JP3024421B2 - 車輌のステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車輌のステ
アリング装置に係り、更に詳細にはステアリングホイー
ルの回転に連動して車輌横方向に往復動されるラックバ
ーを備えたステアリング装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車輌のステアリング装置は、
一般に、ステアリングホイールの回転に連動して車輌横
方向に往復動されるラックバーと、一端にてラックバー
の先端に枢着され他端にて車輪キャリアのナックルアー
ムの先端に枢着されたタイロッドとを有し、ラックバー
の車輌横方向への運動がタイロッドを介してナックルア
ームへ伝達されることにより車輪キャリアがキングピン
軸の周りに回転され、これにより車輪の操舵が行われる
ようになっている。

【０００３】自動車等の車輌の旋回時には荷重移動に起
因する車体の姿勢変化により旋回外輪はバウンドし旋回
内輪はリバウンドするのに対し、ラックバーの外端はラ
ックバーの軸線に沿って車輌横方向にしか往復動できな
いため、車輪のバウンド、リバウンドに伴ないラックバ
ーの外端とナックルアームの先端との間の上下方向の距
離が変化する。しかるにタイロッドの長さは不変であり
タイロッドの長さが相対的に不足するようになるので、
車輌の旋回時には旋回外輪及び旋回内輪の何れについて
も車輪のトー角がトーアウト方向へ変化することが避け
られない。

【０００４】かかる車輌の旋回時に於ける車輪のトー変
化を低減するステアリング装置の一つとして、例えば実
開昭６０−４５１７３号公報に記載されている如く、ラ
ックバーの先端に実質的にＪ形をなすブラケットが固定
され、該ブラケットの先端にボールジョイントを介して
タイロッドの内端が枢着され、これによりタイロッドの
内端がラックバーの先端に対しインボード側にオフセッ
トされたステアリング装置が従来より知られている。

【０００５】かかるステアリング装置によれば、タイロ
ッドの内端がラックバーの先端にボールジョイントによ
り枢着される場合に比してタイロッドの長さを長くする
ことができ、これにより車輌の旋回による車輪のバウン
ド、リバウンドに伴うタイロッドの上下方向の枢動角度
を低減することができるので、車輌の旋回時に於ける車
輪のトー変化を低減し車輌の旋回性能を向上させること
ができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし上述の如きステ
アリング装置に於ては、ラックバーの先端に対するタイ
ロッドの内端のインボード方向へのオフセット量には限
界があり、従ってタイロッドの長さを長くすることにも
限界があるため、車輌の旋回時に於けるタイロッドの上
下方向の枢動角度を効果的に低減して車輪のトー変化を
効果的に低減することができず、またトー変化特性の設
定の自由度が小さいという問題がある。

【０００７】本発明は、従来のステアリング装置に於け
る上述の如き問題に鑑み、車輌の旋回時に於ける車輪の
トー変化を効果的に低減することができると共に高い自
由度にてトー変化特性を設定し得るよう改良されたステ
アリング装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、ステアリングホイールの回転に連動して車
輌横方向に往復動されるラックバーと、実質的に上下方
向に延在する枢軸線の周りに枢動可能に車体に支持され
前記枢軸線より隔置された位置に於て前記ラックバーの
先端に枢着されたアシストレバーと、内端にて前記アシ
ストレバーに前記枢軸線より隔置された位置に於て枢着
され外端にて車輪キャリアのナックルアームに枢着され
たタイロッドとを有し、前記枢軸線は鉛直方向に対し車
輌横方向に傾斜しており、前記ラックバーが車輌横方向
に往復動されることによって前記車輪キャリアがトーイ
ン方向へステア変化するときには前記タイロッドの内端
は前記枢軸線の周りに回転すると共に上方へ変位し、前
記車輪キャリアがトーアウト方向へステア変化するとき
には前記タイロッドの内端は前記枢軸線の周りに回転す
ると共に下方へ変位するよう構成されていることを特徴
とする車輌のステアリング装置によって達成される。

【０００９】

【作用】上述の如き構成によれば、車輪が旋回外輪とな
るよう車輪をトーイン方向へステア変化させるべくラッ
クバーが車輌横方向に駆動されると、アシストレバーが
枢軸線の周りに枢動し、タイロッドが車輌の横方向へ駆
動されることにより車輪はトーイン方向へ操舵され、ま
た車輪はバウンドしタイロッドの外端は上方へ変位す
る。この場合タイロッドの内端は車輌横方向に傾斜した
枢軸線の周りに回転することにより車輌横方向へ変位す
ると共に上方へ変位するので、タイロッドの内端がラッ
クバーの外端に枢着され或いはラックバーの外端に固定
されたブラケットに枢着された従来の構造の場合に比し
て、タイロッドの内端及び外端の上下方向の相対変位が
減小することによりタイロッドの上方への枢動角度が減
小し、これにより車輌の旋回に伴い車輪がバウンドする
際の車輪のトー変化が低減される。

【００１０】同様に車輪が旋回内輪となるよう車輪をト
ーアウト方向へステア変化させるべくラックバーが車輌
横方向に駆動されると、アシストレバーが枢軸線の周り
に枢動し、タイロッドが車輌の横方向へ駆動されること
により車輪はトーアウト方向へ操舵され、また車輪はリ
バウンドしタイロッドの外端は下方へ変位する。この場
合タイロッドの内端は枢軸線の周りに回転することによ
り車輌横方向へ変位すると共に下方へ変位するので、従
来の構造の場合に比してタイロッドの内端及び外端の上
下方向の相対変位が減小することによりタイロッドの下
方への枢動角度が減小し、これにより車輌の旋回に伴い
車輪がリバウンドする際の車輪のトー変化が低減され
る。

【００１１】

【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。

【００１２】図１及び図２はそれぞれ本発明によるステ
アリング装置の一つの実施例を示す平面図及び背面図で
ある。

【００１３】これらの図に於て、１０は車輪１２を回転
軸線１４の周りに回転可能に支持する車輪キャリアを示
している。キャリア１０の上端にはショックアブソーバ
１６及び圧縮コイルばね１８を含むマクファーソンスト
ラット２０の下端が連結されており、マクファーソンス
トラット２０の上端はアッパサポート２２により車体２
４に枢着されている。またキャリア１０の下端にはサス
ペンションアーム２６の外端がボールジョイント２８に
より枢着されている。図示の実施例に於てはサスペンシ
ョンアーム２６はＬ型アームであり、その二つの内端に
てジョイント３０及び３２により揺動軸線３４の周りに
揺動可能に車体に枢支されている。アッパサポート２２
の中心Ｏu 及びボールジョイント２８の中心Ｑは互いに
共働してキングピン軸３６を郭定している。

【００１４】また図１及び図２に於て、３８はラックア
ンドピニオンギヤハウジングを示しており、ギヤハウジ
ング３８内にはラックバー４０が車輌横方向に延在する
軸線４２に沿って往復動可能に支持されている。ラック
バー４０は周知の如く図には示されていないステアリン
グホイールが回転されることによりピニオンシャフト４
４が回転されると、そのピニオンにより軸線４２に沿っ
て往復動されるようになっている。ラックバー４０の先
端には車輌横方向に延在するサブロッド４６の内端がボ
ールジョイント４８により枢着されており、サブロッド
４６も実質的に車輌横方向に延在している。

【００１５】サブロッド４６の近傍には車輌の上方より
見てアウトボード方向へ屈曲する実質的に「く」の字形
のアシストレバー５０が配置されており、アシストレバ
ー５０は後端にて実質的に上下方向に延在する枢軸５２
を介して車体２４に枢支されている。アシストレバー５
０の屈曲部にはサブロッド４６の外端がボールジョイン
ト５４により枢着されており、アシストレバー５０の前
端にはタイロッド５６の内端がボールジョイント５８に
より枢着されている。タイロッド５６は車輪１２の回転
軸線１４に対し車輌後方側に位置し且実質的に車輌横方
向に延在しており、タイロッド５６の外端はボールジョ
イント６０によりキャリア１０に一体に設けられキャリ
アより車輌後方且インボード方向へ延在するナックルア
ーム６２の先端に枢着されている。

【００１６】枢軸５２の軸線６４、従ってアシストレバ
ー５０の枢軸線は鉛直方向に対しインボード方向へ角度
θ傾斜している。特に図示の実施例に於ては、ボールジ
ョイント５８の中心Ｐは車輌が直進状態にある場合には
枢軸５２の中心Ｏa に対し車輌前方に位置し、これによ
りタイロッド５６の軸線が中心ＰとＯa とを結ぶ直線に
対し実質的に垂直に延在するようになっている。

【００１７】上述の如く構成された実施例に於て車輌が
左旋回し車輪１２が旋回外輪となる場合には、ラックバ
ー４０は軸線４２に沿って図にて右方へ移動し、アシス
トレバー５０は車輌の上方より見て枢軸線６４の周りに
時計廻り方向へ枢動し、タイロッド５６も右方へ移動
し、キャリア１０が車輌の上方より見て反時計廻り方向
へキングピン軸３６の周りに回転し、これにより車輪１
２が左旋回方向へ回転する。この場合ボールジョイント
５８の中心Ｐは枢軸線６４の周りの円弧軌跡６６に沿っ
て例えば点Ｐo までアウトボード方向へ移動するが、枢
軸線６４は上述の如く鉛直方向に対しインボード方向へ
角度θ傾斜しているので、中心Ｐは車輌が直進状態にあ
る場合のその位置に対し上方へＸo 変位する。

【００１８】また一般に車輌の旋回時に於ける荷重移動
に起因する車体の姿勢変化により旋回外輪はバウンドす
るので、車輪１２は車体に対し相対的に上方へ変位し、
サスペンションアーム２６の外端のボールジョイント２
８の中心Ｑが揺動軸線３４の周りの円弧軌跡６８に沿っ
て点Ｑo まで上方へ変位するとすると、ボールジョイン
ト６０の中心Ｒも中心Ｑと実質的に同量上方へ変位す
る。この場合タイロッド５６の長さは変化しないので、
ボールジョイント６０の中心Ｒは点Ｒo へ変位する。

【００１９】上述の如くボールジョイント５８の中心Ｐ
は上方へＸo 変位するので、タイロッドの内端のボール
ジョイントが車輌横方向にしか変位しない従来のステア
リング装置の場合に比して、タイロッド５６の上方への
揺動角度が小さくなり、これにより図３に於て実線にて
示されている如く、車輪がバウンドする場合に於ける車
輪のトー変化量が図３に於て破線にて示された従来の場
合に比して小さくなると共に、旋回外輪のトー変化がト
ーアウト方向ではなくトーイン方向に生じるので、車輌
の旋回時に於ける車輌の安定性が向上する。

【００２０】また車輌が右旋回し車輪１２が旋回内輪と
なる場合には、ラックバー４０は軸線４２に沿って図に
て左方へ移動し、アシストレバー５０は車輌の上方より
見て枢軸線６４の周りに反時計廻り方向へ枢動し、タイ
ロッド５６も左方へ移動し、キャリア１０が車輌の上方
より見て時計廻り方向へキングピン軸３６の周りに回転
し、これにより車輪１２が右旋回方向へ回転する。この
場合ボールジョイント５８の中心Ｐは枢軸線６４の周り
の円弧軌跡６６に沿って例えば点Ｐi までインボード方
向へ移動するが、枢軸線６４は上述の如く鉛直方向に対
しインボード方向へ角度θ傾斜しているので、中心Ｐは
車輌が直進状態にある場合のその位置に対し下方へＸi
変位する。

【００２１】また一般に旋回内輪はリバウンドするの
で、車輪１２は車体に対し相対的に下方へ変位し、サス
ペンションアーム２６の外端のボールジョイント２８の
中心Ｑが揺動軸線３４の周りの円弧軌跡６８に沿って点
Ｑi まで下方へ変位するとすると、ボールジョイント６
０の中心Ｒも中心Ｑと実質的に同量下方へ変位する。こ
の場合にもタイロッド５６の長さは変化しないので、ボ
ールジョイント６０の中心Ｒは点Ｒi へ変位する。

【００２２】上述の如くボールジョイント５８の中心Ｐ
は下方へＸi 変位するので、タイロッド５６の内端のボ
ールジョイント５８が車輌横方向にしか変位しない従来
のステアリング装置の場合に比して、タイロッド５６の
下方への揺動角度が小さくなり、これにより図３に於て
実線にて示されている如く、車輪がリバウンドする場合
に於ける車輪のトー変化量が図３に於て破線にて示され
た従来の場合と同様小さい値に維持されると共に、旋回
内輪のトー変化がトーアウト方向ではなくトーイン方向
に生じるので、このことによっても車輌の旋回時に於け
る車輌の安定性が向上する。

【００２３】更に図示の実施例によれば、アシストレバ
ー５０の枢軸線６４のインボード方向への傾斜角θを低
減すると、アシストレバーの枢軸線の周りの枢動に伴な
うボールジョイント５８の中心Ｐの上下方向の変位Ｘo
及びＸi が減小するので、車輌の旋回時のトー変化特性
は例えば図３に於て二点鎖線Ａにて示されている如くな
る。また枢軸線６４の傾斜角θを大きくすると、アシス
トレバー５０の枢軸線６４の周りの枢動に伴なうボール
ジョイント５８の中心Ｐの上下方向の変位Ｘo及びＸi
が増大するので、この場合のトー変化特性は図３に於て
二点鎖線Ｂにて示されている如くなる。従って枢軸線６
４の傾斜角θを適宜に設定することにより、トー変化特
性を比較的自由に設定することができる。

【００２４】図４は本発明によるステアリング装置の他
の一つの実施例の要部を示す部分平面図である。尚図４
に於て、図１及び図２に示された部分に対応する部分に
は図１及び図２に於て付された符号と同一の符号が付さ
れている。

【００２５】この実施例に於てはアシストレバー５０は
実質的にその中央にて枢軸５２を介して車体に枢支され
ており、図４には示されていないが枢軸５２の軸線６４
もインボード方向へ角度θ傾斜している。またサブロッ
ド４６の外端はボールジョイント５４によりアシストレ
バー５０の後端に枢着されており、タイロッド５６の内
端はボールジョイント５８によりアシストレバー５０の
前端に枢着されている。更にこの実施例に於ては、ピニ
オンシャフト４４はラックバー４０に対し車輌後方側に
配置されており、これによりラックバー４０及びサブロ
ッド４６は車輪が旋回外輪となる場合には図４で見て左
方へ駆動され、逆に車輪が旋回内輪となる場合には図４
で見て右方へ駆動されるようになっている。

【００２６】従ってこの実施例に於ても、タイロッド５
６の内端のボールジョイント５８は車輪が旋回外輪とな
りバウンドする場合にはアウトボード方向へ変位すると
共に上方へ変位し、逆に車輪が旋回内輪となりリバウン
ドする場合にはインボード方向へ変位すると共に下方へ
変位し、これにより図１及び図２に示された実施例の場
合と同様車輌の旋回時に於ける車輪のトー変化量を低減
すると共にトー変化をトーイン方向とすることができ、
また枢軸線６４の傾斜角θを適宜に設定することにより
車輪のトー変化特性を適宜に設定することができる。

【００２７】尚図示の二つの実施例に於てはナックルア
ーム６２はキャリア１０より車輌後方且インボード方向
へ延在しており、タイロッド５６は車輪の回転軸線１４
に対し車輌後方側に位置しているが、ナックルアームは
キャリアより車輌前方且インボード方向へ延在するよう
設けられ、タイロッドは車輪の回転軸線に対し前方側に
配置されていてもよく、その場合にはピニオンシャフト
４４はラックバー４０に対しそれぞれ図示の実施例の場
合とは車輌前後方向反対側に配置され、枢軸線６４は鉛
直方向に対しアウトボード方向へ角度θ傾斜される。

【００２８】かかる実施例によれば、車輪が旋回外輪と
なる場合に於ける車輪のトーイン方向へのトー変化量を
低減すると共に車輪が旋回内輪となる場合に於ける車輪
のトーアウト方向へのトー変化量を低く維持することが
でき、また枢軸線６４の傾斜角を適宜に設定することに
より車輪のトー変化特性を適宜に設定することができ
る。

【００２９】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

【００３０】例えば図示の実施例に於てはサスペンショ
ンはマクファーソンストラット式サスペンションである
が、本発明によるステアリング装置は例えばダブルウィ
ッシュボーン式サスペンションの如き他のサスペンショ
ン搭載車に対し適用されてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明によれば、車輪が旋回外輪となるようトーイン方向へ
ステア変化される場合及び車輪が旋回内輪となるようト
ーアウト方向へステア変化される場合の何れの場合に
も、車輪のバウンド、リバウンドに伴うタイロッドの外
端の上下方向の変位に対応してタイロッドの内端が上下
方向に変位するので、タイロッドの内端がラックバーの
外端に枢着され或いはラックバーの外端に固定されたブ
ラケットに枢着された従来の構造の場合に比して、タイ
ロッドの内端及び外端の上下方向の相対変位を低減して
タイロッドの上下方向への枢動角度を低減することがで
き、これにより車輌の旋回に伴う車輪のトー変化を低減
し車輌の旋回性能を向上させることができる。

【００３２】また本発明によれば、鉛直方向に対するア
シストレバーの枢軸線の傾斜角を適宜に設定することに
より、アシストレバーの枢動に伴うタイロッドの内端の
上下方向の変位量を調整することができ、これにより車
輌の旋回時に於けるタイロッドの上下方向の揺動角度を
適宜に調整することができるので、車輌の旋回時に於け
るトー変化特性を比較的自由に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるステアリング装置の一つの実施例
を示す平面図である。

【図２】図１に示された実施例の背面図である。

【図３】図１及び図２に示された実施例のトー変化特性
を示すグラフである。

【図４】本発明によるステアリング装置の他の一つの実
施例の要部を示す部分平面図である。

【符号の説明】

１０…車輪キャリア ２０…マクファーソンストラット ２６…サスペンションアーム ４０…ラックバー ４６…サブロッド ５２…アシストレバー ５６…タイロッド ６２…ナックルアーム

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリングホイールの回転に連動して車
   輌横方向に往復動されるラックバーと、実質的に上下方
   向に延在する枢軸線の周りに枢動可能に車体に支持され
   前記枢軸線より隔置された位置に於て前記ラックバーの
   先端に枢着されたアシストレバーと、内端にて前記アシ
   ストレバーに前記枢軸線より隔置された位置に於て枢着
   され外端にて車輪キャリアのナックルアームに枢着され
   たタイロッドとを有し、前記枢軸線は鉛直方向に対し車
   輌横方向に傾斜しており、前記ラックバーが車輌横方向
   に往復動されることによって前記車輪キャリアがトーイ
   ン方向へステア変化するときには前記タイロッドの内端
   は前記枢軸線の周りに回転すると共に上方へ変位し、前
   記車輪キャリアがトーアウト方向へステア変化するとき
   には前記タイロッドの内端は前記枢軸線の周りに回転す
   ると共に下方へ変位するよう構成されていることを特徴
   とする車輌のステアリング装置。