(57)【要約】【課題】歳差運動を許容しながらも小型化が可能な操舵装置を提供する。【解決手段】操舵装置１００は、車両の転舵輪１を転舵軸周りに回転させる転舵機構９０と、転舵輪１を転舵させるための駆動力を転舵機構９０に付与する動力源２０とを備え、転舵機構９０は、動力源２０と連結された入力軸１１と、転舵輪１と連結されたストラット軸８（出力軸）と、ストラット軸８とショックアブソーバ１０のピストンロッド１０１との間に介在する弾性体５０と、入力軸１１とストラット軸８との間に配置された自在継手９と、を備え、弾性体５０と自在継手９とは、転舵軸方向に対して交差する同一平面上に配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の転舵輪を転舵軸周りに回転させる転舵機構と、
前記転舵輪を転舵させるための駆動力を前記転舵機構に付与する動力源とを備え、
前記転舵機構は、
前記動力源と連結された入力軸と、
前記転舵輪と連結された出力軸と、
前記出力軸とショックアブソーバのピストンロッドとの間に介在する弾性体と、
前記入力軸と前記出力軸との間に配置された自在継手と、を備え、
前記弾性体と前記自在継手とは、前記転舵軸方向に対して交差する同一平面上に配置されている
操舵装置。
【請求項２】
前記自在継手は、
環状の内枠体と、
前記内枠体の外方に配置され、第一方向を回転軸として当該内枠体を回転自在に支持する環状の中間枠体と、
前記中間枠体の外方に配置され、前記第一方向に対して直交する第二方向を回転軸として当該中間枠体を回転自在に支持する環状の外枠体とを備える
請求項１に記載の操舵装置。
【請求項３】
前記弾性体と前記自在継手とは、前記ピストンロッドに対して、前記同一平面上に配置されている
請求項１または２に記載の操舵装置。
【請求項４】
前記動力源は、前記車両のタイヤハウスの上方に配置されている
請求項１〜３のいずれか一項に記載の操舵装置。
【請求項５】
ストラット式サスペンション機構を搭載した前記車両に用いられる
請求項１〜４のいずれか一項に記載の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵装置においては、操舵の回転軸となるシャフトを駆動するモータが車体に設置された操舵装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１０６５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、シャフトは歳差運動を行うが、この歳差運動を許容するための構造が大型になっているのが実状である。
【０００５】
本発明は、歳差運動を許容しながらも小型化が可能な操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る操舵装置は、車両の転舵輪を転舵軸周りに回転させる転舵機構と、転舵輪を転舵させるための駆動力を転舵機構に付与する動力源とを備え、転舵機構は、動力源と連結された入力軸と、転舵輪と連結された出力軸と、出力軸とショックアブソーバのピストンロッドとの間に介在する弾性体と、入力軸と出力軸との間に配置された自在継手と、を備え、弾性体と自在継手とは、転舵軸方向に対して交差する同一平面上に配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、歳差運動を許容しながらも小型化が可能な操舵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態に係る操舵装置の要部構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態に係るストラットの概略構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態に係る自在継手の概略構成を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１０】
また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。
【００１１】
本実施の形態に係る操舵装置１００は、例えば、ストラット式サスペンション機構を搭載した車両に用いられる操舵装置である。図１は、実施の形態に係る操舵装置１００の要部構成を示す模式図である。なお、ストラット軸８の軸方向を基準にして、タイヤハウス７側を上方、地面側を下方とする。
【００１２】
図１に示すように、操舵装置１００は、転舵輪１を転舵軸周りに回転させる転舵機構９０と、転舵輪１を転舵させるための駆動力を転舵機構９０に付与する動力源２０とを備えている。
【００１３】
動力源２０は、例えばモータであり、車両のタイヤハウス７の上方に配置されている。動力源２０の回転軸には、転舵機構９０の入力軸１１が連結されている。入力軸１１は、タイヤハウス７を貫通しており、その先端部がタイヤハウス７内に配置されている。タイヤハウス７は、車体における、ホイールハウスを形成する部位のことである。
【００１４】
転舵機構９０は、転舵輪１に取り付けられたナックル２と、ボールジョイント３を介してナックル２の下部に連結されたロアアーム４と、ナックル２の上部にクランプ５を介して連結されたストラット６と、を備えている。ストラット６は、車両のタイヤハウス７内に配置されており、当該タイヤハウス７で支持されている。
【００１５】
次に、ストラット６について詳細に説明する。図２は、実施の形態に係るストラット６の概略構成を示す断面図である。図２は、後述の図３におけるＩＩ−ＩＩ線を含む切断面を見た断面図である。なお、図２において、ショックアブソーバ１０と、鍔部材１７と、ナット１８とにはハッチングを施しておらず、これらは平面図で図示している。
【００１６】
図２に示すように、ストラット６は、入力軸１１と、ショックアブソーバ１０と、弾性体５０と、ストラット軸８と、自在継手９とを備えている。
【００１７】
入力軸１１は、上述したように、動力源２０の回転軸に連結された状態で、タイヤハウス７を貫通している。入力軸１１の下端部には、自在継手９が連結されている。これにより、動力源２０からの回転が入力軸１１を介して自在継手９に伝達される。
【００１８】
ショックアブソーバ１０は、ピストンロッド１０１を備えており、そのピストンロッド１０１がストラット軸８の内部に収容されている。ピストンロッド１０１の上端部は、弾性体５０を介して自在継手９に連結されている。具体的には、ピストンロッド１０１の上端部には、当該ピストンロッド１０１の外径よりも大きい略円環板状の鍔部材１７がナット１８によって固定されている。鍔部材１７は金属製である。この鍔部材１７の外周縁に対して弾性体５０が取り付けられている。
【００１９】
弾性体５０は、例えばゴムマウントである。弾性体５０は、ストラット軸８の上端部の内方に配置された状態で、自在継手９に対して固定されている。これにより、弾性体５０は、ストラット軸８と、ショックアブソーバ１０のピストンロッド１０１との間に介在している。また、弾性体５０は、円環形状を有しており、その内周縁で鍔部材１７の外周縁を上下方向から挟持している。つまり、弾性体５０は、鍔部材１７を介してショックアブソーバ１０のピストンロッド１０１に連結されている。このため、弾性体５０は、ショックアブソーバ１０のピストンロッド１０１からの反力を吸収することができる。
【００２０】
ストラット軸８は、入力軸１１から自在継手９を介して伝達された回転を、転舵輪１に伝達するための出力軸の一例である。具体的には、ストラット軸８の上端部には、自在継手９が連結されている。また、ストラット軸８を含むショックアブソーバ１０の下端部には、クランプ５を介してナックル２が連結されている（図１参照）。これにより、動力源２０の回転は、入力軸１１、自在継手９、ストラット軸８及びナックル２を含む動力伝達経路を介して転舵輪１に伝達される。つまり、ストラット軸８は、転舵軸の一例である。
【００２１】
また、ストラット軸８は、筒形状であり、その内部にショックアブソーバ１０及び弾性体５０が収容されている。さらにストラット軸８の内部には、リング部材５１と、ケース体５２とが収容されている。具体的には、ストラット軸８の上端部には、凹部８１が形成されており、その凹部８１に対してリング部材５１と、ケース体５２とが収容されている。
【００２２】
リング部材５１は、弾性体５０を全周にわたって囲う筒状の樹脂部材である。リング部材５１の内部には、弾性体５０が嵌合している。これにより、リング部材５１の内周面が全周にわたって弾性体５０の外周面に当接している。
【００２３】
ケース体５２は、リング部材５１を収容する環状の金属部材である。ケース体５２は、環状の底板５３と、底板５３の外周縁から上方に立設した壁部５４とを備えている。ケース体５２の上方は開放されている。底板５３の開口には、ショックアブソーバ１０のピストンロッド１０１が貫通している。底板５３は、リング部材５１と弾性体５０とを下方から支持している。壁部５４は、筒状に形成されており、その内部には、リング部材５１及び弾性体５０が収容されている。壁部５４の内周面は、全周にわたってリング部材５１の外周面に当接している。
【００２４】
また、ストラット軸８の中間位置には、全周にわたって外方に延設された第一支持部１０４が固定されている（図１参照）。他方、ストラット軸８の上部位置には、全周にわたって外方に延設された第二支持部１０５が設けられている。第一支持部１０４と第二支持部１０５との間には、例えばコイルバネなどのバネ１４が介在している。バネ１４の上端部は第二支持部１０５に支持されており、バネ１４の下端部は第一支持部１０４に支持されている。第二支持部１０５は、スラスト軸受１６を介してストラット軸８に連結されている。ストラット軸８が回転すればバネ１４も回転する。また、スラスト軸受は、バネ１４の伸縮を起因としたバネのねじれ（回転）を吸収する。
【００２５】
自在継手９は、入力軸１１とストラット軸８との間に配置されて、入力軸１１からの回転をストラット軸８へと伝達する継手である。また、自在継手９は、ショックアブソーバ１０とストラット軸８との入力軸１１に対する歳差運動を許容するための継手である。
【００２６】
図３は、実施の形態に係る自在継手９の概略構成を示す上面図である。図２及び図３に示すように、自在継手９は、内枠体９１と、中間枠体９２と、外枠体９３とを備えている。
【００２７】
内枠体９１は、金属製の環状の枠体であり、ストラット軸８の上端面に固定されている。具体的には、内枠体９１には、周方向に所定の間隔をあけて配置された複数の貫通孔９１２が形成されている。この貫通孔９１２には、例えばボルトなどの留め具（図示省略）が貫通されて、ストラット軸８の上端面に設けられたネジ穴（図示省略）に締結される。これにより、内枠体９１とストラット軸８の上端面とが固定される。
【００２８】
また、内枠体９１の外周縁からは、一対の第一軸体９１１が外方に向けて突出している。一対の第一軸体９１１は、その軸方向が第一方向Ｙ１に沿うように互いに対向して配置されている。一対の第一軸体９１１は、内枠体９１に対して固定されている。
【００２９】
また、内枠体９１には、インシュレータ８５及び蓋体８６が取り付けられている（図２参照）。蓋体８６は、インシュレータ８５を介して、弾性体５０、リング部材５１及びケース体５２をストラット軸８の凹部８１内に押さえつけている。つまり、蓋体８６は、インシュレータ８５、弾性体５０、リング部材５１及びケース体５２の脱落を防止している。
【００３０】
中間枠体９２は、金属製の環状の枠体であり、内枠体９１の外方に配置されている。中間枠体９２は、内枠体９１に対して同心円状に配置されている。中間枠体９２には、第一方向Ｙ１に沿って一対の第一軸受９２１が対向して配置されている。一対の第一軸受９２１のそれぞれには、内枠体９１の一対の第一軸体９１１のそれぞれが回転自在に軸支されている。これにより、中間枠体９２は、第一方向Ｙ１を回転軸として内枠体９１を回転自在に支持している。換言すると、中間枠体９２及び内枠体９１の一方は、他方に対して、第一方向Ｙ１を回転軸として回転自在となっている。
【００３１】
また、中間枠体９２の外周縁からは、一対の第二軸体９２２が外方に向けて突出している。一対の第二軸体９２２は、その軸方向が第二方向Ｙ２に沿うように互いに対向して配置されている。ここで第二方向Ｙ２は、中間枠体９２上で第一方向に対して直交する方向である。一対の第二軸体９２２は、中間枠体９２に対して固定されている。
【００３２】
外枠体９３は、金属製の環状の枠体であり、中間枠体９２の外方に配置されている。外枠体９３は、内枠体９１及び中間枠体９２に対して同心円状に配置されている。外枠体９３は、入力軸１１に対して固定されている。具体的には、外枠体９３には、周方向に所定の間隔をあけて配置された複数の貫通孔９３１が形成されている。この貫通孔９３１には、例えばボルトなどの留め具（図示省略）が貫通されて、入力軸１１の下端面に設けられたネジ穴（図示省略）に締結される。これにより、外枠体９３と入力軸１１の下端面とが固定される。なお、外枠体９３には、位置決め用の貫通孔９３３が形成されていてもよい。
【００３３】
また、外枠体９３は、第二方向Ｙ２に沿って一対の第二軸受９３２が対向して配置されている。一対の第二軸受９３２のそれぞれには、中間枠体９２の一対の第二軸体９２２のそれぞれが回転自在に軸支されている。これにより、外枠体９３は、第二方向Ｙ２を回転軸として中間枠体９２を回転自在に支持している。換言すると、外枠体９３及び中間枠体９２の一方は、他方に対して、第二方向Ｙ２を回転軸として回転自在となっている。
【００３４】
ここで、上述したように、中間枠体９２及び内枠体９１の一方は、他方に対して、第一方向Ｙ１を回転軸として回転自在となっている。これらのことにより、例えば、入力軸１１に対して固定された外枠体９３を基準にすると、中間枠体９２が第二方向Ｙ２を回転軸として回転し、内枠体９１が第一方向Ｙ１を回転軸として回転する。つまり、内枠体９１に連結されたショックアブソーバ１０のピストンロッド１０１とストラット軸８とは、内枠体９１に対する中間枠体９２の回転及び中間枠体９２に対する外枠体９３の回転により、入力軸１１に対して揺動自在に支持されている。したがって、ピストンロッド１０１とストラット軸８とは入力軸１１に対して歳差運動することが可能となる。このように、入力軸１１に対するピストンロッド１０１とストラット軸８との歳差運動（すりこぎ運動）は、自在継手９によって許容されている。ここで、歳差運動とは、傾いて回っている例えばコマの芯棒に見られる、すりこぎのような円錐運動のことである。
【００３５】
図２に示すように、ストラット軸８の軸方向（転舵軸方向）に交差（本実施の形態では直交）する仮想平面Ｖに対しては、内枠体９１と、中間枠体９２と、外枠体９３とが重ねて配置されている。換言すると、内枠体９１と、中間枠体９２と、外枠体９３とは同一平面上に配置されている。これにより、内枠体９１と、中間枠体９２と、外枠体９３とが側面視で重なるために、自在継手９の全体としては、上下方向での全長を小さくすることができる。
【００３６】
また、仮想平面Ｖに対しては、ショックアブソーバ１０のピストンロッド１０１と弾性体５０とも重なっている。これにより、自在継手９と、弾性体５０と、ショックアブソーバ１０とは、同一平面上に配置されている。自在継手９と、弾性体５０と、ショックアブソーバ１０は、側面視で重なるために、これら全体の上下方向での全長を小さくすることができる。
【００３７】
以上のように、本実施の形態に係る操舵装置１００は、車両の転舵輪１を転舵軸周りに回転させる転舵機構９０と、転舵輪１を転舵させるための駆動力を転舵機構９０に付与する動力源２０とを備え、転舵機構９０は、動力源２０と連結された入力軸１１と、転舵輪１と連結されたストラット軸８（出力軸）と、ストラット軸８とショックアブソーバ１０のピストンロッド１０１との間に介在する弾性体５０と、入力軸１１とストラット軸８との間に配置された自在継手９と、を備え、弾性体５０と自在継手９とは、転舵軸方向に対して交差する同一平面上に配置されている。
【００３８】
これによれば、自在継手９と弾性体５０とが同一平面上に配置されているので、上下方向における両者の全長を小さくすることができる。上述したように自在継手９は、ストラット軸８及びピストンロッド１０１の歳差運動を許容するための部材である。また、弾性体５０は、ピストンロッド１０１からの反力を吸収する部材である。これらの部材の上下方向における全長を小さくすることができることにより、歳差運動を許容しながらも小型化が可能な操舵装置１００を提供することができる。
【００３９】
また、自在継手９は、環状の内枠体９１と、内枠体９１の外方に配置され、第一方向を回転軸として当該内枠体９１を回転自在に支持する環状の中間枠体９２と、中間枠体９２の外方に配置され、第一方向に対して直交する第二方向を回転軸として当該中間枠体９２を回転自在に支持する環状の外枠体９３とを備える。
【００４０】
これによれば、内枠体９１と、中間枠体９２と、外枠体９３とを同一平面上に配置することができるので、上下方向における自在継手９の全長を小さくすることができる。したがって、操舵装置１００をより小型にすることが可能となる。
【００４１】
また、弾性体５０と自在継手９とは、ピストンロッド１０１に対して、同一平面上に配置されている。
【００４２】
これによれば、弾性体５０と自在継手９とをピストンロッド１０１に対して同一平面上に配置することができるので、これら全体の上下方向での全長を小さくすることができる。したがって、操舵装置１００をより小型にすることが可能となる。
【００４３】
また、動力源２０は、車両のタイヤハウス７の上方に配置されている。
【００４４】
これによれば、動力源２０がタイヤハウス７の上方に配置されているので、タイヤハウス７内の消費スペースを抑えることができる。また、この配置であると、タイヤハウス７は動力源２０を保護することとなり、動力源２０の耐候性を高めることができる。
【００４５】
また、操舵装置１００は、ストラット式サスペンション機構を搭載した車両に用いられている。
【００４６】
上述したように、ピストンロッド１０１とストラット軸８の歳差運動を許容する操舵装置１００であるために、ストラット式サスペンション機構を搭載した車両に対して好適に採用することができる。特に、ストラット式サスペンション機構は、当該機構の下端側に連結された転舵輪の傾動に応じて揺動可能に支持されることが好ましい。ストラット式サスペンション機構の支持構造には、種々のジョイントを採用することも考えられるが、限られたスペースに収容しなければならず、設置が困難となりうる。しかしながら、上述したように小型化された操舵装置１００を、ストラット式サスペンション機構の支持構造に採用すれば、当該支持構造を限られたスペース内に容易に収容することができる。
【００４７】
以上、本発明に係る操舵装置について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００４８】
例えば、上記の実施の形態では、ストラット式サスペンション機構を搭載した車両に用いられる操舵装置を例示した。しかしながら、その他の方式のサスペンション機構を搭載した車両に用いられる操舵装置に対しても、本開示の特徴的な構成を適用することが可能である。その他の方式としては、ダブルウィッシュボーン式サスペンション機構などが挙げられる。
【００４９】
また、上記実施の形態では、弾性体５０と自在継手９とがピストンロッド１０１に対して同一平面上に配置されている場合を例示したが、弾性体と自在継手とはピストンロッドに対して同一平面上に配置されていなくてもよい。
【００５０】
また、上記実施の形態では、動力源２０がタイヤハウス７の上方に配置されている場合を例示したが、動力源はタイヤハウスの内部に配置されていてもよい。
【００５１】
また、自在継手は、上述した自在継手９以外でもよい。その他の自在継手としては、例えば球面軸受を備えた自在継手、カップリングを備えた自在継手等が挙げられる。
【００５２】
また、弾性体５０（ゴムマウント）は、スラスト軸８とピストンロッド１０１との間に介在する構造であればよく、支持構造は上記の形態に限定されるものではない。
【００５３】
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、ショックアブソーバを有する操舵装置に対して適用可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１…転舵輪、２…ナックル、３…ボールジョイント、４…ロアアーム、５…クランプ、６…ストラット、７…タイヤハウス、８…ストラット軸（出力軸）、９…自在継手、１０…ショックアブソーバ、１１…入力軸、１４…バネ、１６…スラスト軸受、１７…鍔部材、１８…ナット、２０…動力源、５０…弾性体、５１…リング部材、５２…ケース体、５３…底板、５４…壁部、８１…凹部、８５…インシュレータ、８６…蓋体、９０…転舵機構、９１…内枠体、９２…中間枠体、９３…外枠体、１００…操舵装置、１０１…ピストンロッド、１０４…第一支持部、１０５…第二支持部、９１１…第一軸体、９１２…貫通孔、９２１…第一軸受、９２２…第二軸体、９３１…貫通孔、９３２…第二軸受、９３３…貫通孔、Ｖ…仮想平面、Ｙ１…第一方向、Ｙ２…第二方向 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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