JP2008162472A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】据え切りをするためには、転舵輪に大きな力を付与する必要がある。
【解決手段】左右の転舵輪１３Ｌ，１３Ｒが互いに逆向きに転動するように、車体３２に対して対応する鉛直軸ＳＬ，ＳＲ回りに揺動可能に支持された左右の転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒと、各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒを揺動させるための駆動部材３４と、各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒの揺動を規制可能なロック機構３６と、駆動部材３４およびロック機構３６を制御する制御部１８とを備えている。制御部１８は、据え切りの開始に応じて、ロック機構３６による各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒの揺動の規制を解除した後、駆動部材３４によって、操舵内側の転舵輪を後方へ転動させ且つ操舵外側の転舵輪を前方に転動させ、据え切りの終了に応じて、ロック機構３６により各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒを正規位置に規制する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。

通常、自動車などの車両に備えられる操舵装置は、左前輪や右前輪（転舵輪）等の向きを変えて車両を操向する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１３０４２７号公報

車両の停止時に転舵輪を転舵する据え切り時、転舵輪は、路面に対して大きな接地荷重が作用した状態で摺動（すべり接触）するので、摩擦抵抗が極めて大きく、転舵に大きな力が必要となる。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、据え切り時において、転舵に必要な力を低減することのできる車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、左右の転舵輪（１３Ｌ，１３Ｒ）が互いに逆向きに転動するように、車体（３２）に対して所定の鉛直軸（ＳＬ，ＳＲ；Ｓ）の回りに揺動可能に支持された転舵輪支持部材（３１Ｌ，３１Ｒ；３１Ａ；３１ＬＢ，３１ＲＢ）と、転舵輪支持部材（３１Ｌ，３１Ｒ；３１Ａ；３１ＬＢ，３１ＲＢ）を揺動させるための駆動部材（３４）と、転舵輪支持部材（３１Ｌ，３１Ｒ；３１Ａ；３１ＬＢ，３１ＲＢ）の揺動を規制可能なロック機構（３６）と、駆動部材（３４）およびロック機構（３６）を制御する制御部（１８）とを備え、制御部（１８）は、据え切りの開始に応じて、ロック機構（３６）による転舵輪支持部材（３１Ｌ，３１Ｒ；３１Ａ；３１ＬＢ，３１ＲＢ）の揺動の規制を解除すると共に、駆動部材（３４）によって、転舵内側の転舵輪を後方へ転動させ且つ転舵外側の転舵輪を前方に転動させ、据え切りの終了に応じて、ロック機構（３６）により転舵輪支持部材（３１Ｌ，３１Ｒ；３１Ａ；３１ＬＢ，３１ＲＢ）を正規位置（ＢＬ，ＢＲ）に規制することを特徴とする車両用操舵装置（１）を提供するものである（請求項１）。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
本発明によれば、据え切りの際、左右の転舵輪を路面に対して転動させた状態で転舵することにより、路面から各転舵輪へ作用する摩擦抵抗を格段に低くでき、操舵に必要な力を格段に低減することができる。また、据え切りが終了して、車両が走行しているときには、ロック機構で転舵輪支持部材の揺動を規制して、車体と転舵輪支持部材との連結の剛性（支持剛性）を高くできる。路面の凹凸等に起因して転舵輪支持部材が不用意に揺動することを防止でき、直進走行時の挙動を安定させることができる。

また、本発明において、上記転舵輪支持部材（３１Ｌ，３１Ｒ；３１Ａ；３１ＬＢ，３１ＲＢ）が上記正規位置（ＢＬ，ＢＲ）にあるか否かを検出する正規位置検出手段（６５）と、車速（Ｖ）を検出する車速検出手段（１９）とを備え、上記制御部（１８）は、車速検出手段（１９）により検出された車速（Ｖ）がゼロでなく、且つ正規位置検出手段（６５）により転舵輪支持部材（３１Ｌ，３１Ｒ；３１Ａ；３１ＬＢ，３１ＲＢ）が正規位置（ＢＬ，ＢＲ）にあることが検出されたときに、据え切りの終了と判定する場合がある（請求項２）。

この場合、車両が走行を開始し、セルフアライニングトルク等によって転舵輪支持部材が正規位置に戻ったときに、転舵輪支持部材を規制することができる。
また、本発明において、左右の転舵輪（１３Ｌ，１３Ｒ）間の駆動力配分を調整する駆動力配分調整機構（２９）を備え、上記制御部（１８）は、車速検出手段（１９）により検出された車速がゼロでなく、且つ正規位置検出手段（６５）により検出された転舵輪支持部材（３１Ｌ，３１Ｒ；３１Ａ；３１ＬＢ，３１ＲＢ）の位置が正規位置（ＢＬ，ＢＲ）でないときに、駆動力配分調整機構（２９）によって、転舵内側の転舵輪の駆動力配分を相対的に多くする場合がある（請求項３）。

この場合、車両が走行を開始したときに、前方に転動されていた転舵外側の転舵輪を、転動される前の位置に迅速に戻すとともに、後方に転動されていた転舵内側の転舵輪を、転動される前の位置に迅速に戻すことができ、その結果、転舵輪支持部材の正規位置への復帰を迅速に行える。
また、本発明において、上記駆動部材（３４）の駆動力を、転舵輪支持部材（３１Ｌ，３１Ｒ；３１Ａ；３１ＬＢ，３１ＲＢ）を上記所定の鉛直軸（ＳＬ，ＳＲ；Ｓ）の回りに駆動する力に変換する変換機構（３５；３５Ａ；３５Ｂ）を含む場合がある（請求項４）。この場合、駆動部材を直接、転舵輪支持部材に接続しなくてよく、駆動部材の配置の自由度を高くできる。

また、本発明において、上記転舵輪支持部材は、それぞれ対応する鉛直軸（ＳＬ，ＳＲ）の回りに揺動可能な左転舵輪支持部材（３１Ｌ；３１ＬＢ）および右転舵輪支持部材（３１Ｒ；３１ＲＢ）を含む場合がある（請求項５）。この場合、左転舵輪支持部材と右転舵輪支持部材とを別体にして配置でき、これらの転舵輪支持部材の配置の自由度を高めることができる。

また、本発明において、上記転舵輪支持部材（３１Ａ）は、所定の鉛直軸（Ｓ）の回りに一体回転可能な左転舵輪支持部（７０Ｌ）および右転舵輪支持部（７０Ｒ）を含み、上記所定の鉛直軸（Ｓ）は、車両（１００）の左右方向（Ｘ）に関する車体（３２）の中央に配置されている場合がある（請求項６）。この場合、１つの転舵輪支持部材で左右の転舵輪を支持でき、部品点数を少なくできる。

また、本発明において、操舵部材（２）に連なる操舵軸（３）と、操舵軸（３）の回転に伴い車両（１００）の左右方向（Ｘ）に移動する転舵軸（１０）を含み、この転舵軸（１０）の移動を用いて左右の転舵輪（１３Ｌ，１３Ｒ）を転舵する舵取り機構（１４）と、操舵軸（３）を介して舵取り機構（１４）に操舵捕助力を付与する第１のアクチュエータ（２１ａ）と、転舵軸（１０）を介して舵取り機構（１４）に操舵補助力を付与する第２のアクチュエータ（２２ａ）とを備える場合がある（請求項７）。

この場合、操舵に必要な力が最も大きい据え切りのときに、左右の転舵輪を転動させて操舵に必要な力を低減しているので、第１および第２のアクチュエータのそれぞれの定格出力を低減でき、これら第１および第２のアクチュエータの小型化、軽量化、および省エネ化を達成できる。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかる車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、車両用操舵装置１は、電動パワーステアリング装置であり、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結されている操舵軸３と、操舵軸３に自在継手４を介して連結されている中間軸５と、この中間軸５に自在継手６を介して連結されているピニオン軸７と、ピニオン軸７の先端部に設けられたピニオン８に噛み合うラック９を形成して車両の左右方向に延びるラック軸１０（転舵軸）とを有している。

ラック軸１０の両端部にはそれぞれタイロッド１１Ｌ，１１Ｒが連結されており、各タイロッド１１Ｌ，１１Ｒは、対応するナックルアーム１２Ｌ，１２Ｒを介して対応する左転舵輪１３Ｌおよび右転舵輪１３Ｒに連結されている。ラック軸１０、タイロッド１１Ｌ，１１Ｒおよびナックルアーム１２Ｌ，１２Ｒを含む舵取り機構１４が形成されている。
車両用操舵装置１には、左右の転舵輪１３Ｌ，１３Ｒを支持する支持機構１５が設けられている。

操舵部材２が操作されて操舵軸３が回転されると、この回転は中間軸５等を介してピニオン８に伝達され、ピニオン８およびラック９によって、車両１００の左右方向Ｘ（以下、単に左右方向Ｘともいう）に沿うラック軸１０の直線運動に変換される。これにより各転舵輪１３Ｌ，１３Ｒの転舵が達成される。
操舵軸３は、操舵部材２に連なる第１の部分３ａと、自在継手４に連なる第２の部分３ｂとを有している。これら第１および第２の部分３ａ，３ｂは、トーションバー１６を介して同軸上に互いに連結されている。

トーションバー１６の近傍には、トーションバー１６のねじれに起因する操舵軸３の第１および第２の部分３ａ，３ｂの相対回転変位量を検出するトルクセンサ１７が設けられている。このトルクセンサ１７の検出信号は、制御部１８に与えられる。
制御部１８は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含んでおり、トルクセンサ１７からの検出信号に基づいて、操舵部材２に加えられた操舵トルクを算出する。制御部１８には、車速Ｖを検出するための車速検出手段としての車速センサ１９の検出信号が入力されるとともに、操舵部材２の操舵中立位置からの操舵角θｈを検出する操舵角検出手段としての操舵角センサ２０の検出信号が入力される。制御部１８は、支持機構１５にも接続されている。

制御部１８は、算出した操舵トルクや車速センサ１８からの車速検出信号等に基づいて、操舵補助用の第１のアクチュエータとしての第１の電動モータ２１ａおよび操舵補助用の第２のアクチュエータとしての第２の電動モータ２２ａの駆動を制御する。
第１の電動モータ２１ａの出力回転は、第１の電磁クラッチ２１ｂと、減速機構２３とを介して、操舵軸３の第２の部分３ｂに伝達され、さらにラック軸１０に伝達され、ラック軸１０を左右方向Ｘに動かす。

第２の電動モータ２２ａの出力回転は、第２の電磁クラッチ２２ｂと、減速機構２５と、ボールねじ機構２６とを介してラック軸１０に伝達され、ラック軸１０を左右方向Ｘに動かす。第１の電動モータ２１ａからの操舵補助力および第２の電動モータ２２ａからの操舵補助力によって、運転者の操舵が補助される。
第１および第２の電磁クラッチ２１ｂ，２２ｂは、制御部１８に接続されており、制御部１８によって、動力の伝達および動力の伝達の解除が制御される。制御部１８は、車速Ｖに応じて、第１および第２の電磁クラッチ２１ｂ，２２ｂの作動を制御する。

車両１００には、動力源としてのエンジン２７が備えられており、エンジン２７の出力は、オートマチックトランスミッション等の変速機２８を介して駆動力配分調整機構２９に伝達される。駆動力配分調整機構２９に伝達された出力は、一対のドライブシャフト３０Ｌ，３０Ｒを介して、左転舵輪１３Ｌおよび右転舵輪１３Ｒにそれぞれ配分され、これらの転舵輪１３Ｌ，１３Ｒを駆動する。

駆動力配分調整機構２９は、左右の転舵輪１３Ｌ，１３Ｒ間の駆動力配分を調整するものであり、エンジン２７の出力が、一対のドライブシャフト３０Ｌ，３０Ｒに均等に、または何れかのドライブシャフトに相対的に多く配分されるようになっている。
図２は、駆動力配分調整機構２９の構成を示す模式図である。図２を参照して、駆動力配分調整機構２９は、ディファレンシャル装置１０１と、トルク伝達配分調整装置１０２とを含んでいる。

変速機２８の出力回転は、ギヤ１０３，１０４を介してデフケース１０５に入力され、ピニオン１０６から各サイドギヤ１０７Ｌ，１０７Ｒを介して一対のドライブシャフト３０Ｌ，３０Ｒのそれぞれに分配される。
デフケース１０５には、ギヤ１０８が一体回転可能に連結されている。同様に、各ドライブシャフト３０Ｌ，３０Ｒのそれぞれに、ギヤ１０９Ｌ，１０９Ｒが一体回転可能に連結されている。

デフケース１０５の回転軸線と平行に中間軸１１０が配置されている。この中間軸１１０にはギヤ１０８と噛み合うギヤ１１１が一体回転可能に連結されている。また、ギヤ１０９Ｌに噛み合うギヤ１１２Ｌが、クラッチ１１３Ｌを介して中間軸１１０に連結されている。同様に、ギヤ１０９Ｒに噛み合うギヤ１１２Ｒが、クラッチ１１３Ｒを介して中間軸１１０に連結されている。

クラッチ１１３Ｌ，１１３Ｒには、それぞれ、制御部１８によって駆動制御される油圧制御装置１１４から作動油が給排されるようになっている。
上記の構成により、ギヤ１０８，１１１、中間軸１１０、クラッチ１１３Ｌおよびギヤ１１２Ｌ，１０９Ｌを介した、デフケース１０５からドライブシャフト３０Ｌへの駆動力の伝達と、この駆動力の伝達の解除を行うことができる。また、ギヤ１０８，１１１、中間軸１１０、クラッチ１１３Ｒおよびギヤ１１２Ｒ，１０９Ｒを介した、デフケース１０５からドライブシャフト３０Ｒへの駆動力の伝達と、この駆動力の伝達の解除を行うことができる。

油圧制御装置１１４の駆動により、上記デフケース１０５からドライブシャフト３０Ｌへ与えられる駆動力と、上記デフケース１０５からドライブシャフト３０Ｒへ与えられる駆動力のそれぞれが変更可能となっている。
図３は、本実施の形態の要部を車両上方から見たときの一部断面図である。図３を参照して、本実施の形態の特徴の１つは、据え切りのときに、各転舵輪１３Ｌ，１３Ｒを路面に対して転動させて路面との摩擦抵抗を減らした状態で、転舵を行えるようにしてある点にある。

具体的には、支持機構１５は、ナックルアーム１２Ｌを介して左転舵輪１３Ｌを支持する左転舵輪支持部材３１Ｌと、左転舵輪支持部材３１Ｌを車体３２に揺動可能に連結する左軸部材３３Ｌと、ナックルアーム１２Ｒを介して右転舵輪１３Ｒを支持する右転舵輪支持部材３１Ｒと、右転舵輪支持部材３１Ｒを車体３２に揺動可能に連結する右軸部材３３Ｒと、駆動部材３４と、駆動部材３４の駆動力を、各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒを対応する軸部材３３Ｌ，３３Ｒ回りに駆動する力に変換する変換機構３５と、各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒの揺動を規制可能なロック機構３６と、を含んでいる。

左転舵輪支持部材３１Ｌおよび右転舵輪支持部材３１Ｒは、左右の転舵輪１３Ｌ，１３Ｒが互いに逆向きに転動するように、車体３２に対して所定の鉛直軸ＳＬ，ＳＲ回りに揺動可能に支持されている。
鉛直軸ＳＬは、左軸部材３３Ｌの軸線であり、鉛直軸ＳＲは、右軸部材３３Ｒの軸線である。これらの鉛直線ＳＬ，ＳＲは、互いに離隔している。

左転舵輪支持部材３１Ｌは、例えば、ナックルアーム１２Ｌの下端部に連結されたロアアームからなり、車両上方から見て略Ａ形形状をなしている。左右方向Ｘに関する左転舵輪支持部材３１Ｌの一端部は、球面継手３７Ｌを介してナックルアーム１２Ｌに連結されている。左右方向Ｘに関する左転舵輪支持部材３１Ｌの他端部に、上記左軸部材３３Ｌが取り付けられている。

左軸部材３３Ｌは鉛直方向（紙面に垂直な方向）に延びる部材であり、左転舵輪支持部材３１Ｌの挿通孔に相対回転可能に嵌合され、且つ車体３２に固定されている。左転舵輪支持部材３１Ｌは、左軸部材３３Ｌの回りを揺動可能である。
右転舵輪支持部材３１Ｒは、例えば、ナックルアーム１２Ｒの下端部に連結されたロアアームからなり、車両上方から見て略Ａ形形状をなしている。左右方向Ｘに関する右転舵輪支持部材３１Ｒの一端部は、球面継手３７Ｒを介してナックルアーム１２Ｒに連結されている。左右方向Ｘに関する右転舵輪支持部材３１Ｒの他端部に、右軸部材３３Ｒが取り付けられている。

右軸部材３３Ｒは鉛直方向（紙面に垂直な方向）に延びる部材であり、右転舵輪支持部材３１Ｒの挿通孔に相対回転可能に嵌合され、且つ車体３２に固定されている。右転舵輪支持部材３１Ｒは、右軸部材３３Ｒの回りを揺動可能である。
左転舵輪支持部材３１Ｌおよび右転舵輪支持部材３１Ｒは、左右方向Ｘに対して互いに対称形状をなしている。

駆動部材３４は、各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒを対応する軸部材３３Ｌ，３３Ｒ回りに揺動させる駆動力を発生するものであり、例えば、ブラシレスモータ等の電動モータを含んでいる。駆動部材３４には、制御部１８が接続されており、制御部１８によって、駆動部材３４の駆動が制御される。なお、駆動部材として、油圧モータ等のモータを用いてもよいし、油圧シリンダ等の直線運動機構等の他の駆動機構を用いてもよい。

変換機構３５は、駆動部材３４の出力回転を左右方向Ｘの運動として出力する第１の伝達機構３８と、第１の伝達機構３８の出力を、各軸部材３３Ｌ，３３Ｒ回りの対応する転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒのそれぞれの揺動力に変換する第２の伝達機構３９とを含んでいる。
第１の伝達機構３８は、駆動部材３４によって駆動されるピニオン４０と、ピニオン４０に噛み合うラックを有し左右方向Ｘに延びるラック軸４１とを含んでいる。ラック軸４１は、ブッシュ４２を介して車体３２に対して左右方向Ｘに移動可能且つ回転不能に支持されている。ラック軸４１には、連結棒４３が突設されている。連結棒４３は、第２の変換機構３９の後述する第１のリンク４５に固定された一対の連結片４４間に挿入されており、連結棒４３および一対の連結片４４が左右方向Ｘに一体移動可能且つ左右方向Ｘと直行する方向に相対移動可能となっている。

なお、駆動部材として油圧シリンダ等の直線運動機構を用いる場合には、車体に対して移動するピストン等に連結棒４３を設ければよい。
第２の伝達機構３９は、リンク機構を含んでおり、第１のリンク４５、第２のリンク４６、第３のリンク４７、第４のリンク４８および第５のリンク４９を含んでいる。第１〜第５のリンク４５〜４９は、それぞれ、棒状に形成されて左右方向Ｘに延びている。

第１のリンク４５の中央部に、上記一対の連結片４４が固定されている。第１のリンク４５の一端は、球面継手５０を介して第２のリンク４６の一端に連結されている。第２のリンク４６の他端は、球面継手５１を介してナックルアーム１２Ｌの前端部に連結されている。
第１のリンク４５の他端は、球面継手５２を介して第３のリンク４７の一端に連結されている。第３のリンク４７の他端は、球面継手５３を介してナックルアーム１２Ｒの前端部に連結されている。

第１のリンク４５の中間部には、電磁クラッチや、凹凸嵌合式クラッチ等からなる一対のクラッチ８０，８１を介して一対の延設部５４，５５が設けられている。各延設部５４，５５は、第１のリンク４５から車両前方側に延びており、先端が球面継手５６，５７を介して、対応する第４のリンク４８の一端および第５のリンク４９の一端にそれぞれ連結されている。

一対のクラッチ８０，８１は、第１のリンク４５と対応する延設部５４，５５との連結、およびこの連結の解除を行うものであり、制御部１８に接続されている。制御部１８は、ロック機構３６の駆動に連動するように、一対のクラッチ８０，８１を駆動させる。
具体的には、ロック機構３６によって左右の転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒの揺動が規制されている間、一対のクラッチ８０，８１による上記の連結は解除される。一方、ロック機構３６による左右の転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒの揺動の規制が解除されている間、一対のクラッチ８０，８１による上記の連結が行われる。

第４のリンク４８の他端は、球面継手５８を介して左転舵輪支持部材３１Ｌの前端部に連結されている。第５のリンク４９の他端は、球面継手５９を介して右転舵輪支持部材３１Ｒの前端部に連結されている。
図４を参照して、上記の構成により、駆動部材３４の駆動力は、変換機構３５を介して第１のリンク４５に伝達される。これにより、第１のリンク４５が車体３２に対して左右方向Ｘに移動する。一対のクラッチ８０，８１が、第１のリンク４５と対応する延設部５４，５５とをそれぞれ連結しているとき、第４および第５のリンク４８，４９が第１のリンク４５に連動して移動する。第４および第５のリンク４８，４９の移動により、左転舵輪支持部材３１Ｌが左軸部材３３Ｌ回りに回動し且つ右転舵輪支持部材３１Ｒが右軸部材３３Ｒ回りに回動する。

また、第２の伝達機構３９は、各転舵輪１３Ｌ，１３Ｒの転舵に伴い各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒを揺動する。具体的には、各転舵輪１３Ｌ，１３Ｒが対応する球面継手３７Ｌ，３７Ｒを支点にそれぞれ回動（転舵）すると、第１〜第３のリンク４５〜４７が左右方向Ｘに移動する。一対のクラッチ８０，８１が、第１のリンク４５と対応する延設部５４，５５とをそれぞれ連結しているとき、第４および第５のリンク４８，４９が連動して移動する。第４および第５のリンク４８，４９の移動により、左転舵輪支持部材３１Ｌが左軸部材３３Ｌ回りに回動し且つ右転舵輪支持部材３１Ｒが右軸部材３３Ｒ回りに回動する。

なお、図４では、各転舵輪１３Ｌ，１３Ｒが右側に操向する右転舵を示しているが、各転舵輪１３Ｌ，１３Ｒが左側に操向する左転舵の場合も同様の動作となる。右転舵の場合、右転舵輪１３Ｒが転舵内側の転舵輪となり、左転舵輪１３Ｌが転舵外側の転舵輪となる。左転舵の場合、左転舵輪１３Ｌが転舵内側の転舵輪となり、右転舵輪１３Ｒが転舵外側の転舵輪となる。

図３を参照して、ロック機構３６は、各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒが対応する鉛直軸ＳＬ，ＳＲ回りに揺動することを規制するためのものであり、制御部１８によって駆動制御される。ロック機構３６は、左右の転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒに係合可能な一対の係合部材６０Ｌ，６０Ｒと、各係合部材６０Ｌ，６０Ｒのそれぞれを駆動する一対のアクチュエータとしての電磁ソレノイド６１Ｌ，６１Ｒとを含んでいる。

各電磁ソレノイド６１Ｌ，６１Ｒは、制御部１８に接続されており、車体３２に固定されたハウジング６２Ｌ、６２Ｒと、ハウジング６２Ｌ、６２Ｒに対して進退移動可能なプランジャ６３Ｌ，６３Ｒとを含んでいる。
各プランジャ６３Ｌ，６３Ｒには、対応する係合部材６０Ｌ，６０Ｒがそれぞれ固定されている。プランジャ６３Ｌは、係合部材６０Ｌが左転舵輪支持部材３１Ｌに係合可能な係合可能位置Ａ１と、この係合が不能な係合不能位置Ａ２とに移動可能である。同様に、プランジャ６３Ｒは、係合部材６０Ｒが右転舵輪支持部材３１Ｒに係合可能な係合可能位置Ａ１と、この係合が不能な係合不能位置Ａ２とに移動可能である。

各係合部材６０Ｌ，６０Ｒは、例えば、車両上方からみて溝形形状をなしている。各係合部材６０Ｌ，６０Ｒは、対応する転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒのそれぞれに係合することにより、各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒの揺動を規制する。
各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒには、凸部６４Ｌ，６４Ｒが形成されている。各凸部６４Ｌ，６４Ｒは、対応する係合部材６０Ｌ，６０Ｒと係合可能となっている（図３において、一方の凸部６４Ｌが係合部材６０Ｌに係合し、他方の凸部６４Ｒが係合部材６０Ｒに係合していない状態を図示）。

左転舵輪支持部材３１Ｌが正規位置ＢＬにあるとき、凸部６４Ｌは対応する係合部材６０Ｌに係合可能である。正規位置ＢＬとは、例えば、操舵部材が操舵中立位置にあるときに左転舵輪１３Ｌが前後方向Ｙに略平行となるような、左転舵輪支持部材３１Ｌの位置をいう。
凸部６４Ｌが係合部材６０Ｌに挿入された状態では、係合部材６０Ｌが凸部６４Ｌを左右方向Ｘに挟んでいる。これにより、左転舵輪支持部材３１Ｌは、左軸部材３３Ｌ回りの回動が規制される。

同様に、右転舵輪支持部材３１Ｒが正規位置ＢＲにあるとき、凸部６４Ｒは対応する係合部材６０Ｒに係合可能である。正規位置ＢＲとは、例えば、操舵部材が操舵中立位置にあるときに右転舵輪１３Ｒが前後方向Ｙに略平行となるような、右転舵輪支持部材３１Ｒの位置をいう。
凸部６４Ｒが係合部材６０Ｒに挿入された状態では、係合部材６０Ｒが凸部６４Ｒを左右方向Ｘに挟んでいる。これにより、右転舵輪支持部材３１Ｒは、右軸部材３３Ｒ回りの回動が規制される。

車両用操舵装置１は、各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒが正規位置ＢＬ，ＢＲにあるか否かを検出する正規位置検出手段としての位置センサ６５を含んでいる。位置センサ６５は、光電センサまたは赤外線測距センサを含んでおり、例えば、左転舵輪支持部材３１Ｌに近接して配置されている。
この位置センサ６５は、左転舵輪支持部材３１Ｌに形成された突起等の被検出部６６に近接して配置されている。左転舵輪支持部材３１Ｌおよび右転舵輪支持部材３１Ｒが正規位置ＢＬ，ＢＲにあるとき、位置センサ６５と被検出部６６とは前後方向Ｙにまっすぐに相対向し、左転舵輪支持部材３１Ｌおよび右転舵輪支持部材３１Ｒが正規位置ＢＬ，ＢＲにないとき、位置センサ６５と被検出部６６とは前後方向Ｙにまっすぐには相対向しない。

位置センサ６５は制御部１８に接続されており、位置センサ６５の検出信号が制御部１８に与えられる。なお、被検出部として、突起に代えて、塗料等でマーキングを施しておいてもよい。
図５は、制御部１８による制御の流れの一例を示すフローチャートである。図５を参照して、制御部１８は、据え切りが開始されたか否かを監視している（ステップＳ１，Ｓ２）。車速Ｖがゼロであり（ステップＳ１でＹＥＳ）、且つ操舵部材２の速度（操舵速度）がゼロでない（ステップＳ２でＹＥＳ）場合、据え切りが開始されたと判定し、ステップＳ３に進む。

操舵速度は、例えば、操舵角センサ２０で検出された操舵角θｈの変化量（ｄθｈ／ｄｔ）を算出することにより行われる。
ステップＳ３では、据え切りの開始に応じて、ロック機構３６による各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒの揺動の規制が、解除される。具体的には、各電磁ソレノイド６１Ｌ，６１Ｒの駆動により、各係合部材６０Ｌ，６０Ｒが係合可能位置Ａ１から係合不能位置Ａ２に移動し、各係合部材６０Ｌ，６０Ｒと対応する凸部６４Ｌ，６４Ｒとの係合がそれぞれ解除される。このとき、一対のクラッチ８０，８１は、第１のリンク４５と対応する延設部５４，５５とをそれぞれ連結するように駆動される。

各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒの揺動の規制が解除されると、駆動部材３４が駆動制御される（ステップＳ４）。具体的には、駆動部材３４の駆動力が、変換機構３５を介して各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒに伝達され、転舵内側の転舵輪は前後方向Ｙに関する後方に転動され、転舵外側の転舵輪は前後方向Ｙに関する前方に転動される。
駆動部材３４の駆動制御の開始は、ロック機構３６による各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒの揺動の規制が解除されると同時でもよいし、解除から所定時間（例えば、数十ミリ秒）経過した後でもよい。

例えば、図４に示すような右転舵の場合、転舵内側の右転舵輪１３Ｒは、前後方向Ｙに関する後方に転動され、転舵外側の左転舵輪１３Ｌは、前後方向Ｙに関する前方に転動される。
車両１００が走行を開始して車速Ｖがゼロでなくなる（ステップＳ５でＹＥＳ）まで、ステップＳ４が繰り返される。

車両１００が走行を開始して車速Ｖがゼロでなくなる（ステップＳ５でＹＥＳ）と、ステップＳ６に進み、各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒが正規位置ＢＬ，ＢＲにあるか否かが判定される。各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒが正規位置ＢＬ，ＢＲにない場合（ステップＳ６でＮＯ）、駆動力配分調整機構２９によって、転舵内側の転舵輪の駆動力配分が相対的に多くされ、転舵外側の転舵輪の駆動力配分が相対的に少なくされ、左右の転舵輪１３Ｌ，１３Ｒに駆動力配分差が発生する（ステップＳ７）。

車両１００が走行していることにより車速Ｖがゼロでなく（ステップＳ８でＹＥＳ）、且つ各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒが正規位置ＢＬ，ＢＲにない間、ステップＳ６〜Ｓ８が繰り返される。また、ステップＳ７を経た後に車両１００が停止して車速Ｖがゼロになった場合には（ステップＳ８でＮＯ）、車両１００が再度発進して車速Ｖがゼロでなくなるまで待機する。

一方、車速Ｖがゼロでなく（ステップＳ８でＹＥＳ）、且つ各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒが正規位置ＢＬ，ＢＲにある場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、据え切りの終了と判定される。これに応じて、ロック機構３６が駆動され、各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒが正規位置ＢＬ，ＢＲで揺動規制される（ステップＳ９）。
具体的には、各電磁ソレノイド６１Ｌ，６１Ｒが駆動されることにより、各係合部材６０Ｌ，６０Ｒが、係合可能位置Ａ１に移動され、対応する凸部６４Ｌ，６４Ｒのそれぞれに係合する。このとき、一対のクラッチ８０，８１は、第１のリンク４５と対応する延設部５４，５５とのそれぞれの連結を解除するように駆動される。

本実施の形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。すなわち、据え切りの際、左右の転舵輪１３Ｌ，１３Ｒを路面に対して転動させた状態で転舵することにより、転舵の際に路面から各転舵輪１３Ｌ，１３Ｒへ作用する摩擦抵抗を格段に低くでき、操舵に必要な力を格段に低減することができる。
また、据え切りが終了して、車両１００が走行しているときには、ロック機構３６で各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒの揺動を規制して、車体３２と各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒとの連結の剛性（支持剛性）を高くできる。路面の凹凸等に起因して各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒが不用意に揺動することを防止でき直進走行時の挙動を安定できる。

さらに、車速Ｖがゼロでなく、且つ各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒが正規位置ＢＬ，ＢＲにあることが検出されたときに、据え切りの終了と判定することにより、車両１００が走行を開始し、各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒが正規位置ＢＬ，ＢＲに戻ったときに、各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒの揺動を規制することができる。
また、車速Ｖがゼロでなく、且つ各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒが正規位置ＢＬ，ＢＲにないときに、駆動力配分調整機構２９によって、操舵内側の転舵輪の駆動力配分を相対的に多くしている。

これにより、車両１００が走行を開始したときに、前方に転動されていた転舵外側の転舵輪を、転動される前の位置に迅速に戻すとともに、後方に転動されていた転舵内側の転舵輪を、転動される前の位置に迅速に戻すことができ、その結果、各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒの正規位置ＢＬ，ＢＲへの復帰を迅速に行える。
また、駆動部材３４の駆動力を、変換機構３５を介して各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒに伝達していることにより、駆動部材３４を直接、各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒに接続しなくてよく、駆動部材３４の配置の自由度を高くできる。

さらに、各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒを、互いに異なる鉛直軸ＳＬ，ＳＲ回りに揺動可能にしていることにより、左転舵輪支持部材３１Ｌと右転舵輪支持部材３１Ｒとを別体にして配置でき、これら各転舵輪支持部材３１Ｌ，３１Ｒの配置の自由度を高めることができる。
また、操舵に必要な力が最も大きい据え切りのときに、左右の転舵輪１３Ｌ，１３Ｒを転動させて操舵に必要な力を低減しているので、操舵補助用の第１および第２の電動モータ２１ａ，２２ａのそれぞれの定格出力を低減でき、これら第１および第２の電動モータ２１ａ，２２ａの小型化、軽量化、および省エネ化を達成できる。

図６（Ａ）は、本発明の別の実施の形態の要部を車両上方からみた模式的な図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＶＢ−ＶＢ線に沿う断面図である。なお、以下では、図１〜図５に示す実施の形態と異なる点について主に説明し、同様の構成については図に同様の符号を付してその説明を省略する。
図６（Ａ）および図６（Ｂ）を参照して、本実施の形態では、減速機構としてのウォームギヤ機構を含む変換機構３５Ａが設けられているとともに、１つの転舵輪支持部材３１Ａで左右の転舵輪１３Ｌ，１３Ｒを支持している。

変換機構３５Ａは、駆動部材３４によって駆動されるウォーム軸６７と、ウォーム軸６７に噛み合うウォームホイール６８とを含んでいる。
ウォームホイール６８は、軸部材３３Ａに一体回転可能に連結されている。軸部材３３Ａは、鉛直方向に延びており、この軸部材３３Ａの軸線が所定の鉛直軸Ｓとなっている。鉛直軸Ｓは、左右方向Ｘに関する車体３２の略中央に配置されている。軸部材３３Ａは、転舵輪支持部材３１Ａに一体回転可能に連結されており、一端が軸受６９を介して車体３２に回転自在に支持されている。

転舵輪支持部材３１Ａは、左右方向Ｘに延びており、一端が左転舵輪支持部７０Ｌとされ、他端が右転舵輪支持部７０Ｒとされている。
左転舵輪支持部７０Ｌは、球面継手３７Ｌおよびナックルアーム１２Ｌを介して左転舵輪１３Ｌを支持している。右転舵輪支持部７０Ｒは、球面継手３７Ｒおよびナックルアーム１２Ｒを介して右転舵輪１３Ｒを支持している。これら各転舵輪支持部７０Ｌ，７０Ｒは、鉛直軸Ｓ回りに一体回転可能である（図６（Ａ）において、転舵輪支持部７０Ｌ，７０Ｒが鉛直軸Ｓ回りに揺動した状態を２点鎖線で図示）。

係合部材６０Ｌ，６０Ｒに係合可能な凸部６４ＬＡ，６４ＲＡは、転舵輪支持部７０Ｌ，７０Ｒにそれぞれ固定されており、鉛直軸Ｓを挟んで左右方向Ｘに並んでいる。
位置センサ６５に対向する被検出部６６Ａは、転舵輪支持部材３１Ａの一端に設けられている。
本実施の形態によれば、１つの転舵輪支持部材３１Ａで左右の転舵輪１３Ｌ，１３Ｒを支持でき、部品点数を少なくできる。また、駆動部材３４の出力回転を減速することで出力を増幅しているので、駆動部材３４の定格出力を小さくできる。駆動部材３４の駆動力によって各転舵輪１３Ｌ，１３Ｒを動かす量はわずかでよいので、駆動部材３４の出力の応答性は低くてもよく、減速機構を介して駆動部材３４の駆動力を伝達する効果は大きい。

図７は、本発明のさらに別の実施の形態の要部を車両上方からみた模式図である。図７を参照して、本実施の形態では、かさ歯車機構７１およびウォームギヤ機構７２を含む変換機構３５Ｂが設けられている。
かさ歯車機構７１は、駆動部材３４によって駆動される第１のかさ歯車７３と、第１のかさ歯車７３に噛み合う第２のかさ歯車７４とを含んでいる。

ウォームギヤ機構７２は、連結軸７５に形成された一対のウォーム軸７６Ｌ，７６Ｒと、対応するウォーム軸７６Ｌ，７６Ｒにそれぞれ噛み合うウォームホイール７７Ｌ，７７Ｒとを含んでいる。
連結軸７５は、第２のかさ歯車７４に一体回転可能に連結されており、軸受７８を介して車体３２に回転自在且つ軸方向移動不能に支持されている。連結軸７５の一端にウォーム軸７６Ｌが形成され他端にウォーム軸７６Ｒが形成されている。

ウォームホイール７７Ｌは、左軸部材３３ＬＢを介して左転舵輪支持部材３１ＬＢに一体回転可能に連結されている。ウォームホイール７７Ｒは、右軸部材３３ＲＢを介して右転舵輪支持部材３１ＲＢに一体回転可能に連結されている。
左転舵輪支持部材３１ＬＢは、球面継手３７Ｌおよびナックルアーム１２Ｌを介して左転舵輪１３Ｌを支持している。右転舵輪支持部材３１ＲＢは、球面継手３７Ｒおよびナックルアーム１２Ｒを介して右転舵輪１３Ｒを支持している。

一対の係合部材６０Ｌ，６０Ｒは、左右方向Ｘに移動可能とされている。凸部６４ＬＢ，６４ＲＢは、それぞれ、左転舵輪支持部材３１ＬＢおよび右転舵輪支持部材３１ＲＢの対応する内側の端部にそれぞれ設けられている。
位置センサ６５に対向する被検出部６６Ｂは、左転舵輪支持部材３１ＬＢの外側の端部に設けられている。

上記の構成により、駆動部材３４が駆動すると、駆動力が、変換機構３５Ｂ（かさ歯車機構７１およびウォームギヤ機構７２）を介して各転舵輪支持部材３１ＬＢ，３１ＲＢに伝達され、図８に示すように、各転舵輪支持部材３１ＬＢ，３１ＲＢが対応する鉛直軸ＳＬ，ＳＲ回りに回動する。この回動により、転舵内側の転舵輪（例えば、左転舵輪１３Ｌ）を後方へ転動させ且つ転舵外側の転舵輪（例えば、右転舵輪１３Ｒ）を前方に転動させる。

本発明は、以上の各実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、ロック機構として、転舵輪支持部材が軸部材回りに揺動することを規制する電磁クラッチを設けてもよい。また、操舵補助用の電動モータは１つのみでもよい。
さらに、駆動部材として、第１の電動モータ２１ａや第２の電動モータ２２ａ等、操舵補助用のアクチュエータを用いてもよい。この場合、操舵補助用のアクチュエータと駆動部材とを共用できる。

さらに、車速Ｖがゼロより大きく且つ所定の速度（例えば、数ｋｍ／ｈ）以下のときに、駆動部材３４によって各上記転舵輪支持部材を揺動させてもよい。この場合、低速時においても、各転舵輪１３Ｌ，１３Ｒを転動させて転舵角をつけることができ、ラック軸１０を介して各転舵輪１３Ｌ，１３Ｒに付与すべき力をより少なくできる。

本発明の一実施の形態にかかる車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。 駆動力配分調整機構の構成を示す模式図である。 本実施の形態の要部を車両上方から見たときの一部断面図である。 左右の転舵輪が駆動部材の駆動力によって転動された状態の一例を示す図である。 制御部による制御の流れの一例を示すフローチャートである。 （Ａ）は、本発明の別の実施の形態の要部を車両上方からみた模式的な図であり、（Ｂ）は、図６（Ａ）のＶＢ−ＶＢ線に沿う断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態の要部を車両上方からみた模式図である。 左右の転舵輪が駆動部材の駆動力によって転動された状態の一例を示す図である。

符号の説明

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、３…操舵軸、１０…ラック軸（転舵軸）、１３Ｌ，１３Ｒ…転舵輪、１４…舵取り機構、１８…制御部、１９…車速センサ（車速検出手段）、２１ａ…第１の電動モータ（第１のアクチュエータ）、２２ａ…第２の電動モータ（第２のアクチュエータ）、２９…駆動力配分調整機構、３１Ｌ，３１Ｒ，３１Ａ，３１ＬＢ，３１ＲＢ…転舵輪支持部材、３２…車体、３４…駆動部材、３５，３５Ａ，３５Ｂ…変換機構、３６…ロック機構、６５…位置センサ（正規位置検出手段）、７０Ｌ…左転舵輪支持部、７０Ｒ…右転舵輪支持部、１００…車両、ＢＬ，ＢＲ…正規位置、ＳＬ，ＳＲ，Ｓ…鉛直軸、Ｖ…車速、Ｘ…左右方向。

Claims (7)

1. 左右の転舵輪が互いに逆向きに転動するように、車体に対して所定の鉛直軸の回りに揺動可能に支持された転舵輪支持部材と、
   転舵輪支持部材を揺動させるための駆動部材と、
   転舵輪支持部材の揺動を規制可能なロック機構と、
   駆動部材およびロック機構を制御する制御部とを備え、
   制御部は、据え切りの開始に応じて、ロック機構による転舵輪支持部材の揺動の規制を解除すると共に、駆動部材によって、転舵内側の転舵輪を後方へ転動させ且つ転舵外側の転舵輪を前方に転動させ、据え切りの終了に応じて、ロック機構により転舵輪支持部材を正規位置に規制することを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１において、上記転舵輪支持部材が上記正規位置にあるか否かを検出する正規位置検出手段と、車速を検出する車速検出手段とを備え、
   上記制御部は、車速検出手段により検出された車速がゼロでなく、且つ正規位置検出手段により転舵輪支持部材が正規位置にあることが検出されたときに、据え切りの終了と判定する車両用操舵装置。
3. 請求項２において、左右の転舵輪間の駆動力配分を調整する駆動力配分調整機構を備え、上記制御部は、車速検出手段により検出された車速がゼロでなく、且つ正規位置検出手段により検出された転舵輪支持部材の位置が正規位置でないときに、駆動力配分調整機構によって、転舵内側の転舵輪の駆動力配分を相対的に多くする車両用操舵装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項において、上記駆動部材の駆動力を、転舵輪支持部材を上記所定の鉛直軸の回りに駆動する力に変換する変換機構を含む車両用操舵装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項において、上記転舵輪支持部材は、それぞれ対応する鉛直軸の回りに揺動可能な左転舵輪支持部材および右転舵輪支持部材を含む車両用操舵装置。
6. 請求項１〜４の何れか１項において、上記転舵輪支持部材は、所定の鉛直軸の回りに一体回転可能な左転舵輪支持部および右転舵輪支持部を含み、
   上記所定の鉛直軸は、車両の左右方向に関する車体の中央に配置されている車両用操舵装置。
7. 請求項１〜６の何れか１項において、
   操舵部材に連なる操舵軸と、
   操舵軸の回転に伴い車両の左右方向に移動する転舵軸を含み、この転舵軸の移動を用いて左右の転舵輪を転舵する舵取り機構と、
   操舵軸を介して舵取り機構に操舵捕助力を付与する第１のアクチュエータと、
   転舵軸を介して舵取り機構に操舵補助力を付与する第２のアクチュエータとを備える車両用操舵装置。

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