JPH0194072A

JPH0194072A - 前後輪操舵車の後輪操舵装置

Info

Publication number: JPH0194072A
Application number: JP62250271A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sugihara; 杉原　功一; Katsuji Yamashita; 勝司山下; Koji Kawakami; 広司川上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-10-02
Filing date: 1987-10-02
Publication date: 1989-04-12

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連動して後輪を操舵する後輪操舵
装置に係り、特に前輪の操舵を油圧力に変換するととも
に該油圧力を利用して後輪を操舵する前後輪操舵車の後
輪操舵装置に関する。

（従来技術）従来、この種の装置は、例えば実開昭６０−４５２６６
号公報に示されるように、左右前輪を操舵するラックバ
−に連結されたピストンロッドを有する第１油圧シリン
ダと、該第１油圧シリンダの左右油室に一対の導管を介
してそれぞれ接続された左右油室を有する第２油圧シリ
ンダと、該第２油圧シリンダのピストンロッドによって
駆動され左右後輪を操舵する油圧サーボ機構を有する後
輪操舵機構とを備え、前輪の操舵に伴うラックバ−−の
変位により第１油圧シリンダのピストンロッドを変位さ
せ、このピストンロッドの変位に応じて第１油圧シリン
ダの一方の油室内の作動油を導管を介して第２油圧シリ
ンダの一方の油室に向けて送り出し、かつ第２油圧シリ
ンダの他方の油室内の作動油を導管を介して第１油圧シ
リンダの他方の油室に導き入れるようにし、この作動油
の移動により第２油圧シリンダのピストンロッドを変位
させて後輪操舵ｔＲ椙を介して後輪を前輪の操舵に連動
して操舵するようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、前記従来の装置においては、第１油圧シリン
ダのピストンロッドの変位を第２油圧シリンダのピスト
ンロッドの変位に正確に変換するためには、第１及び第
２油圧シリンダの各一方及び各他方の油室内の作動油を
導管内の作動油をも含めて密閉状態にする必要があるが
、かかる作動油の密閉状態を完全に維持することは極め
て難しい。すなわち、前記油室内又は導管内の空気抜き
が完全でなかったり、該油室内又は該導管内に後に空気
が入ったりすると、前記作動油の完全密閉状態が実現で
きなくなる。そして、かかる場合には、該空気の混入し
た作動油の体積弾性率が減少し、前輪の操舵信号が後輪
側に正確に伝達されなくなって後輪の操舵が正確に行わ
れないという問題がある。

本発明は上記問題に鑑み案出されたものであり、その目
的とするところは、前記作動油の密閉状態を必要としな
い手段を用いることにより、後輪が前輪の操舵に連動し
て常に正確に操舵される前後輪操舵車における後輪操舵
装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記問題を解決して本発明の目的を達成する左：めに、
本発明の構成上の特徴は、操舵ハンドルの回動に応じて
回転するカム部材と、該カム部材のカム面に一端にて係
合して同カム部材の回転に応じて軸方向に変位するバル
ブスプールを有し該バルブスプールとバルブ本体との相
対的変位に応じた油圧力を発生するスプールバルブと、
該スプールバルブに各一端にてそれぞれ接続され前記油
圧力を伝達する一対の導管と、該一対の導管の各他端に
それぞれ接続された一対の油室を有し前記油圧力に応じ
てピストンロッドを駆動する油圧シリンダと、前記ピス
トンロッドを中立位置に付勢するスプリングと、前記ピ
ストンロッドの中立位置からの変位に応じて駆動されて
左右後輪を操舵する操舵機構とを備えたことにある。

〔発明の作用〕

上記のように構成した本発明においては、前輪を操舵す
るために操舵ハンドルが回動されると、同ハンドルの回
動に応じてカム部材が回転する。

この回転により、カム部材のカム面に一端にて係合した
バルブスプールが変位し、バルブスプールとバルブ本体
との間には前記バルブスプールの変位すなわち操舵ハン
ドルの回動及びカム部材のカムプロフィールに応じた相
対的変位が生じるので、スプールバルブは前記操舵ハン
ドルの回動及びカムプロフィールに応じた油圧を一対の
導管を介して油圧シリンダに供給する。油圧シリンダの
ピストンロッドはこの油圧力により押圧されるが、スプ
リングの付勢力が前記油圧力に対抗するように作用する
ので、該ピストンロッドは基準位置から前記油圧力に比
例した量だけ変位することになる。

そして、操舵機構がこのピストンロッドの変位に応じて
左右後輪を操舵するので、左右後輪は前輪の操舵に連動
するとともにカム部材のカムプロフィールにより決定さ
れる特性で操舵される。

〔発明の効果〕

このような作用説明からも理解できる通り、本発明によ
れば、カム部材及びスプールバルブを用いて前輪の操舵
量に対応した油圧力を発生させ、この油圧力により油圧
シリンダ及び操舵機構を用いて後輪を前輪に連動して操
舵するようにしたので、前記従来装置のように作動油の
密閉状態を維持する必要がなくなり、常に後輪を前輪の
操舵に連動して正確に操舵できる。

また、本発明によれば、カム部材のカムプロフィールを
種々変更するのみで、バルブスプールの前輪操舵量に対
する変位量が変更されて油圧シリンダに供給される油圧
力が変化するので、後輪の前輪に対する操舵特性を簡単
に変更することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明すると、第
１図は本発明に係る前後輪操舵車を概略的に示している
。

この前後輪操舵車は、車体に固定したハウジング１１に
軸方向に変位可能に支持され操舵ハンドル１２の回動に
応じて軸方向に変位して左右前輪ＦＷＩ、ＦＷ２を操舵
する前輪ステアリングリンク機構としてのラックパー１
３を有する。ラックパー１３はハウジング１１内に収容
されたビニオン１４及び同ビニオン１４を固定した操舵
軸１５を介して操舵ハンドル１２に接続されるとともに
、その両端にて左右タイロッド１６ａ、１６ｂ及び左右
ナックルアーム１７ａ、１７ｂを介して左右前輪ＦＷＩ
、ＦＷ２を接続している。操舵軸１５の中間部には四方
弁からなる制御バルブ１８が組付けられており、同バル
ブ１８は、操舵軸１５に作用する操舵トルクに応じて、
エンジン２１により駆動される定容量形の油圧ポンプ２
２からパワーシリンダ２３への作動油の供給及び同シリ
ンダ２３からリザーバ２４への作動油の排出を制御する
。パワーシリンダ２３はハウジング１１内に形成される
とともに、ラックパー１３に固定したピストン２３ａに
よって区画された左右油室２３ｂ。

２３ｃを有し、前記作動油の給排に応じてラックパー１
３を駆動する。

操舵軸１４の下端はハウジング１１内にて４個の歯車か
らなる歯車機構２５を介してカム部材２６の回転軸に接
続されている。歯車機Ｗ４２５は操舵ハンドル１２の回
動に伴う操舵軸１５の回転を減速するもので、操舵ハン
ドル１２の最大回転量に対しカム部材２６の回転が一回
転未満になるように機能する。

カム部材２６の外周上に形成されるカム面には、第１図
及び第２図に示すように、スプールバルブ２７を構成す
るバルブスプール２７　ａの先端部に回転可能に支持さ
れたカムフォロア２８が当接している。バルブスプール
２７ａはハウジング１１内に形成した筒状のバルブ本体
２７ｂ内に軸方向に変位可能に組込まれており、その後
端にてバルブ本体２７ｂ内に収容されたスプリング３１
により常時カム部材２６側に付勢されている。バルブ本
体２７ｂにはエンジン２１により駆動される定容量形の
油圧ポンプ３２に連通する供給ボート２７ｂｌとリザー
バ３３に連通する第１及び第２排出ボート２７ｂ２，２
７ｂ３とが形成されるとともに、バルブスプール２７ａ
の外周上には前記各ポート２７ｂｌ、２７ｂ２，２７ｂ
３にそれぞれ対向するランド２７ａｌ、２７ａ２．２７
ａ３が設けられている。また、バルブ本体２７ｂの供給
ボート２７ｂ１と第１及び第２排出ポート２７ｂ２．２
７ｂ３との各間には第１及び第２流入出ボート２７ｂ４
，２７ｂ５が形成されている。そして、これらのバルブ
スプール２７ａ及びバルブ本体２７ｂからなるスプール
バルブ２７はアンダーラップ形の四方弁を構成しており
、バルブスプール２７ａが中立位置にあるとき第１及び
第２流入出ボート２７ｂ４．２７ｂＳ間の油圧差をなく
すとともに、同スプール２７ａが第２図にて右（又は左
）方向に変位したとき第１流入出ボート２７ｂ４（゛又
は第２流入出ボート２７ｂ５）−における油圧が第２流
入出ボート２７ｂ５（又は第１流入出ボート２７ｂ４）
における油圧よりバルブスプール２７ａの変位量に応じ
た量だけ高くなるようになって亀）る。

スプールバルブ２７の第１及び第２流入出ボー）２７ｂ
４，２７ｂ５は一対の導管３４ａ、３４ｂを介して車体
に固定した油圧シリンダタ５の左右油室３５ａ、３５ｂ
に連通している。左右油室３５ａ、３５ｂには中立位置
付勢用のスプリング３６ａ、３６ｂが収容されており、
同スプリング３６ａ、３６ｂはピストン３５ｃ及びピス
トンロッド３５ｄを中立位置に常時付勢している。

ピストンロッド３５ｄの一端は、左右後輪ＲＷ１、ＲＷ
２を同ロッド３５ｄの変位に応じて操舵する後輪操舵機
構内に設けたレバー３７の中間部に回転可能に接続され
ている。後輪操舵機構は前記レバー３７とともに、左右
後輪ＲＷＩ、ＲＷ２を操舵可能に連結するステアリング
リンク機構と、該左右後輪ＲＷＩ、ＲＷ２を操舵する倣
いサーボ機構とにより構成されている。

このステアリングリンク機構はレバー３７の後端を回転
可能に接続するとともに車体に固定したハウジング３８
に軸方向に変位可能に支持されたリレーロッド４１を有
する。リレーロッド４１の両端は左右タイロッド４２ａ
、４２ｂ及び左右ナックルアーム４３ａ、４３ｂを介し
て左右後輪ＲＷｌ、ＲＷ２に接続されている。

倣いサーボ機構はゼロラップ又はオーバラップ形のスプ
ールバルブ４４とパワーシリンダ４５とを主要構成部品
としている。スプールバルブ４４はハウジング３８内に
形成した筒状のバルブ本体４４ａと、該本体４４ａ内に
軸方向に摺動可能に組込まれるとともに一端にてレバー
３７の前端を゛回転可能に接続したバルブスプール４４
ｂとを有する。バルブ本体４４ａにはエンジン２１によ
り駆動される可変容量型の油圧ポンプ４６にチエツク弁
４７を介して連通する供給ボートとリザーバ４８に連通
ずる２つの排出ボートが形成されるとともに、バルブス
プール４４ｂの外周上には前記各ボートに対応した３つ
のランドが形成されている。パワーシリンダ４５はリレ
ーロッド４１に固定したピストン４５ａにより区画され
た左右油室４５　ｂ　、　４５　ｃを有し、同油室４５
ｂ、４５ｃはバルブ本体４４ａの供給ボート及び各排出
ボート間にそれぞれ形成した流入出ボートにそれぞれ連
通している。

上記のように構成した実施例の動作を第３図のシステム
ブロック図を参考にしながら説明する。

なお、第３図のブロックＢＬＩ〜ＢＬ８に対応したかっ
こ書きは第１図の各構成部品を表すとともに、各ブロッ
クＢＬＩ〜ＢＬ８の上のグラフは各ブロックＢＬＩ〜Ｂ
Ｌ８の入出力特性を示す。また、これらのグラフにおい
ては第１図に記入した矢印方向を正とする。

操舵ハンドル１２が右方向にθＨだけ回動されると、こ
の回転は操舵軸１５を介してビニオン１４に伝達され、
ビニオン１４はラックパー１３を左方向にＸｐだけ変位
させる。（第３図のブロックＢＬＩに対応〉このラック
パー１３の変位は左右タイロッド１６ａ、１６ｂ及び左
右ナックルアーム１７ａ、１７ｂを介して左右前輪ＦＷ
Ｉ、ＦＷ２に伝達され、左右前輪ＦＷＩ、ＦＷ２は右方
向にθ、たけ操舵される。（第３図のブロックＢＬ２に
対応〉なお、かかる左右前輪ＦＷＩ、ＦＷ２の操舵にお
いては、制御バルブ１８が操舵軸１５に作用する操舵ト
ルクに応じて動作してパワーシリンダ２３の右油室２３
ｃへの作動油の供給及び左油室２３ｂからの作動油の排
出を制御するので、同シリンダ２３はピストン２３ａを
介してラックパー１３を左方向に押圧して前述の左右前
輪ＦＷｌ、ＦＷ２の操舵を助勢する。

一方、前記操舵軸１５の回転は歯車機構２５にも入力さ
れ、同歯車機構２５は該回転を減速してカム部材２６を
θ。たけ回転させる。（第３図のブロックＢＬ３に対応
）カム部材２６はそのカムプロフィールに応じてカムフ
ォロア２８を介してバルブスプール２７ａを軸方向に変
位させるが、この場合、カム部材２６による変換特性は
第３図に示すようになっているので、バルブスプール２
７ａはθＣ（＞Ｏ）が小さければ第１図右方向に変位し
、かっθ。が大きければ第１図左方向に変位する。（第
３図のブロックＢＬ４に対応）このバルブスプール２７
ａの変位により、スプールバルブ２７はその変位量の応
じて増加する絶対差圧ＩＰ＋を有する油圧力を導管、３
４ａ、３４ｂを介して油圧シリンダ３５に供給する。（
第３図のブロックＢＬ５に対応）ただし、この場合、カ
ム部材２６の回転角θＣすなわち操舵ハンドル１２の右
方向への回転角θＨが小さければ導管３４ａ内の作動油
圧が導管３４ｂ内のそれよりも高く、かつ前記回転角θ
Ｃ（θＨ）が大きければ導管３４ｂ内の作動油圧が導管
３４ａ内のそれよりも高くなる。

このような油圧力が油圧シリンダ３５に供給されると、
ピストン３５ｃ及びピストンロッド３５ｄは該供給油圧
力に応じた方向に変位するが、同ピストン３５ｃ及びピ
ストンロッド３５ｄにはスプリング３６ａ、３６ｂによ
る付勢力が中立位置に戻す方向に作用し、結局ピストン
３５ｃ及びピストンロッド３５ｄは前記油圧力とスプリ
ング３６ａ、３６ｂによる付勢力が均合う位置まですな
わち基準位置からＳＲだけ変位して静止する。（第３図
のブロックＢＬ６に対応）このピストンロッド３５ｄの変位はレバー３７に伝達さ
れるが、前述のように操舵ハンドル１２の回転角θ■が
小さければ、導管３４ａを介して油圧シリンダ３５の左
油室３５ａに供給される作動油圧が高くてピストンロッ
ド３５ｄは第１図右方向に変位するので、レバー３７は
第１図右方向に押圧される。かかる場合、最初リレーロ
ッド４１は左右後輪ＲＷＩ、ＲＷ２と路面との串擦力に
より変位しにくい状態にあるので、レバー３７はリレー
ロッド４１との接続点を支点として第１図右方向に回転
する。この回転により、バルブスプール４４ｂが第１図
右方向に変位し、スプールバルブ４４は油圧ポンプ４６
から吐出される作動油をパワーシリンダ４５の左油室４
５ｂへ供給するとともに同シリンダ４５の右油室４５ｃ
からリザーバ４８への作動油の排出を許容するので、リ
レーロッド４１は第１図右方向に変位する。次に、この
リレーロッド４１の右方向の変位により、レバー３７は
ピストンロッド３５ｄとの接続点を支点として第１図左
方向に回転する。このレバー３７の回転はバルブスプー
ル４４ｂを前記とは逆に第１図左方向に変位させるので
、スプールバルブ４４はパワーシリンダ４５に対する作
動油の給排を停止し、リレーロッド４１の前記右方向へ
の変位も停止する。かかるスプールバルブ４４．パワー
シリンダ４５等からなる倣いサーボ機構により、リレー
ロッド４１は油圧シリンダ３５の作動ロッド３５ｄの変
位量ＳＲに応じてＸＲだけ第１図右方向に変位すること
になる。（第３図のブロックＢＬ７に対応）さらに、こ
のリレーロッド４１の変位は左右タイロッド４２ａ、４
２ｂ及び左右ナックルアーム４３ａ、４３ｂを介して左
右後輪ＲＷｌ、ＲＷ２に伝達され、左右後輪ＲＷＩ、Ｒ
Ｗ２は右方向にθ□だけ操舵される。（第３図のブロッ
クＢＬ８に対応）一方、前述のように操舵ハンドル１２の回転角θ□が大
きい場合には、導管３４ｂを介して油圧シリンダ３５の
右油室３５ｂに供給される作動油圧が高くてピストンロ
ッド３５ｄは第１図左方向に変位するので、レバー３７
は第１図左方向に引張られる。かかる場合、スプールバ
ルブ４４及びパワーシリンダ４５は前記とは反対に作用
してリレーロッド４１を第１図左方向に変位させるので
、左右後輪ＲＷＩ、ＲＷ２は左方向に操舵される。

このように、操舵ハンドル１２が右方向に回動されて左
右前輪ＦＷＩ、ＦＷ２が右方向に操舵された場合、操舵
ハンドル１２の回動量θ）が小さければ左右後輪ＲＷ１
．ＲＷ２は右方向すなわち左右前輪ＦＷＩ、ＦＷ２に対
し同相に操舵され、かつ前記回動量θＨが大きければ左
右後輪ＲＷＩ。

ＲＷ２は左方向すなわち左右前輪ＦＷＩ、ＦＷ２に対し
逆相に操舵される。（第４図参照）また、前記実施例で
は、カム部材２６の特性すなわち入力回転角θＣに対す
るバルブスプール２７ａの変位量ＳＦが、第３図のグラ
フに示すように、原点に対し点対称になるようにカム部
材２６のカムプロフィールを設計しであるので、操舵ハ
ンドル１２が左方向に回動されて左右前輪ＦＷＩ。

ＦＷ２が左方向に操舵された場合には、左右後輪ＲＷＩ
、ＲＷ２は前述した場合と逆方向に前輪操舵角θＦに応
じて操舵されるので（第４図参照）、同後輪ＲＷＩ、Ｒ
Ｗ２は操舵ハンドル１２の回動に対し左右対称に操舵さ
れる。

以上のような説明からも解るように、前記実施例によれ
ば、カム部材２６及び四方弁を構成するスプールバルブ
２７を用いて操舵ハンドル１２の回動量に対応した油圧
力を発生させ、この油圧力に対応した油圧シリンダ３５
のピストンロッド３５ｄの変位に応じて左右後輪ＲＷＩ
、ＲＷ２を操舵するようにして、作動油の密閉状態を必
要とする油圧装置を用いなくても左右前輪ＦＷＩ、ＦＷ
２に連動して左右後＃ＩＲＷ１．ＲＷ２を操舵制御でき
るようにしたので、同後輪ＲＷＩ、ＲＷ２の操舵制御が
正確になる。

また、前記実施例において、カム部材２６のカムプロフ
ィールを変更すれば、操舵ハンドル１２の回動に対する
バルブスプール２７　ａの変位特性が変化してスプール
バルブ２７から発生される油圧力の特性を変更できるの
で、前記実施例によるカム部材２６をカムプロフィール
の異なる別のカム部材に変更するのみで左右前輪ＦＷＩ
、ＦＷ２に対する左右後輪ＲＷＩ、ＲＷ２の操舵特性を
種々に変更できる。

さらに、前記実施例によれば、後輪操舵機構としてスプ
ールバルブ４４．パワーシリンダ４５等からなる倣いサ
ーボ機構を利用したので、スプールバルブ２７から供給
される油圧力とスプリング３６ａ、３６ｂの付勢力とに
より位置決めされる油圧シリンダ３５のピストンロッド
３５ｄの変位に基づき、左右後輪ＲＷ１．ＲＷ２を同後
輪ＲＷｌ、ＲＷ２からの反力の影響なく正確に操舵でき
る。なお、前記反力が問題にならない場合又は同反力を
無視できる程にピスト・ンロッド３５ｄの左右後輪ＲＷ
Ｉ、ＲＷ２に対する操舵力を得ることができる場合には
、前記倣いサーボ機構は不要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す後輪操舵装置を備えた
前後輪操舵車の全体概略図、第２図は第１図のスプール
バルブの詳細を示す断面図、第３図は第１図の前後輪操
舵車のシステムブロック図及び第４図は第１図の前後輪
操舵車の操舵特性図である。符　　号　　の　　説　　明１２・・・操舵ハンドル、１５・　・操舵軸、２５・・
・歯車機構、２６・・・カム部材、２７・・・スプール
バルブ、２７ａ１．、バルブスプール、２７ｂ・・・バ
ルブ本体、２８・　・カムフォロア、３２・・・油圧ポ
ンプ、３４ａ、’３４ｂ・・・導管、３５・・・油圧シ
リンダ、３５ｄ・・・ピストンロッド、３６ａ、３６ｂ
・・・スプリング、３７・・・レバー、４１・・・リレ
ーロッド、４４・・・スプールバルブ、４５・・・パワ
ーシリンダ、４６・・・油圧ポンプ、Ｆ　Ｗ　１　。ＦＷ２．・・前輪、ＲＷＩ、ＲＷ２・・・後輪。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）操舵ハンドルの回動に応じて回転するカム部材と
、該カム部材のカム面に一端にて係合して同カム部材の
回転に応じて軸方向に変位するバルブスプールを有し該
バルブスプールとバルブ本体との相対的変位に応じた油
圧力を発生するスプールバルブと、該スプールバルブに
各一端にてそれぞれ接続され前記油圧力を伝達する一対
の導管と、該一対の導管の各他端にそれぞれ接続された
一対の油室を有し前記油圧力に応じてピストンロッドを
駆動する油圧シリンダと、前記ピストンロッドを中立位
置に付勢するスプリングと、前記ピストンロッドの中立
位置からの変位に応じて駆動されて左右後輪を操舵する
操舵機構とを備えたことを特徴とする前後輪操舵車の後
輪操舵装置。
（２）前記操舵機構を、左右後輪を操舵可能に連結する
ステアリングリンク機構と、該ステアリングリンク機構
を前記ピストンロッドの変位に応じて駆動する倣いサー
ボ機構とで構成した前記特許請求の範囲第１項記載の前
後輪操舵車の後輪操舵装置。