JP2019505431A - 動力付き車輪及びディスクタイプ全方向パワーステアリングシステム - Google Patents

Abstract

レールに依存せず陸上で走行可能な車輪乗り物に使用できる全方向パワーステアリングシステムであって、水平旋回モータ（１）と、ドグ歯（２）と、ベアリングボール（３）と、水平回転ディスク（４）と、ブレーキディスク（５）と、ブレーキディスクの回転用スペース（６）と、回転軸（７）と、固定手段（８）と、ハブモータ内層（９）と、タイヤ（１０）と、ハブ（１１）と、タイヤの回転用スペース（１２）と、タイヤの交換作業用スペース（１３）と、ハウジング（１４）と、ブレーキキャリパ（１５）と、ハブモータ外層（１６）と、Ａアーム（１７）と、コントロールボックス（１８）と、シングルチップマイコン（１９）と、コントロールパネル（２０）と、センサー（２１）と、コネクティングロッド（２２）とを含み、各タイヤ（１０）は、それぞれ独立して任意の角度で旋回可能であり、ほかのタイヤ（１０）に合わせて特定の角度で旋回することができ、水平回転ディスク（４）は水平な大歯車であり、中心部に穴を開けてハブ（１１）を置くことが可能であり、ハブ（１１）にはハブモータを備えており、回転層と非回転層に分けており、非回転層は水平回転ディスク（４）に固定され、ハブモータの回転層がホイールフレームを垂直に回転させ、これによって車輪を動かして、車輪乗り物を前進後退させる。ステアリングホイールが回転する際、配線によりコントロールボック（１８）に接続しており、コントロールボック（１８）は独立したステアリング動力源に対して信号を出力し、水平回転ディスク（４）が水平旋回するよう、独立したステアリング動力源が水平回転ディスク（４）を制御し、コントロールボック（１８）は運転の旋回モードに基づき、複数のタイヤの各々の旋回方向と旋回角度を制御する。該ステアリングシステムによれば、横行駐車やその場での１８０度回転半径ゼロのＵターン、静止状態の下で３６０度任意の方向への移動、斜め方向への移動、高速ステアリング時のドリフト、各種の異なる速度の下での多種多様なタイヤ旋回モード、内輪と外輪が協働して旋回角度の組み合わせを最適化することができ、タイヤの摩損を大幅に減らすことができる。
【選択図】図２

Description

本発明はレールに依存せず陸上で走行可能な車輪乗り物に使用できる全方向パワーステアリングシステムに関する。

自動車のステアリングシステムは、機械式ステアリングシステムとパワーステアリングシステムの二種類に分類される。

機械式ステアリングシステムは、ドライバーの体力をステアリングのエネルギーの源とし、そのうちすべての動力伝達部品は機械的なものである。機械式ステアリングシステムはステアリング操舵機構、ステアリングギアボックスおよびステアリングリンクの三つの部分からなる。

パワーステアリングシステムは、ステアリングのエネルギーとしてドライバーの体力とエンジンパワーの両方を兼用するステアリングシステムである。通常の状況の下では、車のステアリングに必要なエネルギーのごく一部だけをドライバーが提供し、残りのほとんどはエンジンがパワーステアリング装置を介して提供する。ただし、パワーステアリング装置に故障が発生した場合、ドライバーは車の旋回タスクを独立して負担することができる。したがって、パワーステアリングシステムは、機械式ステアリングシステムのもとにパワーステアリング装置を載せてなされたものである。自動車産業の急速な発展に伴い、ステアリング装置の構造も大きく変化している。自動車のステアリングボックスの構造は種類が多く、使用の普及状況から、主なステアリングボックスはウォームピン式（ＷＰタイプ）、ウォームローラー式（ＷＲタイプ）、ボールナット式（ＢＳ）、ラックピニオン式（ＲＰタイプ）の４種類に分類される。この四種類のステアリングボックスは、すでに広く自動車に使用されている。

世界規模で見ると、自動車の中でボールナット式ステアリングボックスは全体の約４５％を占め、ラックピニオン式ステアリングボックスは約４０％、ウォームローラー式ステアリングボックスは約１０％、その他の種類のステアリングボックスは５％を占める。ボールナット式ステアリングボックスは着実に発展を遂げている。西欧の小型乗用車において、ラックピニオン式ステアリングボックスは大きな発展を遂げている。日本車のステアリングボックスの特徴として、ボールナット式ステアリングボックの占める比重がますます大きくなっており、日本では、タイプの異なるエンジンを搭載した各種の自動車には異なるタイプのステアリングボックを用いており、公共バスではボールナット式ステアリングボックが使用され、６０年代の使用率６２．５％から現在の１００％まで発展している（ウォームローラー式ステアリングボックは既に公共バスにおいて淘汰されている。）。大型・小型トラックでは共にボールナット式ステアリングボックを用いているが、ラックピニオン式ステアリングボックの発展も遂げている。ミニトラックにおいてボールナット式ステアリングボックの使用率は６５％を占めており、ラックピニオン式は３５％を占める。

ボールナット式ステアリングボックは主にスクリュー、ナット、ギアボックスハウジング及び多数の小鋼球などの部品から構成され、いわゆる循環球はこれらの小鋼球を指し、これらはナットとスクリューの間の密閉された通路に配置され、ナットとスクリューの間に生じる滑り摩擦を抵抗が比較的小さい転がり摩擦に変える作用を果たして、ステアリングホイールのコラムチューブに固定されたシャフトと共に回転し始めたあと、スクリューがナットを上下するように押し、ナットがギヤを介してピットマンアームを往復揺動させ、よってステアリングを実現する。この工程において、これらの小鋼球は密閉された通路の中で繰り返し転がることを循環するため、このようなステアリングボックスはボールナット式ステアリングボックスと呼ばれる。ラックピニオン式ステアリングボックは最もよく見られるステアリングボックの一つである。その基本構造は、一対の互いにかみ合う小さなギアとラックである。ステアリングシャフトで小さなギアを回転させる時、ラックは直線運動をする。時々、ラックによって直接タイロッドを動かせば、ステアリングホイールを旋回させることができる。なので、これは最も簡単なステアリングボックスの一つである。

上記のステアリングシステムは全てタイヤを車軸に固定しなければならないという方式によって制限されている。ピットマンアームとドラグリンク及びナックルアームの構造に必ずデッドポイントが生じるため、通常、前輪は６０度以上内側又は外側に回転出来ない。そのため、車両のＵターンやステアリングは一定の角度でしか行うことができず，横行駐車、半径ゼロのＵターン、又は任意の角度への横行移動をすることが出来ない。さらにステアリングの時、内側と外側のタイヤの旋回角度が同じという制限の下では、内側のタイヤを旋回するのに更に大きな圧力がかかるため、内側のタイヤの摩損は外側のそれより大きくなるが、安全面を考慮する理由から、タイヤ交換時は必ず内側と外側のタイヤを共に交換しなければならず、これは摩損が軽微である外側のタイヤを無駄にしてることになるうえ、摩損したタイヤは粉末となり空気汚染につながる。中国で一年に消耗されるタイヤは数百万トンにも上り、もしタイヤの内側と外側の摩損を同じにできれば、タイヤの寿命を延ばすことができ、個人にとっては大幅に不必要なタイヤ消費を減らすことができ、国家にとっては大幅に不必要な資源の浪費を減らすことができて、緑色ＧＤＰの実現につながる。

本発明は従来の伝統的な車両とは全く異なるステアリングシステムを提供し、車両の各タイヤが車軸の制限を受けず、独立して各方向へ３６０度の大きな角度で旋回ができ、互いに協動することができる。

上記の課題を解決するために、本発明が採用した技術方案は、レールに依存せず陸上で走行可能な車輪乗り物に使用できる全方向パワーステアリングシステムであって、水平旋回モータと、ドグ歯と、ベアリングボールと、水平回転ディスクと、ブレーキディスクと、ブレーキディスクの回転用スペースと、回転軸と、固定手段と、ハブモータ内層と、タイヤと、ハブと、タイヤの回転用スペースと、タイヤの交換作業用スペースと、ハウジングと、ブレーキキャリパと、ハブモータ外層と、Ａアームと、コントロールボックスと、シングルチップマイコンと、コントロールパネルと、センサーと、コネクティングロッドとを含み、各タイヤは、それぞれ独立して任意の角度で旋回可能であるうえ、ほかのタイヤに合わせて特定の角度で旋回することもできる。

また、上述した技術方案において、さらなる具体的な技術方案としては次のようにしても良い。本発明の乗り物が稼働するとき、ステアリングホイールが回転すると水平旋回モータを電気的に駆動し、水平旋回モータは歯車を介して水平回転ディスクを回転させ、ハブモータの非回転層が水平回転ディスクに固定されているため、水平回転ディスクが回転するとともに、ハブ及びタイヤも水平回転ディスクと同じ方向と角度で回転し、これによって旋回の目的を達成することができる。さらに、内輪と外輪の旋回角度がコントロールボックスにより制御され、異なる速度でステアリングする際、内輪と外輪が協働してすべてのステアリング角度に適合する旋回角度の最適な組み合わせが得ることができる。

上述の技術方案によれば、本発明は従来技術と比べて以下の有益な効果が得られる。すなわち、本発明による乗り物は、横行駐車やその場での１８０度回転半径ゼロのＵターン、静止状態の下で３６０度任意の方向への移動、斜め方向への移動、高速ステアリング時のドリフト、各種の異なる速度の下での多種多様なタイヤ旋回モード、内輪と外輪が協働して内外輪の旋回角度の組み合わせを最適化することができ、タイヤの摩損を大幅に減らすことができる。

発明中のハブモータはその特徴として、垂直に回転し、ハブに固定され、ハブおよびタイヤを回転させるのに用いられ、内外二層に分けられており、この場合、非回転層であるハブモータの外層は、水平回転ディスクに固定され、水平回転ディスクとともに左右に３６０度回転可能であり、これによってハブおよびタイヤを旋回させ、ハブはハブモータの内層にロックされ、ハブモータの内層は中心回転層であり、垂直に回転することでハブおよびタイヤを前進後退させ、独立して回転方向を制御することができ、独立して垂直時計回りまたは反時計回りに回転可能であり、および独立して回転速度を制御することができる。

ハブモータの内外二層の機能は互いに入れ替えることができ、外層は垂直回転層とし、ハブを外層にロックされるとともに、内層を水平回転ディスクに固定し、この場合、内層は非回転層であり、水平回転ディスクとともに左右に３６０度回転可能である。

発明中のハブはその特徴として、ハブを内外二層とすることができ、外層をフライホイール構造、あるいはフライホイールに連結する構造とすることができ、内層が回転せず外層が回転し、動力が他の部位に取り付けられるモータで、歯車、チェーン、ベルト、ロッカアーム、レバーロッド等を含むがそれに限定されない機械的手段により、内層または外層のフライホイール構造を駆動し、これによってハブおよびタイヤを動かす。

発明中のブレーキディスクはその特徴として、ブレーキディスクはハブモータの回転層に連結しており、ハブと同期に回転することで、ブレーキキャリパがブレーキディスクを制動する。

発明中のブレーキディスクはその特徴として、現行のバタフライブレーキやドラムブレーキも、ハブおよびハブモータの回転の３つのモード、すなわち（１）ハブモータの外層が回転せず、内層及びシャフトセンターが回転する、（２）ハブモータの内層及びシャフトセンターが固定し、外層が回転する、（３）フライホイール構造のハブとの３つのモードにそのまま適用することができる。

発明中の水平回転ディスクはその特徴として、配線によりステアリングホイールに接続しており、ステアリングホイールが回転する際水平旋回モータを電気的に駆動し、水平旋回モータはドグ歯で水平回転ディスクを回転させ、ハブモータの非回転層は水平方向に回転する回転ディスクに固定されている故に、水平回転ディスクが回転するとともに、ハブおよびタイヤも水平回転ディスクと同じ方向および角度で回転し、旋回の目的を達成することができ、水平回転ディスクにはハブモータがロックされており、回転を協働する部品は水平旋回モータ、ドグ歯、ベアリングボール、水平回転ディスクであり、水平回転ディスクの回転によりタイヤの旋回角度が０度から３６０度の間に制御され、水平回転ディスクがハウジング及びＡアームを介して乗り物のシャーシに連結されており、乗り物が受ける力を本システムを介して地面に伝達し、タイヤの回転用スペース及びブレーキシステムの制動用スペースを有しており、ベアリングボール可動部品を介して水平回転ディスクの回転を助けており、前輪、後輪、内輪、外輪の各タイヤ及び／又は各タイヤの旋回角度を全て一致させ、または異ならせ、あるいは異なる速度で各ステアリング角度に適合する、内外車輪の旋回角度の最適な組み合わせを得ることができる。

実用新案中のブレーキディスクにエネルギーを供給するための前記の水平旋回モータはその特徴として、電力を使ってエネルギーを供給し、独立したエネルギー通路によりエネルギーを受け取り、独立して水平回転方向を制御することができ、独立して垂直時計回りまたは反時計回りに回転可能であり、および独立して回転速度を制御することができる。

実用新案中のドグ歯はその特徴として、水平回転ディスクに連結し、水平旋回モータにより回転させられ、これに伴い水平回転ディスクを回転させる。

発明中のコントロールボックスはその特徴として、コントロールパネルとシングルチップマイコンからなり、コントロールパネルはタッチパネルとキーからなり、シングルチップマイコンはステアリングホイール上のセンサーに接続され、ステアリングホイールが所定の角度に回転した場合、シングルチップマイコンは水平旋回モータに対して信号を出力し、水平旋回モータは乗り物をステアリング角度にステアリングするよう制御することで、車輪の旋回モード及び旋回角度を制御し、旋回モードは予め設定することも、あるいは走行中に手動で異なる旋回モードに調整することも可能であり、コントロールボックスは、ステアリング時における内外輪の旋回角度が異なるように車輪の角度を制御するとともに、異なる速度の下で内輪と外輪の旋回角度の組み合わせが異なるように制御することができ、後方の一組の車輪の旋回方向と角度が、前方の一組の車輪の旋回方向と角度と異なるようにすることが可能である。

図１は、本発明のステアリングシステムとタイヤの平面図である。 図２は、ステアリングシステムの断面図であり、図１の断面記号から断面の位置及び見る方向が分かる。 図３は、ステアリングシステムとタイヤの上面図である。水平旋回モータは、水平回転ディスクを３６０度回転させることができる。タイヤは３６０度回転することができ、時計回りに９０度回転して点線の位置に至ったとき、横行駐車をすることができる。 図４は、ステアリングシステムの三次元透視図である。 図５は、ステアリングシステムとタイヤの外観を示す図である。 図６は、当該ステアリングシステムが取り付けられた車両の半径セロＵターン図であり、４つの車輪が３０度〜６０度回転し、互いに協働して、質量重心を円心として回転するので、直接１８０度Ｕターンすることができ、回転半径をゼロになる。 図７は、当該ステアリングシステムを搭載した車両が高速走行時の旋回を示す図である。 図８は、当該ステアリングシステムを搭載した車両が低速走行の旋回を示す図である。 図９は、当該ステアリングシステムを搭載した車両の横行駐車を示す図である。 図１０は、静止の状態から４５度へ斜行する際の斜行を示す図である。

一つの符号は一つの部品または部位を表し、同じ符号は異なる図で現すことがある。
符号化された部品は、部品間の連動性を説明するためのものであり、図６〜９においては本発明の実用性を説明している。そのため、図中の部品は再び符号を付さない。

本発明について、さらに図面及び実施形態と併せて説明し、その効果について説明する。以下、添付図面を参照して本発明の例示的な実施の形態について詳細に説明する。なお、例示的な実施の形態の説明は、示範する目的だけのものであり、本発明とその適用又は使用方法に限定されるものではない。

図１に示すように、ステアリングホイールが回転すると、ステアリングホイールに装着されたセンサーはその回転の角度を感知して、コントロールボックス１８内のシングルチップマイコンに信号を送信し、シングルチップマイコンは水平旋回モータ（１）に信号を送り、水平旋回モータ（１）はドグ歯（２）で水平回転ディスク（４）を回転させ、ハブモータの外層（１６）は水平方向に回転する回転ディスク（４）に固定されている故に、水平回転ディスク（４）が回転するとともに、ハブ（１１）およびタイヤも水平回転ディスク（４）と同じ方向および角度で回転し、旋回の目的を達成することができる。ハブモータは内外二層に分けられており、ハブモータの外層（１６）は水平回転ディスク（４）に固定され、水平回転ディスク（４）とともに左右に回転可能であり、これによってハブ（１１）およびタイヤ（１０）を旋回させ、ハブ（１１）はハブモータの内層（９）にロックされ、ハブモータの内層は中心回転層であり、垂直に回転することでハブ（１１）およびタイヤ（１０）を前進後退させ、時計回りに回転するときは前進させ、反時計回りに回転するときは後退させる。

本ステアリングシステムは水平回転ディスク（４）に固定され、水平回転ディスク（４）は車両のシャーシの外側であって通常ホイールが配置される位置に配置されている。水平回転ディスク（４）は大型ギヤであり、地面に平行し、当該鉄製ディスクの円周の一周においては、水平旋回モータ（１）のドグ歯と噛み合うドグ歯を有し、従って水平旋回モータ（１）が回転すると、水平回転ディスク（４）を動かす。

図２の断面図に示すように、この図は図１の平面図に対応する。ハブ（１１）の中心に固定されているハブモータ（９）の中心から回転軸（７）を車体方向に伸ばしてブレーキディスク（５）に連結し、制動の際、１個、２個、または複数個のブレーキキャリパー（１５）によりブレーキディスク（５）を挟んで制動を実現する。

図１及び図４に示すように、水平回転ディスク（４）上にスペースが確保され、タイヤの円周あたりでタイヤの回転用スペース（１２）及びタイヤの交換作業用スペース（１３）を確保しており、さらに回転軸（７）とブレーキディスク（５）の周囲でブレーキディスクの回転用スペース（６）も確保している。

図３に示すように、図の中のＡ２点にある水平旋回モータ（１）がドグ歯（２）で水平回転ディスク（４）を回転させ、ハブモータ（９）が水平回転ディスク（４）にロックされているので、タイヤ（１０）は、Ａ３点からＡ１点まで時計回りにまたは反時計回りに回転し、さらには３６０度回転でＡ３点まで戻ることができる。

図９に示す横行駐車図と図３に示すように、車輪が車軸の制限を受けることがないため、水平回転ディスク（４）は時計回りに９０度回転すると、車体と垂直する９０度方向まで回転して直接横行して駐車が可能となり、反時計回りに９０度回転すると、駐車スペースより直接横行して離れることができ、あるいは水平回転ディスク４は時計回りに９０度回転して直接横行して駐車が可能とし、駐車スペースから離れたい場合、ハブモータ（９）を反時計回りに回転させて直接駐車スペースから横行して離れることもできる。

図６に示すように、４つの車輪が３０度〜６０度回転し、互いに協働する状況の下で、車両の質量重心を円心として回転するので、回転半径ゼロで直接１８０度ターンすることができ、また、自身で３６０度任意の角度への回転もでき、図６に示すように本来Ａ点に面していたノースが自身の回転によりＢ点に面するようになる。

旋回の時、内輪と外輪のタイヤの旋回角度が同じという制限の下では、旋回する内輪のタイヤの方がより圧力を受けるため、内輪のタイヤの摩損は外輪のタイヤより大きくなる。本設計では、旋回角度及び旋回モードは運転により制御されるが、内外輪のタイヤの旋回角度の組み合わせはコントロールボックスにより自動制御される。仮に回転角度は０．１度あたりを一区間とすれば、異なる速度の下で、時速が１キロメートルを一区間と想定した場合、内外輪が協働して全てのステアリング角度に適合するタイヤの旋回角度の最適な組み合わせを得ることができ、仮に時速を３０キロメートルとすると、内輪のタイヤの旋回角度は１５度、外輪のタイヤの旋回角度は１４．５度となる。このような設計はタイヤの摩損を大幅に削減し、空気汚染を削減できる。従来の自動車設計では、機械的なロードによりこの機能を実現させているため、５度以内のアングルでのみ、内外輪のタイヤが旋回角度を異ならせての協調が実現でき、機械的な制御がなされているため、本設計による上述したような精密な程度に及ばず、また、５度より大きい、あるいは更に大きなアングルの場合、内外輪のタイヤが旋回角度を異ならせての協調が実現できず、さらに、従来の自動車設計ではこの面において、ある程度使用したあと、機械摩損により、小さな旋回角度であっても内外輪のタイヤが旋回角度を異ならせての協調ができなくなる。

図１０に示すように、４つの車輪は同時に任意の角度へ旋回することができるので、本設計による陸上走行する乗り物は静止状態から斜め任意方向へ移動することができる。例えば４つの車輪が共に４５度旋回する時、斜め４５度方向へ移動することができ、車体は静止状態から、車体の角度を変えることなく任意方向への斜行することができ、例えば図１０のように右斜め上への斜行ができる。

図４に示すように、今このような需要はないものの、設計上から、４つの車輪は全て３６０度に旋回可能であり、今後実務上では３００度またはそれ以上の旋回が必要となる応用が開発される可能性もある。

旋回の際、前後輪のタイヤの協働の違いにより、３つの基本モードと２つの組み合わせモードがあり、各種異なるモードはコントロールボックスによって切り替えられ、予め設定することもでき、走行中に手動で切り替えることもできる。

従来の旋回モードでは前輪が旋回し、後輪は動かないものである。

低速旋回モードでは図８に示すように、前輪が右へ旋回し、後輪が左へ旋回することで、回転半径が格段に小さくなり、低速旋回時に前后輪が反対に旋回することで、回転半径が大幅に小さくなり、車両操作の柔軟性が増す。

高速旋回モードでは図７に示すように、前輪が右へ旋回し、後輪も同じく右へ旋回することで、重心が高速ドリフトしている時に、四輪が共にグリップし、安全性が増すとともに、旋回効率も更に高まり、高速旋回時に４つのタイヤが同時に旋回することにより、グリップ力が増し、しり振りを回避できる。

従来の旋回モード、プラス、高速旋回モードでは、旋回時速をある設定された時速より小さくなるようにするもので、該時速は予め設定することもできれば、走行中にコントロールボックを介して手動で調整することもでき、仮に時速４０キロメートルとするならば、従来の旋回モードで旋回し、旋回時速が設定時速を上回る時、高速旋回モードを使用する。

低速旋回モード、プラス、高速旋回モードでは、旋回時速をある設定された時速より小さくなるようにするもので、該時速は予め設定することもできれば、走行中にコントロールボックを介して手動で調整することもでき、仮に時速４０キロメートルとするならば、従来の低速旋回モードで旋回し、旋回時速が設定時速を上回る時、高速旋回モードを使用する。

例示的な実施の形態を参照して本発明について説明をしてきたが、本発明は公開された実施例や明細書中の詳細な説明、提示された具体的な実施の形態に限定されず、本発明の原理と範囲内であれば、本発明に対する変更、本説明書で説明されていない如何なる変形、入れ替え又は同効の部品の導入はあり得る。本発明の範囲から離脱していなければ、当業者が前述した例示的な実施の形態に対する各種の変更ができ、このような変更は全て本発明の保護範囲内に含まれる。

１ 水平旋回モータ： ドグ歯を介して水平回転ディスクを回転させる。
２ ドグ歯
３ ベアリングボール
４ 水平回転ディスク： 周りにドグ歯を有し、地面に平行しており、ハブは地面が垂直しており、水平回転ディスクに固定されている。
５ ブレーキディスク
６ ブレーキディスクの回転用スペース
７ 回転軸
８ 固定手段
９ ハブモータ内層
１０ タイヤ
１１ ハブ
１２ タイヤの回転用スペース
１３ タイヤの交換作業用スペース
１４ ハウジング： タイヤと水平回転ディスクを保護し、ハウジングを介して乗り物のボディウェイトをタイヤに伝達する。
１５ ブレーキキャリパ
１６ ハブモータ外層
１７ Ａアーム： ボディシャーシの重量をハウジングに伝達する。
１８ コントロールボックス： 各車輪の旋回モード及び旋回角度を制御することができる。
１９ シングルチップマイコン
２０ コントロールパネル
２１ センサー： 方向制御機構に取り付けられ、コントロールボックスに接続される。
２２ コネクティングロッド： 異なる位置でブレーキディスクを接続するロッドである。

Claims (8)

1. レールに依存せず陸上で走行可能な車輪乗り物に使用できる全方向パワーステアリングシステムであって、水平旋回モータと、ドグ歯と、ベアリングボールと、水平回転ディスクと、ブレーキディスクと、ブレーキディスクの回転用スペースと、回転軸と、固定手段と、ハブモータ内層と、タイヤと、ハブと、タイヤの回転用スペースと、タイヤの交換作業用スペースと、ハウジングと、ブレーキキャリパと、ハブモータ外層と、Ａアームと、コントロールボックスと、シングルチップマイコンと、コントロールパネルと、センサーと、コネクティングロッドとを含み、各タイヤは、それぞれ独立して任意の角度で旋回可能であり、ほかのタイヤに合わせて特定の角度で旋回することができ、水平回転ディスクは水平な大歯車であり、中心部に穴を開けてハブを置くことが可能であり、ハブにはハブモータを備えており、回転層と非回転層に分けており、非回転層は水平回転ディスクに固定され、ハブモータの回転層がホイールフレームを垂直に回転させ、これによって車輪を動かして、車輪乗り物を前進後退させ、独立したステアリング動力源は歯車で回転ディスクを水平に回転させることで回転ディスクを左回転させまたは右回転させて、旋回の目的を達成し、内輪と外輪の旋回角度はコントロールボックスによって制御され、異なる速度の下で内輪と外輪が協働してすべてのステアリング角度に適合する旋回角度の最適な組み合わせを得ることができる。
2. ハブモータは、垂直に回転し、ハブに固定され、ハブおよびタイヤを回転させるのに用いられ、内外二層に分けられており、この場合、非回転層であるハブモータの外層は、水平回転ディスクに固定され、水平回転ディスクとともに左右に３６０度回転可能であり、これによってハブおよびタイヤを旋回させ、ハブはハブモータの内層にロックされ、ハブモータの内層は中心回転層であり、垂直に回転することでハブおよびタイヤを前進後退させ、独立して回転方向を制御することができ、独立して垂直時計回りまたは反時計回りに回転可能であり、および独立して回転速度を制御することができ、ハブモータの内外二層の機能を互いに入れ替えることもでき、外層は垂直回転層とし、ハブを外層にロックするとともに、内層を水平回転ディスクに固定し、この場合、内層は非回転層であり、水平回転ディスクとともに左右に３６０度回転可能であり、ハブモータは車輪内の任意の箇所に取り付けられることができ、回転層および／または回転軸が回転するよう伝動装置を介して作動する、請求項１に記載された全方向パワーステアリングシステム。
3. ハブは内外二層にすることができ、外層をフライホイール構造、あるいはフライホイールに連結する構造とすることができ、内層が回転せず外層が回転し、動力が他の部位に取り付けられるモータで、歯車、チェーン、ベルト、ロッカアーム、レバーロッドを含むがそれに限定されない機械的手段により、内層または外層のフライホイール構造を駆動し、これによってハブおよびタイヤを動かす、請求項１に記載された全方向パワーステアリングシステム。
4. ハブモータおよびハブの回転には（１）ハブモータの外層が回転せず、内層及びシャフトセンターが回転する、（２）ハブモータの内層及びシャフトセンターを固定し、外層が回転する、（３）動力がタイヤ外部の他の部位に取り付けるモータで機械装置を介してフライホイール構造のハブを駆動するとの３つのモードがあり、ハブとブレーキディスクが同期に回転することで、ブレーキキャリパがブレーキディスクを制動してハブを制動ことができ、現行のバタフライブレーキやドラムブレーキも上記３つの回転モードにそのまま適用することができる、請求項１に記載された全方向パワーステアリングシステム。
5. 水平回転ディスクは配線によりステアリングホイールに接続しており、ステアリングホイールが回転する際水平旋回モータを電気的に駆動し、水平旋回モータはドグ歯で水平回転ディスクを回転させ、ハブモータの非回転層が水平方向に回転する回転ディスクに固定されているため、水平回転ディスクが回転するとともに、ハブおよびタイヤも水平回転ディスクと同じ方向および角度で回転し、旋回の目的を達成することができ、水平回転ディスクにはハブモータがロックされており、回転を協働する部品は水平旋回モータ、ドグ歯、ベアリングボール、水平回転ディスクであり、水平回転ディスクの回転によりタイヤの旋回角度が０度から３６０度の間に制御され、水平回転ディスクがハウジング及びＡアームを介して乗り物のシャーシに連結されており、乗り物が受ける力を本システムを介して地面に伝達し、タイヤの回転用スペース及びブレーキシステムの制動用スペースを有しており、さらにベアリングボール可動部品により水平回転ディスクの回転を助けており、前輪、後輪、内輪、外輪の各車輪及び／又は各車輪の旋回角度を全て一致させ、または全て異なさせることができ、あるいは異なる速度の下で各ステアリング角度に適合する、内輪と外輪の旋回角度の最適な組み合わせを得ることができる、請求項１に記載された全方向パワーステアリングシステム。
6. 水平旋回モータは、伝統的なエンジン車とは異なるエネルギー供給システムを使用し、電力を使ってエネルギーを供給し、独立して回転方向を制御することができ、独立して水平時計回りまたは反時計回りに回転可能であり、および独立して回転速度を制御することができる、請求項１に記載された全方向パワーステアリングシステム。
7. ドグ歯は水平回転ディスクに連結され、水平旋回モータにより回転させられ、これに伴い水平回転ディスクを回転させる、請求項１に記載された全方向パワーステアリングシステム。
8. コントロールボックスは、コントロールパネル及びシングルチップマイコンにより構成され、コントロールパネルはタッチパネル及びキーにより構成され、シングルチップマイコンはステアリングホイール上のセンサーに接続され、ステアリングホイールが所定の角度に回転した場合、シングルチップマイコンは水平旋回モータに対して信号を出力し、水平旋回モータは乗り物をステアリング角度にステアリングするよう制御することで、車輪の旋回モード及び旋回角度を制御し、旋回モードは予め設定することも、あるいは走行中に手動で異なる旋回モードに調整することも可能であり、コントロールボックスは、ステアリング時における内輪と外輪の旋回角度が異なるように車輪の角度を制御することができるとともに、または異なる速度の下で内輪と外輪の旋回角度の組み合わせが異なることができるように制御することができ、後方の一組の車輪の旋回方向と旋回角度が、前方の一組の車輪の旋回方向と旋回角度と異なるようにすることが可能である、請求項１に記載された全方向パワーステアリングシステム。

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