JP7339930B2

JP7339930B2 - 操舵装置

Info

Publication number: JP7339930B2
Application number: JP2020138911A
Authority: JP
Inventors: 淳伊藤; 義則増渕; 豊林
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2020-08-19
Filing date: 2020-08-19
Publication date: 2023-09-06
Anticipated expiration: 2040-08-19
Also published as: DE102021120244A1; US11603133B2; US20220055690A1; JP2022034952A; DE102021120244B4

Description

本発明は、車輪と、車輪を操舵する操舵ユニットとを備える操舵装置に関する。

従来、インホイールモータ駆動装置を備えた電気自動車、及びステアリング・バイ・ワイヤシステムによって構成された独立操舵装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２－０１７０９３号公報

車輪を備えた操舵装置を車体のフレームに組み付けることで移動体を形成することも考えられる。この操舵装置としては、ベルトとプーリを介して電動機により車輪が操舵されるように構成することも可能である。この電動機によって車輪を操舵する操舵装置は、操舵装置を車体に組付け後、直進性を確保するためにトー角度の調整が必要だが、その調整には電動機のゼロ位置の微調整や、電動機が収納された電動機ユニットの取付点を緩めての微調整が必要であり、時間と手間がかかることが懸念される。

本発明は、以上の点に鑑み、トー角度の調整を容易に行うことができる操舵装置を提供することを目的とする。

［１］上記目的を達成するため、本発明の操舵装置（例えば、実施形態の操舵装置１。以下同一。）は、
車輪（例えば、実施形態の車輪２。以下同一。）と、前記車輪を操舵する操舵ユニット（例えば、実施形態の操舵ユニット５。以下同一。）と、を備え、車体に固定可能な操舵装置であって、
前記操舵ユニットは、
前記車輪を操舵するときの回転軸となる操舵回転軸線（例えば、実施形態の操舵回転軸線６３ａ。以下同一。）を軸にして前記車輪を操舵する操舵駆動源（例えば、実施形態の電動機ユニット６１が内蔵する電動機。以下同一。）と、
前記操舵回転軸線を中心に手動で前記車輪のトー角度を調整可能な、前記操舵駆動源とは別の手動トー角調整機構（例えば、実施形態の手動トー角調整機構７。以下同一。）と、
前記車体に固定される車体取付部（例えば、実施形態の車体取付部４。以下同一。）と、
前記車輪を回転自在に支える車輪支持部（例えば、実施形態の車輪支持体３。以下同一。）と、
を備え、
前記操舵ユニットは、前記車体取付部に対して回転自在であり、且つ前記車輪支持部と一体的に回転するように、前記車体取付部と前記車輪支持部とを接続するものであり、
前記手動トー角調整機構は、
前記操舵ユニットに、前記操舵回転軸線と平行な軸線回りを回転自在に設けられた固定部（例えば、実施形態の第１節点部７３。以下同一。）と、
前記操舵回転軸線と平行な軸線回りを回転自在に、前記車輪支持部に設けられた可動部（例えば、実施形態の第２節点部７４。以下同一。）と、
前記固定部と前記可動部との間の距離を調整自在に前記固定部と前記可動部とを接続する調整部（例えば、実施形態の調整ねじ７５。以下同一。）と、
を備え、
前記調整部によって前記固定部と前記可動部との間の距離を調整することにより前記車輪のトー角度を調整することを特徴とする。

本発明によれば、操舵駆動源のゼロ位置の微調整や、操舵駆動源が内蔵された電動機ユニットの取付点を緩めての微調整の必要がなく、手動トー角調整機構で手動でトー角を容易に調整することができる。

また、本発明においては、
前記車体に固定される車体取付部（例えば、実施形態の車体取付部４。以下同一。）と、
前記車輪を回転自在に支える車輪支持部（例えば、実施形態の車輪支持体３。以下同一。）と、
を備え、
前記操舵ユニットは、前記車体取付部に対して回転自在であり、且つ前記車輪支持部と一体的に回転するように、前記車体取付部と前記車輪支持部とを接続するものであり、
前記手動トー角調整機構は、
前記操舵ユニットに、前記操舵回転軸線と平行な軸線回りを回転自在に設けられた固定部（例えば、実施形態の第１節点部７３。以下同一。）と、
前記操舵回転軸線と平行な軸線回りを回転自在に、前記車輪支持部に設けられた可動部（例えば、実施形態の第２節点部７４。以下同一。）と、
前記固定部と前記可動部との間の距離を調整自在に前記固定部と前記可動部とを接続する調整部（例えば、実施形態の調整ねじ７５。以下同一。）と、
を備え、
前記調整部によって前記固定部と前記可動部との間の距離を調整することにより前記車輪のトー角度を調整することができる。

本発明によれば、操舵駆動源のゼロ位置の微調整や、電動機ユニットの取付点を緩めての微調整の必要がなく、手動トー角調整機構で手動でトー角を容易に調整することができる。

［２］また、本発明においては、
前記操舵駆動源は前記操舵回転軸線を中心とする操舵回転軸（例えば、実施形態の操舵回転軸４ａ。以下同一。）に対して偏心した位置に配置され、
前記調整部には、前記調整部を操作する操作部（例えば、実施形態の六角穴７５ａ、スパナ嵌合部７５ｂ。）が設けられ、
前記操作部は、前記操舵駆動源と前記操舵回転軸との間の動力伝達機構（例えば、実施形態のプーリ６２，６３、ベルト６４、ギヤ歯車列。以下同一。）が存在する存在領域（例えば、実施形態の存在領域６ａ。）の外に配置されていることが好ましい。

本発明によれば、存在領域の外に操作部を配置することにより、動力伝達機構が邪魔とならずに、調整部を容易に操作することができる。

［３］また、本発明においては、
前記固定部と前記可動部の何れか一方は、前記存在領域に含まれるように配置され、前記固定部と前記可動部の何れか他方は、前記存在領域の外に配置され、前記固定部と前記可動部の何れか他方の側に、前記操作部が設けられていることが好ましい。

本発明によれば、固定部と可動部の何れか一方は、電動機と操舵回転軸との間の存在領域に配置されるため、電動機と操舵回転軸線との間のデッドスペースを有効活用することができ、操舵装置の小型化を図ることができる。

また、存在領域の外に配置された、固定部と可動部の何れか他方の側に、調整部を操作する操作部を設けることにより、動力伝達機構が邪魔とならずに、調整部を容易に操作することができる。

本発明の実施形態の操舵装置を示す斜視図。本実施形態の手動トー角調整機構を拡大して示す斜視図。本実施形態の手動トー角調整機構を上方から示す説明図。本実施形態の手動トー角調整機構で調整した状態を示す説明図。本発明の他の実施形態の操舵装置のトー角調整機構を拡大して示す説明図。

図を参照して、本発明の実施形態の操舵装置を説明する。図１を参照して、本実施形態の操舵装置１は、車輪２と、車輪２を回転自在に支える車輪支持部としての車輪支持体３と、車体（図示省略）に固定可能な車体取付部４と、車体取付部４に固定されるとともに、車体取付部４に対して車輪支持体３を旋回させて車輪２を操舵する操舵本体機構６と、操舵本体機構６とは別の手動トー角調整機構７と、を備える。車体（図示省略）としては、例えば、台車や、自動車、ロボットなどが挙げられ、本実施形態の複数の操舵装置１を取り付けて走行させることが考えられる。

操舵本体機構６は、車体取付部４に設けられ、且つ操舵駆動源としての電動機を内蔵する電動機ユニット６１と、電動機ユニット６１により回転させられ、且つ操舵回転軸線６３ａと平行な回転軸線を有する駆動プーリ６２と、操舵回転軸線６３ａが中心となるように車体取付部４と一体に設けられた従動プーリ６３と、駆動プーリ６２と従動プーリ６３とに掛け回されるベルト６４と、電動機ユニット６１を制御する制御部６５と、を備える。車体取付部４は、従動プーリ６３の軸となる操舵回転軸４ａを備えている。

操舵本体機構６は、指示信号に基づいて制御部６５によって電動機ユニット６１を回転させて、電動機ユニット６１の回転が駆動プーリ６２、ベルト６４、従動プーリ６３を介して車体取付部４に伝達することで、車体取付部４に対して操舵回転軸線６３ａを中心に電動機ユニット６１ごと車輪支持体３が回転し、車輪２が操舵される。本実施形態においては、従動プーリ６３の中心軸線が操舵回転軸線６３ａに該当し、プーリ６２，６３及びベルト６４が動力伝達機構に該当し、ベルト６４の内側及びベルト６４を上下方向に投影した投影空間の内側を存在領域６ａとなる。

図２及び図３を参照して、手動トー角調整機構７は、操舵回転軸線６３ａを垂線とする第１平面７１ａを上面側に有し、且つ車輪支持体３に設けられた車輪側平面部７１と、車輪側平面部７１の第１平面７１ａの少なくとも一部と対向する第２平面７２ｂを有し、且つ電動機ユニット６１に固定された電動機側平面部７２と、第１平面７１ａと第２平面７２ｂとの間に設けられ、且つ電動機側平面部７２に対して回転自在に固定された第１節点部７３と、第１平面７１ａ上に設けられ、且つ車輪側平面部７１に対して回転自在に固定された第２節点部７４と、を備える。本実施形態においては、第１節点部７３が本発明の固定部に該当し、第２節点部７４が本発明の可動部に該当する。第１節点部７３と第２節点部７４とは、いずれも操舵回転軸線６３ａに平行な軸線回りに回転自在となるように設けられている。

第１節点部７３は、第１平面７１ａ及び第２平面７２ｂに対して平行に伸びる第１貫通孔７３ａを有している。第１貫通孔７３ａには、調整部としての調整ねじ７５が挿入されている。調整ねじ７５はボルトヘッドとＥリング７６を嵌合させる環状溝とを備え、ボルトヘッドと環状溝に嵌合させたＥリング７６とで第１節点部７３を挟み込むことにより、調整ねじ７５が第１節点部７３に固定されている。

第２節点部７４は、第１平面７１ａに対して平行に伸びる第２ねじ孔７４ａを有している。第２ねじ孔７４ａには、調整ねじ７５が螺着されている。第２節点部７４は、第１平面７１ａと、車輪側平面部７１の上に従動プーリ６３を覆うように設けられるカバー（図示省略）との間に挟まれて回転自在に固定される。本実施形態においては、操舵本体機構６と手動トー角調整機構７とで操舵ユニット５を構成している。

手動トー角調整機構７でトー角を調整する際には、電動機ユニット６１に通電し、電動機ユニット６１が回転しないように制御させた状態（換言すれば、電動機ユニット６１と車体取付部４とが相対回転しない状態）で、調整ねじ７５の先端に設けられた六角穴７５ａに六角レンチを挿入して、調整ねじ７５を回転させることにより、図４に示すように、第１節点部７３と第２節点部７４との距離を変化させる。これにより、車輪支持体３に設けられた車輪側平面部７１と、電動機ユニット６１に固定された電動機側平面部７２と、が相対的に回転し、車体に対する車輪２のトー角度を調整することができる。

また、第１節点部７３は、平面視においてベルト６４の内側であって、電動機ユニット６１と車輪支持体３との間の空間に配置されている。これにより、電動機ユニット６１と車輪支持体３との間のデッドスペースを有効活用することができ、操舵装置１の小型化を図ることができる。

また、第２節点部７４は、平面視においてベルト６４の外側に配置されている。これにより、調整ねじ７５の先端の六角穴７５ａに六角レンチ（図示省略）を容易に挿入することができ、ベルト６４の内側の空間に六角レンチを挿入しなければならない場合と比較して、トー角度調整作業を更に容易に行うことができる。

なお、車輪側平面部７１には、操舵回転軸線６３ａを中心とした円弧形状の長孔７１ｃが設けられている。電動機側平面部７２には、長孔７１ｃに挿入されるボルト７２ｃが螺着されている。通常時はボルト７２ｃの締結により車輪側平面部７１と電動機側平面部７２はしっかりと固定されているが、車輪２のトー角度を調整するときにはボルト７２ｃを緩めて車輪側平面部７１と電動機側平面部７２とが互いに相対回転自在となるようにする。このボルト７２ｃと長孔７１ｃとによって、車輪側平面部７１と電動機側平面部７２とが相対回転し過ぎることを阻止している。

本実施形態の操舵装置１によれば、電動機ユニット６１のゼロ位置の微調整や、電動機ユニット６１の取付点を緩めての微調整の必要がなく、手動トー角調整機構７で手動でトー角度を調整することができる。なお、第１節点部７３と第２節点部７４との位置を入れ替えて、ベルト６４の内側に可動部としての第２節点部７４を配置し、ベルト６４の外側に固定部としての第１節点部７３を配置しても、同様に本発明の作用効果を得ることができる。また、本実施形態では、プーリ６２，６３とベルト６４とを介して電動機ユニット６１の回転を伝達する構造を採用しているが、他の動力伝達機構を用いてもよい。例えば、ギヤ歯車列を用いて電動機の回転力を伝達させるようにすることもできる。また、本実施形態では、車輪２のトー角度を調整する際にボルト７２ｃを緩める必要があるが、それでも車体取付部４や電動機ユニット６１の固定部を緩めて微調整するよりも正確かつ容易にトー角度を調整することができる。

図５は、本発明の他の実施形態の操舵装置１の手動トー角調整機構７を拡大して示している。図５に示す他の実施形態の操舵装置１は、図１に示す操舵装置１と比較して手動トー角調整機構７が異なる以外はすべて同一に構成されており、同一の符号を付して説明を省略する。

図５に示す他の実施形態の手動トー角調整機構７は、電動機ユニット６１に固定される第１ボールジョイント７７と、車輪側平面部７１に固定される第２ボールジョイント７８と、第１ボールジョイント７７と第２ボールジョイント７８とを接続する調整ねじ７５と、で接続されている。

図５の調整ねじ７５の両端は正ねじ部（図示省略）と逆ねじ部（図示省略）とで構成されており、正ねじ部（図示省略）が第１ボールジョイント７７に設けられた正ねじ穴（図示省略）に螺着され、逆ねじ部（図示省略）が第２ボールジョイント７８に設けられた逆ねじ穴（図示省略）に螺着されている。そして、スパナ（図示省略）を調整ねじ７５の中央に設けられたスパナ嵌合部７５ｂに嵌合させて一方に調整ねじ７５を回転させると距離が縮まり、他方に調整ねじ７５を回転させると距離が延びる。これにより、図５に示す他の実施形態においても、図１の実施形態の操舵装置１と同様に、トー角を容易に調整することができる。

なお、図５の実施形態においても、第１ボールジョイント７７又は第２ボールジョイント７８をベルト６４の内側に配置してもよい。この場合、スパナ嵌合部７５ｂは平面視においてベルト６４の外側に位置するように構成すれば、調整ねじ７５の回転が容易となる。

１操舵装置
２車輪
３車輪支持体
４車体取付部
４ａ操舵回転軸
５操舵ユニット
６操舵本体機構
６ａ存在領域
６１電動機ユニット
６２駆動プーリ
６３従動プーリ
６３ａ操舵回転軸線
６４ベルト
６５制御部
７手動トー角調整機構
７１車輪側平面部
７１ａ第１平面
７１ｃ長孔
７２電動機側平面部
７２ｂ第２平面
７２ｃボルト
７３第１節点部
７３ａ第１貫通孔
７４第２節点部
７４ａ第２ねじ孔
７５調整ねじ
７５ａ六角穴
７５ｂスパナ嵌合部
７６Ｅリング
７７第１ボールジョイント
７８第２ボールジョイント

Claims

車輪と、前記車輪を操舵する操舵ユニットと、を備え、車体に固定可能な操舵装置であって、
前記操舵ユニットは、
前記車輪を操舵するときの回転軸となる操舵回転軸線を軸にして前記車輪を操舵する操舵駆動源と、
前記操舵回転軸線を中心に手動で前記車輪のトー角度を調整可能な、前記操舵駆動源とは別の手動トー角調整機構と、
前記車体に固定される車体取付部と、
前記車輪を回転自在に支える車輪支持部と、
を備え、
前記操舵ユニットは、前記車体取付部に対して回転自在であり、且つ前記車輪支持部と一体的に回転するように、前記車体取付部と前記車輪支持部とを接続するものであり、
前記手動トー角調整機構は、
前記操舵ユニットに、前記操舵回転軸線と平行な軸線回りを回転自在に設けられた固定部と、
前記操舵回転軸線と平行な軸線回りを回転自在に、前記車輪支持部に設けられた可動部と、
前記固定部と前記可動部との間の距離を調整自在に前記固定部と前記可動部とを接続する調整部と、
を備え、
前記調整部によって前記固定部と前記可動部との間の距離を調整することにより前記車輪のトー角度を調整することを特徴とする操舵装置。
請求項１に記載の操舵装置であって、
前記操舵駆動源は前記操舵回転軸線を中心とする前記操舵回転軸に対して偏心した位置に配置され、
前記調整部には、前記調整部を操作する操作部が設けられ、
前記操作部は、前記操舵駆動源と前記操舵回転軸との間の動力伝達機構が存在する存在領域の外に配置されていることを特徴とする操舵装置。
請求項２に記載の操舵装置であって、
前記固定部と前記可動部の何れか一方は、前記存在領域に含まれるように配置され、前記固定部と前記可動部の何れか他方は、前記存在領域の外に配置され、前記固定部と前記可動部の何れか他方の側に、前記操作部が設けられていることを特徴とする操舵装置。