JP2010132238A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】前部車体と後部車体とをピンの回りに揺動させて操舵するアーティキュレート式の車両の車両用操舵装置において、長尺のシリンダが一対、ピンを挟むように配置されていると、ピンの回りにシリンダが張り出し、装置が大型化してしまう。
【解決手段】車両用操舵装置は、電動モータ３２，４２を備えている。電動モータ３２，４２は、前部車体に連結された第１の部材１８と、後部車体に連結された第２の部材１９とを揺動軸線Ａの回りに揺動させるための操舵力を発生する。電動モータ３２，４２は、それぞれ、ロータ２５，３５と、ロータ２５，３５を取り囲むステータ２６，３６とを有している。各ロータ２５，３５の回転中心軸線Ｃ１，Ｃ２は、揺動軸線Ａ上または揺動軸線Ａとは平行な軸線上に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。

建設現場等で使用される車両には、前部車体と後部車体とをピンで連結し、前部車体と後部車体とをピンの回りに揺動させることで車両を操向する、アーティキュレート（関節）式のものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の構成では、ピンを挟むようにして一対のシリンダが配置されており、各シリンダが、前部車体および後部車体に接続されている。これら一対のシリンダの伸縮により、前部車体と後部車体がピンの回りを揺動して車両が中折れし、車両の向きが変えられる。
実開昭６２−１１０６４７号公報

しかしながら、長尺のシリンダが一対、ピンを挟むように配置されているので、ピンの回りにシリンダが張り出し、装置が大型化してしまう。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、小型化を達成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、前部車体（２）と、後部車体（３）と、前記前部車体および前記後部車体を揺動軸線（Ａ）の回りに揺動可能に連結する連結機構（４）とを備えた車両（１）を操舵するための車両用操舵装置（５）において、操舵部材（１３）の操作に応じて前記前部車体および前記後部車体を前記揺動軸線の回りに揺動させるための操舵力を発生する操舵アクチュエータ（３２，４２；３２Ｂ，４２Ｂ；３２Ｄ，４２Ｄ）を備え、前記操舵アクチュエータは、ロータ（３０，４０；３０Ｂ，４０Ｂ；３０Ｄ，４０Ｄ）と、前記ロータと対向するステータ（２６，３６）とを有する電動モータとを含み、前記ロータの回転中心（Ｃ１，Ｃ２）は、前記揺動軸線上または前記揺動軸線とは平行な軸線（Ａ’）上に配置されていることを特徴とする（請求項１）。

本発明によれば、ロータの回転中心を揺動軸線上または揺動軸線とは平行な軸線上に配置していることにより、操舵アクチュエータのロータを、揺動軸線と重なるように、または揺動軸線の極めて近くに配置することができる。これにより、操舵アクチュエータが揺動軸線に対して揺動軸線の径方向に大きく張り出さないようにでき、操舵アクチュエータの配置の最適化を通じて車両用操舵装置を小型化できる。

また、本発明において、前記連結機構は、前記前部車体および後部車体の何れか一方とは揺動軸線の回りに同行回転可能な連結凹部（２８，３８）を有する第１の部材（１８；１８Ａ；１８Ｂ；１８Ｄ）と、前部車体および後部車体の他方とは揺動軸線の回りに同行回転可能な連結凸部（２９，３９；２９Ｄ，３９Ｄ）を有する第２の部材（１９；１９Ａ；１９Ｂ；１９Ｄ）とを含み、前記ロータは、前記連結凸部とは揺動軸線の回りに同行回転可能に連結され、前記ステータは、前記連結凹部とは揺動軸線の回りに同行回転可能に連結されている場合がある（請求項２）。

この場合、ロータとステータとの相対回転により、連結凸部と連結凹部とを揺動軸線の回りに揺動させて、前部車体と後部車体とを揺動させることができる。このように、連結凸部と連結凹部との間に電動モータのトルクを作用させることで車両を操舵するようにしており、前部車体と後部車体とを連結する部材としての連結凸部および連結凹部を、前部車体と後部車体との間に操舵トルクを伝達する部材としても用いることができ、車両用操舵装置の部品点数を少なくすることができる。

また、本発明において、前記電動モータは、操舵力を、伝達機構（９１，１０１；９１Ｄ，１０１Ｄ）を用いて、前記前部車体および後部車体に与え、前記ステータは、前記前部車体および前記後部車体の何れか一方とは前記揺動軸線の回りに同行回転可能に取り付けられ、前記伝達機構は、前記ロータとはロータの回転中心の回りに同行回転可能な駆動部材（９２、１０２；９２Ｄ，１０２Ｄ）と、前記駆動部材に従動して回転し、前記前部車体および前記後部車体の他方とは前記揺動軸線の回りに同行回転可能な従動部材（９３，１０３；９３Ｃ，１０３Ｃ；９３Ｄ，１０３Ｄ）とを含む場合がある（請求項３）。

この場合、前部車体および後部車体の何れか一方側に配置されたステータに対してロータが回転することにより、駆動部材および従動部材が回転する。これにより、従動部材と、前部車体および後部車体の他方とが、前部車体および後部車体の一方に対して揺動軸線回りを揺動し、車両を操向することができる。
また、例えば、駆動部材を相対的に小径な小歯車とし、従動部材を相対的に大径な大歯車とした場合には、伝達機構で電動モータのトルクを増幅することができる。これにより、よりトルクの小さい小型の電動モータを用いて車両を操向することができ、車両用操舵装置の更なる小型化を達成できる。

また、本発明において、前記操舵部材に操作反力を与えるための反力アクチュエータ（４５）と、前記揺動軸線回りに関する前部車体と後部車体の揺動角度（θ２）を検出するための角度検出手段（４９）と、検出した揺動角度に応じて反力アクチュエータを制御する反力制御手段（４６）と、をさらに備える場合がある（請求項４）。
この場合、揺動角度に応じて、すなわち、車両の転舵角度に応じて、反力アクチュエータに操作反力を発生させることができ、操舵部材に最適な操舵反力を付与することができる。これにより、操舵部材を操作するときの操舵フィーリングを極めてよくすることができる。

なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施の形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

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（Ａ）は、本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置を備える車両の模式的な側面図である。図１（Ｂ）は、車両の模式的な平面図である。図１（Ａ）を参照して、車両１は、例えば、建設現場等で使用されるダンプトラックやホイールローダであり、前部車体２と、後部車体３と、前部車体２と後部車体３とを鉛直方向に沿って延びる揺動軸線Ａの回りに相対回転（揺動）可能に連結する連結機構４と、前部車体２と後部車体３とを揺動軸線Ａ回りに揺動するための車両用操舵装置５と、を備えている。すなわち、車両１は、いわゆるアーティキュレート（関節）式の車両であり、車両１の向きを変える転舵時には、後部車体３を前部車体２に対して揺動軸線Ａの回りに揺動させることで、転舵する。

前部車体２は、車台としての前シャシ６と、前シャシ６に支持されるボディ７とを含んでいる。図示していないが、前シャシ６には、車両１を前進／後進させる駆動力を発生するエンジン等の駆動源が搭載されており、駆動源の動力は、変速機、ディファレンシャルおよび左右の前車軸８，８等を介して左右の前輪９，９に伝達される（図１（Ａ）において、左側の前車軸８、前輪９のみを図示）。

ボディ７は、前シャシ６の上方に配置されている。ボディ７内には、運転席１０や、アクセルペダル１１や、ブレーキペダル１２が配置されているとともに、車両１を操舵するためのステアリングホイール等の操舵部材１３が配置されている。アクセルペダル１１およびブレーキペダル１２は、実際には紙面に垂直な方向（車両の左右方向に相当）に横並びで配置される。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、後部車体３は、車台としての後シャシ１４と、後シャシ１４に支持される荷台としてのベッセル１５とを含んでいる。後シャシ１４は、左右それぞれに例えば２本配置された後車軸１６を回転可能に支持している。各後車軸１６の先端には、それぞれ、後輪１７が連結されている。
連結機構４は、前部車体２と後部車体３とを、揺動軸線Ａの回りに揺動可能に連結するとともに、ねじり運動可能に連結するものであり、前部車体２の後端に連結される第１の部材１８と、後部車体３の前端に連結される第２の部材１９とを含んでいる。

第１の部材１８は、前部車体２の左右方向の中央を通り、且つ前部車体２の前後方向に沿って延びる第１のねじれ軸線Ｂ１の回りを、前部車体２に対して揺動可能に連結されている。また、第１の部材１８は、前部車体２とは、揺動軸線Ａの回りに同行回転可能とされている。
第２の部材１９は、後部車体３の左右方向の中央を通り、且つ後部車体３の前後方向に沿って延びる第２のねじれ軸線Ｂ２の回りを、後部車体３に対して揺動可能に連結されている。また、第２の部材１９は、後部車体３とは、揺動軸線Ａの回りに同行回転可能とされている。

図２は、揺動軸線Ａ周辺の要部の断面図である。図２を参照して、第２の部材１９は、上下に並ぶ上アームおよび下アーム２１，２２を含んでいる。これら一対のアーム２１，２２の間に、第１の部材１８の後端が配置されている。
上アーム２１と第１の部材１８の後端との間に、上電動モータユニット２３が設けられている。また、下アーム２２と第１の部材１８の後端との間に、下電動モータユニット３３が設けられている。

上電動モータユニット２３は、モータハウジング２４と、モータハウジング２４に収容されたロータ２５およびステータ２６と、ロータ２５を支持する一対の軸受２７ａ，２７ｂとを含んでいる。下電動モータユニット３３は、モータハウジング３４と、モータハウジング３４に収容されたロータ３５およびステータ３６と、ロータ３５を支持する一対の軸受３７ａ，３７ｂとを含んでいる。

上電動モータユニット２３のモータハウジング２４は、第１の部材１８の上面に形成された上連結凹部２８に嵌め入れられて固定されており、この上連結凹部２８とは揺動軸線Ａの回りを同行回転可能である。下電動モータユニット３３のモータハウジング３４は、第１の部材１８の下面に形成された下連結凹部３８に嵌め入れられて固定されており、この下連結凹部３８とは揺動軸線Ａの回りを同行回転可能である。

上電動モータユニット２３のロータ２５は、上ロータ軸３０と、上ロータ軸３０の外周に固定されたロータマグネット３１とを含んでいる。下電動モータユニット３３のロータ３５は、下ロータ軸４０と、下ロータ軸４０の外周に固定されたロータマグネット４１とを含んでいる。
各ロータ軸３０，４０の回転中心軸線Ｃ１，Ｃ２は、当該ロータ軸３０，４０の中心軸線でもあり、揺動軸線Ａと合致している。

上ロータ軸３０は、一対の軸受２７ａ，２７ｂを介して、モータハウジング２４に支持されており、モータハウジング２４に対しては、相対回転可能であり、且つ、揺動軸線Ａの延びる方向としての揺動軸線方向Ｄには相対移動を規制されている。具体的には、一対の軸受２７ａ，２７ｂは、例えば、深溝玉軸受や、アンギュラ玉軸受等、ラジアル荷重およびスラスト荷重の双方を受けることのできる軸受であり、揺動軸線方向Ｄに離隔して配置されている。一対の軸受２７ａ，２７ｂの内輪は、上ロータ軸３０の外周に圧入固定されており、一対の軸受２７ａ，２７ｂの外輪は、モータハウジング２４の内周に圧入固定されている。

下ロータ軸４０は、一対の軸受３７ａ，３７ｂを介して、モータハウジング３４に支持されており、モータハウジング３４に対しては、相対回転可能であり、且つ、揺動軸線方向Ｄには相対移動を規制されている。具体的には、一対の軸受３７ａ，３７ｂは、一対の軸受２７ａ，２７ｂと同様の軸受であり、揺動軸線方向Ｄに離隔して配置されている。一対の軸受３７ａ，３７ｂの内輪は、下ロータ軸４０の外周に圧入固定されており、一対の軸受３７ａ，３７ｂの外輪は、モータハウジング３４の内周に圧入固定されている。

各電動モータユニット２３，３３のロータマグネット３１，４１は、対応する一対の軸受２７ａ，２７ｂ，３７ａ，３７ｂ間に配置されている。
各電動モータユニット２３，３３のステータ２６，３６は、対応するロータマグネット３１，４１の周囲を取り囲んでおり、対応するモータハウジング２４，３４の内周面に固定されている。

上電動モータユニット２３のロータ２５およびステータ２６によって、上操舵アクチュエータとしての上電動モータ３２が構成されている。下電動モータユニット３３のロータ３５およびステータ３６によって、下操舵アクチュエータとしての下電動モータ４２が構成されている。各電動モータ３２，４２は、操舵部材１３の操作に応じて、前部車体２（第１の部材１８）および後部車体３（第２の部材１９）を揺動軸線Ａの回りに揺動させるための操舵力を発生する。

上電動モータ３２の上ロータ軸３０の一端は、継手４３を介して、第２の部材１９の上アーム２１の下面に突設された軸である上連結凸部２９と揺動軸線Ａの回りに同行回転可能に連結されている。上電動モータ３２の上ロータ軸３０の上端面と、上連結凸部２９の下端面とは、互いに当接しており、上連結凸部２９に作用する荷重を上電動モータ３２の上ロータ軸３０で受けることができる。なお、上ロータ軸３０と上連結凸部２９とは単一の部材で一体に形成されていてもよい。

下電動モータ４２の下ロータ軸４０の一端は、継手４４を介して、第２の部材１９の下アーム２２の上面に突設された軸である下連結凸部３９と揺動軸線Ａの回りに同行回転可能に連結されている。下電動モータ４２の下ロータ軸４０の下端面と、下連結凸部３９の上端面とは、互いに当接しており、下電動モータ４２の下ロータ軸４０に作用する荷重を下連結凸部３９で受けることができる。なお、下ロータ軸４０と下連結凸部３９とは単一の部材で一体に形成されていてもよい。

図３は、車両１が転舵するときの様子を説明するための平面図であって、図３（Ａ）は、車両１が右に転舵している状態を示し、図３（Ｂ）は、車両１が左に転舵している状態を示している。図２および図３（Ａ）を参照して、上記の構成により、車両１が右に転舵されるときには、各電動モータ３２，４２のロータ２５，３５の双方が、対応するステータ２６，３６に対して、揺動軸線Ａ回りの揺動方向の一方Ｅ１に回転駆動される。これにより、後部車体３および第２の部材１９が、前部車体２および第１の部材１８に対して揺動方向の一方Ｅ１に揺動され、前部車体２および第１の部材１８が、後部車体３および第２の部材１９に対して右側を向く。

図２および図３（Ｂ）を参照して、反対に、車両１が左に転舵されるときには、各電動モータ３２，４２のロータ軸２５，３５の双方が、対応するステータ２６，３６に対して、揺動方向の他方Ｅ２に回転駆動される。これにより、後部車体３および第２の部材１９が、前部車体２および第１の部材１８に対して揺動方向の他方Ｅ２に揺動され、前部車体２および第１の部材１８が後部車体３および第２の部材１９に対して左側を向く。

図１（Ｂ）および図２を参照して、車両用操舵装置５は、操舵部材１３と操舵アクチュエータとしての一対の電動モータ３２，４２との間が機械的に連結されていない、ステアバイワイヤ式の操舵装置である。
この車両用操舵装置５は、操舵部材１３に操舵反力を付与するための例えば電動モータからなる反力アクチュエータ４５と、反力アクチュエータ４５の駆動を制御する反力制御手段としての反力ＥＣＵ４６と、操舵部材１３の操舵角θ１を検出する操舵角センサ４７と、前部車体２および後部車体３を揺動軸線Ａの回りに揺動させるための操舵力を発生する操舵アクチュエータとしての一対の電動モータ３２，４２と、これらの電動モータ３２，４２の駆動を制御する操舵制御手段としての操舵ＥＣＵ４８と、揺動軸線Ａ回りの前部車体２と後部車体３の揺動角度を転舵角θ２として検出する角度検出手段としての転舵角センサ４９と、を備えている。

反力アクチュエータ４５のハウジング５０は、ボディ７等に固定されている。反力アクチュエータ４５の出力軸５１の一端には、操舵部材１３が同行回転可能に連結されている。反力ＥＣＵ４６は、前部車体２のボディ７内に配置されており、マイクロコンピュータを構成するＣＰＵ，ＲＯＭおよびＲＡＭの他、各種インターフェース、各種ドライバを有している。反力ＥＣＵ４６は、反力アクチュエータ４５、操舵角センサ４７および操舵ＥＣＵ４８と接続されている。

操舵角センサ４７は、反力アクチュエータ４５の出力軸５１の回転角を検出するレゾルバ等の回転角検出手段からなり、車両直進状態のときの操舵部材１３の回転角を基準として、操舵部材１３の操舵角θ１を検出する。なお、車両直進状態とは、第１および第２のねじれ軸線Ｂ１，Ｂ２が平行に並んでいるか、または合致している状態をいう。
操舵ＥＣＵ４８は、第１の部材１８内に配置されており、マイクロコンピュータを構成するＣＰＵ，ＲＯＭおよびＲＡＭの他、各種インターフェース、各種ドライバを有している。操舵ＥＣＵ４８は、各電動モータ３２，４２、転舵角センサ４９および反力ＥＣＵ４６と接続されており、反力ＥＣＵ４６とは、双方向通信可能とされている。各ＥＣＵ４６，４８間の通信や、各ＥＣＵ４６，４８と各種センサ等との通信は、ハーネス等を介して行われる。

転舵角センサ４９は、上ロータ軸３０の回転角を検出するレゾルバ等の回転角検出手段からなり、上ロータ軸３０の外周に固定されたロータ４９ａと、上電動モータ３２のハウジング２４の内周に固定されロータ４９ａを取り囲むステータ４９ｂとを含んでいる。この転舵角センサ４９は、車両直進状態のときの上ロータ軸３０の回転角を基準として、上ロータ軸３０の回転角を転舵角θ２として検出する。各ロータ軸３０，４０は、同期して駆動されるようになっており、上ロータ軸３０の回転角から下ロータ軸４０の回転角を求めることができる。なお、各ロータ軸３０，４０のそれぞれに転舵角センサを設けてもよい。

また、車両１には、車速センサ５２が例えば前輪９の近傍に設けられており、車速センサ５２の車速検出信号が操舵ＥＣＵ４８に入力される。
操舵ＥＣＵ４８による転舵制御の一例としては、操舵角センサ４７から入力された操舵角θ１および車速センサ５２から入力された車速Ｖに基づいて目標転舵角θ２’を決定し、転舵角センサ４９から入力された転舵角θ２を上記目標転舵角θ２’に近づけるように、各電動モータ３２，４２を、揺動方向の一方Ｅ１または他方Ｅ２に駆動する。

反力ＥＣＵ４６による反力制御の一例としては、路面から前輪９への反力に応じた操舵反力を反力アクチュエータ４５によって操舵部材１３に与えるべく、転舵角センサ４９から入力された転舵角θ２および車速センサ５２から入力された車速Ｖに基づいて、反力アクチュエータ４５を駆動制御する。このとき、検出された転舵角θ２に応じたトルクが反力アクチュエータ４５に生じるように、反力アクチュエータ４５が制御される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、各電動モータ３２，４２のロータ２５，３５の回転中心軸線Ｃ１，Ｃ２を揺動軸線Ａ上に配置していることにより、各ロータ２５，３５を、揺動軸線Ａと重なるように配置することができる。これにより、各電動モータ３２，４２が揺動軸線Ａに対して揺動軸線Ａの径方向に大きく張り出さないようにでき、各電動モータ３２，４２の配置の最適化を通じて車両用操舵装置５を小型化できる。

また、各電動モータ３２，４２のロータ２５，３５と対応するステータ２６，３６との相対回転により、各連結凸部２９，３９と対応する連結凹部２８，３８とを揺動軸線Ａの回りに揺動させて、前部車体２と後部車体３とを揺動させることができる。このように、各連結凸部２９，３９と対応する連結凹部２８，３８との間に対応する電動モータ３２，４２のトルクを作用させることで車両１を操舵するようにしている。

したがって、前部車体２と後部車体３とを連結する部材としての連結凸部２９，３９および連結凹部２８，３８を、前部車体２と後部車体３との間に操舵トルクを伝達する部材としても用いることができ、車両用操舵装置５の部品点数を少なくすることができる。
また、例えば、従来のように、前部車体と後部車体とに接続された油圧シリンダを伸縮させることにより、前部車体と後部車体とを揺動軸線の回りに揺動させる構成では、転舵角に応じた操舵反力を操舵部材に与える構成とはなっていない。

一方、本実施の形態によれば、転舵角センサ４９によって検出された転舵角θ２に応じた操舵反力（トルク）を発生するように、反力アクチュエータ４５を駆動していることにより、操舵部材１３に最適な操舵反力を付与することができる。このように、高度な反力制御を通じて、操舵部材１３を操作するときの操舵フィーリングを極めてよくすることができる。

また、従来の構成と異なり本実施の形態では、操舵のために油圧シリンダを用いないので、油圧シリンダのための常時駆動式のポンプを用いる必要がない。本実施の形態では、操舵アクチュエータとして電動モータ３２，４２を用いているので、操舵に必要なときに電動モータ３２，４２を駆動すればよく、操舵に必要なエネルギーを少なくできる。
本発明は、以上の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、図４に示すように、第１の部材１８Ａと第２の部材１９Ａとを揺動軸線Ａの回りに相対的に揺動可能に支持する支持機構６０を設けてもよい。なお、以下では、図１〜図３に示す構成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。
支持機構６０は、上電動モータユニット２３の上側に配置された上支持機構６１と、下電動モータユニット３３の下側に配置された下支持機構６２とを含んでいる。

上支持機構６１は、スラスト軸受を構成しており、上アーム２１Ａと、第２の部材１９Ａに設けられ上アーム２１Ａの上方に配置される第２の上アーム６３と、第１の部材１８Ａに設けられ各上アーム２１Ａ，６３間に配置される上中間アーム６４と、を含んでいる。
下支持機構６２は、スラスト軸受を構成しており、下アーム２２Ａと、第２の部材１９Ａに設けられ下アーム２２Ａの下方に配置される第２の下アーム６５と、第１の部材１８Ａに設けられ各下アーム２２Ａ，６５間に配置される下中間アーム６６と、を含んでいる。

第２の上アーム６３は、上アーム２１Ａおよび第２の部材１９Ａとは、揺動軸線Ａの回りに同行回転可能である。第２の下アーム６５は、下アーム２２Ａおよび第２の部材１９Ａとは、揺動軸線Ａの回りに同行回転可能である。
上中間アーム６４および下中間アーム６４は、それぞれ、第１の部材１８Ａとは、揺動軸線Ａの回りを同行回転可能である。

上アーム２１Ａと上中間アーム６４の互いの対向面６７，６８には、それぞれ、揺動軸線Ａを中心とする環状の軌道輪６９，７０が形成されており、これらの軌道輪６９，７０間に玉からなる複数の転動体７１が配列されている。各転動体７１は、軌道輪６９，７０とは例えば４点接触しており、これらの軌道輪６９，７０と転動体７１とによって、揺動軸線Ａと平行な方向に沿うスラスト荷重および揺動軸線Ａの径方向に沿うラジアル荷重の双方を受けることができる。

上中間アーム６４と第２の上アーム６３の互いの対向面７３，７４には、それぞれ、揺動軸線Ａを中心とする環状の軌道輪７５，７６が形成されており、これらの軌道輪７５，７６間に複数の転動体７７が配列されている。各転動体７７は、軌道輪７５，７６とは例えば４点接触しており、これらの軌道輪７５，７６と転動体７７とによって、スラスト荷重およびラジアル荷重の双方を受けることができる。

下アーム２２Ａと下中間アーム６６の互いの対向面７９，８０には、それぞれ、揺動軸線Ａを中心とする環状の軌道輪８１，８２が形成されており、これらの軌道輪８１，８２間に玉からなる複数の転動体８３が配列されている。各転動体８３は、軌道輪８１，８２とは例えば４点接触しており、これらの軌道輪８１，８２と転動体８３とによって、スラスト荷重およびラジアル荷重の双方を受けることができる。

下中間アーム６６と第２の下アーム６５の互いの対向面８５，８６には、それぞれ、揺動軸線Ａを中心とする環状の軌道輪８７，８８が形成されており、これらの軌道輪８７，８８間に複数の転動体８９が配列されている。各転動体８９は、軌道輪８７，８８とは例えば４点接触しており、これらの軌道輪８７，８８と転動体８９とによって、スラスト荷重およびラジアル荷重の双方を受けることができる。

上記の構成により、一対の上アーム２１Ａ，６３と上中間アーム６４との間に作用するラジアル荷重およびスラスト荷重を、一対の軌道輪６９，７０および転動体７１と、一対の軌道輪７５，７６および転動体７７とで受けることが出来る。また、一対の下アーム２２Ａ，６５と下中間アーム６６との間に作用するラジアル荷重およびスラスト荷重を、一対の軌道輪８１，８２および転動体８３と、一対の軌道輪８７，８８および転動体８９とで受けることが出来る。

また、図４に示す構成では、各ロータ軸３０，４０は、第２の部材１９Ａとは対応する継手４３，４４を介して揺動軸線Ａの回りに同行回転可能とされていたが、図５、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、各電動モータ３２Ｂ，４２Ｂのロータ軸３０Ｂ、４０Ｂを、対応する上伝達機構９１および下伝達機構１０１を介して第２の部材１９Ｂに連結し、操舵力を上伝達機構９１および下伝達機構１０１を用いて前部車体２と後部車体３に与えてもよい。

上伝達機構９１は、平行軸歯車機構であり、上電動モータ３２Ｂの上ロータ軸３０Ｂの一端に同軸に固定された駆動部材としての上小歯車９２と、第２の部材１９Ｂの上アーム２１Ｂの一側面に形成された従動部材としての上大歯車９３とを含んでいる。上大歯車９３は、内歯のセクタギヤである。上大歯車９３のピッチ円直径Ｐ２は、上小歯車９２のピッチ円直径Ｐ１よりも大きい。

下伝達機構９２は、平行軸歯車機構であり、下電動モータ４２Ｂの下ロータ軸４０Ｂの一端に同軸に固定された駆動部材としての下小歯車１０２と、第２の部材１９Ｂの下アーム２２Ｂの一側面に形成された従動部材としての下大歯車１０３とを含んでいる。下大歯車１０３は、内歯のセクタギヤである。下大歯車１０３のピッチ円直径Ｐ２は、上大歯車９３のピッチ円直径Ｐ２と同じであり、下小歯車１０２のピッチ円直径Ｐ１は、上小歯車９２のピッチ円直径Ｐ１と同じである。上伝達機構９１における変速比と、下伝達機構１０１における変速比とは、互いに等しくされている。

上記の構成により、上電動モータ３２Ｂの上ロータ軸３０Ｂが回転駆動されると、上小歯車９２および上大歯車９３が連動して回転する。このとき、下電動モータ４２Ｂの下ロータ軸４０Ｂも上ロータ軸３０Ｂと同期して回転駆動され、下小歯車１０２および下大歯車１０３が連動して回転する。これにより、第２の部材１９Ｂは、第１の部材１８Ｂに対して揺動軸線Ａの回りを揺動し、後部車体３（第２の部材１９Ｂ）に対する前部車体２（第１の部材１８Ｂ）の向きが変わる。

本実施の形態によれば、各電動モータ３２Ｂ，４２Ｂのロータ軸３０Ｂ，４０Ｂが回転することにより、上小歯車９２および上大歯車９３が連動して回転するとともに、下小歯車１０２および下大歯車１０３が連動して回転する。これにより、各大歯車９３，１０３と、第２の部材１９Ｂ（後部車体３）とが、第１の部材１８Ｂ（前部車体２）に対して揺動軸線Ａの回りを揺動し、車両１を操向することができる。

また、各小歯車９２，１０２と対応する大歯車９３，１０３との噛み合いにより、上伝達機構９１で上電動モータ３２Ｂのトルクを増幅することができるとともに、下伝達機構９２で下電動モータ４２Ｂのトルクを増幅することができる。これにより、よりトルクの小さい小型の電動モータを各電動モータ３２Ｂ，４２Ｂとして用いて車両１を操向することができ、車両用操舵装置５の更なる小型化・軽量化を達成できる。

なお、図５、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示す実施の形態では、大歯車９３，１０３をそれぞれ内歯のセクタギヤとしたが、これに代えて、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、外歯のセクタギヤを大歯車９３Ｃとして用いるとともに、外歯のセクタギヤを大歯車１０３Ｃとして用いてもよい。
この場合も、各大歯車９３Ｃ，１０３Ｃは、対応する小歯車９２，１０２との噛み合いにより、第１の部材１８Ｂに対して、揺動軸線Ａの回りを揺動する。

また、各上記実施の形態では、ロータの回転中心軸線Ｃ１，Ｃ２を揺動軸線Ａと合致させていたが、図８に示すように、揺動軸線Ａとは平行に配置してもよい。
図８に示す構成が図４に示す構成と異なっているのは、主に、（１）各電動モータ３２Ｄ，４２Ｄのロータ軸３０Ｄ，４０Ｄのそれぞれの回転中心軸線Ｃ１，Ｃ２が、揺動軸線Ａとは平行な軸線Ａ’上に配置されている点と、（２）各ロータ軸３０Ｄ，４０Ｄと対応する連結凸部２９Ｄ，３９Ｄとの間に、上伝達機構９１Ｄおよび下伝達機構１０１Ｄが配置されている点にある。

軸線Ａ’は、揺動軸線Ａに対して、前部車体２（第１の部材１８の前端）寄りに配置されている。
上伝達機構９１Ｄは、上ロータ軸３０Ｄとは同軸に固定された駆動部材としての上小歯車９２Ｄと、上連結凸部２９Ｄとは同軸に固定された従動部材としての上大歯車９３Ｄとを含んでいる。上小歯車９２Ｄの回転中心軸線は、軸線Ａ’と合致しており、上大歯車９３Ｄの回転中心軸線は、揺動軸線Ａと合致している。

下伝達機構１０１Ｄは、下ロータ軸４０Ｄとは同軸に固定された駆動部材としての下小歯車１０２Ｄと、下連結凸部３９Ｄとは同軸に固定された従動部材としての下大歯車１０３Ｄとを含んでいる。下小歯車１０２Ｄの回転中心軸線は、軸線Ａ’と合致しており、下大歯車１０３Ｄの回転中心軸線は、揺動軸線Ａと合致している。
上伝達機構９１Ｄにおける変速比と、下伝達機構１０１Ｄにおける変速比とは、等しくされている。

上記の構成により、上電動モータ３２Ｄの上ロータ軸３０Ｄが回転駆動されると、上小歯車９２Ｄおよび上大歯車９３Ｄが連動して回転する。このとき、下電動モータ４２Ｄの下ロータ軸４０Ｄも上ロータ軸３０Ｄと同期して回転駆動され、下小歯車１０２Ｄおよび下大歯車１０３Ｄが連動して回転する。これにより、第２の部材１９Ｄは、第１の部材１８Ｄに対して揺動軸線Ａの回りを揺動し、後部車体３（第２の部材１９Ｄ）に対する前部車体２（第１の部材１８Ｄ）の向きが変わる。

本実施の形態によれば、各ロータ軸３０Ｄ，４０Ｄの回転中心軸線Ｃ１，Ｃ２を揺動軸線Ａとは平行な軸線Ａ’上に配置していることにより、各ロータ軸３０Ｄ，４０Ｄを、揺動軸線Ａの極めて近くに配置できる。これにより、各電動モータ３２Ｄ，４２Ｄが揺動軸線Ａの径方向に大きく張り出さないようにでき、各電動モータ３２Ｄ，４２Ｄの配置の最適化を通じて車両用操舵装置５を小型化できる。

また、各上記実施の形態において、転がり軸受に代えて、すべり軸受を用いてもよい。さらに、各第１の部材１８，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｄを後部車体３に連結し、対応する第２の部材１９，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｄを前部車体２に連結してもよい。

（Ａ）は、本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置を備える車両の模式的な側面図であり、（Ｂ）は、車両の模式的な平面図である。 揺動軸線周辺の要部の断面図である。 車両が転舵するときの様子を説明するための平面図であって、（Ａ）は、車両が右に転舵している状態を示し、（Ｂ）は、車両が左に転舵している状態を示している。 本発明の別の実施の形態の要部の断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態の要部の断面図である。 （Ａ）は、図５の要部の一部を断面で示す分解斜視図であり、（Ｂ）は、伝達機構の噛み合いを示す要部の断面図である。 （Ａ）は、本発明のさらに別の実施の形態の要部の一部を断面で示す分解斜視図であり、（Ｂ）は、伝達機構の噛み合いを示す要部の断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態の要部の断面図である。

符号の説明

１…車両、２…前部車体、３…後部車体、４…連結機構、５…車両用操舵装置、１３…操舵部材、１８，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｄ…第１の部材、１９，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｄ…第２の部材、２６…（上電動モータの）ステータ、２８…上連結凹部、２９，２９Ｄ…上連結凸部、３０，３０Ｂ，３０Ｄ…（上モータの）ロータ、３２，３２Ｂ，３２Ｄ…上電動モータ（操舵アクチュエータ）、３６…（下電動モータの）ステータ、３８…下連結凹部、３９，３９Ｄ…下連結凸部、４０，４０Ｂ，４０Ｄ…（下モータの）ロータ、４２，４２Ｂ，４２Ｄ…下電動モータ（操舵アクチュエータ）、４５…反力アクチュエータ、４６…反力ＥＣＵ（反力制御手段）、４９…転舵角センサ（角度検出手段）、９１，９１Ｄ…上伝達機構、９２，９２Ｄ…上小歯車（駆動部材）９３，９３Ｃ，９３Ｄ…上大歯車（従動部材）、１０１，１０１Ｄ…下伝達機構、１０２，１０２Ｄ…下小歯車（駆動部材）、１０３，１０３Ｃ，１０３Ｄ…下大歯車（従動部材）、Ａ…揺動軸線、Ａ’…揺動軸線とは平行な軸線、Ｃ１，Ｃ２…（ロータの）回転中心軸線、θ２…転舵角（揺動角度）。

Claims (4)

1. 前部車体と、後部車体と、前記前部車体および前記後部車体を揺動軸線の回りに揺動可能に連結する連結機構とを備えた車両を操舵するための車両用操舵装置において、
   操舵部材の操作に応じて前記前部車体および前記後部車体を前記揺動軸線の回りに揺動させるための操舵力を発生する操舵アクチュエータを備え、
   前記操舵アクチュエータは、ロータと、前記ロータと対向するステータとを有する電動モータとを含み、
   前記ロータの回転中心は、前記揺動軸線上または前記揺動軸線とは平行な軸線上に配置されてい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、前記連結機構は、前記前部車体および後部車体の何れか一方とは揺動軸線の回りに同行回転可能な連結凹部を有する第１の部材と、前部車体および後部車体の他方とは揺動軸線の回りに同行回転可能な連結凸部を有する第２の部材とを含み、
   前記ロータは、前記連結凸部とは揺動軸線の回りに同行回転可能に連結され、
   前記ステータは、前記連結凹部とは揺動軸線の回りに同行回転可能に連結されていることを特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項１において、前記電動モータは、操舵力を、伝達機構を用いて、前記前部車体および後部車体に与え、
   前記ステータは、前記前部車体および前記後部車体の何れか一方とは前記揺動軸線の回りに同行回転可能に取り付けられ、
   前記伝達機構は、前記ロータとはロータの回転中心の回りに同行回転可能な駆動部材と、前記駆動部材に従動して回転し、前記前部車体および前記後部車体の他方とは前記揺動軸線の回りに同行回転可能な従動部材とを含むことを特徴とする車両用操舵装置。
4. 前記操舵部材に操作反力を与えるための反力アクチュエータと、前記揺動軸線回りに関する前部車体と後部車体の揺動角度を検出するための角度検出手段と、検出した揺動角度に応じて反力アクチュエータを制御する反力制御手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用操舵装置。

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