車両操舵装置
【課題】ホイールハウスを拡幅すること無く、また、車両前部スペースを狭くすること無く、車輪の最大転舵角を大きく取ることができる車両操舵装置を提供する。
【解決手段】車輪Ｗを支持するナックル１１を揺動可能に懸架するサスペンションリンク１２と、ステアリングラック１８の移動に伴い回動するアーム１６と、サスペンションリンク１２の揺動端部１２ｂに回動自在に軸支され、両側自由端の一方１５ａにナックル１１を連結したエクステンションリンク１５と、アーム１６の回動に伴いナックル１１を進出退避させるコントロールロッド１７とを有し、車輪Ｗの非転舵時、アーム１６とサスペンションリンク１２、アーム１６とコントロールロッド１７、コントロールロッド１７とエクステンションリンク１５の各連結点を一直線上に配置し、ナックル１１とタイロッド１３により連結されたステアリングラック１８の移動に伴いナックル１１の向きを変え車輪Ｗを転舵する。
【解決手段】車輪Ｗを支持するナックル１１を揺動可能に懸架するサスペンションリンク１２と、ステアリングラック１８の移動に伴い回動するアーム１６と、サスペンションリンク１２の揺動端部１２ｂに回動自在に軸支され、両側自由端の一方１５ａにナックル１１を連結したエクステンションリンク１５と、アーム１６の回動に伴いナックル１１を進出退避させるコントロールロッド１７とを有し、車輪Ｗの非転舵時、アーム１６とサスペンションリンク１２、アーム１６とコントロールロッド１７、コントロールロッド１７とエクステンションリンク１５の各連結点を一直線上に配置し、ナックル１１とタイロッド１３により連結されたステアリングラック１８の移動に伴いナックル１１の向きを変え車輪Ｗを転舵する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両操舵装置に関し、特に、車輪転舵時におけるホイールハウス内のアクスルの動きを制御する車両操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステアリングホイールの操作により前方の車輪を転舵し車両の進行方向を変える車両操舵装置が知られている。転舵時、車輪は、一般に、ホイールハウス内部でキングピン軸を中心にその前部或いは後部が車幅方向内側或いは車幅方向外側に向きを変える。このため、転舵角を大きくすると、車幅方向内側に向きを変えた車輪の一部がホイールハウス内壁等に触れてしまう虞がある。
【０００３】
このような車輪とホイールハウス内壁等の接触の虞を回避するため、ホイールハウスを車幅方向に広げようとすると、車輪の最大転舵角を大きくすることができるものの、ホイールハウスを広げた分、エンジンルーム等のための車両前部スペースが狭くなる。車両前部スペースが狭くなれば、大型のエンジンやトランスミッション等を搭載することができなくなってしまう。
【０００４】
そこで、車輪の最大転舵角を大きく取ることができる転舵装置が提案されている。例えば、ナックルとラックアンドピニオン式伝達機構を連接するリンクロッドの中間部に伸縮連結装置を挿入配置し、車両の旋回半径内側にある車輪が最大転舵角に達した場合であっても、旋回半径外側にある車輪の最大転舵角を増やすようにした転舵装置である（特許文献１参照）。この転舵装置により、大舵角時のアッカーマン特性を可変にして、操舵リンク装置の作動のために必要なスペースを少なくすることが可能になる。
【特許文献１】特開２００４−１６３３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の転舵装置（特許文献１参照）においても、旋回半径内側にある車輪の転舵角を増加させることができないため、車輪の最大転舵角が制約を受けることについては解消されず、車輪の最大転舵角を大きくすることと車両前部スペースが狭くなることを一体的に解決することにはならない。つまり、外輪の舵角は増えることになるが、増えた舵角分、タイヤハウスを拡幅する必要がある。
この発明の目的は、ホイールハウスを拡幅すること無く、また、車両前部スペースを狭くすること無く、車輪の最大転舵角を大きく取ることができる車両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】
上記目的を達成するため、この発明に係る車両操舵装置は、車両に備えられた転舵用の車輪を自転自在に支持するナックルを、車両上下方向に揺動可能に懸架するサスペンションリンクと、前記サスペンションリンク上に配置され、ステアリング操作によるステアリングラックの移動に伴い回動するアームと、前記サスペンションリンクの揺動端部に回動自在に軸支され、両側自由端の一方に前記ナックルを連結したエクステンションリンクと、前記アームと前記エクステンションリンクの他方の自由端を連結し、前記アームの回動に伴い前記ナックルを車両幅方向に沿って進出退避させるコントロールロッドとを有し、前記車輪の非転舵時、前記アームと前記サスペンションリンクの連結点、前記アームと前記コントロールロッドの連結点、及び前記コントロールロッドと前記エクステンションリンクの連結点が一直線上に位置するように配置し、前記ナックルと前記ステアリングラックをタイロッドにより連結し、前記ステアリングラックの移動に伴い前記ナックルの向きを変え前記車輪を転舵する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、ステアリング装置からの操舵入力によりステアリングラックが車両幅方向へ移動するのに伴い、タイロッドはナックルの向きを変えて車輪の転舵を行い、同時に、アームがサスペンションリンク上で回転して、コントロールロッドを車両中心側へと引き込むことにより、エクステンションリンクが揺動端部を中心に回転し、ナックル及び車輪が車両外側に移動するので、ホイールハウスを拡幅すること無く、また、車両前部スペースを狭くすること無く、車輪の最大転舵角を大きく取ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る車両操舵装置の非転舵時の平面図である。図２は、図１の車両操舵装置における右転舵時の平面図であり、図３は、図１の車両操舵装置における左転舵時の平面図である。
【０００９】
図１から図３に示すように、車両操舵装置１０は、車両に備えられた転舵用の車輪Ｗを自転自在に支持するナックル１１、ナックル１１を車両上下方向に揺動可能に懸架するサスペンションリンク（ロアリンク）１２、ステアリング装置（図示しない）からの出力をナックル１１に伝達するタイロッド１３を有しており、ステアリングホイール（図示しない）の操作に伴ってタイロッド１３が移動しナックル１１が車両前後方向に向きを変えることにより車輪Ｗを転舵する。
【００１０】
この車両操舵装置１０は、前輪を転舵輪とする車両のフロントサスペンションに適用した例であり、フロントサスペンションには、例えば、ストラット型が用いられ、ステアリング装置には、例えば、ラックアンドピニオン式が用いられる。
【００１１】
ナックル１１を懸架するサスペンションリンク１２は、車両側面側に配置した車体側部材１４に取り付けた２箇所の基端部１２ａ，１２ａと、車輪Ｗ側に突出する１箇所の揺動端部１２ｂを有している。このサスペンションリンク１２は、２箇所の基端部１２ａ，１２ａ、即ち、サスペンションリンク１２の車体側部材取り付け位置を通る直線Ｏを軸として、車両上下方向に揺動する。揺動端部１２ｂには、ピンジョイントによって連結されたエクステンションリンク１５が装着されている。エクステンションリンク１５は、車輪接地面に沿って回動するようにその長手方向略中心部が揺動端部１２ｂに回動自在に軸支されており、回動時、リンク両側の各自由端１５ａ，１５ｂが、揺動端部１２ｂを中心とする円弧上を移動して車体側部材１４に対し接近し或いは離反する。
【００１２】
エクステンションリンク１５の一方の自由端１５ａには、ナックル１１が車輪接地面に沿って回動自在に軸支されている。つまり、ナックル１１は、車両上下方向に延びるキングピン軸を形成するピンジョイントを介して、キングピン軸と略直交する平面上を車両前後方向に回動するように、エクステンションリンク１５に装着される。このナックル１１の上端は、車両上下方向に沿って配置されたストラット部材（図示しない）に取り付けられている。
【００１３】
サスペンションリンク１２の車両前方側上面には、平面形状が逆向き略Ｌ字形のアーム１６が装着されている。アーム１６は、その屈曲部が、車両上下方向に位置する回転軸を持つピンジョイントにより、サスペンションリンク１２の前方側基端部１２ａの前方に軸支されており、車輪接地面に沿って自在に回動する。アーム１６の一方の自由端１６ａとエクステンションリンク１５の他方の自由端１５ｂは、両端にボールジョイントを有するコントロールロッド１７によって、それぞれ回動自在に連結されている。よって、アーム１６の回動に伴い、コントロールロッド１７を介してナックル１１が車両幅方向に沿って進出し或いは退避する。
【００１４】
このアーム１６は、車両運転者（図示しない）がステアリングホイールを操作しない非転舵時（例えば、直進走行時）、アーム１６とサスペンションリンク１２の連結点ａ、アーム１６とコントロールロッド１７の連結点ｂ、及びコントロールロッド１７とエクステンションリンク１５の連結点ｃが一直線上に位置するように、配置される（図１参照）。加えて、アーム１６は、上述した非転舵時、アーム１６とサスペンションリンク１２の連結点ａが、サスペンションリンク１２の車体側部材取り付け位置を通る直線Ｏ（サスペンションリンク１２の揺動軸）上に位置するように、配置される（図１参照）。
【００１５】
また、アーム１６の上方の車体側には、ステアリングラック１８に連動するラック部材１９が隣接配置されている。板状のラック部材１９は、車両幅方向に沿って移動するステアリングラック１８の端部に、ステアリングラック１８に対し略直交して固定されており、ステアリングラック１８と共に車両幅方向に横移動する。つまり、ステアリングホイールの回動運動は、ステアリングラック１８で車両幅方向に沿う直線運動に変換されるので、ステアリングラック１８は、ステアリングホイールの転舵角に応じ、車両幅方向に沿って車両左側面側或いは車両右側面側に移動する。
【００１６】
このラック部材１９の車両前方側とアーム１６の他方の自由端１６ｂは、両端にボールジョイントを有するリンクロッド（エクステンションロッド）２０によって、それぞれ回動自在に連結されている。アーム１６の他方の自由端１６ｂとリンクロッド２０の連結は、アーム１６の回動中心である屈曲部から十分離間した位置で行われている。リンクロッド２０は、車両運転者がステアリングホイールを操作しない非転舵時、リンクロッド２０とアーム１６の連結点ｄが、サスペンションリンク１２の揺動軸である直線Ｏ上に位置するように、且つ、ステアリングラック１８と略平行に、配置される（図１参照）。また、ラック部材１９の車両後方側とナックル１１の車両前方側に突設されたナックルアーム１１ａの突出端（自由端）は、両端にボールジョイントを有するタイロッド１３によって、それぞれ回動自在に連結されている。
【００１７】
続いて、この車両操舵装置１０による車輪操舵作用について説明する。先ず、図１に示すように、車両運転者（図示しない）がステアリングホイールを操作しない非転舵状態において、ステアリングラック１８の端部に取り付けたラック部材１９は、車体側部材１４の上方に位置しており、ナックルアーム１１ａが車両側面と略平行に、即ち、車輪Ｗが車両側面と略平行に位置している。このとき、エクステンションリンク１５も、ナックルアーム１１ａと同様に、車両側面と略平行な状態にあり、アーム１６とリンクロッド２０との連結点ｄが、サスペンションリンク１２の揺動軸である直線Ｏ上に位置し、コントロールロッド１７とタイロッド２１は、互いに略平行な状態にある。
【００１８】
次に、図２に示すように、車両運転者が右方向へ転舵するためにステアリングホイールを操作すると、ステアリングホイールの回動運動がステアリングラック１８で車両幅方向に沿う直線運動に変換され、ステアリングラック１８が車体側部材１４の上方から車両中心側（図中、右側）へ移動する。ステアリングラック１８の右方移動により、ラック部材１９に取り付けたタイロッド１３を介して、ナックルアーム１１ａが車両中心側へと引き込まれる。この結果、ナックル１１が車両前方へと向きを変えて、車輪Ｗは車両幅方向右側へと向きを変え転舵される。
【００１９】
これと同時に、ラック部材１９に取り付けたリンクロッド２０を介して、アーム１６が、屈曲部を軸として時計回り方向に回転し、コントロールロッド１７を車両中心側へと引き込む。車両中心側へと引き込まれるコントロールロッド１７を介して、エクステンションリンク１５が、長手方向略中心部を軸に時計回り方向に回転し、一方の自由端１５ａが外側、即ち、車輪Ｗ側へと移動する。この結果、ナックル１１、即ち、車輪Ｗは、転舵されると同時に移動量ｅ分、車両外側へ向かって移動する（図２参照）。
【００２０】
次に、図３に示すように、車両運転者が左方向へ転舵するためにステアリングホイールを操作すると、ステアリングホイールの回動運動がステアリングラック１８で車両幅方向に沿う直線運動に変換され、ステアリングラック１８が車体側部材１４の上方から車輪Ｗ側（図中、左側）へ移動する。ステアリングラック１８の左方移動により、ラック部材１９に取り付けたタイロッド１３を介して、ナックルアーム１１ａを車輪Ｗ側へと押し出す。この結果、ナックル１１が車両後方へと向きを変えて、車輪Ｗは車両幅方向左側へと向きを変え転舵される。
【００２１】
これと同時に、ラック部材１９に取り付けたリンクロッド２０を介して、アーム１６が、屈曲部を軸として反時計回り方向に回転し、コントロールロッド１７を車両中心側へと引き込む。車両中心側へと引き込まれるコントロールロッド１７を介して、エクステンションリンク１５が、長手方向略中心部を軸に時計回り方向に回転し、一方の自由端１５ａが外側、即ち、車輪Ｗ側へと移動する。この結果、ナックル１１、即ち、車輪Ｗは、転舵されると同時に移動量ｅ分、車両外側へ向かって移動する（図３参照）。
【００２２】
そして、車両運転者が、例えば、車両の旋回走行を終了するために、ステアリングホイールを切り戻して車輪Ｗを転舵状態から直進状態へと変更する操作を行うと、車輪Ｗは、上述した転舵時とは反対の手順で動作して転舵角が減少する。この転舵角の減少と同時に、車両外側へ向かって突出していた車輪Ｗ、即ち、ナックル１１は、転舵による移動量ｅ分、車両中心側へと戻って非転舵状態（図１参照）に復帰する。
【００２３】
従って、転舵動作に伴って車輪Ｗが車両外側へ向かって移動することにより、車輪Ｗの転舵を大舵角で行った場合でも車輪Ｗとホイールハウス内壁の間隔を十分確保することができ、転舵時に車輪Ｗがホイールハウス内壁に接触する虞が無い。このため、転舵時の最大舵角を大きくすることが可能になり、車両の最小回転半径を小さくすることができる。或いは、最大舵角を大きくする必要が無い場合、ホイールハウスの車両幅方向長さを短くして省スペース化を図ることができ、車両前部スペースの拡大に寄与することができる。
【００２４】
また、車両操舵装置１０は、転舵時に、車輪Ｗ、即ち、ナックル１１を車両外側へ移動させるためのアーム１６を、サスペンションリンク（ロアリンク）１２上に配置すると共に、アーム１６を回転させるためのリンクロッド２０及びナックル１１の向きを変えるタイロッド１３を、ラック部材１９を介してステアリングラック１８に直接連結している。
【００２５】
つまり、アーム１６をサスペンションリンク１２上に配置することにより、車両が走行時に路面から受ける振動を、サスペンションリンク１２と車体を結合するブッシュによって防止することができるので、ロードノイズ性能が向上する。また、タイロッド１３をステアリングラック１８に直接連結することにより、通常のサスペンションと同様に、ホイールストロークに伴うトー変化を最適化することが容易になり、ステアリングラック１８の車両レイアウト時の自由度に影響を及ぼすことが無い。
【００２６】
このように、この発明に係る車両操舵装置１０は、車両に備えられた転舵用の車輪Ｗを自転自在に支持するナックル１１を、車両上下方向に揺動可能に懸架するサスペンションリンク１２と、サスペンションリンク１２上に配置され、ステアリング操作によるステアリングラック１８の移動に伴い回動するアーム１６と、サスペンションリンク１２の揺動端部１２ｂに回動自在に軸支され、両側自由端の一方１５ａにナックル１１を連結したエクステンションリンク１５と、アーム１６とエクステンションリンク１５の他方の自由端１５ｂを連結し、アーム１６の回動に伴いナックル１１を車両幅方向に沿って進出退避させるコントロールロッド１７とを有し、操舵時に、ナックル１１を非操舵時より外側に移動させる。
【００２７】
そして、車輪Ｗの非転舵時、アーム１６とサスペンションリンク１２の連結点ａ、アーム１６とコントロールロッド１７の連結点ｂ、及びコントロールロッド１７とエクステンションリンク１５の連結点ｃが一直線上に位置するように配置し（図１参照）、更に、ステアリングラック１８の移動によりアーム１６を回転させるリンクロッド２０と、ナックルアーム１１ａに連結されたタイロッド１３を、共に、ステアリングラック１８に固定された１本のラック部材１９に直接連結している。
【００２８】
従って、ステアリング装置からの操舵入力によりステアリングラック１８が車両幅方向へ移動するのに伴い、タイロッド１３はナックル１１の向きを変えて転舵を行い、同時に、リンクロッド２０がアーム１６をサスペンションリンク１２上で回転させて、コントロールロッド１７を車両中心側へと引き込むことにより、エクステンションリンク１５が揺動端部１２ｂを中心に回転し、ナックル１１及び車輪Ｗが車両外側に移動する。
【００２９】
この結果、車輪転舵に伴い、ナックル１１を車両外側へ押し出すことができ、転舵時に車輪Ｗが接触する虞があるホイールハウス内壁や車体部品等との距離を広げること、即ち、転舵時の車輪移動空間を広くすることができるので、ホイールハウスを拡幅する必要が無く、車両レイアウトの自由度が向上する。また、転舵角を大きく設定することが可能になるので、車両の最小回転半径を小さくすることができ、車両取り回し性が向上する。更に、タイロッド１３が、ラック部材１９に連結されていてアーム１６には連結されていないため、ホイールストロークに伴うトー変化に影響を及ぼすことが無く、不整路等走行時においても直進性を確保することができる。
【００３０】
また、アーム１６を、非転舵時、アーム１６とサスペンションリンク１２の連結点ａが、サスペンションリンク１２の揺動軸である直線Ｏ上に位置するように、配置している。これにより、アーム１６の揺動に伴うリンクロッド２０やコントロールロッド１７の引き込みや押し出しを回避することができるので、不整路等を走行する際に走行車両の直進性を確保することができる。
【００３１】
つまり、アーム１６とリンクロッドとの連結点が、サスペンションリンク１２の揺動軸である直線Ｏから離れた位置にある場合、ナックル１１に支持された車輪Ｗがバウンドリバウンドするとサスペンションリンク１２も車両上下方向に揺動し、サスペンションリンク１２に取り付けたアーム１６もサスペンションリンク１２の揺動軸である直線Ｏを中心に揺動してしまう。
【００３２】
アーム１６が揺動すると、アーム１６と連結するリンクロッド２０が車両内側へ引き込まれたり車両外側へ押し出されたりして、リンクロッド２０と機械的に連結されたステアリングホイールがリンクロッド２０の動きに連れ回されるので、ステアリングホイールを操作する車両運転者に負担がかかってしまう。また、リンクロッド２０と同様に、コントロールロッド１７も車両内側へ引き込まれたり車両外側へ押し出されたりして、ナックル１１に支持される車輪Ｗが転舵してしまい、走行安定性が損なわれる。
【００３３】
しかしながら、アーム１６を、非転舵時、リンクロッド２０の連結点ａがサスペンションリンク１２の揺動軸である直線Ｏ上に位置するように配置すれば、リンクロッド２０やコントロールロッド１７が車両内側へ引き込まれたり車両外側へ押し出されたりするのを回避することができる。
【００３４】
また、アーム１６の他端１６ｂとリンクロッド２０の連結位置が、アーム１６の回動中心である屈曲部から十分離間していることにより、ラック部材１９を介してリンクロッド２０が連結されたステアリングラック１８のラックストロークに対し、アーム１６の回転量を少なくすることができるため、転舵による変化量が微小な微舵領域においても、確実に対応することができる。
【００３５】
また、リンクロッド２０を、車輪非転舵時、ステアリングラック１８と略平行に位置するように、つまり、リンクロッド２０の長軸方向とステアリングラック１８の移動方向が同じ向きになるように配置されているので、ステアリングラック１８の移動力を、アーム１６を回動させる力に効率良く変換することができる。
【００３６】
なお、タイロッド１３は、非転舵時、その長軸方向とステアリングラック１８の移動方向が同じ向きになるように配置しても良い（図１想像線参照）。タイロッド１３の向きがステアリングラック１８の移動方向と一致することにより、ステアリングラック１８の移動力を、ナックル１１の向きを変える力に効率良く変換することが可能になる。つまり、ステアリングラック１８の移動量とナックル１１の回転角度量との関係が線形（変化率が一対一）となり、より良好な操舵感を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の一実施の形態に係る車両操舵装置の非転舵時の平面図である。
【図２】図１の車両操舵装置における右転舵時の平面図である。
【図３】図１の車両操舵装置における左転舵時の平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０ 車両操舵装置
１１ ナックル
１１ａ ナックルアーム
１２ サスペンションリンク
１２ａ，１２ａ 基端部
１２ｂ 揺動端部
１３ タイロッド
１４ 車体側部材
１５ エクステンションリンク
１５ａ，１５ｂ 自由端
１６ アーム
１６ａ，１６ｂ 自由端
１７ コントロールロッド
１８ ステアリングラック
１９ ラック部材
２０ リンクロッド
Ｏ 揺動軸
Ｗ 車輪
ａ，ｂ，ｃ，ｄ 連結点
ｅ 移動量
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両操舵装置に関し、特に、車輪転舵時におけるホイールハウス内のアクスルの動きを制御する車両操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステアリングホイールの操作により前方の車輪を転舵し車両の進行方向を変える車両操舵装置が知られている。転舵時、車輪は、一般に、ホイールハウス内部でキングピン軸を中心にその前部或いは後部が車幅方向内側或いは車幅方向外側に向きを変える。このため、転舵角を大きくすると、車幅方向内側に向きを変えた車輪の一部がホイールハウス内壁等に触れてしまう虞がある。
【０００３】
このような車輪とホイールハウス内壁等の接触の虞を回避するため、ホイールハウスを車幅方向に広げようとすると、車輪の最大転舵角を大きくすることができるものの、ホイールハウスを広げた分、エンジンルーム等のための車両前部スペースが狭くなる。車両前部スペースが狭くなれば、大型のエンジンやトランスミッション等を搭載することができなくなってしまう。
【０００４】
そこで、車輪の最大転舵角を大きく取ることができる転舵装置が提案されている。例えば、ナックルとラックアンドピニオン式伝達機構を連接するリンクロッドの中間部に伸縮連結装置を挿入配置し、車両の旋回半径内側にある車輪が最大転舵角に達した場合であっても、旋回半径外側にある車輪の最大転舵角を増やすようにした転舵装置である（特許文献１参照）。この転舵装置により、大舵角時のアッカーマン特性を可変にして、操舵リンク装置の作動のために必要なスペースを少なくすることが可能になる。
【特許文献１】特開２００４−１６３３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の転舵装置（特許文献１参照）においても、旋回半径内側にある車輪の転舵角を増加させることができないため、車輪の最大転舵角が制約を受けることについては解消されず、車輪の最大転舵角を大きくすることと車両前部スペースが狭くなることを一体的に解決することにはならない。つまり、外輪の舵角は増えることになるが、増えた舵角分、タイヤハウスを拡幅する必要がある。
この発明の目的は、ホイールハウスを拡幅すること無く、また、車両前部スペースを狭くすること無く、車輪の最大転舵角を大きく取ることができる車両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】
上記目的を達成するため、この発明に係る車両操舵装置は、車両に備えられた転舵用の車輪を自転自在に支持するナックルを、車両上下方向に揺動可能に懸架するサスペンションリンクと、前記サスペンションリンク上に配置され、ステアリング操作によるステアリングラックの移動に伴い回動するアームと、前記サスペンションリンクの揺動端部に回動自在に軸支され、両側自由端の一方に前記ナックルを連結したエクステンションリンクと、前記アームと前記エクステンションリンクの他方の自由端を連結し、前記アームの回動に伴い前記ナックルを車両幅方向に沿って進出退避させるコントロールロッドとを有し、前記車輪の非転舵時、前記アームと前記サスペンションリンクの連結点、前記アームと前記コントロールロッドの連結点、及び前記コントロールロッドと前記エクステンションリンクの連結点が一直線上に位置するように配置し、前記ナックルと前記ステアリングラックをタイロッドにより連結し、前記ステアリングラックの移動に伴い前記ナックルの向きを変え前記車輪を転舵する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、ステアリング装置からの操舵入力によりステアリングラックが車両幅方向へ移動するのに伴い、タイロッドはナックルの向きを変えて車輪の転舵を行い、同時に、アームがサスペンションリンク上で回転して、コントロールロッドを車両中心側へと引き込むことにより、エクステンションリンクが揺動端部を中心に回転し、ナックル及び車輪が車両外側に移動するので、ホイールハウスを拡幅すること無く、また、車両前部スペースを狭くすること無く、車輪の最大転舵角を大きく取ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る車両操舵装置の非転舵時の平面図である。図２は、図１の車両操舵装置における右転舵時の平面図であり、図３は、図１の車両操舵装置における左転舵時の平面図である。
【０００９】
図１から図３に示すように、車両操舵装置１０は、車両に備えられた転舵用の車輪Ｗを自転自在に支持するナックル１１、ナックル１１を車両上下方向に揺動可能に懸架するサスペンションリンク（ロアリンク）１２、ステアリング装置（図示しない）からの出力をナックル１１に伝達するタイロッド１３を有しており、ステアリングホイール（図示しない）の操作に伴ってタイロッド１３が移動しナックル１１が車両前後方向に向きを変えることにより車輪Ｗを転舵する。
【００１０】
この車両操舵装置１０は、前輪を転舵輪とする車両のフロントサスペンションに適用した例であり、フロントサスペンションには、例えば、ストラット型が用いられ、ステアリング装置には、例えば、ラックアンドピニオン式が用いられる。
【００１１】
ナックル１１を懸架するサスペンションリンク１２は、車両側面側に配置した車体側部材１４に取り付けた２箇所の基端部１２ａ，１２ａと、車輪Ｗ側に突出する１箇所の揺動端部１２ｂを有している。このサスペンションリンク１２は、２箇所の基端部１２ａ，１２ａ、即ち、サスペンションリンク１２の車体側部材取り付け位置を通る直線Ｏを軸として、車両上下方向に揺動する。揺動端部１２ｂには、ピンジョイントによって連結されたエクステンションリンク１５が装着されている。エクステンションリンク１５は、車輪接地面に沿って回動するようにその長手方向略中心部が揺動端部１２ｂに回動自在に軸支されており、回動時、リンク両側の各自由端１５ａ，１５ｂが、揺動端部１２ｂを中心とする円弧上を移動して車体側部材１４に対し接近し或いは離反する。
【００１２】
エクステンションリンク１５の一方の自由端１５ａには、ナックル１１が車輪接地面に沿って回動自在に軸支されている。つまり、ナックル１１は、車両上下方向に延びるキングピン軸を形成するピンジョイントを介して、キングピン軸と略直交する平面上を車両前後方向に回動するように、エクステンションリンク１５に装着される。このナックル１１の上端は、車両上下方向に沿って配置されたストラット部材（図示しない）に取り付けられている。
【００１３】
サスペンションリンク１２の車両前方側上面には、平面形状が逆向き略Ｌ字形のアーム１６が装着されている。アーム１６は、その屈曲部が、車両上下方向に位置する回転軸を持つピンジョイントにより、サスペンションリンク１２の前方側基端部１２ａの前方に軸支されており、車輪接地面に沿って自在に回動する。アーム１６の一方の自由端１６ａとエクステンションリンク１５の他方の自由端１５ｂは、両端にボールジョイントを有するコントロールロッド１７によって、それぞれ回動自在に連結されている。よって、アーム１６の回動に伴い、コントロールロッド１７を介してナックル１１が車両幅方向に沿って進出し或いは退避する。
【００１４】
このアーム１６は、車両運転者（図示しない）がステアリングホイールを操作しない非転舵時（例えば、直進走行時）、アーム１６とサスペンションリンク１２の連結点ａ、アーム１６とコントロールロッド１７の連結点ｂ、及びコントロールロッド１７とエクステンションリンク１５の連結点ｃが一直線上に位置するように、配置される（図１参照）。加えて、アーム１６は、上述した非転舵時、アーム１６とサスペンションリンク１２の連結点ａが、サスペンションリンク１２の車体側部材取り付け位置を通る直線Ｏ（サスペンションリンク１２の揺動軸）上に位置するように、配置される（図１参照）。
【００１５】
また、アーム１６の上方の車体側には、ステアリングラック１８に連動するラック部材１９が隣接配置されている。板状のラック部材１９は、車両幅方向に沿って移動するステアリングラック１８の端部に、ステアリングラック１８に対し略直交して固定されており、ステアリングラック１８と共に車両幅方向に横移動する。つまり、ステアリングホイールの回動運動は、ステアリングラック１８で車両幅方向に沿う直線運動に変換されるので、ステアリングラック１８は、ステアリングホイールの転舵角に応じ、車両幅方向に沿って車両左側面側或いは車両右側面側に移動する。
【００１６】
このラック部材１９の車両前方側とアーム１６の他方の自由端１６ｂは、両端にボールジョイントを有するリンクロッド（エクステンションロッド）２０によって、それぞれ回動自在に連結されている。アーム１６の他方の自由端１６ｂとリンクロッド２０の連結は、アーム１６の回動中心である屈曲部から十分離間した位置で行われている。リンクロッド２０は、車両運転者がステアリングホイールを操作しない非転舵時、リンクロッド２０とアーム１６の連結点ｄが、サスペンションリンク１２の揺動軸である直線Ｏ上に位置するように、且つ、ステアリングラック１８と略平行に、配置される（図１参照）。また、ラック部材１９の車両後方側とナックル１１の車両前方側に突設されたナックルアーム１１ａの突出端（自由端）は、両端にボールジョイントを有するタイロッド１３によって、それぞれ回動自在に連結されている。
【００１７】
続いて、この車両操舵装置１０による車輪操舵作用について説明する。先ず、図１に示すように、車両運転者（図示しない）がステアリングホイールを操作しない非転舵状態において、ステアリングラック１８の端部に取り付けたラック部材１９は、車体側部材１４の上方に位置しており、ナックルアーム１１ａが車両側面と略平行に、即ち、車輪Ｗが車両側面と略平行に位置している。このとき、エクステンションリンク１５も、ナックルアーム１１ａと同様に、車両側面と略平行な状態にあり、アーム１６とリンクロッド２０との連結点ｄが、サスペンションリンク１２の揺動軸である直線Ｏ上に位置し、コントロールロッド１７とタイロッド２１は、互いに略平行な状態にある。
【００１８】
次に、図２に示すように、車両運転者が右方向へ転舵するためにステアリングホイールを操作すると、ステアリングホイールの回動運動がステアリングラック１８で車両幅方向に沿う直線運動に変換され、ステアリングラック１８が車体側部材１４の上方から車両中心側（図中、右側）へ移動する。ステアリングラック１８の右方移動により、ラック部材１９に取り付けたタイロッド１３を介して、ナックルアーム１１ａが車両中心側へと引き込まれる。この結果、ナックル１１が車両前方へと向きを変えて、車輪Ｗは車両幅方向右側へと向きを変え転舵される。
【００１９】
これと同時に、ラック部材１９に取り付けたリンクロッド２０を介して、アーム１６が、屈曲部を軸として時計回り方向に回転し、コントロールロッド１７を車両中心側へと引き込む。車両中心側へと引き込まれるコントロールロッド１７を介して、エクステンションリンク１５が、長手方向略中心部を軸に時計回り方向に回転し、一方の自由端１５ａが外側、即ち、車輪Ｗ側へと移動する。この結果、ナックル１１、即ち、車輪Ｗは、転舵されると同時に移動量ｅ分、車両外側へ向かって移動する（図２参照）。
【００２０】
次に、図３に示すように、車両運転者が左方向へ転舵するためにステアリングホイールを操作すると、ステアリングホイールの回動運動がステアリングラック１８で車両幅方向に沿う直線運動に変換され、ステアリングラック１８が車体側部材１４の上方から車輪Ｗ側（図中、左側）へ移動する。ステアリングラック１８の左方移動により、ラック部材１９に取り付けたタイロッド１３を介して、ナックルアーム１１ａを車輪Ｗ側へと押し出す。この結果、ナックル１１が車両後方へと向きを変えて、車輪Ｗは車両幅方向左側へと向きを変え転舵される。
【００２１】
これと同時に、ラック部材１９に取り付けたリンクロッド２０を介して、アーム１６が、屈曲部を軸として反時計回り方向に回転し、コントロールロッド１７を車両中心側へと引き込む。車両中心側へと引き込まれるコントロールロッド１７を介して、エクステンションリンク１５が、長手方向略中心部を軸に時計回り方向に回転し、一方の自由端１５ａが外側、即ち、車輪Ｗ側へと移動する。この結果、ナックル１１、即ち、車輪Ｗは、転舵されると同時に移動量ｅ分、車両外側へ向かって移動する（図３参照）。
【００２２】
そして、車両運転者が、例えば、車両の旋回走行を終了するために、ステアリングホイールを切り戻して車輪Ｗを転舵状態から直進状態へと変更する操作を行うと、車輪Ｗは、上述した転舵時とは反対の手順で動作して転舵角が減少する。この転舵角の減少と同時に、車両外側へ向かって突出していた車輪Ｗ、即ち、ナックル１１は、転舵による移動量ｅ分、車両中心側へと戻って非転舵状態（図１参照）に復帰する。
【００２３】
従って、転舵動作に伴って車輪Ｗが車両外側へ向かって移動することにより、車輪Ｗの転舵を大舵角で行った場合でも車輪Ｗとホイールハウス内壁の間隔を十分確保することができ、転舵時に車輪Ｗがホイールハウス内壁に接触する虞が無い。このため、転舵時の最大舵角を大きくすることが可能になり、車両の最小回転半径を小さくすることができる。或いは、最大舵角を大きくする必要が無い場合、ホイールハウスの車両幅方向長さを短くして省スペース化を図ることができ、車両前部スペースの拡大に寄与することができる。
【００２４】
また、車両操舵装置１０は、転舵時に、車輪Ｗ、即ち、ナックル１１を車両外側へ移動させるためのアーム１６を、サスペンションリンク（ロアリンク）１２上に配置すると共に、アーム１６を回転させるためのリンクロッド２０及びナックル１１の向きを変えるタイロッド１３を、ラック部材１９を介してステアリングラック１８に直接連結している。
【００２５】
つまり、アーム１６をサスペンションリンク１２上に配置することにより、車両が走行時に路面から受ける振動を、サスペンションリンク１２と車体を結合するブッシュによって防止することができるので、ロードノイズ性能が向上する。また、タイロッド１３をステアリングラック１８に直接連結することにより、通常のサスペンションと同様に、ホイールストロークに伴うトー変化を最適化することが容易になり、ステアリングラック１８の車両レイアウト時の自由度に影響を及ぼすことが無い。
【００２６】
このように、この発明に係る車両操舵装置１０は、車両に備えられた転舵用の車輪Ｗを自転自在に支持するナックル１１を、車両上下方向に揺動可能に懸架するサスペンションリンク１２と、サスペンションリンク１２上に配置され、ステアリング操作によるステアリングラック１８の移動に伴い回動するアーム１６と、サスペンションリンク１２の揺動端部１２ｂに回動自在に軸支され、両側自由端の一方１５ａにナックル１１を連結したエクステンションリンク１５と、アーム１６とエクステンションリンク１５の他方の自由端１５ｂを連結し、アーム１６の回動に伴いナックル１１を車両幅方向に沿って進出退避させるコントロールロッド１７とを有し、操舵時に、ナックル１１を非操舵時より外側に移動させる。
【００２７】
そして、車輪Ｗの非転舵時、アーム１６とサスペンションリンク１２の連結点ａ、アーム１６とコントロールロッド１７の連結点ｂ、及びコントロールロッド１７とエクステンションリンク１５の連結点ｃが一直線上に位置するように配置し（図１参照）、更に、ステアリングラック１８の移動によりアーム１６を回転させるリンクロッド２０と、ナックルアーム１１ａに連結されたタイロッド１３を、共に、ステアリングラック１８に固定された１本のラック部材１９に直接連結している。
【００２８】
従って、ステアリング装置からの操舵入力によりステアリングラック１８が車両幅方向へ移動するのに伴い、タイロッド１３はナックル１１の向きを変えて転舵を行い、同時に、リンクロッド２０がアーム１６をサスペンションリンク１２上で回転させて、コントロールロッド１７を車両中心側へと引き込むことにより、エクステンションリンク１５が揺動端部１２ｂを中心に回転し、ナックル１１及び車輪Ｗが車両外側に移動する。
【００２９】
この結果、車輪転舵に伴い、ナックル１１を車両外側へ押し出すことができ、転舵時に車輪Ｗが接触する虞があるホイールハウス内壁や車体部品等との距離を広げること、即ち、転舵時の車輪移動空間を広くすることができるので、ホイールハウスを拡幅する必要が無く、車両レイアウトの自由度が向上する。また、転舵角を大きく設定することが可能になるので、車両の最小回転半径を小さくすることができ、車両取り回し性が向上する。更に、タイロッド１３が、ラック部材１９に連結されていてアーム１６には連結されていないため、ホイールストロークに伴うトー変化に影響を及ぼすことが無く、不整路等走行時においても直進性を確保することができる。
【００３０】
また、アーム１６を、非転舵時、アーム１６とサスペンションリンク１２の連結点ａが、サスペンションリンク１２の揺動軸である直線Ｏ上に位置するように、配置している。これにより、アーム１６の揺動に伴うリンクロッド２０やコントロールロッド１７の引き込みや押し出しを回避することができるので、不整路等を走行する際に走行車両の直進性を確保することができる。
【００３１】
つまり、アーム１６とリンクロッドとの連結点が、サスペンションリンク１２の揺動軸である直線Ｏから離れた位置にある場合、ナックル１１に支持された車輪Ｗがバウンドリバウンドするとサスペンションリンク１２も車両上下方向に揺動し、サスペンションリンク１２に取り付けたアーム１６もサスペンションリンク１２の揺動軸である直線Ｏを中心に揺動してしまう。
【００３２】
アーム１６が揺動すると、アーム１６と連結するリンクロッド２０が車両内側へ引き込まれたり車両外側へ押し出されたりして、リンクロッド２０と機械的に連結されたステアリングホイールがリンクロッド２０の動きに連れ回されるので、ステアリングホイールを操作する車両運転者に負担がかかってしまう。また、リンクロッド２０と同様に、コントロールロッド１７も車両内側へ引き込まれたり車両外側へ押し出されたりして、ナックル１１に支持される車輪Ｗが転舵してしまい、走行安定性が損なわれる。
【００３３】
しかしながら、アーム１６を、非転舵時、リンクロッド２０の連結点ａがサスペンションリンク１２の揺動軸である直線Ｏ上に位置するように配置すれば、リンクロッド２０やコントロールロッド１７が車両内側へ引き込まれたり車両外側へ押し出されたりするのを回避することができる。
【００３４】
また、アーム１６の他端１６ｂとリンクロッド２０の連結位置が、アーム１６の回動中心である屈曲部から十分離間していることにより、ラック部材１９を介してリンクロッド２０が連結されたステアリングラック１８のラックストロークに対し、アーム１６の回転量を少なくすることができるため、転舵による変化量が微小な微舵領域においても、確実に対応することができる。
【００３５】
また、リンクロッド２０を、車輪非転舵時、ステアリングラック１８と略平行に位置するように、つまり、リンクロッド２０の長軸方向とステアリングラック１８の移動方向が同じ向きになるように配置されているので、ステアリングラック１８の移動力を、アーム１６を回動させる力に効率良く変換することができる。
【００３６】
なお、タイロッド１３は、非転舵時、その長軸方向とステアリングラック１８の移動方向が同じ向きになるように配置しても良い（図１想像線参照）。タイロッド１３の向きがステアリングラック１８の移動方向と一致することにより、ステアリングラック１８の移動力を、ナックル１１の向きを変える力に効率良く変換することが可能になる。つまり、ステアリングラック１８の移動量とナックル１１の回転角度量との関係が線形（変化率が一対一）となり、より良好な操舵感を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の一実施の形態に係る車両操舵装置の非転舵時の平面図である。
【図２】図１の車両操舵装置における右転舵時の平面図である。
【図３】図１の車両操舵装置における左転舵時の平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０ 車両操舵装置
１１ ナックル
１１ａ ナックルアーム
１２ サスペンションリンク
１２ａ，１２ａ 基端部
１２ｂ 揺動端部
１３ タイロッド
１４ 車体側部材
１５ エクステンションリンク
１５ａ，１５ｂ 自由端
１６ アーム
１６ａ，１６ｂ 自由端
１７ コントロールロッド
１８ ステアリングラック
１９ ラック部材
２０ リンクロッド
Ｏ 揺動軸
Ｗ 車輪
ａ，ｂ，ｃ，ｄ 連結点
ｅ 移動量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に備えられた転舵用の車輪を自転自在に支持するナックルを、車両上下方向に揺動可能に懸架するサスペンションリンクと、
前記サスペンションリンク上に配置され、ステアリング操作によるステアリングラックの移動に伴い回動するアームと、
前記サスペンションリンクの揺動端部に回動自在に軸支され、両側自由端の一方に前記ナックルを連結したエクステンションリンクと、
前記アームと前記エクステンションリンクの他方の自由端を連結し、前記アームの回動に伴い前記ナックルを車両幅方向に沿って進出退避させるコントロールロッドとを有し、
前記車輪の非転舵時、前記アームと前記サスペンションリンクの連結点、前記アームと前記コントロールロッドの連結点、及び前記コントロールロッドと前記エクステンションリンクの連結点が一直線上に位置するように配置し、
前記ナックルと前記ステアリングラックをタイロッドにより連結し、前記ステアリングラックの移動に伴い前記ナックルの向きを変え前記車輪を転舵する車両操舵装置。
【請求項２】
車輪非転舵時、前記アームの前記ステアリングラックとの連結点が、前記サスペンションリンクの車体側部材取り付け位置を通る前記サスペンションリンクの揺動軸上に位置する請求項１に記載の車両操舵装置。
【請求項３】
前記アームと前記ステアリングラックは、前記アームの前記コントロールロッドとの連結点とは別の自由端に取り付けたリンクロッドを介して連結されている請求項１または２に記載の車両操舵装置。
【請求項４】
車輪非転舵時、前記リンクロッドの長軸方向と前記ステアリングラックの移動方向が同じ向きに配置される請求項３に記載の車両操舵装置。
【請求項５】
車輪非転舵時、前記タイロッドの長軸方向と前記ステアリングラックの移動方向が同じ向きに配置される請求項１から４のいずれか一項に記載の車両操舵装置。
【請求項１】
車両に備えられた転舵用の車輪を自転自在に支持するナックルを、車両上下方向に揺動可能に懸架するサスペンションリンクと、
前記サスペンションリンク上に配置され、ステアリング操作によるステアリングラックの移動に伴い回動するアームと、
前記サスペンションリンクの揺動端部に回動自在に軸支され、両側自由端の一方に前記ナックルを連結したエクステンションリンクと、
前記アームと前記エクステンションリンクの他方の自由端を連結し、前記アームの回動に伴い前記ナックルを車両幅方向に沿って進出退避させるコントロールロッドとを有し、
前記車輪の非転舵時、前記アームと前記サスペンションリンクの連結点、前記アームと前記コントロールロッドの連結点、及び前記コントロールロッドと前記エクステンションリンクの連結点が一直線上に位置するように配置し、
前記ナックルと前記ステアリングラックをタイロッドにより連結し、前記ステアリングラックの移動に伴い前記ナックルの向きを変え前記車輪を転舵する車両操舵装置。
【請求項２】
車輪非転舵時、前記アームの前記ステアリングラックとの連結点が、前記サスペンションリンクの車体側部材取り付け位置を通る前記サスペンションリンクの揺動軸上に位置する請求項１に記載の車両操舵装置。
【請求項３】
前記アームと前記ステアリングラックは、前記アームの前記コントロールロッドとの連結点とは別の自由端に取り付けたリンクロッドを介して連結されている請求項１または２に記載の車両操舵装置。
【請求項４】
車輪非転舵時、前記リンクロッドの長軸方向と前記ステアリングラックの移動方向が同じ向きに配置される請求項３に記載の車両操舵装置。
【請求項５】
車輪非転舵時、前記タイロッドの長軸方向と前記ステアリングラックの移動方向が同じ向きに配置される請求項１から４のいずれか一項に記載の車両操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１５１１０１（Ｐ２００６−１５１１０１Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４２３２５（Ｐ２００４−３４２３２５）
【出願日】平成１６年１１月２６日（２００４．１１．２６）
【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１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２６日（２００４．１１．２６）
【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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