JPH0518227Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、車両の前後輪操舵装置に係り、特
に、前輪操舵機構と後輪操舵機構が連結シヤフト
によつて機械的に連結されてなり、また前記前輪
操舵機構又は後輪操舵機構がハウジングに支持さ
れて軸方向移動時に車輪を転舵させるラツク軸を
備えるとともに前記ハウジングに回転可能に支持
されて前記ラツク軸のラツク歯に噛合するピニオ
ンを一体的に有し前記連結シヤフトに連結される
ピニオンシヤフトを備えてなる車両の前後輪操舵
装置に関する。

〔従来技術〕

この種の装置は、従来、種々なものが提案され
ていて、例えば特開昭59−26363号公報、特開昭
61−163063号公報にて提案されている。しかし
て、これらの公報にて提案されている装置におい
ては、後輪操舵機構に付設した舵角比設定装置に
より前輪と後輪の舵角比がゼロと設定されないか
ぎり、前輪が転舵されるとこれに伴なつて後輪が
必ず転舵される。

〔考案が解決しようとする問題点〕

このため、舵角比が設定値に設定されている状
態にて後輪操舵機構に異常が生じて後輪操舵負荷
が異常に増大したような場合には、前輪操舵機構
が正常であつても操舵が困難となる。

また、舵角比設定装置又はこれらの作動を制御
する制御装置に異常が生じて前輪と後輪の舵角比
が正常値に設定されない場合には、前輪の転舵に
伴なつて後輪が異常に転舵されてしまい当該車両
の操安性が悪化する。

本出願人は、かかる問題を解決するために特願
昭61−3158号特開昭62−163870号参照にて当該シ
ステムの異常時に連結シヤフト中に介装したクラ
ツチを作動させて動力伝達を不能とする装置を提
案した。ところで、この装置は、連結シヤフトの
途中にクラツチを介装するものであるため、当該
装置が大型で高価となるといつた問題がある。

本考案は上記した問題に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、当該操舵システムの異
常時、前輪操舵機構を正常に操舵し得るととも
に、前輪が転舵されても後輪が転舵角をゼロに保
持されるようにする車両の前後輪操舵装置を安価
に提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、上記した目的を達成するために、前
輪操舵機構と後輪操舵機構が連結シヤフトによつ
て機械的に連結されてなり、また前記前輪操舵機
構又は後輪操舵機構がハウジングに支持されて軸
方向移動時に車輪を転舵させるラツク軸を備える
とともに前記ハウジングに回転可能に支持されて
前記ラツク軸のラツク歯に噛合するピニオンを一
体的に有し前記連結シヤフトに連結されるピニオ
ンシヤフトを備えてなる車両の前後輪操舵装置に
おいて、前記ピニオンとラツク歯の噛合部より後
輪側に後輪の転舵角がゼロとなる位置に向けて付
勢する復帰スプリング機構を設けるとともに、前
記ハウジングと前記ピニオンシヤフト間に所定量
の回転によつて前記ピニオンとラツク歯の噛合を
解除する偏心カムを介装し、この偏心カムを当該
操舵システムの異常を検出する異常検出手段から
異常検出信号に応答して作動する駆動装置により
所定量回転させるようにしたことに構成上の特徴
がある。

〔考案の作用〕

上記のように構成した本考案においては、当該
操舵システムが正常であれば、異常検出手段から
異常検出信号は発せられず、駆動装置は偏心カム
を回転させない。このため、ピニオンとラツク歯
の噛合は保持され、ピニオンシヤフトとラツク軸
間は動力（操舵力）が伝達し得る。したがつて、
前輪操舵機構と後輪操舵機構が連結シヤフトを介
して連動し、前後輪操舵による操縦性能が得られ
る。

ところで、本考案においては、当該操舵システ
ムの異常時、異常検出手段から異常検出信号が発
せられて駆動装置が作動し、この駆動装置の作動
により偏心カムが所定量回転される。このため、
ピニオンとラツク歯の噛合が解除され、ピニオン
シヤフトとラツク軸間の動力伝達が不能とされ
る。また、このときには、復帰スプリング機構が
作用して後輪の転舵角がゼロとなるようにするた
め、後輪は直進状態とされる。したがつて、この
ときには、前輪のみの操舵による操縦性能が得ら
れる。

〔考案の効果〕

上記作用説明から理解されるように、本考案に
おいては、当該操舵システムの異常時、ピニオン
とラツク歯の噛合が解除されて同噛合部より後輪
側には前輪操舵機構からの動力（操舵力）が伝達
されないため、また復帰スプリング機構により後
輪の転舵角がゼロとされるため、上記異常により
後輪操舵負荷が異常に増大しても、また後輪操舵
機構に付設した各装置（例えば、舵角比設定装
置、又はこれらの作動を制御する制御装置）に異
常が生じても、前輪操舵機構は正常にしかも容易
に操舵でき、かつ後輪の転舵角をゼロに保持する
ことができて、当該車両の操安性を良好に維持す
ることができる。

また、本考案においては、当該操舵システムの
異常時において前輪操舵機構からの動力（操舵
力）が後輪側に伝達されないようにするために採
用した手段が、ハウジングとピニオンシヤフト間
に介装した偏心カムとこの偏心カムを回転させる
駆動装置であつて、ラツク軸、ピニオンシヤフト
等とともにハウジングに一体的に組付けることが
できるため、またラツク軸のラツク歯とピニオン
シヤフトのピニオンの噛合部を有効に利用したも
のであるため、当該装置をコンパクトにかつ安価
に構成することができる。

〔実施例〕

以下に、本考案の一実施例を図面に基づいて説
明する。

第１図は本考案による車両の前後輪操舵装置を
概略的に示していて、この前後輪操舵装置は前輪
操舵機構Ａと後輪操舵機構Ｂと電気制御装置Ｃを
備えている。

前輪操舵機構Ａは、ステアリングホイール１１
が回転されるのに伴なつて左右前輪FW1，FW2
を転舵させるものであり、ステアリングホイール
１１はメインシヤフト１２、制御バルブ装置Ｖ、
ラツクピニオン機構Ｄ、ラツク軸（リレーロツ
ド）１３、左右タイロツド１４ａ，１４ｂ及び左
右ナツクルアーム１５ａ，１５ｂを介して左右前
輪FW1，FW2に連結されている。制御バルブ装
置Ｖは、油圧ポンプＰから供給される作動油をメ
インシヤフト１２に作用する操舵トルクに応じて
パワーシリンダＥに給排するものであり、パワー
シリンダＥは車体に組付けられるハウジング１６
の一部をシリンダボデイとしかつラツク軸１３を
ピストンロツドとして構成されていてラツク軸１
３の左右動（軸方向移動）を助勢する。

ラツクピニオン機構Ｄは、第２図にて示したよ
うに、ハウジング１６にベアリング１７，１８を
介して回転自在に組付けられ制御バルブ装置Ｖを
介してメインシヤフト１２に連結されるピニオン
シヤフト２１と、このピニオンシヤフト２１に一
体的に設けたピニオン２１ａに常時噛合する第１
ラツク歯１３ａからなり、この第１ラツク歯１３
ａはラツク軸１３に一体的に設けられている。ま
た、ラツク軸１３には第２ラツク歯１３ｂが一体
的に設けられていて、この第２ラツク歯１３ｂは
ピニオンシヤフト２２に一体的に設けたピニオン
２２ａに解離可能に噛合している。なお、ラツク
軸１３は、圧縮スプリング２３（弾撥力はハウジ
ング１６に螺着されてロツクナツト２５によつて
固定されたキヤツプ２６を螺進・螺退させること
により調整できる）により付勢されたラツクガイ
ド２４によつて、両ピニオン２１ａ，２２ａと両
ラツク歯１３ａ，１３ｂの噛合部に向けて弾撥的
に付勢されるとともに、軸方向へ摺動可能に支承
されている。

ピニオンシヤフト２２は、ラツク軸１３の左右
動を連結シヤフトＳに回転として伝えるものであ
り、ハウジング１６から突出した後端部にて自在
継手２７を介して連結シヤフトＳに連結されてい
る（第１図参照）。また、ピニオンシヤフト２２
はベアリング３１，３２と偏心カム３３とベアリ
ング３４，３５を介してハウジング１６に回転自
在、径方向へ移動可能かつ軸方向へ移動不能に組
付けられている。ベアリング３１，３２はピニオ
ンシヤフト２２と偏心カム３３間に組付けられて
いて、ピニオンシヤフト２２の段部とピニオンシ
ヤフト２２に螺着したナツト３６により軸方向へ
移動を規制されている。一方、ベアリング３４，
３５は偏心カム３３とハウジング１６間にに組付
けられていて、ハウジング１６の段部とハウジン
グ１６に螺着されてロツクナツト３８によつて固
定されたスリーブ３７により軸方向への移動を規
制されている。

偏心カム３３は、その軸心０１がピニオンシヤ
フト２２の軸心０２に対して所定量ｌオフセツト
するように形成されていて、その外周にはウオー
ム４１ａと係合するホイール３３ａが一体的に設
けられている。ウオーム４１ａは、第３図いて示
したように、ハウジング１６にベアリング４２，
４３を介して回転自在かつ軸方向へ移動不能に組
付けられたウオームシヤフト４１に一体的に設け
られていて、このウオームシヤフト４１はハウジ
ング１６に組付けたステツプモータ４４によつて
回転されるように構成されている。なお、第３図
においては、偏心カム３３が第２図にて示した状
態から180度回転されていて、、ピニオンシヤフト
２２のピニオン２２ａがラツク軸の第２ラツク歯
１３ｂから外れて離れており、ラツク軸１３とピ
ニオンシヤフト２２間は動力伝達不能となつてい
る。

次に後輪操舵機構Ｂの構成について説明する。
後輪操舵機構Ｂは、第１図に示したように、連結
シヤフトＳによつて前輪操舵機構Ａに機械的に連
結されていて、リレーロツド５１、左右タイロツ
ド５２ａ，５２ｂ及びナツクルアーム５３ａ，５
３ｂを備えてリレーロツド５１の左右動により左
右後輪RW１，RW２を転舵させるリンク機構Ｆ
と、前輪操舵機構Ａにおけるラツク軸１３の左右
動に応じて回転する連結シヤフトＳの回転を車速
に応じてリレーロツド５１の左右動に変換する
（換言すれば、前輪FW１，FW２と後輪RW１，
RW２の舵角比を車速に応じて設定する）連結機
構Ｇによつて構成されている。連結機構Ｇは、特
開昭61−163064号公報にて提案されたものであつ
て、電気制御装置Ｃによつて制御されるステツプ
モータ５４（車体に組付けられるハウジング５５
に組付けられている）を備えており、同モータ５
４によつてリレーロツド５１をその軸線回りに回
転することにより前輪FW１，FW２と後輪RW
１，RW２の舵角比を変えることができるように
なつている。なお、連結機構Ｇの詳細な構成説明
は省略する。

また、後輪操舵機構Ｂには、リレーロツド５１
を中立位置、すなわち後輪RW１，RW２の転舵
角がゼロとなる位置に向けて付勢する復帰スプリ
ング機構Ｈが設けられている。復帰スプリング機
構Ｈは、第４図にて示したように、リレーロツド
５１上に摺動可能に嵌合した一対のリテーナ６
１，６２と、これら両リテーナ６１，６２間に張
設した圧縮コイルスプリング６３（所定の予備荷
重が付与されている）と、リレーロツド５１上に
リング６４，６５を用いて固着したストツパ６
６，６７と、ハウジング５５の筒部内に移動不能
に配設したストツパ１６８，６９によつて構成さ
れていて、第４図図示位置（中立位置）において
は、リテーナ６１が両ストツパ６６，６８に当接
し、またリテーナ６２が両ストツパ６７、６９に
当接している。

電気制御装置Ｃは、第１図にて示したように、
前輪転舵角センサ７１、車速センサ７２、油圧セ
ンサ７３及び後輪転舵角センサ７４を有する。前
輪転舵角センサ７１はメインシヤフト１２に組付
けられ同シヤフト１２の回転角を検出することに
より、左右前輪FW１，FW２の転舵角を表す前
輪操舵角信号を出力するものであり、異常判定回
路７７に接続されている。車速センサ７２は変速
機（図示しない）に設けられ変速機の出力軸の回
転数を検出することにより、車速を表す車速信号
を出力するものであり、前後輪舵角比設定回路７
５と異常判定回路７７に接続されている。油圧セ
ンサ７３は油圧ポンプＰから吐出され制御バルブ
装置Ｖに供給される油圧を検出して、該油圧を表
す油圧信号を出力するものであり、異常判定回路
７７に接続されている。後輪転舵角センサ７４
は、後輪操舵機構Ｂのハウジング５５に組付けら
れリレーロツド５１の軸方向の変位量を検出する
ことにより、左右後輪RW１，RW２の転舵角を
表す後輪転舵角信号を出力するものであり、異常
判定回路７７に接続されている。

前後輪舵角比設定回路７５は、マイクロコンピ
ユータ等の電気回路により構成されるもので、車
速の増加に従つて負から正に徐々に変化する目標
前後舵角比をテーブルの形で記憶するメモリと、
該メモリから車速に応じて目標前後輪舵角比を読
出す回路を備えていて、目標前後輪舵角比を表す
制御信号を出力するようになつており、駆動回路
７６と異常判定回路７７に接続されている。駆動
回路７６は前後輪舵角比設定回路７５からの制御
信号に基づき、前後輪舵角比が目標前後舵角比に
なるようにステツプモータ５４を回転させるため
の駆動パルス列信号を同モータ５４に供給するも
のであり、ステツプモータ５４と異常判定回路７
７に接続されている。なお、前後輪舵角比が負で
あるということは前輪FW１，FW２が左方（又
は右方）に転舵されるとき後輪RW１，RW２が
右方（又は左方）に転舵されることを意味し、ま
た前後輪舵角比が正であるということは前輪FW
１，FW２が左方（又は右方）に転舵されるとき
後輪RW１，RW２が左方（又は右方）に転舵さ
れることを意味する。

異常判定回路７７は各センサ７１，７２，７
３，７４、前後輪舵角比設定回路７５及び駆動回
路７６からの信号に基づいて当該操舵システムの
異常を例えば下記(a)〜(g)のように検出して異常検
出信号を出力するものであり、駆動回路７８と警
告装置７９に接続されている。

(a) 前輪転舵角センサ７１からの前輪転舵角信号
の有無に及び同信号により表される前輪転舵角
が前輪操舵機構Ａの機構上あり得ない転舵角以
上であるか否かの判定により、同センサ７１及
び前輪転舵角信号を導く導線の異常を検出す
る。

(b) 車速センサ７２からの車速信号の有無及び同
信号により表された車速が車両性能上あり得な
い速度以上であるか否かの判定により、同セン
サ７２及び車速信号を導く導線の異常を検出す
る。

(c) 後輪転舵角センサ７４からの後輪転舵角信号
の有無及び同信号により表された後輪転舵角が
後輪操舵機構Ｂの機構上あり得ない転舵角以上
であるか否かの判定により、同センサ７４及び
後輪転舵角信号を導く導線の異常を検出する。

(d) 前輪舵角センサ７１、車速センサ７２及び後
輪転舵角センサ７４によつて検出された前輪転
舵角、車速及び後輪転舵角の関係が車両走行上
に生じ得る関係にあるか否かの判定により、各
センサ７１，７２，７４いずれかの異常を検出
する。

(e) 油圧センサ７３により検出された油圧が当該
操舵システムを操作するために必要な圧力以上
であるか否かの判定により、油圧ポンプＰ、制
御バルブ装置Ｖ等油圧系統の異常を検出する。

(f) 前後輪舵角比設定回路７５を構成するマイク
ロコンピユータの暴走、後輪転舵角センサ７４
により検出された後輪転舵角と前輪転舵角セン
サ７１により検出された前輪転舵角から求めた
前後輪舵角比が適当な時間後にも目標前後輪舵
角比に近づかない等の判定により、前後輪舵角
比設定回路７５、駆動回路７６又はステツプモ
ータ５４等の異常を検出する。

(g) 駆動回路７６からステツプモータ５４を駆動
するのに足る電圧の駆動パルス列信号が出力さ
れているか否か等の判定により、駆動回路７６
の異常を検出する。

駆動回路７８は異常検出回路７７からの異常検
出信号に基づき、偏心カム３３が第３図にて示し
た状態となるようにステツプモータ４４を回転さ
せるための駆動パルス列信号を同モータ４４に供
給するものであり、ステツプモータ４４に接続さ
れている。警告装置７９は運転席近傍に設けら
れ、前記異常検出信号に応答する警告ランプ又は
警告ブザーを有する。また、異常判定回路７７か
らの異常検出信号は駆動回路７６にも導かれるよ
うになつており、同回路７６はこの異常検出信号
に応答してステツプモータ５４への駆動パルス列
信号の出力を停止する。

以上のように構成した本実施例においては、当
該操舵システムに異常が発生していない状態で当
該車両を走行させた場合、異常判定回路７７は異
常検出信号を発しないので、偏心カム３３はステ
ツプモータ４４によつて回転されないので第２図
にて示した状態に保持される。このため、ピニオ
ン２２ａと第２ラツク歯１３ｂの噛合は保持さ
れ、ピニオンシヤフト２２とラツク軸１３間は動
力（操舵力）が伝達し得る。したがつて、前輪操
舵機構Ａと後輪操舵機構Ｂが連結シヤフトＳを介
して連動する。またこのときには、前後輪舵角比
設定回路７５が車速センサ７２から現在の車速を
表す車速信号を入力して、目標前後輪舵角比を表
す制御信号を駆動回路７６に出力する。このた
め、駆動回路７６は、供給された制御信号に基づ
き、目標前後輪舵角比に対応した駆動パルス列信
号をステツプモータ５４に出力して、同モータ５
４の回転を制御する。したがつて、連結機構Ｇに
おいて設定される前後輪舵角比が目標値とされ、
左右後輪RW１，RW２が前輪転舵角及び車速に
応じて転舵され、前後輪操舵による操縦性能が得
られる。なお、このときには、リレーロツド５１
の移動に応じて復帰スプリング機構Ｈのスプリン
グ６３が圧縮される。

ところで、本実施例においては、当該操舵シス
テムに上述した(a)〜(g)のような異常が発生する
と、異常判定回路７７が該異常を検出して異常検
出信号を出力するため、駆動回路７８がステツプ
モータ４４に駆動パルス列信号を供給する。した
がつて、ステツプモータ４４が回転して偏心カム
３３を第２図の状態から第３図の状態まで回転さ
せる。このため、ピニオン２２ａと第２ラツク歯
１３ｂの噛合が解除され、ピニオンシヤフト２２
とラツク軸１３間の動力伝達が不能とされる。ま
た、このときには、復帰スプリング機構Ｈが作用
して後輪RW１，RW２の転舵角がゼロとなるよ
うにするため、後輪RW1，RW2は直進状態とさ
れる。したがつて、このときには、ステアリング
ホイール１１の回転によつて前輪操舵機構Ａのみ
が作動し、前輪FW１，FW２のみに操舵による
適確な操縦性能が得られる。なお、このときに
は、駆動回路７６が異常判定回路７７からの異常
検出信号に応答してステツプモータ５４の駆動制
御を停止するため、ステツプモータ５４の無用な
駆動をなくすことができる。また警告装置７９も
同検出信号に応答して前記異常の発生を運転者に
警告するため、運転者は前記異常の発生に気付き
当該車両を修理工場へ運ぶことができる。また、
本実施例においては、当該操舵システムの異常時
において前輪操舵機構Ａからの動力（操舵力）が
後輪側に伝達されないようにするために採用した
手段が、ハウジング１６とピニオンシヤフト２２
間に介装した偏心カム３３とこの偏心カム３３を
回転させる駆動装置であつて、ラツク軸１３、ピ
ニオンシヤフト２２等とともにハウジング１６に
一体的に組付けることができるため、またラツク
軸１３のラツク歯１３ｂとピニオンシヤフト２２
のピニオン２２との噛合部を有効に利用したもの
であるため、当該装置をコンパクトにかつ安価に
構成することができる。

上記実施例においては、偏心カム３３を回転さ
せるウオームシヤフト４１をステツプモータ４４
によつて回転させるようにしたが、第５図にて示
したように、電磁切換弁４５によつて作動を制御
される油圧シリンダ４６のピストンロツド４６ａ
に設けたラツク歯４６ｂを、ウオームシヤフト４
１に一体的に設けたピニオン４１ｂに噛合させ
て、油圧シリンダ４６によつてウオームシヤフト
４１を上記実施例と同様に回転させるようにして
本考案を実施することも可能である。

また上記実施例においては、前輪操舵機構Ａと連
結シヤフトＳの連結部にピニオンとラツク歯の噛
合部がある装置に本考案を実施したが、本考案は
後輪操舵機構Ｂと連結シヤフトＳの連結部にピニ
オンとラツク歯の噛合部はある装置にも同様に又
は適宜変更して実施できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による車両の前後輪操舵装置を
概略的に示した図、第２図は第１図の部分を示
す拡大部分破断側面図、第３図は第２図の−
線に沿つた断面図、第４図は第１図に示した復帰
スプリング機構の拡大断面図、第５図は偏心カム
を回転させる駆動装置の変形例を示す図である。 符号の説明、Ａ……前輪操舵機構、Ｂ……後輪
操舵機構、Ｃ……電気制御装置、FW１，FW２
……前輪、RW１，RW２……後輪、Ｓ……連結
シヤフト、Ｈ……復帰スプリング機構、１３……
ラツク軸、１３ｂ……ラツク歯、１６……ハウジ
ング、２２……ピニオンシヤフト、２２ａ……ピ
ニオン、３３……偏心カム、４４……ステツプモ
ータ、４６……油圧シリンダ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 前輪操舵機構と後輪操舵機構が連結シヤフトに
   よつて機械的に連結されてなり、また前記前輪操
   舵機構又は後輪操舵機構がハウジングに支持され
   て軸方向移動時に車輪を転舵させるラツク軸を備
   えるとともに前記ハウジングに回転可能に支持さ
   れて前記ラツク軸のラツク歯に噛合するピニオン
   を一体的に有し前記連結シヤフトに連結されるピ
   ニオンシヤフトを備えてなる車両の前後輪操舵装
   置において、前記ピニオンとラツク歯の噛合部よ
   り後輪側に後輪の転舵角がゼロとなる位置に向け
   て付勢する復帰スプリング機構を設けるととも
   に、前記ハウジングと前記ピニオンシヤフト間に
   所定量の回転によつて前記ピニオンとラツク歯の
   噛合を解除する偏心カムを介装し、この偏心カム
   を当該操舵システムの異常を検出する異常検出手
   段から異常検出信号に応答して作動する駆動装置
   により所定量回転させるようにしたことを特徴と
   する車両の前後輪操舵装置。