(57)【要約】【課題】大転舵角領域においてもアッカーマン条件を成立させることができるとともに高いリンク効率を維持できる車両用操舵装置を提供する。【解決手段】駆動リンク２１、第１従動リンク２４および第２従動リンク２５は、それぞれ、一端部を中心として回動自在に車体３０に支持されている。駆動リンク２１の他端部と第１従動リンク２４の他端部とは、第１中間リンク２２によって連結されている。駆動リンク２１の他端部と第２従動リンク２５の他端部とは、第２中間リンク２３によって連結されている。第１中間リンク２２と第１従動リンク２４との連結部に、第１タイロッド３の車幅方向内端部が連結されている。第２中間リンク２３と第２従動リンク２５との連結部に、第２タイロッド４の車幅方向内端部が連結されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左転舵輪に一端部が連結された第１ナックルアームと、
右転舵輪に一端部が連結された第２ナックルアームと、
前記第１ナックルアームの他端部に車幅方向外端部が連結された第１タイロッドと、
前記第２ナックルアームの他端部に車幅方向外端部が連結された第２タイロッドと、
前記第１タイロッドと前記第２タイロッドとを連結するリンク機構とを含み、
前記リンク機構は、
車体の水平面に沿って延び、操舵部材の操作に応じて一端部を中心として回動される駆動リンクと、
前記駆動リンクに対して左側に配置され、前記車体の水平面に沿って延び、一端部を中心として回動自在に前記車体に支持された第１従動リンクと、
前記駆動リンクに対して右側に配置され、前記車体の水平面に沿って延び、一端部を中心として回動自在に前記車体に支持された第２従動リンクと、
一端部が前記駆動リンクの他端部に回転自在に連結され、他端部が前記第１従動リンクの他端部に回転自在に連結された第１中間リンクと、
一端部が前記駆動リンクの他端部に回転自在に連結され、他端部が前記第２従動リンクの他端部に回転自在に連結された第２中間リンクとを含み、
前記第１従動リンクと前記第１中間リンクとの連結部に、前記第１タイロッドの車幅方向内端部が第１ボールジョイントを介して連結され、前記第２従動リンクと前記第２中間リンクとの連結部に、前記第２タイロッドの車幅方向内端部が第２ボールジョイントを介して連結されている、車両用操舵装置。
【請求項２】
転舵中立位置において、前記第１ナックルアームにおける前記第１タイロッドとの連結端部は、前記第１ナックルアームにおける左転舵輪との連結端部よりも前方でかつ車幅中心側に位置しており、前記第２ナックルアームにおける前記第２タイロッドとの連結端部は、前記第２ナックルアームにおける右転舵輪との連結端部よりも前方でかつ車幅中心側に位置している、請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
転舵中立位置において、前記第１タイロッドの車幅方向内端部は、前記第１タイロッドの車幅方向外端部よりも後方に位置しており、前記第２タイロッドの車幅方向内端部は、前記前記第２タイロッドの車幅方向外端部よりも後方に位置している、請求項２に記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
転舵中立位置において、前記第１中間リンクにおける前記駆動リンクとの連結端部は、前記第１中間リンクにおける前記第１従動リンクとの連結端部よりも後方に位置しており、前記第２中間リンクにおける前記駆動リンクとの連結端部は、前記第２中間リンクにおける前記第２従動リンクとの連結端部よりも後方に位置している、請求項３に記載の車両用操舵装置。
【請求項５】
前記第１ナックルアームおよび前記第２ナックルアームの長さが、前記駆動リンクの長さとほぼ等しい、請求項４に記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
４輪車両の旋回時のタイヤの横滑りを低減させるためのステアリング方式としてアッカーマンステアリング方式が知られている。アッカーマンステアリング方式とは、車両旋回時の内側転舵輪の転舵角を外側転舵輪よりも大きくすることにより、４車輪の回転中心が同一点となるようにした方式である。車両旋回時に各タイヤに横滑りが生じないための幾何学上の条件を、アッカーマン条件ということにする。なお、車両旋回時に内側転舵輪の転舵角と外側転舵輪の転舵角とが同じとなるステアリング方式をパラレルステアリング方式という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１８３６８１号公報
【特許文献２】特開２００５−５３４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般の乗用車では、厳密なアッカーマンステアリング方式ではなく、パラレルステアリング方式とアッカーマンステアリング方式との中間の方式が採用されている。この理由は、ステアリングギヤ機構以外の足回りの制約条件もさることながら、通常の最大転舵角（４０ｄｅｇ〜５０ｄｅｇ程度）までアッカーマン特性を満足させることは、一般的なステアリングギヤ機構では困難であるからである。
【０００５】
さらに、内側転舵輪の転舵角を９０ｄｅｇ程度の大転舵角まで大きくしようすると、一般的なステアリングギヤ機構では、アッカーマン条件を満足させることは困難であるとともに、リンク効率も悪化する。このため、パワーステアリング装置の場合には大きなアシストトルクが必要となる。
この発明の目的は、大転舵角領域においてもアッカーマン条件を成立させることができるとともに高いリンク効率を維持できる車両用操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、左転舵輪（８）に一端部が連結された第１ナックルアーム（１）と、右転舵輪に一端部が連結された第２ナックルアーム（２）と、前記第１ナックルアームの他端部に車幅方向外端部が連結された第１タイロッド（３）と、前記第２ナックルアームの他端部に車幅方向外端部が連結された第２タイロッド（４）と、前記第１タイロッドと前記第２タイロッドとを連結するリンク機構（５）とを含み、前記リンク機構は、車体（３０）の水平面に沿って延び、操舵部材の操作に応じて一端部を中心として回動される駆動リンク（２１）と、前記駆動リンクに対して左側に配置され、前記車体の水平面に沿って延び、一端部を中心として回動自在に前記車体に支持された第１従動リンク（２４）と、前記駆動リンクに対して右側に配置され、前記車体の水平面に沿って延び、一端部を中心として回動自在に前記車体に支持された第２従動リンク（２５）と、一端部が前記駆動リンクの他端部に回転自在に連結され、他端部が前記第１従動リンクの他端部に回転自在に連結された第１中間リンク（２２）と、一端部が前記駆動リンクの他端部に回転自在に連結され、他端部が前記第２従動リンクの他端部に回転自在に連結された第２中間リンク（２３）とを含み、前記第１従動リンクと前記第１中間リンクとの連結部に、前記第１タイロッドの車幅方向内端部が第１ボールジョイント（１４）を介して連結され、前記第２従動リンクと前記第２中間リンクとの連結部に、前記第２タイロッドの車幅方向内端部が第２ボールジョイント（１５）を介して連結されている、車両用操舵装置（１００）である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
【０００７】
この構成では、操舵部材が操作されると、駆動リンクがその一端部を中心として、操舵部材の操作方向に応じた方向に回動する。これにより、駆動リンクに第１中間リンクを介して連結された第１従動リンクがその一端部を中心として回動する。これにより、第１従動リンクに第１タイロッドを介して連結された第１ナックルアームがその一端部を中心として回動し、左転舵輪が転舵する。同様に、駆動リンクに第２中間リンクを介して連結された第２従動リンクが、その一端部を中心として回動する。これにより、第２従動リンクに第２タイロッドを介して連結された第２ナックルアームがその一端部を中心として回動し、右転舵輪が転舵する。
【０００８】
第１中間リンクにおける第１従動リンクとの連結端部および第１タイロッドの車幅方向内端部は、第１従動リンクの一端部を中心として円弧状に移動するので、第１中間リンクおよび第１タイロッドが左転舵輪と干渉するのを避けることができる。また、第２中間リンクにおける第２従動リンクとの連結端部および第２タイロッドの車幅方向内端部は、第２従動リンクの一端部を中心として円弧状に移動するので、第２中間リンクおよび第２タイロッドが右転舵輪と干渉するのを避けることができる。また、各ナックルアーム、各タイロッドおよび各リンクの長さ等を適宜に設定することにより、大転舵角領域においても、アッカーマン条件を満たすように、左右転舵輪を転舵することができる。このため、大転舵角領域においても、車両旋回時のタイヤの横滑りを低減することができるので、損失を低減できるとともに、タイヤ摩耗を低減できる。さらに、大転舵角領域においても、高いリンク効率を維持できる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、転舵中立位置において、前記第１ナックルアームにおける前記第１タイロッドとの連結端部は、前記第１ナックルアームにおける左転舵輪との連結端部よりも前方でかつ車幅中心側に位置しており、前記第２ナックルアームにおける前記第２タイロッドとの連結端部は、前記第２ナックルアームにおける右転舵輪との連結端部よりも前方でかつ車幅中心側に位置している、請求項１に記載の車両用操舵装置である。
【００１０】
請求項３記載の発明は、転舵中立位置において、前記第１タイロッドの車幅方向内端部は、前記第１タイロッドの車幅方向外端部よりも後方に位置しており、前記第２タイロッドの車幅方向内端部は、前記前記第２タイロッドの車幅方向外端部よりも後方に位置している、請求項２に記載の車両用操舵装置である。
請求項４記載の発明は、転舵中立位置において、前記第１中間リンクにおける前記駆動リンクとの連結端部は、前記第１中間リンクにおける前記第１従動リンクとの連結端部よりも後方に位置しており、前記第２中間リンクにおける前記駆動リンクとの連結端部は、前記第２中間リンクにおける前記第２従動リンクとの連結端部よりも後方に位置している、請求項３に記載の車両用操舵装置である。
【００１１】
請求項５記載の発明は、前記第１ナックルアームおよび前記第２ナックルアームの長さが、前記駆動リンクの長さとほぼ等しい、請求項４に記載の車両用操舵装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図２】図２は、前記車両用操舵装置が左方向に転舵した状態を示す平面図である。
【図３】図３は、前記車両用操舵装置によって得られる内外輪転舵角特性を示すグラフである。
【図４】図４は、前記車両用操舵装置によって得られるリンク効率特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の構成を概略的に示す平面図である。図１は、転舵輪の転舵角が零であるときの状態、つまり、転舵輪が転舵中立位置である時の状態を示している。図１において、矢印Ｆは、車体の前進方向を示している。
車両用操舵装置１００は、左右一対のナックルアーム１，２と、左右一対のタイロッド３，４と、リンク機構５とを含む。以下において、左側のナックルアーム１を第１ナックルアーム１といい、右側のナックルアーム２を第２ナックルアーム２ということにする。また、左側のタイロッド３を第１タイロッド３といい、右側のタイロッド４を第２タイロッド４ということにする。
【００１４】
第１ナックルアーム１の一端部は、キングピン６周りに回転するナックル７を介して、左転舵輪としての左前輪８に取り付けられている。同様に、第２ナックルアーム２の一端部は、キングピン９周りに回転するナックル１０を介して、右転舵輪としての右前輪１１に取り付けられている。キングピン６，７は、平面視で、左右両前輪８，１１の中心を結ぶ直線Ｌ上に配置されている。
【００１５】
第１ナックルアーム１の他端部は、ボールジョイント１２を介して、第１タイロッド３の車幅方向外端部に連結されている。同様に、第２ナックルアーム２の他端部は、ボールジョイント１３を介して、第２タイロッド４の車幅方向外端部に連結されている。第１タイロッド３の車幅方向内端部と第２タイロッド４の車幅方向内端部とは、リンク機構５によって連結されている。
【００１６】
リンク機構５は、駆動リンク２１と、第１および第２中間リンク２２，２３と、第１および第２従動リンク２４，２５とを含む。駆動リンク２１は、車体３０の水平面に沿って延びている。転舵中立位置においては、駆動リンク２１は、車幅方向中央部において、前後方向に延びて配置されている。駆動リンク２１の一端部（前端部）は、垂直方向に延びた回転軸線Ａ１を中心として回転自在に、車体３０に支持されている。つまり、駆動リンク２１は、一端部（前端部）を中心として左右方向に回動自在に車体３０に支持されている。この実施形態では、駆動リンク２１の回転中心（回転軸線Ａ１）は、車幅方向中央でかつ左右両前輪８，１１の中心を結ぶ直線Ｌよりも前方に位置している。
【００１７】
駆動リンク２１は、換向のために操作される操舵部材としてのステアリングホイール（図示せず）が操作されることによって回転される。具体的には、ステアリングホイールが左操舵方向に操作されると、駆動リンク２１は、回転軸線Ａ１を中心として平面視で時計方向に回転する。一方、ステアリングホイールが右操舵方向に操作されると、駆動リンク２１は、回転軸線Ａ１を中心として平面視で反時計方向に回転する。
【００１８】
第１従動リンク２４は、駆動リンク２１に対して左側に配置されている。第１従動リンク２４は、車体３０の水平面に沿って延びている。転舵中立位置においては、第１従動リンク２４は、前後方向に延びて配置されている。第１従動リンク２４の一端部（前端部）は、垂直方向に延びた回転軸線Ａ２を中心として回転自在に、車体３０に支持されている。つまり、第１従動リンク２４は、一端部を中心として左右方向に回動自在に車体３０に支持されている。この実施形態では、第１従動リンク２４の回転中心（回転軸線Ａ２）は、左右両前輪８，１１の中心を結ぶ直線Ｌよりも前方に位置している。
【００１９】
第２従動リンク２５は、駆動リンク２１に対して右側に配置されている。第２従動リンク２５は、車体３０の水平面に沿って延びている。転舵中立位置においては、第２従動リンク２５は、前後方向に延びて配置されている。第２従動リンク２５の一端部（前端部）は、垂直方向に延びた回転軸線Ａ３を中心として回転自在に、車体３０に支持されている。つまり、第２従動リンク２５は、一端部を中心として左右方向に回動自在に車体３０に支持されている。この実施形態では、第２従動リンク２５の回転中心（回転軸線Ａ３）は、左右両前輪８，１１の中心を結ぶ直線Ｌよりも前方に位置している。
【００２０】
駆動リンク２１の他端部（後端部）と第１従動リンク２４の他端部（後端部）とは、第１中間リンク２２によって連結されている。駆動リンク２１の他端部と第２従動リンク２５の他端部とは、第２中間リンク２３によって連結されている。つまり、第１中間リンク２２の一端部および第２中間リンク２３の一端部は、駆動リンク２１の他端部に、垂直方向に延びた中心軸を有するピンジョイント１６を介して回転自在に連結されている。第１中間リンク２２の他端部は、第１従動リンク２４の他端部（後端部）に、垂直方向に延びた中心軸を有するピンジョイント１７を介して回転自在に連結されている。第２中間リンク２３の他端部は、第２従動リンク２５の他端部（後端部）に、垂直方向に延びた中心軸を有するピンジョイント１８を介して回転自在に連結されている。
【００２１】
第１中間リンク２２と第１従動リンク２４との連結部に、第１タイロッド３の車幅方向内端部が、ボールジョイント１４を介して連結されている。第２中間リンク２３と第２従動リンク２５との連結部に、第２タイロッド４の車幅方向内端部が、ボールジョイント１５を介して連結されている。
転舵中立位置においては、第１ナックルアーム１における第１タイロッド３との連結端部（ボールジョイント１２）は、第１ナックルアーム１におけるナックル７（左前輪８）との連結端部よりも前方でかつ車幅中心側に位置している。同様に、転舵中立位置においては、第２ナックルアーム２における第２タイロッド４との連結端部（ボールジョイント１３）は、第２ナックルアーム２におけるナックル１０（右前輪１１）との連結端部よりも前方でかつ車幅中心側に位置している。
【００２２】
転舵中立位置においては、第１タイロッド３の車幅方向内端部（ボールジョイント１４）は、第１タイロッド３の車幅方向外端部（ボールジョイント１２）よりも後方に位置している。同様に、転舵中立位置においては、第２タイロッド４の車幅方向内端部（ボールジョイント１５）は、第２タイロッド４の車幅方向外端部（ボールジョイント１３）よりも後方に位置している。
【００２３】
転舵中立位置においては、第１中間リンク２２における駆動リンク２１との連結端部（ピンジョイント１６）は、第１中間リンク２２における第１従動リンク２４との連結端部（ピンジョイント１７）よりも後方に位置している。同様に、転舵中立位置においては、第２中間リンク２３における駆動リンク２１との連結端部（ピンジョイント１６）は、第２中間リンク２３における第２従動リンク２５との連結端部（ピンジョイント１８）よりも後方に位置している。
【００２４】
駆動リンク２１の長さは、第１ナックルアーム１および第２ナックルアーム２の長さとほぼ等しい。
図２は、前記車両用操舵装置が左方向に転舵した状態を示す平面図である。
ステアリングホイールが例えば左操舵方向に操作されると、駆動リンク２１が回転軸線Ａ１を中心として時計方向に回動する。これにより、第１従動リンク２４が回転軸線Ａ２を中心として時計方向に回動するとともに、第２従動リンク２５が回転軸線Ａ３を中心として時計方向に回動する。これにより、第１タイロッド３が左方向に押されるから、第１ナックルアーム１がキングピン６を中心として反時計方向に回転する。これにより、左前輪８が左転舵方向に転舵する。また、第２タイロッド４が左方向に引っ張られるから、第２ナックルアーム２がキングピン９を中心として反時計方向に回転する。これにより、右前輪１１が左転舵方向に転舵する。
【００２５】
第１中間リンク２２における第１従動リンク２４との連結端部および第１タイロッド３の車幅方向内端部は回転軸線Ａ２を中心として円弧状に移動するので、第１中間リンク２２および第１タイロッド３が、左前輪８と干渉するのを避けることができる。また、第２中間リンク２３における第２従動リンク２５との連結端部および第２タイロッド４の車幅方向内端部は回転軸線Ａ３を中心として円弧状に移動するので、第２中間リンク２３および第２タイロッド４が、右前輪１１と干渉するのを避けることができる。また、各ナックルアーム１，２、各タイロッド３，４および各リンク２１〜２５の長さ等を適宜に設定することにより、大転舵角領域においても、アッカーマン条件を満たすように、転舵輪８，１１を転舵することができる。このため、大転舵角領域においても、車両旋回時のタイヤの横滑りを低減することができるので、損失を低減できるとともに、タイヤ摩耗を低減できる。
【００２６】
車両用操舵装置１００の一実施例について説明する。
図１に示すように、転舵中立位置において、平面視で、回転軸線Ａ１から左右両前輪８，１の中心を結ぶ直線Ｌまでの距離をＤとする。また、図１に示すように、転舵中立位置において、平面視で、車両の前後方向に対して、ナックルアーム１，２がなす角度をθ１とする。また、図１に示すように、転舵中立位置において、平面視で、車両の左右方向に対して、タイロッド３，４がなす角度をθ２とする。
【００２７】
車両用操舵装置１００の一実施例では、ナックルアーム１，２の長さ、タイロッド３，４の長さ、従動リンク２４，２５の長さ、中間リンク２２，２３の長さ、前記距離Ｄおよび前記角度θ１，θ２は、次の通りである。
ナックルアーム１，２の長さ:１５０ｍｍ
タイロッド３，４の長さ:３５０ｍｍ
従動リンク２４，２５の長さ：２２０ｍｍ
中間リンク２２，２３の長さ：１５４ｍｍ
Ｄ：１２３ｍｍ
θ１：１０．０ｄｅｇ
θ２：２２．０ｄｅｇ
前記実施例では、図３に曲線Ｓ１で示すような内外輪転舵角特性が得られた。図３は、車両を左旋回させた場合の、左前輪８の転舵角に対する右前輪１１の転舵角の特性を示している。図３において、曲線Ｓ２はアッカーマン理論曲線を示している。アッカーマン理論曲線とは、車両旋回時に前後の４車輪の回転中心が同一点となる、内側前輪の転舵角と外側前輪の転舵角との関係を表す曲線をいう。図３からわかるように、曲線Ｓ１はアッカーマン理論曲線Ｓ２とほぼ一致している。つまり、前記実施例では、小転舵角領域のみならず大転舵角領域においても、アッカーマン理論曲線に従った特性を得ることができる。
【００２８】
図４は、前記実施例によって得られるリンク効率特性を示すグラフである。図４は、車両旋回時の左前輪８の転舵角に対するリンク効率を示している。リンク効率とは、駆動リンク２１の揺動端に作用する回転力に対する第１ナックルアーム１における第１タイロッド３との連結端に作用する回転力の比をいう。
転舵角が零のときにリンク効率が最も高くなり、そのときのリンク効率は１．０６程度である。左旋回時においては、左前輪８の転舵角が６０ｄｅｇ付近でリンク効率が最も低下し、そのときのリンク効率は０．９３程度である。右旋回時においては、左前輪８の転舵角が−４０ｄｅｇ付近でリンク効率が最も低下し、そのときのリンク効率は０．９３程度である。つまり、リンク効率の変動幅は、０．１３程度であり、大転舵角領域においても、高いリンク効率を維持できることがわかる。
【００２９】
この発明は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１，２…ナックルアーム、３，４…タイロッド、５…リンク機構、８…左前輪、１１…右前輪、１３〜１５…ボールジョイント、１６〜１８…ピンジョイント、２１…駆動リンク、２２，２３…中間リンク、２４，２５…従動リンク、３０…車体、１００…車両用操舵装置
【図１】
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【図２】
2016088410.tif 000004
【図３】
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【図４】
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