JP5332446B2 - Suspension with steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の車両に用いられ、運転者の操舵操作に応じて左右車輪を転舵可能に支持するステアリング装置付きサスペンションに関する。 The present invention relates to a suspension with a steering device that is used in a vehicle such as an automobile and supports left and right wheels in a steerable manner according to a steering operation of a driver.
運転者の操舵操作に応じて前後の左右車輪を転舵可能にした従来のステアリング装置としては、タイロッドの長さ、左右のタイロッド間の距離、または各車輪とナックルアームとのなす角度のいずれかをアクチュエータで変化させることで、通常走行、斜め平行移動、小回りの転舵モードを運転者が選択設定できるように構成されたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来のステアリング装置にあっては、タイロッドといったリンク機構を用いているため、車輪の転舵角に制限があり、車輪の大きな転舵は不可能であった。 However, in the above-described conventional steering device, since a link mechanism such as a tie rod is used, the turning angle of the wheel is limited, and it is impossible to make a large turning of the wheel.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、簡単な構成で、車輪の転舵角を大きくできるようにしたステアリング装置付きサスペンションを提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a suspension with a steering device that can increase the turning angle of a wheel with a simple configuration.
この目的のため本発明によるステアリング装置付きサスペンションは、ステアリング装置には第1アクスル・ハウジングに設けたステアリング・シャフトの回転軸心方向を変える変向歯車組と、第1アクスル・ハウジングに対し回動可能に設けて車輪を支持する第2アクスル・ハウジングを、変向歯車組の出力回転により回動させることで車輪を転舵させる転舵歯車組と、を用いるとともに、ステアリング・シャフトを、車体及び第1アクスル・ハウジング間をこれらが揺動可能な状態で連結する、サスペンションのリンクとしても機能させるようにしたことを特徴とする。 For this purpose, the suspension with a steering device according to the present invention comprises a turning gear set for changing the direction of the axis of rotation of the steering shaft provided in the first axle housing, and a rotation with respect to the first axle housing. A steering gear set that turns the wheel by rotating the second axle housing that is provided and supports the wheel by the output rotation of the turning gear set, and the steering shaft, The first axle and the housing are connected in a swingable state so as to function as a suspension link.
本発明にあっては、第1アクスル・ハウジングに設けて転舵手段に連結したステアリング・シャフトの回転軸心の方向を変える変向歯車組と、第1アクスル・ハウジングに対し回動可能に設けて車輪を支持する第2アクスル・ハウジングを、変向歯車組の出力回転により回動させることで車輪を転舵させる転舵歯車組とをステアリング装置に用いるようにしたので、車輪の転舵角を大きくすることが可能となる。さらに、ステアリング・シャフトにて、車体及び第1アクスル・ハウジング間をこれらが相対揺動可能な状態で連結しサスペンションのリンクとして機能させたので、サスペンションのリンク数を減らすことができ、低コスト化や重量低減が可能となる。
In the present invention, a turning gear set for changing the direction of the rotational axis of the steering shaft provided in the first axle housing and connected to the steering means, and provided so as to be rotatable with respect to the first axle housing. The second axle housing that supports the wheels is turned in the steering device by turning the wheel by turning the output gear of the turning gear set to turn the wheels. Can be increased. Further, in the steering shaft, since the inter-vehicle body and the first axle housing these were serves as a link connecting a relative swingable state suspension, it is possible to reduce the number of link suspension, cost reduction And weight reduction.
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.
なお、以下の説明では、部品の参照番号に、前輪側のものには"f"を、後輪側のものには"r"を、車両左側のものには"L"を、また車両右側のものには"R"をそれぞれ添え字として付けて説明する(図面も同様)。 In the following description, the reference numerals of the parts are “f” for the front wheel side, “r” for the rear wheel side, “L” for the left side of the vehicle, and right side of the vehicle. In the description, "R" is attached as a subscript to each item (the same applies to the drawings).
図1に、本発明の第1実施例としてのステアリング装置付きサスペンションを備えた車両の全体概略を示す。なお、本実施例では、車両は電気自動車である。 FIG. 1 shows an overall outline of a vehicle provided with a suspension with a steering device as a first embodiment of the present invention. In this embodiment, the vehicle is an electric vehicle.
車両は、前後左右の4本の車輪10fL、10fR、10rL、10rRを有する。これらの車輪10fL、10fR、10rL、10rRは、図2乃至図5に模式的に示すサスペンションにてそれぞれ回転自在に支持する。また、これら車輪にあっては、左右の前輪10fL、10fRを前輪ステアリング装置SFにて、また左右の後輪10rL、10rRを後輪ステアリング装置SRにてそれぞれ転舵可能に構成してある。なお、車両は、前輪ステアリング装置SF及び後輪ステアリング装置SRを制御するため、後述する電子制御システムを備えている。 The vehicle has four front and rear wheels 10fL, 10fR, 10rL, and 10rR. These wheels 10fL, 10fR, 10rL, 10rR are rotatably supported by suspensions schematically shown in FIGS. In addition, these wheels are configured such that the left and right front wheels 10fL and 10fR can be steered by the front wheel steering device SF, and the left and right rear wheels 10rL and 10rR can be steered by the rear wheel steering device SR. The vehicle includes an electronic control system, which will be described later, for controlling the front wheel steering device SF and the rear wheel steering device SR.
本実施例では、前輪側サスペンションに前輪ステアリング装置SFの一部を組み付けて、これに前輪側サスペンションのリンク機能を持たせる。同様に、後輪側サスペンションに後輪ステアリング装置SRの一部を組み付けて、これに後輪側サスペンションのリンク機能を持たせる。 In this embodiment, a part of the front wheel steering device SF is assembled to the front wheel side suspension, and this is provided with a link function of the front wheel side suspension. Similarly, a part of the rear wheel steering device SR is assembled to the rear wheel side suspension, and this is provided with a link function of the rear wheel side suspension.
まず、前輪側のステアリング装置SFを、図1、図2、図4、図5及び図6に基づき説明する。 First, the front wheel side steering device SF will be described with reference to FIGS. 1, 2, 4, 5, and 6. FIG.
図1及び図2に示すように、車室内に設けられて運転者が操作するステアリング・ホイール(操舵輪)1には、この操舵操作に応じて回転するアッパ・ステアリング・シャフト、コラム・チューブ、ロア・ステアリング・シャフト等からなる操舵輪側ステアリング・シャフト24を連結する。操舵輪側ステアリング・シャフト24の途中部分には、操舵力アシストモータ15fが設けられて、ここで発生させたアシスト力を操舵輪側ステアリング・シャフト24に付与することが可能である。また、操舵輪側ステアリング・シャフト24には、ステアリング・ホイール1の操舵角、操舵速度を検出するための操舵角センサ2fを設けてある。
As shown in FIGS. 1 and 2, a steering wheel (steering wheel) 1 provided in a passenger compartment and operated by a driver has an upper steering shaft, a column tube, and the like that rotate in response to the steering operation. A steering wheel
車室外に突き出たロア・ステアリング・シャフトの下端部には操舵輪側歯車3aを設け、この操舵輪側歯車3aを、車両幅方向に伸びる回転軸心を有する右側の中間回転シャフト4fRの途中部分に設けた車輪側歯車3bに噛み合わせる。この操舵輪側歯車3aと車輪側歯車3bとからなるステアリング歯車組3により、ステアリング・ホイール1の回転は、右側の中間回転シャフト4fRの回転へと、その回転方向を変え、かつ減速することが可能となる。なお、右側の中間回転シャフト4fRと同心上で、かつ右側の中間回転シャフト4fRの車両左側には、左側の中間回転シャフト4fLを配置する。
A steering
上記で説明したステアリング・ホイール1、操舵輪側ステアリング・シャフト24、操舵力アシストモータ15f、ステアリング歯車組3、及び左右の中間回転シャフト4fL、4fRは、本発明の転舵手段に相当する。
The
左右の中間回転シャフト4fL、4fRの間に、これらを連結する正逆転切替機構5fを介在させる。正逆転切替機構5fは、右側の中間回転シャフト4fRの軸心回りの回転を、これと同方向の回転、またこれとは逆方向の回転のいずれかに選択的に切り替え可能な機構であり、その詳細は後述する。なお、正逆転切替機構5fは本発明の正逆転切替手段に相当する。
A forward /
図2に示すように、左右の中間回転シャフト4fL、4fRは、その途中部分をそれぞれ軸受BfL、BfRで軸心回りへ回転自在にしてハウジング31にそれぞれ支持する。ハウジング31は、車体30に取り付け、軸受BfL、BfRの他にも、正逆転切替機構5fやステアリング歯車組3をその内部に保持する。なお、図2では、ハウジング31は正逆転切替機構5fの部分を除いて切り欠いた断面として描いてあり、その内部のステアリング歯車組3、左右の中間回転シャフト4fL、4fR、軸受BfL、BfRが見えるようにしてある。
As shown in FIG. 2, the intermediate rotation shafts 4fL and 4fR on the left and right sides are supported by the
また、左右の中間回転シャフト4fL、4fRの車両外側端部は、軸受を内蔵する車体30側のブラケット30aで回転自在に支持するとともに、第1ジョイント16L、16Rを介して、それぞれ車両幅方向外側に伸びる左側ステアリング・シャフト6fL、右側ステアリング・シャフト6fRの車両内側端部を、上下方向に揺動可能に連結する。第1ジョイント17L、17Rには、これらが連結するシャフト間の回転方向変位のみ拘束してこれらのシャフトが同じ回転方向、同じ回転変位とするジョイントを用いる。なお、左側ステアリング・シャフト6fLと右側ステアリング・シャフト6fRとは、本発明のステアリング・シャフトに相当する。
Further, the vehicle outer end portions of the left and right intermediate rotation shafts 4fL and 4fR are rotatably supported by a
左側ステアリング・シャフト6fL、右側ステアリング・シャフト6fRの車両外側端部には、それぞれ車両幅方向外側に伸び外側端に第1歯車71L、71Rを設けた第1シャフト23fL、23fRの車両内端部を、第2ジョイント17fL、17fRを介して上下方向に揺動可能に連結する。第2ジョイント17L、17Rには、これらが連結するシャフト間の回転方向変位のみ拘束してこれらのシャフトが同じ回転方向、同じ回転変位とするジョイントを用いる。
The vehicle outer ends of the left steering shaft 6fL and the right steering shaft 6fR are respectively provided with vehicle inner ends of first shafts 23fL and 23fR that extend outward in the vehicle width direction and are provided with
第1歯車71L、71Rは、第2歯車72L、72Rに常に噛み合わせ、これらの回転の軸心の方向を車両幅方向から上下方向へと変えるようにしている。第1歯車71L、71Rと第2歯車72L、72Rとは、本実施例では交差軸歯車とする。交差軸歯車の具体例としては、すぐばかさ歯車、まがりばさかさ歯車、ゼロールかさ歯車等を用いる。これにより、左側ステアリング・シャフト6fLと右側ステアリング・シャフト6fRの車両幅方向に沿う回転軸心の方向を上下方向に沿った回転軸心へと方向を変えることが可能となる。
The
また、第2歯車72L、72Rは、それぞれ第3歯車73L、73Rと常に噛み合わせる。また、第3歯車73L、73Rは、第2歯車72L、72Rに対し、やや車両前方側で、かつ車両外方向での軸心位置で第2歯車72L、72Rの回転方向と逆回転するようにしてある。なお、これらの歯車は、本実施例ではかさ歯車対とする。
The
なお、第1歯車71L、71と第2歯車72L、72Rとは本発明の変向歯車組に相当し、第2歯車72L、72Rと第3歯車73L、73Rとはそれぞれ本発明の転舵歯車組に相当する。
The
ここで、第1歯車71L、71R、第2歯車72L、72R、第3歯車73L、73Rは、常に良好な噛み合わせを常に保つため、それぞれ第1アクスル・ハウジング7fL、7fRに軸受にて支持してある。
Here, the
すなわち、第1歯車71L、71Rは、図4〜図6に示すように、これらと一体で車両幅方向に伸びる第1シャフト23fL、23fRを第1軸受B1にて第1アクスル・ハウジング7fL、7fRに、軸方向及び半径方向への変位を拘束する一方、回転方向へ回転自在になるようにそれぞれ支持する。第2歯車72L、72Rは、上下方向に伸ばした第2シャフト19aの途中部分に設け、第2シャフト19aの上下端部を第2軸受B2にて第1アクスル・ハウジング7fL、7fRに、軸方向及び半径方向への変位を拘束する一方、回転方向に回転自在になるようにそれぞれ支持する。第3歯車73L、73Rは、同じく上下方向に伸ばした第3シャフト19bの途中部分に設け、第3シャフト19bの上下端部を第3軸受B3にて第1アクスル・ハウジング7fL、7fRに、軸方向及び半径方向への変位を拘束する一方、回転方向に回転自在になるようにそれぞれ支持する。
That is, as shown in FIGS. 4 to 6, the
なお、第1アクスル・ハウジング7fL、7fRには、第1軸受B1〜第3軸受B3を内部に固定するケーシング40をそれぞれ設け、このケーシング40内に第1歯車〜第3歯車71L、72L、73L及び71R、72R、73Rを収納して、これらを泥や水等による不具合から守るようにする。また、ケーシング40は、第1軸受B1〜第3軸受B3を用いることにより第1歯車〜第3歯車71L、72L、73L及び71R、72R、73Rの噛み合いを常に良好に保つことを可能にするよう高い剛性を持たせてある。
The first axle housings 7fL and 7fR are respectively provided with
第1アクスル・ハウジング7fL、7fRは、それらの上端部を、サスペンション・サポート11fL、11fRの下端部にボルト113、114にて固定する。第1アクスル・ハウジング7fL、7fRの上下方向での中間部分は、これらの車両外側部分を切り欠いて、これらの切り欠き内に第2アクスル・ハウジング8fL、8fRを第1アクスル・ハウジング7fL、7fRに対し揺動可能にそれぞれ取り付けてある。
The first axle housings 7fL and 7fR have their upper ends fixed to the lower ends of the suspension supports 11fL and 11fR with
すなわち、第2アクスル・ハウジング8fL、8fRは、これらの下端部に第3シャフト19bの上端部を固定し、この第3シャフト19bの軸心を通る線上に第3ジョイント25fL、25fRを設けて、第1アクスル・ハウジング7fL、7fRと第2アクスル・ハウジング8fL、8fRの上端部とを連結する。この結果、第2アクスル・ハウジング8fL、8fRは、第3ジョイント25fL、25fRと第3シャフト19bと結ぶ軸心回りに第1アクスル・ハウジング7fL、7fRに対し揺動可能となる。
That is, the second axle housings 8fL, 8fR have the upper ends of the
第2アクスル・ハウジング8fL、8fRの中間部分には、図2にみられるように、開孔を設けて軸受を配して車輪10fL、10fRの駆動軸を回転自在にそれぞれ支持する。したがって、車輪10fL、10fRは、第2アクスル・ハウジング8fL、8fRの揺動に伴って転舵方向へ回動されることになる。なお、第2アクスル・ハウジング8fL、8fRの駆動軸には第2アクスル・ハウジング8fL、8fRに支持した駆動モータ14fL、14fRを連結し、いわゆるホイール・イン・モータを構成する。 As shown in FIG. 2, an opening is provided in the intermediate portion of the second axle housing 8fL, 8fR and a bearing is provided to rotatably support the drive shafts of the wheels 10fL, 10fR. Therefore, the wheels 10fL and 10fR are rotated in the turning direction as the second axle housings 8fL and 8fR swing. The drive shafts of the second axle housings 8fL and 8fR are connected to the drive motors 14fL and 14fR supported by the second axle housings 8fL and 8fR to constitute a so-called wheel-in motor.
ここで、上記正逆転切替機構5fの構成を図7に基づき説明する。
Here, the configuration of the forward /
正逆転切替機構5fとしては、ダブル・ピニオン式遊星歯車を用いる。すなわち、図7(a)に示すように、正逆転切替機構5fは、サン・ギヤ51、リング・ギヤ53、サン・ギヤ51に噛み合う第1ピニオンと第1ピニオン及びリング・ギヤ53に噛み合う第2ピニオンとをそれぞれ回転可能に支持するキャリヤ52を有する。サン・ギヤ51には右側の中間回転シャフト4fRの車両内側端部を連結し、またキャリヤ52に左側の中間回転シャフト4fLの車両内側端部を連結する。なお、これらの連結関係は逆にしてもよい。サン・ギヤ51とリング・ギヤ53の歯数比は、0.5に設定する。これにより、右側の中間回転シャフト4fLと左側の中間回転シャフト4fRとは、同じ回転方向であれ、逆回転方向であれ、同じ回転角度の大きさ、同じ回転速さで回転させることが可能となる。
As the forward /
リング・ギヤ53の外周には、電磁式ツー・ウェイ・クラッチからなるロック機構54を配置し、リング・ギヤ54をハウジング57に対し固定したり、あるいは回転自在に切り離したりして、これら間で切り替え可能とする。また、サン・ギヤ51とキャリヤ52とは、同様に電磁式ツー・ウェイ・クラッチからなる一体回転クラッチ55により、一体結合したり、あるいは切り離したりして、これら間で切り替え可能とする。これにより、右側の中間回転シャフト4fLと左側の中間回転シャフト4fRとは、同方向の回転と逆方向の回転が選択可能となる。
A
これらロック機構54及び一体回転クラッチ55は、下記に説明するように構成して、電磁石56への通電・非通電により切替制御する。
The
ロック機構54は、図7(b)に示すように、リング・ギヤ53の外周面側にロック機構54の円周形状の内輪転動面54aを形成し、またケース57に固定した外輪の転動面54bを正多角形に形成してカム面として機能させる。内輪転動面54aと外輪転動面54bとの間には、複数個のローラ54を内装するとともに、これらのローラ54はバネ54gと保持器54dとで周方向に等間隔に保持する。
As shown in FIG. 7 (b), the
電磁石56への非通電時には、ロック機構54の保持器54dは回転自在となる。この結果、保持器54dは回転するリング・ギヤ53に連れ回され、両転動面間の狭い所でローラ54cが移動不可となってロック機構54がロックする。これにより、リング・ギヤ53がロックされる。なお、このロックはいずれの回転方向でも生じる。
When the
これに対し、電磁石56への通電時には、保持器54dに連結したアーマチュア54eが、ハウジング57に固定した外輪プレート54fに電磁力で引き付けられる結果、保持器54dはその周方向に移動可能な部分の中央位置に保持されて両転動面間に広い隙間を形成する。この状態では、ローラ54cが両転動面間の狭い所に食い込んでロックされることがないので、リング・ギヤ53はいずれの方向にも回転自在となる。
On the other hand, when the
一体回転クラッチ55は、図7(c)に示すように、キャリヤ52に連結し円周形状の転動面を有する外輪55bと、右側の中間回転シャフト4fRに連結し、カム面としての正多角形の転動面を有する内輪55aと、これら転動面間に内装された複数個のローラ55cと、ローラ55cを周方向へ等間隔で保持する保持器55dと、ローラ55cを中立位置に付勢するバネ55gと、を有する。
As shown in FIG. 7C, the integral rotation clutch 55 is connected to the
電磁石56への非通電時には、ローラ55cがバネ55gにより中立位置、すなわち両転動面間の隙間が大きい位置に保持される結果、内輪55aは空転する。したがって、右側の中間回転シャフト4fRと左側の中間回転シャフト4fLとは、回転方向が互いに切り離されて逆方向への回転が可能となる。
When the
これに対し、電磁石56への通電時には、アーマチュア55eがキャリヤ52に固定したロータ55fに電磁力で引き付けられるので、内輪55aが回転すると、ローラ55cが両転動面間の狭い位置まで移動して食い込みロックする。この結果、右側の中間回転シャフト4fRと左側の中間回転シャフト4fLとは、一体となって同じ回転方向、かつ同じ回転角で回転するようになる。
On the other hand, when the
一方、後輪ステアリング装置SRは、前輪ステアリング装置SFのステアリング・ホイール1や操舵輪側ステアリング・シャフト24を設けず、また操舵力アシストモータ15fの代わりに転舵モータ15rを設けている。すなわち、後輪ステアリング装置SRでは、左右の中間回転シャフト4rL、4rRの間に正逆転機構5rを介在させ、これらの中間回転シャフト4rL、4rRを同方向回転と逆方向回転との間で切り替え可能としている。この正逆転機構5rは、図7に示した前輪側の正逆転機構5fと同様に構成する。
On the other hand, the rear wheel steering device SR does not include the
転舵モータ15rは、右側の中間回転シャフト4rRを駆動可能である。なお、転舵モータ15rには、この回転角を検出するモータ角度センサ2rを設け、その回転角や回転速度等を計測可能としてある。
The steered
その他の構成は、前輪ステアリング装置SFと同様であるので、説明を省略する。 The other configuration is the same as that of the front wheel steering apparatus SF, and thus the description thereof is omitted.
車両には、上述した前輪ステアリング装置SF、後輪ステアリング装置SRを制御するための電子制御システムを搭載してある。すなわち、ステアリング装置の電子制御システムは、操舵モード設定スイッチ20、コントロール・ユニット21、アクチュエータ・ドライバ22、操舵角センサ2f、モータ角度センサ2r、車速センサ2s等を備えている。
The vehicle is equipped with an electronic control system for controlling the aforementioned front wheel steering device SF and rear wheel steering device SR. That is, the electronic control system of the steering apparatus includes a steering
操舵モード設定スイッチ20は、運転者が操作可能なように車両の室内に設けて、マイクロコンピュータ等で構成されるコントロール・ユニット21に接続し操舵モード設定信号を入力する。これにより、「通常走行」、「小回り」、「その場回転」といった操舵モードのいずれかを、これらの操舵モードにそれぞれ対応する選択スイッチ20a〜20cを押すことで選択可能としてある。ここで、「通常走行」では前輪のみの転舵あるいは前輪の転舵を主とする転舵とし、「小回り」では前後輪を逆位相に切る転舵とし、「その場回転」では左右車輪を逆位相に切る転舵とする、操舵モードである。
The steering
コントロール・ユニット21には、操舵モード設定スイッチ20、操舵角や操舵速度を検出するための操舵角センサ2f、転舵モータ15rの回転角を検出するモータ角度センサ2r、車両の走行速度を検出する車速センサ2s等が接続され、操舵モード設定信号、操舵角信号、モータ角度信号、車速信号等が入力され、これらの信号に応じて左右車輪の目標転舵方向、目標後輪転舵量を算出し、前輪ステアリング装置SFの操舵力アシストモータ15f及び後輪ステアリング装置SRの転舵モータ15rへ加えるアシスト・トルク量を決める目標アシスト信号決定する。たとえば、この算出・決定にあたっては、操舵角信号や操舵速度が大きくなるほどアシスト・トルク量を大きくし、また車速が大きくなるほどアシスト・トルク量を小さくする。これらのセンサからの検出信号に基づき算出した信号をアクチュエータ・ドライバ22へ出力し、操舵力アシストモータ15f及び転舵モータ15rに電力を供給する。
The
次に、本実施例のサスペンションにつき説明する。 Next, the suspension of this embodiment will be described.
なお、図4〜図6は車両で用いるステアリング装置付きサスペンションのうち車両左側の前輪に用いるのみを示しているが、車両右側の前輪に用いるサスペンションも、車両長手方向中心線に関して車両左側部品と線対称になるように構成する。また、車両左右側の後輪のサスペンションも図4〜図6の同様、及びその線対称となるようにそれぞれ構成する。このように前後左右のサスペンションは互いに実質的に同じ構成とするが、車重の配分等に応じてスプリングのバネ定数やショック・アブソーバの減衰力等の設定を異ならせても良いことは言うまでもない。 4 to 6 show only the suspension for the left side of the vehicle among the suspensions with a steering device used in the vehicle, but the suspension for the front wheel on the right side of the vehicle is also connected to the vehicle left part with respect to the longitudinal center line of the vehicle. Configure to be symmetrical. In addition, the suspensions of the rear wheels on the left and right sides of the vehicle are respectively configured in the same manner as in FIGS. In this way, the front, rear, left and right suspensions have substantially the same configuration, but it goes without saying that the spring constant of the spring, the damping force of the shock absorber, etc. may be varied depending on the distribution of the vehicle weight. .
左右のサスペンション・サポート11fL、11fRは、それぞれコイル・スプリング111や、ショック・アブソーバを内蔵したストラット112等を有し、これらの軸心方向に沿って伸び縮み可能である。サスペンション・サポート11fL、11fRは、これらの上端部をそれぞれ車体30に第4ジョイント9fL、9fRを介して揺動可能に支持して、やや車両外側の下方へ向けて伸ばし、その下部を前述したように第1アクスル・ハウジング7fL、7fRにボルト113、114にてそれぞれ固定する。
Each of the left and right suspension supports 11fL and 11fR has a
第1アクスル・ハウジング7fLは、図4に示すように、その下端部を車両幅方向外側部分ほど前後幅が狭くなる形状に形成して、第3シャフト19bの軸心回りに回動する前側左車輪10fLが、「その場回転」時などのように大きく転舵された時に干渉しないようにしてある。第1アクスル・ハウジング7fLは、下端部分と、車両幅方向外側へ伸ばして第3ジョイント25fLを支持するよう車両幅方向外側へ伸ばした上端部分とを、これらの車両幅方向内側の前後位置にて上下方向に伸ばした連結部分により一体的に連結してある。
As shown in FIG. 4, the first axle housing 7fL has a lower end formed in a shape in which the front-rear width becomes narrower toward the outer side in the vehicle width direction, and the front left-hand side rotates around the axis of the
また、第1アクスル・ハウジング7fLは、この下端部が、図5に示すように、第1軸受B1、ステアリング・シャフト6fL、第1シャフト23fLより下方位置で、かつこれらより前方に離した位置で、ロア・リンク13fLの車両幅方向外側端に第5ジョイント18fLを介して連結する。第5ジョイント18fLは、軸方向の変位を拘束するが、上下方向での揺動すなわち回転軸心の変位を許容する。 Further, as shown in FIG. 5, the first axle housing 7fL has a lower end portion at a position below the first bearing B1, the steering shaft 6fL, and the first shaft 23fL, and at a position away from them. The lower link 13fL is connected to the outer end in the vehicle width direction via the fifth joint 18fL. The fifth joint 18fL constrains axial displacement, but allows swinging in the vertical direction, that is, displacement of the rotational axis.
ロア・リンク13fLは、図4に示すように、この車両幅方向内側部分をその外側部分より車両前後方向に広げて、この内側部分の前後に離れたそれぞれの端部に設けたシリンダ部131a、131bを、車体30に図示しないゴム・ブッシュを介して揺動可能に連結する。より詳細には、ロア・アーム13fLのシリンダ部131aと131bとは、車両前後方向に離して設け、前方側シリンダ部131aをステアリング・シャフト6fLや第1ジョイント16fLの前方に配置し、また後方側シリンダ部131bをステアリング・シャフト6fLや第1ジョイント16fLのやや後方に配置する。本実施例にあっては、前方側シリンダ部131aの軸心と後方側シリンダ部131bの軸心とが同一線上にあるように配置する。
As shown in FIG. 4, the lower link 13fL has a
なお、シリンダ部131a、131b内のゴム・ブッシュは、ロア・リンク13fLやステアリング・シャフト6fLが上下方向へ揺動した際、これらの揺動中心が異なることからくる互いのこじりを吸収するのに必要な所定量だけ半径方向や軸心方向への変位を可能とするように設定しておく。
When the lower link 13fL and the steering shaft 6fL are swung in the vertical direction, the rubber bushes in the
以上のように構成したサスペンションにあっては、図6に示すように、サスペンション・サポート11fLの上端部の第4ジョイント9fLと第1アクスル・ハウジング7fLの下端部の第5ジョイント18fLとを通る直線が、第1キング・ピン軸K1となる。また、第3ジョイント25fLと第3シャフト19bとを通る直線が第2キング・ピン軸K2となる。
In the suspension configured as described above, as shown in FIG. 6, a straight line passing through the fourth joint 9fL at the upper end of the suspension support 11fL and the fifth joint 18fL at the lower end of the first axle housing 7fL. Is the first king pin axis K1. A straight line passing through the third joint 25fL and the
ただし、第1アクスル・ハウジング7fLが第1キング・ピン軸K1回りに回動しようとしても、第1アクスル・ハウジング7fLと車体30との間に配置したステアリング・ロッド6fLの剛性によりこの引っ張り方向、圧縮方向への変位が拘束されるので、第1アクスル・ハウジング7fLは第1キング・ピン軸K1回りに回動することができない。一方、第2アクスル・ハウジング8fLは、第2キング・ピン軸K2回りに第1アクスル・ハウジング7fLに対し前側左車輪10fLとともに回動可能である。
However, even if the first axle housing 7fL tries to rotate about the first king pin axis K1, this pulling direction is caused by the rigidity of the steering rod 6fL disposed between the first axle housing 7fL and the
なお、前輪側右車輪10fR側のステアリング装置付きサスペンションも、上記前輪側左車輪10fL側のステアリング装置付きサスペンションと同様の構造、ただし線対称に構成する。 The suspension with the steering device on the front wheel side right wheel 10fR side has the same structure as that of the suspension with the steering device on the front wheel side left wheel 10fL side, but is configured in line symmetry.
以上、前輪側のステアリング装置付きサスペンションを中心に説明したが、後輪側のステアリング装置付きサスペンションも、図1及び図3に示すように、前輪側のステアリング装置付きサスペンションと同様に構成する。ただし、後輪側のステアリング装置付きサスペンションでは、前輪側と違って、ステアリング・ホイール1やステアリング歯車組3がない点、操舵力アシストモータ15fの代わりに転舵モータ15rを設けた点、操舵角センサ2fの代わりにモータ角度センサ2rを設けた点を除けば、前輪側のステアリング装置付きサスペンションと同様の構成とする。したがって、ここでは後輪側のステアリング装置付きサスペンションの説明は省略する。
Although the above description has focused on the suspension with the steering device on the front wheel side, the suspension with the steering device on the rear wheel side is configured similarly to the suspension with the steering device on the front wheel side as shown in FIGS. However, in the suspension with the steering device on the rear wheel side, unlike the front wheel side, the
次に、上記のように構成したステアリング装置付きサスペンションの作用につき、説明する。 Next, the operation of the suspension with a steering device configured as described above will be described.
車両走行中、道路の凸凹や旋回中の遠心力によって車輪10fL、10fR、10rL、10rRが車体30に対し上下動する。このとき、コイル・スプリング111やショック・アブソーバが縮んだり伸びたりするとともに、ロア・リンク13fL、13fR、13rL、13rRやステアリング・シャフト6fL、6fR、6rL、6rRも、それぞれブラケット131a、131bの軸心回り及び第1ジョイント16fL、16fR、16rL、16rR回りに上下方向へ揺動する。これらと第1アクスル・ハウジング7fL、7fR、7rL、7rRとは、それぞれ第5ジョイント18fL、18fR、18rL、18rR及び第2ジョイント17fL、17fR、17rL、17rRにより相対揺動が可能となる。またサスペンション・サポート11fL、11fR、11rL、11rRと車体30とは、第4ジョイント9fL、9fR、9rL、9rRにより揺動される。また、サスペンションの下方をロア・リンク13fL、13fR、13rL、13rRとステアリング・シャフト6fL、6fR、6rL、6rRとで前後方向の剛性を高く保ち、サスペンションの上方も第4ジョイント9fL、9fR、9rL、9rRにより前後横方向の変位が所定量内に拘束されるので、車輪10fL、10fR、10rL、10rRは、サスペンションに支持・ガイドされスムーズに上下動が可能となる。
While the vehicle is running, the wheels 10 fL, 10 fR, 10 rL, and 10 rR move up and down with respect to the
一方、ステアリング装置については以下のように作用する。 On the other hand, the steering device operates as follows.
すなわち、ステアリング・ホイール1かつ/又は操舵力アシストモータ15fから入力された操舵トルクは、操舵輪側ステアリング・シャフト24を回転させ、ステアリング歯車組3で減速、かつ車両幅方向に伸びる軸心回りの回転に変換されて、右側の中間回転シャフト4fRを回転させる。
That is, the steering torque input from the
右側の中間回転シャフト4fRの回転は、その車両外側端部に第1ジョイント16fRを介して右側ステアリング・シャフト6fRに伝わる。また、これと同時に、右側の中間回転シャフト4fRの回転は、その車両内側端部が連結された正逆転切替機構5fに伝わる。正逆転切替機構5fでは、左側の中間回転シャフト4fLが、右側の中間回転シャフト4fRの回転と同じ回転角・回転速さで、かつ運転者が操舵モード設定スイッチ20で選択した操舵モードに応じて決まる右側の中間回転シャフト4fRの回転と同じ回転方向(正転)あるいは逆回転方向(逆転)で回転する。この左側の中間回転シャフト4fLは、第1ジョイント16fLを介して左側ステアリング・シャフト6fLを回転させる。
The rotation of the right intermediate rotation shaft 4fR is transmitted to the right steering shaft 6fR via the first joint 16fR at the vehicle outer end. At the same time, the rotation of the right intermediate rotation shaft 4fR is transmitted to the forward /
左右のステアリング・シャフト4fL、4fRの回転は、第2ジョイント17fL、17fR及び第1シャフト23fL、23fRに伝わり、第1歯車71L、71R及び第2歯車72L、72Rでそれぞれ回転軸心の向きを変える。この第2歯車72L、72Rの回転は、第3歯車73L、73Rをそれぞれ回転させ、これらと一体の第3シャフト19bを介して第2アクスル・ハウジング8fL、8fRを第1アクスル・ハウジング7fL、7fRに対し回転駆動する。この結果、ステアリング・ホイール1の操作、操舵モード設定スイッチ20の設定に応じて、第2アクスル・ハウジング8fL、8fRに支持した前輪10fL、10fRが転舵する。
The rotations of the left and right steering shafts 4fL and 4fR are transmitted to the second joints 17fL and 17fR and the first shafts 23fL and 23fR, and the directions of the rotation axes are changed by the
一方、上記操舵操作は、操舵モード設定スイッチ20の設定によっては、後輪側のステアリング装置付きサスペンションに支持した後輪10rL、10rRをも以下のように転舵する。
On the other hand, depending on the setting of the steering
ステアリング・ホイール1の操作、操舵モード設定スイッチ20の設定に応じて後輪10rL、10rRを転舵させる場合は、転舵モータ15rに電力が供給されることで、右側の中間回転シャフト4rRを回転させる。右側の中間回転シャフト4rRは、その車両外側端部に連結した第1ジョイント16rRを介して右側のステアリング・シャフト6rRを回転させる。これと同時に、左側の中間回転シャフト4rLが、右側の中間回転シャフト4rRの回転と同じ回転角・回転速さで、かつ運転者が操舵モード設定スイッチ20で選択した操舵モードに応じて決まる右側の中間回転シャフト4rRの回転と同じ回転方向あるいは逆回転方向で回転する。この左側の中間回転シャフト4rLは、第1ジョイント16rLを介して左側ステアリング・シャフト6rLを回転させる。
When the rear wheels 10rL and 10rR are steered according to the operation of the
後輪側の左右のステアリング・シャフト6rL、6rRの回転は、第2ジョイント17rL、17rR及び第1シャフト23rL、23rRに伝わり、第1歯車71L、71R及び第2歯車72L、72Rで回転軸心の向きをそれぞれ変えられる。この第2歯車72L、72Rの回転は、それぞれ第3歯車73L、73Rを回転させ、これらと一体の第3シャフト19bを介して後輪側の第2アクスル・ハウジング8rL、8rRを第1アクスル・ハウジング7rL、7rRに対し回転駆動する。この結果、ステアリング・ホイール1の操作、操舵モード設定スイッチ20の設定に応じて、第1アクスル・ハウジング7rL、7rRに支持した後輪10rL、10rRが、転舵する。
The rotations of the left and right steering shafts 6rL and 6rR on the rear wheel side are transmitted to the second joints 17rL and 17rR and the first shafts 23rL and 23rR, and the rotation axes of the
以下、上記のように転舵される前後輪10fL、10fR、10rL、10rRの各転舵モードにおける転舵状態につき、それぞれ説明する。
運転者が操舵モード設定スイッチ20の「通常走行」操舵モードスイッチ20aを選択した場合につき、説明する。
Hereinafter, the steering states in the respective steering modes of the front and rear wheels 10fL, 10fR, 10rL, and 10rR that are steered as described above will be described.
A case where the driver selects the “normal travel” steering
この場合は、コントロール・ユニット21は、車速センサ2Sからの車速信号に基づき低速走行と判断したときは図1に示すように前輪10fL、10fRのみを転舵し、後輪10rL、10rRは転舵しない。したがって、前輪側の操舵力アシストモータ15fはステアリング・ホイール1の操舵角に応じて駆動可能であるものの、後輪側の転舵モータ15rは停止状態に保つ。また、コントロール・ユニット21は、通常走行設定信号を出力して前後の正逆転切替機構5f、5rを正転モードにする。
In this case, when the
ステアリング・ホイール1の操作は、操舵輪側ステアリング・シャフト24、ステアリング歯車組3、中間回転シャフト4fRL、4fR、正逆転切替機構5f、第1ジョイント16fL、16fR、ステアリング・シャフト6fL、6fR、第2ジョイント17fL、17fR、第1シャフト23fL、23fR、第1歯車71L、71R、第2歯車72fL、72fR、第3歯車73fL、73fR、第3シャフト19c、第2アクスル・ハウジング8fL、8fRの順に回転がそれぞれ伝えられ、前輪10fL、10fRを転舵する。このとき、操舵力アシストモータ15fは、ステアリング・ホイール1の操作角が大きいほど、また車速が低いほどアシスト力を大きくして運転者の操舵操作力を軽減する。
The
一方、コントロール・ユニット21が高速走行と判断した場合は、図9に示すような前輪・後輪の同位相転舵を行う。また、操舵力アシストモータ15fのアシスト力は高速になるにしたがって小さくしていくが、所定の高速以上ではゼロにしてもよい。
On the other hand, when the
前輪10fL、10fRは、上記低速での通常走行転舵モードと同様に転舵するが、後輪10rL、10rRは転舵モータ15rにて中間回転シャフト4rL、4rR、及びこれらに第1ジョイント16rL、16rRでそれぞれ連結されたステアリング・シャフト6rL、6rRをステアリング・ホイール1の操舵角に応じて回転させる。この場合、後輪側の正逆転切替機構5rは正転モードとなっているので、後輪の左右車輪10rL、10rRは同じ転舵方向となる。
The front wheels 10fL and 10fR are steered in the same manner as in the normal traveling steering mode at low speed, but the rear wheels 10rL and 10rR are driven by the
そして、内輪(図9では前後の右輪10fR、10rR)での切れ角α、α'は、外輪(図9では前後の左輪10fL、10rL)での切れ角β、β'よりそれぞれ大きくなるように、また前輪での切れ角が後輪での切れ角より大きく、すなわちα>α'、β>β'となるように設定する。これにより、高速での車両の操縦性・安定性を確保できるようになる。 Further, the cutting angles α and α ′ at the inner ring (front and rear right wheels 10fR and 10rR in FIG. 9) are larger than the cutting angles β and β ′ at the outer ring (front and rear left wheels 10fL and 10rL in FIG. 9), respectively. In addition, the turning angle at the front wheel is set to be larger than the turning angle at the rear wheel, that is, α> α ′ and β> β ′. As a result, it is possible to ensure the maneuverability and stability of the vehicle at high speed.
これらの通常走行転舵モードにあっては、前進時は駆動モータ14fL、14fR、14rL、14rRにより前後左右車輪10fL、10fR、10rL、10rRのすべてを正転駆動する。また、後退時は駆動モータ14fL、14fR、14rL、14rRにより前後左右車輪10fL、10fR、10rL、10rRのすべてを逆転駆動する。 In these normal travel steering modes, all of the front, rear, left and right wheels 10fL, 10fR, 10rL, 10rR are normally driven by the drive motors 14fL, 14fR, 14rL, 14rR during forward travel. At the time of reverse, all the front and rear left and right wheels 10fL, 10fR, 10rL, and 10rR are driven in reverse by the drive motors 14fL, 14fR, 14rL, and 14rR.
次に、運転者が操舵モード設定スイッチ20の「小回り」操舵モードスイッチ20bを選択した場合につき、説明する。
Next, a case where the driver selects the “small turn”
この場合は、コントロール・ユニット21は、小回り設定信号を出力して後輪側の正逆転切替機構5rのみを逆転モードに切り替える。一方、「小回り」操舵モード設定時での転舵量は、図8に示すように、前後左右車輪10fL,10fR、10rL、10rRの駆動軸の車両内側へ延長した線がすべて車両の旋回中心Oに集まるようにする。したがって、内輪(図8の場合は右輪10fR、10rR)の切れ角αを外輪(図8の場合は左輪10fL、10rL)の切れ角βより大きく設定する。
In this case, the
小回り操舵モードにて図8のように右に旋回する場合、あるいはこれとは逆に左の旋回する場合も、前進時は駆動モータ14fL、14fR、14rL、14rRにより前後左右車輪10fL、10fR、10rL、10rRのすべてを正転駆動する。また、後退時は駆動モータ14fL、14fR、14rL、14rRにより前後左右車輪10fL、10fR、10rL、10rRのすべてを逆転駆動する。 When turning to the right as shown in FIG. 8 in the small turn steering mode, or when turning to the left as opposed to this, front and rear left and right wheels 10fL, 10fR, and 10rL are driven by the drive motors 14fL, 14fR, 14rL, and 14rR when moving forward. All of 10rR are driven forward. At the time of reverse, all the front and rear left and right wheels 10fL, 10fR, 10rL, and 10rR are driven in reverse by the drive motors 14fL, 14fR, 14rL, and 14rR.
次に、運転者が操舵モード設定スイッチ20の「その場回り」操舵モードスイッチ20cを選択した場合につき、説明する。
Next, a case where the driver selects the “turn around” steering
この場合、コントロール・ユニット21には操舵モード設定スイッチ20からその場回り設定信号が入力され、この信号に応じてコントロール・ユニット21は、そのコマンド信号をアクチュエータ・ドライバ22に送る。アクチュエータ・ドライバ22は、操舵力アシストモータ15f、転舵モータ15rにそれぞれ駆動電力を供給するとともに、前後輪側の正逆転切替機構5f、5rにもそれぞれが逆転信号を送りこれらを逆転モードへ切り替える。
In this case, the turn setting signal is input to the
この結果、図10に示すように、前輪側の中間回転シャフト4fL、4fRは互いに逆方向へ回転し、また後輪側の中間回転シャフト4rL、4rRも互いに逆方向へ回転する。これらの回転により、前輪側の左右のステアリング・シャフト6fL、6fRも互いに逆方向へ回転し、後輪側の左右のステアリング・シャフト6rL、6rRも互いに逆方向へ回転する。これらの回転は第2ジョイント17fL、17fR、17rL、17rR、第1シャフト23fL、23fR、23rL、23rR、第1歯車71L、71R、7rL、第2歯車72L、72R、第3歯車73L、73R及び第3軸19bを介して第2アクスル・ハウジング8fL、8fR、8rL、8rRを第2キング・ピン軸K2回りに回動させ、第2アクスル・ハウジングにより支持された前後左右車輪10fL,10fR、10rL、10rRを転舵する。
As a result, as shown in FIG. 10, the intermediate rotation shafts 4fL, 4fR on the front wheel side rotate in opposite directions, and the intermediate rotation shafts 4rL, 4rR on the rear wheel side also rotate in opposite directions. By these rotations, the left and right steering shafts 6fL and 6fR on the front wheel side also rotate in opposite directions, and the left and right steering shafts 6rL and 6rR on the rear wheel side also rotate in opposite directions. These rotations are the second joints 17fL, 17fR, 17rL, 17rR, the first shafts 23fL, 23fR, 23rL, 23rR, the
この場合の転舵量は、各第2アクセル・ハウジング8fL、8fR、8rL、8rRにより支持された駆動軸軸心の車両内側への一点鎖線で示す延長線が図10に示すように1点で交わる位置となる大きさにする。このとき、前後左右車輪10fL,10fR、10rL、10rRは、同じ円周上に沿うように転舵される。いずれの方向に回転するかは、ステアリング・ホイール1の回転方向で決める。これらにより、車両はその場回りが可能となる。なお、車両の通常前進時における回転駆動方向を正転とすると、車両を右回りさせる場合には、左輪側の駆動モータ14fL、14rLで前後輪の左輪10fL、10rLを正転駆動し、右輪側の駆動モータ14fR、14rRで前後輪の右輪10fR、10rRを逆転駆動する。左回りの場合は、駆動モータ14fL、14rL、14fR、14fRで、前後左右車輪10fL,10fR、10rL、10rRを右回りと逆の回転方向に駆動する。
In this case, the amount of steering is one point as shown in FIG. 10 by an extension line indicated by a one-dot chain line to the vehicle inner side of the drive shaft center supported by each second accelerator housing 8fL, 8fR, 8rL, 8rR. Make it the size that will meet. At this time, the front, rear, left and right wheels 10fL, 10fR, 10rL, 10rR are steered along the same circumference. The direction of rotation is determined by the direction of rotation of the
なお、操舵モード設定スイッチ20は、デフォルトで通常走行操舵モードとなるようにしておく。すなわち、エンジン・スタート時は常に通常走行操舵モードとして、車輪がその場回転、小回り、横移動の状態のまま放置されている場合には中立状態へ戻すようにしておく。
The steering
上記のように構成した第1実施例のステアリング装置付きサスペンションは、以下に列挙する効果を得ることができる。 The suspension with a steering device of the first embodiment configured as described above can achieve the effects listed below.
(1) 第1実施例のステアリング装置付きサスペンションでは、転舵手段によるステアリング・シャフト6fL、6fR、6rL、6rRの回転を、第1歯車71L、71Rと第2歯車72L、72Rとからなる変向歯車組で回転軸心の方向を変えて、第2歯車72L、72Rと第3歯車73L、73Rとからなる転舵歯車組にて、車輪10fL,10fR、10rL、10rRを支持する第2アクスル・ハウジング8fL、8fR、8rL、8rRに伝えこれらを転舵方向に回動させるようにしたので、タイロッドが不要となり、上記従来のステアリング装置よりも大きな転舵角(切れ角)で車輪を切ることが可能となり、たとえば車両のその場回転等が可能となる。
(1) In the suspension with the steering device of the first embodiment, the rotation of the steering shafts 6fL, 6fR, 6rL, 6rR by the steering means is changed by the
(2) また、第1実施例のステアリング装置付きサスペンションでは、上述した従来のステアリング装置より少ないアクチュエータで各操舵モードの制御が可能となり、より簡単な制御でステアリング装置を制御できる。 (2) In the suspension with the steering device of the first embodiment, each steering mode can be controlled with fewer actuators than the conventional steering device described above, and the steering device can be controlled with simpler control.
(3) さらに、第1実施例のステアリング装置付きサスペンションでは、ステアリング・シャフト6fL、6fR、6rL、6rRにて、車体30及び第1アクスル・ハウジング7fL、7fR、7rL、7rRの間を揺動可能な状態で連結してサスペンションのリンクとして機能させるようにしたので、サスペンションのリンク数を減らすことができ、低コスト化や重量減が可能となる。
(3) Further, in the steering device with suspension of the first embodiment, a steering shaft 6FL, 6FR, 6RL, at 6RR, the
(4) 第1歯車71Lを第2ジョイントでステアリング・シャフト6fL、6fR、6rL、6rRに連結するとともに、第1歯車71R、第2歯車72L、72R、第3歯車73L、73Rをそれぞれ第1軸受、第2軸受、第3軸受を介して第1アクスル・ハウジング7fL、7fR、7rL、7rRに支持するようにしたので、サスペンションの上下動があっても、これらの歯車の噛み合いを常に良好に保ちことができる。
(4) The
(5) ロア・リンク13fL、13fR、13rL、13rRは、車体30に対し車両幅方向へ所定量変位可能に取り付けたので、サスペンションの上下動の際、ステアリング・シャフト6fL、6fR、6rL、6rR等の揺動との関係によるこじりを防ぎながら、車輪10fL、10fR、10rL、10rRを最適にガイドすることが可能となる。
(5) Since the lower links 13fL, 13fR, 13rL, 13rR are attached to the
(6) 第1実施例のステアリング装置付きサスペンションでは、正逆転切替機構5f、5rを、ダブル・ピニオン式遊星歯車とし、このリング・ギヤ53と車体30に固定したケース57との間を接続・切り離しするロック機構54と、サン・ギヤ51とキャリヤ52との間を接続・切り離しする一体回転クラッチ55とを備える。また、ロック機構54と一体回転クラッチ55とを電磁式ツー・ウェイ・クラッチで構成し、左右のステアリング・シャフト6fL、6fR、6rL、6rRの一方をサン・ギヤ51に連結し、他方をキャリヤ52に連結した。したがって、簡単な構成で左右車輪を正逆転の切り替えにより転舵方向を変えることが可能となる。この場合、サン・ギヤ51とリング・ギヤ53との歯数比を0.5に設定したので、左右のステアリング・シャフト6fL、6fR、6rL、6rRが同じ向きの回転であれ逆向き回転であれ、左右車輪の切れ角を同一にすることができる。
(6) In the suspension with the steering device of the first embodiment, the forward /
(7) 第1実施例のステアリング装置付きサスペンションで用いるロック機構54は、非通電時にはリング・ギヤ53をケース57に固定し、通電時にはロックを解除する。また、一体回転クラッチ55は、非通電時にはサン・ギヤ51とキャリヤ52との連結を解除し、通電時にはこれらを連結する。したがって、非通電時に通常の2輪操舵が可能となり、この結果、「通常走行」操舵モードは、電線切れなどで正逆転切替機構5f、5rが異常になった場合にも、通常走行転舵モードでの走行が可能となる。また、ステアリング・ホイール1からナックル9FL、9fR、9rL、9rRまでを機械的に連結しているので、ステアリング・システムの異常時にも運転者が直接車輪を操舵することが可能となり、複雑な機構や制御を用いることなくフェール・セーフ機能を付与することができる。
(7) The
(8) 第1実施例のステアリング装置付きサスペンションでは、ロック機構54と一体回転クラッチ55とは、一つの電磁石56を共用して作動するようにしたので、正逆転切替機構5f、5rを簡素化でき低コスト化が可能にあるとともに、ロック機構54と一体回転クラッチ55とが同時に締結するインターロックを防止できる。
(8) In the suspension with the steering device of the first embodiment, the
(9) 第1実施例のステアリング装置付きサスペンションでは、操舵モード設定スイッチ20と、操舵角センサ2fと、車速センサ2sとを設けて操舵モード信号、操舵角信号、車速信号をコントロール・ユニット21に入力するので、コントロール・ユニット21ではこれら入力信号に基づき最適な前後輪の転舵量を設定することができる。
(9) In the suspension with the steering device of the first embodiment, the steering
次に、本発明の第2実施例を図面とともに説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第2実施例にあっては、第1アクスル・ハウジングの上端部を支持する構成が第1実施例とは異なる。すなわち、第1実施例では第1アクスル・ハウジングの上端部を、コイル・スプリング111や、ショック・アブソーバ内蔵のストラット112で構成したサスペンション・サポート11fL、11fR、11rL、11rRにて連結・支持するようにしていたのに代えて、前輪側の左車輪を表した図11に示すように、アッパ・リンク26fを用い、その車両幅方向外側端部を第1アクスル・ハウジング77fLの上端部に第6ジョイント18fLを介して、また車両幅方向内側端部のシリンダ部17fLを車体30にゴム・ブッシュを介してそれぞれ連結する。
In the second embodiment, the configuration for supporting the upper end portion of the first axle housing is different from the first embodiment. That is, in the first embodiment, the upper end portion of the first axle housing is connected and supported by the suspension supports 11fL, 11fR, 11rL, and 11rR configured by the
第6ジョイント18fLは、軸心同士が互いに対し揺動可能だが、軸心に沿う変位や半径方向の変位は拘束するジョイントである。また、ゴム・ブッシュによりアッパ・リンク26fLが車体30に対し、半径方向や軸心に沿う方向に所定量の変位が可能となるようにしてある。
The sixth joint 18fL is a joint in which axial centers can swing with respect to each other, but restrains displacement along the axial center and displacement in the radial direction. Also, the rubber bushing allows the upper link 26fL to be displaced by a predetermined amount with respect to the
その他の構成は、第1実施例と同じであるので、それらの説明は所略する。また、図示しないが、前輪側の右車輪側は図11のものとは線対称に構成し、後輪側も前輪側と同様に構成する。なお、アッパ・リンクは本発明のアッパ側のサスペンション部材に相当する。 Since other configurations are the same as those of the first embodiment, their description will be omitted. Although not shown, the right wheel side on the front wheel side is configured in line symmetry with that of FIG. 11, and the rear wheel side is configured in the same manner as the front wheel side. The upper link corresponds to the upper suspension member of the present invention.
第2実施例のステアリング装置付きサスペンションでは、上記実施例の効果(1)〜(9)に加えて以下の効果を有する。 The suspension with the steering device of the second embodiment has the following effects in addition to the effects (1) to (9) of the above embodiment.
(10)第1アクスル・ハウジング7fL、7fR、7rL、7rRをアッパ・リンク26fLで車体30に揺動可能に連結したので、サスペンションのジオメトリの調整・変更が第1実施例でのサスペンション・サポートを用いる場合よりさらに大きな自由度で可能となる。したがって、より高い操縦性・安定性の向上を図ることが容易となる。
(10) Since the first axle housings 7fL, 7fR, 7rL, and 7rR are swingably connected to the
次に、本発明の第3実施例を図面とともに説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第3実施例にあっては、基本的な構成は第1実施例と同じであるが、正逆転切替機構の構成が一部異なる。すなわち、実施例2では、実施例1の一体回転クラッチ55に代えてドッグ・クラッチ、すなわち、噛み合いクラッチを利用している。 In the third embodiment, the basic configuration is the same as that of the first embodiment, but the configuration of the forward / reverse switching mechanism is partially different. That is, in the second embodiment, a dog clutch, that is, a meshing clutch, is used instead of the integral rotary clutch 55 of the first embodiment.
第2実施例の正逆転切替機構では、図12(a)に示すように、サン・ギヤ51に連結した右側ステアリング・シャフト4fR上に、図12(b)に示す突起55kを側面に設けたクラッチ歯車55hを、スプライン等でその軸心方向に沿って移動可能に装着する。このため、クラッチ歯車55hの外周に溝を設けてレバー55jを摺動可能に嵌合させアクチュエータ58で軸方向へ移動できるようにする。
In the forward / reverse switching mechanism of the second embodiment, as shown in FIG. 12A, a
一方、キャリヤ・プレート55jには、図12(c)に示すように突起55kに嵌合可能な溝55mを設ける。したがって、クラッチ歯車55hを軸方向に移動させ、突起55kと溝55mとを軸方向に離すことで、サン・ギヤ51とキャリヤ52とを切り離し、またクラッチ歯車55hを軸方向に移動させて突起55kと溝55mと嵌合させることで、サン・ギヤ51とキャリヤ52とを一体回転させるように、切り替えることが可能となる。
On the other hand, the
なお、この一体回転クラッチ55の締結状態で、左右車輪の中立位置及びトー調整をしておくことにより、クラッチ55の切断・接続による車輪の中立位置のずれやトーの狂いが生じることがなく、操舵性能やタイヤの偏摩耗を防止することが可能となる。 In addition, by adjusting the neutral position and toe adjustment of the left and right wheels in the engaged state of the integral rotation clutch 55, there is no shift in the neutral position of the wheel due to the disconnection / connection of the clutch 55 and the toe error. It becomes possible to prevent steering performance and uneven wear of tires.
第2実施例のステアリング装置付きサスペンションは、上述した第1実施例の効果(1)〜(9)に加えて、以下の効果を得ることができる。
(11) 第3実施例のステアリング装置では、一体回転クラッチ55を、サン・ギヤ側のステアリング・シャフト4fR、4rRとキャリヤ側ステアリング・シャフト4fL、4rRとが所定の位相、たとえば180°で噛み合うドッグ・クラッチとしたので、左右車輪の位相のずれを実質的にゼロにすることが可能となる。また、本実施例ではドッグ・クラッチを用いたので、摩擦板式クラッチ等を用いる場合に比べてその費用も低減することができる。
The suspension with the steering device of the second embodiment can obtain the following effects in addition to the effects (1) to (9) of the first embodiment described above.
(11) In the steering apparatus according to the third embodiment, the integral rotation clutch 55 is a dog in which the sun gear side steering shafts 4fR, 4rR and the carrier side steering shafts 4fL, 4rR mesh with each other at a predetermined phase, for example, 180 °. -Since the clutch is used, the phase shift between the left and right wheels can be made substantially zero. Further, since the dog clutch is used in this embodiment, the cost can be reduced as compared with the case where a friction plate clutch or the like is used.
以上、本発明のステアリング装置付きサスペンションにつき第1実施例乃至第3実施例につき説明してきたが、本発明のステアリング装置付きサスペンションは上記実施例に限定されるものではなく、たとえば、以下のような変形や変更等が可能である。 As described above, the first to third embodiments of the suspension with a steering device according to the present invention have been described. However, the suspension with a steering device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. Modifications and changes are possible.
本発明のステアリング装置付きサスペンションは、それぞれの車輪にホイール・イン・モータを組み込んだ車両に限られず、内燃機関と電気モータを電力源とするハイブリッド電気車両等を含む他の駆動形式の車両にも適用可能である。 The suspension with a steering device of the present invention is not limited to a vehicle in which a wheel-in motor is incorporated in each wheel, but also to other drive type vehicles including a hybrid electric vehicle using an internal combustion engine and an electric motor as a power source. Applicable.
実施例では変向歯車組(第1歯車71L、71R及び第2歯車72L、72R)には、実施例では交差軸歯車を用いたが、これに代えてフェース・ギヤやハイポイド・ギヤ等を用いてもよい。特に、後者はより高価になるものの、2軸が交差しない配置が可能となり、サスペンション・ジオメトリを異ならせる場合や、他部品との干渉を避ける場合に有効である。
In the embodiment, crossing shaft gears are used for the turning gear sets (the
実施例では、変向歯車組に第1歯車71L、71R及び第2歯車72L、72Rを、また転舵歯車組に第2歯車72L、72R及び第3歯車73L、73Rを用いて、第2歯車を変向歯車組の出力歯車と転舵歯車組の入力歯車として兼用したが、第2軸19aに第2歯車72L、72Rを設けるとともに転舵歯車組の入力歯車を別に設けて、この入力歯車に第3歯車73L、73Rを噛み合わせるようにしてこれらで転舵歯車組を構成するようにしてもよい。この場合、各歯車組で歯車比を独立して設定できる。
In the embodiment, the
第1ジョイント、第2ジョイントには、等速ジョイントを用いることが望ましいが、これに限らず他の形式のジョイントを用いるようにしてもよい。 It is desirable to use constant velocity joints for the first joint and the second joint, but the present invention is not limited to this, and other types of joints may be used.
サスペンションにあっては、実施例では、ロア・リンク13fL、13fR、13rL、13rRにはスタビライザを描いていないが、前輪の左右車輪10fL、10fR間、また後輪の左右車輪10rL、10rR間にそれぞれスタビライザを設けてもよい。特に、高速走行するものにあっては設けた方が望ましい。 In the embodiment, a stabilizer is not drawn on the lower links 13fL, 13fR, 13rL, and 13rR in the embodiment, but between the left and right wheels 10fL and 10fR of the front wheel and between the left and right wheels 10rL and 10rR of the rear wheel, respectively. A stabilizer may be provided. In particular, it is desirable to provide a vehicle that travels at a high speed.
実施例では、「通常走行」操舵モードを、低速走行時では後輪10rL、10rRを転舵ゼロに保ち、前輪のみステアリング・ホイール1の転舵操作に応じて転舵させ、高速走行時では後輪を前輪と同位相で転舵するようにしているが、車両によっては後輪を前輪とは逆位相にわずか転舵することでアンダステア特性を付与するようにしてもよい。また、前輪、後輪の同位相制御にあっては、積極的に、前輪と後輪との転舵量を同じにして、いわゆる斜め走行が可能なようにしてもよい。この場合、操舵モード設定スイッチ20にも「斜め走行」転舵モードのスイッチを設けるようにする。この場合、図9において前後の左右車輪の切れ角α、α'、β、β'が同一となるようにする。
In the embodiment, in the “normal travel” steering mode, the rear wheels 10rL and 10rR are kept at zero turning during low-speed traveling, and only the front wheels are steered according to the steering operation of the
本発明のステアリング装置にあっては、実施例では、操舵手段をステアリング・ホイール1から中間回転シャフト4fL、4fR、4rL、4rRまですべて機械的に連結して、ステアリング・シャフト6fL、6fR、6rL、6rRを駆動するようにしているが、ステアリング・ホイール1とステアリング・シャフト6fL、6fR、6rL、6rRとの間を機械的に切り離して、いわゆるステア・バイ・ワイヤ操舵システムで構成するようにしてもよい。また、転舵手段の構成にはさらにジョイントを増やしたり、回転方向の相対変位は拘束するが軸方向にスライド可能としたりするものを用いてもよい。
In the steering device of the present invention, in the embodiment, the steering means is mechanically connected from the
SF 前輪側ステアリング装置
SR 後輪側ステアリング装置
S1 揺動中心線
1 ステアリング・ホイール(転舵手段)
3 ステアリング歯車組
5f、5r 正逆回転切替機構(正逆転切替手段)
6fL、6fR、6rL、6rR ステアリング・シャフト
7fL 第1アクスル・ハウジング
8fL 第2アクスル・ハウジング
10fL、10fR、10rL、10rR 車輪
11fL、11fR、11rL、11rR サスペンション・サポート(アッパ側サスペンション部材)
13fL、13fR、13rL、13rR ロア・リンク(ロア側リンク部材)
131a、131b ゴム・ブッシュ入りシリンダ部
14fL、14fR、14rL、14rR 駆動モータ
15f 操舵力アシストモータ
15r 転舵モータ
16L、16R 第1ジョイント
17fL、17fR、17rL、17rR 第2ジョイント
19a 第2シャフト
19b 第3シャフト
20 操舵モード設定スイッチ
21 コントロール・ユニット
22 アクチュエータ・ドライバ
23fL、23fR、23rL、23rR 第1シャフト
24 操舵輪側ステアリング・シャフト(転舵手段)
25fL、25fR、25rL、25rR 第3ジョイント
30 車体
71L、71R 第1歯車(変向歯車組)
72L、71R 第2歯車(変向歯車組、転舵歯車組)
73L、73R 第3歯車(転舵歯車組)
SF Front wheel side steering device SR Rear wheel side steering device S1
3 Steering gear set 5f, 5r Forward / reverse rotation switching mechanism (forward / reverse switching means)
6fL, 6fR, 6rL, 6rR Steering shaft 7fL 1st axle housing 8fL 2nd axle housing 10fL, 10fR, 10rL, 10rR Wheels 11fL, 11fR, 11rL, 11rR Suspension support (upper suspension member)
13fL, 13fR, 13rL, 13rR Lower link (lower link member)
131a, 131b Rubber / bushing cylinders 14fL, 14fR, 14rL,
25fL, 25fR, 25rL, 25rR Third joint 30
72L, 71R Second gear (turning gear set, steered gear set)
73L, 73R Third gear (steering gear set)
Claims (4)
前記変向歯車組及び前記転舵歯車組を設けた第1アクスル・ハウジングと、車輪を回転自在に支持する軸受を内蔵するとともに、前記第1アクスル・ハウジングに転舵方向回りに回動可能に支持されて前記転舵歯車組の出力回転により回動することで前記車輪を前記第1アクスル・ハウジングに対して転舵する第2アクスル・ハウジングと、車両幅方向に伸びて前記第1アクスル・ハウジングの下端部を車体に対し揺動可能に連結するロア側のリンク部材と、車両幅方向に伸びて前記第1アクスル・ハウジングの上端部を前記車体に揺動可能に連結するアッパ側のサスペンション部材と、を有するサスペンションと、
を備え、
前記ステアリング・シャフトを、前記ロア側のリンク部材に対して車両前後方向にずらすとともに、前記車体及び前記第1アクスル・ハウジング間を、該第1アクスル・ハウジングが前記車体に対し上下方向へ揺動可能に連結して前記サスペンションのリンクとして機能させたことを特徴とするステアリング装置付きサスペンション。 A steering shaft that is disposed between the left and right wheels and is rotatable about an axis along the vehicle width direction, steering means that rotates the steering shaft in accordance with the steering of the driver, and rotation of the steering shaft A steering gear having a turning gear set that changes the direction of the shaft center and transmits the rotation, and a turning gear set that transmits the output rotation of the turning gear set and turns the wheel; and
A first axle housing provided with the turning gear set and the steered gear set, and a bearing for rotatably supporting the wheel are incorporated, and the first axle housing can be rotated around the turning direction. a second axle housing for turning said wheel relative to the first axle housing by supported by pivoted by an output rotation of the steering gear set, the first axle extending in the vehicle width direction A lower link member that pivotably connects the lower end of the housing to the vehicle body, and an upper suspension that extends in the vehicle width direction and pivotally connects the upper end of the first axle housing to the vehicle body. A suspension having a member;
With
The steering shaft, with be shifted in the vehicle longitudinal direction with respect to the lower side of the link member, between the body and the first axle housing, first axle housing rocking in the vertical direction relative to the vehicle body A suspension with a steering device, wherein the suspension is movably connected to function as a link of the suspension.
前記変向歯車組は、車両幅方向の軸心回りに回転する第1歯車と、該第1歯車に噛み合い上下方向の軸心回りに回転する第2歯車とを有し、
前記ステアリング・シャフトは、この車両幅方向内側端部を前記転舵手段に第1ジョイントを介して揺動可能に連結し、車両幅方向外側端部を前記第1歯車に第2ジョイントを介して連結し、
第1歯車と前記第2歯車とは、それぞれ第1軸受、第2軸受により前記第1アクスル・ハウジングにて回転自在に支持したことを特徴とするステアリング装置付きサスペンション。 The suspension with a steering device according to claim 1,
The turning gear set includes a first gear that rotates around an axis in the vehicle width direction, and a second gear that meshes with the first gear and rotates around an axis in the vertical direction.
The steering shaft has an inner end in the vehicle width direction connected to the steering means via a first joint so as to be swingable, and an outer end in the vehicle width direction is connected to the first gear via a second joint. Concatenate,
A suspension with a steering device, wherein the first gear and the second gear are rotatably supported by the first axle housing by a first bearing and a second bearing, respectively.
前記転舵歯車組は、前記第1アクスル・ハウジングに第3軸受で支持されて前記変向歯車組の出力歯車の回転に応じて回転する第3歯車を有し、該第3歯車を前記第2アクスル・ハウジングに連結して該第2アクスル・ハウジングを前記第1アクスル・ハウジングに対し前記車輪の転舵方向へ揺動可能としたことを特徴とするステアリング装置付きサスペンション。 In the suspension with a steering device according to claim 1 or 2,
The steered gear set includes a third gear that is supported by the first axle housing with a third bearing and rotates in accordance with the rotation of the output gear of the turning gear set, and the third gear is the first gear. A suspension with a steering device, wherein the suspension is connected to a two-axle housing so that the second axle housing can be swung in the steering direction of the wheel with respect to the first axle housing.
前記ロア側のリンク部材は、前記車体に対し車両幅方向へ所定量変位可能に取り付けたことを特徴とするステアリング装置付きサスペンション。 The suspension with a steering device according to any one of claims 1 to 3,
A suspension with a steering device, wherein the lower link member is attached to the vehicle body so as to be displaceable by a predetermined amount in the vehicle width direction.
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