(57)【要約】【課題】コストアップや重量増加を招くことなく後輪を操舵して車両の旋回走行安定性を高めることができる車両の後輪操舵装置を提供すること。【解決手段】後輪１をトーションビーム式のリヤサスペンション２によって車体に懸架する車両の後輪操舵装置１２を、前記後輪１に駆動力を伝達するプロペラシャフト５の回転をラック１４の車幅方向の往復直線運動に変換するラックアンドピニオン機構（運動変換機構）１３を設け、該ラックアンドピニオン機構１３によって変換されたラック１４の往復直線運動を左右のタイロッド１５を介して前記リヤサスペンション２に伝達し、該リヤサスペンション２をその車体取付点の弾性を利用して左右方向に傾けるように移動させて前記後輪１を操舵するよう構成する。【選択図】図１
2013039842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後輪をトーションビーム式のリヤサスペンションによって車体に懸架する車両の後輪操舵装置であって、
前記後輪に駆動力を伝達するプロペラシャフトの回転を車幅方向の往復直線運動に変換する運動変換機構を設け、該運動変換機構によって変換された往復直線運動を左右のタイロッドを介して前記リヤサスペンションに伝達し、該リヤサスペンションをその車体取付点の弾性を利用して左右方向に傾けるように移動させて前記後輪を操舵するよう構成したことを特徴とする車両の後輪操舵装置。
【請求項２】
前記プロペラシャフトから前記運動変換機構に至る動力伝達経路に、前記プロペラシャフトの回転速度を変更して前記運動変換機構に伝達する変速機構を設けたことを特徴とする請求項１記載の車両の後輪操舵装置。
【請求項３】
前記プロペラシャフトから前記運動変換機構に至る動力伝達経路の変速機構と運動変換機構の間に、前記運動変換機構によって変換される直線運動の方向を変更する操舵方向切換機構を設けたことを特徴とする請求項２記載の車両の後輪操作装置。
【請求項４】
前記プロペラシャフトから前記運動変換機構に至る動力伝達経路に、前記プロペラシャフトの前記運動変換機構への回転伝達を断接するクラッチ機構を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車両の後輪操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、後輪をトーションビーム式のリヤサスペンションによって車体に懸架する車両の後輪操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両には、旋回走行安定性を高めるために前輪の操舵時に後輪を補助的に操舵させる後輪操舵装置を備えたものがある。斯かる後輪操舵装置の駆動源には、エンジンのクランク軸によって駆動される油圧ポンプの油圧が用いられていた。
【０００３】
しかしながら、後輪操舵装置の駆動源に油圧を用いると、油圧ポンプやバルブを別途必要とし、油圧配管をエンジンルームから引く必要があるために部品点数が多くなり、コストアップや重量増加を招くという問題があった。又、作動油漏れ等のメンテナンス上不利な点もあった。
【０００４】
後輪操舵装置のアクチュエータとして油圧ポンプに代えて電動モータを使用することも考えられるが、この場合も電動モータやモータ駆動回路を新設する必要があり、コスト的に不利である。
【０００５】
そこで、特許文献１には、後輪を電動モータで駆動する後輪電動車両において、後輪を駆動するための電動モータを後輪操舵装置のアクチュエータとして使用する提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１７８６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１において提案された後輪操舵装置は、後輪の駆動を電動モータで行う後輪駆動車両に適用が限定されるという問題がある。
【０００８】
ところで、ビスカスカップリングを用いたフルタイム４ＷＤ（四輪駆動）の車両は、通常走行時にはほぼ前輪の駆動力で走行しており、プロペラシャフトを介して後輪に伝達される駆動力は、滑り易い低摩擦係数の道路での発進時等においてしか使用されておらず、有効には利用されていないのが実情である。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、コストアップや重量増加を招くことなく後輪を操舵して車両の旋回走行安定性を高めることができる車両の後輪操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、後輪をトーションビーム式のリヤサスペンションによって車体に懸架する車両の後輪操舵装置であって、前記後輪に駆動力を伝達するプロペラシャフトの回転を車幅方向の往復直線運動に変換する運動変換機構を設け、該運動変換機構によって変換された往復直線運動を左右のタイロッドを介して前記リヤサスペンションに伝達し、該リヤサスペンションをその車体取付点の弾性を利用して左右方向に傾けるように移動させて前記後輪を操舵するよう構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記プロペラシャフトから前記運動変換機構に至る動力伝達経路に、前記プロペラシャフトの回転速度を変更して前記運動変換機構に伝達する変速機構を設けたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記プロペラシャフトから前記運動変換機構に至る動力伝達経路の変速機構と運動変換機構の間に、前記運動変換機構によって変換される直線運動の方向を変更する操舵方向切換機構を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記プロペラシャフトから前記運動変換機構に至る動力伝達経路に、前記プロペラシャフトの前記運動変換機構への回転伝達を断接するクラッチ機構を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、プロペラシャフトの回転を利用して後輪を操舵するようにしたため、油圧ポンプや電動モータ等のアクチュエータを別途設ける必要がなく、コストアップや重量増加を招くことなく車両の旋回走行安定性を高めることができる。具体的には、プロペラシャフトの回転は運動変換機構によって車幅方向の往復直線運動に変換され、その往復直線運動が左右のタイロッドを介してリヤサスペンションに伝達されることによって該リヤサスペンションがその車体取付点の弾性を利用して左右方向に傾けるように移動するため、リヤサスペンションに支持された後輪が補助的に操舵される。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、車両の走行速度に依存するプロペラシャフトの回転速度（トルク）を変速機構によって所望の値に変更することができ、後輪の操舵に必要な駆動力（タイロッドに作用する力）の制御が容易となって後輪の操舵が安定する。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、車両の走行方向（前進又は後進）に依存するプロペラシャフトの回転方向に関わらず、運動変換機構によって変換される直線運動の方向を操舵方向切換機構によって後輪の操舵方向に合わせて変更することができ、後輪の安定した操舵が可能となる。又、プロペラシャフトから運動変換機構に至る動力伝達経路の変速機構と運動変換機構の間に操舵方向切換機構を配置したため、後輪の左右の操舵方向に関わらず操舵時の変速機構の回転方向を一定にすることができ、変速機構の設計上の利点が得られ、該変速機構の小型軽量化を図ることができる。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、プロペラシャフトの動力を後輪の操舵時のみに有効に利用することができ、非操舵時にはプロペラシャフトの動力を後輪の駆動に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る後輪操舵装置を備えた車両後部の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明に係る後輪操舵装置を備えた車両後部の平面図であり、本実施の形態に係る車両はエンジン動力をフロント側とリヤ側に振り分けて四輪を常時駆動して走行するフルタイム４ＷＤであって、リヤ側の駆動力伝達経路にビスカスカップリングを配備している。
【００２１】
本実施の形態に係る車両においては、左右の後輪１は、トーションビーム式のリヤサスペンション２によって車体に懸架されている。ここで、リヤサスペンション２は、平面視Ｈ状のトーションビーム３を備えており、このトーションビーム３の左右両端には車両の前後方向に延びるトレーリングアーム部が配置され、該トレーリングアーム部の前方に向かって延びる左右の前端アーム部３ａの各前端は、ゴムブッシュ４を介して車体に弾性的に取り付けられている。そして、トーションビーム３は、左右のゴムブッシュ４の弾性変形によって前端取付点を中心として車体に対して上下に揺動（回動）することができる。尚、図示しないが、リヤサスペンション２には、左右のショックアブソーバやクッションスプリング等が備えられている。又、トーションビーム３は、左右のゴムブッシュ４の弾性変形によって車体の前後方向の軸に対して左右方向に傾くように左右に揺動することができる。
【００２２】
又、トレーリングアーム部の後方に向かって平行に延びる左右の後端アーム部３ｂには左右の後輪１がそれぞれ回転可能に支持されている。
【００２３】
ところで、車両の幅方向中央にはプロペラシャフト５が前後方向に沿って配設されている。このプロペラシャフト５は、フロント側とリヤ側に振り分けられたエンジン動力のリヤ側の動力を左右の後輪１に伝達する経路に配備されるものであって、その後端はギヤボックス６に動力の伝達可能に連結されている。そして、リヤ側の動力を左右の後輪１に伝達する経路の途中には、駆動力の伝達経路としてギヤボックス６内に配されたギヤ７と後輪駆動用クラッチ８及びビスカスカップリング９が設けられ、ディファレンシャルギヤ機構１０に駆動力を伝達している。そして、ディファレンシャルギヤ機構１０からは左右の後車軸１１が延びており、左右の後車軸１１の外端部には後輪１が取り付けられている。
【００２４】
而して、本実施の形態に係る車両には、プロペラシャフト５の回転を利用して後輪１を補助的に操舵する後輪操舵装置１２が設けられている。この後輪操舵装置１２には、プロペラシャフト５の回転を車幅方向の往復直線運動に変換する運動変換機構としてのラックアンドピニオン機構１３が設けられており、このラックアンドピニオン機構１３の車幅方向に配されたラック１４の左右両端は、左右のタイロッド１５を介してトーションビーム３の左右の後端アーム部３ｂに連結されている。
【００２５】
又、プロペラシャフト５からラックアンドピニオン機構１３に至る動力伝達経路には、プロペラシャフト５のラックアンドピニオン機構１３への回転伝達を断接する後輪操舵用クラッチ１６と、プロペラシャフト５の回転速度を変更する変速機構であるベルト式変速装置１７と、ラックアンドピニオン機構１３の直線運動の方向を変更する操舵方向切換機構１８が設けられており、これらの後輪操舵用クラッチ１６とベルト式変速装置１７及び操舵方向切換機構１８はギヤボックス６内に収容されている。
【００２６】
ここで、前記後輪操舵用クラッチ１６の入力側にはギヤ１９が設けられており、このギヤ１９はプロペラシャフト５に設けられた前記ギヤ７に常時噛合している。又、後輪操舵用クラッチ１６の出力側にはベベルギヤ２０が設けられており、このベベルギヤ２０は、前記ベルト式変速装置１７の一方のプーリ２１を支持する回転軸２２に結着されたベベルギヤ２３に噛合している。
【００２７】
ベルト式変速装置１７の一方のプーリ２１とこれの後方に配された他方のプーリ２４との間には無端状のベルト２５が巻装されている。そして、プーリ２４を支持する回転軸２６の一端にはベベルギヤ２７が結着されており、このベベルギヤ２７は、前記操舵方向切換機構１８の入力軸に結着されたベベルギヤ２８に噛合している。
【００２８】
操舵方向切換機構１８は、プロペラシャフト５からラックアンドピニオン機構１３に至る動力伝達経路のタイロッド１５側（つまり、動力伝達経路のベルト式変速装置１７と運動変換機構との間）に配置されており、操舵方向切換機構１８の後端から車両後方に向かって延出する出力軸にはラックアンドピニオン機構１３のピニオン２９が結着されている。そして、このピニオン２９は、ラックアンドピニオン機構１３のラック１４に噛合している。
【００２９】
而して、車両の走行中において後輪１の操舵を必要としないときには、後輪駆動用クラッチ８が接続（ＯＮ）され、後輪操舵用クラッチ１６が開放（ＯＦＦ）され、プロペラシャフト５の回転はビスカスカップリング９を介してディファレンシャルギヤ機構１０へと伝達され、該ディファレンシャルギヤ機構１０から左右の後車軸１１を経て左右の後輪１へと伝達され、後輪１がプロペラシャフト５から伝達されるエンジン動力の一部によって回転駆動される。
【００３０】
他方、後輪１の操舵がなされるときには、後輪駆動用クラッチ８が開放（ＯＦＦ）され、後輪操舵用クラッチ１６が接続（ＯＮ）され、プロペラシャフト５の回転はベベルギヤ２０，２３、ベルト式変速装置１７及びベベルギヤ２７，２８を経て減速されて操舵方向切換機構１８へと伝達される。操舵方向切換機構１８においては、ラックアンドピニオン機構１３のラック１４の直線運動の方向が後輪１の操舵方向に合わせて変更される。つまり、操舵方向切換機構１８は、後輪１の操舵必要方向に合わせて、入力軸に結着されたベベルギヤ２８の回転方向に対して、出力に結着されたラックアンドピニオン機構１３のピニオン２９の回転方向を同方向又は逆方向に回転するように切り換えることができる。尚、ベルト式変速装置１７においては、後輪操舵用クラッチ１６の圧着力の調整と併せ、変動するプロペラシャフト５の回転速度とトルクを指定された車速の範囲内（例えば、４０〜１４０ｋｍ／ｈ）において後輪１の操舵に必要なトルク分のみが取り出されるよう回転速度が制御される。
【００３１】
前述のように、操舵方向切換機構１８によって操舵方向（出力軸の回転方向）が切り換えられると、操舵方向切換機構１８の出力軸の回転はラックアンドピニオン機構１３によってラック１４の往復直線運動に変換される。ここで、例えばラック１４が図示矢印方向（左方）に直線運動する場合、これに連結された左側のタイロッド１５は図示矢印方向に移動してトーションビーム３を同方向に押圧し、右側のタイロッド１５は図示矢印方向に移動してトーションビーム３を同方向に引っ張る。この結果、トーションビーム３は、左右のゴムブッシュ４の弾性変形によって後端アーム部３ｂが車両の左側に移動し、車体の前後方向の軸に対して後輪１が右方向に傾くように図１において時計方向に回動し、該トーションビーム３に支持された左右の後輪１が右方向を向くように操舵される。ここで、操舵力は、後輪操舵用クラッチ１６のトルク伝達量の制御（半クラッチの制御等）と、トルクを増大させるベルト式変速装置１７の変速制御によって制御される。
【００３２】
尚、ラック１４が逆方向に直線運動する場合には、以上とはトーションビーム３は図１において反時計方向に回動するため、左右の後輪１は左方向を向くように操舵される。
【００３３】
ところで、本発明に係る後輪操舵装置１２は、車両の高速走行時のレーンチェンジ等における旋回走行安定性を高めるための同位相の操舵に対して有効であって、低速走行時の例えば車庫入れ等における逆位相の操舵を適用の対象とはしていない。因みに、低速走行時にはプロペラシャフト５は殆ど回転していないため、該プロペラシャフト５の動力を取り出して操舵に利用することは困難である。
【００３４】
以上のように、本発明に係る後輪操舵装置１２によれば、プロペラシャフト５の回転を利用して後輪１を操舵するようにしたため、油圧ポンプや電動モータ等のアクチュエータを別途設ける必要がなく、コストアップや重量増加を招くことなく車両の旋回走行安定性を高めることができる。具体的には、プロペラシャフト５の回転はラックアンドピニオン機構１３によってラック１４の車幅方向の往復直線運動に変換され、ラック１４の往復直線運動が左右のタイロッド１５を介してリヤサスペンション２のトーションビーム３に伝達されることによって該トーションビーム３を左右に揺動させることができる。そして、トーションビーム３がその車体取付点のゴムブッシュ４の弾性変形によって車体の前後方向の軸に対して左右方向に傾くよう左右に回動するため、トーションビーム３に支持された後輪１の向き変わり、後輪１を補助的に操舵することができる。
【００３５】
又、車両の走行速度に依存するプロペラシャフト５の回転速度（トルク）をベルト式変速装置１７によって所望の値に変更することができ、後輪１の操舵に必要な駆動力（タイロッド１５に作用する力）の制御が容易となって後輪１の操舵が安定するという効果が得られる。
【００３６】
更に、車両の走行方向（前進又は後進）に依存するプロペラシャフト５の回転方向に関わらず、ラックアンドピニオン機構１３よって変換されるラック１４の直線運動の方向を操舵方向切換機構１８によって後輪１の操舵方向に合わせて変更することができ、後輪１の安定した操舵が可能となる。そして、本実施の形態では、プロペラシャフト５からラックアンドピニオン機構１３に至る動力伝達経路のタイロッド１５側（つまり、動力伝達においてベルト式変速装置１７の下流側であって、変速機構と運動変換機構の間）に操舵方向切換機構１８を配置したため、後輪１の左右の操舵方向に関わらず操舵時のベルト式変速装置１７の回転方向を一定にすることができ、ベルト式変速装置１７の設計上の利点が得られ、該ベルト式変速装置１７の小型軽量化を図ることができる。
【００３７】
その他、本実施の形態では、プロペラシャフト５からラックアンドピニオン機構１３に至る動力伝達経路に、プロペラシャフト５のラックアンドピニオン機構１３への回転伝達を断接する後輪操舵用クラッチ１６を設けたため、プロペラシャフト５の動力を後輪１の操舵時のみに有効に利用することができ、非操舵時にはプロペラシャフト５の動力を後輪１の駆動に使用することができる。
【００３８】
尚、以上は本発明をフルタイム４ＷＤに適用した形態について説明したが、本発明は、プロペラシャフトによって後輪に動力を伝達する方式を採用する他の車両に対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３９】
１      後輪
２      リヤサスペンション
３      トーションビーム
４      ゴムブッシュ
５      プロペラシャフト
８      後輪駆動用クラッチ
１２    後輪操舵装置
１３    ラックアンドピニオン機構（運動変換機構）
１４    ラック
１５    タイロッド
１６    後輪操舵用クラッチ（クラッチ機構）
１７    ベルト式変速装置（変速機構）
１８    操舵方向切換機構
２９    ピニオン
【図１】
2013039842.tif 000003