操舵装置の取付け構造
【課題】操舵装置自体の固有振動による、サブフレーム自体の固有振動の励起を低減する。
【解決手段】車体フレーム２の下部に弾性支持するサブフレーム１に対し操舵装置２０を取り付ける。そのサブフレーム１は車幅方向に延びる後側クロスメンバ４を備える。そのクロスメンバ４の車両前後方向を向く面を凹まして形成した嵌め込み部６に対し操舵装置２０の一部を収容して、当該操舵装置２０をクロスメンバ４に取り付ける。
【解決手段】車体フレーム２の下部に弾性支持するサブフレーム１に対し操舵装置２０を取り付ける。そのサブフレーム１は車幅方向に延びる後側クロスメンバ４を備える。そのクロスメンバ４の車両前後方向を向く面を凹まして形成した嵌め込み部６に対し操舵装置２０の一部を収容して、当該操舵装置２０をクロスメンバ４に取り付ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクスル部材に軸力を付与して車輪を転舵するための操舵装置を、サブフレームに取り付ける取付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
後輪操舵装置を備えた車両としては、例えば特許文献１に記載した車両がある。この車両では、車体フレームの下方にサブフレームを配置し、そのサブフレームを車体フレームに弾性支持させる。そのサブフレームは、車両前後方向に離隔して配置した２本のクロスメンバと、そのクロスメンバを連結する左右のサイドメンバとを備える。
そして、前側のクロスメンバの略上側に後輪操舵装置を配置し、前側のクロスメンバに対して後輪操舵装置を取り付けている。
【特許文献１】特開平８−１９２７６２号公報（図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来技術では、サブフレームの上側に後輪操舵装置を配置して当該後輪操舵装置を取り付けている。すなわち、後輪操舵装置を、サブフレームの車両前後方向まわりの捩り中心に対し、上下方向に所定量だけオフセットさせて配置した状態となっている。
本件発明者らが鋭意検討したところ、ロードノイズなどの車体に入力した振動により生じる、後輪操舵装置自体の固有振動によって、サブフレーム自体の固有振動を励起・増幅するおそれがあることが分かった。そして、サブフレーム自体の固有振動を励起・増幅すると、乗員が不快と感じる、いわゆる車体振動に大きな影響を与える。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、操舵装置自体の固有振動による、サブフレーム自体の固有振動の励起を低減することができる取付け構造を提案することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の操舵装置の取付け構造は、車体フレームの下部に弾性支持するサブフレームに対し操舵装置を取り付ける。そのサブフレームは車幅方向に延びるクロスメンバを備える。そのクロスメンバの車両前後方向を向く面を凹まして形成した嵌め込み部に対し操舵装置の一部を収容して、当該操舵装置をクロスメンバに取り付ける。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、操舵装置を、サブフレームの車両前後方向に向く軸まわりの捩じり中心に近づけて配置することができる。この結果、クロスメンバの車両前後方向に向く軸まわりの捩じり振動を伴う、サブフレームの固有振動が励起することを回避若しくは低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（構成）
図１〜図４は、車体フレームに弾性支持するサブフレームを示す図である。
すなわち、車体フレーム２の下方にサブフレーム１を配置する。サブフレーム１は、２本のクロスメンバ３，４と左右のサイドメンバ５とによって、上面視で井桁形状を構成する。２本のクロスメンバ３，４は、それぞれ車幅方向に延在すると共に、互いに車両前後方向に離隔させて配置してある。また、左右のサイドメンバ５は、それぞれ、車両前後方向に延在し、その両端部をクロスメンバ３，４に一体的に接合している。そして、各クロスメンバ３，４の端部にそれぞれ軸を上下に向けたインシュレータ７を設け、その複数のインシュレータ７を介して、サブフレーム１を車体フレーム２に弾性支持させる。
【０００７】
そのサブフレーム１に対し、懸架装置１０によってアクスル部材８を支持する。
この懸架装置１０は、複数のサスペンションリンク９と、図示しないショックアブソーバ及びサスペンションスプリングとからなる。
そして、これら複数のサスペンションリンク９の一端がアクスル部材８が連結し、他端がブラケット１１を介してサブフレーム１に連結する。すなわち、アクスル部材８をサスペンションリンク９によって、上下揺動可能な状態でサブフレーム１に支持する。図２（上面図）は及び図３（下面図）では、いずれも左後輪側のサスペンションリンク９及びアクスル部材８だけを図示しているが、同じ構成のサスペンションリンク及びアクスル部材が右側にも存在する。そして、各アクスル部材８は、それぞれ車輪を回転自在に支持する。
【０００８】
このサスペンションリンク９は、アッパーアーム９ａと、テンションロッド９ｂと、トーコントロールロッド９ｃといった３つの懸架腕部材からなる。そして、これら３つの懸架腕部材のうち、アッパーアーム９ａと、テンションロッド９ｂは、サブフレーム１のサイドメンバ５側に連結している。これに対し、トーコントロールロッド９ｃは、サブフレーム１のクロスメンバ３，４のうち、車両前後方向前方側に位置するクロスメンバ３側にブラケット１１を介して連結している。なお、このトーコントロールロッド９ｃは、車輪のトー角度を調整するものであり、トーロッドリンクやトーコントロールリンク、トーコントロールアームなどとも呼ばれている。
【０００９】
上記のような構成のサブフレーム１に対し、後輪操舵装置２０を取り付ける。
ここで、後輪操舵装置２０は、例えば、図６に示すような構成となっている。この後輪操舵装置２０の構成について説明する。
上記後輪操舵装置２０は、ラック軸２１、ラックチューブ２２、及び軸力発生装置２３を備える。
ラック軸２１は、車幅方向に軸を向けて配置してある。そのラック軸２１の両端部には、ボールジョイント３０を介してサイドロッド１２の内端部が連結する。サイドロッド１２は車幅方向外方に延在する。そのサイドロッド１２の延在方向端部を、アーム部８ａの先端に連結する。アーム部８ａは、アクスル部材８の後端部に一体に設けてある。
ラックチューブ２２は、その内部に上記ラック軸２１を内挿し、当該ラック軸２１を軸方向へ移動可能な状態に支持している。そのラックチューブ２２左右両側をそれぞれブラケット４０によって、サブフレーム１に固定する。サブフレーム１への固定については後述する。
【００１０】
軸力発生装置２３は、動力源となるモータ２４、減速機構２５、及びラックピニオン２８を備える。減速機構２５は、モータピニオン２６及びリングギア２７を備える。モータピニオン２６は、モータ２４のモータ軸に連結する。リングギア２７は、モータピニオン２６に噛合する。また、ラックピニオン２８は、リングギア２７と連結すると共に、ラック軸２１に形成したラックギア２１ａに噛み合う。ラックピニオン２８の延在方向先端部（ラック軸２１を挟んでモータ２４、減速機構２５とは反対側に位置する部分）は、軸受を介してラックチューブ２２に回転自在に支承してある。このラックピニオン２８の延在方向先端部及び軸受を支持するラックチューブ部分を、ラックピニオン先端部位置２９と呼称する。
【００１１】
これによって、モータ２４の駆動による、モータ軸の回転は、モータピニオン２６およびリングギア２７を通じてラックピニオン２８に伝達する。さらに、回転するラックピニオン２８とラックギア２１ａとの噛み合いによりラック軸２１が軸方向へ移動して後輪の転舵が行なわれる。この後輪の転舵量は、ラック軸２１の移動量、即ち、モータ軸の回転量に比例する。
【００１２】
なお、ラックピニオン２８には、その回転量により後輪舵角を検出するポテンショメータ構造のセンサ３１を設ける。また、符号３２は、フェイルセーフソレノイドを示す。このフェイルセーフソレノイド３２は、ロックピン３２ａが進退可能となっていて、電子制御系等のフェイル時には、ラック軸２１に形成したロック溝にロックピン３２ａを嵌入させる。篏入させることで、ラック軸２１を、後輪が中立舵角位置を保つ位置に固定する。
【００１３】
上記構成の軸力発生装置２３は、ラックチューブ２２に一体的に固定してある。
そして、上記構成の後輪舵角装置を、サブフレーム１における車両前後方向後側のクロスメンバ４（以下、後側クロスメンバ４と呼ぶ。）に取り付ける。
上記後側クロスメンバ４は、上述のように車幅方向に延在している。その後側クロスメンバ４の車両前後方向後面の略中央部には、車両前後方向前方に向けて凹んだ凹部からなる嵌め込み部６が形成してある。
【００１４】
そして、車幅方向からみた模式図である図７に示すように、軸力発生装置２３の一部である上記ラックピニオン先端部位置２９を、車両前後方向後方側から上記嵌め込み部６に収容するように配置する。これによって、軸力発生装置２３は、後側クロスメンバ４の車両前後方向後側に並ぶように配置する。さらに、その軸力発生装置２３の一部が、後側クロスメンバ４と車両側面視または車両上面視において重なった配置となる。
【００１５】
本実施形態では、ラックピニオン先端部位置２９がラック軸２１よりも上側となるように設置している。すなわち、車両後面視において、軸力発生装置２３のモータ２４及び減速機構２５が、ラック軸２１よりも下側に位置する。これによって、軸力発生装置２３の重心Ｐは、ラック軸２１よりも下方に位置する。
そして、後輪操舵装置２０におけるラックチューブ２２の両側をそれぞれ、後側クロスメンバ４に対し、左右のブラケット４０によって固定する。このブラケット４０による後側クロスメンバ４への取付けは、例えば、模式図である図８に示すように配置して取り付ける。左右のブラケット４０は、上下に延びる腕部４０ａを有し、その各腕部４０ａを後側クロスメンバ４にボルト締結する。図８では、各ブラケット４０がそれぞれ上下２本の腕部４０ａを備えることで、４箇所で後側クロスメンバ４に取り付ける場合を例示している。
【００１６】
なお、後側クロスメンバ４は、後輪操舵装置２０を支持するだけの十分な剛性がある。
ここで、後側クロスメンバ４における車両前後剛性が高い部分は、相対的に上下方向両端部側にあるので、その車両前後剛性が高い部分に取り付ける場合には、上記腕部４０ａが長くなる。一方、後側クロスメンバ４における回転剛性が高い部分は、相対的に上下方向中央部側にあるので、その回転剛性が高い部分に取り付ける場合には、上記腕部４０ａは、図９のように短くなる。
【００１７】
また、部品点数を減らしてコストの削減を行う場合には、図１０に示すように、一方のブラケット４０における上側の腕部４０ａを省略して、３箇所でクロスメンバ３，４に取り付ける。
ここで、ラック軸２１がスライド部材を構成する。ラックチューブ２２がケース部材を構成する。サイドメンバ５が連結部材を構成する。サスペンションリンク９が懸架腕部材を構成する。
【００１８】
（作用）
後輪操舵装置２０の一部をクロスメンバ４の後面に設けた嵌め込み部６内に収容する。
これによって、後輪操舵装置２０を、車両前後方向に沿って、クロスメンバ４と並べるように配置することが出来る。更に、後輪操舵装置２０を、より後側クロスメンバ４の軸に近づけて配置することが出来る。
（本実施形態の効果）
（１）本実施の形態では、サブフレーム１のクロスメンバ４に嵌め込み部６を形成し、その嵌め込み部６に対し、上記後輪操舵装置２０の一部を収容した状態で、この後輪操舵装置２０を上記クロスメンバ６に固定する。
【００１９】
これによって、後輪操舵装置２０の構成部品のうち質量が大きい軸力発生装置２３の重心Ｐを、後側クロスメンバ４の車両前後方向軸まわりの捩り中心Ｌに近づけて配置することが可能となる。この結果、後側クロスメンバ４の車両前後方向軸まわりの捩じり振動を伴う、後輪操舵装置２０自体の振動を抑えることが出来る。すなわち、ロードノイズ等の車体へ入力した振動により生じる、後輪操舵装置２０自体の固有振動で、サブフレーム１自体の固有振動を励起・増幅することを抑えることが出来る。
【００２０】
特に、軸力発生装置２３をクロスメンバ４の車幅方向中央部に配置すると良い。この場合には、車両後面視において、重量物である軸力発生装置２３を車両前後方向軸まわりの捩り中心Ｌの近くに位置させることが出来る。このように、質量が大きい軸力発生装置２３をサブフレーム１の捩り中心近くに配置することで、サブフレーム１の弾性変形の節位置近くにもなりサブフレーム１の固有振動を、さらに励起しにくく出来る。
また、後輪操舵装置２０が後側クロスメンバ４の軸に近づけて配置することで、後側クロスメンバ４の曲げ振動に対する後輪操舵装置２０の振動も低減することが出来る。
【００２１】
（２）また、本実施の形態では、上記後輪操舵装置２０の一部として、特に、ラックチューブ２２の外径方向に張り出して存在する軸力発生装置２３を嵌め込み部６に収容する。これによって、より確実に質量が大きい軸力発生装置２３をサブフレーム１の捩り中心Ｌ及び後側クロスメンバ４の軸（車幅方向に向く。）に近づけて配置することが出来る。
【００２２】
（３）また、本実施の形態では、上記軸力発生装置２３の重心位置を、スライド軸よりも下方に配置する。すなわち、その軸力発生装置２３におけるモータ２４側をスライド軸となるラック軸２１よりも下側に配置している。これによって、軸力発生装置２３の重心Ｐは、ラック軸２１よりも下側に配置する。
この結果、質量が大きい軸力発生装置２３のモータ２４側が、ラックチューブ２２に対してぶら下がるような配置となる。このため、軸力発生装置２３に作用する重力に対して安定して姿勢を維持できる。仮に、軸力発生装置２３のモータ２４側を、ラック軸２１に対し上側に配置すると、軸力発生装置２３の重心Ｐがラック軸２１よりも上側に位置することで、軸力発生装置２３の姿勢が安定しないで、その分だけ振動によって揺れやすくなる。そして、軸力発生装置２３の姿勢変化によって、サブフレーム１部材の固有振動を励起する成分が発生するおそれがある。
【００２３】
（４）また、本実施の形態では、ケース部材を上記クロスメンバ４に固定し、軸力発生装置２３をそのケース部材に固定する。すなわち、軸力発生装置２３を、ケース部材となるラックチューブ２２に一体的に連結する。これによって、ラック軸２１に対する軸力発生装置２３の取付け精度が向上すると共に取付け作業が容易となる。また、ラックチューブ２２に一体的に連結させることで、より軸力発生装置２３の姿勢が安定する。
【００２４】
（５）本実施形態では、上記サブフレーム１を、車両前後方向に離れて配置する２本のクロスメンバと、その２本のクロスメンバ３，４を連結する連結部材であるサイドメンバ５とから構成する。そして、上記後輪操舵装置２０を取り付けるクロスメンバを後側クロスメンバ４としている。これによって、後輪操舵装置２０を、後側クロスメンバ４と車両前後方向で並ぶように配置しても、後輪操舵装置２０を配置し易くなる。
ここで、前側のクロスメンバ３の前方にはタンク類を配置する場合がある。また、車両前後方向前方から２本のクロスメンバ３，４の間に向けてプロペラシャフトが延びる。更に、２本のクロスメンバ３，４間にディファレンシャル・ギヤが位置する。
このようなことから、クロスメンバ３，４に連結する後輪操舵装置２０を配置するスペースの確保は、車室の中心に近いサブフレーム１の車両前後方向前側よりも、車両前後方向後方側がよりスペースを確保し易い。
【００２５】
（６）更に、本実施形態では、後輪操舵装置２０を、後側クロスメンバ４の車両前後方向後側に配置する。これによって、ラック軸２１とアクスル部材８との、車両前後方向の距離を大きくすることができる。
ここで、ラック軸２１とアクスル部材８との、車両前後方向の距離を大きくするほど、後輪操舵装置２０は少ない軸力でアクスル部材８及び車輪を転動することができる、つまり、操舵効率が良くなる。
【００２６】
（７）また、本実施の形態では、車輪を支持するアクスル部材８を、複数の懸架腕部材を有する懸架装置１０を介して上記サブフレーム１に懸架し、上記懸架腕部材のうち少なくとも１つを上記サブフレーム１のクロスメンバ４側に連結する。より具体的には、上記懸架腕部材となる懸架装置１０のサスペンションリンク９のうち少なくとも１つを上記サブフレーム１のクロスメンバ３側に連結する。これによって、懸架装置１０からの入力によるサブフレーム１自体の固有振動の増幅を効果的に抑制することができる。
すなわち、図１１に示すように上記サブフレーム１には、クロスメンバ３，４の長手方向の中央付近を軸とする捩り方向の振動モードをもつ固有振動がある。そして、この固有振動が上記のような後輪操舵装置２０自体の固有振動によるサブフレーム１自体の固有振動と連成して、さらにサブフレーム１自体の固有振動が更に増幅することがある。
【００２７】
そこで、本実施の形態では、懸架装置１０のサスペンションリンク９のうち少なくとも１つ、具体的にはトーコントロールロッド９ｃを上記サブフレーム１のクロスメンバ３側に連結した。これによって、トーコントロールロッド９ｃからの入力がサブフレーム１に伝達される取付点（ブラケット１１）と、捩り方向固有振動の捩り中心との距離が短くなることから、捩り固有振動が励起し難くなる。つまり、このトーコントロールロッド９ｃをサイドメンバ３，４側に取り付けた場合では、このトーコントロールロッド９ｃからの入力がサイドメンバ３，４を介してクロスメンバ３に伝わることになる。そのため、トーコントロールロッド９ｃの取付点と、捩り方向固有振動の捩り中心との距離が長くなってしまい、捩り固有振動を励起し易くなってしまう。このため、本実施の形態では、上記のように構成することで、捩り固有振動の励起を効果的に抑制できる。
【００２８】
（８）また、本実施の形態では、上記サブフレーム１のクロスメンバ１側に連結する懸架腕部材は、複数の懸架腕部材のうち最も上記クロスメンバ１に近い位置に設けられるトーコントロールロッド９ｃにする。これによって、懸架装置１０やそのサスペンションリンク９、および上記サブフレーム１のクロスメンバ１などの構成や形状を大幅に設計変更することなく、容易に上記サブフレーム１の捩り固有振動の励起を抑制できる。
【００２９】
（変形例）
（１）上記実施形態では凹部によって嵌め込み部６を形成している。その嵌め込み部６は、車両前後方向に後側クロスメンバ４を貫通させて構成しても良い。
（２）上記実施形態では、後側クロスメンバ４の後方側に後輪操舵装置２０を配置しているが、この後輪操舵装置２０を後側クロスメンバ４の前側に配置しても良い。一部を後側クロスメンバ４に収容するように後輪操舵装置２０を配置しているので、その分、他の部品との干渉を回避出来る。
また、スペース的に余裕が有れば、前側のクロスメンバ３に後輪操舵装置２０を取り付ける構成としても良い。
【００３０】
（３）また、上記実施形態では、後輪操舵装置２０の取付けを例にあげて説明しているが、前輪操舵装置に対して本実施形態を提供しても構わない。
（４）また、本実施形態では井桁状のサブフレーム１を例示したが、サブフレーム１が１本のクロスメンバだけから構成してあっても良い。
（５）また、後側クロスメンバ４に設けた嵌め込み部６に対して軸力発生装置２３のモータ２４側を収容させても良い。この場合には、嵌め込み部６に収容した軸力発生部分をクロスメンバ３，４に支持させることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に基づく実施形態に係るサブフレームを示す斜視図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係るサブフレームと操舵装置の配置例を示す上面図である。
【図３】本発明に基づく実施形態に係るサブフレームと懸架装置などの配置例を示す下面図である。
【図４】本発明に基づく実施形態に係るサブフレームと操舵装置の配置例を示す車両側面からみた図である。
【図５】本発明に基づく実施形態に係るサブフレームと操舵装置の配置例を示す車両後方からみた図である。
【図６】本発明に基づく実施形態に係る操舵装置を示す図である。
【図７】本発明に基づく実施形態に係る後側クロスメンバと操舵装置との関係を示す車幅方向からみた模式図である。
【図８】本発明に基づく実施形態に係る操舵装置を取り付けるブラケットの例を示す車両後面図であるの配置例を示す車両側面からみた模式図である。
【図９】本発明に基づく実施形態に係る操舵装置を取り付けるブラケットの別例を示す車両後面図であるの配置例を示す車両側面からみた模式図である。
【図１０】本発明に基づく実施形態に係る操舵装置を取り付けるブラケットの別例を示す車両後面図である配置例を示す車両側面からみた模式図である。
【図１１】本発明に基づく実施形態に係るサブフレームのクロスメンバ長手方向の中央付近を軸とする捩り振動状態を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…サブフレーム
２…車体フレーム
３…前側のクロスメンバ
４…後側クロスメンバ
５…サイドメンバ（連結部材）
６…嵌め込み部
７…インシュレータ
８…アクスル部材
９…サスペンションリンク（懸架腕部材）
９ｃ…トーコントロールロッド
１０…懸架装置
１２…サイドロッド
２０…後輪操舵装置
２１…ラック軸（スライド軸）
２２…ラックチューブ（ケース部材）
２３…軸力発生装置
２４…モータ
２５…減速機構
２８…ラックピニオン
２９…ラックピニオン先端部位置
４０…ブラケット
Ｌ…捩り中心
Ｐ…重心
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクスル部材に軸力を付与して車輪を転舵するための操舵装置を、サブフレームに取り付ける取付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
後輪操舵装置を備えた車両としては、例えば特許文献１に記載した車両がある。この車両では、車体フレームの下方にサブフレームを配置し、そのサブフレームを車体フレームに弾性支持させる。そのサブフレームは、車両前後方向に離隔して配置した２本のクロスメンバと、そのクロスメンバを連結する左右のサイドメンバとを備える。
そして、前側のクロスメンバの略上側に後輪操舵装置を配置し、前側のクロスメンバに対して後輪操舵装置を取り付けている。
【特許文献１】特開平８−１９２７６２号公報（図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来技術では、サブフレームの上側に後輪操舵装置を配置して当該後輪操舵装置を取り付けている。すなわち、後輪操舵装置を、サブフレームの車両前後方向まわりの捩り中心に対し、上下方向に所定量だけオフセットさせて配置した状態となっている。
本件発明者らが鋭意検討したところ、ロードノイズなどの車体に入力した振動により生じる、後輪操舵装置自体の固有振動によって、サブフレーム自体の固有振動を励起・増幅するおそれがあることが分かった。そして、サブフレーム自体の固有振動を励起・増幅すると、乗員が不快と感じる、いわゆる車体振動に大きな影響を与える。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、操舵装置自体の固有振動による、サブフレーム自体の固有振動の励起を低減することができる取付け構造を提案することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の操舵装置の取付け構造は、車体フレームの下部に弾性支持するサブフレームに対し操舵装置を取り付ける。そのサブフレームは車幅方向に延びるクロスメンバを備える。そのクロスメンバの車両前後方向を向く面を凹まして形成した嵌め込み部に対し操舵装置の一部を収容して、当該操舵装置をクロスメンバに取り付ける。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、操舵装置を、サブフレームの車両前後方向に向く軸まわりの捩じり中心に近づけて配置することができる。この結果、クロスメンバの車両前後方向に向く軸まわりの捩じり振動を伴う、サブフレームの固有振動が励起することを回避若しくは低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（構成）
図１〜図４は、車体フレームに弾性支持するサブフレームを示す図である。
すなわち、車体フレーム２の下方にサブフレーム１を配置する。サブフレーム１は、２本のクロスメンバ３，４と左右のサイドメンバ５とによって、上面視で井桁形状を構成する。２本のクロスメンバ３，４は、それぞれ車幅方向に延在すると共に、互いに車両前後方向に離隔させて配置してある。また、左右のサイドメンバ５は、それぞれ、車両前後方向に延在し、その両端部をクロスメンバ３，４に一体的に接合している。そして、各クロスメンバ３，４の端部にそれぞれ軸を上下に向けたインシュレータ７を設け、その複数のインシュレータ７を介して、サブフレーム１を車体フレーム２に弾性支持させる。
【０００７】
そのサブフレーム１に対し、懸架装置１０によってアクスル部材８を支持する。
この懸架装置１０は、複数のサスペンションリンク９と、図示しないショックアブソーバ及びサスペンションスプリングとからなる。
そして、これら複数のサスペンションリンク９の一端がアクスル部材８が連結し、他端がブラケット１１を介してサブフレーム１に連結する。すなわち、アクスル部材８をサスペンションリンク９によって、上下揺動可能な状態でサブフレーム１に支持する。図２（上面図）は及び図３（下面図）では、いずれも左後輪側のサスペンションリンク９及びアクスル部材８だけを図示しているが、同じ構成のサスペンションリンク及びアクスル部材が右側にも存在する。そして、各アクスル部材８は、それぞれ車輪を回転自在に支持する。
【０００８】
このサスペンションリンク９は、アッパーアーム９ａと、テンションロッド９ｂと、トーコントロールロッド９ｃといった３つの懸架腕部材からなる。そして、これら３つの懸架腕部材のうち、アッパーアーム９ａと、テンションロッド９ｂは、サブフレーム１のサイドメンバ５側に連結している。これに対し、トーコントロールロッド９ｃは、サブフレーム１のクロスメンバ３，４のうち、車両前後方向前方側に位置するクロスメンバ３側にブラケット１１を介して連結している。なお、このトーコントロールロッド９ｃは、車輪のトー角度を調整するものであり、トーロッドリンクやトーコントロールリンク、トーコントロールアームなどとも呼ばれている。
【０００９】
上記のような構成のサブフレーム１に対し、後輪操舵装置２０を取り付ける。
ここで、後輪操舵装置２０は、例えば、図６に示すような構成となっている。この後輪操舵装置２０の構成について説明する。
上記後輪操舵装置２０は、ラック軸２１、ラックチューブ２２、及び軸力発生装置２３を備える。
ラック軸２１は、車幅方向に軸を向けて配置してある。そのラック軸２１の両端部には、ボールジョイント３０を介してサイドロッド１２の内端部が連結する。サイドロッド１２は車幅方向外方に延在する。そのサイドロッド１２の延在方向端部を、アーム部８ａの先端に連結する。アーム部８ａは、アクスル部材８の後端部に一体に設けてある。
ラックチューブ２２は、その内部に上記ラック軸２１を内挿し、当該ラック軸２１を軸方向へ移動可能な状態に支持している。そのラックチューブ２２左右両側をそれぞれブラケット４０によって、サブフレーム１に固定する。サブフレーム１への固定については後述する。
【００１０】
軸力発生装置２３は、動力源となるモータ２４、減速機構２５、及びラックピニオン２８を備える。減速機構２５は、モータピニオン２６及びリングギア２７を備える。モータピニオン２６は、モータ２４のモータ軸に連結する。リングギア２７は、モータピニオン２６に噛合する。また、ラックピニオン２８は、リングギア２７と連結すると共に、ラック軸２１に形成したラックギア２１ａに噛み合う。ラックピニオン２８の延在方向先端部（ラック軸２１を挟んでモータ２４、減速機構２５とは反対側に位置する部分）は、軸受を介してラックチューブ２２に回転自在に支承してある。このラックピニオン２８の延在方向先端部及び軸受を支持するラックチューブ部分を、ラックピニオン先端部位置２９と呼称する。
【００１１】
これによって、モータ２４の駆動による、モータ軸の回転は、モータピニオン２６およびリングギア２７を通じてラックピニオン２８に伝達する。さらに、回転するラックピニオン２８とラックギア２１ａとの噛み合いによりラック軸２１が軸方向へ移動して後輪の転舵が行なわれる。この後輪の転舵量は、ラック軸２１の移動量、即ち、モータ軸の回転量に比例する。
【００１２】
なお、ラックピニオン２８には、その回転量により後輪舵角を検出するポテンショメータ構造のセンサ３１を設ける。また、符号３２は、フェイルセーフソレノイドを示す。このフェイルセーフソレノイド３２は、ロックピン３２ａが進退可能となっていて、電子制御系等のフェイル時には、ラック軸２１に形成したロック溝にロックピン３２ａを嵌入させる。篏入させることで、ラック軸２１を、後輪が中立舵角位置を保つ位置に固定する。
【００１３】
上記構成の軸力発生装置２３は、ラックチューブ２２に一体的に固定してある。
そして、上記構成の後輪舵角装置を、サブフレーム１における車両前後方向後側のクロスメンバ４（以下、後側クロスメンバ４と呼ぶ。）に取り付ける。
上記後側クロスメンバ４は、上述のように車幅方向に延在している。その後側クロスメンバ４の車両前後方向後面の略中央部には、車両前後方向前方に向けて凹んだ凹部からなる嵌め込み部６が形成してある。
【００１４】
そして、車幅方向からみた模式図である図７に示すように、軸力発生装置２３の一部である上記ラックピニオン先端部位置２９を、車両前後方向後方側から上記嵌め込み部６に収容するように配置する。これによって、軸力発生装置２３は、後側クロスメンバ４の車両前後方向後側に並ぶように配置する。さらに、その軸力発生装置２３の一部が、後側クロスメンバ４と車両側面視または車両上面視において重なった配置となる。
【００１５】
本実施形態では、ラックピニオン先端部位置２９がラック軸２１よりも上側となるように設置している。すなわち、車両後面視において、軸力発生装置２３のモータ２４及び減速機構２５が、ラック軸２１よりも下側に位置する。これによって、軸力発生装置２３の重心Ｐは、ラック軸２１よりも下方に位置する。
そして、後輪操舵装置２０におけるラックチューブ２２の両側をそれぞれ、後側クロスメンバ４に対し、左右のブラケット４０によって固定する。このブラケット４０による後側クロスメンバ４への取付けは、例えば、模式図である図８に示すように配置して取り付ける。左右のブラケット４０は、上下に延びる腕部４０ａを有し、その各腕部４０ａを後側クロスメンバ４にボルト締結する。図８では、各ブラケット４０がそれぞれ上下２本の腕部４０ａを備えることで、４箇所で後側クロスメンバ４に取り付ける場合を例示している。
【００１６】
なお、後側クロスメンバ４は、後輪操舵装置２０を支持するだけの十分な剛性がある。
ここで、後側クロスメンバ４における車両前後剛性が高い部分は、相対的に上下方向両端部側にあるので、その車両前後剛性が高い部分に取り付ける場合には、上記腕部４０ａが長くなる。一方、後側クロスメンバ４における回転剛性が高い部分は、相対的に上下方向中央部側にあるので、その回転剛性が高い部分に取り付ける場合には、上記腕部４０ａは、図９のように短くなる。
【００１７】
また、部品点数を減らしてコストの削減を行う場合には、図１０に示すように、一方のブラケット４０における上側の腕部４０ａを省略して、３箇所でクロスメンバ３，４に取り付ける。
ここで、ラック軸２１がスライド部材を構成する。ラックチューブ２２がケース部材を構成する。サイドメンバ５が連結部材を構成する。サスペンションリンク９が懸架腕部材を構成する。
【００１８】
（作用）
後輪操舵装置２０の一部をクロスメンバ４の後面に設けた嵌め込み部６内に収容する。
これによって、後輪操舵装置２０を、車両前後方向に沿って、クロスメンバ４と並べるように配置することが出来る。更に、後輪操舵装置２０を、より後側クロスメンバ４の軸に近づけて配置することが出来る。
（本実施形態の効果）
（１）本実施の形態では、サブフレーム１のクロスメンバ４に嵌め込み部６を形成し、その嵌め込み部６に対し、上記後輪操舵装置２０の一部を収容した状態で、この後輪操舵装置２０を上記クロスメンバ６に固定する。
【００１９】
これによって、後輪操舵装置２０の構成部品のうち質量が大きい軸力発生装置２３の重心Ｐを、後側クロスメンバ４の車両前後方向軸まわりの捩り中心Ｌに近づけて配置することが可能となる。この結果、後側クロスメンバ４の車両前後方向軸まわりの捩じり振動を伴う、後輪操舵装置２０自体の振動を抑えることが出来る。すなわち、ロードノイズ等の車体へ入力した振動により生じる、後輪操舵装置２０自体の固有振動で、サブフレーム１自体の固有振動を励起・増幅することを抑えることが出来る。
【００２０】
特に、軸力発生装置２３をクロスメンバ４の車幅方向中央部に配置すると良い。この場合には、車両後面視において、重量物である軸力発生装置２３を車両前後方向軸まわりの捩り中心Ｌの近くに位置させることが出来る。このように、質量が大きい軸力発生装置２３をサブフレーム１の捩り中心近くに配置することで、サブフレーム１の弾性変形の節位置近くにもなりサブフレーム１の固有振動を、さらに励起しにくく出来る。
また、後輪操舵装置２０が後側クロスメンバ４の軸に近づけて配置することで、後側クロスメンバ４の曲げ振動に対する後輪操舵装置２０の振動も低減することが出来る。
【００２１】
（２）また、本実施の形態では、上記後輪操舵装置２０の一部として、特に、ラックチューブ２２の外径方向に張り出して存在する軸力発生装置２３を嵌め込み部６に収容する。これによって、より確実に質量が大きい軸力発生装置２３をサブフレーム１の捩り中心Ｌ及び後側クロスメンバ４の軸（車幅方向に向く。）に近づけて配置することが出来る。
【００２２】
（３）また、本実施の形態では、上記軸力発生装置２３の重心位置を、スライド軸よりも下方に配置する。すなわち、その軸力発生装置２３におけるモータ２４側をスライド軸となるラック軸２１よりも下側に配置している。これによって、軸力発生装置２３の重心Ｐは、ラック軸２１よりも下側に配置する。
この結果、質量が大きい軸力発生装置２３のモータ２４側が、ラックチューブ２２に対してぶら下がるような配置となる。このため、軸力発生装置２３に作用する重力に対して安定して姿勢を維持できる。仮に、軸力発生装置２３のモータ２４側を、ラック軸２１に対し上側に配置すると、軸力発生装置２３の重心Ｐがラック軸２１よりも上側に位置することで、軸力発生装置２３の姿勢が安定しないで、その分だけ振動によって揺れやすくなる。そして、軸力発生装置２３の姿勢変化によって、サブフレーム１部材の固有振動を励起する成分が発生するおそれがある。
【００２３】
（４）また、本実施の形態では、ケース部材を上記クロスメンバ４に固定し、軸力発生装置２３をそのケース部材に固定する。すなわち、軸力発生装置２３を、ケース部材となるラックチューブ２２に一体的に連結する。これによって、ラック軸２１に対する軸力発生装置２３の取付け精度が向上すると共に取付け作業が容易となる。また、ラックチューブ２２に一体的に連結させることで、より軸力発生装置２３の姿勢が安定する。
【００２４】
（５）本実施形態では、上記サブフレーム１を、車両前後方向に離れて配置する２本のクロスメンバと、その２本のクロスメンバ３，４を連結する連結部材であるサイドメンバ５とから構成する。そして、上記後輪操舵装置２０を取り付けるクロスメンバを後側クロスメンバ４としている。これによって、後輪操舵装置２０を、後側クロスメンバ４と車両前後方向で並ぶように配置しても、後輪操舵装置２０を配置し易くなる。
ここで、前側のクロスメンバ３の前方にはタンク類を配置する場合がある。また、車両前後方向前方から２本のクロスメンバ３，４の間に向けてプロペラシャフトが延びる。更に、２本のクロスメンバ３，４間にディファレンシャル・ギヤが位置する。
このようなことから、クロスメンバ３，４に連結する後輪操舵装置２０を配置するスペースの確保は、車室の中心に近いサブフレーム１の車両前後方向前側よりも、車両前後方向後方側がよりスペースを確保し易い。
【００２５】
（６）更に、本実施形態では、後輪操舵装置２０を、後側クロスメンバ４の車両前後方向後側に配置する。これによって、ラック軸２１とアクスル部材８との、車両前後方向の距離を大きくすることができる。
ここで、ラック軸２１とアクスル部材８との、車両前後方向の距離を大きくするほど、後輪操舵装置２０は少ない軸力でアクスル部材８及び車輪を転動することができる、つまり、操舵効率が良くなる。
【００２６】
（７）また、本実施の形態では、車輪を支持するアクスル部材８を、複数の懸架腕部材を有する懸架装置１０を介して上記サブフレーム１に懸架し、上記懸架腕部材のうち少なくとも１つを上記サブフレーム１のクロスメンバ４側に連結する。より具体的には、上記懸架腕部材となる懸架装置１０のサスペンションリンク９のうち少なくとも１つを上記サブフレーム１のクロスメンバ３側に連結する。これによって、懸架装置１０からの入力によるサブフレーム１自体の固有振動の増幅を効果的に抑制することができる。
すなわち、図１１に示すように上記サブフレーム１には、クロスメンバ３，４の長手方向の中央付近を軸とする捩り方向の振動モードをもつ固有振動がある。そして、この固有振動が上記のような後輪操舵装置２０自体の固有振動によるサブフレーム１自体の固有振動と連成して、さらにサブフレーム１自体の固有振動が更に増幅することがある。
【００２７】
そこで、本実施の形態では、懸架装置１０のサスペンションリンク９のうち少なくとも１つ、具体的にはトーコントロールロッド９ｃを上記サブフレーム１のクロスメンバ３側に連結した。これによって、トーコントロールロッド９ｃからの入力がサブフレーム１に伝達される取付点（ブラケット１１）と、捩り方向固有振動の捩り中心との距離が短くなることから、捩り固有振動が励起し難くなる。つまり、このトーコントロールロッド９ｃをサイドメンバ３，４側に取り付けた場合では、このトーコントロールロッド９ｃからの入力がサイドメンバ３，４を介してクロスメンバ３に伝わることになる。そのため、トーコントロールロッド９ｃの取付点と、捩り方向固有振動の捩り中心との距離が長くなってしまい、捩り固有振動を励起し易くなってしまう。このため、本実施の形態では、上記のように構成することで、捩り固有振動の励起を効果的に抑制できる。
【００２８】
（８）また、本実施の形態では、上記サブフレーム１のクロスメンバ１側に連結する懸架腕部材は、複数の懸架腕部材のうち最も上記クロスメンバ１に近い位置に設けられるトーコントロールロッド９ｃにする。これによって、懸架装置１０やそのサスペンションリンク９、および上記サブフレーム１のクロスメンバ１などの構成や形状を大幅に設計変更することなく、容易に上記サブフレーム１の捩り固有振動の励起を抑制できる。
【００２９】
（変形例）
（１）上記実施形態では凹部によって嵌め込み部６を形成している。その嵌め込み部６は、車両前後方向に後側クロスメンバ４を貫通させて構成しても良い。
（２）上記実施形態では、後側クロスメンバ４の後方側に後輪操舵装置２０を配置しているが、この後輪操舵装置２０を後側クロスメンバ４の前側に配置しても良い。一部を後側クロスメンバ４に収容するように後輪操舵装置２０を配置しているので、その分、他の部品との干渉を回避出来る。
また、スペース的に余裕が有れば、前側のクロスメンバ３に後輪操舵装置２０を取り付ける構成としても良い。
【００３０】
（３）また、上記実施形態では、後輪操舵装置２０の取付けを例にあげて説明しているが、前輪操舵装置に対して本実施形態を提供しても構わない。
（４）また、本実施形態では井桁状のサブフレーム１を例示したが、サブフレーム１が１本のクロスメンバだけから構成してあっても良い。
（５）また、後側クロスメンバ４に設けた嵌め込み部６に対して軸力発生装置２３のモータ２４側を収容させても良い。この場合には、嵌め込み部６に収容した軸力発生部分をクロスメンバ３，４に支持させることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に基づく実施形態に係るサブフレームを示す斜視図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係るサブフレームと操舵装置の配置例を示す上面図である。
【図３】本発明に基づく実施形態に係るサブフレームと懸架装置などの配置例を示す下面図である。
【図４】本発明に基づく実施形態に係るサブフレームと操舵装置の配置例を示す車両側面からみた図である。
【図５】本発明に基づく実施形態に係るサブフレームと操舵装置の配置例を示す車両後方からみた図である。
【図６】本発明に基づく実施形態に係る操舵装置を示す図である。
【図７】本発明に基づく実施形態に係る後側クロスメンバと操舵装置との関係を示す車幅方向からみた模式図である。
【図８】本発明に基づく実施形態に係る操舵装置を取り付けるブラケットの例を示す車両後面図であるの配置例を示す車両側面からみた模式図である。
【図９】本発明に基づく実施形態に係る操舵装置を取り付けるブラケットの別例を示す車両後面図であるの配置例を示す車両側面からみた模式図である。
【図１０】本発明に基づく実施形態に係る操舵装置を取り付けるブラケットの別例を示す車両後面図である配置例を示す車両側面からみた模式図である。
【図１１】本発明に基づく実施形態に係るサブフレームのクロスメンバ長手方向の中央付近を軸とする捩り振動状態を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…サブフレーム
２…車体フレーム
３…前側のクロスメンバ
４…後側クロスメンバ
５…サイドメンバ（連結部材）
６…嵌め込み部
７…インシュレータ
８…アクスル部材
９…サスペンションリンク（懸架腕部材）
９ｃ…トーコントロールロッド
１０…懸架装置
１２…サイドロッド
２０…後輪操舵装置
２１…ラック軸（スライド軸）
２２…ラックチューブ（ケース部材）
２３…軸力発生装置
２４…モータ
２５…減速機構
２８…ラックピニオン
２９…ラックピニオン先端部位置
４０…ブラケット
Ｌ…捩り中心
Ｐ…重心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車幅方向に軸を向けたスライド軸と、そのスライド軸を車幅方向にスライド可能に支持するケース部材と、上記スライド軸を軸方向に相対変位させる軸力を付与する軸力発生装置と、を備える操舵装置を、車体フレームの下部に弾性支持するサブフレームに対し取り付ける操舵装置の取付け構造であって、
上記サブフレームは、車幅方向に延びるクロスメンバを備え、そのクロスメンバの車両前後方向を向く面に車両前後方向に凹んだ凹部若しくは貫通穴からなる嵌め込み部を形成し、その嵌め込み部に対し、上記操舵装置の一部を収容した状態で、当該操舵装置を上記クロスメンバに固定することを特徴とする操舵装置の取付け構造。
【請求項２】
上記嵌め込み部に、軸力発生装置の一部を収容することを特徴とする請求項１に記載した操舵装置の取付け構造。
【請求項３】
車両後面視において、上記軸力発生装置の重心位置を、スライド軸よりも下方に配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した操舵装置の取付け構造。
【請求項４】
上記ケース部材を上記クロスメンバに固定し、軸力発生装置をケース部材に固定してあることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した操舵装置の取付け構造。
【請求項５】
上記サブフレームは、車両前後方向に離れて配置する２本のクロスメンバと、その２本のクロスメンバを連結する連結部材と、から構成され、且つ、上記操舵装置は、後輪操舵用の操舵装置であって、
上記操舵装置を、車両前後方向後側のクロスメンバに取り付けることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した操舵装置の取付け構造。
【請求項６】
操舵装置を、上記車両前後方向後側のクロスメンバの車両前後方向後側に配置することを特徴とする請求項５に記載した操舵装置の取付け構造。
【請求項７】
車輪を支持するアクスル部材を、複数の懸架腕部材を有する懸架装置を介して上記サブフレームに懸架すると共に、上記懸架腕部材のうち少なくとも１つを上記サブフレームのクロスメンバ側に連結することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載した操舵装置の取付け構造。
【請求項８】
上記サブフレームのクロスメンバ側に連結する懸架腕部材は、トーコントロールロッドであることを特徴とする請求項７に記載した操舵装置の取付け構造。
【請求項１】
車幅方向に軸を向けたスライド軸と、そのスライド軸を車幅方向にスライド可能に支持するケース部材と、上記スライド軸を軸方向に相対変位させる軸力を付与する軸力発生装置と、を備える操舵装置を、車体フレームの下部に弾性支持するサブフレームに対し取り付ける操舵装置の取付け構造であって、
上記サブフレームは、車幅方向に延びるクロスメンバを備え、そのクロスメンバの車両前後方向を向く面に車両前後方向に凹んだ凹部若しくは貫通穴からなる嵌め込み部を形成し、その嵌め込み部に対し、上記操舵装置の一部を収容した状態で、当該操舵装置を上記クロスメンバに固定することを特徴とする操舵装置の取付け構造。
【請求項２】
上記嵌め込み部に、軸力発生装置の一部を収容することを特徴とする請求項１に記載した操舵装置の取付け構造。
【請求項３】
車両後面視において、上記軸力発生装置の重心位置を、スライド軸よりも下方に配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した操舵装置の取付け構造。
【請求項４】
上記ケース部材を上記クロスメンバに固定し、軸力発生装置をケース部材に固定してあることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した操舵装置の取付け構造。
【請求項５】
上記サブフレームは、車両前後方向に離れて配置する２本のクロスメンバと、その２本のクロスメンバを連結する連結部材と、から構成され、且つ、上記操舵装置は、後輪操舵用の操舵装置であって、
上記操舵装置を、車両前後方向後側のクロスメンバに取り付けることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した操舵装置の取付け構造。
【請求項６】
操舵装置を、上記車両前後方向後側のクロスメンバの車両前後方向後側に配置することを特徴とする請求項５に記載した操舵装置の取付け構造。
【請求項７】
車輪を支持するアクスル部材を、複数の懸架腕部材を有する懸架装置を介して上記サブフレームに懸架すると共に、上記懸架腕部材のうち少なくとも１つを上記サブフレームのクロスメンバ側に連結することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載した操舵装置の取付け構造。
【請求項８】
上記サブフレームのクロスメンバ側に連結する懸架腕部材は、トーコントロールロッドであることを特徴とする請求項７に記載した操舵装置の取付け構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２０２８５７（Ｐ２００９−２０２８５７Ａ）
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０５５７４（Ｐ２００８−２０５５７４）
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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