪操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】四輪操舵（４ＷＳ）機能は、前輪の舵角
に応じて、且つ前輪に同期させて後輪に前輪と同相又は
逆相の舵角を付与して最小回転半径をより小さくするも
のであることから、狭い路地への進入、或いは狭い場所
での旋回等が頻繁に行なわれる作業車に採用されている
が、近年、乗用車にも採用されてきている。

【０００３】四輪操舵装置としては例えば、図１に示す
ような全油圧式大舵角逆相四輪操舵装置がある。この四
輪操舵装置は、ステアリング１の舵角に応じて作動する
パワーステアリングバルブ２、当該パワーステアリング
バルブ２により駆動されて前輪ＦＷに舵角を付与するフ
ロントパワーシリンダ３、後輪ＲＷに舵角を付与するリ
ヤパワーシリンダ４、当該リヤパワーシリンダ４の左右
の各油室ＲＬ、ＲＲに内蔵されたリターンスプリング
５、６、パワーステアリングバルブ２に連動して作動す
るラック７により駆動されて開閉し、リヤパワーシリン
ダ４への油圧を制御するカットバルブ８及びオイルポン
プＰ、リザーバタンクＴ等により構成されている。

【０００４】そして、ラック７の動きにより或る舵角以
上でカットバルブ８を閉弁させることによりフロントパ
ワーシリンダ３とリヤパワーシリンダ４とが直列に結合
され、両シリンダの受圧面積比でフロントパワーシリン
ダ３とリヤパワーシリンダ４とが或る一定の比例関係で
移動して前輪ＦＷと後輪ＲＷとが転舵される。即ち、直
進走行時には図１に示すようにカットバルブ８が開弁さ
れており、フロントパワシリンダ３、リヤパワシリンダ
８は、中立位置に保持されている。ハンドル１の右切り
時には図２のようにカットバルブ８が閉弁され、パワー
ステアリングバルブ２からフロントパワシリンダ３の右
室ＦＲに油圧が供給され、当該パワーシリンダ３が左方
に移動して前輪ＦＷが右に転舵されると共に、左室ＦＬ
の油圧がリヤパワシリンダ４の左室ＲＬに流入して右室
ＲＲ内のリターンスプリング６のばね力に抗して当該リ
ヤパワーシリンダ４を右に移動させ、後輪ＲＷを前輪Ｆ
Ｗと逆方向の左に転舵させる。このとき右室ＲＲ内の油
圧は、パワーステアリングバルブ２を経てタンクＴに戻
される。

【０００５】ハンドル１の左切り時には図３のようにカ
ットバルブ８が閉弁され、パワーステアリングバルブ２
からリヤパワシリンダ４の右室ＲＲに油圧が供給され、
左室ＲＬ内のリターンスプリング５のばね力に抗して当
該リヤパワーシリンダ４を左に移動させ、後輪ＲＷが右
に転舵されると共に、左室ＲＬの油圧がフロントパワシ
リンダ３の左室ＦＬに流入して前輪ＦＷを後輪ＲＷと逆
方向の左に転舵させる。このとき右室ＦＲ内の油圧は、
パワーステアリングバルブ２を経てタンクＴに戻され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記四輪操
舵装置は、図２に示す右切り時には、リヤパワシリンダ
４の切り込み側の左室ＲＬの油圧が低下してもフロント
パワーシリンダ３の左室ＦＬが閉じられているために、
リヤパーシリンダ４の右室ＲＲのスプリング６のばね反
力Ｆにより押し戻されることはなく、従って、後輪舵角
は当該右切り位置に保持される。

【０００７】一方、図３に示す左切りの場合は、切り込
み時はリヤパワシリンダ４の右室ＲＲの油圧が高く、後
輪ＲＷは、実線のように右方に転舵される。しかしなが
ら、リヤパワーシリンダ４の切り込み側の右室ＲＲの油
圧が低下した場合、左室ＲＬのスプリング５のばね反力
Ｆを受け止める油圧がないために当該リヤパワシリンダ
４が点線で示すように中立位置に押し戻され、後輪の舵
角が中立位置に復帰してしまい、当該転舵位置に保持さ
れなくなり、完全な操舵角比例システムにならないとい
う問題がある。

【０００８】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、パワーステアリングバルブからフロント及びリヤの
各パワーシリンダへの油圧回路を左右独立にオン、オフ
可能とすると共に、リヤパワーシリンダのパワーステア
リング圧の低下による当該シリンダの中立位置への戻り
を防止して後輪の舵角を保持するようにした四輪操舵装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、第１の室及び第２の室を含むフロン
トパワーシリンダと、後輪を左右何れか一方に転舵させ
る第１のシリンダ、左右何れか他方に転舵させる第２の
シリンダ、及びこれらの各シリンダを中立位置に復帰さ
せるスプリングとが軸方向に並んで一体に収納されたリ
ヤパワーシリンダと、油圧源に接続され、運転者のステ
アリング操作量に応じた油圧を出力するパワーステアリ
ングバルブと、前記第１のシリンダ内に介装された第１
のピストンと、前記第１のシリンダの前記第１のピスト
ンを挟んだ一側と他側に夫々形成された第１のポート及
び第２のポートと、前記第２のシリンダ内に介装された
第２のピストンと、前記第２のシリンダの前記第２のピ
ストンを挟んだ一側と他側に夫々形成された第３のポー
ト及び第４のポートと、前記第１の室と前記第１のポー
トとを接続する第１の油路と、前記第２の室と前記第４
のポートとを接続する第２の油路と、前記パワーステー
リングバルブと前記第３のポートとを接続する第３の油
路と、前記パワーステアリングバルブと前記第２のポー
トとを接続する第４の油路と、前記第２の油路と前記第
３の油路とを接続する第５の油路と、前記第１の油路と
前記第４の油路とを接続する第６の油路と、前記第５の
油路に設けられ、前輪の一側への操舵角が所定角度以上
になると閉弁する第１のカットバルブと、前記第６の油
路に設けられ、前輪の他側への操舵角が所定角度以上に
なると閉弁する第２のカットバルブとを備えた構成とし
たものである。

【００１０】

【作用】ステアリングホイールが中立位置にあるときに
は、第１、第２のカットバルブが開弁されており、フロ
ントパワーシリンダ、リヤパワーシリンダの第１、第２
のシリンダが夫々中立位置に保持されている。ステアリ
ングホイールが一側方向例えば、右方向に切り込まれて
所定舵角以上に操舵されると、第１のカットバルブが閉
弁され、パワーステアリングバルブ、第４の油路から第
２のカットバルブを通してフロントパワーシリンダの第
１の室に油圧が供給されてピストンが左方向に押動さ
れ、前輪が右方向に操舵される。第１のカットバルブが
閉弁されるとフロントパワーシリンダの第２の室とリヤ
パワーシリンダの第２のシリンダとが直列に接続され、
前記第２の室内の油圧が第２の油路を通して前記第２の
シリンダに供給され、当該第２のシリンダのピストンが
スプリングのばね力に抗して右方向に押動され、後輪が
左方向即ち、前輪と逆方向に操舵される。前記第２のシ
リンダは、フロントパワーシリンダの変位に応じて変位
する。フロントパワーシリンダの第２の室は閉じられて
いるために前記第２のシリンダが前記スプリングのばね
反力により押し戻されることがなく、後輪の操舵角が保
持される。

【００１１】

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。図４は、本発明の四輪操舵装置に適用するカ
ットバルブを示し、カットバルブ１０は、ダブルカット
バルブで、ボデイ１１の一面には２つの穴１１ａ、１１
ｂが並設され、更に、これらの穴１１ａ、１１ｂの底面
側にはこれらの穴１１ａ、１１ｂと直交して孔１１ｃが
穿設されている。そして、ボデイ１１の穴１１ａ、１１
ｂにはカットバルブ１２、１３が収納され、孔１１ｃに
はコントロールシャフト１４の一端が液密に且つ回転可
能に嵌挿されている。尚、カットバルブ１２と１３とは
同一形状に形成されており、以下、説明の便宜上一方の
カットバルブ１２について説明する。

【００１２】ボデイ１１の穴１１ａの底面には小孔１１
ｄが同心的に穿設されており、当該孔１１ｄは、孔１１
ｃの内面に開口されている。更に当該穴１１ａの側面の
下部及び上部位置には夫々ポートＡ₁ 、Ａ₂ が開口され
ている。穴１１ａ内にはスペーサ１５を介してバルブ１
６が液密に嵌挿されている。プラグ１７は、穴１１ａの
開口端に螺着され、その下端がバルブ１６の上端に当接
して当該バルブ１６を固定し、上端が穴１１ａから突出
してＯリング、ワッシャ、スプリングワッシャを介して
螺合されたナット１８によりボデイ１１に液密に固定さ
れている。

【００１３】バルブ１６は、穴１１ａの各ポートＡ₁ 、
Ａ₂ と対応する下部及び上部が僅かに小径とされ、各側
面には夫々孔１６ａ、１６ｂがポートＡ₁ 、Ａ₂ と連通
可能に穿設されている。このバルブ１６は、中央部がＯ
リングを介して穴１１ａに液密に嵌合されており、ポー
トＡ₁ とＡ₂ とが遮断されている。そして、このバルブ
１６内にはスプール２０が軸方向に移動可能に内蔵され
ている。小孔１１ｄにはスペーサ１５の孔を僅かな間隙
を存して貫通するピン２１がＯリングを介して液密に、
且つ軸方向に摺動可能に嵌挿されている。

【００１４】ピン２１は、上部が僅かに小径とされて段
差をなしており、下端面が略半球面状の凹面とされてい
る。そして、ピン２１の小径の上部にスプリングシート
２２が嵌合されており、当該スプリングシート２２とス
プール２０との間にはスプリング２３が縮設されてい
る。スプール２０は、先端がバルブ１６の上端の孔から
上方に突出可能とされており、プラグ１７に収納された
スプリングシート２４の一端に当接されている。このス
プリングシート２４の他端面とプラグ１７の対向する端
面との間にはスプリング２５が縮設されている。そし
て、スプリング２５のばね力は、スプリング２３のばね
力よりも僅かに強く設定されている。

【００１５】コントロールシャフト１４の外周面にはピ
ン２１の下端面と対応する位置に周方向に沿って所定の
長さのＶ溝１４ａが形成されており、これらのピン２１
の下端面とＶ溝１４ａとの間にはボール２６が介在され
ている。コントロールシャフト１４は、ボール２６がＶ
溝１４ａ内に有るときにはカットバルブ１２を開弁さ
せ、回動に伴いＶ溝１４ａからボール２６を押し上げる
とピン２１を介してスプリング２３を圧縮し、スプリン
グ２５のばね力に抗してスプール２０を移動させて閉弁
させる。

【００１６】カットバルブ１３も、カットバルブ１２と
同様に構成されており、コントロールシャフト１４には
カットバルブ１３を開閉させるためのＶ溝１４ｂが形成
されている。そして、コントロールシャフト１４の溝１
４ａと１４ｂとは、図５に示すように中立位置に対して
回転方向に対称に形成されている。尚、カットバルブ１
２のポートポートＡ₁ とＡ₂ と対応するカットバルブ１
３の各ポートは、夫々Ｂ₁ 、Ｂ₂ とされている。

【００１７】コントロールシャフト１４の他端にはブラ
ケット２７、２７の基端が固定されており、これらのブ
ラケット２７、２７の先端にはローラ２８が当該コント
ロールシャフト１４と平行に且つ回転可能に軸支されて
いる。このローラ２８は、図６に示すように操舵機構の
ラック３０に形成されたカム面３０ａに当接されてい
る。このカム面３０ａは、ラック３０の中央の外周面を
軸方向に沿って所定の長さに亘り切り欠いて形成されて
いる。

【００１８】ラック３０のカム面３０ａと反対側には長
手方向に沿って所定の長さに亘り所定のピッチで歯３０
ｂが刻設されており、当該歯３０ｂにはパワーステアリ
ングバルブ２のピニオンＰＧが噛合されている。このラ
ック３０の一端は、図１０に示すように一側の前輪ＦＷ
のアームに、他端はフロントパワーシリンダ３のピスト
ンロッドの一端に夫々連結され、当該ピストンロッドの
他端は他側の前輪ＦＷのアームに連結される。

【００１９】図７は、リヤパワーシリンダを示し、リヤ
パワーシリンダ４０は、ダブルピストンパワーシリンダ
で、２つのパワーシリンダ４１、４２とばね室４３とが
ロッド４５に沿って一体に連設されており、右側のパワ
ーシリンダ４１は、右方向への転舵用のシリンダ、左側
のパワーシリンダ４２は、左方向への転舵用のシリンダ
とされている。また、パワーシリンダ４２の左側の油室
とばね室４３とは連通されている。

【００２０】ロッド４５のばね室４３内に位置する部位
には円板状のストッパ５０、５１が所定の間隔を存して
固定されており、これらのストッパ５０、５１間には大
径のスプリングシート５２、５３が軸方向に摺動可能に
介在され、更にこれらのスプリングシート５２、５３間
にはスプリング５４が縮設されている。また、ばね室４
３の内面には環状のストッパ５５、５６が設けられてお
り、スプリングシート５２、５３の移動を規制してい
る。

【００２１】パワーシリンダ４１の左右両側にはポート
４０ａ、４０ｂが、パワーシリンダ４２の右側とばね室
４３の略中央にはポート４０ｃ、４０ｄが設けられてい
る。また、ピストンロッド４５の両端は、夫々左右の後
輪ＲＷのアームに連結されている。そして、これらのダ
ブルカットバルブ１０、リヤパワーシリンダ４０は、夫
々図１０に示すように接続される。図においてパワース
テアリングバルブ２のポート２ａ、２ｂは、オイルポン
プＰ、リザーブタンクＴに、ポート２ｃ、２ｄは、夫々
油路６０、６１を介してリヤパワーシリンダ４０のポー
ト４０ｃ、４０ｂに接続され、フロントパワーシリンダ
３の右室ＦＲのポートは、油路６２を介してリヤパワー
シリンダ４０のポート４０ａに、左室ＦＬのポートは、
油路６３を介してリヤパワーシリン４０のポート４０ｄ
に接続される。

【００２２】また、二連カットバルブ１０は、一側のカ
ットバルブ１２のポートＡ₁ が油路６３の途中に、ポー
トＡ₂ が油路６０の途中に夫々接続され、他側のカット
バルブ１３のポートＢ₁ が油路６２の途中に、ポートＢ
₂ が油路６１の途中に夫々接続される。以下に作用を説
明する。

【００２３】先ず、カットバルブ１０の作動について説
明する。ステアリングホイール１が中立位置にあるとき
には、図８（ａ）に示すようにラック３０が中立位置に
あり、ダブルカットバルブ１０のコントロールシャフト
１４のローラ２８が当該ラック３０のカム３０ａの中央
に位置している。そして、カットバルブ１０は、図４に
示す状態にあり、コントロールシャフト１４のＶ溝１４
ａ、１４ｂは、夫々図５（ａ）、（ｂ）の位置にあり、
カットバルブ１２、１３は、開弁状態になっている。従
って、直進走行時は、リヤパワーシリンダ４０は、作動
せず、フロントパワーシリンダ３のみが機能する。

【００２４】ステアリングホイールが例えば、右に切り
込まれると、これに伴いラック３０が図８（ｂ）に示す
ように右方に移動し、ステアリングホイール１が所定の
舵角以上に操舵されると、カム３０ａがコントロールシ
ャフト１４を図中時計方向に回動させる。このコントロ
ールシャフト１４が時計方向に回動すると、図９に示す
ようにカットバルブ１２のボール２６がＶ溝１４ａから
押し出され、これに伴いピン２１が押し上げられてスプ
リング２３が圧縮され、スプール２０がスプリング２５
のばね力に抗して押し上げられて閉弁する。一方、カッ
トバルブ１３のボールは、コントロールシャフト１４の
Ｖ溝１４ｂ内にあり、開弁状態に保持される。

【００２５】ステアリングホイール１が左に切り込まれ
て所定の舵角以上になると、上述と反対にカットバルブ
１３が閉弁される。そして、カットバルブ１２は、開弁
状態に保持される。このようにステアリングホイールに
よる操舵角が所定の舵角以上になると、対応する一方の
カットバルブは閉弁され、他方のバルブは開弁状態に保
持される。

【００２６】次に、図１０乃至図１２を参照して四輪操
舵装置の作動を説明する。ステアリングホイール１が中
立位置にあるときには図１０に示すようにダブルカット
バルブ１０の各カットバルブ１２、１３は、開弁されて
おり、油路６１と６２、６０と６３とが連通されてい
る。そして、フロントパワーシリンダ３、リヤパワーシ
リンダ４０は、夫々中立位置に保持され、前輪ＦＷ、後
輪ＲＷは、中立位置に保持されている。

【００２７】右切り時即ち、ステアリングホイール１が
右に切り込まれて所定の舵角以上に操舵されると図１１
に示すようにダブルカットバルブ１０は、カットバルブ
１２が閉弁され、パワーステアリングバルブ２、油路６
１からカットバルブ１３を通してフロントパワーシリン
ダ３の右室ＦＲに油圧が供給される。これによりフロン
トパワーシリンダ３のピストンが左方に押動され、前輪
ＦＷが右方向に転舵される。

【００２８】フロントパワーシリンダ３の左室ＦＬ内の
油圧は、油路６３を通してリヤパワーシリンダ４０の左
側のパワーシリンダ４２に供給され、ピストン４８がス
プリング５４のばね力に抗して右方に押動され、これに
伴い後輪ＲＷが前輪ＦＷと逆方向に左方向に転舵され
る。そして、パワーシリンダ４２は、フロントパワーシ
リンダ３の変位に応じて移動する。このときフロントパ
ワーシリンダ３の左室ＦＬは、閉じられているためにパ
ワーシリンダ４２がスプリング５４のばね反力により押
し戻されることはなく、当該転舵角が保持される。

【００２９】左切り時即ち、ステアリングホイール１が
左に切り込まれて所定の舵角以上に操舵されると図１２
に示すようにダブルカットバルブ１０は、カットバルブ
１３が閉弁され、パワーステアリングバルブ２、油路６
０からカットバルブ１２を通してフロントパワーシリン
ダ３の左室ＦＬに油圧が供給される。これによりフロン
トパワーシリンダ３のピストンが右方に押動され、前輪
ＦＷが左方向に転舵される。

【００３０】フロントパワーシリンダ３の右室ＦＲ内の
油圧は、油路６２を通してリヤパワーシリンダ４０の右
側のパワーシリンダ４１に供給され、ピストン４７がス
プリング５４のばね力に抗して左方に押動され、後輪Ｒ
Ｗが前輪ＦＷと逆方向の右方向に転舵される。そして、
パワーシリンダ４１は、フロントパワーシリンダ３の変
位に応じて移動する。

【００３１】このときフロントパワーシリンダ３の右室
ＦＲは閉じられているために切り込み側の油圧が下がっ
てもスプリング５４のばね反力により押し戻されること
はなく、当該転舵角が保持される。即ち、リヤパワーシ
リンダ４０は、左右の何れ方向に転舵される場合でも、
スプリング５４のばね力で押し戻される側の油室が、フ
ロントパワーシリンダ３の閉じられた側の油室に連通さ
れ、従って、切り込み側の油圧が下がってもスプリング
のばね力により押し戻されることなく転舵位置に保持さ
れる。このようにしてステアリング操舵角に比例して、
大舵角時に後輪ＲＷが前輪ＦＷに対して逆相に転舵さ
れ、且つ当該転舵位置に保持される。

【００３２】図１３は、後輪ＲＷの操舵特性を示し、前
輪ＦＷの操舵角が所定舵角θ_R 又はθ_L 以上になると後
輪ＲＷが前輪ＦＷと逆相に転舵される。そして、舵角θ
_R は、カットバルブ１２の作動点を、舵角θ_L は、カッ
トバルブ１３の作動点を示している。尚、カットバルブ
の作動点、及びフロントパワーシリンダ３とリヤパワー
シリンダ４０のピストンの受圧面積比により後輪の舵角
特性を変更することにより、上述の大舵角時における逆
相制御のみならず、リヤパワーシリンダ４０の動きを例
えば、カム等により変換することにより同相・逆相シス
テムを構成することも可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
テアリングホイールの切り込み側の油圧が低下した場合
でもリヤパワーシリンダを転舵位置に保持することが可
能となり、完全な舵角比例システムを構成することが可
能となり、操舵性の向上が図られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の四輪操舵装置を適用した車両の操舵機構
の構成図である。

【図２】図１の操舵機構の右切り時における作動を示す
図である。

【図３】図１の操舵機構の左切り時における作動を示す
図である。

【図４】本発明の四輪操舵装置に適用するダブルカット
バルブの一実施例を示す断面図である。

【図５】図４のコントロールシャフトの断面図である。

【図６】図４のダブルカットバルブとラックとの関係を
示す組立斜視図である。

【図７】本発明の四輪操舵装置に適用するリヤパワーシ
リンダの一実施例を示す断面図である。

【図８】図６のラックとコントロールシャフトとの関係
を示す図である。

【図９】図６のラックとカットバルブとの関係を示す図
である。

【図１０】本発明に係る四輪操舵装置を適用した車両の
操舵機構の構成図である。

【図１１】図１０の操舵機構の右切り時における作動を
示す図である。

【図１２】図１０の操舵機構の左切り時における作動を
示す図である。

【図１３】図１０の操舵機構の後輪の操舵特性を示す特
性図である。

【符号の説明】

１ ステアリングホイール ２ パワーステアリングバルブ ３ フロントパワーシリンダ １０ ダブルカットバルブ １１ ボデイ １２、１３ カットバルブ １４ コントロールシャフト ３０ ラック ４０ リヤパワーシリンダ ４１、４２ パワーシリンダ ４３ ばね室 ４５ ロッド ５４ スプリング ＦＷ 前輪 ＲＷ 後輪 Ｐ オイルポンプ Ｔ リザーバタンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 広之 愛知県岡崎市橋目町字中新切１番地 三 菱自動車エンジニアリング株式会社 岡 崎事業所内 (56)参考文献 特開 平３−28079（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−105777（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B62D 5/00 - 5/23

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の室及び第２の室を含むフロントパ
   ワーシリンダと、 後輪を左右何れか一方に転舵させる第１のシリンダ、左
   右何れか他方に転舵させる第２のシリンダ、及びこれら
   の各シリンダを中立位置に復帰させるスプリングとが軸
   方向に並んで一体に収納されたリヤパワーシリンダと、 油圧源に接続され、運転者のステアリング操作量に応じ
   た油圧を出力するパワーステアリングバルブと、 前記第１のシリンダ内に介装された第１のピストンと、 前記第１のシリンダの前記第１のピストンを挟んだ一側
   と他側に夫々形成された第１のポート及び第２のポート
   と、 前記第２のシリンダ内に介装された第２のピストンと、 前記第２のシリンダの前記第２のピストンを挟んだ一側
   と他側に夫々形成された第３のポート及び第４のポート
   と、 前記第１の室と前記第１のポートとを接続する第１の油
   路と、 前記第２の室と前記第４のポートとを接続する第２の油
   路と、 前記パワーステーリングバルブと前記第３のポートとを
   接続する第３の油路と、 前記パワーステアリングバルブと前記第２のポートとを
   接続する第４の油路と、 前記第２の油路と前記第３の油路とを接続する第５の油
   路と、 前記第１の油路と前記第４の油路とを接続する第６の油
   路と、 前記第５の油路に設けられ、前輪の一側への操舵角が所
   定角度以上になると閉弁する第１のカットバルブと、 前記第６の油路に設けられ、前輪の他側への操舵角が所
   定角度以上になると閉弁する第２のカットバルブと を備
   えたことを特徴とする四輪操舵装置。