(57)【要約】【課題】車台１の前後左右に走行用の４つの車輪６１、６２、７１、７２が配備された車両の操舵装置において、簡易な構造で旋回動作や回転動作を実現すると共に、異なる動作を軽微な部品交換によって実現可能とする。【解決手段】本発明に係る操舵装置において、車台１には前後方向に伸びる左シャフト２と右シャフト３が配備され、両シャフト２、３はそれぞれ左操舵モータ２０及び右操舵モータ３０によって回転駆動されている。左シャフト２の両端にはそれぞれウォーム２１、２２が固定されると共に、右シャフト３の両端にはそれぞれウォーム３１、３２が固定され、車台１には、前記の４つのウォーム２１、２２、３１、３２とそれぞれ噛合する４つのウォームホイール４１、４２、５１、５２が配備され、各ウォームホイールの回転によって各車輪が操舵方向に駆動される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車台（１）の前後左右に走行用の４つの車輪（６１）（６２）（７１）（７２）が配備された車両において、各車輪の向きを変えるための操舵装置であって、車台（１）には前後方向に伸びる左シャフト（２）と右シャフト（３）が配備され、両シャフト（２）（３）はそれぞれ左操舵モータ（２０）及び右操舵モータ（３０）によって回転駆動され、左シャフト（２）の両端にはそれぞれウォーム（２１）（２２）が固定されると共に、右シャフト（３）の両端にはそれぞれウォーム（３１）（３２）が固定され、車台（１）には、前記の４つのウォーム（２１）（２２）（３１）（３２）とそれぞれ噛合する４つのウォームホイール（４１）（４２）（５１）（５２）が配備され、各ウォームホイールの回転によって各車輪が操舵方向に駆動されることを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項２】
左シャフト（２）及び右シャフト（３）にそれぞれ固定された２つのウォームは、歯の捻れ方向が互いに異なっている請求項１に記載の操舵装置。
【請求項３】
左シャフト（２）及び右シャフト（３）にそれぞれ固定された２つのウォームは、歯の捻れ方向が互いに同一である請求項１に記載の操舵装置。
【請求項４】
各車輪は、操舵方向の回転中心からオフセットをもって支持されている請求項１乃至請求項３の何れかに記載の操舵装置。
【請求項５】
車台（１）は、左右に伸びる回転軸を中心として互いに相対回転可能に連結された左半体（１２）と右半体（１３）から構成され、左半体（１２）に、左操舵モータ（２０）から左側の２つの車輪に至る駆動機構が配備されると共に、右半体（１３）に、右操舵モータ（３０）から右側の２つの車輪に至る駆動機構が配備され、左半体（１２）と右半体（１３）の間には、前記回転軸を中心として左半体（１２）と右半体（１３）に対して互いに逆向きの回転力を作用させる回転力発生装置が介在している請求項１乃至請求項４の何れかに記載の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車台の前後左右に走行用の４つの車輪が配備された車両において各車輪の向きを変えて進行方向を転換するための操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、４つの車輪を同時に操舵方向へ回転させる操舵装置として、図９に示す如く、車台（９）上の操舵モータ（９０）によって駆動される原動ギア（９５）の回転を、両端に中継ギア（９２）（９３）を具えたシャフト（９１）を介して、車台（９）の前後左右に配備された４つの従動ギア（９４）〜（９４）に伝え、該従動ギア（９４）〜（９４）の回転によって４つの車輪（６１）（６２）（７１）（７２）を操舵方向に駆動するものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
該操舵装置によれば、１つの操舵モータ（９０）によって４つの車輪（６１）（６２）（７１）（７２）を同時に駆動して操舵を行なうことが出来るので、各車輪を個別にモータ駆動する操舵装置に比べて、モータの個数を削減することが出来るメリットがある。
【０００４】
しかしながら、図９の操舵装置では、４つの車輪が全て同じ向きに同じ角度だけ回転することになるので、車台（９）から離れた位置を旋回中心とする旋回動作（以下、単に旋回動作という）や、車台（９）の中心位置を回転中心とする回転動作（以下、単に回転動作という）を行なうことが出来ない。
【０００５】
そこで、図１０（ａ）（ｂ）に示す如く、左操舵モータ（９６）によって左側の２つの車輪を操舵する左操舵機構と、右操舵モータ（９７）によって右側の２つの車輪を操舵する右操舵機構とによって、操舵装置を構成することが考えられる。
図１０（ａ）に示す操舵装置によれば、左側の２つの車輪と右側の２つの車輪を互いに異なる角度だけ回転させることが出来る。
更に図１０（ｂ）に示す操舵装置によれば、前後の２つの車輪を異なる操舵方向に駆動することが可能であるので、車両の旋回動作や回転動作を実現することが出来る。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１２７７７６号公報
【特許文献２】
特開平５−２４５４４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図１０（ａ）（ｂ）に示す操舵装置においては、左右の操舵機構のそれぞれに原動ギア（９８）を配備する必要があるので、部品点数が多く、構造が複雑となる問題がある。
又、図１０（ａ）に示す操舵装置と図１０（ｂ）に示す操舵装置は、従動ギア（９４）の設置高さやシャフト（９９）の長さに相違があるので、従動ギア（９４）やシャフト（９９）を支持する支持機構の構成も異なることとなり、全く別構造の操舵装置として設計する必要がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、簡易な構造で旋回動作や回転動作を実現することが出来、然も、前後の２つの車輪を同じ操舵方向に駆動するための構成と、異なる操舵方向に駆動するための構成とを、軽微な部品の交換によって実現することが出来る操舵装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係る操舵装置は、車台（１）の前後左右に走行用の４つの車輪（６１）（６２）（７１）（７２）の向きを変えるものであって、車台（１）には前後方向に伸びる左シャフト（２）と右シャフト（３）が配備され、両シャフト（２）（３）はそれぞれ左操舵モータ（２０）及び右操舵モータ（３０）によって回転駆動される。
左シャフト（２）の両端にはそれぞれウォーム（２１）（２２）が固定されると共に、右シャフト（３）の両端にはそれぞれウォーム（３１）（３２）が固定されている。又、車台（１）には、前記の４つのウォーム（２１）（２２）（３１）（３２）とそれぞれ噛合する４つのウォームホイール（４１）（４２）（５１）（５２）が配備され、各ウォームホイールの回転によって各車輪が操舵方向に駆動される。
【００１０】
上記本発明の操舵装置においては、左操舵モータ（２０）の回転が、左シャフト（２）、ウォーム（２１）（２２）及びウォームホイール（４１）（４２）を経て、左側の２つの車輪（６１）（６２）に伝えられ、これらの車輪（６１）（６２）の操舵が行なわれる。又、右操舵モータ（３０）の回転が、右シャフト（３）、ウォーム（３１）（３２）及びウォームホイール（５１）（５２）を経て、右側の２つの車輪（７１）（７２）に伝えられ、これらの車輪（７１）（７２）の操舵が行なわれる。
【００１１】
ここで、左シャフト（２）及び右シャフト（３）にそれぞれ固定された前後２つのウォームとして、歯の捻れ方向が互いに異なるものを採用した第１の構成においては、前輪と後輪を互いに異なる操舵方向に駆動することが出来るので、これによって旋回動作や回転動作を実現することが出来る。
【００１２】
これに対し、左シャフト（２）及び右シャフト（３）にそれぞれ固定された前後２つのウォームとして、歯の捻れ方向が互いに同一であるものを採用した第２の構成においては、前輪と後輪を互いに同じ操舵方向に駆動することが出来るので、これによって、斜め方向若しくは横方向への移動動作（以下、単に斜め移動動作という）を実現することが出来る。
【００１３】
上述の第１の構成と第２の構成とは、ウォームとウォームホイールからなるウォームギアの歯の捻れ方向が異なるだけの相違に過ぎないので、ウォームギアを交換するだけで一方の構成から他方の構成に変更することが出来る。
【００１４】
【発明の効果】
本発明に係る車両の操舵装置によれば、簡易な構造で旋回動作や回転動作を実現することが出来るばかりでなく、前後の２つの車輪を同じ操舵方向に駆動する構成と、前後の２つの車輪を異なる操舵方向に駆動する構成とを、ウォームギアの交換のみによって実現することが出来る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
第１実施例
本発明に係る操舵装置を具えた車両は、図１に示す如く、車台（１）の前後左右に、左前輪（６１）、左後輪（６２）、右前輪（７１）及び右後輪（７２）の４つの車輪を具え、これらの車輪はそれぞれ車輪駆動モータ（６３）（６４）（７３）（７４）によって駆動されており、後述の如く前進動作、後退動作、旋回動作、回転動作が可能となっている。
【００１６】
車台（１）上には前後方向に伸びる左シャフト（２）と右シャフト（３）が配備され、これらのシャフト（２）（３）は車台（１）の前端部及び後端部に突設された支持フレーム（１１）（１１）によってそれぞれ回転可能に支持されている。左シャフト（２）の後端には左操舵モータ（２０）が連結され、右シャフト（３）の後端には右操舵モータ（３０）が連結されている。
左シャフト（２）の両端部には、歯の捻れ方向が互いに異なる２つのウォーム（２１）（２２）が固定されると共に、右シャフト（３）の両端部には、歯の捻れ方向が互いに異なるウォーム（３１）（３２）が固定されている。
【００１７】
車台（１）上には、前記の４つのウォーム（２１）（２２）（３１）（３２）とそれぞれ噛合する４つのウォームホイール（４１）（４２）（５１）（５２）が配備されている。
又、車台（１）の裏面には、４つの車輪（６１）（６２）（７１）（７２）をそれぞれ操舵方向に回転可能に支持する４つの支持アーム（６５）（６６）（７５）（７６）が取り付けられており、これら４つの支持アーム（６５）（６６）（７５）（７６）に前記４つのウォームホイール（４１）（４２）（５１）（５２）が連結されて、各ウォームホイールの回転によって各車輪を操舵方向に駆動することが可能となっている。
【００１８】
上記操舵装置によれば、図１に示す如く４つの車輪（６１）（６２）（７１）（７２）の向きを中立に維持して、４つの車輪駆動モータ（６３）（６４）（７３）（７４）を回転させることによって、前進動作と後退動作が可能である。
【００１９】
図２に示す如く、左操舵モータ（２０）及び右操舵モータ（３０）の駆動によって左シャフト（２）及び右シャフト（３）を矢印の方向に回転させると、左前輪（６１）及び右前輪（７１）は右向きに回転すると共に、左後輪（６２）及び右後輪（７２）は左向きに回転し、これによって右旋回動作が可能となる。又、左操舵モータ（２０）及び右操舵モータ（３０）を逆転させると、左前輪（６１）及び右前輪（７１）が左向きに回転すると共に、左後輪（６２）及び右後輪（７２）が右向きに回転して、左旋回動作が可能となる。
【００２０】
図３に示す如く、左操舵モータ（２０）及び右操舵モータ（３０）の駆動によって左シャフト（２）及び右シャフト（３）を矢印の方向に回転させると、左前輪（６１）及び右後輪（７２）は右向きに回転すると共に、左後輪（６２）及び右前輪（７１）は左向きに回転して、回転動作が可能となる。
図４は、４つの車輪（６１）（６２）（７１）（７２）が前進／後退動作のための操舵方向から回転動作のための操舵方向へ切り替えられる様子を鎖線で表わしている。
【００２１】
第２実施例
本発明に係る操舵装置においては、図５に示す如く左シャフト（２）の両端部に、歯の捻れ方向が互いに同一のウォーム（２３）（２２）を取り付けると共に、右シャフト（３）の両端部に、歯の捻れ方向が同一のウォーム（３３）（３２）を取り付ける構成を採ることも可能である。
該操舵装置によれば、鎖線で示す様に、４つの車輪（６１）（６２）（７１）（７２）を同じ向きに回転させることが可能であり、これによって斜め移動動作を実現することが出来る。
【００２２】
第３実施例
本実施例の操舵装置においては、図６に示す如く、４つの車輪（６１）（６２）（７１）（７２）が、操舵方向の回転中心からオフセットＤをもって支持されている。該オフセットＤは、操舵装置を構成する部品の配置に対する制約等から必要となる場合があり、この様なオフセットが設けられた場合にも、本発明の操舵装置によれば、オフセットに起因する問題を解消することが出来る。
【００２３】
即ち、この様なオフセットＤが存在する操舵装置においては、例えば坂道を登る過程で、車両の重量による力の作用により、車輪に対してオフセットＤを半径とするモーメントが発生し、車輪を一定の操舵方向に保つためには、このモーメントを操舵装置内で受け止める必要がある。本発明の操舵装置においては、前記モーメントによってウォームホイールを回転させる力が発生するが、この力はウォームの歯面によって受け止められるので、例えば操舵モータの駆動力によって前記モーメントを受け止める等の対処は不要である。
【００２４】
第４実施例
本実施例の操舵装置においては、図７及び図８に示す如く、車台（１）が左半体（１２）と右半体（１３）に分割されており、左半体（１２）には、左操舵モータ（２０）から左前輪（６１）及び左後輪（６２）に至る駆動機構が配備され、右半体（１３）には、右操舵モータ（３０）から右前輪（７１）及び右後輪（７２）に至る駆動機構が配備されている。
又、左半体（１２）の裏面中央部には、車台駆動モータ（８）が出力軸を右半体（１３）側へ向けて配備される一方、右半体（１３）の裏面中央部には、連結片（８１）が固定され、車台駆動モータ（８）の出力軸の先端部が連結片（８１）に固定されている。
【００２５】
従って、車台駆動モータ（８）に一定の電圧を印加して一方向の駆動力を発生させることによって、左半体（１２）と右半体（１３）には、車台駆動モータ（８）の出力軸を中心として互いに逆向きの回転力が作用する。この結果、対角線上に位置する左前輪（６１）又は右後輪（７２）、或いは、右前輪（７１）又は左後輪（６２）が路面から僅かに浮き上がり、若しくはこれらの車輪の接地荷重が減少することになる。
【００２６】
図５に示す操舵装置において旋回動作を行なうためには、例えば右後輪（７２）の走行方向の回転を止めた状態で、左前輪（６１）、左後輪（６２）及び右前輪（７１）を鎖線の如く右側へ回転させた後、これらの３つの車輪を走行方向に駆動すればよいが、この場合、右前輪（７１）、左前輪（６１）及び左後輪（６２）にスリップが発生して、路面との間の摩擦抵抗が負荷となるが、上述の如く右前輪（７１）又は左後輪（６２）を路面から僅かに浮き上がらせることによって、摩擦抵抗による負荷を軽減し、スムーズな旋回動作を実現することが出来る。
【００２７】
上述の如く本発明に係る操舵装置によれば、操舵モータの回転をウォームギアを経て車輪に伝える簡易な構造によって、旋回動作、回転動作、斜め移動動作などを実現することが出来る。
又、図４に示す如く前後の２つの車輪を異なる操舵方向に駆動する構成と、図５に示す如く前後の２つの車輪を同じ操舵方向に駆動する構成とは、ウォームギアの歯の捻れ方向が異なるだけの相違に過ぎないので、単にウォームギアを交換するだけで何れの構成をも容易に実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の操舵装置を具えた車両の斜視図である。
【図２】旋回動作時の操舵装置を示す斜視図である。
【図３】回転動作時の操舵装置を示す斜視図である。
【図４】回転動作時の操舵装置を示す平面図である。
【図５】第２実施例の操舵装置を示す平面図である。
【図６】第３実施例の操舵装置を示す平面図である。
【図７】第４実施例の操舵装置を具えた車両の斜視図である。
【図８】同上の車両を異なる方向から見た斜視図である。
【図９】従来の操舵装置の平面図である。
【図１０】図９の操舵装置から派生する操舵装置の平面図である。
【符号の説明】
（１）  車台
（２）  左シャフト
（２０）  左操舵モータ
（２１）  ウォーム
（２２）  ウォーム
（３）  右シャフト
（３０）  右操舵モータ
（３１）  ウォーム
（３２）  ウォーム
（４１）  ウォームホイール
（４２）  ウォームホイール
（５１）  ウォームホイール
（５２）  ウォームホイール
（６１）  左前輪
（６２）  左後輪
（７１）  右後輪
（７２）  右後輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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