JP2874081B2 - 後輪操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクスルステア式の後
輪操舵装置に関し、特に、車体に対するリアアクスルの
回転変位量を正確に検出するようにした後輪操舵装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】前輪操舵時に後輪も操舵する４輪操舵
（４ＷＳ）システムを車両に装備して、車両の操縦安定
性などを向上させることが知られている。そして、後輪
に切れ角を与える方法は種々であるが、一般には、前輪
舵角，車速などに基づいてコントローラで生成した目標
後輪舵角に応じて後輪操舵用の油圧式または電動式のア
クチュエータをコンピュータ制御して、後輪操舵のタイ
ミング，後輪舵角の大きさ等を適正化するようにしてい
る。

【０００３】典型的な油圧式後輪操舵装置では、後輪パ
ワーシリンダのピストンロッドを車体幅方向に変位さ
せ、ピストンロッドの両端に連結されたアームを介して
左右後輪の夫々を転舵するようにしている。又、トラッ
クなどには、例えば特開平４−１２３９８１号公報に記
載されているように、後輪を回転自在に支持するリアア
クスルハウジング自体を車体長手方向中心線上の回転中
心の回りに回動させるようにしたアクスルステア式の後
輪操舵装置が搭載されることがある。そして、アクスル
ステア式の後輪操舵装置では、車体に対するリアアクス
ルハウジングの回転変位量を実際後輪舵角として検出し
つつ、実際後輪舵角が目標後輪舵角になるように、コン
トローラの制御下で例えば油圧式後輪操舵アクチュエー
タを作動させている。

【０００４】アクスルステア式の後輪操舵装置には、車
体により弾性支持された平面視Ｖ字状支持部材のＶ字状
頂点部によりリアアクスルハウジングの中央部を枢支
し、これにより、リアアクスルハウジングを車体に対し
て回転自在にしたものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように、車体により弾性支持された支持部材によりリア
アクスルハウジングを回転自在に設けた場合、実際後輪
舵角を正確に検出することは困難である。すなわち、こ
の種の４ＷＳ車において車体に対するリアアクスルハウ
ジングの回転変位量を実際後輪舵角として検出する場
合、ハウジング回転変位量を変位センサの検出子のスト
ローク変位として検出することが考えられる。この場
合、変位センサの検出子が、リアアクスルハウジングと
一体に回転するレバーの先端に当接するように、変位セ
ンサを配設しなければならない。従って、変位センサは
Ｖ字状支持部材に固定せざるを得ない。

【０００６】その一方で、リアアクスルハウジングには
種々の作用力が加わり、これに伴って、リアアクスルハ
ウジングを支持するＶ字状支持部材にも種々の力が作用
することになる。このとき、支持部材と車体との間に配
され支持部材を弾性支持するラバーブッシュ等が変形
し、結果として、支持部材が車体に対して移動または回
転する。

【０００７】すなわち、ラバーブッシュの剛性などにも
よるが、数千ｋｇの車体長手方向作用力がリアアクスル
ハウジング上部に加わるとハウジングが車体に対して数
ミリメートル移動し、又、数千ｋｇの車幅方向作用力が
ハウジング上部に加わるとハウジングが車体に対して１
０ミリ程度移動すると共に支持部材が車体に対して約
０．５度回転する。

【０００８】以上のように、リアアクスルハウジングと
支持部材との相対角度変位量から実際舵角を検出する場
合には、車幅方向作用力がハウジングに加わったときに
支持部材が回転変位することに起因して、相当の検出誤
差が生じることになる。そこで、本発明は、車体に対す
るリアアクスルの回転変位量を正確に検出でき、これに
より適正な後輪操舵を可能とするアクスルステア式の後
輪操舵装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の後輪操舵装置
は、車幅方向に配置され両端部に左右の後輪が装着され
るリアアクスルの車幅方向中心部を枢支すると共に車体
に弾性支持されるアクスル支持メンバと、枢支点に設け
られてリアアクスルと共に回動する第１回転部材と、車
体に枢着され第１回転部材の回転に連動して回転する第
２回転部材と、車体に固定され第２回転部材の回転変位
量を検出する後輪舵角検出手段とを有することを特徴と
する。

【００１０】好ましくは、第１回転部材と第２回転部材
とはベルトにて伝動連結されるプーリにより構成され
る。又、アクスル支持メンバは平面形状がＶ字状に形成
されると共に、頂点部でリアアクスルを枢支して左右の
両脚部が車体に弾性支持されている。そして、第２回転
部材は、平面視においてアクスル支持メンバの両脚部間
に配置されている。

【００１１】

【作用】後輪操舵装置が操舵動作すると、アクスル支持
メンバにより車幅方向中心部が枢支されたリアアクスル
が枢支点の回りに回転し、これにより、リアアクスル両
端部に装着された左右後輪が操舵される。このリアアク
スル回転に伴って第１回転部材が回動すると共に第２回
転部材が回転する。そして、第２回転部材の回転変位量
が後輪舵角検出手段により検出される。

【００１２】リアアクスルに作用力が加わると、車体に
よって弾性支持されたアクスル支持メンバが車体に対し
て移動または回動するが、第１回転部材が枢支点に設け
られていると共に第２回転部材が車体に枢着されている
ので、アクスル支持メンバの移動または回動が、第２回
転部材回転変位量の検出に影響することがない。このた
め、実際後輪舵角を表す第２回転部材回転変位量が正確
に検出される。

【００１３】第１及び第２回転部材をプーリで構成する
と共に両プーリをベルトで連結した本発明の特定の態様
では、第１回転部材の回転がベルトを介して第２回転部
材に伝達され、第２回転部材が回転する。リアアクスル
に作用力が加わってアクスル支持メンバひいては第１回
転部材が車体に対して移動した場合、回転部材の移動の
影響はベルトにより緩和される。

【００１４】平面視Ｖ字状のアクスル支持メンバの頂点
部でリアアクスルを枢支した本発明の特定の態様では、
第２回転部材はアクスル支持メンバの両脚部間に配置さ
れ、この態様による利点を享受しつつ、この態様での空
きスペースが有効利用される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例による後輪操舵装置
を説明する。図１および図２を参照すると、この後輪操
舵装置が搭載される車両たとえばトラックはシャーシフ
レーム１０を有し、シャーシフレーム１０は、左右のサ
イドレール１２と、両端がサイドレール１２に固着され
た複数のクロスメンバ１４とを含んでいる。左右のサイ
ドフレーム１２は、メーンリーフスプリング２０の前端
部および後端部をシャックルリンク２４，２６を介して
支持している。参照符号１６は、トラックの後輪１８を
回転自在に支持するリアアクスルハウジングを示す。

【００１６】リアアクスルハウジング１６は、後述の後
輪操舵機構によりトラック長手方向中心線上の回転中心
の回りに回転され、これにより、後輪１８が操舵される
ようになっている。そして、後輪操舵に関連して、メー
ンリーフスプリング２０と、その上方に配設されたヘル
パリーフスプリング２２とにより、アクスルハウジング
１６の両端部がラバーパッド部材２８を介して支持さ
れ、これにより、リーフスプリング２０とアクスルハウ
ジング１６とは相対変位可能になっている。

【００１７】後輪操舵機構は、車輪操舵アクチュエータ
としての油圧シリンダ装置３０と、リアアクスルハウジ
ング１６の回転中心としてのＶ字頂点部を有する平面視
Ｖ字状の上方ラジアスロッド（アクスル支持メンバ）４
０と、油圧シリンダ装置３０のピストン軸３２の変位を
アクスルハウジング１６の回転に変換するための機構と
を有している。

【００１８】詳しくは、後輪操舵機構において、上方ラ
ジアスロッド４０は、左右のサイドフレーム１２間に配
設され、そのＶ字頂点部は、リアアクスルハウジング１
６の中央部に設けたディファレンシャルケース４４を、
ラバーブッシュ４２を介して枢支し、左右両脚の自由端
部はラバーブッシュ４６を介してサイドフレーム１２に
より夫々弾性支持されている。又、Ｌ字状レバー５０と
共に変換機構の主要部をなす左右の下方ラジアスロッド
６０は、夫々の一端が、アクスルハウジング１６の両端
下部に設けたブラケットにボールジョイント（またはラ
バーブッシュ（以下同様））を介して枢着され、ロッド
６０の他端はＬ字状レバー５０の横腕の先端にボールジ
ョイントを介して枢着されている。レバー５０の屈曲部
は、サイドフレーム１２に固着したブラケットにより枢
支されている。そして、Ｌ字状レバー５０の縦腕の後端
には、コネクティングロッド７０の端がボールジョイン
トを介して枢着されている。

【００１９】油圧シリンダ装置３０のピストン軸３２
は、ボールジョイントを介して、例えば左側のＬ字状レ
バー５０の縦腕の中間部に連結されている。又、シリン
ダ装置３０のシリンダ３４は、ボールジョイントを介し
てシャーシフレーム１０のブラケットにより支持されて
いる。後輪操舵機構は、図３に示す油圧ポンプ８０およ
び制御弁８２を更に備え、油圧ポンプ８０とシリンダ３
４の左右シリンダ室の各々との間での油圧供給を制御弁
８２により制御するようになっている。

【００２０】図３に示すように、後輪操舵制御装置は、
上記構成の後輪操舵機構に加えて、ステアリングシャフ
ト１９ａに介装されハンドル角を検出するための、例え
ば光パルス非接触型のハンドル角センサ９１と、車速を
検出するための車速センサ９２と、シャーシフレーム１
０に対するリアアクスルハウジング１６の回転変位量を
後輪舵角として検出するための後輪舵角センサ９３と、
コントローラ９４とを更に備えている。なお、図３にお
いて、参照符号１７，１９は、トラックの前輪およびス
テアリングハンドルを夫々示す。

【００２１】後輪舵角センサ９３はストロークセンサか
らなるもので、後述の周辺要素と共に、本実施例の後輪
操舵装置の要部をなしている。このストロークセンサ９
３の本体は、Ｖ字状の上方ラジアスロッド４０の両端を
支持するクロスメンバ１４にブラケット１４ａを介して
固定されている。このクラスメンバ１４の車幅方向中央
部に固定されたブラケット１４ｂの先端部には軸受１４
ｃが埋設され、軸受１４ｃにより軸支された回転軸に
は、回転部材としてのプーリ１０２が一体回転自在に装
着されている。そして、プーリ１０２の上面にはレバー
１０３が一体に形成され、レバー１０３の先端部にスト
ロークセンサ９３の作動子９３ａが常時当接している。

【００２２】リアアクスルハウジング１６には回転軸１
６ａが一体に形成され、回転軸１６ａの先端部はラバー
ブッシュ４２を貫通している。そして、ラバーブッシュ
４２の上方位置において回転軸１６ａには、回転部材と
してのプーリ１０１がこの回転軸１６ａと一体回転自在
に装着されている。即ち、プーリ１０１は、リアアクス
ルハウジング１６と一体に回転するようになっている。
更に、プーリ１０１とプーリ１０２とにはベルト１０４
が巻き掛けられ、ベルト１０４によりプーリ１０１，１
０２が互いに伝動連結されている。

【００２３】コントローラ９４は、プロセッサ、メモ
リ、入出力回路など（図示略）からなり、その入力側が
センサ９１〜９３に接続され、出力側が後輪操舵機構の
制御弁８２に接続されている。コントローラ９４は、制
御弁８２を駆動制御することにより後輪操舵機構の作動
を制御する機能と、目標後輪舵角を設定する機能とを有
している。

【００２４】後輪舵角設定部としてのコントローラ９４
は、ハンドル角センサ９１により検出されたハンドル角
θHをステアリングギヤ比で除し、又、車速に適合した
係数をこの除算結果に乗じることによって目標後輪舵角
を算出するようになっている。後輪操舵機構作動制御部
としてのコントローラ９４は、後輪舵角センサ９３によ
り検出された実際後輪舵角θｒａと目標後輪舵角との偏
差が零になるように、後輪操舵機構の制御弁８２を駆動
するようになっている。

【００２５】以下、上述のように構成された後輪操舵装
置の作動を説明する。後輪操舵装置を搭載したトラック
の走行中、ハンドル角センサ９１、車速センサ９２およ
び後輪舵角センサ９３により、ハンドル角θH、車速Ｖ
および実際後輪舵角θｒａが夫々検出される。一方、コ
ントローラ９４は、目標後輪舵角設定および後輪操舵機
構作動制御ための制御プログラム（図示略）を周期的に
実行する。すなわち、コントローラ９４は、ハンドル角
センサ出力θHをステアリングギヤ比で除して得た値
に、車速Ｖに応じた係数を乗じることにより、目標後輪
舵角を求める。更に、コントローラ９４は、目標後輪舵
角と実際後輪舵角θｒａとの偏差が零になるように制御
弁８２を駆動制御する。

【００２６】制御弁８２が駆動されると、油圧ポンプ８
０から吐出された高圧の作動油がシリンダ３４の左右シ
リンダ室の対応する一方に供給され、また、他方のシリ
ンダ室の作動油がオイルタンクへ排出される。あるい
は、左右シリンダ室の夫々に供給される油圧が異なる値
に制御される。この結果、両シリンダ室間に差圧が生じ
て、ピストン軸３２がシリンダ３４から突出し或はシリ
ンダ３４内へ後退する。即ち、シリンダ装置３０が伸長
または収縮動作する。結果として、トラックの後輪１８
の操舵角が減少または増大するように、後輪１８が操舵
される。

【００２７】詳しくは、例えばシリンダ装置３０の伸長
動作時には、図１において左側のＬ字状レバー５０が時
計方向に回動して、左側の下方ラジアスロッド６０がト
ラックの後方へ牽引される。これと同時に、左側Ｌ字状
レバー５０にコネクティングロッド７０を介して連結さ
れた右側Ｌ字状レバー５０が時計方向へ回動して右側の
下方ラジアスロッド６０がトラックの前方へ牽引され
る。この結果、アクスルハウジング１６が、上方ラジア
スロッド４０のＶ字状頂点部に設けたラバーブッシュ４
２の回りで回動し、これにより後輪１８が操舵される。

【００２８】上述の後輪操舵に伴ってリアアクスルハウ
ジング１６が回動されると、ハウジング１６に装着され
た回転軸１６ａおよびこの回転軸１６ａに一体回転自在
に装着したプーリ１０１がハウジング１６と一体に回転
する。このプーリ回転は、ベルト１０４を介してプーリ
１０２に伝達され、プーリ１０２およびこれに一体に形
成されたレバー１０３がハウジング１６と同一方向に回
動する。このため、レバー１０３に当接するストローク
センサ９３の作動子９３ａがレバー回動方向に応じて進
退移動し、これにより、プーリ１０２の回転変位量ひい
てはリアアクスルハウジングの回転変位量がストローク
センサ作動子９３ａのストローク変位量として検出され
る。そして、ストロークセンサ９３からストローク変位
量ひいては実際後輪舵角を表す検出出力がコントローラ
９４に送出される。

【００２９】トラックの走行中、リアアクスルハウジン
グ１６に車幅方向作用力が加わると、ラバーブッシュ４
２，４６が変形し、この結果、上方ラジアスロッド４０
が枢支点Ａの回りに０．５度ほど回転すると共に枢支点
Ａがシャーシフレーム１０に対して数ミリほど移動する
ことがあるが、プーリ１０２がクロスメンバ１４により
枢支されており、又、プーリ１０２がベルト１０４を介
してプーリ１０１に伝動連結されていることから、ラジ
アスロッド４０の移動または回転が、プーリ１０２の回
転変位量検出に影響を及ぼすことはない。即ち、後輪舵
角が正確に検出される。

【００３０】本発明は上述の実施例に限定されず、種々
に変形可能である。例えば、上記実施例では、本発明の
後輪操舵装置をトラックに搭載した場合について説明し
たが、本発明の装置はトラック以外の各種車両に搭載可
能である。又、実施例では、アクスル支持メンバとして
のＶ字状ラジアスロッド４０によりリアアクスルハウジ
ング１６の車幅方向中心部を枢支するようにしたが、リ
アアクスル支持構造は実施例のものに限定されるもので
はない。又、第１，第２回転部材を、ベルト１０４で伝
動連結されるプーリ１０１，１０２で構成したが、回転
部材およびその連結構造はこれに限定されない。更に、
実施例では、回転部材の回転変位量をストロークセンサ
により検出するようにしたが、回転変位量検出構造はこ
れに限定されず、例えば、コードパターンを形成したデ
ィスクを回転部材に装着すると共にディスク回転位置
（回転部材の回転変位量）を光学式センサにより検出し
ても良い。

【００３１】

【発明の効果】上述のように、本発明の後輪操舵装置
は、車幅方向に配置され両端部に左右の後輪が装着され
るリアアクスルの車幅方向中心部を枢支すると共に車体
に弾性支持されるアクスル支持メンバと、枢支点に設け
られてリアアクスルと共に回動する第１回転部材と、車
体に枢着され第１回転部材の回転に連動して回転する第
２回転部材と、車体に固定され第２回転部材の回転変位
量を検出する後輪舵角検出手段とを有するので、リアア
クスルに作用力が加わってアクスル支持メンバが車体に
対して移動または回転するような場合にも、車体に対す
るリアアクスルの回転変位量を正確に検出でき、これに
より適正な後輪操舵が可能となる。

【００３２】本発明の特定の態様によれば、第１回転部
材と第２回転部材とをベルトにて伝動連結されるプーリ
により構成したので、両回転部材の配設位置を比較的任
意に選択でき、本発明を実施する上での制約が緩和され
る。本発明の好適態様によれば、アクスル支持メンバは
Ｖ字状に形成されると共に、頂点部でリアアクスルを枢
支して左右の両脚部が車体に弾性支持され、第２回転部
材は、平面視においてアクスル支持メンバの両脚部間に
配置される。この場合、比較的簡易なリアアクスル枢支
構造により所要の機械的強度を得ることができるなどの
利点を享受しつつ、又、斯かる構造での空きスペースを
有効利用しつつ、本発明を実施可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による後輪操舵装置の後輪操
舵機構の要部を周辺要素と共に示す部分平面図である。

【図２】図１に示す後輪操舵機構の要部および周辺要素
の部分側面図である。

【図３】図１および図２に要部を示した後輪操舵機構の
油圧系、センサ系および制御系を示す概略図である。

【符号の説明】

３０ 油圧シリンダ装置 ４０ 上方ラジアスロッド ５０ Ｌ字状レバー ６０ 下方ラジアスロッド ７０ コネクティングロッド ８０ 油圧ポンプ ８２ 制御弁 ９１ ハンドル角センサ ９２ 車速センサ ９３ 後輪舵角センサ ９４ コントローラ １０１，１０２ プーリ（回転部材） １０３ レバー １０４ ベルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B62D 5/26 B62D 7/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車幅方向に配置され両端部に左右の後輪
   が装着されるリアアクスルの車幅方向中心部を枢支する
   と共に車体に弾性支持されるアクスル支持メンバと、 上記枢支点に設けられて上記リアアクスルと共に回動す
   る第１回転部材と、 上記車体に枢着され上記第１回転部材の回転に連動して
   回転する第２回転部材と、 上記車体に固定され上記第２回転部材の回転変位量を検
   出する後輪舵角検出手段とを有することを特徴とする後
   輪操舵装置。
2. 【請求項２】 上記第１回転部材と第２回転部材とはベ
   ルトにて伝動連結されるプーリにより構成されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の後輪操舵装置。
3. 【請求項３】 上記アクスル支持メンバは平面形状がＶ
   字状に形成されると共に、頂点部で上記リアアクスルを
   枢支して左右の両脚部が車体に弾性支持されており、 上記第２回転部材は、平面視において上記アクスル支持
   メンバの両脚部間に配置されていることを特徴とする請
   求項１に記載の後輪操舵装置。