JP2014061744A - Steering device and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、転舵装置およびこれを備える車両に関する。 The present invention relates to a steering device and a vehicle including the same.
各車輪の近くに配置された電動モータによって個々の車輪を独立回転させる車両が知られている（下記特許文献１および２参照）。特許文献１の車両では、車輪を回転可能に支持するアクスルに、減速機を介してホイールインモータが取り付けられていて、ホイールインモータの駆動力によって各車輪が独立回転するようになっている。特許文献２の車両では、車輪毎に設けられたモータの出力軸が、回動アームを介して車輪のハブシャフトに連結されていて、モータの駆動力が回動アームを経由してハブシャフトに伝達されることで、各車輪が独立回転するようになっている。
A vehicle is known in which individual wheels are independently rotated by an electric motor disposed near each wheel (see
特許文献１および２のようにモータの駆動力によって個々の車輪を独立回転させる構成は既に知られているが、モータの駆動力によって個々の車輪を独立転舵させる構成は知られていない。
一般的な転舵装置では、ラックアンドピニオン機構におけるラック軸（ラック軸の端部に連結されたタイロッドも含む）がナックルアームを介して左右の車輪のハブに連結されていて、ステアリングの操舵に伴ってラック軸が移動するのに連動して、左右の車輪が一緒に転舵する。
Although the structure which rotates each wheel independently by the driving force of a motor like
In a general steering device, the rack shaft (including tie rods connected to the ends of the rack shaft) in the rack and pinion mechanism is connected to the hubs of the left and right wheels via the knuckle arms, so that steering can be performed. Along with the movement of the rack shaft, the left and right wheels are steered together.
このような転舵装置の場合には、車輪の転舵角を大きくするとラック軸やナックルアームと車輪との干渉が生じ得るため、車輪の最大転舵角に限界がある。また、転舵角が大きくなる方向へラック軸が移動するのに伴ってラック軸とナックルアーム等とのリンク比が変化するので、転舵角がさらに大きくなるようにラック軸を引き続き移動させるためには、リンク比の変化に応じた大きな力が必要となる。 In the case of such a steering device, if the wheel turning angle is increased, the rack shaft or knuckle arm and the wheel may interfere with each other, and thus there is a limit to the maximum turning angle of the wheel. Also, since the link ratio between the rack shaft and the knuckle arm changes as the rack shaft moves in the direction in which the turning angle increases, the rack shaft is continuously moved so that the turning angle is further increased. Requires a large force according to the change in the link ratio.
この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、モータの駆動力によって個々の車輪を独立転舵させることができる転舵装置を提供することを主たる目的とする。
また、この発明は、モータの駆動力によって個々の車輪を独立転舵させる構成において、車輪の最大転舵角を増大させることができる転舵装置を提供することを別の目的とする。
The present invention has been made under such a background, and a main object of the present invention is to provide a steering device capable of independently turning individual wheels by the driving force of a motor.
Another object of the present invention is to provide a steering device capable of increasing the maximum turning angle of a wheel in a configuration in which individual wheels are independently turned by a driving force of a motor.
また、この発明は、モータの駆動力によって個々の車輪を独立転舵させる構成において、車輪を転舵させるために必要な駆動力の低減を図ることができる転舵装置を提供することをさらに別の目的とする。 The present invention further provides a steering device that can reduce the driving force required to steer the wheels in a configuration in which individual wheels are steered independently by the driving force of the motor. The purpose.
請求項１記載の発明は、車輪（３）の内周部（３Ａ）に設けられ、前記車輪を回転可能に支持するキャリア（１０）と、車体（２）に固定される固定部（２４）を備え、前記キャリアを支持するハウジング（１１）と、一端側（１２Ａ）が前記キャリアに固定され、他端側（１２Ｂ）が前記ハウジングに対して回動自在に取り付けられ、前記ハウジングに対して回動することにより、前記ハウジングに対する前記キャリアの向きを変位させる転舵軸（１２）と、前記ハウジングに保持され、前記転舵軸を回動させるための転舵用モータユニット（１３）とを含むことを特徴とする、転舵装置（４）である。
The invention according to
請求項２記載の発明は、前記転舵軸は、前記車輪の中央において車高方向（Ｘ）に延びるように設けられていることを特徴とする、請求項１記載の転舵装置である。
請求項３記載の発明は、前記転舵用モータユニットは、駆動力を減速して前記転舵軸に伝達する転舵用減速機（４１）を含むことを特徴とする、請求項１または２記載の転舵装置である。
The invention according to
The invention according to
請求項４記載の発明は、前記車輪の内周部において前記キャリアに保持され、前記車輪を回転駆動させるための駆動用モータユニット（５０）をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の転舵装置である。
請求項５記載の発明は、前記駆動用モータユニットは、駆動用モータ（５１）と、前記駆動用モータの駆動力を減速して前記車輪に伝達する駆動用減速機（５２）とを含むことを特徴とする、請求項４記載の転舵装置である。
Invention of
According to a fifth aspect of the present invention, the drive motor unit includes a drive motor (51), and a drive speed reducer (52) that decelerates the driving force of the drive motor and transmits it to the wheels. The steering apparatus according to
請求項６記載の発明は、前記駆動用減速機は、車輪と一体回転可能な内歯（１６）を有するハブ（１４）と、前記駆動用モータの出力軸（５３）に取り付けられ、前記内歯に噛み合う歯車（５６）とを含むことを特徴とする、請求項５記載の転舵装置である。
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の転舵装置を備えることを特徴とする、車両（１）である。
According to a sixth aspect of the present invention, the drive speed reducer is attached to a hub (14) having an internal tooth (16) that can rotate integrally with a wheel, and an output shaft (53) of the drive motor. 6. The turning device according to
A seventh aspect of the present invention is a vehicle (1) characterized by including the steering device according to any one of the first to sixth aspects.
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。 In addition, in the above, the numbers in parentheses represent reference numerals of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited by these reference numerals.
請求項１記載の発明によれば、転舵装置では、転舵用モータユニットによって、個々の車輪が転舵軸回りに回動（転舵）するので、転舵用モータユニットの駆動力によって個々の車輪を独立転舵させることができる。
ここで、車輪を支持するキャリアが、車輪の内周部に設けられていることから、ハウジングにおいてキャリアを支持する部分や転舵軸や転舵用モータユニットといった転舵装置のほとんどの部分を車輪の内周部に完全に収めることができる。そのため、転舵装置が車輪の転舵の邪魔にならない。よって、車輪の最大転舵角を増大させることができる。
According to the first aspect of the present invention, in the steering apparatus, the individual wheels are rotated (steered) around the steering shaft by the steering motor unit. The wheels can be steered independently.
Here, since the carrier that supports the wheel is provided on the inner peripheral portion of the wheel, most of the part of the steering device such as the part that supports the carrier in the housing and the turning shaft and the motor unit for turning is used as the wheel. It can fit completely in the inner periphery of the. Therefore, the steering device does not interfere with the wheel steering. Therefore, the maximum turning angle of the wheel can be increased.
また、この構成では、従来のラックアンドピニオン機構を用いずに、個々の車輪を転舵させることができるので、ラックアンドピニオン機構におけるラック軸とナックルアーム等とのリンク比の変化を考慮せずに済む。よって、当該リンク比の変化に起因して、転舵角を大きくさせるために大きな力が必要となることはない。そのため、車輪を転舵させるために必要な駆動力の低減を図ることができる。 Also, with this configuration, individual wheels can be steered without using a conventional rack and pinion mechanism, so changes in the link ratio between the rack shaft and the knuckle arm or the like in the rack and pinion mechanism are not considered. It will end. Therefore, a large force is not required to increase the turning angle due to the change in the link ratio. Therefore, it is possible to reduce the driving force necessary to steer the wheels.
請求項２記載の発明によれば、車輪の転舵中心が車輪の中央（重心位置近傍）において車高方向に延びているので、車輪に作用する外力の影響を極力小さく抑えることができる。
請求項３記載の発明によれば、転舵用モータユニットから出力されるトルクが小さくても、転舵用減速機によって当該トルクを増幅できるから、その分、低出力の小型の転舵用モータユニットを用いることができるので、転舵装置全体の小型化を図ることができる。これにより、転舵装置が一層車輪の転舵の邪魔にならないので、車輪の最大転舵角をさらに増大させることができる。
According to the invention described in
According to the third aspect of the present invention, even if the torque output from the steering motor unit is small, the torque can be amplified by the steering reduction gear. Since the unit can be used, the entire steering apparatus can be reduced in size. Thereby, since the steering device does not interfere with the steering of the wheel, the maximum steering angle of the wheel can be further increased.
請求項４記載の発明によれば、転舵装置では、個々の車輪を独立転舵させるだけでなく、駆動用モータユニットによって個々の車輪を独立回転させることができる。
請求項５記載の発明によれば、駆動用モータから出力されるトルクが小さくても、駆動用減速機によって当該トルクを増幅できるから、その分、低出力の小型の駆動用モータを用いることができるので、転舵装置全体の小型化を図ることができる。これにより、転舵装置が一層車輪の転舵の邪魔にならないので、車輪の最大転舵角をさらに増大させることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, in the steering device, not only the individual wheels can be independently steered, but the individual wheels can be independently rotated by the drive motor unit.
According to the fifth aspect of the present invention, even if the torque output from the driving motor is small, the torque can be amplified by the driving speed reducer. Therefore, a small driving motor with low output can be used accordingly. As a result, the entire steering apparatus can be reduced in size. Thereby, since the steering device does not interfere with the steering of the wheel, the maximum steering angle of the wheel can be further increased.
請求項６記載の発明によれば、内歯を有するハブと内歯に噛み合う歯車とによって、駆動用減速機を簡素に構成することができる。
請求項７記載の発明によれば、モータの駆動力によって個々の車輪を独立転舵させることができるうえに、車輪の最大転舵角を増大させることができ、さらに車輪を転舵させるために必要な駆動力の低減を図ることができる車両を提供することができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the drive speed reducer can be simply configured by the hub having the internal teeth and the gear meshing with the internal teeth.
According to the seventh aspect of the invention, the individual wheels can be independently steered by the driving force of the motor, the maximum steered angle of the wheels can be increased, and the wheels are steered. A vehicle capable of reducing the required driving force can be provided.
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る車両１の模式的な平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図４は、車輪３の平断面図である。
なお、以下では、図１における車両１の姿勢を基準として、車両１の方向を規定する。具体的には、図１では、紙面左側が車両１の左側で、紙面右側が車両１の右側で、紙面上側が車両１の前側で、紙面下側が車両１の後側である。図１の左右方向が車両１の車幅方向である。図示された太線矢印は、車両１の進行方向を示している。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic plan view of a
In the following, the direction of the
図１を参照して、車両１は、車体２と、車体２の前側および後側のそれぞれに左右１対ずつ設けられる計４つの車輪３と、各車輪３の内周部３Ａに設けられる転舵装置４とを主に備えている。
各車輪３は、車体２側に開放された円筒状のホイール５と、ホイール５に対して外嵌される環状のタイヤ６とを含んでいる。各車輪３では、ホイール５の内周面に囲まれた空間が、内周部３Ａである。
Referring to FIG. 1, a
Each
この車輪３では、４つの車輪３における２つの後輪３Ｒが、駆動力を受けて回転する駆動輪であり、残り２つの前輪３Ｆが、車両１の進行に伴って、路面との摩擦によって回転する従動輪であるものとする。なお、前輪３Ｆが駆動輪であって後輪３Ｒが従動輪である構成や、全ての車輪３が駆動輪または従動輪である構成にも本発明は適用可能である。
図２は、従動輪（ここでは前輪３Ｆ）の縦断面を示しており、図３は、駆動輪（ここでは後輪３Ｒ）の縦断面を示している。
In this
FIG. 2 shows a longitudinal section of a driven wheel (here,
図２および図３を参照して、いずれの車輪３においても、内周部３Ａに設けられる転舵装置４は、キャリア１０と、ハウジング１１と、転舵軸１２と、転舵用モータユニット１３とを含んでいる。
ここで、各車輪３のホイール５は、タイヤ６が外嵌される円周壁５Ａと、円周壁５Ａの軸線方向一端（車体２側に開放された側とは反対側の端）を塞ぐ円板状の端壁５Ｂとを一体的に含んでいる。この端壁５Ｂの内側面（ホイール５の内部空間に臨む面）には、円板状のハブ１４が同軸状に固定されている。そのため、ハブ１４は、車輪３と一体回転可能である。従動輪のハブ１４（図２参照）は、駆動輪のハブ１４（図３参照）よりも相対的に小径であるが、いずれのハブ１４にも、円中心位置から車体２側へハブ１４の軸方向（車輪３の軸方向でもある）に沿って突出する円柱状の支軸１５が一体的に設けられている。また、駆動輪のハブ１４（図３参照）の外側周縁部は、円周壁５Ａの手前まで延びてから車体２側へ略直角に折り曲げられていて、当該外側周縁部において折り曲げられた部分の内周面には、全周に亘って内歯１６が形成されている。内歯１６は、当該内周面の周方向に沿って並ぶ多数のギヤ歯１６Ａで構成されている。
With reference to FIGS. 2 and 3, in any
Here, the
キャリア１０は、車輪３の内周部３Ａに設けられている。キャリア１０は、車輪３の内周部３Ａ（ホイール５の内部空間）に完全に収容され得る大きさを有しており、その形状は、任意に設定できる。ただし、キャリア１０には、ハブ１４に臨む面に、凹状の受け部１７が形成されているとともに、車輪３の軸方向中央近傍に一致する位置に、車両１の車高方向（上下方向と同じ）Ｘに延びる挿通穴１８が形成されている。なお、挿通穴１８は、キャリア１０を貫通しても貫通しなくてもよい。
The
図２を参照して、従動輪のキャリア１０は、受け部１７の下側から車体２側へ延びる延設部１９と、延設部１９から車高方向Ｘにおける上方ヘ突出する円柱状の突出部２０とを一体的に含んでいて、突出部２０の上端面の円中心位置に、下方へ窪むように挿通穴１８が形成されている。
図３を参照して、駆動輪のキャリア１０は、受け部１７の下側から車体２側へ延びる下延設部２１と、受け部１７の上側から車体２側へ延びる上延設部２２とを一体的に含んでいる。上延設部２２には、車輪３の軸方向に上延設部２２を貫通する円筒状の貫通孔３６が形成されている。駆動輪のキャリア１０における挿通穴１８は、下延設部２１と、上延設部２２において貫通孔３６より下側の部分とを連続して貫通するように形成されている。
With reference to FIG. 2, the
Referring to FIG. 3,
図２および図３を参照して、各車輪３では、キャリア１０の受け部１７に、軸受３７を介してハブ１４の支軸１５が嵌め込まれていて、これによって、車輪３は、キャリア１０によって回転可能に支持されている。なお、各車輪３は、転舵装置４においてキャリア１０の受け部１７以外の部分とは常に非接触である。
ハウジング１１は、キャリア１０を支持するものである。ハウジング１１は、車輪３の内周部３Ａ内に収まって実際にキャリア１０を支持する支持部２３と、支持部２３から延設されて内周部３Ａの外側へはみ出して、車体２に固定される固定部２４とを一体的に備えている。
With reference to FIGS. 2 and 3, in each
The
図２を参照して、従動輪の支持部２３は、車高方向Ｘに延びる円筒状であって、その内部空間は、上下両端において開放されている。支持部２３の内部空間は、車高方向Ｘの途中に設けられた円板状の隔壁２５によって、下側の下収容室２６と上側の上収容室２７とに二分されている。隔壁２５の円中心位置には、隔壁２５を車高方向Ｘに貫通する貫通孔２８が形成されている。下収容室２６にはキャリア１０の突出部２０が下から嵌め込まれている。突出部２０と下収容室２６における支持部２３の内周面との間には、軸受２９が介挿されていて、ハウジング１１は、キャリア１０を回転自在に支持している。この状態で、突出部２０の挿通穴１８と、隔壁２５の貫通孔２８とは、車高方向Ｘから見て一致している。
With reference to FIG. 2, the
図３を参照して、駆動輪の支持部２３は、キャリア１０よりも車体２側において車高方向Ｘに延びる縦支持部３０と、縦支持部３０の上端からキャリア１０側へ延びる上支持部３１と、縦支持部３０の下端からキャリア１０側へ延びる下支持部３２とを一体的に含んでいる。車高方向Ｘにおいて、キャリア１０の下延設部２１と上延設部２２との間に上支持部３１が配置され、上支持部３１と下支持部３２との間に下延設部２１が配置されている。上支持部３１および下支持部３２のそれぞれにおいて、車高方向Ｘから見てキャリア１０（下延設部２１および上延設部２２のそれぞれ）の挿通穴１８と重なる位置には、上支持部３１および下支持部３２のそれぞれを車高方向Ｘにおいて貫通する貫通孔３３が形成されている。
Referring to FIG. 3, the
図２および図３を参照して、いずれの車輪３においても、固定部２４は、支持部２３の下端部から車体２側へ延びており、固定部２４において車体２側の端部と車体２とは、ショックアブソーバー３８を介して連結されている。そのため、各車輪３は、自身の内周部３Ａに設けられた転舵装置４と、ショックアブソーバー３８とを介して車体２に連結されている。なお、各車輪３は、従来のサスペンションアーム（図示せず）を介して車体２に連結されていてもよく、その場合、固定部２４に、サスペンションアームが取り付けられる。
With reference to FIGS. 2 and 3, in any of the
転舵軸１２は、車高方向Ｘに延びる細長い円柱状であって、１つの車輪３に対して１本設けられている。
図２に示す従動輪の場合、転舵軸１２は、ハウジング１１の支持部２３内において、下収容室２６および上収容室２７の両方に跨るように配置されている。転舵軸１２は、隔壁２５の貫通孔２８に挿通され、キャリア１０の突出部２０の挿通穴１８に対して上から嵌め込まれている。このとき、転舵軸１２の一端側（ここでは下端側）１２Ａは、挿通穴１８に対して圧入される等によってキャリア１０に固定されている。一方、転舵軸１２では、他端側（ここでは上端側）１２Ｂが、隔壁２５の貫通孔２８に挿通されていて、当該他端側１２Ｂと隔壁２５において貫通孔２８を縁取る部分との間には軸受３４が介挿されている。そのため、転舵軸１２の当該他端側１２Ｂは、隔壁２５（つまり、ハウジング１１）に対して回動自在に取り付けられている。ここで、他端側１２Ｂにおいて隔壁２５よりも上側の部分は、上収容室２７内に配置されている。
The steered
In the case of the driven wheel shown in FIG. 2, the steered
以上により、従動輪の場合、ハウジング１１は、軸受２９を介してキャリア１０の突出部２０（キャリア１０全体）を回動自在に支持しているとともに、転舵軸１２を介してキャリア１０全体を回動自在に支持している。
図３に示す駆動輪の場合、転舵軸１２は、キャリア１０の下延設部２１および上延設部２２の各挿通穴１８と、ハウジング１１の上支持部３１および下支持部３２の各貫通孔３３とに挿通されている。このとき、転舵軸１２は、各挿通穴１８に対して圧入される等によってキャリア１０に固定されている。特に、転舵軸１２の一端側（ここでは上端側）１２Ａは、上延設部２２の挿通穴１８に挿通（圧入）されることによってキャリア１０に固定されている。また、転舵軸１２において各貫通孔３３に挿通された部分と、上支持部３１および下支持部３２のそれぞれにおいて貫通孔３３を縁取る部分との間には、軸受３５が介挿されている。そのため、転舵軸１２は、ハウジング１１に対して回動可能に取り付けられている。特に、転舵軸１２の他端側（ここでは下端側）１２Ｂは、軸受３５を介して下支持部３２の貫通孔３３に挿通されることによって、ハウジング１１に対して回動自在に取り付けられている。
As described above, in the case of a driven wheel, the
In the case of the drive wheel shown in FIG. 3, the steered
以上により、駆動輪の場合、ハウジング１１は、転舵軸１２を介してキャリア１０全体を回動自在に支持している。
図２および図３を参照して、従動輪および駆動輪のいずれにおいても、転舵軸１２は、ハウジング１１に対して自身の軸中心周りに回動することによって、ハウジング１１に対するキャリア１０（ハブ１４および車輪３も含む）の向きを変位させることができる。ここで、従動輪および駆動輪のいずれにおいても、転舵軸１２が挿通される挿通穴１８は、車輪３の軸方向中央近傍に一致する位置で車高方向Ｘに延びていることから、転舵軸１２は、車輪３の中央において車高方向Ｘに延びるように設けられている。
As described above, in the case of driving wheels, the
Referring to FIGS. 2 and 3, in both the driven wheel and the drive wheel, the steered
転舵用モータユニット１３は、転舵軸１２を回動させるものである。転舵用モータユニット１３は、図２に示す従動輪の場合には転舵用モータ４０を含み、図３に示す駆動輪の場合には転舵用モータ４０および転舵用減速機４１を含む。転舵用モータ４０は、車体２から電力を受けて駆動力を発生する電動モータである。
図２に示す従動輪の場合、転舵用モータ４０は、ハウジング１１の支持部２３における上収容室２７内に収容されている。そのため、転舵用モータ４０（転舵用モータユニット１３）は、ハウジング１１によって保持されている。なお、支持部２３の上端において開放された部分は、蓋６０によって塞がれていて、上収容室２７内の転舵用モータ４０に外部からの異物が付着しないようになっている。転舵用モータ４０は、転舵軸１２の前述した他端側１２Ｂに対して外嵌されて固定される環状のロータ４２と、上収容室２７における支持部２３の内周面に対して内嵌されて固定される環状のステータ４３とを含んでいる。ステータ４３は、ロータ４２を非接触で取り囲んでいる。車体２側から転舵用モータ４０に電力が供給されると。ロータ４２が回転する。なお、ここでの「回転」には、３６０°未満の「回動」も含まれる。これにより、ロータ４２と一体化された転舵軸１２が、キャリア１０および車輪３を伴って回動する。よって、車輪３（従動輪）の転舵が達成される。
The steered
In the case of the driven wheel shown in FIG. 2, the
図３に示す駆動輪の場合、転舵用モータ４０は、ハウジング１１の支持部２３における縦支持部３０において車体２側に臨む面に固定されている。そのため、転舵用モータ４０（転舵用モータユニット１３）は、ハウジング１１によって保持されている。転舵用モータ４０の出力軸４４は、縦支持部３０を貫通しており、その先端が、縦支持部３０においてキャリア１０を臨む面から露出されている。出力軸４４の先端には、平歯車４５が同軸状で固定されている。
In the case of the drive wheel shown in FIG. 3, the
転舵用減速機４１は、歯車軸４６と、平歯車４７と、第１傘歯車４８と、第２傘歯車４９とを含む。歯車軸４６は、縦支持部３０からキャリア１０側へ向けて転舵用モータ４０の出力軸４４と平行に延びている。歯車軸４６では、根元側（縦支持部３０側）に対して平歯車４７が同軸状で固定されていて、先端（キャリア１０側の先端）に対して、第１傘歯車４８が同軸状で固定されている。平歯車４７は、転舵用モータ４０の平歯車４５と噛み合っている。第２傘歯車４９は、キャリア１０の下延設部２１よりやや上方位置において、転舵軸１２に対して同軸状となるように転舵軸１２に固定されており、この状態で第１傘歯車４８と噛み合っている。転舵用減速機４１では、全ての部分（厳密には、第２傘歯車４９以外の部分）が、縦支持部３０（ハウジング１１）によって保持されている。
The steered
車体２側から転舵用モータ４０に電力が供給されると。転舵用モータ４０が駆動力（回転力）を発生する。この駆動力は、出力軸４４の平歯車４５から転舵用減速機４１へと出力された後に、転舵用減速機４１（平歯車４７、第１傘歯車４８および第２傘歯車４９）によって減速されてから転舵軸１２に伝達される。減速された駆動力が伝達された転舵軸１２は、キャリア１０および車輪３を伴って回動する。よって、車輪３（駆動輪）の転舵が達成される。
When electric power is supplied to the
このように、図２および図３に示す各車輪３の転舵装置４では、転舵用モータユニット１３によって、個々の車輪３が転舵軸１２回りに回動（転舵）するので、転舵用モータユニット１３の駆動力によって個々の車輪３を独立転舵させることができる。
ここで、車輪３を支持するキャリア１０が、車輪３の内周部３Ａに設けられていることから、ハウジング１１においてキャリア１０を支持する部分（支持部２３）や転舵軸１２や転舵用モータユニット１３といった転舵装置４のほとんどの部分を車輪３の内周部３Ａに完全に収めることができる。
Thus, in the
Here, since the
そのため、いずれの車輪３においても、転舵装置４が車輪３の転舵の邪魔にならない。よって、図４に示すように、転舵角が零の中立位置Ｎにある車輪３（実線で示した車輪３を参照）は、ハウジング１１の固定部２４に接触しない範囲で、左右両側へ大きく転舵することができる（左側へ転舵した車輪３は２点鎖線部分であり、右側へ転舵した車輪３は１点鎖線部分）。そのため、従来のラックアンドピニオン機構で左右の車輪３を同期させながら転舵させる構成に比べて、ラックアンドピニオン機構（特にタイロッド）が存在しない分、中立位置Ｎを基準とする左側への最大転舵角θＬおよび右側への最大転舵角θＲのそれぞれを増大させることができる。
Therefore, the
また、この構成では、従来のラックアンドピニオン機構を用いずに、個々の車輪３を転舵させることができるので、ラックアンドピニオン機構におけるラック軸とナックルアーム等とのリンク比の変化を考慮せずに済む。よって、当該リンク比の変化に起因して、転舵角を大きくさせるために大きな力が必要となることはない。そのため、車輪３を転舵させるために必要な駆動力の低減を図ることができる。また、その分、低出力の小型の転舵用モータユニット１３（図２および図３参照）を用いることができるので、転舵装置４全体の小型化を図ることができる。
Further, in this configuration, since the
また、前述したように車輪３の転舵中心が車輪３の中央（重心位置近傍）において車高方向Ｘに延びているので、車輪３に作用する外力の影響を極力小さく抑えることができる。特に、本実施形態の場合には、左右の車輪３がラック軸等で連結されていないので、路面の影響等によって各車輪３が不意に転舵することが想定されるが、このように車輪３に作用する外力の影響を極力小さく抑えることによって、各車輪３（換言すれば車両１全体）の直進性が損なわれることを極力防止できる。
Further, as described above, since the turning center of the
そして、図３に示す駆動輪の場合、転舵用モータユニット１３（転舵用モータ４０）から出力されるトルクが小さくても、転舵用減速機４１によって当該トルクを増幅できるから、その分、低出力の小型の転舵用モータユニット１３を用いることができるので、転舵装置４全体の小型化を図ることができる。これにより、転舵装置４が一層車輪３の転舵の邪魔にならないので、車輪３の最大転舵角をさらに増大させることができる。
In the case of the drive wheel shown in FIG. 3, even if the torque output from the steering motor unit 13 (steering motor 40) is small, the torque can be amplified by the
また、図４を参照して、各車輪３では、転舵軸１２（車輪３の転舵中心）が平面視における車輪３内に位置することから、車輪３と転舵中心とのオフセット量を小さく抑えることができるので、その分、車輪３を転舵させるために必要な駆動力の低減を図ることができ、低出力の小型の転舵用モータユニット１３を用いることができる。
そして、このような転舵装置４を備える車両１では、電動モータ（転舵用モータ４０）の駆動力によって個々の車輪３を独立転舵させることができるうえに、車輪３の最大転舵角を増大させることができ、さらに車輪３を転舵させるために必要な駆動力の低減を図ることができる。さらに、車両１では、ラックアンドピニオン機構を用いずに済む分、小型で自由度の高いサスペンションレイアウト（サスペンションや各車輪３のレイアウト）を実現できる。
In addition, referring to FIG. 4, in each
And in the
そして、図３を参照して、駆動輪の場合における転舵装置４は、駆動用モータユニット５０をさらに含む。駆動用モータユニット５０は、駆動輪を回転駆動させるためのものであり、車輪３の内周部３Ａにおいてキャリア１０に保持されている。詳しくは、駆動用モータユニット５０は、駆動用モータ５１と駆動用減速機５２とを含む。
駆動用モータ５１は、電動モータであり、キャリア１０の上延設部２２に対して車体２側から固定されている。駆動用モータ５１の出力軸５３は、上延設部２２の貫通孔３６に挿通されていて、出力軸５３の先端は、貫通孔３６からハブ１４側にはみ出ている。出力軸５３と上延設部２２において貫通孔３６を区画する内周面との間には軸受５４が介挿されている。これにより、出力軸５３は、上延設部２２（キャリア１０）によって回転自在に支持されている。なお、出力軸５３は、途中において分割されていて、出力軸５３において分割されたもの同士が自在継手５５によって連結されていてもよい。
And with reference to FIG. 3, the
The
駆動用減速機５２は、前述したハブ１４と、歯車５６とを含む。歯車５６は、平歯車であり、駆動用モータ５１の出力軸５３の先端に対して同軸状に取り付けられ（固定され）、ハブ１４の内歯１６（内歯１６における周上１箇所）に対して径方向内側から噛み合っている。
車体２側から駆動用モータ５１に電力が供給されると、駆動用モータ５１が駆動力（回転力）を発生する。この駆動力は、出力軸５３から駆動用減速機５２へと出力された後に、駆動用減速機５２（歯車５６および内歯１６）によって減速されてからハブ１４および車輪３に伝達される。これにより、車輪３は、自身の軸中心周りに回転する。よって、車輪３（駆動輪）の回転が達成される。なお、ハブ１４が、駆動用モータ５１のロータを兼ねていて、駆動用モータ５１に電力が供給されると、ロータを兼ねるハブ１４が車輪３を伴って回転する構成もあり得る。
The
When electric power is supplied from the
このように、駆動輪の転舵装置４では、個々の車輪３を独立転舵させるだけでなく、駆動用モータユニット５０によって個々の車輪３を独立回転させることができる。
また、駆動用モータユニット５０では、駆動用モータ５１から出力されるトルクが小さくても、駆動用減速機５２によって当該トルクを増幅できるから、その分、低出力の小型の駆動用モータ５１を用いることができるので、転舵装置４全体の小型化を図ることができる。これにより、転舵装置４が一層車輪３の転舵の邪魔にならないので、車輪３の最大転舵角をさらに増大させることができる。
Thus, in the drive
In the
そして、内歯１６を有するハブ１４と内歯１６に噛み合う歯車５６とによって、駆動用減速機５２を簡素かつ小型に構成することができる。
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、転舵軸１２は、車高方向Ｘに対して若干傾斜していてもよい。ただし、中立位置Ｎの車輪３が勝手に転舵しないように、中立位置Ｎにあるときにおける車輪３の転舵角は零であることが好ましい（図４参照）。
The
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made within the scope of the claims.
For example, the turning
また、図２に示す従動輪の転舵用モータユニット１３においても、駆動輪の場合と同様に、転舵用減速機４１（構造は同じでなくてもよい）が設けられていて、転舵用モータ４０の駆動力が転舵用減速機４１で減速されてから転舵軸１２に伝達されてもよい。
また、図３を参照して、転舵用減速機４１や駆動用減速機５２は、図示した構造以外の構造であってもよい。たとえば、駆動用減速機５２では、内歯１６と歯車５６との間に別の歯車を介在させてもよい。
Also, the steered
Further, referring to FIG. 3, the steered
１…車両、２…車体、３…車輪、３Ａ…内周部、４…転舵装置、１０…キャリア、１１…ハウジング、１２…転舵軸、１２Ａ…一端側、１２Ｂ…他端側、１３…転舵用モータユニット、１４…ハブ、１６…内歯、２４…固定部、４１…転舵用減速機、５０…駆動用モータユニット、５１…駆動用モータ、５２…駆動用減速機、５３…出力軸、５６…歯車、Ｘ…車高方向
DESCRIPTION OF
Claims (7)
車体に固定される固定部を備え、前記キャリアを支持するハウジングと、
一端側が前記キャリアに固定され、他端側が前記ハウジングに対して回動自在に取り付けられ、前記ハウジングに対して回動することにより、前記ハウジングに対する前記キャリアの向きを変位させる転舵軸と、
前記ハウジングに保持され、前記転舵軸を回動させるための転舵用モータユニットとを含むことを特徴とする、転舵装置。 A carrier provided on the inner periphery of the wheel and rotatably supporting the wheel;
A housing that includes a fixing portion that is fixed to the vehicle body, and supports the carrier;
One end side is fixed to the carrier, and the other end side is rotatably attached to the housing, and a turning shaft that displaces the direction of the carrier relative to the housing by rotating with respect to the housing;
A steering apparatus, comprising: a steering motor unit that is held by the housing and rotates the steering shaft.
車輪と一体回転可能な内歯を有するハブと、
前記駆動用モータの出力軸に取り付けられ、前記内歯に噛み合う歯車とを含むことを特徴とする、請求項５記載の転舵装置。 The drive speed reducer is
A hub having internal teeth that can rotate integrally with the wheel;
The steering apparatus according to claim 5, further comprising a gear attached to an output shaft of the drive motor and meshing with the internal teeth.
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