WO2021045110A1 - 操舵モジュール - Google Patents
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- WO2021045110A1 WO2021045110A1 PCT/JP2020/033275 JP2020033275W WO2021045110A1 WO 2021045110 A1 WO2021045110 A1 WO 2021045110A1 JP 2020033275 W JP2020033275 W JP 2020033275W WO 2021045110 A1 WO2021045110 A1 WO 2021045110A1
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- steering
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- wheel support
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- wheel
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
Definitions
- the present invention relates to a module used in a vehicle, and more particularly to a steering module having a steering function for steering wheels.
- Non-Patent Document 1 a vehicle in which each element such as a steering module, a drive module, and a suspension module is modularized has been proposed.
- Such a vehicle is disclosed in, for example, Non-Patent Document 1 below.
- the drive module is connected to the steering module.
- the steering module is attached to the vehicle body via the suspension module in a state of being unitized with the drive module.
- An object of the present invention is to provide a steering module used in a vehicle and having a steering function for steering wheels, which can improve the versatility of the steering module while making the steering module compact. Is.
- the steering module includes a vehicle body mounting portion, a main body portion, a wheel support portion, a steering motor unit, and a control device.
- the vehicle body mounting portion includes a vehicle body fixing portion and a steering shaft portion.
- the vehicle body fixing portion is fixed to the vehicle body.
- the steering shaft portion is arranged so as not to rotate with respect to the vehicle body fixing portion.
- the main body portion is arranged so as to swing with respect to the steering shaft portion.
- the wheel support portion is arranged so as to rotate with respect to the main body portion.
- the wheel support portion supports the wheel.
- the steering motor unit includes a steering fixed body and a steering rotating body. The steering rotating body rotates relative to the steering fixed body.
- the steering motor unit steers the wheels by swinging the main body portion by the output torque.
- the steering control device is electrically connected to the steering fixture of the steering motor unit.
- the steering control device controls the steering motor unit.
- the steering fixed body and the steering control device are steered in such a manner that each of the steering control device, the steering fixed body, and the steering shaft portion overlaps the wheels at least partially when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support portion extends. It is supported by the main body so as to swing integrally with the wheel with respect to the shaft portion, whereby the steering control device for steering the wheel and the steering motor unit swing together with the wheel as a whole.
- the steering fixed body and the steering control device are the wheels and at least a portion of the steering control device, the steering fixed body, and the steering shaft portion, respectively, when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support portion extends. It is supported by the main body portion so as to swing integrally with the wheel with respect to the steering shaft portion in an overlapping manner.
- the steering control device for steering the wheels and the steering motor unit swing together with the wheels as a whole.
- the steering control device controls the steering motor unit.
- the steering control device functions as a control body for steering.
- the steering motor unit is controlled by a steering control device to steer the wheels.
- the wheels are steered by the steering motor unit.
- Such a steering control device and a steering motor unit are installed so as to swing together with the wheels as a whole. As a result, the steering process and operation can be completed in the portion that swings integrally with the wheel with respect to the steering shaft portion. As a result, it is possible to prevent the steering control device and the steering motor unit from being provided on the vehicle body.
- the configuration for steering the wheels, including the arrangement between the steering control device and the steering motor unit, and thus the steering module can be made compact. Further, it is not necessary to secure an installation space for the steering control device and the steering motor unit on the vehicle body. It is possible to secure a wide installation space for equipment and devices in the vehicle body.
- the steering module can be made compact. It can. According to the steering module, it is easy to secure a large space around the wheel, particularly a space above the wheel around the wheel. Therefore, it becomes easier to utilize the space above the wheels, and as a result, the combination with the vehicle body becomes easier. Therefore, the versatility of the steering module can be improved.
- the steering module according to the embodiment of the present invention may be used in a vehicle and may have a steering function for steering the wheels, and may further have a driving function for driving the wheels, for example.
- Wheels include, for example, wheels and tires mounted on the wheels.
- the vehicle body fixing portion may be directly fixed to the vehicle body or indirectly fixed to the vehicle body.
- the mode in which the steering shaft portion is arranged so as not to rotate with respect to the vehicle body fixing portion is, for example, a mode in which the steering shaft portion is fixed to the vehicle body fixing portion or a mode in which the steering shaft portion is integrally formed with the vehicle body fixing portion.
- the central axis of the steering shaft may extend in a direction intersecting the rotation axis of the wheel support.
- the central axis of the steering shaft may extend in a direction orthogonal to the rotation axis of the wheel support.
- the mode in which the main body portion is arranged so as to swing with respect to the steering shaft portion is such that, for example, the main body portion rotates in the circumferential direction around the central axis of the steering shaft portion within a range of less than 360 °.
- the main body supports, for example, a steering motor unit.
- the main body may directly support the steering motor unit or indirectly support the steering motor unit.
- the main body may have, for example, an accommodation space that is a space for accommodating the steering motor unit. In this case, the main body supports the steering motor unit with the steering motor unit housed in the accommodation space.
- the mode in which the wheel support portion is arranged so as to rotate with respect to the main body portion includes a mode in which the wheel support portion itself is arranged so as to rotate with respect to the main body portion, and the wheel support portion. It includes an embodiment in which a member arranged so as to rotate integrally with the main body is arranged so as to rotate with respect to the main body portion.
- the wheel support portion may directly support the wheel or may indirectly support the wheel.
- the mode in which the wheel support portion supports the wheel includes, for example, a mode in which the wheel support portion supports the wheel of the wheel.
- the steering fixed body may be directly supported by the main body or indirectly supported by the main body.
- the positional relationship between the steering rotating body and the steering fixed body is not particularly limited.
- the steering rotating body and the steering fixed body may be arranged side by side in the direction in which the central axis of the steering fixed body extends.
- the steering rotating body is placed in the space surrounded by the steering fixed body when viewed in the direction in which the central axis of the steering fixed body extends. It may be arranged.
- the rotation axis of the steering rotating body may be parallel to the central axis of the steering fixed body or may coincide with the central axis of the steering fixed body.
- the steering fixed body may be entirely overlapped with the wheels when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support portion extends.
- the steering fixed body may be entirely overlapped with the wheel of the wheel when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support portion extends.
- the steering rotating body may be arranged coaxially with the steering fixed body.
- the rotation axis of the steering rotating body may be parallel to the rotation axis of the wheel support portion, or may coincide with the rotation axis of the wheel support portion.
- the steering rotating body may be arranged coaxially with the wheel support portion.
- the steering rotating body may be connected to the steering shaft portion.
- the mode in which the steering rotating body is connected to the steering shaft portion may be any mode in which the rotation of the steering rotating body can be changed to swing with respect to the steering shaft portion of the main body portion.
- the steering rotating body may be directly connected to the steering shaft portion or may be indirectly connected to the steering shaft portion.
- a member rotatably arranged around a rotation axis that coincides with the rotation axis of the steering rotation body or a rotation axis parallel to the rotation axis of the steering rotation body is used.
- the mode in which the steering rotating body is connected to the steering shaft portion via the steering shaft portion is included.
- the steering motor unit may include a steering motor capable of outputting torque for rotating the steering rotating body with respect to the steering fixed body.
- the number of steering motors is, for example, one. That is, the steering motor unit may include a single steering motor.
- the steering motor may include a stator and a rotor that is rotatable relative to the stator.
- the stator is included, for example, in the steering fixture.
- the central axis of the stator may coincide with the rotation axis of the wheel support or may be parallel to the rotation axis of the wheel support.
- the rotor is included in the steering rotating body, for example.
- the rotation axis of the rotor may coincide with the rotation axis of the wheel support portion, or may be parallel to the rotation axis of the wheel support portion.
- the steering motor may be a radial gap type electric motor or an axial gap type electric motor.
- a radial gap type electric motor the rotor and the stator are arranged coaxially, and the gap between the rotor and the stator is formed in a direction orthogonal to the rotation axis of the rotor.
- the axial gap type electric motor the rotor and the stator are arranged coaxially, and the gap between the rotor and the stator is formed in the direction in which the rotation axis of the rotor extends.
- the steering motor unit may be located, for example, in a wheel on a wheel. In the mode in which the steering motor unit is arranged in the wheel, the steering motor unit is located closer to the rotation axis of the wheel support than the rim on which the tire is mounted in the wheel when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support extends. Includes aspects of placement. In other words, the mode in which the steering motor unit is arranged in the wheel is that the steering motor unit is located in the space of the wheel surrounded by the rim on which the tire is mounted, when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support extends. Includes aspects in which the is arranged.
- the steering motor unit may be, for example, at least partially located within the wheel of the wheel.
- a mode in which at least a part of the steering motor unit is arranged in the wheel includes a mode in which at least a part of the steering motor unit overlaps the wheel when viewed in a direction orthogonal to the direction in which the rotation axis of the wheel support portion extends.
- the steering motor unit may further include a speed reducer that reduces the rotation of the steering rotating body.
- the speed reducer may have, for example, a planetary gear mechanism or a cycloid mechanism. At least a part of the speed reducer may overlap the steering rotating body when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support portion extends. At least a part of the speed reducer may overlap the steering fixed body when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support portion extends.
- the speed reducer When the shape of the steering rotating body when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support extends is annular, at least a part of the speed reducer is more than the steering rotating body when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support extends. May be arranged near the rotation axis of the wheel support. That is, at least a part of the speed reducer may be arranged in a space surrounded by the steering rotating body when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support portion extends.
- the steering motor unit may further include an output shaft portion. The output shaft portion is connected to the steering rotating body and is connected to the steering shaft portion so that the rotation of the steering rotating body is transmitted.
- the output shaft portion may be one in which the rotation of the steering rotating body is directly transmitted. That is, the output shaft portion may be directly connected to the steering rotating body. Alternatively, the output shaft portion may be one in which the rotation of the steering rotating body is transmitted via the speed reducer. That is, the output shaft portion may be connected to the steering rotating body via the speed reducer.
- the mode in which the output shaft portion is connected to the steering shaft portion is not particularly limited. The mode in which the output shaft portion is connected to the steering shaft portion may be any mode in which the rotation of the output shaft portion can be changed to swing with respect to the steering shaft portion of the main body portion.
- the output shaft portion may be directly connected to the steering shaft portion or may be indirectly connected to the steering shaft portion.
- the steering control device is, for example, an ECU (Electronic Control Unit).
- the ECU is realized by, for example, a combination of an IC (Integrated Circuit), an electronic component, a circuit board, and the like.
- the control by the steering control device is realized, for example, by the CPU (Central Processing Unit) reading a program stored in the non-volatile memory and executing a predetermined process according to the program.
- the steering control device may be directly supported by the main body or indirectly supported by the main body.
- the main body may have, for example, an accommodation space that is a space for accommodating the steering control device. In this case, the main body supports the steering control device in a state where the steering control device is housed in the accommodation space.
- the steering control device may be divided into a plurality of control units, for example.
- the plurality of control units include, for example, a drive current supply unit and a drive current control unit.
- the drive current supply unit supplies the steering fixed body with a driving current for rotating the steering rotating body relative to the steering fixed body.
- the drive current control unit controls the supply of the drive current to the steering fixed body by the drive current supply unit according to the rotational state of the steering rotating body.
- the central axis of the steering shaft may be located between the drive current supply unit and the drive current control unit when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support portion extends.
- the central axis of the steering shaft is located between the substrate included in the drive current supply unit and the substrate included in the drive current control unit when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support portion extends. Aspects are included.
- the steering control device may be arranged parallel to a plane including the central axis of the steering shaft portion and the rotation axis of the wheel support portion.
- Such an embodiment includes, for example, an embodiment in which the substrate included in the steering control device is arranged parallel to a plane including the central axis of the steering shaft portion and the rotation axis of the wheel support portion.
- the steering control device may overlap the central axis of the steering shaft when viewed in a direction orthogonal to each of the direction in which the central axis of the steering shaft extends and the direction in which the rotation axis of the wheel support extends.
- the steering control device may overlap the wheels as a whole when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support portion extends.
- the steering control device may overlap at least a part of the wheel of the wheel when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support extends.
- the steering module according to the embodiment of the present invention may include a connection switching mechanism.
- the connection switching mechanism is a state in which the steering rotating body is connected to the steering shaft so that the main body swings with respect to the steering shaft due to the rotation of the steering rotating body, and the wheel support portion is the main body due to the rotation of the steering rotating body.
- the state in which the steering rotating body is connected to the wheel support portion is switched so as to rotate with respect to the portion.
- the torque generated by the steering motor unit can be used as the drive torque. That is, the steering module also functions as a drive module. Further, when the steering module also has a drive function, the torque generated by the steering motor unit can be added to the torque generated by the drive motor unit, so that the maximum drive torque can be increased. Therefore, according to the above aspect, it is possible to obtain a steering module having a function different from that of the conventional one.
- the steering module according to the embodiment of the present invention may further include a locking mechanism.
- the lock mechanism locks the main body with respect to the steering shaft so as not to swing.
- the wheels are steered in a state where the steering rotating body is connected to the wheel supporting portion so that the wheel supporting portion rotates with respect to the main body portion due to the rotation of the steering rotating body.
- the steering module according to the embodiment of the present invention may further include a drive motor unit.
- the drive motor unit generates torque to rotate the wheels.
- the steering module also functions as a drive module.
- the main body supports, for example, a drive motor unit.
- the main body may directly support the drive motor unit or indirectly support the drive motor unit.
- the main body may have, for example, a storage space that is a space for housing the drive motor unit. In this case, the main body supports the drive motor unit with the drive motor unit housed in the accommodation space.
- the drive motor unit includes a drive fixed body and a drive rotating body.
- the drive rotating body rotates relative to the drive fixed body.
- the drive motor unit may include a drive motor capable of outputting torque for rotating the drive rotating body with respect to the drive fixed body.
- the drive motor is, for example, one. That is, the drive motor unit may include a single drive motor.
- the drive motor may include a stator and a rotor that is rotatable with respect to the stator.
- the stator is included, for example, in the drive fixture.
- the central axis of the stator may coincide with the rotation axis of the wheel support or may be parallel to the rotation axis of the wheel support.
- the rotor is included in the drive rotating body, for example.
- the rotation axis of the rotor may coincide with the rotation axis of the wheel support portion, or may be parallel to the rotation axis of the wheel support portion.
- the drive motor may be a radial gap type electric motor or an axial gap type electric motor.
- a radial gap type electric motor the rotor and the stator are arranged coaxially, and the gap between the rotor and the stator is formed in a direction orthogonal to the rotation axis of the rotor.
- the axial gap type electric motor the rotor and the stator are arranged coaxially, and the gap between the rotor and the stator is formed in the direction in which the rotation axis of the rotor extends.
- the drive motor unit may be located within the wheel of the wheel, for example. In the mode in which the drive motor unit is arranged in the wheel, the drive motor unit is located closer to the rotation axis of the wheel support than the rim on which the tire is mounted in the wheel when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support extends. Includes aspects of placement. In other words, the mode in which the drive motor unit is arranged in the wheel is that the drive motor unit is located in the space of the wheel surrounded by the rim on which the tire is mounted, when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support extends. Includes aspects in which the is arranged.
- the drive motor unit may further include a speed reducer that reduces the rotation of the drive rotating body.
- the speed reducer may have, for example, a planetary gear mechanism or a cycloid mechanism. At least a part of the speed reducer may overlap the drive rotating body when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support portion extends. At least a part of the speed reducer may overlap the drive fixing body when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support portion extends.
- the shape of the drive rotating body when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support extends is annular, at least a part of the speed reducer is more than the drive rotating body when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support extends. May be arranged near the rotation axis of the wheel support.
- the drive motor unit may further include an output shaft portion.
- the output shaft portion may be connected to the wheel support portion so as to rotate integrally with the wheel support portion.
- the mode in which the output shaft portion is connected to the wheel support portion is not particularly limited as long as the force can be transmitted from the output shaft portion to the wheel support portion.
- the output shaft portion may be formed integrally with the wheel support portion, or may be formed separately from the wheel support portion.
- the output shaft portion may be one in which the rotation of the drive rotating body is directly transmitted. That is, the output shaft portion may be directly connected to the drive rotating body.
- the output shaft portion may be one in which the rotation of the drive rotating body is transmitted via the speed reducer. That is, the output shaft portion may be connected to the drive rotating body via a speed reducer.
- a steering module used in a vehicle and having a steering function for steering wheels, which can improve the versatility of the steering module while making the steering module compact. Can be done.
- FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the schematic structure of the steering module by 1st Embodiment of this invention. It is a schematic view which looked at the steering module shown in FIG. 1 to the left. It is a schematic view which looked at the steering module shown in FIG. 1 downward. It is a schematic diagram which shows the schematic structure of the steering module by the 2nd Embodiment of this invention. It is a schematic view which looked at the steering module shown in FIG. 4 to the left. It is a schematic view which looked at the steering module shown in FIG. 4 downward. It is a schematic diagram which shows the schematic structure of the steering module by the 3rd Embodiment of this invention. It is sectional drawing of the steering module by 4th Embodiment of this invention.
- the steering module 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
- the direction in which the rotation axis 40L of the wheel support portion 40, which will be described later, extends is the left-right direction.
- the direction (left-right direction) orthogonal to the rotation axis 40L of the wheel support portion 40 and perpendicular to the paper surface is defined as the front-rear direction.
- the direction orthogonal to each of the left-right direction and the front-back direction is defined as the vertical direction.
- the steering module 10 includes a vehicle body mounting portion 20, a main body portion 30, a wheel support portion 40, a steering motor unit 60, and a control device 70 as a steering control device. These will be described below.
- the vehicle body mounting portion 20 includes a vehicle body fixing portion 22 and a steering shaft portion 24.
- the vehicle body fixing portion 22 is fixed to the vehicle body VB.
- the steering shaft portion 24 is arranged so as not to rotate with respect to the vehicle body fixing portion 22.
- the main body portion 30 is arranged so as to swing with respect to the steering shaft portion 24.
- the wheel support portion 40 is arranged so as to rotate with respect to the main body portion 30.
- the wheel support portion 40 has a rotation axis 40L.
- the wheel support portion 40 is arranged so as to be rotatable around the rotation axis 40L with respect to the main body portion 30.
- the wheel support portion 40 supports the wheel VW.
- the steering motor unit 60 includes a fixed body 62 as a steering fixed body and a rotating body 64 as a steering rotating body.
- the steering motor unit 60 swings the main body 30 by the output torque to steer the wheels VW.
- the fixed body 62 is supported by the main body 30 so as to swing integrally with the wheel VW with respect to the steering shaft portion 24.
- the rotating body 64 rotates relative to the fixed body 62.
- the control device 70 is electrically connected to the fixed body 62 of the steering motor unit 60.
- the control device 70 controls the steering motor unit 60.
- the control device 70 is supported by the main body 30 so as to swing integrally with the wheel VW with respect to the steering shaft portion 24.
- At least a part of the fixed body 62 of the steering motor unit 60 is arranged so as to overlap the wheel VW when viewed in the direction in which the rotation axis 40L of the wheel support portion 40 extends.
- At least a part of the control device 70 is arranged so as to overlap the wheel VW when viewed in the direction in which the rotation axis 40L of the wheel support portion 40 extends.
- At least a part of the steering shaft portion 24 of the vehicle body mounting portion 20 is arranged so as to overlap the wheel VW when viewed in the direction in which the rotation axis 40L of the wheel support portion 40 extends.
- the fixed body 62 and the control device 70 are the wheels VW when each of the control device 70, the fixed body 62, and the steering shaft portion 24 is viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support portion 40 extends. It is supported by the main body 30 so as to swing integrally with the wheel VW with respect to the steering shaft portion 24 in a manner that at least partially overlaps with the steering shaft portion 24.
- the control device 70 for steering the wheel VW and the steering motor unit 60 swing together with the wheel VW as a whole, so that the inside of the portion that swings integrally with the wheel VW with respect to the steering shaft portion 24.
- the steering process and operation can be completed with.
- the control device 70 and the steering motor unit 60 can be prevented from being provided in the vehicle body VB.
- the configuration for steering the wheel VW, including the arrangement between the control device 70 and the steering motor unit 60, and the steering module 10 can be made compact. Further, it is not necessary to secure an installation space for the control device 70 and the steering motor unit 60 in the vehicle body VB. In the vehicle body VB, it becomes possible to secure a wide installation space for equipment and devices. It is possible to prevent or suppress the imposition of design restrictions for securing the installation space for equipment and devices in the vehicle body VB for installing the steering module 10. Therefore, the degree of freedom in designing the vehicle body VB is improved, and as a result, the combination with the vehicle body VB becomes easy.
- the steering module 10 is provided. It can be made compact. According to the steering module 10, it is easy to secure a large space around the wheel VW, particularly a space above the wheel VW around the wheel VW. Therefore, it becomes easier to utilize the space above the wheel VW, and as a result, the combination with the vehicle body VB becomes easier. Therefore, the versatility of the steering module 10 can be improved.
- the steering module 10A includes a vehicle body mounting portion 20, a main body portion 30, a wheel support portion 40, a steering motor unit 60, and a control device 70 as a steering control device.
- the vehicle body mounting portion 20 includes a vehicle body fixing portion 22 and a steering shaft portion 24.
- the vehicle body fixing portion 22 is fixed to the vehicle body VB.
- the vehicle body fixing portion 22 is fixed to the vehicle body VB by, for example, bolts and nuts.
- the steering shaft portion 24 is arranged so as not to rotate with respect to the vehicle body fixing portion 22.
- the wheel VW includes a wheel VW1 and a tire VW2 mounted on the wheel VW1.
- the steering shaft portion 24 has a central axis 24L. In the example shown in FIG. 4, the central axis 24L of the steering shaft portion 24 extends in a direction orthogonal to the rotation axis 40L of the wheel support portion 40.
- the main body portion 30 is arranged so as to swing with respect to the steering shaft portion 24.
- the main body portion 30 is swingably arranged around the central axis 24L of the steering shaft portion 24.
- the main body 30 supports the steering motor unit 60.
- the main body 30 has a storage space 30A.
- the steering motor unit 60 is accommodated in the accommodation space 30A. That is, the main body 30 supports the steering motor unit 60 in a state where the steering motor unit 60 is accommodated in the accommodation space 30A.
- the wheel support portion 40 is arranged so as to rotate with respect to the main body portion 30.
- the wheel support portion 40 supports the wheel VW.
- the wheel support portion 40 is fixed to the wheel VW1 of the wheel VW.
- the wheel support portion 40 supports the wheel VW1 of the wheel VW.
- bolts and nuts are used.
- the bolts include stud bolts fixed to the wheel support 40.
- a drive shaft portion 42 is connected to the wheel support portion 40 so as to rotate integrally with the wheel support portion 40.
- the rotation axis 42L of the drive shaft portion 42 coincides with the rotation axis 40L of the wheel support portion 40.
- the drive shaft portion 42 is rotatably arranged with respect to the main body portion 30. Therefore, the wheel support portion 40 is rotatably arranged with respect to the main body portion 30.
- the steering motor unit 60 includes a fixed body 62 as a steering fixed body and a rotating body 64 as a steering rotating body.
- the steering motor unit 60 swings the main body 30 by the output torque to steer the wheels VW.
- the steering motor unit 60 includes a steering motor 66 capable of outputting torque for rotating the rotating body 64 with respect to the fixed body 62.
- the stator of the steering motor 66 is included in the fixed body 62.
- the rotor of the steering motor 66 is included in the rotating body 64.
- the rotating body 64 rotates relative to the fixed body 62.
- the steering motor 66 is a so-called inner rotor type electric motor.
- the fixed body 62 is supported by the main body 30 so as to swing integrally with the wheel VW with respect to the steering shaft portion 24.
- the central axis of the fixed body 62 coincides with the rotation axis 40L of the wheel support portion 40.
- the rotation axis 64L of the rotating body 64 coincides with the central axis of the fixed body 62.
- the rotation axis 64L of the rotating body 64 coincides with the rotation axis 40L of the wheel support portion 40.
- the rotation axis 64L of the rotating body 64 extends in a direction orthogonal to the central axis 24L of the steering shaft portion 24.
- the rotating body 64 is connected to the steering shaft portion 24 so that the main body portion 30 swings with respect to the steering shaft portion 24.
- the steering motor unit 60 further includes an output shaft portion 65.
- the rotation axis 65L of the output shaft portion 65 coincides with the rotation axis 64L of the rotating body 64.
- the rotation axis 65L of the output shaft portion 65 coincides with the rotation axis 40L of the wheel support portion 40.
- the output shaft portion 65 is connected to the rotating body 64 so that the rotation of the rotating body 64 is transmitted.
- the output shaft portion 65 is connected to the steering shaft portion 24.
- the output shaft portion 65 is connected to the steering shaft portion 24 by meshing the bevel gear 650 formed on the output shaft portion 65 and the bevel gear 240 formed on the steering shaft portion 24. There is.
- the steering motor unit 60 includes a speed reducer 68.
- the speed reducer 68 reduces the rotation of the rotor (that is, the rotating body 64) of the steering motor 66 and transmits it to the output shaft portion 65. At least a part of the speed reducer 68 is arranged closer to the rotation axis 40L of the wheel support 40 than the rotor of the steering motor 66 (that is, the rotating body 64) when viewed in the direction in which the rotation axis 40L of the wheel support 40 extends. Will be done.
- the control device 70 is electrically connected to the fixed body 62.
- the control device 70 controls the steering motor unit 60.
- the control device 70 is supported by the main body 30 so as to swing integrally with the wheel VW with respect to the steering shaft portion 24.
- the control device 70 overlaps the central axis 24L of the steering shaft portion 24 when viewed in the front-rear direction (FIG. 4).
- At least a part of the fixed body 62 of the steering motor unit 60 is arranged so as to overlap the wheel VW when viewed in the direction in which the rotation axis 40L of the wheel support portion 40 extends.
- At least a part of the control device 70 is arranged so as to overlap the wheel VW when viewed in the direction in which the rotation axis 40L of the wheel support portion 40 extends.
- the control device 70 includes a drive current supply unit 72 and a drive current control unit 74.
- the drive current supply unit 72 supplies the drive current for rotating the rotating body 64 relative to the fixed body 62 to the fixed body 62.
- the drive current control unit 74 controls the supply of the drive current to the fixed body 62 by the drive current supply unit 72 according to the rotation state of the rotating body 64.
- at least one part of the drive current supply unit 72 and the drive current control unit 74 is arranged so as to overlap the wheel VW.
- the control device 70 is arranged parallel to the plane S1 including the central axis 24L of the steering shaft portion 24 and the rotation axis 40L of the wheel support portion 40. Specifically, each of the drive current supply unit 72 and the drive current control unit 74 is arranged parallel to the plane S1.
- the steering shaft portion 24 is located between the drive current supply unit 72 and the drive current control unit 74 when viewed in the direction in which the rotation axis 40L of the wheel support portion 40 extends. That is, the central axis 24L of the steering shaft portion 24 is located between the drive current supply unit 72 and the drive current control unit 74 when viewed in the direction in which the rotation axis 40L of the wheel support portion 40 extends. At least a part of the steering shaft portion 24 is arranged so as to overlap the wheel VW when viewed in the direction in which the rotation axis 40L of the wheel support portion 40 extends.
- the steering module 10B according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7.
- the steering module 10B further includes a drive motor unit 50 as compared to the steering module 10A.
- the drive motor unit 50 includes a fixed body 52 and a rotating body 54.
- the drive motor unit 50 transmits the rotation of the rotating body 54 to the output shaft portion 55 to drive the wheel VW. That is, the steering module 10B has a driving function for driving the wheels VW in addition to the steering function for steering the wheels VW.
- the drive motor unit 50 is supported by the main body 30.
- the drive motor unit 50 is supported by the main body 30 in a state of being housed in the accommodation space 30B of the main body 30.
- the drive motor unit 50 includes a drive motor 56 capable of outputting torque for rotating the rotating body 54 with respect to the fixed body 52.
- the stator of the drive motor 56 is included in the fixed body 52.
- the rotor of the drive motor 56 is included in the rotating body 54.
- the drive motor 56 is a so-called inner rotor type electric motor.
- the fixed body 52 is fixed to the main body 30.
- the rotating body 54 rotates relative to the fixed body 52.
- the rotation axis 54L of the rotating body 54 coincides with the central axis of the fixed body 52.
- the rotation axis 54L of the rotating body 54 coincides with the rotation axis 40L of the wheel support portion 40.
- the drive motor unit 50 further includes an output shaft portion 55.
- the rotation axis 55L of the output shaft portion 55 coincides with the rotation axis 54L of the rotating body 54.
- the rotation axis 55L of the output shaft portion 55 coincides with the rotation axis 40L of the wheel support portion 40.
- the output shaft portion 55 is transmitted the rotation of the rotating body 54 and rotates integrally with the wheel support portion 40.
- the drive motor unit 50 includes a speed reducer 58.
- the speed reducer 58 reduces the rotation of the rotor (that is, the rotating body 54) of the drive motor 56. At least a part of the speed reducer 58 is arranged closer to the rotation axis 40L of the wheel support 40 than the rotor of the drive motor 56 (that is, the rotating body 54) when viewed in the direction in which the rotation axis 40L of the wheel support 40 extends. Will be done.
- the drive motor unit 50 is controlled by the control device 70. That is, in the example shown in FIG. 7, the control device 70 controls the drive motor unit 50 and the steering motor unit 60.
- the versatility of the steering module 10B can be improved while making the steering module 10B compact as in the steering module 10A.
- FIG. 8A shows the steering module 10C in the steering output state.
- FIG. 8B shows the steering module 10C in the drive output state.
- the steering module 10C is used for vehicles.
- the steering module 10C is attached to, for example, the vehicle body 102 of the vehicle.
- the steering module 10C includes a vehicle body fixing portion 16, a main body portion 18, a wheel support portion 21, a steering motor 22A, and a connection destination switching mechanism 24A.
- the vehicle body fixing portion 16 is fixed to the vehicle body 102.
- the vehicle body fixing portion 16 cannot be displaced with respect to the vehicle body 102.
- the vehicle body fixing portion 16 includes, for example, a steering shaft portion.
- the main body portion 18 swings with respect to the vehicle body fixing portion 16.
- the main body portion 18 can swing with respect to the vehicle body fixing portion 16 around a central axis extending in the vertical direction, for example.
- the wheel support portion 21 supports the wheel 110 so as to rotate with respect to the main body portion 18 together with the wheel 110.
- the wheel support portion 21 is provided so as to rotate with respect to the main body portion 18. As a result, the wheel 110 can rotate with respect to the main body portion 18.
- the steering motor 22A steers the wheels 110 by generating a torque that causes the main body 18 to swing with respect to the vehicle body fixing portion 16.
- the torque generated by the steering motor 22A is applied to the vehicle body fixing portion 16.
- the steering motor 22A includes a fixed body 221 as a steering fixed body and a rotating body 222 as a steering rotating body.
- the fixed body 221 is fixed to the main body portion 18.
- the rotating body 222 rotates with respect to the fixed body 221.
- the steering module 10C further includes a control device for driving the steering motor 22A.
- the fixed body 221 and the control device are in such a manner that each of the control device, the fixed body 221 and the steering shaft portion overlaps the wheel 110 at least partially when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support portion 21 extends.
- the main body 18 is supported so as to swing integrally with the wheel 110 with respect to the steering shaft portion, whereby the control device for steering the wheel 110 and the steering motor 22A swing together with the wheel 110 as a whole. Move.
- connection destination switching mechanism 24A is connected to the steering shaft portion so that the main body portion 18 swings with respect to the vehicle body fixing portion 16 due to the rotation of the rotating body 222.
- the rotating body 222 is attached to the wheel supporting portion 20 so that the wheel supporting portion 20 rotates with respect to the main body portion 18 due to the rotation of the rotating body 222. Switch between the connected state (drive output state).
- the same effect as that of the steering module 10 can be obtained. Further, since the connection destination switching mechanism 24A can switch between the steering output state and the drive output state, the torque generated by the steering motor 22A can be used as the drive torque.
- FIG. 9A shows the module 10a in the steering output state and the swing lock release state.
- FIG. 9B shows the module 10a in the drive output state and the swing lock state.
- Module 10a is used for vehicles.
- the module 10a is attached to, for example, the vehicle body 102 of the vehicle.
- the module 10a includes a vehicle body fixing portion 16, a main body portion 18, a wheel support portion 21, a steering motor 22, a speed reducer 23, a connection destination switching mechanism 24A, a drive motor 26, a speed reducer 27, a control device 28, a lock mechanism 29, and a steering shaft. It is equipped with 30A and a bevel gear 31.
- the vehicle body fixing portion 16 is fixed to the vehicle body 102.
- the vehicle body fixing portion 16 includes a steering shaft portion 12 and a fixed support portion 14.
- the steering shaft portion 12 includes a shaft portion main body 120 and a bevel gear 122.
- the central axis L1 of the shaft portion main body 120 extends in the vertical direction.
- the bevel gear 122 is fixed to the shaft body 120.
- the fixed support portion 14 supports the steering shaft portion 12 so that the steering shaft portion 12 does not rotate with respect to the vehicle body 102.
- the fixed support portion 14 is fixed to the vehicle body 102 by, for example, fastening members such as bolts and nuts.
- the main body portion 18 swings with respect to the vehicle body fixing portion 16.
- the main body 18 accommodates the steering motor 22A, the speed reducer 23, the drive motor 26, and the speed reducer 27.
- Wheel 110 includes wheel 112 and tire 114.
- the wheel 112 includes a rim 112a and a disc 112b.
- the wheel support portion 20A supports the wheel 110 so as to rotate with respect to the main body portion 18 together with the wheel 110.
- the wheel support portion 20A supports the disc 112b of the wheel 112.
- the wheel 112 is fixed to the wheel support portion 20A by a fastening member such as a bolt and / or a nut.
- the wheel support portion 20A is provided so as to rotate with respect to the main body portion 18.
- the rotation axis L3 of the wheel support portion 20A and the wheel 110 is parallel to the horizontal plane. In FIG. 9, the rotation axis L3 of the wheel support portion 20 and the wheel 110 extends in the left-right direction.
- the position of the intersection P1 between the center axis L1 of the steering shaft portion 12 and the contact patch of the wheel 110 is different from the position of the intersection P0 of the center line L0 of the wheel 110 and the contact patch of the wheel 110. ..
- the center line L0 of the wheel 110 is a straight line that passes through the center of the wheel 110 in the front-rear direction and the center of the wheel 110 in the left-right direction and extends in the vertical direction.
- the drive motor 26 and the speed reducer 27 are arranged in a space surrounded by the wheels 112.
- the drive motor 26 and the speed reducer 27 overlap the wheels 110 when viewed in the direction in which the rotation axis L3 of the wheels 110 extends.
- the drive motor 26 generates torque for rotating the wheel support portion 20A with respect to the main body portion 18.
- the drive motor 26 applies torque to the wheels 110 to rotate the wheels 110 with respect to the main body 18 around the rotation axis L3 of the wheels 110.
- the drive motor 26 includes a fixed body 261 and a rotating body 262.
- the fixed body 261 is a stator.
- the fixed body 261 is fixed to the inner surface of the main body 18.
- the rotating body 262 includes a rotor 2621 and a rotating shaft 2622.
- the rotor 2621 is arranged in a space surrounded by the fixed body 261 when viewed to the left.
- the rotor 2621 rotates with respect to the fixed body 261. In FIG. 9, the rotation axis L4 of the rotor 2621 coincides with the rotation axis L3 of the wheel 110.
- the speed reducer 27 reduces the rotation speed of the rotor 2621 and increases the torque of the rotor 2621 to transmit the rotation of the rotor 2621 to the rotation shaft 2622.
- the speed reducer 27 is arranged in a space surrounded by the rotor 2621 when viewed to the left.
- the rotation shaft 2622 can rotate about the rotation axis L5 of the rotation shaft 2622.
- the rotation axis L5 of the rotation shaft 2622 coincides with the rotation axis L3 of the wheel 110.
- the wheel support portion 20 is fixed to the rotating shaft 2622. As a result, when the drive motor 26 operates, the rotating shaft 2622 rotates, and the wheel support portion 20 and the wheels 110 rotate.
- the steering motor 22A and the speed reducer 23 are arranged in a space surrounded by the wheels 112.
- the steering motor 22A and the reduction gear 23 are arranged closer to the steering shaft portion 12 than the drive motor 26 and the reduction gear 27.
- at least a part of the steering motor 22A and the speed reducer 23 overlaps with the wheel 110.
- the steering motor 22A steers the wheels 110 by applying a torque that causes the main body 18 to swing with respect to the steering shaft 12 to the steering shaft 12.
- the steering motor 22A includes a fixed body 221 as a steering fixed body and a rotating body 222 as a steering rotating body.
- the fixed body 221 is a stator.
- the fixed body 221 is fixed to the inner surface of the main body 18.
- the rotating body 222 includes a rotor 2221 and a rotating shaft 2222.
- the rotor 2221 is arranged in a space surrounded by the fixed body 221 when viewed to the left.
- the rotor 2221 rotates with respect to the fixed body 221. In FIG. 2, the rotation axis L6 of the rotor 2221 coincides with the rotation axis L3 of the wheel 110.
- the speed reducer 23 reduces the rotation speed of the rotor 2221 and increases the torque of the rotor 2221, and transmits the rotation of the rotor 2221 to the rotation shaft 2222.
- the speed reducer 23 is arranged in a space surrounded by the rotor 2221 when viewed to the left.
- the rotating shaft 2222 can rotate with respect to the main body 18 about the rotating axis L7 of the rotating shaft 2222.
- the rotation axis L7 of the rotation shaft 2222 coincides with the rotation axis L3 of the wheel 110.
- the steering shaft 30 is arranged closer to the steering shaft portion 12 than the rotating shaft 2222.
- the steering shaft 30 can rotate with respect to the main body 18 about the rotation axis L8 of the steering shaft 30.
- the rotation axis L8 of the steering shaft 30 coincides with the rotation axis L7 of the rotation shaft 2222.
- the bevel gear 31 is provided on the steering shaft 30.
- the bevel gear 31 and the bevel gear 122 mesh with each other.
- the module 10a further includes a control device for driving the steering motor 22A.
- the fixed body 221 and the control device are such that each of the control device, the fixed body 221 and the steering shaft portion 12 overlaps the wheel 110 at least partially when viewed in the direction in which the rotation axis of the wheel support portion 21 extends.
- the main body 18 is supported by the main body 18 so as to swing integrally with the wheels 110 with respect to the steering shaft portion, whereby the control device for steering the wheels 110 and the steering motor 22A as a whole together with the wheels 110 are supported. Swing.
- the control device for driving the steering motor 22A may drive not only the steering motor 22A but also the drive motor 26.
- connection switching mechanism 24A As shown in FIG. 9A, the rotating body 222 is connected to the steering shaft portion 12 so that the main body 18 swings with respect to the vehicle body fixing portion 16 due to the rotation of the rotating body 222.
- state steering output state
- FIG. 9B the rotating body 222 is attached to the wheel supporting portion 20 so that the wheel supporting portion 20 rotates with respect to the main body portion 18 due to the rotation of the rotating body 222. Switch between the connected state (drive output state).
- connection switching mechanism 24A includes an actuator 240A, an actuator shaft 241, spline shafts 243 and 244, and spline holes 245 to 248 in order to switch between a steering output state and a drive output state.
- the actuator 240A is fixed to the main body 18. More specifically, as shown in FIG. 9, the actuator 240A is fixed to a portion where the rotation axis L7 passes at the right end portion of the main body portion 18.
- the actuator shaft 241 extends to the left from the actuator 240A.
- the actuator shaft 241 penetrates the steering shaft 30, the bevel gear 31, and the rotating shaft 2222 in the left-right direction.
- the actuator 240A moves the actuator shaft 241 in the left-right direction with respect to the main body 18.
- the spline hole 245 is provided at the left end of the steering shaft 30.
- the spline hole 246 is provided at the right end of the rotating shaft 2222.
- the spline hole 247 is provided at the left end of the rotating shaft 2222.
- the spline hole 248 is provided at the right end of the rotating shaft 2622.
- the spline shaft 243 is provided in the middle portion of the actuator shaft 241.
- the spline shaft 243 is provided near the left end of the steering shaft 30 and near the right end of the rotating shaft 2222.
- the spline shaft 243 can rotate about the rotation axis L7 with respect to the actuator shaft 241. Therefore, the spline shaft 243 can rotate about the rotation axis L7 with respect to the main body portion 18.
- the spline shaft 243 cannot be displaced in the left-right direction with respect to the actuator shaft 241. Therefore, the spline shaft 243 is moved by the actuator 240A in the left-right direction with respect to the main body 18 together with the actuator shaft 241.
- the structure of the spline shaft 243 will be described with reference to FIG.
- the spline shaft 243 can rotate about the rotation axis L7 with respect to the actuator shaft 241. Therefore, the actuator shaft 241 penetrates the spline shaft 243 in the left-right direction.
- a circlip 300 is provided to the right of the spline shaft 243.
- a circlip 302 is provided on the left side of the spline shaft 243.
- the circlips 300 and 302 are fixed to the actuator shaft 241.
- the circlips 300 and 302 regulate the spline shaft 243 from moving in the left-right direction with respect to the actuator shaft 241.
- the spline shafts 244 and 250 which will be described later, also have the same structure as the spline shaft 243.
- the spline shaft 244 is provided at the left end of the actuator shaft 241.
- the spline shaft 244 is provided near the left end of the rotating shaft 2222 and near the right end of the drive motor rotating shaft 2622.
- the spline shaft 244 can rotate about the rotation axis L7 with respect to the actuator shaft 241. Therefore, the spline shaft 244 can rotate with respect to the main body 18 about the rotation axis L7.
- the spline shaft 244 cannot be displaced in the left-right direction with respect to the actuator shaft 241. Therefore, the spline shaft 244 is moved by the actuator 240A in the left-right direction with respect to the main body 18 together with the actuator shaft 241.
- the lock mechanism 29 locks the main body portion 18 with respect to the vehicle body fixing portion 16 so as not to swing.
- the lock mechanism 29 has a swing lock release state that allows the main body 18 to swing with respect to the vehicle body fixing portion 16 and a swing that does not allow the main body 18 to swing with respect to the vehicle body fixing portion 16. Switch between locked state.
- the lock mechanism 29 includes an actuator 240A, an actuator shaft 241, a spline shaft 250, and spline holes 251,252 in order to switch between the swing lock release state and the swing lock state.
- the spline hole 251 is provided at the right end of the main body 18.
- the spline hole 251 is provided to the right of the bevel gear 31.
- the spline hole 252 is provided at the right end of the bevel gear 31.
- the spline shaft 250 is provided on the right side of the actuator shaft 241.
- the spline shaft 250 is provided near the right end of the main body 18 and near the right end of the bevel gear 31.
- the spline shaft 250 can rotate about the rotation axis L7 with respect to the actuator shaft 241. Therefore, the spline shaft 250 can rotate with respect to the main body 18 about the rotation axis L7.
- the spline shaft 250 cannot be displaced in the left-right direction with respect to the actuator shaft 241. Therefore, the spline shaft 250 is moved by the actuator 240A in the left-right direction with respect to the main body 18 together with the actuator shaft 241.
- the control device 28 controls the operation of the actuator 240A.
- the control device 28 is realized by a combination of an IC (Integrated Circuit), a circuit board, and electronic components. In addition to controlling the actuator 240, the control device 28 may also control the steering motor 22 and the drive motor 26.
- connection destination switching mechanism 24A can switch the state of the module 10a between the steering output state and the drive output state.
- the lock mechanism 29 can switch the state of the module 10a between the swing lock release state and the swing lock state.
- the state of the module 10a is the steering output state
- the state of the module 10a is the swing lock release state
- the state of the module 10a is the swing lock state.
- the control device 28 controls the actuator 240A so that the actuator shaft 241 is displaced to the left end of the movable range of the actuator shaft 241.
- the spline shaft 244 does not mesh with the spline hole 247, but meshes with the spline hole 248.
- the rotating shaft 2222 is not fixed to the rotating shaft 2622.
- the spline shaft 243 meshes with the spline hole 245 and meshes with the spline hole 246.
- the rotating shaft 2222 is fixed to the steering shaft 30.
- the state of the module 10a is a steering output state in which the rotating body 222 is connected to the vehicle body fixing portion 16 so that the main body portion 18 swings with respect to the vehicle body fixing portion 16 due to the rotation of the rotating body 222.
- the spline shaft 250 does not mesh with the spline hole 251 but meshes with the spline hole 252.
- the steering shaft 30 and the bevel gear 31 are not fixed to the main body 18.
- the state of the module 10a is a swing lock release state in which the main body portion 18 is allowed to swing with respect to the vehicle body fixing portion 16. As a result, when the steering motor 22A is driven, the main body 18 swings with respect to the steering shaft 12.
- the control device 28 controls the actuator 240A so that the actuator shaft 241 is displaced to the right end of the movable range of the actuator shaft 241.
- the spline shaft 244 meshes with the spline hole 247 and meshes with the spline hole 248.
- the rotating shaft 2222 is fixed to the rotating shaft 2622.
- the spline shaft 243 meshes with the spline hole 245 and does not mesh with the spline hole 246.
- the rotating shaft 2222 is not fixed to the steering shaft 30.
- the state of the module 10a is a drive output state in which the rotating body 222 is connected to the wheel supporting portion 20 so that the wheel supporting portion 20 rotates with respect to the main body portion 18 due to the rotation of the rotating body 222.
- the spline shaft 250 meshes with the spline hole 251 and meshes with the spline hole 252.
- the steering shaft 30 and the bevel gear 31 are fixed to the main body 18.
- the state of the module 10a is a swing lock state in which the main body 18 is not allowed to swing with respect to the vehicle body fixing portion 16. As a result, when the steering motor 22A is driven, the wheels 110 rotate with respect to the main body 18.
- the same effect as that of the module 10 can be obtained.
- FIG. 12 shows the module 10b in the steering output state.
- Module 10b differs from module 10a in that it further includes a clutch 50A.
- the clutch 50A is provided in the torque transmission path between the drive motor 26 and the wheel support portion 20a, and switches between transmission and interruption of the torque generated by the drive motor 26 to the wheel support portion 20a.
- the module 10b includes a wheel support portion 20a instead of the wheel support portion 20.
- the rotating shaft 2622 penetrates the wheel support portion 20a in the left-right direction.
- the wheel support portion 20a can rotate about the rotation axis L5 with respect to the rotation shaft 2622.
- the clutch 50A includes a connecting member 51, a fixing plate 52, nuts 54 and 56, and a cap 58.
- the rotating shaft 2622 penetrates the connecting member 51 in the left-right direction.
- a spline shaft is formed on the rotating shaft 2622.
- Spline holes are formed on the inner surface of the connecting member 51.
- the spline shaft of the rotating shaft 2622 and the spline hole of the connecting member 51 mesh with each other.
- a spline shaft is formed on the outer surface of the connecting member 51.
- Spline holes are formed on the inner surface of the wheel support portion 20a.
- the spline shaft of the connecting member 51 and the spline hole of the wheel support portion 20a mesh with each other.
- the connecting member 51 connects the rotating shaft 2622 and the wheel supporting portion 20 so that torque is transmitted from the rotating shaft 2622 to the wheel supporting portion 20a.
- the connecting member 51 and the wheel support portion 20a rotate.
- the rotating shaft 2622 penetrates the fixed plate 52 in the left-right direction.
- the fixing plate 52 is provided on the left side of the wheel support portion 20a and the connecting member 51. The fixing plate 52 prevents the connecting member 51 from coming off from the wheel support portion 20a and the rotating shaft 2622.
- Nuts 54 and 56 constitute a double nut.
- a male screw is formed at the left end of the rotating shaft 2622.
- the nuts 54 and 56 are attached to the left end of the rotating shaft 2622. As a result, the nuts 54 and 56 press the fixing plate 52 against the connecting member 51 and the wheel support portion 20a.
- the cap 58 is attached to the fixing plate 52 so as to cover the nuts 54 and 56.
- the cap 58 protects the nuts 54 and 56.
- the same effect as that of the module 10a can be obtained.
- the vehicle 100 includes a vehicle body 102, a left front drive steering module 10aLF, a right front drive steering module 10aRF, a left rear drive steering module 10aLB, and a right rear drive steering module 10aRB.
- the vehicle body 102 supports the left front drive steering module 10aLF, the right front drive steering module 10aRF, the left rear drive steering module 10aLB, and the right rear drive steering module 10aRB.
- the left front drive steering module 10aLF, the right front drive steering module 10aRF, the left rear drive steering module 10aLB and the right rear drive steering module 10aRB have the same structure as the module 10a, the description thereof will be omitted.
- at least one of the left front drive steering module 10aLF, the right front drive steering module 10aRF, the left rear drive steering module 10aLB, and the right rear drive steering module 10aRB is used in place of the module 10a, the module 10b, the module 10, the drive module, and the drive function.
- casters that do not have a steering function, or fixed wheels whose direction does not change due to external force may be changed.
- Steering module 20 Body mounting part 22 Body fixing part 24 Steering shaft part 30 Main body part 40 Wheel support part 60 Steering motor unit 62 Fixed body 64 Rotating body 66 Steering motor 68 Reducer 70 Control device VB Body VW Wheels
Landscapes
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Abstract
車両に用いられ、車輪を操舵する操舵機能を備えた操舵モジュールであって、操舵モジュールをコンパクト化しつつ、操舵モジュールの汎用性を向上させることができる操舵モジュールを提供する。操舵モジュールは、操舵軸部を含む車体取付部と、本体部と、操舵固定体及び操舵回転体を含む操舵モータユニットと、制御装置とを備える。操舵固定体と操舵制御装置とは、操舵制御装置と操舵固定体と操舵軸部との各々が、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、車輪と少なくとも部分的に重なる態様で、操舵軸部に対して車輪と一体的に揺動するように本体部に支持され、これにより、車輪の操舵を行うための操舵制御装置と操舵モータユニットとが車輪とともに全体として揺動する。
Description
本発明は、車両に用いられるモジュールに関し、詳しくは、車輪を操舵する操舵機能を備えた操舵モジュールに関する。
従来、操舵モジュール、駆動モジュール、サスペンションモジュール、など各要素をモジュール化した車両が提案されている。このような車両は、例えば、下記非特許文献1に開示されている。
下記非特許文献1において、駆動モジュールは、操舵モジュールに接続されている。操舵モジュールは、駆動モジュールとユニット化された状態で、サスペンションモジュールを介して車体に取り付けられている。このように各要素をモジュール化することで、種々の形態の車両を構成することができる。
Lars Grimstad, Pal Johan From、「Thorvald II-a Modular and Re-configurable Agricultural Robot」、IFAC PapersOnLine、(ノルウェー)、IFAC、2017年7月、第50巻、第1号、p.4588-4593
操舵モジュールをコンパクト化しつつ、種々の形態の車両を容易に構成できるように操舵モジュールの汎用性を向上させることが求められている。
本発明の目的は、車両に用いられ、車輪を操舵する操舵機能を備えた操舵モジュールであって、操舵モジュールをコンパクト化しつつ、操舵モジュールの汎用性を向上させることができる操舵モジュールを提供することである。
本発明の一実施形態に係る操舵モジュールは、車体取付部と、本体部と、車輪支持部と、操舵モータユニットと、制御装置とを備える。車体取付部は、車体固定部と、操舵軸部とを含む。車体固定部は、車体に固定される。操舵軸部は、車体固定部に対して回転不能に配置される。本体部は、操舵軸部に対して揺動するように配置される。車輪支持部は、本体部に対して回転するように配置される。車輪支持部は、車輪を支持する。操舵モータユニットは、操舵固定体と、操舵回転体とを含む。操舵回転体は、操舵固定体に対して相対回転する。操舵モータユニットは、出力されたトルクにより本体部を揺動させて車輪を操舵する。操舵制御装置は、操舵モータユニットの操舵固定体に電気的に接続される。操舵制御装置は、操舵モータユニットを制御する。操舵固定体と操舵制御装置とは、操舵制御装置と操舵固定体と操舵軸部との各々が、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、車輪と少なくとも部分的に重なる態様で、操舵軸部に対して車輪と一体的に揺動するように本体部に支持され、これにより、車輪の操舵を行うための操舵制御装置と操舵モータユニットとが車輪とともに全体として揺動する。
上記操舵モジュールによれば、操舵固定体と操舵制御装置とは、操舵制御装置と操舵固定体と操舵軸部との各々が、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、車輪と少なくとも部分的に重なる態様で、操舵軸部に対して車輪と一体的に揺動するように本体部に支持される。これにより、車輪の操舵を行うための操舵制御装置と操舵モータユニットとが車輪とともに全体として揺動する。操舵制御装置は、操舵モータユニットを制御する。操舵制御装置は、操舵のための制御主体として機能する。操舵モータユニットは、操舵制御装置によって制御され、車輪を操舵する。車輪は、操舵モータユニットによって操舵される。操舵制御装置及び操舵モータユニットは、車輪と共に、操舵のために協働する。このような操舵制御装置及び操舵モータユニットが、車輪とともに全体として揺動するように設置される。これにより、操舵軸部に対して車輪と一体的に揺動する部分の中で操舵の処理及び動作を完結することができる。その結果、操舵制御装置や操舵モータユニットを車体に設けないようにすることできる。操舵制御装置と操舵モータユニットの間での配策も含めて、車輪の操舵を行うための構成、延いては、操舵モジュールをコンパクトにすることができる。また、車体に、操舵制御装置や操舵モータユニットの設置スペースを確保する必要がなくなる。車体において、機器や装置の設置スペースを広く確保することが可能になる。操舵モジュールを設置するために車体に機器や装置の設置スペースを確保するための設計上の制約が加わることを防止又は抑制できる。従って、車体の設計自由度が向上し、その結果、車体との組み合わせが容易になる。加えて、操舵制御装置と操舵固定体と操舵軸部との各々が、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、車輪と少なくとも部分的に重なることから、操舵モジュールをコンパクトにすることができる。上記操舵モジュールによれば、車輪の周囲の空間、特に、車輪の周囲における車輪の上の空間を広く確保し易い。そのため、車輪の上の空間を活用しやすくなり、その結果、車体との組み合わせがさらに容易になる。したがって、操舵モジュールの汎用性を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る操舵モジュールは、車両に用いられ、車輪を操舵する操舵機能を備えるものであればよく、例えば、車輪を駆動する駆動機能をさらに備えていてもよい。車輪は、例えば、ホイールと、ホイールに装着されるタイヤとを含む。
本発明の一実施形態において、車体固定部は、車体に直接固定されていてもよいし、車体に間接的に固定されていてもよい。操舵軸部が車体固定部に対して回転不能に配置される態様は、例えば、操舵軸部が車体固定部に固定される態様や、操舵軸部が車体固定部と一体的に形成される態様を含む。操舵軸部の中心軸線は、車輪支持部の回転軸線に対して交差する方向に延びていればよい。操舵軸部の中心軸線は、車輪支持部の回転軸線に対して直交する方向に延びていてもよい。
本発明の一実施形態において、本体部が操舵軸部に対して揺動するように配置される態様は、例えば、操舵軸部の中心軸線回りの周方向に360°未満の範囲で回転するように配置される態様を含む。本体部は、例えば、操舵モータユニットを支持する。本体部は、操舵モータユニットを直接支持してもよいし、操舵モータユニットを間接的に支持してもよい。本体部は、例えば、操舵モータユニットを収容するための空間である収容空間を有していてもよい。この場合、本体部は、操舵モータユニットを収容空間に収容した状態で、操舵モータユニットを支持する。
本発明の一実施形態において、車輪支持部が本体部に対して回転するように配置される態様は、車輪支持部そのものが本体部に対して回転するように配置される態様や、車輪支持部と一体的に回転するように配置された部材が本体部に対して回転するように配置される態様を含む。車輪支持部は、車輪を直接支持していてもよいし、車輪を間接的に支持していてもよい。車輪支持部が車輪を支持する態様は、例えば、車輪支持部が車輪のホイールを支持する態様を含む。
本発明の一実施形態において、操舵固定体は、本体部に直接支持されてもよいし、本体部に間接的に支持されてもよい。操舵回転体と操舵固定体との位置関係は、特に限定されない。操舵固定体の中心軸線が延びる方向において、操舵回転体と操舵固定体が並んでいてもよい。操舵固定体の中心軸線が延びる方向に見たときの操舵固定体の形状が環状である場合、操舵固定体の中心軸線が延びる方向に見て、操舵固定体によって囲まれる空間に操舵回転体が配置されていてもよい。操舵回転体の回転軸線は、操舵固定体の中心軸線に平行であってもよいし、操舵固定体の中心軸線に一致していてもよい。操舵固定体は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、その全体が車輪に重なっていてもよい。操舵固定体は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、その全体が車輪のホイールに重なっていてもよい。操舵回転体は、操舵固定体と同軸に配置されていてもよい。操舵回転体の回転軸線は、車輪支持部の回転軸線に平行であってもよいし、車輪支持部の回転軸線に一致していてもよい。操舵回転体は、車輪支持部と同軸に配置されていてもよい。操舵回転体は、操舵軸部に接続されていてもよい。操舵回転体が操舵軸部に接続される態様は、操舵回転体の回転を本体部の操舵軸部に対する揺動に変更可能な態様であればよい。操舵回転体は、操舵軸部に直接接続されていてもよいし、操舵軸部に間接的に接続されていてもよい。操舵回転体が操舵軸部に間接的に接続される態様は、操舵回転体の回転軸線と一致する回転軸線又は操舵回転体の回転軸線と平行な回転軸線回りに回転可能に配置された部材を介して、操舵回転体が操舵軸部に接続される態様を含む。
本発明の一実施形態において、操舵モータユニットは、操舵固定体に対して操舵回転体を回転させるためのトルクを出力可能な操舵モータを含んでいてもよい。操舵モータは、例えば、1つである。つまり、操舵モータユニットは、単一の操舵モータを含んでいてもよい。操舵モータは、ステータと、ステータに対して回転可能なロータとを含んでいればよい。ステータは、例えば、操舵固定体に含まれる。ステータの中心軸線は、車輪支持部の回転軸線と一致していてもよいし、車輪支持部の回転軸線に平行であってもよい。ロータは、例えば、操舵回転体に含まれる。ロータの回転軸線は、車輪支持部の回転軸線と一致していてもよいし、車輪支持部の回転軸線に平行であってもよい。操舵モータは、ラジアルギャップ型の電気モータであってもよいし、アキシャルギャップ型の電気モータであってもよい。ラジアルギャップ型の電気モータにおいては、ロータとステータが同軸上に配置され、かつ、ロータとステータとの間のギャップがロータの回転軸線に対して直交する方向に形成される。アキシャルギャップ型の電気モータにおいては、ロータとステータが同軸上に配置され、かつ、ロータとステータの間のギャップがロータの回転軸線が延びる方向に形成される。操舵モータユニットは、例えば、車輪におけるホイール内に配置されていてもよい。操舵モータユニットがホイール内に配置される態様は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、ホイールのうちタイヤが装着されるリムよりも車輪支持部の回転軸線の近くに操舵モータユニットが配置される態様を含む。別の表現をすれば、操舵モータユニットがホイール内に配置される態様は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、ホイールのうちタイヤが装着されるリムによって囲まれる空間に操舵モータユニットが配置される態様を含む。操舵モータユニットは、例えば、少なくとも一部が車輪におけるホイール内に配置されていてもよい。操舵モータユニットの少なくとも一部がホイール内に配置される態様は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に直交する方向に見て、操舵モータユニットの少なくとも一部がホイールに重なる態様を含む。操舵モータユニットは、操舵回転体の回転を減速する減速機をさらに含んでいてもよい。減速機は、例えば、遊星歯車機構を有するものであってもよいし、サイクロイド機構を有するものであってもよい。減速機の少なくとも一部は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、操舵回転体に重なっていてもよい。減速機の少なくとも一部は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、操舵固定体に重なっていてもよい。車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見たときの操舵回転体の形状が環状である場合、減速機の少なくとも一部は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、操舵回転体よりも車輪支持部の回転軸線の近くに配置されていてもよい。つまり、減速機の少なくとも一部は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、操舵回転体によって囲まれる空間に配置されていてもよい。操舵モータユニットは、出力軸部をさらに含んでいてもよい。出力軸部は、操舵回転体の回転が伝達されるように操舵回転体に接続され、かつ、操舵軸部に接続される。出力軸部は、操舵回転体の回転が直接伝達されるものであってもよい。つまり、出力軸部は、操舵回転体に直接接続されていてもよい。或いは、出力軸部は、操舵回転体の回転が減速機を介して伝達されるものであってもよい。つまり、出力軸部は、減速機を介して操舵回転体に接続されていてもよい。出力軸部が操舵軸部に接続される態様は、特に限定されない。出力軸部が操舵軸部に接続される態様は、出力軸部の回転を本体部の操舵軸部に対する揺動に変更可能な態様であればよい。出力軸部は、操舵軸部に直接接続されていてもよいし、操舵軸部に間接的に接続されていてもよい。
本発明の一実施形態において、操舵制御装置は、例えば、ECU(Electric Control Unit)である。ECUは、例えば、IC(Integrated Circuit)、電子部品、回路基板等の組み合わせによって実現される。操舵制御装置による制御は、例えば、CPU(Central Processing Unit)が不揮発性のメモリに記憶されたプログラムを読み出し、当該プログラムに従って所定の処理を実行すること等によって実現される。操舵制御装置は、本体部に直接支持されていてもよいし、本体部に間接的に支持されていてもよい。本体部は、例えば、操舵制御装置を収容するための空間である収容空間を有していてもよい。この場合、本体部は、操舵制御装置を収容空間に収容した状態で、操舵制御装置を支持する。操舵制御装置は、例えば、複数の制御部に分かれていてもよい。この場合、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、操舵制御装置の少なくとも一部が車輪と重なるように配置される態様は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、複数の制御部のうち少なくとも1つの制御部の一部が車輪と重なるように配置される態様を含む。複数の制御部は、例えば、駆動電流供給部と、駆動電流制御部とを含む。駆動電流供給部は、操舵回転体を操舵固定体に対して相対回転させるための駆動電流を操舵固定体に供給する。駆動電流制御部は、操舵回転体の回転状態に応じて駆動電流供給部による操舵固定体への駆動電流の供給を制御する。車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、操舵軸部の中心軸線は、駆動電流供給部と駆動電流制御部の間に位置していてもよい。このような態様には、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、操舵軸部の中心軸線が駆動電流供給部に含まれる基板と駆動電流制御部に含まれる基板との間に位置する態様が含まれる。操舵制御装置は、操舵軸部の中心軸線と車輪支持部の回転軸線とを含む平面に対して平行に配置されていてもよい。このような態様には、例えば、操舵制御装置に含まれる基板が操舵軸部の中心軸線と車輪支持部の回転軸線とを含む平面に対して平行に配置される態様が含まれる。操舵制御装置は、操舵軸部の中心軸線が延びる方向と車輪支持部の回転軸線が延びる方向の各々に直交する方向に見て、操舵軸部の中心軸線に重なっていてもよい。操舵制御装置は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、その全体が車輪に重なっていてもよい。操舵制御装置は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、その少なくとも一部が車輪のホイールに重なっていてもよい。
本発明の一実施形態に係る操舵モジュールは、接続切替機構を備えていてもよい。接続切替機構は、操舵回転体の回転により本体部が操舵軸部に対して揺動するように操舵回転体が操舵軸部に接続された状態と、操舵回転体の回転により車輪支持部が本体部に対して回転するように操舵回転体が車輪支持部に接続された状態とを切り替える。
上記態様によれば、従来とは機能が異なる操舵モジュールを得ることができる。具体的には、上記態様によれば、操舵モータユニットが発生するトルクを駆動トルクとして用いることができる。つまり、操舵モジュールが駆動モジュールとしても機能するようになる。また、操舵モジュールが駆動機能も備える場合には、駆動モータユニットが発生するトルクに操舵モータユニットが発生するトルクを加えることができるので、最大駆動トルクを大きくすることができる。したがって、上記態様によれば、従来とは機能が異なる操舵モジュールを得ることができる。
本発明の一実施形態に係る操舵モジュールは、さらに、ロック機構を備えていてもよい。ロック機構は、本体部を操舵軸部に対して揺動不能にロックする。
上記態様によれば、操舵回転体の回転により車輪支持部が本体部に対して回転するように操舵回転体が車輪支持部に接続された状態で、車輪が操舵されることが抑制される。
本発明の一実施形態に係る操舵モジュールは、さらに、駆動モータユニットを備えていてもよい。駆動モータユニットは、車輪を回転させるためのトルクを発生する。
上記態様によれば、操舵モジュールが駆動モジュールとしても機能するようになる。
本発明の一実施形態において、本体部は、例えば、駆動モータユニットを支持する。本体部は、駆動モータユニットを直接支持してもよいし、駆動モータユニットを間接的に支持してもよい。本体部は、例えば、駆動モータユニットを収容するための空間である収容空間を有していてもよい。この場合、本体部は、駆動モータユニットを収容空間に収容した状態で、駆動モータユニットを支持する。
本発明の一実施形態において、駆動モータユニットは、駆動固定体と、駆動回転体とを含む。駆動回転体は、駆動固定体に対して相対回転する。駆動モータユニットは、駆動固定体に対して駆動回転体を回転させるためのトルクを出力可能な駆動モータを含んでいてもよい。駆動モータは、例えば、1つである。つまり、駆動モータユニットは、単一の駆動モータを含んでいてもよい。駆動モータは、ステータと、ステータに対して回転可能なロータとを含んでいればよい。ステータは、例えば、駆動固定体に含まれる。ステータの中心軸線は、車輪支持部の回転軸線と一致していてもよいし、車輪支持部の回転軸線に平行であってもよい。ロータは、例えば、駆動回転体に含まれる。ロータの回転軸線は、車輪支持部の回転軸線と一致していてもよいし、車輪支持部の回転軸線に平行であってもよい。駆動モータは、ラジアルギャップ型の電気モータであってもよいし、アキシャルギャップ型の電気モータであってもよい。ラジアルギャップ型の電気モータにおいては、ロータとステータが同軸上に配置され、かつ、ロータとステータとの間のギャップがロータの回転軸線に対して直交する方向に形成される。アキシャルギャップ型の電気モータにおいては、ロータとステータが同軸上に配置され、かつ、ロータとステータとの間のギャップがロータの回転軸線が延びる方向に形成される。駆動モータユニットは、例えば、車輪におけるホイール内に配置されていてもよい。駆動モータユニットがホイール内に配置される態様は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、ホイールのうちタイヤが装着されるリムよりも車輪支持部の回転軸線の近くに駆動モータユニットが配置される態様を含む。別の表現をすれば、駆動モータユニットがホイール内に配置される態様は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、ホイールのうちタイヤが装着されるリムによって囲まれる空間に駆動モータユニットが配置される態様を含む。駆動モータユニットは、駆動回転体の回転を減速する減速機をさらに含んでいてもよい。減速機は、例えば、遊星歯車機構を有するものであってもよいし、サイクロイド機構を有するものであってもよい。減速機の少なくとも一部は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、駆動回転体に重なっていてもよい。減速機の少なくとも一部は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、駆動固定体に重なっていてもよい。車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見たときの駆動回転体の形状が環状である場合、減速機の少なくとも一部は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、駆動回転体よりも車輪支持部の回転軸線の近くに配置されていてもよい。つまり、減速機の少なくとも一部は、車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、駆動回転体によって囲まれる空間に配置されていてもよい。駆動モータユニットは、出力軸部をさらに含んでいてもよい。出力軸部は、車輪支持部と一体的に回転するように、車輪支持部に接続されていればよい。出力軸部が車輪支持部に接続される態様は、出力軸部から車輪支持部に力を伝達可能な態様であれば、特に限定されない。出力軸部は、車輪支持部と一体的に形成されていてもよいし、車輪支持部とは別に形成されていてもよい。出力軸部は、駆動回転体の回転が直接伝達されるものであってもよい。つまり、出力軸部は、駆動回転体に直接接続されていてもよい。或いは、出力軸部は、駆動回転体の回転が減速機を介して伝達されるものであってもよい。つまり、出力軸部は、減速機を介して駆動回転体に接続されていてもよい。
この発明の上述の目的及びその他の目的、特徴、局面及び利点は、添付図面に関連して行われる以下のこの発明の実施形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。本明細書にて使用される場合、用語「及び/又は(and/or)」は1つの、又は複数の関連した列挙されたアイテム(items)のあらゆる又は全ての組み合わせを含む。本明細書中で使用される場合、用語「含む、備える(including)」、「含む、備える(comprising)」又は「有する(having)」及びその変形の使用は、記載された特徴、工程、操作、要素、成分及び/又はそれらの等価物の存在を特定するが、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び/又はそれらのグループのうちの1つ又は複数を含むことができる。他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語(技術用語及び科学用語を含む)は、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義された用語のような用語は、関連する技術及び本開示の文脈における意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されていない限り、理想的又は過度に形式的な意味で解釈されることはない。本発明の説明においては、多数の技術及び工程が開示されていると理解される。これらの各々は個別の利益を有し、それぞれは、他の開示された技術の1つ以上、又は、場合によっては全てと共に使用することもできる。従って、明確にするために、この説明は、不要に個々のステップの可能な組み合わせの全てを繰り返すことを控える。それにもかかわらず、明細書及び特許請求の範囲は、そのような組み合わせが全て本発明及び特許請求の範囲内にあることを理解して読まれるべきである。以下の説明では、説明の目的で、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細を述べる。しかしながら、当業者には、これらの特定の詳細なしに本発明を実施できることが明らかである。本開示は、本発明の例示として考慮されるべきであり、本発明を以下の図面又は説明によって示される特定の実施形態に限定することを意図するものではない。
本発明によれば、車両に用いられ、車輪を操舵する操舵機能を備えた操舵モジュールであって、操舵モジュールをコンパクト化しつつ、操舵モジュールの汎用性を向上させることができる操舵モジュールを提供することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態による操舵モジュールの詳細について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、あくまでも一例である。本発明は、以下に説明する実施の形態によって、何等、限定的に解釈されるものではない。
[第1の実施の形態]
図1を参照しながら、本発明の第1の実施の形態による操舵モジュール10について説明する。なお、本明細書では、後述する車輪支持部40の回転軸線40Lが延びる方向を左右方向とする。車輪支持部40の回転軸線40Lに直交する方向(左右方向)であって、紙面に垂直な方向を前後方向とする。左右方向及び前後方向の各々に直交する方向を上下方向とする。
図1を参照しながら、本発明の第1の実施の形態による操舵モジュール10について説明する。なお、本明細書では、後述する車輪支持部40の回転軸線40Lが延びる方向を左右方向とする。車輪支持部40の回転軸線40Lに直交する方向(左右方向)であって、紙面に垂直な方向を前後方向とする。左右方向及び前後方向の各々に直交する方向を上下方向とする。
図1を参照して、操舵モジュール10は、車体取付部20と、本体部30と、車輪支持部40と、操舵モータユニット60と、操舵制御装置としての制御装置70とを備える。以下、これらについて説明する。
車体取付部20は、車体固定部22と、操舵軸部24とを含む。車体固定部22は、車体VBに固定される。操舵軸部24は、車体固定部22に対して回転不能に配置される。
本体部30は、操舵軸部24に対して揺動するように配置される。車輪支持部40は、本体部30に対して回転するように配置される。車輪支持部40は、回転軸線40Lを有する。車輪支持部40は、本体部30に対して回転軸線40L回りに回転可能な状態で配置されている。車輪支持部40は、車輪VWを支持する。
操舵モータユニット60は、操舵固定体としての固定体62と、操舵回転体としての回転体64とを含む。操舵モータユニット60は、出力されたトルクにより本体部30を揺動させて車輪VWを操舵する。固定体62は、操舵軸部24に対して車輪VWと一体的に揺動するように本体部30に支持される。回転体64は、固定体62に対して相対回転する。
制御装置70は、操舵モータユニット60の固定体62に電気的に接続される。制御装置70は、操舵モータユニット60を制御する。制御装置70は、操舵軸部24に対して車輪VWと一体的に揺動するように本体部30に支持される。
続いて、図2及び図3を参照しながら説明する。操舵モータユニット60の固定体62の少なくとも一部は、車輪支持部40の回転軸線40Lが延びる方向に見て、車輪VWと重なるように配置される。制御装置70の少なくとも一部は、車輪支持部40の回転軸線40Lが延びる方向に見て、車輪VWと重なるように配置される。車体取付部20の操舵軸部24の少なくとも一部は、車輪支持部40の回転軸線40Lが延びる方向に見て、車輪VWと重なるように配置される。
このような操舵モジュール10においては、固定体62と制御装置70は、制御装置70と固定体62と操舵軸部24の各々が、車輪支持部40の回転軸線が延びる方向に見て、車輪VWと少なくとも部分的に重なる態様で、操舵軸部24に対して車輪VWと一体的に揺動するように本体部30に支持される。これにより、車輪VWの操舵を行うための制御装置70と操舵モータユニット60とが車輪VWとともに全体として揺動するので、操舵軸部24に対して車輪VWと一体的に揺動する部分の中で操舵の処理及び動作を完結することができる。その結果、制御装置70や操舵モータユニット60を車体VBに設けないようにすることできる。制御装置70と操舵モータユニット60の間での配策も含めて、車輪VWの操舵を行うための構成、延いては、操舵モジュール10をコンパクトにすることができる。また、車体VBに、制御装置70や操舵モータユニット60の設置スペースを確保する必要がなくなる。車体VBにおいて、機器や装置の設置スペースを広く確保することが可能になる。操舵モジュール10を設置するために車体VBに機器や装置の設置スペースを確保するための設計上の制約が加わることを防止又は抑制できる。従って、車体VBの設計自由度が向上し、その結果、車体VBとの組み合わせが容易になる。加えて、制御装置70と固定体62と操舵軸部24との各々が、車輪支持部40の回転軸線40Lが延びる方向に見て、車輪VWと少なくとも部分的に重なることから、操舵モジュール10をコンパクトにすることができる。操舵モジュール10によれば、車輪VWの周囲の空間、特に、車輪VWの周囲における車輪VWの上の空間を広く確保し易い。そのため、車輪VWの上の空間を活用しやすくなり、その結果、車体VBとの組み合わせがさらに容易になる。したがって、操舵モジュール10の汎用性を向上させることができる。
[第2の実施の形態]
図4を参照しながら、本発明の第2の実施の形態による操舵モジュール10Aについて説明する。操舵モジュール10は、車体取付部20と、本体部30と、車輪支持部40と、操舵モータユニット60と、操舵制御装置としての制御装置70とを備える。
図4を参照しながら、本発明の第2の実施の形態による操舵モジュール10Aについて説明する。操舵モジュール10は、車体取付部20と、本体部30と、車輪支持部40と、操舵モータユニット60と、操舵制御装置としての制御装置70とを備える。
車体取付部20は、車体固定部22と、操舵軸部24とを含む。車体固定部22は、車体VBに固定される。車体固定部22は、例えば、ボルト及びナットにより、車体VBに固定される。操舵軸部24は、車体固定部22に対して回転不能に配置される。車輪VWは、ホイールVW1と、ホイールVW1に装着されるタイヤVW2とを含む。操舵軸部24は、中心軸線24Lを有する。図4に示す例では、操舵軸部24の中心軸線24Lは、車輪支持部40の回転軸線40Lに対して直交する方向に延びている。
本体部30は、操舵軸部24に対して揺動するように配置される。図4に示す例では、本体部30は、操舵軸部24の中心軸線24L回りに揺動可能に配置される。本体部30は、操舵モータユニット60を支持する。図4に示す例では、本体部30は、収容空間30Aを有する。収容空間30Aには、操舵モータユニット60が収容される。つまり、本体部30は、操舵モータユニット60を収容空間30Aに収容した状態で、操舵モータユニット60を支持する。
車輪支持部40は、本体部30に対して回転するように配置される。車輪支持部40は、車輪VWを支持する。図4に示す例では、車輪支持部40は、車輪VWのホイールVW1に固定される。これにより、車輪支持部40は、車輪VWのホイールVW1を支持する。車輪支持部40を車輪VWのホイールVW1に固定する際には、例えば、ボルト及びナットが用いられる。ボルトは、車輪支持部40に固定されたスタッドボルトを含む。車輪支持部40には、車輪支持部40と一体的に回転するように駆動軸部42が接続される。駆動軸部42の回転軸線42Lは、車輪支持部40の回転軸線40Lに一致している。駆動軸部42は、本体部30に対して回転可能に配置される。そのため、車輪支持部40は、本体部30に対して回転可能に配置される。
操舵モータユニット60は、操舵固定体としての固定体62と、操舵回転体としての回転体64とを含む。操舵モータユニット60は、出力されたトルクにより本体部30を揺動させて車輪VWを操舵する。操舵モータユニット60は、固定体62に対して回転体64を回転させるためのトルクを出力可能な操舵モータ66を含む。操舵モータ66は、1つである。操舵モータ66のステータは、固定体62に含まれる。操舵モータ66のロータは、回転体64に含まれる。回転体64は、固定体62に対して相対回転する。図4に示す例では、操舵モータ66は、所謂インナーロータ型の電気モータである。固定体62は、操舵軸部24に対して車輪VWと一体的に揺動するように本体部30に支持される。図4に示す例では、固定体62の中心軸線は、車輪支持部40の回転軸線40Lと一致している。回転体64の回転軸線64Lは、固定体62の中心軸線に一致している。回転体64の回転軸線64Lは、車輪支持部40の回転軸線40Lに一致している。回転体64の回転軸線64Lは、操舵軸部24の中心軸線24Lに対して直交する方向に延びている。回転体64は、操舵軸部24に対して本体部30が揺動するように操舵軸部24に接続される。
操舵モータユニット60は、出力軸部65をさらに含む。図4に示す例では、出力軸部65の回転軸線65Lは、回転体64の回転軸線64Lに一致している。出力軸部65の回転軸線65Lは、車輪支持部40の回転軸線40Lに一致している。出力軸部65は、回転体64の回転が伝達されるように回転体64に接続される。出力軸部65は、操舵軸部24に接続される。図4に示す例では、出力軸部65に形成された傘歯車650と、操舵軸部24に形成された傘歯車240とが噛み合うことにより、出力軸部65が操舵軸部24に接続されている。
操舵モータユニット60は、減速機68を含む。減速機68は、操舵モータ66のロータ(つまり、回転体64)の回転を減速して、出力軸部65に伝達する。減速機68の少なくとも一部は、車輪支持部40の回転軸線40Lが延びる方向に見て、操舵モータ66のロータ(つまり、回転体64)よりも車輪支持部40の回転軸線40Lの近くに配置される。
制御装置70は、固定体62に電気的に接続される。制御装置70は、操舵モータユニット60を制御する。制御装置70は、操舵軸部24に対して車輪VWと一体的に揺動するように本体部30に支持される。操舵軸部24の中心軸線24Lが延びる方向(つまり、図4の上下方向)と車輪支持部40の回転軸線40Lが延びる方向(つまり、図4の左右方向)の各々に直交する方向(つまり、図4の前後方向)に見て、制御装置70は、操舵軸部24の中心軸線24Lに重なる。
続いて、図5及び図6を参照しながら説明する。操舵モータユニット60の固定体62の少なくとも一部は、車輪支持部40の回転軸線40Lが延びる方向に見て、車輪VWと重なるように配置される。制御装置70の少なくとも一部は、車輪支持部40の回転軸線40Lが延びる方向に見て、車輪VWと重なるように配置される。
制御装置70は、駆動電流供給部72と、駆動電流制御部74とを含む。駆動電流供給部72は、回転体64を固定体62に対して相対回転させるための駆動電流を固定体62に供給する。駆動電流制御部74は、回転体64の回転状態に応じて駆動電流供給部72よる固定体62への駆動電流の供給を制御する。車輪支持部40の回転軸線40Lが延びる方向に見て、駆動電流供給部72及び駆動電流制御部74の少なくとも一方の一部が車輪VWと重なるように配置される。
制御装置70は、操舵軸部24の中心軸線24Lと車輪支持部40の回転軸線40Lとを含む平面S1に対して平行に配置される。具体的には、駆動電流供給部72及び駆動電流制御部74の各々が平面S1に対して平行に配置される。
車輪支持部40の回転軸線40Lが延びる方向に見て、操舵軸部24は、駆動電流供給部72と駆動電流制御部74の間に位置している。つまり、車輪支持部40の回転軸線40Lが延びる方向に見て、操舵軸部24の中心軸線24Lは、駆動電流供給部72と駆動電流制御部74の間に位置している。操舵軸部24の少なくとも一部は、車輪支持部40の回転軸線40Lが延びる方向に見て、車輪VWと重なるように配置される。
このような操舵モジュール10Aにおいても、操舵モジュール10と同様に、操舵モジュール10Aをコンパクト化しつつ、操舵モジュール10Aの汎用性を向上させることがきる。
[第3の実施の形態]
図7を参照しながら、本発明の第3の実施の形態による操舵モジュール10Bについて説明する。操舵モジュール10Bは、操舵モジュール10Aと比べて、駆動モータユニット50をさらに備える。駆動モータユニット50は、固定体52と、回転体54とを含む。駆動モータユニット50は、回転体54の回転を出力軸部55に伝達して車輪VWを駆動する。つまり、操舵モジュール10Bは、車輪VWを操舵する操舵機能の他に、車輪VWを駆動する駆動機能を備える。
図7を参照しながら、本発明の第3の実施の形態による操舵モジュール10Bについて説明する。操舵モジュール10Bは、操舵モジュール10Aと比べて、駆動モータユニット50をさらに備える。駆動モータユニット50は、固定体52と、回転体54とを含む。駆動モータユニット50は、回転体54の回転を出力軸部55に伝達して車輪VWを駆動する。つまり、操舵モジュール10Bは、車輪VWを操舵する操舵機能の他に、車輪VWを駆動する駆動機能を備える。
駆動モータユニット50は、本体部30に支持される。図7に示す例では、駆動モータユニット50は、本体部30が有する収容空間30Bに収容された状態で、本体部30に支持される。駆動モータユニット50は、固定体52に対して回転体54を回転させるためのトルクを出力可能な駆動モータ56を含む。駆動モータ56は、1つである。駆動モータ56のステータは、固定体52に含まれる。駆動モータ56のロータは、回転体54に含まれる。図7に示す例では、駆動モータ56は、所謂インナーロータ型の電気モータである。固定体52は、本体部30に固定される。回転体54は、固定体52に対して相対回転する。図7に示す例では、回転体54の回転軸線54Lは、固定体52の中心軸線に一致している。回転体54の回転軸線54Lは、車輪支持部40の回転軸線40Lに一致している。
駆動モータユニット50は、出力軸部55をさらに含む。図7に示す例では、出力軸部55の回転軸線55Lは、回転体54の回転軸線54Lに一致している。出力軸部55の回転軸線55Lは、車輪支持部40の回転軸線40Lと一致している。図7に示す例では、出力軸部55は、回転体54の回転が伝達されて車輪支持部40と一体的に回転する。
駆動モータユニット50は、減速機58を含む。減速機58は、駆動モータ56のロータ(つまり、回転体54)の回転を減速する。減速機58の少なくとも一部は、車輪支持部40の回転軸線40Lが延びる方向に見て、駆動モータ56のロータ(つまり、回転体54)よりも車輪支持部40の回転軸線40Lの近くに配置される。駆動モータユニット50は、制御装置70によって制御される。つまり、図7に示す例では、制御装置70は、駆動モータユニット50及び操舵モータユニット60を制御する。
このような操舵モジュール10Bにおいても、操舵モジュール10Aと同様に、操舵モジュール10Bをコンパクト化しつつ、操舵モジュール10Bの汎用性を向上させることができる。
[第4の実施の形態]
図8を参照しながら、本発明の第4の実施形態に係る操舵モジュール10Cについて説明する。図8の(a)は、操舵出力状態の操舵モジュール10Cを示す。図8の(b)は、駆動出力状態の操舵モジュール10Cを示す。
図8を参照しながら、本発明の第4の実施形態に係る操舵モジュール10Cについて説明する。図8の(a)は、操舵出力状態の操舵モジュール10Cを示す。図8の(b)は、駆動出力状態の操舵モジュール10Cを示す。
操舵モジュール10Cは、車両に用いられる。操舵モジュール10Cは、例えば、車両の車体102に取り付けられる。操舵モジュール10Cは、車体固定部16、本体部18、車輪支持部21、操舵モータ22A及び接続先切替機構24Aを備える。
車体固定部16は、車体102に固定される。車体固定部16は、車体102に対して変位することができない。車体固定部16は、例えば、操舵軸部を含む。
本体部18は、車体固定部16に対して揺動する。本体部18は、例えば、上下方向に延びる中心軸線を中心に車体固定部16に対して揺動することができる。
車輪支持部21は、車輪110とともに本体部18に対して回転するように車輪110を支持する。車輪支持部21は、本体部18に対して回転するように設けられる。これにより、車輪110は、本体部18に対して回転することができる。
操舵モータ22Aは、本体部18を車体固定部16に対して揺動させるトルクを発生することにより車輪110を操舵する。操舵モータ22Aが発生したトルクは、車体固定部16に付与される。操舵モータ22Aは、操舵固定体としての固定体221と操舵回転体としての回転体222とを含む。固定体221は、本体部18に固定されている。回転体222は、固定体221に対して回転する。
なお、図示はしていないが、操舵モジュール10Cは、操舵モータ22Aを駆動する制御装置をさらに備える。そして、固定体221と上記制御装置は、上記制御装置と固定体221と操舵軸部の各々が、車輪支持部21の回転軸線が延びる方向に見て、車輪110と少なくとも部分的に重なる態様で、操舵軸部に対して車輪110と一体的に揺動するように本体部18に支持され、これにより、車輪110の操舵を行うための制御装置と操舵モータ22Aとが車輪110とともに全体として揺動する。
接続先切替機構24Aは、図8の(a)に示すように、回転体222の回転により本体部18が車体固定部16に対して揺動するように回転体222が操舵軸部に接続された状態(操舵出力状態)と、図8の(b)に示すように、回転体222の回転により車輪支持部20が本体部18に対して回転するように回転体222が車輪支持部20に接続された状態(駆動出力状態)とを切り替える。
操舵モジュール10Cによれば、操舵モジュール10と同様な効果が得られる。また、接続先切替機構24Aが操舵出力状態と駆動出力状態とを切り替えることができるので、操舵モータ22Aが発生するトルクを駆動トルクとして用いることができる。
[第5の実施の形態]
図9-11を参照しながら、本発明の第5の実施の形態に係る操舵モジュールとしてのモジュールについて説明する。図9の(a)は、操舵出力状態かつ揺動ロック解除状態のモジュール10aを示す。図9の(b)は、駆動出力状態かつ揺動ロック状態のモジュール10aを示す。
図9-11を参照しながら、本発明の第5の実施の形態に係る操舵モジュールとしてのモジュールについて説明する。図9の(a)は、操舵出力状態かつ揺動ロック解除状態のモジュール10aを示す。図9の(b)は、駆動出力状態かつ揺動ロック状態のモジュール10aを示す。
モジュール10aは、車両に用いられる。モジュール10aは、例えば、車両の車体102に取り付けられる。モジュール10aは、車体固定部16、本体部18、車輪支持部21、操舵モータ22、減速機23、接続先切替機構24A、駆動モータ26、減速機27、制御装置28、ロック機構29、操舵シャフト30A及びベベルギア31を備える。
車体固定部16は、車体102に対して固定される。車体固定部16は、操舵軸部12及び固定支持部14を含む。操舵軸部12は、軸部本体120及びべベルギア122を含む。軸部本体120の中心軸線L1は、上下方向に延びている。ベベルギア122は、軸部本体120に固定されている。固定支持部14は、操舵軸部12が車体102に対して回転しないように操舵軸部12を支持する。固定支持部14は、車体102に対して、例えば、ボルト及びナット等の締結部材により固定されている。
本体部18は、車体固定部16に対して揺動する。本体部18は、操舵モータ22A、減速機23、駆動モータ26及び減速機27を収容する。
車輪110は、ホイール112及びタイヤ114を含む。ホイール112は、リム112a及びディスク112bを含む。車輪支持部20Aは、車輪110とともに本体部18に対して回転するように車輪110を支持する。車輪支持部20Aは、ホイール112のディスク112bを支持する。ホイール112は、ボルト及び/又はナット等の締結部材により車輪支持部20Aに固定される。車輪支持部20Aは、本体部18に対して回転するように設けられる。車輪支持部20A及び車輪110の回転軸線L3は、水平面に平行である。図9では、車輪支持部20及び車輪110の回転軸線L3は、左右方向に延びている。
図9に示すように、操舵軸部12の中心軸線L1と車輪110の接地面との交点P1の位置は、車輪110の中心線L0と車輪110の接地面の交点P0の位置と異なっている。なお、車輪110の中心線L0とは、車輪110の前後方向の中央及び車輪110の左右方向の中央を通過し、かつ、上下方向に延びる直線である。
駆動モータ26及び減速機27は、ホイール112に囲まれた空間内に配置される。車輪110の回転軸線L3が延びる方向に見たときに、駆動モータ26及び減速機27は車輪110と重なる。
駆動モータ26は、車輪支持部20Aを本体部18に対して回転させるトルクを発生する。駆動モータ26は、車輪110の回転軸線L3を中心に車輪110を本体部18に対して回転させるトルクを車輪110に付与する。駆動モータ26は、固定体261及び回転体262を含む。固定体261は、ステータである。固定体261は、本体部18の内面に固定される。回転体262は、ロータ2621及び回転軸2622を含む。ロータ2621は、左方向に見たときに、固定体261に囲まれた空間内に配置されている。ロータ2621は、固定体261に対して回転する。図9では、ロータ2621の回転軸線L4は、車輪110の回転軸線L3と一致している。
減速機27は、ロータ2621の回転速度を減少させ、かつ、ロータ2621のトルクを増加させて、ロータ2621の回転を回転軸2622に伝達する。減速機27は、左方向に見たときに、ロータ2621に囲まれた空間内に配置される。
回転軸2622は、回転軸2622の回転軸線L5を中心に回転することができる。図9では、回転軸2622の回転軸線L5は、車輪110の回転軸線L3と一致している。回転軸2622には、車輪支持部20が固定される。これにより、駆動モータ26が作動すると、回転軸2622が回転し、車輪支持部20及び車輪110が回転する。
操舵モータ22A及び減速機23は、ホイール112に囲まれた空間内に配置される。操舵モータ22A及び減速機23は、駆動モータ26及び減速機27よりも操舵軸部12の近くに配置される。車輪110の回転軸線L3が延びる方向に見たときに、操舵モータ22A及び減速機23の少なくとも一部が車輪110と重なる。
操舵モータ22Aは、操舵軸部12に対して本体部18を揺動させるトルクを操舵軸部12に付与することにより、車輪110を操舵する。操舵モータ22Aは、操舵固定体としての固定体221及び操舵回転体としての回転体222を含む。固定体221は、ステータである。固定体221は、本体部18の内面に固定される。回転体222は、ロータ2221及び回転軸2222を含む。ロータ2221は、左方向に見たときに、固定体221に囲まれた空間内に配置される。ロータ2221は、固定体221に対して回転する。図2では、ロータ2221の回転軸線L6は、車輪110の回転軸線L3と一致している。
減速機23は、ロータ2221の回転速度を減少させ、かつ、ロータ2221のトルクを増加させて、ロータ2221の回転を回転軸2222に伝達する。減速機23は、左方向に見たときに、ロータ2221に囲まれた空間内に配置される。
回転軸2222は、回転軸2222の回転軸線L7を中心に本体部18に対して回転することができる。回転軸2222の回転軸線L7は、車輪110の回転軸線L3と一致している。
操舵シャフト30は、回転軸2222よりも操舵軸部12の近くに配置される。操舵シャフト30は、操舵シャフト30の回転軸線L8を中心に本体部18に対して回転することができる。操舵シャフト30の回転軸線L8は、回転軸2222の回転軸線L7と一致している。
ベベルギア31は、操舵シャフト30に設けられる。べベルギア31とべベルギア122とは、噛み合う。
なお、図示はしていないが、モジュール10aは、操舵モータ22Aを駆動する制御装置をさらに備える。そして、固定体221と上記制御装置は、上記制御装置と固定体221と操舵軸部12の各々が、車輪支持部21の回転軸線が延びる方向に見て、車輪110と少なくとも部分的に重なる態様で、操舵軸部に対して車輪110と一体的に揺動するように本体部18に支持され、これにより、車輪110の操舵を行うための制御装置と操舵モータ22Aとが車輪110とともに全体として揺動する。なお、操舵モータ22Aを駆動する制御装置は、操舵モータ22Aだけでなく、駆動モータ26も駆動してもよい。
接続切替機構24Aは、図9の(a)に示すように、回転体222の回転により本体部18が車体固定部16に対して揺動するように回転体222が操舵軸部12に接続された状態(操舵出力状態)と、図9の(b)に示すように、回転体222の回転により車輪支持部20が本体部18に対して回転するように回転体222が車輪支持部20に接続された状態(駆動出力状態)とを切り替える。
接続切替機構24Aは、操舵出力状態と駆動出力状態とを切り替えるために、図10に示すように、アクチュエータ240A、アクチュエータシャフト241、スプライン軸243,244及びスプライン孔245~248を含む。
アクチュエータ240Aは、本体部18に固定される。より詳細には、アクチュエータ240Aは、図9に示すように、本体部18の右端部において回転軸線L7が通過する部分に固定される。
アクチュエータシャフト241は、アクチュエータ240Aから左方向に延びる。アクチュエータシャフト241は、操舵シャフト30、ベベルギア31及び回転軸2222を左右方向に貫通する。アクチュエータ240Aは、アクチュエータシャフト241を本体部18に対して左右方向に移動させる。
スプライン孔245は、操舵シャフト30の左端部に設けられる。スプライン孔246は、回転軸2222の右端部に設けられる。スプライン孔247は、回転軸2222の左端部に設けられる。スプライン孔248は、回転軸2622の右端部に設けられる。
スプライン軸243は、アクチュエータシャフト241の中間部に設けられる。スプライン軸243は、操舵シャフト30の左端近傍及び回転軸2222の右端近傍に設けられる。スプライン軸243は、回転軸線L7を中心にアクチュエータシャフト241に対して回転することができる。よって、スプライン軸243は、回転軸線L7を中心に本体部18に対して回転することができる。ただし、スプライン軸243は、アクチュエータシャフト241に対して左右方向に変位することができない。そのため、スプライン軸243は、アクチュエータシャフト241と共に本体部18に対して左右方向にアクチュエータ240Aにより移動させられる。
スプライン軸243の構造について図11を参照しながら説明する。スプライン軸243は、回転軸線L7を中心にアクチュエータシャフト241に対して回転することができる。従って、アクチュエータシャフト241は、スプライン軸243を左右方向に貫通している。スプライン軸243の右には、サークリップ300が設けられる。スプライン軸243の左には、サークリップ302が設けられる。サークリップ300,302は、アクチュエータシャフト241に固定される。サークリップ300,302は、スプライン軸243がアクチュエータシャフト241に対して左右方向に移動することを規制する。なお、後述するスプライン軸244,250も、スプライン軸243と同じ構造を有する。
スプライン軸244は、アクチュエータシャフト241の左端部に設けられる。スプライン軸244は、回転軸2222の左端近傍及び駆動モータ回転軸2622の右端近傍に設けられる。スプライン軸244は、回転軸線L7を中心にアクチュエータシャフト241に対して回転することができる。よって、スプライン軸244は、回転軸線L7を中心に本体部18に対して回転することができる。ただし、スプライン軸244は、アクチュエータシャフト241に対して左右方向に変位することができない。そのため、スプライン軸244は、アクチュエータシャフト241と共に本体部18に対して左右方向にアクチュエータ240Aにより移動させられる。
ロック機構29は、本体部18を車体固定部16に対して揺動不能にロックする。ロック機構29は、本体部18が車体固定部16に対して揺動することを許容する揺動ロック解除状態と、本体部18が車体固定部16に対して揺動することを許容しない揺動ロック状態とを切り替える。ロック機構29は、図10に示すように、揺動ロック解除状態と揺動ロック状態と切り替えるために、アクチュエータ240A、アクチュエータシャフト241、スプライン軸250及びスプライン孔251,252を含む。
スプライン孔251は、本体部18の右端部に設けられる。スプライン孔251は、ベベルギア31の右に設けられる。スプライン孔252は、ベベルギア31の右端部に設けられる。スプライン軸250は、アクチュエータシャフト241の右部に設けられる。スプライン軸250は、本体部18の右端近傍及びベベルギア31の右端近傍に設けられる。スプライン軸250は、回転軸線L7を中心にアクチュエータシャフト241に対して回転することができる。よって、スプライン軸250は、回転軸線L7を中心に本体部18に対して回転することができる。ただし、スプライン軸250は、アクチュエータシャフト241に対して左右方向に変位することができない。そのため、スプライン軸250は、アクチュエータシャフト241と共に本体部18に対して左右方向にアクチュエータ240Aにより移動させられる。
制御装置28は、アクチュエータ240Aの動作を制御する。制御装置28は、IC(Integrated Circuit)、回路基板及び電子部品の組み合わせにより実現される。なお、制御装置28は、アクチュエータ240を制御することに加えて、操舵モータ22及び駆動モータ26も制御してもよい。
次に、接続先切替機構24A及びロック機構29の動作について図10を参照しながら説明する。接続先切替機構24Aは、操舵出力状態と駆動出力状態とにモジュール10aの状態を切り替えることができる。また、ロック機構29は、揺動ロック解除状態と揺動ロック状態とにモジュール10aの状態を切り替えることができる。そして、モジュール10aの状態が操舵出力状態であるときには、モジュール10aの状態が揺動ロック解除状態である。モジュール10aの状態が駆動出力状態であるときには、モジュール10aの状態が揺動ロック状態である。以下に、詳細に説明する。
操舵出力状態かつ揺動ロック解除状態では、制御装置28(図10には図示せず)は、アクチュエータシャフト241がアクチュエータシャフト241の可動範囲の左端に変位するように、アクチュエータ240Aを制御する。このとき、スプライン軸244は、スプライン孔247と噛み合っておらず、スプライン孔248と噛み合っている。回転軸2222が回転軸2622に固定されない。更に、スプライン軸243は、スプライン孔245と噛み合っており、スプライン孔246と噛み合っている。回転軸2222が操舵シャフト30に固定される。モジュール10aの状態は、回転体222の回転により本体部18が車体固定部16に対して揺動するように回転体222が車体固定部16に接続された操舵出力状態になる。スプライン軸250は、スプライン孔251に噛み合っておらず、スプライン孔252に噛み合っている。操舵シャフト30及びベベルギア31は、本体部18に固定されない。モジュール10aの状態は、本体部18が車体固定部16に対して揺動することが許容される揺動ロック解除状態になる。これにより、操舵モータ22Aが駆動すると、本体部18が操舵軸部12に対して揺動する。
駆動出力状態かつ揺動ロック状態では、制御装置28は、アクチュエータシャフト241がアクチュエータシャフト241の可動範囲の右端に変位するように、アクチュエータ240Aを制御する。このとき、スプライン軸244は、スプライン孔247と噛み合っており、スプライン孔248と噛み合っている。回転軸2222が回転軸2622に固定される。更に、スプライン軸243は、スプライン孔245と噛み合っており、スプライン孔246と噛み合っていない。回転軸2222が操舵シャフト30に固定されない。モジュール10aの状態は、回転体222の回転により車輪支持部20が本体部18に対して回転するように回転体222が車輪支持部20に接続された駆動出力状態になる。スプライン軸250は、スプライン孔251に噛み合っており、スプライン孔252に噛み合っている。操舵シャフト30及びベベルギア31は、本体部18に固定される。モジュール10aの状態は、本体部18が車体固定部16に対して揺動することが許容されない揺動ロック状態になる。これにより、操舵モータ22Aが駆動すると、車輪110が本体部18に対して回転する。
モジュール10aによれば、モジュール10と同様な効果を得ることができる。
[第6の実施の形態]
図12を参照しながら、本発明の第6の実施の形態に係る操舵モジュールとしてのモジュールについて説明する。なお、図12では、操舵出力状態のモジュール10bを示す。
図12を参照しながら、本発明の第6の実施の形態に係る操舵モジュールとしてのモジュールについて説明する。なお、図12では、操舵出力状態のモジュール10bを示す。
モジュール10bは、クラッチ50Aを更に備えている点においてモジュール10aと相違する。クラッチ50Aは、駆動モータ26と車輪支持部20aとの間のトルクの伝達経路に設けられ、かつ、駆動モータ26が発生したトルクの車輪支持部20aへの伝達と遮断とを切り替える。
モジュール10bは、車輪支持部20の代わりに車輪支持部20aを備える。回転軸2622は、車輪支持部20aを左右方向に貫通している。車輪支持部20aは、回転軸2622に対して回転軸線L5を中心に回転することができる。
クラッチ50Aは、接続部材51、固定プレート52、ナット54,56及びキャップ58を含む。回転軸2622は、接続部材51を左右方向に貫通する。回転軸2622には、スプライン軸が形成される。接続部材51の内面には、スプライン孔が形成される。回転軸2622のスプライン軸と接続部材51のスプライン孔とが噛み合う。接続部材51の外面には、スプライン軸が形成される。車輪支持部20aの内面には、スプライン孔が形成される。接続部材51のスプライン軸と車輪支持部20aのスプライン孔とが噛み合う。これにより、接続部材51は、回転軸2622から車輪支持部20aへとトルクが伝達されるように、回転軸2622と車輪支持部20とを接続する。その結果、回転軸2622が回転すると、接続部材51及び車輪支持部20aが回転する。
回転軸2622は、固定プレート52を左右方向に貫通する。固定プレート52は、車輪支持部20a及び接続部材51の左に設けられる。固定プレート52は、接続部材51が車輪支持部20a及び回転軸2622から外れることを抑制する。
ナット54,56は、ダブルナットを構成している。回転軸2622の左端部には、雄ネジが形成される。ナット54,56は、回転軸2622の左端部に取り付けられる。これにより、ナット54,56は、固定プレート52を接続部材51及び車輪支持部20aに押し付ける。
キャップ58は、ナット54,56を覆うように固定プレート52に取り付けられる。キャップ58は、ナット54,56を保護する。
図12に示すように、接続部材51がモジュール10bに取り付けられた状態では、駆動モータ26が発生したトルクが車輪支持部20aへ伝達される。一方、接続部材51、固定プレート52、ナット54,56及びキャップ58がモジュール10bから取り外されると、駆動モータ26が発生したトルクが車輪支持部20aに伝達されない。モジュール10bのクラッチ50A以外の構造は、モジュール10aと同じであるので説明を省略する。
モジュール10bによれば、モジュール10aと同様な効果を得ることができる。
[操舵モジュールを備える車両]
図13を参照しながら車両100について説明する。車両100は、車体102、左前駆動操舵モジュール10aLF、右前駆動操舵モジュール10aRF、左後駆動操舵モジュール10aLB及び右後駆動操舵モジュール10aRBを備える。車体102は、左前駆動操舵モジュール10aLF、右前駆動操舵モジュール10aRF、左後駆動操舵モジュール10aLB及び右後駆動操舵モジュール10aRBを支持する。
図13を参照しながら車両100について説明する。車両100は、車体102、左前駆動操舵モジュール10aLF、右前駆動操舵モジュール10aRF、左後駆動操舵モジュール10aLB及び右後駆動操舵モジュール10aRBを備える。車体102は、左前駆動操舵モジュール10aLF、右前駆動操舵モジュール10aRF、左後駆動操舵モジュール10aLB及び右後駆動操舵モジュール10aRBを支持する。
左前駆動操舵モジュール10aLF、右前駆動操舵モジュール10aRF、左後駆動操舵モジュール10aLB及び右後駆動操舵モジュール10aRBは、モジュール10aと同じ構造を有するので説明を省略する。なお、左前駆動操舵モジュール10aLF、右前駆動操舵モジュール10aRF、左後駆動操舵モジュール10aLB及び右後駆動操舵モジュール10aRBの少なくとも1つを、モジュール10aの代わりに、モジュール10bやモジュール10、駆動モジュール、駆動機能及び操舵機能を有さないキャスター、外力により方向が変化しない固定輪に変更してもよい。
(その他の実施形態)
本明細書において記載と図示の少なくとも一方がなされた実施形態及び変形例は、本開示の理解を容易にするためのものであって、本開示の思想を限定するものではない。上記の実施形態及び変形例は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得る。当該趣旨は、本明細書に開示された実施形態に基づいて当業者によって認識されうる、均等な要素、修正、削除、組み合わせ(例えば、実施形態及び変形例に跨る特徴の組み合わせ)、改良、変更を包含する。特許請求の範囲における限定事項は当該特許請求の範囲で用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態及び変形例に限定されるべきではない。そのような実施形態及び変形例は非排他的であると解釈されるべきである。例えば、本明細書において、「好ましくは」、「よい」という用語は非排他的なものであって、「好ましいがこれに限定されるものではない」、「よいがこれに限定されるものではない」ということを意味する。
本明細書において記載と図示の少なくとも一方がなされた実施形態及び変形例は、本開示の理解を容易にするためのものであって、本開示の思想を限定するものではない。上記の実施形態及び変形例は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得る。当該趣旨は、本明細書に開示された実施形態に基づいて当業者によって認識されうる、均等な要素、修正、削除、組み合わせ(例えば、実施形態及び変形例に跨る特徴の組み合わせ)、改良、変更を包含する。特許請求の範囲における限定事項は当該特許請求の範囲で用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態及び変形例に限定されるべきではない。そのような実施形態及び変形例は非排他的であると解釈されるべきである。例えば、本明細書において、「好ましくは」、「よい」という用語は非排他的なものであって、「好ましいがこれに限定されるものではない」、「よいがこれに限定されるものではない」ということを意味する。
10 操舵モジュール
20 車体取付部
22 車体固定部
24 操舵軸部
30 本体部
40 車輪支持部
60 操舵モータユニット
62 固定体
64 回転体
66 操舵モータ
68 減速機
70 制御装置
VB 車体
VW 車輪
20 車体取付部
22 車体固定部
24 操舵軸部
30 本体部
40 車輪支持部
60 操舵モータユニット
62 固定体
64 回転体
66 操舵モータ
68 減速機
70 制御装置
VB 車体
VW 車輪
Claims (6)
- 車体に固定される車体固定部と、前記車体固定部に対して回転不能に配置される操舵軸部とを含む車体取付部と、
前記操舵軸部に対して揺動するように配置される本体部と、
前記本体部に対して回転するように配置され、車輪を支持する車輪支持部と、
操舵固定体と、前記操舵固定体に対して相対回転する操舵回転体とを含み、出力されたトルクにより前記本体部を揺動させて前記車輪を操舵する操舵モータユニットと、
前記操舵モータユニットの前記操舵固定体に電気的に接続され、前記操舵モータユニットを制御する操舵制御装置と、
を備えた操舵モジュールであって、
前記操舵固定体と前記操舵制御装置とは、前記操舵制御装置と前記操舵固定体と前記操舵軸部との各々が、前記車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、前記車輪と少なくとも部分的に重なる態様で、前記操舵軸部に対して前記車輪と一体的に揺動するように前記本体部に支持され、これにより、前記車輪の操舵を行うための前記操舵制御装置と前記操舵モータユニットとが前記車輪とともに全体として揺動する、操舵モジュール。 - 請求項1に記載の操舵モジュールであって、
前記操舵制御装置は、前記操舵軸部の中心軸線が延びる方向と前記車輪支持部の回転軸線が延びる方向の各々に直交する方向に見て、前記操舵軸部の中心軸線に重なる、操舵モジュール。 - 請求項1又は2に記載の操舵モジュールであって、
前記操舵制御装置は、
前記操舵回転体を前記操舵固定体に対して相対回転させるための駆動電流を前記操舵固定体に供給する駆動電流供給部と、
前記操舵回転体の回転状態に応じて前記駆動電流供給部による前記操舵固定体への駆動電流の供給を制御する駆動電流制御部とを含み、
前記車輪支持部の回転軸線が延びる方向に見て、前記操舵軸部の中心軸線は、前記駆動電流供給部と前記駆動電流制御部の間に位置している、操舵モジュール。 - 請求項1~3の何れか1項に記載の操舵モジュールであって、さらに、
前記操舵回転体の回転により前記本体部が前記操舵軸部に対して揺動するように前記操舵回転体が前記操舵軸部に接続された状態と、前記操舵回転体の回転により前記車輪支持部が前記本体部に対して回転するように前記操舵回転体が前記車輪支持部に接続された状態とを切り替える接続切替機構を備える、操舵モジュール。 - 請求項4に記載の操舵モジュールであって、さらに、
前記本体部を前記操舵軸部に対して揺動不能にロックするロック機構を備える、操舵モジュール。 - 請求項4又は5に記載の操舵モジュールであって、さらに、
前記車輪を回転させるためのトルクを発生する駆動モータユニットを備える、操舵モジュール。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/034392 WO2021044472A1 (ja) | 2019-09-02 | 2019-09-02 | 操舵モジュール |
JPPCT/JP2019/034392 | 2019-09-02 | ||
PCT/JP2019/034391 WO2021044471A1 (ja) | 2019-09-02 | 2019-09-02 | モジュール |
JPPCT/JP2019/034391 | 2019-09-02 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2021045110A1 true WO2021045110A1 (ja) | 2021-03-11 |
Family
ID=74853328
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2020/033275 WO2021045110A1 (ja) | 2019-09-02 | 2020-09-02 | 操舵モジュール |
Country Status (1)
Country | Link |
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WO (1) | WO2021045110A1 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0919104A (ja) * | 1995-06-30 | 1997-01-17 | Honda Motor Co Ltd | 電動ホイールモータ |
JP2010023809A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Denso Corp | 車両駆動用アクチュエータ |
JP2012066822A (ja) * | 2000-01-26 | 2012-04-05 | Special Products For Industry Vof | 車輪ストラット |
JP2017013529A (ja) * | 2015-06-26 | 2017-01-19 | 株式会社ジェイテクト | 車両用操舵装置 |
JP2017081247A (ja) * | 2015-10-23 | 2017-05-18 | 株式会社ジェイテクト | 車両用操舵装置 |
-
2020
- 2020-09-02 WO PCT/JP2020/033275 patent/WO2021045110A1/ja active Application Filing
Patent Citations (5)
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---|---|---|---|
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NENP | Non-entry into the national phase |
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