(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の後側を後前軸と後々軸とによって支持するようにした車両の後輪操舵装置において、
後前軸または後々軸のアクスルの両端にそれぞれキングピンを介して後前輪または後々輪を操舵可能に取付けるとともに、
後々軸または後前軸に取付けられている駆動輪が路面から受ける反力によって該後々軸または後前軸に発生する回転モーメントを伝達手段を介して後前軸または後々軸に伝達して回動させるようになし、車両の進行方向にかかわらず、前記キングピンがキャスタ角を有した状態で取付けられることを特徴とする後輪操舵装置。
【請求項２】
前記伝達手段が、駆動輪が取付けられている後々軸または後前軸に上下に延出されたアームと、後前軸と後々軸との間に配された中間レバーと、前記アームと前記中間レバーと後前軸または後々軸とを連結するロッドとを有し、駆動輪が路面から受ける反力によって該駆動輪を取付けている後々軸または後前軸に生ずる回転モーメントを前記アームと、中間レバーと、ロッドとを介して前記後前軸または後々軸に伝達して該後前軸または後々軸を回動させ、これによって車両の進行方向に応じて前記キングピンの取付け姿勢を変化させ、車両の進行方向にかかわらず前記キングピンがキャスタ角を有するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の後輪操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は後輪操舵装置に係り、とくに車体の後側を後前軸と後々軸とによって支持するようにした車両の後輪操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
積載荷重の大きなトラックにおいては、１軸の後軸でこの荷重の大半を支えることができない。そこで従来より後２軸のトラックが広く用いられている。とくに後２軸をトラニオン式サスペンション装置によって懸架すると、後前軸と後々軸との荷重のアンバランスをなくして両軸で安定に荷重を受けることが可能になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが後２軸であってトラニオン式サスペンション装置によってこれらの２軸を懸架するようにしたトラックの場合には、後前軸と後々軸の中間位置、すなわちトラニオンブラケットの取付け位置において２軸の全荷重を受けることになる。すなわち後２軸であっても荷重を受ける位置は車両の前後方向において１点になってしまい、この位置において大きな荷重を支えることになる。
【０００４】
このような後２軸のトラックにおいて、とくにシングルタイヤから成る前輪に加わる荷重を軽減するためには、後２軸を全体として前方に移動させればよい。すなわちトラニオンブラケットの取付け位置を車両の前方側へ偏倚させることにより、前軸の荷重が軽減される。ところが後２軸を前方へ一緒に移動させると、後々軸よりも後端側のオーバーハング部分の長さが長くなる。従って旋回時に車両の後端が左右に振れることになり、安全性に問題を生ずる。
【０００５】
後々軸よりも後に延出されるオーバーハング部分の長さを一定の範囲内に収め、しかも前輪に加わる荷重を軽減するには、後前軸を前方に移動させるとともに、後前軸と後々軸との間の距離を大きくすることである。ところが操舵不能な後前軸を後々軸に対して大きく前方へ偏倚させると、旋回時に後前軸の車輪が偏摩耗を起し、これによってタイヤの寿命が著しく短くなる問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、後２軸で積載荷重の大半を支持することによって前輪に加わる負担を軽減し、しかも後前軸と後々軸の何れの車輪のタイヤも偏摩耗しないようにした後輪操舵装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車体の後側を後前軸と後々軸とによって支持するようにした車両の後輪操舵装置において、
後前軸または後々軸のアクスルの両端にそれぞれキングピンを介して後前輪または後々輪を操舵可能に取付けるとともに、
後々軸または後前軸に取付けられている駆動輪が路面から受ける反力によって該後々軸または後前軸に発生する回転モーメントを伝達手段を介して後前軸または後々軸に伝達して回動させるようになし、車両の進行方向にかかわらず、前記キングピンがキャスタ角を有した状態で取付けられることを特徴とする後輪操舵装置に関するものである。
ここで、前記伝達手段が、駆動輪が取付けられている後々軸または後前軸に上下に延出されたアームと、後前軸と後々軸との間に配された中間レバーと、前記アームと前記中間レバーと後前軸または後々軸とを連結するロッドとを有し、駆動輪が路面から受ける反力によって該駆動輪を取付けている後々軸または後前軸に生ずる回転モーメントを前記アームと、中間レバーと、ロッドとを介して前記後前軸または後々軸に伝達して該後前軸または後々軸を回動させ、これによって車両の進行方向に応じて前記キングピンの取付け姿勢を変化させ、車両の進行方向にかかわらず前記キングピンがキャスタ角を有するようにすることが望ましい。
【０００８】
本発明の好ましい態様は、車体の後側を支持する後前軸と後々軸との間の軸間距離を１５００ｍｍ以上、より好ましくは１８００ｍｍ以上とし、しかも前軸と後々軸との間の軸間距離に対して後前軸と後々軸との間の軸間距離が２０％以上、より好ましくは２７％以上離れるように後前軸と後々軸とを配するようにする。そして後々輪を操舵不能な固定輪とするとともに、後前輪を左右に操舵可能に後前軸に取付ける。しかも後前輪を操舵可能に後前軸に取付けているキングピンがキャスタ角を有するようにし、このようなキャスタ角によって後前輪がセルフステアを行なうようにする。
【０００９】
このような後前輪のセルフステアは、車両の走行方向に応じてキングピンの取付け姿勢を変化させることによって、車両の進行方向にかかわらず常にキングピンがキャスタ角を有するようにする。このようにすると車両の走行方向が前方であっても後方であっても後前輪が常にセルフステアを行なうことになる。
【００１０】
このようなキングピンの取付け姿勢の変更は、後前軸を車両の走行方向の変更に応じて油圧シリンダ等のアクチュエータによって回動させるようにしてよい。あるいはまた駆動輪を構成する後々輪が取付けられている後々軸が車両の走行時における路面からの反力による回転モーメントを利用し、このような反力による回転モーメントを後前軸に伝達して行なうようにしてもよい。なお上記のような後前輪のセルフステア機能は、高速走行時においては必ずしも必要でない場合がある。従ってこのような場合には、後前輪のセルフステア機能を減殺し、後前輪を固定輪とするように、アクチュエータ等を用いて操舵機構を介して後前輪のナックルを固定するようにしてよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態に係る後２軸のトラックを示すものであって、車体フレーム１０の前端側の部分にはキャブ１１が搭載されている。またキャブ１１の後側であって車体フレーム１０上には荷箱１２が取付けられる。
【００１２】
このようなトラックの車体フレーム１０の前端側の部分は両端に前輪１５を取付けた前軸１６によって支持される。これに対して車体フレーム１０の後側の部分は左右に後前輪１７を取付けた後前軸１８と、左右に後々輪１９を取付けた後々軸２０とによって支持されるようになっている。
【００１３】
ここで前輪１５と後前輪１７と後々輪１９の配置は図２に示すように構成されており、とくに車両の旋回時において、前輪１５が操舵されるとこれに連動して後前輪１７が操舵されるようになっており、後前輪１７の車軸の延長上が後々軸２０の延長上であって車両の旋回中心と一致するようにしている。このような対策によって、後前軸１８を後々軸２０に対して従来のトラックよりも前方へ大きく偏倚させながら、しかも後前輪１７のタイヤの偏摩耗を確実に防止するようにしている。
【００１４】
図３に示す前軸１６と後々軸２０との間の距離Ａはここでは７０００ｍｍに設定されているのに対し、後前軸１８と後々軸２０との距離Ｂは２５００ｍｍに設定されている。ちなみに従来のトラニオンサスペンション装置においては、Ａの値が７０００ｍｍの場合には、Ｂの値は約１３００ｍｍの値に設定されている。すなわちトラニオン式サスペンション装置の後前軸１８と後々軸２０との間の距離の約２倍の値にＢの寸法が設定されている。
【００１５】
前軸１６、後前軸１８、および後々軸２０の配置を図３に示すような配置にすると、荷箱１２の部分にほぼ均等な等分布荷重が加わった場合における３軸１６、１８、２０の荷重配分が、ほぼ１：２：２の割合とすることが可能になる。すなわち後前軸１８と後々軸２０とにそれぞれ加わる荷重の半分の値に前軸１６に加わる荷重を設定することが可能になる。
【００１６】
従って積載荷重が２５トンのトラックの場合には、前軸１６に５トン、後前軸１８に１０トン、後々軸２０に１０トンの荷重がそれぞれ加わるようになる。このような荷重配分の関係は、各車輪１５、１７、１９のタイヤの数に比例した値になる。すなわち各タイヤにはそれぞれ２．５トンの荷重が加わるようになり、これによって前輪１５、後前輪１７、および後々輪１９の総てのタイヤに加わる荷重が等しくなる。
【００１７】
ここで後々軸２０が駆動軸を構成しており、後前軸１８は死軸あるいは従動軸になっている。すなわち後々軸２０には図３に示すように差動歯車装置２３が取付けられており、この差動歯車装置２３とキャブ１１の下側のエンジン２４とがトランスミッション２５およびプロペラシャフト２６を介して連結されており、エンジン２４からの駆動力が後々輪１９に伝達されるようになっている。
【００１８】
次に上記後前軸１８と後々軸２０の懸架の構造について説明すると、とくに図４に示すように、後前軸１８と後々軸２０の取付け位置のほぼ中間位置において、フレーム１０にはトラニオンブラケット６７が取付けられている。このようなトラニオンブラケット６７によってトラニオンシャフト６８が回転自在に支持される。そしてトラニオンシャフト６８の両側にそれぞれトラニオンシート６９が取付けられるようになっている。トラニオンシート６９にはＵボルトを介して前後方向に長いリーフスプリング４０またはビームが取付けられる。
【００１９】
リーフスプリング４０またはビームの前端側の部分とフレーム１０との間には前側のエアスプリング７０が介装される。これに対してリーフスプリング４０またはビームの後端部と車体フレーム１０との間には後側のエアスプリング７１が介装される。そしてリーフスプリング４０の前端側によって後前軸１８が、またリーフスプリング４０の後端側によって後々軸２０がそれぞれ懸架されることになる。
【００２０】
次に上記後前軸１８に取付けられている後前輪１７の操舵機構、とくにそのセルフステアのための機構について説明する。後前軸１８は図５に示すようにエリオット型のアクスルから構成されており、その左右両端にはそれぞれ取付けアーム２９、３０が上下に設けられている。そしてこれらの取付けアーム２９、３０によってキングピン３１の上下の端部がそれぞれ保持されている。そしてキングピン３１の長さ方向の中間位置にナックル３２が操舵可能に取付けられている。
【００２１】
ナックル３２の先端部には中空のスピンドル３３が固着されるとともに、このスピンドル３３にベアリング３６を介してハブ３４が回転自在に取付けられている。そしてハブ３４にホイール３５が取付けられるようになっており、このホイール３５の外周面に取付けられているタイヤによって後前輪１７が構成されている。
【００２２】
上記後前軸１８は図５および図６に示すように、両側にそれぞれ開口から成る挿通部３９を有するとともに、このような挿通部３９をサスペンションばねを構成するリーフスプリング４０が挿通されている。そして上記後前軸１８の両端には取付け部４１を介してトルクロッド４２が連結されている。トルクロッド４２の他端側は図７に示すように油圧シリンダ４３に連結されている。なおこの油圧シリンダ４３はフレーム１０のクロスメンバに支持されている。
【００２３】
上記後前輪１７を支持するナックル３２のナックルアーム４７には図７に示すようにロッド４８が連結されるとともに、このロッド４８が油圧シリンダ４９のピストンロッドに連結されるようになっている。そしてこの油圧シリンダ４９がフレーム１０のクロスメンバに固定されている。
【００２４】
以上のような構成において、通常は油圧シリンダ４９はフリーの状態にあり、このためにこの油圧シリンダ４９と連結されているナックル３２の操舵機能を阻害することがなく、ナックル３２はキングピン３１によって操舵可能になっている。
【００２５】
しかも車両が前進する場合には、図６において実線で示すように、油圧シリンダ４３によってトルクロッド４２を介して後前軸１８が後方に回動されている。すなわち後前軸１８に取付けられているキングピン３１が後方に傾くようになっており、これによってこのキングピン３１によって前進時にキャスタ角を与えるようになっている。
【００２６】
このように本実施の形態においては、前進時において図６に示すようにキングピン３１が後方に傾くように後前軸１８が回動され、しかもキングピン３１によってナックル３２を介して後前輪１７が操舵可能に取付けられている。従ってキングピン３１の軸線が後前輪１７の接地点よりも前方を通過することになり、これによって後前輪１７を前から引張るのと同じ効果が生れる。すなわちキャスタの原理によって後前輪１７がセルフステアを行なう。
【００２７】
従ってこのことから、ステアリングホイールを操舵して図２に示すように前輪１５を操舵すると、左右の後前輪１７はそれぞれ路面から受ける力によってセルフステアを行なうことになる。このときの左右の後前輪１７の回転中心の延長は、固定輪から成る後々輪１９の延長上の１点であって、旋回中心に一致するようになる。従ってこのことから、この車両の旋回時に後前輪１７および後々輪１９は何れもそのタイヤが偏摩耗を起すことがなくなる。
【００２８】
車両が後退する場合には、トランスミッション２５のギヤの切換えに連動してコントローラ４４によって油圧シリンダ４３を作動させ、図６において鎖線で示すように後前軸１８を前方に倒すように回動させる。するとこの後前軸１８に支持されているキングピン３１も前方に倒れるように切換えられる。すなわちキングピン３１が大きく回動されるとともに、車両の走行方向に応じてキャスタ角を有するような姿勢に切換えられる。
【００２９】
従ってこのような状態で車両が後退を行なうと、後前軸１８に取付けられている後前輪１７は路面から受ける力によってセルフステア動作を行なうことになる。従ってこの場合においても、後前輪１７および後々輪１９の偏摩耗が防止されるようになり、円滑な後退動作が達成される。
【００３０】
また高速走行時においては、図７に示す油圧シリンダ４９によってセルフステア機能を減殺するようにしている。油圧シリンダ４９を作動させると、ロッド４８を介してナックルアーム４７が回動され、これによって左右のナックル３２が中立位置に戻されるとともに、この状態で油圧シリンダ４９によってロックされる。すなわちセルフステアのロックが行なわれるために、高速走行時においては後前輪１７を真直ぐ前方に向けた状態で走行することが可能になる。これによって高速走行時の安定性が確保されるようになる。
【００３１】
しかもここでは上述の如く、後前軸１８と後々軸２０とが図４に示すように、それぞれリーフスプリング４０に懸架されるようになっている。ここでリーフスプリング４０はトラニオンブラケット６７およびトラニオンシート６９を介して車体フレーム１０に取付けられるとともに、このリーフスプリング４０の両端と車体フレーム１０との間に前後のエアスプリング７０、７１が配されるようになっている。ここで積載荷重に応じてエアスプリング７０、７１の空気圧が調整されるようになっており、リーフスプリング４０は常にほぼ水平な状態で懸架されるようになっている。
【００３２】
このようなサスペンション機構によって、互いに前後方向に距離が離れている後前軸１８と後々軸２０とに均等に荷重を配分することが可能になるとともに、とくに駆動輪を構成する後々輪１９と路面との間のスリップを防止し、これによって走行に必要な駆動トルクを確実に得ることを可能にしている。
【００３３】
次に別の実施の形態を図８および図９によって説明する。この実施の形態は、油圧シリンダ４３を設ける代りに、駆動輪を構成する後々輪１９が走行する際に路面から受ける反力を利用し、このような力をトルクロッド５４、５５、５６、５７を介して後前軸１８に伝達してこの後前軸１８に取付けられているキングピン３１の取付け姿勢を変更するようにしたものである。
【００３４】
後前軸１８と後々軸２０との間に中間軸５２によって回動可能に中間レバー５３を取付け、後々軸２０の上下に延出されているアームと中間レバー５３とを上下のトルクロッド５４、５５によって連結するようにしている。さらに中間レバー５３と後前軸１８とを上下のトルクロッド５６、５７とによって連結するようにしている。
【００３５】
ここで車両が前方に走行する場合には、エンジン２４からのトルクによって後々輪１９が路面を蹴ることになり、このときに後々輪１９を介して後々軸２０が図９において時計方向に回転するようなモーメントを受ける。このような回転モーメントがトルクロッド５４、５５を介して中間レバー５３に伝達される。従って中間レバー５３が同方向に回動されるとともに、この中間レバー５３の回転が上下のトルクロッド５６、５７を介して後前軸１８に伝達され、後前軸１８が図９に示すように後方に回動される。従って後前軸１８に取付けられているキングピン３１が後に傾くようになる。
【００３６】
これに対して車両が後退する場合には、後々輪１９が路面から受ける力によって後々軸２０が図９において反時計方向に回動するようなモーメントを受けることになる。このモーメントが中間レバー５３を介して後前軸１８に伝達される。
【００３７】
このように後々輪１９が路面から受ける力を利用して後前軸１８を回動させることにより、キングピン３１が車両の進行方向にかかわらず常にキャスタ角を有するようになする。従ってこのような構成によっても、後前輪１７がセルフステアを行なうことになり、このために後前軸１８を後々軸２０に対して前方に大きく偏倚させても、後前輪１７のタイヤの偏摩耗が起ることがない。
【００３８】
またここではエアチャンバ６０を用いて後前輪１７のセルフステアの機能を必要に応じて減殺するようにしている。図８に示すようにエアチャンバ６０はタイロッドアーム６１を開してタイロッド６２に連結されるようになっている。高速走行時においてエアチャンバ６０に圧縮空気を供給し、これによって左右のタイロッドアーム６１をともに押圧し、ナックル３２が中立の状態、すなわち後前輪１７が真直ぐ前に向いた状態でロックするようにしている。従ってこのような構成によれば、高速走行時等にナックル３２がキングピン３１を中心として回動できなくなり、これによって後前輪１７の操舵が阻止されることになり、高速走行の安定性を確保できるようになる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明は、車体の後側を後前軸と後々軸とによって支持するようにした車両の後輪操舵装置において、後前軸または後々軸のアクスルの両端にそれぞれキングピンを介して後前輪または後々輪を操舵可能に取付けるとともに、後々軸または後前軸に取付けられている駆動輪が路面から受ける反力によって該後々軸または後前軸に発生する回転モーメントを伝達手段を介して後前軸または後々軸に伝達して回動させるようになし、車両の進行方向にかかわらず、キングピンがキャスタ角を有した状態で取付けられるようにしたものである。
【００４０】
従って車両の走行時に後前輪または後々輪が路面から受ける力によって後前輪または後々輪がセルフステアを行なうことになり、これによって後前輪または後々輪のタイヤの偏摩耗が防止される。またこのことから、後前軸を後々軸よりも前方に大きく偏倚させた状態で取付けることが可能になる。
【００４１】
車両の進行方向に応じてキングピンの取付け姿勢を変化させる手段を有し、車両の進行方向にかかわらずキングピンがキャスタ角を有するようにした構成によれば、車両が前進する場合のみならず後退する場合においても、後前輪または後々輪がセルフステアを行なうことになり、このために前進時と後退時の何れの場合においても後前輪または後々輪のタイヤの偏摩耗が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】後輪操舵装置を備えるトラックの側面図である。
【図２】同トラックの旋回時の車輪の配置を示す平面図である。
【図３】トラックの全体の配置を示す平面図である。
【図４】後前軸と後々軸の懸架機構を示す側面図である。
【図５】後前輪の取付け機構を示す要部縦断面図である。
【図６】後前軸の回動動作を示す要部断面図である。
【図７】同要部平面図である。
【図８】別の実施の形態の後前軸と後々軸の取付けを示す平面図である。
【図９】同側面図である。
【符号の説明】
１０  車体フレーム
１１  キャブ
１２  荷箱
１５  前輪
１６  前軸
１７  後前輪
１８  後前軸
１９  後々輪
２０  後々軸
２３  差動歯車装置
２４  エンジン
２５  トランスミッション
２６  プロペラシャフト
２９、３０  取付けアーム
３１  キングピン
３２  ナックル
３３  スピンドル
３４  ハブ
３５  ホイール
３６  ベアリング
３９  挿通部（開口）
４０  リーフスプリング
４１  取付け部
４２  トルクロッド
４３  油圧シリンダ
４４  コントローラ
４７  ナックルアーム
４８  ロッド
４９  油圧シリンダ
５２  中間軸
５３  中間レバー
５４〜５７  トルクロッド
６０  エアチャンバ
６１  タイロッドアーム
６２  タイロッド
６７  トラニオンブラケット
６８  トラニオンシャフト
６９  トラニオンシート
７０  エアスプリング（前）
７１  エアスプリング（後）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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