JPH0733142B2 - 車輛の車輪ステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 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。

従来技術 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4,741,
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ョ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。

発明が解決しようとする課題 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。

又、ステアリング装置を車輌に取付ける際、熟練を要せ
ず、適確且つ簡単に取付けることができることが望まし
い。

本発明の目的は上述の如き従来技術の欠点を改善し、且
つ上述の要求を満足する車輪ステアリング装置を提供す
ることにある。

課題を解決するための手段 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。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。

実施例 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52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に枢着手段を介して枢着され
ている。この枢着手段はフレーム部材32に固定されたブ
ラケット62（第６図）を含む。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。ブッシュ66がハウジングの開口
64内に収容されている。このブッシュ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66
c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68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。水平面における枢動を行う手段、即ち弾性部
材66cは、矢印70（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。垂直面における枢動を行う手段、即ち
ブッシュ66は、矢印72（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・ソケットジョイント86によって前輪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図に示す位置から第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Ｄ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1
02に直接接続されてこのピニオンギヤに同心に延びてい
る。電動モータ132を付勢すると、ピニオンギヤ102を軸
線Ｄ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。ギヤ減速機
構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13
4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144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、前輪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13
4にフイ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構182
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。

発明の効果 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。又、本発明によれ
ば、ステアリングギヤのハウジングがフレーム部材に対
して垂直面および水平面に移動可能に取付けられている
ので、両者の取付けに自由度をもたせることができ、従
って、ステアリング装置を車輌に取付ける場合、熟練を
要せず、適確且つ簡単に取付けることができるという利
点がある。

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,32,34…フレー
ム部材,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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−12461（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−43474（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−91705（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−31577（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−91706（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−58975（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−124061（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−144572（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−53284（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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
   ム部材に枢着手段を介して枢着可能に取付けられたハウ
   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り、前記枢着手段は、水平面
   におけるフレーム部材に対するハウジングの枢動を行う
   手段と垂直面におけるフレーム部材に対するハウジング
   の枢動を行う手段とを含むことを特徴とする車輌の車輪
   ステアリング装置。
2. 【請求項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
   レーム部材に枢着手段を介して枢着可能に取付けられた
   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
   着手段を介して枢着可能に取付けられた第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の駆動手段を制御し、前記枢着手段は、水平
   面における第１および第２のフレーム部材に対する夫々
   第１および第２のハウジングの枢動を行う手段と垂直面
   における第１および第２のフレーム部材に対する夫々第
   １および第２のハウジングの枢動を行う手段とを含むこ
   とを特徴とする車輌の車輪ステアリング装置。