JP2863923B2 - 後輪操舵車両の後輪懸架装置 - Google Patents

後輪操舵車両の後輪懸架装置

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JP2863923B2 JP63298315A JP29831588A JP2863923B2 JP 2863923 B2 JP2863923 B2 JP 2863923B2 JP 63298315 A JP63298315 A JP 63298315A JP 29831588 A JP29831588 A JP 29831588A JP 2863923 B2 JP2863923 B2 JP 2863923B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60G3/00Resilient suspensions for a single wheel
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、前輪の転舵とともに、後輪を操舵するよう
に構成された車両の後輪懸架装置に関する。
(従来技術) 従来から、ステアリングハンドルによる前輪の操舵に
応じて後輪を転舵するように構成された4輪操舵車(4W
S車)が実用に供されているが、この4WS車では、例えば
特開昭61−9374号公報に開示されているように、ステア
リングハンドルの舵角が大きいときには左右後輪を前輪
と逆位相に転舵するようにして小回り性を向上させると
ともに、ステアリングハンドルの舵角が小さいときには
左右後輪を前輪と同位相に転舵して走行安定性の向上を
図るようにしている。
ところで、前輪と後輪とが同位相に転舵される走行領
域では、後輪の操舵角はきわめて僅かなため、その動作
には高精度が要求されている。
しかしながら、旋回時に、後輪に作用する横力によっ
てタイロッド荷重が加わり、これが後輪操舵動作に悪影
響を与えるという問題があった。
一方、4WS車では、例えば特開昭58−214463号公報に
開示されているように、後輪のホイールアライメントを
適切化することによって後輪操舵力を軽減する技術が知
られている。
(発明の目的) そこで本発明は、サスペンションアームの小型化と緩
衝装置のストロークを長くとるために後輪のホイールサ
ポートに緩衝装置を取付けた4WS車において、後輪のキ
ングピン軸の傾斜角の設定と、ホイールサポートに対す
る緩衝装置およびタイロッドの取付位置の設定とによっ
て、タイロッドへの入力荷重を軽減するようにした後輪
懸架装置を提供することを目的とする。
(発明の構成) 本題の請求項1に係る発明は、後輪を支持し、かつサ
スペンションアームによって揺動自在に車体に支持され
たホイールサポートと、該ホイールサポートに連結され
た後輪操舵装置のタイロッドと、上記ホイールサポート
に下端が連結され、上端が車体に連結された緩衝装置と
を備え、前輪とともに後輪を操舵するように構成された
後輪操舵車両の後輪懸架装置において、 上記後輪のキングピン軸を、該軸の車体下方側が車体
上方側よりも車体外方側に位置するように、かつキャス
タートレールが後輪への横力入力点よりも車体後方側に
位置するように傾斜配置し、 上記緩衝装置を、その軸線が上記キングピン軸の軸緑
に対して不平行で、かつ両軸線およびそれらの延長線が
交点を有しない態様で配置するとともに、旋回外輪にお
いて旋回時における上記緩衝装置の上記ホイールサポー
トへの上記キングピン軸周りの反力が上記タイロッドへ
の横力入力方向と相反する方向に作用するように、上記
緩衝装置および上記タイロッドの上記ホイールサポート
に対する取付け位置ならびに上記キングピン軸に対する
上記緩衝装置の軸線の相対角度を設定したことを特徴と
するものである。
また、本願の請求項2に係る発明は、後輪を支持し、
かつサスペンションアームによって揺動自在に車体に支
持されたホイールサポートと、該ホイールサポートに連
結された後輪操舵装置のタイロッドと、上記ホイールサ
ポートに下端が連結され、上端が車体に連結された緩衝
装置とを備え、前輪とともに後輪を操舵するように構成
された後輪操舵車両の後輪懸架装置において、 上記後輪のキングピン軸を、該軸の車体下方側が車体
上方側より車体外方側に位置するように、かつキャスタ
ートレールが後輪への横力入力点よりも車体前方側に位
正するように傾斜配置し、 上記緩衝装置を、その軸線が上記キングピン軸の軸線
に対して不平行で、かつ両軸線およびそれらの延長線が
交点を有しない態様で配置するとともに、旋回外輪にお
いて旋回時における上記緩衝装置の上記ホイールサポー
トへの上記キングピン軸周りの反力が上記タイロッドへ
の横力入力方向と相反する方向に作用するように、上記
緩衝装置および上記タイロッドの上記ホイールサポート
に対する取付け位置ならびに上記キングピン軸に対する
上記緩衝装置の軸線の相対角度を設定したことを特徴と
するものである。
(発明の効果) 本発明の構成によれば、緩衝装置の軸線とキングピン
軸の軸線とが互いに平行でなく、かつ両軸線およびそれ
らの延長線が交点を有しないように構成されていること
により、緩衝装置の反力によって、キングピン軸のまわ
りに回転モーメントを発生するが、この回転モーメント
は、後輪に加わる横力によってキングピン軸のまわりに
発生する回転モーメントと反対方向であるので、同位相
転舵領域での応答性および安定性と、制動時の安定性を
確保した上で、タイロッドへの入力荷重を軽減すること
ができる。
(実 施 例) 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
第3図は、本発明の実施に適用される車両の4輪操舵
装置の全体構成を概略的に示す図で、左右の前輪1L、1R
を転舵するための前輪操舵装置Aは、ステアリングホイ
ール2と、このステアリングホイール2の回転運動を直
線往復運動に変換するラックアンドピニオン機構3と、
この機構3の設けられた前輪操舵ロッド4と、このロッ
ド4の左右両端にそれぞれタイロッド5L、5Rを介して連
結された左右のナックルアーム6L、6Rとから構成され、
さらにロッド4の動きをアシストするために、ピストン
7を備えたパワーシリンダ8と、ステアリングホイール
2の操作によって油路を切換えるコントロールバルブ9
と、オイルポンプ10とよりなるパワーステアリング装置
が設けられている。
一方、左右の後輪11L、11Rを転舵するための後輪操舵
装置Bは、後輪操舵ロッド12と、このロッド12の左右両
端にそれぞれタイロッド13L、13Rを介して連結された左
右のナックルアーム14L、14Rとを備え、後輪操舵ロッド
12の左右方向への移動により、後輪11L、11Rが転舵され
るようになっている。また後輪操舵ロッド12には、この
ロッド12の動きをアシストするためのパワーステアリン
グ装置が一体的に取付けられており、そのため、ロッド
12はパワーシリンダ15内を貫通し、このロッド12にパワ
ーシリンダ15のピストン16が固着されている。さらに、
後輪操舵ロッド12には、フェイルセーフ用として、この
ロッド12を中位位置に付勢するためのセンタリングスプ
リング19が取付けられている。
この後輪操舵装置Bは、後輪11L、11Rの前輪1L、1Rに
対する転舵比θR(θは後輪転舵角、θは前輪
転舵角)を、第4図に示すように車速に応じて変更する
転舵比可変機構Cを備えている。17はこの機構Cの入力
軸、18はその出力軸としての制御ロッドであり、ステア
リングホイール2の操作に応じた前輪操舵ロッド4の直
線運動が、ロッド4に設けられた第2のラックアンドピ
ニオン機構20によって回転運動に変換され、この回転運
動がユニバーサルジョイント21、22および連結ロッド23
を介して転舵比可変機構Cの入力軸17に伝達される。一
方、出力軸としての制御ロッド18は後輪操舵ロッド12と
平行に移動するように設けられている。転舵比可変機構
Cには、転舵比θRを変更するためのステッピング
モータ25が連結されており、このステッピングモータ25
は、車速センサ26、26(2個設けられているのは安全性
の向上のためである)により検出された車速に対応した
出力信号が与えられる制御回路(CPU)27によって、そ
の回動方向および回動量が車速に応じて制御されるよう
になっている。
28は転舵比可変機構Cが備えている転舵比センサで、
このセンサ28の出力が制御回路27に与えられて、ステッ
ピングモータ25がフィードバック制御される。この転舵
比可変機構Cの構成およびその動作については、例えば
本出願人の出願になる特開昭59−48054号公報に詳述さ
れているので、ここではこれ以上の説明は省略するが、
転舵比可変機構Cの出力軸である制御ロッド18によって
後輪パワーステアリング装置のスプールバルブ型コント
ロールバルブ30が作動され、これにより第4図から明ら
かなように、車速0〜35km/hの範囲では後輪の転舵角θ
が前輪の転舵角θと逆位相になり、35km/h付近では
ニュートラルの2WS状態、35km/h以上では同位相となる
ように制御される。
後輪パワーステアリング装置のコントロールバルブ30
には、オイルポンプ31からオイルが供給されるが、この
油路の途中にソレノイドバルブ32が介装されている。そ
してこのソレノイドバルブ32は、万一制御系に異常が発
生した場合、制御回路27からの信号で作動されてコント
ロールバルブ30への圧油の供給を停止させるようになっ
ており、これによりパワーシリンダ15内の油圧が消滅
し、後輪操舵ロッド12はセンタリングスプリング19のば
ね力で中立位置に復帰する。したがって、制御系に異常
が発生した場合は、後輪11L、11Rは転舵されることはな
く、また転舵されていても直ちに中立位置に復帰するよ
うに構成されている。
なお、上記構成以外に、上記オイルポンプ31からコン
トロールバルブ30に向う油路と、コントロールバルブ30
からオイルタンクへ戻る油路との間にバイパス通路を設
け、このバイパス通路に上記ソレノイドバルブ32を設け
てもよい。
第1図は、上述した後輪操舵装置Bを備えた車両にお
いて本発明を適用した後輪懸架装置の第1実施例を示す
斜視図である。第1図は右後輪11Rの懸架装置を示し、
車体後方に向って突出しタイロッド13Rにボールジョイ
ント50を介して連結されているナックルアーム14Rを一
体に備えたホイールサポート(ハブキャリア)40が、1
本のI型アッパーアーム41と1本のI型ロワーアーム42
にそれぞれボールジョイント43、44を介して支持されて
ダブルウイッシュボーン型に構成されている。アッパー
アーム41およびロワーアーム42は、それぞれ弾性ブッシ
ュ51、52を介して車体に支持されている。この場合、上
記2個のボールジョイント43、44の中心間を結ぶキング
ピン軸KPは、車体内方側から見た第2図(a)から明ら
かなように、上方が前方に傾くように傾斜しており、か
つキングピン軸KPと路面との交点Pは後輪11Rの接地中
心点Gよりも後方にあってキャスタートレールが負にな
っている。また車体前方側から見た第2図(b)から明
らかなように、上方が車体内方に傾くように傾斜してお
り、かつキングピン軸KPと路面との交点Pが後輪11Rの
接地中心点Gよりも外方にあってキングピンオフセット
は負になっている。
また、ホイールサポート40には、第2図(a)に示す
ように、キングピン軸KPの後方側においてコイルスプリ
ング46のガイド軸47の下端部が枢着されているが、この
スプリングガイド軸47の軸線は路面に対してほぼ垂直な
態様でキングピン軸KPの軸線に対して不平行となってお
り、かつ両軸線およびそれらの延長線が交点を有しない
ように構成されている。また、第2図(a)に示すよう
に、タイロッド13Rはキングピン軸KPの後方側において
ホイールサポート40に連結されている。さらにアッパー
アーム41およびロワーアーム42にはトレーリングリンク
48、49の後端がそれぞれ連結されている。トレーリング
リンク49の前端は弾性ブッシュ53を介して車体に支持さ
れている。
後輪懸架装置をこのように構成すると、コイルスプリ
ング46の反力(上下力)は、キングピン軸KPのまわりに
トーアウトモーメントを発生し、弾性ブッシュ51〜53を
変形させて後輪11Rをトーアウト方向に向けようとする
ことが明らかである。そしてこのトーアウトモーメント
は、第12図に示すようにキングピン軸KPよりも後方に連
結されているタイロッド13Rに対しこれを押圧する方向
の力として作用し、これによりタイロッド13Rとホイー
ルサポート40間に介在するボールジョイント50は一方に
片寄せられてその遊びが解消された状態となる。ところ
で、同位相転舵領域において車体が左方へ旋回する場
合、旋回外側の右後輪11Rはタイロッド13Rによってトー
イン方向へ転舵されるから、ボールジョイント50の遊び
が殺されたままの状態でタイロッド13Rの力がホイール
サポート40に伝達される。したがって同位相転舵領域で
の応答性を向上させることができるのである。
一方、キャスタートレールが負になっていることによ
り、旋回時に後輪11Rの接地中心点Gに加わる横力は後
輪11Rをトーイン方向に付勢してタイロッド13Rに対する
入力荷重となるが、この付勢力は、後輪11Rをトーアウ
ト方向に付勢するコイルスプリング46の反力によって打
消される。したがって万一制御系に故障が生じた場合に
第3図のソレノイドバルブ32を作動させてパワーシリン
ダ15の油圧を抜き、後輪11L、11Rをセンタリングスプリ
ング19のばね力で中立位置に戻すようなフェイルセーフ
機構を備えた後輪操舵車両において、上記センタリング
スプリング19を従来のものよりもばね力の弱いものにす
ることができ、これによって油圧系の負担を軽減し、オ
イルポンプ31等をより小容量のものとすることができ
る。
次に第5図(a)、(b)は、本発明の第2実施例を
第2図(a)、(b)に対応させて示す説明図である。
本実施例においては、キングピン軸KPのアライメントお
よびタイロッド13Rの取付位置は第1実施例と同様であ
る。しかしながら、コイルスプリング46のガイド軸47
が、第5図(a)から明らかなように、キングピン軸KP
よりも前方側においてホイールサポート40に枢着されて
おり、かつ、第5図(b)から明らかなように、コイル
スプリングガイド軸47の軸線がキングピン軸KPの軸線よ
りもさらに傾斜している態様でキングピン軸KPの軸線に
対して不平行となっており、かつ両軸線およびそれらの
延長鎖が交点を有しないように構成されている。
このような本発明の第2実施例の構成によっても、上
述した第1実施例と同様の効果を奏すること明らかであ
る。
このように、キングピン軸KPを内方に傾斜させるとと
もにホイールサポートに対する緩衝装置およびタイロッ
ドの取付位置を上述のように設定することにより、ボー
ルジョイント50の遊びを殺して同相転舵領域での応答性
を向上させるとともに、タイロッドへの入力荷重を軽減
することができる。また制動時には後輪がトーイン方向
に向うとするから走行安定性を向上させることができ、
4WS車における最適の後輪懸架装置のアラインメントで
あるということができる。
さらに同様の効果を奏しうる構成として第6図
(a)、(b)および第7図(a)、(b)に示すもの
が考えられる。これらの実施例におけるキャスタートレ
ールは負であるが、第6図および第7図の構成では、タ
イロッド13Rがキングピン軸KPの前方でホイールサポー
ト40に取付けられていることを除いては、コイルスプリ
ングガイド軸47の下端部のホイールサポート40に対する
取付け位置ならびにキングピン軸KPの軸線に対するコイ
ルスプリングガイド軸47の軸線に相対角度が、第6図
(a)、(b)は第5図(a)、(b)の構成と、第7
図(a)、(b)は第2図(a)、(b)の構成とそれ
ぞれ同様となっている。したがってキングピン軸KPまわ
りのトーアウトモーメントは、第13図に示すようにタイ
ロッド13Rに対しこれを引張る方向の力として作用し、
これによりタイロッド13Rとホイールサポート40との間
に介在するポールジョイント50が一方に片寄せられてそ
の遊びが解消された状態となる。一方、同位相転舵領域
で旋回外側の後輪11Rをトーイン方向へ転舵する場合、
タイロッド13Rによってホイールサポート40を引張るよ
うになっているから、ホイールサポート40とタイロッド
13Rとの間に介在するボールジョイント50の遊びが殺さ
れたままの状態でタイロッド13Rの力がホイールサポー
ト40に伝達される。したがって前述の実施例と同様に、
同位相転舵領域での応答性を向上させることができる。
次に第8図(a)、(b)〜第11図(a)、(b)に
示す構成はすべてキャスタートレールが正の場合であ
る。第8図〜第11図においては、コイルスプリング46の
上下方向の反力はキングピン軸KPまわりでトーインモー
メントとして作用し、一方、後輪11Rに加わる横力はキ
ングピン軸KPまわりでトーアウトモーメントとして作用
するから、タイロッド13Rへの入力荷重を軽減すること
ができるのである。
さらに説明を加えると、第8図(a)、(b)に示す
構成では、スプリングガイド軸47の下端部およびタイロ
ッド13Rがキングピン軸KPの後方側においてホイールサ
ポート40に取り付けられ、かつスプリングガイド軸47の
軸線がキングピン軸KPの軸線よりもさらに傾斜している
態様でキングピン軸KPの軸線に対して不平行となってお
り、かつ両軸線およびそれらの延長線が交点を有しない
ように構成されている。次の第9図(a)、(b)に示
す構成では、スプリングガイド軸47の下端部がキングピ
ン軸KPの前方側においてホイールサポート40に取り付け
られ、タイロッド13Rはキングピン軸KPの後方側におい
てホイールサポート40に取り付けられている。また、ス
プリングガイド軸47の軸線が路面に対してほぼ垂直な態
様でキングピン軸KPの軸線に対して不平行となってお
り、かつ両軸線およびそれらの延長線が交点を有しない
ように構成されている。
第10図(a)、(b)に示す構成は、タイロッド13R
はキングピン軸KPの前方側においてホイールサポート40
に取り付けられていることを除いては、第8図(a)、
(b)に示す構成と同様であり、次の第11図(a)、
(b)に示す構成は、タイロッド13Rがはキングピン軸K
Pの前方側においてホイールサポート40に取り付けられ
ていることを除いては、第9図(a)、(b)に示す構
成と同様である。
以上の説明から明らかなように、上述の実施例におい
ては、キングピン軸KPの軸線とコイルスプリング46の軸
線とを、両軸線がそれらの延長線をも含めて交点を持た
ないように、かつ互いに平行にならないように積極的に
ずらし、これによってコイルスプリング46の反力がホイ
ールサポート40に作用するようにしているのが特徴であ
る。
ホイールサポート40に緩衝装置を取付けた場合、直進
時には左右の緩衝装置の反力が釣合っていてその影響は
あらわれないが、ロール時では後輪11Rに加わる応力に
よってタイロッド13Rへの入力荷重が加わり、センタリ
ングスプリング19を変位させようとするが、本発明によ
る後輪懸架装置のレイアウトによれば上記入力荷重が相
殺されるから、センタリングスプリング19の付勢力を弱
めて油圧系の負担を軽減することが可能になる。
なお、上述の実施例では、緩衝装置としてコイルスプ
リングのみを対象にしているが、本発明における緩衝装
置は、過渡状態を考えれば、加わる力の速度に比例した
反力を発生するダンパを対象にしてもよく、さらにコイ
ルスプリングおよびダンパの双方を備えた緩衝装置をも
含むものであり、その構成は車種に応じて任意に選択し
得るものである。
上述した実施例は、本発明をダブルウィッシュボーン
型後輪懸架装置に適用した場合であるが、ダンパ軸の軸
線とキングピン軸に軸線とがそれらの延長線を含めて交
点を有さず、かつ互いに平行でもないストラット型後輪
懸架装置にも適用することができる。
なお、本発明による後輪緩衝装置は、その各構成要素
のアライメントが少なくとも通常運転域において第2図
および第5図〜第11図の状態にあればよく、通常運転域
以外での異なる挙動については問題にする必要はない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の斜視図、第2図(a)、
(b)はその説明図、第3図は操舵系のシステム図、第
4図は車速と転舵比の関係を示すグラフ、第5図
(a)、(b)〜第11図(a)、(b)は本発明の他の
実施例の説明図、第12図および第13図はトーアウトモー
メントによってボールジョイントの遊び解消された状態
を示す説明図である。 12……後輪操舵ロッド 15……パワーシリンダ 17……入力軸、18……制御ロッド 19……センタリングスプリング 25……ステッピングモータ 26……車速センサ、27……制御回路 28……転舵比センサ 30……コントロールバルブ 40……ホイールサポート 43、44、50……ボールジョイント 46……コイルスプリング 47……コイルスプリングガイド軸 51、52、53……弾性ブッシュ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−110506(JP,A) 特開 昭62−110505(JP,A) 特開 昭62−175208(JP,A) 特開 昭63−199181(JP,A) 特開 平2−38115(JP,A) 特開 平2−38110(JP,A) 特開 平2−38114(JP,A) 特開 平1−311906(JP,A) 特開 昭61−263809(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】後輪を支持し、かつサスペンションアーム
    によって揺動自在に車体に支持されたホイールサポート
    と、該ホイールサポートに連結された後輪操舵装置のタ
    イロッドと、上記ホイールサポートに下端が連結され、
    上端が車体に連結された緩衝装置とを備え、前輪ととも
    に後輪を操舵するように構成された後輪操舵車両の後輪
    懸架装置において、 上記後輪のキングピン軸を、該軸の車体下方側が車体上
    方側よりも車体外方側に位置するように、かつキャスタ
    ートレールが後輪への横力入力点よりも車体後方側に位
    置するように傾斜配置し、 上記緩衝装置を、その軸線が上記キングピン軸の軸緑に
    対して不平行で、かつ両軸線およびそれらの延長線が交
    点を有しない態様で配置するとともに、旋回外輪におい
    て旋回時における上記緩衝装置の上記ホイールサポート
    への上記キングピン軸周りの反力が上記タイロッドへの
    横力入力方向と相反する方向に作用するように、上記緩
    衝装置および上記タイロッドの上記ホイールサポートに
    対する取付け位置ならびに上記キングピン軸に対する上
    記緩衝装置の軸線の相対角度を設定したことを特徴とす
    る後輪操舵車両の後輪懸架装置。
  2. 【請求項2】後輪を支持し、かつサスペンションアーム
    によって揺動自在に車体に支持されたホイールサポート
    と、該ホイールサポートに連結された後輪操舵装置のタ
    イロッドと、上記ホイールサポートに下端が連結され、
    上端が車体に連結された緩衝装置とを備え、前輪ととも
    に後輪を操舵するように構成された後輪操舵車両の後輪
    懸架装置において、 上記後輪のキングピン軸を、該軸の車体下方側が車体上
    方側より車体外方側に位置するように、かつキャスター
    トレールが後輪への横力入力点よりも車体前方側に位正
    するように傾斜配置し、 上記緩衝装置を、その軸線が上記キングピン軸の軸線に
    対して不平行で、かつ両軸線およびそれらの延長線が交
    点を有しない態様で配置するとともに、旋回外輪におい
    て旋回時における上記緩衝装置の上記ホイールサポート
    への上記キングピン軸周りの反力が上記タイロッドへの
    横力入力方向と相反する方向に作用するように、上記緩
    衝装置および上記タイロッドの上記ホイールサポートに
    対する取付け位置ならびに上記キングピン軸に対する上
    記緩衝装置の軸線の相対角度を設定したことを特徴とす
    る後輪操舵車両の後輪懸架装置。
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