JP4087021B2 - 転回機構を備えた四輪車両 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、小さな回転半径で転回することができる四輪車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
四輪車両には回転半径という車両性能を示すパラメータがあり、この回転半径が小さいほどＵターン等の転回運転の際にいわゆる小回りが利くことになる。
回転半径の改善を図ることができる従来の四輪車両としては、４ＷＳ(四輪操舵)を採用した車両が知られている。この４ＷＳとはステアリングホイールの操作に連動して前輪だけでなく後輪の操舵角度（舵角）を制御するシステムであり、後輪に舵角が付くことにより回転半径を減少させることができる。
【０００３】
また、回転半径の改善としては第５輪方式が知られている。これは四輪の他に第５輪を床下に格納し、転回時に第５輪を他の車輪より若干突出させて車体を持ち上げ、第５輪を駆動することにより車両を転回させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、４ＷＳは回転半径の減少には効果的であるものの、特有の振り出し現象を実用上支障がない範囲に抑えるためには舵角が制限されるので、回転半径の減少にも限界があるという問題点があった。第５輪方式の場合には、高い効果が期待できるものの、転回運転中には三輪状態となり、車両が不安定となることや機構が複雑になり易く、また車輪を含む機構を収めるためのスペースが大きくなってしまうという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、省スペースの比較的簡単な転回機構で回転半径を十分に減少させて転回することができる四輪車両を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の転回機構を備えた四輪車両は、前後の左右輪のうちの駆動源による走行トルクが伝達されない一方の左右輪を地面に垂直な軸を中心に回転自在とする回転支持手段と、前後の左右輪のうちの他方の左右輪の車両走行用回転軸間の中央点付近を中心として一方の左右輪の地面に垂直な軸を通る円弧の接線方向に沿った角度位置に一方の左右輪を固定する回転位置固定手段と、回転位置固定手段によって固定された回転位置にて他方の左右輪各々に互いに異なる回転方向の回転トルクを与えて車体を他方の左右輪の車両走行用回転軸間の中央点付近を中心として転回させる転回駆動手段と、を備え、転回駆動手段は、車体の転回時にデファレンシャル内の２つのピニオンを回転自在に支持するケースを固定させる手段と、デファレンシャル内の一方のサイドギアを回転駆動するモータとを有することを特徴としている。
【０００７】
かかる本発明の四輪車両によれば、駆動源による走行トルクが伝達されない一方の左右輪を地面に垂直な軸を中心に回転自在とし、車体転回時には他方の左右輪の車両走行用回転軸間の中央点付近を中心として一方の左右輪の地面に垂直な軸を通る円弧の接線方向に沿った角度位置に一方の左右輪を固定するので、比較的簡単かつ小さな回転機構を得ることができる。また、他方の左右輪の回転軸の中央点付近を中心として一方の左右輪の地面に垂直な軸を通る円弧の半径が車体転回時の回転半径となるので、その回転半径は極めて小さいものとなる。更に、一方の左右輪の固定角度位置にて他方の左右輪各々に互いに異なる回転方向の回転トルクを与えるので、車体を容易に転回させることができる。
【０００８】
また、転回駆動手段は、デファレンシャル内の２つのサイドギアを回転自在に支持するケースを固定した状態でその２つのサイドギアのいずれか一方を回転駆動するモータを有するので、他方の左右輪の回転軸の中央点付近を中心として車体を確実に転回させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明による転回機構を備えた四輪車両の概略的構造を示し、車両の前後の４つのタイヤ１１〜１４の断面を含む水平面から見たものである。この車両はＦＦ(前輪駆動)の車両であり、車体１の前部に配置されたエンジン本体２が駆動軸３ａを介して左の前ホイール４を、また駆動軸３ｂを介して右の前ホイール５を各々回転駆動するようになっている。左右の前タイヤ１１，１２の内側の前ホイール４，５はナックル６，７、ナックルアーム８，９及びタイロッド１０からなるステアリング機構と結合している。
【００１０】
駆動軸３ａ，３ｂには図２に示すようにデファレンシャル９５が設けられており、デファレンシャル９５のケース９５ａに固定されたリングギア９６が駆動ギア９７と噛合している。駆動ギア９７はエンジン本体２によって回転駆動される。リングギア９６の歯部には図示しない機構によってストッパ１０１が係合可能にされており、リングギア９６にストッパ１０１が係合したときにはリングギア９６の回転が強制的に停止されるようになっている。ストッパ１０１は後述の図６に示すストッパ駆動装置１０２によって駆動されることによりリングギア９６との係合を行う。
【００１１】
また、駆動軸３ａにはギア９８が駆動軸３ａと共に回転するように取り付けられている。ギア９８には駆動ギア９９が噛合している。駆動ギア９９はモータ１００によって回転駆動される。モータ１００は車体１を転回させるための駆動源であり、車体１の左転回の場合に正回転し、右転回の場合に逆回転する。
一方、左右の後タイヤ１３，１４の内側の左右の後ホイール１５，１６は回転自在にされている。後ホイール１５の中心にはフランジ状のハブ２１が設けられており、そのハブ２１は図３及び図４に具体的に示すようにベアリング２２によって回転自在に支持されている。
【００１２】
ナックル２４の下部のリング形状の欠けた部分は支持部２４ｃであり、トレーリングアーム３０のねじ部３０ａに対して回動自在に結合している。すなわち、支持部２４ｃの貫通孔２４ｄにはトレーリングアーム３０のねじ部３０ａが下方から挿入され、そのねじ部３０ａにはナット３０ｂが螺合している。このナックル２４とトレーリングアーム３０との回動自在な結合により後ホイール１５は地面に垂直な軸を中心にして回動できるようになっている。
【００１３】
また、ナックル２４にはベアリング２２がワッシャー２７を介してボルト２８，２９よって締結されている。ナックル２４には２つのナックルアーム２４ａ，２４ｂが外周部から伸長しており、ナックルアーム２４ａの先端にはショックアブソーバ３１が結合している。ナックルアーム２４ｂはＬ字形状であり、ナックルアーム２４ｂには転回機構の接続アーム３２の一端が結合している。接続アーム３２はその結合点を中心にして平面的に回動自在にされている。
【００１４】
図３に特に示すように、ハブ２１には更にブレーキディスク３３が固定され、ブレーキキャリパー３５がナックル２４に固定され、図示しないブレーキペダルの操作に応じてブレーキディスク３３とブレーキキャリパー３５とが接触して制動力が発生するように動作するようになっている。
図３及び図４には左の後輪部分だけを示したが、右の後輪部分は左の後輪部分と対称に形成されている。
【００１５】
転回機構は、図１に示したように、上記の左の接続アーム３２の他、右の接続アーム４０、２つの油圧シリンダ４１，４２、２つのロッド４３，４４及び２つのリム４５，４６を備えている。油圧シリンダ４１，４２は互いに平行な状態で車体１に固定され、後述の図５に示すように、内部のピストン４７，４８が車体１の前後方向に摺動するようにされている。ロッド４３，４４は対応する油圧シリンダ４１，４２内を通過している。リム４５，４６はストッパをなす棒状のものである。リム４５の一端には接続アーム３２の他端が平面的に回動自在に結合し、一端には接続アーム４０の他端が平面的に回動自在に結合している。リム４５，４６は互いに平行に配置され、その間にロッド４３，４４が位置している。ロッド４３，４４各々の一端はリム４５に固着され、他端はリム４６に固着されている。油圧シリンダ４１，４２内のピストン４７，４８にはロッド４３，４４が貫通して結合しており、ピストン４７，４８の移動と共にロッド４３，４４が連動するようになっている。
【００１６】
油圧シリンダ４１，４２各々にはピストン４７，４８を境として両側に油室４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂが形成され、その油室各々に油入出口が形成されている。
通常モードではピストン４７，４８は後述の後輪操舵系によって油圧シリンダ４１，４２内で車両後方側に位置し、それに連動して後タイヤ１３，１４は直進状態となる。ターンモードではピストン４７，４８は後輪操舵系によって油圧シリンダ４１，４２内で車両前方側に位置し、それに連動して後タイヤ１３，１４は後述するが、ハの字状態となる。
【００１７】
図５は油圧シリンダ４１，４２の油圧回路及び電気回路を含む後輪操舵系を示している。油圧回路は、油タンク５１、油圧ポンプ５２、モータ５３及び電磁バルブ５４を有している。モータ５３は油圧ポンプ５２を駆動するものである。油タンク５１内の油は油圧ポンプ５２によって吐出されて電磁バルブ５４に供給される。電磁バルブ５４は電磁バルブ５４からの油入口と油タンク５１への油出口とを有している。また、電磁バルブ５４は油圧シリンダ４１，４２各々の油室４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂと個別に接続した４ポートを有している。電磁バルブ５４のソレノイド５４ａの非励磁状態では油入口が油室４１ａ，４２ａからの２ポートと内部で連通すると共に油出口が油室４１ｂ，４２ｂからの２ポートと連通し、電磁バルブ５４のソレノイド５４ａの励磁状態では油入口が油室４１ｂ，４２ｂからの２ポートと内部で連通すると共に油出口が油室４１ａ，４２ａからの２ポートと連通するように切り換え動作する。なお、油タンク５１、油圧ポンプ５２、電磁バルブ５４及び油圧シリンダ４１，４２間の配管は図５には実線で示しているだけで、符号では示していない。
【００１８】
モータ５３の駆動と電磁バルブ５４のソレノイド５４ａの励磁及び非励磁とは後輪舵角コントローラ６０によって制御される。後輪舵角コントローラ６０はマイクロコンピュータからなり、プログラムに従って動作する。後輪舵角コントローラ６０にはターンモードを操作によって指令するモードスイッチ６１及びリム４５，４６の位置を検出するリムセンサ６２，６３が接続されている。リムセンサ６２はリム４５が油圧シリンダ４１，４２と近接した位置にあるときターン位置信号を発生し、リムセンサ６３はリム４６が油圧シリンダ４１，４２と近接した位置にあるとき直進位置信号を発生する。また、後輪舵角コントローラ６０にはランプ４９及びブザー５０が接続され、ランプ４９はターンモード中に点滅又は点灯し、ブザー５０はターンモード中に間欠又は連続の警報音を発生する。更に、後輪舵角コントローラ６０には車両の変速機（図示せず）のシフト位置がＰ（パーキング）レンジであることを示すＰレンジ信号が供給される。
【００１９】
上記したモータ１００は、電源電圧、回転方向を指定する正逆回転信号、回転速度を指定するスピード信号、ブレーキを指示するブレーキ信号及び回転を禁止するリセット信号を入力するようにされ、これらの電源電圧及び信号はターンコントローラ７０によって各々制御される。
図６はモータ１００の駆動制御系を示している。この駆動制御系にはターンコントローラ７０の他にリレーユニット７１、スピード調整ボリューム７２、ブレーキ調整ボリューム７３、左右のターンスイッチ７４，７５及びブレーキスイッチ７６が備えられている。ターンコントローラ７０はマイクロコンピュータから構成されている。左右のターンスイッチ７４，７５及びブレーキスイッチ７６は操作したときだけオンとなるスイッチである。
【００２０】
リレーユニット７１はリレーコイル８１、リレースイッチ８２、ダイオード８３、抵抗８４及びフューズ８５からなる。リレーコイル８１及び抵抗８４は直列に接続され、ターンコントローラ７０から出力されるモータメイン信号がリレーコイル８１及び抵抗８４に供給されると、リレーコイル８１が励磁されるようになっている。リレースイッチ８２とダイオード８３とは並列に接続され、その並列回路の一端はフューズ８５を介して電源であるバッテリー８６の正端子に接続され、他端はモータ１００の電源電圧の正入力端に接続されている。モータ１００の電源電圧の負入力端はバッテリー８６の負端子にアース接続されている。
【００２１】
正逆回転信号、スピード信号、ブレーキ信号及びリセット信号はターンコントローラ７０から発生される。正逆回転信号及びリセット信号はそのままモータ１００に供給される。スピード信号はスピード調整ボリューム７２を介してモータ１００に供給され、ブレーキ信号はブレーキ調整ボリューム７３を介してモータ１００に供給される。スピード調整ボリューム７２及びブレーキ調整ボリューム７３各々は操作に応じてスピード信号のレベル及びブレーキ信号のレベルを調整する。
【００２２】
左右のターンスイッチ７４，７５及びブレーキスイッチ７６各々の一端には高レベルに対応する電圧Ｖccが印加され、左右のターンスイッチ７４，７５各々の他端はターンコントローラ７０に接続されている。ブレーキスイッチ７６の他端は左右のターンスイッチ７４，７５各々の他端と間にダイオード８７，８８が接続され、ダイオード８７，８８はブレーキスイッチ７６のオン時には左右のターンスイッチ７４，７５各々の他端のレベルを高レベルにするように設けられている。
【００２３】
ターンコントローラ７０には上記のＰレンジ信号が供給される他、後輪舵角コントローラ６０から転回舵角制御の完了を示す操舵完了信号が供給される。
図７は車両内におけるモードスイッチ６１、ターンスイッチ７４，７５及びブレーキスイッチ７６の配置位置を示している。モードスイッチ６１はフロントパネル９１の中央部に設けられ、ターンスイッチ７４，７５及びブレーキスイッチ７６はステアリングホイール９２に一体に設けられている。また、モードスイッチ６１の周囲にはランプ４９による点灯又は点滅表示がされるようになっている。
【００２４】
次に、上記した転回機構の動作について後輪操舵コントローラ６０及びターンコントローラ７０のプログラム処理動作に従って説明する。後輪舵角コントローラ６０は後輪操舵ルーチンを実行し、ターンコントローラ７０は転回制御ルーチンを実行する。
後輪舵角コントローラ６０は、後輪操舵ルーチンにおいて図８に示すように先ず、モードスイッチ６１がオンであるか否かを判別する（ステップＳ１）。モードスイッチ６１がオンとなると、Ｐレンジ信号が供給されたか否かを判別する（ステップＳ２）。このステップＳ２は車両が停止した状態であるか否かを判別するためのものである。Ｐレンジ信号が供給された場合には変速機のシフト位置がＰレンジにあるので、転回舵角制御を開始することができる状態にある。
【００２５】
ステップＳ２の実行後、後輪舵角コントローラ６０はモータ５３を駆動して油圧ポンプ５２を作動させ（ステップＳ３）、電磁バルブ５４のソレノイド５４ａを励磁駆動する（ステップＳ４）。また、ランプ４９を点滅駆動すると共にブザー５０に間欠の警報音を発生させる（ステップＳ５）。ステップＳ３及びＳ４の実行により、油圧ポンプ５２によって油タンク５１内の油を吐出し、その吐出油が電磁バルブ５４を介して油圧シリンダ４１，４２各々の油室４１ｂ，４２ｂに供給される。一方、油圧シリンダ４１，４２各々の油室４１ａ，４２ａは電磁バルブ５４を介して油タンク５１に連通し、油室４１ａ，４２ａ内の油が電磁バルブ５４を介して油タンク５１に戻る状態となる。よって、油圧ポンプ５２による油タンク５１内からの吐出油は油室４１ｂ，４２ｂに供給されることにより油室４１ｂ，４２ｂの容積を大きくするように作用し、ピストン４７，４８を油室４１ａ，４２ａ側に押圧する。ピストン４７，４８が油室４１ａ，４２ａ側に移動することにより、ロッド４３，４４及びリム４５，４６が連動して車両前方に移動する。
【００２６】
リム４５が車両前方に移動するに従って左右のナックルアーム２４ｂ，３６ｂが左右の接続アーム３２，４０を介して車両前方に引っ張られるので、ナックル２４，３６の支持軸（図１の符号Ａ）を中心にして左右の後ホイール１５，１６が矢印の方向に回動する。すなわち、後ホイール１５，１６だけでなく、後タイヤ１３，１４及びナックル２４，３６を含む後輪部分が回動する。
【００２７】
左右の後ホイール１５，１６の回動中にはランプ４９が点滅駆動され、ブザー５０が間欠の警報音を発生する。
後輪舵角コントローラ６０はステップ５の実行後、ターン位置信号が発生したか否かを判別する（ステップＳ６）。リム４５が油圧シリンダ４１，４２に近接した位置まで移動すると、リムセンサ６２がターン位置信号を発生する。このターン位置信号が発生されるとき、左右の後ホイール１５，１６全体は図９に示すようにハの字状態となる。この状態では左右の後ホイール１５，１６は前ホイール４，５の回転軸の中央を中心点（図１の符号Ｂ）とした図１の符号Ａを通る円弧の接線方向に沿った角度位置に定められている。図９の破線Ｃ，Ｄが接線位置である。符号Ａで示す点は車両左側ではトレーリングアーム３０のネジ部３０ａの位置であり、ナックル２４と左の後ホイール１５の回転中心軸とが交差する位置であり、車両右側でも同様でありナックル３６と右の後ホイール１６の回転中心軸ととが交差する位置である。
【００２８】
ターン位置信号が発生すると、後輪舵角コントローラ６０はモータ５３の駆動を停止して油圧ポンプ５２の作動を停止させ（ステップＳ７）、ターンコントローラ７０に対して後輪操舵完了信号を発生する（ステップＳ８）。また、ランプ４９を点灯駆動すると共にブザー５０に連続音を発生させ（ステップＳ９）、後輪操舵フラグＦを１に等しくさせる（ステップＳ１０）。後輪操舵フラグＦの初期値は０である。
【００２９】
ステップＳ１でモードスイッチ６１がオフと判別した場合には後輪操舵フラグＦが１であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。後輪操舵フラグＦが０に等しい場合には本ルーチンの動作を終了する。一方、後輪操舵フラグＦが１に等しい場合にはハの字状態に転回舵角制御された左右の後ホイール１５，１６を元の直進舵角に戻すためにモードスイッチ６１がオフにされた場合であるので、転回停止指令信号をターンコントローラ７０に対して発生し（ステップＳ１２）、モータ５３を駆動して油圧ポンプ５２を作動させ（ステップＳ１３）、電磁バルブ５４のソレノイド５４ａの励磁駆動を停止する（ステップＳ１４）。また、ランプ４９を点滅駆動すると共にブザー５０に間欠音を発生させる（ステップＳ１５）。ステップＳ１３及びＳ１４の実行により、油圧ポンプ５２によって油タンク５１内の油を吐出し、電磁バルブ５４内部の通路が切り換えられるので、その吐出油が電磁バルブ５４を介して油圧シリンダ４１，４２各々の油室４１ａ，４２ａに供給される。一方、油圧シリンダ４１，４２各々の油室４１ｂ，４２ｂは電磁バルブ５４を介して油タンク５１に連通し、油室４１ｂ，４２ｂ内の油が電磁バルブ５４を介して油タンク５１に戻る状態となる。よって、油圧ポンプ５２による油タンク５１内からの吐出油は油室４１ａ，４２ａに供給されることにより油室４１ａ，４２ａの容積を大きくするように作用し、ピストン４７，４８を油室４１ｂ，４２ｂ側に押圧する。ピストン４７，４８が油室４１ｂ，４２ｂ側に移動することにより、ロッド４３，４４及びリム４５，４６が連動して車両後方に移動する。
【００３０】
リム４５が車両後方に移動するに従って左右のナックルアーム２４ｂ，３６ｂが左右の接続アーム３２，４０を介して車両後方に押圧されるので、ナックル２４，３６の支持軸を中心にして左右の後ホイール１５，１６が車両直進方向に向くように回動する。すなわち、後ホイール１５，１６だけでなく、後タイヤ１３，１４及びナックル２４，３６を含む後輪部分が回動する。
【００３１】
左右の後ホイール１５，１６の回動中にはランプ４９が点滅駆動され、ブザー５０が間欠の警報音を発生する。
後輪舵角コントローラ６０はステップＳ１５の実行後、直進位置信号が発生したか否かを判別する（ステップＳ１６）。リム４６が油圧シリンダ４１，４２に近接した位置まで移動すると、リムセンサ６３が直進位置信号を発生する。この直進位置信号が発生されるとき、左右の後ホイール１５，１６全体は図１に示すように元の直進状態に戻る。
【００３２】
直進位置信号が発生すると、後輪舵角コントローラ６０は油圧ポンプ５２の駆動を停止し（ステップＳ１７）、ランプ４９及びブザー５０の駆動を停止し（ステップＳ１８）、後輪操舵フラグＦを０に等しくさせる（ステップＳ１９）。
ターンコントローラ７０は転回制御ルーチンにおいて、図１０に示すように、先ず、操舵完了信号が発生したか否かを判別する（ステップＳ２１）。後輪舵角コントローラ６０が上記のステップＳ８で操舵完了信号を発生すると、その操舵完了信号がターンコントローラ７０に供給される。
【００３３】
ターンコントローラ７０は操舵完了信号が供給されると、リセット信号を解除し（ステップＳ２２）、ストッパ駆動装置１０２を介してストッパ１０１を作動させる（ステップＳ２３）。モータ１００には通常、ターンコントローラ７０からリセット信号が供給されており、モータ１００は回転禁止状態にあるので、リセット信号の供給を停止してモータ作動待機状態とする。また、ストッパ１０１の作動によりストッパ１０１がリングギア９６と係合してリングギア９６が回転しないようにケース９５ａと共に固定される。
【００３４】
ターンコントローラ７０はステップＳ２３の実行後、ターンスイッチがオンであるか否かを判別する（ステップＳ２４）。左右のターンスイッチ７４，７５の少なくとも一方がオンである場合には、いずれのターンスイッチがオンであるかを判別する（ステップＳ２５）。左ターンスイッチ７４のみがオンの場合には、モータ１００を正回転駆動し（ステップＳ２６）、右ターンスイッチ７５のみがオンの場合には、モータ１００を逆回転駆動し（ステップＳ２７）、左右のターンスイッチ７４，７５が共にオンの場合にはモータ１００へブレーキ信号を供給する（ステップＳ２８）。左右のターンスイッチ７４，７５の両方がオフである場合にはブレーキスイッチ７６がオンであるか否かを判別する（ステップＳ２９）。ブレーキスイッチ７６がオンである場合にはステップＳ２８に進んでモータ１００へブレーキ信号を供給する。モータ１００へブレーキ信号が供給されることによりモータ１００の回転に制動が掛かる。
【００３５】
ステップＳ２４〜Ｓ２９の動作によって、左ターンスイッチ７４がオン操作されると、ターンコントローラ７０から正回転を指定する正逆回転信号がモータ１００に供給され、その正逆回転信号に応じてモータ１００が正回転する。モータ１００の正回転は駆動ギア９９、ギア９８を介して駆動軸３ａに伝達されるので、駆動軸３ａが回転して左の前ホイール４を図１１の矢印Ｘの如く回転させる。また、駆動軸３ａの回転によりデファレンシャル９５内の一方のサイドギア９５ｂが回転し、その回転は２つのピニオン９５ｃ，９５ｄによって他方のサイドギア９５ｅに逆回転となって伝達される。よって、他方のサイドギア９５ｅは駆動軸３ｂを介して右ホイール５を図１１の矢印Ｙの如く左ホイール４の回転方向とは逆方向に回転させる。よって、左の前ホイール４は車両を前進させる方向に、右の前ホイール５は車両を後退させる方向に回転するので、前ホイール４，５の回転軸の中央を中心点（図１の符号Ｂ）として車体１は左転回し、回転自在な後ホイール１５，１６はそれに従って回転する。
【００３６】
一方、右ターンスイッチ７５がオン操作されると、ターンコントローラ７０から逆回転を指定する正逆回転信号がモータ１００に供給され、その正逆回転信号に応じてモータ１００が逆回転する。モータ１００の逆回転は駆動ギア９９、ギア９８を介して駆動軸３ａに伝達されるので、駆動軸３ａが回転して左の前ホイール４を図１１の矢印Ｘの方向とは逆方向に回転させる。また、駆動軸３ａの回転によりデファレンシャル９５内の一方のサイドギア９５ｂが回転し、その回転は２つのピニオン９５ｃ，９５ｄによって他方のサイドギア９５ｅに逆回転となって伝達される。よって、他方のサイドギア９５ｅは駆動軸３ｂを介して右ホイール５を図１１の矢印Ｙの方向とは逆方向に回転させる。よって、左の前ホイール４は車両を後退させる方向に、右の前ホイール５は車両を前進させる方向に回転するので、前ホイール４，５の回転軸の中央を中心点（図１の符号Ｂ）として車体１は右転回し、回転自在な後ホイール１５，１６はそれに従って回転する。
【００３７】
ブレーキスイッチ７６がオン操作されると、ターンコントローラ７０からモータ１００にブレーキ信号が供給され、モータ１００の回転が制動される。また、左ターンスイッチ７４及び右ターンスイッチ７５が共にオン操作された場合にも同様に、モータ１００にはブレーキ信号が供給され、モータ１００は制動状態となる。
【００３８】
上記したモータ１００の正又は逆回転駆動の際にはターンコントローラ７０からモータメイン信号がリレーユニット７１に供給される。リレーユニット７１においては、モータメイン信号に応じてリレーコイル８１が励磁され、リレースイッチ８３がオンとなる。リレースイッチ８３のオンによってバッテリー８６の正端子からフューズ８５、リレースイッチ８３、モータ１００、そしてバッテリー８６の負端子に電流が流れ込む。これにより、モータ１００にはバッテリー８６の出力電圧が印加され、モータ１００は正回転又は逆回転するのである。
【００３９】
ステップＳ２６，Ｓ２７又はＳ２８の実行後、ターンコントローラ７０は転回停止指令信号が供給されたか否かを判別する（ステップＳ３０）。ステップＳ２９にてブレーキスイッチ７６がオフである場合もステップＳ３０を実行する。モードスイッチ６１がオフに操作されたため後輪舵角コントローラ６０が上記のステップＳ１２で転回停止指令信号を発生すると、その転回停止指令信号がターンコントローラ７０に供給される。転回停止指令信号が供給されないならば、ステップＳ２４に戻って上記の動作を繰り返す。一方、転回停止指令信号が供給されたならば、車両の転回は終了であるので、リセット信号をモータ１００に供給し（ステップＳ３１）、ストッパ駆動装置１０２によるストッパ１０１の作動を停止させ（ステップＳ３２）、そして、本ルーチンを終了する。リセット信号がモータ１００に供給されることによりモータ１００はいわゆるロックされて回転停止状態となる。また、ストッパ１０１の作動停止によりストッパ１０１とリングギア９６との係合が解かれてリングギア９６が駆動ギア９７の回転によってケース９５ａと共に回転可能にされる。
【００４０】
運転者は転回するためには先ず、変速機をＰレンジに操作することでターンモードが許可され、その後、モードスイッチ６１をオン操作することになる。そうすると、ターンモードとなり、車両直進方向に向いていた左右の後ホイール１５，１６が上下方向を軸として回動を開始する。この回動中にはランプ４９が点滅し、ブザー５０が間欠の警報音を発生する。左右の後ホイール１５，１６が図１０に示したようにハの字状態となると、ランプ４９が点灯状態となり、ブザー５０が連続の警報音を発生する。運転者はランプ４９の点灯又はブザー５０の連続の警報音によって転回操作できる状態になったことを認識する。
【００４１】
そこで、運転者が左ターンスイッチ７４をオン操作すると、モータ１００が正回転して前ホイール４，５を互いに逆回転させる。左の前ホイール４は車両を前進させる方向に、右の前ホイール５は車両を後退させる方向に回転するので、後ホイール１５，１６も追従して回転して車両を左転回させる。右ターンスイッチ７５をオン操作すると、モータ１００が逆回転して前ホイール４，５を互いに逆回転させる。左の前ホイール４は車両を後退させる方向に、右の前ホイール５は車両を前進させる方向に回転するので、後ホイール１５，１６も追従して回転して車両を右転回させる。運転者は転回を停止させるためにはブレーキスイッチ７６又は左右のターンスイッチ７４，７５の両方をオン操作させる。これによりモータ１００には制動が掛かり、モータ１００の回転、すなわち後ホイール１５，１６の回転が停止される。
【００４２】
運転者は車両が所望の転回をした場合にはモードスイッチ６１をオフ操作させる。モードスイッチ６１のオフによりランプ４９が点滅し、ブザー５０が間欠の警報音を発生する。そして、ハの字状になっている左右の後ホイール１５，１６が上下方向を軸として車両直進方向に向くように回動を開始する。左右の後ホイール１５，１６が元の車両直進方向に向くと、ランプ４９が点灯を停止し、ブザー５０が連続の警報音の発生を停止する。運転者はランプ４９の点灯停止又はブザー５０の連続の警報音の発生停止によってターンモードが終了し通常モードとなったことを認識することになる。
【００４３】
なお、上記した実施例において、ナックル２４とトレーリングアーム３０との係合部分が一方の左右ホイールを地面に垂直な軸を中心に回転自在とする回転支持手段を構成し、油圧シリンダ４１，４２、ロッド４３，４４、リム４５，４６及び接続アーム３２，４０からなる部分が回転位置固定手段を構成する。また、モータ１００が一方の左右ホイールに回転トルクを与えて車体を転回させる転回駆動手段に相当する。
【００４４】
上記した実施例においては、自動変速機を搭載した車両について説明したため、ステップＳ２では変速機のシフト位置がＰレンジであることが判別されるが、手動変速機の場合にはニュートラルレンジであること、或いはサイドブレーキが作動されたことを判別すれば良い。また、ステップＳ２ではシフト位置がＰレンジ又はニュートラルレンジにあり、かつサイドブレーキが作動していることを判別しても良い。
【００４５】
更に、上記した実施例においては、前輪駆動の車両のためターンモード時に後車輪をハの字状に回動したが、後輪駆動の車両の場合には前ホイールをハの字状に回動することになる。その場合には後ホイールの回転軸上であってその後ホイール間の中央を中心点とした円弧の接線方向に沿った角度位置に前ホイールは固定される。
【００４６】
また、上記した実施例においては、左右輪を一対のシリンダの同時押しタイプとしたが、左右輪を個別に駆動するようにしても良いし、或いは車両横方向に駆動力を与えるものでも良い。例えば、左右のナックルアーム２４ｂ，３６ｂ各々をリム４５やアーム３２，４０を介さずに直接押すものでも良い。また、差動ラックを用いる等の様々な方法によって駆動力を与えることができる。
【００４７】
なお、上記した転回制御ルーチンにおいては、手操作のブレーキスイッチ７６を設けた場合について説明したが、ブレーキスイッチ７６を設けないで、図１２に示すように、ステップＳ２４で左右のターンスイッチ７４，７５が共にオフの場合、又はステップＳ２５で左右のターンスイッチ７４，７５が共にオンの場合にはターンコントローラ７０はステップＳ３３に進んでモータ１００の駆動を停止することによりモータ１００への電流供給を停止させても良い。すなわち、モータ１００の駆動を停止して走行抵抗により車両が停止されるのである。更に、このときに所望の位置に車両を停止させるために上記したブレーキペダルの操作に応じて転回時の制動を掛けるようにしても良い。ブレーキペダルが操作されると、左後輪ではブレーキディスク３３とブレーキキャリパー３５との接触が生じ、右後輪でも図示していないブレーキディスクとブレーキキャリパーとの接触が生じて後ホイール１５，１６の回転に制動が掛けられる。これはターンコントローラ７０とは別の制御系で行うことができる。
【００４８】
また、ブレーキスイッチ７６をブレーキペダルの操作に連動してオンするものとしても良い。この場合にはブレーキペダルの操作に応じてブレーキスイッチ７６がオンし、これにより図１０に示したようにステップＳ２８に進んでモータ１００の回転に制動が掛けられる。
更に、上記したように転回停止のためのブレーキペダルの操作中にはモータ１００に微弱電流を流しても良い。これは、自動変速機のクリープトルクの如きトルクを転回停止制御中に掛けることによりブレーキペダルによる微妙な制動を行うものである。
【００４９】
また、図１０の転回制御ルーチンにおいては、ステップＳ２２におけるリセット信号の解除後に、ステップＳ２３にてストッパ１０１を作動させているが、例えば、自動変速機のシフトレバーをＰレンジに操作した時点でストッパ１０１を作動させても良し、サイドブレーキに連動させてストッパ１０１を作動させても良い。すなわち、車両の停止が検知されたときにはストッパ１０１を作動させて良いのである。
【００５０】
【発明の効果】
以上の如く、本発明の四輪車両によれば、駆動源による走行トルクが伝達されない一方の左右輪を地面に垂直な軸を中心に回転自在とし、車体転回時には他方の左右輪の回転軸間の中央点付近を中心として一方の左右輪の地面に垂直な軸を通る円弧の接線方向に沿った角度位置に一方の左右輪を固定するので、比較的簡単かつ小さな回転機構を得ることができる。また、他方の左右輪の回転軸間の中央点付近を中心として一方の左右輪の地面に垂直な軸を通る円弧の半径が車両転回時の回転半径となるので、その回転半径は極めて小さいものとなる。更に、デファレンシャル内の２つのサイドギアを回転自在に支持するケースを固定した状態でその２つのサイドギアのいずれか一方を回転駆動するモータを有するので、他方の左右輪の回転軸の中央点付近を中心として車体を確実に転回させることができる。よって、本願発明による四輪車両は小回りが利くので、縦列駐車、車庫入れ及びＵターン等の車両の転回を要する運転が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例として四輪車両の概略構造を示す図である。
【図２】前輪駆動機構を概略的に示す図である。
【図３】後輪部分を具体的に示す断面図である。
【図４】図３の後輪部分の組立図である。
【図５】油圧回路及び電気回路を含む後輪操舵系を示す図である。
【図６】駆動制御系を示す回路図である。
【図７】スイッチ及びランプの配置を示す図である。
【図８】後輪操舵ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】ターンモード時の後輪の状態を示す図である。
【図１０】転回制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】転回時の前輪駆動機構の状態を概略的に示す図である。
【図１２】転回制御ルーチンの他の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 車体
２ エンジン本体
３ａ，３ｂ 駆動軸
４，５ 前ホイール
６，７，２４，３６ ナックル
１１，１２ 前タイヤ
１３，１４ 後タイヤ
１５，１６ 後ホイール
２１，３４ ハブ
３０ トレーリングアーム
３２，４０ 接続アーム
３３ ブレーキディスク
４５，４６ リム
４７，４８ ピストン
５２ 油圧ポンプ
５３，１００ モータ
５４ 電磁バルブ
７４，７５ ターンスイッチ
７６ ブレーキスイッチ
９５ デファレンシャル
【発明が属する技術分野】
本発明は、小さな回転半径で転回することができる四輪車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
四輪車両には回転半径という車両性能を示すパラメータがあり、この回転半径が小さいほどＵターン等の転回運転の際にいわゆる小回りが利くことになる。
回転半径の改善を図ることができる従来の四輪車両としては、４ＷＳ(四輪操舵)を採用した車両が知られている。この４ＷＳとはステアリングホイールの操作に連動して前輪だけでなく後輪の操舵角度（舵角）を制御するシステムであり、後輪に舵角が付くことにより回転半径を減少させることができる。
【０００３】
また、回転半径の改善としては第５輪方式が知られている。これは四輪の他に第５輪を床下に格納し、転回時に第５輪を他の車輪より若干突出させて車体を持ち上げ、第５輪を駆動することにより車両を転回させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、４ＷＳは回転半径の減少には効果的であるものの、特有の振り出し現象を実用上支障がない範囲に抑えるためには舵角が制限されるので、回転半径の減少にも限界があるという問題点があった。第５輪方式の場合には、高い効果が期待できるものの、転回運転中には三輪状態となり、車両が不安定となることや機構が複雑になり易く、また車輪を含む機構を収めるためのスペースが大きくなってしまうという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、省スペースの比較的簡単な転回機構で回転半径を十分に減少させて転回することができる四輪車両を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の転回機構を備えた四輪車両は、前後の左右輪のうちの駆動源による走行トルクが伝達されない一方の左右輪を地面に垂直な軸を中心に回転自在とする回転支持手段と、前後の左右輪のうちの他方の左右輪の車両走行用回転軸間の中央点付近を中心として一方の左右輪の地面に垂直な軸を通る円弧の接線方向に沿った角度位置に一方の左右輪を固定する回転位置固定手段と、回転位置固定手段によって固定された回転位置にて他方の左右輪各々に互いに異なる回転方向の回転トルクを与えて車体を他方の左右輪の車両走行用回転軸間の中央点付近を中心として転回させる転回駆動手段と、を備え、転回駆動手段は、車体の転回時にデファレンシャル内の２つのピニオンを回転自在に支持するケースを固定させる手段と、デファレンシャル内の一方のサイドギアを回転駆動するモータとを有することを特徴としている。
【０００７】
かかる本発明の四輪車両によれば、駆動源による走行トルクが伝達されない一方の左右輪を地面に垂直な軸を中心に回転自在とし、車体転回時には他方の左右輪の車両走行用回転軸間の中央点付近を中心として一方の左右輪の地面に垂直な軸を通る円弧の接線方向に沿った角度位置に一方の左右輪を固定するので、比較的簡単かつ小さな回転機構を得ることができる。また、他方の左右輪の回転軸の中央点付近を中心として一方の左右輪の地面に垂直な軸を通る円弧の半径が車体転回時の回転半径となるので、その回転半径は極めて小さいものとなる。更に、一方の左右輪の固定角度位置にて他方の左右輪各々に互いに異なる回転方向の回転トルクを与えるので、車体を容易に転回させることができる。
【０００８】
また、転回駆動手段は、デファレンシャル内の２つのサイドギアを回転自在に支持するケースを固定した状態でその２つのサイドギアのいずれか一方を回転駆動するモータを有するので、他方の左右輪の回転軸の中央点付近を中心として車体を確実に転回させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明による転回機構を備えた四輪車両の概略的構造を示し、車両の前後の４つのタイヤ１１〜１４の断面を含む水平面から見たものである。この車両はＦＦ(前輪駆動)の車両であり、車体１の前部に配置されたエンジン本体２が駆動軸３ａを介して左の前ホイール４を、また駆動軸３ｂを介して右の前ホイール５を各々回転駆動するようになっている。左右の前タイヤ１１，１２の内側の前ホイール４，５はナックル６，７、ナックルアーム８，９及びタイロッド１０からなるステアリング機構と結合している。
【００１０】
駆動軸３ａ，３ｂには図２に示すようにデファレンシャル９５が設けられており、デファレンシャル９５のケース９５ａに固定されたリングギア９６が駆動ギア９７と噛合している。駆動ギア９７はエンジン本体２によって回転駆動される。リングギア９６の歯部には図示しない機構によってストッパ１０１が係合可能にされており、リングギア９６にストッパ１０１が係合したときにはリングギア９６の回転が強制的に停止されるようになっている。ストッパ１０１は後述の図６に示すストッパ駆動装置１０２によって駆動されることによりリングギア９６との係合を行う。
【００１１】
また、駆動軸３ａにはギア９８が駆動軸３ａと共に回転するように取り付けられている。ギア９８には駆動ギア９９が噛合している。駆動ギア９９はモータ１００によって回転駆動される。モータ１００は車体１を転回させるための駆動源であり、車体１の左転回の場合に正回転し、右転回の場合に逆回転する。
一方、左右の後タイヤ１３，１４の内側の左右の後ホイール１５，１６は回転自在にされている。後ホイール１５の中心にはフランジ状のハブ２１が設けられており、そのハブ２１は図３及び図４に具体的に示すようにベアリング２２によって回転自在に支持されている。
【００１２】
ナックル２４の下部のリング形状の欠けた部分は支持部２４ｃであり、トレーリングアーム３０のねじ部３０ａに対して回動自在に結合している。すなわち、支持部２４ｃの貫通孔２４ｄにはトレーリングアーム３０のねじ部３０ａが下方から挿入され、そのねじ部３０ａにはナット３０ｂが螺合している。このナックル２４とトレーリングアーム３０との回動自在な結合により後ホイール１５は地面に垂直な軸を中心にして回動できるようになっている。
【００１３】
また、ナックル２４にはベアリング２２がワッシャー２７を介してボルト２８，２９よって締結されている。ナックル２４には２つのナックルアーム２４ａ，２４ｂが外周部から伸長しており、ナックルアーム２４ａの先端にはショックアブソーバ３１が結合している。ナックルアーム２４ｂはＬ字形状であり、ナックルアーム２４ｂには転回機構の接続アーム３２の一端が結合している。接続アーム３２はその結合点を中心にして平面的に回動自在にされている。
【００１４】
図３に特に示すように、ハブ２１には更にブレーキディスク３３が固定され、ブレーキキャリパー３５がナックル２４に固定され、図示しないブレーキペダルの操作に応じてブレーキディスク３３とブレーキキャリパー３５とが接触して制動力が発生するように動作するようになっている。
図３及び図４には左の後輪部分だけを示したが、右の後輪部分は左の後輪部分と対称に形成されている。
【００１５】
転回機構は、図１に示したように、上記の左の接続アーム３２の他、右の接続アーム４０、２つの油圧シリンダ４１，４２、２つのロッド４３，４４及び２つのリム４５，４６を備えている。油圧シリンダ４１，４２は互いに平行な状態で車体１に固定され、後述の図５に示すように、内部のピストン４７，４８が車体１の前後方向に摺動するようにされている。ロッド４３，４４は対応する油圧シリンダ４１，４２内を通過している。リム４５，４６はストッパをなす棒状のものである。リム４５の一端には接続アーム３２の他端が平面的に回動自在に結合し、一端には接続アーム４０の他端が平面的に回動自在に結合している。リム４５，４６は互いに平行に配置され、その間にロッド４３，４４が位置している。ロッド４３，４４各々の一端はリム４５に固着され、他端はリム４６に固着されている。油圧シリンダ４１，４２内のピストン４７，４８にはロッド４３，４４が貫通して結合しており、ピストン４７，４８の移動と共にロッド４３，４４が連動するようになっている。
【００１６】
油圧シリンダ４１，４２各々にはピストン４７，４８を境として両側に油室４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂが形成され、その油室各々に油入出口が形成されている。
通常モードではピストン４７，４８は後述の後輪操舵系によって油圧シリンダ４１，４２内で車両後方側に位置し、それに連動して後タイヤ１３，１４は直進状態となる。ターンモードではピストン４７，４８は後輪操舵系によって油圧シリンダ４１，４２内で車両前方側に位置し、それに連動して後タイヤ１３，１４は後述するが、ハの字状態となる。
【００１７】
図５は油圧シリンダ４１，４２の油圧回路及び電気回路を含む後輪操舵系を示している。油圧回路は、油タンク５１、油圧ポンプ５２、モータ５３及び電磁バルブ５４を有している。モータ５３は油圧ポンプ５２を駆動するものである。油タンク５１内の油は油圧ポンプ５２によって吐出されて電磁バルブ５４に供給される。電磁バルブ５４は電磁バルブ５４からの油入口と油タンク５１への油出口とを有している。また、電磁バルブ５４は油圧シリンダ４１，４２各々の油室４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂと個別に接続した４ポートを有している。電磁バルブ５４のソレノイド５４ａの非励磁状態では油入口が油室４１ａ，４２ａからの２ポートと内部で連通すると共に油出口が油室４１ｂ，４２ｂからの２ポートと連通し、電磁バルブ５４のソレノイド５４ａの励磁状態では油入口が油室４１ｂ，４２ｂからの２ポートと内部で連通すると共に油出口が油室４１ａ，４２ａからの２ポートと連通するように切り換え動作する。なお、油タンク５１、油圧ポンプ５２、電磁バルブ５４及び油圧シリンダ４１，４２間の配管は図５には実線で示しているだけで、符号では示していない。
【００１８】
モータ５３の駆動と電磁バルブ５４のソレノイド５４ａの励磁及び非励磁とは後輪舵角コントローラ６０によって制御される。後輪舵角コントローラ６０はマイクロコンピュータからなり、プログラムに従って動作する。後輪舵角コントローラ６０にはターンモードを操作によって指令するモードスイッチ６１及びリム４５，４６の位置を検出するリムセンサ６２，６３が接続されている。リムセンサ６２はリム４５が油圧シリンダ４１，４２と近接した位置にあるときターン位置信号を発生し、リムセンサ６３はリム４６が油圧シリンダ４１，４２と近接した位置にあるとき直進位置信号を発生する。また、後輪舵角コントローラ６０にはランプ４９及びブザー５０が接続され、ランプ４９はターンモード中に点滅又は点灯し、ブザー５０はターンモード中に間欠又は連続の警報音を発生する。更に、後輪舵角コントローラ６０には車両の変速機（図示せず）のシフト位置がＰ（パーキング）レンジであることを示すＰレンジ信号が供給される。
【００１９】
上記したモータ１００は、電源電圧、回転方向を指定する正逆回転信号、回転速度を指定するスピード信号、ブレーキを指示するブレーキ信号及び回転を禁止するリセット信号を入力するようにされ、これらの電源電圧及び信号はターンコントローラ７０によって各々制御される。
図６はモータ１００の駆動制御系を示している。この駆動制御系にはターンコントローラ７０の他にリレーユニット７１、スピード調整ボリューム７２、ブレーキ調整ボリューム７３、左右のターンスイッチ７４，７５及びブレーキスイッチ７６が備えられている。ターンコントローラ７０はマイクロコンピュータから構成されている。左右のターンスイッチ７４，７５及びブレーキスイッチ７６は操作したときだけオンとなるスイッチである。
【００２０】
リレーユニット７１はリレーコイル８１、リレースイッチ８２、ダイオード８３、抵抗８４及びフューズ８５からなる。リレーコイル８１及び抵抗８４は直列に接続され、ターンコントローラ７０から出力されるモータメイン信号がリレーコイル８１及び抵抗８４に供給されると、リレーコイル８１が励磁されるようになっている。リレースイッチ８２とダイオード８３とは並列に接続され、その並列回路の一端はフューズ８５を介して電源であるバッテリー８６の正端子に接続され、他端はモータ１００の電源電圧の正入力端に接続されている。モータ１００の電源電圧の負入力端はバッテリー８６の負端子にアース接続されている。
【００２１】
正逆回転信号、スピード信号、ブレーキ信号及びリセット信号はターンコントローラ７０から発生される。正逆回転信号及びリセット信号はそのままモータ１００に供給される。スピード信号はスピード調整ボリューム７２を介してモータ１００に供給され、ブレーキ信号はブレーキ調整ボリューム７３を介してモータ１００に供給される。スピード調整ボリューム７２及びブレーキ調整ボリューム７３各々は操作に応じてスピード信号のレベル及びブレーキ信号のレベルを調整する。
【００２２】
左右のターンスイッチ７４，７５及びブレーキスイッチ７６各々の一端には高レベルに対応する電圧Ｖccが印加され、左右のターンスイッチ７４，７５各々の他端はターンコントローラ７０に接続されている。ブレーキスイッチ７６の他端は左右のターンスイッチ７４，７５各々の他端と間にダイオード８７，８８が接続され、ダイオード８７，８８はブレーキスイッチ７６のオン時には左右のターンスイッチ７４，７５各々の他端のレベルを高レベルにするように設けられている。
【００２３】
ターンコントローラ７０には上記のＰレンジ信号が供給される他、後輪舵角コントローラ６０から転回舵角制御の完了を示す操舵完了信号が供給される。
図７は車両内におけるモードスイッチ６１、ターンスイッチ７４，７５及びブレーキスイッチ７６の配置位置を示している。モードスイッチ６１はフロントパネル９１の中央部に設けられ、ターンスイッチ７４，７５及びブレーキスイッチ７６はステアリングホイール９２に一体に設けられている。また、モードスイッチ６１の周囲にはランプ４９による点灯又は点滅表示がされるようになっている。
【００２４】
次に、上記した転回機構の動作について後輪操舵コントローラ６０及びターンコントローラ７０のプログラム処理動作に従って説明する。後輪舵角コントローラ６０は後輪操舵ルーチンを実行し、ターンコントローラ７０は転回制御ルーチンを実行する。
後輪舵角コントローラ６０は、後輪操舵ルーチンにおいて図８に示すように先ず、モードスイッチ６１がオンであるか否かを判別する（ステップＳ１）。モードスイッチ６１がオンとなると、Ｐレンジ信号が供給されたか否かを判別する（ステップＳ２）。このステップＳ２は車両が停止した状態であるか否かを判別するためのものである。Ｐレンジ信号が供給された場合には変速機のシフト位置がＰレンジにあるので、転回舵角制御を開始することができる状態にある。
【００２５】
ステップＳ２の実行後、後輪舵角コントローラ６０はモータ５３を駆動して油圧ポンプ５２を作動させ（ステップＳ３）、電磁バルブ５４のソレノイド５４ａを励磁駆動する（ステップＳ４）。また、ランプ４９を点滅駆動すると共にブザー５０に間欠の警報音を発生させる（ステップＳ５）。ステップＳ３及びＳ４の実行により、油圧ポンプ５２によって油タンク５１内の油を吐出し、その吐出油が電磁バルブ５４を介して油圧シリンダ４１，４２各々の油室４１ｂ，４２ｂに供給される。一方、油圧シリンダ４１，４２各々の油室４１ａ，４２ａは電磁バルブ５４を介して油タンク５１に連通し、油室４１ａ，４２ａ内の油が電磁バルブ５４を介して油タンク５１に戻る状態となる。よって、油圧ポンプ５２による油タンク５１内からの吐出油は油室４１ｂ，４２ｂに供給されることにより油室４１ｂ，４２ｂの容積を大きくするように作用し、ピストン４７，４８を油室４１ａ，４２ａ側に押圧する。ピストン４７，４８が油室４１ａ，４２ａ側に移動することにより、ロッド４３，４４及びリム４５，４６が連動して車両前方に移動する。
【００２６】
リム４５が車両前方に移動するに従って左右のナックルアーム２４ｂ，３６ｂが左右の接続アーム３２，４０を介して車両前方に引っ張られるので、ナックル２４，３６の支持軸（図１の符号Ａ）を中心にして左右の後ホイール１５，１６が矢印の方向に回動する。すなわち、後ホイール１５，１６だけでなく、後タイヤ１３，１４及びナックル２４，３６を含む後輪部分が回動する。
【００２７】
左右の後ホイール１５，１６の回動中にはランプ４９が点滅駆動され、ブザー５０が間欠の警報音を発生する。
後輪舵角コントローラ６０はステップ５の実行後、ターン位置信号が発生したか否かを判別する（ステップＳ６）。リム４５が油圧シリンダ４１，４２に近接した位置まで移動すると、リムセンサ６２がターン位置信号を発生する。このターン位置信号が発生されるとき、左右の後ホイール１５，１６全体は図９に示すようにハの字状態となる。この状態では左右の後ホイール１５，１６は前ホイール４，５の回転軸の中央を中心点（図１の符号Ｂ）とした図１の符号Ａを通る円弧の接線方向に沿った角度位置に定められている。図９の破線Ｃ，Ｄが接線位置である。符号Ａで示す点は車両左側ではトレーリングアーム３０のネジ部３０ａの位置であり、ナックル２４と左の後ホイール１５の回転中心軸とが交差する位置であり、車両右側でも同様でありナックル３６と右の後ホイール１６の回転中心軸ととが交差する位置である。
【００２８】
ターン位置信号が発生すると、後輪舵角コントローラ６０はモータ５３の駆動を停止して油圧ポンプ５２の作動を停止させ（ステップＳ７）、ターンコントローラ７０に対して後輪操舵完了信号を発生する（ステップＳ８）。また、ランプ４９を点灯駆動すると共にブザー５０に連続音を発生させ（ステップＳ９）、後輪操舵フラグＦを１に等しくさせる（ステップＳ１０）。後輪操舵フラグＦの初期値は０である。
【００２９】
ステップＳ１でモードスイッチ６１がオフと判別した場合には後輪操舵フラグＦが１であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。後輪操舵フラグＦが０に等しい場合には本ルーチンの動作を終了する。一方、後輪操舵フラグＦが１に等しい場合にはハの字状態に転回舵角制御された左右の後ホイール１５，１６を元の直進舵角に戻すためにモードスイッチ６１がオフにされた場合であるので、転回停止指令信号をターンコントローラ７０に対して発生し（ステップＳ１２）、モータ５３を駆動して油圧ポンプ５２を作動させ（ステップＳ１３）、電磁バルブ５４のソレノイド５４ａの励磁駆動を停止する（ステップＳ１４）。また、ランプ４９を点滅駆動すると共にブザー５０に間欠音を発生させる（ステップＳ１５）。ステップＳ１３及びＳ１４の実行により、油圧ポンプ５２によって油タンク５１内の油を吐出し、電磁バルブ５４内部の通路が切り換えられるので、その吐出油が電磁バルブ５４を介して油圧シリンダ４１，４２各々の油室４１ａ，４２ａに供給される。一方、油圧シリンダ４１，４２各々の油室４１ｂ，４２ｂは電磁バルブ５４を介して油タンク５１に連通し、油室４１ｂ，４２ｂ内の油が電磁バルブ５４を介して油タンク５１に戻る状態となる。よって、油圧ポンプ５２による油タンク５１内からの吐出油は油室４１ａ，４２ａに供給されることにより油室４１ａ，４２ａの容積を大きくするように作用し、ピストン４７，４８を油室４１ｂ，４２ｂ側に押圧する。ピストン４７，４８が油室４１ｂ，４２ｂ側に移動することにより、ロッド４３，４４及びリム４５，４６が連動して車両後方に移動する。
【００３０】
リム４５が車両後方に移動するに従って左右のナックルアーム２４ｂ，３６ｂが左右の接続アーム３２，４０を介して車両後方に押圧されるので、ナックル２４，３６の支持軸を中心にして左右の後ホイール１５，１６が車両直進方向に向くように回動する。すなわち、後ホイール１５，１６だけでなく、後タイヤ１３，１４及びナックル２４，３６を含む後輪部分が回動する。
【００３１】
左右の後ホイール１５，１６の回動中にはランプ４９が点滅駆動され、ブザー５０が間欠の警報音を発生する。
後輪舵角コントローラ６０はステップＳ１５の実行後、直進位置信号が発生したか否かを判別する（ステップＳ１６）。リム４６が油圧シリンダ４１，４２に近接した位置まで移動すると、リムセンサ６３が直進位置信号を発生する。この直進位置信号が発生されるとき、左右の後ホイール１５，１６全体は図１に示すように元の直進状態に戻る。
【００３２】
直進位置信号が発生すると、後輪舵角コントローラ６０は油圧ポンプ５２の駆動を停止し（ステップＳ１７）、ランプ４９及びブザー５０の駆動を停止し（ステップＳ１８）、後輪操舵フラグＦを０に等しくさせる（ステップＳ１９）。
ターンコントローラ７０は転回制御ルーチンにおいて、図１０に示すように、先ず、操舵完了信号が発生したか否かを判別する（ステップＳ２１）。後輪舵角コントローラ６０が上記のステップＳ８で操舵完了信号を発生すると、その操舵完了信号がターンコントローラ７０に供給される。
【００３３】
ターンコントローラ７０は操舵完了信号が供給されると、リセット信号を解除し（ステップＳ２２）、ストッパ駆動装置１０２を介してストッパ１０１を作動させる（ステップＳ２３）。モータ１００には通常、ターンコントローラ７０からリセット信号が供給されており、モータ１００は回転禁止状態にあるので、リセット信号の供給を停止してモータ作動待機状態とする。また、ストッパ１０１の作動によりストッパ１０１がリングギア９６と係合してリングギア９６が回転しないようにケース９５ａと共に固定される。
【００３４】
ターンコントローラ７０はステップＳ２３の実行後、ターンスイッチがオンであるか否かを判別する（ステップＳ２４）。左右のターンスイッチ７４，７５の少なくとも一方がオンである場合には、いずれのターンスイッチがオンであるかを判別する（ステップＳ２５）。左ターンスイッチ７４のみがオンの場合には、モータ１００を正回転駆動し（ステップＳ２６）、右ターンスイッチ７５のみがオンの場合には、モータ１００を逆回転駆動し（ステップＳ２７）、左右のターンスイッチ７４，７５が共にオンの場合にはモータ１００へブレーキ信号を供給する（ステップＳ２８）。左右のターンスイッチ７４，７５の両方がオフである場合にはブレーキスイッチ７６がオンであるか否かを判別する（ステップＳ２９）。ブレーキスイッチ７６がオンである場合にはステップＳ２８に進んでモータ１００へブレーキ信号を供給する。モータ１００へブレーキ信号が供給されることによりモータ１００の回転に制動が掛かる。
【００３５】
ステップＳ２４〜Ｓ２９の動作によって、左ターンスイッチ７４がオン操作されると、ターンコントローラ７０から正回転を指定する正逆回転信号がモータ１００に供給され、その正逆回転信号に応じてモータ１００が正回転する。モータ１００の正回転は駆動ギア９９、ギア９８を介して駆動軸３ａに伝達されるので、駆動軸３ａが回転して左の前ホイール４を図１１の矢印Ｘの如く回転させる。また、駆動軸３ａの回転によりデファレンシャル９５内の一方のサイドギア９５ｂが回転し、その回転は２つのピニオン９５ｃ，９５ｄによって他方のサイドギア９５ｅに逆回転となって伝達される。よって、他方のサイドギア９５ｅは駆動軸３ｂを介して右ホイール５を図１１の矢印Ｙの如く左ホイール４の回転方向とは逆方向に回転させる。よって、左の前ホイール４は車両を前進させる方向に、右の前ホイール５は車両を後退させる方向に回転するので、前ホイール４，５の回転軸の中央を中心点（図１の符号Ｂ）として車体１は左転回し、回転自在な後ホイール１５，１６はそれに従って回転する。
【００３６】
一方、右ターンスイッチ７５がオン操作されると、ターンコントローラ７０から逆回転を指定する正逆回転信号がモータ１００に供給され、その正逆回転信号に応じてモータ１００が逆回転する。モータ１００の逆回転は駆動ギア９９、ギア９８を介して駆動軸３ａに伝達されるので、駆動軸３ａが回転して左の前ホイール４を図１１の矢印Ｘの方向とは逆方向に回転させる。また、駆動軸３ａの回転によりデファレンシャル９５内の一方のサイドギア９５ｂが回転し、その回転は２つのピニオン９５ｃ，９５ｄによって他方のサイドギア９５ｅに逆回転となって伝達される。よって、他方のサイドギア９５ｅは駆動軸３ｂを介して右ホイール５を図１１の矢印Ｙの方向とは逆方向に回転させる。よって、左の前ホイール４は車両を後退させる方向に、右の前ホイール５は車両を前進させる方向に回転するので、前ホイール４，５の回転軸の中央を中心点（図１の符号Ｂ）として車体１は右転回し、回転自在な後ホイール１５，１６はそれに従って回転する。
【００３７】
ブレーキスイッチ７６がオン操作されると、ターンコントローラ７０からモータ１００にブレーキ信号が供給され、モータ１００の回転が制動される。また、左ターンスイッチ７４及び右ターンスイッチ７５が共にオン操作された場合にも同様に、モータ１００にはブレーキ信号が供給され、モータ１００は制動状態となる。
【００３８】
上記したモータ１００の正又は逆回転駆動の際にはターンコントローラ７０からモータメイン信号がリレーユニット７１に供給される。リレーユニット７１においては、モータメイン信号に応じてリレーコイル８１が励磁され、リレースイッチ８３がオンとなる。リレースイッチ８３のオンによってバッテリー８６の正端子からフューズ８５、リレースイッチ８３、モータ１００、そしてバッテリー８６の負端子に電流が流れ込む。これにより、モータ１００にはバッテリー８６の出力電圧が印加され、モータ１００は正回転又は逆回転するのである。
【００３９】
ステップＳ２６，Ｓ２７又はＳ２８の実行後、ターンコントローラ７０は転回停止指令信号が供給されたか否かを判別する（ステップＳ３０）。ステップＳ２９にてブレーキスイッチ７６がオフである場合もステップＳ３０を実行する。モードスイッチ６１がオフに操作されたため後輪舵角コントローラ６０が上記のステップＳ１２で転回停止指令信号を発生すると、その転回停止指令信号がターンコントローラ７０に供給される。転回停止指令信号が供給されないならば、ステップＳ２４に戻って上記の動作を繰り返す。一方、転回停止指令信号が供給されたならば、車両の転回は終了であるので、リセット信号をモータ１００に供給し（ステップＳ３１）、ストッパ駆動装置１０２によるストッパ１０１の作動を停止させ（ステップＳ３２）、そして、本ルーチンを終了する。リセット信号がモータ１００に供給されることによりモータ１００はいわゆるロックされて回転停止状態となる。また、ストッパ１０１の作動停止によりストッパ１０１とリングギア９６との係合が解かれてリングギア９６が駆動ギア９７の回転によってケース９５ａと共に回転可能にされる。
【００４０】
運転者は転回するためには先ず、変速機をＰレンジに操作することでターンモードが許可され、その後、モードスイッチ６１をオン操作することになる。そうすると、ターンモードとなり、車両直進方向に向いていた左右の後ホイール１５，１６が上下方向を軸として回動を開始する。この回動中にはランプ４９が点滅し、ブザー５０が間欠の警報音を発生する。左右の後ホイール１５，１６が図１０に示したようにハの字状態となると、ランプ４９が点灯状態となり、ブザー５０が連続の警報音を発生する。運転者はランプ４９の点灯又はブザー５０の連続の警報音によって転回操作できる状態になったことを認識する。
【００４１】
そこで、運転者が左ターンスイッチ７４をオン操作すると、モータ１００が正回転して前ホイール４，５を互いに逆回転させる。左の前ホイール４は車両を前進させる方向に、右の前ホイール５は車両を後退させる方向に回転するので、後ホイール１５，１６も追従して回転して車両を左転回させる。右ターンスイッチ７５をオン操作すると、モータ１００が逆回転して前ホイール４，５を互いに逆回転させる。左の前ホイール４は車両を後退させる方向に、右の前ホイール５は車両を前進させる方向に回転するので、後ホイール１５，１６も追従して回転して車両を右転回させる。運転者は転回を停止させるためにはブレーキスイッチ７６又は左右のターンスイッチ７４，７５の両方をオン操作させる。これによりモータ１００には制動が掛かり、モータ１００の回転、すなわち後ホイール１５，１６の回転が停止される。
【００４２】
運転者は車両が所望の転回をした場合にはモードスイッチ６１をオフ操作させる。モードスイッチ６１のオフによりランプ４９が点滅し、ブザー５０が間欠の警報音を発生する。そして、ハの字状になっている左右の後ホイール１５，１６が上下方向を軸として車両直進方向に向くように回動を開始する。左右の後ホイール１５，１６が元の車両直進方向に向くと、ランプ４９が点灯を停止し、ブザー５０が連続の警報音の発生を停止する。運転者はランプ４９の点灯停止又はブザー５０の連続の警報音の発生停止によってターンモードが終了し通常モードとなったことを認識することになる。
【００４３】
なお、上記した実施例において、ナックル２４とトレーリングアーム３０との係合部分が一方の左右ホイールを地面に垂直な軸を中心に回転自在とする回転支持手段を構成し、油圧シリンダ４１，４２、ロッド４３，４４、リム４５，４６及び接続アーム３２，４０からなる部分が回転位置固定手段を構成する。また、モータ１００が一方の左右ホイールに回転トルクを与えて車体を転回させる転回駆動手段に相当する。
【００４４】
上記した実施例においては、自動変速機を搭載した車両について説明したため、ステップＳ２では変速機のシフト位置がＰレンジであることが判別されるが、手動変速機の場合にはニュートラルレンジであること、或いはサイドブレーキが作動されたことを判別すれば良い。また、ステップＳ２ではシフト位置がＰレンジ又はニュートラルレンジにあり、かつサイドブレーキが作動していることを判別しても良い。
【００４５】
更に、上記した実施例においては、前輪駆動の車両のためターンモード時に後車輪をハの字状に回動したが、後輪駆動の車両の場合には前ホイールをハの字状に回動することになる。その場合には後ホイールの回転軸上であってその後ホイール間の中央を中心点とした円弧の接線方向に沿った角度位置に前ホイールは固定される。
【００４６】
また、上記した実施例においては、左右輪を一対のシリンダの同時押しタイプとしたが、左右輪を個別に駆動するようにしても良いし、或いは車両横方向に駆動力を与えるものでも良い。例えば、左右のナックルアーム２４ｂ，３６ｂ各々をリム４５やアーム３２，４０を介さずに直接押すものでも良い。また、差動ラックを用いる等の様々な方法によって駆動力を与えることができる。
【００４７】
なお、上記した転回制御ルーチンにおいては、手操作のブレーキスイッチ７６を設けた場合について説明したが、ブレーキスイッチ７６を設けないで、図１２に示すように、ステップＳ２４で左右のターンスイッチ７４，７５が共にオフの場合、又はステップＳ２５で左右のターンスイッチ７４，７５が共にオンの場合にはターンコントローラ７０はステップＳ３３に進んでモータ１００の駆動を停止することによりモータ１００への電流供給を停止させても良い。すなわち、モータ１００の駆動を停止して走行抵抗により車両が停止されるのである。更に、このときに所望の位置に車両を停止させるために上記したブレーキペダルの操作に応じて転回時の制動を掛けるようにしても良い。ブレーキペダルが操作されると、左後輪ではブレーキディスク３３とブレーキキャリパー３５との接触が生じ、右後輪でも図示していないブレーキディスクとブレーキキャリパーとの接触が生じて後ホイール１５，１６の回転に制動が掛けられる。これはターンコントローラ７０とは別の制御系で行うことができる。
【００４８】
また、ブレーキスイッチ７６をブレーキペダルの操作に連動してオンするものとしても良い。この場合にはブレーキペダルの操作に応じてブレーキスイッチ７６がオンし、これにより図１０に示したようにステップＳ２８に進んでモータ１００の回転に制動が掛けられる。
更に、上記したように転回停止のためのブレーキペダルの操作中にはモータ１００に微弱電流を流しても良い。これは、自動変速機のクリープトルクの如きトルクを転回停止制御中に掛けることによりブレーキペダルによる微妙な制動を行うものである。
【００４９】
また、図１０の転回制御ルーチンにおいては、ステップＳ２２におけるリセット信号の解除後に、ステップＳ２３にてストッパ１０１を作動させているが、例えば、自動変速機のシフトレバーをＰレンジに操作した時点でストッパ１０１を作動させても良し、サイドブレーキに連動させてストッパ１０１を作動させても良い。すなわち、車両の停止が検知されたときにはストッパ１０１を作動させて良いのである。
【００５０】
【発明の効果】
以上の如く、本発明の四輪車両によれば、駆動源による走行トルクが伝達されない一方の左右輪を地面に垂直な軸を中心に回転自在とし、車体転回時には他方の左右輪の回転軸間の中央点付近を中心として一方の左右輪の地面に垂直な軸を通る円弧の接線方向に沿った角度位置に一方の左右輪を固定するので、比較的簡単かつ小さな回転機構を得ることができる。また、他方の左右輪の回転軸間の中央点付近を中心として一方の左右輪の地面に垂直な軸を通る円弧の半径が車両転回時の回転半径となるので、その回転半径は極めて小さいものとなる。更に、デファレンシャル内の２つのサイドギアを回転自在に支持するケースを固定した状態でその２つのサイドギアのいずれか一方を回転駆動するモータを有するので、他方の左右輪の回転軸の中央点付近を中心として車体を確実に転回させることができる。よって、本願発明による四輪車両は小回りが利くので、縦列駐車、車庫入れ及びＵターン等の車両の転回を要する運転が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例として四輪車両の概略構造を示す図である。
【図２】前輪駆動機構を概略的に示す図である。
【図３】後輪部分を具体的に示す断面図である。
【図４】図３の後輪部分の組立図である。
【図５】油圧回路及び電気回路を含む後輪操舵系を示す図である。
【図６】駆動制御系を示す回路図である。
【図７】スイッチ及びランプの配置を示す図である。
【図８】後輪操舵ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】ターンモード時の後輪の状態を示す図である。
【図１０】転回制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】転回時の前輪駆動機構の状態を概略的に示す図である。
【図１２】転回制御ルーチンの他の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 車体
２ エンジン本体
３ａ，３ｂ 駆動軸
４，５ 前ホイール
６，７，２４，３６ ナックル
１１，１２ 前タイヤ
１３，１４ 後タイヤ
１５，１６ 後ホイール
２１，３４ ハブ
３０ トレーリングアーム
３２，４０ 接続アーム
３３ ブレーキディスク
４５，４６ リム
４７，４８ ピストン
５２ 油圧ポンプ
５３，１００ モータ
５４ 電磁バルブ
７４，７５ ターンスイッチ
７６ ブレーキスイッチ
９５ デファレンシャル
Claims (3)
- 前後の左右輪のうちの駆動源による走行トルクが伝達されない一方の左右輪を地面に垂直な軸を中心に回転自在とする回転支持手段と、
前記前後の左右輪のうちの他方の左右輪の車両走行用回転軸間の中央点付近を中心として前記一方の左右輪の地面に垂直な軸を通る円弧の接線方向に沿った角度位置に前記一方の左右輪を固定する回転位置固定手段と、
前記回転位置固定手段によって固定された回転位置にて前記他方の左右輪各々に互いに異なる回転方向の回転トルクを与えて車体を前記他方の左右輪の車両走行用回転軸間の中央点付近を中心として転回させる転回駆動手段と、を備え、
前記転回駆動手段は、前記車体の転回時にデファレンシャル内の２つのピニオンを回転自在に支持するケースを固定させる手段と、前記デファレンシャル内の一方のサイドギアを回転駆動するモータとを有することを特徴とする転回機構を備えた四輪車両。 - 前記一方の左右輪を車両走行時の直進位置と前記接線方向に沿った角度位置との間において前記地面に垂直な軸を中心にして回動させる駆動手段を含むことを特徴とする請求項１記載の転回機構を備えた四輪車両。
- 前記回転支持手段は、前記一方の左右輪の地面に垂直な軸において前記一方の左右輪をナックルを介して回転自在に支持するトレーリングアームを有することを特徴とする請求項１記載の転回機構を備えた四輪車両
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