JPH0524544A - Steering mechanism using noncircular gear - Google Patents

Steering mechanism using noncircular gear

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JPH0524544A
JPH0524544A JP20736791A JP20736791A JPH0524544A JP H0524544 A JPH0524544 A JP H0524544A JP 20736791 A JP20736791 A JP 20736791A JP 20736791 A JP20736791 A JP 20736791A JP H0524544 A JPH0524544 A JP H0524544A
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wheel
steered
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Cho Emura
超 江村
Akira Arakawa
章 荒川
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Abstract

PURPOSE:To provide a steering mechanism which can set the turning center at an arbitrary point and reduce the turning radius. CONSTITUTION:The left and right front wheels 11 and 12 of car base 10 are connected each other through a pair of noncircular gears 23, 24, worm gear mechanisms 21, 22, and a pair of noncircular gears 25, 26. These pairs of noncircular gears 23, 24, and 25, 26 consist of the elliptical gears having each elliptical pitch curve. In steering, a steering motor 19 is driven according to the steering angle, and the revolution is transmitted to each pair of left and right noncircular gears 23, 24; 25, 26 through a belt pulley mechanism 20 and worm gear mechanisms 21 and 22. Accordingly, the left and right front wheels 11 and 12 are steered by the angle determined by each pair of gears 23, 24; 25, 26.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、四輪車のように同時に
複数の車輪を操舵する車両に用いられるステアリング機
構に関するもので、特に、自動搬送車や自律走行車など
のいわゆる車輪型移動ロボットに適したステアリング機
構に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steering mechanism used in a vehicle such as a four-wheeled vehicle that steers a plurality of wheels at the same time, and more particularly to a so-called wheel type mobile robot such as an automatic guided vehicle or an autonomous vehicle. The present invention relates to a steering mechanism suitable for.

【0002】[0002]

【従来の技術】工場の自動化ラインには、部品や製品を
運搬するための無人搬送車が数多く導入されている。そ
のような無人搬送車は、通常、車輪によって移動する車
輪型移動ロボットとされる。ところで、そのように工場
内で用いられる搬送車には、その使用目的上、できるだ
け小回りが利くこと、すなわち最小旋回半径が小さいこ
とが求められる。例えば、旋回中心を走行車の平面内部
に位置させてその場旋回等ができるようにすれば、その
走行車は極めて機動性の高いものとなる。したがって、
そのような搬送車は、旋回中心を任意の位置に設定する
ことのできるステアリング機構を備えていることが望ま
れる。そのために、上述のような車輪型移動ロボットの
場合には、一輪のみを操舵車輪とする三輪式にされるこ
とが多い。三輪式とすると、高い旋回性能を持たせなが
ら、そのステアリング機構はごく単純なものにすること
ができる。
2. Description of the Related Art Many automated guided vehicles for transporting parts and products have been introduced into factory automation lines. Such an automatic guided vehicle is usually a wheel-type mobile robot that moves by wheels. By the way, a carrier vehicle used in such a factory is required to have a small turning radius, that is, a minimum turning radius for the purpose of use. For example, if the turning center is located inside the plane of the traveling vehicle so that the vehicle can turn on the spot, the traveling vehicle becomes extremely manoeuvrable. Therefore,
It is desirable that such a carrier be provided with a steering mechanism that can set the turning center at an arbitrary position. For this reason, in the case of the wheel type mobile robot as described above, it is often a three-wheel type in which only one wheel is a steering wheel. With the three-wheel type, the steering mechanism can be made extremely simple while having high turning performance.

【0003】しかしながら、三輪式の搬送車は、可搬重
量及び走行安定性の点で四輪式より不利である。したが
って、搬送車としては四輪式以上とすることが望まし
い。そのように四輪式とした場合には、少なくとも二輪
を操舵することが必要となる。しかも、滑らかな旋回を
行わせるためには、旋回半径に応じて内輪と外輪との操
舵角を非線形に制御することが必要となる。そこで、従
来は、四輪式の搬送車の場合には、操舵される車輪の各
々に独立した操舵装置を設け、各車輪にそれぞれ操舵機
能を持たせたり、一般の自動車のように操舵車輪の間を
リンク機構によって結び、各車輪の操舵角を近似的に制
御したりするといった方法を採用するようにしていた。
However, the three-wheel type transport vehicle is more disadvantageous than the four-wheel type in terms of load capacity and running stability. Therefore, it is desirable that the transport vehicle is of a four-wheel type or more. In such a four-wheel system, it is necessary to steer at least two wheels. Moreover, in order to make a smooth turn, it is necessary to nonlinearly control the steering angle between the inner wheel and the outer wheel according to the turning radius. Therefore, conventionally, in the case of a four-wheeled transport vehicle, each wheel to be steered is provided with an independent steering device, and each wheel is provided with a steering function. A link mechanism is used to connect the two, and the steering angle of each wheel is approximately controlled.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各車輪
にそれぞれ独立した操舵機能を持たせようとすると、例
えばモータのようなステアリング用駆動装置が複数必要
となり、その駆動系が複雑になるという問題がある。一
方、リンク機構によって複数の車輪の操舵角を制御する
ものでは、ステアリング用駆動装置はリンクを動かす駆
動系のみでよいが、操舵角を大きくした場合に誤差が大
きくなり、また、リンク機構自身の制約のために旋回半
径を小さくすることが困難であるといった問題がある。
However, in order to give each wheel an independent steering function, a plurality of steering drive devices such as motors are required, and the drive system becomes complicated. is there. On the other hand, in the case where the steering angle of a plurality of wheels is controlled by the link mechanism, the steering drive device may be only the drive system for moving the link, but the error becomes large when the steering angle is increased, and the link mechanism itself has a large error. There is a problem that it is difficult to reduce the turning radius due to restrictions.

【0005】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、簡単な機構で複数の操舵
車輪をそれぞれ適切に操舵することができ、それによっ
て旋回中心を任意の点に与えることのできるステアリン
グ機構を得ることである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to be able to appropriately steer a plurality of steered wheels with a simple mechanism, whereby the turning center can be arbitrarily set. To obtain a steering mechanism that can be applied to points.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、各操舵車輪間を操舵角伝達機構によっ
て結び、その操舵角伝達機構内に、楕円系曲線に近似し
たピッチ曲線を有する非円形歯車対を介在させるように
している。
In order to achieve this object, in the present invention, each steering wheel is connected by a steering angle transmission mechanism, and a pitch curve approximate to an elliptic system curve is provided in the steering angle transmission mechanism. The non-circular gear pair which it has is made to interpose.

【0007】[0007]

【作用】まず、図6に示されているようなn個の操舵車
輪s1 ,s2 ,…,sj ,…,sn と操舵を行わない2
個の固定車輪f1 ,f2 とを備えた任意の形状の台車1
を考える。固定車輪f1 ,f2 は台車1を走行駆動する
ものである。そして、台車1の直進方向をy軸、固定車
輪f1 ,f2 の車軸をx軸とする座標系を定める。四輪
操舵車のように固定車輪を用いずに全車輪で操舵を行う
場合には、y軸に直交する任意の軸をx軸とするものと
する。このように定めた座標上で、台車1がその平面内
部を含むx軸上の任意の点を中心として旋回する場合の
各操舵車輪s1 ,s2 ,…,sn の操舵角の関係を求め
る。同図に破線で示されているように点Of0に固定車輪
0 を有し、点O0 に操舵旋回中心が位置する操舵車輪
0 を備えた仮想二輪車を想定する。そして、すべての
操舵車輪s1 ,s2 ,…,sn はこの仮想二輪車の旋回
中心を基に操舵されるものとする。簡単のために操舵車
輪のキャスタ角はゼロとする。ここで、y≧0の領域に
ある操舵車輪の操舵角は時計回りを正とし、y<0にあ
る操舵車輪については反時計回りを正とすると、y<0
ではyの符号を反転することによってy>0の場合と同
様に扱うことができる。したがって、以下ではy≧0と
して考えることにする。
First, n steering wheels s 1 , s 2 , ..., S j , ..., S n as shown in FIG. 6 are not steered 2
A dolly 1 of arbitrary shape provided with fixed wheels f 1 and f 2.
think of. The fixed wheels f 1 and f 2 drive the carriage 1 for traveling. Then, a coordinate system in which the straight traveling direction of the carriage 1 is the y axis and the axles of the fixed wheels f 1 and f 2 are the x axes is determined. When steering is performed on all wheels without using fixed wheels as in a four-wheel steering vehicle, an arbitrary axis orthogonal to the y axis is defined as the x axis. On the coordinates thus determined, the relationship between the steering angles of the respective steered wheels s 1 , s 2 , ..., S n when the carriage 1 turns around an arbitrary point on the x-axis including the inside of the plane is shown. Ask. Assume a virtual two-wheeled vehicle having a fixed wheel f 0 at a point O f0 and a steering wheel s 0 having a steering turning center at the point O 0 as shown by a broken line in FIG. And all of the steering wheel s 1, s 2, ..., s n shall be steered based on the turning center of the virtual two-wheeled vehicle. For simplicity, the caster angle of the steered wheels is zero. Here, if the steering angle of the steered wheels in the region of y ≧ 0 is positive in the clockwise direction and the counterclockwise direction is positive in the steered wheels in y <0, y <0.
Then, by inverting the sign of y, it can be handled as in the case of y> 0. Therefore, in the following, it is assumed that y ≧ 0.

【0008】いま、点O0 (0,y0 )に置いた仮想操
舵車輪s0 の操舵角をθ0 とし、点Oj (xj ,yj
に置いた実操舵車輪sj の操舵角をθj とする。そし
て、 ξ=x/y0 … (1) η=y/y0 … (2) を用いて無次元化すると、両車輪s0 ,sj の位置関係
は図7で表される。台車1が低速で旋回を行う場合、旋
回中にタイヤに横滑りが生じないよう両車輪s0 ,sj
が同一の旋回中心を持つためには、次の関係を満たさな
ければならない。 cot θ0 −ηj cot θj =ξj … (3) 特別な場合としてηj =1、すなわち操舵車輪s0 ,s
j の旋回中心同士を結ぶ線分が固定車輪の車軸と平行に
なる場合、式3はアッカーマン・ジャントの式と呼ばれ
る式に等しくなる。
Now, assuming that the steering angle of the virtual steering wheel s 0 placed at the point O 0 (0, y 0 ) is θ 0 , the point O j (x j , y j )
Let θ j be the steering angle of the actual steered wheel s j placed at. Then, when it is made dimensionless by using ξ = x / y 0 (1) η = y / y 0 (2), the positional relationship between both wheels s 0 and s j is shown in FIG. 7. When the truck 1 turns at a low speed, both wheels s 0 , s j are prevented so that the tires do not skid during turning.
In order to have the same turning center, the following relations must be satisfied. cot θ 0 −η j cot θ j = ξ j (3) As a special case, η j = 1, that is, steering wheels s 0 , s
If the line segment connecting the turning centers of j is parallel to the axle of the fixed wheel, Equation 3 is equivalent to the equation called Ackermann-Junt's equation.

【0009】ここで、操舵角を制御するために、二軸が
平行で、その軸間距離が一定の非円形歯車対を考える。
図8に示されているように、駆動側の非円形歯車(ドラ
イバ)のピッチ曲線を極座標でr0 (φ0 )、従動側の
非円形歯車(フォロワ)のピッチ曲線をrj (φj )、
両軸間距離をdj とすると、各ピッチ曲線の間には r0 +rj =dj0 ・dφ0 =rj ・dφj … (4) の関係が成り立つ。したがって、そのピッチ曲線は r0 ={(dφj /dφ0 )/(1+dφj /dφ0 )}dj … (5) rj ={1/(1+dφj /dφ0 )}dj … (6) によって与えられる。
Now, in order to control the steering angle, consider a pair of non-circular gears whose two axes are parallel and whose distance between the axes is constant.
As shown in FIG. 8, the pitch curve of the non-circular gear (driver) on the driving side is r 00 ) in polar coordinates, and the pitch curve of the non-circular gear (follower) on the driven side is r jj). ),
Letting the distance between both axes be d j , the relationship of r 0 + r j = d j r 0 · dφ 0 = r j · dφ j (4) holds between the pitch curves. Therefore, the pitch curve is r 0 = {(dφ j / dφ 0 ) / (1 + dφ j / dφ 0 )} d j (5) r j = {1 / (1 + dφ j / dφ 0 )} d j ( 6) given by.

【0010】次に、ドライバとフォロワとの回転条件と
して式3の関係を満足するピッチ曲線を求める。式3を
θ0 で微分すると、 dθj /dθ0 =1/{m−n cos(2θ0 −β0 )} … (7) あるいは dθj /dθ0 =m−n cos(2θj −βj ) … (8) となる。ここに m=(ξj 2+ηj 2+1)/2ηj … (9) n={(ξj 2+ηj 2+1)2 +4ξj 21/2 /2ηj …(10) β0 = tan-1{2ξj /(ξj 2+ηj 2−1)} …(11) βj = tan-1{2ηj ξj /(ξj 2−ηj 2+1)} …(12) である。式7,8は仮想操舵車輪s0 と実操舵車輪sj
との旋回角度比を示している。そこで、ν0 ,νj を任
意の正数とし、 φ0 =(2θ0 −β0 )/ν0 φj =(2θj −βj )/νj …(13) を用いて式7,8を書き直すと、 dφj /dφ0 =(ν0 /νj )/{m−n cos(ν0 φ0 )} =(ν0 /νj ){m−n cos(νj φj )} …(14) となる。式14を式5,6に代入してピッチ曲線を求め
ると、 r0 =ι0 /{1−ε0cos(ν0 φ0 )} …(15) rj =ιj /{1−εjcos(νj φj )} …(16) ここに ι0 ={(ν0 /νj )/(ν0 /νj +m)}dj ιj ={(νj /ν0 )/(νj /ν0 +m)}dj …(17) ε0 =n/(ν0 /νj +m) εj =n/(νj /ν0 +m) …(18) である。式15,16のピッチ曲線は、νi 葉の楕円系
ピッチ曲線と呼ばれるものに一致することがわかる。こ
こで、ιi 及びεiはそれぞれ通径の1/2及び離心率
を示している。
Next, a pitch curve satisfying the relationship of Expression 3 is obtained as a rotation condition between the driver and the follower. Differentiating Equation 3 by θ 0 , dθ j / dθ 0 = 1 / {m−n cos (2θ 0 −β 0 )} (7) or dθ j / dθ 0 = m−n cos (2θ j −β j )… (8). Here m = (ξ j 2 + η j 2 +1) / 2η j ... (9) n = {(ξ j 2 + η j 2 +1) 2 + 4ξ j 2} 1/2 / 2η j ... (10) β 0 = tan -1 {2ξ j / (ξ j 2 + η j 2 -1)} (11) β j = tan -1 { 2 η j ξ j / (ξ j 2 −η j 2 +1)}… (12) is there. Equations 7 and 8 are the virtual steering wheel s 0 and the actual steering wheel s j.
And shows the turning angle ratio. Therefore, ν 0 and ν j are set to arbitrary positive numbers and φ 0 = (2θ 0 −β 0 ) / ν 0 φ j = (2θ j −β j ) / ν j (13) Rewriting 8, dφ j / dφ 0 = (ν 0 / ν j ) / {m−n cos (ν 0 φ 0 )} = (ν 0 / ν j ) {m−n cos (ν j φ j ). } (14) Substituting Equation 14 into Equations 5 and 6 to obtain the pitch curve, r 0 = ι 0 / {1-ε 0 cos (ν 0 φ 0 )} (15) r j = ι j / {1-ε j cos (ν j φ j )} (16) where ι 0 = {(ν 0 / ν j ) / (ν 0 / ν j + m)} d j ι j = {(ν j / ν 0 ) / (Ν j / ν 0 + m)} d j (17) ε 0 = n / (ν 0 / ν j + m) ε j = n / (ν j / ν 0 + m) (18) It can be seen that the pitch curves of Equations 15 and 16 match what is called the ν i leaf elliptic pitch curve. Here, ι i and ε i respectively represent 1/2 of the diameter and the eccentricity.

【0011】以上により、式3を満足する非円形歯車機
構が存在し、そのピッチ曲線は楕円系ピッチ曲線となる
ことがわかる。すなわち、楕円系ピッチ曲線を有する非
円形歯車対を用いて操舵車輪s1 ,s2 ,…,sn 間の
操舵角伝達を行わせるようにすれば、すべての操舵車輪
1 ,s2 ,…,sn はいずれも同一の旋回中心を基に
操舵されることになる。したがって、台車1もその旋回
中心のまわりに旋回する。その旋回中心は、仮想操舵車
輪s0 の操舵角θ0 によって指令される。操舵車輪のサ
スペンションによるキャンバ角変化等を考慮するときに
は、その非円形歯車のピッチ曲線は、楕円系ピッチ曲線
を修正した近似楕円系ピッチ曲線となる。
From the above, it can be seen that there is a non-circular gear mechanism that satisfies the expression 3, and its pitch curve is an elliptic pitch curve. In other words, elliptical steering wheel s 1 with a non-circular gear pair having a pitch curve, s 2, ..., be caused to perform the steering angle transfer between s n, all steering wheels s 1, s 2, ..., s n both will be steered based on the same turning center. Therefore, the carriage 1 also turns around the turning center. The turning center is commanded by the steering angle θ 0 of the virtual steering wheel s 0 . When considering changes in the camber angle due to the suspension of the steered wheels, the pitch curve of the non-circular gear is an approximate elliptic pitch curve obtained by modifying the elliptic pitch curve.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図中、図
1は本発明によるステアリング機構の一実施例を示すも
ので、そのステアリング機構を備えた自律走行車の駆動
系の概略構成図である。この図から明らかなように、こ
の自律走行車の台車10は、操舵車輪である二つの前輪
11,12と固定車輪である二つの後輪13,14とを
備えている。そして、後輪13,14がそれぞれサーボ
モータ15,16により減速機構17,18を介して独
立して駆動され、それによって台車10が走行するよう
にされている。そのサーボモータ15,16は計算機に
よって制御され、旋回時には内輪に対して外輪がより高
速で駆動されるようになっている。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. FIG. 1 shows an embodiment of a steering mechanism according to the present invention, and is a schematic configuration diagram of a drive system of an autonomous vehicle equipped with the steering mechanism. As is clear from this figure, the bogie 10 of the autonomous vehicle includes two front wheels 11 and 12 that are steering wheels and two rear wheels 13 and 14 that are fixed wheels. Then, the rear wheels 13 and 14 are independently driven by the servomotors 15 and 16 via the speed reduction mechanisms 17 and 18, respectively, whereby the carriage 10 is made to travel. The servomotors 15 and 16 are controlled by a computer so that the outer wheel is driven at a higher speed than the inner wheel when turning.

【0013】前輪11,12は、操舵入力部である操舵
用モータ19からの入力を、減速用ベルトプーリ機構2
0及びウォームギヤ機構21,22を介して左右二対の
楕円系歯車23,24;25,26に伝え、その従動側
の歯車24,26を回転させることによって操舵される
ようになっている。したがって、二つの前輪11,12
の操舵角の関係は、それらの非円形歯車対によって決定
される。駆動側の楕円系歯車23,25及び従動側の楕
円系歯車24,26のピッチ曲線の葉数は任意に定める
ことができるが、それらを等しくすると各歯車のピッチ
曲線が一致し、その歯車の歯切りを重ね切りによって行
うことが可能となるので、楕円系歯車の加工が容易とな
る。また、葉数を2とすると、楕円系歯車対の入出力を
増減する必要がなくなるので、機構をより簡単にするこ
とができる。そこで、この実施例では、各楕円系歯車2
3〜26のピッチ曲線はいずれも2葉とされている。
The front wheels 11 and 12 receive the input from the steering motor 19 which is a steering input section, and decelerate the belt pulley mechanism 2.
0 and worm gear mechanisms 21 and 22 are transmitted to the two pairs of left and right elliptical gears 23, 24; 25, 26, and the driven gears 24, 26 are rotated to steer the gears. Therefore, the two front wheels 11, 12
The steering angle relationships of the are determined by their non-circular gear pairs. The number of leaves of the pitch curves of the elliptical gears 23 and 25 on the driving side and the elliptical gears 24 and 26 on the driven side can be arbitrarily determined, but if they are made equal, the pitch curves of the respective gears match and the Since the gear cutting can be performed by overlapping cutting, the elliptical gear can be easily processed. Further, when the number of leaves is 2, it is not necessary to increase or decrease the input / output of the elliptical gear pair, so that the mechanism can be simplified. Therefore, in this embodiment, each elliptical gear 2
The pitch curves of 3 to 26 are all bilobed.

【0014】このような台車10においては、左右対称
であるので、楕円系歯車の離心率が最小となるような仮
想操舵車輪の位置を求めると、図2に示されているよう
に、固定車輪である後輪13,14の車軸の中点Nから
その中点Nと操舵車輪である前輪11,12との間の距
離B0 に等しい距離だけ離れた台車10の中心線上の位
置となる。そして、その仮想操舵車輪s0 が操舵角θ0
だけ操舵されるように操舵用モータ19から指令を与え
ると、前輪11,12はそれぞれθ1 ,θ2 だけ操舵さ
れ、それらの旋回中心Oが一致することになる。したが
って、台車10はその旋回中心Oを中心として旋回す
る。
In such a trolley 10, since it is bilaterally symmetric, when the position of the virtual steering wheel that minimizes the eccentricity of the elliptical gear is determined, as shown in FIG. Is a position on the center line of the trolley 10 separated from the midpoint N of the axles of the rear wheels 13 and 14 by a distance equal to the distance B 0 between the midpoint N and the front wheels 11 and 12 which are the steered wheels. Then, the virtual steering wheel s 0 has a steering angle θ 0.
When a command is given from the steering motor 19 so that the front wheels 11 and 12 are steered by θ 1 and θ 2 , respectively, their turning centers O coincide with each other. Therefore, the carriage 10 turns around the turning center O.

【0015】ところで、この実施例の場合には、操舵車
輪11,12を楕円系歯車24,26に直結することに
よってステアリング機構の簡素化が図られているが、楕
円系歯車が4枚必要となる。その楕円系歯車24,26
を互いに噛み合わせ、一方を駆動するようにすれば、楕
円系歯車を2枚とすることも理論的には可能である。し
かしながら、そのようにしようとすると、楕円系歯車の
離心率が大きくなり、歯切りが困難となるばかりでな
く、干渉等の問題が生じる。そのような問題を招くこと
なく楕円系歯車の枚数を減らすには、楕円系歯車からプ
ーリや円形歯車を介して操舵車輪を駆動するようにすれ
ばよい。
In this embodiment, the steering mechanism is simplified by directly connecting the steered wheels 11 and 12 to the elliptical gears 24 and 26, but four elliptical gears are required. Become. The elliptical gears 24, 26
It is theoretically possible to use two elliptical gears by meshing with each other and driving one of them. However, if such an attempt is made, the eccentricity of the elliptical gear increases, making gear cutting difficult and causing problems such as interference. In order to reduce the number of elliptical gears without causing such a problem, the steered wheels may be driven from the elliptic gears via pulleys or circular gears.

【0016】図3はそのような実施例を示すものであ
る。この実施例の場合には、3枚の楕円系歯車27,2
8,29が互いに噛み合わされ、その中央の歯車28が
操舵入力部からの入力によって回転駆動されるようにな
っている。そして、両側の楕円系歯車27,29と操舵
車輪11,12とがベルトプーリ機構30,31によっ
て連結され、その楕円系歯車27,29の回転が操舵車
輪11,12に伝えられるようになっている。このよう
に構成されたステアリング機構においても、駆動側の楕
円系歯車28を角度−θ0 だけ回転させると、操舵車輪
11,12はそれぞれ角度θ1 ,θ2だけ操舵される。
したがって、図1の実施例の場合と同様の旋回性能を得
ることができる。そして、各機構は台車の任意の位置に
設置することができるので、その配置の自由度が増す。
FIG. 3 shows such an embodiment. In the case of this embodiment, three elliptical gears 27 and 2 are used.
8 and 29 are meshed with each other, and a gear 28 at the center thereof is rotationally driven by an input from the steering input section. The elliptical gears 27 and 29 on both sides and the steered wheels 11 and 12 are connected by the belt pulley mechanisms 30 and 31, and the rotation of the elliptic gears 27 and 29 is transmitted to the steered wheels 11 and 12. There is. Also in the steering mechanism configured as described above, when the elliptical gear 28 on the drive side is rotated by the angle −θ 0 , the steered wheels 11 and 12 are steered by the angles θ 1 and θ 2 , respectively.
Therefore, it is possible to obtain the same turning performance as that of the embodiment of FIG. Since each mechanism can be installed at any position on the carriage, the degree of freedom in its arrangement is increased.

【0017】図4は、このようなステアリング機構を用
いて四輪操舵するようにした実施例を示すものである。
図4(a)の実施例の場合には、図3の実施例と同様に
3枚の楕円系歯車27,28,29が互いに噛み合わさ
れ、その中央の歯車28が操舵入力部からの入力によっ
て回転駆動されるようになっている。そして、両側の歯
車27,29によって、前輪11,12及び後輪13,
14がそれぞれベルトプーリ機構30,31及び32,
33を介して操舵されるようになっている。その場合、
前輪11,12側のベルトは反転するようにして巻き掛
けられる。したがって、前輪11,12と後輪13,1
4とは互いに反対方向に操舵される。また、図4(b)
の実施例の場合には、前輪11,12及び後輪13,1
4の位置に、それぞれ互いに噛み合う楕円系歯車対3
4,35;36,37;38,39;40,41が設け
られ、その駆動側の楕円系歯車34,36,38,40
が、ベルトプーリ機構42によって回転駆動されるよう
になっている。そのベルトプーリ機構42のベルトは8
の字状に巻き掛けられており、操舵入力部の駆動スプロ
ケット43によって走行駆動されるようになっている。
前輪11,12及び後輪13,14はそれぞれ従動側の
楕円系歯車35,37,39,41に直結され、それに
よって操舵されるようになっている。このような四輪操
舵用のステアリング機構によれば、すべての操舵車輪を
360゜以上回転させることができるので、旋回中心を
台車の中央に位置させてその場旋回させることも可能と
なる。
FIG. 4 shows an embodiment in which four-wheel steering is performed using such a steering mechanism.
In the case of the embodiment of FIG. 4 (a), three elliptical gears 27, 28, 29 are meshed with each other and the central gear 28 is operated by the input from the steering input section, as in the embodiment of FIG. It is designed to be rotated. Then, by the gears 27 and 29 on both sides, the front wheels 11 and 12 and the rear wheels 13,
14 are belt pulley mechanisms 30, 31 and 32,
It is designed to be steered via 33. In that case,
The belts on the front wheels 11 and 12 side are wound so as to be reversed. Therefore, the front wheels 11, 12 and the rear wheels 13, 1
The steering wheel 4 and the steering wheel 4 are steered in opposite directions. In addition, FIG.
In the case of the above embodiment, the front wheels 11 and 12 and the rear wheels 13 and 1 are
Elliptical gear pair 3 meshing with each other at position 4
4, 35; 36, 37; 38, 39; 40, 41 are provided, and elliptical gears 34, 36, 38, 40 on the drive side thereof are provided.
Are rotatably driven by the belt pulley mechanism 42. The belt of the belt pulley mechanism 42 is 8
It is wound in a V shape and is driven to travel by the drive sprocket 43 of the steering input section.
The front wheels 11, 12 and the rear wheels 13, 14 are directly connected to the driven elliptical gears 35, 37, 39, 41, respectively, and steered by them. According to such a steering mechanism for four-wheel steering, since all the steered wheels can be rotated by 360 ° or more, it is possible to turn on the spot by positioning the turning center at the center of the bogie.

【0018】なお、上記実施例においては、2葉の楕円
系ピッチ曲線を有する非円形歯車対を用いる場合につい
て説明したが、その楕円系ピッチ曲線の葉数は任意に定
めることができる。葉数を1,2,3とした場合には、
そのピッチ曲線はそれぞれ図5(a),(b),(c)
に示されているようになる。また、場合によっては駆動
側の歯車と従動側の歯車との葉数を異ならせることもで
きる。更に、そのピッチ曲線は、正確な楕円系ピッチ曲
線でなくても、それに近似したものであればほぼ同様な
効果を得ることができる。したがって、サスペンション
やタイヤなどの条件に応じてそのピッチ曲線を多少修正
してもよい。
In the above embodiment, the case of using the non-circular gear pair having the two-lobed elliptic pitch curve has been described, but the number of leaves of the elliptic pitch curve can be arbitrarily determined. When the number of leaves is 1, 2, 3
The pitch curves are shown in FIGS. 5 (a), 5 (b) and 5 (c), respectively.
As shown in. In some cases, the number of leaves of the drive-side gear and that of the driven-side gear may be different. Further, even if the pitch curve is not an accurate elliptic pitch curve, almost the same effect can be obtained as long as it is an approximation thereof. Therefore, the pitch curve may be modified to some extent according to the conditions of the suspension, the tire, and the like.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、複数の操舵車輪を、楕円系ピッチ曲線に近似
したピッチ曲線を有する非円形歯車対を介して操舵する
ようにしているので、四輪以上の走行車に適用した場合
にも、その旋回中心を走行車の任意の点に与えることが
できる。したがって、旋回半径を小さくすることがで
き、その場旋回も可能となるなど、小回り性を著しく高
めることができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, a plurality of steered wheels are steered through a pair of non-circular gears having a pitch curve similar to an elliptic pitch curve. Therefore, even when it is applied to a vehicle having four or more wheels, the turning center can be given to an arbitrary point of the vehicle. Therefore, the turning radius can be reduced, and turning on the spot can be performed, so that the turning ability can be remarkably enhanced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるステアリング機構の一実施例を示
すもので、そのステアリング機構を備えた自律走行車の
駆動系の概略構成図である。
FIG. 1 shows an embodiment of a steering mechanism according to the present invention, and is a schematic configuration diagram of a drive system of an autonomous vehicle equipped with the steering mechanism.

【図2】そのステアリング機構の作用の説明図である。FIG. 2 is an explanatory view of the operation of the steering mechanism.

【図3】本発明によるステアリング機構の他の実施例を
示す要部の構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a main part showing another embodiment of the steering mechanism according to the present invention.

【図4】本発明によるステアリング機構を適用した四輪
操舵機構を示す概略構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a four-wheel steering mechanism to which a steering mechanism according to the present invention is applied.

【図5】本発明のステアリング機構に用いられる非円形
歯車のピッチ曲線を示す線図である。
FIG. 5 is a diagram showing a pitch curve of a non-circular gear used in the steering mechanism of the present invention.

【図6】そのピッチ曲線を導き出すために用いる座標系
の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a coordinate system used to derive the pitch curve.

【図7】そのピッチ曲線を求める過程において想定され
る車輪位置の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a wheel position assumed in the process of obtaining the pitch curve.

【図8】そのピッチ曲線の諸元を定める説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram that defines the specifications of the pitch curve.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 台車 11,12 前輪(操舵車輪) 13,14 後輪(固定車輪) 19 操舵用モータ(操舵入力部) 21,22 ウォームギヤ機構 23,24 楕円系歯車対 25,26 楕円系歯車対 10 bogie 11,12 front wheel (steering wheel) 13,14 rear wheel (fixed wheel) 19 steering motor (steering input section) 21,22 worm gear mechanism 23,24 elliptical gear pair 25,26 elliptic gear pair

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成3年8月23日[Submission date] August 23, 1991

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 [Figure 1]

【図2】 [Fig. 2]

【図3】 [Figure 3]

【図4】 [Figure 4]

【図5】 [Figure 5]

【図7】 [Figure 7]

【図8】 [Figure 8]

【図6】 [Figure 6]

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 複数の操舵車輪の間に操舵角伝達機構を
設け、操舵入力部からの入力によってそれらの操舵車輪
をそれぞれ操舵するようにしたステアリング機構におい
て;前記操舵角伝達機構内に、楕円系曲線に近似したピ
ッチ曲線を有する非円形歯車対を介在させたことを特徴
とする、 非円形歯車を用いたステアリング機構。
Claim: What is claimed is: 1. A steering mechanism in which a steering angle transmission mechanism is provided between a plurality of steering wheels, and the steering wheels are respectively steered by an input from a steering input unit; A steering mechanism using non-circular gears, characterized in that a non-circular gear pair having a pitch curve similar to an elliptic curve is interposed in the transmission mechanism.
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