(57)【要約】【課題】転舵に伴うステアリング装置の内圧変化を解消して、伸縮部材の耐久性を向上するとともに、ラックバーの移動をスムーズに行うこと。【解決手段】前輪又は後輪の左右車輪ｗに接続され、その左右車輪ｗを転舵するタイロッド１２、２２と、左右車輪ｗのタイロッド１２、２２にそれぞれ接続される対のラックバー５３、５４と、対のラックバー５３、５４のそれぞれに噛み合い、一方のラックバー５３のラックの歯の並列方向に対する一方向への動きを他方のラックバー５４の他方向への動きに変換する同期ギア５５と、車両１の本体側に固定された固定部７１と、固定部７１に対して車両１の左右方向に移動する各ラックバー５３、５４との間に介在して、各ラックバー５３、５４が、所定範囲を超えて左右に移動するのを規制する規制部材７０と、を備えたステアリング装置１０、２０を構成する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪又は後輪の左右車輪（ｗ）に接続され、その左右車輪（ｗ）を転舵するタイロッド（１２、２２）と、
前記左右車輪（ｗ）のタイロッド（１２、２２）にそれぞれ接続される対のラックバー（５３、５４）と、
前記対のラックバー（５３、５４）のそれぞれに噛み合い、一方のラックバー（５３）のラックの歯の並列方向に対する一方向への動きを他方のラックバー（５４）の他方向への動きに変換する同期ギア（５５）と、
車両（１）の本体側に固定された固定部（７１）と、前記固定部（７１）に対して前記車両（１）の左右方向に移動する前記各ラックバー（５３、５４）との間に介在して、前記各ラックバー（５３、５４）が、所定範囲を超えて左右に移動するのを規制する規制部材（７０）と、
を備えたステアリング装置。
【請求項２】
前記固定部（７１）と前記規制部材（７０）との間、又は前記ラックバー（５３、５４）と前記規制部材（７０）との間に介在する緩衝部材（７３）をさらに設けた請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記固定部（７１）に対して前記各ラックバー（５３、５４）を一方向に付勢可能な付勢部材（７２）をさらに備えた請求項１又は２に記載のステアリング装置。
【請求項４】
前記付勢部材（７２）を蛇腹形状のブーツ（７２）とした請求項３に記載のステアリング装置。
【請求項５】
前記ラックバー（５３、５４）の移動可能範囲内に、前記ブーツ（７２）が自然長（Ｌ３）となる自然長位置があり、この自然長位置を、前記車輪（ｗ）を直進方向とした際の前記各ラックバー（５３、５４）の位置よりも、前記各ラックバー（５３、５４）を左右外向きに移動した位置とした請求項４に記載のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はステアリング装置に関し、特に、通常転舵時の転舵角度を所定の角度範囲内に規制する機構を備えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
左右の車輪（以下、タイヤ、ホイール、ハブ、インホイールモータ等を含めて総合的に「車輪」と称する。）を結ぶステアリングリンク機構を用いて車輪を転舵するものに、アッカーマン・ジャントウ式と呼ばれる転舵機構がある。この転舵機構には、タイロッドとナックルアームが用いられ、車両の旋回時に、左右の車輪が同一旋回中心をもつように構成される。
【０００３】
この転舵機構として、例えば特許文献１に示すように、タイロッドの長さ、左右のタイロッド間の距離、又は、各車輪とナックルアームの成す角度のいずれかを変化させるアクチュエータを設けたものがある。この転舵機構を用いると、通常走行、平行移動、小回りのすべての走行をスムーズに行うことができるとともに、優れた応答性を得ることができる。
【０００４】
また、特許文献２に示すように、前後輪の左右車輪間にそれぞれ配置され、軸心周りに回転可能で左右に２分割されたラックバーと、その２分割されたラックバー間に正逆切り替え手段とを備えた転舵機構がある。この正逆切り替え手段は、分割されたラックバーの一方の回転を、他方に正逆方向へ切り替えて伝達する機能を備える。この転舵機構によれば、舵角９０度や、横方向移動等の動きが可能となる。
【０００５】
さらに、特許文献３には、前輪の転舵に応じてアクチュエータが作動して、後輪を転舵するようにした４輪転舵車両の技術が示されており、特許文献４には、左右車輪間を結ぶラックハウジングを前後方向に移動させることで、左右車輪のトー調整を行い、走行安定性を高めた転舵機構が示されている。
【０００６】
また、特許文献５には、左右に独立して移動可能な２つのラックバーを持ち、前記ラックバーのそれぞれを左右いずれかの車輪にタイロッドを介して接続し、前記ラックバーは同期ギアボックスに保持される同期ギアにより、同期ギアボックスに対して対称に同距離移動可能とした転舵機構が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０４−２６２９７１号公報
【特許文献２】特許第４６３５７５４号公報
【特許文献３】実用新案登録第２６００３７４号公報
【特許文献４】特開２００３−１２７８７６号公報
【特許文献５】特願２０１３−１５８８７６（未公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般的なアッカーマン・ジャントウ式のステアリングリンク機構によれば、通常走行時には、各車輪の回転ライン（車輪の幅方向中心線）から平面視垂直に延びた線が、車両の旋回中心に集まるので、スムーズな走行ができる。しかし、車両の横方向移動（車両が前後方向を向いた状態での横方向への平行移動）を可能とする場合、車輪を前後方向に対して９０度の方向に転舵しなければならず、そのような転舵は、ステアリングリンクの長さや他部材との干渉等の関係で困難である。仮に、左右の車輪のうち一方の車輪を９０度に操舵した場合でも、他方の車輪は一方の車輪と完全に平行にはならず、スムーズな走行が困難である。
【０００９】
また、この種の車両では、通常、主転舵車輪である前輪を車両の所定の進行方向に転舵可能であり、従転舵車輪である後輪は、車両の前後方向と平行に設定されている。このため、この車両の前輪を転舵し旋回させると、前輪と後輪とが旋回円に一致しない。したがって、低車速時には内輪差により後輪が旋回円の内側に入る姿勢で車両が旋回し、高車速時には遠心力により前輪が旋回円の内側に入る姿勢で車両が旋回することになる。すなわち、前輪を車両の進行方向である旋回方向に転舵しても、車両の姿勢を旋回方向に一致させ操向することができないという問題がある。この問題を解消すべく、前輪のみならず後輪をも転舵するようにした４輪転舵機構を備えた車両（いわゆる４ＷＳ車）が実用化されている。この車両は各車輪に転舵装置を備え、旋回時の高い走行性を確保している。
【００１０】
特許文献１に示すように、この４輪転舵機構を有する車両は、横方向移動、小回り等の特殊な走行が可能である。しかし、タイロッドの長さ、左右タイロッド間の距離、あるいは、車輪とナックルアームのなす角を変化させるアクチュエータを備えるため、アクチュエータが多く制御が複雑である。また、特許文献２は、その機構上、構造が複雑であるだけでなく、ラックバーの回転で車輪を転舵するために、多数の歯車を使用している。このため、ガタが発生しやすく、円滑に車輪の転舵をすることが困難である。
【００１１】
また、特許文献３は、後輪転舵を可能とした従来の４輪転舵機構の一例であるが、この機構だけでは、上述する同じ理由により横方向移動をすることは困難である。さらに、特許文献４はトー調整が可能であるが、車両の横方向移動、小回り等には対応できない。
【００１２】
また、特許文献５は、出願人が考案したものであり、上記特許文献１〜４の上記課題を解決したものである。このタイプのステアリング装置においては、ラックバーの所定範囲内にラックギアを形成し、このラックギアに転舵用のピニオンギアを噛み合わせることにより車輪を転舵している。ピニオンギアはラックギアの形成された範囲内でのみ回転することができ、車輪の転舵範囲は、ラックギアの形成された範囲内に対応して規制され、ラックバー移動範囲の端部においては、ピニオンギアとラックバーのラックギアが形成されていない部分とが干渉して、ピニオンギアに負荷がかかってその強度が損なわれる問題を生じ得る。
【００１３】
そこで、この発明は、ステアリングを最大転舵量まで転舵した際に、ステアリング装置に不具合が生じるのを防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、この発明においては、前輪又は後輪の左右車輪に接続され、その左右車輪を転舵するタイロッドと、前記左右車輪のタイロッドにそれぞれ接続される対のラックバーと、前記対のラックバーのそれぞれに噛み合い、一方のラックバーのラックの歯の並列方向に対する一方向への動きを他方のラックバーの他方向への動きに変換する同期ギアと、車両の本体側に固定された固定部と、前記固定部に対して前記車両の左右方向に移動する前記各ラックバーとの間に介在して、前記各ラックバーが、所定範囲を超えて左右に移動するのを規制する規制部材と、を備えたステアリング装置を構成した。
【００１５】
上記のように、固定部とラックバーの間に規制部材を介在させて、この規制部材によりラックバーの移動範囲を規制することにより、ラックバーを移動可能範囲の端部まで移動させた際に、このラックバーを移動させるギア機構には負荷がかからず、ステアリング装置の耐久性を向上させることができる。しかも、介在させる規制部材の形状（ラックバー移動方向の長さ）を変更することにより、ラックバーの移動範囲を適宜変更することができ、このような若干の変更によって、形状等の仕様が異なる様々な車種に対して、このステアリング装置を適用することができる。この固定部として、例えば、ステアリング装置のケース部や、車両のフレーム等とすることができるが、ラックバーの移動範囲を規制することができる限りにおいて、その他の部分とすることもできる。なお、規制部材は、固定部又はラックバーのいずれかに固定される。
【００１６】
前記構成においては、前記固定部と前記規制部材との間、又は前記ラックバーと前記規制部材との間に介在する緩衝部材をさらに設けた構成とするのが好ましい。
【００１７】
このように緩衝部材を設けることにより、ラックバーが移動して固定部とラックバーとの間に規制部材が挟み込まれた時に、その衝撃によって騒音が発生したり、車体に不快な振動が伝わったりするのを防止することができる。
【００１８】
前記各構成においては、前記固定部に対して前記各ラックバーを一方向に付勢可能な付勢部材をさらに備えた構成とするのが好ましい。
【００１９】
ラックバーを対とした場合、両ラックバーの間でがたつきが生じやすいという問題を生じ得る。これは、通常のラックアンドピニオン式のステアリング装置は、左右のラックバーが一体に構成されているのに対し、本文献に記載のラックバーは左右別体で構成されるとともに、この左右のラックバーがギアやクラッチ等で連結されており、このギア等の遊びががたつきを引き起こすためである。このように、固定部に対してラックバーを一方向に付勢することにより、がたつきをなくすことができるため、騒音の発生や不快な振動を抑制することができる。
【００２０】
前記付勢部材を用いる構成においては、この付勢部材を蛇腹形状のブーツとするのが好ましい。
【００２１】
このように蛇腹形状のブーツを用いることにより、簡便な構造体で、固定部に対するラックバーの付勢を容易に行うことができる。さらに、このブーツは、ラックバーを泥水や埃から保護する作用を発揮するため、ステアリング装置の良好な動作環境も確保することができる。
【００２２】
前記ブーツを用いる構成においては、前記ラックバーの移動可能範囲内に、前記ブーツが自然長となる自然長位置があり、この自然長位置を、前記車輪を直進方向とした際の前記各ラックバーの位置よりも、前記各ラックバーを左右外向きに移動した位置とするのが好ましい。
【００２３】
このように、ラックバーの移動可能範囲内にブーツの自然長位置を位置させると、移動可能範囲内のある一カ所に、ブーツによる付勢力が作用しない位置が存在し、その位置よりもラックバーの位置（先端部）が右に位置する場合と、左に位置する場合で付勢方向が反対となり、しかも自然長位置に近いことから、比較的小さな付勢力をラックバーに作用させることができる。このため、この付勢力がラックバーの移動の妨げとなるのを防止しつつ、対のラックバーのがたつきを抑制することができる。また、このブーツを自然長の近傍で伸縮させることから、ブーツに過大な負荷が作用せず、耐久性の向上を図ることもできる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明においては、前輪又は後輪の左右車輪に接続され、その左右車輪を転舵するタイロッドと、前記左右車輪のタイロッドにそれぞれ接続される対のラックバーと、前記対のラックバーのそれぞれに噛み合い、一方のラックバーのラックの歯の並列方向に対する一方向への動きを他方のラックバーの他方向への動きに変換する同期ギアと、車両の本体側に固定された固定部と、前記固定部に対して前記車両の左右方向に移動する前記各ラックバーとの間に介在して、前記各ラックバーが、所定範囲を超えて左右に移動するのを規制する規制部材と、を備えたステアリング装置を構成した。
【００２５】
このように、固定部とラックバーの間に規制部材を介在させて、この規制部材によりラックバーの移動範囲を規制することにより、ラックバーを移動可能範囲の端部まで移動させた際に、このラックバーを移動させるギア機構には負荷がかからず、ステアリング装置の耐久性を向上させることができる。しかも、介在させる規制部材を変更することにより、ラックバーの移動範囲を適宜変更することができ、このような若干の変更で形状等の仕様が異なる様々な車種に対して、このステアリング装置を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明に係るステアリング装置を用いた車両のイメージ図
【図２】この発明に係るステアリング装置を採用した車両の駆動系及び制御系の平面図を示し、（ａ）は一般車両方式、（ｂ）はステアバイワイヤ方式
【図３】この発明に係るステアリング装置の斜視図
【図４】この発明に係るステアリング装置の平面図
【図５】この発明に係るステアリング装置の側面図
【図６】図３に示すステアリング装置にブーツを設けた状態を示す平面図
【図７】図３に示すステアリング装置の内部を示す縦断面図
【図８】図３に示すステアリング装置の要部を示す縦断面図であって、（ａ）は連結機構の分離状態、（ｂ）は連結機構の結合状態
【図９】図３に示すステアリング装置の通常走行モードにおいて最大角度転舵した状態を示す一部を切り欠いた平面図であって、（ａ）ステアリング装置の全体図、（ｂ）は（ａ）の要部、（ｃ）はその要部の他例１、（ｄ）はその要部の他例２
【図１０】図９（ａ）に示すステアリング装置にブーツを設けた状態を示す平面図
【図１１】図１０に示すステアリング装置を横方向移動モードとした状態を示す平面図
【図１２】図２に示す車両の通常走行モードを示す平面図
【図１３】図２に示す車両の小回りモードを示す平面図
【図１４】図２に示す車両のその場回転モードを示す平面図
【図１５】図２に示す車両の横方向移動モードを示す平面図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
この発明に係る車両の全体構成、ステアリング装置の詳細、及び車両の走行モードについて、図面を用いて順次説明する。
【００２８】
（１）車両の全体構成について
この発明に係る車両の制御方法は、例えば、図１に示す車両に採用される。この車両は、２人乗車（横並び二人乗り）の超小型モビリティであり、図２（ａ）（ｂ）に示す転舵機構の駆動系及び制御系を備えている。図２（ａ）に示す構成（一般車両方式）においては、前輪は、ステアリング２の回転操作によって回転するステアリングシャフト３、又は前記回転操作に伴って作動するモータ等のアクチュエータ３１によって転舵し、後輪は、前記回転操作に伴って作動するモータ等のアクチュエータ３１によって転舵する。また、図２（ｂ）に示す構成（ステアバイワイヤ方式）においては、前輪及び後輪のいずれも、ステアリング２の回転操作に伴って作動するモータ等のアクチュエータ３１によって転舵する。
【００２９】
いずれの方式においても、ステアリング２の回転操作に伴う回転がステアリング装置１０、２０のピニオン軸６１（図７、図８（ａ）（ｂ）参照）に伝えられ、このピニオン軸６１の回転によって転舵がなされる。この実施形態においては、前後輪ｗともにこの発明に係るステアリング装置１０、２０が採用されているが、前後輪のいずれか一方のみに、このステアリング装置１０、２０を採用する構成とすることもできる。
【００３０】
前輪の左右輪ＦＬ、ＦＲ及び後輪の左右輪ＲＬ、ＲＲには、タイロッド１２、２２を介して、ステアリング装置１０、２０がそれぞれ連結されている。ステアリング２に接続されたステアリングシャフト３の軸周りの回転操作、又はアクチュエータ３１の駆動によってステアリング装置１０、２０を駆動することによって、左右の車輪ｗを同方向又は逆方向に転舵することができる。このステアリング装置１０、２０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）で制御される。車両１の各車輪ｗにはインホイールモータＭが設けられており、全ての車輪ｗが駆動輪として機能する。
【００３１】
前輪と後輪の各ステアリング装置１０、２０には、左右の車輪ｗを転舵するために２つのラックバーが備えられている。以下、前輪及び後輪ともに、車両１の前後方向に対して左側の車輪ｗに接続されるラックバーを第一ラックバー５３と、右側の車輪ｗに接続されるラックバーを第二ラックバー５４と称する。この２つのラックバー５３、５４は互いに平行に伸びている。なお、図２（ａ）（ｂ）において、左向きの矢印が示している方向が車両１の前方である。後述する図１２〜図１５においても同様である。
【００３２】
前輪又は後輪の左右車輪ｗには、それぞれタイロッド１２、２２を介して各ラックバー５３、５４の接続用部材１１、２１が接続されている。タイロッド１２、２２と車輪ｗとの間には、適宜ナックルアーム等の各種部材が介在することもある。なお、図１では、超小型モビリティを例に挙げて示したが、このステアリング装置１０、２０は、小型車両だけでなく種々のタイプの車両に適用することができる。
【００３３】
（２）ステアリング装置について
上記の車両１に搭載されるステアリング装置１０、２０の外観を図３から図６に、その内部構造を図７、図８に、その作動状態を図９から図１１に示す。なお、図３から図６は、通常走行モードにおいて車輪ｗを直進とした状態、図９（ａ）〜（ｄ）、図１０は通常走行モードにおいて車輪ｗを左右同方向に転舵した状態、図１１は、横方向移動モードとした状態をそれぞれ示している。
【００３４】
第一ラックバー５３と第二ラックバー５４は、図３等に示すように、各ステアリング装置１０、２０において、車両１の直進方向（前後方向）に対して左右方向に延びるラックケース５０内に収容されている。ラックケース５０は車両１の図示しないフレーム（シャーシ）に支持されている。両ラックバー５３、５４の車両側面側の端部には、ラックケース５０に臨む規制部材７０が設けられている。この規制部材７０は、通常走行モードで最大角度転舵した際にラックケース５０に当接する。以下において、ラックケース５０の規制部材７０が当接する部分のことを適宜、固定部７１と称する。
【００３５】
両ラックバー５３、５４及びラックケース５０（固定部７１）には、それぞれ嵌合溝５３ｃ、５４ｃ、５０ａが形成されている。そして、両ラックバー５３、５４に形成された嵌合溝５３ｃ、５４ｃに、両ラックバー５３、５４をラックケース５０に対して一方向に付勢する付勢部材７２としての機能を有する、蛇腹状のブーツ（以下、付勢部材と同じ符号７２を付する）の一端側が、ラックケース５０に形成された嵌合溝５０ａにブーツ７２の他端側がそれぞれ嵌め込まれる。このブーツ７２を取り付けた状態を図６に示す。このブーツ７２は、両ラックバー５３、５４周囲の密閉性を確保して、ステアリング装置１０、２０内への雨水、泥水、塵等の異物の侵入を防ぐとともに、ステアリング装置１０、２０からのグリースの流出を防止する機能を備えている。なお、図３から図５においては、ステアリング装置１０、２０の構造を見やすくするため、ブーツ７２を取り外した状態を示している。
【００３６】
第一ラックバー５３と第二ラックバー５４は、ラックケース５０内を車両１の直進方向に対して左右同方向に同距離だけ同時に移動可能となっている。この動作は、運転者が行うステアリング２の操作に基づく、ステアリングシャフト３の回転力をその駆動力とする。このステアリングシャフト３の回転力を通常転舵用アクチュエータ（モータ）３１（図２（ａ）（ｂ）参照）でアシストすることもできる。左右のタイロッド１２、１２が車輪ｗ側のナックル又はインホイールモータＭ（図２（ａ）等参照）に連結され、この両ラックバー５３、５４の動作により、通常走行時、左右車輪ｗを左右同方向に同時に転舵させることができる。
【００３７】
図７、図８（ａ）（ｂ）に示すピニオンギア６５には、上述したように、ステアリングシャフト３（図２（ａ）参照）、もしくは、ステアリング２の回転動作によって作動するモータ等のアクチュエータ３１（図２（ｂ）参照）が、歯車等の伝達機構を介して接続される。ピニオン軸６１には、一体もしくは一体に回転可能に第一ピニオンギア６２が結合されるとともに、この第一ピニオンギア６２と同軸に第二ピニオンギア６５が設けられている。第一ピニオンギア６２は第一ラックバー５３と、第二ピニオンギア６５は第二ラックバー５４とそれぞれ噛み合っている。
【００３８】
第一ピニオンギア６２と第二ピニオンギア６５の間には、両ピニオンギア６２、６５を回転方向に結合又は分離する連結機構６３が設けられている。図８（ａ）は連結機構６３が分離した状態、図８（ｂ）は連結機構６３が結合した状態を示している。
【００３９】
ステアリング装置１０、２０は、図７に示すように、それぞれラックバー動作手段６０を備えている。このラックバー動作手段６０は、車両１の直進方向に対する左右方向、すなわち、両ラックバー５３、５４の移動可能方向（ラックの歯の並列する方向）に沿って、第一ラックバー５３と第二ラックバー５４を互いに反対方向（相反する方向）へ同距離だけ同時に移動させる機能を有する。
【００４０】
ラックバー動作手段６０は、図７に示すように、第一回転軸（ピニオン軸）６１と、第一回転軸６１と一体もしくは結合された第一ピニオンギア６２と、第一回転軸６１と同軸上に配置される第二回転軸６４と、その第二回転軸６４に一体回転可能に取り付けられた第二ピニオンギア６５と、第一ラックバー５３に形成された同期用ラックギア５３ａと、第二ラックバー５４に形成された同期用ラックギア５４ａと、両同期用ラックギア５３ａ、５４ａにそれぞれ噛み合う第一同期ギア５５と、第一同期ギア５５と噛み合う第二同期ギア５６と、第一ラックバー５３に形成した第一ピニオンギア６２と噛み合う転舵用ラックギア５３ｂと、第二ラックバー５４に形成した第二ピニオンギア６５と噛み合う転舵用ラックギア５４ｂと、両ピニオンギア６２、６５の軸周りの回転を接離する連結機構６３と、を備える。
【００４１】
第一同期ギア５５は、ラックバー５３、５４のラックの歯の並列方向に沿って一定の間隔で並列する三つのギア５５ａ、５５ｂ、５５ｃからなる。図８（ａ）に示すように、連結機構６３による第一及び第二ピニオンギア６２、６５の連結を分離状態としつつ、第一ラックバー５３をラックバー動作手段６０から入力された駆動力によって、そのラックの歯の並列方向に対して一方向へ動かすと、その動きが第二ラックバー５４の他方向への動きに変換される。
【００４２】
第一同期ギア５５の隣り合うギア５５ａ、５５ｂ間、ギア５５ｂ、５５ｃ間には、それぞれ、第二同期ギア５６を構成するギア５６ａ、５６ｂが配置されている（図７参照）。第二同期ギア５６は、第一ラックバー５３の同期用ラックギア５３ａや第二ラックバー５４の同期用ラックギア５４ａには噛み合わず、第一同期ギア５５にのみ噛み合っている。第二同期ギア５６は、第一同期ギア５５の３つのギア５５ａ、５５ｂ、５５ｃを、同方向に同角度だけ動かすためのものである。この第二同期ギア５６によって、第一ラックバー５３と第二ラックバー５４は、スムーズに相対移動することが可能となる。
【００４３】
第一ピニオンギア６２に噛み合う転舵用ラックギア５３ｂ、第二ピニオンギア６５に噛み合う転舵用ラックギア５４ｂは、各ラックバー５３、５４を、車両１のフレームに対して、前記ラックの歯の並列方向に沿って移動させるための駆動力の入力手段として機能する。
【００４４】
同期用ラックギア５３ａ、５４ａと転舵用ラックギア５３ｂ、５４ｂは、一体に構成してもよいし、それぞれ別体で形成して、ボルト等の固定手段で一体に固定したものとしてもよい。
【００４５】
車両１の走行モードを通常走行モード（図１、図２）から、後述するその場回転モード又は横方向移動モード（図１４、図１５）に切り替えるためには、連結機構６３を分離した後、ラックバー動作手段６０からの駆動力の入力により、第一ラックバー５３を一方向に移動する。すると、第二ラックバー５４には、第一ラックバー５３と第二ラックバー５４の両方に噛み合っている第一同期ギア５５を介してその力が伝達され、この第二ラックバー５４は、第一ラックバー５３と逆方向に同距離だけ同時に移動させることができる。
【００４６】
ラックバー動作手段６０は、運転者が行うステアリング２の回転動作から、歯車等の伝達機構を介して第二ピニオンギア６５にトルク伝達される。このように、運転者が行うステアリング２の回転動作に伴って、第二ピニオンギア６５をギア等の伝達機構を介して回転させる代わりに、運転者が行うステアリング２の回転動作に連動して動作するモード切替用アクチュエータ３２の駆動力によって、又は、車両１が備えるモード切替手段４２の操作に連動して動作するモード切替用アクチュエータ３２の駆動力によって、第一回転軸６１側へ回転が伝達されるように切り替えることもできる。
【００４７】
このラックバー動作手段６０の第一ピニオンギア６２と第二ピニオンギア６５との間には、互いに結合及び分離が可能な連結機構６３が設けられている。この連結機構６３は、第一回転軸６１と第二回転軸６４とを相対回転可能な状態（分離状態(図８（ａ）参照)）と相対回転不能な状態（結合状態（図８（ｂ）参照））とに切り替える機能を有する。
【００４８】
連結機構６３は、図８（ａ）（ｂ）に示すように、第二回転軸６４側の固定部６３ｂと、第一回転軸６１側の移動部６３ａを備える。移動部６３ａは、図示しないバネ等の弾性部材によって固定部６３ｂ側へ押し付けられ、連結機構６３の固定部６３ｂ側の凹部６３ｄに、移動部６３ａ側の凸部６３ｃが結合することで、両回転軸６１、６４が一体に回転可能となっている（図８（ｂ）参照）。なお、凹凸の形成部位を反対にして、固定部６３ｂ側に凸部６３ｃを、移動部６３ａ側に凹部６３ｄを設けてもよい。
【００４９】
図示しないプッシュソレノイドなどの駆動源からの外部入力によって、連結機構６３の固定部６３ｂに対して、移動部６３ａを軸方向に移動させ、固定部６３ｂと移動部６３ａとの連結を分離することで、第一回転軸６１と第二回転軸６４は独立して回転する。すなわち、第一ピニオンギア６２と第二ピニオンギア６５は、それぞれが独立して回転可能となる（図８（ａ）参照）。
【００５０】
連結機構６３の分離により第一ピニオンギア６２、第二ピニオンギア６５が相対回転可能なとき（図８（ａ）参照）、第一ピニオンギア６２は第一ラックバー５３に噛合しており、第二ピニオンギア６５は第二ラックバー５４に噛合している。さらに、第一ラックバー５３と第二ラックバー５４は、第一同期ギア５５によって噛合されている。このとき、第二ピニオンギア６５に回転力を入力すると、第一ラックバー５３がラックの歯の並列方向、すなわち、車両の左右方向に沿って横方向（一方向）へ移動する。第一ラックバー５３が横方向に移動すると、第一同期ギア５５が回転し、第二ラックバー５４が第一ラックバー５３と反対方向（他方向）へ同距離だけ同時に移動する。このとき、第二ピニオンギア６５は第二ラックバー５４の移動により自由に回転している。
【００５１】
その一方で、連結機構６３を結合して（図８（ｂ）参照）、対のラックバー５３、５４が一体に左右方向へ動く状態とした上で、運転者がステアリング２を操作することにより、左右車輪ｗを同方向へ同時に転舵させることができる。なお、このときは、第一ラックバー５３と第二ラックバー５４が一体に動くため、第一同期ギア５５は回転しない。
【００５２】
モード切り替え時には、モード切替用アクチュエータ３２（図２（ａ）（ｂ）参照）の駆動力が、第二ピニオンギア６５の回転を通じて第二ラックバー５４に入力されるようになっている。なお、モード切替用アクチュエータ３２の駆動力が第二ピニオンギア６５の回転を通じて第二ラックバー５４に入力される際は、そのステアリングシャフト３の回転がステアリング２に伝達されないようにしてもよいし、その伝達を許容するようにしてもよい。
【００５３】
さらに、モード切替用アクチュエータ３２の役割を、通常転舵用アクチュエータ３１が兼ねることも可能である。すなわち、通常転舵用アクチュエータ３１が、モード切り替え時において、ステアリングシャフト３を介して第一回転軸６１に回転を入力するようにしてもよい。また、モード切替用アクチュエータ３２の役割を、各車輪ｗに設けられたインホイールモータＭの駆動力によって代用することもできる。
【００５４】
図９（ａ）に示すように、第一ラックバー５３及び第二ラックバー５４のラックケース５０に臨む端面側には、各ラックバー５３、５４と一体に、規制部材７０が設けられている。通常走行モードにおいてステアリング装置１０、２０が最大角度転舵された際に、この規制部材７０が、車体側に固定された固定部７１として機能するラックケース５０に当接することにより、ピニオンギア６２、６５の回転範囲を転舵用ラックギア５３ｂ、５４ｂの形成された範囲内に規制することができ、ピニオンギア６２、６５とラックバー５３、５４の転舵用ラックギア５３ｂ、５４ｂが形成されていない部分とが干渉して、ピニオンギア６２、６５の強度が損なわれるのを防止することができる。この規制部材７０のラックバー５３、５４の移動方向の幅は、車体の形状に対応して適宜変更することができる。また、この規制部材７０をラックバー５３、５４とは別の部材とし、ボルト等の部材を用いてラックバー５３、５４に固定する構成とすることができる。この規制部材７０を、ラックバー５３、５４側ではなく、固定部７１側に設ける構成とすることもできる。
【００５５】
図９（ｂ）に、図９（ａ）の要部拡大図を示す。固定部７１には、緩衝部材７３を受ける凹状の受け部７４が形成され、緩衝部材７３が設けられている。この緩衝部材７３は、樹脂やゴム等の弾性を有する素材で形成される。この緩衝部材７３のラックバー５３、５４の移動方向の長さは、受け部７４の深さよりもわずかに長くなっており、ラックバー５３、５４を最大転舵角度まで転舵した際に、まず緩衝部材７３が受け部７４に当接し、その後に規制部材７０と固定部７１が当接して、転舵角度の規制がなされる。このように緩衝部材７３を設けることにより、規制部材７０と固定部７１が当接した際の衝撃によって騒音が発生したり、車体に不快な振動が伝わったりするのを防止することができる。
【００５６】
あるいは図９（ｃ）に示すように、ステアリング装置１０、２０に設けられるブーツ７２と緩衝部材７３とを一体化した構成とすることもできる。ブーツ７２を用いる構成においては、規制部材７０と固定部７１の当接近傍において、このブーツ７２によって、この規制部材７０と固定部７１とを互いに離間させる方向に付勢力を作用させることができる。この場合、図９（ｄ）に示すように、規制部材７０と固定部７１との間に介在する緩衝部材７３を省略した構成とすることもできる。緩衝部材７３を用いなくても、ブーツ７２の付勢力によって、規制部材７０と固定部７１が当接したときの衝撃を緩和することができるためである。
【００５７】
図１０に示すように、通常走行モードにおいて、左右車輪ｗを一方に最大角度転舵すると、一方のブーツ７２が最も縮んだ状態となる。この縮んだブーツ７２の長さをＬ１とする。これに対し、図１１に示すように、走行モードを横方向移動モードに切り替えると、両ブーツ７２が最も伸びた状態となる。この伸びたブーツ７２の長さをＬ２とする。ブーツ７２の自然長（外力が作用していない状態での単体の長さ）をＬ３とすると、その自然長Ｌ３は、Ｌ３≒（Ｌ１＋Ｌ２）／２で表すことができる。この式は、ラックバー５３、５４の移動可能範囲内に、ブーツ７２が自然長Ｌ３となる自然長位置が存在することを意味する。
【００５８】
この実施形態においては、ブーツ７２が自然長Ｌ３となる自然長位置は、通常走行モードで車輪ｗを直進方向とした際の各ラックバー５３、５４の位置よりも、各ラックバー５３、５４の左右外側（ラックケース５０から離れる向き）の位置となるように構成している。すなわち、通常走行モードで車輪ｗを直進方向としたときのブーツ７２の長さをＬ４としたとき、Ｌ４＜Ｌ３なる関係が成立し、通常走行モードで車輪ｗを直進方向としたときに、左右のラックバー５３、５４には、ラックケース５０から遠ざかる方向の付勢力が作用していることになる。この付勢力により、ラックバー５３、５４は一方向に押し付けられた状態となっており、対のラックバー５３、５４に介在するギア等に遊びがあったとしても、この遊びに起因するラックバー５３、５４と固定部７１との間のがたつきを解消することができる。このため、騒音の発生や不快な振動を抑制することができる。
【００５９】
車輪ｗを直進方向とした状態から、ステアリング２を一方向に回転させて、図１０に示すように両ラックバー５３、５４を移動すると、第一ラックバー５３側（本図では見えないが、左側のラックバー）のブーツ７２は縮み、第二ラックバー５４側（本図では見えないが、右側のラックバー）のブーツ７２は伸びた状態となる。このブーツ７２によって第一ラックバー５３には、常にラックケース５０から遠ざかる方向の付勢力が作用している。これに対し、ブーツ７２によって第二ラックバー５４には、車輪ｗの直進状態においてはラックケース５０から遠ざかる方向の付勢力が作用する一方で、伸び量が大きくなってブーツ７２の自然長Ｌ３を超えると、逆にラックケース５０に近付く方向の付勢力が作用する。すなわち、第一ラックバー５３及び第二ラックバー５４のいずれにも、ラックケース５０から遠ざかる方向又は近付く方向の付勢力が、ブーツ７２が自然長Ｌ３となったときを除いて常に作用しており、この付勢力によって、両ラックバー５３、５４が車輪ｗの直進方向位置にあるときと同様に、ラックバー５３、５４と固定部７１との間のがたつきを解消することができる。
【００６０】
（３）車両の走行モードについて
以下、上記項目（１）において説明した車両１の主な走行モードについて説明する。
【００６１】
（通常走行モード）
通常走行モードを図１２に示す。図２（ａ）（ｂ）に示す直進状態の車輪位置で、前輪のステアリング装置１０の第一ラックバー５３と第二ラックバー５４を一体移動可能な状態、つまり連結機構６３が結合した状態（図８（ｂ）参照）とする。この状態でステアリング２を操作すると、ステアリング装置１０のラックケース５０内で第一ラックバー５３と第二ラックバー５４が一体になって左右方向に移動する。
【００６２】
ステアリング装置１０の第一ラックバー５３が、通常転舵用アクチュエータ３１の駆動力又はステアリング２の操作によって、左右一方向に動くことで、第二ラックバー５４も一体に同方向に同距離動いて、前輪の左右車輪ｗが同方向に所定の角度だけ転舵される。すなわち、２つのラックバー５３、５４を完全に一体固定することで、通常の車両１と同等の走行が可能となり、運転者のステアリング２の操作により、直進、右折、左折等の各場面に応じた必要な転舵を自在に行うことができる。左右の前輪を最大角度転舵した際に、図９（ａ）等で示したように規制部材７０と固定部７１が当接して、転舵角度の規制作用が発揮され、ステアリング装置１０、２０の保護を図ることができる。なお、図１２は左右の前輪を右方向に転舵した状態を示す。
【００６３】
（小回りモード）
小回りモード（いわゆる４ＷＳ車）を図１３に示す。図１２に示す前輪のステアリング装置１０の動作に加え、後輪のステアリング装置２０のラックケース５０によって保持された第一ラックバー５３と第二ラックバー５４を一体移動可能な状態、つまり、連結機構６３によって、第一ピニオンギア６２と第二ピニオンギア６５を互いに結合した状態とする（図８（ｂ）参照）。前輪と同じく、車両１のフレームに取り付けられたラックケース５０内の対のラックバー５３、５４は、通常転舵用アクチュエータ３１の駆動力によって、左右同方向に同距離移動し、左右の車輪ｗは前輪の転舵方向とは逆位相となる同じ方向（前輪が右転舵のときは、後輪は左転舵）に所定角度転舵する。図１３に示すように前後輪を転舵することにより、通常走行モード時よりも、さらに回転半径の小さい小回りが可能となる。この小回りモードにおいても、左右の前後輪を最大角度転舵した際に、図９（ａ）等で示したように規制部材７０と固定部７１が当接して、転舵角度の規制作用が発揮され、ステアリング装置１０、２０の保護を図ることができる。なお、図１３は車両１を右方向に小回り可能に転舵した状態を示す。
【００６４】
（その場回転モード）
その場回転モードを図１４に示す。通常走行モードからその場回転モードへの切り替えは、図２（ａ）（ｂ）に示す直進状態の車輪位置で、前後輪のステアリング装置１０、２０のラックケース５０によって保持された第一ラックバー５３と第二ラックバー５４を左右逆方向に移動可能な状態、つまり、連結機構６３を分離した状態とした上で行う（図８（ａ）参照）。この状態で、通常転舵用アクチュエータ３１又はモード切替用アクチュエータ３２の駆動力又はステアリング２の操作によって第一回転軸６１を回転すると、車両１のフレームに取り付けられたラックケース５０内の対のラックバー５３、５４は、左右逆方向に同距離移動し、左右の車輪ｗは逆方向に所定角度転舵する。
【００６５】
第一ラックバー５３と第二ラックバー５４を互いに逆方向に移動させ、図１４に示すように、前後４つの車輪ｗすべての中心軸がほぼ車両中心を向く位置で、連結機構６３を結合固定させる（図８（ｂ）参照）。４つの車輪ｗすべての中心軸がほぼ車両中心を向いているため、それぞれの車輪ｗに備えられたインホイールモータＭの駆動力によって、車両中心がその場所で一定の状態（又はほぼ移動しない状態）を維持しながら向きを変える、いわゆるその場回転が可能となる。その場回転モードにおいても、ブーツ７２によって固定部７１に対してラックバー５３、５４を一方向に付勢することができ、がたつきをなくして騒音の発生や不快な振動を抑制することができる。
【００６６】
なお、図１４には、それぞれの車輪ｗにインホイールモータＭを装備した構成を示しているが、少なくとも１つの車輪ｗにインホイールモータＭが装備され、その一つのインホイールモータＭが作動すれば、その場回転が可能である。
【００６７】
（横方向移動モード）
横方向移動モードにおける各車輪ｗの転舵状態を図１５に示す。通常走行モードから横方向移動モードへの切り替えは、まず、連結機構６３を分離し（図８（ａ）参照）、前後４つの車輪ｗすべてが直進方向に対して９０度の方向（車両１の直進方向に対する左右方向）へ向くように、モード切替用アクチュエータ３２から、歯車等の伝達機構を介して第二ピニオンギア６５へ回転を入力することによって、ステアリング装置１０、２０内の第一ラックバー５３と第二ラックバー５４を反対方向へ移動させる。そして、車輪ｗが前記９０度となった位置で連結機構６３を結合させて（図８（ｂ）参照）、対のラックバー５３、５４を固定する。
【００６８】
このように連結機構６３を結合させた状態で、ステアリング装置１０、２０内の第一ラックバー５３と第二ラックバー５４を、通常転舵用アクチュエータ３１の駆動力又はステアリング２の操作によって、直進方向に対して一体に左右方向へ移動させることで、車輪ｗの向き（タイヤ角度）を微調整することが可能となる。横方向移動モードにおいても、ブーツ７２によって固定部７１に対してラックバー５３、５４を一方向に付勢することができ、がたつきをなくして騒音の発生や不快な振動を抑制することができる。
【００６９】
上記の通常走行モードと小回りモード等の特殊走行モードとの間の切り替えは、運転席付近に設けられたモード切替手段４２を、運転者が操作することによって行うことができる。
【００７０】
この発明では、前輪又は後輪の左右車輪ｗに接続され、その左右車輪ｗを転舵するタイロッド１２、２２と、左右車輪ｗのタイロッド１２、２２にそれぞれ接続される対のラックバー５３、５４と、対のラックバー５３、５４のそれぞれに噛み合い、一方のラックバー５３のラックの歯の並列方向に対する一方向への動きを他方のラックバー５４の他方向への動きに変換する同期ギア５５と、車両１の本体側に固定された固定部７１と、固定部７１に対して車両１の左右方向に移動する各ラックバー５３、５４との間に介在して、各ラックバー５３、５４が、所定範囲を超えて左右に移動するのを規制する規制部材７０と、を備えたステアリング装置１０、２０を構成した。
【００７１】
このように、固定部７１とラックバー５３、５４の間に規制部材７０を介在させて、この規制部材７０によりラックバー５３、５４の移動範囲を規制することにより、ラックバー５３、５４を移動させるギア機構には負荷がかからず、ステアリング装置１０、２０の耐久性を向上させることができる。しかも、介在させる規制部材７０を変更することにより、ラックバー５３、５４の移動範囲を適宜変更することができ、このような若干の変更で形状等の仕様が異なる様々な車種に対して、このステアリング装置１０、２０を適用することができる。
【００７２】
なお、上記の実施形態はあくまでも一例であって、ステアリング２を最大転舵量まで転舵した際に、ステアリング装置１０、２０に不具合が生じるのを防止する、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、ステアリング装置１０、２０を構成する部材の形状や配置等を適宜変更することが許容される。
【符号の説明】
【００７３】
１  車両
１２、２２  タイロッド
５３、５４  ラックバー
５５  同期ギア
７０  規制部材
７１  固定部
７２  付勢部材（ブーツ）
７３  緩衝部材
ｗ  車輪
【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】
2016124475.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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