JPH02299980A - 車両の後輪操舵装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、前輪の操舵に応じて後輪を操舵する車両の後
輪操舵装置に関し、特に、油圧により後輪の操舵を行う
油圧式のもののフェイルセーフ対策に係わる。

（従来の技術） 従来より、車両の後輪操舵装置として、油圧に応動する
作動部材により後輪を操舵し、もしくは後輪操舵を助勢
する後輪操舵機構に、上記作動部材に油圧を付与する油
圧回路が開放される状態となったときに後輪を中立位置
に保持する保持手段を設ける一方、上記油圧回路に、後
輪操舵系統の故障発生時に該油圧回路を開放するフェイ
ルセーフバルブを設けてなるものは知られている。例え
ば特開昭５９−１２８０５４号公報には、油圧により駆
動されるシリンダ内のピストンによって後輪の操舵を行
うようにするとともに、上記ピストンを中立位置に保持
するスプリングと、上記シリンダ内のピストンの両側の
油圧室を連通、遮断するフェイルセーフバルブとを設け
、後輪操舵系統の故障発生時に上記フェイルセーフバル
ブを連通位置に切換えることにより、上記シリンダの一
方の油圧室に油圧が付与される状態を解除し、上記スプ
リングによってピストンを強制的に中立位置に戻す機構
が開示されている。

この場合、上記フェイルセーフバルブは、一般にソレノ
イドバルブが用いられ、通電により遮断位置（つまり閉
弁状態）に保持される一方、上記通電が遮断されるとス
プリングにより連通位置（つまり開弁状態）に強制的に
切換えられる構成になっている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、後輪操舵系統の故障発生時に上記フェイルセ
ーフバルブ自体が閉弁状態に固着する故障を生じると、
油圧回路を開放して保持手段により後輪を中立位置に保
持することができなくなるという問題がある。

このため、上記フェイルセーフバルブを２個並列に設け
ることがあるが（特願昭６２−３３０５９４号参照）、
この場合には、高価なソレノイドバルブを２個必要とす
るので、コスト的に高くつくという欠点がある。

こζで、後輪操舵系統の故障発生時は、必ずしも後輪の
操舵が全く不能となるものではなく、一部の部品が故障
し、正常な後輪の操舵ができなくなる虞れがあるにすぎ
ない。従って、後輪操舵系統の故障発生時にフェイルセ
ーフバルブが閉弁状態に固着している場合でも、例えば
、転舵比可変機構において後輪の転舵比を零にすること
などができ、また、そのことで充分なフェイルセーフ対
策が講じられることになる。

しかし、上記フェイルセーフバルブの閉弁固着という故
障はその検出が困難なものであった。つまり、バルブの
開閉作動ストロークは普通極めて短いので、通常のリミ
ットスイッチ等でそのストローク変位からバルブの故障
を検出することはできない。また、フェイルセーフバル
ブとして従来使用されているソレノイドバルブの場合、
開弁状態への切換えは通電を遮断して行われるので、通
電回路の電気値等からフェイルセーフバルブの故障を検
出することもできない。

本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、直流モータにより切換え駆動され
るバルブの場合、そのバルブが作動するときと作動しな
いときとでは上記モータの駆動回路の電流値が異なるこ
とに着目し、この直流モータ駆動式のバルブをフェイル
セーフバルブとして用いて、該フェイルセーフバルブの
故障時を検出可能となし、もってフェイルセーフ対策を
有効に講じ得る後輪操舵装置を提供せんとするものであ
る。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、車両の
後輪操舵装置として、油圧に応動する作動部材を用いて
後輪の操舵を行う後輪操舵機構に、上記作動部材に油圧
を付与する油圧回路が開放される状態となったときに後
輪を中立位置に保持する保持手段が設けられているとと
もに、後輪操舵系統の故障発生時に上記油圧回路を開放
するフェイルセーフ機構を備えることを前提とする。そ
して、上記フェイルセーフ機構を、上記油圧回路に設け
られ、直流モータにより切換えられるフェイルセーフバ
ルブと、上記直流モータの駆動回路の電流値からフェイ
ルセーフバルブの故障を検出するバルブ故障検出手段と
を有する構成にするものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、後輪操舵系統の故障発
生時にフェイルセーフバルブが閉弁固着して作動しない
とき、該フェイルセーフバルブを切換える直流モータの
駆動回路の電流値のモータ作動時とモータ非作動時との
相違に基づいて、バルブ故障検出手段によりフェイルセ
ーフバルブの故障時が検出される。そして、このフェイ
ルセーフバルブの故障検出時には、例えば転舵比可変機
構において後輪の転舵比を零とすることにより、充分な
フェイルセーフ対策が講じられることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例にかかる後輪操舵装置を備え
た４輪操舵車の操舵系統全体を示す。同図において、１
は前輪（左前輪は図示省略）、２は後輪（左後輪は図示
省略）、３はハンドルである。４は前輪用パワーステア
リング装置５の助勢を受けて前輪１の操舵を行う前輪操
舵機構、６は後輪用パワーステアリング装置７の助勢を
受けて後輪２の操舵を行う後輪操舵機構、８は前輪１に
対する後輪２の転舵比を運転状態に応じて変更する転舵
比可変機構である。

上記前輪操舵機構４は、前輪１に連結され枢軸１１ａを
中心に揺動するナックルアーム１１と、該ナックルアー
ム１１の一端に連結された左右一対のタイロッド１２（
左側タイロッドは図示省略）と、該左右一対のタイロッ
ド１２を車幅方向において連結するリレーロッド１３と
を有している。

そして、上記リレーロッド１３はハンドル３のシャフト
１４に対し、ラック１５およびピニオン１６を介して連
結され、ハンドル３の回転（矢印Ａ）に伴ってリレーロ
ッド１３が車幅方向に移動しく矢印Ｂ）、これにより、
ナックルアーム１１が揺動して前輪１が操舵される（矢
印Ｃ）ようになっている。上記前輪用パワーステアリン
グ装置５は、ハンドル３のシャフト１４に取付けられた
ロータリバルブ１７と、該ロータリバルブ１７を介して
油圧を受ける油圧シリンダ１８とを備え、ハンドル３の
回転操作に応じて上記リレーロッド１３に移動方向の力
を加える構成になっ□ている。

また、上記リレーロッド１３には、後輪操舵機構６への
出力部となる連結ロッド１９が一体的に取付けられ、該
連結ロッド１９に形成されたラック１９ａに、車体前後
方向に延びる回転軸２０の前端に取付けられたピニオン
２０ａが噛合しており、上記回転輪２０により、前輪操
舵機構４の作動が転舵比可変機構８を介して後輪操舵機
構６に伝えられるようになっている。

一方、後輪操舵機構６は、後輪２に連結され枢軸２１ａ
を中心に揺動するナックルアーム２１と、該ナックルア
ーム２１の一端に連結された左右一対のタイロッド２２
（左側タイロッドは図示省略）と、該左右一対のタイロ
ッド２２を車幅方向において連結するリレーロッド２３
とを有しており、この後輪操舵機構６に含まれるパワー
ステアリング装置７は、油圧に応動する作動部材として
のパワーシリンダ２４を備えている。該パワーシリンダ
２４は車体に固定され、かつ上記リレーロッド２３をピ
ストンロッドとしており、具体的には第２図に示すよう
な構造となっている。すなわち、このパワーシリンダ２
４内は上記リレーロッド２３に一体的に取付けられたピ
ストン２４ａによって２つの油圧室２４ｂ、２４ｃに区
画され、該油圧室２４ｂ、２４ｃはそれぞれ配管２５．
２６を介してコントロールバルブ２７に接続されている
。

さらに、パワーシリンダ２４内には、後述のフェイルセ
ーフ機構５５により上記油圧室２４ｂ、２４ｃへ油圧を
付与する油圧回路が開放された状態となったときに後輪
を中立位置に保持する保持手段として、上記ピストン１
４ａをパワーシリンダ２４の中央位置に付勢するセンタ
リングスプリング２４ｄ、２４ｄが装備されている。

上記コントロールバルブ２７１ｉは、第１図に示すよう
に、リザーブタンク２８に至る油供給管２９および油排
出管３０が接続され、上記油供給管２９にはエンジンに
より駆動される油圧ポンプ３１が介設されている。上記
コントロールバルブ２７は公知のスプールバルブ式のも
ので構成され、上記リレーロッド２３に連結部材３２を
介して一体的に取付けられたバルブケーシング２７ａと
、該バルブケーシング２７ａに嵌挿された図示しないス
プールバルブ（図示せず）とを備え、該スプールバルブ
の移動に応じてパワーシリンダ２４の一方の油圧室２４
ｂ　（２４ｃ）に油圧ポンプ３１からの油圧を供給して
リレーロッド２３に対する駆動力を生じさせるようにな
っている。

また、上記転舵比可変機構８は、車体に対し車幅方向に
摺動自在に保持されて一端が上記コントロールバルブ２
７のスプールバルブに連結されたコントロールロッド３
５と、基端部がＵ字状ホルダ３６に支持ビン３７を介し
て揺動自在に支持された揺動アーム３８とを有している
。該揺動アーム３８の先端と上記コントロールロッド３
５とはコネクティングロッド４１によって連結されてお
り、該コネクティングロッド４１と揺動アーム３８また
はコントロールロッド３５との間にはボールジヨイント
３９．４０が介設されている。上記ホルダ３６は、車体
に固定されたケーシング（図示せず）に、上記コントロ
ールロッド３５の移動軸線交１と直交する回転軸線交２
を持つ支持軸４２を介して回動自在に支持されている。

上記揺動アーム３８の支持ピン３７は、上記両軸線Ｉ１
１．９２の交差部に位置して回動軸線９２と直交する方
向に延びており、ホルダ３６が支持軸４２回りに回動す
ると、支持ピン３７とコントロールロッド３５の移動軸
線交１とのなす傾斜角、つまり支持ピン３７を中心とす
る揺動アーム３８の揺動軌跡面が上記移動軸線１＋と直
交する面（以下、基準面という）に対してなす傾斜角が
変化するようになっている。

上記コネクティングロッド４１は、ボールジヨイント３
９に近い部位において回転板４３にボールジヨイント４
４を介して摺動可能に支持されている。この回転板４３
は、上記移動軸線９１に沿った支持軸４５に回転自在に
支持されるとともに、前輪操舵機構４の作動を伝える回
転軸２０の後端に設けられた傘歯車２０ｂに噛合してい
る。また、上記ホルダ３６は、その支持軸４２に取付け
られたセクタギヤ４６と、これに噛合するウオームギヤ
４７と、一対の傘歯車４８．４９とを介してステップモ
ータ５０により作動されるようになっており、このステ
ップモータ５０は、車速を検出する車速センサ５２、前
輪の転舵角を検出する舵角センサ５３、ギヤ位置を検出
するギヤ位置センサ５４等からの信号を受けるコントロ
ールユニット（ＥＣＵ）５１により、運転状態に応じて
制御されるようになっている。

従って、ハンドル３の操作により前輪操舵機構４が作動
したときに、その作動が回転軸２０を介して伝えられる
ことにより上記回転板４３およびコネクティングロッド
４１が移動軸線９１回りに回動し、揺動アーム３８が支
持ピン３７を中心に揺動する（矢印り、Ｅ、Ｆ、、Ｆ２
）。この場合、支持ピン３７の軸線が上記移動軸線交１
と一致しているときは、揺動アーム３８が上記基準面上
を揺動するのみでコントロールロッド３５は静止状態に
保たれるが、ステップモータ５０によるホルダ３６の作
動（矢印Ｇ）により支持ピン３７の軸線が上記移動軸線
Ｑ１に対して矢印Ｈ１＊　Ｈ２方向に傾斜した状態とな
っていると、揺動アーム３８が上記基準面からずれて揺
動し、その揺動に伴ってコネクティングロッド４１が車
幅方向に偏位することにより、コントロールロッド３５
が移動軸線９１に沿って移動する（矢印Ｉ）。このコン
トロールロッド３５の移動により上記コントロールバル
ブ２７が作動せしめられ（矢印Ｊ）、それに応じて上記
パワーシリンダ２４の油圧室２４ｂまたは２４ｃに油圧
が作用し、リレーロッド２３が作動する。しかして、前
輪１の操舵に伴い、ステップモータ５０により作動され
る上記ホルダ３６の回転角に応じた転舵比でもって後輪
２が操舵される（矢印Ｋ）ように、転舵比可変機構８お
よび後輪操舵機構６が構成されている。

また、上記後輪操舵機構６のパワーシリンダ２４に対す
る油圧回路には、後輪操舵系統の故障発生時に上記パワ
ーシリンダ２４の油圧室２４ｂ。

２４ｃへの油圧付与を解除するよう油圧回路を開放する
フェイルセーフ機構５５が設けられている。

該フェイルセーフ機構５５は、油供給管２９に設けられ
たオイルフィルタ５６から分岐して油排出管３０に接続
されたドレン通路５７に介設されたフェイルセーフバル
ブ５８を有している。このフェイルセーフバルブ５８は
、直流モータ５９により切換えられるものであり、その
具体的な構造は第３図に示す。すなわち、フェイルセー
フバルブ５８は、油供給管２９に連通する第１ポート６
０ａと油排出管３０に連通ずる第２ポート６０ｂとが形
成されたバルブケーシング６０と、該バルブケーシング
６０内に支軸６１廻りに回動自在に設けられた弁体６２
とからなり、上記弁体６２は、直流モータ５９により支
軸６１廻りに回動駆動され、この弁体６２が第１ポート
６０ａに対向して位置する閉弁状Ｂ（図に実線で示す状
態）のときにドレン通路５７を遮断し、弁体６２が第１
ボート６０ａと第２ポート６０ｂとの間に位置する開弁
状態（図で仮想線で示す状態）のときにドレン通路５７
を介して油供給管２９をドレン開放するようになってい
る。

上記直流モータ５９を駆動する電気回路は第４図に示す
。同図において、７１はトランジスターであって、該ト
ランジスター７１は、上記コントローラユニット５１の
制御の下にそのベース７１ａに対して所定の電圧がかか
るとオン状態となり、直流モータ５９を作動せしめるよ
うになっている。

７２は直流モータ５９の駆動回路７３の電流値を検出す
るモニタ回路である。そして、第１図に示すように、こ
のモニタ回路７２で検出された電流値の変化からフェイ
ルセーフバルブ５８の故障を検出するバルブ故障検出手
段７４が備えられ、該バルブ検出手段７２の検出信号は
上記コントローラユニット５１に入力される。

次に、上記実施例の作動、特に、フェイルセーフ機構５
５の作動について説明する。

後輪操舵系統が正常に作動しているときには、フェイル
セーフ機構５５のフェイルセーフバルブ５８は閉弁状態
にあってトレン通路５７を遮断し、これにより、コント
ロールバルブ２７の作動に応じて油圧ポンプ３１からの
油圧が油供給管２９を介してパワーシリンダ２４の油圧
室２４ｂまたは２４ｃに供給される。

一方、後輪操舵系統において、例えば車速センサ５２等
が故障を生じたときには、この故障を検知したコントロ
ーラユニット５１の制御の下に、直流モータ５９が作動
して上記フェイルセーフバルブ５８が開弁状態に切換え
られる。この際、フェイルセーフバルブ５８が正常に切
換えられるときと、フェイルセーフバルブ５８がロック
して切換えられないときとでは直流モータ５９の駆動回
路７３の電流値が異なる。すなわち、フェイルセーフバ
ルブ５８が正常に切換えられるときには、第５図に示す
ように、起動時（ＯＮ時）にピーク的に大きな電流が流
れ、その後電流値は低い値でほぼ一定となり、ＯＮ時に
零となる。これに対し、フェイルセーフバルブ５８がロ
ックして切換えられないときには、第６図に示すように
、電流値は起動待以後もモータ駆動の抵抗が大きいこと
から大きな値を維持する。そして、このような電流値の
相違に基づいて、バルブ故障検出手段７４によりフェイ
ルセーフバルブ５８が故障しているか否かが検出される
。

上記フェイルセーフバルブ５８が開弁状態に正常に切換
えられたときには、油供給管２９から圧油がドレン開放
されることにより、パワーシリンダ２４への油圧供給が
停止され、後輪２はセンタリングスプリング２４ｄの付
勢力によりリレーロッド２３等を介して中立位置、つま
り操舵角が零の状態に保持される。この結果、後輪操舵
系統の故障時に誤った後輪２の操舵を未然に防止するこ
とができる。

また、フェイルセーフバルブ５８が閉弁状態にロックし
て切換えられないときには、そのことが上述の如くバル
ブ故障検出手段７４によって検出され、該バルブ故障検
出手段７°４からの信号を受けるコントローラユニット
５１により転舵比可変機構８を作動せしめて、後輪２の
転舵比を零に変更したり、あるいは後輪２の操舵角が小
さいときにはその操舵角に保持する。これにより、上述
のフェイルセーフバルブ５８が開弁状態に正常に切換え
られたときと同様に誤った後輪２の操舵を未然に防止す
ることができる。

その上、このようなフェイルセーフのための構造は、フ
ェイルセーフバルブ５８を２個設ける場合に比べて部品
点数が少なく、コスト的に安価に実施することができる
ので、実施化を図る上で有利である。

（発明の効果） 以上の如く、本発明における車両の後輪操舵装置によれ
ば、フェイルセーフバルブとして直流モータ駆動式のバ
ルブ番用い、該直流モータの駆動回路の電流値のモータ
作動時とモータ非作動時との相違に基づいて、フェイル
セーフバルブの故障時を検出することができるので、フ
ェイルセーフバルブを一つとしてコストの低廉化を図り
ながら、フェイルセーフ対策を有効に講じることができ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は４輪操舵
操舵系の全体構成を示す構成図、第２図はパワーシリン
ダの構造を示す断面図、第３図はフェイルセーフバルブ
の構造を示す断面図、第４図は直流モータの電気回路図
、第５図および第６図は直流モータの駆動時の電流値を
示す図である。 ２・・・後輪、 ６・・・後輪操舵機構、 ２４・・・パワーシリンダ（作動部材）、２４ｄ・・・
センタリングスプリング（保持手段）、５１・・・コン
トロールユニット、 ５５・・・フェイルセーフ機構、 ５８・・・フェイルセーフバルブ、 ６８・・・直流モータ、 ７３・・・駆動回路、 ７４・・・バルブ故障検出手段。 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）油圧に応動する作動部材を用いて後輪の操舵を行
   う後輪操舵機構に、上記作動部材に油圧を付与する油圧
   回路が開放される状態となったときに後輪を中立位置に
   保持する保持手段が設けられており、後輪操舵系統の故
   障発生時に上記油圧回路を開放するフェイルセーフ機構
   を備えた車両の後輪操舵装置において、上記フェイルセ
   ーフ機構は、上記油圧回路に設けられ、直流モータによ
   り切換えられるフェイルセーフバルブと、上記直流モー
   タの駆動回路の電流値からフェイルセーフバルブの故障
   を検出するバルブ故障検出手段とを有してなることを特
   徴とする車両の後輪操舵装置。