JP2014069741A - 車両用操舵装置 - Google Patents

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４０_１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）。

特開平３−１４８３８３号公報

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。

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。

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。

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の実施の形態に係る車両用操舵装置を示す模式図で、（ａ）は車両用操舵装置とそれによって操舵されるインホイールモータ駆動装置及び車輪とを示す断面図、（ｂ）は車両用操舵装置及びインホイールモータ駆動装置を示す上方視図。 第１の実施の形態に係る車両用操舵装置及びインホイールモータ駆動装置を示す上方視の模式図で、（ａ）は直進の状態を示す図、（ｂ）は左方に操舵した状態を示す図。 増幅リンク機構の動作を説明する上方視の模式図で、（ａ）は直進の状態を示す図、（ｂ）は左方に操舵した状態を示す図、（ｃ）は右方に操舵した状態を示す図。 第１の実施の形態に係る車両用操舵装置とそれによって操舵されるインホイールモータ駆動装置及び車輪とを示す断面模式図で、（ａ）はサスペンションが水平（中立）位置にある状態の図、（ｂ）はサスペンションが上方に移動した状態を示す図。 第２の実施の形態に係る車両用操舵装置とそれによって操舵されるインホイールモータ駆動装置及び車輪とを示す断面模式図で、（ａ）はサスペンションが水平（中立）位置にある状態の図、（ｂ）はサスペンションが上方に移動した状態を示す図。 第３の実施の形態に係る車両用操舵装置とそれによって操舵されるインホイールモータ駆動装置及び車輪とを示す断面模式図。 第４の実施の形態に係る車両用操舵装置とそれによって操舵されるインホイールモータ駆動装置及び車輪とを示す断面模式図。

＜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。

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４０_１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４０_１について説明する。増幅リンク機構４０_１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４０_１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４０_１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４０_１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４０_１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４０_１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。

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４０_２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４０_２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。

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４０_１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４０_２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。

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４０_３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４０_３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

Claims (7)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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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