JP2010188879A

JP2010188879A - 車両用ステアリング装置

Info

Publication number: JP2010188879A
Application number: JP2009035588A
Authority: JP
Inventors: Koji Tanida; 公二谷田; Takashi Kobata; 高志木幡
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2010-09-02

Abstract

【課題】ホイールと車体との干渉を抑制しつつ操舵角の増大を実現できる車両用ステアリング装置を提供する。
【解決手段】アッパステアリングギヤ１２ｕは、アッパフレーム２の上面に前後動自在に保持された第１スライダ２１および第２スライダ２２と、第１スライダ２１を前後に駆動する第１スライドアクチュエータ２３と、第２スライダ２２を前後に駆動する第２スライドアクチュエータ２４と、第１スライダ２１の後端に設置されたスイングアクチュエータ２５と、第１スライダ２１の後端とスイングアクチュエータ２５とナックル１１の上面後部とに連結された第１ステアリングアーム２６と、第２スライダ２２の前端とナックル１１の上面前部とに連結された第２ステアリングアーム２７とを主要構成要素としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホイールと車体との干渉を抑制しつつ操舵角の増大を実現できる車両用ステアリング装置に関する。

自動車のステアリング装置では、ホイールを回転自在に支持するとともにサスペンションアームによって転舵可能に支持されたナックルと、ナックルをキングピン（あるいは、仮想キングピン）回りに回転させるステアリングギヤ等から構成されたものが一般的である。このようなステアリング装置を備えた自動車では、転舵時にタイヤと車体とが干渉しないように十分な大きさのホイールハウスを確保する必要があることから、エンジンルームの容積が小さくなって搭載可能なエンジンが限られる、エンジン補機類のレイアウト性やエンジンの整備性等が低下する等の問題があった。

そこで、車体側部材とナックルとの間に４節リンク、３節リンク、コントロールリンクを設け、転舵時にナックル（すなわち、ホイール）が車体外側に移動するように構成したステアリング装置が提案されている（特許文献１参照）。このステアリング装置では、操舵時にホイールが車体内側に殆ど入り込まないため、ホイールハウスを大きくすることなく操舵角を増大させることが可能となる他、操舵時におけるホイールの前後移動が抑制されることで据え切り操舵力の低減も図ることができる。

特開２００８−１７４０５６号公報

特許文献１のステアリング装置において、コントロールリンクは、車体側部材にその一端が揺動自在に連結されるとともに、３節リンク中の１節（以下、節ｅと記す）の移動軌跡を規制する（すなわち、節ｅがコントロールリンクの車体側部材との連結点を旋回軸として旋回する）。この際、引用文献１では、節ｅを車体中心線と略直交する方向に移動させることが望ましいことから、コントロールリンクとして長いロッド状のものが用いられている。しかしながら、このような構成を採った場合、ナックルが車体外側に移動した場合にコントロールリンクも車体外側に張り出すことになるため、現実にはコントロールリンクとの干渉を考慮するとホイールハウスの小型化を図ることが難しかった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、ホイールと車体との干渉を抑制しつつ操舵角の増大を実現できる車両用ステアリング装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明は、ホイールを回転自在に支持するとともに、直進基準角度に対して左右に転舵されるナックルと、一端が前記ナックルの第１連結点に揺動自在に連結され、他端が第１スライド部材を介して車体側部材に前後動かつ揺動可能に支持された第１ステアリングアームと、一端が前記ナックルの第２連結点に揺動自在に連結され、他端が第２スライド部材を介して車体側部材に前後動かつ揺動可能に支持された第２ステアリングアームと、前記車体側部材に対して前記第１スライド部材を直進基準位置に対して前後方向に移動させる第１前後動アクチュエータと、前記車体側部材に対して前記第２スライド部材を直進基準位置に対して前後方向に移動させる第２前後動アクチュエータと、前記第１ステアリングアームを前記第１スライド部材に対して、あるいは、前記第２ステアリングアームを前記第２スライド部材に対して回動させる回動アクチュエータとを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明に係るステアリング装置において、前記第１ステアリングアームと前記第２ステアリングアームとが車体平面視で交差していることを特徴とする、請求項１に記載された車両用ステアリング装置。

また、第３の発明は、第１または第２の発明に係るステアリング装置において、前記第１および第２ステアリングアームの少なくとも一方は、その設置状態において車体中心側に湾曲していることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１〜第３の発明に係るステアリング装置において、前記第１前後動アクチュエータおよび前記第２前後動アクチュエータは、前記ナックルを直進基準角度に対してトーアウト側に転舵する場合、当該ナックルに保持されたホイールの中心を前進させながら、当該ナックルを車体外側に向けて移動させることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１〜第４の発明に係るステアリング装置において、前記第１前後動アクチュエータおよび前記第２前後動アクチュエータは、前記ナックルを直進基準角度に対してトーイン側に転舵する場合、当該ナックルに保持されたホイールの中心を後退させながら、当該ナックルを車体外側に向けて移動させることを特徴とする。

第１の発明によれば、第１前後動アクチュエータおよび第２前後動アクチュエータによって第１スライド部材と第２スライド部材とを前後に移動させると同時に、回動アクチュエータによって第１ステアリングアームを回動させることにより、ナックルを車体外側に移動させながら転舵させることができるため、ホイールハウスを小型化しても十分なホイールの転舵量を確保できる。また、第２の発明によれば、第１ステアリングアームおよび第２ステアリングアームの占める前後方向スペースが小さくなるため、転舵時における両ステアリングアームとホイールとの干渉が起こりにくくなり、ホイールの転舵量を更に大きくすることができる。また、第３の発明によれば、転舵時におけるステアリングアームとホイールとの干渉が起こりにくくなり、ホイールの転舵量を更に大きくすることができる。また、第４の発明によれば、トーアウト側に転舵された際にホイールの後端が車体内側に向きながら前進するため、ホイールとホイールハウスとの干渉が起こりにくくなり、ホイールの転舵量を更に大きくすることができる。また、第５の発明によれば、トーイン側に転舵された際にホイールの前端が車体内側に向きながら後退するため、ホイールとホイールハウスとの干渉が起こりにくくなり、ホイールの転舵量を更に大きくすることができる。

実施形態に係る自動車用フロントサスペンションを示す斜視図である。実施形態の直進走行時における作動を示す模式図である。実施形態の右旋回走行時における作動を示す模式図である。実施形態の左旋回走行時における作動を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明を自動車の右前輪側ステアリング装置に適用した自動車用ステアリング装置の一実施形態を詳細に説明する。図１は、実施形態に係るステアリング装置を示す斜視図である。

≪実施形態の構成≫
＜ステアリング装置の全体構成＞
図１に示すように、本実施形態の自動車は、プレス成形された鋼板を溶接接合してなるモノコック形式のボディ１を有している。ボディ１の左右前部（図１には右側のみ示す）には前後方向に延設されたアッパフレーム２とロアフレーム３とが一体に形成されており、これらフレーム２，３によってサスペンション・ステアリングユニット１０（ステアリング装置：以下、ステアリングユニットと略称する）が支持されている。ステアリングユニット１０は、ホイール５を回転自在に支持するナックル１１と、アッパフレーム２とナックル１１との間に介装されたアッパステアリングギヤ１２ｕと、ロアフレーム３とナックル１１との間に介装されたロアステアリングギヤ１２ｌと、ボディ１のダンパマウント（図１には示さず）とナックル１１の上面とを連結するスプリング／ダンパユニット１４とを構成要素としている。図中、符号１５で示す部材はナックル１１の側面に回転自在に支持されたハブであり、このハブ１５にホイール５が締結されている。また、符号１７は、ボディ１に形成されたホイールハウスを示す。

＜ステアリングギヤ＞
以下、ステアリングギヤの構成を説明するが、両ステアリングギヤ１２ｕ，１２ｌは全く同一の構造を有するとともにその作動も全く同一であることから、説明が煩雑になることを避けるためにアッパステアリングギヤ１２ｕについてのみ言及する。

アッパステアリングギヤ１２ｕは、アッパフレーム２の上面に前後動自在に保持された第１スライダ２１（第１スライド部材）および第２スライダ２２（第２スライド部材）と、アッパフレーム２に固定されて第１スライダ２１を前後に駆動する第１スライドアクチュエータ２３（第１前後動アクチュエータ）と、アッパフレーム２に固定されて第２スライダ２２を前後に駆動する第２スライドアクチュエータ２４（第２前後動アクチュエータ）と、第１スライダ２１の後端に設置されたスイングアクチュエータ２５（回動アクチュエータ）と、第１スライダ２１の後端とスイングアクチュエータ２５とナックル１１の上面後部とに連結された第１ステアリングアーム２６と、第２スライダ２２の前端とナックル１１の上面前部とに連結された第２ステアリングアーム２７とを主要構成要素としている。なお、第１，第２スライドアクチュエータ２３，２４およびスイングアクチュエータ２５はいずれも、図示しないステアリングＥＣＵによって駆動制御される。

第１ステアリングアーム２６は、ボールジョイント３１を介してナックル１１に連結されるとともに、下端にドリブンピニオン３２ａが一体化されたユニバーサルジョイント３２を介して第１スライダ２１に連結されている。一方、第２ステアリングアーム２７は、いずれもボールジョイント３１を介して、ナックル１１と第２スライダ２２とに連結されている。第１，第２スライダ２１，２２の上面にはラック２１ａ，２２ａがそれぞれ刻設されており、これらラック２１ａ，２２ａに第１，第２スライドアクチュエータ２３，２４のドライブピニオン２３ａ，２４ａが噛み合っている。また、ユニバーサルジョイント３２のドリブンピニオン３２ａには、スイングアクチュエータ２５のドライブピニオン２５ａが噛み合っている。

第１，第２ステアリングアーム２６，２７は、車体平面視で交差する（Ｘ字状に配置される）とともに、その設置状態においてどちらも車体中心側に湾曲している。なお、第１，第２ステアリングアーム２６，２７は、ステアリングギヤ１２ｕ，１２ｌの作動時において、第１ステアリングアーム２６が常に第２ステアリングアーム２７の上方に位置するようにそれぞれの形状が設定されている。

≪実施形態の作用≫
以下、本実施形態の作用を模式図を併用して説明する。

＜直進走行時＞
自動車の直進走行時においては、図１に示すように、ナックル１１が進行方向に対して平行となるように、両ステアリングギヤ１２ｕ，１２ｌでは、第１，第２スライドアクチュエータ２３，２４が第１，第２スライダ２１，２２を直進基準位置に保持するとともに、スイングアクチュエータ２５が第１ステアリングアーム２６を所定の直進角度に保持する。この状態でホイール５がバンプ等に乗り上げた場合、図２に示すように、ナックル１１は、両ステアリングギヤ１２ｕ，１２ｌの第１，第２ステアリングアーム２６，２７に保持されているためにキャンバ変化を伴うことなく上下に移動し、スプリング／ダンパユニット１４が伸縮することによって衝撃の吸収および振動の減衰が行われる。

＜右旋回操行時＞
自動車の右旋回走行時（すなわち、右前のホイール５がトーアウトとなる際）においては、図３に示すように、両ステアリングギヤ１２ｕ，１２ｌでは、第１スライドアクチュエータ２３が直進基準位置Ｐｆｏから比較的小さい後退量Ｌｆｔｏをもって第１スライダ２１を後退させ、第２スライドアクチュエータ２４が直進基準位置Ｐｒｏから比較的大きい前進量Ｌｒｔｏをもって第２スライダ２２を前進させ、スイングアクチュエータ２５が第１ステアリングアーム２６を所定のトーアウト角度θｔｏに保持する。これにより、ナックル１１は、右に傾斜すると同時に車体外側に張り出し、ホイール５が右に転舵されるとともに、ホイール５の後端が車体内側に向きながら前進するため、ホイール５とホイールハウス１７との間隙Ｓ１が十分に確保される。本実施形態では、第２ステアリングアーム２７が車体中心側に湾曲しているため、ホイール５と第２ステアリングアーム２７との干渉が起こり難く、トーアウト側にも大きな転舵角を確保することができる。なお、ナックル１１を転舵させるにあたっては、第１ステアリングアーム２６の角度を固定した状態で、第１スライダ２１あるいは第２スライダ２２を移動させてもよいし、第１スライダ２１および第２スライダ２２を固定した状態で、第１ステアリングアーム２６を回動させてもよい。

＜左旋回操行時＞
自動車の左旋回走行時（すなわち、右前のホイール５がトーインとなる際）においては、図４に示すように、両ステアリングギヤ１２ｕ，１２ｌでは、第１スライドアクチュエータ２３が直進基準位置Ｐｆｏから比較的大きい後退量Ｌｆｔｉをもって第１スライダ２１を後退させ、第２スライドアクチュエータ２４が直進基準位置Ｐｒｏから比較的小さい前進量Ｌｒｔｉをもって第２スライダ２２を前進させ、スイングアクチュエータ２５が第１ステアリングアーム２６を所定のトーイン角度θｔｉに保持する。これにより、ナックル１１は、左に傾斜すると同時に車体外側に張り出し、ホイール５が左に転舵されるとともに、ホイール５の前端が車体内側に向きながら後退するため、ホイール５とホイールハウス１７との間隙Ｓ２が十分に確保される。本実施形態では、第１ステアリングアーム２６が車体中心側に湾曲しているため、ホイール５と第１ステアリングアーム２６との干渉が起こり難く、トーイン側に大きな転舵角を確保することができる。

本実施形態では、このような構成を採ったことにより、大きな操舵角（例えば、左右４５°以上）を確保しながら、ホイール５とホイールハウス１７との干渉を抑制することができる。その結果、ホイールハウス１７をごく小さくする（ホイールハウス１７の車体内側への張り出しをごく小さくする）ことによって容積の大きなエンジンルームを確保し、大型のエンジンが容易に搭載できるとともに、エンジン補機類のレイアウト性やエンジンの整備性等を向上させることも可能となった。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、サスペンション・ステアリングユニットを同一品の上下ステアリングギヤとスプリング／ダンパユニットとによって構成したが、ホイールの上下時におけるトレッド変化を抑えるべく、上下ステアリングギヤにステアリングアーム長の異なるものを用いることでようにしてもよいし、ナックルを回転自在に保持するストラットと１つのステアリングギヤとによってサスペンション・ステアリングユニットを構成するようにしてもよい。

また、旋回走行時において、上記実施形態では、第１スライドアクチュエータを後退させ、第２スライドアクチュエータを前進させるようにしたが、両スライドアクチュエータを共に前進あるいは後退させるようにしてもよい。また、上記実施形態では第１ステアリングアームのみをスイングアクチュエータによって回動させるようにしたが、第２ステアリングアームのみを回動させるようにしてもよいし、両ステアリングアームを同期させながら回動させるようにしてもよい。その他、両ステアリングアームの形状や配置を始めとして、サスペンション・ステアリングユニットの具体的構造や作動態様等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ボディ（車体）
２アッパフレーム（車体側部材）
３ロアフレーム（車体側部材）
５ホイール
１０サスペンション・ステアリングユニット
１１ナックル
１２ｌロアステアリングギヤ
１２ｕアッパステアリングギヤ
１４スプリング／ダンパユニット
１７ホイールハウス
２１第１スライダ（第１スライド部材）
２２第２スライダ（第２スライド部材）
２３第１スライドアクチュエータ（第１前後動アクチュエータ）
２４第２スライドアクチュエータ（第２前後動アクチュエータ）
２５スイングアクチュエータ（回動アクチュエータ）
２６第１ステアリングアーム
２７第２ステアリングアーム

Claims

ホイールを回転自在に支持するとともに、直進基準角度に対して左右に転舵されるナックルと、
一端が前記ナックルの第１連結点に揺動自在に連結され、他端が第１スライド部材を介して車体側部材に前後動かつ揺動可能に支持された第１ステアリングアームと、
一端が前記ナックルの第２連結点に揺動自在に連結され、他端が第２スライド部材を介して車体側部材に前後動かつ揺動可能に支持された第２ステアリングアームと、
前記車体側部材に対して前記第１スライド部材を直進基準位置に対して前後方向に移動させる第１前後動アクチュエータと、
前記車体側部材に対して前記第２スライド部材を直進基準位置に対して前後方向に移動させる第２前後動アクチュエータと、
前記第１ステアリングアームを前記第１スライド部材に対して、あるいは、前記第２ステアリングアームを前記第２スライド部材に対して回動させる回動アクチュエータと
を備えたことを特徴とする車両用ステアリング装置。
前記第１ステアリングアームと前記第２ステアリングアームとが車体平面視で交差していることを特徴とする、請求項１に記載された車両用ステアリング装置。
前記第１および第２ステアリングアームの少なくとも一方は、その設置状態において車体中心側に湾曲していることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された車両用ステアリング装置。
前記第１前後動アクチュエータおよび前記第２前後動アクチュエータは、前記ナックルを直進基準角度に対してトーアウト側に転舵する場合、当該ナックルに保持されたホイールの中心を前進させながら、当該ナックルを車体外側に向けて移動させることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された車両用ステアリング装置。
前記第１前後動アクチュエータおよび前記第２前後動アクチュエータは、前記ナックルを直進基準角度に対してトーイン側に転舵する場合、当該ナックルに保持されたホイールの中心を後退させながら、当該ナックルを車体外側に向けて移動させることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載された車両用ステアリング装置。