JP2551583B2 - 走行輪操作装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として、乗用車、トラックで代表される
自動車に用いられる走行輪操作装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の自動車の走行輪操作装置としては、ステアリン
グ操作はステアリングハンドルで操舵装置を駆動して行
い、ブレーキ操作は、ブレーキペダルで代表されるブレ
ーキ操作具のブレーキ動作に連動して、周知のドラムブ
レーキやディスクブレーキで走行用タイヤ車輪の回転を
制動することにより、走行用タイヤ車輪に転がり抵抗を
与えて制動するものが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記従来の装置によるときは、ブレーキペダ
ルが強く踏まれて走行用タイヤ車輪の回転に過剰な制動
力が働いた場合や、水に濡れた路面や砂利道、雪道、ぬ
かるみ地等、低摩擦係数の路面を走行しているときに、
アスファルト路面など通常の路面走行時と同様にブレー
キペダルが踏まれた場合、ドラムブレーキやディスクブ
レーキの制動力が走行用タイヤ車輪との摩擦力に打ち勝
って、走行用タイヤ車輪の回転が停止するといったいわ
ゆる車輪ロックが生じる。この車輪ロックが生じると、
走行用タイヤ車輪がスリップして、制動距離が長くな
る、車の姿勢が不安定になる等、制動性能が極端に低下
する。

そこで、今日では、ドラムブレーキやディスクブレー
キによる制動力が走行用タイヤ車輪と路面との摩擦力を
越えないように、ドラムブレーキやディスブレーキでの
摩擦力をABS（アンチブレーキロックシステム）と呼ば
れる制御システムによって自動制御し、もって、車輪ロ
ックを防止して走行用タイヤ車輪を回転させつつ制動す
る技術が提案され、かつ、一部で実施されている。しか
し、この場合、路面の種類や状態等の路面情況によっ
て、走行用タイヤ車輪と路面との摩擦力が異なるため、
特に、自動車のように路面情況が刻々と変化する場合、
ドラムブレーキやディスクブレーキの自動制御が非常に
むずかしくなり、高度な制御が必要となる。

要するに、従来では、走行用タイヤ車輪の回転を制動
することで走行にブレーキをかけるようにしていたた
め、スリップといった制動不良が避けられなかったり、
あるいは、そのために制動の制御がむずかしくなったり
していた。

また、車体の進行方向と路面の状況によっては、車輪
の横すべりが生じることもあり、従来の回転に対する制
動だけでは、この横すべりを制御することは不可能であ
った。

本発明は、かかる実情に着目し、スリップ等の制動不
良を招来することがなく、かつ、車輪の横すべり防止を
も行え、しかも、制御が簡単な走行輪操作装置を提供す
る点にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために講じた本発明による走行輪
操作装置の技術手段は、 ［１］ステアリングハンドルのハンドル操作量を検出す
る検出手段と、ブレーキ操作具のブレーキ側への動作を
検出するブレーキ作動検出手段と、移動体の横すべりを
検出する横すべり量検出手段とを設けるとともに、 ［２］左右の走行用の車輪のナックルアームと前記ステ
アリングハンドルとの間を連係して、そのステアリング
ハンドルの操作に伴って前記各車輪を操向作動させる操
作装置を設け、前記操作装置には、前記ステアリングハ
ンドルによる前記各車輪の操向量を各別に修正可能な操
向量修正機構を備えるとともに、 ［３］その操向量修正機構に対する操作指令を前記の各
検出手段での検出結果に基づいて出力する制御指令装置
を設け、 ［４］さらに、前記制御指令装置は、 ［４−１］前記ブレーキ作動検出手段での検出結果に基
づいて、左右の走行用の車輪を互いに逆方向に同一量だ
け操向させてブレーキ操作を行うに必要な前記操向量修
正機構の作動量を演算するブレーキ用操向量演算手段
と、 ［４−２］前記ハンドル操作量の検出手段での検出結果
と前記横すべり量検出手段での横すべり量の検出結果と
に基づいて、左右の走行用の車輪の操向量を、左右各別
に加減して横すべり量を減少させる側に操舵するに要す
る前記操向量修正機構の作動量を演算する横滑り修正量
演算手段とを備え、 ［４−３］かつ、前記の各演算手段での演算結果に基づ
く制御指令を前記操向量修正機構に対して出力するよう
に構成されている。

上記［１］〜［４］に記載の点にその特徴がある。

〔作 用〕

上記技術手段を講じたことによる作用は次の通りであ
る。

第２図に示すように、走行用のタイヤ車輪を操向作動
させた場合、タイヤ車輪には、その車輪に沿ったＹ軸方
向の横力（以下、説明を簡素化するため、キャンバ角零
のときの横力であるコーナリングフォース（Fyl）を用
いる。）が作用し、このコーナリングフォース（Fyl）
は、タイヤの内圧や荷重が決まれば、第３図に示すよう
に、操向量、つまり、進行方向に対するタイヤ車輪の横
すべり角（α）が０から５゜の範囲においてその横すべ
り角（α）に比例する。その結果、路面上でタイヤ車輪
に作用する車輪回転に沿ったＸ軸方向の駆動力（Fx）と
進行方向の力（Fxl）との間には、０＜α＜５゜の範囲
において、 Fxl＝Fxcos α−Fylsinα の関係が成立し、 Fxl（１−cos α）＋Fylcosα なる力が進行方向とは逆方向に作用することになる。つ
まり、ブレーキがかかる。

このように、走行用タイヤ車輪を操向作動させること
によって、走行用タイヤ車輪の回転に制動を与えずと
も、走行用タイヤ車輪に転がり抵抗を与えてブレーキを
かけることができるのである。

そして、本発明の走行輪操作装置によれば、前述の原
理に基づいて、ブレーキ操作で左右の走行用タイヤ車輪
を互いに逆方向に同一量をもって操向作動させることに
より、左右の走行用タイヤ車輪に大きさが同じで互いに
逆方向のコーナリングフォースを発生させるようにして
あるため、各車輪に作用するコーナリングフォースによ
る左右への操向を互いに打ち消した状態で、両車輪に等
しい転がり抵抗を与えることができる。

しかも、左右の車輪の操向量、つまり、横すべり角
（α）を調整することにより前記コーナリングフォース
を調節できるため、左右の車輪に与える転がり抵抗を、
車輪に対する制動力の付与によらず操向量によって調整
できる。つまり、横すべり検出手段の検出結果に基づい
て、左右の車輪の横すべり角（α）を左右で各別に制御
することにより、左右車輪の横すべりをも防止できるこ
とになる。

〔発明の効果〕

その結果、急激にブレーキ操作された場合や、路面の
摩擦係数が低い場合であっても、車輪ロックを招来する
ことなく、かつ、車輪の操向作動にかかわらず進行方向
を変更させることなく、ブレーキをかけることができる
ようになった。

また、左右車輪の横すべりを伴う制動に対しても、そ
の横すべりを防止した状態での制動を行うことができ
る。

しかも、そのための制御をも、操舵量検出手段とブレ
ーキ作動検出手段と横すべり量検出手段との検出結果に
基づいて、割合に簡単に行うことができる走行輪操作装
置を提供できるようになった。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を示す。

第１図に示すように、操向兼走行用の左右一対の前車
輪（1A），（1B）と走行用の左右一対の後車輪（2A），
（2B）とを備えた自動車の走行輪操作装置であって、こ
れは、ステアリングハンドル（６）により操向操作され
る前車輪（1A），（1B）をブレーキ用の車輪（Ａ），
（Ｂ）とするものであり、ブレーキペダル（３）（ブレ
ーキ操作具の一例）を設けるとともに、このブレーキペ
ダル（３）のブレーキ動作に連動して、前記前車輪（1
A），（1B）を横すべり角（α）で０から５゜の範囲の
各別に操向作動させるように構成されている。

具体的には、左右の走行用の前車輪（1A），（1B）の
ナックルアーム（5A），（5B）と前記ステアリングハン
ドル（６）との間を連係して、そのステアリングハンド
ル（６）の操作に伴って前記各前車輪（1A），（1B）を
操向作動させる操作装置（４）と、その操作装置（４）
を制御する制御装置とを設けて構成される。

前記操作装置（４）は、前車輪（1A），（1B）のナッ
クルアーム（5A），（5B）をハンドル（６）の動作に応
じて連係作動させるタイロッド（７）に、油圧が供給さ
れることによりその内蔵スプリング（図示せず）の付勢
力に抗して前記ナックルアーム（5A），（5B）のそれぞ
れをトーイン増大側に揺動させるように作動する単動型
の油圧シリンダ（8A），（8B）（操向量修正機構の一
例）を介装し、かつ、その油圧シリンダ（8A），（8B）
に対して油圧ポンプ（Ｐ）の圧油の供給を制御する操作
バルブ（12B），（12B）とを備えて構成されている。そ
して、前記ブレーキペダル（３）で操作されたブレーキ
動作量に応じた油量を、後述する制御装置で制御される
油圧制御バルブ（12A），（12B）の操作により、油圧供
給路（10A），（10B）を介して前記油圧シリンダ（8
A），（8B）に供給するように構成されている。

つまり、ブレーキペダル（３）がブレーキ側に動作し
たとき、それに応動した油圧制御バルブ（12A），（12
B）の作動で油圧シリンダ（8A），（8B）をブレーキ側
に作動させることにより、この油圧シリンダー（8A），
（8B）の力で駆動力として左右の前車輪（1A），（1B）
をトーイン増大側に操向作動させる一方、ブレーキペダ
ル（３）がブレーキ解除側に動作したとき、それに応動
した油圧制御バルブ（12A），（12B）の作動で油圧シリ
ンダ（8A），（8B）をブレーキ解除側に作動させつつ、
トーイン側に操向作動した前車輪（1A），（1B）自体に
走行時に作用するセルフアライングトルクを駆動力とし
て左右の前車輪（1A），（1B）を反対側に操向作動さ
せ、もって、ブレーキペダル（３）の操作位置に応じた
操向姿勢に左右の前車輪（1A），（1B）を操向させるよ
うに構成されている。

また、前記制御装置は、ブレーキペダル（３）の動作
量を検出するブレーキ作動検出手段としてのブレーキセ
ンサ（13）と、ステアリングハンドル（６）の操舵量を
検出する手段としての操舵量検出センサ（９）と、移動
体の横すべりを検出する横すべり量検出手段としての横
すべり量検出センサ（16）とを設けるとともに、前記の
各センサ（13），（９），（16）の検出作動に基づいて
前記操作装置（４）に対して操作指令を出力する制御指
令装置（15）を設けて構成されている。

前記制御指令装置（15）は、マイクロコンピュータで
構成され、その内部メモリーに、前記ブレーキ作動検出
手段（13）での検出結果に基づいて、左右の走行用の車
輪（Ａ），（Ｂ）を互いに逆方向に同一量だけ操向させ
てブレーキ操作を行うに必要な前記油圧シリンダ（8
A），（8B）の作動量を演算するブレーキ用操向量演算
手段（101）と、前記ハンドル操作量の検出手段（９）
での検出結果と前記横すべり量検出手段（16）での横す
べり量の検出結果とに基づいて、左右の走行用の車輪
（Ａ），（Ｂ）の操向量を、左右各別に加減して横すべ
り量を減少させる側に操舵するに要する前記油圧シリン
ダ（8A），（8B）の作動量を演算する横滑り修正量演算
手段（102）とが記憶されていて、かつ、それらの各演
算手段（100），（101），（102）での演算結果に基づ
く制御指令を前記操作装置（４）の前記油圧シリンダ
（8A），（8B）に対して出力するように構成されてい
る。

これによって、ステアリングハンドル（６）の操舵量
を検出するセンサ（９）の検出情報と、前記ブレーキセ
ンサ（13）の検出情報とに基づいて、ステアリングハン
ドル（６）の操向操作量に対応する前車輪（1A），（1
B）の操舵位置を基準として、その操舵位置からブレー
キペダル（３）の動作量に応じた操作量をもって前車輪
（1A），（1B）がさらに操向されるように、かつ、前記
横すべり量検出センサ（16）での横すべり量の検出結果
に基づいて、左右の走行用の車輪（Ａ），（Ｂ）の操向
量をさらに左右各別に加減して横すべり量を減少させる
側に修正されるように、前記油圧シリンダ（11A），（1
1B）の駆動回路（14A），（14B）に対する制御指令が出
力される。

つまり、横すべりを検出するセンサ（16）と、ステア
リングハンドル（６）の操舵量を検出するセンサ（９）
との検出情報をマイクロコンピュータからなる制御指令
装置（15）に入力させて、マイクロコンピュータから駆
動回路（14A），（14B）へのブレーキセンサ（13）に基
づく作動情報を補正し、直進走行時やステアリングハン
ドル（６）を操作して操向走行時といった非制動時には
前車輪（1A），（1B）を横すべり防止ために操向作動さ
せ、それらからの制動時には、前車輪（1A），（1B）を
横すべり防止と制動のために操向作動させる。

もちろん、横すべり防止のための前車輪（1A），（1
B）の操向形態としては、前車輪（1A），（1B）のうち
の片方のみを操向させる形態と両方を操向させる形態と
があり、後者の形態の場合は、前車輪（1A），（1B）が
同一方向に操向することになる。その結果、横すべりを
伴う制動時には、その横すべり防止のために、前車輪
（1A），（1B）がともにトーイン側又はトーアウト側に
操向しているとは限らず、また、その操向量も異なった
ものになる。

尚、横すべりを検出するセンサ（16）としては、例え
ば加速度計やジャイロなど、周知のセンサを用いればよ
く、移動体の進行方向とステアリング方向との相関から
横すべり量を判断するように用いるものである。

もって、走行ブレーキ装置は、ブレーキペダル（３）
のブレーキ側の動作で左右の前車輪（1A），（1B）をト
ーイン増大側に操向作動させることにより、左右の前車
輪（1A），（1B）に互いに方向が逆で大きさが等しいコ
ーナリングフォース（Fyl）を作用させて、左右の前車
輪（1A），（1B）の回転面に沿ってＸ軸方向の駆動力
（Fx）に対して進行方向の力（Ｆ）を減少させる。つま
り、ブレーキ力を発生するように構成されている。もち
ろん、第３図に示すように、横すべり角（α）が０゜か
ら５゜の範囲にあるときはコーナリングフォース（Fy
l），（Fy2）が横すべり角（α）に比例することから、
左右の前車輪（1A），（1B）の操向量に比例してブレー
キ力が変化する。

〔別実施例〕

以下、本発明の他の実施例を示す。

［１］上記実施例において、第１図中の点線で示すよう
に、ブレーキペダル（３）のブレーキ側への動作に連動
して、前車輪（1A），（1B）または後車輪（2A），（2
B）若しくは両者の回転に制動力を付与するディスクブ
レーキやドラムブレーキ等の摩擦式ブレーキ（11）を併
用して実施する。

［２］上記実施例において、後車輪（2A），（2B）も操
向自在に構成し、油圧制御バルブ（12A），（12B）に応
動して後車輪（2A），（2B）をともにトーイン増大側に
同量に走行させる油圧シリンダ（8A），（8B）を設け、
もって、全車輪（1A），（1B），（2A），（2B）をブレ
ーキ用の車輪（Ａ），（Ｂ）として、全車輪（1A），
（1B），（2A），（2B）のトーイン増大側への走行でブ
レーキをかけるように構成する。

［３］上記実施例では、前車輪（1A），（1B）をブレー
キ用の車輪（Ａ），（Ｂ）としたが、ブレーキ用の車輪
（Ａ），（Ｂ）としては、後車輪（2A），（2B）のみで
あっても良い。

［４］上記実施例では、ブレーキ用の車輪（Ａ），
（Ｂ）として、トーイン増大側への操向でブレーキをか
けるものを示したが、ブレーキ用の車輪の（Ａ）（Ｂ）
としては、トーアウト増大側への操向でブレーキをかけ
るものであっても良い。

［５］上記実施例では、キャンバーを一定としたが、ト
ーイン増大側又はトーアウト増大側への車輪（Ａ），
（Ｂ）の操向に伴って、キャンバーを、そのキャンバー
スラストが増大する方向に変更させるようにし、そのキ
ャンバースラストを利用してより制動力を向上するよう
にしても良い。

［６］上記実施例では、自動車の走行輪操作装置を示し
たが、飛行機の走行輪操作装置にも本発明は適用でき
る。

［７］また、操作装置（４）の構成は、適宜変更可能で
ある。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
ために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の
構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る走行輪操作装置の実施例を示し、第
１図は本発明の実施例を示す概略平面図であり、第２図
は車輪に作用する力を示す原理図であり、第３図はコー
ナリングフォースと横すべり角の関係を示すグラフであ
る。 （３）……ブレーキ操作具、（４）……操作装置、（5
A），（5B）……ナックルアーム、（６）……ステアリ
ングハンドル、（8A），（8B）……操向量修正機構、
（９）……操舵量の検出手段、（13）……ブレーキ作動
検出手段、（15）……制御指令装置、（16）……横すべ
り量検出手段、（101）……ブレーキ用操向量演算手
段、（102）……横滑り修正量演算手段、（Ａ），
（Ｂ）……車輪、（α）……横すべり角。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−80915（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−68161（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−14761（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−54067（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−113273（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−57195（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリングハンドル（６）のハンドル操
   作量を検出する検出手段（９）と、ブレーキ操作具
   （３）のブレーキ側への動作を検出するブレーキ作動検
   出手段（13）と、移動体の横すべりを検出する横すべり
   量検出手段（16）とを設けるとともに、左右の走行用の
   車輪（Ａ），（Ｂ）のナックルアーム（5A），（5B）と
   前記ステアリングハンドル（６）との間を連係して、そ
   のステアリングハンドル（６）の操作に伴って前記各車
   輪（Ａ），（Ｂ）を操向作動させる操作装置（４）を設
   け、 前記操作装置（４）には、前記ステアリングハンドル
   （６）による前記各車輪（Ａ），（Ｂ）の操向量を各別
   に修正可能な操向量修正機構（8A），（8B）を備えると
   ともに、その操向量修正機構（8A），（8B）に対する操
   作指令を前記の各検出手段（13），（９），（16）での
   検出結果に基づいて出力する制御指令装置（15）を設
   け、 さらに、前記制御指令装置（15）は、前記ブレーキ作動
   検出手段（13）での検出結果に基づいて、左右の走行用
   の車輪（Ａ），（Ｂ）を互いに逆方向に同一量だけ操向
   させてブレーキ操作を行うに必要な前記操向量修正機構
   （8A），（8B）の作動量を演算するブレーキ用操向量演
   算手段（101）と、 前記ハンドル操作量の検出手段（９）での検出結果と前
   記横すべり量検出手段（16）での横すべり量の検出結果
   とに基づいて、左右の走行用の車輪（Ａ），（Ｂ）の操
   向量を、左右各別に加減して横すべり量を減少させる側
   に操舵するに要する前記操向量修正機構（8A），（8B）
   の作動量を演算する横滑り修正量演算手段（102）とを
   備え、 かつ、前記の各演算手段（101），（102）での演算結果
   に基づく制御指令を前記操向量修正機構（8A），（8B）
   に対して出力するように構成されている走行輪操作装
   置。
2. 【請求項２】前記操向量修正機構（8A），（8B）による
   左右の車輪（Ａ），（Ｂ）の修正操向量が、横すべり角
   （α）で０゜から５゜の範囲である特許請求の範囲第１
   項に記載の走行輪操作装置。