(57)【要約】【課題】車両用操舵装置の操舵軸の配置の自由度、トランスミッションや補機類の搭載の自由度を高めること。【解決手段】エンジン２２の重心Ｇｅが前輪２４用の車軸２５よりも車体後方に位置し、該前輪を転舵するラックアンドピニオン機構８３を有した転舵機構５４と、該転舵機構に操舵軸５２によって連結されたステアリングホイール５１とを、備えた車両用操舵装置５０である。該転舵機構は、該車軸よりも車体前方に位置する。該操舵軸の少なくとも一部は、該エンジンの下方に位置している。該操舵軸の途中には、該ステアリングホイールで発生した操舵トルクの入力方向を、出力方向に対して転換するためのギヤ機構が介在している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの重心が前輪用の車軸よりも車体後方に位置し、
前記前輪を転舵するラックアンドピニオン機構を有した転舵機構と、この転舵機構に操舵軸によって連結されたステアリングホイールとを、備えた車両用操舵装置において、
前記転舵機構は、前記車軸よりも車体前方に位置し、
前記操舵軸の少なくとも一部は、前記エンジンの下方に位置していることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記操舵軸の途中には、前記ステアリングホイールで発生した操舵トルクの入力方向を、出力方向に対して転換するためのギヤ機構が介在しており、
車幅中心に対する前記ステアリングホイールの位置にかかわらず、前記ギヤ機構から前記車輪までの操舵トルク伝達系統の各位置は、前記車体に対して共通していることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記ギヤ機構は、一対のベベルギヤによって構成されていることを特徴とする請求項２記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
前記操舵軸のなかの、前記エンジンの下方に位置している部分の近傍には、前記エンジンのための排気管が配置されている、ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前輪を転舵するための車両用操舵装置の改良された技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用操舵装置の転舵方式には、ラックアンドピニオン式がある。ラックアンドピニオン式操舵装置の転舵機構は、ステアリングギヤハウジングに収納されて、車体の前部に搭載されている。該転舵機構は、操舵軸によってステアリングホイールに連結されている。車体の前側にエンジンを搭載した場合に、ステアリングギヤハウジングはエンジンの「後」に配置されることが多い。ステアリングギヤハウジングがエンジンの後に配置された技術は、特許文献１〜２から知られている。
【０００３】
特許文献１で知られている技術は、車体の前部に位置している左右のフロントサイドフレームの後端部間に、ステアリングギヤハウジングが掛け渡されている。このステアリングギヤハウジングは、車幅方向に細長い閉断面体によって構成され、転舵機構を収納している。ステアリングギヤハウジングは、車両前方からの衝突力を負担する。
【０００４】
特許文献２で知られている技術は、車体のダッシュボードの前に左右のフロントサイドフレームが設けられている。これらのフロントサイドフレームの下部にサブフレームが設けられている。該サブフレームの後端部は、車体に上下スイング可能に連結されている。該サブフレームには、前側のエンジンと、該エンジンの直ぐ後ろ下に位置するステアリングギヤハウジングとが搭載されている。車両前方からの衝突力がサブフレームに伝わることによって、該サブフレームはエンジン及びステアリングギヤハウジングと共に、後下方へ大きく折れ曲がる。従って、エンジン及びステアリングギヤハウジングは、車体による衝突エネルギーの吸収を阻害しない。
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜２で知られている技術では、ステアリングギヤハウジングがエンジンの後に配置されるので、最大転舵角の拡大化を図るには限界がある。そこで、ステアリングギヤハウジングをエンジンの「前」に配置することが考えられる。ステアリングギヤハウジングがエンジンの前に配置された技術は、特許文献３から知られている。
【０００６】
特許文献３で知られている技術は、車体の前部に配置されたエンジンによって前輪を駆動する車両（ＦＷＤ車）に関する。横置き型エンジンの左側部には、トランスミッション（トランスアクスル）が組み付けられている。該トランスミッションは、エンジンよりも小型である。エンジンのクランクシャフトの軸心は、前輪用車軸（アクスルシャフト）の軸心よりも車体後方に位置している。
【０００７】
ラックアンドピニオン式ステアリング装置のステアリングギヤハウジングは、エンジンの前下方に位置している。つまり、ラックアンドピニオン機構は、前輪用車軸よりも前に位置する。このため、ステアリングジオメトリは、逆アッカーマンステアリングであり、最大転舵角の拡大化を図ることができる。
【０００８】
ラックアンドピニオン機構の入力部は、車体左側に位置して、操舵軸（自在軸継手を含む）に連結されている。この操舵軸は、入力部から車体後上方へ延びてトランスミッションの上を通る。操舵軸の後端部は、車室内に位置している。つまり、車両は左ハンドル車である。
【０００９】
一般に、エンジンの周囲には、該エンジンのための多くの補機類が配置される。また、車両の仕様によっては、大型のトランスミッションを採用することがあり得る。このため、特許文献３で知られている技術では、操舵軸の配置の自由度を高めるには改良の余地がある。さらに、操舵軸は、左側に配置されているトランスミッションの上を通るので、左ハンドル車と右ハンドル車とでは、軸長さが異なる。操舵軸の長さ違いによって、操舵装置の操舵特性が異なる可能性がある。しかも、長さ違いの操舵軸を生産する必要があるので、生産性が劣る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−５６１２９号公報
【特許文献２】国際公開２０１２−０６０２５７号公報
【特許文献３】実公昭６３−２３２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、エンジンの重心が前輪用の車軸よりも車体後方に位置し、前輪を転舵するラックアンドピニオン機構を有した転舵機構を備えた車両用操舵装置において、操舵軸の配置の自由度、トランスミッションや補機類の搭載の自由度を高めることができる技術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】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、エンジンの重心が前輪用の車軸よりも車体後方に位置し、前記前輪を転舵するラックアンドピニオン機構を有した転舵機構と、この転舵機構に操舵軸によって連結されたステアリングホイールとを、備えた車両用操舵装置において、前記転舵機構は、前記車軸よりも車体前方に位置し、前記操舵軸の少なくとも一部は、前記エンジンの下方に位置していることを特徴とする車両用操舵装置が提供される。
【００１３】
請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記操舵軸の途中には、前記ステアリングホイールで発生した操舵トルクの入力方向を、出力方向に対して転換するためのギヤ機構が介在しており、車幅中心に対する前記ステアリングホイールの位置にかかわらず、前記ギヤ機構から前記車輪までの操舵トルク伝達系統の各位置は、前記車体に対して共通している。
【００１４】
請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記ギヤ機構は、一対のベベルギヤによって構成されている。
【００１５】
請求項４に記載のごとく、より好ましくは、前記操舵軸のなかの、前記エンジンの下方に位置している部分の近傍には、前記エンジンのための排気管が配置されている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明では、前輪用の車軸よりも車体後方にエンジンの重心が配置されている車両において、車軸よりも車体前方に転舵機構を配置した。さらに、操舵軸の少なくとも一部は、補機類が配置されることの少ないエンジンの下方を通っている。このため、操舵軸の配置の自由度が高い。エンジンの仕様、つまりエンジンの形状や大きさに応じて操舵軸の通す位置を容易に設定することができる。さらに、操舵軸の配置の自由度が高いので、該操舵軸を略車幅中央に通すことによって、左ハンドル車用と右ハンドル車用とで、軸長さを共通にすることができる。このため、左ハンドル車と右ハンドル車とで、操舵装置の操舵特性は同じにできる。しかも、軸長さを共通化した操舵軸を生産するので、生産性を高めることができる。さらには、トランスミッションや補機類の搭載の自由度を高めることができる。
【００１７】
請求項２に係る発明では、操舵軸の途中には、ステアリングホイールで発生した操舵トルクの入力方向を、出力方向に対して転換するためのギヤ機構が介在している。このため、ギヤ機構全体の姿勢を変えるか、または、ギヤ機構の出力方向を一定とし、ギヤ機構の入力方向を左ハンドル車用と右ハンドル車用とで、容易に異ならせることができる。車幅中心に対するステアリングホイールの位置にかかわらず、ギヤ機構の出力方向が一定であるから、ギヤ機構から前輪までの操舵トルク伝達系統の各位置は、車体に対して共通している。各位置の共通化によって、ギヤ機構から前輪までの操舵トルク伝達系統の各部品の共用化を図ることができる。
【００１８】
請求項３に係る発明では、ギヤ機構は、一対のベベルギヤによって構成されている。このため、出力側のベベルギヤに対して、入力側のベベルギヤの噛み合い位置を変えるだけで、出力方向に対して入力方向を簡単に変えることができる。出力方向に対して入力方向を転換する構成が、極めて簡素である。
【００１９】
請求項４に係る発明では、操舵軸のなかの、エンジンの下方に位置している部分の近傍には、エンジンのための排気管が配置されている。このため、排気管の中を通過する排気の熱によって、操舵軸を加温することができる。車両が寒冷地を走行する場合であっても、より一層円滑な操舵を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る車両用操舵装置を搭載した車両の前部の側面図である。
【図２】図１に示されたエンジン及び操舵装置の側面図である。
【図３】図１に示されたエンジンと車軸と排気管と操舵装置の底面図である。
【図４】図１に示されたサブフレームと操舵装置の斜視図である。
【図５】図４に示された操舵装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００２２】
実施例に係る車両用操舵装置について図面に基づき説明する。なお、Ｆｒは前、Ｒｒは後、Ｌｅは左、Ｒｉは右を示す。
【００２３】
図１に示されるように、車両１０は例えば乗用車であり、車体１１の前部に配置されたエンジン２２によって左右の前輪２４を駆動する駆動方式の車両、いわゆるＦＷＤ車である。車体１１の内側には、前部のエンジンルーム１２と、該エンジンルーム１２の真後ろに位置する車室１３とが、形成されている。該エンジンルーム１２には動力ユニット２１が配置されている。
【００２４】
図１〜図３に示されるように、該動力ユニット２１は、車幅方向左側または右側に位置する横置き型のエンジン２２と、該エンジン２２の側部に一体的に組み付けられたトランスミッション２３とから成る。エンジン２２の重心Ｇｅは、左右の前輪２４，２４用の左右の車軸２５，２５（車軸中心線ＣＡ）よりも車体後方に位置している。該左右の車軸２５，２５は、トランスミッション２３から車幅方向両側へ延び、先端部には左右の前輪２４，２４が連結されている。
【００２５】
エンジン２２は、下前部に排気口２７を有する。該排気口２７には排気管２８が接続されている。該排気管２８は、エンジン２２の下面に概ね沿いつつ、車体後方へ概ね直線状に延びている。詳しく述べると、該排気管２８は、該エンジン２２の下方且つ車幅中央の近傍を通っている。
【００２６】
図１に示されるように、該車体１１は、モノコックボディから成り、車両１０の車幅方向の中心を通って車両前後方向へ延びる車幅中心線ＣＬ（図３参照）に対し、左右対称形に形成されている。該車体１１の前部は、内側にエンジンルーム１２が形成されている部分である。該車体１１の前部は、ダッシュボードロアパネル３１と左右のフロントサイドフレーム３２と、左右のアッパメンバ３３と、フロントバルクヘッド３４とを含む。
【００２７】
ダッシュボードロアパネル３１は、エンジンルーム１２と車室１３との間を仕切る隔壁である。左右のフロントサイドフレーム３２は、車体１１の前部の左右両側に位置し、車体１１の前後方向に延びている。左右のアッパメンバ３３は、左右のフロントサイドフレーム３２の上方に位置して、車体１１の前後方向に延びている。左右のフロントサイドフレーム３２と左右のアッパメンバ３３との間には、左右のダンパハウス３５が掛け渡されている。フロントバルクヘッド３４は、左右のフロントサイドフレーム３２の前端と左右のアッパメンバ３３の前端との間に掛け渡された略矩形状の枠である。
【００２８】
車体１１の前部には、動力ユニット２１をマウントしたサブフレーム３７が、下方から取付けられている。
【００２９】
図３及び図４に示されるように、左右の前輪２４，２４を懸架操舵するための左右のフロントサスペンション装置４０，４０は、車体１１と左右の前輪２４，２４との間に配置されて、車体１１に左右の前輪２４，２４を上下スイング自在に取付けるためのストラット式サスペンション装置である。
【００３０】
詳しく述べると、左右のフロントサスペンション装置４０，４０は、左右のロアアーム４１，４１と左右のナックル４２，４２と左右のダンパユニット４３，４３とを、主要な構成要素とする。左右のロアアーム４１，４１は、平面視略略Ａ形状の部材であって、サブフレーム３７の車幅方向外側に上下スイング可能に取り付けられている。左右のナックル４２，４２は、後端部４２ｒ，４２ｒを左右のロアアーム４１，４１の先端部に左右スイング可能に連結されている。さらに、左右のナックル４２，４２の後端部４２ｒ，４２ｒには、左右の前輪２４，２４が回転自在に取り付けられている。左右のダンパユニット４３，４３は、左右のナックル４２，４２の後端部４２ｒ，４２ｒと左右のダンパハウス３５（図１参照）との間に設けられている。
【００３１】
図３〜図５に示されるように、左右の前輪２４，２４を操舵するための操舵装置５０の転舵方式は、ラックアンドピニオン式である。該操舵装置５０は、ステアリングホイール５１と、該ステアリングホイール５１に連結された操舵軸５２と、該操舵軸５２の途中に介在したギヤ機構５３と、該操舵軸５２に連結された転舵機構５４とから成る。
【００３２】
該ギヤ機構５３は、一対のベベルギヤ６１，６２から成る。入力側のベベルギヤ６１には、入力軸６３が連結されている。出力側のベベルギヤ６２には、出力軸６４が連結されている。操舵トルクの入力方向と出力方向とは互いに異なる。つまり、出力軸６４に対して入力軸６３は直交している。該一対のベベルギヤ６１，６２は、ケース６５に収納されている。該ケース６５は、サブフレーム３７の後端部に取り付けられる。
【００３３】
該操舵軸５２（軸アセンブリ５２）は、ステアリングホイール５１とギヤ機構５３の入力側との間の第１操舵軸７１と、ギヤ機構５３の出力側と転舵機構５４との間の第２操舵軸７２とから成る。該第１操舵軸７１の一端部は、等速軸継手７３によって入力軸６３に連結されている。該第１操舵軸７１の途中には、等速軸継手７４が介在している。該第２操舵軸７２は、一端部を等速軸継手７５によって出力軸６４に連結され、他端部を等速軸継手７６によって転舵機構５４のピニオン軸８１の一端部に連結されている。
【００３４】
該転舵機構５４は、操舵軸５２によってステアリングホイール５１に連結されており、ピニオン軸８１とラック軸８２とラックアンドピニオン機構８３と左右のタイロッド８４，８４とから成る。ラックアンドピニオン機構８３は、ピニオン軸８１に設けられたピニオン８６と、ラック軸８２に設けられたラック８７とから成る。
【００３５】
ラック軸８２は、車幅方向に延びており、両端部を左右のタイロッド８４，８４の一端部に連結されている。該左右のタイロッド８４，８４の他端部は、左右のナックル４２，４２の前端部４２ｆ，４２ｆに連結されている。転舵機構５４は、左右の車軸２５，２５よりも車体前方に位置している。より詳しく述べると、少なくともラック軸８２と左右のタイロッド８４，８４と左右のナックル４２，４２の前端部４２ｆ，４２ｆは、左右の車軸２５，２５よりも車体前方に位置している。このため、ステアリングジオメトリは、逆アッカーマンステアリングである。
【００３６】
操舵装置５０は、補助トルク機構９０を備えた電動パワーステアリング装置によって構成することが可能である。該補助トルク機構９０は、ステアリングホイール５１に加えた操舵トルクに応じた補助トルクを電動モータ９１で発生し、この補助トルクをウォームギヤ機構９２を介してピニオン軸８１に伝達するものである。該ウォームギヤ機構９２は、電動モータ９１のモータ軸に連結されたウォーム９３と、ピニオン軸８１に連結されたウォームホイール９４とから成る。この電動パワーステアリング装置によれば、運転者の操舵トルクに電動モータ９１の補助トルクを加えた複合トルクにより、ラック軸８２で左右の前輪２４，２４を操舵することができる。該ウォームホイール９４は、例えばピニオン軸８１の他端部に位置する。なお、該補助トルク機構９０の有無は任意である。
【００３７】
該転舵機構５４のなかの、少なくともピニオン軸８１とラック軸８２とラックアンドピニオン機構８３とは、ステアリングギヤハウジング８８に収納されている。該ステアリングギヤハウジング８８は、エンジン２２の前下部に位置して、サブフレーム３７の上に取り付けられている。
【００３８】
操舵装置５０の各部材の配置関係を、さらに詳しく説明する。ピニオン軸８１は、エンジン２２の下面に沿いつつ、車体後方へ延びている。該ピニオン軸８１は、車幅中心線ＣＬに対して概ね合致している（車幅中心線ＣＬに合致、または該車幅中心線ＣＬの近傍に位置することを含む。）。
【００３９】
第２操舵軸７２及びギヤ機構５３（ケース６５を含む）は、ピニオン軸８１の後方に、且つ該ピニオン軸８１の軸方向に位置している。操舵軸５２の少なくとも一部、つまり第２操舵軸７２はエンジン２２の下方に位置している。
【００４０】
ギヤ機構５３の入力軸６３は、出力軸６４に対して直交し、且つ左上方へ延びている。このため、該入力軸６３は、エンジン２２の背面に沿いつつ左上方へ延びる。入力軸６３の上端部に連結されている第１操舵軸７１は、左上方へ且つ後方へ、車室１３内まで延びている。該第１操舵軸７１の後端部には、ステアリングホイール５１が取り付けられている。該ステアリングホイール５１が車幅方向の左側に位置するので、車両１０は左ハンドル車として構成される。
【００４１】
該車両１０を右ハンドル車として構成する場合には、図４及び図５に想像線によって示されるように、サブフレーム３７に対して、ギヤ機構５３をケース６５ごと右側に傾けてセットする。一対のベベルギヤ６１，６２の噛み合い状態は変わらない。または、ケース６５はそのままの取り付け姿勢で、出力側のベベルギヤ６２に対して、入力側のベベルギヤ６１の噛み合い位置を変える。このようにすることにより、ギヤ機構５３の入力軸６３はエンジン２２の背面に沿いつつ右上方へ延びる。入力軸６３の上端部に連結されている第１操舵軸７１は、右上方へ且つ後方へ向かって車室１３内まで延びる。該第１操舵軸７１の後端部には、ステアリングホイール５１が取り付けられる。該ギヤ機構５３が、車幅中心線ＣＬに対し概ね合致しているので、ステアリングホイール５１の位置が左右に変わっても、第１操舵軸７１は同じ部材を用いることができる。
【００４２】
このように操舵軸５２の途中には、ステアリングホイール５１で発生した操舵トルクの入力方向を、出力方向に対して転換するためのギヤ機構５３が介在している。このため、一対のベベルギヤ６１，６２全体の姿勢を変えるだけで、操舵装置５０を左ハンドル車用と右ハンドル車用とに、容易に変えることができる。または、ギヤ機構５３の出力方向を一定とし、ギヤ機構５３の入力方向を変えるだけで、操舵装置５０を左ハンドル車用と右ハンドル車用とに、容易に変えることができる。
【００４３】
車幅中心に対するステアリングホイール５１の位置にかかわらず、ギヤ機構５３の出力方向が一定であるから、ギヤ機構５３から左右の前輪２４，２４までの操舵トルク伝達系統８９の各位置は、車体１１に対して共通している。各位置の共通化によって、該操舵トルク伝達系統８９の各部品の共用化を図ることができる。
【００４４】
さらには、ギヤ機構５３は、一対のベベルギヤ６１，６２によって構成されている。このため、一対のベベルギヤ６１，６２全体の姿勢を変えるか、または、出力側のベベルギヤ６２に対して、入力側のベベルギヤ６１の噛み合い位置を変えるだけで、出力方向に対して入力方向を簡単に変えることができる。出力方向に対して入力方向を転換する構成が、極めて簡素である。
【００４５】
操舵軸５２のなかの、エンジン２２の下方に位置している部分、つまり第２操舵軸７２とギヤ機構５３の近傍には、排気管２８が配置されている。このため、排気管２８の中を通過する排気の熱によって、操舵軸５２を加温することができる。車両１０が寒冷地を走行する場合であっても、より一層円滑な操舵を行うことができる。
【００４６】
以上の説明をまとめると、次の通りである。左右の前輪２４，２４用の左右の車軸２５，２５よりも車体後方にエンジン２２の重心Ｇｅが配置されている車両１０において、左右の車軸２５，２５よりも車体前方に転舵機構５４を配置した。さらに、操舵軸５２の少なくとも一部は、エンジン用補機類が配置されることの少ないエンジン２２の下方を通っている。
【００４７】
このため、操舵軸５２の配置の自由度が高い。エンジン２２の仕様、つまり該エンジンの形状や大きさに応じて操舵軸５２の通す位置を容易に設定することができる。さらに、操舵軸５２の配置の自由度が高いので、この操舵軸５２を略車幅中央に通すことによって、左ハンドル車用と右ハンドル車用とで、軸長さを共通にすることができる。このため、左ハンドル車と右ハンドル車とで、操舵装置５０の操舵特性は同じにできる。しかも、軸長さを共通化した操舵軸５２を生産するので、生産性を高めることができる。さらには、トランスミッション２３や補機類（図示せず）の搭載の自由度を高めることができる。
【００４８】
なお、本発明では、車両用操舵装置５０を搭載する車両１０は、エンジン（内燃機関）搭載車に限定されるものではない。例えば、車両用操舵装置５０は、エンジンの駆動によって電力を発生し、この電力によってモータ等の駆動源が前輪を駆動する駆動方式を採用した車両、いわゆるハイブリッド車や、電気自動車にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の車両用操舵装置５０は、前輪駆動車に採用するのに好適である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…車両、１１…車体、２２…エンジン、２４…前輪、２５…車軸、２８…排気管、５０…車両用操舵装置、５１…ステアリングホイール、５２…操舵軸、５３…ギヤ機構、５４…転舵機構、６１，６２…一対のベベルギヤ、７２…操舵軸の一部（操舵軸のなかのエンジンの下方に位置している部分）、８３…ラックアンドピニオン機構、８９…ギヤ機構から車輪までの操舵トルク伝達系統、ＣＬ…車幅中心線、Ｇｅ…エンジンの重心。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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