JPH0730455Y2

JPH0730455Y2 - 車輌用操舵装置

Info

Publication number: JPH0730455Y2
Application number: JP1989092666U
Authority: JP
Inventors: 高志木幡; 賢阿部; 郁生野永
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1989-08-07
Filing date: 1989-08-07
Publication date: 1995-07-12
Anticipated expiration: 2004-08-07
Also published as: JPH0333777U; US5135067A

Description

【考案の詳細な説明】［考案の目的］〈産業上の利用分野〉本考案は、操舵ハンドルの操作に対応して電動モータに
より操舵ロッドを軸線方向に沿って駆動して車輪を転舵
する車輌用操舵装置に関する。

〈従来の技術〉従来より、電動モータにより操舵ロッドを軸線方向に駆
動して車輪を転舵する車輌用操舵装置が知られている。
例えば本願出願人による実願昭63−77139号明細書（実
開平１−179070号公報）には、操舵ロッド上に同軸に電
動モータを配置し、かつボールスクリュー機構を介して
電動モータの回転を直線運動に変換して操舵ロッドを駆
動する操舵装置が開示されている。

このように軸線方向に頻繁に駆動されかつその位置が高
精度で制御されるロッドの回り止めは、通例その外周面
を一部切除して軸線方向に沿って平滑面を設け、かつ該
平滑面に当接する押え部材に軸心方向に付勢し、その押
え力によって行なう。しかしながら、確実な回り止めに
は押え力を十分に大きくする必要があるから、押え部材
と平滑面との摩擦が大きくなってロッドの円滑な動作が
確保されない虞れがある。しかも、押え力の作用方向と
ロッドの回転方向とが異なるので、押え部材の取り付け
がたによって音が発生する。

また、上述した実願昭63−77139号明細書（実開平１−1
79070号公報）に記載される操舵装置では、操舵ロッド
とそれに平行な戻しロッドとをステーを介して一体的に
連結して回り止めしている。しかし、戻しロッドが円滑
に摺動するようにケーシングとの間に設けたクリアラン
スによって、同様に電動モータの反転時等には円滑な動
作が妨げられたり音が発生する虞れがある。

〈考案が解決しようとする課題〉そこで、本考案の目的は、操舵ロッドの円滑な動作を確
保しつつ確実に回り止めすることができ、かつ操舵ロッ
ド駆動時に音の発生を有効に防止し得る比較的小型で簡
単な構成を有する車輌用操舵装置を提供することにあ
る。

［考案の構成］〈課題を解決するための手段〉上述の目的は、本考案によれば、軸線方向に移動して車
輌を転舵する操舵ロッドと、操舵ハンドルの操作に対応
して前記操舵ロッドを前記軸線方向に駆動する電動モー
タと、前記電動モータの回転を直線運動に変換して前記
操舵ロッドに伝達する伝動機構とを備える車輌用操舵装
置であって、前記操舵ロッドから半径方向外向きに延出
するアームと、前記アームの遊端部を前記操舵ロッドの
前記軸線方向に移動可能に保持する保持手段と、前記保
持手段を前記操舵ロッドの接線方向に常時付勢する付勢
手段とを備えることを特徴とする車輌用操舵装置を提供
することにより達成される。

〈作用〉このようにすれば、比較的小さな付勢力であっても操舵
ロッドの軸線回りの回転モーメントに抗する力を作用さ
せることができるので、操舵ロッドを回り止めし、かつ
操舵ロッドと共に移動するアームの遊端部と保持手段と
の間の摺動摩擦を小さくして操舵ロッドの円滑な動作を
確保することができる。

〈実施例〉以下に添付の図面を参照して本考案を特定の実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図には、本考案を適用した車輌の前後輪操舵機構の
全体が概略的に示されている。ステアリングホイール１
を一端に固着したステアリングシャフト２は、従来技術
により前輪操舵装置３の操舵ロツド４と機械的に連結さ
れている。車幅方向に延在する操舵ロッド４の両端は、
左右前輪５を支持する各ナックルアーム６にそれぞれタ
イロッド７を介して連結されている。車輌の後部に配置
された後輪操舵装置８は、車幅方向に延在する操舵ロッ
ド９が電動モータ10によって駆動される。操舵ロッド９
の両端は、前輪用の操舵ロッド４と同様に、後輪11を支
持するナックルアーム12にそれぞれタイロッド13を介し
て連結されている。

各操舵装置３、８には、それぞれ操舵ロッド４、９の位
置を検知して車輪５、11の転舵量を測定するために、差
動トランスを用いた舵角センサ14、15が装着されてい
る。また、ステアリングシャフト２にはステアリングホ
イール１の操作量を検知するためのエンコーダからなる
舵角センサ16が、及び後輪操舵装置８には電動モータ10
の回転量及び方向を検出するためのエンコーダからなる
舵角センサ17がそれぞれ取り付けられている。更に、各
車輪５、11にはそれぞれ車速センサ18が配置されてい
る。これらセンサ14〜18は、電動モータ10を駆動制御す
るコンピュータユニット19に電気的に接続されている。

運転者がステアリングホイール１を操作すると、操舵ロ
ッド４が機械的に駆動されて前輪５が転舵され、かつ同
時にステアリングホイール１の操作量及び操舵ロッド４
の移動量がそれぞれ舵角センサ16、14を介してコンピュ
ータユニット19に入力される。これら前輪５の転舵に関
する情報及び車速センサ18から入力する車速に基づい
て、コンピュータユニット19は後輪11の転舵量を適当に
決定し、電動モータ10を駆動して後輪11を転舵する。電
動モータ10の回転量・回転方向及び操舵ロッド９の移動
量即ち後輪11の実際の転舵量は、それぞれ舵角センサ1
5、17を介してコンピュータユニット19に入力され、こ
れら入力に基づいてコンピュータユニット19は更に後輪
11の舵角を最適にフィードバック制御する。

第２図には、本考案を適用した後輪操舵装置８が詳細に
示されている。後輪操舵装置８は、操舵ロッド９が車体
側に固定されるケーシング21を車幅方向即ち図中左右方
向に貫通し、かつその左右両端にそれぞれボールジョイ
ント22a、22bを介して各タイロッド13が連結されてい
る。電動モータ10は、ロータ軸23が操舵ロッド９上に同
軸に相対回動自在に軸支され、かつロータ軸23上にコイ
ルを巻回してなるロータ24と、ケーシング21の中央部内
周面に固着された永久磁石からなるステータ25とを備え
る。

ロータ軸23は、その一端23aが軸受としてのブッシュ26
を介して操舵ロッド９上に、及び玉軸受27を介してケー
シング21にそれぞれ回動自在に支持されている。ロータ
軸23の他端23bは後述するボールスクリュー機構に連結
されている。ブッシュ26は、アルミニウム等の金属で形
成された薄肉円筒からなり、その内周面に合成樹脂層が
貼着されている。従って、ロータ軸23の回転時に操舵ロ
ッド９との間に生じる滑り摩擦、及びそれによる摺動音
の発生を大幅に低減できる。

このようにロータ軸23が、従来のように全長に亘って操
舵ロッド９上に支持されるのではなく、その一端に於て
ブッシュ26を介して支持されることによって、ロータ軸
23の支持剛性を高くでき、かつロータ軸23内周面と操舵
ロッド９との摺接面積を少なくしてロータ軸23の回動抵
抗を大幅に低減できるので、電動モータの円滑な回転動
作及びそれによる転舵性能の向上が達成される。更に、
ブッシュ26はロータ軸23内部を外気から遮断するシール
効果を発揮するので、ロータ軸他端23bに装着される前
記ボールスクリュー機構の耐久性が向上する。また、操
舵ロッド９がブッシュ26、ロータ軸23及び玉軸受27を介
してケーシング21に支持されるので、操舵ロッド９の支
持構造を別個に設ける必要がなく、装置全体を車幅方向
即ち操舵ロッド９の軸線方向に短寸化することができ
る。

ロータ軸他端23bには、筒状のボールナット30がボルト3
1によりロータ軸23と一体回動するように連結されてい
る。ボールナット30は、その中央部内周面に１条の螺旋
溝32が凹設され、かつ該中央部を挾んでロータ軸23と反
対側には縮径部33が形成され、該縮径部に装着された玉
軸受34によりケーシング21の内筒部28に回動自在に支持
されている。そして、操舵ロッド９の右半分の外周に刻
設されたねじ溝35と環状溝32との間に多数の鋼球36を配
置した所謂ボールスクリュー機構を介して操舵ロッド９
に接続されている。従って、コンピュータユニット19に
より電動モータ10を駆動してロータ軸23を回転させる
と、その回転がボールナット30を介して減速されかつ直
線運動に変換して操舵ロッド９に伝達される。これによ
り、操舵ロッド９が左右方向に駆動されて後輪11が転舵
される。

また、ボールナット30には、一体的に結合された円筒部
材37の外周に複数の永久磁石38が円周方向に一定間隔で
固着されている。これに対応してケーシング21には舵角
センサ17を構成するエンコーダ本体39が取り付けられ、
かつ磁気感応部40がケーシング21内に突入して磁石38に
近接する位置に配置されている。これにより、電動モー
タ10が駆動されてボールナット30が回転すると、磁気感
応部40が永久磁石38の回転による磁界変化を検出して信
号を出力し、この信号に基づいてコンピュータユニット
19が電動モータ10の回転量及び回転方向即ち後輪11の転
舵方向及び転舵角を判断する。

操舵ロッド９の前記ボールスクリュー構造と反対側の端
部9aにはボールジョイント22aが取り付けられており、
回り止め部材41をボールジョイト22aで挾持している。
また、回り止め部材41は止めねじ42により回り止めかつ
抜け止めして一体的に結合している。尚、第２図は、回
り止め部材41及び舵角センサ15の取付構造をより理解し
易くするために、第３図のII−II線で示すように一部方
向を変えて後輪転舵装置８の断面を示している。

第３図に併せて示されるように、回り止め部材41は、操
舵ロッド９から半径方向外向きに延出するアーム43と、
その延出方向先端の遊端部に操舵ロッド９と平行に延在
するように一体的に形成された回り止めシャフト44とを
有する。回り止めシャフト44は、ケーシング21に形成さ
れたやや大径のガイド孔45内に挿入されている。ガイド
孔45の拡径された入口部45aには合成樹脂製のスリーブ4
6が装着され、スライド軸受として操舵ロッド９と一体
的に軸線方向に移動する回り止めシャフト44を案内す
る。これら回り止めシャフト44及びスリーブ46により保
持手段が構成されている。従って、回り止めシャフト44
との間のがたを解消し、操舵ロッド９を駆動する際に回
り止めシャフト44のより円滑な動作を確保しかつ音の発
生を防止することができる。また、スリーブ46として
は、金属円筒の内外周面にそれぞれ合成樹脂層を貼着し
たものを使用することができる。

スリーブ46には、その中央部を横方向に貫通する２個の
孔47、48が対称位置に穿設されている。一方、ケーシン
グ21には一方の貫通孔47と同径の横孔49が、ガイド孔入
口部45aに開口するようにアーム43と直交する操舵ロッ
ド９の接線方向に沿って内設されている。スリーブ46
は、貫通孔47がケーシング21の横孔49と一致するように
配置される。

横孔49内には、回り止めシャフト44の外周面に適合する
湾曲形状の端面を有する押圧部材50が摺動自在に配置さ
れている。押圧部材50は、横孔49内に配置されたコイル
ばね51によって常時図中右向きに付勢され、前記端面を
回り止めシャフト44外周面に当接させて回り止めシャフ
ト44を前記接線方向に付勢している。押圧部材50は回り
止めシャフト44との滑り摩擦を少なくするように周知の
様々な材料によりまたは前記端面に合成樹脂層等を貼着
させて形成される。

コイルばね51の付勢力は、ケーシング21に螺着されたセ
ットボルト52によって調節される。また、図示されるよ
うに、押圧部材50が横孔49から貫通孔47を貫通して回り
止めシャフト44外周面に当接しているので、別個の手段
を用いることなくスリーブ46を抜け止めしてガイド孔入
口部45aの所定位置に保持することができる。

更に、ケーシグ21には、回り止めシャフト44を挾んで反
対側に舵角センサ15が取り付けられている。上述したよ
うに差動トランスからなる舵角センサ15は、内部にコイ
ルと可動コアとを有する。舵角センサ15の先端部から出
入自在に突出するセンサシャフト53は、内蔵するスプリ
ングによって常時外向きに付勢されており、その先端が
スリーブ46の他方の貫通孔48を通って、回り止めシャフ
ト44外周面に凹設された軸線方向の溝54の底面55に当接
している。

このように回り止めシャフト44には、押圧部材50を介し
てコイルばね51の付勢力と、センサシャフト53を介して
舵角センサ15の前記内蔵スプリングの付勢力とが前記接
線方向に沿って互いに対向して作用する。しかもアーム
43によって付勢力の作用位置と操舵ロッド９の軸心位置
とが大きく離隔しているので、これら付勢力を小さく設
定しても操舵ロッド９の回転モーメントに抗する比較的
大きな力を作用させることができる。これにより、押圧
部材50と回り止めシャフト44外周面との滑り摩擦を小さ
くしかつ確実に操舵ロッド９を回り止めできる。また、
別の実施例では、押圧部材50を用いた付勢手段または舵
角センサ15の一方のみによっても同様の回り止め効果が
得られる。

第２図に示されるように、回り止めシャフト44に形成さ
れた軸線方向溝54は、その深さが軸線方向即ち操舵ロッ
ド９の移動方向に沿って一定の比率で変化するように底
面55が傾斜している。従って、底面55に常時当接するセ
ンサシャフト53のストロークは、操舵ロッド９即ち回り
止めシャフト44が軸線方向に移動すると溝54の深さに追
従して同じ比率で変化する。この変位に基づいて舵角セ
ンサ15は信号を出力し、かつこの信号を入力したコンピ
ュータユニット19が操舵ロッド９の軸線方向の変位を検
出して車輪11の実際の転舵量及び転舵方向を判断する。

第１図に示される前輪転舵装置３の舵角センサ14は、後
輪転舵装置８の舵角センサ15と同様の構成を有する。即
ち、操舵ロッド４の外周面には一定比率で傾斜した底面
を有する軸線方向の溝56が形設され、かつ該底面に舵角
センサ14の外向きに付勢されたセンサシャフトが当接し
ている。しかしながら、前輪５は通常後輪11と比較して
転舵範囲が非常に大きいので、両操舵ロッド４、10の移
動範囲に相当の差がある。このため、前輪用操舵ロッド
４の溝56と後輪用操舵ロッド９の溝54とは、その最大深
さを同じにしかつそれらの軸線方向長さをそれぞれ各操
舵ロッド４、10の最大ストロークに比例して設定するこ
とによって、各舵角センサ14、15に共通の差動トランス
型ストロークセンサを使用できる。

また、第２図に示されるように、後輪転舵装置８は操舵
ロッド９を中立位置に復帰させるためのフェイルセーフ
機構61を備える。フェイルセーフ機構61は、予め圧縮さ
れたリターンスプリング62がその両端に配置した１対の
シート部材63、64を介して円筒状支持部材65の外周に装
着されている。支持部材65は、一方の即ち図中右方の端
部に形成された円板状の取付部66がボールジョイント22
bにより抜け止めして、操舵ロッド９と一体的に軸線方
向に沿って移動するように結合されている。

上述したようにボールナット30を支持する軸受33の外径
を小さくしたことによって、リターンスプリング62を装
着した支持部材65の円筒部分は、第２図の操舵ロッド９
の中立位置に於て、軸線方向に沿ってボールナット30を
部分的に縮径部32付近までオーバラップするように、ケ
ーシング21の内筒部28と外筒部29との間の環状空間内に
配置される。また、リターンスプリング62を比較的大径
にしたことによって、その長さを比較的短くしても大き
な付勢力を得られる。これにより、後輪用操舵装置８の
外径を拡大することなく車幅方向に短寸化することがで
きる。

シート部材63、64は、支持部材65外周面に摺動自在に嵌
合し、かつ支持部材65内端に突設されたストッパ67と支
持部材65外端に螺着された止め輪からなるストッパ68と
によって移動が制限されている。更に、シート部材63、
64の移動は、ケーシング21の外筒部29内周に設けられた
ストッパ69、70によってそれぞれ制限される。また、第
２図の中立位置に於ける両シート部材63、64の軸線方向
の離隔距離によってリターンスプリング62の収縮可能な
限度が決定される。

支持部材65は加工性が高いので、操舵ロッド９上に直接
ストッパを設けてリターンスプリング62を装着する場合
と比較して、別個の調整機構を要することなく十分な精
度を容易に確保することができる。また、シート部材6
3、64の両端面にはそれぞれシート状の弾性部材71、72
が貼着されており、シート部材64、65が各ストッパ67〜
70に衝突する際の衝撃を緩和しかつ打音を防止すること
ができる。

操舵ロッド９が図中右方へ移動すると、左側のシート部
材63は支持部材65のストッパ67により操舵ロッド９と共
に右方へ移動するが、右側のシート部材64はケーシング
21のストッパ70に係止される。このため、リターンスプ
リング62は圧縮されて操舵ロッド９を左方へ戻す付勢力
を発生させる。逆に操舵ロッド９が図中左方へ移動する
と、右側のシート部材64は支持部材65の外側のストッパ
68により操舵ロッド９と共に左方へ移動するが、左側の
シート部材63はケーシング21のストッパ69により係止さ
れる。従って、操舵ロッド９にはリターンスプリング62
の付勢力が右方へ作用する。このように、操舵ロッド９
には左右いずれの方向に移動してもその中立位置へ向け
てリターンスプリング62による復帰力が作用する。

［考案の効果］上述したように本考案によれば、操舵ロッドから半径方
向外向きに延出するアームの遊端部を操舵ロッドの軸線
方向に移動可能に保持する保持手段を操舵ロッドの接線
方向に常時付勢力を作用させることによって、比較的小
さな付勢力で操舵ロッドを確実に回り止めすることがで
き、かつそれによりアーム遊端部と保持手段との間の摺
動摩擦抵抗を低減し、操舵ロッドの軸線方向への円滑な
動作を確保することができると共に、アーム遊端部に操
舵ロッドの接線方向に付勢力を作用させていることによ
り、がたの発生を防止でき、電動モータ反転時等に於け
る音の発生を防止することができる。また、付勢手段は
小さな付勢力が十分であるため小型化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案を適用した車輌の操舵機構全体を概略
的に示す構成図である。第２図は、本考案を適用した後輪操舵装置を示す縦断面
図である。第３図は、第２図のIII−III線に於ける断面図である。１……ステアリングホイール２……ステアリングシャフト３……前輪操舵装置、４……操舵ロッド５……前輪、６……ナックルアーム７……タイロッド、８……後輪操舵装置９……操舵ロッド、9a、9b……端部 10……電動モータ、11……後輪 12……ナックルアーム、13……タイロッド 14〜17……舵角センサ 18……車速センサ 19……コンピュータユニット 21……ケーシング 22a、22b……ボールジョイント 23……ロータ軸、23a、23b……端部 24……ロータ、25……ステータ 26……ブッシュ、27……玉軸受 28……内筒部、29……外筒部 30……ボールナット、31……ボルト 32……環状溝、33……縮径部 34……玉軸受、35……ねじ溝 36……鋼球、37……支持部材 38……永久磁石、39……エンコーダ本体 40……磁気感知部、41……回り止め部材 42……止めねじ、43……アーム 44……回り止めシャフト 45……ガイド孔、45a……入口部 46……スリーブ、47、48……貫通孔 49……横孔、50……押圧部材 51……コイルばね、52……セットボルト 53……センサシャフト、54……溝 55……底面、56……溝 61……フェイルセーフ機構 62……リターンスプリング 63、64……シート部材 65……支持部材、66……取付部 67〜70……ストッパ71、72……弾性部材

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】軸線方向に移動して車輪を転舵する操舵ロ
ッドと、操舵ハンドルの操作に対応して前記操舵ロッド
を前記軸線方向に駆動する電動モータと、前記電動モー
タの回転を直線運動に変換して前記操舵ロッドに伝達す
る伝動機構とを備える車輌用操舵装置であって、前記操舵ロッドから半径方向外向きに延出するアーム
と、前記アームの遊端部を前記操舵ロッドの前記軸線方
向に移動可能に保持する保持手段と、前記保持手段を前
記操舵ロッドの接線方向に常時付勢する付勢手段とを備
えることを特徴とする車輌用操舵装置。