JP3187121U - Vehicle steering device - Google Patents
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- Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
Abstract
【課題】車体やホイールハウスを拡幅したり、車両前部スペースや室内スペースを狭くすることなく、車輪の最大転舵角を大きく設定できる車両操舵装置を提供する。
【解決手段】車体幅方向に延長し、車体上下方向に揺動自在に支持されるサスペンションアーム11の先端に、車体前後方向に延長するコントロールアーム12の一端を車体左右方向に回動自在に連結し、コントロールアームの他端側に、車輪を自転自在に支持する車軸を有するナックル13をコントロールアームに対して車体左右方向に回動自在に連結し、ステアリングホイールの操作量に応じて車体幅方向に移動するメインタイロッド14をナックルに連結し、コントロールアームのサスペンションアーム連結部からナックル連結部までの間に、ステアリングホイールを直進状態から所定量操作した後に、メインタイロッドと同一方向に、かつメインタイロッドよりも小さく移動するサブタイロッド15を連結した。
【選択図】図1To provide a vehicle steering device capable of setting a maximum turning angle of a wheel without widening a vehicle body or a wheel house or narrowing a vehicle front space or an indoor space.
One end of a control arm that extends in the vehicle body longitudinal direction and extends in the vehicle body front-rear direction is connected to the tip of a suspension arm that is supported so as to be swingable in the vehicle body vertical direction. A knuckle 13 having an axle that rotatably supports the wheel is connected to the other end side of the control arm so as to be rotatable in the left-right direction of the vehicle body with respect to the control arm. The main tie rod 14 that moves to the knuckle is connected to the knuckle, and the steering wheel is operated from the straight position to a predetermined amount between the suspension arm connecting portion and the knuckle connecting portion of the control arm, and then in the same direction as the main tie rod and the main tie rod The sub tie rod 15 which moves smaller than the above is connected.
[Selection] Figure 1
Description
本考案は、車両の操舵装置に関し、特に、車両のホイールハウスを拡幅したり車室内空間を犠牲にしたりせずに、車輪とホイールハウスとの接触を回避するとともに大きな操舵角の設定を可能にする車両操舵装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering device, and in particular, avoids contact between a wheel and a wheel house and allows a large steering angle to be set without widening the vehicle wheel house or sacrificing a vehicle interior space. The present invention relates to a vehicle steering apparatus.
従来、車両は、ステアリングホイールの操作により車輪を転舵させることで、進行方向を変える車両操舵装置が知られている。操舵時の車輪は、ホイールハウス内部でキングピン軸を中心に、一方の車輪の前部が車幅方向内側、他方の車輪の前部が車幅方向外側に向きを変えるため、操舵角を大きく設定すると、車体側に向きを変えた一方の車輪の前部や他方の車輪の後部がホイールハウス内壁に接触するという問題が生じてしまう。この問題を解決するために、特許文献1や特許文献2では、左右への操舵操作の操舵量に応じて、それぞれ車体から離間するように左右の車輪の間隔(トレッド幅)を広げるように車両操舵装置を構成することで、エンジンルームに必要な大きさの空間や車室内の空間を犠牲にすることなく、ホイールハウス内壁との干渉を回避しながら最大操舵角の大きな設定を可能にしている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle steering apparatus is known that changes the traveling direction of a vehicle by turning the wheel by operating a steering wheel. The steering wheel has a large steering angle because the front part of one wheel turns inward in the vehicle width direction and the front part of the other wheel changes in the vehicle width direction outside, centering on the kingpin axis inside the wheel house. Then, the front part of one wheel which changed direction to the vehicle body side and the rear part of the other wheel will come into contact with the inner wall of the wheel house. In order to solve this problem, in Patent Document 1 and Patent Document 2, in accordance with the steering amount of the left and right steering operation, the vehicle is configured to increase the distance between the left and right wheels (tread width) so as to be separated from the vehicle body. By configuring the steering device, it is possible to set a large maximum steering angle while avoiding interference with the inner wall of the wheel house without sacrificing the space required for the engine room or the space in the passenger compartment. .
しかしながら、特許文献1及び特許文献2によれば、ホイールハウス内壁との干渉を回避しながら最大操舵角を大きく設定できるものの、操舵量に応じてトレッド幅が変化することになり、ホイールハウス外壁であるフェンダーと干渉するという新たな問題が生じる虞がある。車輪が大きく操舵された状態で、さらに車輪を車幅方向外側に向けて移動させると、車幅方向外側を向く車輪の最大外径部分がホイールハウス外壁のフェンダー部分に干渉しやすくなるため、フェンダー部分の開口を大きくする必要が生じてしまう。このフェンダー部分の開口は、車体におけるデザインの一部を構成しているため、部分的に開口を広げたりするとデザイン性が失われることになる。これを避けるためには、開口の大きさに見合った車体を用意することになるが、大きな車体は車両の重量を増加させて、燃費を悪化させてしまうという新たな問題を生じさせてしまう。特に、近年では、電気自動車やハイブリッド車など環境負荷の小さい車両や燃料効率の良い車両が求められていることから、小さな車体であっても車室内の空間を十分確保できるような車両操舵装置が必要とされている。 However, according to Patent Document 1 and Patent Document 2, although the maximum steering angle can be set large while avoiding interference with the inner wall of the wheel house, the tread width changes according to the steering amount. There is a possibility that a new problem of interference with a certain fender may arise. If the wheel is steered further and moved further outward in the vehicle width direction, the maximum outer diameter part of the wheel facing outward in the vehicle width direction will easily interfere with the fender portion of the outer wall of the wheel house. It becomes necessary to enlarge the opening of the part. Since the opening of the fender portion constitutes a part of the design in the vehicle body, if the opening is partially expanded, the design is lost. In order to avoid this, a vehicle body corresponding to the size of the opening is prepared. However, a large vehicle body causes a new problem that the weight of the vehicle is increased and fuel consumption is deteriorated. In particular, in recent years, there has been a demand for vehicles with low environmental impact such as electric vehicles and hybrid vehicles and vehicles with high fuel efficiency. is necessary.
本考案は、こうした問題を鑑みてなされたものであり、大きな車体やホイールハウスの拡幅の必要性や、車体の前部空間や室内空間の大きさを犠牲にすることなく、操舵輪の最大転舵角を大きく設定できる車両操舵装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems. The maximum rotation of the steering wheel is achieved without sacrificing the need for widening of a large vehicle body or wheel house, or the size of the front space or indoor space of the vehicle body. An object of the present invention is to provide a vehicle steering device that can set a large steering angle.
上記課題を解決するための車両操舵装置の構成として、一端が車体に支持され、他端側が車体上下方向に揺動自在に設けられたサスペンションアームと、車体の前後方向に延在し、車体幅方向へ回動自在に一端側が前記サスペンションアームに軸支されるコントロールアームと、コントロールアームの他端側において車体幅方向に回動自在に軸支され、車輪を回転可能に支持する車輪支持部材と、ステアリングの操作により、コントロールアームの回動と車輪支持部材の回動とを制御する操舵機構と、車輪支持部材と操舵機構とを連結するメインタイロッドと、コントロールアームと操舵機構とを連結するサブタイロッドとを備え、操舵機構が、メインタイロッドを移動させたときにメインタイロッドの移動に連動してメインタイロッドの移動方向と同一方向にサブタイロッドを移動させて、車輪支持部材の回動支点をコントロールアームの回動支点周りに回動させながら、車輪支持部材を当該車輪支持部材の回動支点周りに回動させて車輪を操舵するので、メインタイロッドを移動させて車輪を転舵するときに、サブタイロッドがコントロールアームを車輪の操舵方向に押動するため、車両の転回方向内側の車輪が車体から離間するとともに、外側の車輪が車体に近接するように操舵されることになり、従来よりも車輪の転舵角度を大きく設定することができる。したがって、車体において車輪を収容するホイールハウスを大きくしたり、車両前部スペースや室内スペースを狭くしたりすることなく、車輪の最大転舵角度を大きく設定することが可能となる。また、サブタイロッドにより押動される左右のコントロールアームが、操舵方向と同一方向に移動するため、左右車輪の実質的な幅(トレッド幅)が変化しないので、車体を大きくする必要がない。
また、車両操舵装置の他の構成として、操舵機構が、メインタイロッドを所定量以上移動させたときにメインタイロッドの移動に連動してメインタイロッドの移動方向と同一方向にサブタイロッドを移動させるので、小さく操舵するときにはメインタイロッドの移動のみにより車輪を転舵させ、操舵角度を大きくしたいときには、メインタイロッドの移動にサブタイロッドの移動を連動させて、コントロールアームを押動させることにより、車輪支持部材の回動とともにコントロールアームの回動により車輪を転舵させることができる。
また、車両操舵装置の他の構成として、操舵機構が、前記コントロールアームの回動を制御するときに、ステアリングの操作力を補助するアシスト装置を備えたので、操舵力の負担を軽減させることができる。
As a configuration of the vehicle steering apparatus for solving the above-described problems, a suspension arm having one end supported by the vehicle body and the other end side swingably provided in the vertical direction of the vehicle body, and extending in the front-rear direction of the vehicle body, A control arm whose one end is pivotally supported by the suspension arm so as to be rotatable in the direction, and a wheel support member which is pivotally supported in the vehicle body width direction at the other end of the control arm and rotatably supports the wheel. A steering mechanism that controls the rotation of the control arm and the rotation of the wheel support member by a steering operation, a main tie rod that connects the wheel support member and the steering mechanism, and a sub that connects the control arm and the steering mechanism A tie rod, and when the steering mechanism moves the main tie rod, the main tie rod moves in conjunction with the movement of the main tie rod. The sub tie rod is moved in the same direction as the direction, and the wheel support member is rotated around the rotation fulcrum of the wheel support member while the rotation fulcrum of the wheel support member is rotated around the rotation fulcrum of the control arm. When the wheel is steered by moving the main tie rod, the sub tie rod pushes the control arm in the steering direction of the wheel when the wheel is steered. The outer wheel is steered so as to be close to the vehicle body, and the turning angle of the wheel can be set larger than before. Therefore, the maximum turning angle of the wheel can be set large without enlarging the wheel house that accommodates the wheel in the vehicle body or narrowing the vehicle front space or the indoor space. In addition, since the left and right control arms pushed by the sub tie rod move in the same direction as the steering direction, the substantial width (tread width) of the left and right wheels does not change, so there is no need to enlarge the vehicle body.
Further, as another configuration of the vehicle steering device, the steering mechanism moves the sub tie rod in the same direction as the main tie rod movement in conjunction with the movement of the main tie rod when the main tie rod is moved by a predetermined amount or more. When steering is small, the wheel is steered only by the movement of the main tie rod, and when it is desired to increase the steering angle, the movement of the sub tie rod is linked to the movement of the main tie rod, and the control arm is pushed, thereby The wheels can be steered by turning the control arm along with the turning.
Further, as another configuration of the vehicle steering device, the steering mechanism includes an assist device that assists the steering operation force when the rotation of the control arm is controlled, so that the burden of the steering force can be reduced. it can.
以下、考案の実施形態を通じて本考案を詳説するが、以下の実施形態は実用新案請求の範囲に係る考案を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが考案の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。 Hereinafter, the present invention will be described in detail through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the invention according to the claims of the utility model, and all combinations of features described in the embodiments are devised. It is not necessarily essential to the solution means, but includes a configuration that is selectively adopted.
図1(a),(b)は、本考案に係る車両操舵装置1の実施の形態を示す概略図及び分解斜視図である。なお、以下の説明において、上下,左右,前後は、車両操舵装置1を車体に取り付けた状態を基準とする方向である。 1A and 1B are a schematic view and an exploded perspective view showing an embodiment of a vehicle steering apparatus 1 according to the present invention. In the following description, up, down, left and right, and front and rear are directions based on a state in which the vehicle steering device 1 is attached to the vehicle body.
図1(a),(b)に示すように、車両操舵装置1は、一端が図外の車体に支持され、他端側が車体上下方向に揺動自在に設けられたサスペンションアーム11と、車体の前後方向に延在し、一端側が前記サスペンションアームに車体幅方向に回動自在に軸支されるコントロールアーム12と、コントロールアーム12の他端側において車体幅方向に回動自在に軸支され、車輪10を回転可能に支持する車輪支持部材としてのナックル13と、ステアリングホイールの操作により、コントロールアーム12の回動とナックル13の回動とを制御する操舵機構16と、ナックル13と操舵機構16とを連結するメインタイロッド14と、コントロールアーム12と操舵機構16とを連結するサブタイロッド15とを備える。 As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), a vehicle steering device 1 includes a suspension arm 11 having one end supported by a vehicle body outside the figure and the other end swingably movable in the vertical direction of the vehicle body. The control arm 12 extends in the front-rear direction and is pivotally supported at one end by the suspension arm so as to be pivotable in the vehicle width direction, and pivotally supported at the other end of the control arm 12 in the vehicle width direction. A knuckle 13 as a wheel support member for rotatably supporting the wheel 10, a steering mechanism 16 for controlling the rotation of the control arm 12 and the knuckle 13 by operation of the steering wheel, the knuckle 13 and the steering mechanism 16 includes a main tie rod 14 that connects the control arm 12 and a sub tie rod 15 that connects the control arm 12 and the steering mechanism 16.
サスペンションアーム11は、車体を構成する図外のフレームから車体幅方向に延長して、車体に上下方向に揺動自在に支持される。このサスペンションアーム11の先端には、例えばボルト付きのボールジョイントが設けられる。 The suspension arm 11 extends from a frame (not shown) constituting the vehicle body in the vehicle body width direction and is supported by the vehicle body so as to be swingable in the vertical direction. For example, a ball joint with a bolt is provided at the tip of the suspension arm 11.
コントロールアーム12は、車体の前後方向に延長し、例えば、図1(b)に示すような外観略A字状をなし、下側アーム18及び傾斜アーム19からなる。
下側アーム18は、車体前後方向に向けて略水平に延長し、後端側に上下方向に軸線を向けた円筒状の筒部18Aを備える。筒部18Aは、内径が後述の緩衝ユニット50のシリンダケース55を挿通可能な寸法で形成される。筒部18Aの外周には、車体外側に向けて膨出するアーム連結部18Bが設けられる。アーム連結部18Bには、筒部18Aの軸線と平行に貫通するアーム連結孔18Cが設けられる。このアーム連結孔18Cに、上述のサスペンションアーム11の先端に取り付けられたボールジョイントのボルト部を貫通させ、ナットを締結することで、コントロールアーム12とサスペンションアーム11とが互いに揺動自在に連結される。このコントロールアーム12とサスペンションアーム11との連結部は、サスペンションアーム11に対してコントロールアームが回動するときの回動支点である。
The control arm 12 extends in the front-rear direction of the vehicle body, has a substantially A-shaped appearance as shown in FIG. 1B, for example, and includes a lower arm 18 and an inclined arm 19.
The lower arm 18 includes a cylindrical cylindrical portion 18A that extends substantially horizontally toward the vehicle body front-rear direction and has an axial line directed in the vertical direction on the rear end side. The cylindrical portion 18A has an inner diameter that allows a cylinder case 55 of a buffer unit 50 described later to be inserted. An arm connecting portion 18B that bulges toward the outside of the vehicle body is provided on the outer periphery of the cylindrical portion 18A. The arm connecting portion 18B is provided with an arm connecting hole 18C penetrating in parallel with the axis of the cylindrical portion 18A. The control arm 12 and the suspension arm 11 are swingably connected to each other by passing the bolted portion of the ball joint attached to the tip of the suspension arm 11 through the arm connection hole 18C and fastening the nut. The The connecting portion between the control arm 12 and the suspension arm 11 is a rotation fulcrum when the control arm rotates with respect to the suspension arm 11.
傾斜アーム19は、下側アーム18との集合部から下側アーム18の筒部18Aの上方に向けて傾斜しながら延長し内径が後述の緩衝ユニット50のシリンダケース55を挿通可能な寸法で形成される。 The inclined arm 19 extends from the gathering portion with the lower arm 18 while being inclined toward the upper side of the cylindrical portion 18A of the lower arm 18, and has an inner diameter that allows a cylinder case 55 of the buffer unit 50 described later to be inserted. Is done.
傾斜アーム19には、筒部19Aの外周近傍から車体前方かつ当該傾斜アーム19の延長方向よりも車体外側に向けて延長するサブタイロッド連結部22を備える。サブタイロッド連結部22は、先端側に後述のサブタイロッド15を連結するためのサブタイロッド連結孔22Aを備える。
サブタイロッド連結部22には、車輪10の操舵角を制御するサブタイロッド15が連結される。サブタイロッド15は、両端の外周にねじ部を有する軸体15Aと軸体15Aのねじ部に螺合するロッドエンド15Bとで構成される。ロッドエンド15Bは、端部に球面滑り軸受を備え、一端側の球面滑り軸受の孔とサブタイロッド連結孔22Aとを一致させ、ボルトを貫通させた後にナットを螺合させることでサブタイロッド15が、コントロールアーム12に揺動自在に連結される。サブタイロッド15の他端側は、後述の操舵機構16に連結される。
また、コントロールアーム12の下側アーム18と傾斜アーム19とが一体となる集合先端部21には、上下方向に貫通するナックル連結孔21Aを備える。ナックル連結孔21Aは、コントロールアーム12に対してナックル13を回動自在に軸支するための孔である。
The inclined arm 19 includes a sub tie rod connecting portion 22 that extends from the vicinity of the outer periphery of the cylindrical portion 19 </ b> A to the front of the vehicle body and toward the vehicle body outer side than the extending direction of the inclined arm 19. The sub tie rod connecting portion 22 includes a sub tie rod connecting hole 22A for connecting a below-described sub tie rod 15 on the distal end side.
A sub tie rod 15 that controls the steering angle of the wheel 10 is connected to the sub tie rod connecting portion 22. The sub tie rod 15 includes a shaft body 15A having a threaded portion on the outer periphery of both ends and a rod end 15B screwed into the threaded portion of the shaft body 15A. The rod end 15B is provided with a spherical plain bearing at the end, the hole of the spherical plain bearing on one end and the sub tie rod connecting hole 22A are aligned, the bolt is passed through, and the nut is screwed together so that the sub tie rod 15 The control arm 12 is swingably connected. The other end side of the sub tie rod 15 is connected to a steering mechanism 16 described later.
Further, the collective distal end portion 21 where the lower arm 18 and the inclined arm 19 of the control arm 12 are integrated is provided with a knuckle connecting hole 21A penetrating in the vertical direction. The knuckle connecting hole 21 </ b> A is a hole for pivotally supporting the knuckle 13 with respect to the control arm 12.
緩衝ユニット50は、車体を支持するとともに衝撃を緩衝するスプリング53と、スプリング53の振動を減衰する(伸縮速度を規制する)ダンパー54とを備える。緩衝ユニット50は、有底円筒のシリンダケース55の内部にダンパー54のシリンダ部を収容し、シリンダケース55の外周に設けられた下バネ受け55Aと、ダンパロッドの先端に設けられた上バネ受け55Bとの間にスプリング53を挟み込んで一体に構成される。この緩衝ユニット50は、シリンダケース55の底部が筒部18Aの底部に突き当たるまで、傾斜アーム19の筒部19A及び下側アーム18の筒部18Aに挿入される。そして、筒部18A及び筒部19Aに設けられた図外の締結手段で、筒部18A;19Aをシリンダケース55に締め付けることで、緩衝ユニット50がコントロールアーム12に固定される。緩衝ユニット50の上端側は、図示しない車体の固定部に固定される。
したがって、コントロールアーム12は、サスペンションアーム11下端との連結部と、緩衝ユニット50の上端側の固定部とを結ぶ仮想の直線を軸として回転する。この仮想の直線が車輪10を左右に操舵するときの操舵軸、いわゆるキングピン軸Aを構成する。
The buffer unit 50 includes a spring 53 that supports the vehicle body and cushions an impact, and a damper 54 that attenuates the vibration of the spring 53 (regulates the expansion and contraction speed). The buffer unit 50 accommodates the cylinder portion of the damper 54 inside a cylinder case 55 having a bottomed cylinder, and a lower spring receiver 55A provided on the outer periphery of the cylinder case 55 and an upper spring receiver provided on the tip of the damper rod. A spring 53 is sandwiched between 55B and 55B so as to be integrated. The buffer unit 50 is inserted into the cylindrical portion 19A of the inclined arm 19 and the cylindrical portion 18A of the lower arm 18 until the bottom of the cylinder case 55 hits the bottom of the cylindrical portion 18A. The buffer unit 50 is fixed to the control arm 12 by fastening the cylinder portions 18A and 19A to the cylinder case 55 by fastening means (not shown) provided in the cylinder portions 18A and 19A. The upper end side of the buffer unit 50 is fixed to a fixing portion of a vehicle body (not shown).
Therefore, the control arm 12 rotates about an imaginary straight line connecting the connecting portion with the lower end of the suspension arm 11 and the fixed portion on the upper end side of the buffer unit 50. This imaginary straight line constitutes a steering axis when the wheel 10 is steered left and right, so-called kingpin axis A.
ナックル13は、車軸部31と、アーム連結部32と、タイロッド連結部33とを備える。車軸部31は、略円筒状の筒体からなり軸線を車体幅方向に向ける。この車軸部31の内周には、図外のベアリングを介して車軸34が設けられる。車軸34には、車輪10に制動力を付与するためのブレーキディスク、及び車輪10が着脱可能に固定される。ナックル13には、ブレーキディスクに制動を付与する図示しないブレーキキャリパが取り付けられる。 The knuckle 13 includes an axle portion 31, an arm connecting portion 32, and a tie rod connecting portion 33. The axle part 31 consists of a substantially cylindrical cylinder, and orients an axis line in the vehicle body width direction. An axle 34 is provided on the inner periphery of the axle 31 via a bearing (not shown). A brake disk for applying a braking force to the wheel 10 and the wheel 10 are detachably fixed to the axle 34. A brake caliper (not shown) that applies braking to the brake disc is attached to the knuckle 13.
アーム連結部32は、前後方向アームの集合先端部21を挟持可能な幅分離間して上側アーム連結部,下側アーム連結部として車軸部31の軸線に沿って延長してそれぞれ設けられる。アーム連結部32の先端には、同軸で上下方向に貫通する上側貫通孔32a及び下側貫通孔32bが形成される。
アーム連結部32の上側貫通孔32a及び下側貫通孔32bをコントロールアーム12のナックル連結孔21Aに一致させ、軸35を貫通させることで、コントロールアーム12に対してナックル13が車体幅方向に回動自在に連結される。軸35の軸心は、車輪10を操舵するときの操舵軸、いわゆるキングピン軸Bであって、鉛直方向に対して所定角度傾斜するように設定される。なお、このキングピン軸Bの向きは、コントロールアーム12のナックル連結孔21Aの軸線により決定されることは言うまでもない。
The arm connecting portion 32 is provided as an upper arm connecting portion and a lower arm connecting portion extending along the axis of the axle portion 31 with a width separation capable of sandwiching the collective distal end portion 21 of the front and rear arm. An upper through hole 32 a and a lower through hole 32 b that are coaxially penetrated in the vertical direction are formed at the distal end of the arm connecting portion 32.
By aligning the upper through hole 32a and the lower through hole 32b of the arm connecting portion 32 with the knuckle connecting hole 21A of the control arm 12 and penetrating the shaft 35, the knuckle 13 rotates in the vehicle body width direction with respect to the control arm 12. It is connected freely. The axis of the shaft 35 is a steering shaft when the wheel 10 is steered, a so-called kingpin shaft B, and is set so as to be inclined at a predetermined angle with respect to the vertical direction. Needless to say, the orientation of the kingpin axis B is determined by the axis of the knuckle connecting hole 21A of the control arm 12.
タイロッド連結部33は、車軸部31の上側から車体前方かつ車体外側に向けて延長し、先端には、メインタイロッド連結孔33Aを備える。メインタイロッド連結孔33Aは、軸心が上述のキングピン軸Bの軸心よりも車体外側に設定される。つまり、車体幅方向における左右のキングピン軸B;Bの幅W1よりも、メインタイロッド連結孔33A;33Aの幅W2が広くなるように設定される(図3(a)参照)。このように長さを設定することにより、いわゆるアッカーマン機構を構成し、操舵時における左右車輪10の内輪差に生じさせることができる。なお、ナックル13のアーム連結部32及びタイロッド連結部33は、車軸部31に車輪10を取り付けたときに、それぞれ車輪10と干渉しない形状で延長する。 The tie rod connecting portion 33 extends from the upper side of the axle portion 31 toward the front of the vehicle body and toward the outside of the vehicle body, and includes a main tie rod connecting hole 33A at the tip. The main tie rod coupling hole 33A has an axis set on the outer side of the vehicle body with respect to the axis of the kingpin shaft B described above. That is, the width W2 of the main tie rod coupling holes 33A; 33A is set to be wider than the width W1 of the left and right kingpin shafts B; B in the vehicle body width direction (see FIG. 3A). By setting the length in this way, a so-called Ackermann mechanism can be configured and caused in the inner wheel difference of the left and right wheels 10 during steering. In addition, the arm connection part 32 and the tie rod connection part 33 of the knuckle 13 are each extended in the shape which does not interfere with the wheel 10 when the wheel 10 is attached to the axle part 31.
ナックル13のタイロッド連結部33には、車輪10の操舵角を制御するメインタイロッド14が連結される。メインタイロッド14は、両端の外周にねじ部を有する軸体14Aと軸体14Aのねじ部に螺合するロッドエンド14Bとで構成される。ロッドエンド14Bは、端部に球面滑り軸受を備え、一端側の球面滑り軸受の孔とナックル13のメインタイロッド連結孔33Aとを一致させ、ボルトを貫通させた後にナットを螺合させることでメインタイロッド14が、ナックル13に揺動自在に連結される。メインタイロッド14の他端側は、後述の操舵機構16に連結される。 A main tie rod 14 that controls the steering angle of the wheel 10 is coupled to the tie rod coupling portion 33 of the knuckle 13. The main tie rod 14 is composed of a shaft body 14A having a threaded portion on the outer periphery of both ends and a rod end 14B screwed into the threaded portion of the shaft body 14A. The rod end 14B is provided with a spherical plain bearing at the end, the hole of the spherical plain bearing on one end side is aligned with the main tie rod connecting hole 33A of the knuckle 13, and the nut is screwed together after the bolt is passed through. A tie rod 14 is swingably connected to the knuckle 13. The other end side of the main tie rod 14 is connected to a steering mechanism 16 described later.
図2に示すように、操舵機構16は、ギアボックス40と、位相操舵機構43と、アシスト装置60とを備える。ギアボックス40は、車両の前部空間内において車体のフレーム等の構造部材に不動に固定される。ギアボックス40の内部には、入力歯車41と、出力歯車42とがケース40A内に収容される。入力歯車41及び出力歯車42は、例えば、それぞれ平歯車で構成され、入力側回転軸41A及び出力側回転軸42Aによりケース40Aに対して回転自在に設けられる。入力歯車41は、所定の減速比が得られるように出力歯車42よりも小径に設定される。入力歯車41の入力側回転軸41Aは、両端がケース40Aから突出する。車室側に突出する入力側回転軸41Aには、ユニバーサルジョイント44が取り付けられる。このユニバーサルジョイント44には、車体の前部空間3から仕切り板5を貫通して室内空間4に延長するステアリングシャフト17の端部が連結される(図2,図4参照)。車室側とは逆側の車体前方に突き出る入力側回転軸41Aには、アシスト装置60から補助駆動力が入力される歯車41Bが取り付けられる。なお、アシスト装置60については後述する。
出力歯車42の出力側回転軸42Aは、車体前方の端部がケース40Aから突き出るように構成される。この出力側回転軸42Aのケース40Aから突き出た端部には、当該出力側回転軸42Aの回転力をメインタイロッド14及びサブタイロッド15に伝達するための位相操舵機構43が取り付けられる。
As shown in FIG. 2, the steering mechanism 16 includes a gear box 40, a phase steering mechanism 43, and an assist device 60. The gear box 40 is fixed to a structural member such as a frame of the vehicle body in a front space of the vehicle. Inside the gear box 40, an input gear 41 and an output gear 42 are accommodated in the case 40A. The input gear 41 and the output gear 42 are, for example, configured as spur gears, and are provided to be rotatable with respect to the case 40A by the input-side rotation shaft 41A and the output-side rotation shaft 42A. The input gear 41 is set to have a smaller diameter than the output gear 42 so as to obtain a predetermined reduction ratio. Both ends of the input side rotation shaft 41A of the input gear 41 protrude from the case 40A. A universal joint 44 is attached to the input-side rotating shaft 41A that protrudes toward the passenger compartment. The universal joint 44 is connected to the end of the steering shaft 17 that extends from the front space 3 of the vehicle body to the indoor space 4 through the partition plate 5 (see FIGS. 2 and 4). A gear 41B to which an auxiliary driving force is input from the assist device 60 is attached to the input-side rotating shaft 41A that protrudes forward of the vehicle body on the side opposite to the passenger compartment side. The assist device 60 will be described later.
The output-side rotation shaft 42A of the output gear 42 is configured such that the front end of the vehicle body protrudes from the case 40A. A phase steering mechanism 43 for transmitting the rotational force of the output side rotating shaft 42A to the main tie rod 14 and the sub tie rod 15 is attached to the end of the output side rotating shaft 42A protruding from the case 40A.
位相操舵機構43は、操舵片45と、一対のリンクプレート46とを備え、操舵片45と一対のリンクプレート46との協働により、メインタイロッド14の動作と、サブタイロッド15の動作の開始時期に位相差を設けるものである。
操舵片45は、図1(b)に示すように、長手方向を有する平板状の部材であって、一端側に出力側回転軸42Aが貫通する出力軸取付孔45Aと、他端側に後述のメインタイロッド14が取り付けられるメインタイロッド取付孔45Bと、長手方向中途の出力軸取付孔45A側に設けられ、幅方向に延長する長孔45Cとを備える。
出力軸取付孔45Aは、上述の出力側回転軸42Aとともに回転するように取り付けられる。例えば、出力軸取付孔45Aと出力側回転軸42Aとがスプライン嵌合するように形成される。
メインタイロッド取付孔45Bは、出力軸取付孔45Aと同様に板厚方向に貫通する所定寸法の貫通孔として形成される。
長孔45Cは、板厚方向に貫通するとともに、操舵片45をギアボックス40の出力側回転軸42Aに取り付けたときに、出力側回転軸42Aの軸心を中心とする円弧に沿った円弧状に形成される。
The phase steering mechanism 43 includes a steering piece 45 and a pair of link plates 46, and the start timing of the operation of the main tie rod 14 and the operation of the sub tie rod 15 by the cooperation of the steering piece 45 and the pair of link plates 46. Is provided with a phase difference.
As shown in FIG. 1B, the steering piece 45 is a flat plate-like member having a longitudinal direction. The steering piece 45 has an output shaft attachment hole 45A through which the output-side rotating shaft 42A passes on one end side, and a later-described side on the other end side. The main tie rod mounting hole 45B to which the main tie rod 14 is mounted, and a long hole 45C provided on the output shaft mounting hole 45A side in the longitudinal direction and extending in the width direction.
The output shaft attachment hole 45A is attached so as to rotate together with the output side rotation shaft 42A. For example, the output shaft mounting hole 45A and the output side rotating shaft 42A are formed so as to be spline-fitted.
The main tie rod mounting hole 45B is formed as a through hole of a predetermined dimension that penetrates in the plate thickness direction, like the output shaft mounting hole 45A.
The long hole 45C penetrates in the plate thickness direction, and when the steering piece 45 is attached to the output side rotation shaft 42A of the gear box 40, the long hole 45C has an arc shape along an arc centered on the axis of the output side rotation shaft 42A. Formed.
リンクプレート46は、長手方向を有する板状部材であって、軸挿通孔46Aと、サブタイロッド連結孔46Bとを備える。軸挿通孔46Aは、長手方向の中央に形成される。サブタイロッド連結孔46Bは、リンクプレート46の板厚方向に貫通する円孔として軸挿通孔46Aから同一距離離間するように長手方向両端側にそれぞれ形成される。
このリンクプレート46は、操舵片45を挟み込むように一対で用いられ、一方のリンクプレート46及び他方のリンクプレート46の軸挿通孔46Aを操舵片45の長孔45Cに一致させた上で、軸48を一方のリンクプレート46の軸挿通孔46A,長孔45C,軸挿通孔46Aの順に貫通させ、他方のリンクプレート46から突き出た先端側に、図示しない抜け止め手段が装着される。さらに、一方のリンクプレート46及び他方のリンクプレート46の間に、サブタイロッド15のロッドエンド15Bの球面軸受の孔と、サブタイロッド連結孔46B;46Bとを一致させてサブタイロッド15を挟み込み、ボルトを一方のリンクプレート46のサブタイロッド連結孔46B,ロッドエンド15B,サブタイロッド連結孔46Bの順に貫通させて、他方のリンクプレート46から突き出た端部にナットを螺合させることで、操舵片45とサブタイロッド15;15が、リンクプレート46;46を介して連結される。
The link plate 46 is a plate-like member having a longitudinal direction, and includes a shaft insertion hole 46A and a sub tie rod connection hole 46B. The shaft insertion hole 46A is formed at the center in the longitudinal direction. The sub tie rod connection holes 46B are formed on both ends in the longitudinal direction so as to be spaced apart from the shaft insertion hole 46A by the same distance as circular holes that penetrate in the plate thickness direction of the link plate 46.
The link plates 46 are used as a pair so as to sandwich the steering piece 45, and the shaft insertion holes 46 </ b> A of one link plate 46 and the other link plate 46 are aligned with the long holes 45 </ b> C of the steering piece 45. 48 is passed through the shaft insertion hole 46A, the long hole 45C, and the shaft insertion hole 46A of one link plate 46 in this order, and a retaining means (not shown) is attached to the tip side protruding from the other link plate 46. Further, the sub tie rod 15 is sandwiched between the one link plate 46 and the other link plate 46 by aligning the spherical bearing hole of the rod end 15B of the sub tie rod 15 with the sub tie rod connecting holes 46B; 46B. Is inserted in the order of the sub tie rod connecting hole 46B, the rod end 15B, and the sub tie rod connecting hole 46B of one link plate 46, and a nut is screwed into the end protruding from the other link plate 46, thereby the steering piece 45 And the sub tie rods 15; 15 are connected via link plates 46;
したがって、操舵機構16は、メインタイロッド14を所定量以上移動させたときに、メインタイロッド14の移動に連動してメインタイロッド14の移動方向と同一方向にサブタイロッド15を移動させて、ナックル13のキングピン軸Bをコントロールアーム12のキングピン軸A周りに回動させながら、ナックル13をキングピン軸A周りに回動させて車輪10を転舵する。 Therefore, the steering mechanism 16 moves the sub tie rod 15 in the same direction as the movement direction of the main tie rod 14 in conjunction with the movement of the main tie rod 14 when the main tie rod 14 is moved by a predetermined amount or more. The wheel 10 is steered by rotating the knuckle 13 around the kingpin axis A while rotating the kingpin axis B around the kingpin axis A of the control arm 12.
アシスト装置60は、モーター61と、センサ62と、制御装置63とを備える。モーター61は、例えばギアードモーターからなり、上述の入力側回転軸41Aに取り付けられた歯車41Bと噛み合い、操舵操作において所定のアシスト力が得られるように制御装置63により回転が制御される。
センサ62は、例えば、出力側回転軸42Aの回転角度を検出するエンコーダー等の角度センサからなり、ギアボックス40に取り付けられて出力側回転軸42Aの回転角度を検出して、ステアリングホイール23の操舵角を検出する。この検出された操舵角は、制御装置63に出力される。
制御装置63は、いわゆるコンピュータであって、演算手段としてのCPU、記憶手段としてのROM,RAM、通信手段としての入出力インターフェイスを備え、記憶手段には、アシスト動作を制御するための制御プログラムが記憶される。この制御プログラムを実行することにより制御装置63は、センサ62から出力された信号に基づいてモーター61の回転駆動を制御する。例えば、制御プログラムは、検出センサ62がリンクプレート46の長孔45Cの端部側壁面に軸48が接触する操舵角度を検出したときに、操舵操作に応じたアシスト動作を開始するように実行される。アシスト動作は、例えば、アシスト前とアシスト後の操舵力が一定となるような制御マップや、操舵力が一定の割合で漸増するような制御マップを制御装置63の記憶手段に予め記憶させておき、検出された操舵角を制御マップに参照させて操舵操作の補助を行うようにモーター61を回転駆動させることにより、操舵力の負担を軽減させる。なお、制御装置63及びモーター61には、車両に搭載されるバッテリーから駆動電源が供給される。
なお、アシスト装置60は、上述の形態に限定されず、ステアリングシャフト17のねじれによって生じるひずみをセンサにより検出して、このひずみが一定となるように制御装置63によりモーター61を制御するようにしても良く、操舵時に所望の補助力が得られるように構成されれば良い。
The assist device 60 includes a motor 61, a sensor 62, and a control device 63. The motor 61 is composed of a geared motor, for example, and meshes with the gear 41B attached to the above-described input-side rotation shaft 41A, and the rotation is controlled by the control device 63 so that a predetermined assist force is obtained in the steering operation.
The sensor 62 is composed of, for example, an angle sensor such as an encoder that detects the rotation angle of the output-side rotation shaft 42A. The sensor 62 is attached to the gear box 40 to detect the rotation angle of the output-side rotation shaft 42A and steer the steering wheel 23. Detect corners. The detected steering angle is output to the control device 63.
The control device 63 is a so-called computer and includes a CPU as a calculation means, a ROM and a RAM as storage means, and an input / output interface as a communication means. The storage means has a control program for controlling an assist operation. Remembered. By executing this control program, the control device 63 controls the rotational drive of the motor 61 based on the signal output from the sensor 62. For example, the control program is executed such that when the detection sensor 62 detects a steering angle at which the shaft 48 contacts the end side wall surface of the long hole 45C of the link plate 46, an assist operation corresponding to the steering operation is started. The In the assist operation, for example, a control map in which the steering force before and after the assist becomes constant or a control map in which the steering force gradually increases at a constant rate is stored in the storage unit of the control device 63 in advance. Then, by rotating the motor 61 so as to assist the steering operation by referring to the detected steering angle in the control map, the burden of the steering force is reduced. The control device 63 and the motor 61 are supplied with drive power from a battery mounted on the vehicle.
Note that the assist device 60 is not limited to the above-described embodiment, and detects distortion caused by twisting of the steering shaft 17 by a sensor, and controls the motor 61 by the control device 63 so that the distortion becomes constant. In other words, it may be configured to obtain a desired assist force during steering.
ステアリングホイール23は、車両の前部空間3に設けられた原動機室やトランク室等と室内空間4とを仕切る仕切り板5を貫通するステアリングシャフト17の室内空間4側の端部に取り付けられる(図4参照)。
ステアリングシャフト17は、ステアリングホイール23とともに回転する軸体であって、前部空間3に突出する端部側には、途中に軸線の方向を自在に変換するユニバーサルジョイント44を備え、ユニバーサルジョイント44を介して操舵力が上述のギアボックス40に伝達され、出力側回転軸42Aから増幅して出力される。
The steering wheel 23 is attached to the end portion on the indoor space 4 side of the steering shaft 17 that penetrates the partition plate 5 that partitions the indoor space 4 from a prime mover room, a trunk room, and the like provided in the front space 3 of the vehicle (see FIG. 4).
The steering shaft 17 is a shaft body that rotates together with the steering wheel 23, and is provided with a universal joint 44 that freely changes the direction of the axis in the middle on the end side protruding into the front space 3. The steering force is transmitted to the above-described gear box 40, and is amplified and output from the output side rotating shaft 42A.
上記構成によれば、ステアリングホイール23の操作により、ステアリングシャフト17を回転させてギアボックス40の入力歯車41を操作量の角度回転させる。入力歯車41の回転角度は、出力歯車42によって減速されて小さな回転角度で出力側回転軸42Aに出力される。この出力側回転軸42Aの回転により、出力側回転軸42Aに取り付けられた操舵片45が、出力側回転軸42Aの軸心を中心として回転する。例えば、ステアリングホイール23を右向きに回転させた場合には操舵片45も右向き、ステアリングホイール23を左向きに回転させた場合には操舵片45も左向きに回転する。 According to the above configuration, by operating the steering wheel 23, the steering shaft 17 is rotated, and the input gear 41 of the gear box 40 is rotated by an amount of operation. The rotation angle of the input gear 41 is decelerated by the output gear 42 and is output to the output side rotation shaft 42A with a small rotation angle. Due to the rotation of the output side rotation shaft 42A, the steering piece 45 attached to the output side rotation shaft 42A rotates about the axis of the output side rotation shaft 42A. For example, when the steering wheel 23 is rotated rightward, the steering piece 45 is also rotated rightward, and when the steering wheel 23 is rotated leftward, the steering piece 45 is also rotated leftward.
図2(b)に示すように、この操舵片45の回転の範囲が直進状態から角度αの範囲では、操舵片45の先端側に連結された左右のメインタイロッド14;14が、左右のナックル13;13それぞれを車体幅方向に押動して左右の車輪10を転舵させる。このとき、リンクプレート46の移動に伴って軸48が操舵片45の長孔45Cに沿って移動するが、長孔45Cの内壁にはほとんど力が作用しないため、ステアリングホイール23の操作にかかわらずサブタイロッド15;15は移動しない。
さらに操舵片45の回転が角度αよりも大きくなるように、ステアリングホイール23を大きく操舵されると、軸48が操舵片45の長孔45Cの端部側内壁に接触し、アシスト装置60の補助力を得ながら、リンクプレート46;46を右方向若しくは左方向に押動する。これにより、リンクプレート46;46に連結されたサブタイロッド15;15が、コントロールアーム12;12をキングピン軸A周りにステアリングホイール23の操舵方向に回転させて車輪10を転舵させる。
As shown in FIG. 2 (b), when the range of rotation of the steering piece 45 is within a range from the straight traveling state to the angle α, the left and right main tie rods 14; 14 connected to the distal end side of the steering piece 45 are 13; 13 are pushed in the vehicle body width direction to steer the left and right wheels 10. At this time, the shaft 48 moves along the long hole 45C of the steering piece 45 as the link plate 46 moves, but almost no force acts on the inner wall of the long hole 45C. The sub tie rods 15; 15 do not move.
Further, when the steering wheel 23 is steered so that the rotation of the steering piece 45 becomes larger than the angle α, the shaft 48 comes into contact with the inner wall on the end portion side of the elongated hole 45C of the steering piece 45, and the assist device 60 assists. While obtaining the force, the link plate 46; 46 is pushed rightward or leftward. Thereby, the sub tie rods 15; 15 connected to the link plates 46; 46 rotate the control arm 12; 12 around the kingpin axis A in the steering direction of the steering wheel 23 to steer the wheel 10.
したがって、直進状態から少しのステアリングホイール23の操作では、メインタイロッド14;14の押動によりナックル13;13のみをキングピン軸B周りに回転させて左右の車輪10が転舵することになる。軸48が長孔45C内壁に接触する長孔45Cの半分の長さに相当する角度以上に操舵片45を回転させたときには、サブタイロッド15;15がコントロールアーム12;12を押動してキングピン軸A周りにキングピン軸Bを操舵方向に回転させるとともに、メインタイロッド14;14がナックル13;13をキングピン軸B周りに回転させることにより、左右の車輪10がキングピン軸Bの回転にともなう操舵角の増加に応じて、キングピン軸Bがキングピン軸A周りを回転しながら車体幅方向に移動することになり、ホイールハウス内に車輪10を接触させることなく大きな操舵角を設定することができる。 Therefore, in a slight operation of the steering wheel 23 from the straight traveling state, only the knuckle 13; 13 is rotated around the kingpin axis B by the pushing of the main tie rods 14; 14, and the left and right wheels 10 are steered. When the steering piece 45 is rotated beyond an angle corresponding to half the length of the long hole 45C where the shaft 48 contacts the inner wall of the long hole 45C, the sub tie rod 15; 15 pushes the control arm 12; When the kingpin shaft B is rotated around the axis A in the steering direction and the main tie rods 14; 14 rotate the knuckle 13; 13 around the kingpin axis B, the left and right wheels 10 are steered by the rotation of the kingpin axis B. Accordingly, the kingpin axis B moves in the vehicle body width direction while rotating around the kingpin axis A, and a large steering angle can be set without bringing the wheel 10 into contact with the wheelhouse.
以下、本発明に係る車両操舵装置1の動作について説明する。
図3(a)乃至図3(c)は、ステアリングホイール23を右回転したときの車両操舵装置1の動作をリンク構成のみで示した概略図である。以下同図を用いて操舵装置のリンク動作について説明する。同図を用いて、以下に本発明にかかる車両操舵装置1の動作について詳述する。同図において、実線矢印がステアリングホイール23の操舵角度を示し、破線矢印が直進方向を示している。直進状態では、図3(a)に示すように、出力側回転軸42Aの中心から操舵片45のメインタイロッド取付孔45Bの中心までの距離をL1、出力側回転軸42Aの中心から軸48の中心までの距離をL2、メインタイロッド14の長さをR1、サブタイロッド15の長さをR2、キングピン軸Bの中心からナックル13のメインタイロッド連結孔33Aの中心までの距離をR3、キングピン軸Aの中心からサブタイロッド連結孔22Aの中心までの長さをR4、キングピン軸Aの中心からキングピン軸Bの中心までの長さをR5とする。なお、メインタイロッド14及びサブタイロッド15の長さは、それぞれロッドエンド14B;14B及び15B;15Bの孔中心間距離である。
Hereinafter, the operation of the vehicle steering apparatus 1 according to the present invention will be described.
FIG. 3A to FIG. 3C are schematic views showing only the link configuration of the operation of the vehicle steering device 1 when the steering wheel 23 is rotated clockwise. Hereinafter, the link operation of the steering apparatus will be described with reference to FIG. The operation of the vehicle steering apparatus 1 according to the present invention will be described in detail below with reference to FIG. In the figure, a solid line arrow indicates a steering angle of the steering wheel 23, and a broken line arrow indicates a straight traveling direction. In the straight traveling state, as shown in FIG. 3A, the distance from the center of the output side rotating shaft 42A to the center of the main tie rod mounting hole 45B of the steering piece 45 is L1, and from the center of the output side rotating shaft 42A to the shaft 48 The distance to the center is L2, the length of the main tie rod 14 is R1, the length of the sub tie rod 15 is R2, the distance from the center of the kingpin shaft B to the center of the main tie rod connecting hole 33A of the knuckle 13 is R3, the kingpin shaft A The length from the center of the tie rod connecting hole 22A to the center of the sub-tie rod connecting hole 22A is R4, and the length from the center of the kingpin axis A to the center of the kingpin axis B is R5. The lengths of the main tie rod 14 and the sub tie rod 15 are distances between the hole centers of the rod ends 14B; 14B and 15B; 15B, respectively.
図3(b)に示すように、軸48が長孔45Cの内壁面に接触しない範囲で、ステアリングホイール23を右向きに小さく回転させると、ステアリングホイール23の操作量に応じた分だけステアリングシャフト17、ギアボックス40を介して操舵片45が出力側回転軸42Aを中心に操舵片45が右向きに小さく回転する。
この操舵片45の回転により、メインタイロッド14;14は右向きに移動して左側のナックル13を右向きに引くとともに右側のナックル13を右向きに押すことで、ナックル13;13をそれぞれキングピン軸B周りに右向きに回転させ、左右の車輪10を右向きに向ける。例えば、左車輪10の場合、操舵片45が0度〜α度の範囲でθ1回転した場合、メインタイロッド14;14が車体幅方向に移動する距離は、L1×sinθ1により求めることができる。このときのナックル13;13が回転する角度は、θ2=sin-1((R1/R3)×sinθ1)度である。なお、このとき上述したアッカーマン機構により左車輪10よりも右車輪10の操舵角が大きく操舵される。
As shown in FIG. 3B, when the steering wheel 23 is rotated slightly to the right in a range where the shaft 48 does not contact the inner wall surface of the long hole 45C, the steering shaft 17 is increased by an amount corresponding to the operation amount of the steering wheel 23. Through the gear box 40, the steering piece 45 rotates slightly to the right about the output side rotation shaft 42A.
The rotation of the steering piece 45 causes the main tie rods 14; 14 to move to the right, pulling the left knuckle 13 to the right and pushing the right knuckle 13 to the right, thereby moving the knuckle 13; 13 around the kingpin axis B, respectively. Rotate to the right and turn the left and right wheels 10 to the right. For example, in the case of the left wheel 10, when the steering piece 45 rotates θ1 in the range of 0 ° to α °, the distance that the main tie rods 14; 14 move in the vehicle body width direction can be obtained by L1 × sin θ1. The angle at which the knuckle 13; 13 rotates at this time is θ2 = sin−1 ((R1 / R3) × sin θ1) degrees. At this time, the steering angle of the right wheel 10 is steered larger than the left wheel 10 by the above-described Ackerman mechanism.
次に、図3(c)に示すように、操舵片45がθ1度からさらにθ4度回転して、α度以上回転した場合、軸48が操舵片45の長孔45Cに接触して操舵片45の回転方向に押動する。このとき、アシスト装置60によるアシスト動作が行なわれる。この場合、リンクプレート46は右方向に移動する。軸48がリンクプレート46に接触してからの移動量は、近似的にL2×sinθ4である。
リンクプレート46の移動によりコントロールアーム12;12は、サブタイロッド15;15を介してL2×sinθ4分だけ押動され、コントロールアーム12;12をキングピン軸A周りに回転させることになる。
このキングピン軸Bの幅方向への移動量は、コントロールアーム12におけるキングピン軸Aの中心からサブタイロッド連結孔22Aの中心までの長さR4、キングピン軸Aの中心からキングピン軸Bの中心までの長さR5の比、いわゆるレバー比により決定される。サブタイロッド連結部22の回転角は、R4×sinθ5=L2×sinθ4であるから、θ5=sin-1((R2/R4)×sinθ4)である。したがって、キングピン軸Bの車体幅方向への移動量は、R5×sinθ5=R5×(R2/R4)×sinθ4である。
一方、ナックル13;13は、コントロールアーム12に対して回転するキングピン軸Bが、R5×(R2/R4)×sinθ4分だけ右方向へ移動したことにより、図3(b)で示したときよりも、コントロールアーム12に対する回転量が少なくなる。つまり、キングピン軸Bがθ4度分回転して、幅方向に移動したことにより、メインタイロッド14が幅方向に移動した移動量より少なくなる。具体的には、メインタイロッド14がL1×sin(θ1+θ4)−R5×(R2/R4)×sinθ4分だけ幅方向右向きに移動することになる。例えばこのときのナックル13の回転角度をθ7とすれば、ナックル13の回転角度は、R3×sinθ7=L1×sin(θ1+θ4)−R5×(R2/R4)×sinθ4からsin-1(L1×sin(θ1+θ4)−R5×(R2/R4)×sinθ4)/R3度である。つまり、車輪10は、θ7度転舵することになる。
なお、右車輪10についても同様な方法により、転舵角度を設定することができるが、左車輪10よりも上述のアッカーマン機構を有することで転舵角度が大きくなる。
Next, as shown in FIG. 3C, when the steering piece 45 is further rotated by θ4 degrees from θ1 degree and further rotated by α degrees or more, the shaft 48 comes into contact with the long hole 45C of the steering piece 45 and the steering piece 45 It pushes in the rotation direction of 45. At this time, an assist operation by the assist device 60 is performed. In this case, the link plate 46 moves in the right direction. The amount of movement after the shaft 48 contacts the link plate 46 is approximately L2 × sin θ4.
Due to the movement of the link plate 46, the control arm 12; 12 is pushed by L2 × sin θ4 through the sub tie rod 15; 15, and the control arm 12; 12 is rotated around the kingpin axis A.
The amount of movement of the kingpin shaft B in the width direction is the length R4 from the center of the kingpin shaft A to the center of the sub tie rod connecting hole 22A in the control arm 12, and the length from the center of the kingpin shaft A to the center of the kingpin shaft B. It is determined by the ratio of the thickness R5, so-called lever ratio. Since the rotation angle of the sub-tie rod connecting portion 22 is R4 × sin θ5 = L2 × sin θ4, θ5 = sin−1 ((R2 / R4) × sin θ4). Accordingly, the movement amount of the kingpin shaft B in the vehicle body width direction is R5 × sin θ5 = R5 × (R2 / R4) × sin θ4.
On the other hand, the knuckle 13; 13 is more like that shown in FIG. 3B because the kingpin shaft B rotating with respect to the control arm 12 moves to the right by R5 × (R2 / R4) × sin θ4. However, the amount of rotation with respect to the control arm 12 is reduced. That is, when the kingpin shaft B rotates by θ4 degrees and moves in the width direction, the movement amount of the main tie rod 14 becomes less than the amount of movement in the width direction. Specifically, the main tie rod 14 moves to the right in the width direction by L1 × sin (θ1 + θ4) −R5 × (R2 / R4) × sin θ4. For example, if the rotation angle of the knuckle 13 at this time is θ7, the rotation angle of the knuckle 13 is R3 × sin θ7 = L1 × sin (θ1 + θ4) −R5 × (R2 / R4) × sin θ4 to sin−1 (L1 Xsin ([theta] 1+ [theta] 4) -R5 * (R2 / R4) * sin [theta] 4) / R3 degrees. That is, the wheel 10 is steered by θ7 degrees.
Note that the turning angle can be set for the right wheel 10 in the same manner, but the turning angle becomes larger by having the above-described Ackermann mechanism than the left wheel 10.
図4は、本発明に係る車両操舵装置による操舵角と従来の操舵角との違いを示す図である。以下同図に基づいて本願発明の効果について説明する。同図において、2は車体、3は車体前部に設けられた原動機や荷室として区画された前部空間、4は室内空間を示し、5は前部空間3と室内空間4とを仕切る仕切り板、6は前部空間3及び室内空間4に隣接するホイールハウスである。
図4に示すように、本願発明の車両操舵装置によれば、所定の操舵角までは、キングピン軸B周りにのみナックル13を回転させ、その角度よりも大きく操舵角を必要とするときには、キングピン軸A周りにキングピン軸Bを回転させて、車輪10とホイールハウスとの間のクリアランスを確保することができる。すなわち、上述したように、従来の車両操舵装置では、旋回方向内側の車輪10が操舵輪のうち先にホイールハウスに接触することになるが、接触する前に、キングピン軸Bをキングピン軸A周りに回転させることで、車輪10をホイールハウスから所定の距離で離間させながら、さらに操舵角を得ることができる。
一方、同図の破線で示すように、従来の車両操舵装置と同じようにキングピン軸B周りのみナックル13を回転させることで車輪10を転舵した場合には、操舵方向、すなわち旋回方向内側の車輪10が、本願発明の操舵角度よりも小さな操舵角度でホイールハウスに接触することになる。
すなわち、ステアリングホイール23の操舵により、操舵角が生じた左右車輪10における一方の車輪10の前部及び他方の車輪10の後部の距離が近接した分だけ、サブタイロッド15でコントロールアーム12を回転させることにより、大きな操舵角が得られた状態となる。
したがって、前部空間や車室側空間を犠牲にしてホイールハウスを拡張する必要がない。
FIG. 4 is a diagram showing a difference between a steering angle by the vehicle steering apparatus according to the present invention and a conventional steering angle. The effects of the present invention will be described below with reference to FIG. In the figure, 2 is a vehicle body, 3 is a front space partitioned as a prime mover or cargo room provided at the front of the vehicle body, 4 is an indoor space, 5 is a partition that partitions the front space 3 and the indoor space 4 A plate 6 is a wheel house adjacent to the front space 3 and the indoor space 4.
As shown in FIG. 4, according to the vehicle steering apparatus of the present invention, when the knuckle 13 is rotated only around the kingpin axis B until a predetermined steering angle and a steering angle larger than that angle is required, the kingpin The clearance between the wheel 10 and the wheel house can be ensured by rotating the kingpin axis B around the axis A. That is, as described above, in the conventional vehicle steering apparatus, the wheel 10 on the inner side in the turning direction comes into contact with the wheel house first of the steered wheels, but before the contact, the kingpin axis B is moved around the kingpin axis A. By rotating the wheel 10 at a predetermined distance, the steering angle can be further obtained while the wheel 10 is separated from the wheel house by a predetermined distance.
On the other hand, when the wheel 10 is steered by rotating the knuckle 13 only around the kingpin axis B as in the conventional vehicle steering device, as shown by the broken line in FIG. The wheel 10 comes into contact with the wheel house at a steering angle smaller than the steering angle of the present invention.
That is, the control arm 12 is rotated by the sub-tie rod 15 by the distance between the front part of one wheel 10 and the rear part of the other wheel 10 in the left and right wheels 10 where the steering angle is generated by the steering of the steering wheel 23. Thus, a large steering angle is obtained.
Therefore, it is not necessary to expand the wheel house at the expense of the front space and the vehicle compartment side space.
以上説明したように、本発明の車両操舵装置1によれば、車体幅方向に回転するコントロールアーム12;12に、ナックル13;13を車体幅方向に回転自在に設け、ナックル13;13をメインタイロッド14;14により左右に回転させるとともに、メインタイロッド14;14の移動の動作に位相差を生じさせてサブタイロッド15;15をメインタイロッド14;14の移動方向と同一方向に移動させることにより、ナックル13の回動による操舵角を得ながら、コントロールアーム12を車体に対して回動させて、車両の転回方向内側の車輪10を車体2から離間させ、転回方向外側の車輪10を車体2に近接するように左右の車輪10;10に操舵角を付与することで、従来よりも大きな操舵角を得ることができる。 As described above, according to the vehicle steering apparatus 1 of the present invention, the knuckle 13; 13 is rotatably provided in the vehicle body width direction on the control arm 12; 12 that rotates in the vehicle body width direction, and the knuckle 13; By rotating the tie rods 14; 14 left and right, and causing a phase difference in the movement of the main tie rods 14; 14, the sub tie rods 15; 15 are moved in the same direction as the movement direction of the main tie rods 14; While obtaining the steering angle by the rotation of the knuckle 13, the control arm 12 is rotated with respect to the vehicle body, the wheel 10 inside the turning direction of the vehicle is separated from the vehicle body 2, and the wheel 10 outside the turning direction is moved to the vehicle body 2. By giving a steering angle to the left and right wheels 10; 10 so as to be close to each other, a steering angle larger than the conventional one can be obtained.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態に多様な変更、改良を加え得ることは当業者にとって明らかであり、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
例えば、上記実施形態では、コントロールアーム12に対してナックル13を回転させる連結部を車軸よりも前方に設けてメインタイロッド14を車軸よりも前方でナックル13と連結し、車軸よりも後方で、ナックル13を回転させる軸をコントロールアーム12にサブタイロッド15を連結するようにしたが、メインタイロッド14を車軸よりも後方、サブタイロッド15を車軸よりも前方に設けるようにしても良い。
また、ギアボックス40は、上述の平歯車による歯車機構に限定されず他の歯車機構で構成しても良い。
As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made to the above-described embodiments, and embodiments to which such changes or modifications are added can also be included in the technical scope of the present invention. It is clear from the description.
For example, in the above embodiment, a connecting portion for rotating the knuckle 13 with respect to the control arm 12 is provided in front of the axle, and the main tie rod 14 is connected to the knuckle 13 in front of the axle, and the knuckle is rearward of the axle. Although the sub tie rod 15 is connected to the control arm 12 as a shaft for rotating 13, the main tie rod 14 may be provided behind the axle and the sub tie rod 15 may be provided ahead of the axle.
Further, the gear box 40 is not limited to the gear mechanism using the above-described spur gear, and may be configured by another gear mechanism.
1 車両操舵装置、10 車輪、11 サスペンションアーム、
12 コントロールアーム、13 ナックル、14 メインタイロッド、
15 サブタイロッド、16 操舵機構、40 ギアボックス。
1 vehicle steering device, 10 wheels, 11 suspension arm,
12 control arm, 13 knuckle, 14 main tie rod,
15 sub tie rods, 16 steering mechanism, 40 gearbox.
Claims (3)
車体の前後方向に延在し、車体幅方向へ回動自在に一端側が前記サスペンションアームに軸支されるコントロールアームと、
前記コントロールアームの他端側において車体幅方向に回動自在に軸支され、車輪を回転可能に支持する車輪支持部材と、
ステアリングの操作により、前記コントロールアームの回動と前記車輪支持部材の回動とを制御する操舵機構と、
前記車輪支持部材と前記操舵機構とを連結するメインタイロッドと、
前記コントロールアームと前記操舵機構とを連結するサブタイロッドと、を備え、
前記操舵機構が、前記メインタイロッドを移動させたときに前記メインタイロッドの移動に連動してメインタイロッドの移動方向と同一方向にサブタイロッドを移動させて、前記車輪支持部材の回動支点を前記コントロールアームの回動支点周りに回動させながら、前記車輪支持部材を当該車輪支持部材の回動支点周りに回動させて車輪を操舵する車両操舵装置。 A suspension arm having one end supported by the vehicle body and the other end swingably movable in the vehicle body vertical direction;
A control arm that extends in the front-rear direction of the vehicle body and is pivotally supported by the suspension arm at one end so as to be rotatable in the vehicle body width direction;
A wheel support member rotatably supported in the vehicle body width direction on the other end side of the control arm, and rotatably supporting the wheel;
A steering mechanism for controlling the rotation of the control arm and the rotation of the wheel support member by an operation of the steering;
A main tie rod connecting the wheel support member and the steering mechanism;
A sub tie rod for connecting the control arm and the steering mechanism,
When the steering mechanism moves the main tie rod, the sub tie rod is moved in the same direction as the main tie rod in conjunction with the movement of the main tie rod, and the rotation fulcrum of the wheel support member is controlled by the control. A vehicle steering apparatus that rotates the wheel support member around the rotation fulcrum of the wheel support member and rotates the wheel around the rotation fulcrum of the arm to steer the wheel.
The vehicle steering apparatus according to claim 1, further comprising an assist device that assists a steering operation force when the steering mechanism controls the rotation of the control arm.
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CN108801647A (en) * | 2018-05-29 | 2018-11-13 | 西华大学 | A kind of multiaxis commercial car has the course changing control frame device of measurement yaw velocity |
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