JP2521982Y2 - 車輌用操舵装置 - Google Patents

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機によ
り操舵ロッドを軸線方向に沿って駆動し、車輪を転舵す
るための車輌用操舵装置に関する。

〈従来の技術〉 従来から、電動機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、例えば本出願人
による実願平１−92666号明細書に記載されている。こ
の操舵装置によれば、車体に固定されたケーシングに受
容されると共に車幅方向に延在する操舵ロッド上に同軸
的に電動機を配設し、かつ公知のボールスクリュー機構
を介して回転運動を直線運動に変換して操舵ロッドを駆
動するようにしている。また、この操舵ロッドが電動機
と共に回転することを防止するべく、操舵ロッドと平行
に延在すると共にアームを介して該ロッドと一体的に結
合された回り止め部材と、この回り止め部材を軸線方向
にガイドするガイド部と、このガイド部に設けられると
共に回り止め部材を操舵ロッドの回転方向即ち周方向い
ずれか一方に向けて常時付勢する付勢手段とを有する回
り止め機構を設けている。従って、回り止め部材を操舵
ロッドと半径方向に離間する位置に配設すれば、比較的
小さな付勢力であっても確実に操舵ロッドを容易に回り
止めし得ると共に付勢手段と回り止め部材との間の摩擦
を小さくして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。

一方、このような操舵装置にあっては操舵ロッドを中
立位置に復帰させるべく、上記ケーシングと操舵ロッド
との間にばね手段を有する中立位置復帰機構を設けるよ
うにしている。

しかるに、上記したような電動機、ボールスクリュー
機構、操舵ロッドの回り止め機構及び中立位置復帰機構
等が軸線方向に沿ってケーシング内に配設されているこ
とから、このケーシングが特に車幅方向に大型化しがち
になり、操舵ロッドも長くなり、その剛性を確保するべ
く該ロッドを大径化する必要があるため重量化したり、
操舵ロッドの両端部にボールジョイント等を介して連結
されるタイロッドとの長さの関係の自由度が小さくなる
等の問題があった。

他方、上記した回り止め機構の回り止め部材は操舵ロ
ッドの回り止め精度を向上し、かつ操舵ロッドの円滑な
摺動性を確保するべく可及的に操舵ロッドに対して半径
方向に離間していることが望ましい。

〈考案が解決しようとする課題〉 このような従来技術の課題に鑑み、本考案の主な目的
は、操舵ロッドの回り止め精度を向上し得ると共に操舵
装置を小型化・軽量化し得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〉 このような目的は、本考案によれば、車体に固定され
たケーシングに受容されると共に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軸線方向に駆動する電動機と、前
記電動機の回転を直線運動に変換して前記操舵ロッドに
伝達する伝達機構とを備える車輌用操舵装置であって、
前記操舵ロッドを中立位置に復帰させるべく前記操舵ロ
ッドに巻装されると共に該ロッドと前記ケーシングとの
間に設けられた圧縮コイルばねと、前記操舵ロッドと一
体をなすと共にその端部から半径方向に延出して該ロッ
ドと離間する位置にて平行に延在するＬ字状の回り止め
部材とを有し、前記回り止め部材が、前記圧縮コイルば
ねよりも半径方向外側に該ばねの外周面に隣接して配設
された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、操舵ロッドの回り止め精度を向上するべ
く回り止め部材を操舵ロッドと半径方向に離間する位置
に配設しても、回り止め機構と操舵ロッドとの間に郭成
される空隙に中立位置復帰用圧縮コイルばねを配設する
ことによりスペース効率が向上し、操舵機構を特に車幅
方向に小型化できる。

〈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図は、本考案が適用された車輌の前後輪操舵機構
の全体を概略的に示す。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の操舵ロッド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。また、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が電動機10によって駆動される。この操舵ロッド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が付設されてい
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が取付けられ、後輪操舵装置８には電動機
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が取付けられている。更に、各車輪５、
11にはそれぞれ車輪速センサ18が配設されている。これ
らセンサ14〜18は、電動機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
関する情報及び各車輪速センサ18から入力される情報に
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、電動機10を駆動して後輪11を転舵する。
そして、電動機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の実際の転舵量が、それぞれ舵角セ
ンサ15、17を介してコンピュータユニット19に入力さ
れ、これらの入力値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図は、本考案が適用された後輪操舵装置８を詳細
に示す。この操舵装置８の操舵ロッド９は、車体側に固
定されたケーシング20を車幅方向即ち第２図に於ける左
右方向に貫通し、かつその両端部9a、9b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。ここで、ケーシング20は、その外部に操舵ロ
ッド９と平行に設けられた複数のセットボルト21により
組付けられている。このセットボルト21をケーシング20
の外側に配設することにより例えばケーシング20の内側
に配設する場合に比較して、その径を細くしたり本数を
制限する等、電動機10に対する影響を考慮する必要がな
くなり組付け精度及び剛性を向上させることができる。

電動機10は、操舵ロッド９を同軸的に外囲すると共に
ケーシング20に回動自在に軸支されたロータ軸23と、こ
のロータ軸23上にコイルを巻回してなるロータ24と、ケ
ーシング20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はその一端部23a
にて、球軸受27を介してケーシング20の内筒部20aに回
動自在に支持されている。この内筒部20aの球軸受27よ
りも端部側即ち第２図に於ける左側位置には該内筒部20
aとロータ軸23との間をシールするオイルシール28が設
けられている。また、内筒部20aの最端部側即ち第２図
に於ける左端部は軸受としてブッシュ26を介して操舵ロ
ッド９を回動自在に支持している。

ロータ軸23のフランジ状他端部23bには筒状のボール
ナット30がボルト31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
面に複数の環状溝32が凹設され、かつ該ナットの外周面
に装着された球軸受34によりケーシング21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との間には多数の鋼球
36が配置され、所謂ボールスクリュー機構を構成し、該
機構を介してボールナット30即ちロータ軸23が操舵ロッ
ド９に接続されている。従って、第１図に示すコンピュ
ターユニット19により電動機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
されると共に直線運動に変換され操舵ロッド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タ
イロッド13を介して後輪11が転舵されるようになる。

一方、操舵ロッド９の上記ボールスクリュー機構と相
反する側の端部9aにはボールジョイント22aが取付けら
れており、該ボールジョイントにより回り止め部材40が
操舵ロッド９に保持されている。この回り止め部材40
は、操舵ロッド９に穿設された溝9c及び回り止め部材40
に穿設された上記溝9cに対向する孔40aに受容された回
り止めボール41を止めねじ42にて固定することにより操
舵ロッド９に対して回り止めされ、かつ抜け止めされて
いる。

第２図のIV−IV線について見た第４図に併せて示すよ
うに、回り止め部材40は、操舵ロッド９側からその半径
方向に延出するアーム43と、該アームの先端から操舵ロ
ッド９と平行となるように延在する回り止めシャフト44
とを有する。この回り止めシャフト44は、該シャフトよ
りもやや幅広いケーシング20に形成されたガイド溝45に
受容されている。ここで、回り止めシャフト44は概ね角
柱をなし、かつガイド溝45も回り止めシャフト44に沿う
形状をなしている。また、ガイド溝45が操舵ロッド９側
に開口する平行溝となっていることから、アーム43の長
さ、即ち第４図に示す長さＬの寸法管理が容易となって
いる。

ケーシング20のガイド溝45の中間部には横孔49がアー
ム43の延在方向と直交する操舵ロッド９の接線方向に沿
って穿設されている。この横孔49内には、上記したよう
に差動トランスからなる舵角センサ15のセンサシャフト
50が突入し、回り止めシャフト44に当接している。この
センサシャフト50は舵角センサ15内に設けられた圧縮コ
イルばね52によって常時突出する向きに付勢されてお
り、その付勢力により回り止めシャフト44が常時第３図
に於ける左斜め下の方向に押圧され、回り止めシャフト
44の外周面をガイド溝45の一方の内側面45aに当接させ
ている。

ここで、センサシャフト50の先端部は回り止めシャフ
ト44の外周面に凹設された軸線方向溝54の底面55に当接
している（第５図）。この軸線方向溝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50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位する。この変
位に基づき舵角センサ15内のコイルの磁束が変化し該セ
ンサからコンピュータユニット19に車輪の実際の舵角量
及び転舵方向として信号を出力する。

第１図に示す前輪操舵装置３の舵角センサ14は後輪操
舵装置８の舵角センサ15と同様の構成を有して、唯一、
前輪用操舵ロッド４の溝56は後輪用操舵ロッド９の溝54
と最大深さが等しく、かつ電動機10の移動範囲と各ロッ
ドの最大ストロークとに応じて軸線方向長さが設定され
ている点が異なる。そのため両舵角センサ14、15に共通
の差動トランス型ストロークセンサを使用することがで
きる。

他方、第２図に示すように、後輪操舵装置８は操舵ロ
ッド９を中立位置に復帰させるための中立位置復帰機構
60を備える。中立位置復帰機構60は、予め圧縮された圧
縮コイルばね61がその両端に配置された１対のシート部
材62、63及び中間部カラー66を介して円筒状支持部材64
の外周に装着された構造をなす。この円筒状支持部材64
は、第２図に於ける左側端部に形成された円板状取付部
65が抜け止め部材40のフランジ部40bにねじ止めされ操
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
なっている。ここで、操舵ロッド９及び抜け止め部材40
のストローク量を考慮してケーシング20の左側端部と内
筒部20aとの間に形成された空隙内に中立位置復帰機構6
0が受容されている。即ち、抜け止めシャフト44が、圧
縮コイルばね61の外周面に隣接するように配設されてい
ることにより後輪操舵装置８の外径が拡大することなく
車幅方向に短寸化することが可能となっている。

シート部材62、63は、支持部材64の外周面に摺動自在
に嵌合し、かつ支持部材64の内端に突設されたストッパ
部67と回り止め部材40のフランジ部40bとによりその移
動量が制限されている。更に、シート部材62、63はケー
シング20内部に形成されたストッパ部68と、ケーシング
21の端面に螺着された円筒状外端部材70のストッパ面70
aとによりそれぞれ移動量が制限されている。更に、第
２図の中立位置に於ける両シート部材62、63及びカラー
66の離隔距離により圧縮コイルばね61の収縮可能限度が
決定されている。ここで、本実施例ではカラー66を設け
ることにより、シート部材62、63の軸線方向長さを比較
的短寸とすることができ、この部分の寸法精度による各
シート部材62、63と支持部材64との間の摺動抵抗及びそ
れに伴う摺動音を好適に防止することが可能となってい
る。

操舵ロッド９が第２図に於ける右側に移動すると、左
側のシート部材62はフランジ面40bに当接しつつ操舵ロ
ッド９と共に右側へ移動するが、右側のシート部材63は
ケーシング20のストッパ部68に係止される。このため圧
縮コイルばね61は圧縮されて操舵ロッド９を左側へ戻す
付勢力を発生させる。逆に、操舵ロッド９が第２図に於
ける左側に移動すると、右側のシート部材63は支持部材
64のストッパ部67により操舵ロッド９と共に左側へ移動
するが、左側のシート部材62は外端部材70のストッパ面
70aにより係止される。従って、操舵ロッド９には圧縮
コイルばね61は圧縮されて操舵ロッド９を右側へ戻す付
勢力を発生させる。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に向けて圧縮コ
イルばね61による復帰力が作用するようになっている。

ボールナット30の外端部即ち第２図に於ける右側端部
には、外周に等間隔に複数設けられた第１のパターンと
外周の１箇所だけに設けられた第２のパターンとを有す
る永久磁石72が装着された円筒状支持部材71が一体的に
結合されている。ケーシング20に於けるこの永久磁石72
と対向する位置には舵角センサ17を構成するインクリメ
ンタルエンコーダ74の複数の磁気感応部が突入してい
る。このエンコーダ74により、電動機10が駆動され、ボ
ールナット30が回転すると磁気信号が検出され、この信
号によりコンピュータユニット19が電動機10の回転量及
び回転方向を検知し、後輪11転舵方向及び転舵角を判断
するようになる。ここで、支持部材71の端部外周面と、
ケーシング20の内周面との間には、上記したオイルシー
ル28と同様にケーシング20とボールナット30との間をシ
ールするオイルシール75が設けられており、これらオイ
ルシール28、75を両球軸受27、34の外側に設けることに
より電動機10のコンミテータ及び該コンミテータに摺接
する図示されないブラシ、更に永久磁石72、73等に泥水
等の異物が付着しその動作に影響が及ぼされることを防
止している。また、支持部材71の外側端面71aの所定の
位置には第３図に示すような点であって良い目視マーク
76が描かれ、かつケーシング20の外側端面20bにも上記
目視マーク76と対応する目視マーク77が描かれている。
組付け時に操舵ロッド９を取付け後に支持部材71を組付
けることから、これら目視マーク76、77を操舵ロッド９
の半径方向に重ね合せて一致させ、支持部材71を組付け
ることにより操舵ロッド９の機械的な中立位置に対して
舵角センサ17にて検出する電気的な中立位置とが容易に
一致し、その精度が向上すると共に組付け性が向上す
る。更に、支持部材71が第２図に於ける右側外端部に組
付けられていることからその交換が容易になりメンテナ
ンス性が向上する。

［考案の効果］ このように本考案によれば、操舵ロッドの外周に巻装
された中立位置復帰用圧縮コイルばねの外周面に隣接し
て操舵ロッドと一体をなす回り止め部材を配設すること
により、操舵装置の外径が拡大することなく車幅方向即
ち操舵ロッドの移動方向に短寸化することが可能となる
ことから、操舵ロッド及び該ロッドに連結されるタイロ
ッドの組付け自由度が向上する等そのスペース効率が向
上する。また、操舵装置全体の軸線方向長さが短寸化さ
れることでその剛性が向上する。以上のことから本考案
の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案が適用され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、本考案が適用され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線について見た断面図であ
る。 第４図は、第２図のIV−IV線について見た断面図であ
る。 第５図は、第１図のＶ−Ｖ線について見た要部拡大端面
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 9c……溝、10……電動機 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……車輪速センサ 19……コンピュータユニット 20……ケーシング、20a……内筒部 20b……外側端面、21……セットボルト 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……オイルシール、30……ボールナット 31……ボルト、32……環状溝 34……玉軸受、35……ねじ溝 36……鋼球、40……回り止め部材 40a……孔、40b……フランジ部 41……回り止めボール、42……止めねじ 43……アーム、44……回り止めシャフト 45……ガイド溝、45a……内側面 49……横孔、50……センサシャフト 52……圧縮コイルばね、54……溝 55……底面、56……溝 60……中立位置復帰機構 61……圧縮コイルばね、62、63……シート部材 64……支持部材、65……取付部 66……カラー、67,68……ストッパ部 70……外端部材、70a……ストッパ面 71……支持部材、71a……外側端面 72……永久磁石、74……エンコーダ 75……オイルシール、76、77……目視マーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 野永 郁生 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−103763（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−301466（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車体に固定されたケーシングに受容される
   と共に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軸
   線方向に駆動する電動機と、前記電動機の回転を直線運
   動に変換して前記操舵ロッドに伝達する伝達機構とを備
   える車輌用操舵装置であって、 前記操舵ロッドを中立位置に復帰させるべく前記操舵ロ
   ッドに巻装されると共に該ロッドと前記ケーシングとの
   間に設けられた圧縮コイルばねと、 前記操舵ロッドと一体をなすと共にその端部から半径方
   向に延出して該ロッドと離間する位置にて平行に延在す
   るＬ字状の回り止め部材とを有し、 前記回り止め部材が、前記圧縮コイルばねよりも半径方
   向外側に該ばねの外周面に隣接して配設されたことを特
   徴とする車輌用操舵装置。