JPH05131948A - 車両の４輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 操舵位置において後輪に反力が加わった場合
に、この力に対する剛性を向上させる。 【構成】 前輪(1) を操舵する前輪用油圧式動力舵取装
置と、後輪(6) を操舵する後輪用油圧式動力舵取装置を
備えている。前輪操舵時にピストン(25)が移動させられ
て油に圧力エネルギを与える第１油圧シリンダ(22)と、
油の圧力エネルギによりピストン(42)が移動させられて
後輪用動力舵取装置を作動させる第２油圧シリンダ(43)
とを備えている。第１油圧シリンダ(22)の一方の油室(2
2a) と第２油圧シリンダ(43)の一方の油室(43a) 、第１
油圧シリンダ(22)の他方の油室(22b) と第２油圧シリン
ダ(43)の他方の油室(43b) とをそれぞれ油路(47)(48)で
連通させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両の４輪操舵装
置、さらに詳しくは前輪の操舵に追従して後輪を操舵す
ることができる操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両の４輪操舵装置として、左右
方向にのびる前輪操舵棒の周りに設けられ、かつ前輪操
舵棒の左右方向の移動によりピストンが移動させられる
第１油圧シリンダ（被動機）と、左右方向にのびる後輪
操舵棒の周りに設けられ、かつピストンの移動により後
輪操舵棒を左右方向に移動させる後輪操舵棒駆動用第２
油圧シリンダ（原動機）と、第１油圧シリンダの一方の
油室と第２油圧シリンダの一方の油室とを連通させる油
路と、第１油圧シリンダの他方の油室と第２油圧シリン
ダの他方の油室とを連通させる油路とを備えており、両
シリンダおよび油路により閉回路の静油圧伝動装置が構
成されたものが知られている（特開昭６０−１８９６７
６号参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
４輪操舵装置では、第２油圧シリンダが直接後輪操舵棒
の周りに設けられているので、中立位置において後輪に
これを転舵させようとする外力が加わった場合や、操舵
位置において後輪に反力が加わった場合等に、第２油圧
シリンダの油室内の油に圧力エネルギが与えられること
になり、この圧力エネルギによって第１油圧シリンダの
ピストンが移動させられることになって上記力に対する
剛性が十分ではないという問題がある。

【０００４】この発明の目的は、上記問題を解決した車
両の４輪操舵装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明による車両の４
輪操舵装置は、前輪を操舵する前輪用油圧式動力舵取装
置と、後輪を操舵する後輪用油圧式動力舵取装置と、ケ
ーシング内部が可動部材により２つの油室に区画されて
おり、かつ前輪操舵時に可動部材が移動させられて油に
圧力エネルギを与える被動機と、ケーシング内部が可動
部材により２つの油室に区画されており、かつ油の圧力
エネルギにより可動部材が移動させられて後輪用動力舵
取装置を作動させる原動機と、被動機の一方の油室と原
動機の一方の油室とを連通させる油路と、被動機の他方
の油室と原動機の他方の油室とを連通させる油路とを備
えているものである。

【０００６】上記において、前輪用油圧式動力舵取装置
および後輪用油圧式動力舵取装置は、それぞれラックピ
ニオン式およびボールねじ式のいずれであってもよい。
また、被動機および原動機としては、たとえばロータリ
形アクチュエータである揺動形油圧モータ形式や、直動
形アクチュエータである油圧シリンダなどの静油圧式
（容積形）のものが用いられる。そして、被動機および
原動機と、これらの油室を連通させる２つの油路によ
り、閉回路の静油圧伝動装置が構成される。

【０００７】

【作用】前輪操舵時に被動機の可動部材が移動して容積
が変化し、いずれかの油室内の油に圧力エネルギが与え
られる。すると、この油は油路を通って原動機における
被動機の上記油室と連通している油室内に入り、その圧
力エネルギにより可動部材が移動させられる。そして、
この可動部材の移動によって後輪用動力舵取装置が作動
させられ、後輪が操舵される。

【０００８】後輪が所定角度転舵された操舵位置にある
場合には、後輪用油圧式動力舵取装置の動力源の油室へ
の油の流入出は停止しているので、操舵位置において後
輪に反力が加わった場合には、この力は後輪用油圧式動
力舵取装置の動力源の圧力油により受けられる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の１実施例を、図面を参照し
て説明する。この実施例は、前輪と後輪とが逆位相操舵
のみされるようになっている４輪操舵装置に適用したも
のである。なお、以下の説明において、図１の左側を
前、これと反対側を後というものとする。また、図２お
よび図３の左右を左右というものとする。

【００１０】図１はこの発明の４輪操舵装置を備えた車
両の構成を示し、図２〜図４はその要部の構成を示す。

【００１１】図１において、車両の前輪(1) を操舵する
前輪用油圧式動力舵取装置はラックピニオン式であり、
ラック棒（前輪操舵部材）(2) の両端は、前輪(1) のナ
ックルアーム(3) にタイロッド(4) を介して連結されて
いる。そして、ステアリングホイール(5) を回転させる
ことにより、ラック棒(2) が左右方向に移動し、前輪
(1) の操舵が行われる。後輪(6) を操舵する後輪用油圧
式動力舵取装置もラックピニオン式であり、ラック棒
（後輪操舵部材）(7) の両端は、後輪(6) のナックルア
ーム(8) にタイロッド(9) を介して連結されている。そ
して、ラック棒(7)を左右方向に移動させることによ
り、後輪(6) の操舵が行われる。

【００１２】前輪用動力舵取装置は、公知のものと同様
の構成であり、図２に示すように、ギヤハウジング(11)
の左側に固定状に設けられたシリンダチューブ(12)を備
えている。ギヤハウジング(11)およびシリンダチューブ
(12)内にラック棒(2) が通されている。ラック棒(2)
は、ギヤハウジング(11)内においてステアリングシャフ
ト(13)に連結されたピニオン軸(14)のピニオン(15)と噛
み合うラック(2a)を有する。シリンダチューブ(12)内の
左右両端部に、ラック棒(2) が移動したさいに摺接する
オイルシール(16)が嵌め止められるとともに、ラック棒
(2) におけるシリンダチューブ(12)内に存在する部分に
ピストン(17)が固定状に設けられており、これによりパ
ワーシリンダ(18)が形成されている。パワーシリンダ(1
8)の左右の油室(18a)(18b)には、ギヤハウジング(11)内
にてピニオン軸(14)の周りに設けられ、かつステアリン
グシャフト(13)の回転方向に応じて切替わるコントロー
ルバルブ（図示略）を介して油ポンプ(19)に接続されて
いる。そして、コントロールバルブにより、エンジンの
回転で駆動される油ポンプ(19)から送られる圧力油を、
導管(21)およびハウジング(11)のインポートを経てハウ
ジング(11)内に導入し、さらに図示しない導管を経てパ
ワーシリンダ(18)のいずれかの油室(18a)(18b)に選択的
に供給しうるとともに、その供給量を制御しうるように
なされている。

【００１３】パワーシリンダ(18)の下方には、これと平
行になるように油に圧力エネルギを与える第１の容積形
複動油圧シリンダ（被動機）(22)が配置されている。こ
の第１油圧シリンダ(22)のピストンロッド(23)のシリン
ダチューブ（ケーシング）(24)の外側に位置する左端部
は、ブラケット(20)を介してラック棒(2) のシリンダチ
ューブ(12)の外側に位置する部分に連結されている。シ
リンダチューブ(24)は車体に固定されており、ラック棒
(2) が移動するとシリンダチューブ(24)に対してピスト
ンロッド(23)およびピストン（可動部材）(25)が移動
し、左右の油室(22a)(22b)の容積が変わる。シリンダチ
ューブ(24)の内周面における左右の中央部には、ピスト
ン(25)の軸方向の長さよりも幅の広い環状溝(24a)が形
成されている。環状溝(24a) の左右方向の幅は、前輪
(1)の操舵角度が一定の角度Ｘになるまでラック棒(2)
、ピストンロッド(23)およびピストン(25)が移動させ
られたさいにも、環状溝(24a) を介して両油室(22a)(22
b)が連通させられるような幅となっている。上記角度Ｘ
は、高速走行時の前輪(1) の最大操舵角度以下の角度と
なるように決められ、その結果高速走行時には油に圧力
エネルギが与えられないようになっている。

【００１４】図３および図４に示すように、後輪用動力
舵取装置のハウジング(26)内には、前後方向にのび、か
つ前部に軸線方向にのびる管状部(27a) が設けられた出
力軸(27)と、後部が出力軸(27)の管状部(27a) 内に挿入
された中空状入力軸(28)と、出力軸(27)と入力軸(28)と
の間に設けられたトーションバー(29)とを備えている。
ハウジング(26)の後部には、左右方向にのびるシリンダ
チューブ(31)が固定状に設けられており、ハウジング(2
6)およびシリンダチューブ(31)内にラック棒(7) が通さ
れている。シリンダチューブ(31)の左右両端部に、ラッ
ク棒(7) が移動したさいに摺接するオイルシール(32)が
嵌め止められるとともに、ラック棒(7)におけるシリン
ダチューブ(31)内に存在する部分にピストン(33)が固定
状に設けられており、これによりパワーシリンダ(34)が
形成されている。出力軸(27)の後部には後輪操舵用ラッ
ク棒(7) のラック(7a)と噛み合う歯(35a) を有するピニ
オン(35)が固定状に設けられている。入力軸(28)の周り
にはロータリーバルブ(36)（コントロールバルブ）が設
けられている。ロータリーバルブ(36)は、トーションバ
ー(29)の捩じり作用による入力軸(28)と出力軸(27)との
間に生じる相対的な角度変位に基いて、エンジンの回転
で駆動される油ポンプ(37)から送られる圧力油を、導管
(38)およびハウジング(26)のインポートを経てハウジン
グ(26)内に導入し、さらに図示しない導管を経てパワー
シリンダ(34)のいずれか一方の油室(34a)(34b)に選択的
に供給しうるとともに、その供給量を制御しうるように
なされている。また、入力軸(28)の前部の周囲には、入
力軸(28)とともに回転するピニオン(41)が取付けられて
いる。

【００１５】パワーシリンダ(34)の前方には、これと平
行になるように油の圧力エネルギによりピストン（可動
部材）(42)が移動させられる容積形の第２の複動油圧シ
リンダ（原動機）(43)が配置されている。この第２油圧
シリンダ(43)のシリンダチューブ（ケーシング）(44)の
右端部は、ハウジング(26)の前部に固定されている。第
２油圧シリンダ(43)のピストンロッド(45)の右端部はハ
ウジング(26)内にのびており、ここにピニオン(41)の歯
(41a) と噛み合うラック(45a) が形成されている。そし
て、ピストン(42)が移動することにより第２油圧シリン
ダ(43)の左右の油室(43a)(43b)の容積が変わる。第２油
圧シリンダ(43)の左右の油室(43a)(43b)内には、第１油
圧シリンダ(22)の左右の油室(22a)(22b)が環状溝(24a)
を介して連通させられているときにピストン(42)を中立
位置に保持するばね(46)が配置されている。第１油圧シ
リンダ(22)の左側の油室(22a) と第２油圧シリンダ(43)
の左側の油室(43a) 、および第１油圧シリンダ(22)の右
側の油室(22b) と第２油圧シリンダ(43)の右側の油室(4
3b) が、それぞれ油路(47)(48)により連通させられてい
る。そして、両油圧シリンダ(22)(43)および両油路(47)
(48)により閉回路となっている静油圧伝動装置が構成さ
れている。

【００１６】入力軸(28)のピニオン(41)の歯(41a) とピ
ストンロッド(45)のラック(45a) のギア比は可変となっ
ており、ピストンロッド(45)の移動量が少ない場合（前
輪操舵角度が小さい場合）にはピニオン(41)の回転角度
が小さく、ピストンロッド(45)の移動量が多い場合（前
輪操舵角度が大きい場合）にはピニオン(41)の回転角度
が大きくなるようになされている。なお、可変ギア比
は、出力軸(27)のピニオン(35)の歯(35a) と後輪操舵用
ラック棒(7) のラック(7a)のギア比に適用してもよく、
ピニオン(35)の回転角度が小さい場合（前輪操舵角度が
小さい場合）にはラック棒(7) の移動量が少なく、ピニ
オン(35)の回転角度が大きい場合（前輪操舵角度が大き
い場合）にはラック棒(7) の移動量が多くなるようにな
されていてもよい。すなわち、ピニオン(41)(35)の歯(4
1a)(35a)のピッチ円の直径が、中立位置を中心としてそ
の両側の一定角度までは大きく、この角度を越えた場合
に小さくなるように歯(41a)(35a)が形成されており、そ
の結果上記角度を境としてギア比が変わるようになって
いる。上記角度は、車両が中速で走行するさいの後輪
(6) の最大操舵角度に基づいて決められる。なお、上記
ギア比は、多段階で変わるようにしてもよいし、連続的
に変わるようにしてもよい。そして、これらのギア比を
適宜変更することにより、前輪(1) の操舵角度に対する
後輪(6)の操舵特性を種々変化させることが可能にな
る。

【００１７】第１油圧シリンダ(22)のシリンダチューブ
(24)内面に環状溝(24a) が形成されていること、入力軸
(28)のピニオン(41)の歯(41a) とピストンロッド(45)の
ラック(45a) および／または出力軸(27)のピニオン(35)
の歯(35)と後輪操舵用ラック棒(7) のラック(7a)のギア
比がそれぞれ可変となっていることによって、前輪(1)
の操舵角度に対する後輪(6) の操舵角度は、図５に示す
ように変化する。すなわち、前輪(1) の操舵角度が高速
走行時の最大操舵角度であるＸに達するまでは前輪(1)
のみが操舵され、これよりも大きくなって中速走行時の
最大操舵角度であるＹに達するまでは後輪(6) が一定の
操舵比で操舵される。さらに前輪(1) の操舵角度が低速
走行時のみに用いられるＹよりも大きくなると上記操舵
比よりも大きな操舵比で操舵される。

【００１８】このような構成において、ステアリングホ
イール(5) を、たとえば右に回して前輪用動力舵取装置
のラック棒(2) を左方に移動させると、前輪(1) は右方
に操舵される。前輪(1) の操舵角度がＸよりも大きくな
ると、ラック棒(2) およびピストンロッド(23)が左方に
移動し、第１油圧シリンダ(22)の左側の油室(22a) 内の
油に圧力エネルギが与えられ、油が油路(47)を通って第
２油圧シリンダ(43)の左側の油室(43a) 内に流入し、油
の圧力エネルギによりピストン(42)およびピストンロッ
ド(45)がばね(46)の力に抗して右方に移動させられる。
ピストンロッド(45)が右方に移動すると、ラック(45a)
およびピニオン(41)の噛み合いによって入力軸(28)が回
転し、この回転がトーションバー(29)を介して出力軸(2
8)に伝えられ、出力軸(28)が回転することにより、ピニ
オン(35)とラック棒(7) のラック(7a)との噛み合いによ
りラック棒(7) が右方に移動させられ、後輪(6) が左方
に操舵される。トーションバー(29)が捩じれると、油ポ
ンプ(7) からロータリーバルブ(36)を通してパワーシリ
ンダ(34)の左側の油室(34a) 内に圧力油が供給され、ピ
ストン(33)を右方に付勢し、右方に操舵補助力が発生す
る。そして、高速走行時のように前輪(1) の操舵角度が
最大でＸである場合には後輪(6) は操舵されず、中速走
行時のように前輪(1) の操舵角度が最大でＹである場合
には後輪(6)の操舵角度は小さく、低速走行時のように
前輪(1) の操舵角度がＹよりも大きくなった場合には後
輪(6) の操舵角度は大きくなる。したがって、低速走行
で行う車庫入れなどのさいの車両の小回り性が向上する
とともに、中速走行時および高速走行時には後輪(6) の
操舵角度が小さくなって車両の転倒が防止される。

【００１９】後輪(6) が中立位置にある場合に、後輪
(6) にこれを転舵させようとする外力が加わった場合に
は、第２油圧シリンダ(43)内のばね(46)によってこの力
が受けられる。また、後輪(6) が所定角度転舵された操
舵位置にある場合には、後輪用油圧式動力舵取装置のパ
ワーシリンダ（動力源）(34)の油室(34a)(34b)への油の
流入出は停止しているので、操舵位置において後輪(6)
に反力が加わった場合には、この力はパワーシリンダ(3
4)の油室(34a)(34b)内の圧力油により受けられる。した
がって、上記力によって第２油圧シリンダ(43)の油室(4
3a)(43b)内の油に圧力エネルギが与えられるのが防止さ
れ、その結果上記圧力エネルギによる第１油圧シリンダ
(22)のピストン(25)の移動が防止されることになり、上
記力に対する剛性が向上する。

【００２０】上記実施例においては、被動機および原動
機として油圧シリンダが用いられているが、これに代え
て、揺動形油圧モータを用いてもよい。そして、前輪側
では、たとえば油圧モータの回転軸にピニオンを固定状
に設けておくとともに、ラック棒にステアリングシャフ
トに連結されたピニオン軸のピニオンと噛み合うラック
とは別個にラックを形成しておき、上記回転軸のピニオ
ンをこのラックに噛み合うようにする。また、後輪側で
は、たとえば油圧モータの回転軸をハウジング(26)内ま
でのばして入力軸(28)とする。

【００２１】また、上記実施例においては、前輪用動力
舵取装置および後輪用動力舵取装置はそれぞれラックピ
ニオン式であるが、ボールねじ式であってもよい。

【００２２】さらに、上記実施例においては、前輪と後
輪とが逆位相操舵されるようになっているが、両輪が同
位相操舵されるようになっていてもよい。この場合、後
輪の操舵角度は前輪の操舵角度が小さい場合に大きく、
大きい場合に小さくなるようにする。また、両油路(47)
(48)にまたがって切換弁を設けておき、低速走行時に逆
位相操舵され、高速走行時に同位相操舵されるようにし
ておいてもよい。

【００２３】

【発明の効果】この発明の車両の４輪操舵装置によれ
ば、上述のように、操舵位置において後輪に反力が加わ
った場合には、この力は後輪用油圧式動力舵取装置の動
力源の圧力油により受けられることになり、この力に対
する剛性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の４輪操舵装置を備えた車両の概略構
成図である。

【図２】前輪用動力舵取装置の一部切欠き背面図であ
る。

【図３】後輪用動力舵取装置の一部切欠き平面図であ
る。

【図４】図３のIV−IV線拡大断面図である。

【図５】前輪の操舵角度と後輪の操舵角度との関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１ 前輪 ６ 後輪 ２２ 第１油圧シリンダ（被動機） ２２ａ 油室 ２２ｂ 油室 ２４ シリンダチューブ（ケーシング） ２５ ピストン（可動部材） ４２ ピストン（可動部材） ４３ 第２油圧シリンダ（原動機） ４３ａ 油室 ４３ｂ 油室 ４４ シリンダチューブ（ケーシング） ４７ 油路 ４８ 油路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前輪を操舵する前輪用油圧式動力舵取装
   置と、 後輪を操舵する後輪用油圧式動力舵取装置と、 ケーシング内部が可動部材により２つの油室に区画され
   ており、かつ前輪操舵時に可動部材が移動させられて油
   に圧力エネルギを与える被動機と、 ケーシング内部が可動部材により２つの油室に区画され
   ており、かつ油の圧力エネルギにより可動部材が移動さ
   せられて後輪用動力舵取装置を作動させる原動機と、 被動機の一方の油室と原動機の一方の油室とを連通させ
   る油路と、 被動機の他方の油室と原動機の他方の油室とを連通させ
   る油路とを備えている車両の４輪操舵装置。