JP2006520297A - 横力によって自由に操舵可能な車輪対を備えた車両用の操舵装置 - Google Patents

Abstract

本発明の対象の車両は、横力で操舵可能でかつロック可能な車軸（６，７）を有している。ロック装置（２２）によって車軸（６，７）はロック可能であり、即ち車軸（６，７）の操舵自由度は遮断可能である。操舵自由度の遮断は、車両速度に依存してかつ付加的に車両の走行安定性に依存して行われるようになっている。

Description

本発明は車両用の、請求項１の上位概念に記載の形式の操舵装置に関する。

前記形式の操舵装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８０３７４５Ａ１号明細書により公知である。該明細書に記載の車両は、自由に操舵可能な車軸を有しており、該車軸は自動操舵式の軸とも呼ばれており、該軸の操舵は車両の所定の運転状態に依存してロック可能である。該操舵は特に車両の最小速度を超える際にロックされる。さらに車両速度の検出、操舵可能な車軸の操舵角の検出並びにブレーキ圧力の検出のためのセンサーを設けてあり、これらのセンサーは電子制御装置に接続されている。電子制御装置はセンサーの測定値に依存して、自動操舵式の軸のロック装置を制御するようになっている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００６５１８６Ａ１号明細書は、液力を用いて積極的に操舵可能な２つの軸を備えた実用車用の液力操作式の操舵装置を開示している。該操舵装置の液圧回路に電子制御可能な緩衝弁を接続してあり、緩衝弁は車両の荷重状態に依存して記憶された特性線に沿って調節されるようになっている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８１２２３８Ａ１号明細書には、車両のヨー特性の調整のための方法を記載してある。車両速度及び操舵角のためのセンサーは制御ユニットに接続されており、制御ユニットは車両のヨーレートを規定するようになっている。操舵力及びブレーキ力のための互いに独立した２つの調整回路は、ヨーレートを所定の目標値に合わせて調整するようになっている。

大型のトラック及び多くのバスは、運転者によって操舵可能な前輪軸及び操舵不能で駆動可能な後輪軸に加えて第３の車軸（補助軸）を備えている。第３の車軸を、駆動可能な後輪軸の後に配置してある場合には、第３の車軸は追走軸とも呼ばれる。

第３の車軸を不動に若しくは固定的に、即ち操舵不能に構成された車両と第３の車軸を操舵可能に構成された車両とは互いに異なっている。さらに操舵可能な第３の車軸においても、前輪軸操舵装置と連動可能に連結された、即ち運転者によって前輪軸と一緒に操舵されるようになっている第３の車軸と、横力で操舵されるようになっている第３の車軸とは互いに異なっている。横力で操舵されるようになっている車軸は、車両のステアリング装置に連結されておらず、従って「自由に操舵可能な車軸」とも呼ばれている。カーブ走行に際して、自由に操舵可能な車軸の車輪は路面との摩擦に基づき横方向の力を受け、該力は必然的に車輪に操舵作用を生ぜしめる。

前後に配置された固定的、即ち操舵不能な複数の車軸を備える車両に比べて、操舵可能な第３車軸（補助軸）を備える車両のタイヤ摩耗は、特に低速でのカーブ走行時に少なくなっており、かつ車両は小さい回転半径で旋回できる。しかしながら欠点として、自由に操舵可能な車軸（補助軸）を備える車両は、操舵不能な補助軸を備える車両に比べて側方剛性が小さく、ひいてはカーブ走行安定性が低い。
特に摩擦係数の小さい場合に、若しくは平滑な路面において、自由に操舵可能な補助軸を備える車両は、操舵不能（固定的）な補助軸を備える車両に比べてオーバーステアリングの傾向にある。オーバーステアリングは、駆動される後輪軸の駆動力が横力に加わるとさらに強められることになる。

横力によって操舵可能な第２の後輪軸を備えた車両も知られており、この場合には該後輪軸は必要に応じてロックされ、即ち該後輪軸の操舵自由度は無効にされる。この場合にロックはもっぱら車両速度に依存して行われ、該後輪軸は所定の最小速度を超えるとロック（固定）される。このような車両は、横力で操舵可能であるもののロック不能な車軸を備える車両に対して、改善された側方剛性を有している。

本発明の課題は、横力によって操舵可能な車軸を備えた車両の走行安定性のさらに改善された操舵装置、特にオーバーステアリングのおそれの減少された操舵装置を提供することである。

前記課題は、請求項１に記載の構成によって解決される。本発明の有利な実施態様を従属請求項に記載してある。

本発明の基本原理は、横力によって操舵可能な車軸のロック若しくは操舵性の遮断を、複数の基準値若しくは臨界値をベースに、即ち走行速度の依存に加えて、車両の瞬時の走行安定性若しくは所定の軌道からのずれを表す値に依存して制御することにある。

車両の走行状態は複合的なベクトル値によって示され、ベクトル値は種々の成分、例えば車輪回転数、車輪加速度、個別の車輪のスリップ値、ピッチングモーメント、ローリングモーメント、ヨーイングモーメント、車両重量、車軸荷重分布、操舵角、エンジントルク、個別の車輪のブレーキモーメントなどの値によって求められるものである。

車両の瞬時の走行安定性は、前記複数の値を検出しかつ該値を所定の臨界の値と比較することによって評価される。カーブ走行に際して臨界の走行状態を検出した場合には、走行安定性、特に側方安定性は、横力で操舵可能な車軸のロックによって改善される。

走行状態の検出のためには、最新の車両にすでに一般的に設けられている電子式の安定化機構を用いることができる。横力によって操舵可能な後輪軸のロックに加えて、エンジントルクの制御並びに個別の車輪のブレーキ力の制御を行うこともできる。

本発明の実施態様では、横力で操舵可能な車軸のロックのために設けられたロック装置若しくは固定装置は、車両の中央電子制御装置によって制御されるようになっている。車両の走行状態が制御によって再び安定した場合には、横力で操舵可能な車軸はロックを解除される。

本発明の別の実施態様ではロックの解除は、臨界の走行状態を表す値が所定の最小時間、例えば３秒乃至５秒の時間にわたって下回られた場合に、即ち車両が十分に長い距離にわたって安定して走行した場合に行われる。

ロック装置は例えば空気力式に若しくは液力式（油圧式とも呼ばれる）に作動されるようになっていてよい。

本発明のさらに別の実施態様では、横力で操舵可能な車軸の相対する両方の車輪にそれぞれナックルアームを設けてあり、該両方のナックルアームは１つのタイロッドによって互いに連結されている。両方のナックルアームのうちの１つは、延長部を有しており、該延長部は固定レバー（ロックレバー）として用いられ、該固定レバーはロック装置内に係合している。

次に本発明を図示の実施例に基づき詳細に説明する。図面において、
図１は、横力によって操舵可能な車軸を備える３軸式の車両をカーブ走行状態で示す概略図であり、
図２は、図１の車両の拡大図である。

図１に示す車両１、例えばバスは運転者によってハンドルを介して操舵可能な前輪軸を備えており、該前輪軸は２つの車輪２，３によって構成されている。車両１はさらに、駆動可能な固定の、即ち操舵不能な後輪軸を備えており、該後輪軸は後輪４，５によって構成されている。後輪軸の後ろに横力（側方力）によって操舵される追走軸（補助軸）を設けてあり、該追走軸は車輪６，７によって構成されており、該車輪は操舵機構８を介して互いに連結されている。

カーブ走行に際して運転者によって前車輪２，３を介して操舵作用を生ぜしめる。安定走行時には、操舵機構８を介して互いに連結されている車輪６，７は自由に運動できる。路面と車輪６，７との間に生じる横方向の力は、追走軸に自動的に相応の操舵作用を生ぜしめる。車輪２，３；６，７の図１に示す操舵状態では、すべての車輪２〜７は仮想の共通の１つの旋回中心Ｍを有していて、安定なカーブ走行を可能にしている。

図２には、図１の車両を拡大して示してある。各車輪２〜７に対応して、車輪回転数Ｖ２〜Ｖ７の検出のため及び操舵角α２，α３，α６，α７の検出のための車輪センサー９〜１４を配置してある。センサー９〜１４から送られる信号は、電子制御装置１５によって評価されるようになっている。純然たる例としてさらに２つのセンサー、即ちヨーレートセンサー１６並びに連結力センサー１７を図示してあり、連結力センサーは牽引ピンの連結力を検出するようになっている。これらのセンサーのほかに、若しくはこれらのセンサーに加えて、走行安定性の監視のための別のセンサー、例えば個別の車輪のブレーキ力の検出のためのブレーキ力センサー、車軸荷重分布及び車両の質量の検出のための荷重センサー、縦揺れセンサー若しくは横揺れセンサーなどを設けることもできる。

横力に応じて操作可能な軸の両方の車輪６，７は、車輪懸架装置に結合されたナックルアーム１８，１９を有している。両方のナックルアーム１８，１９はそれぞれ、１つのタイロッド２０の端部に枢着して互いに連結されている。これによって両方の車輪６，７は、共通の１つの操舵自由度を有している。車輪７のナックルアーム１９は延長部を有しており、該延長部はロックレバー若しくは固定レバー２１として役立っている。車輪６，７の操舵運動に際して、固定レバー２１も一緒に旋回する。概略的に示すロック装置２２によって固定レバー２１はロックされるようになっている。即ち、ロック装置２２によって両方の車輪６，７をロックするようになっている。

ロック装置２２は電子制御装置１５によって、それも車両速度並びに、前記センサー９〜１４，１６，１７によって検出された測定値に依存して電子的に制御される。

本発明の基本思想は、横力によって操舵可能な１つ若しくは複数の後輪軸（リアアクスル）を備えた車両において後輪軸操舵を速度に依存してのみロックするのではなく、オーバーステアリングの場合にも、若しくは別の臨界の走行状態の場合にもロックすることに基づいている。このことは例えば、車両にすでに存在する電子的な安定化装置の再構築によって達成され、安定化装置は、横力によって操舵可能な後輪軸のためのロック装置若しくは固定装置を制御するように、即ち後輪軸を必要に応じてロックし、かつ臨界の状態の消滅の後に再び解放するようになっている。

前述の操舵装置（ステアリング）は例えば、３つの車軸（アクスル）を備えたバスに適しており、この場合に中間の後輪軸は駆動されるようになっており、最後の車輪は横力によって操舵され、かつほぼ４０ｋｍ／ｈを超えると空気力シリンダー若しくは液力シリンダーを用いて係止されるようになっている。バスは慣用の電子式の安定化機構を装備しており、安定化機構はオーバーステアリングを検出できるようになっている。バスのオーバーステアリングが所定の閾値を上回ると、電子式の制御装置によってデジタルの出力信号を用いて空気力シリンダー若しくは液力シリンダーを介して係止装置は作動されて、操舵可能な後輪軸はロックされ、その結果、横力は操舵可能な後輪軸で受け止められ、これによって車両は安定化される。車両が再び所定の時間、例えば３〜５秒にわたって安定的に直線走行すると、係止装置は再び解放されて、後輪軸操舵は再び機能するようになる。車両に、横力で操舵可能並びにロック可能な複数の車軸を設けることも可能である。

三車軸式の車両をカーブ走行状態で示す概略図 図１の車両の拡大図

符号の説明

１ 車両、 ２，３ 車輪、 ４，５ 後輪、 ６，７ 車輪、 ９〜１４ 車輪センサー、 １５ 電子制御装置、 １６ ヨーレートセンサー、 １７ 連結力センサー、 １８，１９ ナックルアーム、 ２０ タイロッド、 ２１ 固定レバー、 ２２ ロック装置

Claims (10)

1. 車両用の操舵装置であって、車両の運転状態に依存して自由に操舵可能である車輪対、若しくは操舵位置が電子的に制御可能なロック装置によってロック可能である車輪対、電子制御装置、並びに走行特性値の検出のための、前記電子制御装置に接続されたセンサーを備えており、この場合に前記電子制御装置は車両の最小速度の超えられた際に前記ロック装置を制御して、前記車輪対の操舵位置をロックするようになっている形式のものにおいて、電子制御装置（１５）内に、臨界の走行状態の走行特性値を追加的に記憶してあり、臨界の走行状態で車輪対（６，７）の操舵位置をロックするようになっており、かつ、臨界の走行状態の後でロック装置（２２）は、臨界の所定の走行特性値を少なくとも所定の時間にわたって下回った場合にようやく車輪対（６，７）を解放するようになっていることを特徴とする、車両用の操舵装置。
2. 電子制御装置（１５）内に、臨界の走行状態の複数の走行特性値の組み合わせを記憶してある請求項１に記載の操舵装置。
3. 臨界の走行状態は、車両（１）がオーバーステアリングの傾向を示す運転状態である請求項１に記載の操舵装置。
4. 前記所定の時間は３秒乃至５秒である請求項１から３のいずれか１項に記載の操舵装置。
5. 電子制御装置（１５）は電子式の走行安定化機構内に組み込まれており、ロック装置（２２）の操作は、走行安定化機構によって行われるエンジントルク制御若しくはブレーキ作用と同時に行われるようになっている請求項１から４のいずれか１項に記載の操舵装置。
6. 車輪対の車輪（６，７）は車両（１）の相対する側に配置されており、該各車輪（６，７）はそれぞれナックルアーム（１８，１９）を有しており、該ナックルアームはタイロッド（２０）によって互いに連結されている請求項１から５のいずれか１項に記載の操舵装置。
7. ロック装置（２２）は、両方のナックルアーム（１８，１９）の１つに作用するようになっている請求項６に記載の操舵装置。
8. 両方のナックルアーム（１８，１９）の１つは、該ナックルアーム（１９）の延長部によって形成された固定レバー（２１）を有しており、ロック装置（２２）は前記固定レバー（２１）に作用するようになっている請求項６又は７に記載の操舵装置。
9. ロック装置（２２）は空気力で作動されるようになっている請求項１から８のいずれか１項に記載の操舵装置。
10. ロック装置（２２）は液力で作動されるようになっている請求項１から８のいずれか１項に記載の操舵装置。

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