JPH04232182A - 車輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車輪を操舵することので
きる車両における車両操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車においては、車両旋回時等
に前輪を操舵するとともに後輪をも操舵する、いわゆる
四輪操舵（４ＷＳ）機構を取り入れた車両が出現してき
ている。このように四輪操舵機構によれば、高速走行時
にレーンチェンジ等のために車両が旋回するとき、前輪
と後輪とを同位相に操舵することにより、車体を進行方
向に対して内側に大きく向けることなく求心力を発生す
ることができる。このため、車体の揺れが少なくなるの
で、走行安定性を向上させることができる。また、低速
走行時において、例えば車庫入れ等のための小回り走行
を行うために前輪と後輪とを逆位相に操舵したり、縦列
駐車等のための平行移動を行うために前輪と後輪とを同
位相に操舵することにより、機動性を向上させることが
できるようになる。

【０００３】ところで、四輪車が滑らかに旋回するため
には四輪とも同じ旋回中心を持つことが必要である。そ
のために従来のステアリング機構では、例えば、ナック
ルアームとタイロッドとを備えたステアリングリンク機
構が採用されている。

【０００４】図６に示すように、このステアリングリン
ク機構は、タイロッドエンド０１ａによって、タイロッ
ド０１とナックルアーム０２とを相対回動自在に連結し
、ナックルアーム０２の他端を左右車輪のキングピン０
３に連結する構造になっている。そして、このステアリ
ングリンク機構のタイロッド０１に、例えばラックアン
ドピニオン、ウォーム歯車あるいは油圧シリンダを介し
てステアリングハンドルによる旋回トルクを伝えること
により、このタイロッド０１を左右に移動させる。する
と、このタイロッド０１の左右動によりナックルアーム
０２が回動し、左右の車輪が左右に操舵されるようにな
る。

【０００５】しかしながら、このようなステアリングリ
ンク機構では、図６に示すように、タイロッド０１とナ
ックルアーム０２とが一直線上になると、それ以上は車
輪を操舵することができなくなる。すなわち、この状態
が車輪操舵の可能な限界であり、その操舵角αの限界角
度は、通常４５°前後である。このように車輪操舵に限
界があると、小回りのための操舵が制限されてしまう。

【０００６】また、仮に車輪の操舵角αをこのような限
界角度を超えて、例えば９０°まで旋回可能にした場合
でも、操舵角を９０°にすると、車体に設けられた駆動
源からの駆動力によっては車輪を駆動させることができ
なくなるという問題が生じてしまう。

【０００７】そこで、本出願人は図７に示すようにハン
ドルの操舵角をリンク機構１００等を介してメカニカル
に車輪１０１に伝達するにあたって、増速ギヤ１０３で
増速して、９０°以上の操舵ができるようにするととも
に各車輪１０１に独立して走行用駆動モータ１０２を設
け、車輪１０１を９０°操舵したときに駆動モータによ
って回転駆動することができるような機構を先に発明し
て、特許出願している（特願昭６３−１６５４９８号）
。なお、図７において、ブレーキ機構１０６の下部に配
置されているのが車輪操舵用モータ１０７である。

【０００８】そこで、このような増速ギヤ１０３を用い
たステアリング機構を前輪および後輪に用いれば、前輪
と共に後輪をも９０°操舵することができ、車両を小回
り走行させたり、真横へ平行移動させたりすることが可
能となる。

【０００９】また、図８（特開昭５９−１９００５６号
）あるいは図９（特開昭５９−１９９３５８号）に示す
ような四輪操舵機構が知られている。図８の例は操舵用
ウォームギヤ１１１の駆動力がウォームホィール１１０
、ギヤ１１２、１１３を介してギヤ１１３にスプライン
係合するステアリング軸１１４に伝わり、車輪１１５の
操舵方向を決めるものである。また、図９に示す例は操
舵用モータ１２１により駆動されるウォームギヤ１２２
によりウォームホィール１２３、プーリ１２４等を介し
て車輪１２５を操舵するものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術はいずれ
も車輪の操舵機構が車輪の上部に大きく張り出していて
、その上部に車体フレームを設けた構成となっているの
で、車体フレームを低い位置に置くことができない。 また、本出願人の前記特許出願に係る発明は図７に示す
ように増速ギヤ１０３の増速比を大きくすれば操舵角は
それだけ大きくとれる。例えば、二倍の増速比がとれれ
ば、操舵角ステアリング機構の実際の操舵角が４５°で
あっても車輪１０１は９０°の操舵角が採れる。しかし
、増速用内歯歯車の径が限られるので実際には二倍の増
速比が得られる増速ギヤ１０３の構成が採用できない。 また、増速ギヤ１０３およびナックルアーム１０４を低
い位置に取り付けようとすると、車輪１０１を支える２
個のベアリング１０５の距離が近くなり、車輪１０１の
前後、左右方向の剛性が低くなるという問題が生ずる。 また、リンク機構１００を使ったステアリング機構では
、操舵用モータ１０７の車輪１０１からの入力による回
転を防止するため、ブレーキ機構１０６を設けなければ
ならなかった。

【００１１】また、リンク機構１００を用いたステアリ
ング機構では左右輪の操舵角はある一定の関係をもつた
め、小回りと平行移動を両立できないという欠点がある
。すなわち、例えば車両を小回り走行させるときには、
後輪を前輪に対して逆位相に操舵する必要があるのに対
して、車両を所望の方向に平行移動させるときには、後
輪を前輪に対して同位相に操舵する必要がある。 しかも、その前後輪の操舵角比の絶対値の大きさも小回
り走行と平行移動とで変える必要があるばかりでなく、
同じ小回り走行あるいは平行移動でも、前輪の操舵角の
大きさに応じてこの操舵角比の絶対値を変える必要があ
る。

【００１２】さらに、図７に示す例では、タイロッド１
０８を車体フレーム１０９を貫通して設ける必要がある
ため、車体フレーム１０９に穴をあけなければならなか
った。

【００１３】また、図８、図９に示すウォームギヤ機構
を使用した操舵装置ではそれぞれに車輪１１５、１２５
上部にウォームギヤ１１１、１２２があるため、ウォー
ムホィールハウスを低い位置におくことができなかった
。

【００１４】そこで、本発明の目的は、増速機構を用い
なくても任意の大きさの操舵角が採れ、小回り、平行移
動の両立が可能で、しかも車両フレームを低い位置に置
くことができる車輪操舵装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、次の構成を採用する。

【００１６】すなわち、車体に弾性支持され、ウォーム
ギヤと該ウォームギヤ駆動モータとを備えた車輪支持部
材と、該支持部材に上下二箇所で軸受により回動自在に
支持され、かつ前記支持部材のウォームギヤに噛合する
ウォームホィールを前記軸受間に備えた車輪操舵軸と、
該車輪操舵軸の前記支持部材による回動支持側端部とは
反対側の端部に支持される車輪と、を各車輪まわりに設
けたことを特徴とする車輪操舵装置である。

【００１７】

【作用および発明の効果】ウォームギヤ機構により操舵
軸は支持部材に対して回動自在となり、車輪は９０°以
上にわたり、当該支持部材に当接しない範囲で回転でき
る。各車輪が互いに独立に回転できるので小回り、平行
移動が自由に行える。

【００１８】また、支持部材と操舵軸の連結は上下２ケ
所の軸受とウォームギヤを備えるスペースがあればよい
のでコンパクトになる。さらに、支持部材と操舵軸は上
下２ケ所の軸受の中間にウォームギヤ機構により連結さ
れるため、両者の軸受間の長さを短くする必要がなく、
車輪支持用の剛性が上がる。また、ウォームギヤ機構を
採用したことにより減速比を大きく採れることができ、
ウォームギヤの自動締りのためウォームギヤ駆動モータ
にブレーキを設ける必要がないので、該モータをコンパ
クトにできる。また、操舵軸のウォームホィール径を増
速ギヤの外歯歯車より大きくすることができるため、バ
ックラッシュによるギヤ間のガタツキを減少させること
ができる。

【００１９】さらに、該車輪操舵軸の支持部材による回
動支持側端部とは反対側の端部に車輪が支持されるので
、操舵軸と車輪とを並列的に配置でき、車輪操舵軸は車
輪外径部より下位に配置することが可能となり、車体フ
レームからの干渉を防ぐことができる。

【００２０】また、車輪の接地点と操舵軸の軸心の延長
線上の接点との間の長さ（軸間距離）を小さくすること
がハンドル操舵が軽くできる要件であるが増速ギヤを用
いないので、その分前記軸間距離を小さくすることがで
きる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面と共に説明する
。図１は本実施例の操舵装置が車体に装着された状態で
の概略図であり、図２は図１の（Ａ）部分断面図であり
、図２は図１の（Ｂ）部分断面図である。図４は図２の
Ｉ−Ｉ線断面図であり、図５は図４のＩＩ−ＩＩ線断面
図である。

【００２２】図２、３に示されているように、車体フレ
ーム１に、車軸式サスペンション２のショックアブソー
バ３の上端が支持されている。またショックアブソーバ
３には、車輪駆動用モータ５を支持する支持部材６が設
けられており、この支持部材６には、ウォームギヤ７お
よび該ウォームギヤ７を駆動させる操舵用モータ９（図
４、図５）が備えられている。また、支持部材６には孔
８がショックアブソーバ３と平行的に穿設されている。 該孔８には、操舵軸１０が上下２つの軸受１１、１２に
より孔８の中心軸まわりに回転自在に支持されている。 操舵軸１０の上下の軸受１１、１２の間には支持部材６
のウォームギヤ７と噛合するウォームホィール１３が設
けられている。こうして、操舵軸１０およびこれと一体
になった車輪１５が図４に示す車輪の位置（イ）〜（ハ
）の範囲内で回動される。

【００２３】図５に示すように、操舵軸１０の下端側に
は車輪駆動用モータ５のモータケース２０が取り付けら
れている。その場合、このモータケース２０における操
舵軸１０の筒状部材１０ａの取付面２０ａは操舵軸１０
の中心軸１０ｂと直交する傾斜面に形成されている。モ
ータケース２０内には、このモータケース２０に固定さ
れたステータ２１、モータ回転軸２２に固定されたロー
タ２３、プラネタリ減速ギヤ２４等が配設されている。 そして、ステータ２１、モータ回転軸２２およびロータ
２３によって車輪駆動用モータ５が構成されている。

【００２４】また、モータ回転軸２２の一端は出力軸２
５の他端に嵌合しており、これらモータ回転軸２２と出
力軸２５とは同一軸上に配設されている。そして、両軸
２２、２５の嵌合部にはプラネタリ減速ギヤ２４が配設
されていて、モータ回転軸２２からプラネタリ減速ギヤ
２４を介して出力軸２５に動力が減速されて伝達される
ようになっている。さらに、出力軸２５の他端には、ホ
ィール２６および車輪１５が取り付けられている。この
ようにして、車輪駆動用モータ５と車輪１５とが一体に
組み合わされて構成されている。この車輪駆動用モータ
５により、車輪１５の操舵角に左右されずに車輪１５を
回転駆動することができるようになる。その場合、操舵
軸１０の中心軸１０ｂが車輪１５の操舵における回転中
心軸となっている。

【００２５】このように配設された車輪駆動用モータ５
、軸受１１、１２、ウォームギヤ機構７、１３等は、図
示しないが、左右の車輪に対して左右対称にかつ同じ構
成で配設されている。

【００２６】こうして、ウォームギヤ機構７、１３によ
り操舵軸１０は支持部材６に対して回動自在となり、車
輪１５は９０°以上にわたり、当該支持部材に当接しな
い範囲で回転できる。各車輪１５が互いに独立に回転で
きるので小回り、平行移動が自由に行える。

【００２７】また、支持部材６と操舵軸１０の連結は上
下２ケ所の軸受１１、１２とウォームギヤ７を備えるス
ペースがあればよいのでコンパクトになり、また、支持
部材６と操舵軸１０は上下２ケ所の軸受１１、１２の中
間にウォームギヤ機構７、１３により連結されるため、
両者の軸受１１、１２間の長さを短くする必要がなく、
車輪１５支持の剛性が上がる。

【００２８】さらに、ウォームギヤ機構７、１３を採用
したことにより減速比が大きく採れ、ウォームギヤの自
動締りのためウォームギヤを駆動する操舵用モータ９に
ブレーキを設ける必要がないので、該モータ９をコンパ
クトにできる。また、操舵軸１０のウォームホィール径
を大きくすることができるため、バックラッシュによる
ギヤ間のガタツキを減少させることができる。

【００２９】さらに、該車輪操舵軸１０の支持部材６に
よる回動支持側端部とは反対側の端部にあるモータケー
ス２０に車輪１５が支持されるので、操舵軸１０と車輪
１５とを並列的に配置でき、車輪操舵軸１０は車輪１５
の外径部より下位に配置することが可能となり、車体フ
レーム１からの干渉を防ぐことができる。

【００３０】また、車輪１５の接地点と操舵軸１０の軸
心の延長線上の接地点との間の長さ（軸間距離）を小さ
くすることがハンドル操舵が軽くできる要件であるが、
増速ギヤ等を用いないので、その分前記軸間距離を小さ
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の第１図は本実施例の操舵装
置が車体に装着された状態での概略図である。

【図２】図１の（Ａ）部分断面図である。

【図３】図１の（Ｂ）部分断面図である。

【図４】図２のＩ−Ｉ線断面図である。

【図５】図４のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図６】車輪操舵説明図である。

【図７】従来技術の車輪操舵装置の構成図である。

【図８】従来技術の車輪操舵装置の構成図である。

【図９】従来技術の車輪操舵装置の構成図である。

【符号の説明】

１　　　　車体フレーム ３　　　　ショックアブソーバ ５　　　　車輪駆動用モータ ６　　　　支持部材（車輪支持部材） ７　　　　ウォームギヤ ９　　　　操舵用モータ １０　　操舵軸（車輪操舵軸） １１　　軸受 １２　　軸受 １３　　ウォームホィール ２０　　モータケース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　車体に弾性支持され、ウォームギヤと
   該ウォームギヤ駆動モータとを備えた車輪支持部材と、
   該支持部材に上下二箇所で軸受により回動自在に支持さ
   れ、かつ前記支持部材のウォームギヤに噛合するウォー
   ムホィールを前記軸受間に備えた車輪操舵軸と、該車輪
   操舵軸の前記支持部材による回動支持側端部とは反対側
   の端部に支持される車輪と、を設けたことを特徴とする
   車輪操舵装置。