JP2020142623A - 車両におけるギヤボックスの取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤボックスの車体フレームに対する取り付け剛性の不足を抑制することができる車両におけるギヤボックスの取付構造を提供する。【解決手段】車両においては、操舵輪である車輪の操作を行うギヤボックス１１が車両の幅方向に延びるように設けられる。ギヤボックス１１は、ブラケット１０に対し締結されており、そのブラケット１０を用いて車体フレーム４のパイプ８に対し固定されている。ブラケット１０は、車両の幅方向に間隔をおいた状態で同車両の前後方向に延びるとともに端部が車体フレーム４のパイプ８に対し固定される二つのアーム部２２，２３と、アーム部２２，２３同士を車両の幅方向において繋ぐように同アーム部２２，２３に対し一体形成されている連結部２４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両におけるギヤボックスの取付構造に関する。

特許文献１に示されるように、自動車等の車両においては、同車両における幅方向両側の操舵輪の操作を行うためのギヤボックスが、車両の幅方向に延びるように設けられている。このギヤボックスは、車両のサスペンションメンバに固定されたブラケットに対し締結されている。更に、サスペンションメンバは、車両における車体フレームに対し取り付けられている。

上記ギヤボックスは、その内部に互いに噛み合うラック及びピニオンを有しており、ピニオンの回転を通じてラックを車両の幅方向に移動させることにより、車両における幅方向両側の操舵輪をそれぞれ同じ方向に向けて水平方向に回転させる。こうした操舵輪の動作によって、走行中の車両が旋回するようになる。

特開２００９−５６９８１号公報

ところで、走行する車両の旋回時等には、操舵輪に対し路面から同操舵輪を直進状態に戻そうとする荷重が入力される。そして、この荷重は、ギヤボックス（ラック）に伝達され、同ギヤボックスに対し車両の幅方向に作用することとなる。ちなみに、ギヤボックスがブラケットを介して固定されているサスペンションメンバについては、車体フレームに対し取り付けられているだけである。

このため、上述したようにギヤボックスに対し車両の幅方向についての荷重が作用したとき、ギヤボックス（サスペンションメンバ）の車体フレームに対する取り付け剛性が不足し、それに伴ってギヤボックスが車体フレームに対し車両の幅方向について相対的に変位するおそれがある。そして、こうした車体フレームに対するギヤボックスの相対的な変位が生じると、その変位に伴い操舵輪の水平方向についての回転が生じて車両の旋回時等における操作性能が低下する。

本発明の目的は、ギヤボックスの車体フレームに対する取り付け剛性の不足を抑制することができる車両におけるギヤボックスの取付構造を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する車両におけるギヤボックスの取付構造は、操舵輪の操作を行うべく車両の幅方向に延びているギヤボックスと締結されるブラケットを備える。このブラケットは、車両の幅方向に間隔をおいた状態で同車両の前後方向に延びるとともに端部が車体フレームに対し固定される複数のアーム部と、アーム部同士を車両の幅方向において繋ぐように同アーム部に対し一体形成されている連結部と、を備える。

上記構成によれば、ギヤボックスと締結されるブラケットにおいて、複数のアーム部の端部が車体フレームに対し直接的に固定されているとともに、アーム部同士がそれらと一体の連結部によって繋がっているため、ギヤボックスの上記ブラケットを介しての車体フレームに対する取り付け剛性が向上する。従って、ギヤボックスに対し車両の幅方向についての荷重が作用したとき、ギヤボックスの車体フレームに対する取り付け剛性が不足し、ギヤボックスが車体フレームに対し車両の幅方向について相対的に変位して車両の旋回時等における操作性能が低下することは抑制される。

上記車両におけるギヤボックスの取付構造において、ブラケットにおける複数のアーム部のうちの少なくとも一つは、車両の前後方向に対し傾斜して延びているものとすることが考えられる。

この構成によれば、ギヤボックスに対し車両の幅方向についての荷重が作用したとき、そのギヤボックスの車体フレームに対する車両の幅方向についての相対的な変位が生じないよう、ブラケットにおける車両の前後方向に対し傾斜するアーム部が突っ張る。従って、車体フレームに対するギヤボックスの取り付け剛性が不足することを、より効果的に抑制することができる。

上記車両におけるギヤボックスの取付構造において、車体フレームは、車両の幅方向両側で同車両の前後方向に延びるサイドメンバと、両の幅方向に延びて車両の幅方向両側の前記サイドメンバ同士を結合することによって車体フレームを補強する補強部材と、を備えるものとされる。そして、ブラケットにおける各アーム部の端部は、上記補強部材に対し固定されているものとすることが考えられる。

上記構成によれば、ブラケットにおける各アーム部の固定先である補強部材で車体フレームのサイドメンバ同士を結合することにより、車体フレーム（サイドメンバ）が補強される。そして、ブラケットにおける各アーム部の端部が、車体フレームの上記補強部材に固定される。従って、上記補強部材を用いて上記ブラケットを車体フレームに対し固定できるだけでなく、車体フレーム（サイドメンバ）を補強することもできる。

上記車両におけるギヤボックスの取付構造において、ギヤボックスは、車両のステアリングホイールの回転に伴って回転するステアリングシャフトと連結されており、そのステアリングホイールの回転を通じて前記操舵輪の操作を行うべく動作するものとすることが考えられる。この場合、ステアリングシャフトは、ギヤボックスと交差する方向に延びてブラケットにおけるアーム部同士の間を通過するものとすることが考えられる。

上記構成によれば、ステアリングシャフトがブラケットにおけるアーム同士の間に通されることにより、ギヤボックス、ブラケット、及びステアリングシャフトの設置スペースを小さく抑えることができる。

本発明によれば、ギヤボックスの車体フレームに対する取り付け剛性の不足を抑制することができる。

車体フレームにおける車両の前端寄りの部分を示す平面図。 車体フレームにおける車両の前端寄りの部分を示す側面図。 車両におけるギヤボックスの周辺構造を示す斜視図。

以下、車両におけるギヤボックスの取付構造の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示すように、車両の車体フレーム４における幅方向両側（図１の上下両側）にはそれぞれ、車両の前後方向（図１の左右方向）に延びるサイドメンバ１，２が設けられている。なお、図１は、サイドメンバ１，２における車両の前端寄りの部分を上方から見た状態を示している。そして、サイドメンバ１は、サイドメンバ２に対し、車両における幅方向の中央寄りに位置している。

車両における幅方向両側のサイドメンバ１にはそれぞれ、車両の幅方向に延びる複数のクロスメンバ３，５が固定されている。これらクロスメンバ３とクロスメンバ５とは、車両の前後方向（図１の左右方向）に所定の間隔をおいて互いに平行となっている。そして、車両の幅方向両側にそれぞれ位置するサイドメンバ１は、上記クロスメンバ３，５によって互いに繋がっている。また、クロスメンバ３よりも車両の後方側（図１の右側）に位置するクロスメンバ５は、サイドメンバ１を貫通してサイドメンバ２に対しても固定されている。

車両の幅方向両側に位置するサイドメンバ２の前端間には、車両の幅方向に延びるクロスメンバ６が設けられている。同クロスメンバ６の長手方向の両端部は、車両の幅方向両側に位置するサイドメンバ２の前端に対しそれぞれ固定されている。更に、サイドメンバ２間であって、クロスメンバ６よりも車両の後方側には、同車両の幅方向に延びるパイプ８，９が設けられている。これらパイプ８，９は、車両における幅方向両側のサイドメンバ２同士を結合するよう同サイドメンバ２に対し固定されており、それによって車体フレーム４を補強する補強部材としての役割を担う。従って、車両の幅方向両端にそれぞれ位置するサイドメンバ２は、クロスメンバ５，６及びパイプ８，９によって繋がっているとともに、クロスメンバ５によってサイドメンバ１とも繋がっている。

図２は、図１のサイドメンバ１，２等を左方（図１の下方）から見た状態を示している。図２から分かるように、サイドメンバ２においては、クロスメンバ５よりも車両の前方側（図２の左方側）に位置する部分がサイドメンバ１よりも上方に位置するよう、湾曲している。そして、サイドメンバ１の前端部は上下方向に延びる連結バー７の下端部に対し固定されており、その連結バー７の上端部はサイドメンバ２に対し固定されている。従って、図１に示すように、車両の幅方向両側のうち片側に位置するサイドメンバ１とサイドメンバ２とが連結バー７によって繋がるとともに、もう片側に位置するサイドメンバ１とサイドメンバ２とも連結バー７によって繋がっている。

車体フレーム４のパイプ８には、ブラケット１０を介してギヤボックス１１が固定されている。このギヤボックス１１は、車両における操舵輪の操作を行うためのものであって、同車両の幅方向（図２の紙面と直交する方向）に延びている。以下、車両（車体フレーム４）におけるギヤボックス１１の周辺構造について詳しく説明する。

図３に示すように、サイドメンバ１における車両の幅方向の外側には、車両の操舵を行う車輪（操舵輪）１２を支持するためのロアアーム１３が設けられている。ロアアーム１３においては、サイドメンバ１側の端部が同メンバ１に接続されており、且つ、その端部を中心にして上下方向に回動可能となっている。ロアアーム１３におけるサイドメンバ１と反対側の端部においては、上方に突出する支持軸１４が形成されており、且つ、その支持軸１４周りに回転可能なナックル１５が設けられている。

このナックル１５は、上記車輪１２をその中心線周りに回転可能に支持するためのものである。そして、ナックル１５には上下方向に伸縮可能なサスペンションアッシー１６の下端部が連結されている。一方、同サスペンションアッシー１６の上端部は車体フレーム４の図示しないサスペンションタワーに連結されている。そして、車輪１２が路面の凹凸を乗り越えるときには、サスペンションアッシー１６が上下方向に伸縮するとともに、それに合わせてロアアーム１３がサイドメンバ１側の端部を中心として上下方向に回動する。これにより、上記車輪１２がナックル１５と共に上下動するようになる。

上記ギヤボックス１１は、車両における幅方向両側のロアアーム１３上のナックル１５同士を繋ぐように配置されている。このギヤボックス１１における長手方向の中央部には、上記ブラケット１０（図１）と締結される一対の締結部１７，１８が、ギヤボックス１１の長手方向に並ぶように形成されている。

上記ギヤボックス１１は、その内部に互いに噛み合うラック及びピニオンを有しており、ピニオンの回転に伴いラックがギヤボックス１１の延びる方向、言い換えれば車両の幅方向に移動するようになっている。ギヤボックス１１におけるラックの両端部にはそれぞれタイロッド１９が連結されている。そして、タイロッド１９におけるラック側とは反対側の端部は、ナックル１５における上記支持軸１４の中心線から車両の後方側に離れた部分に繋がっている。また、ギヤボックス１１のピニオンには車両のステアリングホイール２０の回転に伴って回転するステアリングシャフト２１が連結されている。このステアリングシャフト２１は、ギヤボックス１１における上記一対の締結部１７，１８間に位置しており、同ギヤボックス１１と交差する方向に延びている。

そして、車両の走行中に運転者がステアリングホイール２０を回転させると、その回転を通じてギヤボックス１１が操舵輪である車輪１２の操作を行うべく動作する。詳しくは、ステアリングホイール２０の回転がステアリングシャフト２１及びギヤボックス１１のピニオンに伝達されると、そのピニオンと噛み合うラックがタイロッド１９と共に車両の幅方向に移動する。その結果、車両における幅方向両側のナックル１５が支持軸１４周りに同じ方向に向けて所定角度回転し、それに伴い車両における幅方向両側の車輪１２も同じ方向に向けて水平方向に回転する。こうした車輪１２の動作によって、走行中の車両が旋回するようになる。

次に、ギヤボックス１１を車体フレーム４に固定するための上記ブラケット１０について詳しく説明する。
図１に示すように、ブラケット１０は、車両の幅方向（図１の上下方向）に間隔をおいた状態で同車両の前後方向（図１の左右方向）に延びる二つのアーム部２２，２３を備えている。ちなみに、アーム部２２は、車両の前後方向に対しほぼ傾斜することなく延びている。一方、アーム部２３は、車両の前後方向に対し傾斜するように、詳しくはアーム部２２側に倒れた状態となるように延びている。

これらアーム部２２，２３における車両の前方側の端部は、車体フレーム４のパイプ８に対し固定されている。そして、アーム部２２はギヤボックス１１の締結部１７（図３）にボルト等によって締結されており、アーム部２３はギヤボックス１１の締結部１８（図３）にボルト等によって締結されている。更に、図１に示すように、ブラケット１０は、アーム部２２，２３同士を車両の幅方向において繋ぐようにアーム部２２，２３に対し一体形成されている連結部２４も備えている。そして、ブラケット１０におけるアーム部２２，２３及び連結部２４で囲まれた部分であってアーム部２２，２３同士の間を、上記ステアリングシャフト２１が通過している。

次に、本実施形態の車両におけるギヤボックス１１の取付構造の作用効果について説明する。
（１）走行する車両の旋回時等には、車輪１２に対し路面から同車輪１２を直進状態に戻そうとする荷重が入力される。そして、この荷重は、ギヤボックス１１に伝達され、同ギヤボックス１１に対し車両の幅方向に作用する。こうした荷重を受けるギヤボックス１１は、ブラケット１０を介して車体フレーム４（パイプ８）に対し固定されている。上記ブラケット１０においては、アーム部２２，２３の端部が車体フレーム４のパイプ８に対し直接的に固定されているとともに、アーム部２２，２３同士がそれらと一体の連結部２４によって繋がっている。このため、ギヤボックス１１の上記ブラケット１０を介しての車体フレーム４に対する取り付け剛性が向上する。従って、ギヤボックス１１に対し車両の幅方向についての荷重が作用したとき、ギヤボックス１１の車体フレーム４に対する取り付け剛性が不足し、ギヤボックス１１が車体フレーム４に対し車両の幅方向について相対的に変位して車両の旋回時等における操作性能が低下することは抑制される。

（２）ギヤボックス１１に対し車両の幅方向についての荷重、詳しくは図１の下方（車両の左方）に向かう方向への荷重が作用したとき、そのギヤボックス１１における車両の幅方向についての変位が生じないよう、ブラケット１０における車両の前後方向に対し傾斜するアーム部２３が突っ張る。従って、車体フレーム４に対するギヤボックス１１の取り付け剛性が不足することを、より効果的に抑制することができる。

（３）車体フレーム４においては、上記ブラケット１０が固定されるパイプ８によってサイドメンバ２同士が結合されているため、そのパイプ８を用いて上記ブラケット１０を車体フレーム４に対し固定できるだけでなく、車体フレーム４（サイドメンバ２）を補強することもできる。

（４）ギヤボックス１１のピニオンと連結されるステアリングシャフト２１は、ギヤボックス１１と交差する方向に延びてブラケット１０におけるアーム部２２、２３同士の間を通過するようにされている。このようにステアリングシャフト２１がブラケット１０におけるアーム部２２，２３同士の間に通されることにより、ギヤボックス１１、ブラケット１０、及びステアリングシャフト２１の設置スペースを小さく抑えることができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・ステアリングシャフト２１は、必ずしもブラケット１０のアーム部２２，２３及び連結部２４で囲まれた部分であってアーム部２２，２３同士の間を通過している必要はない。

・アーム部２３だけでなくアーム部２２も車両の前後方向に対し傾斜させるようにしてもよい。この場合、アーム部２２がアーム部２３側に倒れた状態となるよう傾斜される。また、アーム部２２のみを車両の前後方向に対し傾斜させるようにしてもよい。

・車両の前後方向に対するアーム部２２，２３の傾斜については、必ずしも行う必要はない。
・車両における幅方向両側のサイドメンバ２同士を結合するとともにブラケット１０のアーム部２２，２３が固定される補強部材として中空構造を有するパイプ８を例示したが、パイプ８以外の補強部材を採用することも可能である。こうした補強部材としては、車両における幅方向両側のサイドメンバ２同士を結合するものであれば何でもよく、例えばクロスメンバを採用することや中実構造を有する補強バーを採用することが考えられる。

１…サイドメンバ、２…サイドメンバ、３…クロスメンバ、４…車体フレーム、５…クロスメンバ、６…クロスメンバ、７…連結バー、８…パイプ、９…パイプ、１０…ブラケット、１１…ギヤボックス、１２…車輪、１３…ロアアーム、１４…支持軸、１５…ナックル、１６…サスペンションアッシー、１７…締結部、１８…締結部、１９…タイロッド、２０…ステアリングホイール、２１…ステアリングシャフト、２２…アーム部、２３…アーム部、２４…連結部。

Claims (4)

1. 操舵輪の操作を行うべく車両の幅方向に延びているギヤボックスと締結されるブラケットを備えており、
   前記ブラケットは、
   車両の幅方向に間隔をおいた状態で同車両の前後方向に延びるとともに端部が車体フレームに対し固定される複数のアーム部と、
   前記アーム部同士を車両の幅方向において繋ぐように同アーム部に対し一体形成されている連結部と、
   を備えることを特徴とする車両におけるギヤボックスの取付構造。
2. 前記ブラケットにおける複数のアーム部のうちの少なくとも一つは、車両の前後方向に対し傾斜して延びている請求項１に記載の車両におけるギヤボックスの取付構造。
3. 前記車体フレームは、車両の幅方向両側で同車両の前後方向に延びるサイドメンバと、車両の幅方向に延びて車両の幅方向両側の前記サイドメンバ同士を結合することによって前記車体フレームを補強する補強部材と、を備えており、
   前記ブラケットにおける各アーム部の端部は、前記補強部材に対し固定されている請求項１又は２に記載の車両におけるギヤボックスの取付構造。
4. 前記ギヤボックスは、車両のステアリングホイールの回転に伴って回転するステアリングシャフトと連結されており、そのステアリングホイールの回転を通じて前記操舵輪の操作を行うべく動作するものであり、
   前記ステアリングシャフトは、前記ギヤボックスと交差する方向に延びて前記ブラケットにおける前記アーム部同士の間を通過している請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両におけるギヤボックスの取付構造。