JPS62125953A - 車両に使用されるパワ−・ステアリング・システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、四輪が操舵されるところの大型パス、重ト
ラック、不整地トラック、トラクタなどの車両に使用さ
れるパワー・ステアリング・システムに関する。

背景技術 この種の四輪が操舵される車両では、旋回時、旋回軌跡
に及ぼす内輪差および外輪差の影響が実質的に省かれる
が、旋回開始時に、後車輪が前車輪の旋回軌跡の外側に
振り出される傾向にあった。

発明の目的・課題 この発明の目的・課題は旋回の際、旋回軌跡に及ぼす内
輪差および外輪差の影響を省き、旋回開始時に、前車輪
の旋回軌跡の外側に後車輪の振出しを阻止し、低速走行
で旋回する際の旋回半径を小さくし、タイヤの横滑りを
緩和し、そのタイヤの摩耗を防止して、旋回性能を向上
し、また、高速走行における走行安定性を向北させ、さ
らに、高速走行で旋回する際の旋回を安全にするところ
の車両に使用されるパワー・ステアリング・システムの
提供にあある。

目的・課題に係る構成上の発明の概要：請求する発明の
内容 上述の目的・課題に関連して、この発明の車両に使用さ
れるパワー・ステアリング・システムは、フロント・パ
ワー・シリンダ、フロント・コントロール・バルブ、お
よびフロント・オイル・ポンプなどからなり、前車軸の
両端に揺動可能に連結された一対の前車輪軸を操舵する
フロント・パワー・ステアリングと、リア・パワー・シ
リンダ、リア・コントロール・バルブ、およびリア・オ
イル・ポンプなどからなり、後車軸の両端に揺動可能に
連結された一対の後車輪軸を操舵するリア・パワー・ス
テアリングと、低速走行時では、車速センサ、および操
舵量センサからの信号に応じて、後車輪操舵信号を前車
輪操舵に逆位相で、かつ、ホイール・ベース長さに車速
を関連させて決定された時間の遅れを伴わせそして高速
走行では、その車速センサおよび操舵量センサからの信
号に応じて、その後車輪操舵信号をその前車輪操舵に同
位相になし、その後車輪操舵信号でそのリア・コントロ
ール・バルブを制御するコントローラとを含んで構成し
、このコントローラの制御下で、四輪操舵を可能にして
、旋回の際、旋回軌跡に及ぼす内輪差および外輪差の影
響を省き、加えて、低速走行で旋回する際には、前車輪
の旋回軌跡の外側に後車輪を振り出すことを阻止するも
のである。

具体例の説明 以下、この発明に係る車両に使用されるパワー・ステア
リング・システムの望ましい具体例について、図面を参
照して説明する。

図は、トラクタ４０に適用されたこの発明の車両に使用
されるパワー・ステアリング・システムの具体例１０を
示している。

そのパワー・ステアリング・システム１０は、前車軸４
１の両端に揺動可能に連結された一対の前車輪軸４２．
４３を操舵するフロント・パワー。

ステアリング１１と、後車軸５０の両端に）言動可能に
連結された一対の後車輪軸５１．５２を操舵するリア・
パワー・ステアリング１２と、コントローラ１３とを含
み、そのコントローラ１３が、低速走行では、車速セン
サ１４および操舵量センサ１５からの信号に応じて、後
車輪操舵信号を前車輪操舵に逆位相で、かつ、ホイール
・ベース長さに車速を関連させて決定された時間の遅れ
を伴わせそして、高速走行では、その車速センサ１４お
よび操舵量センサ１５からの信号に応じて、その後車輪
操舵信号をその前車輪操舵に同位相になし、その後車輪
操舵信号でリア・コントロール・バルブ３４を制御し、
フロント・パワー・シリンダ２０に関連させて、リア・
パワー・シリンダ３１を駆動し、旋回時の走行を円滑に
し、旋回走行の安定性を向上させながら、旋回走行の安
全を図っている。

そのフロント・パワー・ステアリング１１は、そのトラ
クタのシャシ・フレームの前方に配置された前車軸４１
の両端にキング・ピンを介して連結されたナックルに固
定され、かつ、前車輪４４゜４５を回転可能に支持した
前車輪軸４２．４３をそのキング・ピンのまわりに揺動
させ、操舵可能に配置されている。勿論、その前車輪軸
４２゜４３は、タイ・ロッド・アーム４６．４７をそれ
ぞれ備え、そのタイ・ロッド・アーム４６．４７間にタ
イ・ロッド４８を回転可能に連結し、操舵が連動されて
いる。

そのフロント・パワー・ステアリング１１は、インティ
グラル型に構成されたフロント・パワー・シリンダ２０
と、そのフロント・パワー・シリンダ２０のシリンダ２
１のボディに組み込まれたフロント・コントロール・バ
ルブ２２と、そのトラクタ４０に搭載されたディーゼル
・エンジン６０で駆動されるフロント・オイル・ポンプ
２３と、フロント・フロー・コントロール・バルブ（図
示せず）と、フロント・リリーフ・バルブ（図示せず）
と、オイル・リザーバ（図示せず）と、そのフロント・
パワー・シリンダ２０に組み込まれたステアリング・ギ
ア・ボックス（図示せず）のセクタ・シャフトに固定さ
れたピットマン・アーム２４と、そのピットマン・アー
ム２４に一端を回転可能に連結したドラック・リンク２
５と、そのドラック・リンク２５の他端に一端を回転可
能に連結し、その前車輪軸４２．４３の一方に他端を固
定したナックル・アーム２６と、ステアリング・ホイー
ル２７と、そのステアリング・ホイール２７を固定し、
そのフロント・コントロール・バルブ２２に操舵入力を
与えるステアリング・シャフト２８とを含んでいる。

そして、このフロント・パワー・ステアリング１１では
、このフロント・パワー・シリンダ２０、フロント・コ
ントロール・バルブ２２、フロント・オイル・ポンプ２
３、フロント・フロー・コントロール・バルブ、フロン
ト・リリーフ・バルブ、およびオイル・リザーバは、通
常のように、油圧配管２９．３０で油圧回路に接続され
ている。

そのリア・パワー・ステアリング１２は、そのトラクタ
４０のシャシ・フレームの後方に配置された後車軸５０
の両端にキング・ピンを介して連結されたナックルに固
定され、かつ、後車輪５３゜５４．５５．５６を回転可
能に支持した後車輪軸５１．５２をそのキング・ピンの
まわりに揺動させ、操舵可能に配置されている。勿論、
その後車輪軸５１．５２はタイ・ロッド・アーム５７゜
５８をそれぞれ備え、そのタイ・ロッド・アーム５７．
５８間にタイ・ロッド５９を回転可能に連結し、操舵が
連動されている。

そのリア・パワー・ステアリング１２は、複動型油圧シ
リンダに構成されたリア・パワー・シリンダ３１と、そ
のリア・パワー・シリンダ３１のシリンダ３２のボディ
に組み込まれたリア・コントロール・バルブ３４と、そ
のディーゼル・エンジン６０で駆動されるリア・オイル
・ポンプ３５と、リア・フロー・コントロール・バルブ
（図示せず）と、リア・リリーフ・バルブ（図示せず）
と、オイル・リザーバとを含んでいる。勿論、そのオイ
ル・リザーバは、そのフロント・パワー・ステアリング
１１が共用している。

そして、このリア・パワー・ステアリング１２では、そ
のリア・パワー・シリンダ３１、リア・コントロール・
バルブ３４、リア・オイル・ボン７”３５、ＩＪア・フ
ロー・コントロール・バルブ、フロント・リリーフ・バ
ルブ、およびオイル・リザーバは、通常のように、油圧
配管３６．３７で油圧回路に接続されている。

そのリア・パワー・シリンダ３工は、シリンダ３２と、
そのシリンダ３２のシリンダ・ボア内に往復摺動可能に
配置されたピストン（図示せず）と、そのシリンダ３２
に出し入れ可能にして、一端をそのピストンに固定した
ピストン・ロッド３３とを含み、そのシリンダ３２をそ
の後車軸５０に回転可能に連結し、また、そのタイ・ロ
ッド・アーム５７．５８の一方にそのピストン・ロッド
３３の他端を回転可能に連結している。

そのリア・コントロール・バルブ３４は、そのリア・パ
ワー・シリンダ３１のシリンダ３２のシリンダ・ボディ
に組み込まれたバルブ・ボディと、そのバルブ・ボディ
のバルブ・ボアに往復摺動可能に配置されたスプールと
そのスプールをそのバルブ・ボア内に駆動する電気アク
チュエータとより構成され、その電気アクチュエータを
そのコントローラ１３に電気的に接続し、そのコントロ
ーラ１３で制御された電流でその電気アクチュエータが
そのスプールをそのバルブ・ボア内に動かし、そのバル
ブ・ボアに開口されて、そのバルブ・ボディに形成され
たポンプ・ボート、一対のシリンダ・ボート、およびタ
ンク・ボートを切り換え接続する。

このコントローラ１３は、車速センサ１４および操舵量
センサ１５に入力側を電気的に接続し、また、そのリア
・コントロール・バルブ３４の電気アクチュエータに出
力側を電気的に接続し、その車速センサ１４および操舵
量センサ１５から信号を入力し、演算し、後車輪操舵信
号、すなわち、後車輪を操舵するための出力電流を決定
し、その出力電流をそのリア・コントロール・バルブ３
４の電気アクチュエータに流し、換言するならば、その
リア・コントロール・バルブ３４の電気アクチュエータ
に流れる電流を制御し、そのリア・コントロール・バル
ブ３４を制御し、そのフロントパワー・ステアリング１
１に関連させて、そのリア・パワー・ステアリング１２
を駆動する。

そして、このコントローラ１３は、主として、人力およ
び出力回路、記憶回路、演算回路、制御回路、および電
源回路より構成され、その電源回路は、そのトラクタの
バッテリ　（図示せず）を共用している。

また、特に、このコントローラ１３では、低速走行時、
その後車輪を操舵するための出力電流がその車速センサ
１４および操舵量センサ１５からの信号に応じて、その
フロント・パワー・ステアリング１１の前車輪操舵に逆
位相で、かつ、ホイール・ベース長さに車速を関連させ
て決定された時間の遅れを伴わせられ、そして、高速走
行時、その後車輪を操舵するための出力電流がその車速
センサ１４および操舵量センサ１５からの信号に応じて
、そのフロント・パワー・ステアリング１１の前車輪操
舵に同位相にそれぞれ演算され、そのコントローラ１３
は、そのように演算された後車輪操舵出力電流をそのリ
ア・コントロール・バルブ３４の電気アクチュエータに
流す。

しかも、そのトラック４０が低速走行する際、そのコン
トローラ１３によって演算されるその後車輪操舵信号の
遅れ（Δｔ）は、ホイール・ベース長さをＬ（ｍ＞、車
速をｙ　（ｍ／５ｅｃ）、および補正係数をηで示すな
らば、次式 ％式％ で与えられ、このトラクタ４０では、そのホイール・ベ
ース長さくＬ）に車軸間距離（Ｓ）が使用され、また、
その補正係数（η）は、０．７〜１．３の範囲において
適宜に決定されるが、望ましい補正係数（η）の範囲は
、０．８〜１．２である。

さらに、前車輪操舵に対して後車輪操舵出力電流（後車
輪操舵信号）を逆位相から同位相に切り換える車速（Ｖ
）は４Ｑｋｍ／ｈ以上であるが、車両によっては、その
車速（Ｖ）は６０ｋａ＋／ｈ以上にしてもよい。

そのようにして、そのコントローラ１３は、車速および
操舵量に応じて決定され、そして、後車輪操舵信号であ
る後車輪操舵出力電流でそのリア・パワー・ステアリン
グ１２をそのフロント・パワー・ステアリング１１に関
連させて駆動し、旋回開始時に、前車輪４４．４５の旋
回軌跡の外側に後車輪５３，５４．５５．５６の振出し
を未然に防止し、また、旋回時、旋回軌跡に及ぼす内輪
差および外輪差の影響を省く。

その車速センサ１４は、そのトラクタ４ｏの走行速度を
検出するもので、そのトラクタ４ｏに搭載されたトラン
スミッション６１の出力軸に配置され、また、その操舵
量センサ１５は、そのステアリング・シャフト２８の回
転速度、回転方向、および回転角度を検出する回転セン
サであって、そのステアリング・シャフト２８の所定の
位置において、そのステアリング・シャフト２８のまわ
りに配置されている。

次に、上述されたパワー・ステアリング・システム１０
の動作をそのトラクタ４ｏの走行状態に関連して述べる
に、そのディーゼル・エンジン６０が運転されているの
で、そのフロントおよびリア・オイル・ポンプ２３．３
５が駆動され、そのフロント・オイル・ポンプ２３がら
吐き出された圧油は、そのフロント・フロー・コントロ
ール・バルブで流量調整され、所定の圧油の流量がその
油圧配管２９．３０の供給側を流れて、そのフロント・
コントロール・バルブ２２のポンプ・ポートに送られ、
他方、そのリア・オイル・ポンプ３５から吐き出された
圧油は、そのリア・フロー・コントロール・バルブで流
量調整され、所定の圧油の流量がその油圧配管３６．３
７の供給側を流れて、そのリア・コントロール・バルブ
３４のポンプ・ポートに送られる。

そして、そのフロントおよびリア・コントロール・バル
ブ２２．３４において、スプールが中立位置にそれぞれ
置かれているならば、それぞれのポンプ・ボートに送ら
れた圧油は、対応する油圧配管２９．３０および３６．
３７の戻り側を経て、それぞれのタンク・ポートからそ
のオイル・リザーバに戻される。

同時に、そのコントローラ１３では、その車速センサ１
４および操舵量センサ１５から信号を入力し、後車輪操
舵信号、すなわち、後車輪操舵出力電流を演算し、その
後車輪操舵出力電流をそのリア・コントロール・バルブ
３４の電気アクチュエータに流し、すなわち、そのよう
にして、その後車輪操舵出力電流を演算し、発生するこ
とによって、そのリア・コントロール・バルブ３４の電
気アクチュエータに流れる電流を制御し、車速およびそ
のステアリング・ホイール２７の操舵に適合して、換言
するならば、そのフロント・パワー・ステアリング１１
に関連させて、そのリア・パワー・ステアリング１２を
駆動可能にする態勢にある。

今、そのトラクタ４０が低速走行され、そのステアリン
グ・ホイール２７が左右の何れかの方向に操舵されるな
らば、そのコントローラ１３がその車速センサ１４およ
び操舵量センサ１５から信号を入力し、その人力信号に
応じた後車輪操舵出力電流を演算する。

その後車輪操舵出力電流は、そのステアリング・ホイー
ル２７の操舵、すなわち、前車輪操舵に逆位相で、その
走行の際の車速でホイール・ベースの長さを除した時間
分だけ遅れさせられている。

そのようにその前車輪操舵に逆位相で、時間遅れされた
後車輪操舵出力電流がそのコントローラ１３からそのリ
ア・コントロール・バルブ３４の電気アクチュエータに
流れるので、その電気アクチュエータが駆動され、その
リア・コントロール・バルブ３４において、スプールが
バルブ・ボア内に摺動され、そのスプールの摺動方向に
応じて、その圧油は、そのリア・パワー・シリンダ３１
の一対のシリンダ室の何れか一方に送られ、ピストンが
そのリア・パワー・シリンダ３１の一対のシリンダ室の
何れか他方に摺動され、そのシリンダ室の何れか他方内
の圧油は、その油圧配管３６゜３７の戻り側を経てその
オイル・リザーバに戻され、その供給される圧油でその
リア・パワー・シリンダ３１は駆動される。

そのようにして、そのリア・オイル・ポンプ３５から吐
き出され、そのリア・フロー・コントロール・バルブで
流量調整されて供給される圧油で、そのリア・パワー・
シリンダ３１が駆動されるので、その後車輪５３，５４
，５５．５６は、その前車輪４４．４５の操舵に対して
、逆位相で、しかも、そのトラクタ４０のホイール・ベ
ース長さに車速を関連させて決定された時間の遅れを伴
って操舵される。

従って、その低速走行での旋回の際、そのトラクタ４０
は、旋回軌跡に及ぼす内輪差および外輪差の影響が省か
れ、また、旋回開始時において、その後車輪５３，５４
，５５．５６がその前車輪４４．４５の旋回軌跡の外側
に振り出されず、旋回半径が小さくされて、円滑に旋回
される。

また、そのトラクタ４０が高速走行され、そのステアリ
ング・ホイール２７が左右の何れかの方向に操舵される
ならば、そのコントローラ１３がその車速センサ１４お
よび操舵量センサ１５から信号を入力し、その入力信号
に応じた後車輪操舵出力電流を演算する。

この場合のその後車輪操舵出力電流は、そのステアリン
グ・ホイール２７の操舵、すなわち、前車輪操舵に同位
相である。

そのように、その前車輪操舵に同位相であるその後車輪
操舵出力電流がそのコントローラ１３からそのリア・コ
ントロール・バルブ３４の！　気７クチユエータに流れ
るので、その電気アクチュエータが駆動され、そのリア
・コントロール・バルブ３４において、スプールがバル
ブ・ボア内に摺動され、そのスプールの摺動方向に応じ
て、その圧油は、そのリア・パワー・シリンダ３Ｉの一
対のシリンダ室の何れか一方に送られ、ピストンがその
リア・パワー・シリンダ３１の一対のシリンダ室の何れ
か他方に摺動され、そのシリンダ室の何れか他方内の圧
油は、その油圧配管３６．３７の戻り側を経てそのオイ
ル・リザーバに戻され、その供給される圧油で、そのリ
ア・パワー・シリンダ３１は駆動される。

そのようにして、そのリア・オイル・ポンプ２５から吐
き出され、そのリア・フロー・コントロール・バルブで
流量調整されて供給された圧油で、そのリア・パワー・
シリンダ３１が馬区動されるので、その後車輪５３，５
４，５５．５６は、その前車輪４４．４５の操舵に対し
て同位相で操舵される。

従って、その高速走行での旋回の際、前述の低速走行で
旋回する場合と同様に、そのトラクタ４０は、旋回軌跡
に及ぼす内輪差および外輪差の影響が省かれ、また、旋
回始めにおいて、その後車輪５３，５４．５５．５（ｉ
がその前車輪４４゜４５の旋回軌跡の外側に振り出され
ず、円滑に旋回される。

勿論、そのリア・パワー・ステアリング１２が、低速走
行で旋回する場合、および高速走行で旋回する場合に、
上述されたように駆動される際にも、その前車輪４４．
４５は、そのフロント・パワー・ステアリング１１で操
舵され、そのフロント・パワー・ステアリング１１では
、そのステアリング・ホイール２７が操舵されるに伴う
て、そのフロント・コントロール・バルブ２２がそのス
テアリング・シャフト２８を介してバルブ切換え操作さ
れ、そのフロント・オイル・ポンプ２３から吐き出され
、そのフロント・フロー・コントロール・バルブで流量
調整された圧油が、そのフロント・パワー・シリンダ２
０の一対のシリンダ室に選択的に供給それ、そのフロン
ト・パワー・シリンダ２０が駆動され、そのフロント・
パワー・シリンダ２０は、操舵力をナックル・アーム２
６にそのピットマン・アーム２４およびドラック・リン
ク２５を介して伝達し、前車輪軸４２．４３をキング・
ピンのまわりにそれぞれ揺動させ、前車輪４４．４５を
操舵する。

発明の利便・利益 上述よりして、既に提案され、使用されてきているとこ
ろの前車軸および後車軸を操舵する車両のパワー・ステ
アリングに比較していえば、この発明の車両に使用され
るパワー・ステアリング・システムは、フロント・パワ
ー・ステアリングがフロント・パワー・シリンダ、フロ
ント・コントロール・バルブ、およびフロント・オイル
・ポンプなどからなり、前車軸の両端に揺動可能に連結
された一対の前車輪軸を操舵し、リア・パワー・ステア
リングがリア・パワー・シリンダ、リア・コントロール
・バルブ、およびリア・オイル・ポンプなどからなり、
後車軸の両端に揺動可能に連結された一対の後車輪軸を
操舵し、および、コントローラが低速走行では、車速セ
ンサおよび操舵量センサからの信号に応じて、後車輪操
舵信号を前車輪操舵に逆位相で、かつ、ホイールベース
長さに車速を関連させて決定された時間の遅れを伴わせ
そして、車速走行では、その車速センサおよび操舵量セ
ンサからの信号に応じて、その後車輪操舵信号をその前
車輪操舵に同位相になし、その後車輪操舵信号でそのリ
ア・コントロール・バルブを制御する構成であるので、
この発明の車両に使用されるパワー・シリンダ・システ
ムでは、旋回の際、旋回軌跡に及ぼす内輪差および外輪
差さの影響が省かれ、旋回開始時に、前車輪の旋回軌跡
の外側に後車輪の振出しが阻止され、並進する他車との
接触が未然に防止され、また低速走行で旋回する際には
、旋回半径が小さくされ、タイヤの横滑りが綴和され、
そのタイヤの摩耗が防止され、旋回性能が向上され、さ
らに高速走行における走行安定性が向上され、しかも、
その高速走行で旋回する際の旋回が安全になり、ホイー
ル・ベースの長い車両、所謂、大型自動車や連結車に非
常に有用である。

発明と具体例との関係 先のように、図面を参照しながら説明されたこの発明の
具体例からして、この発明の属する技術の分野における
通常の知識を有する者にとって、種々の設計的修正や変
更は容易に行われることであり、さらには、その発明の
内容が、その発明の課題を充足し、その発明の効果を達
成するところのその発明に本質的に同じである態様に容
易に置き換えられるでしょう。

【図面の簡単な説明】

図は、トラクタに適用されたこの発明の車両に使用され
るパワー・ステアリング・システムの具体例を示す概説
図である。 １１・・・フロント・パワー・ステアリング、１２・・
・リア・パワー・ステアリング、１３・・・コントロー
ラ、１４・・・車速センサ、１５・・・操舵量センサ、
４０・・・トラクタ、４１・・・前車軸、４２．４３・
・・前車輪軸、４４．４５・・・前車輪、５０・・・後
車軸、５１．５２・・・後車輪軸、５３，５４，５５．
５６・・・後車輪。 特許出願人　　日野自動車工業株式会社　−。 代理人　弁理士　　山　　１）　治　　彌　・　１（−
「も

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 フロント・パワー・シリンダ、フロント・コントロール
   ・バルブ、およびフロント・オイル・ポンプなどからな
   り、前車軸の両端に揺動可能に連結された一対の前車輪
   軸を操舵するフロント・パワー・ステアリングと、 リア・パワー・シリンダ、リア・コントロール・バルブ
   、およびリア・オイル・ポンプなどからなり、後車軸の
   両端に揺動可能に連結された一対の後車輪軸を操舵する
   リア・パワー・ステアリングと、 低速走行では、車速センサ、および操舵量センサからの
   信号に応じて、後車輪操舵信号を前車輪操舵に逆位相で
   、かつ、ホイール・ベース長さに車速を関連させて決定
   された時間の遅れを伴わせそして高速走行では、その車
   速センサおよび操舵量センサからの信号に応じて、その
   後車輪操舵信号をその前車輪操舵に同位相になし、その
   後車輪操舵信号でそのリア・コントロール・バルブを制
   御するコントローラ とを含む車両に使用されるパワー・ステアリング・シス
   テム。