JPH03570A

JPH03570A - 車輛の車輪ステアリング装置

Info

Publication number: JPH03570A
Application number: JP2100166A
Authority: JP
Inventors: Edwin G Klosterhaus; エドウィン・ジョージ・クロスターハウス
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1990-04-16
Publication date: 1991-01-07
Anticipated expiration: 2010-04-12
Also published as: GB2230241A; JPH0733142B2; GB9006299D0; DE4011947C2; GB2230241B; DE4011947A1; US5002142A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】主呈上傅肌朋分野本発明は車輌の車輪ステアリング装置に関し、更に詳細
にのべると、各車輪が電動モータを有し、一方の車輪を
他方の車輪から独立に操舵する車輪ステアリング装置に
関するものである。

従米鼓ｊ佇各車輪が電動モータを有し一方の車輪を他方の車輪から
独立に操舵する車輌の車輪ステアリング装置は知られて
いる。一つの公知のこのような装置が米国特許第４，７
４１，４０９号に開示されている。

この米国特許に開示された車輪ステアリング装置は車輌
に接続可能なハウジングを有するステアリングギヤを含
んでいる。第１および第２のラック部材がハウジングに
よって軸方向に移動するように支持されて互いに軸方向
移動を行う。各ラック部材は夫々のタイロッドのピボッ
トジヨイントを介して車輪に接続されている。一対の回
転可能なピニオンギヤが又、ハウジングによって支持さ
れている。各ピニオンギヤは各ラック部材と夫々噛合っ
ている。各ピニオンギヤは一対の電動モータの夫々に連
結されている。電動モータの一つを付勢すると、この電
動モータに連結されたピニオンギヤを回転せしめ、次い
でこのピニオンギヤはこれと噛合うラック部材を軸方向
に移動して車輪を他の車輪から独立してステアリングす
る。これらラック部材は、電動モータの一つが破損した
場合の如きラック部材間の相対的軸方向移動を阻止する
ような移動限界に達したときに機械的に相互に連結する
ようになっている。

るしかしながら、上述の如きステアリングギヤは全体形状
が比較的大きく、従って車輌内に比較的大容量のスペー
スを占めるという欠点があった。

ステアリングギヤの寸法は小さくすることが望ましい。

特にステアリングギヤが車輌のエンジン室内に取付けら
れるとき車輌内の大きなスペースを確保するためにステ
アリングギヤを小型にすることが望ましい。

本発明の目的は上述の如き従来技術の欠点を改善した車
輪ステアリング装置を提供することにある。

諜ｌＩ１行丸１力１蔓γ１段本発明は、上述の目的を達成する車輪ステアリング装置
の改良に向けられている。

各車輪のステアリングは各車輪に組込まれたステアリン
グギヤによって制御される。従って、各車輪は任意の他
の車輪から独立して操舵され得る。

各ステアリングギヤは車輌のフレーム部材に枢着可能な
ハウジングを含む。ラック部材が車輪の一つに接続可能
であり、このラック部材はラック歯を有する。このラッ
ク部材はハウジングに支持され且つこのハウジングに対
して軸方向に移動可能である一０回転可能なピニオンギ
ヤがラック部材のラック歯と噛合っている。ラック部材
の一方の軸端は車輪に枢着可能である。このラック部材
はピニオンギヤの回転に応じてハウジングに対して軸方
向に移動してこれに連結された車輪を操舵する。起動可
能な駆動手段がステアリング入力軸の回転に応じてピニ
オンギヤを回転する。このステアリング入力軸は車輌の
ステアリングハンドホイールに接続されている。この駆
動手段はピニオンギヤに接続された電動モータから成っ
ている。

好ましくは、一対のステアリングギヤが互いに間隔をあ
けて配置され、各ステアリングギヤは車輌の中心線の各
側に配置されている。

これは、ステアリングギヤの寸法を比較的コンパクトに
することができる。上述のステアリングギヤの寸法、車
輌のステアリングギヤのスペースおよびステアリングギ
ヤの新規な取付けは車両内の有効スペースを増大するこ
とができる。このことは、特に、車輪ステアリング装置
が車輌の前輪に用いられるとき車輌の動力伝達機構およ
びアクセサリのためにアンダーフードの空間が大きく従
ってこれを有効に利用できるという利点がある。

犯１外車輌の一対の前輪２２．２４をステアリングする本発明
に係る車輪ステアリング装置２０が第１図に示されてい
る。明らかなことは、この車輪ステアリング装置が車輌
の後輪にも用いられることである。

この車輌は一対のフレーム部材３２．３４を備えている
。一対のステアリングギヤ４２．４４の夫々が各フレー
ム部材３２．３４と車輪２２．２４の夫々との間に接続
されている。ステアリングギヤ４２．４４の夫々は車輌
の中心線Ｃの夫々の側に配置されている。

第１図で見て左側のステアリングギヤ４２は構造が右側
のステアリングギヤ４４の構造と同じである。

従って、左側のステアリングギヤ４２（第２図）の構造
の説明が右側のステアリングギヤ４４に同様に適用でき
る。このため左側のステアリングギヤ４２のみが詳細に
後述される。

このステアリングギヤ４２は細長い金属のハウジング５
２を含む（第２図参照）。このハウジング５２の一方の
軸端部５４は車輌のフレーム部材３２に枢着されている
。ブラケット６２（第６図）がフレーム部材３２に固定
されている。開口６４がハウジング５２の長手方向中心
軸線Ｂに対し垂直方向にハウジング５２の軸端部５４を
貫通している。ブツシュ６６がハウジングの開口６４内
に収容されている。このブツシュ６６は外方金属スリー
ブ６６ａと内方金属スリーブ６６ｂとを有する。弾性部
材６６ｃが内外方金属スリーブ６６ａ、６６ｂ間に結合
されている。

ファスナー７８がブラケット６２の開口および内方金属
スリーブ６６ｂを通してハウジング５２をフレーム部材
３２に取付けている。弾性部材６６ｃは、矢印７０ａ（
第６図）によって支持されているように水平面における
フレーム部材３２に対するハウジング５２の枢動を行う
、ブツシュ６６も、又、矢印７２ｂ（第７図）によって
示される如く垂直面におけるフレーム部材３２に対する
ハウジング５２の枢動を行う。

孔７４（第２図）がハウジング５２内に形成されハウジ
ングの略全長に亘って同心に延びている。この孔７４は
軸端部５４に近接して閉じハウジング５２の他の軸端部
７８において開放している。ステアリングギヤ４２も又
細長い金属のラック部材８２を含んでいる。このラック
部材の軸端８４はボール・ソケットジヨイント８６によ
って車輪２２のスピンドル８８に枢着されている。この
スピンドルは軸線Ａの周りに回転して車輪２２を操舵さ
せる。

複数のラック歯９２がラック部材８２上に形成されてい
る。ラック部材８２の軸端部９４がハウジング５２の孔
７４内に収容されている。このラック部材８２はハウジ
ングの長手方向中心軸線Ｂに沿ってハウジング５２に対
して軸方向に移動可能である。ラック部材８２がハウジ
ング５２に対して軸方向に移動すると、スピンドル８８
が軸線Ａの周りに回転して車輪２２を第２図に示丈位置
から第８図又は第９図に示す位置のいずれか一方に向っ
て旋回させる。ベローズ９６がラック部材８２およびハ
ウジング５２の軸端部７８に取付けられている。このベ
ローズはハウジング５２に対するラック部材８２の移動
時に伸縮してほこりや他の物質がハウジング５２および
ラック歯９２に進入するのを防ぐ。

ピニオンギヤ１０２（第３図および第４図）が軸線りの
周りに回転するようにハウジング５２の一部に支持され
ている。このピニオンギヤ１０２はラック歯９２と噛合
う複数のギヤ歯１０４を有する。ピニオンギヤ１０２を
回転すると、ラック部材８２をハウジング５２に対して
移動する。ラック歯９２の数とラック歯の軸方向長さは
ハウジング５２に対するラック部材８２の移動長さを決
定する。このラック歯９２の数とラック歯の軸方向長さ
はステアリングギヤが用いられる車輌に基いて変えるこ
とができる。

ラック歯９２はラック部材８２の軸方向両端部の中間に
形成されている。ラック歯９２の両端部の面９８ａ、　
９８ｂ　（第３図）はハウジング５２に対するラック部
材８２の移動限界を形成している。例えば、ラック部材
８２が面９８ａ又は９８ｂの一つをピニオンギヤ１０２
に係合するような位置に移動するときラック部材の更に
移動が阻止される。これは、ラック部材８２がハウジン
グ５２から押出されないことを保証する。

一対の溝１１２（第５図）がラック部材６２の孔７４か
らこの孔の略長さに亘って半径方向外方に延びている。

一対の突出部１１４がラック部材８２から半径方向外方
に延びている。夫々の突出部１１４はハウジング５２の
溝１１２の一つに収容されている。ハウジング５２に対
して軸線Ｂの周りにラック部材８２が回転することは突
出部１１４が溝１１２を形成する面に係合するときに阻
止される。これはラック歯９２が、常に、ピニオンギヤ
１０２のギヤ歯１０４に対して略平行な方向に延びてい
ることを保証する。

電動モータ１３２（第２図および第４図）がピニオンギ
ヤ１０２に直接接続されてこのピニオンギヤと同心に延
びている。電動モータ１３２を付勢すると、ピニオンギ
ヤ１０２を軸線りの周りに回転せしめる。ピニオンギヤ
１０２を回転すると、ラック部材８２がハウジング５２
に対して軸方向移動して車輌の車輪２２をステアリング
する。明らかなことは電動モータ１３２が必要に応じて
ギヤ減速機構を介してピニオンギヤ１０２に接続され得
ることである。

ギヤ減速＠横の必要性は電動モータ１３２の速度と出力
特性に基づく。

電動モータ１３２がワイヤ１３６．１３８によってコン
トローラ１３４に電気的に接続されている（第１図及び
第２図）。このコントローラはステアリングセンサ１４
４および車輌のバッテリーの如き電源１４２に電気的に
接続されている。ステアリングセンサ１４４は回転可能
なステアリング入力軸１５２に接続されている。この入
力軸はステアリングハンドホイール１５４に接続されて
いる。

ステアリングセンサ１４４は中心軸線Ｅの周りの入力軸
１５２の回転を検出して入力軸１５２の基準位置に対す
る回転位置を指示する信号を発生する。この信号はコン
トローラ１３４に伝えられる。このコントローラ１３４
はステアリングセンサ１４４からの信号を受取ると、電
動モータ１３２に電力を印加する。

このコントローラ１３４は、入力パラメータの如き信号
の情報を用いるコントローラに記憶された制御プログラ
ムによって定められた関数として電動モータ１３２に電
力を印加する。このコントローラ１３４はステアリング
ギヤ４２又は４４のいずれかの適当な電動モータ１３２
に電力を印加して車輪を操舵する。従って、車輪２２．
２４の夫々は各ステアリングギヤ４２．４４の別個の電
動モータ１３２によって他の車輪から独立に制御される
。

ステアリングハンドホイール１５４および入力軸１５２
が軸線Ｅの周りに第１図に矢印１７２で示す方向に回転
されると、電動モータ１３２は、ピニオンギヤ１０２を
回転してラック部材８２を第２図に示す位置からハウジ
ング５２の外方に更に軸方向に移動するように駆動する
。これは車輪２２を第８図に示す位置に向って回動せし
めることになる。ステアリングハンドホイール１５４お
よび入力軸１５２が軸線Ｅの周りに第１図に矢印１７４
で示す方向に回転されると、電動モータ１３２はピニオ
ンギヤ１０２を回転してラック部材８２を第２図に示す
位置からハウジング５２内に更に移動させる。これは車
輪２２を第９図に示す位置に向って回動せしめることに
なる。

コントローラ１３４は、又、リニア位置センサ（図示せ
ず）および第２図に概略的に示された各ステアリングギ
ヤ４２．４４の緊急ロック機構１８２に接続されている
。このリニア位置センサは、ラック部材８２が適当な方
向およびコントローラによるプログラム制御の下に定め
られた適当な距離に移動することを保証するためにコン
トローラ１３４にフィードバックを与える。コントロー
ラ１３４が、ラック部材８２の位置が適当でないことを
定めると、このコントローラ１３４はモータ１３２への
電力を断ちロック機１１１８２を起動する。このロック
機構１８２はハウジング５２に対するラック部材８２の
移動を阻止して車輪２２が不制御で旋回するのを防ぐ。

明らかなことは、ラック歯９２の寸法、ラック部材８２
の寸法およびハウジング５２の寸法が特定の車輌仕様に
応じて変えられることである。又、明らかなことはステ
アリングギヤ４２の中心軸線Ｂが車輌の中心線Ｃを横切
って示され、ているがこのステアリングギヤを車輌内の
他の位置に取付けられ得ることである。

主里皇盈呈本発明によれば、上述の如くステアリングギヤがコンパ
クトになり、このため車輌内の有効スペースを大きくす
ることができるという実益がある。

本発明は上述の如き実施例に限定されず種々の変更がな
されることに留意すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車輌の車輪ステアリング装置の概
略図、第２図は第１図の装置のステアリングギヤの正面
図、第３図は第２図の３−３線拡大断面図、第４図は第
２図の４−４線断面図、第５図は第３図の５−５線拡大
断面図、第６図は第２図のステアリングギヤの枢着部の
拡大断面図、第７図は第６図の７−７線断面図、第８図
および第９図は車輪が旋回した状態を示す第２図と同様
の図である。２０・・・車輪ステアリング装置２２、２４・・・車輪、３２゜４２、４４・・・ステアリングギヤ。５２・・・ハウジング、８２・・・ラック部材１０２・
・・ピニオンギヤ、１３２・・・電動モータ。１３４・・・コントローラ。３４・・・フレーム部材。（外４名）図面の浄書（内容に変更なし）日９．１手続補正書平成２年６月ｌ、６日

Claims

【特許請求の範囲】１、フレーム部材を有する車輌の一つの車輪を操舵する
ステアリング装置であって、前記車輌のフレーム部材に
枢着可能なハウジングと、回転可能なピニオンギヤと、
該ピニオンギヤに噛合うラック歯を有し前記車輪に接続
可能であり且つ前記ピニオンギヤの回転に応じて車輪を
操舵するようにハウジングに対して軸方向に移動可能に
支持されたラック部材と、前記ラック部材を前記ハウジ
ングに対して軸方向に移動するようにピニオンギヤを回
転させる起動可能な駆動手段とを備えて成る車輌の車輪
ステアリング装置。２、間隔をあけて配置された第１および第２のフレーム
部材を有する車輌の第１および第２の車輪を操舵するス
テアリング装置であって、前記車輌の第１のフレーム部
材に枢着可能な第１のハウジングと、第１の回転可能な
ピニオンギヤと、前記第１の車輪に接続可能であり且つ
前記第１のピニオンギヤに噛合うラック歯を有し該第１
のピニオンギヤの回転に応じて第１の車輪を旋回するよ
うに前記第１のハウジングに対して軸方向に移動可能な
第１のラック部材と、前記第１のピニオンギヤを回転す
る第１の起動可能な駆動手段と、前記車輌の第２のフレ
ーム部材に枢着可能な第２のハウジングと、第２の回転
可能なピニオンギヤと、第２のラック部材と、前記第２
のピニオンギヤを回転させる第２の起動可能な駆動手段
と、前記第１および第２の駆動手段の起動を別個に制御
する制御手段とを備え、前記第２のラック部材は前記第
１のラック部材から間隔をあけて配置されて前記第２の
車輪に接続可能であり且つ前記第２のピニオンギヤに噛
合うラック歯を有し前記第２のハウジングに対して軸方
向に移動可能であり、前記第２のピニオンギヤはこの第
２のピニオンギヤの回転に応じて第２の車輪を旋回する
ように第２のラック部材を第２のハウジングに対して軸
方向に移動させ、前記制御手段は第１および第２の車輪
を互いに独立に旋回させるように第１および第２の駆動
手段を制御することを特徴とする車輌の車輪ステアリン
グ装置。