JP2007216732A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転舵方向の如何に拘らず操舵効率の高い切れ角特性を実現すること。
【解決手段】本発明による車両用操舵装置（１００,１０１等）は、車輪を回転可能に支持する車輪支持部材（１１０等）と、車体に支持された部材を含み、キングピン軸を構成する車輪支持部材の回動支点１１０ｄを、車体に対して車両幅方向又は車両斜め前後方向に直線運動又は近似直線運動可能に支持する直線支持機構３００と、一端が車体に回動可能に支持され、他端が前記回動支点よりも車両幅方向外側で前記車輪支持部材に回動可能に支持されるアーム部材２００と、車輪支持部材に連結されたタイロッド４００を含み、操舵時のタイロッドの移動に連動して車輪支持部材を前記回動支点まわりに回動させる操舵機構とを備え、前記アーム部材は、前記直線支持機構を介して、前記車輪支持部材の回動支点１１０ｄを前記タイロッドの移動に連動して前記車両幅方向外側に向けて直線運動又は近似直線運動させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、キングピン軸を構成する車輪支持部材の回動支点を、車体に対して車両幅方向に移動させる機構を備える車両用操舵装置に関する。

従来から、車体の側面に、車輪と、該車輪を回転自在に支持するナックルとを具え、該ナックルを回動することにより前記車輪の転舵を行う車両の操舵装置において、操舵時には、前記ナックルを前記車体側面から離れるよう車幅方向外方へ押し出すことにより、前記車輪を転舵することを特徴とする車両の操舵装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−５３４７１号公報

しかしながら、上記の従来技術による車両の操舵装置においては、リンクを一定方向に回動させることで、ナックルを車幅方向外方へ押し出すように構成しているため、転舵方向（外切り又は内切り）によっては、リンクの回動方向と車輪の転舵方向が逆方向となる場合がある。リンクの回動方向と車輪の転舵方向が逆方向となると、その分だけタイヤ切角が小さくなり、操舵効率が悪くなる。

そこで、本発明は、転舵方向の如何に拘らず操舵効率の高い切れ角特性を実現することができる車両用操舵装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明に係る車両用操舵装置は、車輪を回転可能に支持する車輪支持部材と、
車体に支持された部材を含み、キングピン軸を構成する車輪支持部材の回動支点を、車体に対して車両幅方向又は車両斜め前後方向に直線運動又は近似直線運動可能に支持する直線支持機構と、
一端が車体に回動可能に支持され、他端が前記回動支点よりも車両幅方向外側で前記車輪支持部材に回動可能に支持されるアーム部材と、
車輪支持部材に連結されたタイロッドを含み、操舵時のタイロッドの移動に連動して車輪支持部材を前記回動支点まわりに回動させる操舵機構とを備え、
前記アーム部材は、前記直線支持機構を介して、前記車輪支持部材の回動支点を前記タイロッドの移動に連動して前記車両幅方向外側に向けて直線運動又は近似直線運動させることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に係る車両用操舵装置において、
前記車輪支持部材の回動支点は、舵角中立状態の車両の上面視で、前記アーム部材の延在する直線と略同一の直線上に設定されることを特徴とする。これにより、車輪の転舵方向の相違によって前記車輪支持部材の回動支点の運動態様が相違することがなくなるので、転舵方向の如何に拘らず適切なタイヤ切角を実現することができる。

第３の発明は、第１又は２の発明に係る車両用操舵装置において、
前記直線支持機構は、車体に支持された２本の第１及び第２リンク部材と、これら第１及び第２リンク部材間を連結する第３リンク部材とからなり、前記第３リンク部材に、前記車輪支持部材の回動支点が設定されたワットリンク機構であることを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明に係る車両用操舵装置において、
前記直線支持機構は、
車体に支持された２本の第１及び第２リンク部材と、これら第１及び第２リンク部材を連結する第３リンク部材とからなるワットリンク機構であり、前記第３リンク部材に、直線支持機構により支持される前記車輪支持部材の第１回動支点が設定され、前記第１又は第２リンク部材に、前記車輪支持部材の第２回動支点が設定され、
前記車輪支持部材は、
前記第１回動支点まわりに回動可能に支持され、車輪を回転可能に支持する第１部材と、
前記第２回動支点まわりに回動可能に支持され、前記第２回動支点よりも車両幅方向外側で前記アーム部材の前記他端を回動可能に支持する第２部材と、
前記第２部材と前記第１部材との間に連結される連結される第３部材とからなることを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明に係る車両用操舵装置において、
前記第２回動支点は、舵角中立状態の車両の上面視で、前記アーム部材の延在する直線と略同一の直線上に設定されることを特徴とする。これにより、車輪の転舵方向の相違によって前記車輪支持部材の回動支点の運動態様が相違することがなくなるので、転舵方向の如何に拘らず適切なタイヤ切角を実現することができる。

第６の発明は、第１〜５のいずれかの発明に係る車両用操舵装置において、
キングピン軸が、前記車輪支持部材の回動支点の前記車両幅方向外側に向けた運動に伴って、直立方向に変化することを特徴とする。これにより、車輪の転舵時にキャスタトレールを小さくして操舵に必要な力を低減することができる。

第７の発明は、第６の発明に係る車両用操舵装置において、
一端が車体に回動可能に支持され、他端が前記車輪支持部材に回動可能に連結される第２アーム部材を有し、前記車輪支持部材の回動支点と前記第２アーム部材の他端の連結点がキングピン軸を構成し、前記第２アーム部材は、前記車輪支持部材の回動支点の運動に伴ってキングピン軸が直立方向に変化するように配置されることを特徴とする。

本発明によれば、転舵方向の如何に拘らず操舵効率の高い切れ角特性を実現することができる車両用操舵装置が得られる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明の実施例１による車両用操舵装置がストラット式サスペンションを備える車両に適用された状態を、車両外側から示す斜視図である。図１は、車輪の１転舵輪に対する構成を代表として示し、他の転舵輪における構成は、左右対称等の形式的な相違以外は実質的に同一であってよい。尚、図１では、明瞭化のため、ホイールやタイヤが図面上省略されている。図示の車輪が駆動輪の場合には、ドライブシャフトが接続されることになる。

本実施例の車両用操舵装置１００は、車輪をアクスルベアリングを介して回転可能に支持するナックル１１０を備える。ナックル１１０は、上下方向に延びる腕部１１０ａ，１１０ｂを備える。

ナックル１１０の上側の腕部１１０ａには、車輪を懸架するストラットアセンブリ７０の下側（ショックアブソーバ３０のピストンシリンダ３４の下端）が接続される。ストラットアセンブリ７０の上側は、アッパーサポート１０を介して車体に支持される。アッパーサポート１０は、エンジンルーム内のサスペンションタワーに設けられる。アッパーサポート１０には、ストラットバーとして機能するショックアブソーバ３０のピストンロッド３２の上端部がゴム等の弾性体を介して支持されている。上下のスプリングシートの間には、ショックアブソーバ３０を取り巻くようにコイルスプリング４０が設けられる。

ナックル１１０の下側の腕部１１０ｂからは、車両幅方向内側に延びる部位１１０ｃ（以下、「ナックルアーム部１１０ｃ」という）が形成される。ナックルアーム部１１０ｃは、上面視で、車両幅方向に延在する部位と車両後方に延在する部位とからなるＬ字状である。ナックルアーム部１１０ｃは、ナックル１１０と別部品であっても良く、その場合、ナックル１１０にボルト等により結合される。尚、本実施例においては、ナックルアーム部１１０ｃを含むナックル１１０が、添付の特許請求の範囲における「車輪支持部材」に対応する。

本実施例の車両用操舵装置１００は、更に、コントロールアーム２００、直線支持機構３００及びタイロッド４００を備える。

コントロールアーム２００の車輪側端部２００ａは、ナックル１１０のナックルアーム部１１０ｃに設定される回動支点２０２にて、ナックル１１０に対して回動可能に連結される。回動支点２０２における支持態様は、実質的にフリーに回転可能な支持態様（例えばボールジョイント等）であってもよいし、弾性部材（例えばブッシュ）を介して回転可能な支持態様であってもよい。

コントロールアーム２００の車体側端部２００ｂは、車体に設定される回動支点２０４にて、車体に対して回動可能に連結される。回動支点２０４における支持態様は、同様に、ボールジョイントやブッシュにより実現されてよい。回動支点２０２及び回動支点２０４におけるコントロールアーム２００の回動軸は、車両の上下方向に略対応にするように設定される。

ナックル１１０のナックルアーム部１１０ｃには、タイロッド４００の一端が回動可能に連結される。タイロッド４００の他端は、車両の左右方向に延在するラックバー（図示せず）に接続される。タイロッド４００を含む操舵機構は、適切な任意の構成であってよい。例えばラックアンドピニオン式ステアリングの場合、ステアリングホイールが操舵されると、ピニオン軸の回転がラックバーの左右の動きに変換され、ラックバーの左右の動きによりタイロッド４００を介して車輪が転舵される。

ナックル１１０のナックルアーム部１１０ｃは、直線支持機構３００を介して、車体に対して車両幅方向に直線運動又は近似直線運動可能に支持される。図示の例では、直線支持機構３００は、車両の前後方向に延びる２つのリンク部材３０２，３０４と、それらを連結する第３リンク部材(連接リンク)３０６とからなるワットリンク機構である。第１及び第２リンク部材３０２，３０４は、それぞれ、一端が車体に対して回動可能に連結され、他端が第３リンク部材３０６に対して回動可能に連結される。同様に、これらの回動可能な支持態様は、ボールジョイントやブッシュにより実現されてよい。これらの回動軸は、車両の上下方向に略対応にするように設定される。

第３リンク部材３０６は、ナックル１１０のナックルアーム部１１０ｃと同様、車両幅方向に延在する。第３リンク部材３０６は、第１及び第２リンク部材３０２，３０４との連結点間に、ナックル１１０のナックルアーム部１１０ｃの回動支点１１０ｄ（即ちナックル１１０の回動支点１１０ｄ）が設定される。即ち、ナックル１１０は、回動支点１１０ｄにて、直線支持機構３００の第３リンク部材３０６に対して回動可能に支持される。回動支点１１０ｄにおける支持態様は、ボールジョイントより実現されてよい。回動支点１１０ｄにおけるナックル１１０の回動軸は、車両の上下方向に略対応にするように設定される。この場合、キングピン軸は、ロアボールジョイント中心を構成する回動支点１１０ｄと、アッパーサポート１０の弾性体の回転中心（弾性中心）とを結んだ直線に対応することになる。以下、回動支点１１０ｄについては、他の回動支点２０２，２０４等との区別のため、便宜上、「ロアボールジョイント中心１１０ｄ」とも称する。

図２は、直線支持機構３００を簡易モデルで表した平面図である。図２には、ノミナル位置（舵角中立位置）での直線支持機構３００の状態が示されており、また、直線支持機構３００の動きにより実現されるロアボールジョイント中心１１０ｄの軌跡が示されている。ロアボールジョイント中心１１０ｄの軌跡は、ワットリンク機構により、ノミナル位置近傍では直線（近似的直線）となる。このようにして、ロアボールジョイント中心１１０ｄは、ワットリンク機構である直線支持機構３００により、車体に対して車両幅方向に近似直線運動可能に支持される。尚、直線支持機構３００は、ワットリンク機構の他、各種のスライダ機構を用いた近似直線運動機構により実現されてもよく、或いは、例えばロバート（Robert）の機構のような、その他の近似直線運動機構により実現されてもよい。例えば、スライダ機構を用いた近似直線運動機構の場合、第３リンク部材３０６又はナックルアーム部１１０ｃ（車幅方向に延びる部位）に車幅方向に延びるスライド溝を形成し、当該スライド溝内にロアボールジョイント中心１１０ｄを摺動可能に支持させることとしてもよい。

図３は、本実施例による車両用操舵装置１００により実現される操舵時の動きを示す平面図である。尚、図３では、車両用操舵装置１００の主要構成要素を簡易モデルで表している。

図３（Ａ）は、舵角中立時の右輪における車両用操舵装置１００の状態を示し、図３（Ｂ）は、右切り時（外切り時）の車両用操舵装置１００の状態を示し、図３（Ｃ）は、左切り時（内切り時）の車両用操舵装置１００の状態を示す。

右切り時について、例えばステアリングホイールが操作され、ラックバー（及びタイロッド４００）が車両幅方向内側へと移動すると、図３（Ｂ）に示すように、ナックル１１０のナックルアーム部１１０ｃがロアボールジョイント中心１１０ｄまわりに回動し始める。また、タイロッド４００の上記動きに連動して、コントロールアーム２００が、回動支点２０４まわりに右方向に回動する。この際、ナックル１１０のナックルアーム部１１０ｃは、コントロールアーム２００との回動支点２０２を介した連結により、車幅方向の位置が規制されるので、図３（Ｂ）にて矢印で示すように、車両幅方向外側に移動しようとする。この結果、図３（Ｂ）に示すように、ナックル１１０のナックルアーム部１１０ｃ（ロアボールジョイント中心１１０ｄ）は、直線支持機構３００を介して、車両幅方向外側に直線的に移動することになる。

換言すると、ナックルアーム部１１０ｃのコントロールアーム２００との連結点（回動支点２０２）は、タイロッド４００の上記動きに連動して、ロアボールジョイント中心１１０ｄと、コントロールアーム２００の車体側端部の回動支点２０４とを、両支点として回動しようとする。この際、ロアボールジョイント中心１１０ｄを回動支点とする回動半径は、回動支点２０４を回動支点とする回動半径よりも小さいことから、コントロールアーム２００の回動角度が増加していくと、コントロールアーム２００の回動によりナックルアーム部１１０ｃの連結点（回動支点２０２）が車両内側に引き込まれる量に対して、ロアボールジョイント中心１１０ｄまわりのナックルアーム部１１０ｃの回動によりナックルアーム部１１０ｃの同連結点が車両内側に引き込まれる量が不足して、ナックルアーム部１１０ｃのロアボールジョイント中心１１０ｄを車両外側に押し出そうとする力が働く。この結果として、ナックルアーム部１１０ｃのロアボールジョイント中心１１０ｄは、図３（Ｂ）に示すように、直線支持機構３００を介して、車両幅方向外側に直線的に移動することになる。

同様に、左切り時について、例えばステアリングホイールが操作され、タイロッド４００が車両幅方向外側へと移動すると、当該タイロッド４００の動きに連動して、コントロールアーム２００が、回動支点２０４まわりに左方向に回動する。この際、ナックル１１０のナックルアーム部１１０ｃは、コントロールアーム２００との回動支点２０２を介した連結により、車幅方向の位置が規制されるので、図３（Ｃ）にて矢印で示すように、車両幅方向外側に移動しようとする。この結果、図３（Ｃ）に示すように、ナックル１１０のナックルアーム部１１０ｃ（ロアボールジョイント中心１１０ｄ）は、直線支持機構３００を介して、車両幅方向外側に直線的に移動することになる。

このように本実施例によれば、操舵機構の操舵時の動きに連動させて、ロアボールジョイント中心１１０ｄを車両幅方向外側に直線的に移動させることができる。即ち、操舵角に応じてキングピン軸を車両外側に移動させることができる。これにより、転舵時のタイヤとサイドメンバー（ホイールハウス）との干渉を防止しつつ、タイヤ切角を増大させることができる。

また、本実施例では、直線支持機構３００を用いることで、ロアボールジョイント中心１１０ｄを直線的に移動させることができるので、転舵方向の相違によりタイヤ切角に有意差が生じることがなくなる。

また、本実施例では、図３（Ａ）に示すように、ナックルアーム部１１０ｃのコントロールアーム２００との連結点（回動支点２０２）と、ロアボールジョイント中心１１０ｄと、コントロールアーム２００の車体側端部の回動支点２０４との３点は、上面視で、略一直線上に配置されている。これにより、右切り時と左切り時の何れに対しても、略同様に、ロアボールジョイント中心１１０ｄを車両幅方向外側に直線的に移動させることができる。これにより、転舵方向の相違によりキングピン軸の車両外側への移動量に実質的な相違が発生せず、この結果、右切り時と左切り時の何れに対しても同等に最大タイヤ切角を大きくすることができる。

また、本実施例では、上述の如く、操舵角の増加に伴ってコントロールアーム２００の回動角度が増加していくと、コントロールアーム２００の回動によりナックルアーム部１１０ｃの連結点（回動支点２０２）が車両内側に引き込まれる量に対して、ロアボールジョイント中心１１０ｄまわりのナックルアーム部１１０ｃの回動によりナックルアーム部１１０ｃの連結点が車両内側に引き込まれる量が不足して、ナックルアーム部１１０ｃのロアボールジョイント中心１１０ｄを車両外側に押し出そうとする力が働く。この力により、ロアボールジョイント中心１１０ｄまわりのナックルアーム部１１０ｃの回動が促進されるので、大操舵角域において必要な操舵力を低減することができる。

尚、本実施例では、ナックル１１０のコントロールアーム２００との連結点（回動支点２０２）は、ナックルアーム部１１０ｃに設定されているが、ロアボールジョイント中心１１０ｄよりも車両幅方向外側に設定される限り、ナックル１１０の如何なる部分に設定されてもよい。

また、本実施例では、タイロッド４００が車輪の車両後方側に接続されているが、タイロッド４００が車輪の車両前方側に接続されてもよい。また、タイロッド４００は、コントロールアーム２００を介してナックル１１０（ナックルアーム部１１０ｃ）に接続されてもよい。即ち、コントロールアーム２００の中央部等にタイロッド４００を連結し、タイロッド４００の移動に連動させてコントロールアーム２００を回動支点２０４まわり回動させることとしてもよい。この場合も、コントロールアーム２００の回動支点２０４まわりの回動に伴って、ロアボールジョイント中心１１０ｄまわりにナックルアーム部１１０ｃが回動されると共に（転舵が実現されると共に）、ロアボールジョイント中心１１０ｄが車両外側に直線的に移動される（キングピン軸の車両外側への移動が実現される）。

また、本実施例による車両用操舵装置において、アッパ側に上述の主要構成要素を配置し、ロア側にサスペンション装置を配置することも可能である（即ち、上下反転させることも可能である）。例えば図４に示す変形例では、ナックル１１０の下側の腕部１１０ｂは、ロアアーム１５０を介して、車体（フレーム等）に対して回動可能に連結される。ロアアーム１５０の回動軸は、トーションバー４２により構成され、ロアアーム１５０の回動軸には、ロータリーダンパー３６（例えば電磁式アブソーバー）が接続される。かかる変形例においては、車輪上下動時（バウンド／リバウンド時）の衝撃は、ロアアーム１５０の上下方向の揺動に伴うトーションバー４２の弾性力及びロータリーダンパー３６の減衰力の作用により緩和される。

図５は、本発明の実施例２による車両用操舵装置がダブルウィッシュボーン式を備える車両に適用された状態を、車両外側から示す斜視図である。図５は、車輪の１転舵輪に対する構成を代表として示し、他の転舵輪における構成は、左右対称等の形式的な相違以外は実質的に同一であってよい。尚、図５では、明瞭化のため、ホイールやタイヤが図面上省略されている。図示の車輪が駆動輪の場合には、ドライブシャフトが接続されることになる。

実施例２による車両用操舵装置１０１は、アッパーアーム１６０の構成に関して主たる特徴を有する。その他の構成（特にロア側の構成）については、上述の実施例１と同様の構成であってよく、同一の参照符号を付して説明を省略する。

アッパーアーム１６０の車輪側端部は、ナックル１１０の上側の腕部１１０ａに設定される回動支点１６２にて、ナックル１１０に対して回動可能に連結される。回動支点１６２における支持態様は、ボールジョイントにより実現されてよい。

アッパーアーム１６０の車体側端部は、車体に設定される回動支点１６４にて、車体に対して回動可能に連結される。回動支点１６４における支持態様は、同様に、ボールジョイントやブッシュにより実現されてよい。回動支点１６２及び回動支点１６４におけるアッパーアーム１６０の回動軸は、車両の上下方向に略対応にするように設定される。即ち、アッパーアーム１６０は、コントロールアーム２００と同様、略水平面内において回動（揺動）可能に構成される。

アッパーアーム１６０の中央部には、ショックアブソーバ３０のピストンシリンダ３４の下端が接続される。上下のスプリングシートの間には、ショックアブソーバ３０を取り巻くようにコイルスプリング４０が設けられる。

本実施例によるアッパーアーム１６０は、上述の如くナックル１１０（ナックルアーム部１１０ｃ）が直線支持機構３００を介して車両幅方向外側に直線的に移動する際、車両前方向に回動するように配置されている。即ち、上述の如く、操舵時のタイロッド４００の動きに連動して、ナックル１１０（ナックルアーム部１１０ｃ）が直線支持機構３００を介して車両幅方向外側に直線的に移動すると、ナックル１１０の動きに連動して、ナックル１１０の上部を支持するアッパーアーム１６０が車両幅方向外側に押し出される。この際、本実施例によるアッパーアーム１６０は、車両前方向に回動して、上記のナックル１１０の動きを吸収する。

図６は、本実施例による車両用操舵装置１０１により実現される操舵時の動作を示す図である。図６は、アッパーアーム１６０の作用の説明のために参照されるものであるため、ロア側の構成（コントロールアーム２００や直線支持機構３００等）については図面上省略されている。

図６（Ａ）は、舵角中立時の車両用操舵装置１０１の状態を、簡易モデルにて上面視（上側）及び側面視（下側）で示し、図６（Ｂ）は、右切り時（外切り時）の車両用操舵装置１０１の状態を簡易モデルにて上面視（上側）及び側面視（下側）で示している。

本例では、図６（Ａ）に示すように、回動支点１６２とロアボールジョイント中心１１０ｄとを結ぶキングピン軸は、通常通り、側面視で、上側が車両の後方側となるように傾斜している。即ち、正のキャスタ角を有する。

転舵時には（左切り時も同様）、上述の如く、アッパーアーム１６０のナックル１１０との連結点（回動支点１６２）が、図６（Ｂ）の上面視に示すように、車両前方向に回動するので（回動前の状態を２点鎖線にて図示）、キングピン軸が直立方向に変化する（キャスタが立ってくる）。即ち、キャスタ角（及びそれによりキャスタトレール）が小さくなる。

このように本実施例によれば、操舵機構の操舵時の動作に連動して、キングピン軸の傾きを変化させ、操舵角の増加に伴ってキャスタトレールを小さくすることができる。これにより、キャスタトレールが小さくなる舵角領域において、路面に対するタイヤの摩擦力（抵抗）が小さくなり、転舵に必要な操舵力を低減することができる。

尚、本実施例では、アッパーアーム１６０によりキャスタトレールを小さくさせているが、上下反転した構成であれば、ロアアームにより同様の考え方でキャスタトレールを小さくさせることは可能である。この場合、例えば正のキャスタ角を有する構成であれば、ロアアームは、ナックル１１０（ナックルアーム部１１０ｃ）が直線支持機構３００を介して車両幅方向外側に直線的に移動する際、車両後方向に回動するように配置されればよい。

また、本実施例は、ダブルウィッシュボーン式のサスペンションを備える車輪に対する適用例であるが、他の形式のサスペンションを備える車輪に対しても同様の適用可能であり、例えば、図１に示したようなストラット式サスペンションを備える車輪に対しても適用可能である。この場合、例えば正のキャスタ角を有する構成であれば、ナックル１１０（ナックルアーム部１１０ｃ）は、直線支持機構３００を介して車両幅方向外側に向けて車両斜め後方向に沿った近似直線で移動可能なように構成されればよい。この場合、上述の如く、操舵機構の操舵時の動作に連動して、ロアボールジョイント中心１１０ｄが車両後方向に移動するので、転舵時にキングピン軸の傾斜が直立方向に変化することになる。尚、このような構成（即ち、車両斜め後方向にロアボールジョイント中心１１０ｄを直線的に移動させる構成）は、ダブルウィッシュボーン式のサスペンションに対しても適用可能である。

図７は、本発明の実施例３による車両用操舵装置がダブルウィッシュボーン式を備える車両に適用された状態を、車両外側から示す斜視図である。尚、実施例３による車両用操舵装置１０２は、上述の実施例１の構成と同様、如何なる形式のサスペンションを備える車両に対しても適用可能である。

実施例３による車両用操舵装置１０２は、アッパ側の構成については、上述の実施例２と同様の構成を有してよい。ロア側の構成については、以下説明する。

図７に示すように、ナックル１１０の下側の腕部１１０ｂからは、車両幅方向内側に延びる部位１１２（以下、「ナックル下部１１２」という）が形成される。ナックル下部１１２における車両幅方向内側の端部には、連結リンク１１４が回動可能に連結される。連結リンク１１４は、車両の前後方向に延在する。連結リンク１１４は、ナックル下部１１２と、ナックル下部１１２に対して車両後方側に比較的大きくオフセットして配置されたナックルアーム１１６との間を連結する。即ち、連結リンク１１４の車両後方側の端部は、車両後方側にオフセットして配置されたナックルアーム１１６に回転可能に連結される。尚、本実施例においては、ナックル下部１１２、ナックルアーム１１６及び連結リンク１１４を含むナックル１１０が、添付の特許請求の範囲における「車輪支持部材」に対応する。

本実施例の車両用操舵装置１０２は、更に、コントロールアーム２００、直線支持機構３００及びタイロッド４００を備える。

コントロールアーム２００の車輪側端部２００ａは、ナックルアーム１１６に設定される回動支点２０６にて、ナックルアーム１１６に対して回動可能に連結される。回動支点２０６における支持態様は、ボールジョイントやブッシュにより実現されてよい。

コントロールアーム２００の車体側端部２００ｂは、車体に設定される回動支点２０４にて、車体に対して回動可能に連結される。回動支点２０４における支持態様は、同様に、ボールジョイントやブッシュにより実現されてよい。回動支点２０６及び回動支点２０４におけるコントロールアーム２００の回動軸は、車両の上下方向に略対応にするように設定される。

ナックルアーム１１６には、回動支点１１６ｄにて、タイロッド４００の一端が回動可能に連結される。タイロッド４００の他端は、車両の左右方向に延在するラックバー（図示せず）に接続される。タイロッド４００を含む操舵機構は、適切な任意の構成であってよい。

尚、図７に示す例では、ナックルアーム１１６は、上面視で、車両幅方向に延在する部位と車両後方に延在する部位とからなるＬ字状であり、屈曲部に、連結リンク１１４との連結点が設定され、車両幅方向外側の端部に、コントロールアーム２００との連結点（回動支点２０６）が設定され、車両前後方向後側の端部に、タイロッド４００との連結点（回動支点１１６ｄ）が設定されている。

ナックル下部１１２は、直線支持機構３００を介して、車体に対して車両幅方向に直線運動又は近似直線運動可能に支持される。図示の例では、直線支持機構３００は、車両の前後方向に延びる２つのリンク部材３０２，３０４と、それらを連結する第３リンク部材(連接リンク)３０６とからなるワットリンク機構である。第１及び第２リンク部材３０２，３０４は、それぞれ、一端が車体に対して回動可能に連結され、他端が第３リンク部材３０６に対して回動可能に連結される。同様に、これらの回動可能な支持態様は、ボールジョイントやブッシュにより実現されてよい。これらの回動軸は、車両の上下方向に略対応にするように設定される。

第３リンク部材３０６は、ナックル１１０のナックル下部１１２と同様、車両幅方向に延在し、第１及び第２リンク部材３０２，３０４との連結点間に、ナックル下部１１２の回動支点１１０ｄ（ロアボールジョイント中心１１０ｄ）が設定される。即ち、ナックル１１０は、ロアボールジョイント中心１１０ｄにて、直線支持機構３００の第３リンク部材３０６に対して回動可能に支持される。ロアボールジョイント中心１１０ｄにおけるナックル１１０の回動軸は、車両の上下方向に略対応にするように設定される。この場合、キングピン軸は、ロアボールジョイント中心１１０ｄと、アッパボールジョイント中心（回動支点１６２）とを結んだ直線に対応することになる。

第１リンク部材３０２には、第３リンク部材３０６との連結点と車体との連結点の２つの連結点の間に、ナックルアーム１１６の回動支点１１６ａが設定される。即ち、ナックルアーム１１６は、回動支点１１６ａにて、直線支持機構３００の第１リンク部材３０２に対して回動可能に支持される。回動支点１１６ａにおける支持態様は、同様に、ボールジョイントやブッシュにより実現されてよい。

図８は、本実施例による車両用操舵装置１０２により実現される操舵時の動きを示す平面図である。尚、図８では、車両用操舵装置１０２の主要構成要素を簡易モデルで表している。

図８（Ａ）は、舵角中立時の右輪における車両用操舵装置１０２の状態を示し、図８（Ｂ）は、右切り時（外切り時）の車両用操舵装置１０２の状態を示し、図８（Ｃ）は、左切り時（内切り時）の車両用操舵装置１０２の状態を示す。

右切り時について、例えばステアリングホイールが操作され、ラックバー（及びタイロッド４００）が車両幅方向内側へと移動すると、図８（Ｂ）に示すように、ナックルアーム１１６が回動支点１１６ａまわりに回動し始めると共に、ナックル１１０のナックル下部１１２がロアボールジョイント中心１１０ｄまわりに回動し始める。また、タイロッド４００の上記動きに連動して、コントロールアーム２００が、回動支点２０４まわりに右方向に回動する。この際、ナックルアーム１１６の回動支点１１６ａは、コントロールアーム２００との回動支点２０６を介した連結により、車幅方向の位置が規制されるので、図８（Ｂ）にて矢印で示すように、車両幅方向外側に移動しようとする。これにより、第１リンク部材３０２が車両幅方向外側に回動し、それに伴って、図８（Ｂ）に示すように、ナックル１１０のナックル下部１１２（ロアボールジョイント中心１１０ｄ）が車両幅方向外側に直線的に移動することになる。

換言すると、ナックルアーム１１６のコントロールアーム２００との連結点（回動支点２０６）は、タイロッド４００の上記動きに連動して、第１リンク部材３０２に対する回動支点１１６ａと、コントロールアーム２００の車体側端部に対する回動支点２０４とを、両支点として回動しようとする。この際、回動支点１１６ａを回動支点とする回動半径は、回動支点２０４を回動支点とする回動半径よりも小さいことから、コントロールアーム２００の回動角度が増加していくと、コントロールアーム２００の回動により回動支点２０６が車両内側に引き込まれる量に対して、回動支点１１６ａまわりのナックルアーム１１６の回動により回動支点２０６が車両内側に引き込まれる量が不足して、ナックルアーム１１６の回動支点１１６ａを車両外側に押し出そうとする力が働く。これにより、ナックルアーム１１６の回動支点１１６ａは、図８（Ｂ）に示すように、車両幅方向外側に移動しようする。この結果、第１リンク部材３０２が車両幅方向外側に回動して直線支持機構３００が作動し、それに伴って、図８（Ｂ）に示すように、ナックル１１０のナックル下部１１２（ロアボールジョイント中心１１０ｄ）が、車両幅方向外側に直線的に移動することになる。

同様に、左切り時について、例えばステアリングホイールが操作され、タイロッド４００が車両幅方向外側へと移動すると、当該タイロッド４００の動きに連動して、コントロールアーム２００が、回動支点２０４まわりに左方向に回動する。ナックルアーム１１６は、コントロールアーム２００との回動支点２０６を介した連結により、車幅方向の位置が規制されるので、図８（Ｃ）にて矢印で示すように、車両幅方向外側に移動しようとする。これにより、第１リンク部材３０２が車両幅方向外側に回動し、それに伴って、図８（Ｃ）に示すように、ナックル１１０のナックル下部１１２（ロアボールジョイント中心１１０ｄ）が車両幅方向外側に直線的に移動することになる。

このように本実施例によれば、上述の実施例１と同様、操舵機構の操舵時の動きに連動させて、ロアボールジョイント中心１１０ｄを車両幅方向外側に直線的に移動させることができる。即ち、操舵角に応じてキングピン軸を車両外側に移動させることができる。これにより、転舵時のタイヤとサイドメンバー（ホイールハウス）との干渉を防止しつつ、タイヤ切角を増大させることができる。また、本実施例では、直線支持機構３００を用いることで、ロアボールジョイント中心１１０ｄを直線的に移動させることができるので、転舵方向の相違によりタイヤ切角に有意差が生じることがなくなる。

また、本実施例では、図７に示したように、ナックルアーム１１６を連結リンク１１４により連結することで、コントロールアーム２００やタイロッド４００をホイール中心からオフセットして配置することができるので、車軸まわりに比較的大きな自由空間を確保することができる。これにより、例えばドライブシャフトやモータ（電気モータ駆動の場合）をホイール内に配設することが容易となる。

また、本実施例では、コントロールアーム２００の車輪側端部の回転支点２０６が、ナックルアーム１１６を介して直線支持機構３００の第１リンク部材３０２に設けられているので、コントロールアーム２００の車輪側端部の回転支点が直線支持機構３００の第３リンク部材３０６に設けられた上述の実施例１の場合に比べて、コントロールアーム２００の回動量（ラックストローク量）に対するロアボールジョイント中心１１０ｄの移動量（車両幅方向外側への移動量）を大きくすることができる。即ち、コントロールアーム２００の回動量に対するロアボールジョイント中心１１０ｄの移動量を、上述の実施例１の場合に比べて、第１リンク部材３０２における回動支点１１６ａの位置により定まる線分比β／α（図８（Ａ）参照）だけ、増大（増倍）させることができる。これにより、より少ないラックストロークで、ロアボールジョイント中心１１０ｄを効率的に車両幅方向外側へと直線移動させることができる。

また、本実施例では、図８（Ａ）に示すように、ナックルアーム１１６のコントロールアーム２００との連結点（回動支点２０６）と、第１リンク部材３０２に対するナックルアーム１１６の回動支点１１６ａと、コントロールアーム２００の車体側端部の回動支点２０４との３点は、上面視で、略一直線上に配置されている。これにより、右切り時と左切り時の何れに対しても、略同様に、ナックルアーム１１６の回動支点１１６ａ及びそれに伴いロアボールジョイント中心１１０ｄを車両幅方向外側に直線的に移動させることができる。これにより、転舵方向の相違によりキングピン軸の車両外側への移動量に実質的な相違が発生せず、この結果、右切り時と左切り時の何れに対しても同等に最大タイヤ切角を大きくすることができる。

図９は、本発明の実施例４による車両用操舵装置１０３を簡易モデルにより概略的に示す平面図である。実施例４による車両用操舵装置１０３は、上述の実施例１による車両用操舵装置１００に対して、コントロールアーム２００の車体側端部２００ｂにアクチュエータ７００を有する点が主に異なる。その他の構成については、上述の実施例１と同様であってよい。アクチュエータ７００は、コントロールアーム２００の回動支点２０４（車体側端部２００ｂ）を車両前後方向に移動させるに作動される。尚、アクチュエータ７００は、図示しない制御装置により作動制御される。

図１０は、本実施例による車両用操舵装置１０３により実現される操舵時の動きを示す平面図であり、図１０（Ａ）は、左切り時（内切り時）の車両用操舵装置１０３の状態を示し、図１０（Ｂ）は、右切り時（外切り時）の車両用操舵装置１０２の状態を示す。

左切り時には、アクチュエータ７００の作動により、コントロールアーム２００の回動支点２０４は、図１０（Ａ）にて矢印で示すように、車両後方（ラックバー側）へと移動される。コントロールアーム２００の回動支点２０４が車両後方に移動されると、回動支点２０２（ナックル１１０のナックルアーム部１１０ｃとコントロールアーム２００との連結点）が車両幅方向内側に引き込まれる。これにより、操舵角が増大されるので、左切り時のタイヤ切角を大きくすることができる。

同様に、右切り時には、アクチュエータ７００の作動により、コントロールアーム２００の回動支点２０４は、図１０（Ａ）にて矢印で示すように、車両前方へと移動される。コントロールアーム２００の回動支点２０４が車両前方に移動されると、回動支点２０２（ナックル１１０のナックルアーム部１１０ｃとコントロールアーム２００との連結点）が車両幅方向内側に引き込まれる。これにより、操舵角が増大されるので、右切り時のタイヤ切角を大きくすることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した各実施例では、ロアボールジョイント中心１１０ｄは、直線支持機構３００を介して、車両幅方向に略平行な近似直線で移動可能なように構成されているが、車両斜め前後方向に沿った直線又は近似直線で移動可能なように構成されてもよい。

本発明の実施例１による車両用操舵装置がストラット式サスペンションを備える車両に適用された状態を、車両外側から示す斜視図である。 直線支持機構３００を簡易モデルで表した平面図である。 実施例１による車両用操舵装置１００により実現される操舵時の動きを示す平面図である。 本発明の実施例１の変形例による車両用操舵装置を車両外側から示す斜視図である。 本発明の実施例２による車両用操舵装置がダブルウィッシュボーン式サスペンションを備える車両に適用された状態を、車両外側から示す斜視図である。 実施例２による車両用操舵装置１０１により実現される操舵時の動作を示す図である。 本発明の実施例３による車両用操舵装置がダブルウィッシュボーン式を備える車両に適用された状態を、車両外側から示す斜視図である。 実施例３による車両用操舵装置１０２により実現される操舵時の動きを示す平面図である。 本発明の実施例４による車両用操舵装置１０３を簡易モデルにより概略的に示す平面図である。 実施例４による車両用操舵装置１０３により実現される操舵時の動きを示す平面図である。

符号の説明

１００ 車両用操舵装置
２００ コントロールアーム
３００ 直線支持機構
４００ タイロッド

Claims (7)

1. 車輪を回転可能に支持する車輪支持部材と、
   車体に支持された部材を含み、キングピン軸を構成する車輪支持部材の回動支点を、車体に対して車両幅方向又は車両斜め前後方向に直線運動又は近似直線運動可能に支持する直線支持機構と、
   一端が車体に回動可能に支持され、他端が前記回動支点よりも車両幅方向外側で前記車輪支持部材に回動可能に支持されるアーム部材と、
   車輪支持部材に連結されたタイロッドを含み、操舵時のタイロッドの移動に連動して車輪支持部材を前記回動支点まわりに回動させる操舵機構とを備え、
   前記アーム部材は、前記直線支持機構を介して、前記車輪支持部材の回動支点を前記タイロッドの移動に連動して前記車両幅方向外側に向けて直線運動又は近似直線運動させることを特徴とする、車両用操舵装置。
2. 前記車輪支持部材の回動支点は、舵角中立状態の車両の上面視で、前記アーム部材の延在する直線と略同一の直線上に設定される、請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 前記直線支持機構は、車体に支持された２本の第１及び第２リンク部材と、これら第１及び第２リンク部材間を連結する第３リンク部材とからなり、前記第３リンク部材に、前記車輪支持部材の回動支点が設定されたワットリンク機構である、請求項１又は２に記載の車両用操舵装置。
4. 前記直線支持機構は、
   車体に支持された２本の第１及び第２リンク部材と、これら第１及び第２リンク部材を連結する第３リンク部材とからなるワットリンク機構であり、前記第３リンク部材に、直線支持機構により支持される前記車輪支持部材の第１回動支点が設定され、前記第１又は第２リンク部材に、前記車輪支持部材の第２回動支点が設定され、
   前記車輪支持部材は、
   前記第１回動支点まわりに回動可能に支持され、車輪を回転可能に支持する第１部材と、
   前記第２回動支点まわりに回動可能に支持され、前記第２回動支点よりも車両幅方向外側で前記アーム部材の前記他端を回動可能に支持する第２部材と、
   前記第２部材と前記第１部材との間に連結される連結される第３部材とからなる、請求項１に記載の車両用操舵装置。
5. 前記第２回動支点は、舵角中立状態の車両の上面視で、前記アーム部材の延在する直線と略同一の直線上に設定される、請求項４に記載の車両用操舵装置。
6. キングピン軸が、前記車輪支持部材の回動支点の前記車両幅方向外側に向けた運動に伴って、直立方向に変化する、請求項１〜５のいずれかに記載の車両用操舵装置。
7. 一端が車体に回動可能に支持され、他端が前記車輪支持部材に回動可能に連結される第２アーム部材を有し、前記車輪支持部材の回動支点と前記第２アーム部材の他端の連結点がキングピン軸を構成し、前記第２アーム部材は、前記車輪支持部材の回動支点の運動に伴ってキングピン軸が直立方向に変化するように配置される、請求項６に記載の車両用操舵装置。

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