JP2000128011A - 後輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】後前軸を後々軸に対して大きく前方に偏倚させ
て荷重バランスを改善するとともに、前軸に加わる加重
を軽減した場合に、後前輪の内のタイヤの偏摩耗を防止
する。 【解決手段】後前軸１８にキングピン３１を介して後前
輪１７を操舵可能に取付けるとともに、上記キングピン
３１にキャスタ角をもたせるようにし、これによって後
前輪１７がセルフステア動作を行なうようにしたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は後輪操舵装置に係
り、とくに車体の後側を後前軸と後々軸とによって支持
するようにした車両の後輪操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】積載荷重の大きなトラックにおいては、
１軸の後軸でこの荷重の大半を支えることができない。
そこで従来より後２軸のトラックが広く用いられてい
る。とくに後２軸をトラニオン式サスペンション装置に
よって懸架すると、後前軸と後々軸との荷重のアンバラ
ンスをなくして両軸で安定に荷重を受けることが可能に
なる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが後２軸であっ
てトラニオン式サスペンション装置によってこれらの２
軸を懸架するようにしたトラックの場合には、後前軸と
後々軸の中間位置、すなわちトラニオンブラケットの取
付け位置において２軸の全荷重を受けることになる。す
なわち後２軸であっても荷重を受ける位置は車両の前後
方向において１点になってしまい、この位置において大
きな荷重を支えることになる。

【０００４】このような後２軸のトラックにおいて、と
くにシングルタイヤから成る前輪に加わる荷重を軽減す
るためには、後２軸を全体として前方に移動させればよ
い。すなわちトラニオンブラケットの取付け位置を車両
の前方側へ偏倚させることにより、前軸の荷重が軽減さ
れる。ところが後２軸を前方へ一緒に移動させると、後
々軸よりも後端側のオーバーハング部分の長さが長くな
る。従って旋回時に車両の後端が左右に振れることにな
り、安全性に問題を生ずる。

【０００５】後々軸よりも後に延出されるオーバーハン
グ部分の長さを一定の範囲内に収め、しかも前輪に加わ
る荷重を軽減するには、後前軸を前方に移動させるとと
もに、後前軸と後々軸との間の距離を大きくすることで
ある。ところが操舵不能な後前軸を後々軸に対して大き
く前方へ偏倚させると、旋回時に後前軸の車輪が偏摩耗
を起し、これによってタイヤの寿命が著しく短くなる問
題がある。

【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、後２軸で積載荷重の大半を支持するこ
とによって前輪に加わる負担を軽減し、しかも後前軸と
後々軸の何れの車輪のタイヤも偏摩耗しないようにした
後輪操舵装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、車体の後側を
後前軸と後々軸とによって支持するようにした車両の後
輪操舵装置において、後前軸または後々軸のアクスルの
両端にそれぞれキングピンを介して後前輪または後々輪
を操舵可能に取付けるとともに、前記キングピンがキャ
スタ角を有した状態で取付けられることを特徴とする後
輪操舵装置に関するものである。ここで車両の進行方向
に応じて前記キングピンの取付け姿勢を変化させる手段
を有し、車両の進行方向にかかわらず前記キングピンが
キャスタ角を有するようにすることが望ましい。

【０００８】本発明の好ましい態様は、車体の後側を支
持する後前軸と後々軸との間の軸間距離を１５００ｍｍ
以上、より好ましくは１８００ｍｍ以上とし、しかも前
軸と後々軸との間の軸間距離に対して後前軸と後々軸と
の間の軸間距離が２０％以上、より好ましくは２７％以
上離れるように後前軸と後々軸とを配するようにする。
そして後々輪を操舵不能な固定輪とするとともに、後前
輪を左右に操舵可能に後前軸に取付ける。しかも後前輪
を操舵可能に後前軸に取付けているキングピンがキャス
タ角を有するようにし、このようなキャスタ角によって
後前輪がセルフステアを行なうようにする。

【０００９】このような後前輪のセルフステアは、車両
の走行方向に応じてキングピンの取付け姿勢を変化させ
ることによって、車両の進行方向にかかわらず常にキン
グピンがキャスタ角を有するようにする。このようにす
ると車両の走行方向が前方であっても後方であっても後
前輪が常にセルフステアを行なうことになる。

【００１０】このようなキングピンの取付け姿勢の変更
は、後前軸を車両の走行方向の変更に応じて油圧シリン
ダ等のアクチュエータによって回動させるようにしてよ
い。あるいはまた駆動輪を構成する後々輪が取付けられ
ている後々軸が車両の走行時における路面からの反力に
よる回転モーメントを利用し、このような反力による回
転モーメントを後前軸に伝達して行なうようにしてもよ
い。なお上記のような後前輪のセルフステア機能は、高
速走行時においては必ずしも必要でない場合がある。従
ってこのような場合には、後前輪のセルフステア機能を
減殺し、後前輪を固定輪とするように、アクチュエータ
等を用いて操舵機構を介して後前輪のナックルを固定す
るようにしてよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態に係
る後２軸のトラックを示すものであって、車体フレーム
１０の前端側の部分にはキャブ１１が搭載されている。
またキャブ１１の後側であって車体フレーム１０上には
荷箱１２が取付けられる。

【００１２】このようなトラックの車体フレーム１０の
前端側の部分は両端に前輪１５を取付けた前軸１６によ
って支持される。これに対して車体フレーム１０の後側
の部分は左右に後前輪１７を取付けた後前軸１８と、左
右に後々輪１９を取付けた後々軸２０とによって支持さ
れるようになっている。

【００１３】ここで前輪１５と後前輪１７と後々輪１９
の配置は図２に示すように構成されており、とくに車両
の旋回時において、前輪１５が操舵されるとこれに連動
して後前輪１７が操舵されるようになっており、後前輪
１７の車軸の延長上が後々軸２０の延長上であって車両
の旋回中心と一致するようにしている。このような対策
によって、後前軸１８を後々軸２０に対して従来のトラ
ックよりも前方へ大きく偏倚させながら、しかも後前輪
１７のタイヤの偏摩耗を確実に防止するようにしてい
る。

【００１４】図３に示す前軸１６と後々軸２０との間の
距離Ａはここでは７０００ｍｍに設定されているのに対
し、後前軸１８と後々軸２０との距離Ｂは２５００ｍｍ
に設定されている。ちなみに従来のトラニオンサスペン
ション装置においては、Ａの値が７０００ｍｍの場合に
は、Ｂの値は約１３００ｍｍの値に設定されている。す
なわちトラニオン式サスペンション装置の後前軸１８と
後々軸２０との間の距離の約２倍の値にＢの寸法が設定
されている。

【００１５】前軸１６、後前軸１８、および後々軸２０
の配置を図３に示すような配置にすると、荷箱１２の部
分にほぼ均等な等分布荷重が加わった場合における３軸
１６、１８、２０の荷重配分が、ほぼ１：２：２の割合
とすることが可能になる。すなわち後前軸１８と後々軸
２０とにそれぞれ加わる荷重の半分の値に前軸１６に加
わる荷重を設定することが可能になる。

【００１６】従って積載荷重が２５トンのトラックの場
合には、前軸１６に５トン、後前軸１８に１０トン、後
々軸２０に１０トンの荷重がそれぞれ加わるようにな
る。このような荷重配分の関係は、各車輪１５、１７、
１９のタイヤの数に比例した値になる。すなわち各タイ
ヤにはそれぞれ２．５トンの荷重が加わるようになり、
これによって前輪１５、後前輪１７、および後々輪１９
の総てのタイヤに加わる荷重が等しくなる。

【００１７】ここで後々軸２０が駆動軸を構成してお
り、後前軸１８は死軸あるいは従動軸になっている。す
なわち後々軸２０には図３に示すように差動歯車装置２
３が取付けられており、この差動歯車装置２３とキャブ
１１の下側のエンジン２４とがトランスミッション２５
およびプロペラシャフト２６を介して連結されており、
エンジン２４からの駆動力が後々輪１９に伝達されるよ
うになっている。

【００１８】次に上記後前軸１８と後々軸２０の懸架の
構造について説明すると、とくに図４に示すように、後
前軸１８と後々軸２０の取付け位置のほぼ中間位置にお
いて、フレーム１０にはトラニオンブラケット６７が取
付けられている。このようなトラニオンブラケット６７
によってトラニオンシャフト６８が回転自在に支持され
る。そしてトラニオンシャフト６８の両側にそれぞれト
ラニオンシート６９が取付けられるようになっている。
トラニオンシート６９にはＵボルトを介して前後方向に
長いリーフスプリング４０またはビームが取付けられ
る。

【００１９】リーフスプリング４０またはビームの前端
側の部分とフレーム１０との間には前側のエアスプリン
グ７０が介装される。これに対してリーフスプリング４
０またはビームの後端部と車体フレーム１０との間には
後側のエアスプリング７１が介装される。そしてリーフ
スプリング４０の前端側によって後前軸１８が、またリ
ーフスプリング４０の後端側によって後々軸２０がそれ
ぞれ懸架されることになる。

【００２０】次に上記後前軸１８に取付けられている後
前輪１７の操舵機構、とくにそのセルフステアのための
機構について説明する。後前軸１８は図５に示すように
エリオット型のアクスルから構成されており、その左右
両端にはそれぞれ取付けアーム２９、３０が上下に設け
られている。そしてこれらの取付けアーム２９、３０に
よってキングピン３１の上下の端部がそれぞれ保持され
ている。そしてキングピン３１の長さ方向の中間位置に
ナックル３２が操舵可能に取付けられている。

【００２１】ナックル３２の先端部には中空のスピンド
ル３３が固着されるとともに、このスピンドル３３にベ
アリング３６を介してハブ３４が回転自在に取付けられ
ている。そしてハブ３４にホイール３５が取付けられる
ようになっており、このホイール３５の外周面に取付け
られているタイヤによって後前輪１７が構成されてい
る。

【００２２】上記後前軸１８は図５および図６に示すよ
うに、両側にそれぞれ開口から成る挿通部３９を有する
とともに、このような挿通部３９をサスペンションばね
を構成するリーフスプリング４０が挿通されている。そ
して上記後前軸１８の両端には取付け部４１を介してト
ルクロッド４２が連結されている。トルクロッド４２の
他端側は図７に示すように油圧シリンダ４３に連結され
ている。なおこの油圧シリンダ４３はフレーム１０のク
ロスメンバに支持されている。

【００２３】上記後前輪１７を支持するナックル３２の
ナックルアーム４７には図７に示すようにロッド４８が
連結されるとともに、このロッド４８が油圧シリンダ４
９のピストンロッドに連結されるようになっている。そ
してこの油圧シリンダ４９がフレーム１０のクロスメン
バに固定されている。

【００２４】以上のような構成において、通常は油圧シ
リンダ４９はフリーの状態にあり、このためにこの油圧
シリンダ４９と連結されているナックル３２の操舵機能
を阻害することがなく、ナックル３２はキングピン３１
によって操舵可能になっている。

【００２５】しかも車両が前進する場合には、図６にお
いて実線で示すように、油圧シリンダ４３によってトル
クロッド４２を介して後前軸１８が後方に回動されてい
る。すなわち後前軸１８に取付けられているキングピン
３１が後方に傾くようになっており、これによってこの
キングピン３１によって前進時にキャスタ角を与えるよ
うになっている。

【００２６】このように本実施の形態においては、前進
時において図６に示すようにキングピン３１が後方に傾
くように後前軸１８が回動され、しかもキングピン３１
によってナックル３２を介して後前輪１７が操舵可能に
取付けられている。従ってキングピン３１の軸線が後前
輪１７の接地点よりも前方を通過することになり、これ
によって後前輪１７を前から引張るのと同じ効果が生れ
る。すなわちキャスタの原理によって後前輪１７がセル
フステアを行なう。

【００２７】従ってこのことから、ステアリングホイー
ルを操舵して図２に示すように前輪１５を操舵すると、
左右の後前輪１７はそれぞれ路面から受ける力によって
セルフステアを行なうことになる。このときの左右の後
前輪１７の回転中心の延長は、固定輪から成る後々輪１
９の延長上の１点であって、旋回中心に一致するように
なる。従ってこのことから、この車両の旋回時に後前輪
１７および後々輪１９は何れもそのタイヤが偏摩耗を起
すことがなくなる。

【００２８】車両が後退する場合には、トランスミッシ
ョン２５のギヤの切換えに連動してコントローラ４４に
よって油圧シリンダ４３を作動させ、図６において鎖線
で示すように後前軸１８を前方に倒すように回動させ
る。するとこの後前軸１８に支持されているキングピン
３１も前方に倒れるように切換えられる。すなわちキン
グピン３１が大きく回動されるとともに、車両の走行方
向に応じてキャスタ角を有するような姿勢に切換えられ
る。

【００２９】従ってこのような状態で車両が後退を行な
うと、後前軸１８に取付けられている後前輪１７は路面
から受ける力によってセルフステア動作を行なうことに
なる。従ってこの場合においても、後前輪１７および後
々輪１９の偏摩耗が防止されるようになり、円滑な後退
動作が達成される。

【００３０】また高速走行時においては、図７に示す油
圧シリンダ４９によってセルフステア機能を減殺するよ
うにしている。油圧シリンダ４９を作動させると、ロッ
ド４８を介してナックルアーム４７が回動され、これに
よって左右のナックル３２が中立位置に戻されるととも
に、この状態で油圧シリンダ４９によってロックされ
る。すなわちセルフステアのロックが行なわれるため
に、高速走行時においては後前輪１７を真直ぐ前方に向
けた状態で走行することが可能になる。これによって高
速走行時の安定性が確保されるようになる。

【００３１】しかもここでは上述の如く、後前軸１８と
後々軸２０とが図４に示すように、それぞれリーフスプ
リング４０に懸架されるようになっている。ここでリー
フスプリング４０はトラニオンブラケット６７およびト
ラニオンシート６９を介して車体フレーム１０に取付け
られるとともに、このリーフスプリング４０の両端と車
体フレーム１０との間に前後のエアスプリング７０、７
１が配されるようになっている。ここで積載荷重に応じ
てエアスプリング７０、７１の空気圧が調整されるよう
になっており、リーフスプリング４０は常にほぼ水平な
状態で懸架されるようになっている。

【００３２】このようなサスペンション機構によって、
互いに前後方向に距離が離れている後前軸１８と後々軸
２０とに均等に荷重を配分することが可能になるととも
に、とくに駆動輪を構成する後々輪１９と路面との間の
スリップを防止し、これによって走行に必要な駆動トル
クを確実に得ることを可能にしている。

【００３３】次に別の実施の形態を図８および図９によ
って説明する。この実施の形態は、油圧シリンダ４３を
設ける代りに、駆動輪を構成する後々輪１９が走行する
際に路面から受ける反力を利用し、このような力をトル
クロッド５４、５５、５６、５７を介して後前軸１８に
伝達してこの後前軸１８に取付けられているキングピン
３１の取付け姿勢を変更するようにしたものである。

【００３４】後前軸１８と後々軸２０との間に中間軸５
２によって回動可能に中間レバー５３を取付け、後々軸
２０の上下に延出されているアームと中間レバー５３と
を上下のトルクロッド５４、５５によって連結するよう
にしている。さらに中間レバー５３と後前軸１８とを上
下のトルクロッド５６、５７とによって連結するように
している。

【００３５】ここで車両が前方に走行する場合には、エ
ンジン２４からのトルクによって後々輪１９が路面を蹴
ることになり、このときに後々輪１９を介して後々軸２
０が図９において時計方向に回転するようなモーメント
を受ける。このような回転モーメントがトルクロッド５
４、５５を介して中間レバー５３に伝達される。従って
中間レバー５３が同方向に回動されるとともに、この中
間レバー５３の回転が上下のトルクロッド５６、５７を
介して後前軸１８に伝達され、後前軸１８が図９に示す
ように後方に回動される。従って後前軸１８に取付けら
れているキングピン３１が後に傾くようになる。

【００３６】これに対して車両が後退する場合には、後
々輪１９が路面から受ける力によって後々軸２０が図９
において反時計方向に回動するようなモーメントを受け
ることになる。このモーメントが中間レバー５３を介し
て後前軸１８に伝達される。

【００３７】このように後々輪１９が路面から受ける力
を利用して後前軸１８を回動させることにより、キング
ピン３１が車両の進行方向にかかわらず常にキャスタ角
を有するようになする。従ってこのような構成によって
も、後前輪１７がセルフステアを行なうことになり、こ
のために後前軸１８を後々軸２０に対して前方に大きく
偏倚させても、後前輪１７のタイヤの偏摩耗が起ること
がない。

【００３８】またここではエアチャンバ６０を用いて後
前輪１７のセルフステアの機能を必要に応じて減殺する
ようにしている。図８に示すようにエアチャンバ６０は
タイロッドアーム６１を開してタイロッド６２に連結さ
れるようになっている。高速走行時においてエアチャン
バ６０に圧縮空気を供給し、これによって左右のタイロ
ッドアーム６１をともに押圧し、ナックル３２が中立の
状態、すなわち後前輪１７が真直ぐ前に向いた状態でロ
ックするようにしている。従ってこのような構成によれ
ば、高速走行時等にナックル３２がキングピン３１を中
心として回動できなくなり、これによって後前輪１７の
操舵が阻止されることになり、高速走行の安定性を確保
できるようになる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明は、車体の後側を後
前軸と後々軸とによって支持するようにした車両の後輪
操舵装置において、後前軸または後々軸のアクスルの両
端にそれぞれキングピンを介して後前輪または後々輪を
操舵可能に取付けるとともに、キングピンがキャスタ角
を有した状態で取付けるようにしたものである。

【００４０】従って車両の走行時に後前輪または後々輪
が路面から受ける力によって後前輪または後々輪がセル
フステアを行なうことになり、これによって後前輪また
は後々輪のタイヤの偏摩耗が防止される。またこのこと
から、後前軸を後々軸よりも前方に大きく偏倚させた状
態で取付けることが可能になる。

【００４１】車両の進行方向に応じてキングピンの取付
け姿勢を変化させる手段を有し、車両の進行方向にかか
わらずキングピンがキャスタ角を有するようにした構成
によれば、車両が前進する場合のみならず後退する場合
においても、後前輪または後々輪がセルフステアを行な
うことになり、このために前進時と後退時の何れの場合
においても後前輪または後々輪のタイヤの偏摩耗が防止
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】後輪操舵装置を備えるトラックの側面図であ
る。

【図２】同トラックの旋回時の車輪の配置を示す平面図
である。

【図３】トラックの全体の配置を示す平面図である。

【図４】後前軸と後々軸の懸架機構を示す側面図であ
る。

【図５】後前輪の取付け機構を示す要部縦断面図であ
る。

【図６】後前軸の回動動作を示す要部断面図である。

【図７】同要部平面図である。

【図８】別の実施の形態の後前軸と後々軸の取付けを示
す平面図である。

【図９】同側面図である。

【符号の説明】

１０ 車体フレーム １１ キャブ １２ 荷箱 １５ 前輪 １６ 前軸 １７ 後前輪 １８ 後前軸 １９ 後々輪 ２０ 後々軸 ２３ 差動歯車装置 ２４ エンジン ２５ トランスミッション ２６ プロペラシャフト ２９、３０ 取付けアーム ３１ キングピン ３２ ナックル ３３ スピンドル ３４ ハブ ３５ ホイール ３６ ベアリング ３９ 挿通部（開口） ４０ リーフスプリング ４１ 取付け部 ４２ トルクロッド ４３ 油圧シリンダ ４４ コントローラ ４７ ナックルアーム ４８ ロッド ４９ 油圧シリンダ ５２ 中間軸 ５３ 中間レバー ５４〜５７ トルクロッド ６０ エアチャンバ ６１ タイロッドアーム ６２ タイロッド ６７ トラニオンブラケット ６８ トラニオンシャフト ６９ トラニオンシート ７０ エアスプリング（前） ７１ エアスプリング（後）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車体の後側を後前軸と後々軸とによって支
   持するようにした車両の後輪操舵装置において、 後前軸または後々軸のアクスルの両端にそれぞれキング
   ピンを介して後前輪または後々輪を操舵可能に取付ける
   とともに、 前記キングピンがキャスタ角を有した状態で取付けられ
   ることを特徴とする後輪操舵装置。
2. 【請求項２】車両の進行方向に応じて前記キングピンの
   取付け姿勢を変化させる手段を有し、車両の進行方向に
   かかわらず前記キングピンがキャスタ角を有することを
   特徴とする請求項１に記載の後輪操舵装置。