(57)【要約】車両用の操舵装置は、プッシュロッド（２）を軸力で付勢するために装備されたアクチュエータ（１）を備える。プッシュロッド（２）が、両側で各タイロッド（５ａ、５ｂ）と関節結合され、各タイロッド（５ａ、５ｂ）が、各ステアリングアーム（６ａ、６ｂ）と関節結合されている。各ステアリングアーム（６ａ、６ｂ）が、車両の車軸（９）の各車輪（８ａ、８ｂ）をプッシュロッド（２）の軸方向の動きに応じて各操舵軸（１３ａ、１３ｂ）を中心に回転させるために、各ホイールキャリア（７ａ、７ｂ）と作動的に結合され、少なくとも１つの、第１レバー部分（１０ａ、１０ａ´）及び第２レバー部分（１０ｂ、１０ｂ´）を備える。各ステアリングアームの両方のレバー部分（１０ａ、１０ａ´、１０ｂ、１０ｂ´）は軸方向で相互に移動可能であり、車輪（８ａ、８ｂ）を操舵する間に操舵装置の伝達比を変化させ、アクチュエータにかかる軸力を低下させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用の操舵装置であって、プッシュロッド（２）を軸力で付勢するために装備されたアクチュエータ（１）を備え、前記プッシュロッド（２）が、両側で各タイロッド（５ａ、５ｂ）と関節結合され、各タイロッド（５ａ、５ｂ）が、各ステアリングアーム（６ａ、６ｂ）と関節結合され、各前記ステアリングアーム（６ａ、６ｂ）が、車両の車軸（９）の各車輪（８ａ、８ｂ）を前記プッシュロッド（２）の軸方向の動きに応じて各操舵軸（１３ａ、１３ｂ）を中心に回転させるために、各ホイールキャリア（７ａ、７ｂ）と作動的に結合され、少なくとも１つの、第１レバー部分（１０ａ、１０ａ´）及び第２レバー部分（１０ｂ、１０ｂ´）を備え、各前記ステアリングアーム（６ａ、６ｂ）の両方のレバー部分（１０ａ、１０ａ´、１０ｂ、１０ｂ´）は軸方向で相互に移動可能であり、前記車輪（８ａ、８ｂ）を操舵する間に前記操舵装置の伝達比を変化させ、前記アクチュエータ（１）にかかる軸力を低下させる操舵装置において、
各前記ステアリングアーム（６ａ、６ｂ）の前記第１レバー部分（１０ａ、１０ａ´）がジャーナル（３ａ、３ｂ）を備え、各前記ジャーナル（３ａ、３ｂ）が、各前記ホイールキャリア（７ａ、７ｂ）に構成された溝（４ａ、４ｂ）内に受容されてガイドされていることを特徴とする操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の操舵装置であって、前記溝（４ａ、４ｂ）が、各前記ホイールキャリア（７ａ、７ｂ）において、直線状に構成されていることを特徴とする操舵装置。
【請求項３】
請求項１に記載の操舵装置であって、前記溝（４ａ、４ｂ）が、各前記ホイールキャリア（７ａ、７ｂ）において、カーブさせて構成されていることを特徴とする操舵装置。
【請求項４】
請求項１に記載の操舵装置であって、各前記ステアリングアーム（６ａ、６ｂ）が、直線状に構成されていることを特徴とする操舵装置。
【請求項５】
請求項１に記載の操舵装置であって、各前記ステアリングアーム（６ａ、６ｂ）が、カーブさせて構成されていることを特徴とする操舵装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の操舵装置であって、前記アクチュエータ（１）が入力軸（１１）と作動的に結合されており、前記アクチュエータ（１）が、前記入力軸（１１）の回転運動を前記プッシュロッド（２）の並進運動に変換するために装備されていることを特徴とする操舵装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の操舵装置であって、前記プッシュロッド（２）がラックとして構成されていることを特徴とする操舵装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の操舵装置の、乗用車又は商用車における使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用、特に乗用車又は商用車用の操舵装置に関する。本発明の適用分野は、車両における独立懸架式サスペンション並びにリジッドアクスルの両方に及ぶ。
【背景技術】
【０００２】
乗用車、及び、例えばトラクタのような商用車において独立懸架式サスペンションを使用する際には、ラックアンドピニオンステアリングシステムが使用される。ラックアンドピニオンステアリングシステムは、タイロッドを介してホイールサスペンションと結合されたリニアアクチュエータを備える。
【０００３】
ラックアンドピニオンステアリングシステムは、システムの性質上、アクチュエータとの車輪の動きとの間で、極めて強く変化する伝達比を有する。端部位置へと延在するために、この場合比較的大きなアクチュエータ力が必要とされる。従って、アクチュエータの性能は、アクチュエータ力が最大の操舵角を導入するために十分であるように設計されている。しかしながら、車輪の操舵軸で生じるトルクは、操舵角を超えて、ほぼ一定の挙動をとる。
【０００４】
ドイツ公開特許第１０  ２００６  ０５２  ２５２号は、自動車用の独立懸架式サスペンションを開示する。この独立懸架式サスペンションにおいては、少なくとも１つの第１リンク及び少なくとも１つの第２リンクのが、それぞれ車輪を支持する車輪支持体と枢着式に連結されている。独立懸架式サスペンションが、車輪姿勢を修正するための補償手段を備える。少なくとも、１つの第１リンク及び１つの第２リンクが、補償手段を備える、又は補償手段と結合されている。各車輪の少なくとも２つの補償手段は、少なくとも１つの連結部材によって相互結合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ公開特許第１０  ２００６  ０５２  ２５２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、車両用の操舵装置を更に発展させることである。特に、操舵装置の操舵運動特性を改善させる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項１の主題によって解決される。好適な実施形態は、従属請求項の主題である。
【０００８】
本発明による車両用の操舵装置は、プッシュロッドを軸力で付勢するために装備されたアクチュエータを備える。プッシュロッドは、両側で各タイロッドと関節結合されている。各タイロッドは、各ステアリングアームと関節結合されている。各ステアリングアームは、車両の車軸の各車輪をプッシュロッドの軸方向の動きに応じて各操舵軸を中心に回転させるために、各ホイールキャリアと作動的に結合され、少なくとも１つの、第１レバー部分及び第２レバー部分を備える。各ステアリングアームの両方のレバー部分は軸方向で相互に移動可能であり、車輪を操舵する間に操舵装置の伝達比を変化させ、アクチュエータにかかる軸力を低下させる。
【０００９】
換言すると、軸方向の長さが可変である各レバーアームおいて、伝達比が変更される。その際、最大の操舵角を設定するためにアクチュエータによって加えられねばならない最大の軸力が、著しく低下される。従って、アクチュエータの性能をより小さく設計できる。アクチュエータの性能の低減は、同時に重量の低減及び費用の低減を伴う。アクチュエータが、特にコンパクトに構成されている。
【００１０】
さらに本発明による解決策は、各伝達比を選択することによって、より大きな設計自由度を提供する。特に、これによって操舵角誤差も低減できる。
【００１１】
特に、第１レバーアームは、各ステアリングアームの第２レバーアームに、軸方向で可動に受容されている。各車輪の操舵角に応じて、各ステアリングアームの軸方向の長さが変化する。各ステアリングアームの両方のレバーアームを軸方向に離すと、各ステアリングアームが伸びる。これに対して、各ステアリングアームの両方のレバーアームを軸方向に近づけると、各ステアリングアームが短くなる。
【００１２】
関節結合とは、２つの相互に関節結合された、例えばプッシュロッド及びタイロッドである構成部分が、可動に相互結合されており、少なくとも１つの自由度を有する、と理解される。特に、プッシュロッド及び各タイロッドは、ボールジョイントを用いて相互結合されている。好適には、各タイロッドは、ボールジョイント又はゴム製ベアリングを用いて、各ステアリングアームと結合されている。
【００１３】
作動的に結合されるとは、２つの要素が直接に相互結合され得ること、又は２つの要素の間に、また更なる要素、例えば１つ以上のシャフト、連結ロッド又は同様の要素が存在すること、と理解される。
【００１４】
本発明は、各ステアリングアームの第１レバー部分はジャーナルを備え、各ジャーナルが、各ホイールキャリに構成された溝内に受容されてガイドされている、という技術的教示を含む。特に、各ステアリングアームの第１レバー部分は、関節結合的に各タイロッドに受容されている。各ステアリングアームの第２レバー部分は、各ホイールキャリアと作動的に結合されている。さらに各溝は、各ホイールキャリアに、又は各ステアリングナックルに、構成されている。溝は、各ステアリングアームの第１レバー部分に構成されたジャーナルを受容し、制御しつつガイドするために装備されている。さらに各ジャーナルは、径方向に各ステアリングアームから突出し、ジャーナルのために装備された各溝に沿って移動可能に支承されている。好適には、各溝はミリング加工によって構成される。
【００１５】
本発明の第１実施形態によれば、溝は、各ホイールキャリアにおいて、直線状に構成されている。その結果、各溝内に受容されたジャーナルは、直線に沿って直線状にガイドされる。
【００１６】
本発明の第２実施形態によれば、溝は、各ホイールキャリアにおいて、カーブさせて構成されている。その結果、各溝内に受容されたジャーナルは、カーブに沿ってガイドされる。カーブさせて構成した溝は、直線状に構成された溝と比較して、両方のレバー部分が軸方向に移動する際に、各ステアリングアームの長さのみでなく、各ステアリングアームの方向をも変化させる。それぞれの方向は、溝のカーブによって決定され、好適には少なくとも部分的に環状経路を描く。
【００１７】
更なる好適な実施形態によれば、各ステアリングアームは直線状に構成されている。さらに、各ステアリングアームをカーブさせて構成することも考慮できる。カーブさせて構成されたステアリングアームは、直線状に構成されたステアリングアームと比較して、両方のレバー部分が軸方向に移動する際に、各ステアリングアームの長さのみでなく、各ステアリングアームの方向をも変化させる。それぞれの方向は、ステアリングアームのカーブによって決定され、好適には少なくとも部分的に環状経路を描く。
【００１８】
さらに、各ステアリングアーム又は各溝を、カーブさせて構成することによって、アッカーマンによる理想的な操舵角度差からの逸脱を、目的通りに調整可能となる。特に、いわゆる操舵誤差を最小化できる。最小化が、アッカーマンによる理想的な操舵角度差への近似を伴う。アッカーマンによる理想的な操舵角度差に近似することで、タイヤの磨耗、及びカーブでの転がり抵抗が低下する。これに対して、アッカーマンによる操舵角度差からの逸脱が増加すると、車両の旋回円が減少する。
【００１９】
操舵軸の両方の車輪が異なるカーブ半径で走行するために、車輪が異なるアッカーマン角度を有する。カーブ内側の車輪の操舵角は、カーブ外側の車輪の操舵角よりも大きい。アッカーマンによる操舵角度差は、操舵角が増加するにつれて増大する。特に、各車輪における各操舵角は、各ステアリングアームの成形、又はホイールキャリアにおける各溝の成形によって、特に相互に独立して、目的通りに調整できる。カーブ内側とカーブ外側の車輪が独立性を有することによって、特にカーブ外側の車輪が目的通りにアッカーマン角度から逸脱可能となり、車両の運転動特性が改善される。従って、各溝の設計が各車輪の操舵運動に直接に影響を与える。
【００２０】
本発明は、アクチュエータは入力軸と作動的に結合されており、アクチュエータが、入力軸の回転運動をプッシュロッドの並進運動に変換するために装備されている、という技術的教示を含む。並進運動とは、プッシュロッドの長手方向への直進運動、と理解される。
【００２１】
入力軸は、少なくとも間接的に、ステアリングハンドル、好適にはステアリングホイールと接続されている。ステアリングハンドルの操舵運動は、操舵装置を介して、車両の操舵運動へと変換される。このために、入力軸の回転運動は、アクチュエータを介してプッシュロッドの並進運動へと変換される。プッシュロッドが、各プッシュロッドと関節結合された偏向レバー、偏向レバーと関節結合された各タイロッド、及びタイロッドと関節結合された各ステアリングアームを介して、各ホイールキャリアと、従って車両の操舵可能な車軸の各車輪とも、協働する。
【００２２】
入力軸は、アクチュエータを介して、機械的、電気的、空気圧的、又は液圧的にプッシュロッドと連結されてよい。機械的な連結は、製造が容易であるため、好適には歯車‐ラックの組み合わせを介して実現可能である。このために、例えば、入力軸上に第１歯車を配置する。第１歯車が、プッシュロッド上に配置されたラックと噛合う。入力軸が回転すると、ラックと噛合う歯車が回転する。これによって、ラックがプッシュロッドと共に軸方向に変位される。好適には、プッシュロッドはラックとして構成され、従ってプッシュロッドに一体的に統合されている。
【００２３】
入力軸とプッシュロッドとの電気的な連結は、入力軸上に、入力軸の回転数を検出するセンサを配置することで実現できる。これに対して、プッシュロッドを軸方向に移動可能なアクチュエータがプッシュロッドに配置されている。入力軸の回転を検出すると、それに対応してプッシュロッドを移動させるために、センサによってアクチュエータが制御される。
【００２４】
液圧的又は空気圧的な連結の際には、例えば、１つ以上の弁が、入力軸上にセンサとして配置されている。入力軸が回転すると、圧力媒体が、プッシュロッドに配置された２つの作動シリンダに導入される。これによって、作動シリンダの各１つのピストンロッドが出入りする。一方ピストンロッドは、プッシュロッドと結合されている。これによって、ピストンロッドの出入りの際に、プッシュロッドが軸方向に移動される。
【００２５】
本発明の好適な実施形態を、図面を参照して以下に詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】長さが可変な２つのステアリングアームを備える、本発明による操舵装置の非常に単純化された概略的な平面図である。
【図２】図１の本発明によるステアリングアームの概略的な断面図である。
【図３】図１の本発明によるステアリングアームの、更なる概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１によれば、ここでは図示されない車両用の本発明による操舵装置は、アクチュエータ１を備える。アクチュエータ１が、入力軸１１及びプッシュロッド２と作動的に結合されている。アクチュエータ１が、入力軸１１の回転運動をプッシュロッド２の並進運動に変換するために装備されている。その結果、入力軸１１が第１方向に回転すると、プッシュロッド２が第１車輪８ａの方向に軸方向へ移動する。従って、入力軸１１が第２方向に回転すると、プッシュロッド２が第２車輪８ｂの方向に軸方向へ移動する。両方の車輪８ａ、８ｂは、車両の車軸９の一部であり、入力軸１１における回転運動に応じて、操舵装置を介して、少なくとも部分的に各操舵軸１３ａ、１３ｂを中心に回転する。
【００２８】
アクチュエータ１は、プッシュロッド２を軸力で付勢するために装備されている。この場合、プッシュロッド２はワンピースで構成され、２つの遠位端を備える。プッシュロッド２は、各遠位端において、各タイロッド５ａ、５ｂと関節接合されている。各タイロッド５ａ、５ｂとプッシュロッド２との間に、各ボールジョイント１２ａ、１２ｂが配置されている。各タイロッド５ａ、５ｂは、各ステアリングアーム６ａ、６ｂと関節結合されている。各タイロッド５ａ、５ｂと各ステアリングアーム６ａ、６ｂとの間に、各ボールジョイント１２ｃ、１２ｄが配置されている。
【００２９】
各ステアリングアーム６ａ、６ｂは、車両の車軸９の各車輪８ａ、８ｂをプッシュロッド２の軸方向の動きに応じて各操舵軸１３ａ、１３ｂを中心に回転させるために、各ホイールキャリア７ａ、７ｂと作動的に結合されている。さらに、各ステアリングアーム６ａ、６ｂが、第１レバー部分１０ａ、１０ａ´及び第２レバー部分１０ｂ、１０ｂ´を備える。各ステアリングアーム６ａ、６ｂの両方のレバー部分１０ａ、１０ａ´、１０ｂ、１０ｂ´は、車輪８ａ、８ｂを操舵する間に操舵装置の伝達比を変化させ、アクチュエータ１にかかる軸力を低下させるために、軸方向で相互に移動可能である。特に、長さが可変な各ステアリングアーム６ａ、６ｂが、一様な、実質的に全操舵角に亘って一定の伝達比を、操舵装置において発生させる。操舵装置の操舵運動特性が、著しく改善される。
【００３０】
図２及び図３は、図１に極めて単純化して示すステアリングアーム６ａ、６ｂの拡大図を示す。図２及び図３においては、両方のステアリングアーム６ａ、６ｂのうちの一方のみが示される。しかしながら、以下の記述は両方のステアリングアーム６ａ、６ｂに関して当てはまる。両方のステアリングアーム６ａ、６ｂは、同一であり、従って同一に構成されている。図２及び図３によれば、各ステアリングアーム６ａ、６ｂの第１レバー部分１０ａ、１０ａ´は、ジャーナル３ａ、３ｂを備える。ジャーナル３ａ、３ｂが、各ホイールキャリア７ａ、７ｂに構成された溝４ａ、４ｂ内に受容され、そこでガイドされている。各ホイールキャリア７ａ、７ｂは、プッシュロッド２の軸方向の動きに応じて各操舵軸１３ａ、１３ｂを中心に回転する。
【００３１】
各溝４ａ、４ｂは、各ホイールキャリア７ａ、７ｂにおいて、カーブさせて構成されている。各溝４ａ、４ｂがカーブさせて構成されていることによって、操舵誤差が最小になる。それと関連して、タイヤの磨耗及び車両の転がり抵抗も低下される。さらに、各ステアリングアーム６ａ、６ｂが、直線状に構成されている。その結果、各ステアリングアーム６ａ、６ｂの第１レバー部分１０ａ、１０ａ´及びステアリングアーム６ａ、６ｂの第２レバー部分１０ｂ、１０ｂ´の両方が、直線状であり、従って真直ぐに構成されている。
【００３２】
本発明は、上述の実施形態に限定されない。更なる発展形態の可能性は、明細書及び特許請求の範囲から見出すことができる。特に、個々の関節結合を、ゴム製ベアリングを介して実現することもできる。さらに、少なくとも１つの自由度を有する他の関節結合の可能性も考慮できる。さらに、溝４ａ、４ｂは、各ホイールキャリア７ａ、７ｂにおいて、直線状に構成されてもよい。有利には、補足的又は代替的に、各ステアリングアーム６ａ、６ｂを、カーブさせて構成することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  アクチュエータ
２  プッシュロッド
３ａ、３ｂ  ジャーナル
４ａ、４ｂ  溝
５ａ、５ｂ  タイロッド
６ａ、６ｂ  ステアリングアーム
７ａ、７ｂ  ホイールキャリア
８ａ、８ｂ  車輪
９  車両の車軸
１０ａ、１０ａ´  第１レバー部分
１０ｂ、１０ｂ´  第２レバー部分
１１  入力軸
１２ａ〜１２ｄ  ボールジョイント
１３ａ、１３ｂ  操舵軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
2019531960.tif 000006
2019531960.tif 000007
2019531960.tif 000008
2019531960.tif 000009