JPH03167078A - 車両用操舵装置におけるナックルアームの固定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両を方向転換するための車両用操舵装置に
関し、特に車両用操舵装置に用いられているナックルア
ームの固定装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、４輪車が滑らかに旋回するためには前後左右４
輪とも同じ旋回中心を持つことが必要である。そのため
に従来のステアリング機構では、例えばナックルアーム
とタイロッドとを備えたステアリングリンク機構が採用
されている。

第７図に示すように、このステアリングリンク機構は、
タイロンドエンドＯ１ａ、Ｏ１ａにてタイロッド０１と
ナックルアーム０２とを相対回動自在に連結し、ナック
ルアーム０２の他端を左右軸のキングピン０３に連結す
る構造となっている。

そして、このステアリングリンク機構のタイロッド０１
に、例えばラックアンドピニオン、ウオーム歯車あるい
は油圧シリンダによってステアリングハンドルによる操
舵トルクを伝えることにより、このタイロッド０１を左
右に移動させ、このタイロッド０１の左右動によりナッ
クルアーム０２が回動するようになっている。これによ
り、左右の車輪がそれぞれ左右に操舵されるようになる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このようなステアリングリンク機構では
、第８図に示すように、タイロッド０１とナックルアー
ム０２とが一直線上になると、それ以上は車輪を操舵す
ることができなくなる。すなわち、この状態が車輪操舵
の可能な限界であり、その操舵角αの限界角度は、通常
約４５°前後である。このように車輪操舵に限界がある
と、小回りのための操舵が制限されてしまう。

また、仮に車輪の操舵角αがこのような限界角度を超え
て、例えば９０°まで可能にした場合でも、操舵角αを
９０°にすると、車体に設けられた駆動源からの駆動力
によっては車輪を駆動させることはできなくなるという
問題が生じてしまう。

そこで、本出願人はこのような問題を解決したステアリ
ング機構及びその適用車両を先に特許出願している（特
願昭６３−１６５４９８号）。

この特許出願のステアリング機構及びその適用車両にお
いては、ハンドルの操舵角をリンク機構を介してメカニ
カルに車輪に伝達するにあたって、車体フレームに設け
た増速ギアで増速するようにしているとともに各車輪に
独立して走行用駆動モータを設けるようにしている。

したがって、増速ギアによって車輪を増速させることに
より９０°以上操舵することができるようになるばかり
でな（、車輪を９０°操舵したときに駆動モータによっ
て回転駆動することができるようになる。

ところで、前後左右４輪がともに同じ旋回中心０で旋回
するために、ナックルアーム０２は、般に直進時の車輪
の方向、すなわち車両前後方向に対して所定の角度γを
もたせて取り付けられている。

しかしながら、前記第７図に示す従来のステアリングリ
ンク機構においては、ナックルアーム０２と車輪とが車
輪の回転方向以外は固定されているので、ナックルアー
ムの角度γを調節することができなかった。

また、前述の特許出願においては、第９図に示すように
増速ギア０４の一方のギア０４ａとナックルアーム０５
とが一体になっているので、増速ギア０４を組み立てる
際、増速ギア０４における一対のギア０４ａ、０４ｂど
うしをあらかじめ所定の角度で噛み合わせた状態で車体
フレーム等に取すイ」けるか、あるいは車輪を取り（＝
１ける前に増速ギアを回転させてナックルアーム０５が
指定された角度γとなるようにしなければならないので
、組み付は性が良好であるとは言えない。

本発明はこのような問題を解決するものであって、その
目的は、ナックルアームの取付角度を調節可能とするこ
とにより、ステアリング機構の組み付は性を良好にする
ことができる車両用操舵装置におけるナックルアームの
固定装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

そのために、本発明の車両用操舵装置におけるナックル
アームの固定装置は、例えば第２図及び第３図を参照し
て示すと、　リンク機構（１３，１４，１５，１６，１
７，１８，２０）を介してステアリングハンドル（２１
）の操舵角を車輪（３３）に伝達するステアリング機構
を備えている車両用操舵装置において、前記リンク機構
（１３゜１４．１５，１６，１７，１８．２０）は少な
くともナックルアーム（１３）を備えており、このナッ
クルアーム（１３）は前記車輪（３３）に対する取付角
度（γ）が調節可能に取り付けられていることを特徴と
している。

［作用および発明の効果コ このような構成をした本発明においては、ナックルアー
ム（１３）が前記車輪（３３）に対する取付角度（γ）
が調節可能に取り付けられているので、リンク機構（１
３，１４，１５，１６，１７，１８，２０）及び前記車
輪（３３）を車体に組み付ける際、　リンク機構（１３
，１４，１５゜１６、　１．７．　１８．　２０）と前
記車輪（３３）とを組み付けた後、ナックルアームの取
付角度を調節すればよいようになる。したがって、ナッ
クルアームの取付角度（γ）に特に注意を払わなくても
、ナックルアームを簡単に取り付けることができるよう
になる。このように、本発明によれば、ステアリング機
構を簡単に組み付けることができるようになり、組み付
は性が大幅に向上するものとなる。

なお、カッコ内の符号は図面と対照するためだけのもの
であって、本発明の構成を何等限定するものではない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は、本発明の車両用操舵装置に用いられるステア
リング機構の一実施例をホイールモータ駆動軸に取り付
けた状態を示す断面図、第２図はこの実施例におけるス
テアリング機構の模式図である。

第１図に示されているように、車体フレーム１に、スト
ラット型サスペンション２のストラット３の上端が軸受
４により支持されている。なお、このストラット３の上
端は必ずしも軸受４によって支持される必要はない。こ
のストラット３の下端はロアアーム５により車体フレー
ム１に揺動可能に支持されている。またストラット３の
下端には、ホイールモータ６を支持する支持部７が設け
られており、この支持部７には、互いに偏心した一対の
上孔８と下孔９とがストラット３とほぼ平行に穿設され
ている。上孔８には、内歯１０を有する第１筒状部材１
１が軸受１２により上孔８の中心軸ａまわりに回動自在
に嵌合支持されている。

この第１筒状部材１１の上端にはナックルアーム１３が
連結されている。第３図に示すように、ナックルアーム
１３は、円筒部１３ａとこの円筒部１３ａから突出する
腕部１３ｂとから構成されている。円筒部１３ａの上面
には内方に突出するフランジ部１３ｃが設けられており
、このフランジ部１３ｃに、フランジ部１３ｃを貫通′
する８側の円弧状の長孔１３ｄ、１３ｄ、　　・・・が
周方向に等間隔に穿設されている。また、円筒部１３ａ
の内周面にスプライン溝１３ｅ設けられている。更に、
腕部１３ｂには、タイロッド１４と連結するためのピン
の嵌入孔１３ｆが穿設されている。

一方、第１筒状部材１１には、その外周面にナックルア
ーム１３のスプライン溝１３ｅと噛み合うスプライン溝
１１ａが設けられていると共に、その上面には内方に突
出するフランジ部１１ｂが設けられており、このフラン
ジ部１１ｂに、フランジ部１１ｂを貫通する１２個のね
じ孔１１ｃ。

１１Ｃ１・・・が周方向に等間隔に設けられている。

そして、円弧状の長孔１３ｄ、１３ｄ、　　・・・とね
じ孔ｌｉｅ、ｌｉｅ、　　・・・との位置関係は、次の
ようにして定められている。すなわち、第４図におイ”
（、第１筒状部月１１とナックルアーム１３の円筒部１
３ａとを、円周方向に等間隔にｎケ所でボルト締めする
とした場合、ねじ孔１１ｃは円周方向に等間隔に設ける
としてａｎ個必要となる。

一方、長孔１３ｄをｂｎ個円周方向に等間隔に設けると
すると、角度２π／ｎで１ケ所、ねじ孔１１ｃと長孔１
３ｄとが一致する。なお、ａ、　　ｂは自然数であり、
かつａ≧２である。そこで、角度９− ＝ｌＯ− ２π／ｎでａ個のねじ孔１１ｃとｂ個の長孔１３ｄとの
うち１ケ所が一致するように長孔１３ｄの開いた角度θ
を求める。その場合、角度２π／ｎでのａ個のねじ孔１
１ｃと長孔１３ｄとの関係を考えると、 ■　ａ、　　ｂが公約数を持たない場合、第４図（ａ）
に示すように、長孔１３ｄは角度２π／　ｂ　ｎ毎に存
在するので、これを１周期と考える。すると、同図（ｂ
）に示すように、長孔１３ｄの周期２π／　ｂ　ｎに対
して、ねじ孔１１ｃは角度２π／　ａ　ｂ　ｎ毎に存在
する。したがって、長孔１３ｄの角度Ｏは２π／　ａ　
ｂ　ｎとなる。

■　ａ、　　ｂが公約数を持つ場合 ａ、　　ｂが公約数を持つ場合には、第５図（ａ）に示
すように、長孔１３ｄに対して同じ位置にねじ孔１１Ｃ
が存在するようになる。そこで、　ａとｂとの最大公約
数をｋとすると、同図（ｂ）に示すように同じ位置にに
個のねじ孔１１ｃが位置することになる。したがって、
前述の０（＝２π／ａｂｎ）はに倍されて、θ＝　２　
ｒｃ　ｋ　／　ａ　ｂ　ｎとな１ これを本実施例の場合に当てはめると、ボルト締めを４
ケ所で行うとすれば、ｎ＝４となるので、ａ＝３、ｂ＝
２となる。すなわち、ａとｂとは公約数を持たないので
、■に相当する。したがって、長孔１３ｄの角度０は、
θ＝２π／（３ｘ２ｘ４）＝π／１２＝１５°となる。

このように、この実施例の場合には、第６図（ａ）に示
すように長孔１３ｄの開いた角度θは１５°に設定され
、　長孔１３ｄとねじ孔１１ｃとが完全に重なる位置、
すなわちボルトの締結位置は同図において上下左右の長
孔１３ｄの位置となる。

そして、ナックルアーム１３にナックルアーム角度γを
設けるために、第１筒状部材１１に対してナックルアー
ム１３を反時計方向に徐々に回動させる。同図（ｂ）に
示すナックルアーム１３の相対回転位置までは、同図（
ａ）に示す互いに重なり合った長孔１３ｄとねじ孔１１
Ｃとが依然として重なり合っている。更にナックルアー
ム１３を反時計方向に回動させると、同図（ｃ）に示す
よ２− うに同図（ａ）で重なり合っていた長孔１３ｄとねじ孔
１１ｃとが部分的に重ならなくなる。しかしこのときに
は、時計方向における隣の長孔１３ｄとねじ孔１１ｃと
が完全に重なるようになる。

更にナックルアーム１３を反時計方向に回動させると、
同図（ｄ）に示すように新しく重なった長孔１３ｄとね
じ孔１１ｃとが、この長孔１３ｄの中央で重なるように
なり、同図（ａ）とほぼ同じ状態になる。このようにし
て、ナックルアーム１が第１筒状部材１１に対してどの
位置に相対回動しても、長孔１３ｄとねじ孔１４ｃとは
必ず４ケ所で完全に重なるようになる。

したがって第１筒状部材１１の外周にナックルアーム１
３の円筒部１３ａをスプライン嵌合させれば、４個のボ
ルト３４でナックルアーム１３を第１筒状部材１１に確
実に固定できるようになる。

そして、ナックルアーム１３の角度γを調節する場合に
は、４個のボルト３４を外してナックルアーム１３と第
１筒状部材１１との締結を解除し、スプライン溝を一つ
ずつずらしていくことにより、ナックルアーム１３を徐
々に相対回動する。これにより、所望のナックルアーム
角度γが設定することができる。その場合、スプライン
溝を−っずらずため、ナックルアーム１３はきわめて小
さな回動角度（例えば２度）で段階的に回動するように
なるが、その回動角度が小さいので、はぼ所望のナック
ルアーム角度に設定できる。

このナックルアーム１３にはタイロッド１４が自在継手
１５を介して連結されている。更に、第２図に明瞭に示
すように、このタイロッド１４は所定位置にラック１６
が形成されているリレーロッド１７に自在継手１８を介
して連結されている。

更に、このリレーロッド１７のラック１６には、ステア
リングシャフト１９の一端に配設されたピニオンギヤ２
０が噛み合わさ１ルており、ステアリンクシャフト１９
の先端にはステアリングハンドル２１が取り付けられて
いる。ナックルアーム１３、タイロッド１４．１在継手
１５、ラック１６、リレーロッド１７、自在継手１８及
びピニオンギヤ２０により、ステアリング機構における
リンク３− ４− 機構が形成されている。

一方、支持部７の下孔９には、上端側に外歯２２を有す
る第２筒状部材２３が複式アンギュラスラスト玉軸受２
４により下孔９の中心軸すまわりに回動自在に嵌合支持
されている。第２筒状部祠２３の外歯２２は第１筒状部
材１１の内歯１０に噛み合わされている。そして、これ
ら内歯１０と外歯２２とにより増速ギヤ２５が構成され
ている。

したがって、増速ギヤ２５はストラットに設けられるこ
とになる。また、複式アンギュラスラスト玉軸受２４に
より、第２筒状部材２３に加えられるスラスト力が支持
されるようになっている。

第２筒状部材２３の下端にはホイールモータ６のモータ
ケース２６が取り付けられている。その場合、このモー
タケース２６における第２筒状部材２３の取付面２６ａ
は筒状体の中心軸すと直交する傾斜面に形成されている
。モータケース２６内には、このモータケース２６に固
定されたステータ２７、モータ回転軸２８に固定された
ロータ５− ２９、プラネタリ減速ギヤ３０Ａ４が配設されている。

そしてステータ２７、モータ回転軸２８およびロータ２
９によって走行用駆動モータが構成されている。

またモータ回転軸２８の一端は出力軸３１の他端に嵌合
しており、これらモータ回転軸２８と出力軸３１とは同
一軸上に配設されている。そして、両軸２８．３１の嵌
合部にはプラネタリ減速ギア３０が配設されていて、モ
ータ回転軸２８からプラネタリ減速ギア３０を介して出
力軸３１に動力が減速されて伝達されるようになってい
る。更に、出力軸３１の他端には、ホイール３２および
タイヤ３３からなる車輪が取り伺けられている。このよ
うにして、走行用駆動モータと車輪とが一体に組み合わ
されたホイールモータ６が構成されている。このホイー
ルモータ６により、ステアリング機構を介して車輪が９
０’に操舵されてもその車輪を回転駆動することができ
るようになる。

このように配設されたホイールモータ６、増速ギヤ２５
、サスペンション２及びリンク機構は、６− 第２図から明らかなように、左右の車輪に対して左右対
称にかつ同じ構成で配設されている。その場合、左右の
タイロッド１４は１本のりレーロッド１７により連結さ
れる。

次に、この実施例の作用について説明する。

左右の車輪を右方向に操舵するためハンドル２１を右方
向に回転すると、ビニオン・ラック２０。

１６を介してリレーロッド１７が右方向Ｂ，に移動する
。このリレーロッド１７の移動により、左右のタイロッ
ド１４を介して左右のナックルアーム１３がそれぞれ右
方向Ｃ，に回動する。このナックルアーム１３の回動に
より、左右の第１筒状部材１１及び第２筒状部材２３が
ともに同右方向に回転する。このとき、第２筒状部材２
３は増速ギヤ２５により第１筒状部材１１に対して増速
されて回転するようになる。第２筒状部材２３の回転に
より、左右のタイヤ３３はともに右方向（Ｅ＋，Ｄ＋）
に操舵される。また車輪を左方向に操舵する場合には、
ハンドル２１を逆の左方向に回転すれば、リレーロッド
１７がＢ２方向に移動すると共にナックルアーム１３が
０２方向に回動して、左右のタイヤ３３がそれぞれＢ２
、Ｂ２方向に操舵される。

このように構成されたステアリング機構においては、ナ
ックルアーム１３の角度が所定値に調節されているので
、車両は一つの点を中心に滑らかに旋回するようになる
。

ところで、ホイールモータ６、第１筒状部月１１、第２
筒状部材２３及びナックルアーム１３を緻み立てるには
、まず第２筒状部材２３に複式アンギュラスラスト玉軸
受２４を嵌合しかつナツトでこの軸受２４を固定する。

次に、支持部７の下孔９内にこの軸受２４を嵌入すると
共に、抜は止め部材及びボルト等によりこの軸受２４を
支持部７に固定する。一方、第１筒状部材１１に軸受１
２を嵌合し、この軸受１２を支持部７の上孔８内に嵌入
すると共に抜は止めリング等により支持部７に固定する
。その場合、第１筒状部材１１の内歯１０が第２筒状部
材２３の外歯２２に噛み合うようにする。そして、ホイ
ールモータ６に第２筒状部祠２３をボルト等により固定
する。次いで、＋７− ８− ナックルアーム１３の円筒部１３ａを第１筒状部材１１
にスプライン嵌合する。その場合、ナックルアーム１３
の腕部１３ｂの孔１３ｆがタイロッド１４のナックルア
ーム連結部と一致する、すなわち所定のナックルアーム
角度γが設定されるように、ナックルアーム１３を第１
筒状部材１１に対してスプライン嵌合する。この角度γ
の調節は、円筒部１３ａと第１筒状部材１１とのスプラ
イン嵌合する際、スプライン溝を一つずつずらしていく
だけでよいので、簡単に行うことができる。そして、角
度γが調節されると、円筒部１３ａの長孔１３ｄと第１
筒状部材１１のねじ孔１１Ｃとが、対角線状に４ケ所で
完全に重なるようになる。したがって、これらの重なっ
た４ケ所のねじ孔１１Ｃに４個のボルトを螺合すること
により、ナックルアーム１３を第１筒状部材１１に固定
する。

このようにして、ホイールモータ６、増速ギヤ２５及び
ナックルアーム１３が、ストラット型サスペンション２
の下端部に取り付けられるようになる。

＋９− なお、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく
、種々の設計変更が可能である。

たとえば、前述の実施例では、本発明を内歯１０と外歯
２２とからなる増速ギヤ２５に適用するものとしている
が、本発明は外歯と外歯とからなる増速ギヤに適用する
こともできる。

また、長孔１３ｄをナックルアーム１３側に設けると共
にねじ孔１１ｃを第１筒状部材１１側に設けるようにし
ているが、ナックルアーム１３側にボルト貢通孔を設け
ると共に、第１筒状部材１１側に長孔１３ｄを設けるよ
うにすることもできる。その場合には、ボルトとナツト
とにより、ナックルアーム１３と第１筒状部材１１とを
固定するようにすればよい。

更に長孔１３ｄ及びねじ孔１１ｃは、それぞれ８個及び
１２個以外の適宜の数にすることもできると共に、ボル
ト締結箇所も４ケ所以外に適宜数の箇所に設定すること
ができることは言うまでもない。

以上の説明から明らかなように、本発明によれ＝２０− ば、ナックルアームを取付角度が調節可能なように取り
付けることができるので、取付角度に特に注意を払わな
くても済むようになる。したがって、ナックルアームの
組み付は性が大幅に向上するものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車両用操舵装置に用いられるステアリ
ング機構の１実施例を示す断面図、第２図はこのステア
リング機構の模式図、第３図はナックルアーム、増速ギ
ヤ及びホイールモータの関係を示す概略斜視図、第４図
、第５図及び第６図は長孔とねじ孔との関係を説明する
図、第７図及び第８図は従来の一般的なステアリング機
構の説明図、第９図は先願に係る増速ギヤとナックルア
ームとの関係を示す図である。 じ几　１３・・・ナックルアーム、　１３ｄ・・・長孔
、　１３ｅ・・・スプライン鳳　１４・・・タイロッド
、　２１・・・ステアリングハンドル、２２・・・外歯
、２３・・・第２筒状部材、２５・・・増速ギヤ、３２
・・・ホイール、３３・・・タイヤ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）リンク機構を介してステアリングハンドルの操舵
   角を車輪に伝達するステアリング機構を備えている車両
   用操舵装置において、 前記リンク機構は少なくともナックルアームを備えてお
   り、このナックルアームは前記車輪に対する取付角度が
   調節可能に取り付けられていることを特徴とする車両用
   操舵装置におけるナックルアームの固定装置
2. （２）前記リンク機構と前記車輪との間に増速ギヤが設
   けられており、この前記増速ギヤは、互いに噛み合う一
   対の歯車から構成されていると共に、前記ナックルアー
   ムは前記一対の歯車の一方に、その歯車に対して相対回
   動角度が調節可能に取り付けられているとともに、前記
   一対の歯車の他方に前記車輪側が連結されていることを
   特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置におけるナッ
   クルアームの固定装置
3. （３）前記一対の歯車は、内歯歯車とこの内歯歯車に噛
   み合う外歯歯車とから構成され、前記内歯歯車に前記ナ
   ックルアームが取り付けられていると共に、前記外歯歯
   車に前記車輪側が連結されていることを特徴とする請求
   項２記載の車両用操舵装置におけるナックルアームの固
   定装置
4. （４）前記ナックルアームに、長孔及び固着部材取付孔
   のいずれか一方が設けられていると共に、前記ナックル
   アームが取り付けられる歯車に、前記長孔及び固着部材
   取付孔のいずれか他方が設けられており、これら長孔と
   固着部材取付孔とは、前記ナックルアームと前記ナック
   ルアームが取り付けられる歯車との相対回動位置に関係
   なく、設定された個数だけ完全に重なるように所定の配
   設関係に設定されていることを特徴とする請求項２また
   は３記載の車両用操舵装置におけるナックルアームの固
   定装置