CN100509521C - 车辆转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆转向装置(100)，包括车轮支撑构件(110)和线性支撑机构(300)，线性支撑机构(300)包括支撑在车身上的构件(302、304)，并支持车轮支撑构件(110)的转动支点(110d)。该转向装置还包括第一臂部分(200)，和具有连接到车轮支撑构件(110)的拉杆(400)的转向机构，并且使车轮支撑构件(110)在转向期间与拉杆(400)的移动连动而绕转动支点(110d)旋转。第一臂构件(200)经由线性支撑机构(300)使得转动支点(110d)与拉杆(400)的移动连动而在车辆宽度方向上向外侧线性或者近似线性运动。

Description

车辆转向装置
技术领域
本发明涉及车辆转向装置，所述车辆转向装置具有使形成转向节主销轴线的车轮支撑构件的转动支点在车辆的宽度方向上运动的机构。
背景技术
公知转向装置具有车轮和可旋转地将车轮支撑在车辆一侧的转向节，并且转向装置通过转动转向节来执行车轮的转向。存在有一种转向装置，其中当执行转向时，转向节在车辆宽度的方向上被向外推动，使得其运动远离车辆的侧面而使车轮转向(例如，参照日本专利公开No.JP-A-2005-53471)。
然而，在上述转向装置中，该结构使得通过使连杆在预定方向上转动而使转向节在车辆的宽度方向上被向外推动。由于这个原因，取决于转向方向(向外转或者向内转)，存在其中连杆的转动方向和车轮的转向方向是相反方向的情况。在此情况下，轮胎转向角变小，并且转向效率变差。
发明内容
本发明目的是提供一种无论转向方向如何都能够实现具有高转向效率的转向角特性的车辆转向装置。
本发明的第一方面涉及一种车辆转向装置，包括车轮支撑构件，其可旋转地支撑车轮；转向机构，其包括连接到所述车轮支撑构件的拉杆，并在转向期间与所述拉杆的移动连动，使所述车轮支撑构件绕形成转向节主销轴线的所述车轮支撑构件的第一转动支点旋转。所述车辆转向装置设置有：线性支撑机构，其包括至少两个支撑在车身上的构件，并支撑所述第一转动支点使得其可以在车辆宽度方向上或者在与车辆纵向方向倾斜的方向上线性或者近似线性的运动；第一臂构件，所述第一臂构件的一端可转动地支撑在所述车身上，所述第一臂构件的另一端在所述车辆的宽度方向上在所述第一转动支点的外侧处由所述车轮支撑构件可转动地支撑，其中所述第一臂构件通过所述线性支撑机构限制所述车轮支撑构件的位置，使得所处车辆支撑构件的所述第一转动支点与所述拉杆的移动连动，向车辆宽度方向外侧线性地或者近似线性地运动。
在此车辆转向装置中，当车轮支撑构件位于转向角中立状态时，车轮支撑构件的第一转动支点可以设定为，当从车辆上方观察时第一转动支点布置在与从第一臂构件延伸的直线大致相同的直线上。
通过这样做，因为消除了由于车轮转向方向的不同而引起的车轮支撑构件的第一转动支点的运动模式的不同，所以无论转向角如何都可以实现正确的轮胎转向角。
在上述车辆转向装置中，线性支撑机构可以由支撑在车身上的第一连杆构件和第二连杆构件，以及将第一连杆构件和第二连杆构件连接的第三连杆构件形成，其中，车轮支撑构件的第一转动支点设置在第三连杆构件上。
在上述车辆转向装置中，线性支撑机构可以包括支撑在车身上的第一连杆构件和第二连杆构件，以及将第一连杆构件和第二连杆构件连接的第三连杆构件，车轮支撑构件的第一转动支点设置在第三连杆构件上，并且车轮支撑构件的第二转动支点设置在第一连杆构件或者第二连杆构件上，其中车轮支撑构件可以具有第一构件、第二构件和第三构件，第一构件被支撑以绕第一转动支点可转动并且可旋转地支撑车轮，第二构件被支撑以绕第二转动支点可转动，并且在车辆宽度方向上在第二转动支点的外侧处可转动地支撑第一臂构件的另一端，第三构件将第一构件和第二构件连接。
在上述车辆转向装置中，当车轮支撑构件位于转向角中立状态时，从车辆上方观察，车轮支撑构件的第二转动支点可以布置在与从第一臂构件延伸的直线大致相同的直线上。
通过这样做，因为消除了由于车轮转向方向的不同而引起的车轮支撑构件的第一转动支点的运动模式的不同，所以无论转向角如何都可以实现正确的轮胎转向角。
在上述车辆转向装置中，转向节主销轴线的倾斜度随着车轮支撑构件的第一转动支点向车辆宽度方向上的外侧的运动，而变化到竖直直立方向。通过这样作，可以减小使车辆转向时的主销后倾轨迹(caster trail)的尺寸，并减小为转向所需的力的大小。
在上述车辆转向装置中，车辆转向装置还包括第二臂构件，第二臂构件的一端可转动地支撑在车身上，第二臂构件的另一端可转动地连接到车轮支撑构件，其中将车轮支撑构件的第一转动支点和第二臂构件的另一端的连接点相连接的直线建立转向节主销轴线，第二臂构件可以布置为使得转向节主销轴线的倾斜度随着车轮支撑构件的第一转动支点的运动，而变化到竖直直立方向。
根据本发明，可以获得无论转向方向如何都能够实现具有高转向效率的转向角特性的车辆转向装置。
附图说明
参照附图，从以下对优选实施例的描述，本发明的前述和/或者其他的目的、特征和优点将变得更加清楚，其中类似的标号用于表示类似元件，在附图中：
图1是示出根据本发明第一实施例的车辆转向装置100的斜视图，其处于该转向装置应用到具有滑柱式悬架的车辆的状态；
图2是示出线性支撑机构300的简化模型的平面视图；
图3A至图3C是根据第一实施例的转向装置100的平面视图，其中，图3A示出当转向角中立时右车轮的状态，图3B示出当向右转时右车轮的状态，图3C示出当向左转时右车轮的状态；
图4是示出根据第一实施例的车辆转向装置100的变化方案的斜视图；
图5是根据本发明第二实施例的车辆转向装置101的斜视图，其处于该转向装置应用到具有双叉形杆式悬架的状态；
图6A和图6B是示出根据第二实施例的车辆转向装置101的平面视图，其中图6A示出当转向角是中立时的状态，图6B示出当向右转时的状态；
图7是示出根据本发明第三实施例的车辆转向装置102的斜视图，其处于该转向装置应用到具有双叉形杆式悬架的状态；
图8A至图8C是根据第三实施例的车辆转向装置102的平面视图，其中图8A示出当转向角中立时右车轮的状态，图8B示出当向右转时右车轮的状态，图8C示出当向左转时右车轮的状态；
图9是根据本发明第四实施例的车辆转向装置103的简化平面视图；
图10A和图10B是根据第四实施例的车辆转向装置103的平面视图，其中图10A示出当向左转时右车轮的状态，图10B示出当向右转时右车轮的状态。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明优选实施例。图1是示出根据本发明第一实施例的车辆转向装置在将该实施例应用于具有滑柱式悬架的车辆的情况下从车辆的外侧观察的斜视图。图1示出与转向车轮之一相关的元件。其它转向车轮示例的元件除了左右对称而引起的形式差异之外可以大致与第一实施例相同。为了有助于对图1的理解，已经省略车轮和轮胎。驱动轴连接到省略的车轮。
本实施例的车辆转向装置100具有经由轴承可旋转地支撑车轮的转向节110。转向节110具有向上和向下延伸的臂部110a、110b。
支撑车辆的滑柱组件70的下侧(减振器30的活塞缸34的下端)连接到转向节110的上侧处的臂部110a。滑柱组件70的上侧经由上支撑10支撑在车身上。上支撑10设置在发动机隔室内的悬架支撑罩上。起着支撑杆作用的减振器30的活塞杆的上端部经由诸如橡胶等的弹性体支撑在上支撑10上。滑柱组件70在上下弹簧片之间设置有螺旋弹簧40，以绕减振器30缠绕。
部位110c(以下称为转向节臂部110c)形成为从转向节110的下侧处的臂部110b向宽度方向上的内侧延伸。从上方观察时，转向节臂部110c呈L形，并且由在车辆的宽度方向上延伸的部位和在车辆向后方向上延伸的部位形成。转向节臂部110c可以是与转向节110分离的部件，在这情况下，其可以通过螺栓等与转向节110连接。在本实施例中，包括转向节臂部110c的转向节110可以被认为是“车轮支撑构件”。
根据本实施例的车辆转向装置100还具有控制臂200、线性支撑机构300和拉杆400。
控制臂200的车轮侧端部200a在设置于转向节110的转向节臂部110c上的转动支点202处可转动地连接到转向节110。在转动支点202处的支撑模式可以是基本允许自由旋转(例如，球节等)的支撑模式，并且可以是允许经由弹性部件(例如，衬套)而旋转的支撑模式。
控制臂200的车身侧端部200b在设置于车身上的转动支点204处可转动地连接到车身。可以由球节或者衬套等实现相同方式的支撑模式。控制臂200在转动支点202和转动支点204处的转动轴线建立在车辆的大致上/下方向上。
拉杆400的一端可转动地连接到转向节臂部110c。拉杆400的另一端连接到向车辆左右方向延伸的齿条(未示出)。包括拉杆400的转向装置能够具有适合任意结构。例如，在齿条齿轮转向的情况下，当转向车轮转弯时，齿轮轴的旋转转换成齿条的左右移动。通过齿条的这种左右移动，车轮经由拉杆400转向。
转向节臂部110c经由线性支撑机构300支撑，以能够在车辆的宽度方向上进行线性运动或者近似的线性运动。在本实施例中，线性支撑机构300是由两个在车辆的前后方向上延伸的连杆构件302、304和将两个连杆构件302、304连接的第三连杆构件(连接连杆)形成的瓦特连杆(Wattslink)机构。第一和第二连杆构件302、304中每个的一端可转动地连接到车身，并且其另一端可转动地连接到第三连杆构件306。以相同的方式，这些元件的支撑模式可以由球节或者衬套实现。这些转动轴线被设定为大致在车辆的上/下方向上。
类似于转向节臂部110c，第三连杆构件306在车辆的宽度方向上延伸。第三连杆构件306设定成使得转向节臂部110c的转动支点110d(即，转向节110的转动支点110d)位于在第一和第二连杆构件302、304之间的连接点处。即，转向节110相对于线性支撑机构300的第三连杆构件306可转动地支撑在转动支点110d处。在转动支点110d处的支撑模式能够用球节实现。转向节110在转动支点110d处的转动轴线被设定成大致在车辆的上/下方向。在此情况下，转向节主销轴线对应于将形成下球节的中心的转动支点110d与上支架10的弹性体的旋转中心(弹性中心)相连接的直线。下面，为了将转动支点110d与其它转动支点202、204等区别开，转动支点110d将称为“下球节中心110d”。
图2是示出线性支撑机构300的简化模型的俯视图。图2示出在标称位置(转向中立位置)的线性支撑机构300。还示出了下球节中心110d随线性支撑机构300运动的轨迹。根据瓦特连杆机构，下球节中心110d的轨迹在标称位置区域中是直线(近似直线)。这样，根据作为瓦特连杆机构的线性支撑机构300，下球节中心110d被支撑以允许在车辆的宽度方向上近似线性运动。通过代替瓦特连杆机构来作为近似线性运动机构的各种滑动机构可以实现线性支撑机构300。或者，线性支撑机构300能够通过诸如罗伯特机构(Robert mechanism)之类的其它近似线性运动机构来实现。例如，在使用利用滑块机构的近似线性运动机构的情况下，形成滑槽以在第三连杆构件306或者转向节臂部110c(在车辆宽度方向上延伸的部分)中在车辆宽度方向上延伸。这样做，可以在滑槽内侧可滑动地支撑下球节110d。
图3A至3C是示出在转向期间车辆转向装置100的运动的俯视图。在图3A至3C中，车辆转向装置100的主要构成元件以简化模型示出。
图3A示出在转向中立状态下车辆转向装置100的右轮处的状态，图3B示出当向右转(向外侧转向)时车辆转向装置100的右轮处的状态，图3C示出当向左转(向内侧转向)时车辆转向装置100的右轮处的状态。
例如，对于向右转向，操作转向盘，并且齿条(和拉杆400)向车辆宽度方向上的内侧移动，使得如在图3B中示出，转向节臂部110c开始绕下球节中心110d转动。控制臂200与拉杆400的上述移动连动，而绕转动支点204向右转动。在此情况发生时，因为转向节110的转向节臂部110c通过经由转动支点202与控制臂200的连接而在车辆宽度方向的位置受到限制，所以如图3B中的箭头所示转向节臂部110c向车辆宽度方向上的外侧运动。结果，如图3B所示，转向节臂部110c(下球头中心110d)经由线性支撑机构300向车辆宽度方向上的外侧线性运动。
换言之，在转向节臂部110c和控制臂200之间的连接点(转动支点202)与拉杆400的上述移动连动，趋于绕下球节中心110d和控制臂200的车身侧端部上的转动支点204两者作为支点转动。当此情况发生时，因为绕下球节中心110d作为转动支点的转动半径小于绕转动支点204作为转动支点的转动半径，所以控制臂200的转动角逐渐增大。伴随着该增大，通过转向节臂部110c绕下球节中心110d的转动而使转向节臂部110c的连接点向车辆内侧的拉入量相对于通过控制臂200的转动而使转向节臂部110c的该连接点(转动支点202)向车辆内侧的拉入量不足。由此原因，力将作用而将转向节臂部110c的下球节中心110d推向车辆外侧。结果，如在图3B中所示，转向节臂部110c的下球节中心110d经由线性支撑机构300向车辆宽度方向上的外侧线性运动。
同样，例如对于向左转向，操作转向盘，并且拉杆400向车辆宽度方向上的外侧移动。伴随着该移动，控制臂200与拉杆400的移动连动，绕转动支点204向左转动。当此情况发生时，通过转向节臂部110c经由转动支点202与控制臂200的连接，在车辆宽度方向的位置受到限制，且如图3C中的箭头所示转向节臂部110c试图向车辆宽度方向的外侧运动。结果，如在图3C中所示，转向节臂部110c(下球节中心110d)经由线性支撑机构300向车辆宽度方向上的外侧线性运动。
因而，根据本实施例，当执行转向时，可以使下球节中心110d与转向装置的运动连动而向车辆宽度方向上的外侧运动。即，可以根据转向角，使转向节主销轴线向车辆外侧运动。这样做，可以增大轮胎转向角，同时避免转向时轮胎和侧面构件(轮壳)之间的干涉。
在本实施例中，因为可以通过使用线性支撑机构300引起下球节中心110d的线性移动，所以不会由于转向方向的差异而在轮胎转向角上发生显著差异。
在本实施例中，如在图3A中所示，当从上方观察时，转向节臂部110c和控制臂200之间的连接点(转动支点202)、下球节中心110d和控制臂200的车身侧端部的转动支点204的三个点大致布置在直线上。由此，对于向右转向和向左转向，可以使下球节中心110d以大致相同的方式向车辆宽度方向上的外侧线性运动。这样做，不会由于转向方向的差异而发生转向节主销轴线向车辆宽度方向上的外侧的运动量的显著差异，结果，对于向左转向和向右转向两者都可以获得相同的最大轮胎转向角。
根据本实施例，如上所述，伴随转向角的增大，控制臂200的转动角也逐渐增大。伴随着该增大，通过转向节臂部110c绕下球节中心110d转动而使转向节臂部110c的连接点向车辆内侧的拉入量相对于通过控制臂200的转动而使转向节臂部110c的该连接点(转动支点202)向车辆内侧的拉入量不足。由此原因，力将作用在将转向节臂部110c的下球节中心110d推向车辆外侧。该力作用以辅助转向节臂部110c绕下球节中心110d的转动，由此能够在大的转向角区域上减小转向力。
在本实施例中，尽管转向节110和控制臂200的连接点(转动支点202)设置在转向节臂部110c上，但是只要其比下球节中心110d在车辆宽度方向上设置得更向外侧，其可以设定在转向节110的任何部位上。
在本实施例中，尽管拉杆400在车辆纵向上连接在车轮后方，但是拉杆400可以可选地在车辆纵向方向上连接到车轮的前方。而且，拉杆400可以经由控制臂200连接到转向节110(转向节臂部110c)。即，拉杆400可以连接到控制臂200的中心部等，由此，控制臂与拉杆400连动，而绕转动支点204转动。同样在这情况下，伴随控制臂200绕转动支点204的转动，转向节臂部110c绕下球节中心110d转动(并也转向)，并且下球节中心110d向车辆外侧线性运动(即，转向节主销轴线向车辆外侧运动)。
在根据本实施例的车辆转向装置中，上述元件可以布置在上侧，悬架装置可以布置在下侧(即，可以上下倒置)。例如，在图4所示的变化方案中，在转向节110的下侧上的臂部110b经由下臂150可转动地连接到车身(车架等)。下臂150的转动轴由扭杆42而形成，旋转式减振器36(例如，电磁式减振器)连接到下臂150的转动轴。在此变化方案中，通过扭杆42随着下臂150在上下方向上的摆动而产生的弹性力以及旋转式减振器36的衰减力的作用而减轻当车轮上下运动时(当弹起和反弹时)的振动。
图5是示出根据本发明第二实施例的车辆转向装置在该转向装置应用于具有双叉形杆式悬架的车辆的状态下从车辆的外侧观察的斜视图。图5示出了与转向车轮之一相关的元件。其它转向车轮示例的元件除了左右对称引起的形式差异以外与第二实施例中的情况大致相同。为了有助于理解图5，已经省略车轮和轮胎。驱动轴连接到省略的车轮。
本实施例的车辆转向装置101的主要特征是上臂160的结构。其它元件(尤其是下侧元件)可以与上述第一实施例的元件类似。相同的标号应用到这些元件，并已经省略其描述。
上臂160的车轮侧端部在设置于转向节110上侧的臂部110a上的转动支点162处可转动地连接到转向节110。在转动支点162处的支撑模式可以用球节实现。
上臂160的车身端部在设置于车身上的转动支点164处可转动连接到车身。在转动支点164处的支撑模式可以以相同的方式通过球节或者通过衬套来实现。上臂160在转动支点162和转动支点164处的转动轴线建立在车辆的大致上/下方向上。即，类似于控制臂200，上臂160构造成能够在大致水平面中转动(摆动)。
减振器30的活塞缸34的下端连接到上臂160的中部。线圈弹簧40设置在上下弹簧片之间，以绕减振器30缠绕。
在本实施例中的上臂160布置成当转向节110(转向节臂部110c)如上所述经由线性支撑机构300向车辆宽度方向上的外侧线性运动时，在车辆的向前方向上转动。即，如上所述，当转向节110(转向节臂部110c)与转向期间拉杆400的移动连动，而经由线性支撑机构300向车辆宽度方向的外侧线性运动时，支撑转向节110上部的上臂160与转向节110的运动连动，而被向车辆宽度方向上的外侧推动。当此情况发生时，本实施例的上臂160在车辆向前方向上转动，以吸收转向节110的上述移动。
图6A和6B是示出在根据本实施例的车辆转向装置在转向过程中操作的图。在描述上臂160的作用时将参照图6A和6B。由此，在图中省略了下侧元件(控制臂200和线性支撑机构300等)。
图6A以简易模型的形式示出车辆转向装置101在转向中立状态时的状态的俯视图(上侧)和侧视图(下侧)，图6B示出车辆转向装置101在向右转向(向外侧转向)时的状态的俯视图(上侧)和侧视图(下侧)。
在本示例中，如在图6A所示，当从侧面观察时，连接转动支点162和下球节中心110d的转向节主销轴线处于平常状态，其中其倾斜使得其上侧朝向车辆的后方。即，其具有正的后倾角。
当实现转向时(对于向左转向的情况是类似的)，如上所述，因为上臂160和转向节110之间的连接点(转动支点162)如在图6B中俯视图所示，在车辆的向前方向转动(由双点划线表示的转动前的状态)，转向节主销轴线的倾斜度变化到直立方向(后倾角直立)。即，后倾角(以及由此的后倾拖距)变小。
根据如上所述的本实施例，当执行转向时与转向装置的操作连动，转向节主销轴线的倾斜度发生变化，随着转向角增大，后倾拖距变小。通过这样做，在后倾拖距小的转向角区域上，轮胎相对于路面的摩擦力(阻力)变小，而可以减小转向所需的转向力的量。
尽管在本实施例中，通过上臂160使后倾拖距变小，但是在上下倒置的结构中，可以使用下臂通过相同的构思来减小后倾拖距。在此情况下，对于具有正后倾角的结构，下臂可以设置成使得当转向节110(转向节臂部110c)经由线性支撑机构300向车辆宽度方向上的外侧线性运动时，转向节110向车辆后方转动。
尽管本实施例是应用于具有双叉形杆式悬架的车轮的示例，但是对于不同类型的悬架的车辆可以进行相同类型的应用。例如，可以应用于具有如在图1所示的滑柱式悬架的车轮。在此情况下，例如，如果该结构是具有正后倾角的一种结构，则该结构使得转向节110(转向节臂部110c)能够经由线性支撑机构300向车辆宽度方向上的外侧并向车辆的后方斜角地近似线性运动。在此情况下，如上所述，与转向期间转向机构运动连动，因为下球节中心110d向车辆的后方运动，所以转向期间转向节主销轴线的倾斜度变化到直立方向。而且，该类型的结构(即，使下球节中心110d向车辆的斜后方向线性运动的结构)也可以应用到双叉形杆式悬架。
图7是示出根据本发明第三实施例的车辆转向装置在该转向装置应用到具有双叉形杆式悬架的车辆中的状态下从车辆外侧观察的斜视图。根据本实施例的车辆转向装置102，类似于上述第一实施例的元件，能够应用到具有任何类型悬架的车辆。
根据本实施例的车辆转向装置102可用具有与上述第二实施例相同的上侧元件。下侧元件描述如下。
如图7所示，在转向节110下侧处的臂部110b上形成向车辆宽度方向上的内侧延伸的部位112(称为转向节下部112)。转向节下部112的在车辆宽度方向的内侧上的端部可转动地连接到连接连杆114。连接连杆114在车辆纵向上延伸。连接连杆114连接在转向节下部112和向车辆后方以相对较大的偏移布置的转向节臂116之间。即，连接连杆114在车辆后方侧上的端部可转动地连接到向车辆后方偏移布置的转向节臂116。在本实施例中，包括转向节下部112、转向节臂116和连接连杆114的转向节110对应于权利要求中的“车轮支撑构件”。
根据本实施例的车辆转向装置102还具有控制臂200、线性支撑机构300和拉杆400。
控制臂200的轮侧端部200a在设置于转向节臂116上的转动支点206处可转动地连接到转向节臂116。在转动支点206处的支撑模型可以通过球节或者通过衬套实现。
控制臂200的车身侧端部200b在设置于车身上的转动支点204处可转动连接到车身。在转动支点204处的支撑模式可以以同样的方式通过球节或者通过衬套实现。控制臂200在转动支点206处和在转动支点204处的转动轴线建立在车辆的大致上/下方向上。
拉杆400的一端在转动支点116d处可转动地连接到转向节臂116。拉杆400的另一端连接到向车辆的左右方向延伸的齿条(未示出)。包括拉杆400的转向装置可以具有适合的任意结构。
在图7所示的示例中，从上观察时，转向节臂116呈L形并且由在车辆宽度方向上延伸的部位和在车辆向后方向上延伸的部位形成。转向节臂116在弯曲部上设置有与连接杆114的连接点。与控制臂200的连接点(转动支点206)设置在车辆宽度方向外侧端上。而且，与拉杆400的连接点(转动支点116d)设置在车辆纵向后侧的端部上。
转向节下部112经由线性支撑机构300被支撑以能够在车辆宽度方向上进行线性运动或者近似线性运动。在所示出的示例中，线性支撑机构300是由在车辆纵向上延伸的两个连杆构件302、304和将这些连杆构件连接的第三连杆构件(连接连杆)306形成的瓦特连杆机构。第一和第二连杆构件302、304每个具有可转动地连接到车身的一端，和可转动地连接到第三连杆构件306的另一端。同样，这些元件的可转动的支撑模式可以通过球节或者通过衬套实现。转动轴线建立在车辆的大致上/下方向上。
第三连杆构件306类似于转向节110的转向节下部112，在车辆的宽度方向上延伸。第三连杆构件306在第一和第二连杆构件302、304之间设置有转向节下部112的转动支点110d(下球节中心110d)。即，转向节110相对于线性支撑机构300的第三连杆构件306可转动地支撑在下球节中心110d处。下球节中心110d的转动轴线建立在车辆的大致上/下方向上。在此情况下，转向节主销轴线对应于将下球节中心110d和上球节中心(转动支点162)连接的直线。
第一连杆构件302在与第三连杆构件306的连接点和与车身的连接点这两个连接点之间设置有转向节臂116的转动支点116a。即，转向节臂116相对于线性支撑机构300的第一连杆构件302可转动地支撑在转动支点116a处。在转动支点116a处的支撑模式可以以同样的方式通过球节或者通过衬套实现。
图8A至8C是示出由根据第三实施例的车辆转向装置102在转向期间获得的运动的俯视图。在图8至8C中，车辆转向装置102的主要构成元件由简易模型表示。
图8A示出了转向角中立状态时在右轮处的车辆转向装置102状态，图8B示出了向右转向(向外侧转向)时在右轮处的车辆转向装置102的状态，图8C示出向左转向(向内侧转向)时右轮处车辆转向装置102的状态。
对于向右转向，例如操作转向盘，并且齿条(和拉杆400)向在车辆宽度方向上的内侧移动，使得如在图8B所示，转向节臂116开始绕转动支点116a转动。据此，转向节下部112开始绕下球节中心110d转动。控制臂200与拉杆400的上述移动连动，绕转动支点204向右转动。当此情况发生时，转向节臂116的转动支点116a通过经由转动支点206与控制臂200的连接而在车辆宽度方向的位置受到限制。由于这个原因，如图8B中的箭头所示，转动支点116a趋于向车辆宽度方向上的外侧运动。因此，第一连杆构件302向车辆宽度方向上的外侧转动。伴随该转动，转向节下部112(下球头中心110d)向车辆宽度方向上的外侧线性运动。
换言之，转向节臂116和控制臂200的连接点(转动支点206)与拉杆400的上述移动连动，而趋于绕相对于第一连杆构件302的转动支点116a和相对于控制臂200的车身侧端部的转动支点204转动。当此情况发生时，因为绕转动支点116a作为转动支点的转动半径小于绕转动支点204作为转动支点的转动半径，所以控制臂200的转动角逐渐增大。伴随该增大，转动支点206通过转向节臂部116绕转动支点116a的转动而向车辆内侧的拉入量相对于转动支点206通过控制臂200的转动而向车辆内侧的拉入量不足。伴随此不足，力将作用以将转向节臂116的转动支点116a推向车辆的外侧。结果，转向节臂116的转动支点116a趋于向车辆宽度方向的外侧运动。结果，第一连杆构件302向车辆宽度方向的外侧转动，并且线性支撑机构300工作。伴随该工作，转向节110的转向节下部112(下球节中心110d)向车辆宽度方向上的外侧线性运动。
同样，例如在向左转向情况下，当操作转向盘，并且拉杆400向车辆宽度方向上的外侧移动时，控制臂200与拉杆400的移动连动，而绕转动支点204向左转动。因为转向节臂116通过经由转动支点206与控制臂200的连接，而在车辆宽度方向上的位置受到限制，所以如图8C中的箭头所示，转向节臂116趋于向车辆宽度方向上的外侧运动。通过这样做，第一连杆构件302向车辆宽度方向的外侧转动。伴随该转动，转向节110的转向节下部112(下球节中心110d)向车辆宽度方向上的外侧线性运动。
因而，根据本实施例，类似于上述第一实施例的情况，可以在转向过程中，使下球节中心110d与转向装置的运动连动而向车辆宽度方向上的外侧线性运动。即，可以使转向节主销轴线响应于转向角而向车辆外侧运动。这样做，可以增大轮胎的转向角，同时避免转向时轮胎和侧面构件(轮壳)之间的干涉。在本实施例中，因为可以通过使用线性支撑机构300使下球节中心110d线性移动，所以消除了由于转向方向的差异而引起的轮胎转向角的显著差异的发生。
在本实施例中，如在图7中所示，通过由连接连杆114连接转向节臂部116，可以将控制臂200和拉杆400定位成与车轮中心偏移，由此可以建立绕车轮的相对较大的自由空间。这样做，容易例如在车轮内设置驱动轴或者电机(用于电机驱动)。
在本发明中，在控制臂200的车轮侧端部处的转动支点206经由转向节臂116设置在线性支撑机构300的第一连杆构件302上。由于这个原因，与上述第一实施例(其中，在控制臂200的车轮侧端部处的旋转支点设置在第三连杆构件306上)相比，可以使下球节中心110d的运动量(向车辆宽度方向上的外侧的运动量)相对于控制臂200的转动量(齿条行程量)较大。即，可以根据第一连杆构件302处转动支点116a的位置，使下球节中心110d的运动量相对于控制臂200的转动量增大线段比β/α(参照图8A)。这样做，可以用较小的齿条行程有效地使下球节中心110d向车辆宽度上的外侧线性运动。
在本实施例中，如在图8A中所示，从上方观察时，转向节臂116和控制臂200之间的连接点(转动支点206)、转向节臂116相对于第一连杆构件302的转动支点116a、以及控制臂200的车身侧端部的转动支点204这三个点大致设置在直线上。由此，对于向右转向和向左转向两者，都可以以大致相同的方式使转动支点116a和下球节中心110d随着转向节臂116的转动，而向车辆宽度方向上的外侧线性运动。这样做，不会因为转向方向的差异而发生转向节主销轴线向车辆宽度方向上的外侧的运动量的显著差异，结果，可以获得对于向左转向和向右转向两者都相同的最大轮胎转向角。
图9是示出根据本发明第四实施例的车辆转向装置的简易模型的简化俯视图。本实施例的车辆转向装置103不同于根据第一实施例的车辆转向装置100之处在于在控制臂200的车身侧端部200b处设置致动器700。其它元件可以与上述第一实施例相同。致动器700用于使控制臂200的转动支点204(车身侧端部200b)在车辆的纵向上运动。致动器700的操作由控制器(未示出)控制。
图10A和10B是示出根据第四实施例的车辆转向装置在转向期间操作的俯视图，其中，图10A示出当向左转向(向内侧转向)时车辆转向装置103的状态，图10B示出当向右转向(向外侧转向)时转向装置103的状态。
当向左转向时，通过操作致动器700，控制臂200的转动支点204如图10A中的箭头所示，向车辆后方(齿条侧)运动。当控制臂200的转动支点204向车辆后方运动时，转动支点202(转向节110的转向节臂部110c和控制臂200之间的连接点)在车辆宽度方向上被向内侧拉入。这样做，因为转向角增大，所以可以使向左转向时轮胎转向角变大。
以相同的方式，当向右转向时，通过操作致动器700，控制臂200的转动支点204如图10B中的箭头所示向车辆前方运动。当控制臂200的转动支点204向车辆前方运动时，转动支点202(转向节110的转向节臂部110c和控制臂200之间的连接点)在车辆宽度方向被向内侧拉入。这样做，因为转向角增大，可以使向右转向时轮胎的转向角变大。
尽管前述已经描述本发明的优选实施例，本发明不限于上述实施例，并且本发明能够在不脱离本发明范围的情况下，采用各种形式和增加各种置换。
例如，尽管在上述实施例中，下球节中心110d被构造成经由线性支撑机构300以在大致平行于车辆宽度方向的方向上线性或者近似线性地运动，但是，可以采用可在与车辆纵向方向倾斜的方向上线性或者近似线性移动的构造。

Claims (7)

1.一种车辆转向装置，包括
车轮支撑构件(110)，其可旋转地支撑车轮，
转向机构，其包括连接到所述车轮支撑构件(110)的拉杆(400)，并在转向期间与所述拉杆的移动连动，使所述车轮支撑构件(110)绕形成转向节主销轴线的所述车轮支撑构件(110)的第一转动支点旋转，所述转向装置的特征在于包括：
线性支撑机构(300)，其包括至少两个支撑在车身上的构件(302、304)，并支撑所述第一转动支点(110d)以允许在车辆宽度方向上或者在与车辆纵向方向倾斜的方向上线性或者近似线性的运动；
第一臂构件(200)，所述第一臂构件(200)的一端可转动地支撑在所述车身上，所述第一臂构件(200)的另一端在所述车辆的宽度方向上在所述第一转动支点(110d)的外侧处由所述车轮支撑构件(110)可转动地支撑，其中
所述第一臂构件(200)通过所述线性支撑机构(300)限制所述车轮支撑构件(110)的位置，使得所述第一转动支点(110d)与所述拉杆(400)的移动连动，向车辆宽度方向外侧线性地或者近似线性地运动。
2.根据权利要求1所述的车辆转向装置，其中，
当所述车轮支撑构件(110)位于转向角中立状态时，从所述车辆上方观察，所述车轮支撑构件(110)的所述第一转动支点(110d)布置在与从所述第一臂构件(200)延伸的直线大致相同的直线上。
3.根据权利要求1或2所述的车辆转向装置，其中
所述线性支撑机构(300)包括支撑在所述车身上的第一连杆构件(302)和第二连杆构件(304)，以及将所述第一连杆构件(302)和所述第二连杆构件(304)连接的第三连杆构件(306)，其中，所述车轮支撑构件(110)的所述第一转动支点(110d)布置在所述第三连杆构件(306)上。
4.根据权利要求1或2所述的车辆转向装置，其中
在平常状态下具有正的后倾角的所述转向节主销轴线的倾斜度随着所述车轮支撑构件的所述第一转动支点向所述车辆宽度方向上的外侧的运动，而变化到竖直直立方向。
5.根据权利要求1或2所述的车辆转向装置，还包括：
第二臂构件(160)，所述第二臂构件(160)的一端可转动地支撑在所述车身上，所述第二臂构件(160)的另一端可转动地连接到所述车轮支撑构件(110)，其中
将所述车轮支撑构件(110)的所述第一转动支点(110d)和所述第二臂构件(160)的另一端的连接点(162)相连接的直线建立所述转向节主销轴线，
所述第二臂构件(160)布置为使得在平常状态下具有正的后倾角的所述转向节主销轴线的倾斜度随着所述车轮支撑构件(110)的所述第一转动支点(110d)的运动，而变化到所述竖直直立方向。
6.一种车辆转向装置，包括
车轮支撑构件(110)，其可旋转地支撑车轮，
转向机构，其包括连接到所述车轮支撑构件(110)的拉杆(400)，并在转向期间与所述拉杆的移动连动，使所述车轮支撑构件(110)绕形成转向节主销轴线的所述车轮支撑构件(110)的第一转动支点旋转，所述转向装置的特征在于包括：
线性支撑机构(300)，其支撑所述第一转动支点(110d)以允许在车辆宽度方向上或者在与车辆纵向方向倾斜的方向上线性或者近似线性的运动；
第一臂构件(200)，所述第一臂构件(200)的一端可转动地支撑在所述车身上，其中
所述第一臂构件(200)通过所述线性支撑机构(300)限制所述车轮支撑构件(110)的位置，使得所述第一转动支点(110d)与所述拉杆(400)的移动连动，向车辆宽度方向外侧线性地或者近似线性地运动，
所述线性支撑机构(300)包括支撑在所述车身上的第一连杆构件(302)和第二连杆构件(304)，以及将所述第一连杆构件(302)和所述第二连杆构件(304)连接的第三连杆构件(306)，其中，所述车轮支撑构件(110)的所述第一转动支点(110d)布置在所述第三连杆构件
(306)上，且其中，所述车轮支撑构件(110)的第二转动支点(116a)布置在所述第一连杆构件(302)上或者所述第二连杆构件(304)上，其中
所述车轮支撑构件(110)具有
第一构件(112)，其被支撑以绕所述第一转动支点(110d)可转动，并且可旋转地支撑所述车轮，
第二构件(116)，其被支撑以绕所述第二转动支点(116a)可转动，并且在所述车辆宽度方向上在所述第二转动支点(116a)的外侧处可转动地支撑所述第一臂构件(200)的所述另一端，
第三构件(114)，其将所述第一构件(112)和所述第二构件(116)连接。
7.根据权利要求6所述的车辆转向装置，其中
当所述车轮支撑构件(110)位于转向角中立状态时，从所述车辆上方观察，所述第二转动支点(116a)布置在与从所述第一臂构件(200)延伸的直线大致相同的直线上。
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