JP2011102108A

JP2011102108A - 後輪操舵装置

Info

Publication number: JP2011102108A
Application number: JP2009258683A
Authority: JP
Inventors: Takaya Yagyu; 貴也柳生
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-05-26

Abstract

【課題】後輪の転がり抵抗を減らすことと、制御系の失陥時にも車両の操安性が確保されることを両立する後輪操舵装置を提供する。
【解決手段】左右タイロッド４ａ、４ｂを車両の左右方向に移動する操舵アクチュエータ１０と、この操舵アクチュエータ１０を車体に対して移動可能に支持するトー角可変支持手段２０と、操舵アクチュエータ１０を移動して左右後輪２ａ、２ｂのトー角を小さく調整するトー角調整アクチュエータ３０とを備え、このコントローラ９の失陥時にトーイン付勢手段の付勢力によって操舵アクチュエータ１０がトーイン位置に移動する構成とした
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の後輪を操舵する後輪操舵装置に関するものである。

従来の後輪操舵装置として、左右後輪に連携する左右タイロッドと、この左右タイロッドを移動する操舵アクチュエータとを備え、コントローラが車両の運転状態に応じて操舵アクチュエータを作動させて左右後輪を操舵するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

この種の後輪操舵装置において、左右後輪のトー角がトーインに調整されるのが一般的であり、これによってコントローラ等の制御系の失陥時に操舵アクチュエータの作動が不能になった場合にも、車両の旋回走行時の操安性が確保されるようになっている。

特開平１０−２１７９８８号公報

しかしながら、左右後輪のトー角がトーインに調整されると、車両の直進時に左右後輪の転がり抵抗が増え、車両の燃費が悪化するという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、後輪の転がり抵抗を減らすことと、制御系の失陥時にも車両の操安性が確保されることを両立する後輪操舵装置を提供することを目的とする。

本発明は、車両の左右後輪を操舵する後輪操舵装置であって、車両の左右後輪を操舵する左右タイロッドと、この左右タイロッドを車両の左右方向に移動する操舵アクチュエータと、この操舵アクチュエータの作動を運転状態に応じて制御するコントローラと、この操舵アクチュエータを車体に対してトー角が変わる方向に移動可能に支持するトー角可変支持手段と、操舵アクチュエータを移動して左右後輪のトー角を小さく調整するトー角調整アクチュエータとを備え、コントローラの正常時に操舵アクチュエータを左右後輪のトー角が略零となるトー中立位置に保持する一方、コントローラの失陥時に操舵アクチュエータを左右後輪がトーイン状態になるトーイン位置に移動する構成としたことを特徴とするものとした。

本発明によると、コントローラの正常時に左右後輪のトー角を小さくして転がり抵抗を減らす一方、コントローラの失陥時に左右後輪をトーイン状態に切換えることによって車両の操安性が確保される。

本発明の実施の形態を示す後輪操舵装置の構成図。同じく後輪操舵装置の構成図。同じく操舵アクチュエータ等の斜視図。同じく操舵アクチュエータ等の側面図。同じく液圧回路図。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１、図２は、車両の左右後輪２ａ、２ｂを操舵する後輪操舵装置１の構成を示す平面図、背面図である。

後輪操舵装置１は、左右後輪２ａ、２ｂの車軸を旋回させる左右ナックル３ａ、３ｂと、左右ナックル３ａ、３ｂにそれぞれの先端部が連結される左右タイロッド４ａ、４ｂと、この左右タイロッド４ａ、４ｂの基端部を左右方向に移動する操舵アクチュエータ１０とを備える。

左右ナックル３ａ、３ｂは、上下サスペンションアーム（図示せず）に対して上下一対で設けられる左右ナックルジョイント７ａ、７ｂを介して回動可能に支持される。左右ナックル３ａ、３ｂが左右ナックルジョイント７ａ、７ｂを介して回動することにより、左右後輪２ａ、２ｂの車軸が左右ナックルジョイント７ａ、７ｂを中心に旋回し、左右後輪２ａ、２ｂが操舵される。

左右タイロッド４ａ、４ｂの先端部は、左右先端ジョイント５ａ、５ｂを介して左右ナックル３ａ、３ｂに回動可能に連結される。

左右タイロッド４ａ、４ｂの基端部は、左右基端ジョイント６ａ、６ｂを介して操舵アクチュエータ１０の操舵ロッド１２に回動可能に連結される。

操舵ロッド１２が左右方向に移動することにより、左右タイロッド４ａ、４ｂを介して左右ナックル３ａ、３ｂが回動し、左右後輪２ａ、２ｂが操舵される。

図３は、操舵アクチュエータ１０を前方から見た斜視図であり、図４は、左側方から見た側面図である。

操舵アクチュエータ１０は、車両に搭載されるアクチュエータ本体１１と、このアクチュエータ本体１１に軸受を介して軸方向にのみ移動可能に支持される操舵ロッド１２と、電動モータ１４の回転を操舵ロッド１２の軸方向への移動に変換する変換機構１３とを備える。

操舵アクチュエータ１０は、電動モータ１４の回転力により操舵ロッド１２を軸方向に移動して左右後輪２ａ、２ｂを操舵する。

変換機構１３は、図示しないが、電動モータ１４の出力軸に連結されたピニオンギヤと、このピニオンギヤに噛み合うウォームギヤを介して回転するホイールと、このホイール中心から偏心した位置にて旋回するスタッドシャフトと、このスタッドシャフトに係合して操舵ロッド１２に形成される係合溝とを備える。

電動モータ１４の回転が伝達されてホイールが回転すると、スタッドシャフトはホイールの回転軸を中心として旋回し、スタッドシャフトの旋回運動が操舵ロッド１２の軸方向への移動に変換される。

なお、変換機構１３は、これに限らず、電動モータ１４の回転が伝達されるピニオンギアと、操舵ロッド１２に形成されるラックとを備え、ピニオンギアがラックに噛み合って回転することによりラックが軸方向に移動する構成としてもよい。

また、操舵アクチュエータ１０は、モータまたは液圧シリンダ等によって揺動するアームを備え、このアームに左右タイロッド４ａ、４ｂの基端部が回動可能に連結され、アームが揺動することによって左右タイロッド４ａ、４ｂの基端部が左右方向に移動する構成としてもよい。

電動モータ１４は、コントローラ９（図５参照）から配線１５を介して送られる駆動電流によって回転作動する。コントローラ９は、操舵ハンドル（図示せず）の回転位置を検出する操舵角信号及び車両の走行速度を検出する車速信号等が入力され、これら車両の運転状態に応じて電動モータ１４を回転作動させる。

車両の左旋回走行時に、電動モータ１４が正回転し、操舵ロッド１２を右方向に移動し、左右タイロッド４ａ、４ｂを介して左右ナックル３ａ、３ｂが回動して左右後輪２ａ、２ｂが左方向に操舵される。

車両の右旋回走行時に、電動モータ１４が逆回転し、操舵ロッド１２を左方向に移動し、左右タイロッド４ａ、４ｂを介して左右ナックル３ａ、３ｂが回動して左右後輪２ａ、２ｂが右方向に操舵される。

後輪操舵装置１は、操舵アクチュエータ１０を車体に対して移動可能に支持するトー角可変支持手段２０を備える。

トー角可変支持手段２０は、車体（図示せず）に固定されるフレーム２１と、アクチュエータ本体１１から突出する左右アーム部１９と、左右アーム部１９の先端部（後端部）をフレーム２１に回動可能に連結する左右のボルト２２とを備える。アクチュエータ本体１１は、フレーム２１に左右のボルト２２を介して揺動可能に支持される。

このような構成からアクチュエータ本体１１が車両の上方及び下方に移動することで操舵アクチュエータ１０が移動して、左右タイロッド４ａ、４ｂの中心線が交わる角度が増減し、その結果、左右端ジョイント５ａ、５ｂ間の距離（左右タイロッド４ａ、４ｂの中心線がつくる三角形Ｔ（図２の（ａ）参照）の底辺の長さ）が変わり、左右先端ジョイント５ａ、５ｂが左右方向に移動することによって左右ナックル３ａ、３ｂが回動し、左右後輪２ａ、２ｂのトー角が増減する。

操舵アクチュエータ１０が最も上昇したトー中立位置にあるとき、左右後輪２ａ、２ｂが車両の進行方向と略平行に配置され、左右後輪２ａ、２ｂのトー角が略零となるトー角零状態になる。

一方、操舵アクチュエータ１０が最も下降したトーイン位置にあるとき、左右後輪２ａ、２ｂがトーイン方向を向くように配置されたトーイン状態になる。

なお、トーイン位置にて左右後輪２ａ、２ｂのトー角が零となるように設定することに限らず、左右後輪２ａ、２ｂのトー角が零に近い所定値になるように設定してもよい。

また、操舵アクチュエータ１０は、重力によって下降し、トー中立位置からトーイン位置に移動した時、すなわち、操舵アクチュエータ１０がトーイン位置に移動する方向に働く重力が、操舵アクチュエータ１０をトーイン位置に移動するように付勢するトーイン付勢手段として構成されている。

後輪操舵装置１は、操舵アクチュエータ１０を車両の上方及び下方に揺動させて左右後輪２ａ、２ｂのトー角を調整するトー角調整アクチュエータ３０と、このトー角調整アクチュエータ３０の作動を運転状態に応じて制御する制御手段としてコントローラ９及びその電源（バッテリ）等を備える。

トー角調整アクチュエータ３０は、筒状のシリンダ３１と、このシリンダ３１内に挿入される基端部にピストンを持つピストンロッド３２とを備え、シリンダ３１とピストンロッド３２間の液圧室に導かれる作動液圧によって伸縮作動する単動式の液圧シリンダによって構成される。

トー角調整アクチュエータ３０は、操舵アクチュエータ１０の中央部の下方に配置される。なお、これに限らず、トー角調整アクチュエータ３０は、操舵アクチュエータ１０のまわりに設けられる介装スペースに応じて配置される。

シリンダ３１の基端部は、ボルト３５を介してフレーム２１に回動可能に連結される。ピストンロッド３２の先端部は、ボルト３５を介してアクチュエータ本体１１から突出する中央アーム部１８に回動可能に連結される。

トー角調整アクチュエータ３０のシリンダ３１及びピストンロッド３２の中心軸と、トー角調整アクチュエータ３０の操舵ロッド１２の中心軸とが直交するように配置される。

トー角調整アクチュエータ３０が伸縮作動することにより、操舵アクチュエータ１０が左右のボルト２２（水平軸）まわりに揺動し、車体に対して昇降する。

トー角調整アクチュエータ３０の液圧室に加圧作動液が導かれると、図４の（ａ）に示すように、作動液圧によってトー角調整アクチュエータ３０が伸長作動し、操舵アクチュエータ１０が上昇する。

トー角調整アクチュエータ３０の液圧室にタンク圧が導かれると、図４の（ｂ）に示すように、重力によってトー角調整アクチュエータ３０が収縮作動し、操舵アクチュエータ１０が下降する。

図５は、後輪操舵装置１の液圧回路及び制御系を示す構成図である。

この液圧回路は、トー角調整アクチュエータ３０の液圧室３３に接続するシリンダ通路４１と、液圧ポンプ４４に接続するポンプ通路４２と、タンク４６に接続するタンク通路４３と、電磁弁４５とを備える。タンク通路４３には逆止弁４７が介装される。

電磁弁４５は、ポンプ通路４２とシリンダ通路４１とを連通する正常時のポジションａと、シリンダ通路４１とタンク通路４３とを連通する失陥時のポジションｂとを有する。

コントローラ９は、正常時に電磁弁４５を通電して正常時のポジションａに保持する。これにより、ポンプ通路４２とシリンダ通路４１とを介して加圧作動液が液圧室３３に導かれ、トー角調整アクチュエータ３０が伸長作動し、操舵アクチュエータ１０が上昇した位置に保持される。

図１、図２、図４にて、（ａ）は、コントローラ９の正常時における後輪操舵装置１の作動状態を示している。

コントローラ９の正常時において、トー角調整アクチュエータ３０が伸長作動し、操舵アクチュエータ１０が上昇した正常時の位置に保持され、左右後輪２ａ、２ｂのトー角が略零となる。

コントローラ９の正常時において、左右後輪２ａ、２ｂのトー角が略零となる状態に保持されることにより、左右後輪２ａ、２ｂの転がり抵抗を減らし、車両の燃費の低減がはかれる。この正常時に、車両が旋回走行する場合、操舵アクチュエータ１０が作動して左右後輪２ａ、２ｂを操舵することにより、車両の操安性が確保される。

コントローラ９は、上記のように左右後輪２ａ、２ｂのトー角を略零に保つ構成に限らず、車両の走行状態に応じて左右後輪２ａ、２ｂのトー角を制御する構成としてもよい。これにより、車両の走行状態に応じて最適なトー角に調整することが可能となり、走行安定性を向上させることができる。

電源またはコントローラ９の失陥時に、電磁弁４５の通電が停止し、電磁弁４５がリターンスプリング４８の付勢力によって失陥時のポジションｂに切換えられる。これにより、液圧室３３の作動液がシリンダ通路４１とタンク通路４３を通ってタンク４６へと戻され、トー角調整アクチュエータ３０が重力によって収縮作動し、操舵アクチュエータ１０が下降したトーイン位置に切換えられる。

図１、図２、図４にて、（ｂ）は、コントローラ９の失陥時における後輪操舵装置１の作動状態を示している。

図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、左右タイロッド４ａ、４ｂの先端回動中心（ジョイント５ａ、５ｂ）を結ぶ直線（水平線）をタイロッド先端中心線Ｌとし、左右後輪２ａ、２ｂのトー角が零になる状態で操舵アクチュエータ１０がタイロッド先端中心線Ｌと交わる点をアクチュエータ基準点Ｇとする。

図２の（ａ）に示す正常時の状態から、図２の（ｂ）に示すように、操舵アクチュエータ１０が下降すると、アクチュエータ基準点Ｇがタイロッド先端中心線Ｌから離れる方向に移動（下降）し、左右タイロッド４ａ、４ｂの中心線がつくる三角形Ｔの底辺の長さが変わり、左右基端ジョイント６ａ、６ｂが左右方向に移動することによって左右ナックル３ａ、３ｂが回動し、左右後輪２ａ、２ｂのトー角がトーイン方向に大きくなる。

以上のように、本実施の形態では、車両の左右後輪２ａ、２ｂを操舵する後輪操舵装置１であって、左右後輪２ａ、２ｂを操舵する左右タイロッド４ａ、４ｂと、この左右タイロッド４ａ、４ｂを車両の左右方向に移動する操舵アクチュエータ１０と、この操舵アクチュエータ１０の作動を運転状態に応じて制御するコントローラ９と、この操舵アクチュエータ１０を車体に対してトー角が変わる方向に移動可能に支持するトー角可変支持手段２０と、操舵アクチュエータ１０を左右後輪２ａ、２ｂがトーイン状態になるトーイン位置に移動する方向に付勢するトーイン付勢手段と、このトーイン付勢手段の付勢力に抗して操舵アクチュエータ１０を移動して左右後輪２ａ、２ｂのトー角を小さく調整するトー角調整アクチュエータ３０とを備え、このコントローラ９の失陥時にトーイン付勢手段の付勢力によって操舵アクチュエータ１０がトーイン位置に移動する構成とした。

上記構成に基づき、コントローラ９の正常時に左右後輪２ａ、２ｂのトー角を小さくして転がり抵抗を減らすことと、コントローラ９の失陥時に左右後輪２ａ、２ｂをトーイン状態に切換えて車両の操安性が確保されることを両立する。

コントローラ９の正常時に左右後輪２ａ、２ｂのトー角を零または小さくしても、車両が旋回走行時に操舵アクチュエータ１０が作動して左右後輪２ａ、２ｂを操舵することにより、車両の操安性が確保される。

本実施の形態では、トーイン付勢手段として、操舵アクチュエータ１０がトー角可変支持手段２０を介して重力が働く方向に移動する構成とした。

上記構成に基づき、コントローラ９の失陥時に、トー角調整アクチュエータ３０の駆動力が失われるのに伴って、操舵アクチュエータ１０が重力によって下降してトーイン位置に切り換えられ、車両の操安性が確保される。これにより、トー角調整アクチュエータ３０を付勢するバネを設ける必要がなく、構造の簡素化がはかれる。

なお、これに限らず、トーイン付勢手段として、操舵アクチュエータ１０をトーイン位置に付勢するバネを設けてもよい。この場合、操舵アクチュエータ１０が上下方向に移動する構成に限らず、操舵アクチュエータ１０が水平方向に移動してトー角が調整される構成とすることが可能になる。

本実施の形態では、トー角調整アクチュエータ３０を作動液圧によって伸縮作動する液圧シリンダとし、この液圧シリンダ（トー角調整アクチュエータ３０）に対する作動液の給排を切換える電磁弁４５を備え、コントローラ９の正常時に電磁弁４５を通電して液圧シリンダ（トー角調整アクチュエータ３０）に作動液圧が導かれ、コントローラ９の失陥時に電磁弁４５の通電が停止されることによって液圧シリンダ（トー角調整アクチュエータ３０）から作動液が流出する構成とした。

上記構成に基づき、コントローラ９の失陥時に、電磁弁４５の通電が停止されることによって、液圧シリンダ（トー角調整アクチュエータ３０）の駆動力が失われ、操舵アクチュエータ１０がトーイン位置に切り換えられ、車両の操安性が確保される。

本実施の形態では、コントローラ９の失陥時に液圧シリンダ（トー角調整アクチュエータ３０）から作動液が流出する通路（タンク通路４３）に逆止弁４７を介装し、この逆止弁４７が液圧シリンダ（トー角調整アクチュエータ３０）に作動液が流入することを止める構成とした。

上記構成に基づき、左右タイロッド４ａ、４ｂを介して伝えられる外力によって操舵アクチュエータ１０が上昇しようとする場合、タンク通路４３に介装された逆止弁４７が閉弁し、液圧シリンダ（トー角調整アクチュエータ３０）が伸長作動することが止められる。これにより、操舵アクチュエータ１０が所定のトーイン位置に保持される。

なお、これに限らず、トー角調整アクチュエータ３０を電磁力によって作動する電磁アクチュエータとし、操舵アクチュエータ１０を所定のトーイン位置に保持するストッパを設ける構成としてもよい。

また、トー角調整アクチュエータ３０の作動を制御する制御手段は、操舵アクチュエータ１０の作動を制御するコントローラ９と独立して設けてもよい。この場合、制御手段がコントローラ９の正常時に前記操舵アクチュエータ１０を左右後輪２ａ、２ｂのトー角が略零となるトー中立位置に保持する一方、コントローラ９の失陥時に前記操舵アクチュエータ１０を前記左右後輪２ａ、２ｂがトーイン状態になるトーイン位置に移動するように制御する構成とする。これにより、操舵アクチュエータ１０をトーイン位置に移動する方向に付勢するトーイン付勢手段を廃止することが可能となる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

１後輪操舵装置
２ａ、２ｂ左右後輪
３ａ、３ｂ左右ナックル
４ａ、４ｂ左右タイロッド
５ａ、５ｂ左右先端ジョイント
６ａ、６ｂ左右基端ジョイント
９コントローラ
１０操舵アクチュエータ
１４電動モータ
２０トー角可変支持手段
３０トー角調整アクチュエータ（液圧シリンダ）
４１シリンダ通路
４２ポンプ通路
４３タンク通路
４４液圧ポンプ
４５電磁弁
４６タンク
４７逆止弁

Claims

車両の左右後輪を操舵する後輪操舵装置であって、
前記左右後輪を操舵する左右タイロッドと、
この左右タイロッドを車両の左右方向に移動する操舵アクチュエータと、
この操舵アクチュエータの作動を運転状態に応じて制御するコントローラと、
この操舵アクチュエータを車体に対してトー角が変わる方向に移動可能に支持するトー角可変支持手段と、
前記操舵アクチュエータを移動して前記左右後輪のトー角を小さく調整するトー角調整アクチュエータとを備え、
前記コントローラの正常時に前記操舵アクチュエータを左右後輪のトー角が略零となるトー中立位置に保持する一方、前記コントローラの失陥時に前記操舵アクチュエータを前記左右後輪がトーイン状態になるトーイン位置に移動する構成としたことを特徴とする後輪操舵装置。
前記操舵アクチュエータをトーイン位置に移動する方向に付勢するトーイン付勢手段を備え、
前記コントローラの失陥時に前記トーイン付勢手段の付勢力によって前記操舵アクチュエータがトーイン位置に移動する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の後輪操舵装置。
前記トーイン付勢手段として、前記操舵アクチュエータが前記トー角可変支持手段を介して重力が働く方向に移動する構成としたことを特徴とする請求項２に記載の後輪操舵装置。
前記トー角調整アクチュエータを作動液圧によって伸縮作動する液圧シリンダとし、
この液圧シリンダに対する作動液の給排を切換える電磁弁を備え、
前記コントローラの正常時に前記電磁弁を通電して前記液圧シリンダに作動液圧が導かれ、前記コントローラの失陥時に前記電磁弁の通電が停止されることによって前記液圧シリンダから作動液が流出する構成としたことを特徴とする請求項２または３に記載の後輪操舵装置。
前記コントローラの失陥時に前記液圧シリンダから作動液が流出する通路に逆止弁を介装し、
この逆止弁が前記液圧シリンダに作動液が流入することを止める構成としたことを特徴とする請求項４に記載の後輪操舵装置。