JP2740316B2 - 自動車の舵取り可能な車輪軸組立体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、剛性車輪軸組立体が路面側のステアリング
ナックルにナックルアームによって揺動可能な車輪ヘッ
ドを受けており、ナックルアームがタイロッドを介して
車輪軸組立体の内部に配置された静液圧式あるいは補助
力支援形の舵取り装置に接続され、この舵取り装置が車
軸長手方向において好適には複数式の舵取りシリンダ内
を移動できる作動ピストンを有しているような自動車の
舵取り可能な車輪軸組立体に関する。

〔背景技術〕

冒頭に述べた形式の舵取り可能な車輪軸組立体はWO特
許第A82/00983号公報で知られている。その場合、剛性
車輪軸組立体が車台に揺動可能に懸架されているフォー
クリフトに対する非駆動車輪軸組立体が対象となってい
る。その車輪軸組立体は、車輪軸組立の垂直長手中心平
面に関して非対称形をしており、即ち片側が膨らんで形
成されている。車輪軸組立体はその突出した部分の内部
に舵取り装置を収容している。車輪軸組立体の長手中心
軸心に対して平行に配置された舵取り装置の舵取りシリ
ンダの中に、作動ピストンが案内されている。この作動
ピストンの両端はそれぞれ短いタイロッド部分を介して
両方の車輪のナックルアームにヒンジ結合されている。
舵取り装置を車輪軸組立体の中に一体化するこの公知の
方式は、車輪軸組立体の構造的寸法が大きくなり、これ
によって車輪軸組立体の重量が増大するという欠点を有
し、その重い重量は一方では走行車の全体構想に対して
不利に作用し、他方では場合によっては弾力的に弾む際
にその動的挙動に不利に作用する。ナックルアームと作
動ピストン端部との間に配置された短いタイロッド部分
がヒンジ結合された構成要素を伸ばした状態にし、舵取
り角度に大きな誤差を生ずるので、舵取り運動について
も問題がある。更にそのように形成された車輪軸組立体
は、舵取り装置が少なくとも従来技術に示された形態に
おいて車軸駆動装置を収容するための空間と干渉してい
るので、差動歯車装置およびそこから車輪まで延びる駆
動軸を持った駆動形舵取り軸として形成することができ
ない。

更にドイツ連邦共和国特許出願公告第1655927号公報
において、舵取り可能な車輪軸組立体に対する補助力支
援形舵取り装置が知られている。その場合、舵取り伝動
装置からタイロッドがステアリングナックルのナックル
アームまで延びている。両ステアリングナックに所属す
るナックルアームは通しのタイロッドを介して互いに結
合され、液庄式サーボシリンダによって補助力的に支援
されている。走行車の走行方向にサーボシリンダを配置
することは大きな場所を必要とし、サーボシリンダが損
傷する危険がある。

〔発明が開示〕

本発明の目的は、液圧式あるいは補助力支援形の舵取
り装置を、車輪軸組立体の重量および構造的寸法がほと
んど大きくならないように剛性車軸管に配置することに
ある。

冒頭に述べた形式の車輪軸組立体は、特に作業用自動
車に利用されるので、舵取り装置は損傷から保護して収
納されなければならない。

この目的は、本発明の請求項１に記載した、差動歯車
装置ハウジング（８）を中央に挟むように取り付けられ
た左右一対の車軸管（９）と、これらの車軸管（９）の
端部にそれぞれステアリングナックル（２）を介して揺
動可能に支持された左右一対の車輪ヘッド（３）と、こ
れらの車輪ヘッド（３）にそれぞれナックルアーム
（４）を介して接続された左右一対のタイロッド（５）
と、前記左右一対の車軸管（９）のいずれか一方の内部
に配置された、前記車軸管（９）の軸線方向に延びる舵
取りシリンダ（17）と、この舵取りシリンダ（７）内を
往復動可能な作動ピストン（18）と、この作動ピストン
（18）の往復動によって往復回動させられる回動軸（2
2）と、この回動軸（22）にその基端が取り付けられる
とともに、その揺動端に前記左右一対のタイロッド
（５）がそれぞれ接続された揺動レバー（７）とを備え
ることを特徴とする自動車の舵取り可能な車輪軸組立体
（１）によって達成される。

舵取り装置はこのようにして車軸管の中に入れられ、
追加的な構造空間を必要としない。これによって重量お
よびコストに関して大きな利点が得られ、舵取り装置の
駆動部分は追加的な構造的処置を講ずることなしに損傷
から非常に有効に保護される。

その場合、車軸管内に配置された舵取りシリンダおよ
び作動ピストンから成るユニットは、液圧式舵取り装置
あるいは補助力支援形舵取り装置のいずれでもよい。液
圧式舵取り装置の場合、作動ピストンは全舵取り力を揺
動レバーを介してタイロッドに伝達し、補助力支援形舵
取り装置の場合、舵取り伝動装置の機械式伝達要素が揺
動レバーに作用し、作動ピストンの側からの揺動レバー
へのサーボ支援が存在する。

本発明に基づく実施態様は請求項２乃至12に記載され
ている。

本発明の請求項２に記載の自動車の舵取り可能な車輪
軸組立体おいては、前記車軸管（９）が前記舵取りシリ
ンダ（17）を兼ねる。これにより、車輪軸組立体を大幅
に軽量化し、かつ製造コストを大幅に低減することがで
きる。

本発明の請求項３に記載の自動車の舵取り可能な車輪
軸組立体においては、前記作動ピストン（18）の一部に
形成されたラック（21）と、前記回動軸（22）に形成さ
れたウォームセクタ（23）とが互いに噛み合う。これに
より、ラックは簡単に回動軸を回転運動させ、この回転
運動は揺動レバーを揺動させる。駆動要素即ちラックお
よびウォームセクタは車輪軸組立体の中に保護して配置
されているので、これらの要素が損傷および汚される危
険はない。

本発明の請求項４に記載の自動車の舵取り可能な車輪
軸組立体においては、前記ラック（21）の半径方向の寸
法が、作動ピストン（18）の半径方向の寸法より小さく
されるので、回動軸と作動ピストンとの間隔を短縮する
ことができる。

本発明の請求項５に記載の自動車の舵取り可能な車輪
軸組立体においては、前記回動軸（22）が、前記車軸管
（９）に一体に形成された収納部（24）内に収納され
る。ウォームセクタ、回動軸おび揺動レバーの配置に対
するかかる収納部（24）は、鋳造技術的に問題なしに形
成することができる。

本発明の請求項６に記載の自動車の舵取り可能な車輪
軸組立体は、前記左右一対のの車輪ヘッド（３）にそれ
ぞれ取り付けられる車輪を回転駆動する左右一対の駆動
軸（12）と、これらの駆動軸（12）に駆動力を差動分配
する、前記差動歯車装置ハウジング（８）内に収納され
た差動歯車装置（11）とをさらに備えるとともに、前記
左右一対の駆動軸（12）のうちの前記舵取りシリンダ
（17）側の駆動軸（12）が、前記作動ピストン（18）に
貫設された長手方向孔19）内を貫通して延びる。これに
より、車軸管および舵取り装置がコンパクトな構造にな
るだけでなく、駆動軸の駆動要素もこの系統の中に入れ
ることができる。

本発明の請求項７に記載の自動車の舵取り可能な車輪
軸組立体においては、前記長手方向孔（19）が前記作動
ピストン（18）の軸心に対して同軸に延びる。

本発明の請求項８に記載の自動車の舵取り可能な車輪
軸組立体は、前記作動ピストン（18）を貫通して延びる
前記駆動軸（12）を包囲する内側管（13）をさらに備え
るとともに、前記作動ピストン（18）は、その前記長手
方向孔（19）が前記内側管（13）に対して液密に外嵌し
て前記内側管（13）上をスライドする。これにより、舵
取りシリンダの作動室の良好なシールが達成される。車
軸管内に固定されたこの内側管によって、作動ピストン
の全ストローク中において舵取りシリンダの作動室を十
分にシールすることができる。

本発明の請求項９に記載の自動車の舵取り可能な車輪
軸組立体は、前記内側管（13）は、その前記差動歯車装
置ハウジング（８）側の端部が前記車軸管（９）若しく
は前記差動歯車装置ハウジング（８）に対して中間フラ
ンジ（15）によって支持され、かつその前記ステアリン
グナックル（２）側の端部が前記車軸管（９）の支持ウ
ェブ（14）によって支持される。これにより、舵取り装
置は良好に組立可能および分解可能となる。内側管およ
び作動ピストンは差動歯車装置ハウジングから外された
車軸管の中に問題なしに収納できる。

本発明の請求項10に記載の自動車の舵取り可能な車輪
軸組立体においては、前記中間フランジ（15）が前記差
動歯車装置（11）を回転支持する。

本発明の請求項11に記載の自動車の舵取り可能な車輪
軸組立体においては、前記中間フランジ（15）が前記駆
動軸（12）を回転支持する。

本発明の請求項12に記載の自動車の舵取り可能な車輪
軸組立体においては、前記中間フランジ（15）および前
記支持ウェブ（14）が、前記舵取りシリンダ（17）の作
動室（17A,17B）を軸線方向に密封するカバーを兼ね
る。これにより、中間フランジは３つの機能を同時に満
足する。

本発明は請求の範囲に記載の特徴事項に限定されるも
のではない。当該技術者において各請求の範囲の特徴事
項を目的に則して組み合わせることもできる。

以下図面に示した実施例を参照して本発明を詳細に説
明する。

図面の簡単な説明 第１図は主に車輪軸組立体の一般的構造および舵取り
運動が理解できる舵取り装置が車輪軸組立体内に一体化
されている本発明に基づく車輪軸組立体の平面図、 第２図は車軸管およびその中に配置されている舵取り
装置を通る本発明に基づく車輪軸組立体の一部断面図、 第３図は車軸管および舵取り装置を通る第２図におけ
る − 線に沿った断面図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕

第１図において、符号１は舵取り可能な車輪軸組立体
の車輪軸組立体であり、その端部のステアリングナック
ル２には車輪ヘッド３が揺動可能に配置されている。こ
の車輪ヘッド３には走行車の車輪（囲示せず）が取り付
けられる。

車輪ヘッド３の揺動は、それぞれナックルアーム４お
よびタイロッド５を介して舵取り装置６によって行われ
る。

第１図には舵取り装置の揺動レバー７だけが図示され
ている。車輪軸組立体１は３分割構造に形成され、即ち
中央の差動歯車装置ハウジング８およびその両側の車軸
管９から構成されている。

第２図には車軸管９、差動歯車装置ハウジング８およ
び舵取り装置６が一部断面図で示されている。この図面
から、車軸管９がフランジ10を介して差動歯車装置ハウ
ジング８にボルト結合されていることが分かる。差動歯
車装置ハウジング８の内部には、走行車伝動装置から主
駆動軸（図示せず）を介して駆動される差動歯車装置11
が配置されている。差動歯車装置11からそれぞれ両側の
車輪ヘッド３まで駆動軸12が延びている。これらの駆動
軸12は直接あるいは減速歯車装置を介して車輪（図示せ
ず）を回転駆動する。

駆動軸12は、舵取り装置６が車軸管９に配置されてい
る範囲において内側管13で取り囲まれている。内側管13
は一端が車軸管９の支持ウェブ14に、他端が中間フラン
ジ15に取り付けられている。中間フランジ15は同時に転
がり軸受16によって差動歯車装置11を支持するために用
いられる。

舵取り装置６は舵取りシリンダ17を有し、この舵取り
シリンダ17は車軸管９の円筒状内壁によって直接形成さ
れている。この舵取りシリンダ17内には作動ピストン18
が移動可能に案内され、その舵取りシリンダ17の内部に
作動室17A,17Bを形成している。作動ピストン18は同軸
に延びる長手方向孔19を有し、この長手方向孔19を通し
て内側管13が駆動軸12と一緒に貫通している。

作動ピストン18にはピストンロッド20が連設されてい
る。これは一部がラック21として形成され、このラック
21には、回動軸としてのピットマンアーム軸22に結合さ
れたウォームセクタ23が噛み合っている。舵取りシリン
ダ17の内部における作動ピストン18の長手方向の往復動
は、歯のかみ合いに基づいてウォームセクタ23を揺動さ
せ、これによってピットマンアーム軸22を往復回動させ
る。

特に第３図から分かるように、駆動軸12および作動ピ
ストン18に対して直角に延びるピットマンアーム軸22
は、車軸管９と一体に形成された収納部24の中に、軸受
シールド25を介して回転可能に配置されている。上側軸
受シールド25は、収納部24の内部へのダストの侵入を阻
止するダストキャップ26によって覆われている。ピット
マンアーム軸22は、その収納部24から出た端部で第１図
に示した揺動レバー７を受けている。揺動レバー７はそ
の揺動端においてタイロッド５にヒンジ結合され、タイ
ロッド５自体は車輪ヘッド３のナックルアーム４にヒン
ジ結合されている。

第２図および第３図から分かるように、舵取り装置６
は車輪軸組立体１に完全に一体にされているので、舵取
り装置６を損傷から良好に保護でき、ピットマンアーム
軸の構造的寸法を短くできる。車軸管９を舵取りシリン
ダ17として利用することによって別個の舵取りシリンダ
は要らない。更に本発明に基づいて舵取り装置６を車輪
軸組立体１に一体化することは、剛性車輪軸組立体１を
持ったあらゆる舵取り可能な車輪軸組立体に利用でき、
その場合、揺動レバー７を介して舵取り角度の補正およ
び適合が行える。

第２図および第３図に示した本発明の実施例の場合、
収納部24が車軸管９と一体に形成されているが、この収
納部24を別個の要素として形成し、車軸管９にボルト結
合することもでき、その場合、差動歯車装置ハウジング
の両側に同形の車軸管９を配置するとき、舵取り装置が
無い側の車軸管の相応した開口は閉鎖される。これによ
る同一部品の多重利用はコストを低減する。

〔符号の説明〕

１……車輪軸組立体 ２……ステアリングナックル ３……車輪ヘッド ４……ナックルアーム ５……タイロッド ６……舵取り装置 ７……揺動レバー ８……差動歯車装置ハウジング ９……車軸管 10……フランジ 11……差動歯車装置 12……駆動軸 13……内側管 14……支持ウェブ 15……中間フランジ 16……転がり軸受 17……舵取りシリンダ 17A……作動室 17B……作動室 18……作動ピストン 19……長手方向孔 20……ピストンロッド 21……ラック 22……回動軸（ピットマンアーム軸） 23……ウォームセクタ 24……収納部 25……軸受シールド 26……ダストキャップ

フロントページの続き (72)発明者 ハウプト，ヨーゼフ ドイツ連邦共和国オーバートイリンゲ ン、モタリシュトラーセ、５ (72)発明者 ブュルカー，ライナー ドイツ連邦共和国ラベンスブルク、19、 イム、ヘーゲンリート、12 (56)参考文献 国際公開8200983（ＷＯ，Ａ１) 米国特許2086814（ＵＳ，Ａ)

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】差動歯車装置ハウジング（８）を中央に挟
   むように取り付けられた左右一対の車軸管（９）と、こ
   れらの車軸管（９）の端部にそれぞれステアリングナッ
   クル（２）を介して揺動可能に支持された左右一対の車
   輪ヘッド（３）と、これらの車輪ヘッド（３）にそれぞ
   れナックルアーム（４）を介して接続された左右一対の
   タイロッド（５）と、前記左右一対の車軸管（９）のい
   ずれか一方の内部に配置された、前記車軸管（９）の軸
   線方向に延びる舵取りシリンダ（17）と、この舵取りシ
   リンダ（17）内を往復動可能な作動ピストン（18）と、
   この作動ピストン（18）の往復動によって往復回動させ
   られる回動軸（22）と、この回動軸（22）にその基端が
   取り付けられるとともに、その揺動端に前記左右一対の
   タイロッド（５）がそれぞれ接続された揺動レバー
   （７）とを備えることを特徴とする自動車の舵取り可能
   な車輪軸組立体（１）。
2. 【請求項２】前記車軸管（９）が前記舵取りシリンダ
   （17）を兼ねることを特徴とする請求項１に記載の自動
   車の舵取り可能な車輪軸組立体（１）。
3. 【請求項３】前記作動ピストン（18）の一部に形成され
   たラック（21）と、前記回動軸（22）に形成されたウォ
   ームセクタ（23）とが互いに噛み合うことを特徴とする
   請求項１または２に記載の自動車の舵取り可能な車輪軸
   組立体（１）。
4. 【請求項４】前記ラック（21）の半径方向寸法が、作動
   ピストン（18）の半径方向寸法より小さくされているこ
   とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の自動
   車の舵取り可能な車輪軸組立体（１）。
5. 【請求項５】前記回動軸（22）が、前記車軸管（９）に
   一体に形成された収納部（24）内に収納されていること
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の自動車
   の舵取り可能な車輪軸組立体（１）。
6. 【請求項６】前記左右一対の車輪ヘッド（３）にそれぞ
   れ取り付けられる車輪を回転駆動する左右一対の駆動軸
   （12）と、これらの駆動軸（12）に駆動力を差動分配す
   る、前記差動歯車装置ハウジング（８）内に収納された
   差動歯車装置11）とをさらに備えるとともに、前記左右
   一対の駆動軸（12）のうちの前記舵取りシリンダ（17）
   側の駆動軸（12）が、前記作動ピストン（18）に貫設さ
   れた長手方向孔（19）を貫通して延びることを特徴とす
   る請求項１乃至５のいずれかに記載の自動車の舵取り可
   能な車輪軸組立体（１）。
7. 【請求項７】前記長手方向孔（19）が前記作動ピストン
   （18）の軸心に対して同軸に延びることを特徴とする請
   求項６に記載の自動車の舵取り可能な車輪軸組立体
   （１）。
8. 【請求項８】前記作動ピストン（18）を貫通して延びる
   前記駆動軸（12）を包囲する内側管（13）をさらに備え
   るとともに、前記作動ピストン（18）は、その前記長手
   方向孔（19）が前記内側管（13）に対して液密に外嵌し
   て前記内側管（13）上をスライドすることを特徴とする
   請求項６または７に記載の自動車の舵取り可能な車輪軸
   組立体（１）。
9. 【請求項９】前記内側管（13）は、その前記差動歯車装
   置ハウジング（８）側の端部が前記車軸管（９）若しく
   は前記差動歯車装置ハウジング（８）に対して中間フラ
   ンジ（15）によって支持され、かつその前記ステアリン
   グナックル（２）側の端部が前記車軸管（９）の支持ウ
   ェブ（14）によって支持されることを特徴とする請求項
   ８に記載の自動車の舵取り可能な車輪軸組立体（１）。
10. 【請求項１０】前記中間フランジ（15）が、前記差動歯
    車装置（11）を回転支持することを特徴とする請求項９
    に記載の自動車の舵取り可能な車輪軸組立体（１）。
11. 【請求項１１】前記中間フランジ（15）が、前記駆動軸
    （12）を回転支持することを特徴とする請求項９に記載
    の自動車の舵取り可能な車輪軸組立体（１）。
12. 【請求項１２】前記中間フランジ（15）および前記支持
    ウェブ（14）が、前記舵取りシリンダ（17）の作動室
    （17A,17B）を軸線方向に密封するカバーを兼ねること
    を特徴とする請求項９乃至11のいずれかに記載の自動車
    の舵取り可能な車輪軸組立体（１）。