JP2014069741A - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】安定した精度良い操舵が可能で、かつ操舵角を大きくすることが可能な車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】車両用操舵装置1は、ステアリングハンドルの操舵に応じて車輪10に対して進退移動すると共に、先端部2aが第1円弧上を移動するタイロッド2と、車輪10を回転自在に支持すると共にサスペンション30に対してキングピン軸AXKを中心として車輪10の操舵方向に回転移動するインホイールモータ駆動装置20のケース21から延設されたナックルアーム21bとを備えている。このタイロッド2とナックルアーム21bとの間に介在され、タイロッド2の先端部2aの第1円弧上の移動角度を増幅してナックルアーム21bの先端部21baに伝達する増幅リンク機構401を備える。操舵角を大きくできるものでありながら、リンク機構からなるため、バックラッシュ等が発生せずに、安定した精度良い操舵が可能となる。
【選択図】図1
【解決手段】車両用操舵装置1は、ステアリングハンドルの操舵に応じて車輪10に対して進退移動すると共に、先端部2aが第1円弧上を移動するタイロッド2と、車輪10を回転自在に支持すると共にサスペンション30に対してキングピン軸AXKを中心として車輪10の操舵方向に回転移動するインホイールモータ駆動装置20のケース21から延設されたナックルアーム21bとを備えている。このタイロッド2とナックルアーム21bとの間に介在され、タイロッド2の先端部2aの第1円弧上の移動角度を増幅してナックルアーム21bの先端部21baに伝達する増幅リンク機構401を備える。操舵角を大きくできるものでありながら、リンク機構からなるため、バックラッシュ等が発生せずに、安定した精度良い操舵が可能となる。
【選択図】図1
Description
本発明は、自動車等の車両の車輪を操舵する車両用操舵装置に係り、詳しくは、ステアリングハンドルの操舵に応じて移動するタイロッドの円弧上の移動を増幅してナックルアームに伝達する車両用操舵装置に関する。
近年、ハイブリッド自動車や電気自動車の開発に伴い、ホイールの内部にモータを配設して車輪を駆動するインホイールモータ駆動装置などの開発が進められている。例えばこのようなインホイールモータ駆動装置を用いた車両であると、エンジン等の駆動源から動力を伝達するドライブシャフトを車輪に接続する必要がないので、車輪の操舵角を大きくすることが可能となり、車両の最小回転半径を小さくできて、いわゆる小回りが可能な車両を構成できる。
ところで、一般的な車両用操舵装置(ステアリング装置)では、ステアリングハンドルに連結されたステアリングギヤ等を介して移動されるタイロッドで、車輪に取付けられたナックルアームを、牽引ないし押圧することで操舵を行っているが、タイロッドとナックルアームとが一直線となる思案点(死点)に到達すると、それ以上ナックルアームを操舵できないので、ステアリングハンドルを最大限に操作しても所定角度以下の小さい操舵角しか得られないという問題がある。
そこで、タイロッドとナックルアームとの間に増速ギヤ機構を設け、車輪の操舵角を大きくすることを可能にするものが提案されている(特許文献1参照)。
上記特許文献1のものは、車輪の操舵角を大きくすることを可能とするものであるが、そのための機構として、増速ギヤ機構をタイロッドとナックルアームとの間に介在させているため、ギヤ間でバックラッシュが発生し、安定した精度良い操舵が得られない虞があるという問題があった。
そこで本発明は、安定した精度良い操舵が可能で、かつ操舵角を大きくすることが可能な車両用操舵装置を提供することを目的とするものである。
本発明に係る車両用操舵装置(1)は(例えば図1乃至図7参照)、ステアリングハンドルの操舵に応じて車輪(10)に対して進退移動すると共に、先端部(2a)が第1円弧(C1)上を移動するタイロッド(2)と、
前記車輪(10)を回転自在に支持すると共にサスペンション(30,130,230)に対してキングピン軸(AXK)を中心として前記車輪(10)の操舵方向に回転移動するホイール支持部材(21)、から延設されたナックルアーム(21b)と、
前記タイロッド(2)と前記ナックルアーム(21b)との間に介在され、前記タイロッド(2)の先端部(2a)の第1円弧(C1)上の移動角度を増幅して前記ナックルアーム(21b)の先端部(21ba)に伝達する増幅リンク機構(40)と、を備えたことを特徴とする。
前記車輪(10)を回転自在に支持すると共にサスペンション(30,130,230)に対してキングピン軸(AXK)を中心として前記車輪(10)の操舵方向に回転移動するホイール支持部材(21)、から延設されたナックルアーム(21b)と、
前記タイロッド(2)と前記ナックルアーム(21b)との間に介在され、前記タイロッド(2)の先端部(2a)の第1円弧(C1)上の移動角度を増幅して前記ナックルアーム(21b)の先端部(21ba)に伝達する増幅リンク機構(40)と、を備えたことを特徴とする。
具体的に本発明に係る車両用操舵装置(1)は(例えば図1乃至図7参照)、前記増幅リンク機構(40)は、前記タイロッド(2)に接続される第1リンク(41)と、前記第1リンク(41)と前記ナックルアーム(21b)とを接続する第2リンク(42)と、を有し、
前記第1リンク(41)は、前記サスペンション(30,130,230)に対して回転自在に支持される支持部(41a)と、前記支持部(41a)から延設されると共に、その先端(41ba)が前記タイロッド(2)の先端部(2a)に相対回転自在に接続される第1延設部(41b)と、前記支持部(41a)から延設されると共に、その先端(41ca)が前記第2リンク(42)に相対回転自在に接続される第2延設部(41c)と、を有し、
前記第2リンク(42)は、前記第2延設部(41c)に相対回転自在に接続される一端部(42a)と、前記ナックルアーム(21b)の先端部(21ba)に相対回転自在に接続される他端部(42b)と、を有し、
前記タイロッド(2)の先端部(2a)及び前記第1リンク(41)の第1延設部(41b)の先端(41ba)が前記第1円弧(C1)上を移動すると、前記第1リンク(41)の第2延設部(41c)の先端(41ca)及び前記第2リンク(42)の一端部(42a)が第2円弧(C2)上を移動し、前記第2リンク(42)の他端部(42b)及び前記ナックルアーム(21b)の先端部(21ba)が前記第2円弧(C2)より小さい第3円弧(C3)上を移動することを特徴とする。
前記第1リンク(41)は、前記サスペンション(30,130,230)に対して回転自在に支持される支持部(41a)と、前記支持部(41a)から延設されると共に、その先端(41ba)が前記タイロッド(2)の先端部(2a)に相対回転自在に接続される第1延設部(41b)と、前記支持部(41a)から延設されると共に、その先端(41ca)が前記第2リンク(42)に相対回転自在に接続される第2延設部(41c)と、を有し、
前記第2リンク(42)は、前記第2延設部(41c)に相対回転自在に接続される一端部(42a)と、前記ナックルアーム(21b)の先端部(21ba)に相対回転自在に接続される他端部(42b)と、を有し、
前記タイロッド(2)の先端部(2a)及び前記第1リンク(41)の第1延設部(41b)の先端(41ba)が前記第1円弧(C1)上を移動すると、前記第1リンク(41)の第2延設部(41c)の先端(41ca)及び前記第2リンク(42)の一端部(42a)が第2円弧(C2)上を移動し、前記第2リンク(42)の他端部(42b)及び前記ナックルアーム(21b)の先端部(21ba)が前記第2円弧(C2)より小さい第3円弧(C3)上を移動することを特徴とする。
さらに、本発明に係る車両用操舵装置(1)は(例えば図1、図4、図5、及び図6参照)、前記第1リンク(41)の支持部(41a)は、前記ホイール支持部材(21)に対して回転自在に支持された第1支持部(41aa)と、前記サスペンション(30,130)に対して回転自在に支持された第2支持部(41ab)と、を有し、前記第1支持部(41aa)及び前記第2支持部(41ab)の一方がスライド不能に支持されると共に他方がスライド自在に支持されることを特徴とする。
さらに、本発明に係る車両用操舵装置(1)は(例えば図1、図4、及び図6参照)、前記第1支持部(41aa)は、前記ホイール支持部材(21)に対して回転自在にかつスライド不能に支持されてなり、
前記第2支持部(41ab)は、前記サスペンション(30,130)に対して回転自在にかつスライド自在に支持されてなり、
前記第2リンク(42)及び前記ナックルアーム(21b)は、前記第1リンク(41)の支持部(41a)の前記第1支持部(41aa)に対して前記第2支持部(41ab)とは上下方向の反対側に配置されたことを特徴とする。
前記第2支持部(41ab)は、前記サスペンション(30,130)に対して回転自在にかつスライド自在に支持されてなり、
前記第2リンク(42)及び前記ナックルアーム(21b)は、前記第1リンク(41)の支持部(41a)の前記第1支持部(41aa)に対して前記第2支持部(41ab)とは上下方向の反対側に配置されたことを特徴とする。
また、本発明に係る車両用操舵装置(1)は(例えば図1、図4、図5、及び図6参照)、前記第1リンク(41)の支持部(41a)の前記第1支持部(41aa)は、前記キングピン軸(AXK)が通過する位置に配置されたことを特徴とする。
また、本発明に係る車両用操舵装置(1)は(例えば図2、及び図3参照)、前記車輪(10)から車両内側に向かって順に、前記第2円弧(C2)の中心(CT1)、前記第3円弧(C3)の中心(CT3)が配置されたことを特徴とする。
さらに、本発明に係る車両用操舵装置(1)は(例えば図2、及び図3参照)、前記第2円弧(C2)は、前記車輪(10)の上方から視て前記第3円弧(C3)に1点で内接する位置に配置されたことを特徴とする。
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。
請求項1に係る本発明によると、タイロッドとナックルアームとの間に介在され、タイロッドの先端部の第1円弧上の移動角度を増幅してナックルアームの先端部に伝達する増幅リンク機構を備えたので、ステアリングハンドルの操舵角に比して車輪の操舵角を増幅することができ、操舵角を大きくすることができるのでありながら、リンク機構からなるため、バックラッシュ等が発生せずに、安定した精度良い操舵を可能とすることができる。
請求項2に係る本発明によると、タイロッドの先端部及び第1リンクの第1延設部の先端が第1円弧上を移動すると、第1リンクの第2延設部の先端及び第2リンクの一端部が第2円弧上を移動し、第2リンクの他端部及びナックルアームの先端部が第2円弧より小さい第3円弧上を移動するので、第2円弧と第3円弧との回転半径の差に応じて、タイロッドの先端部の移動角度をナックルアームの先端部に増幅して伝達することを可能とすることができる。
請求項3に係る本発明によると、第1リンクの第1支持部及び第2支持部の一方がスライド不能に支持されると共に他方がスライド自在に支持されているので、サスペンションの移動を許容することができる。
請求項4に係る本発明によると、第1リンクの第1支持部が、ホイール支持部材に対して回転自在にかつスライド不能に支持さてなり、第2支持部が、サスペンションに対して回転自在にかつスライド自在に支持されているので、サスペンションが移動した際に、第1リンクと第2リンクとの角度を一定に維持することを可能とすることができる。また、第2リンク及びナックルアームが、第1リンクの第1支持部に対して第2支持部とは上下方向の反対側に配置されているので、サスペンションの移動が増幅リンク機構の操舵(回転移動)に干渉することの防止を図ることができる。
請求項5に係る本発明によると、第1リンクの第1支持部がキングピン軸が通過する位置に配置されているので、操舵によってホイール支持部材が回転移動しても、第1リンクとナックルアームとの相対位置関係が維持され、安定した精度良い操舵を可能とすることができる。
請求項6に係る本発明によると、車輪から車両内側に向かって順に、第2円弧の中心、第3円弧の中心が配置されているので、車輪及びホイール支持部材と増幅リンク機構との干渉を防止することができる。
請求項7に係る本発明によると、第2円弧が、車輪の上方から視て第3円弧に1点で内接する位置に配置されているので、良好な回転位置関係を構築することができ、適宜な操舵角を設定することができる。
<第1の実施の形態>
以下、本発明の第1の実施の形態に係る車両用操舵装置1について、図1乃至図4に沿って説明する。なお、本実施の形態においては、車両の『左前輪』を一例として説明を行うが、勿論、図示を省略した車両の『右前輪』にも同じ機構を用いることになる。また、後輪を操舵する車両(例えば四輪とも操舵する車両や、後輪を操舵するフォークリフト等の車両)にあっても、同様に本車両用操舵装置1を適用することが可能である。
以下、本発明の第1の実施の形態に係る車両用操舵装置1について、図1乃至図4に沿って説明する。なお、本実施の形態においては、車両の『左前輪』を一例として説明を行うが、勿論、図示を省略した車両の『右前輪』にも同じ機構を用いることになる。また、後輪を操舵する車両(例えば四輪とも操舵する車両や、後輪を操舵するフォークリフト等の車両)にあっても、同様に本車両用操舵装置1を適用することが可能である。
図1(a)に示すように、車両用操舵装置1は、不図示の運転席に設置されたステアリングハンドル(不図示)、該ステアリングハンドルの回転操作(操舵操作)によって駆動されるステアリングギヤ(不図示)、ステアリングギヤをパワーアシストするパワーステアリング装置(不図示)、ステアリングギヤによって駆動されるリレーロッド(不図示)、該リレーロッドにジョイントJを介して接続されるタイロッド2、等を備えていると共に、詳しくは後述するように、タイロッド2の移動駆動に伴う先端部2aの回転移動を増幅して後述のインホイールモータ駆動装置20のケース21に伝達する増幅リンク機構401を備えて構成されている。なお、パワーステアリング装置は、油圧式であっても電動式であっても構わない。
一方、本実施の形態においては、タイヤ11及びホイール12を有する車輪10は、インホイールモータ駆動装置20の駆動軸(不図示)に対して固定されており、つまり車輪10は、インホイールモータ駆動装置20のモータ(不図示)によって駆動自在(力行・回生自在)に取付けられている。即ち、本実施の形態では、車輪10がインホイールモータ駆動装置20により駆動制御されるので、車輪10に対し、例えばエンジン等から動力を伝達するドライブシャフトが接続されてなく、ドライブシャフトによる操舵角の制限は無い。
上記インホイールモータ駆動装置20は、不図示のモータ等を収納するケース(ホイール支持部材)21を有しており、該ケース21は、ダブルウィッシュボーン式のサスペンション30によって不図示の車両に対してキングピン軸AXKの方向に移動自在となるように支持されている。図1(a)及び図1(b)に示すように、ダブルウィッシュボーン式のサスペンション30は、上方側軸AXS1を中心に上下方向に回動自在な上方視略V字状のアッパーアーム31と、下方側軸AXS2を中心に上下方向に回動自在な上方視略V字状のロアアーム32とを備えている。
上記アッパーアーム31の先端部は、ボールジョイント28を介して上記ケース21の上方部分から車両内側に向かって延設された上方板21aに相対回転自在に接続されており、また、上記ロアアーム32の先端部は、ボールジョイント29を介して上記ケース21の下方部分から車両内側に向かって延設された下方板21dに相対回転自在に接続されている。ボールジョイント28,29は、インホイールモータ駆動装置20のケース21を操舵方向に回転自在にする軸線、つまり上記キングピン軸AXKを構成することになる。
なお、図示を省略したが、アッパーアーム31もしくはロアアーム32からは、キングピン軸AXKに平行的に配置されたコイルバネ及びその振動を減衰するダンパ装置が、車体との間に介在するように配設されている。また、インホイールモータ駆動装置20のケース21は、サスペンション30により支持されていると共に、車輪10のホイール12を支持しているホイール支持部材ということになる。
ついで本発明の要部となる増幅リンク機構401について説明する。増幅リンク機構401は、図1(a)及び図1(b)に示すように、大まかに、タイロッド2に接続される第1リンク41と、該第1リンク41と上記ケース21から延設されたナックルアーム21bとを接続する第2リンク42と、の2つのリンクを有して構成されている。
詳細には、第1リンク41は、上方側端部である第1支持部41aaがボールジョイント47によりケース21から延設された支持板21cに相対回転自在に支持され、下方側端部である第2支持部41abがスライダジョイント45によりロアアーム32にスライド自在かつ相対回転自在に支持された支持部41aを有している。つまり支持部41aは、ボールジョイント47とスライダジョイント45とを通る回転軸AX1を中心として回転自在となるように支持されている。なお、ボールジョイント47及び第1支持部41aaは、上記キングピン軸AXK上にも位置するように配置されており、つまりボールジョイント47及び第1支持部41aaの部分で、キングピン軸AXKと回転軸AX1とが交差している。
なお、第1支持部41aaは、ボールジョイント47によりインホイールモータ駆動装置20のケース21に対して支持されているが、該ケース21がサスペンション30に支持されているので、広義として支持部41aはサスペンション30に支持されていると言える。
第1リンク41の支持部41aの略々中央の部分からは、水平方向かつ斜め後方に向けて第1延設部41bが一体的に延設されている。第1延設部41bの先端である先端部41baは、ボールジョイント46により上記タイロッド2の先端部2aに相対回転自在に接続されている。
一方、第1リンク41の支持部41aの上方部分である第1支持部41aaからは、斜め上方かつ車体内側に向けて第2延設部41cが一体的に延設されている。第2延設部41cの先端である先端部41caは、ボールジョイント48により第2リンク42の一端部42aに相対回転自在に接続されている。
第2リンク42は、上記一端部42aとその反対側に他端部42bとを有する一本の棒状からなり、他端部42bは、ボールジョイント49によりケース21から一体的に延設されたナックルアーム21bに相対回転自在に接続されている。従って、第2リンク42及びナックルアーム21bは、第1リンク41の支持部41aの第1支持部41aaに対して第2支持部41abとは上下方向の反対側に配置されていることになる。
以上のように構成された増幅リンク機構401は、図2(a)に示すように、タイロッド2の先端部2a及び第1リンク41の第1延設部41bの先端部41ba(つまりボールジョイント46)が第1円弧C1上を移動可能に構成され、第1リンク41の第2延設部41cの先端部41ca及び第2リンク42の一端部42a(つまりボールジョイント48)が第2円弧C2上を移動可能に構成され、第2リンク42の他端部42b及びナックルアーム21bの先端部21ba(つまりボールジョイント49)が第2円弧C2より小さい第3円弧C3上を移動可能に構成されている。
即ち、図3(a)、図3(b)、図3(c)に示すように、増幅リンク機構40を模式化すると、第1リンク41は、該第1リンク41をケース21に対して支持するボールジョイント47が位置する回転軸AX1を中心CT1として回転運動するように構成されている。従って、タイロッド2の先端部2aと第1延設部41bの先端部41baとを接続するボールジョイント46は、中心CT1の第1円弧C1上を回転運動し、また、第2延設部41cの先端部41caと第2リンク42の一端部42aとを接続するボールジョイント48が中心CT1の第2円弧C2上を回転運動する。つまり、ステアリングハンドルの操舵に応じて車輪10に対して進退移動するタイロッド2の移動に応じて、上方視で三角形をなす第1リンク41が中心CT1とした円運動を行う。
一方、ナックルアーム21bは、ケース21から一体的に延設されているので(図2参照)、ケース21はキングピン軸AXKを中心CT3として回転するため、ナックルアーム21bの先端部21ba(つまりボールジョイント49)とキングピン軸AXKとを結ぶ結線20Nが擬似的にナックルアーム21bの動きを示し、つまり車輪10の操舵角の移動を示すことになる。
従って、上述した上方視三角形をなす第1リンク41が中心CT1とした円運動を行うと、ナックルアーム21bの動きを示す結線20Nがキングピン軸AXKを中心CT3として回転するため、第2リンク42の他端部42b及びナックルアーム21bの先端部21ba(つまりボールジョイント49)は、中心CT3の第3円弧C3上を回転運動する。
なお、本実施の形態では、車輪10から車両内側に向かって順に、第2円弧C2の中心CT1、第3円弧C3の中心CT3が配置されている。このため、増幅リンク機構40の各リンクの回転運動がインホイールモータ駆動装置20や車輪10に干渉しない配置となっている。
また、本実施の形態では、第2円弧C2の中心CT1及び第3円弧C3の中心CT3の配置や第1リンク41に対する第2リンク42の長さの比を調整することで、第2円弧C2が、車輪10の上方から視て第3円弧C3に車両の内側方向の1点で内接する位置に配置されている。これにより、増幅リンク機構40の各リンクにおける良好な回転位置関係が構築されており、適宜な操舵角が設定されているが、これに限らず、第2円弧C2が車輪10の上方から視て第3円弧C3の内側に入り込んだり、外側に突出したりするように配置しても構わず、さらに、第2円弧C2の中心CT1と第3円弧C3の中心CT3との関係を前後にずらして配置しても、つまり、適宜な操舵角が設定できる範囲内であれば、どのような配置関係でも構わない。
以上のように構成された車両用操舵装置1において、例えば図2(b)及び図3(b)に示すように、運転者によりステアリングハンドル(不図示)が左旋回方向に操舵されると、タイロッド2が右方向に移動して、該タイロッド2の先端部2aが第1円弧上を反時計回りに移動し、第1リンク41が角度θ1だけ反時計回りに移動する。すると、ボールジョイント48が第2円弧C2上を反時計回りに移動するので、第2リンク42も反時計回り方向に引っ張られ、ボールジョイント49が第3円弧C3上を反時計回りに移動する。これにより、ナックルアーム21b、つまり車輪10の操舵角に連動する結線20Nが上記角度θ1よりも大きい角度θ2となるように回動する。つまり、ステアリングハンドルの操舵に基づくタイロッド2の先端部2aの回転移動が増幅リンク機構40によって増幅されて、大きな操舵角が達成される。
また反対に、例えば図3(c)に示すように、運転者によりステアリングハンドル(不図示)が右旋回方向に操舵されると、タイロッド2が左方向に移動して、該タイロッド2の先端部2aが第1円弧上を時計回りに移動し、第1リンク41が角度θ3だけ時計回りに移動する。すると、ボールジョイント48が第2円弧C2上を時計回りに移動するので、第2リンク42も時計回り方向に引っ張られ(押圧され)、ボールジョイント49が第3円弧C3上を時計回りに移動する。これにより、ナックルアーム21b、つまり車輪10の操舵角に連動する結線20Nが上記角度θ3よりも大きい角度θ4となるように回動する。つまり、ステアリングハンドルの操舵に基づくタイロッド2の先端部2aの回転移動が増幅リンク機構40によって増幅されて、大きな操舵角が達成される。
なお、増幅リンク機構40は、第1リンク41及び第2リンク42からなり、それらが各ボールジョイント46,47,48,49で接続されているので、バックラッシュ等の誤差を生じることなく、上述した左への操舵や右への操舵が達成され、つまりステアリングハンドルの操舵角が誤差を生じることなく、精度良く車輪10に伝達される。
次に、車輪10が上下方向に移動した際の増幅リンク機構40の動作について図4に沿って説明する。図4(a)に示すように、例えば車両が平坦路を走行している状態では、車輪10が車体に対して略々水平な位置となっており、アッパーアーム31及びロアアーム32も略々水平な位置となっている。
ここで例えば車両が右旋回して左前輪の車輪10に荷重がかかったり、或いは路面の凸部を乗り越えようとした場合には、図4(b)に示すように、車体(不図示)に対して車輪10が矢印Z1方向である上方に相対的に移動することになる。この状態となると、不図示のコイルバネが収縮して、アッパーアーム31及びロアアーム32がそれぞれ上方側軸AXS1及び下方側軸AXS2を中心に上方に向けて回動し、キングピン軸AXKに沿って矢印K1方向にインホイールモータ駆動装置20及び車輪10が移動する。
この際、第1リンク41は、インホイールモータ駆動装置20のケース21にボールジョイント47によって接続されているので、該ケース21と共に上方に移動するが、スライダジョイント45において第2支持部41abがスライド移動することで、サスペンション30の上下移動を妨げることない。また、第1リンク41がケース21と共に上方に移動するので、第2リンク42も共に上方に移動する。そのため、第1リンク41の第2延設部41cと第2リンク42との間の角度θaは、車輪10の移動前(図4(a)参照)と同じ角度θaに維持される。このため、第1リンク41と第2リンク42との相対位置関係が維持され、例えばこの状態でステアリングハンドルが操舵された際であっても、安定した精度良い操舵が実現される。
なお、例えば車輪10が矢印Z2方向である下方に移動した際も、サスペンション30のアッパーアーム31及びロアアーム32が下方に移動し、キングピン軸AXKに沿って矢印K2方向にインホイールモータ駆動装置20が移動されるが、同様に第1リンク41の第2支持部41abがスライダジョイント45との間でスライド移動するので、同様に第1リンク41と第2リンク42との角度θaが維持される。
以上説明したように本車両用操舵装置1によると、タイロッド2とナックルアーム21bとの間に介在され、タイロッド2の先端部2aの第1円弧C1上の移動角度を増幅してナックルアーム21bの先端部21baに伝達する増幅リンク機構401を備えたので、ステアリングハンドルの操舵角に比して車輪10の操舵角を増幅することができ、操舵角を大きくすることができるのでありながら、増幅リンク機構401がリンク機構からなるため、バックラッシュ等が発生せずに、安定した精度良い操舵を可能とすることができる。
また、タイロッド2の先端部2a及び第1リンク41の第1延設部41bの先端部41baが第1円弧C1上を移動すると、第1リンク41の第2延設部41cの先端部41ca及び第2リンク42の一端部42aが第2円弧C2上を移動し、第2リンク42の他端部42b及びナックルアーム21bの先端部21baが第2円弧C2より小さい第3円弧C3上を移動するので、第2円弧C2と第3円弧C3との回転半径の差に応じて、タイロッド2の先端部2aの移動角度をナックルアーム21bの先端部21baに増幅して伝達することを可能とすることができる。
さらに、第1リンク41の第1支持部41aa及び第2支持部41abの一方がスライド不能に支持されると共に他方がスライド自在に支持されているので、サスペンション30の移動を許容することができる。
特に本第1の実施の形態においては、第1リンク41の第1支持部41aaが、インホイールモータ駆動装置20のケース21に対して回転自在にかつスライド不能に支持さてなり、第2支持部41abが、サスペンション30に対して回転自在にかつスライド自在に支持されているので、サスペンション30が移動した際に、第1リンク41と第2リンク42との角度θaを一定に維持することを可能とすることができる。また、第2リンク42及びナックルアーム21bが、第1リンク41の第1支持部41aaに対して第2支持部41abとは上下方向の反対側に配置されているので、サスペンション30の移動が増幅リンク機構401の操舵(回転移動)に干渉することの防止を図ることができる。
また、第1リンク41の第1支持部41aaが、キングピン軸AXKが通過する位置に配置されているので、操舵によってインホイールモータ駆動装置20のケース21が回転移動しても、第1リンク41とナックルアーム21bとの相対位置関係が維持され、安定した精度良い操舵を可能とすることができる。
さらに、車輪10から車両内側に向かって順に、第2円弧C2の中心CT1、第3円弧C3の中心CT3が配置されているので、車輪10及びインホイールモータ駆動装置20と増幅リンク機構401との干渉を防止することができる。
そして、第2円弧C2が、車輪10の上方から視て第3円弧C3に1点で内接する位置に配置されているので、良好な回転位置関係を構築することができ、適宜な操舵角を設定することができる。
<第2の実施の形態>
ついで、上記第1の実施の形態を一部変更した第2の実施の形態について、図5に沿って説明する。なお、本第2の実施の形態の説明においては、上述した第1の実施の形態と同様な部分に同符号を付し、その説明を省略する。
ついで、上記第1の実施の形態を一部変更した第2の実施の形態について、図5に沿って説明する。なお、本第2の実施の形態の説明においては、上述した第1の実施の形態と同様な部分に同符号を付し、その説明を省略する。
本第2の実施の形態における車両用操舵装置1は、第1の実施の形態に比して、増幅リンク機構402の第1リンク41の支持構造を反対に変更したものである。
詳細には、図5(a)に示すように、増幅リンク機構402においては、第1リンク41の第1支持部41aaを、インホイールモータ駆動装置20のケース21から延設された支持板21cに対してスライダジョイント147により回転自在にかつスライド自在に支持し、第1リンク41の第2支持部41abを、サスペンション30のロアアーム32にボールジョイント145により相対回転自在に支持したものである。
例えば車両が右旋回して左前輪の車輪10に荷重がかかったり、或いは路面の凸部を乗り越えようとした場合には、図5(b)に示すように、車体(不図示)に対して車輪10が矢印Z1方向である上方に相対的に移動することになる。この状態となると、不図示のコイルバネが収縮して、アッパーアーム31及びロアアーム32がそれぞれ上方側軸AXS1及び下方側軸AXS2を中心に上方に向けて回動し、キングピン軸AXKに沿って矢印K1方向にインホイールモータ駆動装置20及び車輪10が移動する。
この際、第1リンク41は、ロアアーム32にボールジョイント145によって接続されているので、該ロアアーム32と共に上方に移動するが、スライダジョイント147において第1支持部41aaがスライド移動することで、サスペンション30の上下移動を妨げることない。また、第1リンク41がロアアーム32と共に上方に移動するので、該第1リンク41の第2延設部41cもロアアーム32の移動に伴い上方に移動する。
一方、第2リンク42は、他端部42bがボールジョイント49によってインホイールモータ駆動装置20のケース21に接続されており、第2リンク42の他端部42bは、該ケース21と共に上方に移動する。そのため、第1リンク41の第2延設部41cと第2リンク42との間の角度θbは、車輪10の移動前(図5(a)参照)の角度θaに対して僅かに広がることになるが、第1リンク41と第2リンク42との相対位置関係が大幅に変わることはないので、例えばこの状態でステアリングハンドルが操舵された際であっても、ある程度の安定した操舵が実現される。
なお、例えば車輪10が矢印Z2方向である下方に移動した際も、サスペンション30のアッパーアーム31及びロアアーム32が下方に移動し、キングピン軸AXKに沿って矢印K2方向にインホイールモータ駆動装置20が移動され、かつ第1リンク41の第1支持部41aaがスライダジョイント147との間でスライド移動しつつ、該第1リンク41がロアアーム32と共に移動するので、第1リンク41と第2リンク42との角度θaは小さくなるが、同様に第1リンク41と第2リンク42との相対位置関係が大幅に変わることはないので、例えばこの状態でステアリングハンドルが操舵された際であっても、ある程度の安定した操舵が実現される。
なお、第2の実施の形態におけるこれ以外の構成、作用、効果は、第1の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
<第3の実施の形態>
ついで、上記第1の実施の形態を一部変更した第3の実施の形態について、図6に沿って説明する。なお、本第3の実施の形態の説明においては、上述した第1の実施の形態と同様な部分に同符号を付し、その説明を省略する。
ついで、上記第1の実施の形態を一部変更した第3の実施の形態について、図6に沿って説明する。なお、本第3の実施の形態の説明においては、上述した第1の実施の形態と同様な部分に同符号を付し、その説明を省略する。
本第2の実施の形態における車両用操舵装置1は、第1の実施の形態に比して、ダブルウィッシュボーン式のサスペンション30からストラット式のサスペンション130に変更したものに適用したものである。
ストラット式のサスペンション130は、上方側軸AXS1に対して回動自在なロッド133とダンパ部134と不図示のコイルスプリングとを有するショックアブソーバ131を、キングピン軸AXK方向に有しており、該ショックアブソーバ131の下方端部がインホイールモータ駆動装置20のケース21の上方板21aに固定されている。また、下方側軸AXS2に対して回動自在なロアアーム132は、ボールジョイント29を介して上記ケース21の下方板21dに相対回転自在に接続されている。
このようなストラット式のサスペンション130でインホイールモータ駆動装置20及び車輪10を支持した構造にあっても、第1の実施の形態で説明した増幅リンク機構401を、同様に車両用操舵装置1に搭載することができる。なお、第2の実施の形態で説明した増幅リンク機構402のようにロアアーム132にボールジョイントで第1リンク41を接続し、ケース21に対してスライダジョイントで第1リンク41をスライド自在に構成することも可能である。
なお、第3の実施の形態におけるこれ以外の構成、作用、効果は、第1の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
<第4の実施の形態>
ついで、上記第1の実施の形態を一部変更した第4の実施の形態について、図7に沿って説明する。なお、本第4の実施の形態の説明においては、上述した第1の実施の形態と同様な部分に同符号を付し、その説明を省略する。
ついで、上記第1の実施の形態を一部変更した第4の実施の形態について、図7に沿って説明する。なお、本第4の実施の形態の説明においては、上述した第1の実施の形態と同様な部分に同符号を付し、その説明を省略する。
本第4の実施の形態における車両用操舵装置1は、第1の実施の形態に比して、ダブルウィッシュボーン式のサスペンション30からリジット式のサスペンション230に変更したものに適用したものである。
リジット式のサスペンション230は、不図示のバネ等で車体に対して支持された軸心231を有しており、軸心231の端部に、増幅リンク機構403の第1リンク41を支持する支持部232が形成されている。支持部232は、インホイールモータ駆動装置20のケース21に突出形成された回転支持部21eの上方を覆う上方板232aと、回転支持部21eの下方を覆う下方板232bとを有しており、不図示のピン軸が、上方板232a、回転支持部21e、下方板232bを、キングピン軸AXK方向に貫通するように設けられることで、支持部232に対してインホイールモータ駆動装置20のケース21が回転自在となるように支持されている。
また、支持部232には、上方に貫通孔232cと、下方に嵌合穴232dとが形成されており、第1リンク41の支持部41aが貫通孔232cに対してスライド自在かつ回転自在に支持されていると共に、第1リンク41の下方側の第2支持部41abが嵌合穴232dに対してスライド不能かつ回転自在に嵌合されている。なお、第1リンク41の支持部41aの回転軸AX1は、第1リンク41の上方側の第1支持部41aaの部分でキングピン軸AXKと交差する位置になるように構成されている。
このようなリジット式のサスペンション230でインホイールモータ駆動装置20及び車輪10を支持した構造にあっても、第1の実施の形態と略々同様な増幅リンク機構403を、同様に車両用操舵装置1に搭載することができる。
なお、第4の実施の形態におけるこれ以外の構成、作用、効果は、第1の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
なお、以上説明した第1乃至第4の実施の形態においては、増幅リンク機構40を第1リンクと第2リンクとの2つのリンクで構成したものを説明したが、これに限らず、3つ以上のリンクで構成してもよく、タイロッド2の先端部2aの回転移動をリンク機構により増幅して車輪10に伝達できるものであれば、増幅リンク機構はどのような構造であってもよい。
また、以上説明した第1乃至第4の実施の形態においては、タイロッド、第1リンク、第2リンク、ナックルアームをそれぞれボールジョイントで接続したものを説明したが、これに限らず、例えば軸受とピンとのセットで構成してもよく、つまりそれぞれを相対回転自在に接続できるものであれば、ボールジョイントだけに限定されるものではない。
また、以上説明した第1乃至第4の実施の形態においては、第1リンク41の第1延設部41bの先端部41ba及びタイロッド2の先端部2aが移動する第1円弧C1よりも、第1リンク41の第2延設部41cの先端部41ca及び第2リンク42の一端部42aが移動する第2円弧C2が大きい円弧となるものを説明したが、これらの大小関係は、第2円弧C2の方が大きい方が好ましいものの、例えば同じ円弧であっても、第1円弧C1の方が大きくなっても、特に構わない。
また、以上説明した第1乃至第4の実施の形態においては、インホイールモータ駆動装置20で車輪10を駆動する車両に本車両用操舵装置1を適用したものを説明したが、これに限らず、例えばドライブシャフトの稼働角度を大きくして操舵角を大きくできるものであれば、一般的な車輪の操舵装置として本車両用操舵装置1を用いることも可能である。
また、以上説明した第1乃至第4の実施の形態においては、本車両用操舵装置1を、ダブルウィッシュボーン式、ストラット式、リジット式のサスペンションに適用したものを説明したが、これらに限らず、トーションビーム式、マルチリンク式など、本車両用操舵装置1が適用できるサスペンションであれば、どのような形式のサスペンションであってもよい。
また、以上説明した第1乃至第4の実施の形態においては、操舵角が例えば図3に示すように約45度程度のものを説明したが、第1リンクの角度、ナックルアームの配置、それらを接続する第2リンクの長さを適宜に設定することで、90度の操舵角を可能にすることもできる。特に全車輪がこのような構造である場合は、例えば縦列駐車時に車両を横方向に水平移動させる等、新たな車両の運転操作を提供することができる。
1 車両用操舵装置
2 タイロッド
2a 先端部
10 車輪
21 ホイール支持部材(ケース)
21b ナックルアーム
21ba 先端部
30 サスペンション
40 増幅リンク機構
41 第1リンク
41a 支持部
41aa 第1支持部
41ab 第2支持部
41b 第1延設部
41ba 先端(先端部)
41c 第2延設部
41ca 先端(先端部)
42 第2リンク
42a 一端部
42b 他端部
130 サスペンション
230 サスペンション
AXK キングピン軸
C1 第1円弧
C2 第2円弧
C3 第3円弧
CT1 中心
CT3 中心
2 タイロッド
2a 先端部
10 車輪
21 ホイール支持部材(ケース)
21b ナックルアーム
21ba 先端部
30 サスペンション
40 増幅リンク機構
41 第1リンク
41a 支持部
41aa 第1支持部
41ab 第2支持部
41b 第1延設部
41ba 先端(先端部)
41c 第2延設部
41ca 先端(先端部)
42 第2リンク
42a 一端部
42b 他端部
130 サスペンション
230 サスペンション
AXK キングピン軸
C1 第1円弧
C2 第2円弧
C3 第3円弧
CT1 中心
CT3 中心
Claims (7)
- ステアリングハンドルの操舵に応じて車輪に対して進退移動すると共に、先端部が第1円弧上を移動するタイロッドと、
前記車輪を回転自在に支持すると共にサスペンションに対してキングピン軸を中心として前記車輪の操舵方向に回転移動するホイール支持部材、から延設されたナックルアームと、
前記タイロッドと前記ナックルアームとの間に介在され、前記タイロッドの先端部の第1円弧上の移動角度を増幅して前記ナックルアームの先端部に伝達する増幅リンク機構と、を備えた、
ことを特徴とする車両用操舵装置。 - 前記増幅リンク機構は、前記タイロッドに接続される第1リンクと、前記第1リンクと前記ナックルアームとを接続する第2リンクと、を有し、
前記第1リンクは、前記サスペンションに対して回転自在に支持される支持部と、前記支持部から延設されると共に、その先端が前記タイロッドの先端部に相対回転自在に接続される第1延設部と、前記支持部から延設されると共に、その先端が前記第2リンクに相対回転自在に接続される第2延設部と、を有し、
前記第2リンクは、前記第2延設部に相対回転自在に接続される一端部と、前記ナックルアームの先端部に相対回転自在に接続される他端部と、を有し、
前記タイロッドの先端部及び前記第1リンクの第1延設部の先端が前記第1円弧上を移動すると、前記第1リンクの第2延設部の先端及び前記第2リンクの一端部が第2円弧上を移動し、前記第2リンクの他端部及び前記ナックルアームの先端部が前記第2円弧より小さい第3円弧上を移動する、
ことを特徴とする請求項1記載の車両用操舵装置。 - 前記第1リンクの支持部は、前記ホイール支持部材に対して回転自在に支持された第1支持部と、前記サスペンションに対して回転自在に支持された第2支持部と、を有し、前記第1支持部及び前記第2支持部の一方がスライド不能に支持されると共に他方がスライド自在に支持される、
ことを特徴とする請求項2記載の車両用操舵装置。 - 前記第1支持部は、前記ホイール支持部材に対して回転自在にかつスライド不能に支持されてなり、
前記第2支持部は、前記サスペンションに対して回転自在にかつスライド自在に支持されてなり、
前記第2リンク及び前記ナックルアームは、前記第1リンクの支持部の前記第1支持部に対して前記第2支持部とは上下方向の反対側に配置された、
ことを特徴とする請求項3記載の車両用操舵装置。 - 前記第1リンクの支持部の前記第1支持部は、前記キングピン軸が通過する位置に配置された、
ことを特徴とする請求項3または4記載の車両用操舵装置。 - 前記車輪から車両内側に向かって順に、前記第2円弧の中心、前記第3円弧の中心が配置された、
ことを特徴とする請求項2ないし5のいずれか記載の車両用操舵装置。 - 前記第2円弧は、前記車輪の上方から視て前記第3円弧に1点で内接する位置に配置された、
ことを特徴とする請求項6記載の車両用操舵装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012218394A JP2014069741A (ja) | 2012-09-28 | 2012-09-28 | 車両用操舵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2012218394A JP2014069741A (ja) | 2012-09-28 | 2012-09-28 | 車両用操舵装置 |
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ID=50745338
Family Applications (1)
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JP2012218394A Pending JP2014069741A (ja) | 2012-09-28 | 2012-09-28 | 車両用操舵装置 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108116491A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-06-05 | 常州格力博有限公司 | 转向***及骑乘式园林工具 |
WO2020090661A1 (ja) * | 2018-11-01 | 2020-05-07 | Ntn株式会社 | インホイールモータ駆動装置の搭載構造 |
US11820449B2 (en) | 2021-10-28 | 2023-11-21 | Hyundai Motor Company | Independent corner module |
-
2012
- 2012-09-28 JP JP2012218394A patent/JP2014069741A/ja active Pending
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