JP2007008285A

JP2007008285A - Steering device of vehicle

Info

Publication number: JP2007008285A
Application number: JP2005190440A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shibuya; 浩渋谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: JP4591237B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering device which enables a king pin shaft of a vehicle to be set in a desired position. SOLUTION: The steering device 1A has front arms 7L, 7R and rear arms 8L, 8R which are rotatably connected to each other at pairs of connective points HLf, HLr or HRf, HRr which are separated in a front and rear direction of the vehicle relative to wheel mounting parts 3L, 3R of the vehicle. The steering device 1A is provided with left and right arm mechanisms 5L, 5R for supporting the wheel mounting parts 3L, 3R through the arms and arm drive mechanism 6 which drives the front arms 7L, 7R and the rear arms 8L, 8R of the arm mechanism 5L, 5R in such a way that the connective points HLf, HLr, HRf, HRr of the front arms 7L, 7R and rear arms 8L, 8R and the wheel mounting parts 3L, 3R of the respective arm mechanism are displaced with mutually different displacement amounts outwardly in a left and right direction of the vehicle. COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、キングピン軸の位置を変化させることができる車両のステアリング装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering apparatus capable of changing the position of a kingpin shaft.

車両のステアリング装置として、ステアリングホイールの操作をラックアンドピニオン機構を介してタイロッドの左右方向の動作に変換し、そのタイロッドにより、サスペンション機構に支持されたナックルアームをキングピン軸の周りに操作して車輪の向きを変化させる装置が知られている（例えば特許文献１参照）。左右の車輪を結ぶアクスル上に伸縮機構を組み込むことにより、車輪のトレッドを可変とした農業機械用のステアリング装置も知られている（例えば特許文献２及び３参照）。 As a steering device for a vehicle, the steering wheel operation is converted into a lateral movement of the tie rod through a rack and pinion mechanism, and the tie rod is used to operate the knuckle arm supported by the suspension mechanism around the kingpin shaft. An apparatus for changing the orientation of the camera is known (see, for example, Patent Document 1). A steering device for agricultural machinery is also known in which a tread of a wheel is made variable by incorporating an expansion / contraction mechanism on an axle connecting the left and right wheels (see, for example, Patent Documents 2 and 3).

特開平６−２５５５２７号公報JP-A-6-255527 特開平９−２４０５００号公報JP 9-240500 A 特開２００１−９７２３７号公報JP 2001-97237 A

従来のステアリング装置では、キングピン軸が車輪近傍の鉛直方向中心線に沿った一定の位置に設定されており、車輪に対してキングピン軸の位置を変化させることはできなかった。トレッド可変式のステアリング装置においても、トレッドの変化に伴ってキングピン軸の位置が左右方向に変化するものの、キングピン軸と車輪との位置関係は変化していない。 In the conventional steering device, the kingpin shaft is set at a certain position along the vertical center line in the vicinity of the wheel, and the position of the kingpin shaft cannot be changed with respect to the wheel. Even in the tread variable steering device, the position of the kingpin shaft changes in the left-right direction as the tread changes, but the positional relationship between the kingpin shaft and the wheels does not change.

しかしながら、車輪に対してキングピン軸が上記の位置に固定されている場合、それに起因して不都合が生じる。例えば、従来のステアリング装置では、旋回時に車輪がキングピン軸を中心に左右に捩られて車輪の回転面と車両の進行方向とにずれが生じ、そのずれに起因して横力が発生して旋回が開始される。このため、特に大きな横力が要求される旋回方向外側の車輪において横力発生までのタイムラグが増加する。このタイムラグが大きいと、ステアリング操作に対する車両の旋回挙動の応答が遅れる等、車両の旋回性能に少なからず影響が及ぶ。 However, when the kingpin shaft is fixed at the above position with respect to the wheel, inconvenience arises due to this. For example, in a conventional steering device, the wheel is twisted to the left and right around the kingpin axis during turning, causing a deviation between the wheel rotation surface and the traveling direction of the vehicle, and a lateral force is generated due to the deviation. Is started. For this reason, the time lag until lateral force generation increases in the wheel on the outer side in the turning direction where particularly large lateral force is required. When this time lag is large, the response of the turning behavior of the vehicle to the steering operation is delayed, and the turning performance of the vehicle is affected considerably.

また、車輪近傍の鉛直中心線に沿ってキングピン軸が設定されている場合、車輪の操向時に車輪の一端側が車体の内側に大きく振られるため、車体が車輪と干渉しないように車輪の収容スペース（タイヤハウス）には十分な余裕を与える必要がある。しかし、車体幅は空気抵抗の低減等の観点からむやみに大きくできないため、車輪の収容スペースを十分に確保すれば、車輪間に位置するエンジンコンパートメント、あるいはキャビンのスペースが犠牲になる。エンジンコンパートメント等の余裕を優先すれば車輪の最大ステア角が制限されて車両の最小回転半径が増加する。 Also, when the kingpin axis is set along the vertical center line near the wheel, one end side of the wheel is greatly swung toward the inside of the vehicle body when steering the wheel. It is necessary to give sufficient margin to the (tire house). However, since the vehicle body width cannot be increased unnecessarily from the viewpoint of reducing air resistance, the engine compartment located between the wheels or the space of the cabin is sacrificed if a sufficient storage space for the wheels is secured. If priority is given to the margin of the engine compartment or the like, the maximum steering angle of the wheel is limited and the minimum turning radius of the vehicle increases.

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、キングピン軸を望ましい位置に設定することが可能なステアリング装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a steering device capable of setting a kingpin shaft at a desired position.

本発明のステアリング装置は、車両の車輪取付部に対して車両の前後方向に離された一対の連結点にて回転自在に連結される前アーム及び後アームをそれぞれ有し、これらのアームを介して前記車輪取付部を支持する左右のアーム機構と、各アーム機構の前アーム及び後アームと前記車輪取付部との連結点が車両の左右方向外側に互いに異なる変位量で変位するように各アーム機構の前アーム及び後アームのそれぞれを駆動可能なアーム駆動機構とを備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。 The steering device of the present invention has a front arm and a rear arm that are rotatably connected to a wheel mounting portion of the vehicle at a pair of connection points that are separated from each other in the vehicle front-rear direction. The left and right arm mechanisms for supporting the wheel mounting portions, and the connecting points of the front and rear arms of each arm mechanism and the wheel mounting portions are displaced outwardly in the left-right direction of the vehicle by different displacement amounts. The above-described problem is solved by providing an arm drive mechanism that can drive each of the front arm and the rear arm of the mechanism (claim 1).

本発明のステアリング装置によれば、前アーム及び後アームの双方を外側に変位させることにより、車輪取付部を直進時よりも左右方向外側に移動させることができる。しかも、各アーム機構における前アームの変位量と後アームの変位量との組み合わせによって車輪に対するキングピン軸の位置を車輪の鉛直中心線に限定することなく適宜の位置に設定することができる。しかも、前後アームの変位量の差に応じた傾きを車輪取付部に与えることができる。例えば、旋回方向内側の車輪取付部に関しては前アーム側の連結点が後アーム側の連結点よりも外側に大きく変位し、旋回方向外側の車輪取付部に関しては後アーム側の連結点が前アーム側の連結点よりも外側に大きく変位するように各連結点の変位量を設定した場合には、旋回方向内側においてキングピン軸が車輪の鉛直中心線よりも車輪の後方に偏り、旋回方向外側においてキングピン軸が車輪の鉛直中心線よりも前方に偏る。その結果、左右の車輪はいずれも車両の外側に押し出されつつ左右方向に傾けられる。このため、横力が迅速に立ち上がり、ステアリング操作に対する車両の旋回挙動の応答性が向上する。また、旋回時に車輪が外側へ張り出してトレッドが増加することにより、ロールの抑制効果も高まる。これらの理由から車両の旋回性能が高まる。 According to the steering device of the present invention, the wheel mounting portion can be moved outward in the left-right direction more than when traveling straight by displacing both the front arm and the rear arm outward. Moreover, the position of the kingpin shaft with respect to the wheel can be set to an appropriate position without being limited to the vertical center line of the wheel by a combination of the displacement amount of the front arm and the displacement amount of the rear arm in each arm mechanism. In addition, it is possible to give the wheel mounting portion an inclination corresponding to the difference in the amount of displacement between the front and rear arms. For example, with respect to the wheel mounting part on the inner side in the turning direction, the connecting point on the front arm side is greatly displaced outward from the connecting point on the rear arm side, and with respect to the wheel mounting part on the outer side in the turning direction, the connecting point on the rear arm side is When the displacement amount of each connecting point is set so as to be greatly displaced outside the connecting point on the side, the kingpin shaft is biased to the rear of the wheel with respect to the vertical center line of the wheel on the inner side in the turning direction, and on the outer side in the turning direction. The kingpin axis is biased forward from the vertical center line of the wheel. As a result, the left and right wheels are tilted in the left-right direction while being pushed out of the vehicle. For this reason, the lateral force rises quickly, and the response of the turning behavior of the vehicle to the steering operation is improved. In addition, the effect of suppressing the roll is enhanced by increasing the tread due to the wheels protruding outward during turning. For these reasons, the turning performance of the vehicle is enhanced.

さらに、車輪を外側に押し出しつつ操向させることにより、旋回時における車体内側への車輪のせり出し量を減少させることができる。この場合には、車輪の操向角を大きく確保して車両の最小回転半径を縮小し、あるいは車輪の収容スペースを削減して車体幅を縮小させることができる。車体幅を縮小する必要がない場合には、車輪の収容スペースの削減に対応してエンジンコンパートメント、あるいはキャビンを拡大することができる。 Furthermore, the amount of protrusion of the wheel to the inside of the vehicle body during turning can be reduced by steering the wheel while pushing it outward. In this case, it is possible to reduce the minimum turning radius of the vehicle by securing a large steering angle of the wheel, or to reduce the vehicle body width by reducing the storage space of the wheel. When it is not necessary to reduce the vehicle body width, the engine compartment or the cabin can be enlarged in correspondence with the reduction of the wheel storage space.

本発明の一形態においては、前記アーム機構間に配置されかつ車両の上下方向の回転中心線の周りに回転可能な一対の回転体を有し、一方の回転体には一方のアーム機構の前アームと他方のアーム機構の後アームとが前記回転中心線を挟んで離れた位置にて回転自在に連結され、他方の回転体には一方のアーム機構の後アームと他方のアーム機構の前アームとが前記回転中心線を挟んで離れた位置にて回転自在に連結されたアーム操作部と、前記一対の回転体のそれぞれを前記回転中心線の周りに回転駆動する回転体駆動部と、各アーム機構の前アーム又は後アームのいずれか一方のアームの前記回転体に対する回転角を規定する回転角規定手段とを前記アーム駆動機構が備えていてもよい（請求項２）。 In one form of this invention, it has a pair of rotary body which is arrange | positioned between the said arm mechanisms, and can rotate around the rotation centerline of the up-down direction of a vehicle, and one rotary mechanism has the front of one arm mechanism. The arm and the rear arm of the other arm mechanism are rotatably connected at a position apart from the rotation center line, and the other rotating body is connected to the rear arm of one arm mechanism and the front arm of the other arm mechanism. An arm operation unit that is rotatably connected at a position apart from the rotation center line, a rotary body drive unit that rotationally drives each of the pair of rotation bodies around the rotation center line, and The arm drive mechanism may include a rotation angle defining means for defining a rotation angle of one of the front arm and the rear arm of the arm mechanism with respect to the rotating body (Claim 2).

この形態によれば、キングピン軸の位置、及びキングピン軸に対する車輪取付部の傾きは、各アーム機構に存在する４つの連結点、すなわち、前アーム及び後アームと車輪取付部との連結点、並びに前アーム及び後アームと回転体との連結点のそれぞれの位置によって定まる。これらの連結点のうち、回転体と前後アームのそれぞれの連結点の位置は、直進状態からの回転体の回転角によって一義的に定まる。また、回転角規定手段が回転体に対する前アーム又は後アームの回転角を規定することにより、前アーム又は後アームと車輪取付部との連結点のうち、いずれか一方の連結点の位置も定まる。従って、残る一つの連結点の位置もこれらの３つの連結点の位置に応じて定まる。これにより、回転体の回転角と、回転体に対する前アーム又は後アームの回転角とによってキングピン軸の位置、及びそのキングピン軸に対する車輪取付部の操向角を制御することができる。 According to this form, the position of the kingpin shaft and the inclination of the wheel mounting portion with respect to the kingpin shaft are the four connection points existing in each arm mechanism, that is, the connection points of the front and rear arms and the wheel mounting portion, and It is determined by the respective positions of the connecting points of the front arm, the rear arm and the rotating body. Among these connection points, the positions of the connection points of the rotating body and the front and rear arms are uniquely determined by the rotation angle of the rotating body from the straight traveling state. Further, the rotation angle defining means defines the rotation angle of the front arm or the rear arm with respect to the rotating body, so that the position of any one of the connection points between the front arm or the rear arm and the wheel mounting portion is also determined. . Therefore, the position of the remaining one connection point is also determined according to the positions of these three connection points. Thus, the position of the kingpin shaft and the steering angle of the wheel mounting portion relative to the kingpin shaft can be controlled by the rotation angle of the rotator and the rotation angle of the front arm or the rear arm with respect to the rotator.

本発明の他の形態においては、各アーム機構の前記前アーム及び後アームに組み込まれて車体と車輪取付部との間で伸縮可能なアクチュエータを前記アーム駆動機構が備えていてもよい（請求項３）。この形態によれば、アクチュエータにより各アームを伸縮させることにより、車輪取付部と各アームとの連結点の位置を適宜に変化させ、それによりキングピン軸の位置、及びそのキングピン軸に対する車輪取付部の操向角を制御することができる。 In another aspect of the present invention, the arm drive mechanism may include an actuator that is incorporated in the front arm and the rear arm of each arm mechanism and can expand and contract between a vehicle body and a wheel mounting portion. 3). According to this embodiment, the position of the connecting point between the wheel mounting portion and each arm is appropriately changed by extending and contracting each arm by the actuator, thereby the position of the kingpin shaft and the position of the wheel mounting portion with respect to the kingpin shaft. The steering angle can be controlled.

本発明のステアリング装置は、車両の直進状態からの操舵部材の操作に連係して、前記車輪取付部に対する前記前アーム及び後アームのそれぞれの連結点が前記直進状態における各連結点よりも車両の左右方向外側に変位し、かつ旋回方向外側のアーム機構では後アームと車輪取付部との連結点の変位量が前アームと車輪取付部との連結点の変位量よりも大きく、旋回方向内側のアーム機構では前アームと車輪取付部との連結点の変位量が後アームと車輪取付部との連結点の変位量よりも大きくなるように、前記アーム駆動機構による前記アームの駆動を制御するステアリング制御手段をさらに備えていてもよい（請求項４）。このように各アームと車輪取付部との連結点の変位量を設定することにより、旋回時に車輪を左右方向外側へ押し出しつつ操向させることができる。 In the steering device according to the present invention, the connection point of the front arm and the rear arm with respect to the wheel mounting portion is linked to the operation of the steering member from the straight traveling state of the vehicle. In the arm mechanism that is displaced outward in the left-right direction and that is outside the turning direction, the displacement amount of the connection point between the rear arm and the wheel mounting portion is larger than the displacement amount of the connection point between the front arm and the wheel mounting portion, In the arm mechanism, steering for controlling driving of the arm by the arm driving mechanism so that the displacement amount of the connection point between the front arm and the wheel mounting portion is larger than the displacement amount of the connection point between the rear arm and the wheel mounting portion. Control means may be further provided (claim 4). Thus, by setting the displacement amount of the connection point between each arm and the wheel mounting portion, the wheel can be steered while being pushed outward in the left-right direction during turning.

さらに、本発明の一形態においては、左右のアーム機構のそれぞれと、前記アーム駆動機構とが、前記車輪取付部のスピンドルを挟んで上下に二組ずつ設けられてもよい（請求項５）。車輪取付部を上下二組のアーム機構にて支持することにより、車輪をより安定的に支持することができる。しかも、上下のアーム機構に異なる動作を与えることにより、キングピン軸の左右方向あるいは前後方向に関する傾きを様々に変化させ、それによりトー角、キャスタ角等も任意に設定することができる。 Furthermore, in one aspect of the present invention, each of the left and right arm mechanisms and the arm drive mechanism may be provided in two sets vertically, with the spindle of the wheel mounting portion sandwiched therebetween (Claim 5). The wheel can be supported more stably by supporting the wheel mounting portion with the two upper and lower arm mechanisms. In addition, by giving different operations to the upper and lower arm mechanisms, the inclination of the kingpin shaft in the left-right direction or the front-rear direction can be changed variously, and thereby the toe angle, caster angle, etc. can be arbitrarily set.

以上に説明したように、本発明のステアリング装置によれば、前アーム及び後アームのそれぞれと車輪取付部との連結点を車両の左右方向外側に互いに異なる変位量で変位させることにより、キングピン軸を左右方向外側に移動させつつ、車輪に対するキングピン軸の位置を車輪の鉛直中心線の近傍に限ることなく様々な位置に設定し、さらには前後アームと車輪取付部との連結点の変位量の差に応じた操向角を車輪に与えることができる。これにより、キングピン軸の位置、及びそのキングピン軸の周りの車輪の操向動作に関する設定の自由度が高まり、キングピン軸が車輪の鉛直中心線近傍に固定されている従来のステアリング装置における種々の不都合を解消することができる。 As described above, according to the steering device of the present invention, the kingpin shaft is displaced by displacing the connection point between each of the front arm and the rear arm and the wheel mounting portion to the outside in the left-right direction of the vehicle with different displacement amounts. The position of the kingpin shaft relative to the wheel is set to various positions without being limited to the vicinity of the vertical center line of the wheel, and further, the displacement amount of the connection point between the front and rear arms and the wheel mounting portion is adjusted. The steering angle according to the difference can be given to the wheel. This increases the degree of freedom of setting regarding the position of the kingpin shaft and the steering operation of the wheel around the kingpin shaft, and various inconveniences in the conventional steering apparatus in which the kingpin shaft is fixed near the vertical center line of the wheel. Can be eliminated.

［第１の形態］
図１は本発明の第１の形態に係るステアリング装置の車両直進時における状態を、図２はそのステアリング装置の左旋回時における状態をそれぞれ示している。なお、以下の説明において、各構成要素を示す参照符号に添え字Ｌ、Ｒを付して左右を区別するが、特に区別を要しない場合には添え字を省略することがある。図１及び図２のステアリング装置１Ａは乗用車の左右の前輪２Ｌ、２Ｒを操向するためのものである。前輪２Ｌ、２Ｒはそれぞれ車輪取付部３Ｌ、３Ｒに取り付けられている。車輪取付部３Ｌ、３Ｒは、前輪２Ｌ、２Ｒの回転中心となるスピンドル４Ｌ、４Ｒを含んだアッセンブリ部品として構成される。あるいは、車輪取付部３はインホイールモータであってもよく、その場合にはインホイールモータの出力軸がスピンドル４を構成する。 [First embodiment]
FIG. 1 shows the state of the steering device according to the first embodiment of the present invention when the vehicle is traveling straight, and FIG. 2 shows the state of the steering device when turning left. In the following description, subscripts L and R are added to the reference numerals indicating the respective components to distinguish left and right, but the subscripts may be omitted if no distinction is required. 1 and 2 is for steering left and right front wheels 2L and 2R of a passenger car. The front wheels 2L and 2R are attached to the wheel attachment portions 3L and 3R, respectively. The wheel mounting portions 3L and 3R are configured as assembly parts including spindles 4L and 4R that serve as rotation centers of the front wheels 2L and 2R. Alternatively, the wheel mounting portion 3 may be an in-wheel motor. In that case, the output shaft of the in-wheel motor constitutes the spindle 4.

ステアリング装置１Ａは、車輪取付部３に対応して設けられた左右のアーム機構５Ｌ、５Ｒと、それらのアーム機構５を駆動するアーム駆動機構６とを備えている。左側のアーム機構５Ｌは車両の前後方向（図１において上下方向）に並べられた一対の前アーム７Ｌ及び後アーム８Ｌを有している。それらの前アーム７Ｌ、後アーム８Ｌの外側の端部は、車両の前後方向にスピンドル４Ｌを挟んで対称的に設定された連結点ＨＬｆ、ＨＬｒにて車輪取付部３Ｌに回転自在に連結されている。車輪取付部３Ｌはこれらのアーム７Ｌ、８Ｌを介して車体に支持される。同様に、右側のアーム機構５Ｒは車両の前後方向に並べられた一対の前アーム７Ｒ及び後アーム８Ｒを有している。それらの前アーム７Ｒ、後アーム８Ｒの外側の端部は、車両の前後方向にスピンドル４Ｒを挟んで対称的に設定された連結点ＨＲｆ、ＨＲｒにて車輪取付部３Ｒに回転自在に連結されている。車輪取付部３Ｒはこれらのアーム７Ｒ、８Ｒを介して車体に支持される。 The steering device 1 A includes left and right arm mechanisms 5 L and 5 R provided corresponding to the wheel mounting portion 3, and an arm drive mechanism 6 that drives these arm mechanisms 5. The left arm mechanism 5L has a pair of front arms 7L and a rear arm 8L arranged in the vehicle front-rear direction (vertical direction in FIG. 1). The outer ends of the front arm 7L and the rear arm 8L are rotatably connected to the wheel mounting portion 3L at connection points HLf and HLr that are set symmetrically with the spindle 4L in the front-rear direction of the vehicle. Yes. The wheel mounting portion 3L is supported by the vehicle body via these arms 7L and 8L. Similarly, the right arm mechanism 5R has a pair of front arm 7R and rear arm 8R arranged in the front-rear direction of the vehicle. The outer ends of the front arm 7R and the rear arm 8R are rotatably connected to the wheel mounting portion 3R at connection points HRf and HRr that are set symmetrically with the spindle 4R in the front-rear direction of the vehicle. Yes. The wheel mounting portion 3R is supported by the vehicle body via these arms 7R and 8R.

アーム駆動機構６は、アーム７、８を操作するためのアーム操作部１０と、回転角規定手段としてのギア機構１３とを備えている。アーム操作部１０には一対の回転体１１、１２が設けられている。回転体１１、１２は車体に設けられた上下方向の回転軸１４に互いに独立して回転できるように取り付けられている。これらの回転体１１、１２は、アーム駆動機構６の第１回転体駆動部２１及び第２回転体駆動部２２（図４参照）により回転軸１４の周りに互いに独立して回転駆動される。回転軸１４は車両の前後方向中心線ＣＬ上に配置されている。回転体駆動部２１、２２には、サーボモータ、ロータリアクチュエータといった回転運動を発生する各種の駆動装置を用いてよい。但し、回転体駆動部２１、２２は、回転体１１、１２をそれぞれ任意の角度回転させ、かつその回転後の位置で回転体１１、１２を保持できる機能を有している必要がある。回転体駆動部２１、２２と回転体１１、１２とはギア機構等の適宜の伝達機構を介して連結すればよい。あるいは、回転軸１４と回転体１１、１２との間にビルトインモータ等の回転駆動源を組み込んでもよい。図１において回転体１１、１２は共通の回転軸１４上に配置されているが、回転体１１、１２のそれぞれの回転中心線は必ずしも同軸上であることを要しない。回転体１１、１２は一方向に延ばされた平板アーム状に形成されているが、それらの形状は任意でよい。 The arm drive mechanism 6 includes an arm operation unit 10 for operating the arms 7 and 8 and a gear mechanism 13 as rotation angle defining means. The arm operation unit 10 is provided with a pair of rotating bodies 11 and 12. The rotators 11 and 12 are attached to a vertical rotation shaft 14 provided on the vehicle body so as to be able to rotate independently of each other. These rotating bodies 11 and 12 are rotationally driven independently of each other around the rotation shaft 14 by the first rotating body driving unit 21 and the second rotating body driving unit 22 (see FIG. 4) of the arm driving mechanism 6. The rotating shaft 14 is disposed on the longitudinal center line CL of the vehicle. The rotary body drive units 21 and 22 may use various types of drive devices that generate rotational motion such as servo motors and rotary actuators. However, the rotator driving units 21 and 22 need to have a function of rotating the rotators 11 and 12 by an arbitrary angle and holding the rotators 11 and 12 at positions after the rotation. The rotator driving units 21 and 22 and the rotators 11 and 12 may be connected via an appropriate transmission mechanism such as a gear mechanism. Alternatively, a rotary drive source such as a built-in motor may be incorporated between the rotary shaft 14 and the rotary bodies 11 and 12. In FIG. 1, the rotating bodies 11 and 12 are disposed on a common rotating shaft 14, but the rotation center lines of the rotating bodies 11 and 12 do not necessarily have to be coaxial. The rotators 11 and 12 are formed in a flat plate arm shape extending in one direction, but their shape may be arbitrary.

図１及び図２に示すように、第１回転体１１の前端部は右側の前アーム７Ｒの内側の端部と連結点ＪＲｆにて回転自在に連結され、第１回転体１１の後端部は左側の後アーム８Ｌの内側の端部と連結点ＪＬｒにて回転自在に連結されている。一方、第２回転体１２の前端部は左側の前アーム７Ｌの内側の端部と連結点ＪＬｆにて回転自在に連結され、第１回転体１１の後端部は右側の後アーム８Ｒの内側の端部と連結点ＪＲｒにて回転自在に連結されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the front end portion of the first rotating body 11 is rotatably connected to the inner end portion of the right front arm 7 R at a connecting point JRf, and the rear end portion of the first rotating body 11. Is rotatably connected to the inner end of the left rear arm 8L at a connecting point JLr. On the other hand, the front end portion of the second rotating body 12 is rotatably connected to the inner end portion of the left front arm 7L at a connection point JLf, and the rear end portion of the first rotating body 11 is connected to the inner side of the right rear arm 8R. Are connected to the end of each other at a connecting point JRr.

なお、各アームの外側の連結点ＨＬｆ、ＨＬｒ、ＨＲｆ、ＨＲｒ、及び内側の連結点ＪＬｆ、ＪＬｒ、ＪＲｆ、ＪＲｒのそれぞれにおいては、アーム７、８が車両の上下方向の軸線を中心として回転できるように連結構造を定めればよい。但し、ブッシュ、球面軸受等を介して連結することにより、車輪取付部３又は回転体１１、１２に対してアーム７、８が水平方向の軸線の周りにも幾らか回転できるようにしてもよい。回転体１１、１２を回転軸１４の方向に変位可能とすることにより、車体に対する前輪２Ｌ、２Ｒの上下動を許容してもよい。この場合、車体と回転体１１、１２との間にばね及びダンパーを設けてもよい。 In addition, at each of the outer connection points HLf, HLr, HRf, HRr and the inner connection points JLf, JLr, JRf, JRr of each arm, the arms 7, 8 can rotate about the vertical axis of the vehicle. What is necessary is just to define a connection structure. However, by connecting via a bush, a spherical bearing or the like, the arms 7 and 8 may be able to rotate somewhat around the horizontal axis with respect to the wheel mounting portion 3 or the rotating bodies 11 and 12. . By allowing the rotators 11 and 12 to be displaced in the direction of the rotating shaft 14, the front wheels 2L and 2R may be allowed to move up and down relative to the vehicle body. In this case, a spring and a damper may be provided between the vehicle body and the rotating bodies 11 and 12.

ギア機構１３は、第１回転体１１の回転軸１４上に配置された第１ギア１５と、その第１ギア１５と噛み合う一対の第２ギア１６と、連結点ＪＲｆ、ＪＬｒ上にそれぞれ配置されて第２ギア１６と噛み合う一対の第３ギア１７とを備えている。第１ギア１５は回転軸１４に同軸的に固定されており、回転不能である。つまり、第１回転体１１及び第２回転体１２のいずれが回転しても第１ギア１５は車体に対して回転しない。第２ギア１６は第１回転体１１上に回転自在に取り付けられている。従って、第２ギア１６は第１回転体１１の回転に伴って第１ギア１５の周りに回転する。第３ギア１７は第１回転体１１に対して回転自在かつ連結点ＪＲｆ、ＪＬｒ上にて前アーム７Ｒ又は後側アーム８Ｒと一体に回転できるように設けられている。このようなギア機構１３を設けることにより、直進状態からの第１回転体１１の回転角と、その第１回転体１１に対する前アーム７Ｒ及び後アーム８Ｌのそれぞれの回転角とが一義的に対応付けられる。これにより、左側のアーム機構５Ｌに存在する４つの連結点ＨＬｆ、ＨＬｒ、ＪＬｆ及びＪＬｒのうち、後アーム８Ｌ上の連結点ＨＬｒ及びＪＬｒについては第１回転体１１の回転角に応じてそれらの位置が一義的に定まる。また、第２回転体１２上に存在する連結点ＪＬｆについては、第２回転体１２の回転角に応じてその位置が一義的に定まる。従って、残る連結点ＨＬｆについても、第１回転体１１及び第２回転体１２の位置が決まれば一義的に定まることになる。よって、前アーム７Ｌ及び後アーム８Ｌに支持される車輪取付部３Ｌの位置及び傾きは、第１回転体１１及び第２回転体１２の回転角を決めれば一義的に定まる。右側のアーム機構５Ｒに存在する４つの連結点ＨＲｆ、ＨＲｒ、ＪＲｆ及びＪＲｒの位置に関しても同様に第１回転体１１及び第２回転体１２の回転角に応じて一義的に定まる。 The gear mechanism 13 is disposed on the first gear 15 disposed on the rotation shaft 14 of the first rotating body 11, the pair of second gears 16 that mesh with the first gear 15, and the connection points JRf and JLr. And a pair of third gears 17 that mesh with the second gear 16. The first gear 15 is coaxially fixed to the rotating shaft 14 and cannot rotate. That is, the first gear 15 does not rotate with respect to the vehicle body regardless of which of the first rotating body 11 and the second rotating body 12 rotates. The second gear 16 is rotatably mounted on the first rotating body 11. Accordingly, the second gear 16 rotates around the first gear 15 as the first rotating body 11 rotates. The third gear 17 is provided so as to be rotatable with respect to the first rotating body 11 and to rotate integrally with the front arm 7R or the rear arm 8R on the connection points JRf and JLr. By providing such a gear mechanism 13, the rotation angle of the first rotating body 11 from the straight traveling state uniquely corresponds to the rotation angles of the front arm 7 R and the rear arm 8 L with respect to the first rotating body 11. Attached. As a result, of the four connection points HLf, HLr, JLf and JLr existing in the left arm mechanism 5L, the connection points HLr and JLr on the rear arm 8L are determined according to the rotation angle of the first rotating body 11. The position is uniquely determined. Further, the position of the connection point JLf existing on the second rotating body 12 is uniquely determined according to the rotation angle of the second rotating body 12. Therefore, the remaining connection point HLf is also uniquely determined if the positions of the first rotating body 11 and the second rotating body 12 are determined. Therefore, the position and inclination of the wheel mounting portion 3L supported by the front arm 7L and the rear arm 8L are uniquely determined by determining the rotation angles of the first rotating body 11 and the second rotating body 12. Similarly, the positions of the four connection points HRf, HRr, JRf, and JRr existing in the right arm mechanism 5R are uniquely determined according to the rotation angles of the first rotating body 11 and the second rotating body 12.

第１回転体１１及び第２回転体１２と車輪取付部３との関係は、回転体１１、１２が最も接近した状態、言い換えると、回転体１１、１２上の４つの連結点ＪＬｆ、ＪＲｆ、ＪＬｒ、ＪＬｒのそれぞれが車両の左右方向に関して最も内側に位置する状態において、前輪２Ｌ、２Ｒが直進方向を向くように設定されている。この直進状態においてアーム機構５Ｌ、５Ｒは左右対称であり、左側の車輪取付部３Ｌ上の連結点ＨＬｆ、ＨＬｒは前後方向に一直線に並び、右側の車輪取付部３Ｒ上の連結点ＨＲｆ、ＨＲｒは前後方向に一直線に並んでいる。車両の前後方向中心線ＣＬと前輪２Ｌ、２Ｒの中心線ＡＬ、ＡＲまでの距離は互いに等しい。さらに、直進状態において、左側のアーム７Ｌ、８Ｌの延長線の交点ＩＬは前輪２Ｌの接地中心（この例では前輪２Ｌの鉛直方向中心線ＶＬと一致する。）よりも車両の左右方向外側に位置している。同様に、右側のアーム７Ｒ、８Ｒの延長線の交点ＩＲは前輪２Ｒの接地中心（前輪２Ｒの鉛直方向中心線ＶＲと一致する。）よりも車両の左右方向外側に位置している。交点ＩＬ、ＩＲと前輪２Ｌ、２Ｒの接地中心との関係を上記のように設定することにより、回転体１１、１２の回転を利用して前輪２Ｌ、２Ｒを直進時の位置よりも車両の左右方向外側に押し出しながら操向することが可能となる。 The relationship between the first rotating body 11 and the second rotating body 12 and the wheel mounting portion 3 is that the rotating bodies 11 and 12 are closest to each other, in other words, four connection points JLf and JRf on the rotating bodies 11 and 12. In a state where JLr and JLr are located on the innermost side in the left-right direction of the vehicle, the front wheels 2L, 2R are set so as to face the straight direction. In this straight traveling state, the arm mechanisms 5L, 5R are symmetric, the connection points HLf, HLr on the left wheel mounting portion 3L are aligned in the front-rear direction, and the connection points HRf, HRr on the right wheel mounting portion 3R are It is aligned in the front-rear direction. The distances between the center line CL in the longitudinal direction of the vehicle and the center lines AL and AR of the front wheels 2L and 2R are equal to each other. Further, in the straight traveling state, the intersection IL of the extension lines of the left arms 7L and 8L is located on the outer side in the left-right direction of the vehicle with respect to the ground center of the front wheel 2L (in this example, coincides with the vertical center line VL of the front wheel 2L). is doing. Similarly, the intersection IR of the extension lines of the right arms 7R and 8R is located on the outer side in the left-right direction of the vehicle with respect to the ground contact center of the front wheel 2R (which coincides with the vertical center line VR of the front wheel 2R). By setting the relationship between the intersections IL and IR and the ground contact centers of the front wheels 2L and 2R as described above, the rotation of the rotating bodies 11 and 12 is used to move the front wheels 2L and 2R to the left and right sides of the vehicle rather than the straight travel position. It is possible to steer while pushing outward in the direction.

次に、図１の直進状態から回転体１１、１２を回転させた場合の動作を説明する。図１の直進状態から第１回転体１１を時計方向に回転させると、右側の前アーム７Ｒ及び左側の後アーム８Ｌのそれぞれが車両の左右方向外側に押し出され、しかも、前アーム７Ｒ及び後アーム８Ｌはギア機構１３によって定められる回転角だけ第１回転体１１に対して回転する。これにより、連結点ＨＬｒ及びＨＲｆは、直進時のそれらの位置と比較して車両の左右方向外側でかつ第１回転体１１の回転角に応じた位置へ変位する。また、図１の直進状態から第２回転体１２を反時計方向に回転させると、左側の前アーム７Ｌ及び右側の後アーム８Ｒのそれぞれが車両の左右方向外側に押し出され、それらのアーム７Ｌ、８Ｒと車輪取付部３との連結点ＨＬｆ、ＨＲｒも直進時のそれらの位置と比較して車両の左右方向外側でかつ第２回転体１２の回転角に応じた位置へ変位する。 Next, an operation when the rotating bodies 11 and 12 are rotated from the straight traveling state of FIG. 1 will be described. When the first rotating body 11 is rotated clockwise from the straight traveling state of FIG. 1, each of the right front arm 7R and the left rear arm 8L is pushed outward in the left-right direction of the vehicle, and the front arm 7R and the rear arm 8L rotates with respect to the first rotating body 11 by a rotation angle determined by the gear mechanism 13. As a result, the connection points HLr and HRf are displaced to the position corresponding to the rotation angle of the first rotating body 11 on the outer side in the left-right direction of the vehicle as compared with their positions when traveling straight. Further, when the second rotating body 12 is rotated counterclockwise from the straight traveling state of FIG. 1, the left front arm 7L and the right rear arm 8R are pushed outward in the left-right direction of the vehicle, and the arms 7L, The connection points HLf and HRr between the 8R and the wheel mounting portion 3 are also displaced to the position corresponding to the rotation angle of the second rotating body 12 on the outer side in the left-right direction of the vehicle as compared with their positions when traveling straight.

第１回転体１１の直進状態からの回転角と、第２回転体１２の直進状態からの回転角との間に差を与えることにより、第１回転体１１に関連付けられた連結点ＨＬｒ、ＨＲｆの左右方向外側に関する変位量と、第２回転体１２に関連付けられた連結点ＨＬｆ、ＨＲｒの左右方向外側に関する変位量との間に差が生じ、その差に応じて前輪２Ｌ、２Ｒが直進状態から左方又は右方に操向される。図２は第２回転体１２の回転角が第１回転体１１よりも大きく設定された場合を示している。この場合には、第２回転体１２に関連付けられた連結点ＨＬｆ、ＨＲｒが第１回転体１１に関連付けられた連結点ＨＬｒ、ＨＲｆよりも外側に大きく変位する。このため、前輪２Ｌ、２Ｒが左方に操向されて車両が左旋回する。このとき、左側のキングピン軸（正確には仮想キングピン軸）ＫＰＬは前輪２Ｌの鉛直方向中心線ＶＬよりも後方へ偏り、右側のキングピン軸ＫＰＲは前輪２Ｒの鉛直方向中心線ＶＲよりも前方へ偏る。反対に、第２回転体１２の回転角が第１回転体１１よりも小さく設定された場合には、前輪２Ｌ、２Ｒが右側に操向されて車両が右旋回し、キングピン軸ＫＰＬ、ＫＰＲは左旋回時は逆方向に移動する。これらのキングピン軸ＫＰＬ、ＫＰＲの位置、及び前輪２Ｌ、２Ｒの操向角は、第１回転体１１の回転角と第２回転体１２の回転角との組み合わせを調整することにより、適宜に変化させることができる。図２では、キングピン軸ＫＰＬ、ＫＰＲを直進時における前輪２Ｌ、２Ｒの中心線上でかつ前輪２Ｌ、２Ｒの端部に設定しているが、これに限らずキングピン軸ＫＰＬ、ＫＰＲの位置は適宜に設定することができる。 By providing a difference between the rotation angle from the straight traveling state of the first rotating body 11 and the rotation angle from the straight traveling state of the second rotating body 12, the connection points HLr and HRf associated with the first rotating body 11 are provided. A difference is generated between the amount of displacement related to the outer side in the left-right direction and the amount of displacement related to the outer side in the left-right direction of the connection points HLf, HRr associated with the second rotating body 12, and the front wheels 2L, 2R are in a straight traveling state according to the difference From left to right. FIG. 2 shows a case where the rotation angle of the second rotating body 12 is set larger than that of the first rotating body 11. In this case, the connection points HLf and HRr associated with the second rotator 12 are greatly displaced outward than the connection points HLr and HRf associated with the first rotator 11. For this reason, the front wheels 2L, 2R are steered to the left, and the vehicle turns to the left. At this time, the left kingpin axis (more precisely, the virtual kingpin axis) KPL is biased rearward from the vertical center line VL of the front wheel 2L, and the right kingpin axis KPR is biased forward from the vertical centerline VR of the front wheel 2R. . On the contrary, when the rotation angle of the second rotating body 12 is set smaller than that of the first rotating body 11, the front wheels 2L and 2R are steered to the right side and the vehicle turns to the right, and the kingpin axes KPL and KPR are It moves in the opposite direction when turning left. The positions of the kingpin shafts KPL and KPR and the steering angles of the front wheels 2L and 2R are appropriately changed by adjusting the combination of the rotation angle of the first rotating body 11 and the rotation angle of the second rotating body 12. Can be made. In FIG. 2, the kingpin shafts KPL and KPR are set on the center line of the front wheels 2L and 2R and the end portions of the front wheels 2L and 2R when traveling straight, but the positions of the kingpin shafts KPL and KPR are not limited thereto. Can be set.

以上の説明から明らかなように、本形態のステアリング装置１Ａにおいては、旋回時に前輪２Ｌ、２Ｒを外側に押し出しつつ操向させることができるので、特に旋回方向外側の前輪において大きな横力を迅速に発生させてステアリング操作に対する車両の旋回動作の応答性を向上させることができる。また、旋回時に前輪２Ｌ、２Ｒ間のトレッドが拡大し、ロールの抑制効果も高まる。図３Ａ又は図３Ｂに示したように前輪２Ｌ、２Ｒを車体ＢＤの外側へ張り出すようにして操向させることにより、前輪２Ｌ、２Ｒの操向角を従来よりも大きく確保して車両の最小回転半径を縮小し、かつ車体ＢＤの内側への前輪２Ｌ、２Ｒのせり出しを抑えて前輪２Ｌ、２Ｒを収容するために必要なスペースを削減することができる。特に、図２に示した位置にキングピン軸ＫＰＬ、ＫＰＲを設定した場合には、車体ＢＤに設けるべき前輪２Ｌ、２Ｒの収容スペースは直進状態の前輪２Ｌ、２Ｒをカバーできる程度で足りる。従って、車体幅を減少させて空気抵抗の削減、これに伴う燃費の向上を図ることができる。あるいは、前輪２Ｌ、２Ｒの収容スペースの削減分をエンジン、キャビン等の他のスペースに充当してエンジンコンパートメント、あるいはキャビンを拡大することができる。なお、図２のようにキングピン軸ＫＰＬ、ＫＰＲを前輪２Ｌ、２Ｒの端部に設定するためには、第１回転体１１の回転角を１としたときに、回転板１１に対する前アーム７Ｒ及び後アーム８Ｌの回転角が１．４程度となるようにギア機構１３のギア比を設定するとよい。 As is clear from the above description, in the steering device 1A of the present embodiment, the front wheels 2L and 2R can be steered while pushing outward during turning, so that a large lateral force can be quickly generated especially on the front wheels outside the turning direction. It is possible to improve the response of the turning operation of the vehicle to the steering operation. Further, the tread between the front wheels 2L and 2R is enlarged during turning, and the effect of suppressing the roll is enhanced. As shown in FIG. 3A or FIG. 3B, the front wheels 2L and 2R are steered so as to project outward from the vehicle body BD, thereby ensuring a steered angle of the front wheels 2L and 2R larger than that of the conventional vehicle. The space required to accommodate the front wheels 2L, 2R can be reduced by reducing the turning radius and suppressing the protrusion of the front wheels 2L, 2R to the inside of the vehicle body BD. In particular, when the kingpin shafts KPL and KPR are set at the positions shown in FIG. 2, the accommodation space for the front wheels 2L and 2R to be provided on the vehicle body BD is sufficient to cover the front wheels 2L and 2R in the straight traveling state. Therefore, it is possible to reduce the air resistance by reducing the vehicle body width and to improve the fuel consumption associated therewith. Alternatively, the engine compartment or the cabin can be enlarged by applying the reduced space for the front wheels 2L and 2R to other spaces such as the engine and the cabin. In order to set the kingpin shafts KPL and KPR at the ends of the front wheels 2L and 2R as shown in FIG. 2, when the rotation angle of the first rotating body 11 is 1, the front arm 7R with respect to the rotating plate 11 and The gear ratio of the gear mechanism 13 may be set so that the rotation angle of the rear arm 8L is about 1.4.

次に、車両の不図示の操舵部材（典型的にはステアリングホイール）の操作に連係してアーム７、８を動作させるためにステアリング装置１Ａに設けられる制御系について説明する。図４はその制御系のブロック図である。ステアリング装置１Ａの制御系は、操舵部材の操作に連係して回転体１１、１２の動作を制御するステアリング制御手段として、ステアリングコントローラ（以下、コントローラと略称する。）２０を備えている。コントローラ２０はコンピュータユニットとして構成されている。コントローラ２０には、その制御対象として、上述した第１回転体駆動部２１及び第２回転体駆動部２２が接続されている。コントローラ２０には、回転体駆動部２１、２２の制御において参照すべき各種の物理量を検出するセンサ群２３が接続されている。センサ群２３は、操舵部材の中立位置（直進時の位置）からの操舵角を検出する操舵角センサ２４を含む。なお、ここでいう操舵角は、操舵部材の中立位置からの操作方向を識別可能な情報を含む。その他に、車速センサ２５、ヨーレートセンサ２６といった車両の運動状態を示すパラメータ（以下、車両運動パラメータと呼ぶ。）を検出する各種のセンサをセンサ群２３に含めてよい。参照されるべき車両運動パラメータとしては、車速、ヨーレートの他にも、車体スリップ角、横Ｇ等を適宜に選択してよい。 Next, a control system provided in the steering apparatus 1A for operating the arms 7 and 8 in conjunction with the operation of a steering member (typically a steering wheel) (not shown) of the vehicle will be described. FIG. 4 is a block diagram of the control system. The control system of the steering device 1A includes a steering controller (hereinafter abbreviated as a controller) 20 as steering control means for controlling the operation of the rotating bodies 11 and 12 in conjunction with the operation of the steering member. The controller 20 is configured as a computer unit. The controller 20 is connected to the first rotating body driving unit 21 and the second rotating body driving unit 22 described above as control targets. The controller 20 is connected to a sensor group 23 that detects various physical quantities to be referred to in the control of the rotating body driving units 21 and 22. The sensor group 23 includes a steering angle sensor 24 that detects a steering angle from a neutral position (a straight traveling position) of the steering member. The steering angle here includes information that can identify the operation direction from the neutral position of the steering member. In addition, the sensor group 23 may include various sensors for detecting parameters indicating the vehicle motion state (hereinafter referred to as vehicle motion parameters) such as the vehicle speed sensor 25 and the yaw rate sensor 26. As a vehicle motion parameter to be referred to, a vehicle body slip angle, a lateral G, and the like may be appropriately selected in addition to the vehicle speed and the yaw rate.

図５は、回転体１１、１２を駆動するためにコントローラ２０が実行するステアリング制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンでは、まずステップＳ１１で操舵角センサ２４からの出力信号に基づいて操舵部材の操舵角が検出され、続くステップＳ１２で車速センサ２５等の出力信号に基づいて車両運動パラメータが検出される。次のステップＳ１３では、検出した操舵角及び車両運動パラメータに基づいて回転体１１、１２に与えるべき回転角が決定される。回転角は一例として次の手順により決定することができる。 FIG. 5 is a flowchart showing a steering control routine executed by the controller 20 to drive the rotating bodies 11 and 12. In this routine, first, in step S11, the steering angle of the steering member is detected based on the output signal from the steering angle sensor 24, and in the subsequent step S12, the vehicle motion parameter is detected based on the output signal of the vehicle speed sensor 25 or the like. In the next step S13, the rotation angle to be given to the rotators 11 and 12 is determined based on the detected steering angle and vehicle motion parameters. The rotation angle can be determined by the following procedure as an example.

まず、操舵角と回転体１１、１２の回転角との対応関係を記述したマップを予め作成してコントローラ２０のＲＯＭに記憶させておく。操舵角と回転体１１、１２との対応関係は実験、又はシミュレーションにより求めることができる。例えば、図２のようにキングピン軸ＫＰＬ、ＫＰＲを前輪２Ｌ、２Ｒの端部に設定する場合には、それらのキングピン軸ＫＰＬ、ＫＰＲの周りに前輪２Ｌ、２Ｒを操向させたときの連結点ＨＬｆ、ＨＬｒ、ＨＲｆ、ＨＲｒのそれぞれの軌跡を求め、得られた軌跡を操舵部材の中立位置からの操舵角と対応付けることにより、操舵角毎に連結点ＨＬｆ、ＨＬｒ、ＨＲｆ、ＨＲｒがどの位置に移動しているべきかを把握する。そして、連結点ＨＬｆ、ＨＬｒ、ＨＲｆ、ＨＲｒと回転体１１、１２の回転角との対応関係を利用して操舵角と回転体１１、１２との対応関係を求めればよい。ステップＳ１３においては、ＲＯＭに格納されたマップを参照して操舵角センサ２４が検出した操舵角に対応する回転体１１、１２の回転角を取得し、得られた回転角を、車速、ヨーレート等の車両運動パラメータに応じて適宜に補正して最終的な目標回転角として決定する。あるいは、操舵角と回転体１１、１２の回転角との対応関係を記述したマップを、車速、ヨーレート等の車両運動パラメータに応じて複数種類用意し、センサ群２３が検出した車両運動パラメータを参照して適切なマップを選択し、その選択されたマップにより操舵角に対応する回転体１１、１２の回転角を決定してもよい。 First, a map describing the correspondence between the steering angle and the rotation angles of the rotating bodies 11 and 12 is created in advance and stored in the ROM of the controller 20. The correspondence relationship between the steering angle and the rotating bodies 11 and 12 can be obtained by experiment or simulation. For example, when the kingpin shafts KPL and KPR are set to the end portions of the front wheels 2L and 2R as shown in FIG. 2, the connection point when the front wheels 2L and 2R are steered around the kingpin shafts KPL and KPR. By calculating the trajectories of HLf, HLr, HRf, and HRr and associating the obtained trajectories with the steering angle from the neutral position of the steering member, at which position the connection points HLf, HLr, HRf, and HRr are located at each steering angle. Know if you should be moving. Then, the correspondence between the steering angle and the rotators 11 and 12 may be obtained using the correspondence between the connection points HLf, HLr, HRf, and HRr and the rotation angles of the rotators 11 and 12. In step S13, the rotation angle of the rotating bodies 11 and 12 corresponding to the steering angle detected by the steering angle sensor 24 is obtained with reference to the map stored in the ROM, and the obtained rotation angle is used as the vehicle speed, the yaw rate, etc. The final target rotation angle is determined by appropriately correcting according to the vehicle movement parameters. Alternatively, a plurality of types of maps describing the correspondence relationship between the steering angle and the rotation angles of the rotating bodies 11 and 12 are prepared according to the vehicle motion parameters such as the vehicle speed and the yaw rate, and the vehicle motion parameters detected by the sensor group 23 are referred to. Then, an appropriate map may be selected, and the rotation angle of the rotating bodies 11 and 12 corresponding to the steering angle may be determined based on the selected map.

車両運動パラメータと回転体１１、１２の回転角との関係はその車両運動パラメータが車両の旋回性能に与える影響を考慮して適宜に定めればよい。例えば、センサ群２３の検出値から低速旋回時と判断したときには、同一の操舵角に対して前輪２Ｌ、２Ｒがより大きく操向されるように操舵角と回転体１１、１２との対応関係を設定し、高速旋回時と判断したときには前輪２Ｌ、２Ｒのトレッドが低速旋回時よりも大きく維持されるように操舵角と回転体１１、１２の回転角との対応関係を設定してもよい。いずれにせよ、本形態のステアリング装置１Ａによれば、回転体１１、１２の回転角の組み合わせに応じてキングピン軸ＫＰＬ、ＫＰＲの位置及び前輪２Ｌ、２Ｒの操向角を様々な状態に設定することができる。 The relationship between the vehicle motion parameter and the rotation angle of the rotating bodies 11 and 12 may be determined as appropriate in consideration of the influence of the vehicle motion parameter on the turning performance of the vehicle. For example, when it is determined that the vehicle is turning at a low speed from the detection value of the sensor group 23, the correspondence relationship between the steering angle and the rotating bodies 11 and 12 is set so that the front wheels 2L and 2R are steered more greatly with respect to the same steering angle. It is possible to set the correspondence relationship between the steering angle and the rotation angle of the rotating bodies 11 and 12 so that the tread of the front wheels 2L and 2R is maintained larger than that at the time of low-speed turning when it is determined that the high-speed turning is determined. In any case, according to the steering apparatus 1A of the present embodiment, the positions of the kingpin axes KPL and KPR and the steering angles of the front wheels 2L and 2R are set in various states according to the combination of the rotation angles of the rotating bodies 11 and 12. be able to.

図５のステップＳ１３で回転体１１、１２の回転角が決定された後は、ステップＳ１４でその決定された回転角が回転体１１、１２に与えられるように第１回転体駆動部２１及び第２回転体駆動部２２が駆動される。この後、ステップＳ１１へと処理が戻され、以下同様手順が繰り返される。 After the rotation angles of the rotating bodies 11 and 12 are determined in step S13 in FIG. 5, the first rotating body driving unit 21 and the first rotating body 21 and the second rotating body 11 and 12 are provided so that the determined rotation angles are given to the rotating bodies 11 and 12 in step S14. The two-rotor drive unit 22 is driven. Thereafter, the process returns to step S11, and the same procedure is repeated thereafter.

［第２の形態］
図６は本発明の第２の形態に係るステアリング装置の車両直進時における状態を、図７はそのステアリング装置の左旋回時における状態をそれぞれ示している。なお、第１の形態との共通部分には同一の参照符号を付し、それらの説明を省略する。 [Second form]
FIG. 6 shows a state of the steering device according to the second embodiment of the present invention when the vehicle is traveling straight, and FIG. 7 shows a state of the steering device when turning left. In addition, the same referential mark is attached | subjected to a common part with 1st form, and those description is abbreviate | omitted.

図６のステアリング装置１Ｂは、第１回転体１１上のギア機構１３が省略され、これに代わる回転角規定手段として、回転体１１、１２と前アーム７Ｌ、７Ｒとの連結点ＪＬｆ、ＪＲｆに左アーム駆動部２７Ｌ及び右アーム駆動部２７Ｒが設けられた点で第１の形態のステアリング装置１Ａと異なっている。アーム駆動部２７Ｌ、２７Ｒは、前アーム７Ｌ、７Ｒを回転体１１、１２に対して連結点ＪＬｆ、ＪＲｆの周りにそれぞれ回転駆動する。回転体１１、１２を駆動するための回転体駆動部２１、２２と同様に、アーム駆動部２７には、サーボモータ、ロータリアクチュエータといった回転運動を発生する各種の駆動装置を用いてよい。但し、アーム駆動部２７は、前アーム７を任意の角度回転させ、かつその回転後の位置で前アーム７を保持できる機能を有している必要がある。アーム駆動部２７の追加に伴って、ステアリング装置１Ｂを駆動するための制御系においては、図８に示したようにステアリングコントローラ２０に対して制御対象としてアーム駆動部２７Ｌ、２７Ｒがさらに接続される。なお、アーム７、８の延長線の交点ＩＬ、ＩＲと前輪２Ｌ、２Ｒの接地中心ＶＬ、ＶＲとの関係は第１の形態と同様である。 In the steering device 1B of FIG. 6, the gear mechanism 13 on the first rotating body 11 is omitted, and as an alternative rotation angle defining means, at the connection points JLf, JRf between the rotating bodies 11, 12 and the front arms 7L, 7R. This is different from the steering apparatus 1A of the first embodiment in that a left arm driving unit 27L and a right arm driving unit 27R are provided. The arm drive units 27L and 27R drive the front arms 7L and 7R to rotate around the connection points JLf and JRf with respect to the rotating bodies 11 and 12, respectively. As with the rotator drive units 21 and 22 for driving the rotators 11 and 12, the arm drive unit 27 may use various drive devices that generate a rotational motion such as a servo motor and a rotary actuator. However, the arm drive unit 27 needs to have a function of rotating the front arm 7 at an arbitrary angle and holding the front arm 7 at a position after the rotation. With the addition of the arm drive unit 27, in the control system for driving the steering device 1B, the arm drive units 27L and 27R are further connected as control targets to the steering controller 20 as shown in FIG. . The relationship between the intersections IL, IR of the extended lines of the arms 7, 8 and the ground centers VL, VR of the front wheels 2L, 2R is the same as in the first embodiment.

図９は、回転体１１、１２及び前アーム７Ｌ、７Ｒを駆動するために図８のコントローラ２０が実行するステアリング制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンでは、まずステップＳ２１で操舵角センサ２４からの出力信号に基づいて操舵部材の操舵角が検出され、続くステップＳ２２で車速センサ２５等の出力信号に基づいて車両運動パラメータが検出され、さらに、ステップＳ２３で、検出した操舵角及び車両運動パラメータに基づいて回転体１１、１２に与えるべき回転角が決定される。ここまでの手順は図５のステップＳ１１〜Ｓ１３と同様である。 FIG. 9 is a flowchart showing a steering control routine executed by the controller 20 of FIG. 8 in order to drive the rotating bodies 11 and 12 and the front arms 7L and 7R. In this routine, first, in step S21, the steering angle of the steering member is detected based on the output signal from the steering angle sensor 24, and in the subsequent step S22, the vehicle motion parameter is detected based on the output signal of the vehicle speed sensor 25, etc. In step S23, the rotation angle to be given to the rotating bodies 11 and 12 is determined based on the detected steering angle and vehicle motion parameters. The procedure so far is the same as steps S11 to S13 in FIG.

続くステップＳ２４においては、ステップＳ２３で決定した回転体１１、１２の回転角に基づいて、これらの回転体１１、１２に対する前アーム７Ｌ、７Ｒの回転角が決定される。ここでは、第１の形態における回転体１１、１２の回転角と前アーム７Ｌ、７Ｒの回転角との関係と同様の関係が成立するように前アーム７Ｌ、７Ｒの回転角を決定してよい。但し、車両運動パラメータに応じて前アーム７の回転角を様々に変化させてもよい。つまり、第１の形態では回転体１１の回転角に応じて前アーム７Ｒ及び後アーム８Ｌの回転角が一義的に規定され、第２回転体１２の回転角に応じて前アーム７Ｌ及び後アーム８Ｒの回転角が一義的に規定されるが、本形態では、アーム駆動部２７Ｌ、２７Ｒにより前アーム７Ｌ、７Ｒを回転体１１、１２に対して連結点ＪＬｆ、ＪＲｆの周りに相対的に回転させることにより、回転体１１、１２が決まっても、前アーム７Ｌ、７Ｒの回転角をさらに変化させることができる。従って、車両運動パラメータに応じて、キングピン軸ＫＰＬ、ＫＰＲの位置、あるいは前輪２Ｌ、２Ｒの操向角をさらに柔軟に変化させるようにステップＳ２４にてアーム７の回転角を決定してもよい。 In the subsequent step S24, the rotation angles of the front arms 7L and 7R with respect to the rotary bodies 11 and 12 are determined based on the rotation angles of the rotary bodies 11 and 12 determined in step S23. Here, the rotation angles of the front arms 7L and 7R may be determined so that the same relationship as the relationship between the rotation angles of the rotating bodies 11 and 12 and the rotation angles of the front arms 7L and 7R in the first embodiment is established. . However, the rotation angle of the forearm 7 may be variously changed according to the vehicle motion parameter. That is, in the first embodiment, the rotation angles of the front arm 7R and the rear arm 8L are uniquely defined according to the rotation angle of the rotating body 11, and the front arm 7L and the rear arm are determined according to the rotation angle of the second rotating body 12. Although the rotation angle of 8R is uniquely defined, in this embodiment, the arm driving units 27L and 27R rotate the front arms 7L and 7R relative to the rotating bodies 11 and 12 around the connection points JLf and JRf. By doing so, even if the rotating bodies 11 and 12 are determined, the rotation angles of the front arms 7L and 7R can be further changed. Accordingly, the rotation angle of the arm 7 may be determined in step S24 so as to change the position of the kingpin axes KPL and KPR or the steering angle of the front wheels 2L and 2R more flexibly according to the vehicle motion parameters.

ステップＳ２４で前アーム７の回転角が決定された後はステップＳ２５へと処理が進められる。ステップＳ２５においては、ステップＳ２３にて決定された回転角が回転体１１、１２に与えられるように第１回転体駆動部２１及び第２回転体駆動部２２が駆動されるとともに、ステップＳ２４にて決定された回転角が前アーム７に与えられるようにアーム駆動部２７Ｌ、２７Ｒが駆動される。この後、ステップＳ２１へと処理が戻され、以下同様手順が繰り返される。 After the rotation angle of the front arm 7 is determined in step S24, the process proceeds to step S25. In step S25, the first rotating body driving unit 21 and the second rotating body driving unit 22 are driven so that the rotation angle determined in step S23 is given to the rotating bodies 11 and 12, and in step S24. The arm driving units 27L and 27R are driven so that the determined rotation angle is given to the front arm 7. Thereafter, the process returns to step S21, and the same procedure is repeated thereafter.

本形態のステアリング装置１Ｂによれば、旋回時に前輪２Ｌ、２Ｒを外側に押し出しつつ操向させることができ、また、回転体１１、１２の回転角の組み合わせによってキングピン軸ＫＰＬ、ＫＰＲを様々な位置に設定することができ、さらには前輪２Ｌ、２Ｒの操向角も様々に変化させることができるので、第１の形態と同様の作用効果が得られる。加えて、回転体１１、１２に対する前アーム７の回転角を任意に変化させることができるので、キングピン軸ＫＰＬ、ＫＰＲの位置、前輪２Ｌ、２Ｒの操向角、トレッド等の調整の自由度がさらに高まる利点がある。 According to the steering device 1B of this embodiment, the front wheels 2L and 2R can be steered outward while turning, and the kingpin shafts KPL and KPR can be moved in various positions depending on the combination of the rotation angles of the rotating bodies 11 and 12. Further, the steering angle of the front wheels 2L and 2R can be changed in various ways, so that the same effect as the first embodiment can be obtained. In addition, since the rotation angle of the front arm 7 with respect to the rotators 11 and 12 can be arbitrarily changed, the positions of the kingpin axes KPL and KPR, the steering angles of the front wheels 2L and 2R, the degree of freedom of adjustment of the tread, etc. There are further benefits.

［第３の形態］
図１０は本発明の第３の形態に係るステアリング装置の車両直進時における状態を、図１１はそのステアリング装置の左旋回時における状態をそれぞれ示している。なお、第１の形態との共通部分には同一の参照符号を付し、それらの説明を省略する。 [Third embodiment]
FIG. 10 shows the state of the steering device according to the third embodiment of the present invention when the vehicle is traveling straight, and FIG. 11 shows the state of the steering device when turning left. In addition, the same referential mark is attached | subjected to a common part with 1st form, and those description is abbreviate | omitted.

上述したステアリング装置１Ａ、１Ｂと同様に、第３の形態のステアリング装置１Ｃは、車輪取付部３Ｌ、３Ｒのそれぞれに対応する一対のアーム機構３０Ｌ、３０Ｒと、それらのアーム機構３０を駆動するアーム駆動機構３１とを備えている。左側のアーム機構３０Ｌは車両の前後方向に並べられた一対の前アーム３２Ｌ及び後アーム３３Ｌを有し、右側のアーム機構３０Ｒも車両の前後方向に並べられた一対の前アーム３２Ｒ及び後アーム３３Ｒを有している。これらのアーム３２、３３の外側の端部はそれぞれ連結点ＨＬｆ、ＨＬｒ、ＨＲｆ、ＨＲｒにて車輪取付部３Ｌ、３Ｒに回転自在に連結されている。また、前アーム３２及び後アーム３３の内側の端部は連結点ＪＬｆ、ＪＬｒ、ＪＲｆ、ＪＲｒにて支持部材３４に回転自在に連結されている。支持部材３４は車両の前後方向中心線ＣＬ上にて車体に固定されている。従って、車輪取付部３Ｌは前アーム３２Ｌ及び後アーム３３Ｌを介して車体に支持され、車輪取付部３Ｒは前アーム３２Ｒ及び後アーム３３Ｒを介して車体に支持される。 Similar to the steering devices 1A and 1B described above, the steering device 1C of the third embodiment includes a pair of arm mechanisms 30L and 30R corresponding to the wheel mounting portions 3L and 3R, and an arm that drives the arm mechanisms 30, respectively. And a drive mechanism 31. The left arm mechanism 30L has a pair of front arms 32L and a rear arm 33L arranged in the front-rear direction of the vehicle, and the right arm mechanism 30R is also a pair of front arms 32R and rear arms 33R arranged in the front-rear direction of the vehicle. have. The outer ends of the arms 32 and 33 are rotatably connected to the wheel mounting portions 3L and 3R at connection points HLf, HLr, HRf, and HRr, respectively. The inner ends of the front arm 32 and the rear arm 33 are rotatably connected to the support member 34 at connection points JLf, JLr, JRf, JRr. The support member 34 is fixed to the vehicle body on the longitudinal center line CL of the vehicle. Accordingly, the wheel attachment portion 3L is supported by the vehicle body via the front arm 32L and the rear arm 33L, and the wheel attachment portion 3R is supported by the vehicle body via the front arm 32R and the rear arm 33R.

なお、この形態においても、各アームの外側の連結点ＨＬｆ、ＨＬｒ、ＨＲｆ、ＨＲｒ、及び内側の連結点ＪＬｆ、ＪＬｒ、ＪＲｆ、ＪＲｒのそれぞれにおいては、アーム３２、３３が車両の上下方向の軸線を中心として回転できるように連結構造を定めればよい。但し、ブッシュ、球面軸受等を介して連結することにより、車輪取付部３又は支持部材３４に対してアーム３２、３３が水平方向の軸線の周りにも幾らか回転できるようにしてもよい。支持部材３４を上下方向に変位可能とすることにより、車体に対する前輪２Ｌ、２Ｒの上下動を許容してもよい。この場合、支持部材３４と車体との間にばね及びダンパーを設けてもよい。支持部材３４は左右のアーム機構３０Ｌ、３０Ｒのそれぞれに対して別々に設けられてもよい。 Also in this embodiment, the arms 32 and 33 are connected to the vertical axis of the vehicle at the outer connection points HLf, HLr, HRf, HRr and the inner connection points JLf, JLr, JRf, JRr, respectively. What is necessary is just to determine a connection structure so that it can rotate centering on. However, the arms 32 and 33 may be able to rotate somewhat around the horizontal axis with respect to the wheel mounting portion 3 or the support member 34 by being connected via a bush, a spherical bearing or the like. By making the support member 34 displaceable in the vertical direction, the vertical movement of the front wheels 2L, 2R relative to the vehicle body may be permitted. In this case, a spring and a damper may be provided between the support member 34 and the vehicle body. The support member 34 may be provided separately for each of the left and right arm mechanisms 30L and 30R.

アーム駆動機構３１は、前アーム３２Ｌ、３２Ｒのそれぞれに組み込まれた直動型のアクチュエータ３５Ｌ、３５Ｒと、後アーム３３Ｌ、３３Ｒのそれぞれに組み込まれた直動型のアクチュエータ３６Ｌ、３６Ｒとを備えている。すなわち、図１１から明らかなように、前アーム３２Ｌ、３２Ｒのそれぞれは、支持部材３４に連結されるチューブ３２ａと、先端が車輪取付部３に連結され他端側がチューブ３２ａ内に伸縮自在に挿入されるロッド３２ｂとを備えており、それぞれのチューブ３２ａにはロッド３２ｂを伸縮駆動する前アーム駆動部３７Ｌ、３７Ｒが取り付けられている。左前アーム３２Ｌにおいては、チューブ３２ａ、ロッド３２ｂ及び駆動部３７Ｌによりアクチュエータ３５Ｌが構成され、右前アーム３２Ｒにおいてはチューブ３２ａ、ロッド３２ｂ及び駆動部３７Ｒによりアクチュエータ３５Ｒが構成される。また、前アーム３２と同様に、後アーム３３Ｌ、３３Ｒのそれぞれは、支持部材３４に連結されるチューブ３３ａと、先端が車輪取付部３に連結され他端側がチューブ３３ａ内に伸縮自在に挿入されるロッド３３ｂとを備えており、それぞれのチューブ３３ａにはロッド３３ｂを伸縮駆動する後アーム駆動部３８Ｌ、３８Ｒが取り付けられている。左後アーム３３Ｌにおいては、チューブ３３ａ、ロッド３３ｂ及び駆動部３８Ｌによりアクチュエータ３６Ｌが構成され、右後アーム３３Ｒにおいてはチューブ３３ａ、ロッド３３ｂ及び駆動部３８Ｒによりアクチュエータ３６Ｒが構成される。 The arm drive mechanism 31 includes linear motion actuators 35L and 35R incorporated in the front arms 32L and 32R, and linear motion actuators 36L and 36R incorporated in the rear arms 33L and 33R, respectively. Yes. That is, as is clear from FIG. 11, each of the front arms 32L and 32R has a tube 32a connected to the support member 34, a tip connected to the wheel mounting portion 3, and the other end inserted into the tube 32a in a telescopic manner. Forearm drive units 37L and 37R for extending and retracting the rod 32b are attached to each tube 32a. In the left front arm 32L, an actuator 35L is configured by the tube 32a, the rod 32b, and the drive unit 37L, and in the right front arm 32R, an actuator 35R is configured by the tube 32a, the rod 32b, and the drive unit 37R. Similarly to the front arm 32, each of the rear arms 33L and 33R includes a tube 33a connected to the support member 34, a tip connected to the wheel mounting portion 3, and the other end inserted into the tube 33a so as to be extendable and contractable. Rods 33b, and rear arm drive units 38L and 38R for extending and retracting the rods 33b are attached to the respective tubes 33a. In the left rear arm 33L, an actuator 36L is configured by the tube 33a, the rod 33b, and the drive unit 38L, and in the right rear arm 33R, an actuator 36R is configured by the tube 33a, the rod 33b, and the drive unit 38R.

駆動部３７、３８はそれぞれロッド３２ｂ、３３ｂを任意の位置に駆動してその位置で保持できるものであればよく、一例として電動パワーステアリングに用いられる駆動装置を駆動部３７、３８として用いることができる。そのような駆動装置を前アーム３２のアクチュエータ３６に適用した一例を図１２に示す。図１２の例では、電動モータ４０の出力軸４０ａの回転がその出力軸４０ａに取り付けられたピニオン４１からリングギア４２に伝達される。リングギア４２の中心にはピニオンシャフト４３が一体回転可能に設けられ、そのピニオンシャフト４３の下端にはピニオン４４が一体に形成されている。ロッド３２ｂにはピニオン４４と噛み合うラック４５が一体に形成されている。従って、リングギア４２に伝達された回転はピニオン４４及びラック４５を介してロッド３２ｂの軸線方向の運動に変換され、これによりロッド３２ｂがチューブ３２ａに対して伸縮する。後アーム３３のアクチュエータ３６Ｌ、３６Ｒに関しても同様に構成すればよい。なお、アクチュエータ３５、３６はモータ４０によって伸縮動作を行うものに限らず、油圧等を利用して伸縮動作を実現するものでもよい。 The drive units 37 and 38 only need to be able to drive the rods 32b and 33b to arbitrary positions and hold them at those positions. As an example, a drive device used for electric power steering is used as the drive units 37 and 38. it can. An example in which such a driving device is applied to the actuator 36 of the forearm 32 is shown in FIG. In the example of FIG. 12, the rotation of the output shaft 40a of the electric motor 40 is transmitted to the ring gear 42 from the pinion 41 attached to the output shaft 40a. A pinion shaft 43 is rotatably provided at the center of the ring gear 42, and a pinion 44 is integrally formed at the lower end of the pinion shaft 43. A rack 45 that meshes with the pinion 44 is formed integrally with the rod 32b. Therefore, the rotation transmitted to the ring gear 42 is converted into the axial movement of the rod 32b through the pinion 44 and the rack 45, and the rod 32b expands and contracts with respect to the tube 32a. The actuators 36L and 36R of the rear arm 33 may be configured similarly. Note that the actuators 35 and 36 are not limited to the one that performs the expansion and contraction operation by the motor 40, but may be one that realizes the expansion and contraction operation using hydraulic pressure or the like.

以上のステアリング装置１Ｃにおいては、図１０に示すようにロッド３２ｂ、３３ｂが最も縮められた状態で前輪２Ｌ、２Ｒが直進方向を向くように前アーム３２及び後アーム３３の伸縮量と車輪取付部３との関係が設定されている。この直進状態においてアーム機構３０Ｌ、３０Ｒは左右対称であり、左側の車輪取付部３Ｌ上の連結点ＨＬｆ、ＨＬｒは前後方向に一直線に並び、右側の車輪取付部３Ｒ上の連結点ＨＲｆ、ＨＲｒは前後方向に一直線に並んでいる。車両の中心線ＣＬと前輪２Ｌ、２Ｒの中心線ＡＬ、ＡＲまでの距離は互いに等しい。さらに、直進状態において、左側のアーム３２Ｌ、３３Ｌの延長線の交点ＩＬは前輪２Ｌの接地中心（この例でも前輪２Ｌの鉛直方向中心線ＶＬと一致する。）よりも車両の左右方向外側に位置し、右側のアーム３２Ｒ、３３Ｒの延長線の交点ＩＲは前輪２Ｒの接地中心（前輪２Ｒの鉛直方向中心線ＶＲと一致する。）よりも車両の左右方向外側に位置している。 In the steering device 1C described above, as shown in FIG. 10, the amount of expansion / contraction of the front arm 32 and the rear arm 33 and the wheel mounting portion so that the front wheels 2L, 2R face the straight direction with the rods 32b, 33b being most contracted. 3 is set. In this straight traveling state, the arm mechanisms 30L, 30R are symmetrical, and the connection points HLf, HLr on the left wheel attachment portion 3L are aligned in the front-rear direction, and the connection points HRf, HRr on the right wheel attachment portion 3R are It is aligned in the front-rear direction. The distances between the center line CL of the vehicle and the center lines AL and AR of the front wheels 2L and 2R are equal to each other. Further, in the straight traveling state, the intersection IL of the extension lines of the left arms 32L and 33L is located on the outer side in the left-right direction of the vehicle with respect to the ground contact center of the front wheel 2L (in this example, coincides with the vertical center line VL of the front wheel 2L). The intersection IR of the extension lines of the right arms 32R, 33R is located on the outer side in the left-right direction of the vehicle with respect to the ground contact center of the front wheel 2R (which coincides with the vertical center line VR of the front wheel 2R).

直進状態からアーム３２、３３を車両の左右方向外側に伸張させ、かつ、前側の連結点ＨＬｆ、ＨＲｆの変位量と後側の連結点ＨＬｒ、ＨＲｒの変位量との間に差が生じるようにアーム３２、３３の伸び量を制御することにより、第１の形態と同様に前輪２Ｌ、２Ｒを外側に押し出しつつ操向させることができる。この場合、キングピン軸ＫＰＬ、ＫＰＲの位置、前輪２Ｌ、２Ｒの操向角、トレッドに関しては、直進状態からのアーム３２、３３の伸び量の組み合わせを調整することにより任意に変化させることができる。 The arms 32 and 33 are extended outward in the left-right direction of the vehicle from the straight traveling state, and a difference is generated between the displacement amount of the front connection points HLf and HRf and the displacement amount of the rear connection points HLr and HRr. By controlling the amount of extension of the arms 32 and 33, the front wheels 2L and 2R can be steered while being pushed outwards as in the first embodiment. In this case, the positions of the kingpin shafts KPL and KPR, the steering angles of the front wheels 2L and 2R, and the tread can be arbitrarily changed by adjusting the combination of the extension amounts of the arms 32 and 33 from the straight traveling state.

図１３はステアリング装置１Ｃの制御系のブロック図である。ステアリング装置１Ｃの制御系は、前アーム３２Ｌ、３２Ｒ、後アーム３３Ｌ、３３Ｒにそれぞれ対応したアーム駆動部３７Ｌ、３７Ｒ、３８Ｌ、３８Ｒがコントローラ２０に制御対象として接続されている点で図４の制御系と相違する。 FIG. 13 is a block diagram of a control system of the steering device 1C. The control system of the steering device 1C is such that the arm driving units 37L, 37R, 38L, and 38R respectively corresponding to the front arms 32L and 32R and the rear arms 33L and 33R are connected to the controller 20 as control targets in FIG. It is different from the system.

図１４はアーム３２、３３を伸縮させるために図１３のコントローラ２０が実行するステアリング制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンでは、まずステップＳ３１で操舵角センサ２４からの出力信号に基づいて操舵部材の操舵角が検出され、続くステップＳ３２で車速センサ２５等の出力信号に基づいて車両運動パラメータが検出される。ここまでの手順は図５のステップＳ１１及びＳ１２と同様である。 FIG. 14 is a flowchart showing a steering control routine executed by the controller 20 of FIG. 13 in order to extend and contract the arms 32 and 33. In this routine, first, the steering angle of the steering member is detected based on the output signal from the steering angle sensor 24 in step S31, and the vehicle motion parameter is detected based on the output signal of the vehicle speed sensor 25 and the like in the subsequent step S32. The procedure so far is the same as steps S11 and S12 in FIG.

続くステップＳ３３では、検出した操舵角及び車両運動パラメータに基づいてアーム３２、３３の直進状態からの伸び量が決定される。この場合も、前輪２Ｌ、２Ｒを操舵角に応じた角度だけ操向するために必要な各アームの伸び量を実験やシミュレーションによって予め求めて操舵角と各アームの伸び量との対応関係を記述したマップを作成し、そのマップをコントローラ２０のＲＯＭに記憶させ、そのマップを参照して操舵角に対応する伸び量を得るようにすればよい。また、得られた伸び量を車両運動パラメータに応じて適宜に修正してよい。 In the subsequent step S33, the amount of extension of the arms 32, 33 from the straight traveling state is determined based on the detected steering angle and vehicle motion parameters. In this case as well, the extension amount of each arm necessary to steer the front wheels 2L, 2R by the angle corresponding to the steering angle is obtained in advance by experiments and simulations, and the correspondence between the steering angle and the extension amount of each arm is described. The map may be created, the map may be stored in the ROM of the controller 20, and an extension amount corresponding to the steering angle may be obtained by referring to the map. Moreover, you may correct | amend the obtained elongation amount suitably according to a vehicle motion parameter.

ステップＳ３３でアームの伸び量が決定された後はステップＳ３４へと処理が進められる。ステップＳ３４においては、ステップＳ３３にて決定された伸び量が各アームに与えられるようにアーム駆動部３７、３８が駆動される。この後、ステップＳ３１へと処理が戻され、以下同様手順が繰り返される。 After the extension amount of the arm is determined in step S33, the process proceeds to step S34. In step S34, the arm driving units 37 and 38 are driven so that the amount of elongation determined in step S33 is given to each arm. Thereafter, the process returns to step S31, and the same procedure is repeated thereafter.

本形態のステアリング装置１Ｃにおいては、左右のアーム機構３０Ｌ、３０Ｒを互いに独立して駆動することができるので、前輪２Ｌ、２Ｒのそれぞれのキングピン軸ＫＰＬ、ＫＰＲの位置、前輪２Ｌ、２Ｒの操向角を互いに独立して設定することもできる。 In the steering device 1C of the present embodiment, the left and right arm mechanisms 30L, 30R can be driven independently from each other, so that the positions of the kingpin axes KPL, KPR of the front wheels 2L, 2R and the steering of the front wheels 2L, 2R The corners can also be set independently of each other.

以上に説明したステアリング装置１Ａ〜１Ｃでは、一対のアーム機構５Ｌ、５Ｒ又は３０Ｌ、３０Ｒによって車輪取付部３を支持しているが、アーム機構を上下に二組設けることにより、車輪取付部を４本のアームで支持してもよい。図１又は図６のアーム機構５Ｌ、５Ｒを上下二組配置した例を図１５に示す。この例では、スピンドル４Ｌ、４Ｒを挟んで車輪取付部３Ｌ、３Ｒの上下にアーム機構５Ｌ、５Ｒが配置され、それらのアーム７、８が車輪取付部３Ｌ、３Ｒの上下に連結され、かつ上下のアーム機構５に対してアーム駆動機構６も別々に設けられている。この場合、上下のアーム機構を互いに等しく動作させてもよいが、互いに異なる動作を上下のアーム駆動機構に与えてもよい。上下のアーム機構を別々に駆動する場合には、トー角やキャスタ角を変化させることができる。但し、連結点ＨＬｆ、ＨＬｒ、ＨＲｆ、ＨＲｒのそれぞれには球面軸受等を配置して、前アーム７及び後アーム８のそれぞれと車輪取付部３とを鉛直軸線周りのみならず３次元方向に相対回転可能に連結する必要がある。第３の形態のステアリング装置１Ｃに関しても、図１５と同様にアーム機構３０Ｌ、３０Ｒ及びアーム駆動機構３１を上下二組ずつ配置してもよい。上記の形態では、前後のアームの延長線の交点ＩＬ、ＩＲを前輪２Ｌ、２Ｒの接地中心ＶＬ、ＶＲよりも左右方向外側に置いているが、交点ＩＬ、ＩＲを接地中心ＶＬ、ＶＲよりも左右方向内側に配置した場合にはアームの駆動に対する前輪の挙動が上記の各形態とは逆になる。 In the steering devices 1A to 1C described above, the wheel mounting portion 3 is supported by the pair of arm mechanisms 5L, 5R, or 30L, 30R. You may support by the arm of a book. FIG. 15 shows an example in which the arm mechanisms 5L and 5R shown in FIG. In this example, arm mechanisms 5L and 5R are arranged above and below the wheel mounting portions 3L and 3R across the spindles 4L and 4R, and these arms 7 and 8 are connected to the top and bottom of the wheel mounting portions 3L and 3R. The arm drive mechanism 6 is also provided separately from the arm mechanism 5. In this case, the upper and lower arm mechanisms may be operated equally, but different operations may be given to the upper and lower arm drive mechanisms. When the upper and lower arm mechanisms are driven separately, the toe angle and caster angle can be changed. However, a spherical bearing or the like is disposed at each of the connection points HLf, HLr, HRf, and HRr so that the front arm 7 and the rear arm 8 and the wheel mounting portion 3 are not only relative to the vertical axis but also in a three-dimensional direction. It is necessary to connect to be rotatable. Also with respect to the steering device 1C of the third embodiment, the arm mechanisms 30L and 30R and the arm drive mechanism 31 may be arranged in two sets, upper and lower, as in FIG. In the above embodiment, the intersections IL and IR of the extension lines of the front and rear arms are placed on the outer side in the left and right direction with respect to the ground centers VL and VR of the front wheels 2L and 2R, but the intersections IL and IR are located with respect to the ground centers VL and VR. When arranged on the inner side in the left-right direction, the behavior of the front wheels with respect to the drive of the arm is opposite to that of the above-described embodiments.

本発明は上述した形態に限ることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、本発明は乗用車に限らず、各種の車両のステアリング装置に適用可能であり、前輪以外の車輪に適用されてもよい。 The present invention is not limited to the form described above, and may be implemented in various forms. For example, the present invention is not limited to a passenger car, but can be applied to various types of vehicle steering devices, and may be applied to wheels other than front wheels.

本発明の第１の形態に係るステアリング装置の直進時の状態を示す図。The figure which shows the state at the time of the straight drive of the steering apparatus which concerns on the 1st form of this invention. 第１の形態に係るステアリング装置の左旋回時の状態を示す図。The figure which shows the state at the time of the left turn of the steering apparatus which concerns on a 1st form. 左旋回時の前輪と車体との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the front wheel at the time of left turn, and a vehicle body. 右旋回時の前輪と車体との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the front wheel at the time of a right turn, and a vehicle body. 第１の形態のステアリング装置における制御系のブロック図。The block diagram of the control system in the steering device of the 1st form. 図４のコントローラが実行するステアリング制御ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the steering control routine which the controller of FIG. 4 performs. 本発明の第２の形態に係るステアリング装置の直進時の状態を示す図。The figure which shows the state at the time of the rectilinear advance of the steering apparatus which concerns on the 2nd form of this invention. 第２の形態に係るステアリング装置の左旋回時の状態を示す図。The figure which shows the state at the time of the left turn of the steering apparatus which concerns on a 2nd form. 第２の形態のステアリング装置における制御系のブロック図。The block diagram of the control system in the steering device of the 2nd form. 図８のコントローラが実行するステアリング制御ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the steering control routine which the controller of FIG. 8 performs. 本発明の第３の形態に係るステアリング装置の直進時の状態を示す図。The figure which shows the state at the time of the rectilinear advance of the steering apparatus which concerns on the 3rd form of this invention. 第３の形態に係るステアリング装置の左旋回時の状態を示す図。The figure which shows the state at the time of the left turn of the steering apparatus which concerns on a 3rd form. アーム駆動部の一例を示す図。The figure which shows an example of an arm drive part. 第３の形態のステアリング装置における制御系のブロック図。The block diagram of the control system in the steering device of the 3rd form. 図１３のコントローラが実行するステアリング制御ルーチンを示すフローチャート。14 is a flowchart showing a steering control routine executed by the controller of FIG. アーム機構を上下に二組設けた例を示す図。The figure which shows the example which provided two sets of arm mechanisms up and down.

符号の説明Explanation of symbols

１Ａ、１Ｂ、１Ｃステアリング装置
２Ｌ、２Ｒ前輪
３Ｌ、３Ｒ車輪取付部
４Ｌ、４Ｒスピンドル
５Ｌ、５Ｒアーム機構
６アーム駆動機構
７Ｌ、７Ｒ前アーム
８Ｌ、８Ｒ後アーム
１０アーム操作部
１１第１回転体
１２第２回転体
１３ギア機構（回転角規定手段）
２０ステアリングコントローラ（ステアリング制御手段）
２１第１回転体駆動部
２２第２回転体駆動部
２４操舵角センサ
２７Ｌ、２７Ｒアーム駆動部（回転角規定手段）
３０Ｌ、３０Ｒアーム機構
３１アーム駆動機構
３２Ｌ、３２Ｒ前アーム
３２ａチューブ
３２ｂロッド
３３Ｌ、３３Ｒ後アーム
３３ａチューブ
３３ｂロッド
３４支持部材
３５Ｌ、３５Ｒ、３６Ｌ、３６Ｒアクチュエータ
３７Ｌ、３７Ｒ前アーム駆動部
３８Ｌ、３８Ｒ後アーム駆動部
ＢＤ車体
ＨＬｆ、ＨＬｒ、ＨＲｆ、ＨＲｒ連結点
ＫＰＬ、ＫＰＲキングピン軸 1A, 1B, 1C Steering device 2L, 2R Front wheel 3L, 3R Wheel mounting part 4L, 4R Spindle 5L, 5R Arm mechanism 6 Arm drive mechanism 7L, 7R Front arm 8L, 8R Rear arm 10 Arm operation part 11 First rotating body 12 Second rotating body 13 Gear mechanism (rotation angle defining means)
20 Steering controller (steering control means)
21 1st rotator drive part 22 2nd rotator drive part 24 Steering angle sensor 27L, 27R Arm drive part (rotation angle defining means)
30L, 30R Arm mechanism 31 Arm drive mechanism 32L, 32R Front arm 32a Tube 32b Rod 33L, 33R Rear arm 33a Tube 33b Rod 34 Support member 35L, 35R, 36L, 36R Actuator 37L, 37R Forearm drive unit 38L, 38R Rear arm Drive unit BD Car body HLf, HLr, HRf, HRr Connection point KPL, KPR Kingpin shaft

Claims

車両の車輪取付部に対して車両の前後方向に離された一対の連結点にて回転自在に連結される前アーム及び後アームをそれぞれ有し、これらのアームを介して前記車輪取付部を支持する左右のアーム機構と、
各アーム機構の前アーム及び後アームと前記車輪取付部との連結点が車両の左右方向外側に互いに異なる変位量で変位するように各アーム機構の前アーム及び後アームのそれぞれを駆動可能なアーム駆動機構と、
を備えたことを特徴とする車両のステリング装置。 Each of the vehicle has a front arm and a rear arm that are rotatably connected to a vehicle wheel mounting portion at a pair of connecting points separated from each other in the longitudinal direction of the vehicle, and supports the wheel mounting portion via these arms. The left and right arm mechanism,
An arm that can drive each of the front arm and the rear arm of each arm mechanism such that the connecting point between the front arm and rear arm of each arm mechanism and the wheel mounting portion is displaced to the outside in the left-right direction of the vehicle with different displacement amounts. A drive mechanism;
A vehicle steering apparatus comprising:

前記アーム機構間に配置されかつ車両の上下方向の回転中心線の周りに回転可能な一対の回転体を有し、一方の回転体には一方のアーム機構の前アームと他方のアーム機構の後アームとが前記回転中心線を挟んで離れた位置にて回転自在に連結され、他方の回転体には一方のアーム機構の後アームと他方のアーム機構の前アームとが前記回転中心線を挟んで離れた位置にて回転自在に連結されたアーム操作部と、
前記一対の回転体のそれぞれを前記回転中心線の周りに回転駆動する回転体駆動部と、
各アーム機構の前アーム又は後アームのいずれか一方のアームの前記回転体に対する回転角を規定する回転角規定手段と、
を前記アーム駆動機構が備えていることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。 It has a pair of rotating bodies arranged between the arm mechanisms and rotatable around the vertical center line of the vehicle. One rotating body has a front arm of one arm mechanism and a rear arm of the other arm mechanism. An arm is rotatably connected at a position away from the rotation center line, and a rear arm of one arm mechanism and a front arm of the other arm mechanism sandwich the rotation center line on the other rotating body. An arm operation unit rotatably connected at a position separated by
A rotating body driving unit that rotates and drives each of the pair of rotating bodies around the rotation center line;
A rotation angle defining means for defining a rotation angle of either the front arm or the rear arm of each arm mechanism with respect to the rotating body;
The steering apparatus according to claim 1, wherein the arm drive mechanism is provided.

各アーム機構の前記前アーム及び後アームに組み込まれて車体と車輪取付部との間で伸縮可能なアクチュエータを前記アーム駆動機構が備えていることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。 The steering apparatus according to claim 1, wherein the arm drive mechanism includes an actuator that is incorporated in the front arm and the rear arm of each arm mechanism and can be expanded and contracted between a vehicle body and a wheel mounting portion.

車両の直進状態からの操舵部材の操作に連係して、前記車輪取付部に対する前記前アーム及び後アームのそれぞれの連結点が前記直進状態における各連結点よりも車両の左右方向外側に変位し、かつ旋回方向外側のアーム機構では後アームと車輪取付部との連結点の変位量が前アームと車輪取付部との連結点の変位量よりも大きく、旋回方向内側のアーム機構では前アームと車輪取付部との連結点の変位量が後アームと車輪取付部との連結点の変位量よりも大きくなるように、前記アーム駆動機構による前記アームの駆動を制御するステアリング制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のステアリング装置。 In connection with the operation of the steering member from the straight traveling state of the vehicle, the respective connection points of the front arm and the rear arm with respect to the wheel mounting portion are displaced outward in the lateral direction of the vehicle from the respective connection points in the straight traveling state, Further, in the arm mechanism outside the turning direction, the displacement amount of the connection point between the rear arm and the wheel mounting portion is larger than the displacement amount of the connection point between the front arm and the wheel attachment portion. Steering control means for controlling driving of the arm by the arm drive mechanism is further provided so that the displacement amount of the connection point with the attachment portion is larger than the displacement amount of the connection point between the rear arm and the wheel attachment portion. The steering device according to any one of claims 1 to 3, wherein

左右のアーム機構のそれぞれと、前記アーム駆動機構とが、前記車輪取付部のスピンドルを挟んで上下に二組ずつ設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のステアリング装置。 5. Each of the left and right arm mechanisms and the arm drive mechanism are provided in pairs of two above and below across the spindle of the wheel mounting portion. Steering device.