JPH0818567B2 - 車両に使用されるパワー・ステアリング・システム - Google Patents

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バス、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は、一般走行時に旋回
すると、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。

また、特開昭59−81273号公報には、車両の四輪操舵
装置が開示された。この四輪操舵装置は、前輪転舵角に
対する後輪転舵角が車速の増加に応じて逆位相から同位
相に変化させる第１の特性と、車両の発進から設定時間
の間は後輪転舵角を零に制御する第２の特性とを備える
ので、その第２の特性は、車両が車庫や駐車場から発進
する場合にのみにしか使用できず、車両が一般走行中に
旋回すると、その旋回の開始時には、車体の後方部分が
前輪軌跡の外側へ食み出された。

発明の目的・課題 この発明の目的・課題は、車両の一般走行および旋回
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
走行安定性を向上させ、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る。

目的・課題に係る発明の概要： 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・ポンプなどから組み立てられ
て前車軸の両端に揺動可能に連結される一対の前車輪軸
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・ポンプなどから組み立てられて後車軸
の両端に揺動可能に連結される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、前
車輪操舵に逆位相に決定され、そして、ホィール・ベー
ス長さおよび0.7ないし1.3の範囲の補正係数で補正され
る車速で決定される時間遅れを伴う後車輪操舵信号で、
また、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、その前車輪操舵に同位相に決定
される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み、そのコントローラ
の制御下で、四輪操舵を可能にして、車両の一般走行お
よび旋回の際、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、旋回開始時に、前車輪の旋回軌跡
の外側に後車輪を振り出すこと、所謂、車体の後方部分
が前輪軌跡の外側に食み出すことを阻止するところであ
る。

具体例の説明 以下、この発明の車両に使用されるパワー・ステアリ
ング・システムの特定された具体例について、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41
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の両端に揺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、
ホィール・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を動かし、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、前者輪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21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25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・ホィール27と、そのステアリング・
ホィール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23、
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・ポンプ35、リア・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31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・ボア内に動かす電気アクチュエ
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・
ポート、一対のシリンダ・ポート、およびタンク・ポー
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34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11に関連させて、
そのリア・パワー・ステアリング12を動かす。

そして、このコントローラ13は、主として、入力およ
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、ホィール・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輪操舵信号の遅れ
（Δｔ）は、ホィール・ベース長さをＬ（ｍ）、車速を
Ｖ（m/sec）、および補正係数をηで示すならば、次式 Δｔ＝L/η・Ｖ で与えられ、このトラクタ40では、そのホィール・ベー
ス長さ（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40km/h以上であるが、車両によっては、その車
速（Ｖ）は60km/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
せて動かし、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、所
謂、車体の後方部分が前輪軌跡の外側に食み出しを未然
に阻止し、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40の走行速度を検
出するもので、そのトラクタ40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40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23,35が
運転され、そのフロント・オイル・ポンプ23から吐き出
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36,37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
かれていると、それぞれのポンプ・ポートに送られた圧
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14
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・ホィール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を動かせる態勢
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・ホィール27が左右の何れかの方向に操舵されると、
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。

その後車輪操舵出力電流は、そのステアリング・ホィ
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ィール・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動かされ、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は動かされる。

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が動かされるので、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のホィール・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53,54,55,5
6がその前車輪44,45の旋回軌跡の外側に振り出されず、
所謂、そのトラクタ40の後方部分が前輪軌跡の外側に食
み出されるので阻止され、そして、旋回半径が小さくさ
れて円滑に旋回された。

また、そのトラクタ40が高速走行され、そのステアリ
ング・ホィール27が左右の何れかの方向に操舵される
と、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・ホィール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動かされ、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は動かされる。

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が動かされるので、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53,54,55,56がその前車輪4
4,45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、
上述されたように動かされる際にも、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・ホィール27が操舵されるに伴って、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20の一対のシリン
ダ室に選択的に供給され、そのフロント・パワー・シリ
ンダ20が動かされ、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26にそのピットマン・ア
ーム24およびドラッグ・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。

先のように、図面を参照して説明されたこの発明の具
体例から明らかであるように、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、この発明
の内容は、その発明の課題を成し遂げるためにその発明
の成立に必須であってその発明の性質であるところのそ
の発明の技術的本質に由来し、そして、それを内在させ
ると客観的に認められる態様に容易に具体化される。

発明の便益 上述から理解されるように、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・ポンプなどから組み立てられて
前車軸の両端に揺動可能に連結される一対の前車輪軸を
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・ポンプなどから組み立てられて後車軸の
両端に揺動可能に連結される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、前車
輪操舵に逆位相に決定され、そして、ホィール・ベース
長さおよび0.7ないし1.3の範囲の補正係数で補正される
車速で決定される時間遅れを伴う後車輪操舵信号で、ま
た、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、その前車輪操舵に同位相に決定さ
れる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ので、この発明の車両
に使用されるパワー・ステアリング・システムでは、車
両の一般走行および旋回の際、旋回軌跡に及ぼす内輪差
および外輪差の影響が省かれ、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、所謂、車
体の後方部が前輪軌跡の外側に食み出すことが阻止さ
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
の横滑りが緩和され、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、ホィール・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。

【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慨説
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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−81273（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−128053（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−81268（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−148763（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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
   プなどから組み立てられて前車軸の両端に揺動可能に連
   結される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・ポンプなどから組み立てられ
   て後車軸の両端に揺動可能に連結される一対の後車輪軸
   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、前車輪操舵に逆位相に決定され、そし
   て、ホィール・ベース長さおよび0.7ないし1.3の範囲の
   補正係数で補正される車速で決定される時間遅れを伴う
   後車輪操舵信号で、また、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、その前車輪
   操舵に同位相に決定される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。