(57)【要約】【課題】  実用性の高い単輪転舵装置を提供する。【解決手段】  転舵装置３４を、(a)車輪１２を回転可能に保持するとともに、サスペンションアーム１６に第１ジョイント２６を介して回動可能に支持されたステアリングナックル１４ａと、(b)サスペンションアームに配設された転舵アクチュエータ３６と、(c)基端部が転舵アクチュエータに連結され、先端部が第２ジョイント４２を介してステアリングナックルに連結されたタイロッド３８とを含むように構成する。転舵アクチュエータが、１つの車輪に対するサスペンション装置を構成するサスペンションアームに配設されているため、その転舵装置を用いて車両用車輪配設モジュールを構成することで、そのモジュールは、当該モジュールの車体への組み付け作業を簡便に行うことを可能とする。【選択図】  図１
2020111270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を回転可能に保持するとともに、サスペンションアームに第１ジョイントを介して回動可能に支持されたステアリングナックルと、
前記サスペンションアームに配設された転舵アクチュエータと、
基端部が前記転舵アクチュエータに連結され、先端部が第２ジョイントを介して前記ステアリングナックルに連結されたタイロッドと
を備えた転舵装置。
【請求項２】
前記第２ジョイントの中心が、前記サスペンションアームの回動軸線と前記第１ジョイントの中心とによって定まる平面上に位置している請求項１に記載の転舵装置。
【請求項３】
前記サスペンションアームがロアアームであるマクファーソン型サスペンション装置に適用される請求項１または請求項２に記載の転舵装置。
【請求項４】
前記サスペンションアームと、
前記車輪のリムの内側に配置され、ハウジングが前記ステアリングナックルとして機能し、前記車輪を駆動するための駆動モータを有する車輪駆動ユニットと、
前記サスペンションアームと車体との間に互いに並列的に配設されるサスペンションスプリングおよびショックアブソーバと、
請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の転舵装置と
を備えた車両用車輪配設モジュール。
【請求項５】
前記車輪とともに回転するディスクロータと、そのディスクロータの回転を止めることで前記車輪の回転を止めるために前記車輪駆動ユニットのハウジングに保持されたブレーキキャリパとを有するブレーキ装置を、さらに備えた請求項４に記載の車両用車輪配設モジュール。                                                                              
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪を転舵する転舵装置、および、それを構成要素として備えて車両に車輪を配設するための車両用車輪配設モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に配設された複数の車輪のうちの１つだけを転舵する転舵装置、言い換えれば、左右の２つの車輪のうちの一方だけを転舵する転舵装置は、「単輪転舵装置」と呼ぶことができ、その単輪転舵装置として、例えば、下記特許文献に記載されているような転舵装置が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献に記載の転舵装置では、転舵アクチュエータが車体に配設されている。そのため、サスペンション装置，車輪駆動装置等と転舵装置とを、１つのモジュール、すなわち、１つの車両用車輪配設モジュールとして構成する場合において、実用性に欠けることになる。つまり、そのモジュールを車両に組み付けるための作業が煩雑なものになってしまう。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い転舵装置、および、その転舵装置を備えることで実用性の高い車両用車輪配設モジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の転舵装置は、
車輪を回転可能に保持するとともに、サスペンションアームに第１ジョイントを介して回動可能に支持されたステアリングナックルと、
前記サスペンションアームに配設された転舵アクチュエータと、
基端部が前記転舵アクチュエータに連結され、先端部が第２ジョイントを介して前記ステアリングナックルに連結されたタイロッドと
を備える。
【０００６】
また、本発明の車両用車輪配設モジュールは、
前記サスペンションアームと、
前記車輪のリムの内側に配置され、ハウジングが前記ステアリングナックルとして機能し、前記車輪を駆動するための駆動モータを有する車輪駆動ユニットと、
前記サスペンションアームと車体との間に互いに並列的に配設されるサスペンションスプリングおよびショックアブソーバと、
上記本発明の転舵装置と
を備える。
【発明の効果】
【０００７】
単輪転舵装置である本発明の転舵装置は、転舵アクチュエータが、１つの車輪に対するサスペンション装置を構成するサスペンションアームに配設されているため、その転舵装置を用いて車両用車輪配設モジュールを構成することで、そのモジュールは、当該モジュールの車体への組み付け作業を簡便に行うことを可能とする。つまり、車両に対する搭載性において優れた車両用車輪配設モジュールを構成することができるため、本発明の転舵装置は、実用性に優れたものとなる。また、本発明の転舵装置を採用する本発明の車両用車輪配設モジュールは、車両に対する搭載性に優れた実用的な車両用車輪配設モジュールとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例の転舵装置、および、その転舵装置を含んで構成された実施例の車両用車輪配設モジュールを示す斜視図である。
【図２】従来の転舵装置、および、その転舵装置に基づいて設計される単輪転舵装置における第１ジョイントと第２ジョイントとの位置関係を示す図である。
【図３】実施例の転舵装置における第１ジョイントと第２ジョイントとの位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の転舵装置は、適用されるサスペンション装置が特に限定されるものではない。マクファーソン型のサスペンション装置、ダブルウィッシュボーン型のサスペンション装置等、種々のサスペンション装置に対して適用できる。例えば、マクファーソン型のサスペンション装置の場合には、転舵アクチュエータが配設されるサスペンションアームはロアアームとすればよく、ダブルウィッシュボーン型のサスペンション装置の場合には、ロアアーム，アッパアームのいずれであってもよい。第１ジョイント，第２ジョイントは、ともに、ボールジョイントを採用可能である。転舵アクチュエータは、タイロッドを、概ねそれの軸線方向に移動させるようなものであればよく、例えば、タイロッドと交差する方向に延びてタイロッドの基端部が連結される所謂ピットマンアームを回動させるような構造のものとすることができる。また、転舵アクチュエータは、駆動源としての電動モータと、その電動モータの回転を減速する減速機を含んで構成されてもよい。タイロッドの先端部は、例えば、ステアリングナックルのナックルアームに連結されればよい。
【００１０】
転舵アクチュエータの構造は特に限定されないが、転舵アクチュエータが駆動源として電動モータを有する場合においてその電動モータへの電源供給のための配線，当該転舵アクチュエータへ作用する慣性力，ばね下重量等を考慮すれば、サスペンションアームの基端部に近い部分に配設されることが望ましい。具体的には、サスペンションアームの回動軸線と第１ジョイントの中心との中間点よりも、サスペンションアームの回動軸線に近い位置に配設されることが望ましい。
【００１１】
第１ジョインと第２ジョイントとの位置関係について言及すれば、第２ジョイントの中心が、サスペンションアームの回動軸線と第１ジョイントの中心とによって定まる平面（以下、「アーム基準平面」と言う場合がある）上に位置していることが望ましい。後に詳しく説明するためここでの説明は省略するが、第２ジョイントの中心がアーム基準平面上に位置することで、車輪のバウンド／リバウンド動作に伴う転舵角（「トー角」ということもできる）の変動を防止若しくは抑制することが可能である。なお、「第２ジョイントの中心がアーム基準平面上に位置する」とは、実質的に位置していると擬制することができる位置に第２ジョイントの中心が位置することを含む概念である。
【００１２】
本発明の車両用車輪配設モジュールは、車輪を車体に保持させるとともにその車輪に関連して必要となる複数の機能（具体的には、車輪回転駆動機能，車輪転舵機能，車体懸架機能である）を１つのユニットにおいて実現させるものと考えることができる。つまり、車輪回転駆動装置，車輪転舵装置，サスペンション装置が、１つのパッケージとして、モジュール化されたものと考えることができる。車輪制動機能をも実現させるべく、本発明の車両用車輪配設モジュールは、ブレーキ装置をもモジュール化したものであることが望ましい。具体的には、ブレーキ装置は、例えば、車輪とともに回転するディスクロータと、そのディスクロータの回転を止めることでその車輪の回転を止めるために車輪駆動ユニットのハウジングに保持されたブレーキキャリパとを有するように構成すればよい。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明の実施例である転舵装置およびその転舵装置を含んで構成される実施例の車輪配設モジュールを、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。
【００１４】
［Ａ］車両用車輪配設モジュールの全体構成
図１に示す実施例の車両用車輪配設モジュール１０（以下、単に、「モジュール１０」という場合がある）は、タイヤ１２ａが装着されたホイール１２ｂを車体に配設するためのモジュールである。ホイール１２ｂ自体を車輪と考えることができるが、本実施例においては、便宜的に、タイヤ１２ａが装着されたホイール１２ｂを車輪１２と呼ぶこととする。
【００１５】
本モジュール１０は、車輪回転駆動装置としての車輪駆動ユニット１４を有している。車輪駆動ユニット１４は、ハウジング１４ａと、ハウジング１４ａに内蔵された駆動源としての電動モータおよびその電動モータの回転を減速する減速機（ともに図示を省略する）と、ホイール１２ｂが取り付けられるアクスルハブ１４ｂ（図１では隠れている。図３（ｂ）参照）とを有している。車輪駆動ユニット１４は、ホイール１２ｂのリムの内側に配置されるものであり、いわゆるインホイールモータと呼ばれるものである。よく知られた構造のものであるため、ここでの説明は省略する。
【００１６】
本モジュール１０は、マクファーソン型サスペンション装置（「マクファーソンストラット型」とも呼ばれる）を含んで構成されている。このサスペンション装置において、車輪駆動ユニット１４のハウジング１４ａは、車輪を保持回転可能に保持するキャリアとして、言い換えれば、ハウジング１４ａは、後に説明する転舵装置におけるステアリングナックルとして機能する。したがって、サスペンション装置は、サスペンションアームであるロアアーム１６と、車輪駆動ユニット１４のハウジング１４ａと、ショックアブソーバ１８と、サスペンションスプリング２０とを含んで構成されている。
【００１７】
サスペンション装置自体は一般的な構造のものであるため、簡単に説明すれば、ロアアーム１６は、いわゆるＬアームと呼ばれる形状のものであり、基端部が車両前後方向において２つの部分に分かれており、その基端部において、第１ブッシュ２２，第２ブッシュ２４を介して、アーム回動軸線Ｌのまわりに回動可能に、車体のサイドメンバー（図示を省略）に支持されている。ロアアーム１６の先端部は、第１ジョイントであるアーム連結用ボールジョイント２６（以下、「第１ジョイント２６」という場合がある）を介して、車輪駆動ユニット１４のハウジング１４ａの下部に回動可能に連結されている。
【００１８】
ショックアブソーバ１８は、下端部が、車輪駆動ユニット１４のハウジング１４ａに固定的に支持され、上端部が、アッパサポート２８を介して、車体のタイヤハウジングの上部に支持されている。サスペンションスプリング２０の上端部も、アッパサポート２８を介して車体のタイヤハウジングの上部に支持されており、サスペンションスプリング２０の下端部は、ショックアブソーバ１８にフランジ状に設けられたロアサポート１８ａによって支持されている。つまり、サスペンションスプリング２０とショックアブソーバ１８とは、ロアアーム１６と車体との間に、互いに並列的に配設されているのである。
【００１９】
本モジュール１０は、ブレーキ装置を有しており、そのブレーキ装置は、ホイール１２ｂとともにアクスルハブ１４ｂに取り付けられて車輪１２とともに回転するディスクロータ３０と、そのディスクロータ３０を跨ぐようにして車輪駆動ユニット１４のハウジング１４ａに保持されたブレーキキャリパ３２とを含んで構成されている。詳しい説明は省略するが、このブレーキキャリパ３２は、摩擦部材としてのブレーキパッドと、電動モータを有してその電動モータの力でブレーキパッドをディスクロータ３０に押し付けることで車輪１２の回転を止めるためのブレーキアクチュエータとを有しており、当該ブレーキ装置は、いわゆる電動モータの発生させる力に依存して制動力を発生させる電動ブレーキ装置である。
【００２０】
さらに、本モジュール１０は、本発明の実施例である転舵装置３４を有している。転舵装置３４は、左右１対の車輪１２のうちの片方のみを転舵するための単輪転舵装置であり、概ね、先に説明したようにステアリングナックルとして機能する車輪駆動ユニット１４のハウジング１４ａ（以下、転舵装置３４の構成要素として扱う場合には、「ステアリングナックル１４ａ」という場合がある。）と、ロアアーム１６の基端部に近い位置においてロアアーム１６に配設された転舵アクチュエータ３６と、その転舵アクチュエータ３６とステアリングナックル１４ａとを連結するタイロッド３８とを含んで構成されている。
【００２１】
転舵アクチュエータ３６は、駆動源としての電動モータである転舵モータ３６ａと、転舵モータ３６ａの回転を減速する減速機３６ｂと、ピットマンアームとして機能するアクチュエータアーム３６ｃを有して転舵モータ３６ａの減速機３６ｂを介した回転によって回転駆動される回転板３６ｄとを含んで構成されている。タイロッド３８の基端部は、ロッド基端部連結用ボールジョイント４０を介して、アクチュエータアーム３６ｃに連結され、タイロッド３８の先端部は、第２ジョイントであるロッド先端部ボールジョイント４２（以下、「第２ジョイント４２」という場合がある）を介して、ステアリングナックル１４ａが有するナックルアーム１４ｃに連結されている。
【００２２】
上記サスペンション装置は、マクファーソン型のサスペンション装置であり、上記アッパサポート２８の中心と、第１ジョイント２６の中心とを結ぶ線が、キングピン軸線ＫＰとなる。転舵モータ３６ａの作動を制御することで、転舵アクチュエータ３６によって、ステアリングナックル１４ａはキングピン軸線ＫＰまわりに回動させられる。つまり、車輪１２が転舵されるのである。
【００２３】
転舵装置３４は、転舵アクチュエータ３６がロアアーム１６に配設されている。そのため、モジュール１０の車体への組み付け作業を簡便に行うことが可能となる。端的に言えば、ロアアーム１６の基端部を車体のサイドメンバーに取り付け、アッパサポート２８を車体のタイヤハウジングの上部に取り付けることで、当該モジュール１０を車両に搭載することができるのである。つまり、本モジュール１０は、車両に対する搭載性において優れたモジュールとされているのである。
【００２４】
［Ｂ］第１ジョイントと第２ジョイントとの位置関係
ここで、第１ジョイント２６と第２ジョイント４２との位置関係について考える。図２（ａ）に示すように、一般的な転舵装置３４’、すなわち、左右の車輪を一緒に転舵する転舵装置３４’では、車両の車幅方向の中央において左右に向かって延びる転舵ロッドを有しており、その転舵ロッドの両端の各々に、タイロッド３８’が連結されている。図２（ａ）は、車両後方から転舵装置を見た図であり、その図において、ロアアーム１６の回動軸線であるアーム回動軸線Ｌが位置する位置を点Ａで示し、転舵ロッドとタイロッド３８’との連結部の中心を点Ｂで示す。同様に、第１ジョイント２６の中心位置を点Ｃで示し、第２ジョイント４２の中心位置を点Ｄで示す。
【００２５】
車輪がバウンド／リバウンド動作をした場合に、ロアアーム１６は、点Ａを中心に回動し、第１ジョイント２６は、点Ａを中心とした円弧上を移動する。その一方で、第２ジョイント４２は、点Ｂを中心とした円弧上を移動する。車輪が極端にバウンド動作したときの第１ジョイント２６の中心は点Ｃｂに位置し、第２ジョイント４２の中心は点Ｄｂに位置する。逆に、車輪が極端にリバウンド動作したときの第１ジョイント２６の中心は点Ｃｒに位置し、第２ジョイント４２の中心は点Ｄｒに位置する。
【００２６】
車輪のバウンド／リバウンド動作によって、ステアリングナックル１４ａは、概ね姿勢を変化させずに、つまり、概ね回転変位を伴うことなく、上下動するため、点Ｃと点Ｄとの横方向の距離が変動すれば、ステアリングナックル１４ａはキングピン軸線ＫＰまわりに回動し、車輪が転舵されることになる。つまり、車輪のバウンド／リバウンド動作によって、車輪のトー角が変化することになる。
【００２７】
図２（ａ）に示す一般的な転舵装置３４’では、見方を変えれば、点Ａ，点Ｂ，点Ｃ，点Ｄが折れ点となる４節リンクが構成されていると考えることができ、車輪のバウンド／リバウンド動作に伴う点Ｃと点Ｄとの横方向の距離の変動は比較的小さい。したがって、バウンド／リバウンド動作に伴う車輪のトー角の変化は比較的小さいものとなっている。
【００２８】
一般的な転舵装置３４’における第１ジョイント２６と第２ジョイント４２との位置関係を維持したまま、転舵アクチュエータ３６がロアアーム１６に配設された単輪転舵装置を構築したとする。この転舵装置が、図２（ｂ）に示す転舵装置３４”である。この転舵装置３４”では、車輪がバウンド／リバウンド動作したときには、第１ジョイント２６も、第２ジョイント４２も、ともに、点Ａ、すなわち、アーム回動軸線Ｌのまわりに回動する。車輪が極端にバウンド動作したときの第１ジョイント２６の中心である点Ｃｂ，第２ジョイント４２の中心である点Ｄｂ、および、車輪が極端にリバウンド動作したときの第１ジョイント２６の中心である点Ｃｒ，第２ジョイント４２の中心である点Ｄｒから解るように、図２（ｂ）に示す転舵装置３４”では、車輪のバウンド／リバウンド動作に伴う点Ｃと点Ｄとの横方向の距離の変動は比較的大きく、車輪のバウンド／リバウンド動作によって、車輪のトー角が比較的大きく変化することになる。
【００２９】
上述した車輪のトー角の変化を防止若しくは抑制するために、本実施例の転舵装置３４では、斜視図である図３（ａ），車両後方から見た図である図３（ｂ）に示すように、第２ジョイント４２の中心が、アーム回動軸線Ｌと第１ジョイント２６の中心とによって定まる平面Ｐ（以下、「アーム基準平面Ｐ」という場合がある）上に位置するようにされている。具体的には、ナックルアーム１４ｃの先端部が、図２（ｂ）に示す転舵装置３４”と比較して、下方に位置させられているのである。
【００３０】
図３（ｂ）において示す点Ｃ，点Ｄの位置変化、言い換えれば、車輪が極端にバウンド動作したときの第１ジョイント２６の中心である点Ｃｂ，第２ジョイント４２の中心である点Ｄｂ、および、車輪が極端にリバウンド動作したときの第１ジョイント２６の中心である点Ｃｒ，第２ジョイント４２の中心である点Ｄｒから解るように、実施例の転舵装置３４では、車輪のバウンド／リバウンド動作に伴う点Ｃと点Ｄとの横方向の距離の変動は相当に小さく、車輪のバウンド／リバウンド動作に伴う車輪のトー角の変化は、相当に小さいものとなる。
【符号の説明】
【００３１】
１０：車両用車輪配設モジュール    １２：車輪    １４：車輪駆動ユニット  １４ａ：ハウジング〔ステアリングナックル〕    １４ｃ：ナックルアーム  １６：ロアアーム    １８：ショックアブソーバ    ２０：サスペンションスプリング    ２６：アーム連結用ボールジョイント〔第１ジョイント〕      ３４：転舵装置    ３６：転舵アクチュエータ    ３６ａ：転舵モータ    ３６ｂ：減速機    ３６ｃ：アクチュエータアーム    ３６ｄ：回転板    ３８，３８’：タイロッド    ４２：ロッド先端部連結用ボールジョイント〔第２ジョイント〕    Ｌ：アーム回動軸線    ＫＰ：キングピン軸線    Ａ：アーム回動軸線  Ｃ，Ｃｂ，Ｃｒ：第１ジョイントの中心    Ｄ，Ｄｂ，Ｄｒ：第２ジョイントの中心    Ｐ：アーム基準平面                                                                               
【図１】
2020111270.tif 000003
【図２】
2020111270.tif 000004
【図３】
2020111270.tif 000005