JP2006264511A - Steering device of automobile - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering device for an automobile capable of simplifying the structure, of being embodied in a small and light construction, and of enhancing the transmitting efficiency. <P>SOLUTION: A lever crank mechanism, a rack gear, etc. for driving the steering rotation are made unnecessary by steering the steering wheels with an electric motor 68 through gears 71 installed coaxially with a steering shaft 70 as their respective center of steering rotation. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車の操舵装置に関する。   The present invention relates to an automobile steering apparatus.

自動車の操舵装置において、ステアリングホイールへの入力を電気的に検出し、この検出値に基づいて各操舵輪の操舵回転を電動機で行う、いわゆるステアバイワイヤ方式のものが提案されている（例えば特許文献１参照）。このステアバイワイヤ方式の操舵装置では、電動機の回転軸に固定されたピニオンギヤでラックギアを駆動し、このラックギアの移動でテコ・クランク機構を介して操舵輪を操舵回転させるようになっている。
特開昭６２−１２４６１号公報 A so-called steer-by-wire system has been proposed in which an input to a steering wheel is electrically detected in an automobile steering device, and a steering rotation of each steered wheel is performed by an electric motor based on the detected value (for example, Patent Documents). 1). In this steer-by-wire type steering device, the rack gear is driven by a pinion gear fixed to the rotating shaft of the electric motor, and the steering wheel is steered and rotated via the lever / crank mechanism by the movement of the rack gear.
Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62-12461

上記のように、電動機の回転軸に固定されたピニオンギヤでラックギアを駆動し、このラックギアの移動でテコ・クランク機構を介して操舵輪を操舵回転させる構造の操舵装置であると、構造が複雑になるとともに、大型になって重量も増大し、さらには伝達効率も低下してしまうという問題があった。   As described above, the structure of the steering device is complicated when the rack gear is driven by the pinion gear fixed to the rotating shaft of the electric motor and the steering wheel is steered and rotated via the lever crank mechanism by the movement of the rack gear. At the same time, there is a problem that the size is increased, the weight is increased, and the transmission efficiency is also lowered.

したがって、本発明は、構造を簡素化できるとともに、小型化および軽量化ができ、さらには伝達効率を向上させることができる自動車の操舵装置の提供を目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an automobile steering apparatus that can simplify the structure, reduce the size and weight, and improve the transmission efficiency.

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、各操舵輪（例えば実施形態における車輪２１）をそれぞれの操舵回転の中心である操舵軸（例えば実施形態におけるキングピン７０）と同軸に配置された歯車（例えば実施形態におけるギア７１）を介して電動機（例えば実施形態における回転アクチュエータ６８）で操舵回転させることを特徴としている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, each steering wheel (for example, the wheel 21 in the embodiment) is arranged coaxially with a steering shaft (for example, the king pin 70 in the embodiment) that is the center of each steering rotation. The motor is steered and rotated by an electric motor (for example, the rotary actuator 68 in the embodiment) via the gear (for example, the gear 71 in the embodiment).

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記電動機の回転軸（例えば実施形態における回転軸６９）に固定された歯車（例えば実施形態におけるウォームギア７２）および前記操舵軸と同軸に配置された歯車の一対で前記操舵輪を操舵回転させることを特徴としている。   The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the gear (for example, the worm gear 72 in the embodiment) fixed to the rotating shaft (for example, the rotating shaft 69 in the embodiment) of the electric motor and the steering shaft are coaxial. The steering wheel is steered and rotated by a pair of arranged gears.

請求項１に係る発明によれば、各操舵輪をそれぞれの操舵回転の中心である操舵軸と同軸に配置された歯車を介して電動機で操舵回転させるため、操舵回転を駆動するためにテコ・クランク機構やラックギア等が不要になる。したがって、構造を簡素化できるとともに、小型化および軽量化ができ、さらには伝達効率を向上させることができる。しかも、テコ・クランク機構と違い、フルストローク位置でのロックが実質的に起きないので車輪が周辺と干渉しない範囲で最大限操舵可能となる。   According to the first aspect of the present invention, each steering wheel is steered by an electric motor via a gear arranged coaxially with a steering shaft that is the center of each steering rotation. A crank mechanism, a rack gear, etc. are unnecessary. Therefore, the structure can be simplified, the size and weight can be reduced, and the transmission efficiency can be improved. Moreover, unlike the lever / crank mechanism, the lock at the full stroke position does not substantially occur, so that the maximum steering is possible within a range in which the wheels do not interfere with the surroundings.

請求項２に係る発明によれば、電動機の回転軸に固定された歯車および操舵軸と同軸に配置された歯車の一対で操舵輪を操舵回転させるため、確実に構造を簡素化できるとともに、確実に小型化および軽量化ができ、さらには確実に伝達効率を向上させることができる。   According to the second aspect of the present invention, the steering wheel is steered and rotated by a pair of a gear fixed to the rotating shaft of the electric motor and a gear arranged coaxially with the steering shaft. In addition, the size and weight can be reduced, and the transmission efficiency can be improved with certainty.

本発明の一実施形態を図面を参照して以下に説明する。
図１および図２は、自動車１１を示すもので、この自動車１１は、図３に示すように、中央に配置されるセンタフレーム１２と、センタフレーム１２上に搭載されるキャビン１３とを有している。なお、キャビン１３は乗員が乗車するためのもので、以下における前後左右はキャビン１３における前後左右である。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 and FIG. 2 show an automobile 11, and this automobile 11 has a center frame 12 disposed in the center and a cabin 13 mounted on the center frame 12, as shown in FIG. ing. In addition, the cabin 13 is for a passenger to get on, and the front, rear, left and right in the following are front, rear, left and right in the cabin 13.

自動車１１は、キャビン１３の下側においてセンタフレーム１２の両側に配置されるバッテリあるいは燃料電池を収納したエネルギボックス１４と、図１に示すリアシート１５の下側に設けられたパワーコントロールユニット２２と、図３および図４に示すように、センタフレーム１２の前端部の左右からそれぞれ外方に水平に延出する一対の懸架装置１６と、センタフレーム１２の後端部の左右からそれぞれ外方に水平に延出する一対の懸架装置１７と、一対の懸架装置１６および一対の懸架装置１７のそれぞれの先端に設けられる操舵装置１８と、各操舵装置１８にそれぞれ支持される電動式のインホイールモータ（走行駆動装置，制動装置）２０と、各インホイールモータ２０にそれぞれ取り付けられる車輪（操舵輪）２１とを有している。なお、インホイールモータ２０としては、例えば特開平８−１６８２０８号公報に開示されたもの等がある。   The automobile 11 includes an energy box 14 storing batteries or fuel cells disposed on both sides of the center frame 12 below the cabin 13, a power control unit 22 provided below the rear seat 15 shown in FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, a pair of suspension devices 16 extending horizontally outward from the left and right of the front end portion of the center frame 12, and horizontally outward from the left and right of the rear end portion of the center frame 12, respectively. A pair of suspension devices 17 extending to the steering wheel 18, a pair of suspension devices 16, a steering device 18 provided at each tip of the pair of suspension devices 17, and an electric in-wheel motor supported by each steering device 18 ( (Traveling drive device, braking device) 20 and wheels (steering wheels) 21 respectively attached to the in-wheel motors 20. That. An example of the in-wheel motor 20 is disclosed in JP-A-8-168208.

センタフレーム１２は、前後方向に長い矩形枠状をなすフレーム本体２３と、フレーム本体２３の前端部の上面および下面に固定される一対（上側のみ図示）の支持板２４と、フレーム本体２３の後端部の上面および下面に固定される一対（上側のみ図示）の支持板２５とを有している。そして、前端部の上下の支持板２４には、左右対称の位置に鉛直方向に沿う一対の回動軸２７が配設されており、各回動軸２７にそれぞれアーム状の懸架装置１６が回転可能に支持されている。同様に、後端部の上下の支持板２５にも、左右対称の位置に鉛直方向に沿う回動軸２８が配設されており、各回動軸２８にそれぞれアーム状の懸架装置１７が回転可能に支持されている。これにより、一対の懸架装置１６および一対の懸架装置１７はすべて水平旋回可能となっている。   The center frame 12 includes a frame body 23 having a rectangular frame shape that is long in the front-rear direction, a pair of support plates 24 (shown only on the upper side) fixed to the upper and lower surfaces of the front end of the frame body 23, and the rear of the frame body 23. And a pair of support plates 25 (only the upper side is shown) fixed to the upper and lower surfaces of the end portion. The upper and lower support plates 24 at the front end are provided with a pair of pivot shafts 27 along the vertical direction at symmetrical positions, and the arm-like suspension device 16 can rotate on each pivot shaft 27. It is supported by. Similarly, the upper and lower support plates 25 at the rear end portion are also provided with rotating shafts 28 along the vertical direction at symmetrical positions, and the arm-like suspension device 17 can rotate on each rotating shaft 28. It is supported by. As a result, the pair of suspension devices 16 and the pair of suspension devices 17 can all turn horizontally.

センタフレーム１２には、前部にシリンダ３１から前方に延出するピストン３２を有する電動式の伸縮アクチュエータ３３が、後部にシリンダ３５から後方に延出するピストン３６を有する電動式の伸縮アクチュエータ３７がそれぞれ取り付けられている。   The center frame 12 has an electric telescopic actuator 33 having a piston 32 extending forward from the cylinder 31 at the front portion and an electric telescopic actuator 37 having a piston 36 extending rearward from the cylinder 35 at the rear portion. Each is attached.

前側の伸縮アクチュエータ３３は、図４に示すように、前方に延出するピストン３２の先端部の左右対称の位置に鉛直方向に沿う一対の回動軸３９を有しており、各回動軸３９にそれぞれアーム４０の一端側が水平旋回可能に支持されている。これらアーム４０の他端側は前側の懸架装置１６のうちの左右方向同側のものの中間部に回動軸４１を介して鉛直軸周りに回転可能に連結されている。   As shown in FIG. 4, the front expansion / contraction actuator 33 has a pair of rotating shafts 39 along the vertical direction at symmetrical positions at the front end portion of the piston 32 extending forward. In addition, one end side of the arm 40 is supported so as to be horizontally rotatable. The other end sides of these arms 40 are connected to an intermediate portion of the front suspension device 16 on the same side in the left-right direction via a rotation shaft 41 so as to be rotatable around a vertical axis.

後側の伸縮アクチュエータ３７は、後方に延出するピストン３６の先端部の左右対称の位置に鉛直方向に沿う一対の回動軸４２を有しており、各回動軸４２にそれぞれアーム４３の一端側が水平旋回可能に支持されている。これらアーム４３の他端側は後側の懸架装置１７のうちの左右方向同側のものの中間部に回動軸４４を介して鉛直軸周りに回転可能に連結されている。   The rear telescopic actuator 37 has a pair of rotating shafts 42 along the vertical direction at symmetrical positions of the front end portion of the piston 36 extending rearward. The side is supported so that it can turn horizontally. The other ends of the arms 43 are connected to an intermediate portion of the rear suspension device 17 on the same side in the left-right direction via a rotation shaft 44 so as to be rotatable around a vertical axis.

これにより、伸縮アクチュエータ３３がピストン３２を伸縮させることで左右のアーム４０を介して左右の懸架装置１６を回動軸を２７を中心に左右対称に水平旋回させることになり、伸縮アクチュエータ３７がピストン３６を伸縮させることで左右のアーム４３を介して左右の懸架装置１７を回動軸２８を中心に左右対称に水平旋回させることになる。これにより、伸縮アクチュエータ３３，３７およびアーム４０，４３が、懸架装置１６，１７を車輪２１に対し反対側の回動軸２７，２８を中心に水平旋回させる旋回装置４５を構成している。   As a result, the expansion / contraction actuator 33 expands / contracts the piston 32 to horizontally swing the left and right suspension devices 16 about the rotation axis 27 via the left and right arms 40, and the expansion / contraction actuator 37 moves the piston. By extending and retracting 36, the left and right suspension devices 17 are horizontally swiveled symmetrically about the rotation shaft 28 via the left and right arms 43. Accordingly, the telescopic actuators 33 and 37 and the arms 40 and 43 constitute a turning device 45 that horizontally turns the suspension devices 16 and 17 around the turning shafts 27 and 28 on the opposite side to the wheel 21.

一対の懸架装置１６および一対の懸架装置１７は、それぞれ、基端側が回動軸２７，２８の対応するものに支持されるベース部４７となっており、図５に示すように、ベース部４７の先端側の上部の両側に、ベース部４７の延出方向に直交しかつ水平に沿って設けられた一対の回動軸４８と、各回動軸４８を中心に基端側において回動可能に設けられた一対のアッパアーム４９とを有している。また、ベース部４７の先端側の下部の両側に、ベース部４７の延出方向に直交しかつ水平に沿って設けられた一対の図６に示す回動軸５１と、各回動軸５１を中心に基端側において回動可能に設けられた一対のロアアーム５２とを有している。そして、一対のアッパアーム４９の先端側にはこれらに直交しかつ水平に沿って回動軸５３が設けられており、一対のアッパアーム５２の先端側にもこれらに直交しかつ水平に沿って回動軸５５が設けられている。そして、これら両回動軸５３および両回動軸５５を介してナックル５４が支持されている。これにより、一対の懸架装置１６および一対の懸架装置１７は、ダブルウイッシュボーンタイプの懸架装置となっている。   Each of the pair of suspension devices 16 and the pair of suspension devices 17 has a base portion 47 that is supported by the corresponding one of the rotation shafts 27 and 28 on the base end side, and as shown in FIG. A pair of pivot shafts 48 that are orthogonal to the extending direction of the base portion 47 and horizontally provided on both sides of the upper end side of the distal end side, and can be pivoted on the base end side around the pivot shafts 48. It has a pair of upper arms 49 provided. Further, a pair of rotating shafts 51 shown in FIG. 6 provided on both sides of the lower portion on the tip side of the base portion 47 and orthogonal to the extending direction of the base portion 47 and along the horizontal, and the respective rotating shafts 51 as the center And a pair of lower arms 52 rotatably provided on the base end side. A rotating shaft 53 is provided at the front end side of the pair of upper arms 49 so as to be orthogonal to and horizontal to the pair of upper arms 49. A shaft 55 is provided. The knuckle 54 is supported via the both rotating shafts 53 and the both rotating shafts 55. Accordingly, the pair of suspension devices 16 and the pair of suspension devices 17 are double wishbone type suspension devices.

また、一対のロアアーム５２の基端側の中間所定位置にはこれらを橋架するピン５６が設けられており、一対のロアアーム５２の先端側の中間所定位置にもこれらを橋架するピン５７が設けられている。そして、先端側のピン５７と基端側のピン５６との間に、コイルスプリングとショックアブソーバとを有するダンパユニット５９と、リンク６０とが設けられている。   Further, a pin 56 for bridging these is provided at an intermediate predetermined position on the proximal end side of the pair of lower arms 52, and a pin 57 for bridging them is also provided at an intermediate predetermined position on the distal end side of the pair of lower arms 52. ing. A damper unit 59 having a coil spring and a shock absorber and a link 60 are provided between the distal end side pin 57 and the proximal end side pin 56.

リンク６０は、図５および図６に示すように、ロアアーム５２の基端側のピン５６からナックル５４側に斜め上方に延出する傾斜延出部６１と、傾斜延出部６１の上端から略鉛直に沿って上方に延出する中間延出部６２と、中間延出部６２の上端からナックル５４側に延出する外側延出部６３とを有しており、ピン５６に対し回動可能に支持されている。そして、このリンク６０の外側延出部６３の先端にピン５６と平行な回動軸６５を介してダンパユニット５９の一端側が回動可能に支持されており、ダンパユニット５９の他端側がロアアーム５２の先端側のピン５７に回動可能に支持されている。さらに、リンク６０の傾斜延出部６１と中間延出部６２との間にピン５６と平行に設けられた回動軸６４を介してリンク６６の一端側が回動可能に連結されており、このリンク６６の他端側はピン５６と平行な回動軸６７においてベース部４７に回動可能に支持されている。   As shown in FIGS. 5 and 6, the link 60 includes an inclined extending portion 61 extending obliquely upward from the pin 56 on the proximal end side of the lower arm 52 toward the knuckle 54, and substantially from the upper end of the inclined extending portion 61. It has an intermediate extension 62 that extends upward along the vertical, and an outer extension 63 that extends from the upper end of the intermediate extension 62 toward the knuckle 54, and is rotatable with respect to the pin 56. It is supported by. Then, one end side of the damper unit 59 is rotatably supported at the tip of the outer extending portion 63 of the link 60 via a rotation shaft 65 parallel to the pin 56, and the other end side of the damper unit 59 is supported on the lower arm 52. Is supported by a pin 57 on the tip end side of the shaft so as to be rotatable. Furthermore, one end side of the link 66 is rotatably connected via a rotating shaft 64 provided in parallel with the pin 56 between the inclined extending portion 61 and the intermediate extending portion 62 of the link 60. The other end of the link 66 is rotatably supported by the base 47 on a rotation shaft 67 parallel to the pin 56.

これにより、ナックル５４は、アッパアーム４９およびロアアーム５２によって姿勢を略一定に維持された状態で上下動することになり、上方に移動した際に図６に二点鎖線で示すようにリンク６０がダンパユニット５９を押し縮め、下方に移動した際に図６に一点鎖線で示すようにリンク６０がダンパユニット５９を引き延ばす。   As a result, the knuckle 54 moves up and down in a state where the posture is maintained substantially constant by the upper arm 49 and the lower arm 52. When the knuckle 54 moves upward, as shown by a two-dot chain line in FIG. When the unit 59 is compressed and moved downward, the link 60 extends the damper unit 59 as shown by a one-dot chain line in FIG.

ナックル５４には、図７に示すように、電動式の回転アクチュエータ（電動機）６８がその回転軸６９を略水平に配置して取り付けられており、また、ナックル５４には、略鉛直方向に沿って操舵回転の中心となるキングピン（操舵軸）７０が回転可能に支持されている。キングピン７０には、図７に示すように、中間所定位置に同軸状にギア（歯車）７１が固定されており、回転アクチュエータ６８の回転軸６９には、このギア７１に直交状態で噛み合うウォームギア（歯車）７２が固定されている。そして、キングピン７０にインホイールモータ２０がその取付部７４において固定されている。   As shown in FIG. 7, an electric rotary actuator (electric motor) 68 is attached to the knuckle 54 with its rotary shaft 69 arranged substantially horizontally, and the knuckle 54 is attached along a substantially vertical direction. Thus, a kingpin (steering shaft) 70 that is the center of steering rotation is rotatably supported. As shown in FIG. 7, a gear (gear) 71 is coaxially fixed to the king pin 70 at a predetermined intermediate position, and a rotating shaft 69 of the rotary actuator 68 is engaged with a worm gear (which engages with the gear 71 in an orthogonal state). A gear) 72 is fixed. The in-wheel motor 20 is fixed to the king pin 70 at the mounting portion 74.

これにより、回転アクチュエータ６８の駆動でウォームギア７２が回転するとこれに噛み合うギア７１と一体にキングピン７０が回動し、ナックル５４に対してインホイールモータ２０がキングピン７０を中心に操舵回転する。つまり、回転アクチュエータ６８、ウォームギア７２、ギア７１およびキングピン７０が車輪２１を操舵回転させる操舵装置１８を構成している。この操舵装置１８は、車輪２１をその操舵回転の中心であるキングピン７０と同軸に配置されたギア７１を介して回転アクチュエータ６８で操舵回転させることになり、回転アクチュエータ６８の回転軸６９に固定されたウォームギア７２および操舵軸であるキングピン７０と同軸に配置されたギア７１の一対のみで車輪２１を操舵回転させる。なお、回転アクチュエータ６８をキングピン７０に設けられたギア７１と平行に配置し回転軸６９にこのギア７１に平行に噛み合うギアを固定しても良い。   Thus, when the worm gear 72 is rotated by driving the rotary actuator 68, the king pin 70 is rotated integrally with the gear 71 meshing with the worm gear 72, and the in-wheel motor 20 is steered and rotated around the king pin 70 with respect to the knuckle 54. That is, the rotary actuator 68, the worm gear 72, the gear 71, and the king pin 70 constitute the steering device 18 that steers and rotates the wheel 21. The steering device 18 rotates the wheel 21 by a rotation actuator 68 via a gear 71 arranged coaxially with a kingpin 70 that is the center of the steering rotation, and is fixed to a rotation shaft 69 of the rotation actuator 68. Further, the wheel 21 is steered and rotated only by a pair of the gear 71 arranged coaxially with the worm gear 72 and the king pin 70 which is a steering shaft. The rotary actuator 68 may be arranged in parallel with the gear 71 provided on the king pin 70 and a gear that meshes with the rotary shaft 69 in parallel with the gear 71 may be fixed.

インホイールモータ２０は、車輪２１の内側に配設された状態で車輪２１を支持しており、車輪２１を円周方向に転動回転させたり、車輪２１の転動回転を制動したりする。   The in-wheel motor 20 supports the wheel 21 in a state of being disposed inside the wheel 21, and rolls and rotates the wheel 21 in the circumferential direction or brakes the rolling rotation of the wheel 21.

以上により、本実施形態の自動車１１は、車輪２１を転動回転させるとともに車輪２１の転動回転を制動するインホイールモータ２０、車輪２１を操舵回転させる操舵装置１８および車輪２１を車体側のセンタフレーム１２に支持する懸架装置１６，１７を各車輪２１毎にそれぞれ独立して備えており、全懸架装置１６，１７を車輪２１に対し反対側を中心に水平旋回させる旋回装置４５を備えている。   As described above, the automobile 11 of the present embodiment has the in-wheel motor 20 that rolls and rotates the wheel 21 and brakes the rolling rotation of the wheel 21, the steering device 18 that steers and rotates the wheel 21, and the wheel 21 at the center on the vehicle body side. Suspension devices 16 and 17 supported by the frame 12 are provided independently for each wheel 21, and a swiveling device 45 that horizontally turns all the suspension devices 16 and 17 around the opposite side of the wheel 21 is provided. .

そして、図３に示すように、すべてのインホイールモータ２０、両伸縮アクチュエータ３３，３７およびすべての回転アクチュエータ６８を独立して制御可能な制御ユニット７６が、センタフレーム１２の両伸縮アクチュエータ３３，３７の間に配設されている。また、ナックル５４に車輪２１の円周方向に沿って延在して上側を覆うフェンダ７７が取り付けられる。さらに、キャビン１３の後側には着脱式の図１に示すトランク７８が取り付けられる。なお、本実施形態の自動車１１は、キャビン１３に設けられたステアリングホイール８０の操舵を電気的に検出しこれに応じて制御ユニット７６が操舵装置１８を制御するとともに、キャビン１３に設けられた図示略のアクセルペダルおよびブレーキペダルの操作を電気的に検出しこれに応じて制御ユニット７６がインホイールモータ２０を制御する、いわゆるバイワイヤ方式のものである。なお、制御ユニット７６は、一対の懸架装置１６および一対の懸架装置１７にそれぞれ独立して設けられた各操舵装置１８をそれぞれ独立して制御可能となっている。   As shown in FIG. 3, the control unit 76 that can control all the in-wheel motors 20, both the telescopic actuators 33 and 37, and all the rotary actuators 68 independently includes the both telescopic actuators 33 and 37 of the center frame 12. Between the two. A fender 77 that extends along the circumferential direction of the wheel 21 and covers the upper side is attached to the knuckle 54. Further, a detachable trunk 78 shown in FIG. 1 is attached to the rear side of the cabin 13. In the vehicle 11 of the present embodiment, the steering of the steering wheel 80 provided in the cabin 13 is electrically detected, and the control unit 76 controls the steering device 18 in accordance with this, and the illustration provided in the cabin 13 is shown. A so-called by-wire system in which an operation of an approximately accelerator pedal and a brake pedal is electrically detected and the control unit 76 controls the in-wheel motor 20 in response thereto. In addition, the control unit 76 can control each steering device 18 provided independently to each of the pair of suspension devices 16 and the pair of suspension devices 17.

制御ユニット７６の制御により、本実施形態の自動車１１は、複数の運転形態を選択可能となっており、以下に各運転形態について説明する。なお、制御ユニット７６は、選択した各運転形態に応じて旋回装置４５による懸架装置１６，１７の旋回と操舵装置１８による車輪２１の操舵回転とを連携して制御する。   Under the control of the control unit 76, the automobile 11 of the present embodiment can select a plurality of driving modes, and each driving mode will be described below. Note that the control unit 76 controls the turning of the suspension devices 16 and 17 by the turning device 45 and the steering rotation of the wheel 21 by the steering device 18 in accordance with each selected operation mode.

キャビン１３に設けられた図示略の操作部の操作等により、運転形態としてパーキングモードが選択されると、制御ユニット７６が、旋回装置４５の両伸縮アクチュエータ３３，３７をピストン３２，３６の突出量を最小とするように制御し、両伸縮アクチュエータ３３，３７のピストン３２，３６に押されてアーム４０，４３が懸架装置１６，１７を水平旋回させてセンタフレーム１２と直交する姿勢とする。すると、図８に示すように、ホイールベースが短くなり、すべての車輪２１が全体の前後方向における位置をキャビン１３と重ね合わせてキャビン１３の車幅方向側方に配置される。このようにホイールベースを短くすることで駐車スペース、特に前後方向の駐車スペースを縮小でき、図８に示すように駐車することで例えば一台分の駐車スペースに二台駐車することができる。   When the parking mode is selected as the driving mode by operating an operation unit (not shown) provided in the cabin 13, the control unit 76 moves both the telescopic actuators 33 and 37 of the turning device 45 to the protruding amounts of the pistons 32 and 36. Is controlled by the pistons 32 and 36 of the telescopic actuators 33 and 37 so that the arms 40 and 43 horizontally swing the suspension devices 16 and 17 so as to be orthogonal to the center frame 12. Then, as shown in FIG. 8, the wheel base is shortened, and all the wheels 21 are arranged on the side of the cabin 13 in the vehicle width direction with the entire position in the front-rear direction overlapped with the cabin 13. Thus, by shortening the wheel base, the parking space, in particular, the parking space in the front-rear direction can be reduced, and by parking as shown in FIG. 8, for example, two parking spaces can be parked in one parking space.

このとき、制御ユニット７６は、伸縮アクチュエータ３３，３７の伸縮量つまり懸架装置１６，１７の水平旋回量をモニタしており、モード変更後、懸架装置１６，１７の水平旋回量をキャンセルし、キャビン１３に設けられたステアリングホイール８０の操舵角と各懸架装置１６の操舵装置１８による車輪２１の舵角との関係が適正となるように、伸縮アクチュエータ３３による各懸架装置１６の旋回と各懸架装置１６の操舵装置１８による車輪２１の操舵回転とを連携して制御する。また、各懸架装置１７の車輪２１の中心軸が常に左右方向に沿うように、伸縮アクチュエータ３７による各懸架装置１７の旋回と各懸架装置１７の操舵装置１８による車輪２１の操舵回転とを連携して制御する。   At this time, the control unit 76 monitors the expansion / contraction amount of the expansion / contraction actuators 33 and 37, that is, the horizontal turning amount of the suspension devices 16 and 17, cancels the horizontal rotation amount of the suspension devices 16 and 17 after the mode change, and the cabin. 13 so that each suspension device 16 is turned by the telescopic actuator 33 and each suspension device so that the relationship between the steering angle of the steering wheel 80 provided on the steering wheel 80 and the steering angle of the wheel 21 by the steering device 18 of each suspension device 16 is appropriate. The steering rotation of the wheel 21 by the sixteen steering devices 18 is controlled in cooperation. Further, the rotation of each suspension device 17 by the telescopic actuator 37 and the steering rotation of the wheel 21 by the steering device 18 of each suspension device 17 are coordinated so that the central axis of the wheel 21 of each suspension device 17 always follows the left-right direction. Control.

また、キャビン１３に設けられた図示略の操作部の操作等により、運転形態として高速走行モードが選択されると、制御ユニット７６が、旋回装置４５の両伸縮アクチュエータ３３，３７をピストン３２，３６の突出量を最大とするように制御し、両伸縮アクチュエータ３３，３７のピストン３２，３６に引かれてアーム４０，４３が懸架装置１６，１７を水平旋回させてセンタフレーム１２に最大限沿う姿勢とする。すると、図９に示すように、ホイールベースが長くなり、すべての車輪２１がキャビン１３と左右方向における位置を重ね合わせてキャビン１３の前後に配置される。このようにホイールベースを長くし、かつトレッドを短くすることで車輪２１による空気抵抗を低減し、高速走行時の燃料消費率を低く抑えることができる。   In addition, when the high-speed traveling mode is selected as the driving mode by operating an operation unit (not shown) provided in the cabin 13, the control unit 76 moves both the telescopic actuators 33 and 37 of the turning device 45 to the pistons 32 and 36. Is controlled so as to maximize the amount of protrusion, and the arms 40 and 43 are pulled by the pistons 32 and 36 of the telescopic actuators 33 and 37 and the arms 40 and 43 horizontally swing the suspension devices 16 and 17 so as to follow the center frame 12 as much as possible. And Then, as shown in FIG. 9, the wheel base becomes longer, and all the wheels 21 are arranged in front of and behind the cabin 13 with the cabin 13 and the position in the left-right direction overlapped. Thus, by making the wheel base longer and shortening the tread, the air resistance due to the wheels 21 can be reduced, and the fuel consumption rate during high speed running can be kept low.

このときも、制御ユニット７６は、モード変更後、懸架装置１６，１７の水平旋回量をキャンセルし、キャビン１３に設けられたステアリングホイール８０の操舵角と各懸架装置１６の操舵装置１８による車輪２１の舵角との関係が適正となるように、伸縮アクチュエータ３３による各懸架装置１６の旋回と各懸架装置１６の操舵装置１８による車輪２１の操舵回転とを連携して制御する。また、各懸架装置１７の車輪２１の中心軸が常に左右方向に沿うように、伸縮アクチュエータ３７による各懸架装置１７の旋回と各懸架装置１７の操舵装置１８による車輪２１の操舵回転とを連携して制御する。   Also at this time, after the mode change, the control unit 76 cancels the horizontal turning amount of the suspension devices 16 and 17, the steering angle of the steering wheel 80 provided in the cabin 13, and the wheels 21 by the steering device 18 of each suspension device 16. The rotation of each suspension device 16 by the telescopic actuator 33 and the steering rotation of the wheel 21 by the steering device 18 of each suspension device 16 are controlled in cooperation so that the relationship with the steering angle of the vehicle is appropriate. Further, the rotation of each suspension device 17 by the telescopic actuator 37 and the steering rotation of the wheel 21 by the steering device 18 of each suspension device 17 are coordinated so that the central axis of the wheel 21 of each suspension device 17 always follows the left-right direction. Control.

さらに、キャビン１３に設けられた図示略の操作部の操作等により、運転形態としてワインディング走行モードが選択されると、制御ユニット７６が、旋回装置４５の両伸縮アクチュエータ３３，３７をピストン３２，３６の突出量を中間の所定量とするように制御し、両伸縮アクチュエータ３３，３７のピストン３２，３６でアーム４０，４３が懸架装置１６，１７を水平旋回させてセンタフレーム１２から斜めに延出する姿勢とする。すると、図１０に示すように、ホイールベースが中間で、トレッドも中間で、すべての車輪２１がキャビン１３から前後方向に突出しかつ側方にも突出するように配置される。このとき、自動車１１の重心位置等に併せてホイールベースおよびトレッドを制御することで、操縦安定性を最適にすることができる。   Further, when the winding travel mode is selected as a driving mode by operating an operation unit (not shown) provided in the cabin 13, the control unit 76 connects the both telescopic actuators 33 and 37 of the turning device 45 to the pistons 32 and 36. And the arms 40 and 43 extend obliquely from the center frame 12 by horizontally swinging the suspension devices 16 and 17 by the pistons 32 and 36 of the telescopic actuators 33 and 37, respectively. The posture to do. Then, as shown in FIG. 10, the wheel base is in the middle, the tread is also in the middle, and all the wheels 21 are arranged so as to protrude from the cabin 13 in the front-rear direction and also to the side. At this time, the steering stability can be optimized by controlling the wheel base and the tread in accordance with the position of the center of gravity of the automobile 11 and the like.

このときも、制御ユニット７６は、モード変更後、懸架装置１６，１７の水平旋回量をキャンセルし、キャビン１３に設けられたステアリングホイール８０の操舵角と各懸架装置１６の操舵装置１８による車輪２１の舵角との関係が適正となるように、伸縮アクチュエータ３３による各懸架装置１６の旋回と各懸架装置１６の操舵装置１８による車輪２１の操舵回転とを連携して制御する。また、各懸架装置１７の車輪２１の中心軸が常に左右方向に沿うように、伸縮アクチュエータ３７による各懸架装置１７の旋回と各懸架装置１７の操舵装置１８による車輪２１の操舵回転とを連携して制御する。   Also at this time, after the mode change, the control unit 76 cancels the horizontal turning amount of the suspension devices 16 and 17, the steering angle of the steering wheel 80 provided in the cabin 13, and the wheels 21 by the steering device 18 of each suspension device 16. The rotation of each suspension device 16 by the telescopic actuator 33 and the steering rotation of the wheel 21 by the steering device 18 of each suspension device 16 are controlled in cooperation so that the relationship with the steering angle of the vehicle is appropriate. Further, the rotation of each suspension device 17 by the telescopic actuator 37 and the steering rotation of the wheel 21 by the steering device 18 of each suspension device 17 are coordinated so that the central axis of the wheel 21 of each suspension device 17 always follows the left-right direction. Control.

加えて、キャビン１３に設けられた図示略の操作部の操作等により、超信地旋回モードが選択されると、制御ユニット７６が、旋回装置４５の両伸縮アクチュエータ３３，３７をピストン３２，３６の突出量を中間の所定量となるように制御するととともに、これと連携して各懸架装置１７，１８の操舵装置１８を制御することにより、図１１に示すように全ての車輪２１を同じ円周上に配置する。すると、一点を中心に自動車１１が回転する超信地旋回が可能となり、取り回しが容易になる。   In addition, when the super turning mode is selected by operating an operation unit (not shown) provided in the cabin 13, the control unit 76 moves the both telescopic actuators 33 and 37 of the turning device 45 to the pistons 32 and 36. 11 to control the steering device 18 of each of the suspension devices 17 and 18 in conjunction with this so that all the wheels 21 have the same circle as shown in FIG. Place on the circumference. Then, the super-revolution where the automobile 11 rotates around one point becomes possible, and handling becomes easy.

加えて、キャビン１３に設けられた図示略の操作部の操作等により、横移動モードが選択されると、制御ユニット７６が、旋回装置４５の両伸縮アクチュエータ３３，３７をピストン３２，３６の突出量を最大となるように制御するととともに、これと連携して各懸架装置１７，１８の操舵装置１８を制御することにより、図１２に示すようにすべての車輪２１を横向きつまり中心軸が車体前後方向に沿う状態に配置する。すると、自動車１１が横向きで移動が可能となり、例えば駐車が容易になる。   In addition, when the lateral movement mode is selected by operating an operation unit (not shown) provided in the cabin 13, the control unit 76 causes the telescopic actuators 33 and 37 of the turning device 45 to project the pistons 32 and 36. By controlling the amount to be maximized and controlling the steering device 18 of each of the suspension devices 17 and 18 in conjunction with this, as shown in FIG. Arrange along the direction. Then, the automobile 11 can move sideways, and parking becomes easy, for example.

さらに、上記したワインディング走行モードにおいて、走行状況により四つの車輪２１をそれぞれ操舵装置１８で操舵回転させることで、図１３に示すように四輪操舵での走行が可能となる。   Furthermore, in the above-described winding travel mode, the four wheels 21 are each steered and rotated by the steering device 18 depending on the travel condition, thereby enabling travel by four-wheel steering as shown in FIG.

以上に述べた実施形態によれば、各車輪２１をそれぞれの操舵回転の中心であるキングピン７０と同軸に配置されたギア７１を介して回転アクチュエータ６８で操舵回転させるため、操舵回転を駆動するためにテコ・クランク機構やラックギア等が不要になるとともにキングピン７０廻りで操舵装置１８が完結する。したがって、構造を簡素化できるとともに、小型化および軽量化ができ、さらには伝達効率を向上させることができる。しかも、テコ・クランク機構と違い、フルストローク位置でのロックが実質的に起きないので車輪２１が周辺と干渉しない範囲で最大限操舵可能となる。   According to the embodiment described above, each wheel 21 is steered and rotated by the rotary actuator 68 via the gear 71 arranged coaxially with the kingpin 70 that is the center of the respective steering rotation, so that the steering rotation is driven. In addition, the lever / crank mechanism and the rack gear are not required, and the steering device 18 is completed around the kingpin 70. Therefore, the structure can be simplified, the size and weight can be reduced, and the transmission efficiency can be improved. Moreover, unlike the lever / crank mechanism, the lock at the full stroke position does not substantially occur, so that the wheel 21 can be steered as much as possible without interfering with the surroundings.

また、回転アクチュエータ６８の回転軸６９に固定されたウォームギア７２およびキングピン７０と同軸に配置されたギア７１の一対のみで車輪２１を操舵回転させるため、確実に構造を簡素化できるとともに、確実に小型化および軽量化ができ、さらには確実に伝達効率を向上させることができる。   Further, since the wheel 21 is steered and rotated by only one pair of the worm gear 72 fixed to the rotating shaft 69 of the rotary actuator 68 and the gear 71 arranged coaxially with the king pin 70, the structure can be simplified and the size can be reliably reduced. And weight reduction, and transmission efficiency can be improved with certainty.

加えて、旋回装置４５によって各車輪２１毎に独立して設けられた懸架装置１６，１７を旋回させることで、懸架装置１６，１７の旋回装置４５とは反対側に設けられた車輪２１のホイールベースを長くしたり、短くしたりすることができる。しかも、旋回装置４５が懸架装置１６，１７を水平旋回させるため、ホイールベースの伸縮に関してキャビン１３が上下方向に移動することがない。また、このように懸架装置１６，１７を水平旋回させても、各車輪２１それぞれに独立してインホイールモータ２０および操舵装置１８が設けられているため、支障なく走行できる。したがって、乗降性に影響を与えることなく駐車スペース縮小と操縦安定性確保の両立を図ることができる。   In addition, by turning the suspension devices 16 and 17 provided independently for each wheel 21 by the turning device 45, the wheel of the wheel 21 provided on the opposite side of the turning devices 45 of the suspension devices 16 and 17. The base can be lengthened or shortened. Moreover, since the turning device 45 horizontally turns the suspension devices 16 and 17, the cabin 13 does not move in the vertical direction with respect to the expansion and contraction of the wheel base. Even if the suspension devices 16 and 17 are horizontally turned in this way, the wheels 21 and the steering device 18 are provided independently for each wheel 21, so that the vehicle can travel without any trouble. Therefore, it is possible to achieve both the reduction of the parking space and the securing of the steering stability without affecting the boarding / exiting performance.

また、所望の運転形態を選択すると、その運転形態に応じて、旋回装置４５による懸架装置１６，１７の旋回と操舵装置１８による車輪２１の操舵回転とが連携することになるため、懸架装置１６，１７を水平旋回させても操舵装置１８を支障なく作動させることができる。   If a desired driving mode is selected, the suspension device 16 and 17 are turned by the turning device 45 and the steering rotation of the wheel 21 by the steering device 18 is linked in accordance with the driving mode. , 17 can be operated without hindrance even if the vehicle is turned horizontally.

加えて、リンク６０，６６等によってダンパユニット５９の上部取付部を車体骨格部に設けない構造とすることで、キャビン１３から懸架装置１６，１７をオフセットする配置が可能となる。これにより、低床化が図れる。また、懸架装置１６，１７をモジュール化できるため、生産性の向上や組み付け精度の向上が図れる。さらに、ダンパユニット５９の上部取付部を車体骨格部に設けない構造とすることで、ロードノイズの低減が図れる。   In addition, by providing a structure in which the upper mounting portion of the damper unit 59 is not provided in the vehicle body skeleton by the links 60, 66, etc., the suspension devices 16, 17 can be offset from the cabin 13. Thereby, the floor can be lowered. Moreover, since the suspension devices 16 and 17 can be modularized, productivity and assembly accuracy can be improved. Furthermore, road noise can be reduced by adopting a structure in which the upper mounting portion of the damper unit 59 is not provided in the vehicle body skeleton portion.

さらに、アーム４０，４３で旋回装置４５にリンクを設定することで伸縮アクチュエータ３３，３７への入力を低減でき、旋回装置４５の構造をシンプルかつコンパクトにできる。   Furthermore, by setting a link to the turning device 45 with the arms 40 and 43, the input to the telescopic actuators 33 and 37 can be reduced, and the structure of the turning device 45 can be made simple and compact.

本発明の一実施形態が適用された自動車を示す透過側面図である。It is a permeation | transmission side view which shows the motor vehicle with which one Embodiment of this invention was applied. 本発明の一実施形態が適用された自動車を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an automobile to which an embodiment of the present invention is applied. 本発明の一実施形態が適用された自動車を示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing an automobile to which an embodiment of the present invention is applied. 本発明の一実施形態が適用された自動車を示す平面図である。1 is a plan view showing an automobile to which an embodiment of the present invention is applied. 本発明の一実施形態が適用された自動車の懸架装置の先端側を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the front end side of the suspension system of the motor vehicle to which one Embodiment of this invention was applied. 本発明の一実施形態が適用された自動車の懸架装置の先端側を示す側面図である。It is a side view showing the tip side of a suspension system of a car to which an embodiment of the present invention is applied. 本発明の一実施形態に係る操舵装置を示す平断面図である。It is a plane sectional view showing a steering device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態が適用された自動車のパーキングモードを示す平面図である。It is a top view which shows the parking mode of the motor vehicle to which one Embodiment of this invention was applied. 本発明の一実施形態が適用された自動車の高速走行モードを示す平面図である。It is a top view which shows the high-speed driving mode of the motor vehicle with which one Embodiment of this invention was applied. 本発明の一実施形態が適用された自動車のワインディング走行モードを示す平面図である。It is a top view which shows the winding driving mode of the motor vehicle with which one Embodiment of this invention was applied. 本発明の一実施形態が適用された自動車の超信地旋回モードを示す平面図である。It is a top view which shows the super faith turning mode of the motor vehicle to which one Embodiment of this invention was applied. 本発明の一実施形態が適用された自動車の横移動モードを示す平面図である。It is a top view which shows the horizontal movement mode of the motor vehicle to which one Embodiment of this invention was applied. 本発明の一実施形態が適用された自動車の四輪操舵モードを示す平面図である。It is a top view which shows the four-wheel steering mode of the motor vehicle to which one Embodiment of this invention was applied.

符号の説明Explanation of symbols

１１ 自動車
２１ 車輪（操舵輪）
６８ 回転アクチュエータ（電動機）
６９ 回転軸
７０ キングピン（操舵軸）
７１ ギア（歯車）
７２ ウォームギア（歯車）
11 automobiles 21 wheels (steering wheels)
68 Rotary actuator (electric motor)
69 Rotating shaft 70 Kingpin (steering shaft)
71 Gear
72 Worm gear

Claims (2)

各操舵輪をそれぞれの操舵回転の中心である操舵軸と同軸に配置された歯車を介して電動機で操舵回転させることを特徴とする自動車の操舵装置。   A steering apparatus for an automobile characterized in that each steering wheel is steered and rotated by an electric motor through a gear arranged coaxially with a steering shaft that is the center of each steering rotation. 前記電動機の回転軸に固定された歯車および前記操舵軸と同軸に配置された歯車の一対で前記操舵輪を操舵回転させることを特徴とする請求項１記載の自動車の操舵装置。
2. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the steering wheel is steered and rotated by a pair of a gear fixed to a rotating shaft of the electric motor and a gear arranged coaxially with the steering shaft.
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