JP2007076379A

JP2007076379A - Vehicular steering device

Info

Publication number: JP2007076379A
Application number: JP2005262723A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Miyake; 隆文三宅; Munehisa Horiguchi; 宗久堀口; Nobuaki Miki; 修昭三木
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-03-29

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicular steering device capable of reducing steering torque exerted by a driver and enhancing a grip force of a tire while resolving problems such as steering angle restrictions, without the need for a large space for cornering. SOLUTION: A wheel 22 located at the inner side of a tire 14 is connected to a rotating shaft 24A of a wheel motor 24 for turning the tire 14 about a rotational centerline TC. A linkage arm 26 is arranged to connect the wheel motor 24 to a rotating shaft 16A of a steering motor 16 mounted on a supporting section of a vehicle body 12. The linkage arm 26 connects the rotating shaft 16A of the steering motor 16 to the centerline TA in the width direction of a grounding face of a tire 14, and a rotation axis S thereof, extending perpendicular to the rotational centerline TC of the tire 14, is rotatably supported in relation to a vehicle body 12. COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、タイヤの舵角の変化に制限を受けたり等する欠点を解消しつつ、操舵力を低減すると共にタイヤのグリップ力を高めるだけでなく、操舵に伴うタイヤの旋回に大きな空間を必要としない車両用操舵装置に関し、更には舵角の検出精度が高い車両用操舵装置に関する。 The present invention not only reduces the steering force and increases the grip force of the tire, but also requires a large space for turning the tire during steering, while eliminating the drawbacks such as being restricted by changes in the steering angle of the tire. More particularly, the present invention relates to a vehicle steering apparatus with high steering angle detection accuracy.

図８は、従来の一般的な車両の操舵構造を示す。この図９に基づき従来技術を説明する。この操舵構造では、車体を支持する為のコイルバネ１１２やキングピン１１４を有するが、このキングピン１１４の軸線である操舵の中心軸Ｃとタイヤ１１６の接地中心を通る垂線Ｐとが離れて位置している為、操舵する際のモーメントが大きくなり、大きな操舵力が必要になる。 FIG. 8 shows a conventional general vehicle steering structure. The prior art will be described with reference to FIG. In this steering structure, a coil spring 112 and a king pin 114 for supporting the vehicle body are provided. A central axis C of the steering which is an axis of the king pin 114 and a perpendicular line P passing through the ground contact center of the tire 116 are located apart from each other. Therefore, the moment at the time of steering becomes large, and a large steering force is required.

この結果として、この操舵構造を構成する各部材の強度を高める必要性があることから、これら部材が大きく且つ重くなる欠点を有していた。またこれに伴って、操舵の為に必要とされるエネルギーも大きくなることから、ステアリングを廻す際に大きな力が必要となる欠点をも有していた。 As a result, since it is necessary to increase the strength of each member constituting the steering structure, there is a drawback that these members are large and heavy. Along with this, the energy required for steering is also increased, which has the disadvantage of requiring a large force when turning the steering.

図９は、近年多用されている車両の操舵構造を示す。この図９に基づき別の従来技術を説明する。この操舵構造では、キングピン１１４の軸線である操舵の中心軸Ｃがタイヤ１１６に対して傾いてこの操舵の中心軸Ｃが路面Ａ側でタイヤ１１６の接地中心を通る垂線Ｐに近づいて位置していることから、操舵する際のモーメントが小さくなる。 FIG. 9 shows a steering structure of a vehicle that is frequently used in recent years. Another prior art will be described with reference to FIG. In this steering structure, the center axis C of the steering, which is the axis of the king pin 114, is inclined with respect to the tire 116, and the center axis C of this steering is located close to the perpendicular P passing through the ground contact center of the tire 116 on the road surface A side. Therefore, the moment when steering is reduced.

そしてこの結果として、この操舵構造を構成する部材の強度を高める必要性が無くなる為、これら部材を小さく且つ軽くすることができる。また、操舵に必要とされるエネルギーも小さくなることから、ステアリングを廻す際に大きな力が必要とされない。 As a result, since it is not necessary to increase the strength of the members constituting the steering structure, these members can be made smaller and lighter. Also, since the energy required for steering is reduced, a large force is not required when turning the steering.

但し、ステアリングを廻して操舵した時に、図１０に示ようにタイヤ１１６の舵角が変化するのに伴いタイヤ１１６の接地部分である外周面と路面Ａとの間の角度θが変化し、タイヤ１１６の路面に対するグリップ力が落ちる欠点があった。また、ステアリングを廻して操舵した時に、キングピン１１４の上端側を中心にタイヤ１１６が図１０に示す円Ｂに沿って旋回することから、タイヤ１１６の旋回に大きな空間が必要とされて、タイヤ１１６が配置される車両のタイヤハウス内に広い空間が必要となる欠点をも有していた。 However, when the steering wheel is turned and the steering angle of the tire 116 is changed as shown in FIG. 10, the angle θ between the outer peripheral surface which is a ground contact portion of the tire 116 and the road surface A is changed. There was a drawback that the grip force on the road surface 116 decreased. Further, when the steering wheel is turned, the tire 116 turns along the circle B shown in FIG. 10 around the upper end side of the kingpin 114. Therefore, a large space is required for turning the tire 116, and the tire 116 is turned. There is also a disadvantage that a large space is required in the tire house of the vehicle where the vehicle is disposed.

一方、操舵装置の従来技術として、特許文献１である下記の特開２００５−１１８３３６号公報に開示された構造が知られている。この操舵装置では、図１１に示すように、車体フレーム１２０にセンターピン１２２及び一対のキングピン１２４が支持されると共に、前輪である一対のタイヤ１２８がこれらキングピン１２４とそれぞれ連結されるアーム部１２６を介して、連結板１３０にそれぞれ連結される構造になっていて、センターピン１２２に繋がるセンターアーム１３２の旋回で連結板１３０が車体の左右方向に移動するのに伴い、タイヤ１２８の舵角が変化するようになっている。 On the other hand, as a prior art of a steering device, a structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-118336, which is Patent Document 1, is known. In this steering apparatus, as shown in FIG. 11, a center pin 122 and a pair of king pins 124 are supported on the body frame 120, and a pair of tires 128 as front wheels are connected to the king pins 124. The steering angle of the tire 128 changes as the connecting plate 130 moves in the left-right direction of the vehicle body by turning of the center arm 132 connected to the center pin 122. It is supposed to be.

従って、この操舵装置では、ステアリングを軽く操作できると共に、３００度程度の角度範囲まで操舵ができて比較的に車両の小回りが効くようになるものの、アーム部１２６と連結板１３０とが干渉して３００度の角度範囲までしか操舵できなかった。この為、直進方向を０度とした場合、例えば１５０度右にステアリングを切った後に、さらに１０度多くして１６０度右にステアリングを切るといった連続的な操舵ができないので、車両の動きに制限を受けることになる。 Therefore, in this steering device, the steering can be lightly operated and the vehicle can be steered up to an angle range of about 300 degrees and the vehicle can turn relatively little, but the arm portion 126 and the connecting plate 130 interfere with each other. It was possible to steer only to an angle range of 300 degrees. For this reason, when the straight direction is set to 0 degrees, for example, after turning the steering wheel 150 degrees to the right, the steering wheel cannot be continuously steered. Will receive.

さらに、この特許文献１の操舵装置では、左右のタイヤが連結板１３０を介して繋がっていることから、同相でしか左右のタイヤを操舵できないことになり、その場で車両を旋回するなどという旋回半径の小さな操舵はできない。また、内輪差を吸収できない構造となっているので、車体幅の広い車両では、ステアリングを操作した場合でもコーナー等を上手く曲がれない欠点も有していた。 Furthermore, in the steering device of Patent Document 1, since the left and right tires are connected via the connecting plate 130, the left and right tires can be steered only in the same phase, and the vehicle turns on the spot. Steering with a small radius is not possible. In addition, since the vehicle has a structure that cannot absorb the difference between the inner wheels, the vehicle having a wide vehicle body has a disadvantage that the corners and the like cannot be bent well even when the steering is operated.

図１２は、従来技術の舵角センサの配置を示す概略平面図である。この図１２に示すようにタイミングベルト１４４の回転を介してタイヤ１１６の舵角が変化される構造に従来は一般になっている関係から、タイヤ１１６の舵角を検出する為の舵角センサ１４２は、操舵の中心軸と別の例えばタイミングベルト１４４に隣り合った位置に配置されていて、このタイミングベルト１４４の回転量から舵角を間接的に検出していた。またこれとは別に、ステアリングシャフトに舵角センサ１４２を配置して、舵角を間接的に検出する場合もあった。
特開２００５−１１８３３６号公報 FIG. 12 is a schematic plan view showing the arrangement of the steering angle sensor of the prior art. As shown in FIG. 12, the steering angle sensor 142 for detecting the steering angle of the tire 116 is based on a relationship that has been generally used in a structure in which the steering angle of the tire 116 is changed through the rotation of the timing belt 144. The steering angle is indirectly detected from the rotation amount of the timing belt 144, which is disposed at a position adjacent to the timing belt 144, for example, different from the center axis of the steering. Separately, the steering angle sensor 142 may be disposed on the steering shaft to detect the steering angle indirectly.
JP 2005-118336 A

以上より、特許文献１が有する、タイヤの舵角の変化に制限を受けたり、小旋回半径で旋回することができなかったり、或いは車体幅の広い車両ではコーナー等を上手く曲がれない等の欠点を解消しつつ、操舵力の低減やタイヤのグリップ力を高めるだけでなく、操舵に伴うタイヤの旋回に大きな空間を必要としないような構造は従来なかった。
他方、従来の操舵装置では、舵角センサがギアやベルト等によるバックラッシの影響を受ける為、舵角の検出精度が低かった。 From the above, the disadvantages of Patent Document 1, such as being restricted by the change in the steering angle of the tire, being unable to turn at a small turning radius, or being unable to bend well at a corner or the like in a vehicle having a wide vehicle body width. In the past, there was no structure that not only reduced the steering force and increased the grip force of the tire while eliminating the problem, but also did not require a large space for turning the tire accompanying steering.
On the other hand, in the conventional steering device, since the rudder angle sensor is affected by backlash due to gears, belts, and the like, the rudder angle detection accuracy is low.

本発明は上記事実を考慮し、タイヤの舵角の変化に制限を受けたり等する欠点を解消しつつ、操舵力を低減すると共にタイヤのグリップ力を高めるだけでなく、操舵に伴うタイヤの旋回に大きな空間を必要としない車両用操舵装置を提供することが第１の目的であり、舵角の検出精度が高い車両用操舵装置を提供することが第２の目的である。 In consideration of the above fact, the present invention not only reduces the steering force and increases the grip force of the tire, but also eliminates the drawback of being restricted by the change in the steering angle of the tire, and also turns the tire accompanying the steering. It is a first object to provide a vehicle steering apparatus that does not require a large space, and a second object is to provide a vehicle steering apparatus with high steering angle detection accuracy.

請求項１に係る車両用操舵装置は、路面に接地するタイヤと、
前記タイヤの路面接地面の中心から、タイヤ径の中心方向に延びる線分が旋回軸とされて、車体に対して旋回可能に支持されつつ、前記タイヤと車体との間を連結する連結アームと、
を備えることを特徴とする。 A vehicle steering apparatus according to claim 1 includes a tire that contacts a road surface,
A connecting arm that connects the tire and the vehicle body while a line segment extending in the center direction of the tire diameter from the center of the road surface ground surface of the tire serves as a turning shaft and is supported to be turnable with respect to the vehicle body; ,
It is characterized by providing.

請求項１に係る車両用操舵装置の作用を以下に説明する。
本請求項によれば、例えば前輪側の２つのタイヤを個々に操舵できる構造となるが、操舵の際の中心軸ともなる旋回軸が、タイヤ中心の近傍位置とされる車体側の支持部分とタイヤの接地部分とを繋ぐ位置に配置されているので、操舵力が低減されることになる。また、この旋回軸はタイヤの回転中心線に対して垂直方向に延びることから、操舵に伴ってタイヤ外周面の路面に対する角度が変化しない結果、路面に対するタイヤのグリップ力が高いまま維持できる。 The operation of the vehicle steering apparatus according to claim 1 will be described below.
According to the present invention, for example, the front tire side tires can be individually steered, but the turning shaft, which is also the central axis during steering, is a vehicle body side support portion that is positioned near the tire center. Since it is disposed at a position connecting the ground contact portion of the tire, the steering force is reduced. Further, since the turning shaft extends in a direction perpendicular to the rotation center line of the tire, the angle of the tire outer peripheral surface with respect to the road surface does not change with steering, so that the grip force of the tire with respect to the road surface can be maintained high.

一方、特許文献１のように連結板を使用して左右のタイヤを一体的に操舵する構造と異なり、本請求項では、タイヤの舵角の変化量に制限がなく、何度までであっても連続的にステアリングが切れるようになる。また、本請求項では、連結板を使用していないことから、左右のタイヤを別相で操舵できるので、車両のその場での旋回などの特殊な動きも可能となる。これらの結果から、本請求項では、タイヤの舵角の変化量に制限なく各タイヤを個々に操舵できるので、機動性に富んだ車両の動きが可能となる。 On the other hand, unlike the structure in which the left and right tires are integrally steered using a connecting plate as in Patent Document 1, in this claim, there is no limit on the amount of change in the steering angle of the tire, However, the steering is continuously cut. Further, in the present claim, since the connecting plate is not used, the left and right tires can be steered in different phases, so that a special movement such as turning on the spot of the vehicle is also possible. From these results, in the present claims, each tire can be individually steered without any limitation on the amount of change in the steering angle of the tire, so that the vehicle can move with high mobility.

上記の記載内容に伴い、各タイヤに取り付けられるホイールモータの回転量を各タイヤ毎に調整することで、内輪差を吸収できるようになる為、どんな車体にも適応でき、車体幅の広い車両であってもコーナー等を上手く曲がれるようになる。 By adjusting the amount of rotation of the wheel motor attached to each tire for each tire according to the above description, it becomes possible to absorb the inner ring difference, so it can be applied to any vehicle body, Even if there is, it will bend well at corners.

以上より、本請求項の車両用操舵装置によれば、タイヤの舵角の変化に制限を受けたり等する欠点を解消しつつ、操舵力が低減されると共にタイヤのグリップ力が高められるだけでなく、操舵に伴うタイヤの旋回に大きな空間が必要とされないようになる。 As described above, according to the vehicle steering device of the present invention, the steering force is reduced and the grip force of the tire is only increased while eliminating the drawbacks such as limitations on the change in the steering angle of the tire. In addition, a large space is not required for turning the tire accompanying steering.

請求項２に係る車両用操舵装置の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、車体への振動の伝達を緩衝する緩衝機構が、車体と連結アームとの間に配置されるという構成を有している。つまり、本請求項によれば、緩衝機構により従来の操舵装置と同様に車体への振動の伝達を緩衝できるので、搭乗者に乗り心地の面で悪影響を与えることもない。 The operation of the vehicle steering apparatus according to claim 2 will be described below.
The present invention has the same configuration as that of the first embodiment and operates in the same manner, but further has a configuration in which a buffer mechanism for buffering vibration transmission to the vehicle body is disposed between the vehicle body and the connecting arm. Have. In other words, according to the present invention, the transmission of vibration to the vehicle body can be buffered by the buffer mechanism as in the case of the conventional steering device, so that the rider is not adversely affected in terms of riding comfort.

請求項３に係る車両用操舵装置の作用を以下に説明する。
本請求項によれば、車両のフレームとされる車体と路面に接地するタイヤを回転し得るホイールモータとの間を連結アームが連結する構造となっている。但し、この連結アームで車体とホイールモータとの間を連結する際に、車体側の支持部分とタイヤの接地部分とを繋ぎ且つタイヤの回転中心線に対して垂直方向に延びる線分が旋回軸とされて、連結アームが車体に対してこの旋回軸廻りで旋回可能に支持された構造に、請求項１と同様にされている。 The operation of the vehicle steering apparatus according to claim 3 will be described below.
According to the present invention, the connecting arm connects the vehicle body, which is the frame of the vehicle, and the wheel motor that can rotate the tire that contacts the road surface. However, when connecting the vehicle body and the wheel motor with this connecting arm, the line segment that connects the support portion on the vehicle body side with the ground contact portion of the tire and extends in the direction perpendicular to the rotation center line of the tire is the turning axis. Thus, the connecting arm is supported by the vehicle body so as to be able to turn around the turning axis in the same manner as in the first aspect.

さらに本請求項では、連結アームを任意の旋回角に旋回させる操舵モータが、車体側の支持部分に設置されると共に、連結アームの車体に対する旋回角を検出する舵角センサが、この操舵モータに配置されている。つまり、旋回軸上に位置することになる操舵モータに、舵角センサを設置することで、この舵角センサが実質的に操舵の際の中心軸となる旋回軸上に配置されることになる。 Further, in the present invention, a steering motor for turning the connecting arm to an arbitrary turning angle is installed in the support portion on the vehicle body side, and a steering angle sensor for detecting the turning angle of the connecting arm with respect to the vehicle body is provided in the steering motor. Has been placed. That is, by installing a rudder angle sensor on a steering motor that will be located on the turning axis, this rudder angle sensor is arranged on the turning axis that is substantially the central axis during steering. .

以上より、本請求項も請求項１と同様に作用することになるが、本請求項の車両用操舵装置ではさらに、操舵モータで舵角を変化する際に、舵角センサがギアやベルト等によるバックラッシの影響を受けないで舵角を検出できるようになることから、高精度に操舵角を検出でき、より緻密な舵角の制御が可能になる。 As described above, the present claim operates in the same manner as the first embodiment. However, in the vehicle steering apparatus according to the present embodiment, the steering angle sensor further changes the steering angle when the steering angle is changed by the steering motor. Since the steering angle can be detected without being affected by the backlash caused by the above, the steering angle can be detected with high accuracy, and the steering angle can be controlled more precisely.

以上説明したように本発明の上記構成によれば、タイヤの舵角の変化に制限を受けたり等する欠点を解消しつつ、操舵力を低減すると共にタイヤのグリップ力を高めるだけでなく、操舵に伴うタイヤの旋回に大きな空間を必要としない車両用操舵装置を提供できるという優れた効果を有する。さらに、舵角の検出精度が高い車両用操舵装置を提供できるという優れた効果をも有する。 As described above, according to the above-described configuration of the present invention, the steering force is reduced and the grip force of the tire is increased and the steering force is reduced while eliminating the drawbacks such as the limitation of the change in the steering angle of the tire. Therefore, it is possible to provide a vehicle steering apparatus that does not require a large space for turning the tire. Furthermore, it has the outstanding effect that the steering apparatus for vehicles with the high detection accuracy of a steering angle can be provided.

本発明に係る車両用操舵装置の第１の実施の形態を、図１から図６に基づき説明する。 A vehicle steering apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施の形態に係る車両用操舵装置１０は、例えば電気自動車等の車両に採用される。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る車両用操舵装置を用いた車両の側面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る車両用操舵装置を用いた車両の平面図である。そして、このような車両の車体１２には、図１及び図２に示すように４つのタイヤ１４が一般的に取り付けられていて、各タイヤ１４で路面Ａと接地される構造になっている。また、この車体１２には、車両進行方向と直交して延びるブラケット１２Ａが車体１２の一部として取り付けられている。このブラケット１２Ａのそれぞれ両端側の箇所には、回転軸１６Ａが直下に向いた形で、操舵モータ１６が固定されつつ取り付けられている。さらに、この操舵モータ１６の同軸上の位置とされる上端部には、この操舵モータ１６の回転軸１６Ａの回転量を検出する為の舵角センサ１８が設置されている。 The vehicle steering apparatus 10 according to the present embodiment is employed in a vehicle such as an electric vehicle. FIG. 1 is a side view of a vehicle using a vehicle steering apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of a vehicle using the vehicle steering apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 1 and 2, four tires 14 are generally attached to the vehicle body 12 of such a vehicle, and each tire 14 is configured to be grounded to the road surface A. In addition, a bracket 12 A extending perpendicular to the vehicle traveling direction is attached to the vehicle body 12 as a part of the vehicle body 12. Steering motors 16 are fixed and attached to locations on both ends of the bracket 12A so that the rotating shaft 16A faces directly downward. Further, a steering angle sensor 18 for detecting the amount of rotation of the rotating shaft 16A of the steering motor 16 is installed at the upper end portion of the steering motor 16 which is positioned on the same axis.

これら操舵モータ１６及び舵角センサ１８は、ステアリングと繋がる図示しない制御装置に接続されている。舵角センサ１８が操舵モータ１６の回転軸１６Ａの回転量を検出するのに伴い、この制御装置により操舵モータ１６の回転軸１６Ａの回転量が制御されるようになっている。 The steering motor 16 and the steering angle sensor 18 are connected to a control device (not shown) connected to the steering. As the rudder angle sensor 18 detects the rotation amount of the rotation shaft 16A of the steering motor 16, the rotation amount of the rotation shaft 16A of the steering motor 16 is controlled by this control device.

一方、４つのタイヤ１４のうち、例えば前輪である２つのタイヤ１４の内周側にはタイヤ１４の支持部材であるホイール２２が配置されている。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る車両用操舵装置の一部破断した正面図であって、舵角が０°の場合の図である。また、図５は、本発明の第１の実施の形態に係る車両用操舵装置の一部破断した正面図であって、舵角が９０°の場合である。図３に示すように、この内の前輪側のホイール２２には、タイヤ１４の回転中心線ＴＣ廻りにタイヤ１４を回転させる為のホイールモータ２４の回転軸２４Ａが連結されている。そして、本実施の形態では、これらホイールモータ２４と操舵モータ１６の回転軸１６Ａとの間を金属製の連結アーム２６が連結する構造とされている。 On the other hand, of the four tires 14, for example, a wheel 22 that is a support member of the tire 14 is disposed on the inner peripheral side of the two tires 14 that are front wheels. FIG. 3 is a partially cutaway front view of the vehicle steering apparatus according to the first embodiment of the present invention, and is a view when the steering angle is 0 °. FIG. 5 is a partially broken front view of the vehicle steering apparatus according to the first embodiment of the present invention, in which the steering angle is 90 °. As shown in FIG. 3, a rotating shaft 24 A of a wheel motor 24 for rotating the tire 14 around the rotation center line TC of the tire 14 is connected to the wheel 22 on the front wheel side. In the present embodiment, a metal connecting arm 26 is connected between the wheel motor 24 and the rotating shaft 16 A of the steering motor 16.

つまり、操舵モータ１６の回転軸１６Ａが連結アーム２６の基端側に連結されることで、操舵モータ１６を介して連結アーム２６の基端側が車体１２に旋回可能に連結されている。また、この連結アーム２６の先端側にホイールモータ２４が連結されて取り付けられている。これに伴って操舵モータ１６が、連結アーム２６だけでなくこの連結アーム２６に連結されたホイールモータ２４及びタイヤ１４を任意の旋回角に旋回させる構造になっている。さらに、舵角センサ１８が、これら連結アーム２６及びタイヤ１４の車体１２に対する旋回角を検出し得る構造になっている。 That is, the rotation shaft 16A of the steering motor 16 is connected to the base end side of the connection arm 26, so that the base end side of the connection arm 26 is turnably connected to the vehicle body 12 via the steering motor 16. A wheel motor 24 is connected and attached to the distal end side of the connecting arm 26. Accordingly, the steering motor 16 turns the wheel motor 24 and the tire 14 connected to the connecting arm 26 as well as the connecting arm 26 to an arbitrary turning angle. Further, the rudder angle sensor 18 is configured to detect the turning angle of the connecting arm 26 and the tire 14 with respect to the vehicle body 12.

従って、操舵モータ１６の回転軸１６Ａは連結アーム２６の旋回中心となるので、車体１２側の支持部分に位置することになる。これに合わせて連結アーム２６は、この操舵モータ１６の回転軸１６Ａとタイヤ１４の接地部分の幅方向中心ＴＡとを繋ぎ且つタイヤ１４の回転中心線ＴＣに対して垂直方向に延びる線分が、旋回軸Ｓとされて、車体１２に対して旋回可能に支持されている。但し、図３及び図５に示すように、この連結アーム２６は、旋回時の連結アーム２６の横幅端から旋回軸Ｓまでの長さＬがタイヤ１４の半径Ｒより小さく形成されると共に、幅寸法Ｗもタイヤ１４の幅寸法Ｄより細く形成されている。 Accordingly, the rotation shaft 16A of the steering motor 16 serves as the turning center of the connecting arm 26, and thus is positioned at the support portion on the vehicle body 12 side. In accordance with this, the connecting arm 26 has a line segment that connects the rotation shaft 16A of the steering motor 16 and the center TA in the width direction of the ground contact portion of the tire 14 and extends in a direction perpendicular to the rotation center line TC of the tire 14. The turning shaft S is supported so as to be turnable with respect to the vehicle body 12. However, as shown in FIGS. 3 and 5, the connecting arm 26 is formed such that the length L from the lateral width end of the connecting arm 26 during turning to the turning axis S is smaller than the radius R of the tire 14 and the width. The dimension W is also narrower than the width dimension D of the tire 14.

以上より、本実施の形態では、運転者により図示しないステアリングが操作された場合、これに伴い制御装置が新たな舵角を決定する。この舵角の決定に合わせて、操舵モータ１６の回転軸１６Ａの回転量を舵角センサ１８が検出しつつ、連結アーム２６が操舵モータ１６により旋回されることで、ホイールモータ２４及びタイヤ１４も新たな舵角に対応した角度まで旋回されるような構造とされている。 As described above, in the present embodiment, when a steering (not shown) is operated by the driver, the control device determines a new steering angle accordingly. In accordance with the determination of the steering angle, the steering angle sensor 18 detects the amount of rotation of the rotating shaft 16A of the steering motor 16 and the connecting arm 26 is turned by the steering motor 16, so that the wheel motor 24 and the tire 14 are also turned. It is structured to turn to an angle corresponding to the new rudder angle.

尚、本実施の形態では、車両の外枠とされる図示しないボディ及び図１に示すバッテリィ２８等が車体１２に搭載されている。この内のバッテリィ２８が、ホイールモータ２４、操舵モータ１６及び制御装置等に接続されていて、これらホイールモータ２４、操舵モータ１６及び制御装置等にこのバッテリィ２８から電源が供給されている。また、図１及び図２に示すように、後輪側の２つのタイヤ１４は、車体１２の後部に揺動板３２を介してそれぞれ揺動可能に支持されると共に、ショックアブソーバ３４及びコイルバネ３６で車体１２の後部にそれぞれ連結されている。 In the present embodiment, a body (not shown) which is an outer frame of the vehicle, the battery 28 shown in FIG. The battery 28 is connected to the wheel motor 24, the steering motor 16, and the control device, and power is supplied from the battery 28 to the wheel motor 24, the steering motor 16, and the control device. As shown in FIGS. 1 and 2, the two tires 14 on the rear wheel side are swingably supported on the rear portion of the vehicle body 12 via a swing plate 32, and a shock absorber 34 and a coil spring 36 are also supported. And connected to the rear part of the vehicle body 12, respectively.

次に、本実施の形態に係る車両用操舵装置１０の作用を以下に説明する。
本実施の形態によれば、車両のフレームとされる車体１２と路面に接地するタイヤ１４を回転し得るホイールモータ２４との間を連結アーム２６が連結する構造となっている。但し、この連結アーム２６で車体１２とホイールモータ２４との間を連結する際に、車体１２側の支持部分に位置する操舵モータ１６の回転軸１６Ａとタイヤ１４の接地部分の幅方向中心ＴＡとを繋ぎ且つ、タイヤ１４の回転中心線ＴＣに対して垂直方向に延びる線分が、旋回軸Ｓとされている。そして、連結アーム２６が車体１２に対してこの旋回軸Ｓ廻りで旋回可能に支持された構造とされている。 Next, the operation of the vehicle steering apparatus 10 according to the present embodiment will be described below.
According to the present embodiment, the connecting arm 26 is connected between the vehicle body 12 that is a frame of the vehicle and the wheel motor 24 that can rotate the tire 14 that contacts the road surface. However, when the vehicle body 12 and the wheel motor 24 are connected by the connecting arm 26, the rotational axis 16A of the steering motor 16 located at the support portion on the vehicle body 12 side and the center TA in the width direction of the ground contact portion of the tire 14 And a line segment extending in a direction perpendicular to the rotation center line TC of the tire 14 is a turning axis S. The connecting arm 26 is supported by the vehicle body 12 so as to be turnable about the turning axis S.

さらに、本実施の形態では、連結アーム２６の車体１２に対する旋回角を検出する舵角センサ１８が、この操舵モータ１６に配置された構造とされている。つまり、旋回軸Ｓ上に位置することになる操舵モータ１６に、舵角センサ１８を設置することで、実質的に操舵の際の中心軸ともなる旋回軸Ｓにこの舵角センサ１８が配置されることになる。 Further, in the present embodiment, a steering angle sensor 18 that detects a turning angle of the connecting arm 26 with respect to the vehicle body 12 is configured to be disposed on the steering motor 16. That is, by installing the steering angle sensor 18 on the steering motor 16 that is positioned on the turning axis S, the steering angle sensor 18 is disposed on the turning axis S that is also substantially the central axis during steering. Will be.

従って、本実施の形態では、前輪側の２つのタイヤ１４を個々に操舵できる構造となるが、操舵の際に、この旋回軸Ｓがタイヤ１４の中心位置を通過しているので、操舵力が低減されることになる。そして、この旋回軸Ｓはタイヤ１４の回転中心線ＴＣに対して垂直方向に延びていることから、操舵に伴ってタイヤ１４の外周面の路面Ａに対する角度が変化しない結果、路面Ａに対するタイヤ１４のグリップ力が高いまま維持できる。 Accordingly, in the present embodiment, the two tires 14 on the front wheel side can be individually steered. However, since the turning axis S passes through the center position of the tire 14 during steering, the steering force is reduced. Will be reduced. Since the turning axis S extends in a direction perpendicular to the rotation center line TC of the tire 14, the angle of the outer peripheral surface of the tire 14 with respect to the road surface A does not change with steering. Can maintain high grip power.

また、この旋回軸Ｓ廻りに旋回可能に連結アーム２６が配置されていることから、操舵時において、タイヤ１４の接地部分の幅方向中心ＴＡ廻りにタイヤ１４が旋回しつつタイヤ１４の向きが変化する。従って、操舵のための空間が小さくなって、タイヤ１４が配置される車両のタイヤハウス内に広い空間を必要としない。 Further, since the connecting arm 26 is disposed so as to be able to turn around the turning axis S, the direction of the tire 14 changes while turning around the center TA in the width direction of the ground contact portion of the tire 14 during steering. To do. Therefore, the space for steering is reduced, and a large space is not required in the tire house of the vehicle where the tire 14 is disposed.

図４は、本発明の第１の実施の形態に係る車両用操舵装置を用いた車両の一部破断した要部拡大平面図であって、舵角が０°の場合の図である。また、図６は、本発明の第１の実施の形態に係る車両用操舵装置を用いた車両の一部破断した要部拡大平面図であって、舵角が９０°の場合の図である。例えば図３及び図４に示す状態から舵角を９０°変更しようとしてステアリングを操作した場合、図５及び図６に示す状態にタイヤ１４の向きが変更される。この際、本実施の形態では、タイヤ１４の半径Ｒより旋回時における連結アーム２６の横幅端から旋回軸Ｓまでの長さＬが小さく形成されていると共に、タイヤ１４の幅寸法Ｄより連結アーム２６の幅寸法Ｗが細く形成されている。このことで、ボディ内のタイヤハウスを狭くした場合でも、操舵時において連結アーム２６に邪魔されることがないので、より車両をコンパクトな構造にすることが可能となる。 FIG. 4 is an enlarged plan view of a main part of the vehicle using the vehicle steering apparatus according to the first embodiment of the present invention, partially broken away, and showing a steering angle of 0 °. FIG. 6 is an enlarged plan view of a principal part of the vehicle using the vehicular steering apparatus according to the first embodiment of the present invention, in which the steering angle is 90 °. . For example, when the steering is operated to change the steering angle by 90 ° from the state shown in FIGS. 3 and 4, the direction of the tire 14 is changed to the state shown in FIGS. 5 and 6. At this time, in the present embodiment, the length L from the lateral width end of the connecting arm 26 to the turning axis S during turning is smaller than the radius R of the tire 14, and the connecting arm is smaller than the width D of the tire 14. The width dimension 26 of 26 is formed thin. As a result, even when the tire house in the body is narrowed, the connecting arm 26 is not obstructed during steering, so that the vehicle can be made more compact.

一方、本実施の形態では、連結板を用いて左右のタイヤを一体的に操舵する構造と異なり、上記のように各タイヤ１４毎に操舵可能な構造としたことから、タイヤ１４の舵角の変化量に制限がなく、何度までであっても連続的にステアリングが切れるようになる。更に、左右のタイヤ１４を別相で操舵できるので、車両のその場での旋回などの特殊な動きも可能となる。つまりこれらの結果から、本実施の形態では、タイヤ１４の舵角の変化量に制限なく各タイヤ１４を個々に操舵できるので、機動性に富んだ車両の動きが可能となる。 On the other hand, in the present embodiment, unlike the structure in which the left and right tires are integrally steered using the connecting plate, the structure in which each tire 14 can be steered as described above has a steering angle of the tire 14. There is no limit to the amount of change, and the steering can be cut continuously no matter how many times. Furthermore, since the left and right tires 14 can be steered in different phases, special movements such as turning the vehicle on the spot are also possible. That is, from these results, in the present embodiment, each tire 14 can be individually steered without any limitation on the amount of change in the rudder angle of the tire 14, so that the vehicle can move with high mobility.

またこれに伴い、各タイヤ１４に取り付けられるホイールモータ２４の回転量を各タイヤ１４毎に調整することで、内輪差を吸収できるようになる為、どんな車体１２にも適応でき、車体幅の広い車両であってもコーナー等を上手く曲がれるようになる。 Accordingly, by adjusting the amount of rotation of the wheel motor 24 attached to each tire 14 for each tire 14, it becomes possible to absorb the difference between the inner wheels, so it can be applied to any vehicle body 12 and has a wide vehicle body width. Even a vehicle can turn well at corners.

以上より、本実施の形態の車両用操舵装置１０によれば、タイヤ１４の舵角の変化に制限を受けたり等する欠点を解消しつつ、操舵力が低減されると共にタイヤ１４のグリップ力が高められるだけでなく、操舵に伴うタイヤ１４の旋回に大きな空間が必要とされないようになる。 As described above, according to the vehicle steering device 10 of the present embodiment, the steering force is reduced and the grip force of the tire 14 is reduced while eliminating the drawbacks such as being restricted by the change in the steering angle of the tire 14. In addition to being increased, a large space is not required for the turning of the tire 14 during steering.

さらに、本実施の形態では、実質的に操舵の際の中心軸となる旋回軸Ｓ上に舵角センサ１８を配置したことで、操舵モータ１６により舵角を変化する場合に、舵角センサ１８がギアやベルト等によるバックラッシの影響を受けないで、操舵モータ１６の回転軸１６Ａから直接的に舵角を検出できるようになる。この結果として、本実施の形態では、高精度に操舵角を検出できるようになって、より緻密な舵角の制御が可能になる。 Furthermore, in the present embodiment, the steering angle sensor 18 is disposed on the turning axis S that is substantially the center axis during steering, so that the steering angle sensor 18 changes when the steering angle is changed by the steering motor 16. However, the steering angle can be directly detected from the rotating shaft 16A of the steering motor 16 without being affected by the backlash caused by the gear, the belt, or the like. As a result, in the present embodiment, the steering angle can be detected with high accuracy, and the steering angle can be controlled more precisely.

次に、本発明に係る車両用操舵装置の第２の実施の形態を図７に示し、この図に基づき本実施の形態を説明する。尚、第１の実施の形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。ここで、図７は、本発明の第２の実施の形態に係る車両用操舵装置を示す図であって、（Ａ）は概略平面図であり、（Ｂ）は正面図である。 Next, a second embodiment of the vehicle steering apparatus according to the present invention is shown in FIG. 7, and this embodiment will be described based on this figure. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as the member demonstrated in 1st Embodiment, and the duplicate description is abbreviate | omitted. Here, FIG. 7 is a diagram showing a vehicle steering apparatus according to the second embodiment of the present invention, in which (A) is a schematic plan view and (B) is a front view.

本実施の形態では第１の実施の形態と同様の構成を有している。さらに、本実施の形態では、舵角センサを内蔵した形の操舵モータ１６が採用されると共に、車体１２への振動の伝達を緩衝する緩衝機構４２が、車体１２と連結アーム２６との間とされる車体１２と操舵モータ１６との間に配置されている。尚、この緩衝機構４２は例えばショックアブソーバ４４及びコイルバネ６６により構成される。 This embodiment has the same configuration as that of the first embodiment. Further, in the present embodiment, the steering motor 16 having a built-in steering angle sensor is employed, and the buffer mechanism 42 that buffers transmission of vibration to the vehicle body 12 is provided between the vehicle body 12 and the connecting arm 26. The vehicle body 12 and the steering motor 16 are arranged. The buffer mechanism 42 includes, for example, a shock absorber 44 and a coil spring 66.

従って、本実施の形態に係る車両用操舵装置１０によれば、第１の実施の形態と同様の構成を有していることから同様に作用するが、さらに、このショックアブソーバ４２によって従来の操舵構造と同様に車体１２への振動の伝達を緩衝できるので、搭乗者に乗り心地の面で悪影響を与えることもない。 Therefore, the vehicular steering apparatus 10 according to the present embodiment operates in the same manner because it has the same configuration as that of the first embodiment. Since vibration transmission to the vehicle body 12 can be buffered similarly to the structure, the rider is not adversely affected in terms of ride comfort.

尚、上記第１の実施の形態では、緩衝機構が無い構造により車両用操舵装置を説明したが、緩衝機構を有した構造としても良い。また、上記第２の実施の形態において、操舵モータ１６に舵角センサを内蔵した形としたが、第１の実施の形態と同様に操舵モータ１６の端部に舵角センサを配置した構造としても良い。一方、上記各実施の形態では、前輪に本発明を採用することにしたが、後輪に本発明を採用しても良く、さらに四輪共に本発明を採用する構造としても良い。 In the first embodiment, the vehicle steering apparatus has been described as having a structure without a buffer mechanism. However, a structure having a buffer mechanism may be used. Moreover, in the said 2nd Embodiment, it was set as the form which incorporated the steering angle sensor in the steering motor 16, However As a 1st Embodiment, it is the structure which has arrange | positioned the steering angle sensor in the edge part of the steering motor 16. Also good. On the other hand, in each of the above-described embodiments, the present invention is adopted for the front wheels, but the present invention may be adopted for the rear wheels, and further, the present invention may be adopted for all four wheels.

本発明の第１の実施の形態に係る車両用操舵装置を用いた車両の側面図である。1 is a side view of a vehicle using a vehicle steering apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態に係る車両用操舵装置を用いた車両の平面図である。1 is a plan view of a vehicle using a vehicle steering apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態に係る車両用操舵装置の一部破断した正面図であって、舵角が０°の場合の図である。FIG. 3 is a partially broken front view of the vehicle steering apparatus according to the first embodiment of the present invention, and is a view in a case where the steering angle is 0 °. 本発明の第１の実施の形態に係る車両用操舵装置を用いた車両の一部破断した要部拡大平面図であって、舵角が０°の場合の図である。FIG. 3 is an enlarged plan view of a main part of a vehicle using the vehicle steering apparatus according to the first embodiment of the present invention, partially broken away, and showing a steering angle of 0 °. 本発明の第１の実施の形態に係る車両用操舵装置の一部破断した正面図であって、舵角が９０°の場合である。FIG. 2 is a partially broken front view of the vehicle steering apparatus according to the first embodiment of the present invention, in which the rudder angle is 90 °. 本発明の第１の実施の形態に係る車両用操舵装置を用いた車両の一部破断した要部拡大平面図であって、舵角が９０°の場合の図である。It is a principal part enlarged plan view of the vehicle using the vehicle steering device which concerns on the 1st Embodiment of this invention, Comprising: It is a figure in case a steering angle is 90 degrees. 本発明の第２の実施の形態に係る車両用操舵装置を示す図であって、（Ａ）は概略平面図であり、（Ｂ）は正面図である。It is a figure which shows the steering apparatus for vehicles which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, Comprising: (A) is a schematic plan view, (B) is a front view. 従来の一般的な車両の操舵構造を示す正面図である。It is a front view which shows the conventional general vehicle steering structure. 近年多用されている車両の操舵構造を示す図であって、（Ａ）は概略平面図であり、（Ｂ）は概略正面図である。It is a figure which shows the steering structure of the vehicle currently used frequently, Comprising: (A) is a schematic plan view, (B) is a schematic front view. 図９の操舵構造により操舵された状態を示す図であって、（Ａ）は概略平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｅ方向から見た図である。It is a figure which shows the state steered by the steering structure of FIG. 9, Comprising: (A) is a schematic plan view, (B) is the figure seen from the arrow E direction of (A). 従来技術の操舵装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the steering device of a prior art. 従来技術の舵角センサの配置を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows arrangement | positioning of the steering angle sensor of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

１０車両用操舵装置
１２車体
１４タイヤ
１６操舵モータ
１６Ａ回転軸(車体側の支持部分)
１８舵角センサ
２６連結アーム
２４ホイールモータ
４２緩衝機構
Ｓ旋回軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Steering device for vehicles 12 Car body 14 Tire 16 Steering motor 16A Rotating shaft (support part on the vehicle body side)
18 Steering angle sensor 26 Connecting arm 24 Wheel motor 42 Buffer mechanism S Rotating shaft

Claims

路面に接地するタイヤと、
前記タイヤの路面接地面の中心から、タイヤ径の中心方向に延びる線分が旋回軸とされて、車体に対して旋回可能に支持されつつ、前記タイヤと車体との間を連結する連結アームと、
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。 Tires that touch the road surface,
A connecting arm that connects the tire and the vehicle body while a line segment extending in the center direction of the tire diameter from the center of the road surface ground surface of the tire serves as a turning shaft and is supported to be turnable with respect to the vehicle body; ,
A vehicle steering apparatus comprising:

車体への振動の伝達を緩衝する緩衝機構と、備え、
前記緩衝機構は、前記車体と前記連結アームとの間に配置される
ことを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置。 A buffer mechanism for buffering vibration transmission to the vehicle body,
The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the buffer mechanism is disposed between the vehicle body and the connecting arm.

連結アームの車体に対する旋回角を検出する舵角センサと、備え、
前記舵角センサは、前記旋回軸上に配置される
ことを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置。

A rudder angle sensor for detecting a turning angle of the connecting arm with respect to the vehicle body,
The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the steering angle sensor is disposed on the turning axis.