JPH04262971A - 操舵装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、操舵装置に関し、特に
四輪操舵して小回りおよび平行移動のできる車両用の操
舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】左右の車輪を結ぶステアリングリンク機
構を用いて車輪を操舵するものにアッカーマン・ジャン
トウ式の操舵機構が知られている。アッカーマン・ジャ
ントウ式の操舵機構は車両旋回時に左右の車輪が同一旋
回中心を持つようなタイロッドとナックルアームを用い
るものである。

【０００３】図１８を用いてその原理の説明をする。図
１８のように自動車を直進状態においたときには、左右
の前輪８０のキング・ピン８１とタイロッド・エンド８
２との中心を結ぶ線の延長線ＡおよびＢの交点が、リヤ
・アクスル８３の中心点Ｐで一致させてある。そのため
、ハンドルを切った場合、タイロッド８６の作用により
左右の前輪８０のナックル・スピンドルの中心の延長線
ＣとＤの交点はリヤ・アクスル８３の中心線とＯ点で一
致する。従って、前輪８０、後輪８９は車両のいかなる
旋回状態においても同心円の円周上にあるため、スムー
ズな旋回ができる。

【０００４】上記のような原理を用いて、ステアリング
リンク機構をラック・ピニオンまたはウォームを用いて
タイロッドとナックルアームをキングピンを中心に回動
させる方式が知られている。

【０００５】このアッカーマン・ジャントウ式のリンク
機構を四輪操舵機構に用いた例を図１９に示す。

【０００６】図１９に示す例は、ハンドル８５で前輪８
０の角度をタイロッド８６とナックルアーム９１を介し
て変え、この操舵角変化をハンドル８５に設けられた操
舵角センサ９２で検出して、コンピュータ９３を介して
後輪８９の操舵角をタイロッド８６とナックルアーム９
１を介して後輪操舵用モータ９５を用いて変えるもので
ある。また、図２０に示すようにハンドル９０の操舵角
を操舵角センサ９２で検出し、この検出値に基づきコン
ピュータ９３を介して四輪の各車輪８０、８９をそれぞ
れ独立した操舵用モータ９６を用いたアクチュエータで
操舵するものも知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記アッカーマン・ジ
ャントウ式のステアリングリンク機構は、図２１に示す
ように通常走行時には各車輪に垂直に伸びた線が旋回中
心に集まりスムーズな走行ができる。しかし、図２２に
示すように平行移動では各車輪が平行にならず、また図
２３に示すように小回りでは車輪に垂直に伸びた線が一
点に集まらないため、スムーズな走行ができない。また
、これを図２４に示すハンドル角と車輪操舵角との関係
図で説明する。図２４に示すように前輪を操舵した場合
にアッカーマン・ジャントウ式の内、外輪と通常走行時
の内、外輪はほぼ同一操舵角を示す。しかし、平行移動
や小回りの時には左右輪の操舵角度がアッカーマン・ジ
ャントウ式のそれとは大幅に異なる。

【０００８】また、各車輪毎に設けたモータで直接車輪
を操舵する車両はモータで回転させる車輪角度が大きく
なり、その分大きなモータを使用する必要がある。また
、各車輪を油圧により駆動させるアクチュエータで操舵
するものは、アクチュエータの操作遅れがあり、素早い
対応ができないことがあった。

【０００９】そこで、本発明の目的は通常走行、平行移
動、小回りのすべての走行がスムーズに行え、かつ、応
答性の優れた操舵装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は次の
構成により達成される。すなわち、タイロッドとナック
ルアームを用いる左右車輪のステアリングリンク機構を
少なくとも前輪側または後輪側に備えた操舵装置におい
て、通常走行、平行移動または小回り等の車両走行モー
ド設定手段と、タイロッドの長さ、左右のタイロッド間
の距離または各車輪とナックルアームとのなす角度のい
ずれかを変化させるアクチュエータと、ハンドルの操舵
角度の検出手段と、前記車両走行モード設定手段の設定
車両走行モードと、前記ハンドル操舵角度検出手段の検
出値とに基づき、各車輪毎に最適な前記アクチュエータ
の作動量を算出し、アクチュエータに出力制御するアク
チュエータ出力制御手段と、を設けた操舵装置である。

【００１１】

【作用および発明の効果】通常走行、平行移動または小
回り等の車両走行モードに応じて各車輪のタイロッドの
長さ、左右タイロッド間の距離または各車輪とタイロッ
ドのなす角度を変えることにより、前記走行モードに応
じてステアリングリンク機構で連結された各車輪がそれ
ぞれ独立した操舵角度でもって旋回できるのですべての
走行がスムーズに行える。

【００１２】本発明の左右輪の操舵角度が変化できる場
合の操舵状態を図面に基づいて説明する。

【００１３】本発明の操舵装置では図３に示す通常走行
モード時は前、後輪は旋回中心を持ち、スムーズな旋回
ができる。また、図４は平行移動モードであり、旋回中
心は無限遠にある。また、小回りモードでは図５に示す
旋回中心を持つ。

【００１４】一般に車輪は旋回中心に対して垂直でない
とスムーズに走行ができない、本発明のステアリングリ
ンク機構は左前輪を同じ角度θだけ操舵した場合は図３
〜５に示す三種類の走行状態では右前輪の角度がそれぞ
れθ２＜θ１＜θ３となる。

【００１５】しかし、アッカーマン・ジャントウ式のス
テアリングリンク機構を使うと図２１〜２３に示したよ
うに、左右輪の角度の関係から、図３〜５に示す状態を
同時に実現できない。

【００１６】また、本発明は運転者が直接車輪を操舵す
るため、障害物回避などのために急に車両を旋回しよう
とするときにも、アクチュエータを用いて車輪を直接操
舵する場合に生じるアクチュエータの操作遅れという欠
点はない。そのうえ、本発明のアクチュエータは故障し
ても運転者が直接車輪を操舵でき、また、車輪旋回中心
に垂直でなくてもスムーズでないながら旋回が可能であ
る。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図面と共に説明する。

【００１８】図１に本実施例の操舵装置の全体図を示し
、その制御フローを図２に示す。この例はタイロッド１
の長さを変える場合の例を示したが、以下に述べる他の
操舵角度設定装置にも用いられることは言うまでもない
。

【００１９】まず、通常走行か、平行移動かまたは小回
りモードかの設定をモード切換スイッチ２で行う。また
、ナックルアーム３、タイロッド１およびラック５から
なるステアリングリンク機構のラック５にピニオン６を
介して連結したハンドル７の操舵角をハンドル７にある
操舵角センサ９で検出し、これらの設定車両走行モード
および操舵角検出値に基づきコンピュータ１０により各
車輪１１に対応したアクチュエータ１２の駆動量を計算
し、その結果をアクチュエータドライバ１３へ出力し、
タイロッド１の長さを調節する。

【００２０】左右車輪１１のステアリングリンク機構の
タイロッド１の長さを変える装置を図６〜８に示す。左
右車輪１１間にはナックルアーム３、タイロッド１およ
びラック５からなるステアリングリンク機構が設けられ
ている。そして、左右のタイロッド１にはそれぞれアク
チュエータ１２が設けられている。また図示していない
ハンドルがラック５のラック部分と噛合うピニオン６に
連結している。なお、く字状部材１５は車輪１１と車体
（図示せず。）とを連結するアームである。ここで、右
側アクチュエータ１２を作動することにより、左車輪１
１の操舵角度θが一定でも、右車輪１１の操舵角度θ１
、θ２、θ３はθとは異なるように変化させることがで
きる。そのため平行移動と小回りとが同じ操舵装置で実
現できる。

【００２１】上記タイロッド１の長さを変化させるアク
チュエータ１２の構造図を図９に示す。ラック５とボー
ルジョイント１６で連結するタイロッド１のアクチュエ
ータ１２はスプライン１７と螺旋状のオネジ１９を持つ
部材２０とオネジ１９に噛合する螺旋メネジ２１を持つ
部材２２および前記オネジ部材２０のスプライン１７と
係合し、かつメネジ部材２２の外周端部と回転自在に連
結する部材２３および部材２３の回転駆動用モータ２５
の歯車２６からなる。そこで、モータ２５の駆動量に応
じて部材２０と部材２２間が伸縮自在となる。

【００２２】また、左右輪のステアリングリンク機構の
タイロッド間の距離を変化させる装置を図１０に示す。 本図の例で図６の場合と異なる所は二つのタイロッド１
間のラック５の中央部にＴ字状のアクチュエータ２７を
取り付けた部分である。このアクチュエータ２７部分の
詳細図を図１１に示す。ラック５（図示せず。）のＴ字
状付属部には二つのタイロッド１の各々とボールジョイ
ント２９で連結した二つの螺旋オネジ部材３０とこの二
つのオネジ３１とそれぞれ噛合する螺旋メネジ部材３２
があり、二つのオネジ部材３０の向い合う端部側の中心
軸にはスプライン３３をもった穴３５が形成されている
。このオネジ部材３０の両方の穴３５にはモータ３６の
回転軸に設けられた歯車３７と噛合する歯車３９を持つ
スプライン軸部材４０が挿入されている。こうして、モ
ータ３６を駆動させるとモータ３６の駆動量に応じた二
つのタイロッド１間の距離が変化する。

【００２３】さらに、左右輪のステアリング機構のタイ
ロッド間の距離を変化させる別の装置を図１２に示す。 この例は伸縮部材を中空状のラック４１内部に貫通して
設けたアクチュエータを用いるものである。その説明図
を図１３に示す。ラック４１の中空部は螺旋メネジ状に
なっており、このメネジと噛合する二つの螺旋オネジ部
材４２の各端部がタイロッド１とボールジョイント４３
でそれぞれ連結している。また、オネジ部材４２の向い
合う端部側の中心軸方向にスプライン穴４５が設けられ
ている。そして、モータ４６の回転軸に設けられた歯車
４７と噛合する歯車４９を持つスプライン部材５０が二
つのスプライン穴４５に係合している。従って、この場
合もモータ４６の駆動によりタイロッド１間の距離が伸
縮自在となる。

【００２４】次に車輪の操舵軸をナックルアームとのな
す角度を変化させる装置を図１４に示す。図１４に示す
ように車輪１１の操舵軸にはハブキャリア５１が固定さ
れており、このハブキャリア５１とナックルアーム５２
のなす角度をアクチュエータ５３により変化させること
で車輪１１の操舵角を変えるものである。

【００２５】図１５に車輪駆動用モータ５５を各車輪１
１に取り付けた電動車両に上記アクチュエータを用いた
例の水平一部断面図を、図１６に垂直一部断面図を示す
。

【００２６】本実施例では車体（図示せず）に支持され
る支持部材５６と車輪操舵軸５７が軸受５９を介して回
転自在に連結されている。操舵用モータ６０の回転軸に
設けたウォームギヤ６１の回転が操舵軸５７側のウォー
ムホィール６２に伝わり、ウォームホィール６２の反力
により、ウォームギヤ６１を支持している内歯歯車６３
を介して車輪１１に固定された操舵軸５７の外歯歯車６
５に伝わる。そして、操舵軸５７が回転され車輪１１の
操舵ができる。このとき、ナックルアーム６６がウォー
ムホィール６２と一体的に締結されているので、車輪１
１の操舵角度が自在に変えられる。なお、車輪１１には
操舵用モータ６０の他に車輪駆動用モータ５５も設けら
れている。また、内歯歯車６３と外歯歯車６５は操舵軸
の操舵角度を９０°以上採るための増速歯車機構を構成
している。

【００２７】こうして、走行モードに応じて左右車輪の
操舵角度をそれぞれの車輪毎に自由に変えることができ
る。

【００２８】また、前輪、後輪ともステアリングリンク
機構があれば前後輪共に本実施例の操舵装置を適用する
必要があるが、図１７のように後輪６７側が独立操舵装
置からなるものであれば前輪側に本実施例の操舵装置を
適用することができる。すなわち、前輪１１側に本実施
例の例えばタイロッド１の長さを変えることのできるア
クチュエータ１２を持つリンク機構を設け、後輪６７に
は操舵角センサ９の情報をコンピュータ１０を介して、
後輪操舵用モータ６９を駆動させる。後輪駆動モータ６
９はウォームギヤ７０により車輪６７に固定されるウォ
ームホィール７１を回転させるものである。なお、本発
明のアクチュエータ出力制御手段は本実施例ではコンピ
ュータ１０に相当する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体図である。

【図２】本発明の制御フローチャートである。

【図３】本発明の通常走行時の操舵角度の調節状態を示
す図である。

【図４】本発明の平行移動時の操舵角度の調節状態を示
す図である。

【図５】本発明の小回り時の操舵角度の調節状態を示す
図である。

【図６】本実施例の通常走行時のタイロッドの長さを変
化させる操舵装置を示す図である。

【図７】本実施例の平行移動時のタイロッドの長さを変
化させる操舵装置を示す図である。

【図８】本実施例の小回り時のタイロッドの長さを変化
させる操舵装置を示す図である。

【図９】本実施例のタイロッドの長さを変化させる操舵
装置を示す図である。

【図１０】本実施例のタイロッド間の距離を変化させる
操舵装置を示す図である。

【図１１】図１０のアクチュエータ部分の断面図である
。

【図１２】本実施例のタイロッド間の距離を変化させる
操舵装置を示す図である。

【図１３】図１２のアクチュエータ部分の断面図である
。

【図１４】本実施例の車輪操舵軸とナックルアームの角
度を変化させる操舵装置を示す図である。

【図１５】図１４のアクチュエータ部分の一部水平断面
図である。

【図１６】図１４のアクチュエータ部分の一部垂直断面
図である。

【図１７】本実施例を後輪のみが独立操舵の四輪操舵機
構に適用した例を示す図である。

【図１８】アッカーマン・ジャントウ式の操舵機構原理
図である。

【図１９】従来のアッカーマン・ジャントウ式を用いた
四輪操舵装置を示す図である。

【図２０】従来の四輪の独立操舵装置を示す図である。

【図２１】従来のアッカーマン・ジャントウ式の通常走
行時の操舵機構の四輪操舵状態を示す図である。

【図２２】従来のアッカーマン・ジャントウ式の平行移
動時の操舵機構の四輪操舵状態を示す図である。

【図２３】従来のアッカーマン・ジャントウ式の小回り
時の操舵機構の四輪操舵状態を示す図である。

【図２４】理想的車輪操舵角とアッカーマン・ジャント
ウ式操舵装置の操舵角とハンドル角との関係図である。

【符号の説明】

１　　　　タイロッド ２　　　　走行モード切換スイッチ ３　　　　ナックルアーム ９　　　　操舵角センサ １０　　コンピュータ（アクチュエータ出力制御手段）
１２　　アクチュエータ ２７　　アクチュエータ ４４　　アクチュエータ ５３　　アクチュエータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　タイロッドとナックルアームを用いる
   左右車輪のステアリングリンク機構を少なくとも前輪側
   または後輪側に備えた操舵装置において、通常走行、平
   行移動または小回り等の車両走行モード設定手段と、タ
   イロッドの長さ、左右のタイロッド間の距離または各車
   輪とナックルアームとのなす角度のいずれかを変化させ
   るアクチュエータと、ハンドルの操舵角度の検出手段と
   、前記車両走行モード設定手段の設定車両走行モードと
   、前記ハンドル操舵角度検出手段の検出値とに基づき、
   各車輪毎に最適な前記アクチュエータの作動量を算出し
   、アクチュエータに出力制御するアクチュエータ出力制
   御手段と、を設けたことを特徴とする操舵装置。