JP3969270B2

JP3969270B2 - 後輪操舵装置

Info

Publication number: JP3969270B2
Application number: JP2002284171A
Authority: JP
Inventors: 彰哉種子田; 隆道中石
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: JP2004114941A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の後輪の操舵を電気モータの動力で行なう後輪操舵装置に関し、特に後輪操舵装置が故障したときでも車両が安定して走行できるようにするために操舵角を中立位置に復帰させる機構を備えた後輪操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の後輪操舵装置は、車両が低速の旋回走行する時に後輪の舵角を前輪と逆位相に操舵して小回り性を向上し、また高速走行時には前後舵角を同位相に操舵して車両の進路変更性能および走行安定性を向上させるものである。このような後輪操舵装置において、後輪操舵装置が万が一故障した場合でも操舵角を中立位置に復帰させることができる機構を備え、後輪操舵装置を有しない車両と同様に安定して走行できるようにしたものがある。このような従来技術の後輪操舵装置では、車両後部の中心位置近傍の車体部に後輪操舵装置の動力装置となる電動モータが取付けられ、電動モータの出力軸にはウォームギヤが直結して備えられている。また、車両の幅方向に延び、両後輪のナックルアームにその両端で夫々タイロッドを介して連結される駆動装置となるラックアンドピニオン機構が取付けられている。そして、ラックアンドピニオン機構に動力を伝達するように備えられたウォームホィールをウォームギヤに噛合わせ、電動モータを作動させて車両後輪を操舵させることができるようになっている。このように構成された後輪操舵装置で、ウォームギヤを備える出力軸の他端部を電動モータから突出して構成し、後輪操舵装置が万が一故障した場合には、この突出部に手動ハンドルを取付けて回すことによって、操舵角を中立位置に復帰させることができるようにしている(例えば、特許文献１参照。)。
【０００３】
【特許文献１】
特公平５-５１５０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような後輪操舵装置では、両側タイロッドと連結されるラックアンドピニオン機構の両連結部を結ぶ作動軸線は、電動モータの出力軸の軸線とは並行に離れて構成されている。このように構成することによって電動モータの出力軸の端部付近に配置される構成部品が少なくなり、出力軸に手動ハンドルを取付け易くなる反面、後輪操舵装置全体が大きくなり、車両への搭載が難しくなる問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、中立位置に復帰させる機構を備え、しかも後輪操舵装置を小型に構成することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記した技術的課題を解決するために講じた請求項１の発明は、車両に取付けられるハウジングと前記ハウジングに固定され中空出力軸を備える電動モータと、前記中空出力軸を貫通し、且つ前記ハウジング内に前記車両の幅方向に移動可能に支持される操舵ロッドと、前記ハウジング内に回転支持され、前記中空軸の回転により回転駆動されるナット部材とを備え、前記操舵ロッドに外周上に形成された雄ネジと螺合する雌ネジを前記ナット部材に形成し、前記電動モータの作動によって操舵ロッドを前記ハウジングに往復動させて、後輪の操舵を行う後輪操舵装置において、
前記ナット部材にウォームホィールギヤを形成し、且つ前記ハウジングに前記ウォームホィールギヤと噛合い可能となるウォームギヤを配置し、前記ウォームギヤを前記ウォームホィールギヤと離れている第1位置から、前記ウォームギヤを前記ウォームホィールギヤと係合できる第２位置に移動させることができるように構成したことである。
【０００７】
この構成によれば、電動モータの出力軸と操舵ロッドの軸である作動軸とを一致して構成した後輪操舵装置において、必要時のみ係合位置に移動させて作動できるウォームギヤを備えるようにして後輪操舵装置を小型して、手動で操舵ロッドを中立位置に復帰維持できるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用後輪操舵装置１０の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【０００９】
図1に示されるように、後輪操舵装置１０は車両(図示せず)の幅方向に延びる中空形状をし、車両に固定して取付けられるハウジング１６を有している。
【００１０】
後輪操舵装置１０は駆動源として、ケース３１と、ケース３１内に回転自在に支持される円筒形状のモータ回転子３２（中空出力軸）と、コイル３３を有するブラシレスモータ３（電動モータ）を備えている。ブラシレスモータ３はハウジング１６に固定して取付けられ、そのモータ回転子３２は車両の幅方向に水平に延びるように配置される。また、ブラシレスモータ３は図示しないハーネスによって、車両の制御装置に接続されている。
【００１１】
更に図１に示されるように、モータ回転子３２の右端には、モータ回転子３２の回転を減速し、モータ回転子３２から伝達される回転トルクを増加させるためのサンギヤ４が１体に形成されている。このサンギヤ４は既知の回転減速機構で２段の遊星ギア４１を備えている。
【００１２】
また図１に示されるように、サンギヤ４の右方には遊星ギア４１の回転軸４１ａと係合して、サンギヤ４からの回転トルクを受けて回転するように、略円筒形状のナット部材５が配置されている。ナット部材５は、その両端で夫々ベアリング５２、５３でハウジング１６内に回転自在になっている。ナット部材５の内径には雌ねじ５１が形成されている。
【００１３】
後輪操舵装置１０の長手方向に、ナット部材５とモータ回転子３２の中心部を貫通し車両の幅方向に延びて操舵ロッド６が取付けられる。操舵ロッド６の外径上には部分的に雄ねじ６１とスプライン６２が形成されている。雄ねじ６１はナット部材５の雌ねじ５１と螺合し、またスプライン６２はブラシレスモータ１のケース３１に形成されている雌のスプライン３４に夫々係合する構成となっている。操舵ロッド６は、この両スプライン３４、６２の係合によって、ケース３１とハウジング１６に対して、回転が規制され且つその長手方向には摺動自在に支持されている。そして、ブラシレスモータ１の作動でナット部材５が回転することによって、操舵ロッド６は、ケース３１とハウジング１６に対して、往復動する構成になっている。
【００１４】
操舵ロッド６の両端には、夫々タイロッド６２がその一方の先端に形成されたボールジョイント６３によって、連結されている。タイロッド６２の他端は図示しない後輪のナックルアームに転結されている。この構成によって、操舵ロッド６を移動させ後輪を操舵することができる構成となっている。
【００１５】
更に図１に示されるようにナット部材５の外径上には、２箇所その軸方向に離れてウォームホィールギヤ５４とウォームギヤ５５が形成されている。ウォームホィールギヤ５４には、ハウジング１６に回転自在に支持されるウォームギヤ７が、またウォームギヤ５５には、ウォームホィールギヤ８が夫々係合可能に取付けられている。
【００１６】
ウォームホィールギヤ８は、ウォームギヤ５５が回転することによって回転させられる。ウォームホィールギヤ８と連動するように回転センサー(図示せず)が取付けられ、操舵ロッド６のハウジング１６に対する位置が検出され、この結果、後輪の操舵角を検出することができる構成となっている。
【００１７】
図２、図３および図４に示されるように、ウォームギヤ７のギヤ部７１が、ウォームホィールギヤ５４に対して、図２に示されるように非噛合い位置(第１位置)と、図３に示されるように噛合い位置(第２位置)をとることが出来るように、ウォームギヤ７はハウジング１６に設けられた穴１９内で移動可能となっている。ウォームギヤ７の略中央部の外周上にはリング溝７２が形成され、リング溝７２には弾性材料による係止リング７３が嵌められている。一方穴１９の内径の２箇所には、第１溝１７と第２溝１８が形成されている。係止リング７３が第１溝１７に嵌ることによってギヤ部７１をウォームホィールギヤ５４に対して非噛合い位置に確保し、また係止リング７３が第２溝１８に嵌ったときは、確実にギヤ部７１をウォームホィールギヤ５４に対して噛合い位置になるようにしている。
【００１８】
通常ウォームギヤ７はウォームホィールギヤ５４に対して非噛合い位置に配置され、且つ穴１９はキャップ１２によって塞がれている。このような車両用後輪操舵装置１０が何らかの原因で、ブラシレスモータ３が作動しなくなって後輪の操舵が不能になったときでも、少なくとも車両用後輪操舵装置１０を装備しない車両と同じように、不安定な走行にならずに走行できるように、後輪を中立位置に手動で復帰させることが出来る構成になっている。
【００１９】
後輪を中立位置に手動で復帰させる作業は、先ずジャッキハンドル等の工具を用いて、キャップ１２の端面に形成された６角形のヘッド１３を回して外す。そして、非噛合い位置に設定されているウォームギヤ７を穴１９の奥のほうに押し込み、係止リング７３が第２溝１８に嵌って、ウォームギヤ７がウォームホィールギヤ５４に対して噛合い位置になるようにする。その後に、ウォームギヤ７に端部に形成された、６角形のヘッド７４を回転させることによって、ナット部材５を回転させ、操舵ロッド６を移動させて後輪を操舵する。このような作業によって、後輪を中立位置に復帰させることができる構成となっている。
【００２０】
ここで、第１溝１７は、図４に示されるように、その開放部が底部より広くなる形状となって、ウォームギヤ７を所定の荷重で押すことでリング７３は第１溝１７から外れるようになっている。一方、第２溝１８はその開放部と底部の幅は同じ形状となっているために、ウォームギヤ７の軸方向の荷重では、リング７３は外れることが無く、車両の走行中などナット部材５側から大きな荷重が作用してもその位置が維持される。なお、システムが修理されて、後輪操舵装置１０の機能を回復させるためには、例えばハウジング１６にリング７３の径を小さくすることが出来る専用の工具を差し込む穴(図示せず)を設けておくことによって、リング７３を第２溝１８から外すことが容易にできる。
【００２１】
上記の構成で明らかなように、ウォームギヤ７とナット部材５は、それぞれ回転軸が互いに直角になり、ヘッド１３、７４は車両の後方から工具を差し込んで回転させることができるように配置される。このため、作業がし易くなっている。
【００２２】
なお、後輪の操舵角は、ウォームギヤ８と連動するように回転センサー(図示せず)によって検出され、ダッシュボードに表示される。この表示に基づいて、後輪を中立位置に正しく復帰させることができる。
【００２３】
以上のように構成された後輪操舵装置１０は、車両の走行状態に応じて最適な走行安定性、また運動特性が得られるように、図示しない制御装置にプログラムされた制御ロジックに従って自動的に後輪を操舵する。そして、万が一この制御装置が何らかの原因で作動しなくなった場合でも、後輪を中立位置に復帰させることによって、少なくとも後輪操舵装置を有しない車両と同じような走行性能が維持できるようになっている。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の後輪操舵装置の構成においては、電動モータの出力軸と操舵ロッドの軸である作動軸とを一致して構成し、且つ必要時のみ係合位置に移動させて作動できるウォームギヤを備えるようにしたために、手動で操舵ロッドを中立位置に復帰させてその位置を維持できるとともに、小型にすることが出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施の形態における、車両の後輪操舵装置の軸方向断面図である。
【図２】図１における、Ａ−Ａ断面図で、ウォームギヤ７が非噛合い位置にある状態を示す。
【図３】図１における、Ａ−Ａ断面図で、ウォームギヤ７が噛合い位置にある状態を示す。
【図４】図２におけるＢ部分の拡大図である。
【符号の説明】
３ブラシレスモータ（電動モータ）
５ナット部材
６操舵ロッド
７ウォームギヤ
１６ハウジング
２３モータ回転子（中空出力軸）
５１雌ねじ
５４ウォームホィールギヤ
６１雄ねじ

Claims

車両に取付けられるハウジングと
前記ハウジングに固定され中空出力軸を備える電動モータと、
前記中空出力軸を貫通し、且つ前記ハウジング内に前記車両の幅方向に移動可能に支持される操舵ロッドと、
前記ハウジング内に回転支持され、前記中空軸の回転により回転駆動されるナット部材とを備え、前記操舵ロッドに外周上に形成された雄ネジと螺合する雌ネジを前記ナット部材に形成し、前記電動モータの作動によって操舵ロッドを前記ハウジングに往復動させて、後輪の操舵を行う後輪操舵装置において、
前記ナット部材にウォームホィールギヤを形成し、且つ前記ハウジングに前記ウォームホィールギヤと噛合い可能となるウォームギヤを配置し、前記ウォームギヤを前記ウォームホィールギヤと離れている第1位置から、前記ウォームギヤを前記ウォームホィールギヤと係合できる第２位置に移動させることができるように構成したことを特徴とする後輪操舵装置。