JP2537313Y2 - 四輪操舵車の後輪転舵装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、舵取操作に応じて後輪を前輪と共に逆位相
または同位相に転舵させるようにした四輪操舵車におけ
る後輪転舵装置に関する。

〔従来の技術〕

たとえば低速走行時に前、後輪の転舵方向を逆位相と
し車輌の旋回半径を小さくして小回り性能を向上させた
り、高速走行時に前、後輪の転舵方向を同位相とし車輌
の走行安定性を向上させるようにした四輪操舵車が注目
されている。このような四輪操舵車における後輪転舵装
置としては、たとえば特開昭59−26364号公報等に示さ
れる機械式によるもの、特開昭59−81261号公報等に示
される油圧式によるもの、さらに特開昭61−202977号公
報等に示される電気式によるもの等、従来から種々の構
成が提案されていた。

すなわち、前輪側での転舵角に応じて後輪側を転舵さ
せるために、前、後輪側を転舵力伝達ロッド等で機械的
に連結したり、前輪側での転舵角を検出しこれによる油
圧または電気信号で後輪側の油圧式動力舵取装置を駆動
したり、あるいは前輪側での転舵角を電気信号として後
輪側の電動式動力舵取装置の電動モータに伝達したりす
る構成であった。

そして、これらの構成による装置において、特に後輪
を電動式動力舵取装置で転舵制御する電気式装置では、
その駆動源である電動モータを、車速や前輪操舵角等を
始めとする車輌の各種走行条件等に応じて後輪を所要の
方向（逆位相または同位相）に適切かつ確実に転舵制御
し得るとともに、装置構成が簡単で小型化等が可能で、
また他の形式のような連結ロッドや油圧配管等が不要で
取付け上での自由度が大きくしかもコスト的にも優れて
いる等の利点をもつものであった。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、上述した構成による後輪転舵装置におい
て、電動式動力舵取装置を車輌に取付けるにあたって取
付けスペースや他の車載用機器、装置の干渉等の問題か
ら、モータの配設個所が制約を受けることが多く、たと
えば実開昭62−23174号公報等に示されるように、左、
右後輪間に横架されて後輪転舵用の舵取リンク機構を構
成する出力軸に略々平行してモータを配設してなる構成
を採用することが多い。

しかし、このような構成を採用するうえで問題とされ
ることに、モータと出力軸との間を、所要の減速比をも
って減速しかつその回転を出力軸の軸線方向への動きに
変換して伝達する伝達機構構成がある。すなわち、上述
した従来装置では、ラックピニオン型のステアリングギ
ヤ機構を用い、出力軸（ラック）に直交して回転自在に
軸支した入力軸（ピニオン軸）を伝達軸とし、このピニ
オン軸にある程度大きな減速比を確保できるウォームお
よびウォームホイールからなるウォームギヤによる減速
歯車機構によりモータ軸を連結しているが、このような
ウォームギヤ機構では回転伝達効率が悪く、またそのギ
ヤ比（減速比）を大きく取ると、ラック側からモータ軸
側への逆方向での回転伝達が不可能である等という問題
があった。

特に、このような逆転動作は、たとえば後輪が転舵し
ている途中で各種電気制御系部品等の故障や誤動作が生
じたときに、ラックを含む後輪転舵用舵取リンク機構を
中立状態に復帰させて後輪の不転舵状態を維持するため
に必要で、このためのフェイルセーフとしてセンタリン
グスプリング機構をラック等に付設することが一般に行
なわれるが、このラックが上述したウォームギヤ機構お
よびピニオン軸を介してのステアリングギヤ機構（ラッ
クピニオン）でモータ側と直結されて回転不能な状態を
維持するために、所要の機能を確保し得ない結果となる
ものであった。そして、このような問題を解決するに
は、電磁クラッチ等をモータ軸あるいはピニオン軸途中
に設けることが必要で、実用上から問題が大きく、何ら
かの対策を講じることが望まれている。

〔課題を解決するための手段〕

このような要請に応えるために本考案に係る四輪操舵
車の後輪転舵装置は、左、右後輪間に横架され後輪転舵
用の舵取リンク機構を構成するとともにラック部を有す
る出力軸と、そのラック部に噛合するピニオンを有しこ
れらによるラックピニオン型ステアリングギヤ機構を介
して後輪転舵力を伝達する入力軸と、前記出力軸にモー
タ軸を略々平行させて配設されかつ入力軸に減速歯車機
構を介して連結される電動モータを備え、この電動モー
タのモータ軸上に設けた小歯車を、前記減速歯車機構と
して入力軸上に設けたハイポイドギヤを構成する大歯車
に直接噛合させて設けるとともに、前記入力軸の少なく
とも一端部に、その回転検出用のセンサを付設したもの
である。

〔作用〕

本考案によれば、電動モータからの回転駆動力を、ハ
イポイドギヤによる減速歯車機構で減速して入力軸に伝
達し、かつこの入力軸から後輪転舵用舵取リンク機構を
構成する出力軸にラックピニオン型ステアリングギヤ機
構で伝達することにより、後輪の所要の転舵動作を確保
する一方、フェイル時においては出力軸側に付設したセ
ンタリングスプリング機構等による中立位置への復帰動
作を、ラックピニオン型ステアリングギヤ機構、ハイポ
イドギヤによる減速歯車機構を介して、何ら支障なくモ
ータ軸側を逆転させることで許容し得るものである。ま
た、本考案によれば、入力軸の少なくとも一端部に設け
た回転検出用のセンサによって、後輪やその後輪転舵系
での作動状況を検出し、これに応じた後輪転舵制御を行
なえる。

〔実施例〕

第１図ないし第３図は本考案に係る四輪操舵車の後輪
転舵装置の一実施例を示すものであり、これらの図にお
いて本実施例では後輪転舵力発生源として電動モータ11
を備えかつラックピニオン型のステアリングギヤ機構を
採用した電動式動力舵取装置10を用いてなる場合を説明
する。

これらの図において全体を符号１で示す後輪転舵装置
は、図示しない左、右後輪間に横架され後輪側舵取リン
ク機構を構成する出力軸としてのラック２と、その両端
側にボールジョイント部3a,3aを介して連結され左、右
後輪側に後輪転舵力を伝達するためのインナタイロッド
3,3と、電動式動力舵取装置10の装置ボディ4aおよびそ
の一側に一体的に連設された筒状ハウジング4bからなり
図示しない車体側に取付ブラケット4c,4d等を介して固
定されるステアリングボディ４と、このボディ４側方に
略々平行して配設され前記装置ボディ4a側に取付け固定
されて前記ラック２に後輪転舵力を伝達するための電動
モータ11と、前記ラック２上のステアリングギヤ機構と
してのラック部を構成するラック歯2aに噛合するピニオ
ン5aを有し装置ボディ4a内で回転自在に軸支されてなる
ピニオン軸５（第３図参照）等によって構成されてい
る。なお、第１図中3b,3bはボディ４両端部とタイロッ
ド3,3間に付設された蛇腹状ブーツである。

さて、本考案によれば、上述したような構成による四
輪操舵車の後輪転舵装置１において、左、右後輪間に横
架され後輪転舵用の舵取リンク機構を構成するとともに
ラック歯2aを有するラック２と、そのラック歯2aに噛合
するピニオン5aを有しこれらによるラックピニオン型ス
テアリングギヤを介して後輪転舵力を伝達するピニオン
軸５と、前記ラック２にモータ軸11aを略々平行させて
ボディ４の側方に配設されかつピニオン軸５側に回転伝
達を行なう電動モータ11を備え、この電動モータ11のモ
ータ軸11a上に設けた小歯車12を設けるとともに、前記
ピニオン軸５上に減速歯車機構としてハイポイドギヤを
構成する被伝達側の大歯車13を、直接噛合させて設け、
かつ前記ピニオン軸５の少なくとも一端部に、その回転
検出用センサとして主舵角センサ20および補助舵角セン
サ20を付設するようにしたところに特徴を有している。

そして、このような構成によれば、モータ11から回転
駆動力を、ハイポイドギヤによる減速歯車機構（12,1
3）で適切かつ充分に減速してピニオン軸５に伝達し、
かつこのピニオン軸５から後輪転舵用舵取リンク機構を
構成するラック２にラックピニオン型のステアリングギ
ヤにより伝達することにより、後輪側の適切かつ確実な
転舵動作を確保し得るものである。ここで、この種のハ
イポイドギヤは、モータ軸11aとピニオン軸５とを直接
噛合して連結し得るとともに、たとえば25:1程度の高い
減速比を取ることが可能で、これにより必要スペースが
小さく装置全体の小型化が可能で、しかも回転伝達効率
の面からも優れており、特に減速比を大きくできるため
モータ11として小型のものを使用することができ、消費
電流も小さくし得る等といった実用面から種々優れた効
果がある。

さらに、このようなハイポイドギヤによる連結構造で
は、ラック２側からの逆転も可能で、たとえば電気制御
系の故障時等といったフェイル時において電気制御系を
全てオフ信号とする等といった仕様であるときに、後輪
を転舵状態から中立状態に復帰させるにあたって、ラッ
ク２の動きを拘束するといった問題は何ら生じることは
なく、従来装置において必要とされていた回転伝達を切
離す電磁クラッチ等が不要で、その実用上での効果は大
きい。特に、この種の後輪転舵装置１においてラック２
側などに一般に付設されるセンタリングスプリング機構
６による付勢力で、上述したモータ軸11a側までの逆転
動作が許容できるため、フィエルセーフ面から優れてい
る。

さらに、このような構成では、モータ軸11aをラック
２側からの復帰力で逆転できるため、フェイル時におい
てモータ11への通電回路を遮断するとともにそのモータ
端子同士を短絡させる等といった回路構成を採用するこ
とにより、モータ11に一種の発電現象を生じさせ、その
回転子の回転速度を緩めることで制動効果を生じさせる
ことが可能で、これにより後輪側の中立位置すなわち直
進状態への急激な復帰動作を抑制し、車輌の安定した操
縦性や走行安定性を簡単な構成により確保し得るなどと
いった利点もある。

これは、このようなブレーキ作用がない場合、後輪が
急激に転舵動作することで走行安定性などの面で好まし
くない挙動を招き、操縦性などの面からも問題を生じる
ため、従来は流体圧ダンパ等といった特別の機構を付設
し、前輪のみの二輪操舵状態に緩やかに戻すことが一般
的であり、装置全体の大型化やコスト高を招く等といっ
た問題を一掃できることから、容易に理解されよう。

さらに、前記ピニオン軸５の両端側には、第１図およ
び第３図から明らかなように、前述したようにこの軸回
転をＤカット軸20a,20aを介して後輪転舵角として検出
する主舵角センサ20および補助舵角センサ20が配設され
ている。そして、このようなピニオン軸５の両端をボデ
ィ4aの外側まで延設するだけで、後輪転舵角を検出でき
ることは、後輪転舵装置１全体の構成を簡素化しかつ組
立性等を向上させるうえで有利であり、しかも後輪やそ
の後輪転舵系での作動状況として舵角検出を確実に行な
い、これに応じた後輪転舵制御を行なううえで、その利
点は大きい。特に、このような入力軸としてのピニオン
軸５に、その回転検出用センサを付設すると、後輪等の
作動状況に応じて後輪転舵制御を、前輪側との関係をも
含めて所要の状態で行なえる。

また、モータ11の回転をハイポイドギヤによる大歯車
13からなる減速歯車機構を介して充分に減速したピニオ
ン軸５に回転検出用として舵角センサ20,20を設けてい
るので、センサ20,20による検出範囲や検出精度等の面
で有利である等の利点もある。なお、このような回転検
出センサ（主、補助舵角センサ20,20）は、ピニオン軸
５の少なくとも一端部に設けておけばよい。ここで、本
実施例では、二個の舵角センサ20,20を並設している
が、これはそれぞれの検出値をコントローラ等で対比さ
せ、その差が所定以上である場合にいずれか一方のセン
サが故障したと判断し得るフェイルセーフ構成を採用し
ているもので、その利点は明らかであろう。

また、第３図中4eはボディ4aの開口端を閉塞する蓋体
で、さらに前記ピニオン軸５はこれら装置ボディ4aおよ
びこの蓋体4eに対して三個の軸受21,22,23で安定した状
態で回転可能に支持してなる構成としている。このよう
な構成を採用すると、ハイポイドギヤとしての大歯車13
を有するピニオン軸５を、両持ち支持により安定して軸
支でき、高い剛性を確保できるためにモータ軸11a側の
小歯車12との噛合い変動を防止するうえで効果を発揮し
得る。特に、このようなハイポイドギヤを用いると、ピ
ニオン軸５には、これを撓ませるような力が作用する虞
れがあるもので、その利点は明らかであろう。さらに、
このような軸受構造では、ピニオン軸５の安定した回転
動作を得ることができ、上述した舵角センサ20,20によ
る検出も適切かつ確実に行なえるという利点もある。

なお、本考案は上述した実施例構造に限定されず、後
輪転舵装置１各部の形状、構造等を、適宜変形、変更す
ることは自由である。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案に係る四輪操舵車の後輪転
舵装置によれば、左、右後輪間に横架され後輪転舵用の
舵取リンク機構を構成するとともにラック部を有する出
力軸と、そのラック部に噛合するピニオンを有しこれら
によるラックピニオン型ステアリングギヤ機構を介して
後輪転舵力を伝達する入力軸と、前記出力軸にモータ軸
を略々平行させて配設されかつ入力軸に減速歯車機構を
介して連結される電動モータを備え、この電動モータの
モータ軸上に設けた小歯車を、前記減速歯車機構として
入力軸上に設けたハイポイドギヤを構成する大歯車に直
接噛合させて設けるとともに、前記入力軸の少なくとも
一端部に、その回転検出用のセンサを付設するようにし
たので、以下に列挙する種々優れた効果を奏する。

すなわち、本考案によれば、電動モータからの回転駆
動力を、ハイポイドギヤによる減速歯車機構で適切かつ
充分に減速して入力軸に伝達し、かつこの入力軸から後
輪転舵用舵取リンク機構を構成する出力軸にラックピニ
オン型ステアリングギヤ機構で確実に伝達するという簡
単な構造によって、後輪側の適切かつ確実な転舵動作を
行なえ、しかもモータやその駆動力伝達系等の小型化も
可能となる等の実用上優れた効果を奏する。

また、本考案によれば、フェイル時においては出力軸
側に付設したセンタリングスプリング機構等による中立
位置への復帰動作を、ラックピニオン型ステアリングギ
ヤ機構、ハイポイドギヤによる減速歯車機構を介して、
何ら支障なくモータ軸側を逆転させることで許容し得る
もので、従来のようなクラッチ等は不要で、しかもこの
逆転時においてモータ側で生じる発電作用により後輪の
急激な中立位置への戻り現象等を抑制し、車輌の安定し
た操縦性や走行安定性を確保し得る等の実用上優れた効
果を奏する。

さらに、本考案によれば、後輪やその後輪転舵系での
作動状況を検出するための回転検出用センサを、入力軸
の少なくとも一端部に簡単でかつ組立性に優れた構造に
よって付設することができ、しかもこのような回転検出
用センサによって、後輪等の作動状況を適切かつ確実に
検出し、これに応じた後輪転舵制御を前輪側との関係を
も含めて所要の状態で行なえるという利点を奏する。

また、モータの回転をハイポイドギヤによる減速歯車
機構を介して充分に減速した入力軸に回転検出用センサ
を設けているので、センサによる検出範囲や検出精度等
の面で有利である等の利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案に係る四輪操舵車の後輪転
舵装置の一実施例を示す要部を断面した概略平面図およ
び概略正面図、第３図は第１図におけるIII−III線断面
図である。 １……後輪転舵装置、２……ラック（出力軸）、４……
ステアリングボディ、５……ピニオン軸（入力軸）、６
……センタリングスプリング機構、10……電動式動力舵
取装置、11……電動モータ、11a……モータ軸、12……
小歯車、13……被伝達側の大歯車（ハイポイドギヤ）、
20,20……主舵角センサおよび補助舵角センサ（回転検
出用センサ）、21,22,23……軸受。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】左、右後輪間に横架されて後輪転舵用の舵
   取リンク機構を構成するとともにラック部を有する出力
   軸と、 この出力軸のラック部に噛合するピニオンを有しこれら
   ラック部とピニオンとからなるラックピニオン型のステ
   アリングギヤ機構を介して後輪転舵力を伝達する入力軸
   と、 前記出力軸にモータ軸を略々平行させて配設されかつ入
   力軸に減速歯車機構を介して連結される電動モータとを
   備えてなり、 この電動モータのモータ軸上に設けた小歯車を、前記減
   速歯車機構として入力軸上に設けたハイポイドギヤを構
   成する大歯車に直接噛合させて設けるとともに、 前記入力軸の少なくとも一端部に、その回転検出用のセ
   ンサを付設したことを特徴とする四輪操舵車の後輪転舵
   装置。