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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- 2013-08-30 JP JP2013005051U patent/JP3187121U/en not_active Expired - Lifetime
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