(57)【要約】【課題】  本発明は、車両の操舵機構に係り、更に詳細には操舵部分を簡素化し、小型化し、４輪車両と３輪車両のいずれにも応用可能な操舵機構を提供するものである。特に操舵機構全体をコンパクトにまとめ、最小の出力の電動モータで駆動できる操舵機構を提供することを課題とする。【解決手段】  車両の操舵機構において、大歯車と小歯車からなる一組のかさ歯車と、当該大歯車を支持するための支持軸と、当該支持軸を車両構造に固定するための軸受と、当該小歯車に連結され、かさ歯車を駆動する電動モータと、一端は当該大歯車に連結され、他端は車輪に連結されている走行車輪用アームとから成る構成の操舵機構とした。【選択図】図2
2007313984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵機構において、
大歯車と小歯車からなる一組のかさ歯車と、
当該大歯車を支持するための支持軸と、
当該支持軸を車両構造に固定するための軸受と、
当該小歯車に連結され、かさ歯車を駆動する電動モータと、
一端は当該大歯車に連結され、他端は車輪に連結されている走行車輪用アームとから成ることを特徴とする操舵機構。
【請求項２】
請求項１に記載された車両の操舵機構において、前記支持軸端部に支持軸の回転量を検出するための回転検出センサーを更に備えることを特徴とする操舵装置。
【請求項３】
請求項１に記載された車両の操舵機構において、前記一組のかさ歯車が、すぐ歯かさ歯車、またはまがり歯かさ歯車のいずれかであることを特徴とする操舵装置。
【請求項４】
請求項１に記載された車両の操舵機構において、前記車輪には、車両を駆動するための電動モータが備えられていることを特徴とする操舵機構。
【請求項５】
請求項４に記載された車両の操舵機構において、前記電動モータを駆動・制御するためのハーネスが、走行車輪用アームの内部を通り、前記一組のかさ歯車が収納された車両構造の内部に配線されていることを特徴とする操舵機構。
【請求項６】
請求項1に記載された車両の操舵機構において、前記大歯車を支持するための支持軸と、前記かさ歯車の大歯車とを一体にしたことを特徴とする操舵機構。
【請求項７】
請求項6に記載された車両の操舵機構において、前記かさ歯車の大歯車と前記走行車輪用アームとが、当該大歯車の下面において機械的に結合されていることを特徴とする操舵機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の操舵機構に係り、更に詳細には操舵部分を簡素化し、小型化し、４輪車両と３輪車両のいずれにも応用可能な操舵機構を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵機構として典型的なものに、自動車用の操舵機構が挙げられる。自動車用の操舵機構では、かじ取ハンドルの回転変位を揺動変位に変え、この揺動変位をリンク機構を介して車輪に伝えるようにしている。このかじ取ハンドルの回転変位は、運転手の操作によって回転変位が与えられるものであって、車両を自動運転する場合には、電動モータ等によって回転変位を与えることになる。
【０００３】
このような回転変位を揺動変位に変えるものとしては、ウォームセクタ（Worm and Sector）式のもの、セクタの摩擦損失を少なくするためにコロを用いたもの、ねじナット式、およびねじの摩擦損失を少なくするために、ねじ溝に球を入れたもの、ウォームピン式、およびピンを回転できる構造にしたものなどがある。更に独立懸架方式の操舵機構として、タイロッドをラックとしたラック小歯車式のものも使用されている。
【０００４】
また、車輪操舵機構に操舵力を与える方式として、電動モータと、ウォームとウォームギアから構成されるウォームギヤ機構とを組み合わせて使用するようにしたものがある(特許文献1参照)。
【０００５】
図1に示す従来技術である車輪操舵機構においては、走行車輪用アームの軸110に対してほぼ直角に電動モータ101を取り付け、この電動モータ101の出力軸102にはカップリング103を介してウォーム104の軸が連結されている。そして走行車輪用アームの軸110にはウォームギア105が固定されており、ウォーム104とウォームギア105が噛合うようになっている。
【０００６】
電動モータ101に入力される電流を制御することにより電動モータ101の回転量は制御され、これによって走行車輪用アームの軸110の揺動角が決定され、走行車輪用アームの先端に取り付けられた車輪の操舵が行われるようになる。
【０００７】
しかし、このような操舵機構では、電動モータ101およびウォーム104の軸とウォームギア105および走行車輪用アームの軸110とはオフセットさせて配置せざるを得ず、操舵機構全体が大きくなってしまうという問題があった。
【０００８】
また、ウォームギヤ機構を介して動力伝達を行う場合、動力伝達効率が低く、必要以上に大きな出力を有する電動モータが必要となり、更に操舵機構全体が大きくなってしまうという問題があった。
【特許文献１】特開2004-183828号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述したような課題を解決するためになされたものであり、操舵機構全体をコンパクトにまとめ、最小の出力の電動モータで操舵機構を構成することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項1に記載した発明においては次のような構成とした。 すなわち、
車両の操舵機構において、大歯車と小歯車からなる一組のかさ歯車と、当該大歯車を支持するための支持軸と、当該支持軸を車両構造に固定するための軸受と、当該小歯車に連結され、かさ歯車を駆動する電動モータと、一端は当該大歯車に連結され、他端は車輪に連結されている走行車輪用アームとから成る構成の操舵機構とした。
【００１１】
このように、一組のかさ歯車を利用した操舵機構とすることにより、電動モータの軸と走行車輪用アームの軸をオフセットさせることなく直交配置することができ、操舵機構全体をコンパクトにすることが可能となった。
【００１２】
また、かさ歯車を利用した操舵機構であるため、動力伝達効率を高めることができ、最小限の出力を有する電動モータを使用できるため、更に操舵機構全体をコンパクトにすることが可能となった。
【００１３】
また、請求項2に記載した発明においては次のような構成とした。すなわち、
請求項１に記載された車両の操舵機構において、支持軸端部に支持軸の回転量を検出するための回転検出センサーを更に備える構成の操舵装置とした。
【００１４】
これにより、車輪の揺動角を検出することが可能となり、操舵機構を制御するための制御装置と連携して車両を自動操舵することが可能となる。
【００１５】
また、請求項3に記載した発明においては次のような構成とした。すなわち、
請求項１に記載された車両の操舵機構において、一組のかさ歯車が、すぐ歯かさ歯車、またはまがり歯かさ歯車のいずれかの中から選択される構成とした。
【００１６】
更に、請求項4に記載した発明においては次のような構成とした。すなわち、
請求項１に記載された車両の操舵機構において、車輪には、車両を駆動するための電動モータを備えた構成とした。
【００１７】
また、請求項5に記載した発明においては次のような構成とした。すなわち、
請求項４に記載された車両の操舵機構において、電動モータを駆動・制御するためのハーネスが、走行車輪用アームの内部を通り、一組のかさ歯車が収納された車両構造の内部に配線する構成とした。
【００１８】
このような構成とすることにより、ハーネスを確実に保護し、外観をすっきりしたものとすることが可能となった。
【００１９】
また、請求項6に記載した発明においては次のような構成とした。すなわち、
請求項1に記載された車両の操舵機構において、大歯車を支持するための支持軸と、かさ歯車の大歯車とを一体にした構成の操舵機構とした。
【００２０】
このような構成とすることにより、部品点数を減らし、操舵機構の剛性を高め、操舵機構をコンパクトにすることが可能となった。
【００２１】
更に、請求項7に記載した発明においては次のような構成とした。すなわち、
請求項6に記載された車両の操舵機構において、かさ歯車の大歯車と走行車輪用アームとが、大歯車の下面において機械的に結合されている構成の操舵機構とした。
【発明の効果】
【００２２】
上述したように、本発明によれば、一組のかさ歯車を利用した操舵機構とすることにより、電動モータの軸と走行車輪用アームの軸をオフセットさせることなく直交配置することができ、操舵機構全体をコンパクトにすることができるという効果を有する。
【００２３】
また、かさ歯車を利用した操舵機構であるため、動力伝達効率を高めることができ、最小限の出力を有する電動モータで操舵機構を構成することができるため、更に操舵機構全体をコンパクトにすることができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。
【００２５】
図2は本発明に係る操舵機構の側面図を示したものである。また、図3は本発明に係る操舵機構の正面図を示したものである。本発明に係る操舵機構は、大歯車11と小歯車12からなる一組のかさ歯車10と、大歯車11を支持するための支持軸13を備えている。そしてこの支持軸13は複数個のボールベアリング21を介して車両構造（またはシャシー）20に回動自在に固定されている。大歯車11は支持軸13に対して同軸となるように機械的に固定されている。なお、大歯車11と支持軸13とは一体として形成することもでき、このように一体にすることによって部品点数を減らし、大歯車11と支持軸13の剛性を高めることが可能となる。
【００２６】
また、本発明に係る操舵機構には操舵機構を駆動する電動モータ31が備えられている。電動モータ31の出力軸には前記かさ歯車10の小歯車12が同軸に取り付けられており、電動モータ31の出力軸および小歯車12の軸と、大歯車11の軸および支持軸13の軸は同一面内で交差するように組みつけらている。そして、小歯車12側の軸と大歯車11側の軸とは90度の角度で交差している。
【００２７】
なお、電動モータ31は、図示しない固定金具を使用して車両構造（またはシャシー）20の内部に機械的に固定されている。
【００２８】
ここでは、操舵機構をよりコンパクトにするために、小歯車12側の軸と大歯車11側の軸とのなす角度を90度として説明したが、この角度は90度に限定されるものではなく、任意の角度で交差するようにしても良い。この場合、大歯車11の半頂角と小歯車12の半頂角を加えた角度が軸角となり、この軸角が小歯車12側の軸と大歯車11側の軸とのなす角度に相当する。従って、小歯車12側の軸と大歯車11側の軸とのなす角度を90度にする場合には、軸角が90度となるかさ歯車を選定することが必要になる。
【００２９】
更に、本発明に係る操舵機構には走行車輪用アーム41と車輪42が備えられている。走行車輪用アーム41の上端部は前記大歯車11の下面において機械的に結合されている。この走行車輪用アーム41は、大歯車11および支持軸13の軸Ｘから一旦オフセットし、走行車輪用アーム41の下端側に取り付けられた車輪42の厚さ方向中心位置と前記軸Ｘとが一致するように当該走行車輪用アーム41は湾曲した形状をしている（図3参照）。
【００３０】
なお、走行車輪用アーム41と車輪42の間は一組のボールベアリング44を介して結合されており、車輪42は走行車輪用アーム41に対して回動自在に結合されている。
【００３１】
また、大歯車11の支持軸13の上端位置に、支持軸13の回転角度を検出するために回転検出センサー52を設けることができる。このような回転検出センサーとして、ポテンシオメータを使用することが可能である。
【００３２】
ポテンシオメータのような回転検出センサー52の信号を利用することによって操舵機構の自動運転が可能となる。
【００３３】
また、ここで使用するかさ歯車としては、すぐ歯かさ歯車、またはまがり歯かさ歯車のいずれを使用することもできるが、伝達荷重の大きさ、静寂性、コスト等を考慮して選択する必要がある。
【００３４】
更に、走行車輪用アーム41と車輪42の間に、車両を駆動するための電動モータ43を配置することができる。このようにすることによって従動車輪の操舵のみならず、駆動車輪の操舵までが可能となる。
【００３５】
なお、走行車輪用アーム41と車輪42の間に車両駆動用の電動モータ43を配置した場合、この電動モータ43を駆動、制御するためのハーネス51を走行車輪用アーム41に沿わせて配置することが必要になるが、このようなハーネス51を一括して走行車輪用アーム41の内部に配置することができる。この場合、車両構造（またはシャシー）20の大歯車11を取り付けた部位の下側位置にカバー45を設けることによりこのハーネス51を外部に露出することなく配線することが可能となる。
【００３６】
次に、本発明に係る操舵機構の動作について説明する。本操舵機構が自動運転されている場合、制御装置から送られてくる操舵角の情報に基づき、電動モータ31が回転制御され、当該モータ31の回転に従って、かさ歯車10の小歯車12が回転する。小歯車12が回転すると、これに噛合う大歯車13が回転し、走行車輪用アーム41と車輪42とが一体となって（車両駆動用の電動モータ43が配置されている場合には、車両駆動用の電動モータ43も一体となって）Ｘ軸の周りに回転し、操舵が行われる。
【００３７】
この操舵機構を3輪車両に適用する場合には、一つの車輪に対してのみ上述した操舵機構を設けることで車両の操舵が可能となるが、この操舵機構を4輪車両に適用する場合には、二つの車輪に対してここで説明した操舵機構を設けることが必要になる。そして、4輪車両を操舵するためには、二つの車輪に設けた各操舵機構を同期させて制御する必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る操舵機構は、貨物搬送用の車両や、車輪移動方式のロボットなどの操舵機構として利用することができ、3輪車両のみならず、4輪車両においても利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図1は、従来技術である車輪操舵機構を示したものである。
【図２】図2は本発明に係る操舵機構の側面図を示したものである。
【図３】図3は本発明に係る操舵機構の正面図を示したものである。
【符号の説明】
【００４０】
10     かさ歯車
11     大歯車
12     大歯車
13     支持軸
20     車両構造（またはシャシー）
21     ボールベアリング
31     電動モータ
41     走行車輪用アーム
42     車輪
43     電動モータ
44     ボールベアリング
45     カバー
51     ハーネス
52     回転検出センサー
【図１】
2007313984.tif 000003
【図２】
2007313984.tif 000004
【図３】
2007313984.tif 000005