JP2012025217A - 操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】左右車輪のトー角を調節するとともに、左右車輪を操舵する操舵装置を提供する。
【解決手段】車両の左右車輪（後輪）２ａ、２ｂを操舵する操舵装置１であって、車体に取り付けられる操舵ハウジング５０と、この操舵ハウジング５０に収容され左右車輪２ａ、２ｂに連携する操舵ロッド１０と、操舵ハウジング５０に対して操舵ロッド１０を左右方向に移動する操舵機構９と、操舵ロッド１０の長さを左右方向について変えるトー角調整機構１４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の左右車輪を操舵する操舵装置に関するものである。

従来の操舵装置として、左右後輪に連携する左右タイロッドと、この左右タイロッドを移動する操舵アクチュエータとを備え、コントローラが車両の運転状態に応じて操舵アクチュエータを作動させて左右後輪を操舵するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

この種の操舵装置において、左右後輪のトー角がトーインに調整されるのが一般的であり、これによって車両の旋回走行時の操安性が確保されるようになっている。

特開平１０−２１７９８８号公報

しかしながら、左右後輪のトー角がトーインに調整されると、車両の直進時に左右後輪の転がり抵抗が増え、車両の燃費が悪化するという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、左右車輪のトー角を調節するとともに、左右車輪を操舵する操舵装置を提供することを目的とする。

本発明は、車両の左右車輪（後輪）を操舵する操舵装置であって、車体に取り付けられる操舵ハウジングと、この操舵ハウジングに収容されて左右車輪に連携する操舵ロッドと、操舵ハウジングに対して操舵ロッドを左右方向に移動する操舵機構と、操舵ロッドの長さを左右方向について変えるトー角調整機構とを備えるものとした。

本発明によると、操舵機構とトー角調整機構によって例えば車両の直進走行時に左右車輪のトー角を小さくして車両の転がり抵抗を減らすことと、車両の旋回走行時に左右車輪をトーイン状態に切換えて操舵して車両の操安性を確保することとが両立される。

トー角調整機構は、操舵ロッドの長さを左右方向について変えて左右車輪のトー角を調整する構成のため、構造の簡素化がはかれ、操舵装置の小型化がはかれる。

（ａ）は本発明の実施形態を示す操舵装置の概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は同じく操舵アクチュエータの概略構成を示す断面図である。 同じく（ａ）はトーイン時における作動状態を示す平面図であり、（ｂ）は同じく操舵アクチュエータの断面図である。 同じく（ａ）は右旋回時における作動状態を示す平面図であり、（ｂ）は同じく操舵アクチュエータの断面図である。 同じく（ａ）は左旋回時における作動状態を示す平面図であり、（ｂ）は同じく操舵アクチュエータの断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１の（ａ）は、車両の左右後輪（車輪）２ａ、２ｂを操舵する操舵装置１の概略構成を示す平面図である。

操舵装置１は、左右後輪２ａ、２ｂの車軸を旋回させる左右ナックル３ａ、３ｂと、左右ナックル３ａ、３ｂにそれぞれの先端部が連結される左右タイロッド４ａ、４ｂと、この左右タイロッド４ａ、４ｂの基端部を左右方向に移動する操舵アクチュエータ８とを備える。

左右ナックル３ａ、３ｂは、車両のサスペンションアーム（図示せず）に対して上下一対で設けられる左右ナックルジョイント７ａ、７ｂを介して揺動可能に支持される。左右ナックル３ａ、３ｂが左右ナックルジョイント７ａ、７ｂを介して揺動することにより、左右後輪２ａ、２ｂの車軸が左右ナックルジョイント７ａ、７ｂを中心に旋回し、左右後輪２ａ、２ｂが旋回方向に操舵される。

左右タイロッド４ａ、４ｂの先端部は、左右先端ジョイント５ａ、５ｂを介して左右ナックル３ａ、３ｂに揺動可能に連結される。

左右タイロッド４ａ、４ｂの基端部は、左右基端ジョイント６ａ、６ｂを介して操舵アクチュエータ８の操舵ロッド１０に揺動可能かつ回転可能に連結される。

操舵アクチュエータ８は、操舵ロッド１０を左右方向に移動する操舵機構９と、操舵ロッド１０の長さを左右方向について変えるトー角調整機構１４とを備える。

操舵機構９が操舵ロッド１０を左右方向に移動することにより、左右タイロッド４ａ、４ｂを介して左右ナックル３ａ、３ｂが同方向に揺動し、左右後輪２ａ、２ｂが左右旋回方向に操舵される（図３、図４参照）。

トー角調整機構１４が操舵ロッド１０を伸縮作動させることにより、左右タイロッド４ａ、４ｂを介して左右ナックル３ａ、３ｂが対称的に揺動し、左右後輪２ａ、２ｂのトー角が調整される（図１、図２参照）。

図１の（ｂ）は、操舵アクチュエータ８の概略構成を示す断面図である。

操舵ロッド１０は、その軸方向について互いに螺合するメインロッド１１とサブロッド１２とを備える。

メインロッド１１の先端部（左側端部）に左基端ジョイント６ａを介して左タイロッド４ａの基端部が揺動可能かつ回転可能に連結される。

サブロッド１２の先端部（右側端部）に右基端ジョイント６ｂを介して右タイロッド４ｂの基端部が揺動可能かつ回転可能に連結される。

操舵アクチュエータ８は、車体に取り付けられる操舵ハウジング５０と、この操舵ハウジング５０に対してメインロッド１１を回転駆動するメインロッド回転駆動機構２０とを備える。

メインロッド回転駆動機構２０は、モータ１６（図１の（ａ）参照）によって回転駆動される駆動プーリ（図示せず）と、メインロッド１１に連結される従動プーリ２２と、この従動プーリ２２と駆動プーリに渡って掛け回されるベルト２３とを備える。

なお、これに限らず、メインロッド回転駆動機構２０は、互いに噛み合うギヤを用いてもよい。

従動プーリ２２は、メインロッド１１にスプライン１３を介して連結される。これにより、メインロッド１１は従動プーリ２２に対してその軸方向に移動することができる。

操舵アクチュエータ８は、メインロッド１１の回転によって軸方向へ移動するメインロッド移動機構３０を備える。

メインロッド移動機構３０は、メインロッド１１の外周に形成される第一雄ネジ１５と、この第一雄ネジ１５に螺合する第一雌ネジ３２を有するナット３１とを備え、このナット３１が操舵ハウジング５０に固定される。

メインロッド１１は、メインロッド回転駆動機構２０によって回転することによってナット３１に対する螺合位置が変わり、正方向に回転することによって左方向に移動する一方、逆方向に回転することによって右方向に移動する。

メインロッド１１の外周に第二雄ネジ１８が形成され、サブロッド１２の内周にこの第二雄ネジ１８に螺合する第二雌ネジ１９が形成される。操舵ロッド１０は、メインロッド１１とサブロッド１２が相対回転して、第二雄ネジ１８に対する第二雌ネジ１９の螺合位置が変わることによって伸縮作動する。

第二雄ネジ１８は、第一雄ネジ１５と左右同一のねじ巻き方向を持ち、かつ第一雄ネジ１５に対して２倍のピッチを有する。

これにより、メインロッド１１とサブロッド１２が相対回転して伸縮作動するとき、メインロッド１１がナット３１に対して左右方向について一方に移動するとともに、サブロッド１２がメインロッド１１に対して左右方向について他方に２倍の速度で移動する。これに伴って、メインロッド１１の先端部（左基端ジョイント６ａ）とサブロッド１２の先端部（右基端ジョイント６ｂ）は、互いに同一移動距離をもって逆方向に変位する。

操舵アクチュエータ８は、トー角調整時に操舵ハウジング５０に対してサブロッド１２の回転を係止するトー角調整ポジションと、操舵時にメインロッド１１に対してサブロッド１２の回転を係止する操舵ポジションに切換える作動切換機構４０を備える。

作動切換機構４０は、サブロッド１２にストッパ６０が介装される。このストッパ６０は、サブロッド１２の穴４３内に摺動可能に介装され、サブロッド１２の径方向について変位可能に支持される。

ストッパ６０をサブロッド１２の径方向について外側に付勢するバネ４２がサブロッド１２の穴４３内に介装される。

ストッパ６０は、バネ４２が着座するつば部６３と、このつば部６３よりサブロッド１２の外径方向に突出する基端キー部６１と、つば部６３よりサブロッド１２の内径方向に突出する先端キー部６２とを有する。

操舵ハウジング５０にストッパ６０が係合する操舵ハウジング側キー溝５１が形成され、この操舵ハウジング側キー溝５１内にカム５３が摺動可能に介装される。カム５３は、操舵ハウジング側キー溝５１に沿って延びる帯板状に形成され、サブロッド１２の径方向について変位可能に支持される。

カム５３は、ストッパ６０の基端キー部６１の端面を摺接させるカム面５４を有する。このカム面５４は、操舵ハウジング５０の円筒面状の内壁面５６と同一曲率半径をもつ円筒面状に形成される。図３、４の（ｂ）に示すように、カム５３が操舵ポジションに移動した状態にて、カム面５４は、操舵ハウジング５０の円筒面状の内壁面５６と段差無く連続する。

メインロッド１１に軸方向に延びるメインロッド側キー溝５２が形成される。図３、４の（ｂ）に示すように、カム５３が移動した状態にて、カム５３の先端キー部６２がメインロッド側キー溝５２に係合する。

作動切換機構４０は、カム５３を移動する一対の作動切換アクチュエータ５５を備える。作動切換アクチュエータ５５は、図示しないコントローラによって駆動される。

コントローラは、トー角調整時に、図１、２の（ｂ）に示すように、作動切換アクチュエータ５５を収縮作動させてカム５３を操舵ハウジング側キー溝５１の奥部に位置するトー角調整ポジションに引き込み、バネ４２の付勢力によりストッパ６０を追従させ、ストッパ６０の基端キー部６１を操舵ハウジング側キー溝５１に係合させる。

図１の（ａ）、（ｂ）は、例えば車両の直進走行時にて、左右後輪２ａ、２ｂのトー角が略零となる状態に保持された状態を示す。このように左右後輪２ａ、２ｂのトー角が略零となることにより、左右後輪２ａ、２ｂの転がり抵抗を減らし、車両の燃費の低減がはかれる。

図１の（ａ）、（ｂ）に示すトー角零状態から図２の（ａ）、（ｂ）に示すトーイン状態に切り換えられる際、図２の（ａ）、（ｂ）に矢印で示すように、メインロッド回転駆動機構２０によってメインロッド１１を正方向に回転することによってメインロッド１１が左方向に移動する一方、サブロッド１２が右方向に同一距離だけ移動する。こうして操舵ロッド１０が伸長作動することにより、左右タイロッド４ａ、４ｂを介して左右ナックル３ａ、３ｂが対称的に揺動し、左右後輪２ａ、２ｂのトー角が等しく調整される。

図２の（ａ）、（ｂ）は、走行条件に応じて、左右後輪２ａ、２ｂがトーイン状態に保持された状態を示す。このように左右後輪２ａ、２ｂがトーイン方向に向けられることにより、車両が旋回走行する場合等に車両の操安性が高められる。

コントローラは、操舵時に、図３、４の（ｂ）に示すように、作動切換アクチュエータ５５を伸長作動させてカム５３を操舵ハウジング側キー溝５１の開口端に位置する操舵ポジションに移動し、ストッパ６０の先端キー部６２をメインロッド側キー溝５２に係合させる。（図３、４の（ｂ）参照）
図２の（ａ）、（ｂ）に示すトーイン状態から図３の（ａ）、（ｂ）に示す右旋回状態に切り換えられる際、図３の（ａ）、（ｂ）に矢印で示すように、作動切換アクチュエータ５５を伸長作動させてバネ４２の付勢力に抗してカム５３を操舵ハウジング側キー溝５１の開口端に移動し、ストッパ６０の先端キー部６２をメインロッド側キー溝５２に係合させる。そして、メインロッド回転駆動機構２０によってメインロッド１１を逆方向に回転することによってメインロッド１１が右方向に移動するとともに、サブロッド１２がストッパ６０を介してメインロッド１１と一緒に回転しながら右方向に同一距離だけ移動する。こうして操舵ロッド１０が右方向に移動することにより、左右タイロッド４ａ、４ｂ、左右ナックル３ａ、３ｂを介して左右後輪２ａ、２ｂが右旋回方向に操舵される。

図３の（ａ）、（ｂ）は、車両の右旋回走行時にて、左右後輪２ａ、２ｂがトーイン状態にて右旋回方向に操舵された状態を示す。

図２の（ａ）、（ｂ）に示すトーイン状態から図４の（ａ）、（ｂ）に示す左旋回状態に切り換えられる際、図４の（ａ）、（ｂ）に矢印で示すように、作動切換アクチュエータ５５を伸長作動させてバネ４２の付勢力に抗してカム５３を操舵ハウジング側キー溝５１の開口端に移動し、ストッパ６０の先端キー部６２をメインロッド側キー溝５２に係合させる。そして、メインロッド回転駆動機構２０によってメインロッド１１を正方向に回転することによってメインロッド１１が左方向に移動するとともに、サブロッド１２がストッパ６０を介してメインロッド１１と一緒に回転しながら左方向に同一距離だけ移動する。こうして操舵ロッド１０が左方向に移動することにより、左右タイロッド４ａ、４ｂ、左右ナックル３ａ、３ｂを介して左右後輪２ａ、２ｂが左旋回方向に操舵される。

図４の（ａ）、（ｂ）は、車両の左旋回走行時にて、左右後輪２ａ、２ｂがトーイン状態にて左旋回方向に操舵された状態を示す。

以上のように、本実施の形態では、車両の左右車輪（後輪）２ａ、２ｂを操舵する操舵装置１であって、車体に取り付けられる操舵ハウジング５０と、この操舵ハウジング５０に収容されて左右車輪２ａ、２ｂに連携する操舵ロッド１０と、操舵ハウジング５０に対して操舵ロッド１０を左右方向に移動する操舵機構９と、操舵ロッド１０の長さを左右方向について変えるトー角調整機構１４とを備える構成とした。

上記構成に基づき、操舵機構９とトー角調整機構１４によって例えば車両の直進走行時に左右車輪２ａ、２ｂのトー角を小さくして車両の転がり抵抗を減らすことと、車両の旋回走行時に左右車輪２ａ、２ｂをトーイン状態に切換えて左右旋回方向に操舵して車両の操安性を確保することとが両立される。

トー角調整機構１４は、操舵ロッド１０の長さを左右方向について変えて左右車輪２ａ、２ｂのトー角を調整する構成のため、構造の簡素化がはかれ、操舵装置１の小型化がはかれる。

本実施形態では、操舵ロッド１０は、その軸方向について互いに螺合するメインロッド１１とサブロッド１２とを有し、メインロッド１１を回転駆動するメインロッド回転駆動機構２０と、メインロッド１１の回転によってメインロッド１１を軸方向へ移動するメインロッド移動機構３０と、サブロッド１２とメインロッド１１または操舵ハウジング５０との相対回転を係止する作動切換機構４０と、を備え、この作動切換機構４０は、操舵ハウジング５０に対してサブロッド１２の回転を係止するトー角調整ポジションと、メインロッド１１に対してサブロッド１２の回転を係止する操舵ポジションとを有する構成とした。

上記構成に基づき、トー角調整時に、作動切換機構４０がメインロッド１１に対してサブロッド１２の回転を係止し、メインロッド回転駆動機構２０がメインロッド１１を回転駆動することにより、メインロッド１１とサブロッド１２の螺合位置が変わって操舵ロッド１０の左右方向の長さが増減して、左右車輪２ａ、２ｂのトー角が調整される。

一方、操舵時に、作動切換機構４０が操舵ハウジング５０に対してサブロッド１２の回転を係止し、メインロッド回転駆動機構２０がメインロッド１１を回転駆動することにより、メインロッド１１とサブロッド１２が一緒に回転しながら左右方向に移動し、操舵ロッド１０が左右方向に移動して、左右車輪２ａ、２ｂが旋回方向に操舵される。

本実施形態では、作動切換機構４０は、サブロッド１２に介装されるストッパ６０と、ストッパ６０が係合して操舵ハウジング５０に対するサブロッド１２の回転を係止する操舵ハウジング側キー溝５１と、ストッパ６０が係合してメインロッド１１に対するサブロッド１２の回転を係止するメインロッド側キー溝５２と、ストッパ６０を操舵ハウジング側キー溝５１に向けて移動するように付勢するバネ４２と、操舵ハウジング側キー溝５１に介装されるカム５３と、このカム５３を移動する作動切換アクチュエータ５５とを備え、この作動切換アクチュエータ５５は、トー角調整ポジションにてカム５３を操舵ハウジング側キー溝５１に引き込み、バネ４２の付勢力によりストッパ６０を操舵ハウジング側キー溝５１に係合させる一方、操舵ポジションにてカム５３を操舵ハウジング側キー溝５１の開口端に移動し、ストッパ６０をメインロッド側キー溝５２に係合させる構成とした。

上記構成に基づき、トー角調整ポジションにて、作動切換アクチュエータ５５がストッパ６０を操舵ハウジング側キー溝５１に係合させることにより、メインロッド１１に対してサブロッド１２の回転を係止される。この状態にて、メインロッド回転駆動機構２０がメインロッド１１を回転駆動することにより、メインロッド１１とサブロッド１２の螺合量が変わって操舵ロッド１０の左右方向の長さが増減して、左右車輪２ａ、２ｂのトー角が調整される（図１、２参照）。

一方、操舵ポジションにて、作動切換アクチュエータ５５がストッパ６０をメインロッド側キー溝５２に係合させることにより、操舵ハウジング５０に対するサブロッド１２の回転が係止される。この状態にて、メインロッド回転駆動機構２０がメインロッド１１を回転駆動することにより、メインロッド１１とサブロッド１２が一緒に回転しながら左右方向に移動し、操舵ロッド１０が左右方向に移動して、左右車輪２ａ、２ｂが旋回方向に操舵される（図３、４参照）。

このように、サブロッド１２に介装されるストッパ６０を介してサブロッド１２の回転が操舵ハウジング５０またはメインロッド１１に対して係止される構成のため、構造の簡素化がはかれる。

本実施形態では、メインロッド回転駆動機構２０は、動力源（モータ１６）によって回転駆動される従動プーリ２２と、メインロッド１１に形成されて従動プーリ２２に係合するスプライン１３と、を備え、メインロッド移動機構３０は、メインロッド１１の外周に形成される第一雄ネジ１５と、この第一雄ネジ１５に螺合する第一雌ネジ３２を有して操舵ハウジング５０に取り付けられるナット３１と、を備え、メインロッド１１の外周に第二雄ネジ１８が形成され、サブロッド１２の内周にこの第二雄ネジ１８に螺合する第二雌ネジ１９が形成され、この第二雄ネジ１８は、第一雄ネジ１５に対して２倍のピッチを有する構成とした。

上記構成に基づき、メインロッド１１とサブロッド１２が相対回転して伸縮作動するとき、メインロッド１１の先端部（左基端ジョイント６ａ）とサブロッド１２の先端部（右基端ジョイント６ｂ）は、互いに同一移動距離をもって逆方向に変位する。これにより、左右車輪２ａ、２ｂのトー角を同等に調整することができ、車両の繰安性が確保される。

なお、本発明は、車両の左右前輪（車輪）を操舵する操舵装置に適用してもよい。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

１ 操舵装置
２ モータ
２ａ 左後輪（車輪）
２ａ 右後輪 （車輪）
８ 操舵アクチュエータ
９ 操舵機構
１１ メインロッド
１２ サブロッド
１３ スプライン
１４ トー角調整機構
１５ 第一雄ネジ
１６ モータ
１８ 第二雄ネジ
１９ 第二雌ネジ
２０ メインロッド回転駆動機構
２２ 従動プーリ
２３ ベルト
３０ メインロッド移動機構
３１ ナット
３２ 第一雌ネジ
４０ 作動切換機構
４２ バネ
５０ 操舵ハウジング
５１ 操舵ハウジング側キー溝
５２ メインロッド側キー溝
５３ カム
５４ カム面
５５ 作動切換アクチュエータ
５６ 内壁面
６０ ストッパ

Claims (4)

1. 車両の左右車輪を操舵する操舵装置であって、
   車体に取り付けられる操舵ハウジングと、
   この操舵ハウジングに収容されて前記左右車輪に連携する操舵ロッドと、
   前記操舵ハウジングに対して前記操舵ロッドを左右方向に移動する操舵機構と、
   前記操舵ロッドの長さを左右方向について変えるトー角調整機構と、を備えることを特徴とする操舵装置。
2. 操舵ロッドは、その軸方向について互いに螺合するメインロッドとサブロッドとを有し、
   前記メインロッドを回転駆動するメインロッド回転駆動機構と、
   前記メインロッドの回転によって前記メインロッドを軸方向へ移動するメインロッド移動機構と、
   前記サブロッドと前記メインロッドまたは前記操舵ハウジングとの相対回転を係止する作動切換機構と、を備え、
   この作動切換機構は、
   前記操舵ハウジングに対して前記サブロッドの回転を係止するトー角調整ポジションと、
   前記メインロッドに対して前記サブロッドの回転を係止する操舵ポジションと、を有することを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
3. 前記作動切換機構は、
   前記サブロッドに介装されるストッパと、
   このストッパが係合して前記操舵ハウジングに対する前記サブロッドの回転を係止する操舵ハウジング側キー溝と、
   前記ストッパが係合して前記メインロッドに対する前記サブロッドの回転を係止するメインロッド側キー溝と、
   前記ストッパを前記操舵ハウジング側キー溝に向けて移動するように付勢するバネと、
   前記操舵ハウジング側キー溝に介装されるカムと、
   このカムを移動する作動切換アクチュエータとを備え、
   この作動切換アクチュエータは、前記トー角調整ポジションにて前記カムを前記操舵ハウジング側キー溝に引き込み、前記バネの付勢力により前記ストッパを操舵ハウジング側キー溝に係合させる一方、前記操舵ポジションにて前記カムを前記操舵ハウジング側キー溝の開口端に移動し、前記ストッパを前記メインロッド側キー溝に係合させることを特徴とする請求項２に記載の操舵装置。
4. 前記メインロッド回転駆動機構は、
   動力源によって回転駆動される従動プーリと、
   前記メインロッドに形成されて前記従動プーリに係合するスプラインと、を備え、
   前記メインロッド移動機構は、
   前記メインロッドに形成される第一雄ネジと、
   この第一雄ネジに螺合する第一雌ネジを有して前記操舵ハウジングに取り付けられるナットと、を備え、
   前記メインロッドに第二雄ネジが形成され、
   サブロッドに前記第二雄ネジに螺合する第二雌ネジが形成され、
   前記第二雄ネジは、前記第一雄ネジに対して２倍のピッチを有することを特徴とする請求項３に記載の操舵装置。

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