本發明涉及具備對車輪進行驅動以及使車輪轉向的驅動轉向模塊的車輛，特別是涉及抑制伴隨著轉向而產生外傾角的結構。

背景技術：

在通常的車輛中，對轉向銷軸設定轉向銷角(從車輛前方觀察轉向銷軸時的、相對于鉛垂方向的傾角)以及轉向銷后傾角(從車輛側方觀察轉向銷軸時的、相對于鉛垂方向的傾角)，利用在使車輪轉向時產生的外傾角(在從車輛前方觀察車輪時，車輪縱向的中心線與垂線之間的夾角)來提高車輛的直進穩定性。但是，由于因設定轉向銷角而產生的外傾角δ，如圖13的(a)、(b)所示，在轉向時，車輪w成為向其寬度方向的一側傾斜的狀態(負外傾(本圖(a))或者正外傾(本圖(b))的狀態)，有時容易與車輛的車身或穩定器等部件干涉。

由于該外傾角δ存在車輪w的轉向角越大則越大的傾向，因此，為了防止車輪w與車身等之間的干涉，需要將該轉向角限制在規定范圍內或者增大車輪罩。結果，產生如下問題：最小轉彎半徑變大而轉小彎性能受損、且難以實現車輛的小型化。

另外，還會產生如下問題：因車輪w向其寬度方向的一側傾斜而導致車輪w產生不均勻磨損，或者因車輪w與路面的接地面變化而車輛的高度上下浮動從而導致車輪w的轉向操縱力變大，轉向操作性降低。

因此，例如，在下述專利文獻1中，將轉向銷角(參照本發明附圖的圖1中的標記θ)或主銷后傾(Caster trail)(從車輛側面觀察的、轉向銷軸地上交接點與輪胎的接地中心之間的距離(參照本發明附圖的圖3中的標記c))中的至少一方設為大致0度(轉向銷角)或者0mm(主銷后傾)，從而抑制車輪轉向時的外傾角δ的產生。另外還具備車輛運行情況檢測單元和電動轉向操縱裝置，使得能夠附加轉向操縱扭矩，由此來提高車輛的運動性能以及轉向操縱性能。

專利文獻1：日本特許第3076541號公報

在專利文獻1所記載的結構中，雖然能夠抑制外傾角的產生，但另一方面，通過將轉向銷角設為0度等，存在車輛的行駛穩定性受損的可能性。另外，存在如下問題：在附加轉向操縱扭矩時容易產生延遲，不適合高速行駛時等那樣要求高響應性的運轉狀況。

技術實現要素：

因此，本發明的課題在于防止伴隨著車輪的轉向產生外傾角從而導致轉向角受到限制或者轉向操作性降低。

為了解決上述的課題，本發明提供一種車輛，具備使車輪朝左右相同方向或相反方向轉向的轉向模塊，上述車輛的特征在于，將轉向銷后傾角設定在相對于轉向銷角±3度的范圍內。

例如，在轉向銷角為5度的情況下，若使車輪繞轉向銷軸從直進狀態起轉向90度，則產生與該轉向銷角相同大小(5度)的外傾角。對于這樣通過轉向而產生的外傾角，若對該車輪預先設定轉向銷后傾角，則外傾角與轉向銷后傾角之間相互抵消，因此能夠盡可能地防止在轉向后產生外傾角。理想情況下，優選通過使轉向銷角與轉向銷后傾角相同而使在轉向后產生的外傾角大致為0度，但通過將轉向銷后傾角設定在相對于轉向銷角±3度的范圍內，能夠將外傾角的產生抑制在能夠防止車輪與車身等之間的接觸、且能夠防止伴隨著轉向而車輛的高度上下浮動的程度。因此，即便在使車輪大幅轉向的情況下，也能夠確保良好的轉向操作性。

若偏離上述的角度范圍，則無法利用轉向銷后傾角抵消外傾角，無法將該外傾角抑制在允許范圍內，因此并不優選。

若通過轉向模塊使左右的車輪朝左右相反方向轉向，則左右的車輪成為車身的中央側逐漸擴展的八字形，但在使前后各自的左右車輪分別同樣地轉向的情況下，針對將車輛的前后以等分的方式剖切的垂直平面與將車輛的左右以等分的方式剖切的垂直平面雙方，車輛的懸架構造(上臂、下臂、轉向銷角、轉向銷偏移量、轉向銷后傾角等)全部形成為對稱的配置。通過具有這樣的對稱性，在切換成特殊行駛模式時，各車輪的位置或傾斜全部相同，車身不傾斜，能夠確保穩定的狀態。另外，能夠在車輛的前后以及左右將各臂的形狀形成為相同的設計，也能夠實現構造的簡化。

并且，通過確保良好的轉向操作性從而使得能夠以較小的轉向力進行轉向，不對用于進行轉向的馬達或動力傳遞用的齒輪類要求大的驅動力。因此，能夠實現該轉向模塊的小型輕量化。

在上述結構中，優選形成為前后車輪中的至少一方的左右車輪由設置于該車輪內的輪內馬達驅動的結構。

通過采用輪內馬達作為車輪的驅動模塊，不需要在通常的車輛中設置的發動機。由于不需要發動機，因此能夠使車輪罩向本來搭載發動機的空間擴張，能夠增大車輪的最大轉向角。

在上述結構中，優選將上述轉向銷角形成在4度以上10度以下的范圍內。

通過將轉向銷角形成在該角度范圍內，能夠確保車輛通常行駛時的行駛穩定性，并且能夠抑制轉向時的車輛的高度的上下浮動。在轉向銷角小于4度時，通常行駛時的直進性降低，在大于10度時，即便設定轉向銷后傾角，轉向時的車輛的上下浮動也增大而轉向操作性受損，因此并不優選。

在上述各結構中，優選形成為上述轉向模塊能夠使上述車輪相對于直進方向轉向90度的結構。

這樣，通過將車輪的可轉向角度形成為比通常的車輛大的90度，不僅能夠將車輛的行駛模式設定為通常行駛模式，還能夠切換為車輪的轉向角比通常的轉向大時的原地旋轉模式或使車輪旋轉90度的橫向移動模式等特殊行駛模式。

在上述各結構中，優選形成為如下結構，上述轉向模塊具備：成對的齒桿，使左右的上述車輪朝左右轉向；以及齒桿動作單元，使上述成對的齒桿朝相同方向或相反方向等距離地移動，上述齒桿動作單元具備：同步齒輪，與上述成對的齒桿分別嚙合，將一方的齒桿的相對于齒條的齒的排列方向朝一個方向的運動轉換成另一方的齒桿的朝另一方向的運動；第一小齒輪，與上述一方的齒桿嚙合；第二小齒輪，與上述另一方的齒桿嚙合；以及連結機構，使上述第一小齒輪與上述第二小齒輪之間結合或者分離。

在通常行駛模式中，通過使上述連結機構結合，將成對的齒桿一體固定，能夠與現有的轉向操作同樣地使左右車輪朝相同相位轉向。另一方面，在橫向移動模式或原地旋轉模式等特殊行駛模式中，通過使上述連結機構分離而使成對的齒桿向不同的方向移動，能夠使左右車輪朝相反相位轉向。

在本發明中提供一種車輛，具備使車輪朝左右相同方向或相反方向轉向的轉向模塊，其特征在于，將轉向銷后傾角設定在相對于轉向銷角±3度的范圍內。若像這樣預先設定轉向銷后傾角，則外傾角與轉向銷后傾角之間相互抵消，因此，能夠防止轉向角由伴隨著車輪的轉向而產生的外傾角限制或者轉向操作性降低。

附圖說明

圖1是示出本發明所涉及的車輪的懸架構造的縱剖視圖。

圖2是示出本發明所涉及的車輪的懸架構造的其他例子的縱剖視圖。

圖3是左側前輪的側視圖。

圖4是使車輪轉向90度時的側視圖(實施例)。

圖5是使車輪轉向90度時的側視圖(比較例)。

圖6是示出在前輪搭載有轉向模塊的結構的立體圖。

圖7是圖6所示的轉向模塊的縱剖視圖。

圖8是示出連結機構的主視圖，(a)是結合狀態，(b)是分離狀態。

圖9是在圖6所示的結構中切換成橫向移動模式時的立體圖。

圖10是示出繞轉向銷軸的轉向角的大小與輪胎陷入地面的輪胎陷入量之間的關系的計算結果的圖(轉向銷角為6度的情況)。

圖11是示出繞轉向銷軸的轉向角的大小與輪胎陷入地面的輪胎陷入量之間的關系的計算結果的圖(轉向銷角為8度的情況)。

圖12是示出繞轉向銷軸的轉向角的大小與輪胎陷入地面的輪胎陷入量之間的關系的計算結果的圖(轉向銷后傾角為0度的情況)。

圖13是示出在車輪產生的外傾角的側視圖，(a)是負外傾角，(b)是正外傾角。

具體實施方式

基于附圖對本發明的實施方式進行說明。圖1示出從車輛的前方觀察在車輪內內置有驅動模塊1(輪內馬達)的車輪w的懸架構造的縱剖視圖。該車輪w采用雙叉臂構造。連結結合上臂2和車輪w的上臂球窩接頭3以及結合下臂4和車輪w的下臂球窩接頭5的直線與沿鉛垂方向延伸的垂線之間的夾角是轉向銷角(參照本圖中的標記θ)。在車輪w連接有安裝于后述的轉向模塊6，并使該車輪w朝左右轉向的轉向橫拉桿7。

驅動模塊1(輪內馬達)包括：產生驅動力的驅動馬達M；對來自驅動馬達M的旋轉進行減速的減速器R；以及將來自減速器R的旋轉傳遞至車輪w的車輪用軸承B。驅動馬達M是徑向間隙方式的同步型或感應型的交流馬達，由未圖示的逆變裝置根據搭載于車輛的進行汽車整體的控制的電子控制單元即主ECU的指令控制。減速器R采用行星齒輪減速機構。車輪用軸承B采用多列角接觸球軸承單元。在本圖中，示出了采用具備使用了行星齒輪機構的減速器R的輪內馬達1的例子，但也能夠采用其他形態的減速器或者直接驅動式的輪內馬達。

圖2示出從車輛的前方觀察未內置驅動模塊1且采用了通常的轉向節的車輪w的懸架構造的縱剖視圖。該車輪w也與圖1所涉及的結構同樣采用雙叉臂構造。若將上臂2、下臂4、轉向銷角θ等的幾何構造形成為與圖1所涉及的結構相同，則例如也能夠以前輪采用圖1所涉及的結構、后輪采用圖2所涉及的結構的方式在前后輪形成為不同的結構。

如從車輛的側面觀察左側的前輪的圖3所記載的那樣，在本發明所涉及的車輛的懸架構造中，設定有轉向銷后傾角(參照本圖中的標記Φ)。該轉向銷后傾角Φ是在從車輛側面觀察轉向銷軸時，由轉向銷軸相對于鉛垂方向的傾角決定的角。以下，在本圖中，設沿車輪w的順時針方向測量而得的轉向銷后傾角Φ為正。此外，在本圖中，轉向銷后傾角Φ設定成通過車輪的中心，但也允許設計成使得轉向銷后傾角Φ的中心位于從車輪的中心偏離的位置。

圖4示出將轉向銷角θ設定為6度、將轉向銷后傾角Φ設定為6度，使車輪w轉向90度(從通常行駛模式切換至橫向移動模式)時的車輪w的側視圖。換句話說，圖4是從車輛的側方觀察的圖。如上，通過使車輪w轉向90度，產生由轉向銷角θ導致的外傾角δ，但該外傾角δ被設定為與轉向銷角θ相同角度的轉向銷后傾角Φ抵消，從而能夠抑制外傾角δ的產生。因此，車輪w大致筆直地與地面接地，幾乎不產生伴隨著轉向的車輛的上下浮動，能夠順暢地進行轉向操作。

接下來，圖5示出將轉向銷角θ設定為6度、將轉向銷后傾角Φ設定為0度，使車輪w轉向90度時的車輪w的側視圖。當像這樣使車輪w轉向90度時，與圖4所示的情況不同，產生由轉向銷角θ引起的外傾角δ(正外傾角)。在本圖中，以車輪w陷入地面的方式記載，但實際上車輪w不陷入地面，形成為伴隨著車輪w繞轉向銷軸的旋轉而車輛抬起與該陷入量相當的量的狀態。外傾角δ(正外傾角)在四個輪均產生，并且，該外傾角δ與通常行駛時的外傾角δ不同，因此，橫向移動模式等特殊行駛模式下的行駛容易變得不穩定。

圖6示出將用于使左右的車輪w轉向的轉向模塊6安裝于前輪的狀態。在左右車輪w的中央部設置有使左右的車輪轉向的轉向模塊6。在該轉向模塊6左右分別連接有轉向橫拉桿7，該轉向橫拉桿7連接于轉向橫拉桿球窩接頭8。通過使該轉向模塊6動作，如后面將詳細描述的那樣，能夠使左右的車輪w朝左右相同方向或左右相反方向轉向。在車輪內設置有驅動模塊1(輪內馬達)。也能夠形成為在前輪不設置驅動模塊1，而僅在后輪設置驅動模塊1的結構。

圖7示出圖6所示的轉向模塊6的縱剖視圖。該轉向模塊6具備：成對的齒桿10、11，使左右的車輪w朝左右轉向；以及齒桿動作單元12，使成對的齒桿10、11朝相同方向或相反方向等距離地移動。該齒桿動作單元12具備：同步齒輪，與成對的齒桿10、11分別嚙合，將一方的齒桿10的朝相對于齒條的齒的排列方向的一個方向的運動轉換成另一方的齒桿11的朝另一方向的運動；第一小齒輪13，與形成于一方的齒桿10的轉向用齒條齒輪10b嚙合；第二小齒輪14，與形成于另一方的齒桿11的轉向用齒條齒輪11b嚙合；以及連結機構18，使第一小齒輪13與第二小齒輪14之間結合或者分離。第一小齒輪13與第一旋轉軸16一體地繞軸旋轉，第二小齒輪14與第二旋轉軸17一體地繞軸旋轉。

在使左右的車輪w朝左右轉向的成對的齒桿10、11分別連結有轉向橫拉桿7，轉向橫拉桿7經由轉向橫拉桿球窩接頭8連接于作為驅動模塊1的輪內馬達、或當不存在驅動模塊1的情況下連接于轉向節。因此，能夠使車輪w伴隨著成對的齒桿10、11朝左右的移動而左右轉向。

如圖8的(a)、(b)所示，連結機構18具備第二旋轉軸17側的固定部18b以及第一旋轉軸16側的移動部18a。移動部18a由未圖示的彈簧等彈性部件向固定部18b側推壓，連結機構18的移動部18a側的凸部18c與固定部18b側的凹部18d結合(參照本圖的(a))，由此，兩個旋轉軸16、17能夠一體地旋轉。此外，也可以使凹凸的形成部位對調，即在固定部18b側設置凸部18c，在移動部18a側設置凹部18d。

另一方面，移動部18a由未圖示的致動器從固定部18b側拉離，連結機構18的固定部18b側的凹部18d與移動部18a側的凸部18c分離(參照本圖的(b))，由此，兩個旋轉軸16、17能夠分別旋轉。由此，后面即將敘述，第二齒桿11能夠朝與第一齒桿10的移動方向相反的另一方向移動，能夠使與轉向橫拉桿7連結的左右的車輪w朝左右相反方向轉向。

如圖6所示，第一旋轉軸16經由轉向軸20與方向盤21連接。如圖7所示，同步齒輪由第一同步齒輪22與第二同步齒輪23構成。第一同步齒輪22由沿著齒桿10、11的齒條的齒的排列方向以一定的間隔并列設置的三個齒輪22a、22b、22c構成。在第一同步齒輪22的相鄰的齒輪22a、22b之間、齒輪22b、22c之間分別配置有構成第二同步齒輪23的齒輪23a、23b。

第二同步齒輪23不與第一齒桿10的同步用齒條齒輪10a或第二齒桿11的同步用齒條齒輪11a嚙合，而僅與第一同步齒輪22嚙合。第二同步齒輪23用于使第一同步齒輪22的三個齒輪22a、22b、22c朝相同方向移動相同角度。第一齒桿10與第二齒桿11能夠借助該第二同步齒輪23而順暢地相對移動。

若通過圖8的(a)、(b)所示的連結機構18將具備第一小齒輪13的第一旋轉軸16以及具備第二小齒輪14的第二旋轉軸17形成為結合狀態(參照本圖的(a))，則第一旋轉軸16以及第二旋轉軸17繞軸朝相同方向一體地旋轉，與第一小齒輪13或者第二小齒輪14嚙合的第一齒桿10以及第二齒桿11朝左右相同方向移動相同距離。通過這兩個齒桿10、11的移動，能夠使與轉向橫拉桿7連結的左右的車輪w朝左右相同方向轉向。

另一方面，若通過連結機構18將具備第一小齒輪13的第一旋轉軸16以及具備第二小齒輪14的第二旋轉軸17形成為分離狀態(參照本圖的(b))，則伴隨著第一旋轉軸16的旋轉，第一小齒輪13使第一齒桿10朝一個方向移動。伴隨著該移動，第二齒桿11借助同步齒輪(第一同步齒輪22以及第二同步齒輪23)的作用而朝與第一齒桿10的移動方向相反的另一方向移動。通過這兩個齒桿10、11的移動，能夠使與轉向橫拉桿7連結的左右的車輪w朝左右相反方向轉向。

圖9示出將行駛模式從圖6所示的通常行駛模式切換成橫向移動模式時的狀態。左右的車輪w借助圖7所示的轉向模塊6的作用而成為朝左右相反方向轉向90度的狀態。圖10以及圖11示出如上所述使左右的車輪w朝左右相反方向轉向時的、繞轉向銷軸的轉向角的大小與輪胎陷入地面的輪胎陷入量之間的關系的計算結果。圖10是將轉向銷角設為6度的情況下的結果，圖11是將轉向銷角設為8度的情況下的結果。此外，在該計算中，不考慮上臂2以及下臂4的長度、輪胎的變形量。因此，輪胎陷入量與車輛的上下方向的移動量并不完全相同，但可以認為二者大致處于對應關系。

如圖10所示，能夠確認：在轉向銷角為6度，相對于此使轉向銷后傾角在0度～12度的范圍內變化的情況下，當轉向銷后傾角為12度的情況下，使轉向角從0度變為90度時的輪胎向地面陷入的變化量最大。與此相對，能夠確認：在轉向銷后傾角為3度、6度或者9度(相對于轉向銷角處于±3度的范圍內)的情況下，能夠大幅縮小陷入的變化量。在轉向銷后傾角為12度的情況下，不存在輪胎向地面陷入的陷入量，通過縮小該陷入的變化量，能夠防止因伴隨著車輪w的轉向產生的外傾角而導致轉向角被限制、或者因轉向時的車輛的上下浮動而導致轉向操作性降低。

另外，如圖11所示，能夠確認：在轉向銷角為8度，相對于此使轉向銷后傾角在0度～14度的范圍內變化的情況下，與圖10的情況同樣，當轉向銷后傾角為14度的情況下，使轉向角從0度變為90度時的輪胎向地面陷入的變化量最大。與此相對，能夠確認：在轉向銷后傾角為5度、8度或者11度(相對于轉向銷角處于±3度的范圍內)的情況下，能夠大幅縮小陷入的變化量。

圖12示出在將轉向銷后傾角設為0度的基礎上使轉向銷角變化時的、繞轉向銷軸的轉向角的大小與輪胎陷入地面的陷入量之間的關系的計算結果。若增大轉向銷角，則在轉向時陷入量增大，轉向操作性受損。另一方面，若轉向銷角過小，則通常行駛時的車輛的行駛穩定性受損。為了實現該轉向操作性與行駛穩定性的并存，優選該轉向銷角處于4度以上10度以下的角度范圍內。

上述的實施方式只是一個例子，只要能夠解決防止伴隨著車輪的轉向產生的外傾角而導致轉向角受到限制或者轉向操作性降低這一本發明的課題即可，允許對轉向模塊的結構等適當地施加變更。

標號說明

1：驅動模塊(輪內馬達)；6：轉向模塊；10、11：齒桿；12：齒桿動作單元；13：第一小齒輪；14：第二小齒輪；18：連結機構；22：第一同步齒輪(同步齒輪)；23：第二同步齒輪(同步齒輪)；w：車輪；θ：轉向銷角；Φ：轉向銷后傾角。