JP2744716B2 - 車輪の操向装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願の発明は、自動車等の車両に
おける車輪の操向装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車両の車輪の操向操作は、従
来、一般にハンドルを運転者が手動操作することにより
行なわれている。

【０００３】近時、エレクトロニクス技術の進歩にとも
なって、操向操作を電気的に駆動することが試みられて
おり、このように電気的に操向操作を行なわせる場合に
は電気的に制御させることによって、従来からの運転者
の手動操作以上に厳密に車輪の操向操作を行なわせるこ
とができ、車両の運動性能の向上が可能であると考えら
れる。

【０００４】それにもかかわらず、車輪の操向装置は、
従来と同様に車輪の操向しうる角度範囲が機構的に一定
の角度範囲に制限されているのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、車輪の操
向装置において車輪の操向しうる角度範囲が一定の角度
範囲に制限されていると、前記のような電気的な技術を
車両に適用しても、車輪が操向し得ない向きが存在する
ために、その制御が複雑となる上、自動車等の車両の運
動性能を向上させるうえでは十分でない。

【０００６】本願の発明は、このような背景に基づいて
なされたもので、前記のように電気的な操向操作を行な
わせる場合にその制御が複雑でなく、自動車等の車両の
運動性能を一層向上させることのできる車輪の操向装置
を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、水平に設置された車軸を有
する車輪の接地点真上上方を中心とするリングギヤを水
平面内に配置し、このリングギヤおよび前記車軸を連絡
するステーを設けて前記車輪を操向自在に支持させ、車
体側に前記リングギヤを回動可能に支持する支持装置と
このリングギヤに噛合して前記車輪を前記接地点を中心
に回動させて操向自在とする歯車を備えた操向用モータ
とを設置したものである。

【０００８】

【作用】請求項１記載の発明によれば、車輪を保持する
リングギヤが、車体側により回動可能に支持され、かつ
車体側に支持された操向用モータの歯車と噛合している
ので、車輪はリングギヤの中心まわりで３６０度以上で
あっても、機構上、何等の制限もなく連続的に操向動作
を行なうことができる。

【０００９】そのため、かかる車輪の操向装置の操向操
作を電気的に行なう場合には、車輪の操向装置の機構的
な操向角度範囲による制限がないことによって、車両が
連続した複雑な走行を行なうことが可能となり、車両の
運動性能が一層向上する。

【００１０】また、このように車輪の操向装置の機構的
な操向角度範囲による制限がないことによって、操向装
置を電気的に駆動するための制御内容が簡単となり、さ
らに、目標とする向きに車輪を操向させる場合に近い側
から操向動作をさせることができるので操向動作が迅速
となる利点をも有する。

【００１１】

【実施例】以下、図面に示す一実施例により本願の発明
を説明する。

【００１２】図において、Ｓは操向装置を示し、１は自
動車の車体、２は支柱部である。

【００１３】支柱部２は、鋼管からなるもので、図２に
示すように、後述の車輪ユニット１０のリングギヤ１３
の周囲を３等分する位置にそれぞれ車体１から垂下して
剛直に固定されている。

【００１４】これらの支柱部２の下端部には、３つのガ
イドローラ３ａ，３ｂ，３ｃからなる支持装置４がそれ
ぞれ設置され、これらの支持装置４の各ガイドローラ３
ａ，３ｂ，３ｃは後述のリングギヤ１３を回動可能に保
持するものである。

【００１５】そして、これらの３つの支柱部２のうちの
１つにおいては、かかる支持装置４の上方となる支柱部
２上に、操向用モータ５とブラシホルダ６とが設置さ
れ、車体側に固定されている。

【００１６】操向用モータ５は、図外の車載バッテリを
電源として駆動される直流モータであって、その内部に
設置されている減速機を介して出力軸５ａに設置された
歯車５ｂを正逆方向のいずれにも適宜速度で回転駆動で
きるようになっている。

【００１７】前記ブラシホルダ６の下端部には、ブラシ
７が支持され、後述のリングギヤ１３に設置されたスリ
ップリング１３ａを経て、車輪１１に装着された駆動用
モータ２０に車載バッテリからの電源を供給するように
なっている。

【００１８】車輪ユニット１０は、タイヤ１２を装着し
た車輪１１とリングギヤ１３とステー１４ａ，１４ｂ，
１４ｃとで概ね構成されている。

【００１９】リングギヤ１３は、図２に示すように、車
輪１１（タイヤ１２）の接地点真上上方を中心に配置さ
れ、平面視においては概ね車輪１１を囲む大きさに形成
されている。

【００２０】そして、このリングギヤ１３の断面は図１
に示すように、下部に外側に突出するフランジ部１３ｂ
を一体的に有し、上部の内周面には前記歯車５ｂと噛合
する内歯歯車からなるギヤ部１３ｃが全周に渡って形成
されている。

【００２１】このリングギヤ１３のギヤ部１３ｃの下方
の位置には、２本のスリップリング１３ａが設置され、
これらのスリップリング１３ａのさらに下方には合計６
本のステー１４ａ，１４ｂの上端部が溶接等によってそ
れぞれリングギヤ１３に固定されている。

【００２２】これらの各ステー１４ａ，１４ｂは、いず
れも車輪１１を車軸１５まわりでのみ回動自在とし，そ
の他の方向への動作を不能として車輪１１をリングギヤ
１３に保持させるものである。

【００２３】ステー１４ａは、車輪１１の両側面で車軸
１５を前後方向から保持するもので合計４本が設けられ
ている。

【００２４】ステー１４ｂは、車輪１１の車軸１５を含
む面内に設置されたもので、両側面に１本ずつが配置さ
れている。

【００２５】そして、車輪１１の車軸１５の近傍部分に
は、車輪１１の中心にアウタロータ型誘導電動機からな
る駆動用モータ２０が配置されている。

【００２６】すなわち、この駆動用モータ２０は、前記
ステー１４ａ，１４ｂの下端に固定された固定部材１６
と車輪１１の車軸１５の近傍部分との間に構成されてい
る。

【００２７】固定部材１６は、車輪１１側に片持ち状に
突出したボス部１７を有し、このボス部１７の外周面側
には、多数の鋼板からなるヨーク１８が積層して装着さ
れ、固定子巻線１９が設置されることによって固定子と
して構成されている。

【００２８】そして、このボス部１７の内側に形成され
たボス穴１７ａ内には軸受１７ｂが設置されており、こ
の軸受１７ｂによって、車軸１５が回動可能に支持され
ている。

【００２９】一方、車輪１１の回転中心部分には、鋼板
からなり車軸１５を一体的に固定した容器状の回転子フ
レーム２１が固定されている。

【００３０】そして、回転子フレーム２１の内側周壁に
沿って、回転子巻線２２が設置されている。

【００３１】そのため、前記固定部材１６のボス部１７
に形成されたボス穴１７ａの軸受１７ｂに車軸１５が装
着されることによって、回転子巻線２２が固定子巻線１
９の外周側に臨み、アウタロータ型誘導電動機が構成さ
れている。

【００３２】したがって、かかる駆動用モータ２０に電
源を供給すると、回転子巻線２２に作用する駆動トルク
が直接車輪１１を車軸１５まわりに発生して自動車を駆
動するものである。

【００３３】このように構成された車輪ユニット１０を
有する操向装置Ｓにおいて操向操作を行なう場合、前記
操向用モータ５を電気的に制御して適宜駆動すれば、歯
車５ｂによりリングギヤ１３のギヤ部１３ｃを経て、車
輪ユニット１０の全体がリングギヤ１３の中央を中心と
して回転駆動され、車輪１１も所要角度だけ操向変位す
る。

【００３４】そして、この操向装置Ｓは、かかる車輪ユ
ニット１０と前記支持装置４等により構成されているの
で、機構的にリングギヤ１３の周方向での変位に制限が
なく、車輪はリングギヤの中心（車輪１１の接地点と一
致）まわりで３６０度以上であっても連続的に操向動作
を行なうことができる。

【００３５】そのため、例えば、四輪自動車の全車輪に
操向装置Ｓを用いたり、三輪自動車の全車輪あるいは操
向輪となる一輪あるいは二輪にこの操向装置Ｓを用いる
と、これらの車両は連続した複雑な走行を行なうことが
可能となり、車両の運動性能が一層向上する。

【００３６】また、この操向装置Ｓには機構的な操向角
度範囲による制限がないので、操向装置Ｓを電気的に駆
動するための制御内容が簡単となるうえ、操向の目標と
する車輪１１の指向すべき向きの如何にかかわらず、常
に、右まわりと左まわりとのいずれの側からも操向動作
を行なわせることができるので、変位すべき角度量の小
さい側を経て操向操作することが可能であり、操向動作
を迅速に行なわせることができる。

【００３７】以上説明した実施例は、駆動用モータ２０
を有する車輪１１に関するものであるが、本願はこれに
限らず、駆動用モータを有しない車輪についても適用す
ることができることはいうまでもない。

【００３８】以上説明したように、請求項１記載の発明
によれば、車輪を保持するリングギヤが、車体側により
回動可能に支持され、かつ車体側に支持された操向用モ
ータの歯車と噛合しているので、車輪はリングギヤの中
心（車輪の接地点）まわりで３６０度以上であっても、
機構上、何等の制限もなく連続的に操向動作を行なうこ
とができる。

【００３９】そのため、かかる車輪の操向装置の操向操
作を電気的に行なう場合には、車輪の操向装置の機構的
な操向角度範囲による制限がないことによって、車両が
連続した複雑な走行を行なうことが可能となり、車両の
運動性能が一層向上する。

【００４０】また、このように車輪の操向装置の機構的
な操向角度範囲による制限がないことによって、操向装
置を電気的に駆動するための制御内容が簡単となり、さ
らに、目標とする向きに車輪を操向させる場合に近い側
から操向動作をさせることができるので操向動作が迅速
となる利点をも有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は図２のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。

【図２】図２は操向装置の一部を破断した上面図であ
る。

【図３】図３は車輪の全体概略図である。

【符号の説明】

Ｓ 操向装置 １ 車体 ４ 支持装置 ５ 操向用モータ ５ｂ 歯車 ７ ブラシ １１ 車輪 １３ リングギヤ １３ａ スリップリング １４ａ，１４ｂ ステー １５ 車軸 １６ 固定部材 １７ ボス部 １７ａ ボス穴 １９ 固定子巻線 ２０ 駆動用モータ ２２ 回転子巻線

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平に設置された車軸を有する車輪の接
   地点真上上方を中心とするリングギヤを水平面内に配置
   し、このリングギヤおよび前記車軸を連絡するステーを
   設けて前記車輪を操向自在に支持させ、車体側に前記リ
   ングギヤを回動可能に支持する支持装置とこのリングギ
   ヤに噛合して前記車輪を前記接地点を中心に回動させて
   操向自在とする歯車を備えた操向用モータとを設置した
   ことを特徴とする車輪の操向装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の車輪の操向装置におい
   て、 前記ステーの下部にボス部を有する固定部材を取り付け
   るとともに、このボス部の外周面には固定子巻線を設置
   し、また、前記車輪には、前記車軸から同心円状に離間
   して回転子巻線を設置するとともに、前記固定部材のボ
   ス部のボス穴に前記車軸を回動可能に挿通支持させて前
   記固定子巻線の外側に回転子巻線を配置し、前記固定部
   材のボス部と車輪との間にアウタロータ型誘導電動機を
   構成したことを特徴とする車輪の操向装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の車輪の操向装置におい
   て、 前記リングギヤの周面に沿ってスリップリングを保持さ
   せるとともに、このスリップリングから前記アウタロー
   タ型電動機に延びる電線を前記ステーを介して配線し、
   車体側には前記スリップリングに摺接するブラシを設置
   したことを特徴とする車輪の操向装置。